KR101322442B1

KR101322442B1 - 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자

Info

Publication number: KR101322442B1
Application number: KR1020070016572A
Authority: KR
Inventors: 싸?엘 마를렝; 제롬므 라뚜르느리
Original assignee: 생-고뱅 생트레 드 레체르체 에 데투드 유로삐엔
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2013-10-25
Also published as: EP1820785B1; BRPI0700449A; CN101037297B; US7405173B2; CN101037297A; AU2007200671B2; CA2577050C; PL1820785T3; CA2577050A1; AU2007200671C1; EP1820785A1; BRPI0700449B1; FR2897612A1; RU2434963C2; JP2007223892A; ZA200701322B; KR20070082893A; FR2897612B1; AU2007200671A1; US20070197369A1

Abstract

총량 100%에 대하여 하기 화학적 조성을 갖는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자:

·Al₂O₃: 10% 초과 내지 50% 미만;

·TiO₂: 10% 초과 내지 40% 미만;

·ZrO₂: 50% 초과; 및

·불순물: 2% 미만;

상기 백분율은 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율이다. 본 발명은 강철의 연속적인 주조용 슬라이드 게이트에 적용할 수 있다.

Description

알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자{Alumina - titanium oxide - zirconia fused grain}

본 발명은 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자, 그 입자의 제조 방법 및 그 입자를 포함하는 슬라이드 게이트 (slide gate)에 관한 것이다.

슬라이드 게이트는 강철의 연속 주조 (continuous casting)에 사용되는 부품으로서, 잉곳 몰드 (ingot mold)를 구비한 슬라이딩 노즐 (sliding nozzle)을 통한 유체 소통 (fluid communication)에 있어서 캐스팅 레이들 (casting ladle)로부터 분배기 (distributor) 또는 아웃렛 오리피스 (outlet orifice)를 개폐하기 위한 것이다. 따라서, 슬라이드 게이트는, 특히 열충격 (thermal shock) 및 스폴링 (spalling)에 대하여 우수한 기계적 강도, 및 특히 부식에 대하여 우수한 내화학성을 가져야 한다.

통상적으로, 슬라이드 게이트는 알루미나-지르코니아 용융 입자 및 지르코니아-뮬라이트 용융 입자의 혼합물을 소결하여 얻어진다. 암모니아-지르코니아/지르코니아-뮬라이트 복합체는 미세균열 (microcracking)에 의한 강화에 의해, 특히 열충격에 잘 견딘다. 가열하는 동안, 지르코니아의 동소 변태 (allotropic transformation)는 큰 부피 변화를 수반한다. 이러한 크기의 변화는 미세균열의 형성을 유도한다. 이러한 미세균열은 또한 지르코니아-뮬라이트 입자 및 알루미나-지르코니아 매트릭스 사이의 계면에서 나타나는데, 알루미나-지르코니아 (α_1000℃ = 9.6℃×10^-6/℃) 및 지르코니아-뮬라이트 (α_1000℃ = 6.9℃×10^-6/℃)간의 열팽창의 차이가 크기 때문이다. 이러한 두 현상은 미세균열된 부분의 생성을 유도하고, 이로써 열충격 발생시 에너지를 흡수하는 용량을 증가시킨다.

그럼에도 불구하고, 지르코니아-뮬라이트는 부식에 대하여 낮은 저항성을 나타내는 단점을 가지므로, 따라서 이는 상기 복합체의 단점이 된다.

따라서, 슬라이드 게이트 제조에 있어서 슬라이드 게이트가 부식에 대하여 향상된 저항성을 가지도록 제조될 수 있는, 뮬라이트-지르코니아 입자를 대신하기에 적합한 신규한 입자에 대한 필요가 존재한다.

본 발명의 목적은 이러한 필요를 충족하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자에 의해 달성되는데, 상기 입자는 총량 100%에 대하여 하기의 화학적 조성을 갖는다:

·Al₂O₃: 10% 초과, 바람직하게는 15% 초과, 및 50% 미만, 바람직하게는 35% 미만;

·TiO₂: 10% 초과, 바람직하게는 15% 초과, 및 40% 미만, 바람직하게는 30% 미만, 더욱 바람직하게는 25% 미만;

·ZrO₂: 50% 초과, 및 바람직하게는 70% 미만 또는 61% 미만;

·불순물: 2% 미만;

상기 백분율은 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율이고, 상기 입자는 TiO₂ 상을 갖지 않고, 상기 지르코니아는 98중량% 초과가 단사정계 (monoclinic)이다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 입자의 조성은 약 60%의 ZrO₂, 약 20%의 Al₂O₃ 및 약 18% 내지 20%의 TiO₂를 포함한다.

