EP0399072A1 - Piece of jewellery - Google Patents

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EP0399072A1
EP0399072A1 EP89109305A EP89109305A EP0399072A1 EP 0399072 A1 EP0399072 A1 EP 0399072A1 EP 89109305 A EP89109305 A EP 89109305A EP 89109305 A EP89109305 A EP 89109305A EP 0399072 A1 EP0399072 A1 EP 0399072A1
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EP
European Patent Office
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piece
jewelry
layer
metal
single crystal
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EP89109305A
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Jürgen Bock
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Bock and Schupp GmbH and Co KG Zifferblatter Fabrik
Original Assignee
Bock and Schupp GmbH and Co KG Zifferblatter Fabrik
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Publication date
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Priority to DE8989109305T priority patent/DE58902973D1/en
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Priority to US07/367,884 priority patent/US5087528A/en
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C27/00—Making jewellery or other personal adornments
    • A44C27/001—Materials for manufacturing jewellery
    • A44C27/005—Coating layers for jewellery
    • A44C27/006—Metallic coatings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C27/00—Making jewellery or other personal adornments
    • A44C27/001—Materials for manufacturing jewellery

Definitions

  • the invention relates to a disk-shaped metallic piece of jewelry (part of a piece of jewelry), also brand, medal, dial, with one or both sides processing.
  • Such metallic disc-shaped pieces of jewelry belong to the permanent holdings of the jewelry industry. They are worn as a single piece of jewelry, for example as earrings, or form an inventory part of a jewelry creation, for example with necklaces or bracelets.
  • the surface of these metallic disc-shaped pieces of jewelry is processed in many ways, the platelets either being flat, mirror-polished or structured on their surface.
  • the material for these plates ranges from aluminum to precious metals.
  • the noble metals, especially silver and gold, are generally left in their metal color. Anodizing in a wide variety of colors has prevailed for aluminum. The same applies to the electroplating of titanium.
  • this is provided by a disc-shaped, flat or structured single crystal which is provided on one or both sides with one or more chemically different types of in turn uniform or structured layers, each with a layer thickness of 0.01 my to 2 my.
  • single crystals seems to contradict the first point of the list above - value for money.
  • single crystals not only have special properties that facilitate the further treatment of these disc-shaped metallic pieces of jewelry and thus make them cheaper, but they are now also required in very large quantities and are therefore inexpensive to produce on an industrial scale.
  • polycrystals or polycrystals an is crystal a crystalline body, the basic cells of which are almost parallel and which have no grain boundaries. This property can be exploited in the manufacture of such jewelry by placing the plane of the disk-shaped jewelry in the crystal plane. Therefore, striking light is always reflected in the desired way with the same inclination, while in the multi-crystal each individual crystal (grain) reflects the light in a different direction.
  • Desired reflecting surfaces can therefore be achieved with such a single crystal much more easily and with a significantly lower surface roughness than with multi-crystals or amorphous metals.
  • roughness depths in the nano range can be achieved with such single crystals, down to about 5 nm. Even roughness depths that are significantly above this size, for example at 200 nm, are still recognized as perfectly reflective because of the effect described above .
