KR20040012090A - 다이아몬드의 발색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연 또는 합성 다이아몬드의 발색방법에 관한 것으로, 목적은 다이아몬드 대하여 안전하고 저렴한 비용으로 흑색, 황색 및 녹색의 발색효과를 얻을 수 있는 합성 단결정의 발색방법을 제공하는 것이며, 그 구성은 다이아몬드를 하나의 소정형상을 갖는 시편으로 연마하는 연마단계와; 상기 연마단계에서 연마된 시편을 보우트(13)에 장치하고 코발트분말(11)과 니켈분말(10)을 보우트에 부어 다이아몬드 시편(14) 전면을 덮도록 셋팅하는 보우트 셋팅단계와; 셋팅된 보우트를 전기로(12)에 넣고, 진공 또는 소정량의 불활성가스가 공급되는 상태로 소정시간동안 소정온도까지 온도를 상승시킨 후 상승된 최고온도를 소정시간동안 유지시킨 후 소정시간동안 실온으로 하강시키는 열처리단계와; 상기 열처리단계에서 열처리가 완료된 시편을 혼합용액에 침지시켜 시편상의 금속분말 잔류물을 제거하는 침지단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다이아몬드의 발색방법{Color enhancement of diamonds}

본 발명은 천연 또는 합성 다이아몬드의 발색방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이아몬드에 대하여 다이아몬드 결정의 손상 없이 매우 안전하고 저렴한 비용으로 흑색, 녹색 및 황색을 포함한 소정의 발색효과를 얻을 수 있는 다이아몬드 발색방법에 관한 것이다.

일반적으로, 천연상태에서의 다이아몬드는 투명한 무색에서 검은색까지 거의 모든 색으로 산출된다. 이 중에서 불순물의 혼입이 없는 무색의 다이아몬드가 가장 높은 가치를 지니고 희귀한 색을 내는 것일수록 높은 가치가 있다. 그러나 공업용으로 사용하기 위해 인공적으로 합성된 다이아몬드는 촉매로 사용된 물질등이 잔류하여 불순물을 포함하고 있고 어느 특정의 색을 띠게된다. 이 경우 강도와 내산성면에서는 좋아지나 보석으로서의 가치는 크게 떨어진다. 따라서, 당해 기술분야에서는 천연 및 합성다이아몬드에 인위적으로 색을 부가하여 상기와 같은 문제점을 극복하는 방법을 개발하였다.

종래의 다이아몬드 발색방법으로는 이온주입법, 방사능조사법, 표면확산법등이 있다.

