Способ обработки алмаза

 

Изобретение относится к обработке алмазов, а именно к нанесению несмываемой линии на алмаз. Техническим результатом изобретения является сохранение качества алмаза в процессе его обработки. На алмаз наносят линию, содержащую ионы или атомы металла, растворяющего углерод алмаза при 600-1600oC. Затем алмаз травят в среде газа, реагирующего с растворенным в металле углеродом, но не реагирующим с алмазом. Сохранение качества алмаза достигают нагревом его с 400oC до температуры обработки и охлаждением до 400oC со скоростью 10-20oС/мин. 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к обработке алмаза, а именно, к способу нанесения несмываемой линии на алмазе с целью сохранения качества алмазного сырья в процессе его обработки.

Известен способ нанесения несмываемой линии на алмазе лазером (Епифанов В. И. , Песина А.Я., Зыков Л.В. Технология обработки алмазов в бриллианты, 1981).

Недостатком известного способа является его дороговизна, а также невысокая производительность, так как в один прием может обрабатываться только один алмаз и для каждого кристалла необходимо заново проводить юстировку лазерного луча. Кроме того, напряженные кристаллы часто раскалываются при обработке лазером.

Известен также способ, выбранный за прототип, нанесения несмываемой линии на алмазе путем контактирования алмаза с твердым металлом или сплавом, способным при нагреве (600 - 1600oC) растворять алмаз. Контактирование осуществляют в вакууме, в атмосфере инертного газа или атмосфере газа, не реагирующего с алмазом, но реагирующего при той же температуре с растворенным в металле или сплаве углеродом алмаза (патент США N 4333904 или патент Англии N 2061904). Указанный способ характеризуется рядом преимуществ в сравнении с лазерным способом: способ технологичен - позволяет одновременно наносить несмываемые линии на различные по форме и размеру кристаллы, для нанесения линии используется простое оборудование - печь для нагрева и камера для кристаллов, в которой создается определенная атмосфера газа.

Недостатком этого способа является то, что при нагреве алмаза до температуры обработки в кристалле создаются значительные напряжения за счет резкой смены температур, что приводит к снижению качества алмаза за счет усиления трещиноватости и появлению новых трещин в алмазе.

Задачей предлагаемого изобретения является сохранение качества алмаза в процессе его обработки.

Поставленная задача решается тем, что нагрев алмаза от 400oC до температуры обработки и последующее охлаждение до 400oC ведут со скоростью 10-20oC/мин.

Способ обработки алмаза осуществляется следующим образом. На алмаз наносят линию из тонкодисперсного металла или сплава. Затем алмаз с металлом или сплавом нагревают до 40oC, а далее температуру повышают со скоростью 10-20oC/мин до температуры обработки. Обработку алмаза проводят в смеси газов, взаимодействующих с растворенным в металле углеродом, но не реагирующим непосредственно с самим алмазом. Охлаждение алмаза проводят до 400oC со скоростью 10-20oC/мин. Такой режим нагрева и охлаждения позволяет снимать внутренние напряжения в алмазе, возникающие при резкой смене температур, что препятствует увеличению трещиноватости, а также образованию новых трещин в алмазе.

Среди добываемых алмазов огромное количество кристаллов имеют трещины, включения, являются напряженными. Напряженные кристаллы легко растрескиваются при механической обработке или обработке лазером. Термическая обработка таких кристаллов может привести к их упрочнению (Орлов Ю.Л., "Минералогия алмаза", 1973). Однако, резкое изменение температур ведет к расширению существующих трещин и возникновение новых в алмазе, особенно вблизи включений, чего можно избежать контролированием скорости нагрева и охлаждения.

Таким образом, плавный подъем с 400oC до температуры обработки и снижение температуры до 400oC со скоростью 10 - 20oC/мин снимает напряжения, возникающие в алмазе в процессе нагрева и охлаждения, что позволяет обрабатывать алмаз без снижения его качества.

Пример 1. На верхнюю площадку ограненного технического алмаза наносят рисунок толщиной 0,1 мкм трафаретным способом напыления кобальта в вакууме. Алмаз с нанесенным металлическим рисунком нагревают до 400oC. Затем температуру повышают со скоростью 20oC/мин до 900oC и выдерживают в гелиеводородной смеси (1: 1), увлажненной водяным паром при 25oC. Охлаждение проводят со скоростью 20oC/мин до 400oC. После опыта на алмазе остается выгравленный рисунок без усиления трещиноватости кристалла алмаза.

Пример 2. Процесс осуществляют как в примере 1, только температуру повышают с 400 до 900oC, а после травления понижают с 950 до 400oC со скоростью 25oC/мин. После опыта наблюдается некоторое расширение трещин в алмазе.

