KR101233546B1 - Composition of earthenware ceramic comprising bone ash and zirconia stabilized by stabilizer and method of manufacturing earthenware ceramic sintered body using composition of earthenware ceramic comprising bone ash and zirconia stabilized by stabilizer - Google Patents

Composition of earthenware ceramic comprising bone ash and zirconia stabilized by stabilizer and method of manufacturing earthenware ceramic sintered body using composition of earthenware ceramic comprising bone ash and zirconia stabilized by stabilizer Download PDF

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Abstract

본 발명은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말 및 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말을 이용하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법에 관한 것이다. 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 혼합하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 하소하고, 상기 하소된 혼합물을 성형하고, 이를 가소결하고, 가소결한 소결체를 가공하여 형상을 만들고 상기 가공된 성형체를 소결하여 도기용 세라믹 소결체를 제조한다. 상기 도기용 세라믹 분말은 골회 함량은 감소시키면서도 충분한 강도를 가지며 개선된 젖음성을 가지는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법에 이용될 수 있어, 도자기, 장신구 등에 응용될 수 있다.The present invention relates to a ceramic ceramic sintered body using pottery ceramic powder containing zirconia stabilized with lime and a stabilizer and ceramic ceramic powder containing zirconia stabilized with bone and stabilizer. Mixing zirconia stabilized with bone and stabilizer to obtain a mixture, calcining the mixture, molding the calcined mixture, plasticizing it, processing the plasticized sintered body to form a shape and sintering the processed molded body The ceramic sintered compact is manufactured. The ceramic ceramic powder may be used in a method of manufacturing a ceramic ceramic sintered body having sufficient strength and improved wettability while reducing bone ash content, and thus may be applied to ceramics, jewelry, and the like.

Description

골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말 및 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 이용하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법{COMPOSITION OF EARTHENWARE CERAMIC COMPRISING BONE ASH AND ZIRCONIA STABILIZED BY STABILIZER AND METHOD OF MANUFACTURING EARTHENWARE CERAMIC SINTERED BODY USING COMPOSITION OF EARTHENWARE CERAMIC COMPRISING BONE ASH AND ZIRCONIA STABILIZED BY STABILIZER}Ceramic ceramic powder containing zirconia stabilized with lime and stabilizer and ceramic ceramic sintered body using zirconia stabilized with lime and stabilizer SINTERED BODY USING COMPOSITION OF EARTHENWARE CERAMIC COMPRISING BONE ASH AND ZIRCONIA STABILIZED BY STABILIZER}

본 발명은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말 및 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 이용하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic ceramic powder containing zirconia stabilized with a lime and a stabilizer and a ceramic ceramic sintered body using zirconia stabilized with a bone and a stabilizer.

골회는 태워서 가루로 만들어진 뼈 가루로서, 일반적으로 고도로 정제과정을 거친 소 뼈 가루가 세라믹에 이용된다. 골회를 포함하는 도자기는 가벼워지면서도 보온성이 좋으므로 제품의 두께를 얇게 할 수 있다는 이점을 갖는다. 그러나, 골회를 포함하는 도자기는 강도, 젖음성 등의 측면에서는 불리할 수 있다. 또한, 골회는 고가로서, 골회의 함량이 높은 경우, 도기용 세라믹 분말의 가격을 높이며, 천연 골회의 경우 소결에 1250 내지 1300℃ 이상의 고온을 요하고 강도가 약해져서 일반 도자기에 비해 높은 온도에서 소성해야 하는 문제점이 있다. 골회의 함량을 충분히 포함하면서도 충분한 강도를 가지고, 젖음성 등이 개선된 도기용 세라믹 분말의 개발이 요구되고 있다.Bone ash is bone powder made from burned powder, and generally highly refined bovine bone powder is used in ceramics. Pottery containing bone flakes has the advantage of being able to reduce the thickness of the product because it is light and warm. However, ceramics containing bone may be disadvantageous in terms of strength, wettability, and the like. In addition, bone ash is expensive, and when the content of bone ash is high, the price of ceramic ceramic powder for ceramics is increased, and in the case of natural bone ash, sintering requires a high temperature of 1250 to 1300 ° C. or higher, and the strength is weakened so that it is calcined at a higher temperature than general ceramics. There is a problem. There is a demand for the development of ceramic powder for ceramics having sufficient strength and sufficient strength and improved wettability.

본 발명의 목적은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하여 충분한 강도를 갖는 도기용 세라믹 분말을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a ceramic powder for ceramics having sufficient strength, including zirconia stabilized with bone and stabilizer.

본 발명의 다른 목적은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 이용하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a ceramic sinter for ceramics using zirconia stabilized with bone and stabilizer.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a ceramic ceramic powder comprising zirconia stabilized with bone and stabilizer.

상기 골회는 태워서 가루로 만들어진 뼈 가루로서, 동물뼈 가루를 말한다. 단, 사람의 인골분말은 제외한다. 예를 들어, 상기 골회로는 고도로 정제과정을 거친 소 뼈 가루를 사용할 수 있다.The bone ash is bone powder made by burning powder, and refers to animal bone powder. However, human bone powder is excluded. For example, the bone circuit may use highly refined bovine bone flour.

상기 지르코니아는 엔지니어링 세라믹, 전자 세라믹 등에 사용되는 물질로서 화학적으로 매우 안정되어 있으며, 높은 내화성(용융점 2700℃)과 낮은 열전도도, 다른 산화물과 결합 시 높은 전기 전도성을 가지나, 정방정에서 입방정으로 상변화(phase transformation)할 때, 약 3 내지 5%의 부피 팽창에 의한 균열 현상을 가지므로 고용상인 입방 결정을 상온까지 안정화시켜줄 수 있는 안정화제로 안정화시킬 수 있다. 즉, 안정화제에는 지르코니아와 함께 고체 용액을 형성하여 정방정에서 입방정 구조를 안정화시켜줄 수 있는 산화물 등을 포함한다. 상기 안정화제로 지르코니아를 안정화시킬 경우, 1500℃ 이하의 비교적 낮은 온도로도 충분한 소결을 하여 충분한 강도를 가질 수 있다.The zirconia is chemically very stable as a material used in engineering ceramics and electronic ceramics, and has high fire resistance (melting point of 2700 ° C.), low thermal conductivity, and high electrical conductivity when combined with other oxides, but changes phase from tetragonal to cubic When (phase transformation) has a cracking phenomenon due to volume expansion of about 3 to 5%, it can be stabilized with a stabilizer that can stabilize the solid crystal cubic crystal to room temperature. That is, the stabilizer includes an oxide and the like that can form a solid solution together with zirconia to stabilize the cubic structure in the tetragonal crystal. When the zirconia is stabilized by the stabilizer, sufficient sintering may be performed even at a relatively low temperature of 1500 ° C. or less, thereby having sufficient strength.

