способ получения изделий из искусственного азурмалахита

Формула изобретения

Способ получения изделий из искусственного азурмалахита, заключающийся в осуществлении совокупности физико-химических воздействий на растворимые в воде соли меди и карбоната щелочных металлов, отличающийся тем, что первоначально синтезируют ряд разноцветных мелкокристаллических порошков основного карбоната меди, для чего сливают водные растворы соли меди с карбонатом металла в соответствии с формулой Cu _2(1+X)(ОН)₂(СО₃ )_1+2X, при этом величина x, характеризующая соотношение атомов меди и углерода, лежит в интервале 0 x 0,5, отвечающем химическим составам от малахита до азурита, при температуре 20 Т 90°С и выдерживают выпавший рыхлый осадок в течение 1-7 сут в маточном растворе, причем размеры кристаллических зерен и оттенки цвета полученных порошков зависят от продолжительности этой выдержки и химического состава, далее промывают и сушат порошок при температуре 30 Т 50°С, затем из порошков разной зернистости и разных цветовых оттенков вручную или автоматически в пресс-формах укладывают и трамбуют заданные сочетания разных по толщине и объему прямоугольных и/или криволинейных фигур с образованием заданного рельефа наружной поверхности и производят прессование выложенных сочетаний под давлением от 10000 до 13000 атм. при температуре от 20 до 100°С и времени выдержки 1-5 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геммологии.

Известна книга Ю.А.Путилина и других «Синтез минералов» (т.2. - М.: Недра, 1987 г., стр.245-247), в которой достаточно подробно описан способ получения малахитового композита, заключающегося в том, что составляют рабочую массу из взятых в определенном процентном соотношении обломков малахита размерами 2-5 мм и смеси эпоксидной смолы с тонкодисперсным порошком малахита в качестве затвердителя и подвергают ее сжатию в пресс-формах под давлением до 10000 атм. и при температуре свыше 100°С.

Однако все известные способы получения изделий как из природного, так и искусственного малахита, состоят из двух этапов и обладают общими для всех способов существенными недостатками: необходимостью осуществления в полном объеме очень трудоемкого процесса механической обработки камня (резки, шлифовки, полировки) для придания ему искомой формы и рельефа поверхности; ограниченностью возможностей составления рисунка и спектра цветовых оттенков изделий, определяемой спонтанностью возникновения рисунка и цвета самих камней. Кроме того, в случае с искусственным малахитом скорость процесса роста кристаллов низкая.

Технической задачей, решаемой изобретением, является получение изделий из искусственного азурмалахита с заданным рисунком и рельефом, ускорение этого процесса и обеспечение отсутствия необходимости дополнительной механической обработки камня (снижение трудоемкости процесса механической обработки на 50-100%).

Автором проведена многолетняя экспериментальная работа по разработке технологических параметров способа получения изделий из искусственного азурмалахита. Предложенная автором совокупность существенных отличительных признаков является необходимой и достаточной для однозначного решения заявленной технической задачи.

Техническая задача решается тем, что в способе получения изделий из искусственного азурмалахита, заключающемся в осуществлении совокупности физико-химических воздействий на растворимые в воде соли меди и карбоната щелочных металлов, первоначально синтезируют ряд разноцветных мелкокристаллических порошков основного карбоната меди, для чего сливают водные растворы соли меди с карбонатом металла в соответствии с формулой Cu _2(1+х)(OH)₂(CO₃ )_1+2х, при этом величина x, характеризующая соотношение атомов меди и углерода, лежит в интервале 0 x 0,5, отвечающий химическим составам от малахита до азурита, при температуре 20 Т 90°С и выдерживают выпавший рыхлый осадок в течении 1-7 суток в маточном растворе, причем размеры кристаллических зерен и оттенки цвета полученных порошков зависят от продолжительности этой выдержки и химического состава, далее промывают и сушат порошок при температуре 30 Т 50°С, затем из порошков разной зернистости и разных цветовых оттенков, вручную или автоматически, в специальных пресс-формах укладывают и трамбуют заданные сочетания разных по толщине и объему прямоугольных и/или криволинейных фигур с образованием заданного рельефа наружной поверхности и производят прессование выложенных сочетаний под давлением от 10000 до 13000 атм, при температуре от 20 до 100°С и времени выдержки 1-5 минут.

Предложенный способ осуществляется следующим образом: производится совокупность физико-химических воздействий на растворимые в воде соли меди (например, медный купорос CuSO₄ ·5H₂O) и карбонаты щелочных металлов (например, кальцинированная сода Na₂СО ₃).