Пример 3. На октаэдрическую грань сдвойникованного алмаза с включениями наносят линию раствором, содержащим 6% хлористого никеля. Кристалл нагревают до 400oC и затем температуру повышают со скоростью 10oC/мин до 950oC. Обработку ведут в азотводородной среде (2:1), увлажненной водяным паром при 20oC. Охлаждение проводят со скоростью 10oC/мин до 400oC. При этом на алмазе остается вытравленная линия, а включения, находящиеся в алмазе, не меняют своих размеров и новые трещины вокруг них не возникают.

Пример 4. На кристалл алмаза наносят линию смесью, содержащей 5% H2PtCl6. Кристалл нагревают до 400oC и затем температуру повышают со скоростью 5oC/мин до 1450oC. Обработку ведут во влажном водороде. Охлаждение проводят со скоростью 5oC/мин до 400oC. При этом на алмазе остается вытравленная линия, однако вследствие высокой длительности процесса края ее несколько размыты.

Указанные особенности изобретения представляют его отличия от прототипа и обуславливают новизну предложения. Эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание положительного эффекта, отраженного в цели предложения, и отсутствуют известные технические решения с таким же эффектом.

Литература 1. Епифанов В.И., Песина А.Я., Зыков Л.В. Технология обработки алмазов в бриллианты. -М.: Высшая школа, 1987, 335 с.

2. Григорьев А. П. , Лифшиц С.Х, Шамаев П.П. Патент США N 4339304, кл. 51-206, 1985.

3. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. -М.: Наука, 1973, 223 с.

Формула изобретения

1. Способ обработки алмаза нанесением несмываемой линии на алмаз, включающий нанесение на поверхность кристалла линии, содержащей ионы или атомы металла, растворяющего углерод алмаза при 600 - 1600oC, и последующее травление алмаза при указанной температуре в среде газа, реагирующего с растворенным в металле углеродом, но не реагирующего непосредственно с самим алмазом, отличающийся тем, что сохранение качества алмаза достигают нагревом его с 400oC до температуры обработки и охлаждением до 400oC со скоростью 10 - 20oC/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что линию из тонкодисперсного металла наносят на алмаз напылением металла в вакууме.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что линию из тонкодисперсного металла наносят на алмаз в виде суспензии.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что линию из тонкодисперсного металла наносят на алмаз в виде раствора соли соответствующего металла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки алмазов в бриллианты и может быть использовано в ювелирной промышленности

Изобретение относится к способу обработки монокристаллического или поликристаллического алмаза, используемого в инструментах, теплоотводах /поглотителях тепла/ и т.п

Изобретение относится к изготовлению микрохирургических алмазных инструментов и может быть использовано при изготовлении алмазных лезвий для микрохирургических скальпелей, а частности, предназначенных для проведения офтальмологических операций

Изобретение относится к области обработки алмазов, а именно к способам закрепления алмазных лезвий микрохирургических скальпелей на держателях и может быть использовано в медицинской, радиотехнической и ювелирной промышленности для закрепления инструментов и изделий из алмаза на держателях

Изобретение относится к технологии обработки драгоценных камней, преимущественно алмазов, при изготовлении ювелирных изделий

Изобретение относится к технике обработки камня и может быть использовано при изготовлении кабошонов из драгоценных и поделочных камней

Изобретение относится к средствам для обработки драгоценных камней, преимущественно алмазов

Изобретение относится к области обработки кристаллов и может быть использовано при обработке алмазов, а именно при обточке рундиста бриллианта в ювелирной промышленности
Изобретение относится к обработке алмазов, а точнее к способу изготовления алмазных украшений с использованием метода нанесения несмываемых линий (гравировки) на алмазе

Изобретение относится к области технологии обработки поверхности геолого-минералогических аншлифов в лабораторной практике, а также к технологии шлифовки и огранки поделочного и ювелирного камня

Изобретение относится к разрезанию блоков из твердых материалов, в частности из полупроводников, стекла и керамики, на пластины путем воздействия свободно подаваемого абразива и бесконечного циркулирующего прочного несущего элемента

Изобретение относится к производству бриллиантов, а также может быть применено при распиливании драгоценных камней

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых подложек и предназначено для использования на операциях резки монокристаллов кремния на пластины в электронной промышленности

Изобретение относится к области механической обработки твердых хрупких материалов, а именно к способам механической резки монокристаллов на пластины

Изобретение относится к способам обработки янтарного сырья преимущественно мелких фракций и получения янтарных изделий, а также различных композиций, в состав которых входит янтарь

Изобретение относится к технологии обработки кристаллов алмаза с выбором вектора "мягкого" направления шлифования плоскостей

Изобретение относится к области обработки алмазов в бриллианты
Наверх