본 발명에서의 도기용 세라믹 분말이란 개념은 도자기 뿐 아니라 세라믹 분말을 소성하여 형성하는 제품을 포함하는 개념으로 장신구 등을 포함할 수 있다.The concept of ceramic powder for pottery in the present invention is not only porcelain but also a concept including a product formed by firing ceramic powder and may include jewelry and the like.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안정화제는 희토류 금속 산화물들, 산화칼슘, 산화마그네슘 및 상기 도기용 세라믹 분말의 소결 온도 이하의 온도에서 분해되어 상기 산화물들을 형성하는 전구 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the stabilizer is from a group consisting of rare earth metal oxides, calcium oxide, magnesium oxide and precursor compounds that decompose at a temperature below the sintering temperature of the ceramic powder for pottery to form the oxides It may include one or more compounds selected.

상기 희토류 금속으로는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 원자번호 57 내지 71 사이의 원자번호에 대응하는 금속 원소를 포함한다. 희토류 금속 산화물들의 예로는 산화이트륨(Y2O3), 산화세슘(CeO2) 등을 포함한다.The rare earth metal includes scandium (Sc), yttrium (Y), and a metal element corresponding to an atomic number between 57 and 71. Examples of rare earth metal oxides include yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cesium oxide (CeO 2 ), and the like.

소결 온도 이하의 온도에서 분해되어 상기 산화물들 중의 하나 이상으로 되는 전구물질도 포함된다. 즉, 실온 내지 소결 온도 사이의 온도에서 전구물질이 분해되어 상기 산화물을 포함할 수 있다.Also included are precursors that decompose at temperatures below the sintering temperature and become one or more of the oxides. That is, the precursor may be decomposed at a temperature between room temperature and sintering temperature to include the oxide.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안정화제는 산화이트륨 및 상기 도기용 세라믹 분말의 소결 온도 이하의 온도에서 분해되어 산화이트륨을 형성하는 전구물질들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the stabilizer may include one or more compounds selected from the group consisting of yttrium oxide and precursors decomposed at a temperature below the sintering temperature of the ceramic ceramic powder to form yttrium oxide. have.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안정화제는 3mol% 산화이트륨일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the stabilizer may be 3 mol% yttrium oxide.

상기 골회의 함량과 상기 안정화제로 안정화된 지르코니아의 함량은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말을 이용하여 제조되는 도기용 세라믹 소결체의 접촉각 및 강도 강화 측면 등을 고려하여 선택될 수 있다.The content of the bone ash and the content of the zirconia stabilized with the stabilizer may be selected in consideration of the contact angle and strength enhancement side of the ceramic ceramic sintered body manufactured using the ceramic ceramic powder containing the bone and the zirconia stabilized with the stabilizer. have.

상기 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말을 이용하여 제조되는 도기용 세라믹 소결체에서, 골회 함량이 커질수록 소결에 따른 수축률은 감소될 수 있다. 상기 도기용 세라믹 분말에서, 골회 함량이 커질수록 접촉각이 커지며, 상기 골회의 함량이 20 중량%에서 30 중량%에서 현저한 접촉각 증가가 관찰되었다. 또한, 상기 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말을 이용하여 제조되는 도기용 세라믹 소결체에서, 안정화제로 안정화된 지르코니아가 함유될 때, 골회를 포함하는 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말을 이용하여 제조되는 도기용 세라믹 소결체의 강도가 증가한다는 관찰되었다. 그러나, 안정화제로 안정화된 지르코니아가 함유량에 따라 선형적으로 강도 증가되는 것이 아니며, 골회의 함량이 5 중량% 포함될 경우, 가장 큰 꺾임 강도가 관찰되었고, 골회의 함량이 20 중량% 포함될 경우, 가장 작은 꺾임 강도가 관찰되었고, 골회의 함량이 30 중량% 포함될 경우, 골회의 함량이 20 중량% 포함될 경우보다 개선된 꺾임 강도가 관찰되었다.In the ceramic ceramic sintered body manufactured using the ceramic ceramic powder containing zirconia stabilized with the bone and stabilizer, shrinkage due to sintering may decrease as the bone ash content increases. In the ceramic powder for ceramics, the contact angle increases as the bone ash content increases, and a significant increase in the contact angle is observed in the content of the bone ash at 20% to 30% by weight. In addition, in the ceramic sinter for ceramics manufactured using the ceramic ceramic powder containing zirconia stabilized with the bone and stabilizer, when zirconia stabilized with the stabilizer is contained, the zirconia stabilized with bone and stabilizer containing bone It has been observed that the strength of the ceramic sinter for ceramics produced using the ceramic powder containing ceramics increases. However, the zirconia stabilized with the stabilizer is not linearly increased in strength with the content, and when the content of bone ash is 5% by weight, the greatest bending strength is observed, and when the content of bone content is 20% by weight, the smallest The bending strength was observed, and when the content of bone ash contained 30% by weight, an improved bending strength was observed than when the content of bone ash was included 20% by weight.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도기용 세라믹 분말은 상기 골회 5 내지 30 중량% 및 상기 안정화제로 안정화된 지르코니아 70 내지 95 중량%를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic ceramic powder may include 5 to 30% by weight of the bone ash and 70 to 95% by weight of zirconia stabilized with the stabilizer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도기용 세라믹 분말은 알루미나(Al2O3) 또는 실리카(SiO2)를 더 포함할 수 있다. 알루미나 또는 실리카는 도자기 원료의 주요 성분으로서, 알루미나 또는 실리카를 포함될 경우, 소성 후 강도를 증진시키는 효과를 가지며, 저가이므로 상기 도기용 세라믹 분말의 생산 단가를 낮출 수 있는 효과를 가질 수 있다. 다만, 알루미나 또는 실리카는 성분 함량이 너무 많아지면 소성 온도를 높아지게 함으로써 생산 단가를 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic ceramic powder may further include alumina (Al 2 O 3 ) or silica (SiO 2 ). Alumina or silica as the main component of the porcelain raw material, when alumina or silica is included, has the effect of enhancing the strength after firing, and because of the low cost it can have an effect of lowering the production cost of the ceramic ceramic powder. However, alumina or silica can increase the production cost by increasing the firing temperature if the component content is too large.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물을 하소하는 단계; 상기 하소된 혼합물을 성형하는 단계; 상기 성형체를 900 내지 1300℃의 온도에서 가소결하는 단계; 상기 가소결한 성형체를 가공하여 형상을 만드는 단계; 및 상기 가공된 성형체를 소결시키는 단계를 포함하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above another object, the present invention comprises the steps of mixing the zirconia stabilized with bone and stabilizer to obtain a mixture; Calcining the mixture; Molding the calcined mixture; Pre-sintering the molded body at a temperature of 900 to 1300 ° C; Processing the pre-sintered molded body to form a shape; And it provides a method for producing a ceramic sinter for ceramics comprising the step of sintering the processed molded body.