상기와 같은 종래의 발색방법중 이온주입법은 금속이온을 고진공하에서 가속시켜 다이아몬드 표면에 주입하는 방법으로 이온의 종류에 따라 다양한 발색이 가능한 특징이 있다. 그러나 고가 이온주입설비가 필요하고 이온주입의 깊이가 표면으로부터 1 ㎛ 이내로 최종색상의 질감이 천연석보다 나쁘고 표면손상이 진행되는 단점이 있다. 방사능 조사법은 a선이나 r선을 보석 표면부에 노출시켜 점결함을 유발시킴으로서 색을 내는 원리인데, 방사능이 보석에서 계속 방출되므로 반감기를 고려한 안전한 수치까지 내려오기까지 10년 이상의 많은 시간이 소요되어 상용화하기 어려운 단점이 있다. 표면확산법은 다이아몬드 주변에 분말 또는 액상형태의 금속 성분을 위치시키고 특정온도로 온도를 상승시켜 열확산에 의해 표면부로 부터금속 성분을 확산시키는 방법으로서 금속확산원의 산화를 방지할 수 있는 고온로만 있으면 가능하므로 경제적인 장점이 있다. 면 방향에 따른 확산정도의 차이로 불균일한 색상변화가 가능하지만 다이아몬드와 같이 소형 보석에는 육안 판별이 불가능할 정도로 간단한 방법이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 인공발색방법의 문제점을 고려하여 안출한 것으로써, 그 목적은 다이아몬드 대하여 결정의 손상 없이 매우 안전하고 저렴한 비용으로 흑색 및 소정의 발색효과를 얻을 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 다이아몬드의 발색방법에 있어서, 천연 또는 합성 다이아몬드를 소정형상을 갖는 시편으로 연마하는 연마단계와; 상기 연마단계에서 연마된 시편을 보우트(13)에 배치한 후 각각의 코발트(11), 니켈(10) 금속분말을 보우트(13)에 부어 다이아몬드 시편(14) 전면을 덮도록 셋팅하는 보우트 셋팅단계와; 셋팅된 보우트를 전기로(12)에 넣고, 진공 또는 소정량의 질소가스를 공급되는 상태로 소정시간동안 소정온도까지 온도를 상승시킨 후 상승된 최고온도를 소정시간동안 유지시킨 후 소정시간동안 실온으로 하강시키는 열처리단계와; 상기 열처리단계에서 열처리가 완료된 시편을 혼합용액에 침지시켜 시편상의 각각의 코발트, 니켈 잔류물을 제거하는 침지단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정의 발색방법에 의해 달성될 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다이아몬드의 발색공정을 예시하는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 발색공정중 발색공정전의 연마과정에 의해 연마된 다이아몬드 시편을 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 발색공정중 보우트의 셋팅상태를 예시한 개략 설명도.

도 4는 본 발명에 따른 발색공정중 열처리공정을 예시한 개략 설명도.

[도면의 주요부분에 대한 설명]

10: 니켈 분말 11: 코발트 분말

12: 전기로 13 : 보우트

14: 다이아몬드 시편

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드의 발색방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다이아몬드의 발색공정을 예시하는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발색공정중 발색공정전의 연마공정에 의해 연마된 다이아몬드 시편을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 발색공정중 보우트의 셋팅상태를 예시한 개략 설명도이며, 도 4는 본 발명에 따른 발색공정중 열처리공정을 예시한 개략 설명도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 단결정의 발색방법은 연마단계와, 보우트 셋팅단계와, 열처리단계와, 침지단계로 구성된다. 상기 연마단계는 합성 단결정을 소정형상(예로써 통상의 주얼리컷인 라운드 브릴리언트(round brilliant))을 갖는 시편으로 연마한다. 상기 보우트 셋팅단계는 상기 연마단계에서 연마된 시편을 보우트)에 배치한 후 코발트를 보우트에 부어 단결정 시편전면을 덮도록 셋팅하며, 이때 상기 코발트는 분말, 액상 및 고상의 박막형태와 같이 단결정과 밀접히 접촉하여 확산원으로서의 기능을 할 수 있는 것이면 어떤 형태여도 좋으며, 상기 보우트는 알루미나(Al₂0₃다결정) 또는 석영(quartz)(SiO₂다결정)으로 제작된 것을 사용할 수 있다. 상기 열처리단계는 상기와 같이 셋팅된 보우트를 전기로에 넣고, 전기로의 내부를 진공으로 하거나 또는 전기로의 내부에 소정량의 질소 등의 산소차단가스를 20 내지 30ccm으로 불어넣어 다이아몬드 시편의 표면에 산소가 차단된 분위기를 만든 상태하에서 최고온도(900 내지 1500℃)까지 3내지 5시간 동안 서서히 상승시키고, 목표한 온도에 도달되면최고온도를 3 내지 5시간 동안 유지시킨 후 최고온도에서 실온으로 3 내지 5시간 동안에 걸쳐 서서히 하강시킨다. 만약 전기로의 내부에 진공이 아닌 산소차단가스를 공급하여 열처리하는 경우에 있어서, 상기 산소차단가스로는 질소(N₂), 아르곤(Ar₂) 또는 이산화탄소(Co2)가스를 사용하는 것이 바람직하지만 상기 가스가 아니더라도 다이아몬드 시편의 표면에 산소접촉을 적극 차단할 수 있고, 안전한 것이면 어느 가스를 사용하여도 좋다. 상기 침지단계는 상기 열처리단계에서 열처리가 완료된 시편을 처리용액에 침지시켜 시편상의 코발트 잔류물을 제거하는데 이때 상기 처리용액으로는 50% 질산용액, 질산, 황산, 염산용액이나 또는 질산, 황산 및 염산의 혼합용액을 사용한다. 또한, 본 발명에 따른 단결정의 발색방법은 표면가공단계를 선택적으로 포함한다. 상기 표면가공단계는 상기 침지단계를 거쳐 완성된 단결정이 표면이 잔류물과 물질이동현상으로 인해 단결정의 표면반사도가 저하된 것을 향상시키기 위하여 침지단계 후에 완성된 단결정의 표면을 습식처리 또는 기계적 연마로 가공하는 것이다. 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 단결정의 발색방법을 이용함으로 해서 특히 공업용으로 적합하지 않고 희소성이 떨어지는 특정의 색만을 내는 다이아몬드를 흑색, 녹색 및 황색계열의 소정의 색으로 발색시킬 수 있고 임의대로 농도를 조절하여 발색시킬 수 있음은 물론 단결정의 전면이 아니라 국부적이거나 또는 소정형상을 갖는 문양으로 발색을 시킬 수 있어 보석 분야는 물론 예술작품에도 채용할 수 있으며, 대형 합성 다이아몬드에도 발색공정을 실시할 수 있어 천문학적으로 비싼 천연 다이아몬드 보석을 효과적으로 대치할 수 있다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 합성 다이아몬드에 대하여 단결성의 손상 없이 매우 안전하고 저렴한 비용으로 흑색, 녹색 및 황색 등 소정의 발색효과를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (8)

