KR101871104B1 - 세라믹 접합제 및 세라믹 접합체의 제조방법 - Google Patents

세라믹 접합제 및 세라믹 접합체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 세라믹 접합제 및 세라믹 접합체의 제조방법에 관한 것으로, 본 출원의 세라믹 접합제는 세라믹 모재에 포함된 세라믹 분말과 동일한 성분의 세라믹 분말을 왁스에 분산된 상태로 포함함으로써, 세라믹 접합체의 균질한 미세 구조를 유도하고, 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가지며, 본 출원의 세라믹 접합제를 이용하면 간단한 공정으로도 크고 복잡한 형태의 세라믹 접합체를 제조할 수 있다.

Description

세라믹 접합제 및 세라믹 접합체의 제조방법{JOINING MATERIAL FOR CERAMICS AND METHOD OF CERAMICS JOINED BODY}
본 출원은, 세라믹 접합제 및 세라믹 접합체의 제조방법에 관한 것이다.
세라믹 부품의 제조 공정에서 세라믹은 제조하기가 어려워 가공 비용이 비싸기 때문에, 간단한 부품을 생산한 후 그들을 접합함으로써 가공 비용을 크게 절감할 수 있다. 첨단 세라믹의 크고 복잡한 형상을 생산하는 효과적인 방법인 세라믹 부품의 접합은 수년 동안 항상 활발한 연구의 주제가 되어왔다. 첨단 세라믹스를 위해 개발된 접합 기술은 유리질 용융 접합(glass-frit bonding), 활성 금속 브레이징, 확산접합 및 생소지(green body) 접합에 의한 접합 방법을 포함한다.
반면, 접합된 부품은 때로는 매우 높은 온도 및/또는 부식성 환경에서 수행되어야 하기 때문에 세라믹 부품의 접합이 어렵다. 따라서, 낮은 용융 온도 상 또는 쉽게 부식된 재료는 접합 재료로서 사용될 수 없으며, 이는 용융 접합(frit bonding)이나 금속 브레이징과 같은 접합 방법을 배제한다. 접합부에 불순물이 존재하는 것을 피하기 위해 확산 접합에 대한 많은 연구가 조사되었다. 그러나, 이 방법의 광범위한 적용은 고온 가압소결(hot pressing)의 비용이 상당히 높고, 접합 가능한 형상이 제한된다는 문제점이 있었다.
최근 연구는 분말 세라믹을 액상매질(carrier medium)에 분산시킨, 즉, 슬러리를 접합 계면에 바르는 방법으로 세라믹을 생소지 상태(green state)로 접합시킬 수 있음을 보여주었다. 특히, 알루미나 슬러리 페이스트를 사용하여 알루미나 세라믹의 접합을 조사하였고, 생소지 상태(green state) 접합이 잠재적으로 실현 가능한 방법이라고 보고되었다. 이때, 생소지체(green body)의 모세관 압력에 기인한 액상 매질의 흡수를 방지하는 것이 매우 중요함이 입증되었고, 생소지 상태(green state) 접합 공정은 알루미나 세라믹을 접합하는 성공적인 방법을 제공하였다.
이전 연구에 따르면, 접합공정의 성패는 접합공정 내내 접합계면이 벌어지지 않고 접촉을 계속 유지하는 것이 매우 중요하다. 압 분체(green compact)와 슬러리 페이스트 사이에 미세한 틈(gap), 즉, 경계 접촉에서 손실이 형성되는 것을 방지하기 위해서는, 점성 유동 또는 입자 재배치에 의해 슬러리가 스스로 틈을 채우도록 조절하기 위한 충분한 시간을 제공하는 느린 액상매질 흡수 공정이 본질적으로 요구되었다. 압 분체에 의한 액체 흡수는 부착 전에 액체로 압 분체를 적시거나(wetting) 또는 비 침투성 재료로 표면 모세관을 막음으로써, 최소화되었다. 또한, 슬러리층의 빠른 건조는 비 휘발성 용매를 사용함으로써, 억제되었다.
그러나, 모세관력을 제거하기 위해 표면 처리하고, 처리된 표면을 평평하게 하며, 이들 표면에 슬러리를 바르고, 붙여진 몸체를 하나의 결합체로 결합한 다음, 이를 건조시키는 등의 다중 단계 접합 공정은, 시간과 단계를 처리하는 측면에서 불편하다는 문제점이 발생하였다.
본 출원은, 간단한 공정으로도 경제적이며, 크고 복잡한 형태의 세라믹 접합체를 제조할 수 있고, 상기 세라믹 접합체의 균질한 미세 구조를 유도하며, 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가질 수 있는 세라믹 접합제 및 이를 이용한 세라믹 접합체의 제조방법을 제공한다.
본 출원은 세라믹 접합제에 관한 것이다. 예시적인 본 출원의 세라믹 접합제는 왁스 및 제 1 세라믹 분말을 포함한다. 상기 왁스는 하기 일반식 1을 만족하고, 상기 제 1 세라믹 분말은 왁스에 분산된 상태로 포함한다.
[일반식 1]
10 mPa·S ≤ η ≤ 105 mPa·S
상기 일반식 1에서 η는 40℃ 내지 90℃의 온도에서 상기 왁스의 용융 점도이다.
본 출원에서 용어, 「용융 점도(melt viscosity)」는 상기 왁스를 40℃ 내지 90℃의 온도에서 용융시켰을 때, 겔 상태를 나타내는 점도를 의미한다.