놀랍게도, 본 발명자들은 뮬라이트-지르코니아 입자를 본 발명의 입자로 대체함으로써 열충격을 견디는 능력을 저하시키지 않으면서, 부식을 보다 더 잘 견디는 복합체 슬라이드 게이트를 제조할 수 있다는 것을 알아내었다.

또한, 본 발명자들은 TiO₂ 상의 부재하는 경우 부식에 대한 저항성이 향상되는 것을 알아내었다. 본 발명의 입자는, 바람직하게는 하기 상 (phase)만을 갖는다:

·Al₂O₃와 Zr₅Ti₇O₂₄ 및/또는,

·(ZrTiO₄ 또는 ZrO₂)와 알루미늄 티타네이트 Al₂TiO₅.

바람직한 입자는 Al₂O₃-Zr₅Ti₇O₂₄ 상을 갖고, 가장 바람직한 입자는 ZrO₂- Al₂TiO₅ 상을 갖는다.

마지막으로, 본 발명의 입자는 전기용융 (electrofusion)에 의해 용융될 수 있고, 따라서, 이는 많은 양의 입자를 바람직한 효율로 제조하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 가격/성능 비가 뛰어나다.

바람직하게는, 본 발명의 용융 입자는 하나 이상의 하기 선택적 특성을 더 갖는다:

·그 화학적 조성은 2% 초과, 바람직하게는 5% 초과, 및/또는 10% 미만의 주석 옥사이드 (SiO₂)를 더 갖고, 이때 다른 성분들의 범위는 변하지 않는다. 그러면, 총량 100%에 대하여, 입자의 화학적 조성은 하기와 같고, 옥사이드 중량 백분율을 기준으로 한다:

·Al₂O₃: 10% 초과, 바람직하게는 15% 초과, 및 50% 미만, 바람직하게는 35%미만, 또는 20% 미만;

·ZrO₂: 50% 초과, 및 바람직하게는 76% 미만 또는 70% 미만;

·SnO₂: 2% 초과, 바람직하게는 5% 초과, 및 10% 미만 또는 6% 미만;

·불순물: 2% 미만;

·지르코니아는 주석 옥사이드와 결합될 수 있고;

·98중량% 초과의 지르코니아는 단사정계 상 (monoclinic phase)이다.

임의의 구현예에서, 본 발명의 입자는 옥사이드 중량 백분율을 기준으로 하여 바람직하게는 0.1% 이상, 바람직하게는 0.5% 이상 및/또는 3% 미만의 MgO을 포함하고, 상기에서 언급된 다른 성분들은 그 범위가 변하지 않는다.

총량 100%에 대하여, 입자의 화학적 조성은 하기와 같고, 옥사이드 중량 백분율을 기준으로 한다:

·Al₂O₃: 10% 초과, 바람직하게는 15% 초과, 및 50% 미만, 바람직하게는 35% 미만, 또는 20% 미만;

·ZrO₂: 50% 초과, 및 바람직하게는 76% 미만 또는 70% 미만;

·SnO₂: 선택적임;

·MgO: 선택적임;

·불순물: 2% 미만;

SnO₂가 존재하는 경우, 그 농도는 바람직하게는 2% 초과, 바람직하게는 5% 초과, 및/또는 10% 미만 또는 6% 미만이다.

MgO가 존재하는 경우, 그 농도는 바람직하게는 0.1% 초과, 바람직하게는 0.5% 초과, 및/또는 3% 미만 또는 2.5% 미만이다.