  • the somewhat larger manufacturing effort for single crystals is therefore compensated for during further processing and also produces the desired light-optical effects which cannot be achieved with polycrystalline material.
  • both sides of such a silicon wafer can be processed without difficulty without loss of quality.
  • the chemically different layer which is to be applied to the polished single crystal according to the invention can be made of a metal or a metal compound in the manner according to the invention.
  • the metal (the metal connection) is said to be a highly complex Have refractive index, which is generally true for the hard materials already mentioned above - carbides, nitrites, borides and silicides. This also applies to semiconductors, in this case in particular silicon.
  • the metal compounds preference is again given to those compounds which give hard surfaces, in particular compounds with nitrogen, oxygen, boron and carbon.
  • the inexpensive production again plays a role, which is why oxygen or nitrogen is preferably chosen as the connecting partner in the manner according to the invention.
  • a very simple and therefore inexpensive production of this chemically different layer is achieved by directly oxidizing or nitriding the single crystal on one or both sides.
  • the penetration depth of oxygen or nitrogen can be controlled very precisely, and of course the thickness of this layer, which is decisive for the coloring.
  • this chemically different layer by the chemical vapor deposition method (CVD; LPCVD; PECVD; NPCVD). Both methods can also be used in combination, for example by oxidizing the single crystal, then structuring it preferably in the etching method and then covering it with a further layer, this further layer also being structured or can only cover certain areas of the disk-shaped single crystal.
  • the oxidation and nitriding processes in succession, for example after the oxidation partially removing the oxide layer and then nitriding the silicon layers which are now exposed. It is also entirely possible to additionally coat or print the processed disks with customary layers, or to introduce precious metal into recesses. It goes without saying that the disks can also be provided with elevations in this way.
  • a single crystal (1) made of silicon is provided with an oxidation layer (2) by oxidation.
  • This oxidation layer (2) has a thickness (a) of 0.01 my to 2 my, which results in the optical effects or the coloring of the single crystal pane set out in the description.
  • the thickness (b) of this single crystal wafer is on average about 500 my.
  • the oxidation layer (2) also causes a very high surface hardness, so that this metallic disc is also very scratch-resistant.
  • a metal layer or a metal compound layer again in the thickness (a) between 0.01 my and 2 my, is applied to the previously polished single crystal wafer (1), preferably by means of the chemical vapor deposition process.
  • this layer will also diffuse slightly into the silicon single crystal, that is to say it will firmly bond to the single crystal.
  • this applied layer (3) results in surface hardening in addition to the special color effect.
  • the silicon single crystal was first provided with a recess in the etching process and then, as shown in FIG. 1, oxidized.
  • a further metal or metal compound layer (5) is introduced into the remaining recess (4), so that this layer is different in color from the surrounding pane surface.
  • the layer thickness (a) is between 0.01 and 2 my, as is the layer thickness (c) of the applied layer.
  • the smallest possible distance (d) between the edges of the depression, due to the etching process to be used, is 2 my.
  • FIG. 4 A reversal of the process is shown in FIG. 4, where the wafer is first etched in such a way that elevations (5) remain, which can now be nitrided, for example, while the surroundings thereof oxidize becomes. Of course, this also results in different color effects that make these elevations stand out clearly.
  • this anisotropic material gives rise to further optical effects due to different angles of incidence.