본 출원의 세라믹 접합제는 상기 일반식 1을 만족하는 왁스 및 상기 왁스에 분산된 제 1 세라믹 분말을 포함함으로써, 상기 세라믹 접합제에 의해 접합된 세라믹 접합체는, 균질한 미세 구조를 가질 수 있고, 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가질 수 있으며, 본 출원의 세라믹 접합제를 이용하면 간단한 공정으로도 크고 복잡한 형태의 세라믹 접합체를 제조할 수 있는 세라믹 접합제를 제조할 수 있다. 또한, 상기 일반식 1의 용융 점도를 만족하는 겔 상태의 왁스 및 상기 왁스에 분산된 상태로 존재하는 고체 상태의 제 1 세라믹 분말을 포함함으로써, 상기 겔상 및 고상 혼합물인 세라믹 접합제는 점성 유동(viscous flow)을 일으키고, 상기 세라믹 접합제는 점성 유동에 의하여, 세라믹 모재의 양 접합면을 적셔주게 되며(wetting), 이에 따라 상기 세라믹 모재의 양면을 직접 접촉하게 됨으로써, 열처리시 접합계면을 통한 상기 접합면 간의 물질이동이 가능해 지게 되며, 상기 세라믹 접합제를 매개로 세라믹 모재 사이에 화학 결합이 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 점성 유동에 의하여, 상기 세라믹 접합제의 소성수축(sintering shrinkage)에 의한 세라믹 모재와 세라믹 접합제 사이의 응력 발생을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 세라믹 접합 과정에서 열처리 시 상기 세라믹 접합제 내의 기공 감소 및 치밀화에 기인한 세라믹 접합제의 수축에 따라 빈 공간이 발생하게 되나, 상기 세라믹 접합제의 점성유동에 의해 상기 빈 공간이 채워지게 되어 상기 세라믹 모재의 접합면 전체에 대한 양호한 적심성을 유지할 수 있게 됨으로써, 세라믹 모재와 세라믹 접합제 사이의 응력 발생 및 이로 인한 균열의 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 반면, 유리질 용융접합(glass-frit joining) 등과 같이, 단순히 액체 상태를 형성하는 조성물로 이루어진 접합제를 이용하여 세라믹 재료의 접합을 시도하는 경우에는, 상기 액체 상태를 형성하는 조성물과 세라믹 모재간의 큰 열팽창계수의 차이로 인하여 균열이 발생할 수 있고, 액상 조성물 즉, 유리질 자체의 낮은 강도로 인해 접합된 세라믹 접합체는 높은 접합강도를 가질 수 없다.
상기 왁스의 용융 점도(η)는 40℃ 내지 90℃의 온도에서 용융시켰을 때, 겔 상태를 나타내는 점도인 10 mPa·S 내지 105 mPa·S일 수 있으며, 예를 들어, 상기 왁스의 용융 점도는 10 mPa·S 내지 104 mPa·S 또는 102 mPa·S 내지 103 mPa·S일 수 있다. 상기 왁스가 전술한 범위 내의 용융 점도를 가짐으로써, 상기 세라믹 접합제가 적절한 유동성(flowability)를 가질 수 있으며, 이에 따라 작업성 및 취급성을 향상시킬 수 있다.
상기 왁스는 세라믹 접합제의 용매로서 사용되며, 상기 왁스의 종류로는 전술한 범위 내의 용융 점도를 만족하는 왁스이면 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 왁스는 소이(Soy) 왁스, 파라핀(Paraffin) 왁스 및 팜(Palm) 왁스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 세라믹 접합제는 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분산제는 상기 용매와 혼합되어, 액상매질 용액으로 사용될 수 있으며, 상기 분산제의 종류로는, 예를 들어, Lubrizol社에서 제조된 SOLSPERSE 32000, SOLSPERSE 39000, SOLSPERSE 71000, SOLSPERSE J-100, SOLSPERSE J-200, SOLSPERSE X300, BASF社에서 제조된 EFKA 4300, EFKA 4330, EFKA 4340, EFKA 4400, EFKA PX 4701, EFKA 4585, EFKA 5207, EFKA 6230, EFKA 7701, EFKA 7731, Tego社에서 제조된 TEGO Dispers 656, TEGO Dispers 685, TEGO Dispers 710 및 King Industries社에서 제조된 K-SPERSE A-504로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 분산제는 상기 세라믹 접합제 내에 제 1 세라믹 분말 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있으나, 상기 세라믹 접합제에 충분한 점도, 분산성 및 입자간 결합력을 제공하기에 적합한 함량을 가지면, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 분산제의 함량은 제 1 세라믹 분말 100 중량부 대비 0.3 중량부 내지 1.5 중량부, 0.4 중량부 내지 1.0, 0.5 중량부 내지 0.9 중량부 또는 0.6 중량부 내지 0.8 중량부일 수 있다.
일 구현예에 따른, 상기 제 1 세라믹 분말은 상기 왁스에 분산된 상태로 존재한다. 구체적으로, 상기 제 1 세라믹 분말은 상기 왁스와 분산제가 혼합된 액상매질 용액 내에 분산된 상태로 존재할 수 있다.
상기 제 1 세라믹 분말의 종류로는, 예를 들어, 마그네슘, 알루미늄, 지르코늄, 이트리움 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물 분말, 금속 탄화물 분말, 금속 붕화물 분말 또는 금속 질화물 분말을 사용할 수 있다.
상기 제 1 세라믹 분말은 세라믹 접합제 내에 왁스 및 분산제를 포함하는 액상매질 용액 100 부피부 대비 10 부피부 내지 40 부피부의 고형분 함량으로 포함될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제 1 세라믹 분말의 고형분 함량은 왁스 및 분산제를 포함하는 액상매질 용액 100 부피부 대비 13 부피부 내지 36 부피부, 16 부피부 내지 32 부피부, 19 부피부 내지 28 부피부 또는 20 부피부 내지 25 부피부일 수 있다. 상기 제 1 세라믹 분말은 전술한 범위 내의 고형분 함량으로 세라믹 접합제 내에 포함됨으로써, 적절한 유동성(flowability)를 가질 수 있으며, 이에 따라 작업성 및 취급성을 향상시킬 수 있다.
