KR100556144B1

KR100556144B1 - 귀금속 조형용 점토 조성물 및 귀금속 소결품의 제조 방법

Info

Publication number: KR100556144B1
Application number: KR1020030077482A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 후지마루; 아키요시 야츠기; 도모아키 가스카와
Original assignee: 아이다 가가쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2006-03-03
Also published as: HK1066757A1; CN1504288A; JP2004156077A; KR20040040359A; TWI243724B; AU2003259670B2; GB2394962B; JP3867786B2; GB2394962A; US6840979B2; DE10351517B4; TW200414952A; US20040139778A1; DE10351517A1; AU2003259670A1; ITTO20030866A1; CN1273248C; CH697776B1; GB0325874D0

Abstract

귀금속을 조형하기 위한 점토 조성물은 유기계 바인더 수용액과 함께, 주 성분으로서 평균 입자 직경이 2.2 내지 3.0 ㎛인 분말을 30 내지 70중량% 함유하고, 평균 입자 직경이 5 내지 20 ㎛인 분말을 70 내지 30중량% 포함한 혼합분말의 반죽 혼합물(kneaded mixture)로 형성된다.

Description

귀금속 조형용 점토 조성물 및 귀금속 소결품의 제조 방법{CLAY COMPOSITION FOR SHAPING NOBLE METAL AND METHOD FOR PRODUCTION OF SINTER OF NOBLE METAL}

본 발명은 귀금속의 보석가공, 미술품 및 장신구 등과 같은 공예적 요소가 큰 귀금속 조형물을 제조하기 위한 소재로서 사용될 수 있고 단지 최소 수축율로 소결될 수 있는 귀금속 조형용 점토 조성물 및 귀금속 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 공예적 요소가 큰 귀금속 조형물을 제조함에 있어서, 기본 성분으로서 분말 형태의 귀금속과 유기계 바인더를 갖춘 점토 조성물을 사용하고, 그 점토 조성물을 예정된 형태로 조형하고, 그 조형된 점토 조성물을 건조시켜 건조된 조형물을 소결시킴으로써 바인더 조성물을 분해, 증발 또는 연소에 의해 제거하여, 분말 귀금속의 인접 입자들의 점착을 유도함으로써, 목표로 하는 귀금속 조형물의 제조를 실행하는 방법이 행해지고 있다.

전술한 종래 제품으로서, 귀금속을 조형하기 위한 점토 조성물은 5 내지 30 ㎛의 평균 입자 직경(particle diameter)과 입자 직경이 1 내지 100 ㎛ 범주에 속하는 분말 귀금속을 주성분으로 하며, 0.02 내지 3.0 wt%의 전분과 0.02 내지 3.0 wt%의 수용성 셀룰로오스계 수지로 형성되는 유기계 바인더(organic binder)를 포함하는 것이 공지되어 있다.

상이한 입자 직경을 갖는 분말 귀금속을 사용하여 저온 소결을 실현한 연구가 예를 들어, 특허문헌(일본 출원 제 2002-241802호)에 설명되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 귀금속을 형성하기 위한 점토 조성물은 귀금속의 융점으로부터 그 융점보다 250℃ 낮은 온도범위에서 소결될 때 적당한 수치로의 성공적인 수축율과 충분히 만족할 만한 강도를 얻을 수 있지만, 상기 온도 범위보다 낮은 온도에서 소결될 때는 충분히 만족할만한 강도를 얻을 수 없다. 점토 조성물을 규정된 높은 온도로 유지할 수 있는 전기로가 사용될 때, 충분히 만족할만한 강도를 갖는 소결체를 얻을 수 있다. 그러나, 그러한 용량의 전기로는 매우 고가이다. 대조적으로, 개인용 전기로는 소형이고 간단하나 대부분 가열 능력과 온도 제어 측면에서 다소 불충분하다. 따라서, 이는 노의 내부를 고온으로 유지하거나 온도를 정확히 유지할 수 없으므로, 충분히 만족할 만한 강도를 갖는 소결체의 제조를 불가능하게 한다. 충분히 만족할 만한 강도를 갖는 소결체를 제조하기 위한 귀금속 조형용 점토 조성물을 제공하기 위해, 채용될 수 있는 소결 온도의 범위를 확대할 필요가 있다.