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Abstract

Plate-shaped metallic pieces of jewellery are to be inexpensive, easy to process and superficially hard and, in particular, are to have shining light-optical effects. According to the invention, this is achieved by the use of a monocrystal (1), to which a layer (2) of a chemically different type of material is applied in an extremely thin layer thickness (a) of between 0.01 mu m and 2 mu m. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein scheibenförmiges metalli­sches Schmuckstück (Bestandteil eines Schmuckstücks), auch Marke, Medaille, Zifferblatt, mit ein- oder beid­seitiger Bearbeitung.The invention relates to a disk-shaped metallic piece of jewelry (part of a piece of jewelry), also brand, medal, dial, with one or both sides processing.

Derartige metallische scheibenförmige Schmuckstücke gehören zum festen Bestand der Schmuckindustrie. Sie werden sowohl als alleiniges Schmuckstück, beispiels­weise als Ohrschmuck getragen, oder bilden Bestand­ teil einer Schmuckcreation, beispielsweise bei Col­liers oder Armketten. Die Oberfläche dieser metalli­schen scheibenförmigen Schmuckstücke wird hierbei auf vielerlei Art und Weise bearbeitet, wobei die Plätt­chen entweder plan, spiegelnd poliert oder auch an ihrer Oberfläche strukturiert sein können. Der Werk­stoff für diese Plättchen reicht von Aluminium bis zu Edelmetallen. Die Edelmetalle, insbesondere Silber und Gold, werden im allgemeinen in ihrer Metallfarbe belassen. Für Aluminium hat sich das Eloxieren in den verschiedensten Farbtönen durchgesetzt. Gleiches gilt für die galvanische Bearbeitung von Titan. Bei spie­gelnd bearbeiteten Oberflächen mit einer Rauhtiefe unter 1 my werden bevorzugt Metalle mit harten Ober­flächen eingesetzt, im allgemeinen also oberflächen­vergütete Metalle, um den Spiegelglanz möglichst lange zu erhalten. Derartige Hartstoffe, wie Carbide, Nitride, Boride und Silicide sind jedoch verhältnis­mäßig schwierig zu bearbeiten. Schmuckstücke aus die­sen Materialien sind daher verhältnismäßig teuer und konnten sich gegenüber den zuvor erwähnten Metallen, insbesondere den preislich etwa gleichwertigen Edel­metallen, bisher als Schmuckstücke nicht durchsetzen. Spiegelnd bearbeitete Metalloberflächen mit einer Rauhtiefe unterhalb der oben angeführten Grenze von 1 my haben jedoch gerade für den Schmuckbereich sehr interessante optische Eigenschaften. Diese Eigenschaf­ten, die sie zu begehrten Schmuckstücken machen, könn­ten dann auch noch durch eine weitere zusätzliche Oberflächenbearbeitung, beispielsweise Strukturieren oder Beschichten, um weitere optische Effekte zu er­zielen, um einen weiteren interessanten beziehungswei­se schmückenden Effekt bereichert werden.Such metallic disc-shaped pieces of jewelry belong to the permanent holdings of the jewelry industry. They are worn as a single piece of jewelry, for example as earrings, or form an inventory part of a jewelry creation, for example with necklaces or bracelets. The surface of these metallic disc-shaped pieces of jewelry is processed in many ways, the platelets either being flat, mirror-polished or structured on their surface. The material for these plates ranges from aluminum to precious metals. The noble metals, especially silver and gold, are generally left in their metal color. Anodizing in a wide variety of colors has prevailed for aluminum. The same applies to the electroplating of titanium. In the case of specularly machined surfaces with a roughness depth of less than 1 micron, preference is given to using metals with hard surfaces, generally surface-tempered metals, in order to maintain the mirror gloss for as long as possible. However, hard materials such as carbides, nitrides, borides and silicides are relatively difficult to process. Pieces of jewelery made from these materials are therefore relatively expensive and have so far not been able to assert themselves as pieces of jewelery compared to the aforementioned metals, in particular the approximately equivalent precious metals. However, mirror-finished metal surfaces with a roughness depth below the above limit of 1 my have very interesting optical properties, especially for the jewelry sector. These properties, which make them coveted pieces of jewelry, could then be added by another Surface processing, for example structuring or coating, in order to achieve further optical effects, to be enriched by a further interesting or decorative effect.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Material an­zugeben, das

  • 1. preiswert ist,
  • 2. mit dem Metallfachmann gängigen Mitteln einfach zu bearbeiten ist,
  • 3. oberflächenhart ist und
  • 4. so bearbeitet werden kann, daß sich interessante lichtoptische Effekte erreichen lassen.
The object of the invention is therefore to provide a material that
  • 1. is inexpensive,
  • 2. is easy to work with the means common to metal specialists,
  • 3. is surface hard and
  • 4. can be processed so that interesting light-optical effects can be achieved.

Nach der Erfindung ist dies gegeben durch einen schei­benförmigen, ebenen oder strukturierten Einkristall, der ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren wie­derum gleichförmigen oder strukturierten chemisch andersartigen Schicht jeweils mit einer Schichtdicke von 0,01 my bis 2 my versehen ist.According to the invention, this is provided by a disc-shaped, flat or structured single crystal which is provided on one or both sides with one or more chemically different types of in turn uniform or structured layers, each with a layer thickness of 0.01 my to 2 my.