본 출원은 또한, 세라믹 접합체의 제조방법에 관한 것이다. 예시적인 세라믹 접합체의 제조방법은, 전술한 세라믹 접합제를 이용하여, 제 1 모재와 제 2 모재를 접합하는 세라믹 접합체의 제조방법에 관한 것이다. 따라서, 후술하는 세라믹 접합제에 관한 구체적인 사항은 상기 세라믹 접합제에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있으므로, 생략하기로 한다.
본 출원의 세라믹 접합체의 제조 방법은, 세라믹 모재에 포함된 세라믹 분말과 동일한 성분의 세라믹 분말을 왁스에 분산된 상태로 포함하는 세라믹 접합제에 의해, 세라믹 접합체의 균질한 미세 구조를 유도하고, 간단한 공정으로도 크고 복잡한 형태의 세라믹 접합체를 제조할 수 있다. 예시적인, 본 출원의 세라믹 접합체의 제조방법은, 세라믹 접합제를 준비하는 단계, 제 1 모재 및 제 2 모재를 준비하는 단계, 제 1 모재와 제 2 모재를 결합하는 단계 및 접합하는 단계를 포함한다. 도 1은 본 출원의 세라믹 접합체의 제조방법을 설명하기 위한 세라믹 접합체를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 세라믹 접합체는 제 1 모재(11), 세라믹 접합제층(21) 및 제 2 모재(12)를 순차로 포함한다.
상기 세라믹 접합제를 준비하는 단계는 상기 제 1 모재 및 제 2 모재를 접합하기 위한 세라믹 접합제를 준비하는 단계로서, 상기 세라믹 접합제는 하기 일반식 1을 만족하는 왁스 및 상기 왁스에 분산된 제 1 세라믹 분말을 포함한다.
[일반식 1]
10 mPa·S ≤ η ≤ 105 mPa·S
상기 일반식 1에서 η는 40℃ 내지 90℃의 온도에서 상기 왁스의 용융 점도이다.
하나의 예시에서, 상기 세라믹 접합제를 준비하는 단계는 제 1 슬러리를 제조하는 단계, 볼밀링하는 단계, 고형화시키는 단계 및 용융시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 슬러리를 제조하는 단계는 상기 세라믹 접합제의 작업성 및 취급성을 향상시키기 위하여, 적절한 유동성(flowability)을 가지는 슬러리를 제조하기 위한 단계로서, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 슬러리를 제조하는 단계에서 상기 세라믹 접합제에 포함되는 제 1 세라믹 분말은 용융된 왁스에 분산되어 슬러리 형태로 제조될 수 있다. 상기 제 1 슬러리를 제조하기 위한 상기 제 1 세라믹 분말 및 왁스의 조성 및 함량에 관한 구체적인 내용은 상기 세라믹 접합제에서 전술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다. 이때, 상기 용융은 상기 왁스를 겔 상태로 형성하기 위하여 수행되는 온도이면, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 용융은 40℃ 내지 90℃ 또는 50℃ 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 제 1 슬러리를 제조하는 단계에서, 상기 제 1 세라믹 분말을 용융된 왁스에 분산시키기 위하여, 분산제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 분산제는 상기 용융된 왁스와 혼합시킨 상태에서, 상기 제 1 세라믹 분말을 분산시킬 수 있다.
상기 볼밀링하는 단계는 볼을 이용하여 상기 제 1 슬러리 내에 포함된 제 1 세라믹 분말을 분쇄하여, 상기 제 1 세라믹 분말의 평균 입경을 조절하고, 상기 제 1 슬러리의 점도를 조절하기 위한 단계로서, 볼밀 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 볼밀 장치는, 예를 들어, 상기 제 1 세라믹 분말과 볼이 장입되는 소정 크기의 회전용기, 상기 회전용기가 회전되도록 하는 회전수단 및 상기 회전용기와 회전수단을 지지하는 지지대 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 볼밀(ball-mill) 장치에 장입되는 볼의 입경 및 볼밀 장치의 진동 주파수는 특별히 제한되지 않으며, 상기 제 1 슬러리의 점도를 적절한 범위로 조절할 수 있는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 회전용기로는 폴리에틸렌 용기를 사용할 수 있고, 상기 볼밀링은 볼이 장입된 용기를 60℃ 내지 90℃의 온도를 가지는 오븐에 넣은 상태에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 범위 내의 온도에서 볼밀링을 수행함으로써, 상기 제 1 슬러리에 포함된 겔 상태의 왁스가 액체 상태로 변화될 수 있고, 이로 인해, 후술하는 밀링 장치로부터 상기 액체 상태의 왁스를 포함하는 제 1 슬러리의 제거 시, 제 1 세라믹의 입경을 제어하기 위하여 사용된 메쉬(mesh)에 상기 왁스가 묻어 남아있지 않고, 완전히 제거될 수 있다.
또한, 상기 밀링 시간은 볼밀(ball-mill) 장치의 종류, 볼밀 장치에 장입되는 볼의 입경 및 볼밀 장치의 진동 주파수 등의 조건을 고려하여, 상기 제 1 슬러리의 점도를 적절한 범위로 조절할 수 있는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어, 밀링 시간은 30 분 내지 4 시간, 40 분 내지 3 시간 또는 50 분 내지 2 시간일 수 있다. 전술한 범위 내로 밀링 시간을 제어함으로써, 제 1 세라믹 분말의 평균 입경 및 제 1 슬러리의 점도를 적절히 조절할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 볼밀링은 1 시간동안 지르코니아 볼을 사용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 볼밀링된 제 1 슬러리는 밀링 장치로부터 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 상기 밀링 장치로부터 제거하는 단계는, 용융 왁스에 분산된 제 1 세라믹 분말의 평균 입경을 제어하기 위한 단계로서, 체(sieve)의 메쉬(mesh)를 이용하여 상기 제 1 세라믹 분말의 평균 입경을 제어할 수 있다.
