RU2034099C1

RU2034099C1 - Mixture for producing jewelry crystals

Info

Publication number: RU2034099C1
Authority: RU
Inventors: М.Е. Андреев; В.А. Ванышев; В.П. Голенко; Е.В. Полянский; Е.Г. Яроцкая; В.Г. Яроцкий
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: jewelry industry. SUBSTANCE: mixture contains zirconium dioxide JrO₂, stabilizing additive of yttrium oxide and coloring additive of transition or rare-earth element R₂O₃. Mixture additionally contains crystals containing, mas.%: Y₂O₃ 1.5-6.5; Gd₂O₃ 0.5-1.5; the balance, ZrO₂. Mixture components are taken in the following amount, mas.%: ZrO₂ 3-25; Y₂O₃ 1-13; R₂O₃ 0.05-0.50; the balance, crystals. Crystal is grown from melt with use of lining slag with the speed of lowering into cold zone of 20 mm/h. Produced are streaking and opalescent crystals. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к составам шихты для получения ювелирных кристаллов тугоплавких оксидов на основе диоксида циркония, обладающих опалесценцией. The invention relates to compositions of a mixture for producing jewelry crystals of refractory oxides based on zirconium dioxide, with opalescence.

Известна шихта для получения окрашенных кристаллов на основе стабилизированной двуокиси циркония, включающая добавки ионов переходных и редкоземельных элементов при соотношении исходных компонентов, мол. Диоксид циркония 70-90 Оксид иттрия 10-30
Однако при использовании известной шихты нельзя получить опалесцирующие кристаллы.Known charge for obtaining colored crystals based on stabilized zirconium dioxide, including the addition of ions of transition and rare earth elements in the ratio of the starting components, mol. Zirconia 70-90 Yttrium oxide 10-30
However, when using the known mixture, opalescent crystals cannot be obtained.

Целью изобретения является получение полосчатых опалесцирующих кристаллов. The aim of the invention is to obtain banded opalescent crystals.

Для этого в шихту для получения ювелирных кристаллов, содержащую диоксид циркония, стабилизирующую добавку из оксида иттрия и окрашивающую добавку из оксида переходного или редкоземельного элемента, добавляют кристаллы состава, мас. Оксид иттрия, Y₂O₃ 1,5-6,5
Оксид гадо- линия, Gd₂O₃ 0,5-1,5
Диоксид цирко- ния, ZrO₂ Остальное при следующем соотношении компонентов в шихте, мас. Диоксид циркония, ZrO₂ 3-25
Оксид иттрия, Y₂O₃ 1-13
Оксид переходного
или редкоземельного элемента R₂О₃ 0,05-0,5
Кристаллы на основе диоксида циркония Остальное
В отличие от известных составов шихты в предлагаемом изобретении используют в качестве одного из компонентов шихты кристаллы на основе диоксида циркония. Используют измельченные кристаллы в виде порошка или кристаллической крупки размером до 5 мм в поперечнике. Кристаллы на основе диоксида циркония указанного состава стабилизированы в тетрагональной сингонии. Экспериментально установлено, что при расплавлении этих кристаллов в расплаве образуются участки преимущественно тетрагональной структуры. Компоненты шихты в виде оксидов образуют расплав, из которого образуются кристаллы, стабилизированные в кубической структуре. Сосуществование в расплаве различных в структурном отношении слоев приводит к росту полосчатых кристаллов, в которых наблюдается чередование прозрачных и опалесцирующих слоев, как это наблюдается в природных агатах и ониксах.To this end, crystals of the composition, wt. Yttrium oxide, Y ₂ O ₃ 1.5-6.5
Gad-oxide oxide, Gd ₂ O ₃ 0.5-1.5
Zirconia, ZrO ₂ The rest in the following ratio of components in the mixture, wt. Zirconia, ZrO ₂ 3-25
Yttrium oxide, Y ₂ O ₃ 1-13
Transition Oxide
or rare earth element R ₂ O ₃ 0.05-0.5
Zirconia crystals
In contrast to the known charge compositions, in the present invention, crystals based on zirconia are used as one of the components of the charge. Use crushed crystals in the form of powder or crystalline grains up to 5 mm in diameter. Zirconia-based crystals of the indicated composition are stabilized in tetragonal syngony. It was experimentally established that upon melting of these crystals in the melt, predominantly tetragonal sections are formed. The components of the mixture in the form of oxides form a melt, from which crystals stabilized in a cubic structure are formed. The coexistence in the melt of structurally different layers leads to the growth of banded crystals, in which an alternation of transparent and opalescent layers is observed, as is observed in natural agates and onyxes.

