PbO-B2O3 플럭스에 의해 성장한 루비 결정의 특성 연구

Abstract

높은 경도(H9)와 강도로 인하여 루비는 보석용, 산업용으로 인기가 높다. 그러나 천연루비의 공급이 제한적이기에, 루비를 합성하는 다양한 방법이 개발되었고, 또한 연구 중에 있다. 다양한 합성법 중 천연과 유사한 인클루젼을 성장시키는 플럭스법에 의한 루비 성장에 관한 연구가 많이 행해지고 있다. 이 방법은 고가의 백금도가니에서 원료물질, 발색원소의 혼합물에 다양한 플럭스를 첨가하여 결정성장이 이루어진다.

본 연구 논문에서는 기존의 합성방법에 사용되는 백금 도가니의 단점을 보완할 수 있는 경제성 있는 알루미나 도가니를 사용하여도 루비 결정을 성장시킬 수 있는지 알아보고자 하였으며, 성장한 결정을 기존 천연 및 다른 방법으로 생성된 합성루비와 비교하여 그 특징을 알아보고자 하였다. 그 결과 알루미나 도가니에서 PbO-B2O3플럭스를 사용하여 915∼1350°C의 온도에서 약 240시간동안 실험결과, 최대 9.02 × 6.36 mm의 투명한 적색의 루비결정이 성장되었다. 이 결정을 보석학적 기초검사를 통하여 굴절률, 내포물, 비중 등의 특성과 FT-IR, UV-VIS spectroscopy 및 XRD 를 사용하여 기존의 합성루비 및 천연루비와 비교하여 특성을 분석하였으며, 특성이 기존의 루비와 전반적으로 유사하게 나타났다.

본 연구를 통하여 기존의 합성방법에 주로 사용되어 온 백금 도가니의 막대한 비용과 오랜 결정생성시기(최대 약 9개월～12개월)의 단점을 보완하여 경제적인 알루미나 도가니를 사용하여도 천연 루비와 유사한 결정을 성장시킬 수 있는 가능성을 확인하였다. 이렇게 성장된 결정은 멜레 사이즈의 보석용 루비 뿐 아니라 시계 속 톱니바퀴들의 마모 방지, 루비 레이저, 볼펜 등 다양한 산업소재로 사용할 수 있는 가능성을 나타내었다.