상기 고형화시키는 단계는, 상기 액체 상태의 왁스를 포함하는 제 1 슬러리에 분산된 제 1 세라믹 분말 입자의 침전이 발생하지 않고, 오랜 시간 보관할 수 있도록 하기 위하여, 고형화시키기 위한 단계로서, 상기 고형화시키는 단계는 상기에서 볼밀링된 제 1 슬러리를 냉각시킴으로써, 수행될 수 있다. 상기 냉각은 별도의 장비 없이 수행될 수 있으며, 하나의 예시에서, 상기 냉각은 상온, 즉 25℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 용융시키는 단계는, 상기에서 고형화된 제 1 슬러리에 포함된 왁스중 접합공정에 필요한 양 만큼 일부를 겔상태로 겔화시키기 위한 단계로서, 상기 제 1 슬러리를 용융시켜 상기 제 1 슬러리에 포함된 왁스가 상기 일반식 1에서 기술한 범위 내의 점도를 만족할 수 있고, 이로 인해, 상기 겔화된 왁스를 포함하는 제 1 슬러리는 적절한 유동성을 가지는 세라믹 접합제로 제조될 수 있다.
이때, 상기 용융은 상기 왁스를 겔 상태로 형성하기 위하여 수행되는 온도이면, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 용융은 40℃ 내지 90℃, 50℃ 내지 80℃ 또는 50℃ 내지 60℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 출원의 세라믹 접합체의 제조방법은, 제 1 모재 및 제 2 모재를 준비하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 모재 및 제 2 모재를 준비하는 단계에서, 상기 제 1 모재 및 제 2 모재는 서로 동일한 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 모재 및 제 2 모재가 서로 동일한 성분으로 이루어 짐으로써, 상게 제 1 모재 및 제 2 모재가 상기 세라믹 접합제와 접합 시, 균질한 미세 구조를 가질 수 있고, 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 모재 및 제 2 모재에 포함된 제 2 세라믹 분말은 마그네슘, 알루미늄, 지르코늄, 이트리움 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물 또는 금속 질화물일 수 있다.
또한, 상기 제 2 세라믹 분말은 제 1 세라믹 분말과 동일한 성분으로 이루어질 수 있으며, 하나의 예시에서, 제 2 세라믹 분말이 알루미나 분말인 경우, 제 1 세라믹 분말은 알루미나 분말일 수 있다. 상기 제 2 세라믹 분말이 제 1 세라믹 분말과 동일한 성분으로 이루어 짐으로써, 상기 세라믹 접합체가 균질한 미세 구조를 가질 수 있고, 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가질 수 있다.
상기 제 1 모재 및 제 2 모재를 준비하는 단계는, 제 2 슬러리를 제조하는 단계, 볼밀링하는 단계, 세라믹 덩어리(Cake)를 제조하는 단계 및 분쇄하고, 압착 및 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 슬러리를 제조하는 단계는 상기 제 1 모재 또는 제 2 모재의 작업성 및 취급성을 향상시키기 위하여, 적절한 유동성(flowability)을 가지는 슬러리를 제조하기 위한 단계로서, 상기 제 2 세라믹 분말은 혼합 용매에 분산되어 슬러리 형태로 제조될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 혼합 용매는 극성 용매와 무극성 용매가 혼합된 아조트로픽(azeotropic) 혼합 용매일 수 있다. 상기 「아조트로픽 혼합 용매」는 끓는점이 서로 상이한 용매를 혼합하여 끓는점을 동일하게 하여, 증류할 수 없는 상태의 혼합 용매를 의미한다. 상기 극성 용매와 무극성 용매의 혼합 중량비는 7:3일 수 있다.
상기 극성 용매로는, 예를 들어, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜, 이소부틸알콜, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올 및 1,6-헥산디올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 무극성 용매로는, 예를 들어, 디히드로퓨란, 디히드로피란, 톨루엔, 헥산, 디페닐에테르, 옥틸에테르, 디메틸포름알데히드, 테트라히드로퓨란, 1-옥타데센 및 테트라데칸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 슬러리는 바인더 및 분산제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 바인더 및 분산제는 상기 혼합 용매와 혼합되어, 액상매질 용액으로 사용될 수 있다. 상기 바인더의 종류로는 왁스를 사용할 수 있으며, 구체적으로, 상기 세라믹 접합제에서 기술한 왁스의 종류가 동일하게 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 분산제의 종류로는 상기 세라믹 접합제에서 기술한 분산제의 종류가 동일하게 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 첨가제의 함량은 상기 제 2 슬러리 내의 입자의 분산성 및 입자간 결합력을 제공하기에 적합한 함량을 가지면, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 바인더는 제 2 세라믹 분말 100 중량부 대비 1.00 중량부 내지 5.00 중량부, 2.00 중량부 내지 4.50 중량부, 3.00 중량부 내지 4.00 중량부 또는 3.50 중량부 내지 3.80 중량부로 포함될 수 있고, 상기 분산제는 제 2 세라믹 분말 100 중량부 대비 0.10 중량부 내지 2.00 중량부, 0.30 중량부 내지 1.85 중량부, 0.50 중량부 내지 1.00 중량부, 0.60 중량부 내지 0.90 중량부 또는 0.62 중량부 내지 0.65 중량부로 포함될 수 있다.
일 구현예에 따른, 상기 제 2 세라믹 분말은 상기 혼합 용매에 분산된 상태로 존재할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 세라믹 분말은 상기 혼합 용매와 상기 첨가제가 혼합된 액상매질 용액 내에 분산된 상태로 존재할 수 있다.
상기 제 2 세라믹 분말의 종류로는, 전술한 제 1 세라믹 분말의 종류가 동일하게 사용될 수 있다.
