Результат интеллектуальной деятельности: Способ нанесения изображения на изделия из драгоценных металлов

Изобретение относится к лазерной технологии и может быть использовано для обработки поверхности драгоценных металлов.

Известен способ получения цветного изображения на металлических поверхностях (патент РФ №2357844, опубл. 10.06.2009), включающий в себя создание цветного изображения на поверхности металла за счет формирования наноструктур в виде оксидных пленок, образующихся в результате локального нагрева источником тепла импульсного действия, например лазерного излучения, плазменного, электроконтактного или иного вида нагрева. Расстояние между зонами воздействия импульсов рассчитывается в зависимости от теплофизических характеристик материала и параметров изображения таким образом, чтобы в зоне воздействия создавалась температура, необходимая и достаточная для образования оксидной пленки с заданной колориметрической характеристикой. Изобретение позволяет наносить цветное изображение на любые металлические поверхности, способные достаточно окисляться, без предварительной их обработки и без предварительного построения градуировочных кривых.

Недостатком данного способа является невозможность наносить цветное изображение на драгоценные металлы.

Известен способ получения аппликаций из драгоценных металлов на эмали ювелирных изделий, включающий изготовление металлических заготовок и закрепление их на эмали (патент РФ №2119290, опубл. 27.09.1998). Заготовку аппликации получают на пластине фольгированного диэлектрика, на которую методом фотолитографии наносят изображение будущей аппликации и на медную подложку осаждают в гальванической ванне слой драгоценного металла заданной толщины, получая, таким образом, триплет "драгметалл - фольга - диэлектрик", из которого затем выжигают диэлектрик, стравливают фольгу и подготовленную заготовку закрепляют на изделии вплавлением в эмаль.

Недостатком этого изобретения является сложность изготовления.

Известен способ получения цветного изображения на изделиях из драгоценных металлов (патент РФ №2377135, опубл. 27.12.2009). Способ заключается в том, что наносится цветное изображение на изделия из драгоценных металлов за счет нанесения на очищенную поверхность изделия прозрачной пленки с цветным изображением, с последующим нанесением холодной эмали, предварительно смешанной с катализатором и сушкой в течение 8 часов.

Недостатком этого изобретения является слабая устойчивость покрытия к внешним воздействиям, сложность изготовления и низкая производительность.

Известен способ нанесения изображения на изделия из драгметаллов, совпадающий с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип (патент РФ №2356743, дата публикации 27.05.2009). Способ включает в себя предварительную полировку и очистку, покрытие поверхности изделия металлической пленкой, затем его фиксацию, перенос компьютерного изображения в программный блок лазерного излучателя и последующее нанесение изображения на изделие с помощью лазерного луча точечным прожиганием.

Недостатком прототипа является то, что этим способом невозможно получить цветные изображения.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение возможностей нанесения изображений на изделия из драгоценных металлов.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в получении цветных износостойких изображений на поверхности драгоценных металлов.

Указанный технический результат достигается нанесением изображения лазером на изделие из драгоценных металлов, включая предварительную полировку и очистку поверхности изделия, покрытие его металлической пленкой, фиксацию изделия и последующее нанесение изображения на изделие посредством излучения лазера, в программный блок которого предварительно перенесено компьютерное изображение, наносимое на изделие. Покрытие производят пленкой из окисляющегося металла, строят градуировочную кривую зависимости цвета модифицированной поверхности пленки от режимов лазерного воздействия, при этом воздействие происходит до температуры, соответствующей порогу испарения материала пленки, нанесение изображения на поверхность изделия производят путем локального нагрева лазерным излучением пленки, приводящего к ее окислению, при режимах, выбранных по градуировочной кривой для достижения желаемого цвета поверхности, получаемого за счет явления интерференции света в образовавшейся оксидной пленке.

Реализация предлагаемого способа происходит с помощью лазерной установки (Фиг. 1). В управляющий персональный компьютер 1 заносится изображение, которое необходимо получить на поверхности драгоценного металла. Для получения изображения используется лазерный источник 2, способный локально нагреть пленку металла в диапазоне от температуры окисления до температуры испарения. На столе 3 закрепляется и фиксируется изделие. После этого поверхность изделия подвергается воздействию лазерного излучения, при этом лазерный пучок перемещается в соответствии с программой построчного сканирования поверхности по заданному рисунку.

Физическая сущность заявляемого способа заключается в прецизионном локальном окислении поверхности металлической пленки за счет ее лазерного нагрева до температуры, необходимой для образования оксидной пленки с заданной колориметрической характеристикой (цветом, который возникает вследствие интерференционных эффектов в пленке). Степень нагрева и время воздействия на материал определяются параметрами лазерной обработки: плотностью мощности излучения – q, и количеством импульсов - N_x и N_y по осям х и у, приходящихся на единицу поверхности, равную площади сфокусированного пятна лазерного излучения. Различные комбинации вышеуказанных параметров позволяют создать градуировочную кривую взаимосвязи цвета поверхности и режимов облучения, вследствие чего возможно получение полной цветовой палитры для конкретного материала пленки.

Пример

Заявляемый способ нанесения цветного изображения на поверхность драгоценных металлов рассмотрим на примере нанесения цветного изображения на поверхность золота.

При лазерном окислении титана на его поверхности образуется оксид титана TiO₂, который обладает повышенной износостойкостью. Поэтому в качестве материала пленки был использован титан, толщина напыленного слоя которого на поверхности золота составляет 400 нм. Для напыления был использован метод магнетронного распыления на установке УВН-71 М (мишень - титан ВТ1-00 диаметром 115 мм, температура нанесения на металл 200°C, ток разряда равен 2 А, время напыления на поверхность металла составляет 10 мин, расстояние между подложкой и мишенью 85 мм). Перед напылением поверхность золота была отполирована до 9-го класса чистоты.

Далее была построена градуировочная кривая зависимости цвета поверхности (цветовых координат в системе Lab для источника освещения типа D₆₅) от режимов лазерного воздействия и, следовательно, температуры, до которой нагревается поверхность обрабатываемого материала (Таблица).

Нанесение изображения (Фиг. 2) на изделие производилось посредством лазерного источника при режимах лазерного воздействия, выбранных по градуировочной кривой.

Способ осуществляется с помощью известного технологического лазерного комплекса Минимаркер 2 (Фиг. 1).