KR20110100614A - Zirconia single crystal growing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계적 가공성이 우수한 산화지르코늄 단결정 및 그 제조방법에 관한 것으로, ZrO2 : 96~92 wt%와 Y2O3 : 4 ~8 wt % 그리고 기타 불가피한 순물로 이루어지고, 스컬법에 의하여 육성되며, 등축정계(cubic)와 단사정계(Monoclinic) 그리고 정방정계(Tetragonal)의 결정상이 함께 존재하는 산화지르코늄 단결정을 제공한다. The present invention relates to a zirconium oxide single crystal having excellent mechanical workability and a method for manufacturing the same, comprising ZrO 2: 96 to 92 wt%, Y 2 O 3: 4 to 8 wt%, and other unavoidable pures, grown by a scull method, and It provides a zirconium oxide single crystal with (cubic), monoclinic (Monoclinic) and tetragonal crystal phases together.

Description

산화지르코늄 단결정의 제조방법{ZIRCONIA SINGLE CRYSTAL GROWING METHOD}Manufacturing method of zirconium oxide single crystal {ZIRCONIA SINGLE CRYSTAL GROWING METHOD}

본 발명은 기계적 가공성이 우수한 산화지르코늄(zirconia) 단결정 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 기계적 강도가 높으면서도 파괴인성이 높으며 아울러 열적 안정성이 우수한 산화지르코늄 단결정을 제조하는 방법과 이 제조방법에 의하여 제조된 산화지르코늄을 공업용 부품재료와 의료용 재료로 활용하는 것에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a zirconium oxide single crystal having excellent mechanical workability and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a method for preparing a zirconium oxide single crystal having high mechanical strength and high fracture toughness and excellent thermal stability, and to utilizing zirconium oxide produced by the manufacturing method as an industrial component material and a medical material. .

산화지르코늄(ZrO2)은 고강도 특성이 있어서 세라믹 가위나 의료용 재료 또는 윤활성을 이용한 금형 압출용 다이스(dice)로 이용되고 있다. 또한 산화지르코늄은 열적 성질이 우수하여 단열형 엔진용 부품으로 이용되고 있으며, 산소 이온에 대한 도전성이 좋아 산소센서나 연료전지의 구성 부품으로 적용되고 있다.Zirconium oxide (ZrO2) has high strength characteristics and is used as a die for die extrusion using ceramic scissors, medical materials, or lubricity. In addition, zirconium oxide has excellent thermal properties and is used as a component for heat-insulated engines, and has good electrical conductivity against oxygen ions, and has been applied to components of oxygen sensors and fuel cells.

산화지르코늄 자체는 용융점이 2,750℃로 매우 높고 온도변화에 따라 결정상의 구조가 변화한다. 이러한 산화지르코늄은 고온에서는 등축정계(Cubic)의 결정구조를 갖고 있으나 상온으로 냉각시키면 단사정계(Monoclinic)나 정방정계(Tetragonal)로 상전이를 일으키고 이때 부피변화가 발생하여 결함이 생성된다.The zirconium oxide itself has a very high melting point of 2,750 ° C and the crystal phase structure changes with temperature change. Such zirconium oxide has a crystal structure of cubic crystal at high temperature, but when cooled to room temperature, phase transition occurs to monoclinic or tetragonal, at which time a volume change occurs and defects are generated.

이와 같이 산화지르코늄은 그 물리적 성질은 우수하지만 용융점이 높아서 산화지르코늄은 통상 소결체로 합성하여 사용한다.As described above, zirconium oxide has excellent physical properties but has a high melting point, so that zirconium oxide is usually synthesized and used as a sintered body.

산화지르코늄을 소결체로 합성한다고 하여도 산화지르코늄의 상 전이로 인한 부피 변화 때문에 합성 시 통상 산화지르코늄에 희토류 금속산화물을 첨가하여 고온에서 안정한 결정상인 등축정계 상을 상온에서 유지하게 한다. Even when the zirconium oxide is synthesized as a sintered body, due to the volume change due to the phase transition of the zirconium oxide, rare earth metal oxides are usually added to the zirconium oxide to synthesize the equiaxed crystal phase, which is a stable crystal phase at high temperature, at room temperature.

그러나 이와 같이 안정화제를 첨가한 산화지르코늄 소결체 역시 상온에서 준안정상인 정방정계가 시효에 의하여 단사정계로 상 전이 하면서 이 때 발생하는 부피변화로 인하여 소결체에 균열이 유발된다는 문제점이 있다.However, the zirconium oxide sintered body to which the stabilizer is added also has a problem of causing cracks in the sintered body due to the volume change generated at this time, while the tetragonal tetragonal phase, which is metastable at room temperature, transitions to a monoclinic system by aging.

또한 지금까지 알려진 산화지르코늄의 소결체는 강도 특성은 비교적 우수하지만 내부 기공으로 인하여 인성이 떨어지기 때문에 원하는 형상으로 부품으로 가공할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the sintered body of zirconium oxide known to date is relatively excellent in strength characteristics, but due to the internal pores, the toughness is inferior, there is a problem that can not be processed into parts in the desired shape.

