СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ ГРАВИРОВКОЙ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF LASER ETCHING OF IMAGES ON ARTICLES FROM NOBLE METALS (VERSIONS)

Изобретение относится к ювелирной промышленности и может применяться для получения изображения лазерной гравировкой на изделиях из драгоценных металлов.
Известен способ лазерной гравировки [авторское свидетельство СССР №1704990, кл. В23К 26/00, 1992.1], при котором на обрабатываемую поверхность направляют сфокусированное лазерное излучение с заданной длиной волны и перетяжкой, заглубляя последнюю в материал, причем длину волны излучения выбирают из условия объемного поглощения его энергии материалом заготовки, а перетяжку заглубляют на величину, определяемую теплофизическими свойствами материала, шириной знака и мощностью излучения. Скорость контурного перемещения луча по рисунку определяется необходимой величиной энергии для переработки материала изделия вдоль единичной его длины.
Недостатком известного способа является невысокое качество изготовления элементов формируемых знаков с выпуклой поверхностью. Кроме того, отсутствует возможность управления процессом формирования заданного профиля элементов знака.
Известен способ лазерного гравирования, при котором поток лазерного излучения модулируют по времени, сфокусированный лазерный пучок направляют на обрабатываемую поверхность заготовки, осуществляют его сканирование по обрабатываемой поверхности для получения заданного контура, причем выбирают скорость перемещения лазерного пучка такой, чтобы за один проход удалялся слой материала, глубина которого соответствует требуемой точности формирования контура и профиля элемента рисунка, формируют требуемый профиль элемента рисунка путем повторения процедуры сканирования, управление процессом обработки осуществляют с помощью ЭВМ, при удалении материала из глубинной зоны пространства между элементами рисунка повышают мощность лазерного излучения и увеличивают скорость перемещения лазерного пучка (RU, пат. №2080971).
Известен способ изготовления полупрозрачных металлических родиевых пленок, которые могут быть использованы в микроэлектронике для повышения износоустойчивости радиоэлектронных изделий, а также для удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности для получения устойчивого блеска ювелирных изделий. Сущность изобретения: поверхность подложки подвергают термовакуумной обработке и проводят диссоциацию паров родийсодержащих соединений (ацетилацетоната, дикарбонилацетилацетоната или додекарбонилтетрародия), после упрочняющей термообработки получают полупрозрачную родиевую пленку толщиной 0,1-1 мкм с твердостью по Моосу 9,1-9,4, адгезией 13-17 кгс/см и коэффициентом отражения 91,2-97,3% (пат. №2079573, РФ).
2
2
Известен способ декорирования стеклянного объекта, типа сосуда или бутылки, при котором наносят на стеклянный объект продукт на основе эмали посредством сухого электростатического напыления, помещают обработанный таким образом объект в печь для обжига при температуре от 600 до 650°C в течение от 15 до 25 мин. Продукт на основе эмали содержит порошок из частиц эмали. Производят холодное смешивание продукта на основе эмали с одним или несколькими пигментами перед этапом с целью получения однородно окрашенного и/или матового стеклянного объекта. Продукт на основе эмали содержит непрозрачный минеральный продукт или же смесь двух эмалевых фритт, одна из которых более тугоплавкая, чем другая. В качестве минерального непрозрачного продукта используют ZrO или SnO (з. №2005114909, РФ).
Недостатком аналога является то, что этим способом невозможно получить изображение на изделиях из драгоценных металлов, а только на стекле.
Известен способ получения аппликаций из драгоценных металлов на эмали ювелирных изделий, включающий изготовление металлических заготовок и закрепление их на эмали, отличающийся тем, что 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 (№97117966 РФ).
Недостатком этого изобретения является сложность изготовления.
Известен способ печати изображения на предмете, который содержит операции обеспечения предмета, имеющего наружную поверхность, имеющую плоский участок и выемку, заглубленную относительно плоского участка; наложение на наружную поверхность первого слоя краски; высушивание первого слоя краски; и нанесение капель краски на высушенный слой краски с целью формирования изображения, причем капли распыляются из механизма струйной печати, который располагается на по существу постоянном расстоянии от плоскости плоского участка предмета (з. №2004132194, РФ).
Недостатком этого изобретения является сложность изготовления.
Известен способ нанесения изображения с помощью лазера, для маркировки различных изделий для атомной энергетики, нанесения штрих-кодов системы ЕАН-13, ЕАН-8 на металлах и сплавах, пластмассах с использованием контурных и растровых изображений, описанный в ТУ 6342-003-5423025-02«Прецизионный лазерный маркирующий комплекс».
Основные недостатки: нет четкого и глубокого восприятия изображения с определенного ракурса зрения, оно как бы плавает - то появляется, то исчезает, нет контурного объемного эффекта, в результате отсутствует потребительская привлекательность.
Эту задачу решает изобретение, взятое за прототип (з. №2006139850 от 10.11.2006 г., РФ) - Способ нанесения изображений лазерной гравировкой на изделиях из драгоценных металлов, включающий полировку поверхности и очистку до чистоты поверхности 9-го класса, перенос компьютерного изображения в программный блок лазерного излучателя, фиксацию изделия. Перед фиксацией изделия его поверхность смачивают кремнийорганической полиэтилсилоксановой жидкостью (приборная) 4, поверхность изображения точечно оплавляют лазерным лучом до 14 класса чистоты поверхности, сохраняя границы контуров с автоматическим заполнением. С целью придания изображению потребительской привлекательности и создания растрового изображения, поверхность будущего изображения драгметаллов предварительно покрывают цветным родием.
