KR20070080088A - 합성 야광옥 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합성 야광옥 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정입자가 현저하게 커서 결정성이 우수하고 강한 내부식성을 갖으며 자체적으로 발광할 수 있는 천연 옥석과 유사한 특징을 나타내는 합성 야광옥 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 합성 야광옥은 잔광시간이 길고, 고휘도를 갖으므로 야간 장식물에 유용하게 사용될 수 있다.
합성 야광옥, 내부식성, 발광, 제조방법

Description

합성 야광옥 및 그 제조방법 {Artificial synthetic of luminous gem and manufacturing method thereof}
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 합성 야광옥의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 합성 야광옥의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3 은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 합성 야광옥의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4 는 본 발명의 또다른 일실예에 따른 합성 야광옥의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5 는 본 발명의 비교예에 따른 합성 야광옥의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
특허문헌 1. 중국특허 제 1004491A 호 공보
특허문헌 2. 중국특허 제 1010971A 호 공보
특허문헌 3. 중국특허 제 1036726A 호 공보
특허문헌 4. 중국특허 제 1050912A 호 공보
특허문헌 5. 중국특허 제 1186789A 호 공보
본 발명은 합성 야광옥 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정입자가 현저하게 커서 결정성이 우수하고 강한 내부식성을 갖으며 자체적으로 발광할 수 있는 천연 옥석과 유사한 특징을 나타내는 합성 야광옥 및 그 제조방법에 관한 것이다.
천연보석은 1종 혹은 다종의 광물로 구성되어 특수 광학효과를 가지고 있는 집합체로써, 대자연의 암석 형성과 변화 과정 중 화학성분, 온도, 대기압 등과 같은 복잡한 조건을 통해서 결정체가 생성된 것으로 대부분은 모종광물의 단결정체(單結晶體)이다.
인류가 이미 발견한 천연보석으로는 다이아몬드, 루비, 사파이어, 에머랄드, 묘안석, 옥석 등 다양한 종류가 있다. 상기와 같은 천연보석은 고경도, 고투명도와 고운 빛깔, 아름다운 광택 등의 특성이 있어 여러 가지 장신구로 사용되어 사람들의 사랑을 받고 있다.
그러나, 천연보석의 자원량의 한계로 인해 날로 증가하는 사람들의 수요를 충족시킬 수 없고, 높은 가격으로 광범위한 응용이 제한되는 단점이 있다.
이에 인공합성 보석에 대한 많은 연구들이 진행되었으며, 후술하는 바와 같 은 여러 종의 인공합성 보석의 제조방법이 제안되었다.
종래, 중국특허 제 1004491A 호에는 피 용체(熔體)의 단면의 모양과 크기를 미리 정하여 장대(막대기)형의 루비를 제조하는 습성 금형법이 제안되어있으며, 상기에 따르면, 결정체의 생성은 환원과정과 비과열 상태에서 이루어진다고 밝히고 있다.
또한, 중국특허 제 101097A 호에는 고굴절율의 인공변색 결정보석이 제안되어 있다. 상기 보석은 산소 팔면체 니오브(Nb)에 희토류 금속을 섞어서 제조하였으며, 서로 다른 광원의 조사(照射)로 각기 다른 색상이 나타나는 특징이 있다.
또한, 중국특허 제 10462726A 호에는 일종의 동심(同心) 포트(pot)법을 이용한 단색동심(單色同心)으로 일차 복합섬유를 제조한 다음 조색(調色)기술을 통해 여러 색상의 이차 복합섬유를 뽑아서 가열, 금형, 절단, 연마, 광택을 거쳐 각종 색상의 인조 묘안석을 제조하는 방법이 공개되어 있다.
또한, 중국특허 제 1050912A 호에는 직접 용체에서 고함량의 이산화티탄이 함유된 아스테리아(asteria)의 제조방법이 제안되어 있다. 상기 방법에 따르면 붉은 계열의 아스테리아, 백색 계열의 아스테리아, 남색 계열의 아스테리아, 자주색 계열의 아스테리아 등을 생산이 가능하다.