산화지르코늄을 단결정으로 제조할 경우 물성상 여러 가지 장점이 있다. 그러나 이러한 산화지르코늄은 용융점이 매우 높기 때문에 도가니를 사용하여 단결정으로 육성할 수 없다. 그리고 산화지르코늄을 단결정으로 육성한 다고 하여도 고온상인 등축정계를 얻을 수 없기 때문에 통상 희토류계 금속산화물을 첨가한다. 그러나 이와 같이 육성된 단결정은 결정상이 등축정계이므로 깨어지기 쉽다는 단점이 있다. 또한 이러한 산화지르코늄 단결정은 첨가된 희토류계 금속산화물로 인하여 색상을 띄고 있다. When zirconium oxide is prepared as a single crystal, there are several advantages in physical properties. However, such zirconium oxide has a very high melting point and cannot be grown into a single crystal using a crucible. Even if zirconium oxide is grown as a single crystal, rare-earth metal oxides are usually added because the equiaxed crystal system is not obtained at high temperature. However, the single crystal grown in this way has a disadvantage in that it is easy to break because the crystal phase is equiaxed. In addition, the zirconium oxide single crystal is colored due to the added rare earth metal oxide.

따라서 지금까지 알려진 희토류계 금속산화물이 첨가된 유색 산화지르코늄 단결정은 강도만 높고 인성이 떨어지기 때문에 정밀한 부품으로 가공을 할 수 없고 그로 인하여 소결체와는 달리 의료용 재료나 엔진용 부품 또는 절삭용 공구 등으로 사용할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, colored zirconium oxide single crystals to which rare earth-based metal oxides are known so far cannot be processed into precise parts because they have high strength and low toughness. Therefore, unlike sintered bodies, they are used as medical materials, engine parts or cutting tools. There is a problem that can not be used.

본 발명의 목적은 경도와 강도가 높으면서도 파괴인성이 동시에 높아 기계적 가공성이 우수한 산화지르코늄 단결정을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing a zirconium oxide single crystal having high hardness and high strength but also high fracture toughness and excellent mechanical workability.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면 ZrO2: 96~92 wt%와 Y2O3 : 4 ~8 wt % 그리고 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 스컬법에 의하여 육성되며, 등축정계(cubic)와 정방정계(Tetragonal)의 결정상이 함께 존재하고 선택적으로 등축정계 내에 단사정계(Monoclinic)의 결정상이 일부 존재하는 산화지르코늄 단결정을 제공한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object is made of ZrO2: 96 ~ 92 wt% and Y2O3: 4 ~ 8 wt% and other unavoidable impurities, is grown by the scull method, the cubic and It provides a zirconium oxide single crystal in which tetragonal crystal phases exist together and optionally some monoclinic (Monoclinic) crystal phases exist in an equiaxed crystal system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예 따르면 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 이를 기계적으로 가공하여 의료용 재료와 공업용 재료를 제공한다. According to another embodiment of the present invention for achieving the above object is mechanically processed using the grown zirconium oxide single crystal to provide a medical material and industrial material.

의료용 재료로는 치과용 재료와 정형외과용 재료가 있으며, 치과용 재료로는 지대주, 임플란트용 드릴, 보철, 인공치근(Fixture), 지대주 나사(Abutment Screw), 인공치아 중 어느 하나로 사용될 수 있다. 그리고 정형외과용 재료로는 인공뼈, 외과 수술용 볼트, 외과 수술용 너트, 드릴 중 어느 하나로 사용될 수 있다. Medical materials include dental materials and orthopedic materials, and dental materials may be any one of abutments, implant drills, prostheses, implants, abutment screws, and artificial teeth. And orthopedic materials may be used as any one of artificial bones, surgical bolts, surgical nuts, drills.

그리고 공업용 재료로는 엔드밀, 공업용 칼, 가위, 빗 중 어느 하나로 사용될 수 있다. And as an industrial material can be used any one of an end mill, industrial knife, scissors, comb.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, ⅰ) 고주파 유도가열에 의한 단결정을 성장시키는 스컬 도가니에 ZrO2 : 96~92 wt%와 Y2O3 : 4 ~8 wt % 의 원료를 장입시키는 단계; ⅱ) 상기 스컬 도가니 내부에 산화지르코늄 금속 입자 또는 카본 덩어리를 위치시키는 단계; ⅲ) 고주파 유도장치에 전원을 인가하여 상기 스컬도가니 내부의 산화지르코늄 금속 입자 또는 카본 덩어리로부터 시작하여 장입된 상기 원료를 용융시키는 단계; ⅳ) 상기 스컬도가니 외부의 유도코일을 1~20mm/hr 의 속도로 상승시키면서 상기 스컬도가니 상부에 상기 원료를 보충 공급하는 단계; ⅴ) 상기 스컬도가니 내부에서 산화지르코늄 단결정의 육성이 완료되면 고주파 유도장치의 전원을 차단하는 단계; 및 ⅵ) 상기 육성된 산화지르코늄 단결정을 상기 스컬도가니 내부에 유지하면서 110 ~ 70℃/hr 의 냉각속도로 냉각시키는 단계; 를 포함하는 산화지르코늄 단결정의 육성방법을 제공한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, i) a step of charging raw materials of ZrO 2: 96-92 wt% and Y 2 O 3: 4-8 wt% in a skull crucible for growing a single crystal by high frequency induction heating; ; Ii) placing zirconium oxide metal particles or agglomerates of carbon in the skull crucible; Iii) applying power to a high frequency induction apparatus to melt the charged material starting from the zirconium oxide metal particles or carbon agglomerates inside the scull crucible; Iii) supplementing and supplying the raw material to the top of the scull crucible while raising the induction coil outside the scull crucible at a speed of 1 to 20 mm / hr; Iii) shutting off the power of the high frequency induction apparatus when the growth of the zirconium oxide single crystal is completed in the scull crucible; And iii) cooling the grown zirconium oxide single crystal at a cooling rate of 110 to 70 ° C / hr while maintaining the inside of the scull crucible; It provides a method for growing a zirconium oxide single crystal comprising a.