Die Verwendung von Einkristallen scheint dem ersten Punkt der obigen Aufzählung - Preiswürdigkeit - zu widersprechen. Einkristalle haben jedoch nicht nur be­sondere Eigenschaften, die die weitere Behandlung die­ser scheibenförmigen metallischen Schmuckstücke er­leichtern und damit verbilligen, sondern sie werden zwischenzeitlich auch in sehr großen Mengen benötigt und daher großtechnisch und preiswert hergestellt. Im Gegensatz zu Viel- oder Polykristallen ist ein Ein­ kristall ein kristalliner Körper, dessen Grundzellen nahezu parallel liegen und der keine Korngrenzen auf­weist. Diese Eigenschaft kann man bei der Herstellung derartiger Schmuckstücke ausnutzen, indem die Ebene der scheibenförmigen Schmuckstücke in die Kristallebe­ne gelegt wird. Daher wird auffallendes Licht stets in gewünschter Weise in gleicher Neigung reflektiert, während beim Vielkristall jedes Einzelkriställchen (Korn) das Licht in einer anderen Richtung reflek­tiert. Gewünschte spiegelnde Oberflächen lassen sich daher mit einem derartigen Einkristall viel einfacher und mit deutlich geringerer Rauhtiefe erreichen, als bei Vielkristallen beziehungsweise amorphen Metallen. Außerdem können bei derartigen Einkristallen durchaus Rauh-tiefen im Nanobereich erreicht werden, bis etwa herunter zu 5 nm. Selbst aber Rauhtiefen, die deut­lich über dieser Größe liegen, beispielsweise bei 200 nm, werden, des oben beschriebenen Effektes we­gen, noch als einwandfrei spiegelnd erkannt. Der et­was größere Herstellaufwand für Einkristalle wird da­her bei der weiteren Bearbeitung wieder kompensiert und erbringt außerdem die erwünschten lichtoptischen Effekte, die bei polykristallinem Material nicht zu erreichen sind.The use of single crystals seems to contradict the first point of the list above - value for money. However, single crystals not only have special properties that facilitate the further treatment of these disc-shaped metallic pieces of jewelry and thus make them cheaper, but they are now also required in very large quantities and are therefore inexpensive to produce on an industrial scale. In contrast to polycrystals or polycrystals, an is crystal a crystalline body, the basic cells of which are almost parallel and which have no grain boundaries. This property can be exploited in the manufacture of such jewelry by placing the plane of the disk-shaped jewelry in the crystal plane. Therefore, striking light is always reflected in the desired way with the same inclination, while in the multi-crystal each individual crystal (grain) reflects the light in a different direction. Desired reflecting surfaces can therefore be achieved with such a single crystal much more easily and with a significantly lower surface roughness than with multi-crystals or amorphous metals. In addition, roughness depths in the nano range can be achieved with such single crystals, down to about 5 nm. Even roughness depths that are significantly above this size, for example at 200 nm, are still recognized as perfectly reflective because of the effect described above . The somewhat larger manufacturing effort for single crystals is therefore compensated for during further processing and also produces the desired light-optical effects which cannot be achieved with polycrystalline material.

Wie bereits angeführt, wird der Preis dieses Materi­als auch dadurch gedrückt, daß derartige Einkristalle vorzugsweise aus Silicium in sehr großen Mengen benö­tigt werden und daß zudem diese "Silicium-wafer" be­ reits in Scheibenform vorliegen.As already mentioned, the price of this material is also depressed by the fact that such single crystals, preferably made of silicon, are required in very large quantities and that these “silicon wafers” are also used are already in disc form.

Da die parallel zueinander liegenden Ebenen einer der­artigen Scheibe gleichzeitig auch die Kristallebenen bilden, können unschwer auch beide Seiten eines derar­tigen Silicium-wafers ohne Qualitätsverlust bearbei­tet werden.Since the planes of such a wafer lying parallel to one another also form the crystal planes at the same time, both sides of such a silicon wafer can be processed without difficulty without loss of quality.

Weiter ist es auch möglich, diese scheibenförmigen Einkristalle mit einem Fachmann auf diesem Gebiet gängigen Verfahren zu strukturieren. Auch diese Ver­fahren werden, da sie zur Herstellung von elektroni­schen Bauelementen benötigt werden, bereits großtech­nisch angewandt, sind also nicht nur bekannt und ge­läufig, sondern auch, insbesondere bei der Anwendung in größeren Stückzahlen, billig.Furthermore, it is also possible to structure these disk-shaped single crystals using methods which are common to a person skilled in the art. These methods are also used on an industrial scale, since they are required for the production of electronic components, so they are not only known and familiar, but also cheap, especially when used in large numbers.