상기 제 2 세라믹 분말은 제 2 슬러리 내에 상기 액상매질 용액 100 부피부 대비 10 부피부 내지 50 부피부의 고형분 함량으로 포함될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제 2 세라믹 분말의 고형분 함량은 상기 액상매질 용액 100 부피부 대비 15 부피부 내지 45 부피부, 20 부피부 내지 40 부피부 또는 25 부피부 대비 35 부피부일 수 있다. 상기 제 2 세라믹 분말은 전술한 범위 내의 고형분 함량으로 제 2 슬러리 내에 포함됨으로써, 적절한 유동성(flowability)를 가질 수 있으며, 이에 따라 작업성 및 취급성을 향상시킬 수 있다.
상기 제 2 슬러리를 볼밀링하는 단계는 볼을 이용하여 상기 제 2 슬러리 내에 포함된 제 2 세라믹 분말을 분쇄하여, 상기 제 2 세라믹 분말의 평균 입경을 조절하고, 상기 제 2 슬러리의 점도를 조절하기 위한 단계로서, 볼밀 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 볼밀 장치에 관한 구체적인 사항은 상기 제 1 슬러리를 볼밀링하는 단계에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 밀링 시간은 볼밀(ball-mill) 장치의 종류, 볼밀 장치에 장입되는 볼의 입경 및 볼밀 장치의 진동 주파수 등의 조건을 고려하여, 상기 제 2 슬러리의 점도를 적절한 범위로 조절할 수 있는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어, 밀링 시간은 3 시간 내지 9 시간, 4 시간 내지 8 시간 또는 5 시간 내지 7 시간일 수 있다. 전술한 범위 내로 밀링 시간을 제어함으로써, 제 2 세라믹 분말의 평균 입경 및 제 2 슬러리의 점도를 적절히 조절할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 볼밀링은 6 시간동안 알루미나 볼을 사용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 세라믹 덩어리(cake)를 제조하는 단계는 후술하는 분쇄 및 채(sieve)에 통과시키는 과정을 거쳐 평균 입경이 균일한 분말을 형성하기 위하여 세라믹 덩어리를 제조하는 단계로서, 상기 세라믹 덩어리는 볼밀링된 제 2 슬러리를 교반하고, 건조시켜 제조될 수 있다.
상기 교반 시간은 상기 제 2 슬러리의 점성 유동이 적절히 유지될 때까지 수행되면, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 건조 또한, 특별히 제한되는 것은 아니며, 하나의 예시에서, 상기 건조는 상기 교반을 마친 제 2 슬러리를 핫 플레이트 상에서 건조시킨 후, 65℃의 전기 오븐을 통해 수행될 수 있다. 상기 건조 시간은 상기 교반을 마친 제 2 슬러리가 건조된 세라믹 덩어리 형태로 형성될 때까지 수행되면 특별히 제한되는 것은 아니나, 하나의 예시에서, 상기 건조는 하루 동안(overnight) 수행될 수 있다.
상기 분쇄하고, 압착 및 성형하는 단계는, 상기 건조된 세라믹 덩어리를 분쇄하여 과립화하고, 상기 과립화된 분말의 입경을 제어하기 위하여, 체(sieve)에 통과시킨 후, 압착하고 성형하여 상기 과립화된 분말들 사이의 빈틈을 없애고, 이로 인해, 모재 형태로 제조될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 과립화된 분말은 입경을 제어하기 위하여, 80 메쉬의 체(sieve)를 사용하여, 상기 과립화된 분말의 입경을 약 0.18 mm로 제어할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 결합하는 단계는 제 1 모재와 제 2 모재를 상기 세라믹 접합제에 의하여 부착시키기 위한 단계로서, 상기 결합하는 단계는 상기 제 1 모재 또는 제 2 모재의 접합면을 상기 세라믹 접합제에 침지시킨 후, 상기 제 1 모재와 제 2 모재를 결합함으로써, 수행될 수 있다. 상기 제 1 모재 또는 제 2 모재의 접합면을 상기 세라믹 접합제에 침지시킴으로써, 겔 상태로 용융된 왁스에 의해 예비 습윤(pre-wetting) 또는 표면 모세관을 막고, 상기 제 1 또는 제 2 모재와 동일한 조성을 갖는 상기 세라믹 접합제를 상기 제 1 모재 또는 제 2 모재에 부착시키는 것을 동시에 만족시킬 수 있다.
상기 제 1 모재 또는 제 2 모재에 부착된 세라믹 접합제에 의해 상기 제 1 모재와 제 2 모재를 결합시킬 수 있고, 하나의 예시에서, 상기 결합은 제 1 모재와 제 2 모재를 맞대어 포갠 상태에서 마찰(rubbing)시켜 수행될 수 있다. 이때, 마찰 시간은 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 세라믹 접합제가 상기 제 1 모재 및 제 2 모재와 통합될 때까지 수행될 수 있다.
상기 접합하는 단계는 제 1 모재와 제 2 모재를 접합하여, 균질한 미세 구조 및 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가지는 세라믹 접합체를 제조하기 위한 단계로서, 하나의 예시에서, 상기 접합하는 단계는 냉각시키는 단계 및 소결하는 단계를 통해 수행될 수 있다.
상기 냉각은 별도의 장비 없이 수행될 수 있으며, 하나의 예시에서, 상기 냉각은 상온, 즉 25℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 소결은 공기중에서 수행될 수 있다. 상기 소결은 공기 중에서 수행됨으로써, 상기 세라믹 접합제에 의해 형성되는 세라믹 접합제층 내부에 잔류할 수 있는 기공들을 제거하여, 세라믹 접합체는 우수한 접합강도를 나타낼 수 있으며, 세라믹 접합체 내의 기공의 크기 및 기공율을 감소시켜 접합 강도를 보다 증가시킬 수 있다.