본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 단결정은 파괴인성이 1290 내지 1603 (kgf/mm3/2)이며, 꺾임강도가 329 내지 352 (MPa)이다. Single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention have fracture toughness of 1290 to 1603 (kgf / mm3 / 2) and bending strength of 329 to 352 (MPa).

본 발명에 따른 산화지르코늄 단결정은 꺾임강도와 파괴인성이 높기 때문에 기계적으로 가공 할 수 있을 뿐만이 아니라 초음파 가공과 샌드블라스트(sand brust) 가공을 할 수 있다. 따라서 육성된 단결정은 수술용 칼이나 정밀하고 초고속 가공시에 사용하는 드릴 그리고 내열성이 우수하여 우주선 부품 등 다양하게 사용할 수 있다.Since the zirconium oxide single crystal according to the present invention has high bending strength and fracture toughness, not only can it be mechanically processed, but also ultrasonic processing and sand blast processing can be performed. Therefore, the grown single crystal can be used for various purposes such as a surgical knife, a drill used for precise and ultra-high speed machining, and a spacecraft component with excellent heat resistance.

또한 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 치과용 재료로 사용할 경우, 육성된 단결정은 녹슬지 않으므로 염증이 발생하지 않으며, 기존에 사용되는 재질로 만든 드릴에 비해 상대적으로 마찰열이 매우 적어 치조골 및 잇몸의 괴사를 방지할 수 있어 생체 접합성이 매우 우수하다. In addition, when used as a dental material using the zirconium oxide single crystals grown in accordance with an embodiment of the present invention, the grown single crystals do not rust and do not cause inflammation, and the heat of friction is relatively higher than that of a drill made of a conventional material. Very small to prevent necrosis of the alveolar bone and gums, very good biocompatibility.

그리고 육성된 단결정은 색상이 인공치와와 거의 동일한 상아색을 띄고 있어서 심미성이 우수하며, 기계적 강도가 높기 때문에 장기간 사용할 수 있고, 열전도도가 낮기 때문에 뜨거운 음식을 거부감 없이 섭취할 수 있는 기술적 효과가 있다.In addition, the grown single crystal has an ivory color that is almost the same as that of artificial teeth, and thus has excellent aesthetics, and because of its high mechanical strength, it can be used for a long time.

또한 육성된 단결정을 의료용이나 치과용 재료로 사용할 경우 산화지르코늄 단결정이 세라믹 소재이므로 생체와 친화적이라는 장점이 있다.In addition, when the grown single crystal is used as a medical or dental material, since zirconium oxide single crystal is a ceramic material, there is an advantage of being biocompatible.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 실시예 2에 따라 육성된 단결정의 외관을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 비교예 4에 따라 제조한 소결체의 표면을 나타내는 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 실시예 2에 따라 육성된 단결정을 전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 실시예 2에 따라 육성된 단결정의 라우에 엑스선 회절 패턴을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 실시예 2에 따라 육성된 단결정의 결정격자 모델을 나타내는 결정구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예인 실시예 2에 따라 육성된 단결정의 투과전자현미경 사진을 나타내고 있다.
도 7은 도6의 기지조직(Matrix)에 대한 결정회절패턴을 확대한 투과전자현미경 사진이다.
도 8은 도7의 결정회절패턴을 다른 조건으로 관찰한 투과전자현미경 사진이다.
도 9는 도6의 석출물(Precipitation)에 대한 결정회절패턴을 확대한 투과전자현미경 사진이다.
도 10은 도6에서 기지조직과 막대조직의 결정입계를 확대한 투과전자현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예인 실시예2에 따라 육성된 단결정을 이용하여 가공한 치과용 지대주를 나타내는 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예인 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 가공한 임플란트용 드릴을 나타내는 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예인 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 가공한 공업용 엔드밀을 나타내는 사진이다.
1 is a photograph showing the appearance of a single crystal grown in accordance with Example 2 which is an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a micrograph showing the surface of the sintered body prepared according to Comparative Example 4 which is an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of the surface of the single crystal grown according to Example 2, which is an embodiment of the present invention, using an electron microscope (SEM).
4 is a photograph showing a Laue X-ray diffraction pattern of a single crystal grown according to Example 2, which is an embodiment of the present invention.
5 is a crystal structure diagram illustrating a crystal lattice model of a single crystal grown according to Example 2, which is an example of the present invention.
Figure 6 shows a transmission electron micrograph of a single crystal grown in accordance with Example 2, an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged transmission electron micrograph of a crystal diffraction pattern of the matrix of FIG. 6.
8 is a transmission electron microscope photograph of the crystal diffraction pattern of FIG. 7 under different conditions.
FIG. 9 is an enlarged transmission electron micrograph of a crystal diffraction pattern for the precipitate of FIG. 6.
FIG. 10 is a transmission electron micrograph of the grain boundaries of the matrix and rod structure in FIG. 6.
FIG. 11 is a photograph showing a dental abutment processed using a single crystal grown according to Example 2, which is an embodiment of the present invention. FIG.
12 is a photograph showing an implant drill processed using a zirconium oxide single crystal grown according to Example 2, which is an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a photograph showing an industrial end mill processed using zirconium oxide single crystals grown according to Example 2, which is an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 산화지르코늄 단결정과 그 제조방법에 대한 실시예들을 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of a zirconium oxide single crystal and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. Therefore, those skilled in the art may implement the present invention in various other forms without departing from the technical spirit of the present invention.