Первоначально синтезируют ряд разноцветных мелкокристаллических порошков основного карбоната. Для этого раствор соли меди в воде с концентрацией 1 моль/л наливают в водный раствор карбоната щелочного металла с концентрацией 1.15 моль/л в соответствии с формулой Cu_2(1+х)(ОН) ₂(СО₃)_1+2х При этом величине x, характеризующей соотношение атомов и углерода, задают ряд любых значений в интервале 0 x 0.5, отвечающий химическим составам от малахитового до азуритового. Далее выдерживают выпавший рыхлый аморфный осадок в маточном (то есть в исходном) растворе в течение 1-7 суток, который при этом превращается в мелкокристаллический порошок с размерами зерен 0,01-0,1 мм в поперечнике, зависящими от продолжительности этой выдержки. Нагревание растворов от 20° до 90°С позволяет ускорять процесс такого превращения. Цветовые оттенки полученных порошков зависят от размеров кристаллических зерен и от химического состава вещества. Далее промывают порошки в воде и сушат в сушильном шкафу при температуре 30 Т 50°С. Затем из порошков с разными размерами зерен и разного химического состава, вручную или автоматически, в специальных пресс-формах укладывают и одновременно трамбуют заданные сочетания разных по толщине и объему прямоугольных и/или криволинейных фигур с образованием заданной формы и заданного рельефа наружной поверхности изделия. Толщина фигуры берется приблизительно равной размеру зерен, умноженному на коэффициент усадки порошка при прессовании. Конфигурация фигуры определяется заданным рисунком и создается с помощью соответствующей криволинейной конфигурации трамбующей поверхности пуансона. Объем фигуры и соответствующее количество порошка, рассчитывается по толщине и конфигурации фигуры. Заданную форму и рельеф наружной поверхности изделию придают с помощью специальных вставок, заранее помещаемых в рабочую камеру пресс-формы и имеющих форму и рельеф соприкасающейся с порошком поверхности, зеркально симметричные форме и рельефу получаемого изделий. И, наконец, производят прессование выложенных и утрамбованных сочетаний фигур под давлением от 10000 до 13000 атм и температуре от 20 до 100°С с помощью плавного одноосного сжатия на гидравлическом прессе.

После 5 минутной выдержки при максимальном значении давление плавно снижают до нуля и, дав температуре дойти до комнатной, пресс-форму разбирают. Состояние поверхности изделия соответствует поверхности рабочей камеры пресс-формы.

Способ поясняется следующими примерами осуществления.

Пример №1. Предлагается к производству изделие в виде паралеллопипеда 80×10×50 мм из малахита. Изделие производится способом, предложенным автором данного изобретения. В плоскости 80×10 мм последовательно укладывают заданное сочетание слоев порошка различного химического состава и зернистости (и таким образом значительной степени определяют цветность) и одновременно каждый слой утрамбовывают пуансоном с заданным рельефом поверхности. После чего производят одноосное сжатие в этой же плоскости на гидравлическом прессе при давлении 12000 атм. и температуре пресс-формы 90°С. При этом на боковой поверхности образуется сочетание чередующихся светлых и темных полос. Форма полос может меняться от прямой до полукольцевой, причем число полуколец и их радиус можно варьировать в разумных пределах. Из таких плит можно составлять мозаику практически с любым сочетанием мелкоузорчатого и ленточного типа рисунка.

Пример №2. Предлагается изделие в виде камеи, которая состоит из двух разноцветных частей - центральной и периферийной. Изделие производится способом, предложенным автором данного изобретения. На дно специальной пресс-формы укладывается матрица, имеющая поверхность с рельефом, зеркально-симметричным заданному. На матрицу устанавливается вертикальная тонкостенная перегородка цилиндрической формы, с радиусом, соответствующим радиусу центрального элемента камеи. Затем засыпают порошок одного цвета (более светлого) в центральную полость и другого цвета (более темного) в периферийную. После легкого трамбования порошков перегородку удаляют и производят одноосное сжатие при давлении 11000 атм и температуре 100°С.

Пример №3. Предлагается к производству изделие из азурмалахита в виде шара. Изделие производится способом, предложенным автором данного изобретения. На дно специальной пресс-формы укладывается стальная вставка, имеющая вогнутую форму полушара. Засыпается порошок в виде сочетаний фигур различных конфигураций, имеющих различные химические составы и разные размеры зерен. Количество порошка берется в соответствии с объемом получаемого шара и с учетом коэффициента усадки. После чего поверх порошка укладывают вторую вставку - другую половину шара, и производят одноосное сжатие при давлении 13000 атм и температуре 100°С.