상기와 같은 인공 합성보석과 대부분의 천연보석은 모두 반사 또는 굴절 광선을 통해 아름다운 색채가 나타나지만, 자체적으로 빛을 발하지 아니하여 야간 장식성 용도에는 응용될 수 없는 한계가 있다.
따라서, 보석 자체가 빛을 발하지 못하는 문제를 해결하기 위하여 다양한 연 구가 진행되고 있다. 이를테면, 중국특허 제 1186789A 호에는 일종의 인공합성의 발광보석을 제안하고 있는데, 이는 붕소(boron)를 함유한 알루미네이트(aluminate)를 기질로 하고, 희토류 원소를 활성제로 하며, 장잔광(長殘光) 고휘도의 발광 재료를 원료로 하는, 일정한 조건 아래서 고온 및 고압으로 소결하여 만들어진 모노클리닉(monoclinic) 계열의 결정체이다.
상기 발광보석은 경도가 높고, 야간이나 어두운 곳에서 빛을 발할 수 있어 각종 야간용 장신구로 가공할 수 있다. 그러나, 상기 발광보석은 결정이 비교적 작고, 결정성이 열악하며, 보석으로서의 착색성, 땀 등을 견딜 수 있는 부식성이 좋지 아니하는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 결정체가 더욱 완전하고 내부식성이 우수한 천연보석에 가까운 합성 야광옥을 개발하고자 노력을 계속한 결과, 특정한 구성의 발광구조체에 규소를 첨가함으로써 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하고, 본 발명을 성공적으로 완성하였다.
결국 본 발명은 결정성이 우수하고, 내부식성이 강한 합성 야광옥 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 규소를 포함하는 합성 야광옥 및 그 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 하기의 화학식 1 내지 화학식 4 로 표시되는 합성 야 광옥 및 그 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
SrO·mAl2O3·nSiO2·iB2O3:xEu, yE
단, 상기 식에서 m 은 0.25 ~ 0.70, n 은 0.20 ~ 0.50, i 는 0.02 ~ 0.06, x 는 0.006 ~ 0.014, y 는 0.004 ~ 0.010 이며, E 는 공격활제(共激活劑)이다.
보다 바람직하게는, 상기 식에서 m 은 0.35 ~ 0.60, n 은 0.25~0.35, i 는 0.03 ~ 0.05, x 는 0.008 ~ 0.012, y 는 0.006 ~ 0.009 이다.
[화학식 2]
(SrO)3-z·(MgO)z·mAl2O3·nSiO2·iB2O3:xEu, yE
단, 상기 식에서 z 는 0.50 ~ 1.50, m 은 0.75 ~ 2.10, n 은 0.60 ~ 1.50, i 는 0.06 ~ 0.10, x 는 0.010 ~ 0.040, y 는 0.008 ~ 0.035 이며, E 는 공격활제이다.
보다 바람직하게는, 상기 식에서 z 는 0.08 ~ 1.25, m 은 1.30 ~ 1.80, n 은 0.80 ~ 1.25, i 는 0.07 ~ 0.09, x 는 0.020 ~ 0.030, y 는 0.015 ~ 0.030 이다.
[화학식 3]
(SrO)3-z·(MgO)z·2SiO2:xEu, yE
단, 상기 식에서 z 는 0.50 ~ 1.50, x 는 0.010 ~ 0.030, y 는 0.005 ~ 0.025 이며, E 는 공격활제이다.
보다 바람직하게는, 상기 식에서 z 는 0.80 ~ 1.25, x 는 0.020 ~ 0.030, y 는 0.015 ~ 0.025 이다.
[화학식 4]
4.5SrO·mAl2O3·nSiO2·iB2O3:xEu, yE
단, 상기 식에서 m 은 0.50 ~ 1.00, n 은 0.50 ~ 1.50, i 는 0.10 ~ 0.50, x 는 0.020 ~ 0.040, y 는 0.015 ~ 0.035 이며, E 는 공격활제이다.
