一种莫桑石饰品及在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法技术

一种莫桑石饰品，莫桑石饰品表面镀有金刚石膜。一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法，该方法包括如下步骤：步骤1：在纳米金刚石粉末悬浮液中对莫桑石饰品进行超声研磨预处理；步骤2：将莫桑石饰品从所述纳米金刚石粉末悬浮液中取出，并进行清洗；步骤3：将莫桑石饰品压入预先设定的保形样品台中保持；步骤4：将莫桑石饰品连同所述保形样品台一同放置于金刚石膜沉积炉中进行等离子体处理；步骤5：通入甲烷，进行原位金刚石膜沉积。本发明专利技术的表面镀有金刚石膜的莫桑石饰品，可在保持莫桑石光学性能的同时，大大地提升其表面硬度，因此，提高了莫桑石抗划伤的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种莫桑石饰品及在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法
本专利技术涉及珠宝饰品领域，尤其涉及一种莫桑石饰品，本专利技术还涉及一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法。
技术介绍
莫桑石的内部结构、数值、外观都与钻石惊人地相似，纵使用钻石笔检测难以分辨，但莫桑石却能够比钻石闪耀得更明亮，火彩更为惊艳，同时价格也比钻石的廉价很多，因此，莫桑石也常常用来加工成为饰品。但是，莫桑石的硬度比金刚石(钻石)低，因此抗划伤性能比金刚石差得多。
技术实现思路
本专利技术针对莫桑石抗划伤性能比较差的技术问题，提出了一种具有高表面硬度的莫桑石饰品，另外，本专利技术还提出了一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法。一种莫桑石饰品，所述莫桑石饰品表面镀有金刚石膜。进一步地，所述金刚石膜的平均晶粒尺寸为100nm-200nm。一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法，包括如下步骤：步骤1：在纳米金刚石粉末悬浮液中对莫桑石饰品进行超声研磨预处理；步骤2：将莫桑石饰品从所述纳米金刚石粉末悬浮液中取出，并进行清洗；步骤3：将莫桑石饰品压入预先设定的保形样品台中保持；步骤4：将莫桑石饰品连同所述保形样品台一同放置于金刚石膜沉积炉中进行等离子体处理；步骤5：通入甲烷，进行原位金刚石膜沉积。优选地，步骤1中所述纳米金刚石粉末悬浮液中纳米金刚石粉末的粒度为5nm-200nm，所述纳米金刚石粉末悬浮液中纳米金刚石粉末的浓度为5％-20％。优选地，所述超声研磨预处理的时间为2h-6h。优选地，步骤3中所述保形样品台的材料为纯铜或石墨。优选地，所述保形样品台中设置有用于保持一个莫桑石饰品的凹部，步骤3中将莫桑石饰品压入所述凹部的压力为50Kgf-250Kgf。优选地，步骤4中所述等离子体处理采用直流电弧等离子体喷射或微波等离子体喷射。优选地，所述等离子体处理的温度为700℃-1000℃，所述等离子体处理的时间为5min-30min。优选地，步骤5中所述甲烷的浓度为0.5％-10％，所述沉积炉的压力为3kPa-20kPa，沉积时间为5min-120min。本专利技术的表面镀有金刚石膜的莫桑石饰品，可在保持莫桑石光学性能的同时，大大地提升其表面硬度，因此，提高了莫桑石抗划伤的性能。另外，通过本专利技术的方法，可以实现在莫桑石饰品表面获得均匀致密、光学性能优异的金刚石膜涂层，提升了莫桑石饰品的表面硬度。附图说明图1是表面镀有金刚石膜的莫桑钻的表面AFM(原子力显微镜)形貌图；图2是表面镀有金刚石膜的莫桑钻的典型Raman(拉曼)光谱图；图3是进行抗金刚石压针刻划能力实验后，没有镀金刚石膜的莫桑钻的划痕在显微镜下放大100倍所观察到的图；图4是进行抗金刚石压针刻划能力实验后，镀金刚石膜的莫桑钻的划痕在显微镜下放大200倍所观察到的图；图5是本专利技术所用的保形样品台的结构示意图。具体实施方式以下参照图1至图5对本专利技术进行详细说明。一种莫桑石饰品，莫桑石饰品表面镀有金刚石膜。以莫桑钻为例，参照图1，该金刚石膜涂层的莫桑钻样品表面在AFM(原子力显微镜)下的观察到的形貌，涂层组织致密、均匀，平均晶粒尺寸为100nm-200nm左右。参照图2，可见位于1331cm-1的金刚石Raman(拉曼)特征峰。位于1120cm-1附近的散漫峰与金刚石膜的晶粒度有关，是晶粒十分细小的一个表象。此峰的出现与图1中显示的微小晶粒是一致的。参照图3、图4，在对表面有金刚石膜的莫桑石饰品及没有金刚石膜的莫桑石饰品在最大20N的正压力下进行抗金刚石压针刻划能力的实验时，刻划过程中，正压力由零(实际上预紧力为0.02N)逐渐增加至20N，在此期间(1分钟)内，划过的距离为2mm。其中，没有金刚石膜的莫桑石饰品大约在8N以上时即出现可从光学显微镜(放大倍数100)照片明显看到划痕，且出现一系列侧向尖锐裂纹，而同等条件下，表面有金刚石膜的莫桑石饰品没有明显划痕。