상기 골회는 수분에 매우 민감해 수분과 반응하면 다른 물질로 변하고 분자량이 쉽게 변하기 때문에 건조시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 혼합물은 공기 중에 노출되면 응집하려는 성질이 있으므로 건조기에서 보관하는 것이 바람직하다.The bone ash is very sensitive to moisture, and when reacted with moisture, it is preferable to use a dried one because it changes to another material and its molecular weight changes easily. In addition, the mixture has a property to aggregate when exposed to air, it is preferable to store in a dryer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도기용 세라믹 소결체의 제조방법에서, 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 혼합하여 혼합물을 얻는 단계는 볼밀(Ballmill)로 상기 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 습식 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 볼밀(Ballmill)로 상기 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 습식 분쇄하는 단계는 혼합물을 분쇄 및 균일 혼합의 목적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 60 내지 100rpm으로 1시간 내지 3시간동안 에탄올을 용매로 사용하는 습식 볼밀링을 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the manufacturing method of the ceramic sintered ceramics, the step of obtaining a mixture by mixing zirconia stabilized with a bone ash and stabilizer is wet grinding the zirconia stabilized with the bone ash and stabilizer in a ball mill (Ballmill) It may further comprise the step. The wet milling of the zirconia stabilized with the bone ash and stabilizer with the ball mill may be performed for the purpose of grinding the mixture and homogeneous mixing. For example, wet ball milling using ethanol as a solvent may be performed at 60 to 100 rpm for 1 to 3 hours.

상기 혼합물을 하소하는 단계에서 골회의 휘발성 성분을 분해 제거할 수 있으며, 혼합물 분말의 엉김을 방지할 수 있다.In the calcining of the mixture, the volatile components of the bone may be decomposed and removed, and the mixture powder may be prevented from being entangled.

상기 하소된 혼합물을 성형한 후, 소결온도의 약 70 내지 90 % 정도(예. 900 내지 1300℃)의 온도에서 가소결하여 가공을 용이하게 하여 원하는 모양으로 형상을 가지도록 할 수 있다.After molding the calcined mixture, it may be plasticized at a temperature of about 70 to 90% (eg 900 to 1300 ℃) of the sintering temperature to facilitate processing to have a shape in a desired shape.

상기 가공된 성형체를 소결시키는 단계는 적당한 소결온도를 선정하여 충분한 온도와 시간을 유지하여 도기용 세라믹 소결체를 치밀하게 하고, 밀도를 상승시키고 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.In the step of sintering the processed molded body, it is possible to select a suitable sintering temperature to maintain a sufficient temperature and time to densify the ceramic ceramic sintered body, increase the density, and improve the mechanical strength.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도기용 세라믹 소결체의 제조방법에서, 상기 혼합물은 상기 골회 5 내지 30 중량% 및 상기 안정화제인 3mol% 산화이트륨로 안정화된 지르코니아 70 내지 95중량%를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the method of manufacturing a ceramic sintered ceramic, the mixture may include 70 to 95% by weight of zirconia stabilized with 5 to 30% by weight of the bone ash and 3 mol% yttrium oxide as the stabilizer. have.

본 발명에 따른 도기용 세라믹 소결체의 제조방법은 골회 함량은 감소시키면서도 충분한 강도를 가지며 개선된 젖음성을 가지며 착색 등에 유리한 효과를 가진다.The method for producing a ceramic sinter for ceramics according to the present invention has a sufficient strength while reducing the bone ash content, has improved wettability, and has an advantageous effect on coloring.

본 발명에 따른 골회 및 안정화제로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말은 골회 함량은 감소시키면서도 충분한 강도를 가지며 개선된 젖음성을 가지며 착색 등에 유리한 효과를 가지는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법에 이용될 수 수 있어, 도자기, 장신구 등에 응용될 수 있다.Pottery ceramic powders comprising zirconia stabilized with lime and stabilizer according to the present invention can be used in a method for producing a ceramic ceramic sintered body having a sufficient strength, reduced wettability, improved wettability, and a favorable effect on coloring, etc. Can be applied to ceramics, ornaments and the like.