보다 바람직하게는, 상기 식에서 m 은 0.60 ~ 0.85, n 은 0.85 ~ 1.20, i 는 0.15 ~ 0.30, x 는 0.030 ~ 0.040, y 는 0.02 ~ 0.035 이다.
더욱이, 상기 화학식 1 내지 화학식 4 에서 공격활제는 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1 내지 화학식 4 로 표시되는 합성 야광옥은, 초기원료로서 산화스트론튬(SrO), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규 소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화유로퓸(Eu2O3)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에 더하여 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.
이때, 규소원의 주원료로 사용되는 나노크기의 산화규소는 소결 시 합성 야광옥의 결정화와 결정도 향상에 영향을 미친다.
또한, 알루미늄의 주원료로 사용되는 산화알루미늄은 α형, β형, γ형 또는 θ형 중의 1종 혹은 1종 이상을 사용할 수 있다. 그 중, 특히 γ형은 다른 형태의 산화알루미늄과 비교하여 볼 때 높은 활성반응을 가지고 있기 때문에 가장 바람직하다.
초기원료에 대하여 특별한 제한은 없다. 그러나, 이물질의 인입으로 인한 합성 야광옥의 광택과 색체의 저하를 고려하여 순수 분석된 재료를 우선하여 사용한다.
본 발명에서 사용되는 산화붕소는 서로 반응하는 온도를 낮추어 비교적 안정적인 결정체의 형성에 유리하며, 격활제가 더욱 쉽게 기질에 진입할 수 있게 작용한다. 그러나, 합성 야광옥의 제조에 사용될 경우에는 사용량이 적당한 범위로 제한되어야 하는데, 이는 적당한 범위를 초과할 경우 오히려 합성 야광옥의 광도를 낮추는 역효과를 나타내며, 그 이하로 사용될 경우에는 충분한 조용(助熔)효과를 나타낼 수 없기 때문이다.
본 발명에 따른 격활제는 유로퓸을 주(主) 격활제로 하고, 기타 상응하는 희토원소를 보조 격활제로 하는 공격활제 체계를 채택한다. 상기 보조 격활제로는 디스프로슘, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 테르븀, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 루테튬 중 적어도 1 종류 이상이 사용되며, 그 중 디스프로슘이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명은,
(1) 원료를 혼합하는 단계;
(2) 혼합된 원료를 포트(pot) 안에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣어 환원조건 하에서 14 ~ 18 시간 동안 1400 ~ 1700℃로 승온시키고, 상기 온도에서 2 ~ 5 기압의 조건으로 5 ~ 7 시간 소결하는 단계;
(3) 24 ~ 36 시간에 걸쳐 실내온도까지 냉각시키는 단계; 및
(4) 소결품을 연마하고 광택을 내어 보석 반제품을 얻는 단계;로 이루어진 합성 야광옥의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 합성 야광옥 제조방법에서, 상기 (1) 단계에 사용되는 원료로는 산화스트론튬(SrO), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화유로퓸(Eu2O3)을 사용하는 것이 바람직하며, 상기에 더하여 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 합성 야광옥 제조방법에서, 상기 (1) 단계에 사용되는 원료 중 산화알루미늄은 γ형 인 것이 바람직하며, 산화규소는 나노크기인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 합성 야광옥 제조방법에서, 상기 (2) 단계는 탄가루를 이용한 직접 환원방법인 탄소 환원조건 하에서 실시하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 103.60 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 51.00 g, 산화규소(SiO2) 20.00 g, 산화붕소(B2O3) 2.50 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 1.75 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 1.60 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 16 시간에 거쳐 점차적으로 1500℃ 까지 승온시킨 다음, 1500℃ 에서 4 기압의 조건으로 6 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 28 시간 동안 실내 온도까지 냉각하 고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 2.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 103.60 g, α-산화알루미늄(Al2O3) 40.80 g, 산화규소(SiO2) 24.00 g, 산화붕소(B2O3) 1.40 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 1.40 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 1.20 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 15 시간에 거쳐 점차적으로 1400℃ 까지 승온시킨 다음, 1400℃ 에서 5 기압의 조건으로 7 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 26 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 3.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 103.60 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 71.40 g, 산화규소(SiO2) 12.00 g, 산화붕소(B2O3) 4.20 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 2.40 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 1.80 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 18 시간에 거쳐 점차적으로 1600℃ 까지 승온시킨 다음, 1600℃ 에서 3 기압의 조건으로 5 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 32 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 4.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 207.20 g, 산화마그네슘(MgO) 153.00 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 153.00 g, 산화규소(SiO2) 60.00 g, 산화붕소(B2O3) 5.60 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 4.60 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 3.70 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 16 시간에 거쳐 점차적으로 1500℃ 까지 승온시킨 다음, 1500℃ 에서 4 기압의 조건으로 6 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 28 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 5.