玻璃仿宝石彩色膜制造方法技术

本发明专利技术为一种玻璃仿宝石彩色膜制造方法，属宝石制造领域。在玻璃或光学塑料上设计出具有宝石色的多层介质干涉膜系，用真空镀膜法制造该膜系，为看到美丽的鲜艳的宝石色，本发明专利技术还提出了显色技术和制造复色宝石的方法。　　本发明专利技术可制造各种形状、大小的人造宝石，以及生产复色、变色和比天然宝石更鲜艳美丽的人造宝石，该方法价廉，可适于大规模工业生产。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

Glass imitation gem color film manufacturing method

The invention relates to a glass imitation gem color film manufacturing method, which belongs to the field of gem manufacture. In the design of optical glass or plastic multilayer medium with ruby interference film, making the film by vacuum coating method, to see the beautiful bright ruby color, the invention also provides a method for color technology and manufacturing complex color gemstones. The invention can make artificial gemstones of various shapes and sizes, and produce artificial gemstones with compound color change, color change and more vivid and beautiful than natural gemstones. The method is cheap and can be suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及宝石制造领域。本专利技术所叙述的内容在公开文献中没有报道，但是各种有色膜却一直为人们所关注，美国专利2519547为用化学镀膜法制造有色反射镜的方法，美国专利2466119为用化学镀膜法制造有色调制膜的方法，美国专利3123490为用真空蒸法工艺制造三层彩色膜的方法，可见光的干涉方法制造有色膜或彩色膜一直为人们所关心，并将它们应用于装饰、生活、生产和工业等领域。我们知道，化学镀膜法其膜厚和膜层折射率是靠溶液浓度、离心机转速、成膜温度和湿度等因素来决定，而这些在实际成膜过程中都无法精确控制和重复，因此就单层膜来说其膜厚和膜层折射率误差很大，就多层膜来说，在生产过程中，由于没有监控成膜折射率和厚度的手段，因此专利2466119的方法只用来生产二层减反膜和单层反射率不高的分光膜，例如专利2466119中说对n＝1.52的玻璃只能将它的反射率从4%提高到15%，因此反射率的提高是有限的，要大幅度提高某些波长的反射率是做不到的，无法生产反射率高、光谱选择性强的仿宝石多层膜。美国专利2519547提出了另一种化学溶液配方的化学成膜法，虽然该方法可以将反射率提高到30%左右，但它仍然具有上面所说的缺点，无法做出光谱选择性强的宝石彩色来。美国专利3123490是用真空蒸发三层膜的工艺制造珍珠色颜料的技术，可以在一定范围内得到绿、红、蓝、黄等颜色效果，但它存在如下问题(1)专利叙述的三层膜、四层膜所得到的颜色很浅，得不到宝石的鲜艳色，其原因是三层膜、四层膜的反射率不高，特别是从基板背面来的入射光会极大地降低正面三层膜或四层膜的干涉色。(2)从薄膜光学理论知道，在可见光区四层膜以下所得到的膜层反射光和透射光的光谱宽度都很宽，例如专利3123490中例2的反绿色片，除了在5200 绿色波长有一主反射率外，在蓝、黄波长处，甚至红光波长处都有较高的反射率，因此其颜色严重不纯，即用这种方法不可能制造美丽的宝石色。(3)专利没有涉及到在玻璃、塑料等透明基片镀干涉膜时如何解决其显色问题，而这是在玻璃、塑料等透明基片制造宝石膜的一个关键。根据以上情况，本专利技术提出一种在玻璃和光学塑料上制造仿宝石的方法，它价廉，可以根据人们的心理和审美观点设计并制造相似于天然宝石，甚至比天然宝石更鲜艳美丽的人造宝石;另外，由于这种宝石是人造的，它不受体积、形状的限制，我们可以将它应用于各种工艺品和装饰品上，如镇尺、胸花、领带夹等方面，而这些是天然宝石不易做到的。一、专利技术的原理人眼能看到的光的波长范围是4000 ～7500 ，而我们能见到的物体的颜色，或者是光波在物体上的反射色，或者是光波在物体上的透射色，例如，我们见到的白色的分光光谱图为图1，金属中金、银、铜、铝的反射光谱曲线见图2，绿色宝石的光谱反射率曲线见图3，蓝色宝石的光谱反射率曲线见图4，红色宝石的光谱反射率曲线见图5，紫色宝石的光谱反射率曲线见图6。