도 1은 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아, 순수한 골회, 하소 전 각 농도별 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물의 X선 회절 분석을 나타낸 것이다.
도 2는 하소 후의 각 농도별 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물의 X선 회절 분석을 나타낸 것이다.
도 3은 골회를 10 중량% 포함한 혼합물의 시험편의 소결 후의 사진이다.
도 4는 골회를 20 중량% 포함한 혼합물의 시험편의 소결 후의 사진이다.
도 5는 골회를 20 중량% 포함한 혼합물의 시험편의 소결 후의 사진이다.
도 6은 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편의 소결 후의 사진이다.
도 7은 골회 함량에 따른 수축률을 비교한 것으로 골회 함량 0의 경우 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편을 나타낸다.
도 8은 골회 함량에 따른 접촉각을 비교한 것으로, 3YZ의 경우 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편을 나타낸다.
도 9는 절단 순간에 각 시험편에 가해진 하중과 Extension 길이를 나타낸다.
1 shows X-ray diffraction analysis of a mixture of zirconia stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide, pure bone ash, and a mixture of zirconia and bone lime stabilized with 3 mol% yttrium oxide at each concentration before calcination.
Figure 2 shows the X-ray diffraction analysis of zirconia and bone mixture stabilized with 3 mol% yttrium oxide at each concentration after calcination.
3 is a photograph after sintering of a test piece of a mixture containing 10% by weight of bone ash.
4 is a photograph after sintering of a test piece of a mixture containing 20% by weight of bone ash.
5 is a photograph after sintering of a test piece of a mixture containing 20% by weight of bone ash.
6 is a photograph after sintering of a zirconia test piece stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide.
7 is a comparison of the shrinkage rate according to the bone ash content in the case of the bone ash content 0 shows a zirconia test piece stabilized with pure 3mol% yttrium oxide.
8 is a comparison of the contact angle according to the bone ash content, it shows a zirconia test piece stabilized with pure 3mol% yttrium oxide in the case of 3YZ.
9 shows the load and extension length applied to each specimen at the instant of cutting.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the following examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited thereto.

<실시예><Examples>

1. 골회와 안정화제로 안정화된 지르코니아를 혼합1. Mix zirconia stabilized with bone mineral and stabilizer

골회(Bone ash, (주) 행남자기)와 3mol% 산화이트륨(yttria, Y2O3)으로 안정화된 지르코니아(ZrO2)를 준비하였다. 상기 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아에 상기 골회를 각각 5 중량%, 8 중량%, 10 중량%, 20 중량% 및 30 중량%의 비율로 혼합하였다. 이 때, 상기 골회는 수분에 매우 민감해 수분과 반응하면 다른 물질로 변하고 분자량이 쉽게 변하기 때문에 건조기에 보관된 것을 사용하며, 혼합 전 유발로 갈아 무게비(중량%)로 혼합하였다. 상기 혼합물 역시 공기 중에 노출되면 응집하려는 성질이 있으므로 건조기에 보관하였다. 상기 혼합물을 분쇄 및 균일 혼합의 목적으로 80rpm으로 2시간 동안 습식 볼밀링(Ballmilling)을 수행하였다. 0.4" Zirconia Ball 과 용매로 에탄올을 사용하였다. 볼밀링한 혼합물은 80℃에서 24시간 동안 건조 오븐에서 건조하였다.
Bone ash (Hanmangi Co., Ltd.) and zirconia (ZrO 2 ) stabilized with 3 mol% yttria (yttria, Y 2 O 3 ) were prepared. To the zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide, the bone ash was mixed at a ratio of 5% by weight, 8% by weight, 10% by weight, 20% by weight and 30% by weight, respectively. At this time, the bone ash is very sensitive to moisture, and when reacted with water, it changes to another substance and the molecular weight is easily changed, so that it is stored in a dryer, and mixed in a weight ratio (wt%) by induction before mixing. The mixture was also stored in a dryer because it has a property to aggregate when exposed to air. The mixture was subjected to wet ball milling at 80 rpm for 2 hours for the purpose of grinding and homogeneous mixing. 0.4 "Zirconia Ball and ethanol were used as solvent. The ball milled mixture was dried in a drying oven at 80 ° C for 24 hours.

2. 하소(Calcination)2. Calcination

상기 건조된 혼합물 및 혼합 전 시료를 X선 회절 분석하고, 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아를 제외한 골회와 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아의 혼합물과 혼합 전 순수한 골회 시료를 하소하였다. 하소의 승온 속도는 5℃/분으로 900℃까지 2시간 유지 하였다. 혼합 전 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아의 경우, 원래 하소되어 있는 상태이므로 제외된 것이다. 하소 후의 혼합물의 X선 회절분석을 수행하였다.
X-ray diffraction analysis of the dried mixture and the sample before mixing was performed to calcinate the mixture of bone excluding zirconia stabilized with pure 3 mol% yttria and zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide. The temperature increase rate of calcination was maintained at 900 ° C for 2 hours at 5 ° C / min. Zirconia stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide before mixing is excluded because it is originally calcined. X-ray diffraction analysis of the mixture after calcination was performed.

3. 성형과 성형체의 크기 측정(Compression molding)3. Molding and Compression Molding

순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 분말, 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 분말에 골회를 각각 5 중량%, 8 중량%, 10 중량%, 20 중량% 및 30 중량%의 비율로 혼합한 분말을 삭각 몰드(mold)롤 일축 성형했다. 30×10.05×5㎜를 사용하였으며, 1.5t으로 2번 압력을 가하여 성형하였다. 성형한 시험편은 수축률 계산을 위해 버니어 캘리퍼스로 가로, 세로, 높이를 측정하였다.
Zirconia powder stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide and zirconia powder stabilized with 3 mol% yttrium oxide were mixed with 5% by weight, 8% by weight, 10% by weight, 20% by weight and 30% by weight, respectively. The cutting mold roll was uniaxially formed. 30 × 10.05 × 5 mm was used and molded by applying pressure twice at 1.5 t. The molded specimens were measured for width, length, and height with vernier calipers to calculate shrinkage.

4. 소결(Sintering)4. Sintering

소결 시 승온 온도는 5℃/분으로 1400℃까지 2시간 유지 하였다. 예외로 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 분말의 경우 하소하지 않았기 때문에 상승하강 속도를 2℃/분으로 설정하였다. 소결된 시험편도 버니어 캘리퍼스로 가로, 세로, 높이를 측정하였다.
The temperature increase during sintering was maintained for 2 hours to 1400 ℃ at 5 ℃ / min. The exception was that the zirconia powder stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide did not calcinate, so the rate of ascent was set at 2 ° C / min. The sintered test pieces were also measured for width, length, and height with vernier calipers.