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 207.20 g, 산화마그네슘(MgO) 153.00 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 153.00 g, 산화규소(SiO2) 60.00 g, 산화붕소(B2O3) 5.60 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 4.60 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 3.70 g 을 정확 하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 16 시간에 거쳐 점차적으로 1500℃ 까지 승온시킨 다음, 1500℃ 에서 4 기압의 조건으로 6 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 28 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 6.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 186.50 g, 산화마그네슘(MgO) 48.00 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 214.20 g, 산화규소(SiO2) 36.00 g, 산화붕소(B2O3) 12.60 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 7.20 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 5.40 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 15 시간에 거쳐 점차적으로 1400℃ 까지 승온시킨 다음, 1400℃ 에서 5 기압의 조건으로 7 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 25 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 7.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 207.20 g, 산화마그네슘(MgO) 40.00 g, 산화규소(SiO2) 120.00 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 4.60 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 3.70 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 16 시간에 거쳐 점차적으로 1500℃ 까지 승온시킨 다음, 1500℃ 에서 4 기압의 조건으로 6 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 28 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 8.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 259.0 g, 산화마그네슘(MgO) 20.00 g, 산화규소(SiO2) 120.00 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 4.20 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 3.60 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 18 시간에 거쳐 점차적으로 1600℃ 까지 승온시킨 다음, 1600℃ 에서 3 기압의 조건으로 5 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 32 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 9.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 186.50 g, 산화마그네슘(MgO) 48.00 g, 산화규소(SiO2) 120.00 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 7.20 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 5.40 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 15 시간에 거쳐 점차적으로 1400℃ 까지 승온시킨 다음, 1400℃ 에서 5 기압의 조건으로 7 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 25 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 10.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 466.20 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 76.50 g, 산화규소(SiO2) 60.00 g, 산화붕소(B2O3) 13.50 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 6.10 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 5.90 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 16 시간에 거쳐 점차적으로 1500℃ 까지 승온시킨 다음, 1500℃ 에서 4 기압의 조건으로 6 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 29 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 11.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 466.20 g, θ-산화알루미늄(Al2O3) 51.00 g, 산화규소(SiO2) 71.25 g, 산화붕소(B2O3) 8.00 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 3.52 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 2.60 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 14 시간에 거쳐 점차적으로 1400℃ 까지 승온시킨 다음, 1400℃ 에서 5 기압의 조건으로 7 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 26 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
실시예 12.
전자저울을 사용하여 산화스트론튬(SrO) 466.20 g, γ-산화알루미늄(Al2O3) 5153.00 g, 산화규소(SiO2) 26.25 g, 산화붕소(B2O3) 25.00 g, 산화유로퓸(Eu2O3) 7.00 g 및 산화디스프로슘(Dy2O3) 6.50 g 을 정확하게 취한 후, 상기 원료들을 분쇄하여 충분히 혼합한 다음 포트에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣었다.
탄소 환원조건 하에서 약 18 시간에 거쳐 점차적으로 1600℃ 까지 승온시킨 다음, 1600℃ 에서 3 기압의 조건으로 5 시간 동안 소결하였다.
