способ изготовления ювелирной вставки из монокристаллического корунда

Формула изобретения

Способ изготовления ювелирной вставки из монокристаллического корунда, включающий отжиг, порезку полубули, заточку заготовки, огранку и полировку вставки, отличающийся тем, что после полировки вставки проводят низкотемпературный отжиг при 400 500^oС с изотермической выдержкой в течение 8 10 ч, при этом нагрев и охлаждение ведут с одинаковой скоростью, составляющей 1 3 град/мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ювелирной промышленности, в частности к технологии изготовления ограненных вставок из монокристаллического корунда.

Известен способ изготовления ювелирной вставки из монокристаллического корунда, включающий разрезку полубули, заточку заготовки, огранку и полировку вставки.

Недостатком способа являютя дефекты поверхности: трещины и сколы, образующиеся в процессе хранения и транспортировки вставок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ изготовления ювелирной вставки из монокристаллического корунда, включающий высокотемпературный отжиг полубуль при Т=1300-1900^оС в защитной атмосфере или вакууме, порезку полубуль, заточку заготовки, огранку и полировку вставки.

Способ позволяет частично снять внутренние напряжения, возникшие при росте монокристалла, однако он не только не оказывает разупрочняющего действия на структуру, но и вследствие оттока дислокаций с поверхности к центру повышает хрупкость кристалла, увеличивает брак изделий по сколам в процессе огранки при последующем хранении и транспортировке вставок.

Задача предлагаемого изобретения создать способ изготовления ювелирной вставки, позволяющий снизить поверхностные дефекты при одновременном повышении блеска и прозрачности ограненной вставки.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения ювелирной вставки из монокристаллического корунда, включающем порезку полубули, формирование заготовки, огранку и полировку вставки, согласно предлагаемому изобретению вместо высокотемпературного отжига заготовки полубули проводят низкотемпературный отжиг отполированной вставки в интервале температур 400-500^оС с изотермической выдержкой в течение 8-10 ч, при этом нагрев и охлаждение ведут с одинаковыми скоростями 1-3^оС мин.

Проведение указанной термообработки позволяет снизить остаточные напряжения, возникающие на последних заключительных операциях обработки монокристалла, а именно в процессе огранки и в какой-то степени в процессе полировки до такого гарантированного уровня, который не приводит к образованию микротрещин и их раскрытию. Предотвращая образование дефектов на гранях кристалла, низкотемпературный отжиг обусловливает стабильность оптических характеристик кристалла, определяющих ювелирные качества изделия блеск и прозрачность.

Такой оптической характеристикой ювелирных качеств является показатель преломления N_о, значения которого не снижаются со временем "вылеживания" ограненной вставки, прошедшей низкотемпературный отжиг сразу после огранки и полировки.

Новым в предлагаемом способе изготовления ювелирной вставки из монокристаллического корунда является применение операции низкотемпературного отжига, причем проводят его на завершающей стадии изготовления изделия.

Проведение термообработки именно в конце технологического процесса, а также непосредственно сам выбранный режим отжига позволили практически исключить образование дефектов и одновременно повысить ювелирные качества готовых изделий.

Рассмотрим, соответствует ли заявляемое решение критерию изобретения "изобретательский уровень".

Операция низкотемпературный отжиг (НТО) широко известна в технике. Как правило, она проводится с целью снятия внутренних напряжений, разупрочнения структуры в отливках, прокате, сварных конструкциях и т.д.

Во всех известных случаях НТО позволяет снизить брак изделий по дефектам разрушения.

В нашем же случае применение операции НТО ограниченного монокристалла корунда позволяет получить дополнительный эффект, являющийся одним из оценочных показателей ювелирного камня его блеск и прозрачность.

Таким образом, использование известного в науке и технике приема термообработки по оптимальному режиму позволило в заявляемом способе получить новый результат, а именно не только снизить брак по трещинам и сколам, но и обеспечить стабильность ювелирных качеств камня (его блеска и прозрачности) в готовом изделии.

На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям изобретения "новизна" и изобретательский уровень".

Промышленная применимость рассматриваемого технического решения очевидна, так как все операции, составляющие способ, порезка полубуль, формирование заготовки, огранка и полировка вставки, известны из аналога [1] и нашли широкое применение в ювелирной промышленности. Новая же операция отжиг при 400-500^оС в течение 8-10 ч не представляет технических трудностей и вполне выполнима в производственных условиях.

Технология заявляемого способа отрабатывалась экспериментально в условиях Свердловского производственного объединения "Русские самоцветы" и в лабораторных условиях УралНИИЧМ.

Для этого промышленные партии ограненных и отполированных вставок искусственного корунда следующих типов: Окмб 15х8, Окмб 14х10, Окмб 57 14х10, Опб 49 12х8, Опб 10х8, отжигали в лабораторных печах по заданным программам разрабатываемой технологии и способа прототипа.

Работниками ОТК СПО "Русские самоцветы" дважды проводился анализ качества вставок по трещинам и сколам: сразу после заключительной операции их обработки и после полугодового хранения на складе готовой продукции. В лаборатории УралНИИЧМ были определены показатели преломления во всех анализируемых вставках.

Результаты испытаний занесены в таблицу.

Как показали результаты испытаний, температура отжига ниже 400^оС недостаточна для обеспечения безопасного уровня остаточных напряжений в ограниченных монокристаллах. При температуре отжига выше 500^оС очевидно получают развитие процессы двойникования, приводящие к образованию микроскопов и трещин. В обоих случаях образование поверхностных дефектов снижает показатель преломления.

Изотермическая выдержка менее 8 ч не обеспечивает, по всей видимости, стабилизацию структуры, а выдержка более 10 ч не приводит к дальнейшему улучшению результата и экономически нецелесообразна.

Нагрев до температуры отжига и охлаждение ограненного кристалла со скоростями выше 3^оС/мин отрицательно сказывается на качестве вставок.

Снижение значений скорости V_охл < 1 град/мин не приводит к улучшению результата, трудно достижимо в условиях производства и значительно уменьшает производительность печей.

Предлагаемый способ изготовления ювелирной вставки из монокристаллического корунда позволяет на 23% снизить брак готовой продукции по дефектам поверхности и, увеличив показатель преломления на 0,5% повысить ее ювелирные качества блеск и прозрачность камня в ювелирном изделии.