지금까지는 전술한 특허문헌(일본 출원 제 2002-241802호)에 설명된 점토 조성물에서 발견된 바와 같이 상이한 평균 입자 직경을 갖는 복수의 분말을 사용함으로써 전술한 온도 범위를 확대할 수 있다는 것이 공지되었다. 그러나, 적어도 상기 일본 출원 공보의 점토 조성물은 소결로 인해 불가피하게 수축율을 악화시킨다(약 12 ~ 20% 수축). 그러므로, 조형 중에는 소결 이후에 얻어진 크기를 상정하여, 즉 발생될 것으로 예상되는 수축에 대하여 충분한 여유를 고려하여 형체의 크기를 증가시켜야 할 필요가 있다. 특히 세라믹과 금속 등의 각종 장식부품을 조합하여 제품을 제조할 때, 수축 예상량을 너무 크게 하면 소결 이전에 점토 부분에서 장식부품이 벗어나 떨어져 나가는 결과를 초래한다. 반대로 수축 예상량을 너무 작게 하면 장식부품과 인접한 점토 부분이 커다란 수축으로 돌출하는 등 변형되기 때문에, 목표로 했던 형체로의 조형이 불가능하며 뒤틀린 형태로 되어 만족할 만한 조형이 행해지지 않는다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 그러한 문제점을 제거하는 것이며, 폭넓은 범위의 온도에서 효과적으로 소결할 수 있고 소결로 인한 수축율이 작은 귀금속 조형을 위한 점토 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

귀금속 조형을 위한 본 발명의 점토 조성물은 유기계 바인더 수용액과 함께, 주성분으로서 평균 입자 직경이 2.2 내지 3.0 ㎛인 30 내지 70중량%의 분말 및 평균 입자 직경이 5 내지 20 ㎛인 70 내지 30중량%인 분말을 혼합한 반죽 혼합물로 형성된다. 편리함을 위해, 본 명세서에 사용된 "중량 %(% by weight)"는 귀금속의 혼합 분말 내에서의 중량 백분율이며, 용어 "wt%"는 귀금속 조형을 위한 점토 조성물 내에서의 중량 백분율을 의미하는 것이다.

본 발명은 전술한 귀금속 조형을 위한 점토 조성물을 이용하여 점토 조형물을 얻는 단계와, 상기 점토 조형물을 건조시키는 단계, 및 5분 동안 사용된 귀금속 혼합물의 융점으로부터 융점보다 360℃ 낮은 범위의 온도에서 상기 건조된 조형물을 소결하는 단계를 포함하는 귀금속 소결체를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

전술한 바와 같이 상이한 평균 입자 직경을 갖는 복수 종류의 귀금속 분말을 혼합함으로써, 보다 작은 입자들이 커다란 입자들 사이에 끼여 공극 사이를 채우기 때문에 소결 온도가 귀금속의 융점 보다 360 ℃ 낮은 정도로 설정되더라도 수축 정도가 낮고 밀도가 높은 소결체를 얻을 수 있다.

본 발명에 사용될 귀금속 혼합 분말은 금, 백금, 팔라듐 및 은과 같은 순수한 귀금속 분말이나 이들 원소를 주성분으로 하는 합금분말로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종을 포함하며, 이들은 평균 입자 직경이 2.2 내지 3.0 ㎛인 분말을 30 내지 70 중량% 함유하고, 나머지 부분이 평균 입자 직경이 5 내지 20 ㎛인 분말로 형성되는 혼합물이다.

전술한 바와 같이 상이한 입자 직경을 갖는 복수의 종류의 분말을 조합함으로써 생성된 점토 조성물은 상당히 낮은 온도에서 소성(fired)될 수 있으며, 커다란 입자(이후, "거대입자"라 칭함)들 사이에 작은 입자(이후, "미립자"라 칭함)가 혼재하고 거대입자들 사이의 공극을 미세한 입자들이 채움으로써 생성된 귀금속 소결체가 고밀도화되고 단지 낮은 정도의 수축율만을 나타내며, 특히 미립자 및 거대입자의 평균 입자 직경 및 함유량에 대해서도 특정함으로써, 점토 조성물이 융점으로부터 상기 융점 보다 360 ℃ 낮은 온도 범위에 이르기까지 효과적으로 소결될 수 있고, 소결에 의한 수축율을 (길이) 10% 미만으로 억제할 수 있으며, 구부러지지만 파손되지 않는다는 것을 발견하였다.