소결 후 전기로의 온도를 하강시켜 대략 32 시간 동안 실내 온도까지 냉각하고, 포트에서 소결체를 꺼내어 연마하여 광택을 낸 뒤 합성 야광옥을 수득하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1 과 동일한 조건으로 실시하되, 산화규소를 사용하지 아니하고 합성 야광옥을 제조하였다.
비교예 2.
상기 실시예 4 과 동일한 조건으로 실시하되, 산화규소를 사용하지 아니하고 합성 야광옥을 제조하였다.
비교예 3.
상기 실시예 7 과 동일한 조건으로 실시하되, 산화규소를 사용하지 아니하고 합성 야광옥을 제조하였다.
비교예 4.
상기 실시예 10 과 동일한 조건으로 실시하되, 산화규소를 사용하지 아니하고 합성 야광옥을 제조하였다.
실험예 1. 내부식성 평가
통상적으로 부식액은 유사 땀 용액을 사용하나, 실험주기를 고려하여 본 발명에서는 각 부식성분의 농도를 실제 땀액보다 상대적으로 높게 제조하여 사용하였다. 구체적으로, 50 g의 젖산과 100 g의 염화나트륨을 900 ㎖ 의 증류수에 용해하여 제조하였다.
상기에서 제조한 실시예 1 내지 12 와, 비교예 1 내지 4 에서 얻은 합성 야광옥을 상기 부식액에 30일 동안 담구어 그 표면을 관찰하였다.
그 결과, 실시예 1 내지 12 의 방법으로 얻은 합성 야광옥의 표면은 부식액에 담그기 전과 거의 같은 상태를 유지하였으나, 비교예 1 내지 4 의 방법으로 얻은 합성 야광옥의 표면에서는 명확한 부식현상이 발생하였으며, 그에 따라 부식 얼룩이 형성되었다.
실험예 2. 결정구조 평가
전자주사현미경(SEM)을 사용하여 같은 배율로 각각 실시예 1, 4, 7 과 10 및 비교예 4 의 방법으로 얻은 합성 야광옥을 관찰하고, 그 결과를 도 1 내지 5 에 나타내었다.
도 1 내지 도 5 에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 4 의 것과 비교해 볼 때, 실시예 1, 4, 7 과 10 의 방법으로 제조된 합성 야광옥은 결정이 현저하게 크고, 형태가 비교적 규칙적임을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과로 규소가 첨가된 합성 야광옥의 경우, 천연 옥석의 결정구조와 유사함을 확인하였다.
실험예 3. 색상 평가
실시예 및 비교예에서 제조한 합성 야광옥을 육안으로 관찰한 결과, 실시예 1 내지 14 에서 얻은 합성 야광옥의 색채가 투명하고, 아름다우며 천연 옥석의 색상과 근접한 것을 확인하였다. 그러나, 비교에서 얻은 합성 야광옥은 색채가 비교적 어둡고, 광택성도 실시예의 것보다 떨어졌다.
이상으로 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구할들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성 야광옥은 결정체가 완전하고, 내부식성이 우수하며, 천연 옥석과 유사한 성질을 나타낸다.
또한, 자체적으로 발광할 수 있을 뿐만 아니라 잔광시간이 길고, 고휘도를 갖으므로 야간 장식물에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (30)

  1. 하기의 화학식 1 로 표시되는 합성 야광옥.
    [화학식 1]
    SrO·mAl2O3·nSiO2·iB2O3:xEu, yE
    단, 상기 식에서 m 은 0.25 ~ 0.70, n 은 0.20 ~ 0.50, i 는 0.02 ~ 0.06, x 는 0.006 ~ 0.014, y 는 0.004 ~ 0.010 이며, E 는 공격활제(共激活劑)이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1 의 m 은 0.35 ~ 0.60, n 은 0.25 ~ 0.35, i 는 0.03 ~ 0.05, x 는 0.008 ~ 0.012, y 는 0.006 ~ 0.009 인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화알루미늄은 γ형 산화알루미늄(γ-Al2O3) 임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화규소는 나노사이즈 산화규소임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  7. 하기의 화학식 2 로 표시되는 합성 야광옥.