"불순물"은 SnO₂, TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ 및 명시적으로 언급된 MgO의 경우 이외의 다른 성분들을 포함하고, 특히 옥사이드, 나이트라이드, 옥시나이트라이드, 카바이드, 옥시카바이드, 카보나이트라이드, 및 나트륨 및 다른 알칼리, 철, 실리콘, 바나듐 및 크롬과 같은 금속류 (metalic species)를 포함하는 군의 화합물 형성 부분을 포함한다. 지르코니아 원료에 자연 상태에서 존재하는 2% 미만 농도의 하프늄 옥사이드는 불순물로서 간주되지 않는다. C로 표시되는 잔류 탄소 (residual carbon)는 본 발명의 입자 조성물 내에서 불순물의 일부를 형성한다.

2% 미만의 불순물 함량은 본 발명에 의해 달성되는 기술적 효과를 제거하지 않는다고 생각된다.

또한, 본 발명은 본 발명의 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자의 제조 방법을 제공하는데, 상기 방법은 하기 연속적인 단계를 포함한다:

a) 원료를 혼합하여 초기 충전물 (initial charge)을 형성하는 단계;

b) 상기 초기 충전물을 용융하여 용융 액체 (molten liquid)를 얻는 단계;

c) 상기 용융 액체를 냉각하여 용융 액체가 3분 미만, 바람직하게는 1분 미만, 더욱 바람직하게는 15초 미만에 완전히 고화되어 고체 덩어리 (solid mass)를 얻는 단계;

d) 선택적으로, 상기 고체 덩어리를 분말화하여 입자의 혼합물을 얻는 단계.

본 발명에 따르면, d) 단계에서 얻는 입자가 본 발명에 따를 수 있도록 a) 단계에서 원료가 선택된다.

바람직하게는, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, MgO, 그 전구체 및 그 혼합물로부터 선택된 하나 또는 수 개의 옥사이드는 의도적으로, 다시 말해서, 계획적으로 및 조직적으로 c) 단계에서 얻는 입자가 본 발명에 따를 수 있는 함량으로 a) 단계에 첨가된다.

초기 충전물 조성으로 본 발명의 입자의 조성을 따르는 조성을 갖는 입자를 얻을 수 있다면, 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자를 제조하는 임의의 통상적인 방법이 수행될 수 있다.

a) 단계에서, 티타늄은 임의의 형태, 특히, 금속 형태, 또는 지르코니아 - 티타늄 옥사이드 합금 또는 알루미나 티타네이트의 형태로서 투입될 수 있다.

Zr₅Ti₇O₂₄ 및/또는 알루미나 티타네이트 Al₂TiO₅ 및/또는 ZrTiO₄의 상을 얻을 수 있으면서, TiO₂ 상은 회피될 수 있는 조성은 당업자에 의해서 3성분계 Al₂O₃-TiO₂-ZrO₂ 상 평형도 (ternary Al₂O₃-TiO₂-ZrO₂ phase diagram)로부터, 또한 더욱 정확하게는 유사-2성분계 Al₂TiO₅-ZrO₂ 상 평형도 (pseudo-binary Al₂TiO₅-ZrO₂ phase diagram)를 따라서 쉽게 결정될 수 있다.

초기 충전물의 다양한 원료의 함량이 또한 b) 단계에서의 가열하는 동안 SnO₂ 함량 감소를 고려하여 결정되어야 한다. 가열 조건의 함수로서의 이러한 감소분의 크기는 당업자에게 잘 알려져 있다.

b) 단계에서, 전기 아크 로 (electric arc furnace)를 사용하는 것이 바람직하지만, 초기 충전물이 완전히 용융되게 할 수 있다면, 유도 로 (induction furnace) 또는 플라즈마 로 (plasma furnace)와 같이 공지된 임의의 로 (furnace)가 사용될 수 있다. 가열은, 바람직하게는 불활성 조건에서, 예를 들면, 아르곤하에서 또는 산화 조건하에서, 바람직하게는 대기압 조건에서 수행된다.

c) 단계에서, 냉각은 신속하게 하는 바, 즉, 용융 액체를 3분 미만에 완전히 고화한다. 바람직하게는, US　3　993　119에서 설명된 바와 같은 CS 몰드로의 주조, 또는 급랭 (quenching)으로부터의 결과물이다. 바람직하게는, 그러한 신속한 냉각이 TiO₂ 상이 생성되는 것을 회피시킨다. 반면, 느린 냉각은 상 분리를 유도하고, 따라서 Al₂O₃+TiO₂ 또는 ZrO₂+TiO₂의 류들 (species)을 생성한다.

d) 단계에서, 고체 덩어리를 통상적인 기술을 사용하여 분말화한다.

