Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.24
no.5
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pp.183-189
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2014
This study was conducted to study the influence of Co and Fe on the color of glaze and diopside crystals in the diopside crystal glaze empirically produced and used by ceramic artists, in case of adding $Co_3O_4$ and $Fe_2O_3$. As a result, the color of glaze was blue when $Co_3O_4$ was added to the diopside crystal glaze and the diopside crystals appeared pastel violet with Co included. When $Fe_2O_3$ was added to the diopside crystal glaze, the color of glaze appeared brown and the color of diopside crystals was goldenrod with Fe included. The crystals precipitated on the surface of diopside consisted of diopside crystals and diopside precursors. With longer retention time, the amount of diopside precursors decreased and the amount of diopside crystals increased. Also, Co was more easily included by the diopside crystals than Fe was and crystallizability of dispside was improved in case of including Co. Including Fe lowered peak intensity of properties and partially dissolved the diopside crystals.
Scheelite deposits in Sangdong mine are divided into three parallel vein groups, namely "Hanging-wall vein" which is located in the lowest parts of Pungchon Limestone, "Main vein" the most productive vein replaced a intercalated limestone bed in Myobong slate, "Foot-wall veins" a group of several thin veins parallel to main vein in Myobong slate. Besides the above, there are many productive quartz veins imbedded in the above veins and Myobong slate. Molybdenite and wolframite are barren in the former three veins group but associates only in quartz veins. Both main vein and foot-wall veins show regular zonal distribution, quartz rich zone in the center, hornblende rich zone surrounding the quartz rich zone and diopside rich zone in the further outside to the marginal parts of the vein. According to the distribution of three main minerals, quartz, hornblende and diopside the main vein can be divided into three zones which are in turn grouped into 7 subzones by distinct mineral paragenesis. They are summerized as follows: A. Diopside rich zone: 1. garnet-diopside.fl.uorite subzone 2. diopside-zoisite-quartz subzone 3. diopside-plagioclase subzone B. Hornblende rich zone: 4. hornblende-diopside-quartz subzone 5. hornblende-quartz-chlorite subzone 6. hornblende-plagioclase-quartz.sphene subzone C. Quartz rich zone: 7. quartz-mica-chlorite subzone The foot-wall veins can similarly be divided by mineral paragenesis into 3 zones, 6 subzones as follows: A. diopside rich zone: 1. garnet-diopside-quartz.fl.uorite subzone 2. garnet-diopside-wollastonite subzone B. Hornblende rich zone: 3. quartz-hornblende-chlorite subzone 4. hornblende-plagioclase-quartz subzone 5. hornblende-diopside-quartz subzone C. Quartz rich zone: 6. quartz-mica subzone The hanging-wall vein is generally grouped into 9 subzones by the mineral paragenesis which show random distribution. They are as follows: 1. diopside-garnet-fluorite subzone 2. diopside-zoisite-quartz subzone 3. diopside-hornblende-quartz-fluorite subzone 4. wollastonite-garnet-diopside subzone 5. hornblende-chlorite-quartz subzone 6. quartz-plagioclase-hornblende-sphene subzone 7. quartz-biotite subzone 8. quartz-calcite subzone 9. calcite-altered minerals subzone Among many composing minerals, garnet specially shows characteristic distribution and optical properties. Anisotropic and euhedral grossularite is generally distributed in the hanging wall vein and lower parts of the main vein, whereas isotropic and anhedral andradite in the upper parts of the main vein. Plagioclase (anorthite) and sphene are distributed ony near the foot-wall side of the aboveveins. wollastonite is a characteristic mineral in upper parts of the hang-wall vein. Molybdenite is distributed in the upper parts of quartz veins and wolframite in lower parts of quartz veins.
Diopside-Anorthite body was easily synthesized at relatively low temperature 1225℃, compared with the synthesizing temperature 1425℃ of Anorthite. Of Diopside-Anorthite body, the synthesizing temperature was considered to be higher than 1225℃ because Gehlenite, probably formed at 1220℃, was detected by X-ray diffraction. This body has excellent physical and electrical properties, i.e. electric resistivity (1.2×1014Ωcm), low dielectric constant (6.26) and low thermal expansion coeffcient (61.9×10-7/℃). It's hardness was good enough for electrical subsidiary. In addition, this body, Diopside-Anorthite, has exellent properties for heat resisting wares.
