一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法技术

本发明专利技术涉及钻石加工技术领域，具体涉及一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法，包括：S1：获取CVD原钻，对CVD原钻进行预处理，以修复CVD原钻的晶格缺陷，得到预处理钻石；S2：对预处理钻石进行电子束辐照处理，于预处理钻石中引发空位缺陷，得到辐照处理钻石；S3：对辐照处理钻石进行退火处理，形成氮空位结构，得到成品钻石。有益效果在于：在针对CVD钻石的辐照改色过程中，先通过预处理工艺来实现对晶体内杂色的去除，随后，通过退火工艺对辐照过程中形成的晶体空位与氮原子进行结合形成氮空位，解决了仅依靠电子束辐照引发空位缺陷的改色方法稳定性不佳的问题，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。出品更为稳定。出品更为稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法


[0001]本专利技术涉及钻石加工
，具体涉及一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]现有技术中，已存在较多的钻石改色的技术方案。比如，中国专利CN01817218.0公开了一种通过高温高压环境来实现对钻石改色的技术方案，用于制备有色或无色钻石。中国专利CN201910730259.4公开了另一种高温高压培育彩色金刚石的方法，其在制备过程中，通过辐照的方式引入空位缺陷来实现对钻石的改色。
[0004]但是，在实际实施的过程中，专利技术人发现，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；而基于辐照进行改色的方案，其容易存在颜色不稳定、难以实现特定颜色的订制的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法。
[0006]具体技术方案如下：
[0007]一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法，包括：
[0008]步骤S1：获取CVD原钻，对所述CVD原钻进行预处理，以修复所述CVD原钻的晶格缺陷，得到预处理钻石；
[0009]步骤S2：对所述预处理钻石进行电子束辐照处理，于所述预处理钻石中引发空位缺陷，得到辐照处理钻石；
[0010]步骤S3：对所述辐照处理钻石进行退火处理，形成氮空位结构，得到成品钻石。
[0011]另一方面，所述步骤S1包括：
[0012]对所述CVD原钻设置在超高温超高压条件下保持预设的预处理时长，以得到所述预处理钻石；
[0013]所述超高温超高压条件的温度在1600
‑
2400℃之间，压力在5
‑
8Gpa之间，所述预处理时长在30
‑
120分钟之间。
[0014]另一方面，于执行所述步骤S1之后、执行所述步骤S2之前，还包括：
[0015]步骤A1：判断所述预处理钻石的预处理色度，仅当所述预处理色度符合期望色度时执行所述步骤S2。
[0016]另一方面，于执行所述步骤S1之前还包括：
[0017]步骤A01：对多颗所述CVD原钻进行预处理实验，得到第一实验钻石，判断所述第一实验钻石的色度分布是否符合色度分布条件；
[0018]若是，记录当前的预处理参数以作为所述超高温超高压条件；
[0019]若否，调整所述预处理参数，随后返回所述步骤A01。
[0020]另一方面，所述步骤S2包括：
[0021]将所述预处理钻石设置在水冷载具中，随后放置在电子加速器的电子束束斑中心区域进行静态辐照加工，并保持预设的辐照加工时长，以使得所述预处理钻石中形成空位缺陷。
[0022]另一方面，所述电子加速器的辐照条件为10MeV，2mA，20kW，累计照射时长在1
‑
6小时之间。
[0023]另一方面，所述水冷载具为接触式水冷载具或隔水式水冷载具。
[0024]另一方面，于执行所述步骤S2之前还包括：
[0025]步骤B21：对多颗所述预处理钻石进行电子束辐照，当达到预设的辐照间隔时，取出预定数量的所述预处理钻石，直至达到最长辐照时长；
[0026]步骤B22：根据不同的所述辐照间隔上的所述预处理钻石的辐照颜色深度，确定所述辐照加工时长。
[0027]另一方面，所述步骤S3包括：
[0028]将所述辐照处理钻石设置在高温高压退火条件下保持预设的退火时长进行退火，随后进行精切以得到所述成品钻石；
[0029]所述高温高压退火条件的温度在1500
‑
2000℃之间，压力在5
‑
6Gpa之间，所述退火时长在60
‑
120分钟之间。
[0030]另一方面，于执行所述步骤S3之前，还预先对所述辐照处理钻石采用不同的所述高温高压退火条件和所述退火时长进行退火处理，并根据精切后的所述成品钻石的颜色确定所述高温高压退火条件。
[0031]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0032]针对现有技术中辐射改色工艺难以实现对特定颜色订制的问题，本实施例中，在针对CVD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，通过预处理工艺来实现对晶体内杂色的去除，提高了晶体质量，随后，通过退火工艺对辐照过程中形成的晶体空位与氮原子进行结合形成氮空位，解决了仅依靠电子束辐照引发空位缺陷的改色方法稳定性不佳的问题，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。
附图说明
[0033]参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。
[0034]图1为本专利技术实施例的整体示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例中步骤A1示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例中预处理参数调整过程示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例中辐照加工时长调整过程示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0040]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0041]本专利技术包括：
[0042]一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法，如图1所示，包括：
[0043]步骤S1：获取CVD原钻，对CVD原钻进行预处理，以修复CVD原钻的晶格缺陷，得到预处理钻石；
[0044]步骤S2：对预处理钻石进行电子束辐照处理，于预处理钻石中引发空位缺陷，得到辐照处理钻石；
[0045]步骤S3：对辐照处理钻石进行退火处理，形成氮空位结构，得到成品钻石。
[0046]具体地，针对现有技术中的辐照改色方案，其色彩的稳定性较差，难以实现对特定颜色的订制过程的问题，本实施例中，通过在辐照工艺之前预先引入了预处理工艺，对CVD原钻中的杂色、缺陷进行了去除，提高了晶体质量，以使得最终制备得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子束辐照的CVD彩钻制备方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取CVD原钻，对所述CVD原钻进行预处理，以修复所述CVD原钻的晶格缺陷，得到预处理钻石；步骤S2：对所述预处理钻石进行电子束辐照处理，于所述预处理钻石中引发空位缺陷，得到辐照处理钻石；步骤S3：对所述辐照处理钻石进行退火处理，形成氮空位结构，得到成品钻石。2.根据权利要求1所述的CVD彩钻制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：对所述CVD原钻设置在超高温超高压条件下保持预设的预处理时长，以得到所述预处理钻石；所述超高温超高压条件的温度在1600
‑
2400℃之间，压力在5
‑
8Gpa之间，所述预处理时长在30
‑
120分钟之间。3.根据权利要求1所述的CVD彩钻制备方法，其特征在于，于执行所述步骤S1之后、执行所述步骤S2之前，还包括：步骤A1：判断所述预处理钻石的预处理色度，仅当所述预处理色度符合期望色度时执行所述步骤S2。4.根据权利要求2所述的CVD彩钻制备方法，其特征在于，于执行所述步骤S1之前还包括：步骤A01：对多颗所述CVD原钻进行预处理实验，得到第一实验钻石，判断所述第一实验钻石的色度分布是否符合色度分布条件；若是，记录当前的预处理参数以作为所述超高温超高压条件；若否，调整所述预处理参数，随后返回所述步骤A01。5.根据权利要求1所述的CVD彩钻制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将所述预处理钻石设置在水冷载具中，随后放置在电...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏春，孙雪原，叶爽，蔡梦平，黄敬松，张晓飞，陈兴旺，
申请(专利权)人：沃尔德美星钻石科技嘉兴有限公司上海固玺科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：