이하, 본 발명의 산화지르코늄 단결정의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the zirconium oxide single crystal of this invention is demonstrated in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화지르코늄 단결정은 스컬법으로 성장시킨다.Zirconium oxide single crystal according to an embodiment of the present invention is grown by the skull method.

단결정 성장에 사용한 스컬장치는 본 발명자의 특허출원인 대한민국 특허공개공보 제 2001-0064655호에 나타나 있는 장치와 유사한 장치를 사용하였다. The skull device used for single crystal growth used a device similar to the device shown in Korean Patent Laid-Open No. 2001-0064655, which is the inventor's patent application.

산화지르코늄 단결정을 육성시키기 위해 사용한 출발물질은 주원료로 ZrO2 분말 96~92 wt%로 하고 첨가제로 Y2O3분말 4 ~8 wt % 를 첨가하며 기타 불가피한 불순물이 포함된다.The starting material used for the growth of zirconium oxide single crystal is 96-92 wt% of ZrO 2 powder as the main raw material, 4-8 wt% of Y 2 O 3 powder is added as an additive, and other unavoidable impurities are included.

본 발명의 일 실시예에서 이와 같은 비율로 주원료 및 첨가제를 첨가하여 단결정으로 육성하게 되면 고온에서의 안정상인 등축정계(cubic) 구조가 상온에서도 안정하게 유지하게 된다. 아울러 성장된 단결정은 상온에서 안정한 등축정계의 결정 구조가 기지조직(matrix)을 형성하며, 이러한 등축정계의 기지조직에 막대모양의 정방정계(Tetragonal) 구조가 고르게 분산되어 석출한다. 또한 기지조직인 등축정계 구조에는 일부 단사정계(Monoclinic) 구조가 함께 분산되어 있을 수 있다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 산화지르코늄 단결정은 상온에서 등축정계(cubic)와 정방정계(Tetragonal) 구조가 공존하는 상태를 유지하며, 등축정계 구조에 일부 단사정계(Monoclinic) 구조가 분산될 수 있다. In an embodiment of the present invention, when the main raw material and the additive are added and grown as a single crystal, an equiaxed structure (cubic) structure, which is stable at high temperature, is maintained at room temperature. In addition, the grown single crystal is stable at room temperature, the crystal structure of the equiaxed system forms a matrix, and the rod-shaped tetragonal structure is uniformly dispersed in the matrix structure of the equiaxed system. In addition, some monoclinic (Monoclinic) structure may be distributed together in an equiaxed structure. That is, the zirconium oxide single crystal according to an embodiment of the present invention maintains a state in which cobic and tetragonal structures coexist at room temperature, and some monoclinic structures may be dispersed in the equiaxed crystal structure. have.

이와 같이 등축정계를 기본 구조로 하고 여기에 정방정계 구조가 방향성을 갖고 석출된 상태에서 등축정계 구조에 선택적으로 단사정계 구조가 혼합될 경우, 성장된 단결정은 꺾임강도가 높으면서도 파괴인성 또한 높은 값을 유지하게 된다. 이러한 결정 조직을 갖도록 육성된 단결정은 정밀한 기계적 가공이 가능할 수 있게 된다. 만약 성장된 단결정이 이와 같은 혼합상이 아닌 등축정계 또는 정방정계인 하나의 결정상으로 이루어질 경우 꺾임강도는 높지만 파괴인성이 낮기 때문에 취성이 나타나 기계적인 가공이 곤란하다.As such, when a monoclinic structure is selectively mixed with an equiaxed crystal structure in a state where the equiaxed crystal structure is the basic structure and the tetragonal structure is precipitated with directionality, the grown single crystal has high bending strength and high fracture toughness. Will be maintained. Single crystals grown to have such a crystal structure can enable precise mechanical processing. If the grown single crystal is composed of one crystalline phase that is equiaxed or tetragonal rather than a mixed phase, the bending strength is high but the fracture toughness is low, so brittleness is difficult and mechanical processing is difficult.

