KR20020078254A - 수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고가의 단결정 수정을 얻기 위해 수정원석을 절단하는 과정에서 생긴 소형의 가공부산물을 서로 접합시켜 큰 부피의 수정장신구를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 제1 및 제2 수정원석 가공부산물의 경면을 ±0.1㎛의 표면조도를 유지하도록 가공하는 단계와, 상기의 수정원석 가공부산물의 표면을 세정하여 표면을 친수성 하이드록시기로 활성화시킨 후 클래스 100이하의 청정도에서 고순도의 질소가스로 표면의 수분을 제거하는 단계와, 상기의 제1 및 제2 수정원석 가공부산물의 경면을 마주보게 하여 물리적으로 접촉시켜 수소결합에 의해 접합시키는 단계와, 상기의 접합된 수정원석 가공부산물을 전기로에서 저온 열처리하는 단계를 포함하여 구성되는 제조방법을 제공함으로써, 불순물의 농도가 다른 수정원석 가공부산물들을 조합하여 이색조합을 갖는 수정장신구를 제조하여 부가가치를 높이는데 유용하게 사용될 수 있다.

Description

수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의 제조방법{ Manufacturing method of Quartz Accessories using Direct Bonding of Quartz fragments}

본 발명은 수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고가의 단결정 수정을 얻기 위해 수정원석을 절단하는 과정에서 생긴 소형의 가공부산물을 서로 접합시켜 큰 부피의 수정장신구로 재생산하는 방법에 관한 것이다.

지표면에서 발견되는 단결정 수정은 실리카(SiO₂)를 기본성분으로 하여 주로 Fe²⁺이온이 고용되어 보라색을 띠는 자수정을 중심으로 황색 및 흰색 수정 등이 채굴되어 전반사를 일으키도록 심미적으로 가공된 후 장신구로 이용된다.

장신구로서의 부가가치를 높이기 위해 가공되는 수정원석은 전반사를 위해 여러면의 가공면(facet)을 갖는 브릴리언트 컷(brilliant cut), 로즈컷(rose cut) 등으로 복잡한 기하학적 형상으로 가공되며 이러한 형상에 근접하도록 가공하기 위해 수정원석은 일단 필요한 대강의 형상으로 절단된 후 목적하는 형상에 근접하게 미세 그라인딩의 연마공정 방법으로 가공된다.

가공이 완성된 수정 장신구는 원석에 비해 고가의 장신구로서 부가가치를 이루어 유통되나, 원석의 가공공정에서 생기는 소형의 부산물 조각 등은 사용가치가 없거나 다시 가공하여 매우 작은 크기의 장신구로 사용되는 것이 일반적인 통례이다. 그러나 장신구의 크기가 작아지면 작아질수록 장신구의 가치는 지수함수적으로 낮아지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 수정원석 가공시 부산물로 발생되는 절단파편들을 복수로 접합하는 직접접합방법 및 색상변화를 방지하는 저온 열처리공정을 제공함으로써 부가가치가 큰 수정장신구를 제조하는 것이다.

도 1은 수정원석 가공부산물의 직접접합을 나타내는 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 직접접합에 의해 접합된 자수정쌍을 나타내는 사진.

도 3은 본 발명에 따른 직접접합에 의해 접합시킨 후 300℃에서 10분간 열처리한 자수정쌍을 나타내는 사진.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수정장신구를 제조하는 방법에 있어서, 제1 및 제2 수정원석 가공부산물의 경면을 ±0.1㎛의 표면조도를 유지하도록 가공하는 단계와, 상기의 수정원석 가공부산물의 표면을 세정하여 표면을 친수성하이드록시기(OH^-)로 활성화시킨 후 클래스 100이하의 청정도에서 고순도의 질소가스로 표면의 수분을 제거하는 단계와, 상기의 제1 및 제2 수정원석 가공부산물의 경면을 마주보게 하여 물리적으로 접촉시켜 수소결합에 의해 접합시키는 단계와, 상기의 접합된 수정원석 가공부산물을 전기로에서 저온 열처리하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의 제조방법을 제공한다.