Currently, diopside ($MgCaSi_2O_6$) crystal glaze is used frequently for pottery works or in earthen wares, though the process is not straightforward. However, to create and control the positions and sizes of the crystals in desired amounts when making pottery is difficult. To solve this problem, a diopside crystal seed was created at a temperature of $1450^{\circ}C$. After planting this seed in the glaze, a glaze combination and firing process which allows a user to create crystals with the desired position and at the desired size were established. In addition, in order to investigate the creation process of the crystals, the growth patterns of the crystals were observed and examined using Raman spectrography and XRD and SEM analyses. As a result, the optimum synthesis condition of the diopside seed was created by mixing 1 mole of $CaCo_3$, 0.2 mole of $(MgCo_3)_4(MgCoH)_2{\cdot}5H_2O$ and 2 moles of $SiO_2$ and then applying a firing process to the mixture at $1,450^{\circ}C$ for 30 minutes. The optimum glaze content of the seed was 70 % feldspar, 20 % limestone and 10 % $MgCo_3$. For the firing process, it was confirmed that the size of crystal is larger with a longer firing time at $1100^{\circ}C$ by completing a two-hour process at $1280^{\circ}C$. In addition, the diopside crystal has columnar structure and is less than $1{\mu}m$ in size.
Generally, the color gold has had a biased conception due to its traditional use. Thus, this bias has resulted in a lack of usage of golden glaze on ceramics and also a lack of extensive studies of such glazes. In this paper, optimum conditions and mechanism of formation of gold color crystallization glaze containing $Fe_2O_3$(hematite), which is developed for gold colors of ceramic glazes, were studied. Experimental result showed that there are pyroxene based on diopside and $TiO_2$ phase in the base of a crystallization glaze with a value of $TiO_2$ of 6 wt% confirmed by XRD and Raman Spectroscopy. When $Fe_2O_3$ was used as a colorant for the gold color, the $TiO_2$ peak became extinct and the intensity of the diopside peak was sharper. Feldspar of 60 wt%, talc of 20 wt% and limestone of 20 wt% were used as the starting materials and these were tested using a three component system. The best result of test was selected and extended to its vicinity as an experiment to determine $TiO_2$ and $Fe_2O_3$ contents. The glaze with $TiO_2$ of 6 wt% and $Fe_2O_3$ of 12 wt% addition showed stable pyroxene based diopside crystals and the development of gold color. This gold color was obtained with CIE-$L^*a^*b^*$ values of 51.27, 4.46, 16.15 (a grayish yellow brown color), which was gained using the following firing conditions: temperature increasing speed $5^{\circ}C$/min, holding for 1 h at $1280^{\circ}C$, annealing speed $3^{\circ}C$/min till $1100{\circ}C$, holding for 2 h at $1100{\circ}C$, and finally natural annealing.
Diopside is a ceramic material with excellent physical and chemical properties. However, when it is applied as an LED packaging material, heat dissipation of the LED element is not sufficient due to its relatively lower thermal conductivity, which may cause degradation of the LED function. In this study, glass-ceramics based on a $ZrO_2-CaO-MgO-SiO_2$ system, in which diopside is the main crystal phase, were prepared by heat-treating the glass, which was composed of zircon ($ZrO_2-SiO_2$) powders and diopside ($CaO-MgO-2SiO_2$) powders. The possibility of using the glass-ceramics as a packaging material for LEDs was then investigated by analyzing the density, shrinkage, thermal conductivity, and phases generated according to the amount of zircon powder added. The density and shrinkage of specimens decreased slightly and then increased again with the amount of $ZrO_2-SiO_2$ added within a range of 0~0.38 mol. Even though the crystal phase of zircon does not appear in the $ZrO_2-CaO-MgO-SiO_2$ system, the glass containing 0.38 mol zircon powder showed the highest thermal conductivity, 1.85 W/mK, among the specimens fabricated in this study: this value was about 23% higher than that of pure diopside. It was found that the thermal conductivity of the glass-ceramics based on a $ZrO_2-CaO-MgO-SiO_2$ system was closely related to the density, but not to the phase type. Zirconia ($ZrO_2$), a component oxide of zircon, plays an important role in increasing the density of the specimen. Furthermore the thermal conductivity of glass-ceramics based on a $ZrO_2-CaO-MgO-SiO_2$ system showed a nearly linear relationship with thermal diffusivity.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.32
no.5
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pp.183-190
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2022
Diopside (CaMgSi2O6) is known to have high bioactivity as well as excellent mechanical properties. In this study, we tried to improve the bioactivity of zirconia ceramics by surface coating of diopside and its bioactivity was investigated through an in vitro test. Surface coating on zirconia substrate was prepared by sol-gel method using a diopside sol which was prepared by dissolving Ca(NO3)2·4H2O, MgCl2·6H2O and Si(OC2H5)4 in ethanol with a fixed molar ratio and then hydrolysis. To examine the bioactivity of diopside coating, we examined the surface dissolution and the precipitation of new hydroxyapatite particles through in vitro test in SBF (Simulated Body Fluid) solution. Dense and thick diopside coating layers could be fabricated on zirconia substrate by sol-gel method. Also, we confirmed that they contained high bioactivity from the in vitro test, indicated the precipitation of hydroxyapatite particles after the 14 days immersion in SBF solution. In addition, we checked that the bioactivity of diopside coated layers was dependent on the repeated coating cycle and coating thickness.