1. 다이아몬드의 발색방법에 있어서, 다이아몬드를 소정형상을 갖는 시편으로 연마하는 연마단계와; 상기 연마단계에서 연마된 시편을 보우트)에 배치한 후 금속분말을 보우트(13)에 부어 다이아몬드 시편(14) 전면을 덮도록 셋팅하는 보우트 셋팅단계와; 셋팅된 보우트를 전기로(12)에 넣고, 진공 또는 소정량의 산소차단가스를 공급되는 상태로 소정시간동안 소정온도까지 온도를 상승시킨 후 상승된 최고온도를 소정시간동안 유지시킨 후 소정시간동안 실온으로 하강시키는 열처리단계와; 상기 열처리단계에서 열처리가 완료된 시편을 처리용액에 침지시켜 시편상의 각각의 코발트, 니켈 잔류물을 제거하는 침지단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 천연 또는 합성 단결정의 발색방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 금속분말은 코발트 또는 니켈 분말인 것을 특징으로 하는 합성 단결정의 발색방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 금속분말은 액상도 포함함을 특징으로 하는 다이아몬드의 발색방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 금속분말은 고상의 박막형상인 것을 특징으로 하는 다이아몬드의 발색방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 열처리단계의 최고온도는 700 내지 1400℃이며; 최고온도 도달, 최고온도유지 및 실온 도달시간은 1 내지 72시간인 것을 특징으로 하는 합성 단결정의 발색방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 열처리단계에서의 산소차단가스는 질소(N₂)와 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 단결정의 발색방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 침지단계의 처리용액은 50% 질산용액, 질산, 황산, 염산 또는 이들을 혼합한 혼합용액인 것을 특징으로 하는 합성 단결정의 발색방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 발색방법은 표면의 잔류물과 물질이동현상으로 인한 저하된 단결정의 표면반사도를 향상시키기 위하여 침지단계 후에 습식처리 또는 기계적 연마가공을 하는 표면가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 단결정의 발색방법.