수정원석의 가공과정에서 다이아몬드톱에 의해 절단되는 절단면은 평탄한 절단파단면을 가지는 특징이 있다. 이러한 절단파면을 계면으로 하여 작은 조각을 접합시키면 부가가치가 매우 큰 장신구류로 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 파편을 접합할 때 서로 다른 색의 수정류를 조합함으로써 기존의 단색 수정류보다 복합적인 색감을 갖는 수정 장신구의 생산이 가능한 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1a는 수정원석 가공부산물의 경면을 ±0.1㎛의 표면조도를 유지하도록 가공하는 단계로서, 수정조각들의 절단면을 고속회전하는 회전연마기를 이용하여 표면조도가 ±0.1㎛이 되도록 경면을 연마한다.

도 1b는 상기의 수정원석 가공부산물의 표면을 세정하여 표면을 친수성 OH^-로 활성화 시킨 후 클래스 100이하의 청정도에서 고순도의 질소가스로 표면의 수분을 제거하는 단계로서, 연마 후에 경면을 황산(H₂SO₄)과 과산화수소(H₂O₂)가 3:1의비율로 혼합된 SPM(Sulfuric Peioxide Mixture)세정용액과 초순수를 이용하여 세척하여 유기불순물 및 기타 무기 불순물을 제거한다. 세척공정의 마지막으로 초순수를 사용하여 경면을 세척한 다음 고순도 질소가스(N₂gas)로 경면 표면의 수분을 제거시킴으로써, 각 경면이 OH^-이온으로 활성화되어 접합시 수소결합에 의해 접합될 뿐만 아니라 모세관 효과에 의해 더욱 가접상태가 우수하도록 한다.

도 1c는 상기의 2개의 수정원석 가공부산물의 경면을 마주보게 하여 물리적으로 접촉시켜 수소결합에 의해 접합시키는 단계로서, 준비된 2개의 조각을 경면이 서로 마주보게하여 1ft³당 먼지의 개수가 100개 이하인 클래스 100(Class100)의 청정도에서 경면에 수직한 방향으로 압력을 가하여 두 수정쌍의 경면이 수소결합으로 접합상태를 유지하도록 한다. 접합이 실시된 수정쌍은 청정실 밖의 대기중에서 운반 및 타공정의 실시가 가능하다. 도 2에 2개의 자수정 조각을 사용하여 실온에서 접합시킨 자수정쌍의 사진을 나타내었다.

다음은 상기의 접합된 수정원석 가공부산물을 전기로에서 열처리하는 단계로서, 접합된 수정쌍을 전기로에서 300℃에서 10분간 열처리함으로써 각 접합 계면에서 상호확산에 의해 접합강도가 향상되도록 한다. 도 3에 접합된 자수정쌍을 전기로에서 300℃에서 10분간 열처리한 후의 사진을 나타내었으며 색상변화없이 접합이 유지되었음을 알 수 있다. 접합강도는 열처리 온도가 증가할수록 상승하지만 열처리 온도가 450∼550℃의 범위에서는 자수정의 경우는 황색 황수정으로 변화하고, 600℃이상에서는 불투명한 우유빛 수정으로 변화된다. 본 발명에서는 색상변화를방지하기 위하여 저온 열처리를 수행하며, 온도의 상승 및 하강은 열팽창에 의한 열충격을 최소화하기 위해 분당 5℃를 유지하도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 수정원석 가공부산물의 직접접합 및 저온 열처리에 의해 불순물 농도가 다른 수정원석 가공부산물을 조합하여 자색-무색등의 이색조합을 갖는 수정장신구를 제조함으로써 부가가치를 높이는데 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 수정장신구를 제조하는 방법에 있어서, 제1 및 제2 수정원석 가공부산물의 경면을 ±0.1㎛의 표면조도를 유지하도록 가공하는 단계와, 상기의 수정원석 가공부산물의 표면을 세정하여 표면을 친수성 하이드록시기로 활성화시킨 후 클래스 100이하의 청정도에서 고순도의 질소가스로 표면의 수분을 제거하는 단계와, 상기의 제1 및 제2 수정원석 가공부산물의 경면을 마주보게 하여 물리적으로 접촉시켜 수소결합에 의해 접합시키는 단계와, 상기의 접합된 수정원석 가공부산물을 전기로에서 저온 열처리하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기의 저온 열처리는 300℃이하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기의 수정원석 가공부산물은 유색수정류를 포함한 천연 및 합성수정류의 가공부산물인 것을 특징으로 하는 수정원석 가공부산물의 직접접합을 이용한 수정장신구의 제조 방법.