고온고압 보석용 다이아몬드 성장에서 인산칼슘 첨가의 영향 (Effects of Ca3(PO4)2 addition on the diamond growth by HPHT process)

서지정보

· 발행기관 : 한국귀금속보석학회
· 수록지 정보 : 한국귀금속보석학회지 / 6권 / 2호 / 177 ~ 182페이지
· 저자명 : 송정호, 송오성

초록

고온고압 환경 하에서 온도구배(thermal gradient)법을 이용하여 대구경 단결정 다이아몬드 성장이 가능하다. 탄소분말에 인산칼슘(Ca3(PO4)2)은 각각 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0wt%로 첨가한 혼합분말을 원료로 하고 이들을 다시 Fe54Ni29Co17 촉매금속과 함께 파이로필라이트 셀에 위치시키고 크기 1mm의 합성다이아몬드를 씨드로 하여 5.6GPa, 1,480℃, 10hrs HPHT 환경에서 온도구배를 이용하여 성장시켰다. FT-IR에 의한 Type 검사, 진동시편자력계(vibrating sample magnetometry)에 의한 잔류 촉매금속 확인, 마이크로라만 분석에 의한 잔류 인산칼슘과 흑연화 검사를 진행하였다. 인산칼슘의 첨가량에 따라 다이아몬드 성장이 방해 받다가 0.8wt% 이상에서는 다이아몬드 성장이 진행되지 않았다. 성장된 다이아몬드는 0.07ct까지 성장할 수 있었고 인산칼슘에 의한 영향 없이 모두 vivid yellow 색상을 보였다. FT-IR에 의하면 모두 TypeⅠb 다이아몬드로 성장하였다. VSM 결과에 의하면 성장된 합성다이아몬드는 모두 강자성 촉매의 잔류에 의한 강자성 특성을 보였고 이들은 인산칼슘의 첨가량에 영향 받지 않았다. 마이크로라만 분석을 통하여 인산칼슘은 다이아몬드 내부에 잔류하지 않았고 성장 시의 흑연점(graphite spots)도 생성되지 않았음을 확인하였다.

영어초록

It is possible to grow single crystal gem diamonds using the thermal gradient method with a high pressure high temperature (HPHT) process. We prepared the mixed powders of Fe54Ni29Co17 and graphite, and added 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0 wt% of calcium phosphate (Ca3(PO4)2). Those prepared powders were employed as solvent catalyst to grow the synthetic diamond on the preset 1mm seed diamond. 5.6GPa, 1480℃, 10hours of thermal gradient HPHT process was applied with a cubic press apparatus. We investigated the microstructure, types, internal residual materials with an optical micrography, FTIR, vibrating sample magnetometry(VSM), and micro-Raman spectroscopy. The diamond growth did not occur above 0.8 wt% Ca3(PO4)2 addition. The diamond could grow up to 0.07ct with vivid yellow color. FT-IR revealed all the grown diamonds were TypeⅠb. VSM showed ferromagnetic solvent residues were remained in the grown diamonds. Micro-Raman showed that no graphite spots existed and Ca3(PO4)2 was dissolved in the diamonds. We showed the diamond growth was possible with small amount of Ca3(PO4)2 addition through conventional thermal gradient HPHT process.

참고자료

· 없음