상기 소결은 1000℃ 내지 2000℃의 온도에서 30 분 내지 2 시간 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 소결 온도는 1200℃ 내지 1900℃, 1500℃ 내지 1800℃ 또는 1600℃ 내지 1700℃일 수 있고, 상기 소결 시간은 40 분 내지 1 시간 40 분 또는 50 분 내지 1 시간 20 분일 수 있다. 상기 소결은 전술한 범위 내의 온도 및 시간 동안 수행됨으로써, 상기 접합하는 단계를 마친 세라믹 접합체는 균질한 미세 구조를 가질 수 있고, 또한, 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가질 수 있다.
본 출원의 세라믹 접합체의 제조방법은 유기 첨가제를 소각하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세라믹 접합체로부터 유기 첨가제를 소각함으로써, 세라믹 접합체가 균질한 미세 구조를 가질 수 있고, 또한, 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가질 수 있다.
상기 유기 첨가제는 상기 세라믹 접합체의 제조방법에서 액상매질 용액으로 사용된 혼합 용매, 분산제 및 바인더일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 유기 첨가제를 소각하는 단계는 25℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 2℃/min의 가열 속도로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 세라믹 접합제는 세라믹 모재에 포함된 세라믹 분말과 동일한 성분의 세라믹 분말을 왁스에 분산된 상태로 포함함으로써, 세라믹 접합체의 균질한 미세 구조를 유도하고, 소결 후 벌크 재료와 유사한 기계적 성질을 가지며, 본 출원의 세라믹 접합제를 이용하면 간단한 공정으로도 크고 복잡한 형태의 세라믹 접합체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 출원의 세라믹 접합체의 제조방법을 설명하기 위한 세라믹 접합체를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 각각 실시예의 세라믹 접합체로 제조된 알루미나 바들의 소결된 외부 표면과 내부 절단면을 나타낸 사진이다.
도 4 및 도 5는 각각, 실시예의 세라믹 접합체의 접합부 둘레 및 접합부 둘레로부터 이격된 접합 영역 주변에서의 미세구조를 나타낸 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 6은 비교예의 세라믹 접합체의 접합 부위 미세구조를 나타낸 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 7은 실시예의 세라믹 접합체로 제조된 알루미나 바를 구부러뜨린 후 일부 균열된 테스트 바를 나타낸 사진이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
세라믹 접합제의 제조
알루미나 분말(AES-11, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan), 용매로서, 소이 왁스(soy wax)(EcoSoya, Nature 's Gifts International, Knoxville, TN, USA) 및 분산제로서, 산성기를 가지는 지방족 폴리 에테르(EFKA 6230, EFKA Additives, Heerenveen, Netherlands)를 준비하였다. 고형분 부피비가 액상매질 용액 100 부피부 대비 20 부피부 내지 25 부피부인 알루미나 분말을 용융된 소이 왁스와 분산제로 구성된 액상매질 용액과 혼합한 후, 90℃의 오븐에 지르코니아(ZrO2) 볼이 담긴 폴리에틸렌 용기를 넣고, 상기 지르코니아(ZrO2) 볼과 함께 1시간 동안 볼밀링하였다. 이때, 제 1 슬러리 혼합물을 제조하기 전, 액상매질 용액은 70℃에서 용융된 소이 왁스에 알루미나 분말 100 중량% 대비 0.7 중량%의 EFKA 6230을 용해시켜 제조하였다. 그 다음, 용융 왁스에 분산된 알루미나를 포함하는 제 1 슬러리를 메쉬를 통해 밀링 용기로부터 제거하고 실온에서 냉각시켜 상기 제 1 슬러리를 고형화시켰다. 이후, 왁스에 분산된 알루미나를 포함하는 제 1 슬러리를 70℃의 핫 플레이트 상에서 용융시켜 5 × 102 mPa·S의 점도를 갖는 겔 상태의 왁스를 포함하는 세라믹 접합제를 제조하였다.
모재의 제조
알루미나 분말(AES-11, Sumitomo Chemical Co. Ltd., Tokyo, Japan), 에틸 알코올(C2H5OH, 엑스트라 퓨어 그레이드, 덕산 순수 화학, 안산, 한국)과 톨루엔(C6H5CH3, 엑스트라 퓨어, 대흥 화학 공업 (주), 시흥, 한국)이 7:3 중량비로 혼합된 혼합 용매, 바인더로서, 소이 왁스 및 분산제로서, EFKA 6230를 준비하였다. 고형분 부피비가 30 부피부인 알루미나 분말을 상기 혼합 용매, 바인더 및 분산제로 구성된 액상매질 용액과 혼합한 후, 폴리에틸렌 용기 내에서 알루미나 볼로 6시간 볼밀링하였다. 이때, 액상매질 용액은 알루미나 분말 100 중량% 대비 3.75 중량%의 바인더(소이 왁스) 및 0.625 중량%의 EFKA 6230을 에틸 알코올 및 톨루엔을 포함하는 혼합 용매에 용해시켜 제조되었다. 볼밀링된 슬러리를 점성 유동이 유지될 때까지 교반하고, 핫 플레이트상에서 건조시킨 다음, 65℃의 전기 오븐에서 밤새 건조시켰다. 건조된 세라믹 덩어리(cake)는 부드러워, 마노 막자 사발(agate mortar)에 의해 쉽게 부서졌다. 분쇄된 분말을 #80의 체(sieve)에 통과시켜 압축용 과립 분말을 제조하였다. 일축 다이 프레싱(uniaxial die pressing) 및 135 MPa에서 냉간 등압 성형(CIP)에 의해 3 × 3 × 1 cm 크기의 제 1 모재 및 제 2 모재를 제조하였다.