    [화학식 2]
    (SrO)3-z·(MgO)z·mAl2O3·nSiO2·iB2O3:xEu, yE
    단, 상기 식에서 z 는 0.50 ~ 1.50, m 은 0.75 ~ 2.10, n 은 0.60 ~ 1.50, i 는 0.06 ~ 0.10, x 는 0.010 ~ 0.040, y 는 0.008 ~ 0.035 이며, E 는 공격활제이다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화학식 2 의 z 는 0.08 ~ 1.25, m 은 1.30 ~ 1.80, n 은 0.80 ~ 1.25, i 는 0.07 ~ 0.09, x 는 0.020 ~ 0.030, y 는 0.015 ~ 0.030 인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  10. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 산화알루미늄은 γ형 산화알루미늄(γ-Al2O3) 임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 산화규소는 나노사이즈 산화규소임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  13. 하기의 화학식 3 으로 표시되는 합성 야광옥.
    [화학식 3]
    (SrO)3-z·(MgO)z·2SiO2:xEu, yE
    단, 상기 식에서 z 는 0.50 ~ 1.50, x 는 0.010 ~ 0.030, y 는 0.005 ~ 0.025 이며, E 는 공격활제이다.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 화학식 3 의 z 는 0.80 ~ 1.25, x 는 0.020 ~ 0.030, y 는 0.015 ~ 0.025 인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 산화알루미늄은 γ형 산화알루미늄(γ-Al2O3) 임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 산화규소는 나노사이즈 산화규소임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  19. 하기의 화학식 4 로 표시되는 합성 야광옥.
    [화학식 4]
    4.5SrO·mAl2O3·nSiO2·iB2O3:xEu, yE
    단, 상기 식에서 m 은 0.50 ~ 1.00, n 은 0.50 ~ 1.50, i 는 0.10 ~ 0.50, x 는 0.020 ~ 0.040, y 는 0.015 ~ 0.035 이며, E 는 공격활제이다.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 화학식 4 의 m 은 0.60 ~ 0.85, n 은 0.85 ~ 1.20, i 는 0.15 ~ 0.30, x 는 0.030 ~ 0.040, y 는 0.02 ~ 0.035 인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴 (Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  22. 제 19 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 공격활제는 디스프로슘인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 산화알루미늄은 γ형 산화알루미늄(γ-Al2O3) 임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 산화규소는 나노사이즈 산화규소임을 특징으로 하는 합성 야광옥.
  25. (1) 원료를 혼합하는 단계;
    (2) 혼합된 원료를 포트(pot) 안에 넣고, 상기 포트는 고온고압 전기로에 넣어 환원조건 하에서 14 ~ 18 시간동안 1400 ~ 1700℃로 승온시키고, 상기 온도에서 2 ~ 5 기압의 조건으로 5 ~ 7 시간 소결하는 단계;
    (3) 24 ~ 36 시간에 걸쳐 실내온도까지 냉각시키는 단계; 및
    (4) 소결품을 연마하고 광택을 내어 보석 반제품을 얻는 단계;로 이루어진 제 1 항 내지 제 24 항의 합성 야광옥의 제조방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 (1) 단계에서 사용되는 원료로는 산화스트론튬(SrO), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화유로퓸(Eu2O3)을 사용하는 것을 특징으로 하는 합성 야광옥의 제조방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 (1) 단계에서 사용되는 원료에 더하여, 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 또는 루테듐(Lu) 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 합성 야광옥의 제조방법.
  28. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 (1) 단계에서 사용되는 산화알루미늄은 γ-산화알루미늄(γ-Al2O3) 인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥의 제조방법.
  29. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 (1) 단계에서 사용되는 산화규소는 나노크기인 것을 특징으로 하는 합성 야광옥의 제조방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 (2) 단계는 탄가루를 이용한 탄소 환원조건 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 합성 야광옥의 제조방법.
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