82. 고온고압(HPHT)법
다이아몬드 합성에 대한 연구는 1800년도 이전에 시작되었지만, 1950년대가 되어
서 비로소 합성 다이아몬드를 생산하게 되었다. 최초의 합성 다이아몬드는 1953년 스
웨덴의 전기회사에서 생산되었으나 공식적으로 발표하지 않았다. 그 후 1954년 12월에
GE(General Electric)에서 합성 다이아몬드의 생산에 성공하였고, 2개월 뒤인 1955년
2월에 그 업적을 전 세계에 공식적으로 발표하였다. 1958년에는 드비어스에서도 합성
다이아몬드 생산에 성공하였으며, 1988년에는 우리나라의 일진 다이아몬드에서도 합성
다이아몬드의 생산이 이루어지게 되었다.
처음으로 생산된 합성 다이아몬드는 황색의 매우 작은 결정이었으며, 대부분 공업용
으로 사용이 되었다. 결정의 크기가 클수록 작은 결정을 형성하는 것보다 훨씬 더 많은
시간을 필요로 하며 합성 다이아몬드를 만드는 장비 또한 커져야 했기 때문에 기술력과
더불어 많은 비용이 요구되었다. 과학자들은 보석용으로 사용될 수 있는 합성 다이아몬
드를 생산하기 위해 결정을 크게 만들고 동시에 고 품질의 결정을 얻기 위한 연구를 시작하였다.
1970년에 GE에서 처음으로 연마가 가능한 보석용 합성 다이아몬드의 생산이 가능함
을 발표한 이후, 1985년에는 일본의 수미토모(Sumitomo) 전기회사에서 1∼2캐럿의 크
고 질이 좋은 황색 합성 다이아몬드의 상업적인 생산을 가능하게 했고, 1993년에는 수
미토모에서 무색에 가까운 합성 다이아몬드를 생산하게 되었다. 현재 알려진 HPHT 합
성 다이아몬드 중 가장 큰 것은 드비어스 과학자들이 연구 목적으로 1992년에 합성한
34.80 캐럿의 결정이다. 2015년에는 러시아의 뉴 다이아몬드 테크놀로지에서 합성된
32.26 캐럿의 원석을 연마하여 10.02 캐럿의 무색 합성 다이아몬드를 선보이기도 하였다.
HPHT로 합성 다이아몬드를 만들기 위해서는 일반적으로 5.0∼6.5GPa의 압력과
1,350∼1,800℃의 온도가 필요하다. 따라서 필요한 압력과 온도를 조성하기 위해서 다
양한 형태의 프레스(Press)가 필요하게 된다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 프레스는
벨트(Belt) 프레스와 바(Bars) 프레스, 큐빅(Cubic) 프레스이다. 벨트 프레스는 1회 과정
에서 많은 다이아몬드를 생산해 낼 수 있으며 생산 가격이 많이 드는 편이다. 바 프레스
는 벨트 프레스에 비해 작은 편이기 때문에 1회 과정에서 하나의 다이아몬드를 생산해
내며 주로 보석용 다이아몬드를 합성 하는데 사용하고 있다. 2015년 현재 고온고압법으
로 합성 다이아몬드를 생산해 내고 있는 곳은 AOTC, 차탐(Chatham), 퓨어 그로운 다
이아몬드(Pure Grown Diamond), 뉴 다이아몬드 테크놀로지 등이다.
HPHT 합성 다이아몬드는 대부분 질소가 타입Ⅰb 형태로 존재하는 황색의 다이아몬
드 이지만 성장 조건에서 질소가 다이아몬드 격자 내로 침투하는 것을 막아 무색에 가
까운 타입Ⅱa 다이아몬드를 생산할 수 있으며, 붕소를 첨가하여 청색의 타입Ⅱb 다이아
몬드를 만들어 낼 수도 있다. 현재는 합성 다이아몬드를 성장 시킨 후, 방사선 조사 및
방사선 조사 후 열처리를 통하여 그린, 핑크, 레드 등의 다양한 색을 가진 다이아몬드를
만들어 낸다.
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