그리고 본 발명의 일 실시예의 조성으로 육성된 단결정은 그 색상이 완전 투명하지 않고 반투명하며 우유 빛에 가까운 상아색을 띄게 된다. 따라서 이러한 색상을 갖는 단결정은 인공치아로 활용할 수 있다. 만약 육성하는 단결정에 다른 산화물을 첨가하게 되면 첨가되는 산화물의 종류에 따라 적색, 분홍색, 청색, 검정색 또는 녹색등으로 구현되어 인공치아로 활용할 수 없다. 또한 육성하는 단결정이 본 발명에서 규정한 조성을 벗어날 경우 단결정이 육성된다고 하더라도 투명한 색상을 나타낼 수 있으면서 꺾임강도가 낮기 때문에 기계적 가공이 불가능하다. 따라서 이러한 조건으로 육성된 단결정은 인공치아로 활용할 수 없다.In addition, the single crystal grown in the composition of one embodiment of the present invention is not completely transparent, is translucent, and has an ivory color close to milky light. Therefore, single crystals with these colors can be used as artificial teeth. If another oxide is added to the grown single crystal, red, pink, blue, black or green may be used depending on the type of the added oxide and thus cannot be used as an artificial tooth. In addition, if the single crystal to be grown out of the composition specified in the present invention, even if the single crystal is grown, it can exhibit a transparent color and low bending strength, so that mechanical processing is impossible. Therefore, single crystals grown under these conditions cannot be used as artificial teeth.

다음, 위와 같은 조성으로 준비된 고순도의 원료를 원료 장입장치를 통해 연속하여 스컬 도가니에 장입한다. Next, the high purity raw material prepared with the composition as described above is continuously charged into the skull crucible through the raw material charging device.

스컬도가니에 원료를 장입할 경우 장입되는 원료 내부에 소량의 산화지르코늄 금속입자나 카본 덩어리와 같은 용융핵 물질을 배치한다. 이것은 주원료인 산화지르코늄의 경우 분말상태에서 전기저항이 높아 고주파 유도가열이 잘 이루어지지 않는다. 따라서 장입되는 원료속에 소량의 용융핵 물질을 배치하고 이 용융핵 물질에 의하여 온도가 상승하여 주변의 원료를 용융시켜 나가면서 전체를 가열 용융시키게 된다.When charging raw materials into the scull crucible, a small amount of molten core material such as zirconium oxide metal particles or agglomerates of carbon is placed inside the charged raw materials. This is because zirconium oxide, the main raw material, has high electrical resistance in a powder state, and thus high frequency induction heating is not performed well. Therefore, a small amount of molten nucleus material is placed in the charged raw material, and the temperature is raised by the molten nucleus material to melt the whole raw material while heating and melting the whole raw material.

스컬도가니 내부의 원료를 용융시키기 위한 고주파는 발진주파수를 10KHz∼10MHz의 범위내로 제어하는 것이 바람직하다. It is preferable that the high frequency for melting the raw material inside the scull crucible controls the oscillation frequency within the range of 10 KHz to 10 MHz.

스컬도가니 내부의 원료는 스컬도가니 외부에 위치하는 고리상의 유도코일에 의하여 고주파 전자장을 형성함으로써 스컬 도가니내의 원료들을 용융시키게 된다. The raw material in the skull crucible is melted by forming a high frequency electromagnetic field by a ring-shaped induction coil located outside the scull crucible.

고주파 유도코일은 고주파발생기와 연결되어 있으면서 이 코일을 지지하고 안내하며 이를 상하로 이동시키는 구동장치에 의하여 제어된다. The high frequency induction coil is connected to the high frequency generator and is controlled by a driving device which supports and guides the coil and moves it up and down.

용융 초기에는 고주파 유도코일이 스컬도가니의 하부에 위치하여 용융핵 주위부터 원료를 가열 용융시키고 유도코일을 점차적으로 상승시킴에 따라 용융액의 수위가 높아 지게 된다. 이와 동시에 스컬도가니 상부에 배치된 원료장입장치로부터 계속해서 원료를 스컬도가니로 공급한다.In the initial stage of melting, the high frequency induction coil is located at the lower part of the scull crucible and the melt level is increased as the raw material is heated and melted around the molten core and the induction coil is gradually raised. At the same time, the raw material is continuously supplied to the skull crucible from the raw material charging device disposed above the skull crucible.

유도코일이 상승하게 되면, 장입된 원료가 점차적으로 용융되게 된다. 장입된 원료가 점차적으로 용융되게 되면 스컬도가니의 냉각수 순환코일과 접촉하는 부분의 원료들은 순환되는 냉각수의 영향으로 용융되지 않고 스컬도가니 내부의 원료만 용융되게 된다.When the induction coil rises, the charged raw material gradually melts. When the charged raw materials are gradually melted, the raw materials in contact with the cooling water circulation coil of the scull crucible are not melted by the influence of the circulating coolant, but only the raw materials inside the scull crucible are melted.