본 발명에 사용되는 귀금속 미립자들은 전술한 바와 같이 2.2 내지 3.0 ㎛ 범위 평균 입자 직경을 가진다. 2.2 ㎛ 를 만족하지 않는 평균 입자 직경을 갖는 미립자들이 사용되면, 그러한 미립자의 전체 표면적이 비정상적으로 증대되고 그 표면적을 덮는데 필요한 유기계 바인더의 양이 비례해서 증가하여 결국 최종 점토 조성물의 과도한 수축을 유도한다. 수축율이 증가하면, 전술한 바와 같이 소결 이후의 형체의 크기를 고려하여, 즉 수축을 예상하여 조형될 형체의 크기를 크게 할필요가 있었다. 세라믹이나 금속 등의 다양한 장식부품을 결합한 제품을 제조하는 경우에, 예상 수축율이 과도하게 크면 소성하기 전에 점토 부분으로부터 장식부품이 벗어나 이탈하는 일이 있고, 예상 수축율이 과도하게 작을 때 커다란 수축의 결과로 장식부품과 접하는 조립부분의 점토 부분이 부풀어 오르는 등의 변형으로 소망하는 형상을 얻을 수 없고 뒤틀리는 일이 있었다. 또한, 조형 과정 중에 보이는 이미지와 다른 형태가 얻어진다. 그리고, 예를 들어 조형의 만족도를 훼손하는 것도 있다. 또, 3.0 ㎛ 이상의 평균 입자 직경을 갖는 미립자가 사용될 때, 이들 미립자와 거대입자들의 크기 차이가 작아져 저온에서 소결을 완수할 수 없으므로, 고밀도의 소결체를 제조할 수 없게 된다.

2.2 내지 3.0 ㎛ 범위의 평균 입자 직경을 갖는 미립자의 비율이 30중량% 를 채우지 않으면, 저온에서 소결을 완수할 수 없으며, 생성된 소결체는 고밀도를 성취할 수 없다. 다만, 고온에서의 소결로는 낮은 수축율과 고강도를 갖는 소결체를 얻을 수 있다. 비율이 70중량%를 초과하면 수축율이 10%를 초과하므로, 전술한 장식부품과의 결합에 결함이 생긴다거나, 최종 제품은 조형 과정 중에 보이는 이미지와 다르게 된다.

본 발명에 사용될 귀금속 거대입자들은 전술한 바와 같이 5 내지 20 ㎛ 범위의 평균 입자 직경을 갖는 입자들이다. 5 ㎛ 가 되지 않는 평균 입자 직경을 갖는 거대입자가 사용되면 미립자와의 차가 작게 되어, 저온에서의 소결은 달성되지 않는다. 20 ㎛ 이상의 입자 직경을 갖는 거대입자가 사용되면, 결과적인 소결체는 부분적으로 불균일한 밀도를 갖게 된다. 5.0 내지 20 ㎛ 범위의 평균 입자 직경을 갖는 거대입자의 비율은 전술한 미립자의 비율에 따라서 대략 70 내지 30중량% 범위이다.

상기 특허 문헌에 게재된 바와 같이 2 ㎛ 이하의 평균 입자 직경을 갖는 미립자가 사용되면, 예를들어 소결에 의한 수축이 전술한 바와 같이 과도하게 크게(약 12 내지 20%의 수축율) 될 것이다. 수축율이 이렇게 크게 되면, 최종 결과물이 조형 과정 중에 보이는 이미지와 다른 것은 물론, 장식부품과 결합된 제품의 제조시 장식부품이 점토 부분과 분리되어 이탈되거나, 점토 부분이 변형하여 뒤틀린다.
전술한 특허문헌의 발명에서는 과도한 크기의 직경을 갖는 거대입자를 사용하는 실시예가 포함되어 있다. 이러한 실시예의 경우에, 생성된 소결체는 부분적으로 불균일한 밀도를 가진다. 또한 미립자 직경과 거대입자 직경이 대략적으로 매우 근접해 있는 실시예를 포함한다. 이 실시예의 경우에, 저온에서의 소결은 달성되지 않으며 생성된 소결체의 고밀도화에 실패했다.

