큐빅지르코니아의 열처리에 의한 색변화 기구 연구

국문 초록 (Abstract)

스컬 용융법으로 제조된 유색 큐빅지르코니아의 색향상을 위해서 1200°C, 1400°C에서 10~60분으로 조건을 바꾸면서 진공열처리를 실시하였다. 진공열처리 시간과 온도가 증가함에 따라 준비된 3가지의 큐빅지르코니아는 점점 채도가 떨어지면서 파스텔톤의 바디 색을 유지하다가 궁극적으로 흑색으로 변화하였다. 일반적인 보석감정법과 XPS 를 활용하여 이러한 색변화에 따른 물성의 정량적 변화와 메카니즘을 알아보았다. 열처리에 의한 색변화에 따른 경도 와 밀도의 변화는 확인할 수 없었다. XPS에 의해서, 진공열처리에 따른 큐빅지르코니아의 색변화는 상안정제로 혼합 된 Y2O₃의 Y-O의 산화수 변화에 따른 현상임을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Colored cubic-zirconia specimens made by skull melt process were annealed in vacuum at the temperature of 1200℃~1400℃ for 10~60 minutes to enhance the color. The three different colored specimens become darker and eventually are black as annealing temperature and time increase. Conventional gem stone grading method and XPS were employed to quantify the property change and to reveal the mechanism of the color change. Color was changed apparently but the hardness and apparent density did not vary with annealing. Based on XPS result, we concluded that the main cause of the color change in cubic zirconia might be the change of Y-O bonding energy state of Y2O₃ phase-stabilizer by vacuum annealing.

참고문헌 (Reference)

1 이봉, "큐빅지르코니아의 색향상을 위한 저온열처리 공정 연구" 한국산학기술학회 11 (11): 1186-1191, 2010

2 이재선, "청색 큐빅지르코니아 단결정의 제조방법 대한민국 특허등록번호 10-0509345-0000"

3 주기태, "적포도주색 큐빅상 지르코니아 단결정의 제조방법 대한민국 특허등록번호 10-0768688-0000"

4 이재선, "녹색 큐빅지르코니아 단결정의 제조방법 대한민국 특허등록번호 10-0509346-0000"

5 V. I. Aleksandrov, "Synthesis and Crystal Growth of Refractory Materials by RF Melting in a Cold Container" ,North-Holland Publishing Co 421-480, 1978

6 M. Hirano, "Strength and phase stability of yttria-ceria-doped tetragonal zirconia /alumina composites sintered and hot isostatically pressed in argon-oxygen gas atmosphere" 74 : 606-611, 1991

7 R.Aragon, "Skull melter single crystal growth of magnetite(Fe3O4)-ulvospinel(Fe2TiO4)solid solution members" 61 (61): 221-228, 1983

8 D. B. Zhang, "Research on crystal growth and defects in cubic zirconia" 79 (79): 336-340, 1986

9 R. C. Buchanan, "Optical and electrical properties of yttria stabilized zirconia(YSZ) crystals" 130 (130): 962-966, 1983

10 B.Vincent Crist, "Handbook of monochromatic XPS spectra" Wiley 45-109, 2000

11 D. Michel, "Growth from skull-melting of zirconia-rare earth oxide crystals" 43 (43): 546-548, 1978

12 A. Baermann, "Characterization of different (Me, Zr)O2 single crystals grown by the "skull-melting" 79 (79): 331-335, 1986