5. 특성 평가5. Characterization

3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 분말, 골회 및 상기 혼합물의 수축되는 정도를 소결 전과 후로 나누어서 측정하였다. 시차 열분석(DTA)과 열중량 분석(TG)으로 여러 변화 특성을 분석하였으며, 이때 승온 속도는 10℃/분로 공기 중에서 행하였다. 결정상은 X선 회절 분석기(X-RD)를 사용사여 관찰하였다. 접촉각을 측정하여 초순수(DI water)와 시험편의 부착력과 표면장력을 측정하였고, 만능시험기(UTM5544, INStron)를 사용하여 KSL 1591에 규정되어 있는 3점 꺾임 강도(3 point Bending strength)를 측정하였다.
The degree of shrinkage of the zirconia powder stabilized with 3 mol% yttrium oxide, bone ash and the mixture was measured before and after sintering. Differential characteristics were analyzed by differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TG), with the rate of temperature rise in air at 10 ° C./min. The crystal phase was observed using an X-ray diffraction analyzer (X-RD). The contact angle was measured to measure the adhesion and surface tension of the ultra pure water (DI water) and the test piece, and the three-point bending strength specified in KSL 1591 was measured using a universal testing machine (UTM5544, INStron).

6. 시험결과6. Test result

(1) X-선 회절 분석결과(1) X-ray diffraction analysis result

도 1은 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아, 순수한 골회, 하소 전 각 농도별 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물의 X선 회절 분석을 나타낸 것이다. 실험 결과, 골회의 피크는 칼슘 포스파이드(CaP3, calcium phosphide)와 동일하였으며, 결정상임을 확인할 수 있었다. 상기 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물의 경우, 골회의 피크는 거의 관찰되지 않고 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아의 피크가 우세한 것을 확인할 수 있었다. 상기 결과는 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회가 고용체로 존재하는 것이 아니라 단순 혼합물이고 골회의 응집 현상으로 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 혼합 후에도 다시 분리되는 현상에 기인한 것임을 알 수 있었다. 또한 골회의 함량이 증가 혹은 감소하더라도 피크가 달라지거나 강도(intensity)의 확연한 변화를 관찰할 수 없었다.1 shows X-ray diffraction analysis of a mixture of zirconia stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide, pure bone ash, and a mixture of zirconia and bone lime stabilized with 3 mol% yttrium oxide at each concentration before calcination. As a result, the peak of bone ash was the same as calcium phosphide (CaP 3 , calcium phosphide), it could be confirmed that the crystal phase. In the case of the zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide and the bone mixture, the peak of the bone ash was hardly observed and the peak of zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide was superior. The result was that zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide and bone ash are not present as a solid solution, but due to the phenomenon of simple mixture and separation after mixing with zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide due to the aggregation of bone. . In addition, no significant changes in peak or intensity could be observed even if the contents of the bone increased or decreased.

도 2는 하소 후의 각 농도별 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물의 X선 회절 분석을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 하소 후의 혼합물들의 피크를 보면 하소 전 2θ가 25~35° 부근에 나타났던 낮은 intensity peak가없어졌음을 확인할 수 있었다. 골회의 X-선 회절 분석에서 볼 수 있는 2θ가 30~35°인 피크가 하소 전 혼합물에서는 볼 수 있었지만, 하소 후 혼합물에서는 나타나지 않은 것은 골회의 가스 성분 등이 하소를 통해 제거되었음을 확인할 수 있었다.
Figure 2 shows the X-ray diffraction analysis of zirconia and bone mixture stabilized with 3 mol% yttrium oxide at each concentration after calcination. Referring to FIG. 2, when the peaks of the mixtures after calcination were observed, it was confirmed that 2θ before calcination had no low intensity peak appearing around 25 ° to 35 °. The peak of 2θ of 30-35 ° which can be seen in the X-ray diffraction analysis of bone was found in the mixture before calcination, but it was confirmed that the gas component of bone was removed through calcination.

(2) 소결 후의 시험편(2) Test piece after sintering

도 3은 골회를 10 중량% 포함한 혼합물의 시험편의 소결 후의 사진이다. 도 3을 참조하면, 수축률의 차이로 시험편이 휘어지고 시험편 양단의 길이가 차이나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 골회와 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아가 고루 혼합되지 못하여 소결 시 시험편 수축이 고르지 못한 결과라 판단된다. 또한, 성형과정에서 압력이 고르게 전달되지 못했고, 소결 과정에서 시험편 한 개 당 더미 한 개를 사용하지 못해 중력에 의해 시험편이 휘었다고 생각된다.3 is a photograph after sintering of a test piece of a mixture containing 10% by weight of bone ash. Referring to FIG. 3, the test piece was bent due to the difference in shrinkage rate, and the lengths of both ends of the test piece were different. This is considered to be a result of uneven mixing of the specimen during sintering due to the inability to mix evenly the zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide. In addition, the pressure was not evenly transmitted during the molding process, and it was considered that the specimen was bent due to gravity because one dummy per one specimen was not used during the sintering process.

도 4는 골회를 20 중량% 포함한 혼합물의 시험편의 소결 후의 사진이다. 도 4를 참조하면, 골회를 10 중량% 포함한 혼합물에 비해서는 정도는 약했지만 약간 휜 것을 확인할 수 있었다. 이는 상기 골회를 10 중량% 포함한 혼합물과 같은 이유인 것으로 판단된다. 골회가 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아가 고루 혼합되지 못하여 소결 시 시험편 수축이 고르지 못했고, 또한 성형 과정에서 압력이 고르게 전달되지 못했고, 소결 과정에서 시험편 한 개 당 더미 한 개를 사용하지 못해 중력에 의해 시험편이 휘었다고 생각된다. 소결 후, X-선 회절 분석(XRD) 측정을 위해 골회를 20 중량% 포함하는 시험편을 유발에서 분쇄하려했으나 분쇄되지 않고 모서리만 약간 부서져 나갔다.4 is a photograph after sintering of a test piece of a mixture containing 20% by weight of bone ash. Referring to Figure 4, compared to the mixture containing 10% by weight of bone, the degree was weak, but it was confirmed that slightly spoiled. This is believed to be the same reason for the mixture containing 10% by weight of the bone ash. The zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide was not evenly mixed, resulting in uneven mixing of the specimen during sintering, uneven pressure transfer during the molding process, and the absence of one pile per test specimen during sintering. The test piece is considered to be bent. After sintering, specimens containing 20% by weight of bone ash were attempted to be pulverized in the mortar for X-ray diffraction analysis (XRD) measurement but the edges were slightly broken without being crushed.