삭제

전술한 바와 같이 귀금속 분말 입자들은 구형, 괴상 및 눈물형상과 같은 특정 형상으로 제한될 필요는 없다. 분말 내부의 공극율이 낮은 고밀도 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 습식 방법으로 제조된 분말을 이용한 경우, 분말 내부에 공극이 많으며, 점토 조성물이 소결되는 동안에 미립자들이 열 용융되어, 표면 장력에 의해 구 형상으로 되려고 할 때에 내부의 공극은 용융 금속으로 채워져 조밀하게 된다. 따라서, 이러한 분말의 겉보기 체적은 감소하고 수축율이 증가한다.

귀금속 혼합 분말이 유기계 바인더와 물과 혼련(混練)되어 점토 조성물을 형성할 때에는 75 내지 99wt% 범위의 비율을 고려하는 것이 바람직하다. 귀금속 혼합 분말의 양이 75wt% 를 만족하지 않으면, 유기계 바인더 및 물의 양이 그만큼 많아지므로, 너무 물러져 취급이 어렵게 되고, 상기 양이 99 wt% 이상이면, 생성된 점토 조성물은 조형성(shaping ability)이 떨어지며 그의 형체를 유지하는데 어려워진다.

본 발명에 사용되는 유기계 바인더는 후술되는 바와 같이 전분(starch)과 수용성 셀룰로오스계 수지를 함유하는 것이 바람직하다.

전분은 두 가지 형태가 있다. 즉, 냉수에 녹지 않고 점성이 부족하며 효소에 의해 쉽게 소화 또는 분해되지 못하는 β-전분과 냉수라도 잘 녹는 α-전분이 있다. 일반적으로, 냉수에 불용성인 β-전분에 물을 가하여 가열할 때, 입자들이 부풀어오르기 시작하며 점성을 가지게 되고, 결국에는 균일한 투명 또는 반투명 반죽 형태(pasty form)가 된다. 이러한 상태는 소위 α-화이며, α-화의 결과물을 α-전분이라고 한다. 이러한 α-전분이 빠르게 탈수 및 건조되고 분말 상태로 된 것이 α-화 전분이다. 이는 냉수에서 빠르게 용해되어 반죽 액(pasty liquid)이 얻어진다. 상기 형태 중 어느 하나의 전분이 본 발명에 사용될 수 있다.

전분은 형체가 건조된 때의 점토 조형물의 건조 강도를 개선한다. 유기계 바인더로 전분만을 사용하면 점토가 조형되는 동안에 점토 생지(texture) 내에 크랙을 형성하며, 점토 조성물이 손에 부착되는 경향이 있다. 이러한 문제점은 수용성 셀룰로오스계 수지와 결합하여 전분을 사용할 때 해결될 수 있다. 이러한 전분의 함량이 0.02 wt%보다 작으면, 점토가 건조될 때 불충한 강도를 유발하며 조형물을 주형으로부터 해체하는 동안에 파손되기 쉽게 한다. 함량이 3 wt%를 초과하면, 점토의 탄성을 유발하여 예상 형태로의 용이한 조형을 방해하며 생지 내에 크랙을 유발한다. 이는 또한 수축율을 증가시킨다.

수용성 셀룰로오스계 수지의 비율이 0.02 wt%보다 작으면, 수지가 생지 내부의 크랙 발생을 방지하는 효과와 점토가 손에 부착되는 것을 방지하는 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 그 비율이 3 wt%를 초과하면, 다시 점토가 손에 용이하게 부착되게 하고 점토의 수축율을 증대시킨다. 본 발명에 사용하기 위한 이러한 품질의 수용성 셀룰로오스계 수지의 구체적인 예로서, 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 등이 있다. 이러한 수지들은 물에 용해되어 사용된다.

전분과 수용성 셀룰로오스계 수지를 포함하는 유기계 바인더의 양은 0.1 내지 4 wt%가 바람직하다. 유기계 바인더의 양이 0.1 wt% 이하로 떨어지면, 조형성의 결핍을 드러내게 하여 형상의 유지를 어렵게 한다. 이는 또한 조형과 건조 단계 이후에 점토의 강도를 약화시킨다고 하는 결함을 초래한다. 역으로, 유기계 바인더의 양이 4 wt%를 초과하면, 점토의 수축이 커지며 점토가 손에 부착되게 한다. 이러한 상태의 점토는 조형되어도, 완전히 소성 변형되지 않으며 탄성이 나타나 예상된 형태로의 조형을 어렵게 한다.

