Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
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A Study on the Color Change Mechanism by Vacuum Annealing in Cubic Zirconia

큐빅지르코니아의 열처리에 의한 색변화 기구 연구

  • Shen, Yun (Dept of Materials Science and Engineering, University of Seoul) ;
  • Nam, Kyung-Ju (Department of Advanced Materials Research and Development, Far East GNS) ;
  • Song, Oh-Sung (Dept of Materials Science and Engineering, University of Seoul)
  • 신운 (서울시립대학교 신소재공학과) ;
  • 남경주 ((주)극동지앤에스주식회사 신소재개발부) ;
  • 송오성 (서울시립대학교 신소재공학과)
  • Received : 2010.07.30
  • Accepted : 2010.10.15
  • Published : 2010.10.31
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Abstract

Colored cubic-zirconia specimens made by skull melt process were annealed in vacuum at the temperature of $1200^{\circ}{\sim}1400^{\circ}C$ 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 $Y2_O_3$ phase-stabilizer by vacuum annealing.

스컬 용융법으로 제조된 유색 큐빅지르코니아의 색향상을 위해서 $1200^{\circ}C$, $1400^{\circ}C$에서 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 XPS를 활용하여 이러한 색변화에 따른 물성의 정량적 변화와 메카니즘을 알아보았다. 열처리에 의한 색변화에 따른 경도와 밀도의 변화는 확인할 수 없었다. XPS에 의해서, 진공열처리에 따른 큐빅지르코니아의 색변화는 상안정제로 혼합된 $Y_2O_3$의 Y-O의 산화수 변화에 따른 현상임을 확인하였다.

Keywords

References

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