세라믹 접합체의 제조
용융된 왁스로 예비 습윤(pre-wetting) 또는 표면 모세관을 막고(plugging), 제 1 모재 및 제 2 모재와 동일한 조성을 갖는 실시예 1의 세라믹 접합제의 제조에서 제조된 세라믹 접합제를 상기 제 1 모재 또는 제 2 모재에 부착시키는 것을 동시에 만족시키기 위하여, 상기 제 1 모재 또는 제 2 모재 표면을 상기 실시예 1의 세라믹 접합제의 제조에서 제조된 용융 겔 상태의 세라믹 접합제 내에 침지시켜 용융 페이스트 처리하였다. 상기 제 1 모재 및 제 2 모재를 함께 배치하고, 상기 제 1 모재 및 제 2 모재를 세라믹 접합제가 거의 통합될 때까지 대면(face-to-face)으로 마찰시킴으로써, 간단히 수행하였다. 25℃의 실온에서 냉각시킨 후, 접합된 제 1 모재 및 제 2 모재를 공기 중에서 1시간 동안 1650℃로 소결시켰다. 이후, 유기 첨가제를 소각시키기 위하여, 25℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 2℃/min의 낮은 가열 속도를 적용함으로써, 세라믹 접합체를 제조하였다.
비교예
세라믹 접합제의 제조
고형화된 제 1 슬러리를 40℃ 미만의 온도로 냉각한 것을 제외하고, 실시예의 세라믹 접합제의 제조와 동일한 방법으로, 약 5 × 105 mPa·S의 점도를 갖는 왁스를 제조한 포함하는 세라믹 접합제를 제조하였다.
모재의 제조
실시예 1의 모재의 제조와 동일한 방법으로 제 1 및 제 2 모재를 제조하였다.
세라믹 접합체의 제조
상기 비교예 1의 세라믹 접합제의 제조에서 제조된 세라믹 접합제를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1의 세라믹 접합체의 제조와 동일한 방법으로 세라믹 접합체를 제조하였다.
실험예 1. 점도 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 세라믹 접합제의 점도를 평가하기 위하여, Bohlin rheometer(Model CVO-100, Bohin Instruments, Gloucestershire, UK))와 programmable water bath(Model F25-HE, Julabo USA Inc. Allentown, PA)를 사용하여 점도를 측정하였다.
실험예 2. 접합강도 평가
접합강도를 평가하기 위하여, 실시예 및 비교예에서 제조된 세라믹 접합체를 접합부위가 중앙에 오도록 위치한 다음, 4 × 3 × 40 mm3 크기의 바(bar) 형태로 절단하고, 바깥 표면을 6 ㎛ 크기의 다이아몬드로 연마하였다. 이후, 만능시험기(Autograph 500, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 사용하여, 10 mm의 내간(inner span)과 20 mm의 외간(outer span)을 갖는 4점 곡강도 측정법(ASTM Designation C1161-13)을 통해, 접합부의 평균 접합강도를 얻기 위해 6개의 테스트 막대에 대하여 측정하였다. 접합부위의 미세 구조는 1550℃에서 0.5 또는 1시간 동안 연마된 표면을 열 에칭한 후, 주사 전자 현미경(S-4200, Hitachi High-technologies Co., Ltd., Tokyo, Japan)을 사용하여 관찰하였다.
평가 결과
<세라믹 접합체의 접합부위 육안 검사>
실시예의 세라믹 접합체로 제조된 알루미나 바들을 접합하기 위하여 1시간 동안 1650℃에서 소결하고, 접합된 면에 대하여 수직한 중심 평면을 다이아몬드 휠로 세로로 절단하였다. 도 2 및 도 3은 각각 실시예의 세라믹 접합체로 제조된 알루미나 바들의 소결된 외부 표면과 내부 절단면을 나타낸 사진이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 접합부는 화살표로 표시한 바와 같이, 접합부위에서 압착된 세라믹 접합제로 인해 쉽게 인식되는 것을 확인하였다. 그러나, 세라믹 접착제의 도움 없이는 면밀한 검사에도 내부 절단면의 접합부를 찾을 수 없었다. 즉, 접합부의 미세 구조 검사 전에, 육안으로 접합된 계면을 따라 선의 존재를 관찰하여 접합 실험이 성공했는지 여부를 판단하는 것은 상대적으로 쉽다는 것을 확인하였다.
<세라믹 접합체의 접합부위 미세 구조 검사>
접합부위의 미세 구조는 1550℃에서 0.5 시간 동안 폴리싱과 열에칭하여 제조된 실시예 및 비교예의 세라믹 접합체로 제조된 알루미나 바를 주사 전자 현미경을 사용하여 조사하였다. 도 4 및 도 5는 각각, 실시예의 세라믹 접합체의 접합부 둘레 및 접합부 둘레로부터 이격된 접합 영역 주변에서의 미세구조를 나타낸 주사 전자 현미경 이미지이다. 접합 계면은 도 4의 긴 기공으로 표시된 바와 같이, 기공 배열의 존재에 의해 인식될 수 있고, 그리고, 세라믹 접합제층은 착취되었다. 기공 배열은 접합부 둘레의 경계 부위 주변에서 보다 빈번히 관찰되었으며, 경계로부터 거리가 증가함에 따라 기공 배열은 감소하는 경향을 나타냈다. 미세 구조는 매우 균질하며 어느 큰 기공이나 균열을 포함하지 않는다는 것을 확인하였다. 또한, 세라믹 접합제층과 세라믹 모재 사이에는 명확한 경계가 없음을 확인하였다. 즉, 모재와 세라믹 접합제 사이의 화학적 및 미세 구조의 유사성은 소결 메커니즘이 두 부위에서 동일함을 나타낸다는 것을 확인하였다. 도 6은 비교예의 세라믹 접합체의 접합 부위 미세구조를 나타낸 주사 전자 현미경 이미지이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 비교예의 세라믹 접합체의 경우, 압분체의 미세기공에 기인한 모세관 때문에 접합면에 발라준 세라믹 슬러리 페이스트 내의 액상매질이 압분체 쪽으로 빠르게 흡수되면서 페이스트의 고화(consolidation)가 빠르게 발생하고, 이로 인해 접합계면에 미세한 틈이 발생하여, 이는 결국 접합 열처리시 일부 비접합 영역이 남는 것을 확인할 수 있다.