도 5는 골회를 20 중량% 포함한 혼합물의 시험편의 소결 후의 사진이다. 도 5를 참조하면, 세 개의 시험편의 두께 차이가 나고 한 시험편 내에서도 양단 두께가 차이가 났다. 소결 후, 골회를 30 중량% 포함하는 시험편을 분쇄한 결과 골회를 20 중량% 포함하는 시험편 보다는 잘 깨지지만 유발에서의 분쇄가 쉽지 않았다.5 is a photograph after sintering of a test piece of a mixture containing 20% by weight of bone ash. Referring to FIG. 5, the thicknesses of the three test pieces were different, and the thicknesses of both ends of the test pieces were also different. After sintering, as a result of pulverizing a test piece containing 30% by weight of bone ash, it was more easily broken than a test piece containing 20% by weight of bone ash, but the grinding in the mortar was not easy.

도 6은 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편의 소결 후의 사진이다. 도 6을 참조하면, 도 3 내지 5와 비교할 때, 시험편이 가장 반듯하고 일정한 크기로 성형 및 소결이 잘 된 것을 볼 수 있었다. 휨 현상도 없었으며, 두께 차이가 거의 없이 성형 및 소결이 잘 되었다. 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편은 유발에서 깨지지 않고, 표면에서 약간의 가루만이 부서져 나오는 것을 확인할 수 있었다.
6 is a photograph after sintering of a zirconia test piece stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide. Referring to Figure 6, when compared with Figures 3 to 5, it can be seen that the test piece is molded and sintered well to the most smooth and constant size. There was no warpage and molding and sintering were very good with little difference in thickness. The zirconia test piece stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide did not break in the mortar, and only a small amount of powder was broken from the surface.

(3) 수축률(3) shrinkage

1) 실험 방법1) Experiment Method

수축률은 (소결 전 시험편의 부피)와 (소결 전 시험편의 부피-소결 후 시험편의 부피)의 비율(%)로부터 구하였다. 각 농도별 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물 수축률과 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아의 수축률을 비교하였다. 소결 전 시험편의 크기는 각각 가로 30㎜, 세로 10.05㎜, 높이 5㎜로 부피는 1507.5㎣를 가졌으며, 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 각 농도별 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아와 골회 혼합물로 시험편을 각각 3개씩 제작하였고, 이에 대한 평균크기를 각각 계산하여 측정한 결과이다.Shrinkage was calculated from the ratio (%) of (volume of test piece before sintering) and (volume of test piece before sintering-volume of test piece after sintering). Shrinkage of zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide and bone mixture was compared with that of pure 3 mol% yttrium stabilized zirconia. The specimens were sintered 30 mm long, 10.05 mm long, and 5 mm high, each having a volume of 1507.5 mm, zirconia stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide, and zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide at each concentration. Three specimens each were prepared from the mixture, and the average size thereof was calculated and measured.

2) 실험 결과2) Experimental results

i) 골회를 10 중량% 포함한 시험편의 평균크기는 각각 가로 23.59㎜, 세로 8.47㎜, 높이 4㎜로 부피는 799.23㎣를 가졌으며, ii) 골회를 20 중량% 포함한 시험편의 평균크기는 각각 가로 24.15㎜, 세로 8.52㎜, 높이 4㎜로 부피는 823.03㎣를 가졌으며, iii) 골회를 30 중량% 포함한 시험편의 평균크기는 각각 가로 24.48㎜, 세로 8.52㎜, 높이 4.1㎜로 부피는 855.14㎣를 가졌으며, iv) 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편의 평균크기는 각각 가로 22.78㎜, 세로 8㎜, 높이 3.6㎜로 부피는 653.76㎣를 가졌다.i) The average size of the specimens containing 10% by weight of bone ash was 23.59 mm, 8.47 mm and 4 mm in height, and the volume was 799.23 mm, respectively. ii) The average size of specimens containing 20% by weight of bone ash was 24.15 mm. Mm, 8.52mm long and 4mm high with 823.03㎣ of volume. Iii) The average size of the specimen including 30% by weight of bone ash was 24.48mm in width, 8.52mm in length and 4.1mm in height, respectively. Iv) The average size of the zirconia specimens stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide was 22.78 mm wide, 8 mm long and 3.6 mm high, with a volume of 653.76 mm 3.

도 7은 골회 함량에 따른 수축률을 비교한 것으로 골회 함량 0의 경우 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편을 나타낸다. 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아의 경우 56.63%로 수축률이 가장 컸으며, 골회를 30 중량%, 20 중량%, 10 중량% 포함한 시험편의 수축률은 각각 43.27%, 45.40%, 46.98%롤 골회의 혼합 비율이 감소할수록 수축률이 증가했다. 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아의 수축률이 골회의 수축률보다 큰 것을 확인할 수 있었고, 골회의 함량이 높을수록 수축률이 감소할 수 있음을 확인할 수 있었다.
7 is a comparison of the shrinkage rate according to the bone ash content in the case of the bone ash content 0 shows a zirconia test piece stabilized with pure 3mol% yttrium oxide. Zirconia stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide had the largest shrinkage of 56.63%, and the shrinkage of the specimens containing 30%, 20%, and 10% by weight of bone ash was 43.27%, 45.40%, and 46.98% roll bone ash, respectively. As the mixing ratio decreased, the shrinkage increased. It was confirmed that the shrinkage of zirconia stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide was greater than that of bone ash, and the higher the content of bone ash, the smaller the shrinkage rate.