对于表面有金刚石膜的莫桑石饰品来说，接近最大压力(20N)时才从光学显微镜(放大倍数200)照片可以看出，金刚石膜才被压裂，出现了脆性断裂的迹象，裂口非常平整，像刀切一样，且膜张开，卷起。因此，通过实验可以说明，表面具有金刚石膜的莫桑石饰品基本上在压力足够大(接近20N)时才被压裂。相比于没有镀金刚石膜的饰品而言，其抗划伤性能大大提升了。下面对在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法进行说明。该方法包括如下步骤：步骤1：在纳米金刚石粉末悬浮液中对莫桑石饰品进行超声研磨预处理。其中，纳米金刚石粉末悬浮液中纳米金刚石粉末的粒度在5nm-200nm，纳米金刚石粉末悬浮液中纳米金刚石粉末的浓度为5％-20％，超声研磨预处理的时间为2h-6h。该步骤的目的主要为了提高金刚石膜沉积的形核密度，以使金刚石膜的形核密度大于1010cm-2。经过超声研磨预处理后，在步骤2中：将莫桑石饰品从纳米金刚石粉末悬浮液中取出，并进行清洗，其中，清洗依次采用去离子水和无水乙醇超声清洗，经冷风吹干。经超声研磨预处理及清洗后的莫桑石饰品，在步骤3中：将莫桑石饰品压入预先设定的保形样品台中保持。其中，以莫桑钻为例，为了保持莫桑钻，参照图5，可在保形样品台中设置有用于保持一个莫桑石饰品的凹部111，该凹部111呈倒锥形，凹部111的深度H大约为莫桑钻深度的4/5，倒锥形的锥角R大致为96°，可以允许0°--2°的误差，为了便于莫桑钻压入，保形样品台的材料采用纯铜或石墨等稍微软一点、且具有很好的导热性的材料。莫桑钻可以通过施加50Kgf-250Kgf的压力将其压入保形样品台的凹部中。经过超声研磨预处理，并将莫桑钻压入保形样品台的凹部后，在步骤4中，将莫桑钻饰品连同保形样品台一同放置于金刚石膜沉积炉中进行等离子体处理。在步骤4中，直流电弧等离子体喷射(DCArcPlasmaJet)CVD，微波等离子体喷射CVD(MWCVD)，和热丝CVD(HFCVD)等金刚石膜沉积方法均可用于莫桑钻的金刚石膜涂层。但是，热丝CVD由于气体活化程度不高，导致原子氢浓度太低，对于企图获得具有良好光学性能的金刚石薄膜涂层比较困难。因此，在步骤4中，等离子体处理采用直流电弧等离子体喷射或微波等离子体喷射。等离子体处理的温度为700℃-1000℃，等离子体处理的时间为5min-30min。以彻底去除任何残存在莫桑钻表面上的有机根团(来源于纳米金刚石粉末悬浮液)对金刚石薄膜沉积的影响，并活化莫桑钻样品的表面状态，利于金刚石膜的均匀沉积和提高金刚石膜的附着力。完成等离子体处理后，在步骤5中：通入甲烷，随即进行原位金刚石膜沉积。在该步骤中，甲烷的浓度为0.5％-10％，莫桑钻的表面温度为700℃-1000℃，沉积炉的压力设置为3kPa-20kPa，沉积时间为5min-120min。沉积完成后，冷却10分钟，即可取出已镀膜的莫桑钻的样品。以下进一步取直径为6.5mm的莫桑钻(1克拉)的金刚石膜镀膜的例子进行说明。首先将莫桑钻样品在30nm金刚石粉末悬浮液中超声研磨3h。将莫桑钻样品取出，清洗干净。用150kg力压入高度为30mm、直径为50mm的铜保形样品台表面上预制倒锥形坑中(锥角95°)。将莫桑钻样品放入直流电弧等离子体CVD金刚石膜沉积炉中，在氩/氢等离子体中处理5分钟(Ar：3slm；H2:8slm；腔压：3-6kPa；等离子体炬电流：19本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种莫桑石饰品，其特征在于：所述莫桑石饰品表面镀有金刚石膜。

【技术特征摘要】
1.一种莫桑石饰品，其特征在于：所述莫桑石饰品表面镀有金刚石膜。2.根据权利要求1所述的一种莫桑石饰品，其特征在于：所述金刚石膜的平均晶粒尺寸为100nm-200nm。3.一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在纳米金刚石粉末悬浮液中对莫桑石饰品进行超声研磨预处理；步骤2：将莫桑石饰品从所述纳米金刚石粉末悬浮液中取出，并进行清洗；步骤3：将莫桑石饰品压入预先设定的保形样品台中保持；步骤4：将莫桑石饰品连同所述保形样品台一同放置于金刚石膜沉积炉中进行等离子体处理；步骤5：通入甲烷，进行原位金刚石膜沉积。4.根据权利要求3所述的一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法，其特征在于，步骤1中所述纳米金刚石粉末悬浮液中纳米金刚石粉末的粒度为5nm-200nm，所述纳米金刚石粉末悬浮液中纳米金刚石粉末的浓度为5％-20％。5.根据权利要求3所述的一种在莫桑石饰品表面镀金刚石膜的方法，其特征在于，所述超声研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金鑫，吕反修，黑立富，
申请(专利权)人：深圳市金鑫丰利珠宝首饰有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44