專利名稱：改善金剛石表面光潔度的反應(yīng)轟擊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離子束加工的領(lǐng)域，特別涉及改善金剛石表面光潔度的反應(yīng)轟擊方法。
背景技術(shù)：
鉆石價(jià)值評(píng)價(jià)要求綜合考慮“4C”即重量、顏色、琢型和潔凈度。目前金剛石加工都是通過(guò)琢與磨這兩道基本工序完成的。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社(武漢)1994，3月出版的“寶石款式設(shè)計(jì)與加工工藝”第二章第三節(jié)寶石的款項(xiàng)設(shè)計(jì)一文中指出，寶石在加工整個(gè)過(guò)程中人的手工操作十分重要，無(wú)論是琢的工序，還是磨的工序都缺少不了手工的控制和調(diào)節(jié)，加之金剛石高硬度，尤其是磨的工序包括倒棱、圈形、粗磨、細(xì)磨和拋光等，都存在不同程度的機(jī)械磨痕或劃痕，影響其光潔度，同時(shí)亮度也受影響。特別是最后的細(xì)磨和拋光過(guò)程中，對(duì)人的手工操作水平要求更高，工序過(guò)程更難掌握，且劃痕不可避免的產(chǎn)生。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過(guò)反應(yīng)轟擊法改善金剛石表面光潔度及亮度的方法。
本發(fā)明的改善金剛石表面光潔度的反應(yīng)轟擊方法采用一般的離子減薄儀，用高能離子束轟擊金剛石表面，高能離子與樣品表面原子發(fā)生碰撞與反應(yīng)、金剛石表面原子能量增大到高于該原子的逸出功時(shí)，便飛離其表面，這樣就使金剛石表面不斷失去原子，其利用的是碰撞與化學(xué)反應(yīng)雙重作用，而不僅僅是機(jī)械沖刷作用，大大提高拋光的速度。
本發(fā)明的具體方法是將金剛石樣品放在托臺(tái)上，用可改變角度的離子槍向金剛石表面轟擊離子束，離子槍的角度調(diào)節(jié)范圍是0～30°，轟擊時(shí)的真空度為10-2～10-4pa，離子槍操作電壓在3～10KV，離子槍操作電流在2～10mA，離子束流50～300μA，氣體為氧氣或氧氣和氬氣，其中混合氣體中氧氣含量為20％～80％。
本發(fā)明的特點(diǎn)是1、這種反應(yīng)轟擊法去除的金剛石表面層厚度均勻且可以很薄，工藝過(guò)程易于控制。2、用反應(yīng)轟擊法加工的金剛石表面十分清潔、無(wú)劃痕，不破壞樣品，非常好地保持其完整性(防止了手工磨制容易造成樣品的損壞)。不平整的凸起部分活化能高，更容易通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而去除。3、這種反應(yīng)轟擊法適合于人造金剛石表面改性如人造金剛石膜的表面改性工作，適合于裝飾之外的其他用途。4、用反應(yīng)轟擊法氧與碳化合產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w易被去除(真空泵抽出)，不污染真空室。無(wú)毒、無(wú)害，不接觸酸堿及其他有害試劑，無(wú)損于操作者的安全與健康。彌補(bǔ)人在手工拋光過(guò)程中產(chǎn)生劃痕，降低拋光過(guò)程的難度及對(duì)操作者素質(zhì)的要求，大大提高了金剛石表面光潔度，從而為金剛石表面的亮度增強(qiáng)提供了一種新方法。
本發(fā)明的方法采用高能離子束轟擊樣品表面，高能離子與樣品表面原子發(fā)生碰撞與反應(yīng)，使金剛石表面被拋光，明顯地提高了表面光潔度。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好，大面積均勻，易于操作控制和推廣應(yīng)用。


圖1、2和3.本發(fā)明實(shí)施例1、2和3利用本發(fā)明方法轟擊后塊狀金剛石的微觀觀測(cè)分析圖。