我们知道，天然宝石在自然界比较稀少，因而显得很贵重，现在我们用普通无色玻璃(如K9光学玻璃、窗玻璃等)来制造人造宝石，因此它们的价格是很便宜的。首先，我们将无色玻璃加工成要求的宝石形状，如图7(a)所示，其上表面和下表面抛光成光学表面，然后在玻璃的下底面上镀我们设计的多层干涉膜，例如为制造绿宝石，我们设计的绿宝石膜系为的目的，适应了广大业余摄影爱好者的消费水平。对本技术附图说明如下图1是本技术的结构示意2是构成控制部件的比较放大器电子原理3是电热控温管构造中(1)控制部件(2)电热及测温部件(3)电热体导线(4)温度传感器导线(5)硬质玻璃管体(6)温度传感器(7)电热体图1中的控制部件就是由图2所示的比较放大器构成，它是一个由运算放大器F007组成的恒温电路，采用电容降压，并由一个双向可控硅控制负载，这一部分元件可置于一个小型塑料合中，设有发光二极管指示工作状态。图3中的电热控温管内，温度传感器(6)与电热体(7)相互隔离绝缘安置，确保温度传感器接受的温度为被加热液体的实际温度(误差∠±0.5℃)。管内用填充物(如石膏粉、水泥或环氧树脂)塞实固定。温度传感器(6)和电热体(7)引出线分别按图导2中的 和“负载”两端。实际应用时，将电热控温管置于盛有液体的显影盘内一侧(用夹具或胶纸稍加固定)然后将插头接220V电源就进入自动工作状态。随着照片显影操作，液体处于搅动状态促使热量的均匀扩散，从而确保显影效果。膜系设计的方法是采用计算机辅助设计(CAD技术)，对绿宝石CAD设计的基本膜系是G(3HL)m3HG′，其中G代表光学玻璃或塑料，采用K9光学玻璃时，玻璃折射率为n＝1.52，G′在膜系制造时为真空或空气，nG′＝nA＝1;在显色时G′可以是碳膜、黑漆或黑呢等消光层，m代表周期数，它可取m＝1至10之间的任何正整数，但从满足光学性能要求且工艺简单、成本低出发，择优设计方案是取m＝3。H代表光学厚度为λ/4的高折射率介质膜，nH＝1.8～2.35，可采用ZrO2、Ta2O5、HfO2、TiO2、ZnS制造，λ0＝5200 ～5300 ;L代表光学厚度为λ/4的低折射率介质膜，nL＝1.38～1.62，可采用MgF2、SiO2、AL2O3制造。设计结论是①仿绿色宝石膜有很高的反射率值，在m＝3时，根据不同的玻璃基体，可得反射比R＝67%、77%、82%、87.7%、89.6%的设计结果，如果再增加膜系层数还可得到更高的反射率值，因此，这种仿宝石膜系有非常鲜艳的色彩。②天然宝石的颜色是不纯的，为此我们设计的仿宝石膜其反射比半宽度约为1000 。③膜系入射角不同反射率不同，并且中心波长随之短移，在±20°范围内，颜色无漂移，但在光线入射角大于25°以后中心波长变短，例如在30°时原来的绿色膜变成了蓝绿色膜。④如果基体折射率为1，在入射角大于42°以后发生全反射现象，但由于仿宝石膜还需镀消光膜或消光层，因此不会出现n＝1的全反射结果。蓝色宝石设计的基本膜系仍然是G(3HL)m3HG′，但λ0＝4500 ～5000 ，膜层材料同绿色宝石膜系，在m＝3时，反射比R≈80%左右。蓝宝石膜系亦可用G(HL)mHG′，其中m仍取1～10，λ0＝4500 ～4800 ，在取m＝7时，蓝光反射比可达99.2%，反射带宽约为1200 。这个膜系角度效应较小，在不同角度看这个膜基本上都是蓝色的。橙色宝石设计的膜系是G(3HL)mHG′，其中G是玻璃，G′为消光层，m＝1～10，一般取m＝3，膜料同绿色宝石膜系，λ0＝5600 ～5800 。对红色宝石膜设计结果为GH(LH)mG′，或者G(L/2HL/2)mHG′，其中m＝1～10，一般取m＝7～8，λ0＝6500 ～7500 ，膜料同仿绿色宝石膜料，因此nH＝1.8～2.35，nL＝1.38～1.62。对于不同的λ0，可以得到不同红色的红宝石膜。紫色宝石膜设计结果为G(HL)mH/2G′，其中G和G′的意义同前，膜料同仿绿色宝石膜料，因此nH＝1.8～2.35，nL＝1.38～1.62，λ0＝4000 ，m＝1～10。紫色宝石膜设计结果为G(3HL)m3HG′，其中G、G′、H、L的意义同前，m＝1～10，λ0＝6500 ～6800 ，nH＝1.8～2.35，nL＝1.38～1.62。三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃仿宝石彩色膜制造方法，包括在玻璃或光学塑料上设计出具有宝石色的多层介质干涉膜系，用真空膜法制造该膜系，并用显色技术显示宝石色，以及制造复色宝石技术，其特征在于用多层介质膜设计出这种膜系，并将其宝石色显示出来。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：林永昌，芦维强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]