Bereits diese spiegelnden scheibenförmigen Einkristal­le weisen schon einen sehr hohen Schmuckwert auf. Die­ser Schmuckwert wird nach der Erfindung noch dadurch erhöht, daß die Einkristalle ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren wiederum gleichförmigen oder strukturierten chemisch andersartigen Schicht jeweils mit einer Schichtdicke von 0,01 my bis 2 my versehen werden. Aus der Theorie ist bekannt, daß extrem dünne Schichten, unterhalb einer Schichtdicke von 2 my be­sondere Eigenschaften aufweisen. Dies dürfte mit einer starken Zunahme des Brechungsquotienten mit ab­nehmender Schichtdicke bei gleichzeitiger Abnahme des Absorptionskoeffizienten zusammenhängen. Durch Viel­fachreflektionen sowohl an der Oberfläche wie auch nach der durchscheinenden dünnen Schicht an der Kri­stallebene ergeben sich Interferenzen, die bemerkens­werte optische Reflekte hervorbringen. Jedenfalls zei­gen derart extrem dünne Schichten besondere optische Eigenschaften, die sie zur Verarbeitung zu Schmück­stücken geeignet erscheinen lassen. Untersuchungen zeigten, daß Dicken dieser Schichten von 0,050 bis etwa 2 my bei Tageslichteinfall mit einer gemittelten Wellenlänge von 0,545 my unterschiedliche Farben von tief metallisch dunkel-blau bis dunkelrot über sämt­liche Spektralfarben hinweg ergeben. Es ist daher durch Beeinflussung der Schichtdicke unschwer mög­lich, die jeweils gewünschte Farbe des scheibenförmi­gen metallischen Schmuckstücks zu bestimmen. Diese eindeutige Farbe wird selbstverständlich nur dann er­reicht, wenn der Untergrund eine entsprechend geringe Rauhtiefe aufweist, wie dies, oben bereits beschrie­ben, bei Einkristallen möglich ist. Die Rauhtiefe sollte also stets eine Zehnerpotenz geringer sein, als die Schichtdicke, die die für das menschliche Au­ge erkennbare Farbe des Metalls bewirken soll.Even these reflecting disc-shaped single crystals already have a very high decorative value. This decorative value is further increased according to the invention in that the single crystals are provided on one or both sides with one or more in turn uniform or structured chemically different layers with a layer thickness of 0.01 my to 2 my. It is known from theory that extremely thin layers below a layer thickness of 2 my have special properties. This is likely with a strong increase in the refractive index with decreasing layer thickness with a simultaneous decrease in the Absorption coefficients are related. Multiple reflections both on the surface and after the translucent thin layer on the crystal plane result in interferences that produce remarkable optical reflections. In any case, such extremely thin layers show special optical properties that make them appear suitable for processing into jewelry. Investigations showed that thicknesses of these layers from 0.050 to about 2 my in daylight with an average wavelength of 0.545 my give different colors from deep metallic dark blue to dark red across all spectral colors. By influencing the layer thickness it is therefore easily possible to determine the desired color of the disk-shaped metallic piece of jewelry. This clear color is of course only achieved if the substrate has a correspondingly low roughness, as is possible with single crystals, as already described above. The roughness should therefore always be a power of ten less than the layer thickness that the color of the metal, which can be recognized by the human eye, is intended to bring about.