필요한 양만큼 물이 첨가되어야 함을 알 수 있다. 물의 양이 과도하게 적으면, 점토는 경질 상태(unduly hard)를 가진다. 물의 양이 과도하게 많으면, 점토가 너무 부드러워져 취급이 어려우며 손에의 부착성이 증가된다. 점토가 건조될 때, 수분 손실에 비례하여 체적의 감소를 수반하며 소결 단계 이후의 수축율 증가로 이어진다.

전술한 성분들을 사용하여 귀금속을 조형하기 위한 본 발명의 점토 조성물을 제조하기 위한 하나의 예로서, 상이한 용해조건의 셀룰로오스와 전분이 분말 형태로 잘 혼합되어, 상기 분말을 온수에 넣고, 그 혼합물을 분산 및 가열시킴으로써, 먼저 β-전분을 용해시키며 이어서 냉각하고 셀룰로오스도 잘 용해시켜 유기계 바인더 수용액이 먼저 준비된다. 선택적으로, 점토 조성물은 상기 분말을 냉수 내에 분산시켜 셀룰로오스를 용해시킨 후 차가운 혼합물을 가열하여 β-전분을 용해시키는 단계를 통해 제조될 수 있다. 다음으로, 점토질 물질이 전술한 대로 준비된 유기계 바인더 수용액과 귀금속 분말을 소정의 비율로 혼합하고 이를 반죽(kneading)함으로써 얻어질 수 있다.

이렇게 얻은 점토질 물질은 소정의 형상으로 조형되고 소결된다. 그러한 소결은 5 내지 30분의 기간 동안에, 귀금속의 융점으로부터 융점보다 360℃ 낮은 범위의 온도에서 수행된다. 상기 기간이 30분을 초과하면, 수축율이 10%를 초과하여 바람직하지 않다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 예정된 비율로 혼합된 5 내지 20 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 거대입자와 2.2 내지 3.0 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 미립자를 사용하여 5분의 기간 동안 혼합물의 융점 보다 360℃ 낮은 온도에서 소결을 수행함으로써 10% 이하의 수축율을 갖는 귀금속 소결체를 양호한 재현성으로 제조될 수 있게 한다.

이후, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

표 1 내지 6에 나타낸 값들은 굽힘 강도에 대한 실험 결과를 두 부류로 나타내는데, 마크 "0"으로 나타낸 부류는 관련 시험편이 수축율 10% 이내 및 굽힘강도 (bending strength) 10 kgf/mm² 이상의 조건하에서 구부러졌으나 파괴되지 않았음을 나타내며, 다른 하나의 부류인 마크 "X"는 관련 시험편이 수축율 10% 이상 또는 굽힘강도 10 kgf/mm² 이하의 조건하에서 파괴되었음을 나타낸다.

실시예 1

점토 조성물은 평균 입자 직경 2.5 ㎛인 50중량%(46 wt%)의 은 분말과 평균 입자 직경 20 ㎛인 50중량%(46 wt%)의 은 분말로 구성된 은 혼합분말 92 wt%을, 0.7 wt% 전분과 0.8 wt% 셀룰로오스 및 나머지 물로 구성된 수용성 바인더와 혼합시킴으로써 얻어졌다. 이러한 점토 조성물이 주형 처리되어 길이 50 ㎜ ×폭 10 mm ×두께 1.5 mm인 시험편으로 형성되어 그 시험편을 다음 조건 하에서 소성처리하였다. 메틸 셀룰로오스(신-에쯔 케미컬 인더스트리 코포레이션, 리미티드에 의해 제조되어 메트로스 SM8000이란 상표명으로 시판됨)가 셀룰로오스로서 사용되며 β-감자 전분(니찌덴 가가꾸 가부시끼가이샤에 의해 제조되어 "DELICA M-9"란 상표명으로 시판됨)이 전분으로서 사용되었다.

