一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，通过选取钻石基材；对发生钻石生长的表面进行等离子蚀刻；将等离子蚀刻后的钻石放入

【技术实现步骤摘要】
一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法


[0001]本专利技术涉及钻石制备
，特别涉及一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法
。

技术介绍

[0002]钻石通体透明
、
火彩极好
、
光彩夺目，自古以来深受人们的喜爱
。
然而，天然产出的钻石资源有限，彩色钻石
(
比如粉色
)
的产量更低，而很多消费者更喜欢粉色钻石，所以这导致天然粉色钻石的价格昂贵，不能满足人们日益增长的需要，因此人们采用人工合成技术来制造人造钻石，包括彩色钻石
。
[0003]CVD(Chemical Vapor Deposition
，化学气相沉积
)
钻石，是一种由直径
10
到
30
纳米的钻石结晶聚合而成的单晶或多晶钻石，属于钻石合成中的一种工艺，其主要用于制造切割工具等产业用途上
。
早期的
CVD
钻石，由于在合成过程中会融入空气中的氮原子，而使得钻石的色度较低
。
近年来，随着工艺的进步，以及高温高压改色
、
辐射改色等加工工艺的引入，使得成品的色度提高，该类合成钻石也出现在了珠宝市场上
。
[0004]现有技术中，已存在较多的钻石改色的技术方案
。
但是，在实际实施的过程中，现有技术中的基于高温高压法对钻石进行改色的方案，容易使得大尺寸钻石在高温高压环境下炸裂，影响良率，且成本高昂；而基于辐照进行改色的方案，其容易存在颜色不稳定
。
故此，我们提出了一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1
：选取钻石基材；
[0009]S2
：对发生钻石生长的表面进行等离子蚀刻；
[0010]S3
：将等离子蚀刻后的钻石放入
MPCVD
生长设备的反应腔室中生长；
[0011]S4
：从所述
MPCVD
生长设备移出生长的钻石，同时仍然在散热保持器内；
[0012]S5
：使用高能电子束辐照钻石；
[0013]S6
：通过高温低压设备退火处理，获得稳定的粉色钻石
。
[0014]优选的，在所述
S1
中，所述钻石基材是
CVD
合成的钻石
。
[0015]优选的，所述等离子蚀刻为就地蚀刻
。
[0016]优选的，所述等离子蚀刻是使用含氢气和氧气的蚀刻气体的氧气蚀刻或氢气蚀刻中的任意一种
。
[0017]优选的，所述氧气蚀刻条件为：压力为
50
×
102‑
450
×
102Pa
，蚀刻气体含有1‑4％的氧，0‑
30
％的氩气和平衡量的氢气，所有百分数为体积百分数，基材温度为
600
‑
1100℃
，持
续时间为3‑
60min。
[0018]优选的，所述氢气蚀刻条件为：压力为
50
×
102‑
450
×
102Pa
，蚀刻气体含有氢气和最多
30
％体积的氩气，基材温度为
600
‑
1100℃
，持续时间为3‑
60min。
[0019]优选的，在所述
S3
中，所述生长条件如下：
CH4
浓度为2‑5％，掺杂元素浓度为
ppb
量级，温度为
850
‑
880℃
，腔体压力为
120
‑
150mbar
，微波功率为
3000
‑
5500W。
[0020]优选的，在所述
S4
中，所述散热保持器由钼构成，在所述散热保持器中用具有熔点高于
2500
度的石墨包围钻石
。
[0021]优选的，在所述
S5
中，高能电子辐照的电子能量为5～
10MeV
，辐照功率为
10
～
30kW
，辐照时间为1～
5h。
[0022]优选的，在所述
S6
中，高温低压设备的温度为
800
～
1100℃
，压力为1～
1000Pa
，处理时间为1～
5h。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]1、
本专利技术通过利用高温低压设备对钻石进行退火处理，以改进钻石的特定特性，包括光学性能，可以将钻石颜色提高1‑2个级别，使得形成的粉色钻石稳定性更强，解决了仅依靠电子束辐照进行改色导致钻石稳定性不佳的问题，同时，相对于市场上高温高压的处理，减小钻石的应力，避免了大尺寸钻石在高温高压环境下炸裂，提高良率，而且降低了制备成本，解决了目前市场上不能稳定批量生产粉色钻石的问题
。
[0025]2、
本专利技术在针对钻石的辐照改色过程中，先后引入了预处理工艺和退火工艺，通过对发生钻石生长的表面进行等离子蚀刻来实现对晶体内杂色的去除，避免了进一步物理损伤或化学污染的任何危险，使基材表面损伤最小化，提高了晶体质量，同时，通过高温低压设备退火处理，使得制备得到的钻石色差小，可重复性与稳定性好，批次内与批次间差异小，出品更为稳定，工艺流程简单，重复率高
、
稳定性好，成本低，具有较高的市场应用价值
。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法的流程图
。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实现的技术手段
、
创作特征
、
达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术
。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制
。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1
：选取钻石基材；
S2
：对发生钻石生长的表面进行等离子蚀刻；
S3
：将等离子蚀刻后的钻石放入
MPCVD
生长设备的反应腔室中生长；
S4
：从所述
MPCVD
生长设备移出生长的钻石，同时仍然在散热保持器内；
S5
：使用高能电子束辐照钻石；
S6
：通过高温低压设备退火处理，获得稳定的粉色钻石
。2.
根据权利要求1所述的一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，其特征在于：在所述
S1
中，所述钻石基材是
CVD
合成的钻石
。3.
根据权利要求1所述的一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，其特征在于：在所述
S2
中，所述等离子蚀刻为就地蚀刻
。4.
根据权利要求1所述的一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，其特征在于：所述等离子蚀刻是使用含氢气和氧气的蚀刻气体的氧气蚀刻或氢气蚀刻中的任意一种
。5.
根据权利要求4所述的一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，其特征在于：所述氧气蚀刻条件为：压力为
50
×
102‑
450
×
102Pa
，蚀刻气体含有1‑4％的氧，0‑
30
％的氩气和平衡量的氢气，所有百分数为体积百分数，基材温度为
600
‑
1100℃
，持续时间为3‑
60min。6.
根据权利要求4所述的一种基于高温低压设备制备粉色钻石的方法，其特征在于：所述氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁月花，陈春来，梁安剑，
申请(专利权)人：苏州固吉斯钻石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：