스컬도가니 내에 장입되어 냉각수의 영향으로 용융되지 않는 부분은 용융된 부분의 고온의 용융액의 영향으로 소결되어 수 mm의 두께로 소결층을 형성하게 된다. 따라서 이러한 소결층이 용융물을 담아두는 하나의 소결층 도가니 역할을 하게 된다. 그러므로 소결층 내부의 용융물은 소결층 도가니에 의하여 외부와 차단되어 외부로부터 불순물이 침투하거나 이로부터 오염될 가능성이 차단된다.The portion which is charged in the skull crucible and is not melted under the influence of the cooling water is sintered under the influence of the hot melt of the molten portion to form a sintered layer with a thickness of several mm. Therefore, this sintered layer serves as a single sintered layer crucible holding the melt. Therefore, the melt inside the sintered layer is blocked from the outside by the sintered layer crucible, thereby preventing the possibility of impurities penetrating from or contaminating therefrom.

충진된 원료를 용융하는 과정에서 상승되는 유도코일의 상승속도는 스컬도가니의 크기와 재질 그리고 장입된 원료의 조성에 따라 제어된다. 본 발명의 일 실시예에서 유도코일의 상승속도는 1~20mm/hr 로 제어하는 것이 바람직하다.The rate of rise of the induction coil ascending during melting of the filled raw material is controlled by the size and material of the scull crucible and the composition of the charged raw material. In one embodiment of the present invention, the rising speed of the induction coil is preferably controlled to 1 ~ 20mm / hr.

이와 같은 속도로 유도코일을 상승시키게 되면 스컬도가니 내부에 용융되어 있는 용융물은 스컬도가니 바닥에 형성되어 있는 소결층이 시드 역할을 하므로 이 시드로부터 단결정이 성장하기 시작한다. When the induction coil is raised at such a rate, the molten melted inside the scull crucible starts to grow from the seed because the sintered layer formed at the bottom of the scull crucible acts as a seed.

이와 같이 유도코일이 스컬도가니 외부를 상승함에 따라 스컬도가니 하부에서는 단결정이 계속 성장해 나아가고 스컬도가니 상부로 계속 공급되는 원료는 순차적으로 용융되게 된다. 이러한 상태로 유도코일이 스컬도가니의 최상단 영역에 이르면 고주파 발생장치의 가동을 중단시키게 된다.As the induction coil rises outside the scull crucible, single crystals continue to grow in the lower part of the scull crucible, and raw materials continuously supplied to the upper part of the scull crucible are sequentially melted. In this state, when the induction coil reaches the top region of the scull crucible, the high frequency generator is stopped.

본 발명의 일 실시예에서는 유도코일의 상승속도에 따라서 스컬도가니의 하부로부터 성장되는 단결정의 결정상이 결정된다. 유도코일의 상승속도가 빠른 경우 단결정이 되지 않고 다결정이 된다.. 따라서 유도코일의 상승속도를 1 ~ 20mm/Hr 로 유지하여 서냉을 시키는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the crystal phase of the single crystal grown from the lower portion of the scull crucible is determined according to the rising speed of the induction coil. If the induction coil has a high rising speed, it is not a single crystal but becomes a polycrystal. Therefore, it is preferable to maintain the rising speed of the induction coil at 1 to 20 mm / Hr to perform slow cooling.

스컬도가니 내부에서 육성되는 단결정은 스컬도가니의 소결체 도가니에 의해 주위와 격리되어 보온을 유지하면서 서냉하게 된다.The single crystal grown inside the scull crucible is isolated from the surroundings by the sintered crucible of the scull crucible and is cooled slowly while maintaining warmth.

이때 육성된 단결정의 냉각속도는 110 ~ 70℃/hr 를 유지한다. 이와 같은 서냉에 의하여 등축정계(cubic)의 기지조직에 막대모양의 정방정계(Tetragonal) 구조가 고르게 분산되어 방향성을 가지고 석출한 상태를 유지하게 된다. 그리고 이러한 냉각속도에 의하여 기지조직인 등축정계 구조에 일부 단사정계(Monoclinic) 구조가 함께 분산되게 된다. At this time, the cooling rate of the grown single crystal is maintained at 110 ~ 70 ℃ / hr. Due to such slow cooling, the rod-shaped tetragonal structure is uniformly dispersed in the cubic matrix structure to maintain the precipitated state with orientation. And by this cooling rate, some monoclinic (Monoclinic) structure is dispersed together in the equiaxed structure of the matrix structure.

여기서 육성된 단결정의 냉각속도가 110℃/hr 이상이 되면 등축정계의 결정상이 대부분 형성되어 육성된 단결정을 기계적으로 가공할 수 없게 된다. In this case, when the cooling rate of the grown single crystal is 110 ° C./hr or more, most of the crystal phases of the equiaxed crystal system are formed, so that the grown single crystal cannot be mechanically processed.

본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 단결정은 파괴인성이 1290 내지 1603 (kgf/mm3/2)이며, 꺾임강도가 329 내지 352 (MPa)이다. 이와 같은 물리적 성질을 갖는 산화지르코늄 단결정은 기계적 가공이 용이하며, 이들 범위 밖의 물리적 성질을 가질 경우 부서지기 쉬워 기계적으로 가공하는 것이 용이하지 않다. Single crystals grown according to one embodiment of the present invention have fracture toughness of 1290 to 1603 (kgf / mm 3/2 ), and have a bending strength of 329 to 352 (MPa). Zirconium oxide single crystals having such physical properties are easy to be mechanically processed, and if they have physical properties outside these ranges, they are brittle and not easily mechanically processed.

