Abstract
We heat treated pure sapphire samples at $1800^{\circ}C{\sim}100$ hours in BeO-${Al_2}{O_3}$ powder by varying BeO contents of $5{\sim}50\;wt%$ in order to quantify the BeO diffusion enhancement for corundum gem stones. We investigated the heat treated samples with visual evaluation, color coordination analysis, and surface roughness measurement. We confirmed that $Be^{2+}$ ions did not lead to orange color but to dark gray. The lightness in CIE Lab index decreased while surface roughness increased rapidly as BeO contents increased. We propose that BeO yellow color enhancement may be feasible only for $Fe^{3+}$ rich blue sapphires and sub-5% BeO content be appropriate to shorten post re- cutting process.
보석용 사파이어의 색향상 Be처리를 정량화하기 위해서 BeO를 확산 원으로 하여 알루미나(${Al_2}{O_3}$)분말과 $5{\sim}50wt%$ 범위에서 혼합하여 탄소발열체로 대기 중에서 $1800^{\circ}C$에서 100시간동안 순수한 단결정 사파이어 기판을 확산시켰다. 조성에 따라 처리된 사파이어를 육안검사, 색좌표검사, 표면조도의 변화검사를 실시한 결과, $Be^{2+}$ 원소는 알려진 바와 같이 순수한 사파이어에서는 발색원소로 작용하지 않았고 국부적인 회색의 원인이 되었다. 조성증가에 따라 확산양의 증가에 따라 급격히 Lab지수에서 광택지수(L)가 감소하였으며 표면조도가 증가하는 특징이 있었다. 기존에 알려진 블루사파이어의 오렌지 사파이어로의 향상을 위해서는 처리 후 표면조도가 작아서 재연마를 생략할 수 있는 5% 이하 BeO의 저조성 범위에서 순수한 커런덤이 아닌 $Fe^{3+}$ 성분이 많은 원석의 채용이 필요함을 확인하였다.