Die chemisch andere Schicht, die nach der Erfindung auf den polierten Einkristall aufzubringen ist, kann in erfindungsgemäßer Weise aus einem Metall oder aus einer Metallverbindung sein. Auf jeden Fall soll das Metall (die Metallverbindung) einen hohen komplexen Brechungsquotienten aufweisen, was im allgemeinen für die oben bereits erwähnten Hartstoffe - Carbide, Nitrite, Boride und Silicide - zutrifft. Zutreffend ist dies auch für Halbleiter, in diesem Falle also insbesondere Silicium. Bei den Metallverbindungen wer­den wiederum solche Verbindungen bevorzugt, die harte Oberflächen ergeben, also insbesondere Verbindungen mit Stickstoff, Sauerstoff, Bor und Kohlenstoff. Auch hier spielt jedoch die preiswerte Herstellung wieder eine Rolle, weshalb in erfindungsgemäßer Weise bevor­zugt Sauerstoff oder Stickstoff als Verbindungspart­ner gewählt wird. Eine sehr einfache und damit preis­werte Herstellung dieser chemisch andersartigen Schicht wird dadurch erreicht, daß direkt der Einkri­stall ein- oder beidseitig oxidiert beziehungsweise nitriert wird. Bei den bekannten Verfahren, beispiels­weise bei der Behandlung in Durchgangsofen, kann die Eindringtiefe des Sauerstoffs beziehungsweise des Stickstoffs sehr genau gesteuert werden, und damit selbstverständlich auch die für die Farbgebung maßgeb­liche Dicke dieser Schicht. Selbstverständlich ist es auch möglich, diese chemisch andersartige Schicht nach dem Chemical-Vapour-Deposition-Verfahren (CVD; LPCVD; PECVD; NPCVD) aufzubringen. Durchaus können auch beide Verfahren kombiniert angewendet werden, in­dem also beispielsweise der Einkristall oxidiert, so dann vorzugsweise im Ätzverfahren strukturiert und an­schließend mit einer weiteren Schicht belegt wird, wo­bei diese weitere Schicht ebenfalls strukturiert sein oder nur bestimmte Flächen des scheibenförmigen Ein­kristalls bedecken kann. Möglich ist es auch, das Oxi­dierungs - und Nitrierungsverfahren nacheinander anzu­wenden, wobei beispielsweise nach dem Oxidieren die Oxidschicht teilweise entfernt und sodann die nunmehr freiliegenden Siliciumschichten nitriert werden. Durchaus ist es auch möglich, die bearbeiteten Schei­ben noch zusätzlich mit üblichen Schichten zu belegen beziehungsweise zu bedrucken, oder in Vertiefungen Edelmetall einzubringen. Es versteht sich von selbst, daß die Scheiben auf diese Art und Weise auch mit Er­hebungen versehen werden können.The chemically different layer which is to be applied to the polished single crystal according to the invention can be made of a metal or a metal compound in the manner according to the invention. In any case, the metal (the metal connection) is said to be a highly complex Have refractive index, which is generally true for the hard materials already mentioned above - carbides, nitrites, borides and silicides. This also applies to semiconductors, in this case in particular silicon. In the case of the metal compounds, preference is again given to those compounds which give hard surfaces, in particular compounds with nitrogen, oxygen, boron and carbon. Here, too, the inexpensive production again plays a role, which is why oxygen or nitrogen is preferably chosen as the connecting partner in the manner according to the invention. A very simple and therefore inexpensive production of this chemically different layer is achieved by directly oxidizing or nitriding the single crystal on one or both sides. In the known methods, for example in the treatment in a through-type furnace, the penetration depth of oxygen or nitrogen can be controlled very precisely, and of course the thickness of this layer, which is decisive for the coloring. Of course, it is also possible to apply this chemically different layer by the chemical vapor deposition method (CVD; LPCVD; PECVD; NPCVD). Both methods can also be used in combination, for example by oxidizing the single crystal, then structuring it preferably in the etching method and then covering it with a further layer, this further layer also being structured or can only cover certain areas of the disk-shaped single crystal. It is also possible to use the oxidation and nitriding processes in succession, for example after the oxidation partially removing the oxide layer and then nitriding the silicon layers which are now exposed. It is also entirely possible to additionally coat or print the processed disks with customary layers, or to introduce precious metal into recesses. It goes without saying that the disks can also be provided with elevations in this way.

Durch Kombination all dieser Verfahren ist es durch­aus möglich, besondere optische Effekte zu erreichen, die mit normalen Oberflächenbearbeitungen nicht zu er­zielen sind. So können Erhöhungen oder Vertiefungen vorgetäuscht werden, es können Hologramme auf derarti­gen Oberflächen angebracht werden und es ist auch mög­lich, all diese verschiedenen Oberflächen noch in den unterschiedlichsten Farben zu gestalten.By combining all of these methods, it is entirely possible to achieve special optical effects that cannot be achieved with normal surface processing. In this way, elevations or depressions can be simulated, holograms can be applied to such surfaces and it is also possible to design all these different surfaces in a wide variety of colors.