이상의 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 단결정은 결정상을 조사하기 위하여 X선 회절분석을 하였으며, 물리적 특성을 조사하기 위하여 꺾임강도, 파괴인성 그리고 비커스경도를 측정하였다.The single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention were subjected to X-ray diffraction analysis to examine the crystal phase, and the bending strength, fracture toughness and Vickers hardness were measured to examine the physical properties.

또한 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 단결정을 의료용 재료로 가공하였고, 절삭용 공구로도 가공하였다. In addition, the single crystal grown in accordance with one embodiment of the present invention was processed into a medical material, and also with a cutting tool.

<실험예>Experimental Example

산화지르코늄 단결정을 육성하기 위하여 아래 표1 조성으로 원료를 배합하였다. 이 때 사용한 ZrO2 분말과 Y2O3 분말은 99.99% 이상의 고순도 제품이다. In order to cultivate zirconium oxide single crystals, the raw materials were blended with the composition shown in Table 1 below. The ZrO 2 powder and the Y 2 O 3 powder used at this time are high purity products of 99.99% or more.

실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3은 스컬 단결정 육성법을 이용하여 다음과 같은 순서로 단결정을 육성하였다. 먼저 아래 표1과 같은 조성의 원료를 스컬 도가니에 충진하였다. 원료를 충진할 때 원료 내부의 중심부분에 전기 전도도가 양호한 카본 링(두께 5mm 판상 카본링을 10개)을 적층하여 배치하였다. 그 다음, 고주파 유도로를 작동시켜 원료를 용융시켰다. 고주파 유도로가 작동됨에 따라 카본 링이 용융핵으로 작용하여 이로부터 스컬 도가니 내부의 원료를 용융시켰다. 이때 스컬 도가니의 내벽과 접촉하는 원료분말은 용융되지 않고 소결층 상태를 유지하도록 스컬 도가니 자체의 냉각장치를 가동하였다. 따라서 용융되지 않는 소결층 상태 내부에 있는 원료만 지속적으로 용융된다. 그 다음 고주파 유도코일을 10 mm/Hr의 속도로 상승시키면서 한편으로 각 실시예 및 비교예의 조성을 갖는 원료를 도가니 상부에 배치된 원료장입장치로부터 계속해서 공급시켰다. 그리고 유도코일이 스컬 도가니의 최상단 영역에 도달 하였을 때 고주파 발생장치의 전원을 차단하여 그 상태로 상온에 이를 때까지 냉각하였다. 이때 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3의 유도코일 상승속도와 스컬 도가니의 냉각 조건은 모두 동일하게 적용하였다. In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, single crystals were grown in the following order using the skull single crystal growing method. First, raw materials of the composition shown in Table 1 below were filled in a skull crucible. When filling the raw material, carbon rings having good electrical conductivity (ten ten 5 mm thick plate-shaped carbon rings) were stacked and placed in the center portion of the inside of the raw material. The high frequency induction furnace was then operated to melt the raw materials. As the high frequency induction furnace was operated, the carbon ring acted as a molten nucleus to melt the raw material inside the skull crucible. At this time, the raw material powder in contact with the inner wall of the skull crucible was operated to cool the skull crucible itself so that the raw material powder does not melt and maintain the sintered layer state. Therefore, only the raw material in the sintered layer state that is not melted is continuously melted. Then, the high frequency induction coil was raised at a rate of 10 mm / Hr, while the raw materials having the compositions of the respective examples and the comparative examples were continuously supplied from the raw material charging device disposed above the crucible. When the induction coil reached the top region of the skull crucible, the high frequency generator was turned off and cooled until it reached room temperature. At this time, the induction coil rising speed and the cooling conditions of the skull crucible of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were applied in the same manner.

한편, 비교예 4의 소결체는 평균입경이 0.5㎛인 표1과 같은 원료를 배합한 다음 이를 원판 형태로 성형하고 1600℃에서 소결하였다.On the other hand, the sintered compact of Comparative Example 4 was mixed with the raw materials shown in Table 1 having an average particle diameter of 0.5㎛ and then molded into a disk form and sintered at 1600 ℃.

실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3의 조건에 따라 육성된 결정은 상온까지 완전히 냉각시킨 다음 스컬 도가니를 분해하여 도가니 내부에서 성장된 결정의 외관을 관찰하였다. 그 결과 비교예 1의 경우 단결정상태를 유지하지 못하고 마치 소결체와 같이 부스러진 다결정 형태를 유지하고 있었다. 이런한 결과로부터 비교예1의 조성은 단결정을 성장시키기 곤란하다는 것을 알 수 있다. The crystals grown according to the conditions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were completely cooled to room temperature, and then the skull crucible was decomposed to observe the appearance of the crystals grown inside the crucible. As a result, in the case of Comparative Example 1, it was not able to maintain a single crystal state, but maintained a shattered polycrystal form like a sintered body. From these results, it can be seen that the composition of Comparative Example 1 is difficult to grow single crystals.