The Sangdong tungsten (mostly scheelite) mine is located on the southern limb of a major syncline, the Hambaeg syncline, in a thick sequence of lower Paleozoic sedimentary rocks in the mideastern part of south Korea. Productive scheelite mineralization in Sangdong area is confined to one single formation, the Myobong Slate. Four major ore beds, which have an lateral extension over than 1 km and were not heavily subjected to spatial disturbance, are developed in the Myobong Formation. The original materials of the ore-comprising horizones were probably of either calcareous or silceous sediments. The four ore beds, especially in the case of Main ore bed, display both lateral and vertical zoning. Association quartz-mica-scheelite is predominant in the central, while association hornblende-quartz-diopside-scheelite, diopside-garnet and wollastonite-garnet are developed in this order towards the periphery of the ore beds. Petrologically, two phases of thermometamorphism are recognized. The first phase is represented by the association wollastonite-garnet and diopside-garnet, while the second phase by the association hornblende-quartz-diopside-scheelite and quartz-mica-scheelite. The associations of the second phase do constitute prodctive ore. The high background value of tungsten in the area surrounding the Sangdong mine reveals that the area can be considered a geochemical zone enriched in tungsten. Studies on the trace element patterns were carried out to draw useful criteria for the purpose of future geochemical exploration in the area. The increasing trend of the ratio Rb $({\times}1000)/K_2O$ of the Myobong Slate towards the known mineralization area proved to be indicative for the presence of tungsten mineralization.
The CSD (crystal size distribution) of diopside crystals in the calc-silicate hornfels of the Hwanggangni Formation intruded by the Cretaceous Daeyasan granite shows the patterns of continuous nucleation and growth. There is correlation between the distance from the intrusion contact and the slopes from the linear part of log(population density) vs. size diagrams. In the log(population density) vs. size diagrams of the samples systematically collected from the intrusion contact, two different groups are recognized; the slopes for the samples near the intrusion contact (horizontal distance from the contact less than 50m) are gentler (1500$cm^{-1}$) than those for the samples away from the intrusion contact (2500$cm^{-1}$, distance from the contact greater than 100 m). These differences may reflect the differences in growth rates and crystallization time, or the differences in diopside-forming reactions. All of the log(population density) vs. size diagrams show depletion of smaller crystals. The observed depletion may be due to Ostwald ripening or the changes in nucleation rates as the reactant phases diminishes. Similar grouping is also possible for the observed degree of depletion of smaller crystals; the depletion decreases with increasing distance from the intrusion contact, suggesting temperature-dependent rates of Ostwald ripening.
The crystallization behaviors of slag-based glass in $CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2(-Na_2O)$ system have been studied. The mother glass containing 16.50 CaO, 7.50MgO, 19.70Al2O3, 50.80SiO3 and 2.09wt% $Na_2O$ was prepared by using Korean domestic raw materials such as granulated slag, serpentine, sea sand and etc. The glass-ceramics composed of major crystalline phase diopside was produced by the heat treatment in a temperature range from 850$^{\circ}$ to 9$25^{\circ}C$ for 0-6hr. The composition and morphology of diopside phase formed in the system were examined by X-ray diffraction analysis and electron microscopy. The kinetic measurements such as J.M. A plot and Arrhenius plot indicated that the process of nucleation of the initially formed diopside phase could be described from the view point of instantaneous nucleation. It was also demonstrated that the linear crystal growth of diopside phase was proceeded by short range diffusion of $Mg^{2+}$ and $Ca^{2+}$ ion. The microstructures of the resulting glass-ceramics were consisted of leafroidal shaped crystalline aggregations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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