소성 조건	수축율 (%)	굽힘 강도 (kgf/mm²)	파괴/굽힘	평가
590 ℃& 5분	5.9	9.87	파괴	×
590 ℃& 30분	6.0	9.91	파괴	×
600 ℃& 5분	6.7	12.57	굽힘	0
600 ℃& 30분	7.8	33.81	굽힘	0
650 ℃& 5분	7.9	31.21	굽힘	0
650 ℃& 30분	8.2	37.16	굽힘	0
850 ℃& 5분	9.5	38.74	굽힘	0

상기 결과치들은 590℃ 및 5분의 소성 조건의 시편과 590℃ 30분의 소성 조건의 시험편들이 불충분한 강도를 가지며 파괴되었음을 나타낸다.

다른 조건을 사용한 시편들은 수축율이 10%를 넘지 않았으며 굽혀졌으나 파괴되지는 않았음을 나타낸다.

비교예 1

점토 조성물은 평균 입자 직경 2.5 ㎛인 81.5중량%(75 wt%)의 은 분말과 평균 입자 직경 20 ㎛인 18.5중량%(17 wt%)의 은 분말로 구성된 은 혼합분말 92 wt%을, 0.7 wt% 전분과 0.8 wt% 셀룰로오스 및 나머지 물로 구성된 수용성 바인더와 혼합시킴으로써 얻어졌다. 이러한 점토 조성물이 주형 처리되어 길이 50 ㎜ ×폭 10 mm ×두께 1.5 mm인 시험편으로 형성되어 그 시험편을 다음 조건 하에서 소성처리하였다.

소성 조건	수축율 (%)	굽힘 강도 (kgf/mm²)	파괴/굽힘	평가
590℃& 5분	8.5	9.43	파괴	×
590℃& 30분	9.7	9.68	파괴	×
600℃& 5분	11.5	24.32	굽힘	×
600℃& 30분	12.4	37.67	굽힘	×

상기 결과치들은 수축율이 600℃ 및 5분의 소성 조건 하에서 10%를 초과했음을 나타낸다.

비교예 2

점토 조성물은 평균 입자 직경 1.5 ㎛인 32.6중량%(30 wt%)의 은 분말과 평균 입자 직경 20 ㎛인 67.4중량%(62 wt%)의 은 분말로 구성된 은 혼합분말 92 wt%을, 0.7 wt% 전분과 0.8 wt% 셀룰로오스 및 나머지 물로 구성된 수용성 바인더와 혼합시킴으로써 얻어졌다. 이러한 점토 조성물이 주형 처리되어 길이 50 ㎜ ×폭 10 mm ×두께 1.5 mm인 시험편으로 형성되어 그 시험편을 다음 조건 하에서 소성처리하였다.

소성 조건	수축율 (%)	굽힘 강도 (kgf/mm²)	파괴/굽힘	평가
590℃& 5분	8.3	9.13	파괴	×
590℃& 30분	9.2	9.53	파괴	×
600℃& 5분	11.8	24.32	굽힘	×
600℃& 30분	13.1	38.74	굽힘	×

실시예 2

점토 조성물은 평균 입자 직경 2.5 ㎛인 50중량%(47 wt%)의 금 분말과 평균 입자 직경 20 ㎛인 50중량%(47 wt%)의 금 분말로 구성된 금 혼합분말 94 wt%을, 0.5 wt% 전분과 0.6 wt% 셀룰로오스 및 나머지 물로 구성된 수용성 바인더와 혼합시킴으로써 얻어졌다. 이러한 점토 조성물이 주형 처리되어 길이 50 ㎜ ×폭 10 mm ×두께 1.5 mm인 시험편으로 형성되어 그 시험편을 다음 조건 하에서 소성처리하였다.

소성 조건	수축율 (%)	굽힘 강도 (kgf/mm²)	파괴/굽힘	평가
690 ℃& 5분	5.9	7.98	파괴	×
690 ℃& 30분	5.9	8.12	파괴	×
700 ℃& 5분	6.7	10.88	굽힘	0
700 ℃& 30분	7.8	24.74	굽힘	0
750 ℃& 5분	7.9	28.86	굽힘	0

삭제

상기 결과치들은 690℃ 및 5분의 소성 조건의 시험편과 690℃ 30분의 소성 조건의 시험편들이 불충분한 강도로 인해 파괴되었음을 나타낸다.

다른 조건을 사용한 시험편들은 수축율이 10%를 넘지 않았으며 파괴되지 않았음을 나타낸다.