Основными недостатками прототипа являются: недостаточная четкость изображения.
Задачей изобретения является улучшение качества изделия, уменьшение затрат.
Эта задача решается тем, что способ нанесения изображения лазерной гравировкой на изделия из драгметаллов включает полировку поверхности изделия и ее очистку до 9-го класса чистоты, а затем фиксацию изделия, перенос компьютерного изображения в программный блок лазерного излучателя и последующее нанесение изображения на изделие с помощью лазерного луча, настроенного на точечное прожигание, а после нанесения рисунка производят очистку поверхности готового изделия от нагара в кислом растворе.
Отличие от прототипа в том, что полировку поверхности изделия производят до 9-го класса чистоты и лазерный луч при нанесении изображения настроен на точечное прожигание, а после нанесения рисунка производят очистку поверхности готового изделия от нагара в кислом растворе. Эти существенные признаки в совокупности позволяют достичь технического результата.
Пример конкретного выполнения.
Поверхности полученного после прессования заготовки изделия из драгоценных металлов, например, золота 585 пробы, полировали механическим способом, а затем очищали до 9 класса чистоты от загрязнений и остатков полировальных паст последовательно: сначала в растворе с моющим средством, проточной водой, затем дистиллированной водой, а потом - паром. Затем изделие фиксировали с помощью специального приспособления (под каждый вид изделия - свое). С помощью сфокусированного лазерного излучения осуществляли гравировку точечным прожиганием отдельных точек. Оптическая система в виде сканирующих зеркал управлялась с помощью ЭВМ, обеспечивая перемещение лазерного луча по заранее заданной программе, при этом гравировался отдельный рисунок. После нанесения рисунка провели очистку поверхности от нагара в кислом растворе.
Следующие примеры проводили аналогично первому, только меняли класс чистоты полировки поверхности изделия до 10, 11, 12 и т.д. Эффект растрового изображения сохранялся, а трудоемкость выполнения полировки увеличивалась. При классе чистоты - 8, изображение получалось несколько хуже. Оптимальный вариант - 9-й класс чистоты. Эффект четкого восприятия получается за счет границы разного класса чистоты поверхности изделия (обработанной и необработанной лазером), а именно - там, где нет рисунка - 9 класс чистоты, а где нанесен лазером рисунок - класс чистоты обработки поверхности получается ниже 9-го, т.к. процесс выжигания снижает класс чистоты обработанной поверхности, и его можно регулировать с помощью настройки лазера.
Данный способ экономичнее, по сравнению с прототипом, за счет исключения операций обработки кремнийорганической полиэтилсилоксановой жидкостью и уменьшения энергозатрат при работе лазерной установки методом точечного прожигания по сравнению с оплавлением до 14 класса.
Улучшилось качество изделия за счет более четкого изображения. Технический результат достигается за счет совокупности операций.
2-й Вариант изобретения позволяет придать изделию потребительскую привлекательность за счет создания растрового изображения.
Эта задача решается способом нанесения изображения лазерной гравировкой на изделия из драгметаллов. Способ включает в себя следующие существенные признаки:
- полировку поверхности изделия и ее очистку до класса чистоты не выше 9-го,
- нанесение на поверхность будущего изображения родия электролитическим методом,
- а затем фиксацию изделия,
- перенос компьютерного изображения в программный блок лазерного излучателя,
- последующее нанесение изображения на изделие с помощью лазерного луча точечным прожиганием и
- дальнейшую очистку поверхности изображения от нагара.
Существенным отличием от прототипа является то, что полировку поверхности изделия проводят до класса чистоты не выше 9-го, поверхность будущего изображения покрывают родием, а после нанесения изображения поверхность изделия с изображением очищают с целью удаления нагара, образованного после лазера и предотвращения дальнейшего окисления поверхности.
Благодаря родию и точечному прожиганию изображение приобретает четкость и глубину. Все эти существенные признаки в совокупности создают растровое изображение и придают ювелирному изделию глубину и четкость восприятия с любого ракурса, что создает потребительскую привлекательность.
Пример конкретного выполнения.
Поверхности полученного после прессования заготовки изделия из драгоценных металлов, например золота 585 пробы, полировали механическим способом, а затем очищали до 9 класса чистоты от загрязнений и остатков полировальных паст последовательно: сначала раствором с моющим средством, затем проточной и дистиллированной водой, а потом - паром. Поверхность изделия, где будет нанесено изображение, покрывали родием. Родирование осуществляли нанесением гальванического покрытия (без применения гальванических ванн) при помощи специального прибора, в котором реализован принцип «трибоэлектрохимического» осаждения металла с нерастворимым анодом. Процесс осаждения проводили с непрерывным перемещением по поверхности покрываемого изделия - пористого стержня, пропитанного электролитом, являющегося катодом. Стержень вставлен в наконечник - анод. Электролиз проводили в режиме стабилизации напряжения. После этого изделие промывали в проточной воде от остатков электролита и сушили. Затем изделие фиксировали с помощью специального приспособления (под каждый вид изделия - свое). С помощью сфокусированного лазерного излучения осуществляли гравировку нанесением отдельных точек, образуемых в результате оплавления и испарения материала на поверхности. Оптическая система в виде сканирующих зеркал управлялась с помощью ЭВМ, обеспечивая перемещение лазерного луча по заранее заданной программе, при этом гравировался отдельный рисунок. После нанесения рисунка производили очистку поверхности от нагара в кислом растворе.