(3) 접촉각(Conatact Angle)(3) Contact Angle

1) 실험 방법1) Experiment Method

접촉간은 액체와 고체가 접촉하고 있을 때 액체의 자유 표면이 고체 평면과 이루는 각도로 액체 표면의 젖음성을 나타내는 척도이다. 액체 분자의 응집력과 액체 고체벽 사이의 부착력으로 결정되는 접촉각을 측정했다. 액체는 초순수(DI water)를 사용했고 골회를 각각 10 중량%, 20 중량%, 30 중량% 포함하는 시험편과 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편에 대해서 측정하였다. 초순수 한 방울에 대해 접촉각을 5번씩 측정해서 하나의 시험편 당 총 10번 씩 측정하였다. 측정한 데이터 값은 표 1의 평균과 표준 편차의 값으로 나타내었다.The contact-to-contact is a measure of the wettability of the liquid surface at an angle at which the free surface of the liquid makes contact with the solid plane when the liquid and the solid are in contact. The contact angle determined by the cohesion of the liquid molecules and the adhesion between the liquid solid walls was measured. The liquid was measured on a specimen using ultra pure water (DI water) and zirconia specimens stabilized with pure 3 mol% yttrium oxide and 10% by weight, 20% by weight and 30% by weight, respectively. The contact angle was measured five times for one drop of ultrapure water and a total of ten times per test piece was measured. The measured data values are expressed as the mean and standard deviation of Table 1.

시험편Specimen 평균(°)Average (°) 표준편차(°)Standard deviation (°) 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 포함Zirconia stabilized with 3 mol% yttrium oxide 56.7856.78 6.496.49 골회 10 중량% 포함Contains 10% by weight of bone marrow 65.7165.71 3.773.77 골회 20 중량% 포함Contains 20% by weight of bone 66.3266.32 6.066.06 골회 30 중량% 포함Contains 30% by weight of bone ash 105.79105.79 10.2110.21

도 8은 골회 함량에 따른 접촉각을 비교한 것으로, 3YZ의 경우 순수한 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 시험편을 나타낸다. 상기 결과로 골회의 함량이 많아질수록 접촉각이 커져 소수성에 가깝고 높은 표면에너지를 갖는다는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 골회가 20 중량% 포함하는 시험편과 골회가 30 중량% 포함되는 시험편 사이에서 접촉각 차이가 39.47°로 3mol% 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 포함하는 시험편과 골회가 10 중량% 포함하는 시험편 사이의 접촉각 차이 8.93°(골회가 20 중량% 포함하는 시험편과 골회가 30 중량% 포함되는 시험편 사이에서 접촉각 차이가 4.42배 큼)와 골회가 10 중량% 포함하는 시험편과 골회가 20 중량% 포함하는 시험편 사이의 접촉각 차이 0.61°(골회가 20 중량% 포함하는 시험편과 골회가 30 중량% 포함되는 시험편 사이에서 접촉각 차이가 64.70배 큼)와 비교할 때 급격하게 상승함을 확인할 수 있었다.
8 is a comparison of the contact angle according to the bone ash content, it shows a zirconia test piece stabilized with pure 3mol% yttrium oxide in the case of 3YZ. As a result, as the content of bone ash increases, the contact angle increases, so that it is close to hydrophobicity and has a high surface energy. In particular, the contact angle difference between the test piece containing 20% by weight of the bone and the test piece containing 30% by weight of the contact angle between the test piece containing zirconia stabilized with 3 mol% yttrium to 39.47 ° and the test piece containing 10% by weight of bone A difference of 8.93 ° (4.42 times greater contact angle difference between a test piece containing 20% by weight of bone and a test piece containing 30% by weight of bone) and a test piece containing 10% by weight of bone and a test piece containing 20% by weight of bone. When the contact angle difference was 0.61 ° (a difference of 64.70 times larger than the contact angle difference between the test piece containing 20% by weight of the bone and the 30% by weight of the bone) was confirmed that the sharp rise.

(4) 꺾임 강도(Bending Strength)(4) Bending Strength

꺾임 강 강도 측정은 만능시험기(UTM5544, Instron)를 사용하여 3점 꺽임 강도를 측정하였다. 꺽임 강도 측정은 상하면이 평행하고 3×4×36㎜의 치수를 갖는 잘 연마된 소결체를 시험편으로 사용했으며, 각 시험편에 대하여 두 번 씩 수행하였다. 3점 꺽임 강도 측정 시 지지대 사이의 간격(span)은 30±0.5㎜로 하여 KSL 1591에 규정된 측정방법을 사용하였다. 시험편에 위로부터 하중을 걸어 시험편 위쪽에 압축응력(compressive stress), 아래쪽에는 인장응력(tensile stress)이 최대가 되면 압축강도에 비해 인장강도가 작은 시험편 아래쪽에서 균열이 시작되어 파괴되는데 이 절단 순간에 가해진 하중과 응력, Extension 길이를 표 2에 나타내었다. The bending strength was measured using a universal testing machine (UTM5544, Instron) to measure the three-point bending strength. The bending strength was measured using a well polished sintered body having parallel upper and lower surfaces and having a dimension of 3 × 4 × 36 mm as a test piece, and twice for each test piece. When measuring the three-point bending strength, the span between the supports was 30 ± 0.5 mm, and the measurement method specified in KSL 1591 was used. When the compressive stress on the upper part of the specimen and the tensile stress on the lower part of the specimen are applied to the specimen from the top, the crack starts to be destroyed at the lower part of the specimen which has a smaller tensile strength than the compressive strength. The applied load, stress and extension length are shown in Table 2.

절단순간 가해진 하중(Flexure load, standard, ㎏f)Flexural load, standard, kgf 절단순간 휨 응력(Flexure stress, standard, MPa)Flexural stress (standard stress, MPa) 절단순간 Extension 길이(Flexure extension, standard, ㎜)Length of cutting moment (Flexure extension, standard, mm) 골회 5 중량% 1Bone 5% by weight 1 63.3174663.31746 336.46106336.46106 -0.62667-0.62667 골회 5 중량% 2Bone 5% by weight 2 62.4588262.45882 331.89835331.89835 -0.69979-0.69979 골회 8 중량% 1Bone 8% by weight 1 57.1309657.13096 303.58676303.58676 -0.53583-0.53583 골회 8 중량% 2Bone 8% by weight 2 61.7647461.76474 328.21011328.21011 -0.60729-0.60729 골회 10 중량% 1Bone 10% by weight 1 50.0687050.06870 226.05884226.05884 -0.53583-0.53583 골회 10 중량% 2Bone 10% by weight 2 54.5743754.57437 290.00137290.00137 -0.60729-0.60729 골회 20 중량% 1Oste 20% by weight 1 52.7343252.73432 280.22357280.22357 -0.57021-0.57021 골회 20 중량% 2Bone 20% by weight 2 42.6952642.69526 226.87729226.87729 -0.55396-0.55396 골회 30 중량% 1Bone 30% by weight 1 44.1632344.16323 234.67786234.67786 -0.37562-0.37562 골회 30 중량% 2Bone 30% by weight 2 55.5980355.59803 295.44101295.44101 -0.42458-0.42458 최대값Maximum value 63.3174663.31746 336.46101336.46101 -0.37562-0.37562 최소값Minimum value 42.6952642.69526 226.87729226.87729 -0.69979-0.69979