비교예 3

점토 조성물은 평균 입자 직경 2.5 ㎛인 79.8중량%(75 wt%)의 금 분말과 평균 입자 직경 20 ㎛인 20.2중량%(19 wt%)의 금 분말로 구성된 금 혼합분말 94 wt%을, 0.5 wt% 전분과 0.6 wt% 셀룰로오스 및 나머지 물로 구성된 수용성 바인더와 혼합시킴으로써 얻어졌다. 이러한 점토 조성물이 주형 처리되어 길이 50 ㎜ ×폭 10 mm ×두께 1.5 mm인 시험편으로 형성되어 그 시험편을 다음 조건 하에서 소성처리하였다.

소성 조건	수축율 (%)	굽힘 강도 (kgf/mm²)	파괴/굽힘	평가
690 ℃& 5분	9.3	8.43	파괴	×
690 ℃& 30분	9.7	9.68	파괴	×
700 ℃& 5분	11.2	22.12	굽힘	×
700 ℃& 30분	13.2	28.47	굽힘	×

상기 결과치들은 700℃ 및 5분의 소성 조건의 시편의 수축율이 10%를 초과하 였음을 나타낸다.

비교예 4

점토 조성물은 평균 입자 직경 1.5 ㎛인 31.9중량%(30 wt%)의 금 분말과 평균 입자 직경 20 ㎛인 68.1중량%(64 wt%)의 금 분말로 구성된 금 혼합분말 94 wt%을, 0.5 wt% 전분과 0.6 wt% 셀룰로오스 및 나머지 물로 구성된 수용성 바인더와 혼합시킴으로써 얻어졌다. 이러한 점토 조성물이 주형 처리되어 길이 50 ㎜ ×폭 10 mm ×두께 1.5 mm인 시험편으로 형성되어 그 시험편을 다음 조건 하에서 소성처리하였다.

소성 조건	수축율 (%)	굽힘 강도 (kgf/mm²)	파괴/굽힘	평가
690 ℃& 5분	8.5	7.86	파괴	×
690 ℃& 30분	9.1	8.89	파괴	×
700 ℃& 5분	10.8	24.61	굽힘	×
700 ℃& 30분	12.3	26.84	굽힘	×

상기 결과치들은 700℃ 및 5분의 소성 조건 하에서 수축율이 10%를 초과함으로 나타낸다.

본 발명은 실시예들을 참조하여 상술했다. 그러나, 본 발명은 그러한 실시예들에 한정되는 것은 아니며 첨부된 청구범위에 기술된 본 발명의 사상으로 이탈함이 없이 변경될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 귀금속 조형을 위한 점토 조성물과 귀금속 소결체의 제조방법을 제공한다. 소결체는 귀금속 분말의 융점보다 360℃ 낮은 온도에서 제조될 수 있으며, 그렇게 제조된 소결체는 높은 밀도와 낮은 수축율을 가진다. 소결 온도 범위를 확대하는 것은 치밀한 온도 상승 프로파일의 관리없이도 간단한 소결로(sintering furnace)와 저렴한 설비를 사용하여 소결을 가능하게 한다. 저온 범위에서의 소결은 에너지 비용을 감소시킬 수 있게 한다.

Claims

귀금속 조형용 점토 조성물로서,

평균 입자 직경 2.2 내지 3.0 ㎛의 분말을 30 내지 70중량% 함유하고, 나머지 부분이 평균 입자 직경 5 내지 20 ㎛의 분말을 주성분으로 하는 귀금속 혼합 분말 75 ~ 99wt%와, 유기계 바인더(organic binder) 0.1 내지 4wt% 와 물을 혼련하여 이루어지며, 소결에 의한 수축율이 10%(길이로) 미만인 것을 특징으로 하는 귀금속 조형용 점토 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 유기계 바인더는 0.02 내지 3.0 wt%의 전분(starch)과 0.02 내지 3.0 wt%의 수용성 셀룰로오스계 수지를 함유하는 귀금속 조형용 점토 조성물.
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귀금속 소결품의 제조 방법으로서,

제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 귀금속 조형용 점토 조성물을 이용하여 소망하는 형상으로 조형하고, 건조한 점토 조형물을, 사용된 귀금속 분말의 융점으로부터 융점보다 360℃ 낮은 온도 범위에서 5분 이상 소결하는 것을 특징으로 하는 귀금속 소결품의 제조 방법.