Zu erwähnen ist noch, daß auch der an Stelle drei der obigen Aufstellung erwähnte Wunsch nach einer harten, kratzfesten Oberfläche durch das Nitrieren oder Oxi­dieren der Oberflächen auf einfachste Weise zu erfül­len ist, da sich damit Härten erreichen lassen, die oberhalb einer Ritzhärte (nach Martens) von 8 liegen.It should also be mentioned that the desire for a hard, scratch-resistant surface mentioned in point three of the list above can be fulfilled in the simplest way by nitriding or oxidizing the surfaces, since this enables hardnesses to be achieved which are above a scratch hardness (according to Martens ) of 8.

Insgesamt ergibt sich damit ein scheibenförmiges me­tallisches Schmuckstück, das preiswert herzustellen und von einem Fachmann auf diesem Gebiet mit gängigen Mitteln einfach zu bearbeiten ist, das oberflächen­hart und damit kratzfest ist und das die für ein Schmuckstück notwendigen und erwünschten, bisher nicht gekannten lichtoptische Effekte aufweist.All in all, this results in a disk-shaped metallic piece of jewelry that is inexpensive to manufacture and easy to process by a person skilled in the art using conventional means, that is surface-hard and therefore scratch-resistant and that has the previously required, previously unknown light-optical effects for a piece of jewelry.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfin­dungsgegenstandes schematisch dargestellt und zwar zeigen

  • Fig. 1 einen Einkristall mit oxidierter Oberflä­che,
  • Fig.2 einen Einkristall mit aufgebrachter Schicht und die
  • Fig.3 und 4 eine Kombination dieser Verfahren nach Fig.1 und 2.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically on the drawing and show
  • 1 shows a single crystal with an oxidized surface,
  • 2 shows a single crystal with an applied layer and the
  • 3 and 4 a combination of these methods according to Fig. 1 and 2.

Ein aus Silicium bestehender Einkristall (1) ist durch Oxidation mit einer Oxidationsschicht (2) ver­sehen. Diese Oxidationsschicht (2) weist eine Dicke (a) von 0,01 my bis 2 my auf, wodurch sich die in der Beschreibung dargelegten optischen Effekte beziehungs­weise die Farbgebung der Einkristallscheibe ergeben. Die Dicke (b) dieser Einkristallscheibe beträgt im Durchschnitt etwa 500 my. Die Oxidationsschicht (2) bewirkt außerdem eine sehr hohe Oberflächenhärte, so­daß diese metallische Scheibe auch sehr kratzfest ist.A single crystal (1) made of silicon is provided with an oxidation layer (2) by oxidation. This oxidation layer (2) has a thickness (a) of 0.01 my to 2 my, which results in the optical effects or the coloring of the single crystal pane set out in the description. The thickness (b) of this single crystal wafer is on average about 500 my. The oxidation layer (2) also causes a very high surface hardness, so that this metallic disc is also very scratch-resistant.

In der Darstellung nach Fig.2 ist auf die zuvor po­lierte Einkristallscheibe (1) vorzugsweise im Wege des Chemical-Vapour-Deposition-Verfahrens eine Metall­schicht beziehungsweise eine Metallverbindungs­schicht, wiederum in der Dicke (a) zwischen 0,01 my und 2 my aufgebracht. Diese Schicht wird in aller Re­gel auch geringfügig in das Silicium-Einkristall ein­diffundieren, sich also fest mit dem Einkristall ver­binden. Auch hier ergibt sich durch diese aufgebrach­te Schicht (3) neben der besonderen Farbwirkung eine Oberflächenhärtung .In the illustration according to FIG. 2, a metal layer or a metal compound layer, again in the thickness (a) between 0.01 my and 2 my, is applied to the previously polished single crystal wafer (1), preferably by means of the chemical vapor deposition process. As a rule, this layer will also diffuse slightly into the silicon single crystal, that is to say it will firmly bond to the single crystal. Here too, this applied layer (3) results in surface hardening in addition to the special color effect.