<접합강도 분석>
실시예 및 비교예의 세라믹 접합체로 제조된 바(bar)의 접합 강도는 4점 곡강도 측정법에 의해 측정되어, 각각, 평균적으로 162.9 ± 17.9 MPa 및 70.2 ± 29.9 MPa인 것을 확인하였다.
상기 실시예의 세라믹 접합체의 접합강도는 비교예의 세라믹 접합체의 접합강도에 비해 단일체(monolith)의 값, 즉 365 ± 27 MPa에 필적할 만한 높은 접합강도를 나타냈다. 정량적 연구에 따르면 접합된 테스트 바의 곡강도는 상기 단일체의 곡강도의 약 45%를 나타냈다.
도 7은 실시예의 세라믹 접합체로 제조된 알루미나 바를 구부러뜨린 후 일부 균열된 테스트 바를 나타낸 사진이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 균열은 세라믹 접합제층을 완전히 따라가지 않고, 다만, 상기 균열이 접합부에서 시작되더라도 인접한 내부 영역을 통해 시작됨을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 접합부위에서 때때로 관찰되는 기공 배열은 응력 집중을 유도하고, 최후로 균열 발생을 유발하는 단점으로 작용하는 것으로 간주된다. 따라서, 이 연구에서 얻은 접합 강도는 단일체의 강도보다 낮았으나, 실용적으로 사용하기에 충분한 강도 값을 갖는 것을 확인하였다.
11: 제 1 모재
12: 제 2 모재
21: 세라믹 접합제층

Claims (17)

  1. 하기 일반식 1을 만족하는 겔 상태의 왁스 및 상기 왁스에 분산된 제 1 세라믹 분말을 포함하는 세라믹 접합제:
    [일반식 1]
    10 mPa·S ≤ η ≤ 105 mPa·S
    상기 일반식 1에서 η는 40℃ 내지 90℃의 온도에서 상기 왁스의 용융 점도이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 왁스는 소이(Soy) 왁스, 파라핀(Paraffin) 왁스 및 팜(Palm) 왁스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 세라믹 접합제.
  3. 제 1 항에 있어서, 분산제를 추가로 포함하는 세라믹 접합제.
  4. 제 3 항에 있어서, 분산제는 제 1 세라믹 분말 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 2.0 중량부로 포함되는 세라믹 접합제.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 세라믹 분말은 마그네슘, 알루미늄, 지르코늄, 이트리움 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물 분말, 금속 탄화물 분말, 금속 붕화물 분말 또는 금속 질화물 분말인 세라믹 접합제.
  6. 제 3 항에 있어서, 제 1 세라믹 분말은 왁스 및 분산제를 포함하는 액상매질 용액 100 부피부 대비 10 부피부 내지 40 부피부의 고형분 함량으로 포함되는 세라믹 접합제.
  7. 하기 일반식 1을 만족하는 겔 상태의 왁스 및 상기 왁스에 분산된 제 1 세라믹 분말을 포함하는 세라믹 접합제를 준비하는 단계;
    제 1 모재 및 제 2 모재를 준비하는 단계;
    상기 제 1 모재 또는 제 2 모재의 접합면을 상기 세라믹 접합제에 침지시킨 후, 상기 제 1 모재와 제 2 모재를 결합하는 단계; 및
    상기 결합된 결합체를 접합하는 단계를 포함하는 세라믹 접합체의 제조방법:
    [일반식 1]
    10 mPa·S ≤ η ≤ 105 mPa·S
    상기 일반식 1에서 η는 40℃ 내지 90℃의 온도에서 상기 왁스의 용융 점도이다.
  8. 제 7 항에 있어서, 세라믹 접합제를 준비하는 단계는, 용융된 왁스에 제 1 세라믹 분말을 분산시켜 제 1 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 제조된 제 1 슬러리를 볼밀링하는 단계;
    상기 볼밀링된 제 1 슬러리를 냉각시켜 고형화시키는 단계; 및
    상기 고형화된 제 1 슬러리를 용융시키는 단계를 포함하는 세라믹 접합체의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 용융은 40℃ 내지 90℃의 온도에서 수행되는 세라믹 접합체의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 제 1 모재 또는 제 2 모재는 혼합 용매에 제 2 세라믹 분말을 분산시켜 제 2 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 제 2 슬러리를 볼밀링하는 단계;
    상기 볼밀링된 제 2 슬러리를 교반하고, 건조시켜 세라믹 덩어리(Cake)를 제조하는 단계; 및
    상기 세라믹 덩어리를 분쇄하고, 압착 및 성형하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 세라믹 접합체의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 제 1 모재 및 제 2 모재는 서로 동일한 성분으로 이루어진 세라믹 접합체의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 제 2 세라믹 분말은 마그네슘, 알루미늄, 지르코늄, 이트리움 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물 또는 금속 질화물을 포함하는 세라믹 접합체의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 제 2 세라믹 분말은 제 1 세라믹 분말과 동일한 성분으로 이루어지는 세라믹 접합체의 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서, 결합하는 단계는 제 1 모재와 제 2 모재를 맞대어 포갠 상태에서 마찰시켜 결합하는 단계인 세라믹 접합체의 제조방법.
  15. 제 7 항에 있어서, 접합하는 단계는 냉각시키는 단계 및 소결하는 단계를 포함하는 세라믹 접합체의 제조방법.
  16. 제 8 항 또는 제 15 항에 있어서, 냉각은 25℃에서 수행되는 세라믹 접합체의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 소결은 1000℃ 내지 2000℃의 온도에서 30 분 내지 2 시간 동안 수행되는 세라믹 접합체의 제조방법.
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