마지막으로, 본 발명은 알루미나 - 지르코니아 매트릭스에 의해 결합된 본 발명의 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자를 갖는 소결 복합체 물질로 제조된 슬라이드 게이트를 제공한다.

하기 실시예들은 예시를 위하여 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

비교예 1은 제조업체 Treibacher Schleifmittel로부터 구입한 ZrO₂-뮬라이트 산물이다.

비교예 2는 FAZ　40으로 알려진 산물이다. 이러한 산물은 제조업체 Sowa Denko에서 구입한 알루미나-지르코니아이다.

실시예 1, 2 및 3의 샘플들을 제조하기 위하여, 분말을 튜블라 혼합기 (Turbula mixer) 내에서 2시간 동안 혼합하고, 이어서, 유도 로 내에서 아르곤 분위기하의 그래파이트 도가니 내에서 용융시켰다. 냉각은 용광로 (furnace)의 관성에 의존한다. 이와 같이 하여 일반적으로 작은 샘플들을 제조하였고, 이들은 후-용융 산화 열 처리 (post-melting oxidation heat treatment)를 요한다.

다른 실시예 및 비교예 조성에 대하여, 분말 혼합물을 대기하에서 산화 전기적 조작 (oxidizing electrical operation)을 하면서 전기 아크 로를 사용하여 용융시켰다. 냉각은 다양한 방법 (샘플을 신속하게 냉각시킬 수 있는 CS 몰드, 자유 대기 (free air)에서 냉각된 잉곳 또는 재가열 유닛)을 사용하여 조절하였다.

원료는 하기와 같았다: SEPR로부터 구입한 CC10 단사정계 지르코니아, Pechiney로부터 구입한 AR75 알루미나, Keeling & Walker Ltd.로부터 구입한 주석 옥사이드, CRB GmbH로부터 구입한 TiO₂.

옥사이드 중량 백분율을 기준으로 하여 얻은 화학적 조성을 통상적인 방법을 사용하여 측정하였다: 화학적 분석을 X-레이 형광 (X-ray fluorescence)으로 수행하였다.

내화 조성물 (refractory composition) 내에 존재하는 결정 상 (crystal phase)을 X-레이 회절 (X-ray diffraction)로 측정하였다. 표 1에서, "~"는 "미량 (trace)"를 의미한다.

1000℃에서 팽창 계수 "a"를 동일한 크기의 비 (중앙 직경 d < 150 마이크로 미터 (㎛))를 갖고, 13 밀리미터 (mm)에 걸쳐 20 킬로뉴튼 (kN)으로 압축되고, 이어서 소결 (대기 중에서 1450℃에서 3시간 동안)된 분말로부터 제조된 펠렛 상에서 측정하였다.

슬래그 (slag)에 의한 입자 부식은 1450℃에서 입자-슬래이 (grain-slay) 혼합물을 하소 (calcine)한 후 광학 현미경으로 평가하였다. 슬래그를 필수적으로 SiO₂ (40%), CaO (40%), Na₂O (10%), 및 Al₂O₃ (5%)으로써 구성하였다. 이는 (CaO+MgO)/SiO₂의 염기도 (basicity index) 1을 갖는다. 입자가 슬래그와 접촉하도록 의도되지는 않았지만, 슬래그 내의 부식은 특히 심각한 조건으로 작용하여 중요한 부식을 측정할 수 있게 하였다. 부식에 대한 저항성 수치 "R"을 0 내지 4의 범위에서 얻었으며, 이때 높은 수치의 R이 더 우수한 저항성을 나타낸다.

테스트되는 입자의 동소 변체 온도 "T"는 가능한 한 비교예 2 (알루미나-지르코니아 입자)의 경우와 근접하여야 하며, 그 결과, 도입부에서 설명한 바와 같이 미세균열은 이러한 2가지 유형의 입자 혼합물로부터 제조된 복합체 물질의 열충격 동안의 에너지 흡수 능력을 개선하는데 효과적이다. 반면에, 그리고 또한 동일한 이유로, 테스트되는 물질의 1000℃에서 팽창 계수 "a"는 비교예 2의 경우로부터 가능할 수 있는 만큼 상이해야 한다.