Пределы содержания оксидов в кристаллах на основе диоксида циркония определяются областью стабильности тетрагональной структуры. При содержании оксида иттрия более 6,5 мас. происходит стабилизация кубической структуры, при содержании менее 1,5 мас. образования кристаллов не происходит. Содержание оксида гадолиния в пределах 0,5-1,5 мас. способствует образованию в расплаве слоев с преимущественно тетрагональной структурой. При выходе за указанные пределы содержания оксида гадолиния наблюдается уменьшение выхода полосчатых кристаллов (при содержании менее 0,5 мас.) или получение кристаллов с равномерной опалесценцией (более 1,5 мас.). The limits of the content of oxides in crystals based on zirconium dioxide are determined by the stability region of the tetragonal structure. When the content of yttrium oxide is more than 6.5 wt. stabilization of the cubic structure occurs, with a content of less than 1.5 wt. crystal formation does not occur. The content of gadolinium oxide in the range of 0.5-1.5 wt. promotes the formation of layers with a predominantly tetragonal structure in the melt. When the gadolinium oxide content exceeds the specified limits, the yield of banded crystals decreases (with a content of less than 0.5 wt.) Or crystals with uniform opalescence (more than 1.5 wt.) Are obtained.

Соотношение содержаний оксидов циркония и иттрия в шихте определяется областью стабильности кубической структуры кристаллов, образующихся без эффекта опалесценции. Количество окрашивающей добавки оксида элемента-хромофора обеспечивает различную интенсивность окраски прозрачных полос в кристаллах. The ratio of the contents of zirconium and yttrium oxides in the charge is determined by the stability region of the cubic structure of crystals formed without opalescence. The amount of coloring additive of the oxide of the chromophore element provides different intensities of the color of the transparent bands in the crystals.

Соотношение компонентов шихты определялось опытным путем. При содержании суммы оксидов циркония и иттрия менее 4 мас. образуются кристаллы с однородной опалесценцией, а при содержании более 38 мас. образуются слабо опалесцирующие кристаллы с различной полосчатостью. The ratio of the components of the mixture was determined empirically. When the content of the sum of zirconium and yttrium oxides is less than 4 wt. crystals with uniform opalescence are formed, and with a content of more than 38 wt. weakly opalescent crystals with different banding are formed.

П р и м е р. Шихту готовят смешением измельченных в порошок оксидов циркония, иттрия, элемента-хромофора и кристаллов. Могут быть использованы некондиционные кристаллы, раздробленные до состояния кристаллической крупки размером до 5 мм в поперечнике. Перемешанную шихту загружают в водоохлаждаемый тигель и на установке "Кристалл 401" производят плавление гарнисажным методом. Расплав выдерживают в течение 10-20 мин и опускают в холодную зону со скоростью 20 мм/ч. Тигель со слитком охлаждают 4 ч, кристаллы выгружают и сортируют. PRI me R. The mixture is prepared by mixing powdered zirconium oxide, yttrium, chromophore element and crystals. Substandard crystals can be used, crushed to a state of crystalline grains up to 5 mm across. The mixed charge is loaded into a water-cooled crucible, and the Crystal 401 installation melts using the skull method. The melt is maintained for 10-20 minutes and lowered into the cold zone at a speed of 20 mm / h. The crucible with the ingot is cooled for 4 hours, the crystals are unloaded and sorted.

Примеры конкретного выполнения изобретения и характеристика кристаллов приведены в таблице. Examples of specific embodiments of the invention and characteristics of crystals are shown in the table.

Использование предлагаемой шихты позволяет расширить ассортимент драгоценных камней для ювелирной промышленности. Using the proposed mixture allows you to expand the range of precious stones for the jewelry industry.

Claims

MIXTURE FOR PRODUCING JEWELRY CRYSTALS from a melt containing zirconia, a stabilizing additive from yttrium oxide and a coloring additive from oxide of a transition or rare-earth element, characterized in that, in order to obtain banded opalescent crystals, it additionally contains crystals of the composition, wt.

Yttrium oxide Y ₂ O ₃ 1.5 6.5
Gadolinium oxide Gd ₂ O ₃ 0.5 1.5
Zirconia ZrO ₂ Else
in the following ratio of components in the mixture, wt.

Zirconia ZrO ₂ 3 25
Yttrium oxide Y ₂ O ₃ 1 13
Transitional or rare-earth oxide R ₂ O ₃ 0.05 0.50
Crystals Else