아콰마린의 열처리 온도에 따른 물성 변화 연구 (A study on the property change of the aquamarines with heat treatment temperature)

서지정보

· 발행기관 : 한국귀금속보석학회
· 수록지 정보 : 한국귀금속보석학회지 / 6권 / 2호 / 190 ~ 196페이지
· 저자명 : 송정호, 송오성

초록

프렉처가 많은 아콰마린의 열처리를 이용한 색상과 내포물 개선의 가능성을 확인하기 위해 각각 진공과 산소 분위기에서 1,000℃까지 다수의 시편을 이용하여 열처리 실험을 진행하였다. 모든 시편은 98% HF 수용액에 침지시켜 오염물을 제거한 후 전기로를 이용하여 진공분위기와 대기분위기 하에서 300~900℃의 각 목표온도에서 2분간 유지하여 열처리를 진행하였다. 열처리 전후에는 색상과 광학현미경을 이용한 내포물 변화, micro-Raman과 XPS분석에 의한 결합에너지 변화를 확인하였다. 결과로써 진공분위기에서의 열처리는 500℃까지 육안으로의 전 변화가 없었다. 700℃ 이후부터 체색이 불투명한 흰색이 되고 특히 프렉처 개구부가 갈색으로 변하는 현상이 나타났고, 이는 열처리에 따른 탄화물에 의한 것이라고 판단되었다. 산소분위기 열처리는 300℃까지는 내부에 갈색으로 변하는 현상이 나타나다가 오히려 온도가 높아짐에 따라 이러한 현상이 없어지고, 900℃에서는 모두 불투명한 흰색으로 되면서, 프렉처 개구부를 육안으로 확인할 수 없었다. 이는 특정 원소가 산화하면서 프렉처를 메우는 crack-healing 현상이라고 판단되었다. 이러한 900℃이상의 열처리 분위기와 온도에 따른 색변화의 주된 원인은 XPS에 의해 Be와 O의 결합 상태 변화라고 확인하였다.

영어초록

We treated with heat low grade aquamarines up to 900℃ in the vacuum and the air atmosphere to enhance the color and quality of the stones. All samples were cleaned to remove the surface containments with 98% hydrofluoric acid solution. Then heat treated at the temperatures of 300~900℃ for 2 minutes in the vacuum and the atmosphere with an electric furnace. We investigated the evolution of the color, inclusions, and bonding state by an optical microscopy, micro-Raman, and XPS. For the vacuum heat treated aquamarines, there is no color change up to 500℃. However, above 700℃, we could observe that stones became white and surface fracture area became dark brown due to carbide formation by heat treatment. For the air heat treated stones, the dark brown area appeared up 300℃, but disappeared as annealing temperature increased. Eventually the stones became shiny white at 900℃ without fracture residue due to crack healing effect. XPS showed that the cause of the drastic color charge in aquamarines above 900℃ heat treatment might be the bonding state change of Be and O of the aquamarines.

참고자료

· 없음