圖4、5和6.一成品鉆戒的微觀觀測(cè)分析圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1采用中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)科學(xué)儀器研制中心的LBS-2離子減薄儀。將一塊金剛石放在托臺(tái)上，離子減薄儀的離子槍角度調(diào)節(jié)范圍是0～30°，采用離子束加工工藝，真空度10-2左右，離子槍操作電壓在3～4KV，離子槍操作電流在2～3mA，離子束流50μA左右，工作氣體為氬氣和氧氣，其中氬氣占50～60％，進(jìn)行反應(yīng)轟擊后觀察(見(jiàn)圖1)。同時(shí)也觀察一成品鉆戒的微觀觀測(cè)分析(見(jiàn)圖4)。兩者進(jìn)行對(duì)比，明顯可見(jiàn)塊狀金剛石經(jīng)過(guò)反應(yīng)轟擊后的平整、無(wú)劃痕的特征。
實(shí)施例2采用離子減薄儀。將一塊金剛石放在托臺(tái)上，離子減薄儀的離子槍角度調(diào)節(jié)范圍是0～30°，采用離子束加工工藝，真空度10-3Pa左右，離子槍操作電壓在6KV，離子槍操作電流在3mA，離子束流100左右μA，工作氣體為氬氣和氧氣，其中氬氣占30～50％，進(jìn)行反應(yīng)轟擊后觀察(見(jiàn)圖2)。同時(shí)也觀察一成品鉆戒的微觀觀測(cè)分析(見(jiàn)圖5)。兩者進(jìn)行對(duì)比，明顯可見(jiàn)塊狀金剛石經(jīng)過(guò)反應(yīng)轟擊后的平整、無(wú)劃痕的特征。
實(shí)施例3采用離子減薄儀。將一塊金剛石放在托臺(tái)上，離子減薄儀的離子槍角度調(diào)節(jié)范圍是0～30°，采用離子束加工工藝，真空度10-3Pa左右，離子槍操作電壓在8KV，離子槍操作電流在9mA，離子束流280左右μA，工作氣體為氬氣和氧氣，其中氬氣占10％，進(jìn)行反應(yīng)轟擊后觀察(見(jiàn)圖3)。同時(shí)也觀察一成品鉆戒的微觀觀測(cè)分析(見(jiàn)圖6)。兩者進(jìn)行對(duì)比，明顯可見(jiàn)塊狀金剛石經(jīng)過(guò)反應(yīng)轟擊后的平整、無(wú)劃痕的特征。
權(quán)利要求
1.一種改善金剛石表面光潔度的反應(yīng)轟擊方法，其特征是采用高能離子束轟擊金剛石表面，氣體為氧氣或氧氣和氬氣，其中混合氣體中氧氣含量為20％～80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)轟擊方法，其特征是所述的采用高能離子束轟擊金剛石表面時(shí)的離子槍操作電壓在3～10KV，離子槍操作電流在2～10mA，離子束流50～300μA，真空度10-2～10-4Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)轟擊方法，其特征是所述的可改變角度的離子槍的角度調(diào)節(jié)范圍是0～30°。
全文摘要
本發(fā)明屬于離子束加工的領(lǐng)域，特別涉及改善金剛石表面光潔度的反應(yīng)轟擊方法。采用高能離子束轟擊金剛石表面，氣體為氧氣或氬氣和氧氣。高能離子與金剛石表面原子發(fā)生碰撞與反應(yīng)、金剛石表面原子能量增大到高于該原子的逸出功時(shí)，便飛離其表面，這樣就使金剛石表面不斷失去原子，其利用的是碰撞與化學(xué)反應(yīng)雙重作用，而不僅僅是機(jī)械沖刷作用，大大提高拋光的速度。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好，大面積均勻，易于操作控制和推廣應(yīng)用。本發(fā)明特點(diǎn)是利用離子轟擊與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行拋光，提高金剛石表面光潔度，使金剛石表面亮度增強(qiáng)。
文檔編號(hào)B24B9/06GK1526515SQ0310513
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者韓勇, 李釩, 熊明, 韓 勇 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)