способ получения окрашенных кристаллов тугоплавких оксидов
Классы МПК: | C03B11/02 в машинах с поворотными столами C03B29/02 прерывным способом |
Автор(ы): | Андреев М.Е., Ванышев В.А., Голенко В.П., Полянский Е.В., Яроцкая Е.Г., Яроцкий В.Г. |
Патентообладатель(и): | Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-12-02 публикация патента:
20.08.1996 |
Изобретение относится к способу получения окрашенных кристаллов тугоплавких оксидов на основе диоксида циркония для производства ювелирных камней. В способе получения окрашенных кристаллов используют шихту состава, мас. %:
оксид иттрия - 20-29
оксид гадолиния - 0,5-3,0
оксид кобальта - 1,5-3,5
оксид празеодима - 10-15
диоксид циркония - остальное,
выдерживают расплав в течение 5-20 мин, направленную кристаллизацию в "холодном" контейнере ведут со скоростью 2-6 мм/ч, охлаждают кристаллы от температуры кристаллизации со скоростью 12-20 град/мин до температуры 1450-1550oC, при которой выдерживают в течение 0,5-2 часов. 1 табл.
Рисунок 1
оксид иттрия - 20-29
оксид гадолиния - 0,5-3,0
оксид кобальта - 1,5-3,5
оксид празеодима - 10-15
диоксид циркония - остальное,
выдерживают расплав в течение 5-20 мин, направленную кристаллизацию в "холодном" контейнере ведут со скоростью 2-6 мм/ч, охлаждают кристаллы от температуры кристаллизации со скоростью 12-20 град/мин до температуры 1450-1550oC, при которой выдерживают в течение 0,5-2 часов. 1 табл.
Формула изобретения
Способ получения окрашенных кристаллов тугоплавких оксидов, включающий нагрев шихты, содержащей диоксид циркония, стабилизатор оксид иттрия и окрашивающую добавку из оксидов ряда переходных и редкоземельных металлов, плавление, выдержку, направленную кристаллизацию расплава в "холодном" контейнере и охлаждение кристаллов, отличающийся тем, что в шихту дополнительно вводят добавку стабилизатора оксида гадолиния и окрашивающие добавки оксид кобальта и оксид празеодима при следующем соотношении компонентов, мас. Оксид иттрия 20 29Оксид гадолиния 0,5 3,0
Оксид кобальта 1,5 3,5
Оксид празеодима 10 15
Диоксид циркония Остальное
выдерживают расплав в течение 5 20 мин, кристаллизацию ведут со скоростью 2 6 мм/ч, охлаждают кристаллы от температуры кристаллизации со скоростью 12 20 град./мин до 1450 1550oC, при которой выдерживают в течение 0,5 2,0 ч.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам получения окрашенных кристаллов тугоплавких оксидов на основе диоксида циркония, которые могут быть использованы в ювелирной промышленности. Известен способ получения цветных кристаллов на основе диоксида циркония [1] заключающийся в выращивании кристаллов из расплава с использованием в качестве стабилизаторов структуры 5-30 мол. оксидов скандия, самария, гадолиния, диспрозия, иттербия, лютеция, тулия, европия, тербия и гольмия, а в качестве красящих примесей 0,01-5 мас. оксидов кобальта, никеля, титана, ванадия, хрома, марганца, меди, железа, церия, празеодима, европия, гольмия, эрбия, тулия, неодима. Недостатком известного способа является невозможность получения кристаллов зеленого цвета, подобного изумрудному. Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ получения кристаллов на основе стабилизированной двуокиси циркония или гафния [2] в котором в качестве шихты используют диоксид циркония или гафния, в качестве стабилизатора структуры оксид иттрия и окрашивающую добавку из оксидов ряда переходных и редкоземельных металлов, а процесс получения кристаллов ведут в охлаждаемом контейнере со скоростью 25-30 мм/ч. Недостатком известного технического решения является невозможность получения кристаллов зеленого цвета ювелирного качества. Целью предполагаемого изобретения является получение кристаллов изумрудно-зеленого цвета ювелирного качества. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения окрашенных кристаллов тугоплавких оксидов на основе диоксида циркония, включающем нагрев шихты, содержащей диоксид циркония, стабилизатор оксид иттрия и окрашивающую добавку из оксидов ряда переходных и редкоземельных металлов, плавление, выдержку и направленную кристаллизацию в "холодном" контейнере и охлаждение кристаллов, используют шихту с добавлением оксида гадолиния, а в качестве окрашивающих добавок используют оксиды кобальта и празеодима при следующем соотношении компонентов, мас. оксид иттрия 20-29оксид гадолиния 0,5-3,0
оксид кобальта 1,5-3,5
оксид празеодима 10-15
диоксид циркония остальное,
выдерживают расплав в течение 5-20 минут, кристаллизацию ведут со скоростью 2-6 мм/ч, охлаждают кристаллы от температуры кристаллизации до 1450-1500oC со скоростью 12-20 град/мин и выдерживают при этой температуре в течение 0,5 2 часов. В отличие от известного способа [2] в предложенном техническом решении используют шихту с добавками оксида гадолиния, оксида кобальта и оксида празеодима, взятыми в заданном соотношении, обеспечивающем положительный эффект. Добавка оксида гадолиния, который является стабилизатором структуры, уменьшает вязкость расплава, что способствует образованию более крупных кристаллов, и позволяет уменьшить время выдержки расплава до 5-20 мин. Добавка оксида гадолиния менее 0,5 мас. является неэффективной для повышения выхода кристаллов; добавка более 3 мас. приводит к поликристаллическому росту и уменьшению размеров монокристаллов. Окрашивающие добавки оксида кобальта и оксида празеодима вводятся в заявленных пределах, обеспечивающих оптимальные цветовые характеристики кристаллов. Увеличение количества указанных окрашивающих добавок приводит к появлению неравномерной окраски и темных включений в кристаллах. Другим существенным отличием является установленная экспериментально скорость кристаллизации 2-6 мм/ч, обеспечивающая получение наиболее крупных и бездефектных кристаллов при ограниченном количестве центров кристаллизации. При скорости менее 2 мм/ч повышения выхода кондиционных кристаллов по сравнению со скоростями 2-6 мм/ч не происходит, при скорости более 6 мм/ч выход кристаллов уменьшается из-за образования трещин, включений и других дефектов (см. таблицу), где указаны свойства кристаллов в зависимости от условий получения). Следующим отличием от известного способа является меньшая величина скорости охлаждения кристаллов от температуры кристаллизации (
![способ получения окрашенных кристаллов тугоплавких оксидов, патент № 2065414](/images/patents/407/2065074/8776.gif)