또한 각 시험편에 가해진 하중과 Extension 길이를 도 9에 나타내었다. 가장 큰 하중에 견디는 시편이 하중에 대한 응력이 크고 강도가 높다고 할 수 있다. 회골이 5 중량% 포함된 시험편이 견디는 하중과 휨 응력이 각각 63.317246㎏f, 336.46106MPa로 가장 강도가 높았다. 회골이 20 중량% 포함된 시험편은 견디는 하중과 휨 응력이 각각 42.69526㎏f, 226.87729MPa로 가장 강도가 낮았다. 오히려 회골이 30 중량% 포함된 시험편은 견디는 하중과 휨 응력이 각각 55.59803㎏f, 295.4401MPa로 회골이 20 중량% 포함된 시험편 보다 강도가 좋음을 확인할 수 있었다.In addition, the load and extension length applied to each test piece are shown in FIG. 9. Specimens that withstand the largest loads can be said to have high stress and high strength. The load and bending stress that the test piece containing 5% by weight of cartilage withstand were 63.317246kgf and 336.46106MPa, respectively. The test piece containing 20% by weight of the cartilage had the lowest strength of 42.69526kgf and 226.87729MPa, respectively. Rather, the test piece containing 30% by weight of the cartilage was 55.59803kgf and 295.4401MPa, respectively, withstand load and flexural stress.

그리고 충분한 강도가 발현하기 이전에 가공을 하면 가공이 수월하므로 약한 강도가 발현되는 소결온도의 약 70 내지 90% 정도의 온도(예를 들어, 900 내지 1300℃의 온도)에서 가소결한 후 가공을 하여 적합한 형상을 갖도록 하고 적정온도에서 소결하여 형상을 가진 세락믹스를 만드는 것이 가능하다.If the processing is performed before sufficient strength is developed, the processing is easy. Therefore, after sintering at a temperature of about 70 to 90% of the sintering temperature where the weak strength is expressed (for example, a temperature of 900 to 1300 ° C), It is possible to make a shaped cerammix by having a suitable shape and sintering at an appropriate temperature.

Claims (8)

골회 및 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아를 포함하는 도기용 세라믹 분말(단, 골회는 사람의 인골분말은 제외).Ceramic powder for ceramics containing zirconia stabilized with bone ash and yttrium, except bone ash is human bone powder. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 산화이트륨은 3mol% 농도인 것을 특징으로 하는 도기용 세라믹 분말.The ceramic powder for ceramics according to claim 1, wherein the yttrium oxide has a concentration of 3 mol%. 제 1항에 있어서, 상기 골회 5 내지 30 중량% 및 상기 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아 70 내지 95중량 %를 포함하는 것을 특징으로 하는 도기용 세라믹 분말.The ceramic powder for ceramics according to claim 1, comprising 5 to 30% by weight of the bone ash and 70 to 95% by weight of zirconia stabilized with the yttrium oxide. 제 1항에 있어서, 알루미나(Al2O3) 또는 실리카(SiO2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도기용 세라믹 분말.The ceramic powder for ceramics according to claim 1, further comprising alumina (Al 2 O 3 ) or silica (SiO 2 ). 골회 및 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아를 혼합하여 혼합물을 얻는 단계(단, 골회는 사람의 인골분말은 제외);
상기 혼합물을 하소하는 단계; 및
상기 하소된 혼합물을 성형하는 단계;
상기 성형체를 900 내지 1300℃의 온도에서 가소결하는 단계;
상기 가소결한 성형체를 가공하여 형상을 만드는 단계;
상기 가공된 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법.
Mixing zirconia stabilized with bone ash and yttrium to obtain a mixture, except bone ash is not human bone powder;
Calcining the mixture; And
Molding the calcined mixture;
Pre-sintering the molded body at a temperature of 900 to 1300 ° C;
Processing the pre-sintered molded body to form a shape;
A method of manufacturing a ceramic sinter for ceramics comprising the step of sintering the processed molded body.
제 7항에 있어서, 상기 혼합물은 골회 5 내지 30 중량% 및 상기 산화이트륨 3mol% 농도로 안정화된 지르코니아 70 내지 95 중량%를 포함하는 도기용 세라믹 분말인 것을 특징으로 하는 도기용 세라믹 소결체의 제조방법.The method of manufacturing a ceramic ceramic sintered body according to claim 7, wherein the mixture is a ceramic ceramic powder comprising 5 to 30% by weight of bone ash and 70 to 95% by weight of zirconia stabilized at a concentration of 3 mol% of yttrium oxide. .
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0834660A (en) * 1994-07-25 1996-02-06 Sanai Fujita Refractory brick containing animal bone meal
JPH0835638A (en) * 1994-07-25 1996-02-06 Sanai Fujita Baking/incinerating furnace
KR19990055021A (en) * 1997-12-27 1999-07-15 신현준 Method of manufacturing ivory-based zirconia ceramics
KR20040085536A (en) * 2003-03-31 2004-10-08 조우근 Zirconia ceramics having qualities of high density and toughness, and producing method of it

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0834660A (en) * 1994-07-25 1996-02-06 Sanai Fujita Refractory brick containing animal bone meal
JPH0835638A (en) * 1994-07-25 1996-02-06 Sanai Fujita Baking/incinerating furnace
KR19990055021A (en) * 1997-12-27 1999-07-15 신현준 Method of manufacturing ivory-based zirconia ceramics
KR20040085536A (en) * 2003-03-31 2004-10-08 조우근 Zirconia ceramics having qualities of high density and toughness, and producing method of it

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