"V"는 용융 액체의 고화 속도를 나타낸다: "H" 및 "D"는 각각 "수 시간" 및 "수 일"을 의미한다. "<10s"는 "10초　미만"을 의미한다.

결과는 하기 표 1에 요약하였다.

상기 표 1에서, 본 발명의 입자는 팽창 계수 "a"를 갖는 바, 알루미나-지르코니아 입자 (비교예 2)의 팽창계수들과는 충분히 달라서 2가지 유형의 입자로써 제조된 소결 복합체 물질 내에 미세균열을 생성하는 것을 보여준다. 따라서, 본 발명의 입자는 복합체 물질 슬라이드 게이트용 종래의 뮬라이트-지르코니아 입자를 대신하는 바, 본 발명의 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자는 알루미나-지르코니아 매트릭스에 의해 함께 결합된다.

또한, 표 1은 부식에 대한 저항성을 개선하는 신속한 냉각의 잇점 (실시예 4 및 실시예 7)을 나타낼 뿐만 아니라, 또한 TiO₂ 상이 존재하는 경우의 단점 (실시예 3)을 나타낸다.

다른 방법들이 또한 본 발명의 입자가 온도의 함수에 따라 지르코니아-뮬라이트 입자에서와 유사하게 변하는 팽창 계수를 갖는 것을 보여준다. 특히, 지르코니아의 동소 변체는 팽창 계수의 거동에 파괴점 (break)을 유도한다. 이러한 파괴점이 가능한 한 높은 온도에서, 바람직하게는 실질적으로 알루미나-지르코니아 입자에 대한 경우와 동일한 온도에서 발생하는 것을 보장하기 위해, 본 발명의 입자 내의 지르코니아는 전체적으로 단사정계 형태 (98% 초과)인 것이 바람직하다.

티타늄이 지르코니아에 대한 안정제이기 때문에, 그 함량은 초기 충전물에서 적은 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 초기 충전물에서 TiO₂의 함량은 40% 미만, 바람직하게는 30% 미만, 더욱 바람직하게는 25% 미만이다.

실시예 10 및 11에서 보여주듯이, 마그네시아 (magnesia)가 존재함으로써, 본 발명의 입자의 성능이 더욱 개선된다. 바람직하게는, 본 발명의 입자는 0.1% 이상, 바람직하게는 0.5% 이상의 MgO를 포함한다. 실시예 10 및 11에서, 2%에 가까운 농도, 특히 1.5% 내지 2.5%로 포함되는 경우 매우 우수한 결과를 제공하는 것을 보여준다.

특히, 사용할 수 있는 열 조건의 대표적 예가 되는 1100℃에서 10시간 동안 열처리는 상이 일정하게 유지시키며, 따라서 입자의 특성이 일정하게 유지시키는 것을 보여준다.

또한, 본 발명에 따라서, MgO의 존재가 유해한 TiO₂의 형성을 막는 것은 주목할 만하다.

그러나, MgO의 농도는 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로 바람직하게는 3% 미만이다. 이러한 한계를 벗어나게 되면, 마그네시아의 일부가 지르코니아를 안정화하고, 단사정계 지르코니아의 백분율은 98% 미만일 수 있다.

실시예 10 및 11은 이들이 서로 다른 특성 사이에서 최적의 절충을 얻고 있으므로 가장 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 본 발명의 입자는 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로 하기 중량 농도(concentration by weight)로서 존재한다:

·Al₂O₃: 16% 초과 및/또는 20% 미만;

·TiO₂: 20% 초과 및/또는 24% 미만;

·MgO: 1% 초과 및/또는 3% 미만;

·ZrO₂: 55% 초과 및/또는 60% 미만;

이러한 이론적인 설명에 제한되지 않고, 본 발명자들은 본 발명의 입자는 뮬라이트-지르코니아 입자에서와 동일하게 거동하여 복합체 물질에 미세균열을 발생시키고, 따라서 열충격을 더욱 잘 견디게 된다고 생각한다.

그럼에도 불구하고, 지르코니아-뮬라이트 입자에서와는 달리, 본 발명의 입자는 부식에 대하여 낮은 저항성을 갖도록 유도하는 실리카-함유 환경을 유도하지 않는다. 따라서, 종래의 뮬라이트-지르코니아 입자 대신에 본 발명의 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자를 사용함으로써, 부식에 대한 저항성을 향상시키면서도 열충격에 대한 효과적인 저항성을 보유하게 한다.