In der Darstellung nach Fig.3 wurde der Silicium-Ein­kristall erst im Ätzverfahren mit einer Vertiefung versehen und sodann, wie in Fig.1 dargestellt, oxi­diert. In die verbleibende Vertiefung (4) ist eine weitere Metall- beziehungsweise Metallverbindungs­schicht (5) eingebracht, sodaß sich diese Schicht farblich von der umgebenden Scheibenfläche abhebt. Auch hier liegt die Schichtdicke (a) zwischen 0,01 und 2 my, ebenso wie die Schichtdicke (c) der aufge­brachten Schicht. Der geringstmögliche Abstand (d) zwischen den Kanten der Vertiefung beträgt, bedingt durch das anzuwendende Ätzverfahren, 2 my.In the illustration according to FIG. 3, the silicon single crystal was first provided with a recess in the etching process and then, as shown in FIG. 1, oxidized. A further metal or metal compound layer (5) is introduced into the remaining recess (4), so that this layer is different in color from the surrounding pane surface. Here too, the layer thickness (a) is between 0.01 and 2 my, as is the layer thickness (c) of the applied layer. The smallest possible distance (d) between the edges of the depression, due to the etching process to be used, is 2 my.

Eine Umkehrung des Verfahrens wird in Fig.4 gezeigt, wo zuerst die Scheibe so geätzt wird, daß Erhebungen (5) stehenbleiben, die nun beispielsweise nitriert werden können, während die Umgebung hiervon oxidiert wird. Hierbei ergeben sich selbstverständlich auch wieder unterschiedliche Farbeffekte, die diese Erhe­bungen deutlich hervortreten lassen.A reversal of the process is shown in FIG. 4, where the wafer is first etched in such a way that elevations (5) remain, which can now be nitrided, for example, while the surroundings thereof oxidize becomes. Of course, this also results in different color effects that make these elevations stand out clearly.

Hervorzuheben ist noch, daß sich bei diesem anisotro­pen Material weitere optische Effekte durch unter­schiedliche Lichteinfallswinkel ergeben.It should also be emphasized that this anisotropic material gives rise to further optical effects due to different angles of incidence.

Claims (7)

1. Scheibenförmiges metallisches Schmuckstück (Be­standteil eines Schmuckstücks), auch Marke, Medaille, Zifferblatt, mit ein- oder beidseitiger Bearbeitung
gekennzeichnet
durch einen scheibenförmigen ebenen oder strukturier­ten Einkristall (1), der ein- oder beidseitig mit ei­ner oder mehreren wiederum gleichförmigen oder struk­turierten chemisch andersartigen Schicht (2,3) je­weils mit einer Schichtdicke (a,c) von 0,01 my bis 2 my versehen ist.1. Disc-shaped metallic piece of jewelry (part of a piece of jewelry), also brand, medal, dial, with one or both sides processing
featured
by means of a disk-shaped flat or structured single crystal (1) which is provided on one or both sides with one or more chemically different layers (2, 3) which are in turn uniform or structured, each with a layer thickness (a, c) of 0.01 my to 2 my is. 2. Schmuckstück nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die chemisch andersartige Schicht (2,3) aus einem Metall oder aus einer Metallverbindung ist.2. Piece of jewelry according to claim 1,
characterized,
that the chemically different layer (2, 3) is made of a metal or a metal compound. 3. Schmuckstück nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall (die Metallverbindung) einen hohen kom­plexen Brechungsquotienten aufweist.3. piece of jewelry according to claim 2,
characterized,
that the metal (the metal compound) has a high complex refractive index. 4. Schmuckstück nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall (die Metallverbindung) ein Halbleiter ist.4. piece of jewelry according to claim 2 or 3,
characterized,
that the metal (the metal compound) is a semiconductor. 5. Schmuckstück nach Anspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungspartner Sauerstoff oder Stickstoff ist.5. piece of jewelry according to claim 2 to 4,
characterized,
that the connection partner is oxygen or nitrogen. 6. Schmnuckstück nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallverbindungsschicht eine oberflächige Oxid- oder Nitridschicht des Einkristalls (1) ist.6. jewelry according to claim 5,
characterized,
that the metal compound layer is a surface oxide or nitride layer of the single crystal (1). 7. Schmuckstück nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die chemisch andersartige Schicht nach dem Chemical--Vapour-Deposition-Verfahren (CVD; LPVCD; PECVD; MPCVD) aufgebracht ist.7. piece of jewelry according to claim 2,
characterized,
that the chemically different layer is applied by the chemical vapor deposition method (CVD; LPVCD; PECVD; MPCVD).
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