당연히, 설명된 방법들은 단지 예이고, 이들은, 특히, 균등한 기술로 치환되어 본 발명의 정신에서 벗어나지 않으면서 수정될 수 있다.

본 발명의 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자로 제조된 복합체는 부식에 대한 저항성을 향상시키면서도 열충격에 대한 효과적인 저항성을 보유한다.

Claims

총 100 중량% 이하에 대해 하기 화학적 조성을 갖는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자로서:

·Al₂O₃: 10% 초과 내지 40% 미만;

·TiO₂: 10% 초과 내지 40% 미만;

·ZrO₂: 50% 초과 내지 76% 미만;

상기 백분율은 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율이고, 상기 입자는 TiO₂ 상(phase)을 갖지 않고, 상기 지르코니아의 98중량% 초과가 단사정계 (monoclinic)인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융입자.
제1항에 있어서, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ 및 불순물의 총량이 100%이고, 상기 불순물은 2% 미만이고, 상기 백분율은 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제1항에 있어서, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MgO, SnO₂ 및 불순물의 총량이 100%이고, 상기 불순물은 2% 미만이고, MgO 및 SnO₂는 선택적이며, 상기 백분율은 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제3항에 있어서, 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로:

·MgO: 0 내지 3%,

·SnO₂: 0 내지 10%, 또는

·이 둘 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제4항에 있어서, 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로:

·SnO₂: 2% 초과인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제5항에 있어서, 상기 주석 옥사이드 (SnO₂)의 농도가 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로 5% 초과인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학적 조성이 하기 농도를 가지며:

·Al₂O₃: 15% 초과 내지 35% 미만;

·TiO₂: 15% 초과 내지 30% 미만;

·ZrO₂: 50% 초과 내지 70% 미만;

상기 백분율은 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로 25 중량% 미만의TiO₂ 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 60%의 ZrO₂, 20%의 Al₂O₃, 및 18% 내지 20%의 TiO₂를 가지며, 상기 백분율은 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, Al₂O₃와 Zr₅Ti₇O₂₄의 상(phase), ZrTiO₄와 알루미나 티타네이트 Al₂TiO₅의 상(phase) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 상(phase)만을 갖거나, 또는

Al₂O₃와 Zr₅Ti₇O₂₄의 상(phase), ZrO₂와 알루미나 티타네이트 Al₂TiO₅의 상(phase) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 상(phase)만을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지르코니아의 100%가 단사정계인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로:

·MgO: 0.1% 초과인 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제12항에 있어서, 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로 0.5중량% 이상의 MgO를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 옥사이드를 기준으로 한 중량 백분율로 총량 100%에 대하여, 하기 화학적 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자:

·Al₂O₃: 16% 초과 내지 20% 미만;

·TiO₂: 20% 초과 내지 24% 미만;

·MgO: 1% 초과 내지 3% 미만;

·ZrO₂: 55% 초과 내지 60% 미만.
알루미나-지르코니아 매트릭스에 의해 결합되고, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자를 갖는 소결 복합체 물질 (sintered composite material)로 제조된 슬라이드 게이트 (slide gate).
알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자의 제조 방법으로서,

a) 원료를 혼합하여 초기 충전물 (initial charge)을 형성하는 단계;

b) 상기 초기 충전물을 용융하여 용융 액체 (molten liquid)를 얻는 단계;

c) 상기 용융 액체를 냉각하여 상기 용융 액체가 3분 미만에 완전히 고화되어 고체 덩어리 (solid mass)를 얻는 단계; 및

d) 선택적으로, 상기 고체 덩어리를 분말화하여 입자의 혼합물을 얻는 단계의 연속적인 단계들을 포함하며,

상기 d) 단계에서 얻는 입자가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 용융 입자가 되도록 상기 a) 단계에서 원료가 선택되는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 용융 액체가 1분 미만에 완전히 고화하는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 용융 액체가 15초 미만에 완전히 고화하는 것을 특징으로 하는 알루미나 - 티타늄 옥사이드 - 지르코니아 용융 입자의 제조 방법.