그러나 실시예 2의 경우 도1과 같이 다수개의 단결정이 기둥모양으로 성장하였으며 색상은 상아빛을 나타내고 있었다. 실시예 1과 실시예 3의 경우에도 육성된 단결정은 그림1과 유사한 형태를 나타내고 있었다.However, in Example 2, as shown in Fig. 1, a plurality of single crystals were grown in a columnar shape, and the color was ivory. Also in Example 1 and Example 3, the grown single crystal showed a form similar to that of Figure 1.

한편 비교예 2와 비교예 3의 경우 성장된 단결정의 외관은 실시예1과 유사하나 색상이 없고 투명한 상태로 성장되었다.On the other hand, in the case of Comparative Example 2 and Comparative Example 3, the appearance of the grown single crystal was similar to Example 1, but was grown in a colorless and transparent state.

그리고 비교예4인 소결체의 경우 소결된 상태의 시험편 표면을 연마하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진을 도2에 나타내었다.In the case of the sintered compact of Comparative Example 4, the photograph of the surface of the specimen in the sintered state was observed by using an electron microscope (SEM).

비교예 4에 따라 제작된 소결체는 도2에서와 같이 결정입계(Grain Boundary) 를 갖고 있으며, 각 결정립은 평균 직경은 0.4 ㎛ 이였다. The sintered body produced according to Comparative Example 4 has a grain boundary (Grain Boundary), as shown in Figure 2, each grain was an average diameter of 0.4 ㎛.

다음 실시예에 따라 육성된 단결정과 비교예에 따라 육성된 다결정, 단결정 그리고 소결체 각각에 대하여 물리적 특성을 조사하였다.The physical properties of the monocrystals grown according to the following examples and the polycrystals, single crystals, and sintered bodies grown according to the comparative examples were investigated.

물리적 특성은 비커스경도와, 파괴인성, 꺾임강도 그리고 비중을 측정하였다. 여기서 비커스 경도 측정은 일본의 MATSUZAWA사 제품의 모델명 VMT-7을 사용하여 한국공업규격 KS L 1603[2006]의 측정방법에 따라 측정하였다. 이때 로딩속도(loading speed)는 50㎲/sec 이였고, 로딩 시간(loading time)은 10 sec 이었다.Physical properties were measured for Vickers hardness, fracture toughness, bending strength and specific gravity. The Vickers hardness was measured using the model name VMT-7 manufactured by MATSUZAWA of Japan according to the measurement method of Korean Industrial Standard KS L 1603 [2006]. At this time, the loading speed was 50 s / sec and the loading time was 10 sec.

파괴인성은 일본의 MATSUZAWA사 제품의 모델명 VMT-7을 사용하여 한국공업규격 KS L 1603[2006]의 측정방법에 따라 측정하였다. 이때 로딩속도(loading speed)는 50㎲/sec 이였고, 로딩 시간(loading time)은 10 sec 이었다.Fracture toughness was measured according to the Korean Industrial Standard KS L 1603 [2006] using the model name VMT-7 manufactured by MATSUZAWA of Japan. At this time, the loading speed was 50 s / sec and the loading time was 10 sec.

꺾임강도는 Instron 사의 만능재료시험기 (모델번호; 4204)를 사용하여 한국공업규격 KS L 1591[2006]의 측정방법에 따라 측정하였다. 이때 측정속도는 0.5mm/min 이었다. The bending strength was measured according to the Korean Industrial Standard KS L 1591 [2006] using Instron's universal testing machine (Model No. 4204). At this time, the measurement speed was 0.5 mm / min.

이와 같이 측정한 시험편의 측정결과를 아래 표1에 나타내었다.The measurement results of the test pieces thus measured are shown in Table 1 below.

구분division ZrO2
(wt %)
ZrO 2
(wt%)
Y2O3 (wt %)Y 2 O 3 (wt%) 비커스경도
(HV20)
Vickers Hardness
(HV20)
파괴인성
(kgf/mm3 /2)
Fracture toughness
(kgf / mm 3/2)
꺽임강도
(MPa)
Bending strength
(MPa)
비중importance 비고Remarks
비교예1Comparative Example 1 99.099.0 1.01.0 12031203 10571057 155155 6.186.18 다결정Polycrystalline 실시예1Example 1 96.096.0 4.04.0 12171217 14871487 342342 6.126.12 단결정Single crystal 실시예2Example 2 95.095.0 5.05.0 12301230 16031603 352352 6.106.10 단결정Single crystal 실시예3Example 3 92.092.0 8.08.0 13221322 12901290 329329 6.046.04 단결정Single crystal 비교예2Comparative Example 2 88.088.0 12.012.0 14581458 873873 298298 5.975.97 단결정Single crystal 비교예3Comparative Example 3 82.082.0 18.018.0 15121512 247247 251251 5.855.85 단결정Single crystal 비교예4Comparative Example 4 95.095.0 5.05.0 13431343 12071207 173173 6.066.06 소결체Sintered body

표1에서 나타난 바와 같이 실시예 1~3의 경우 높은 비커스 경도값을 나타내고 있으면서도 아울러 파괴인성과 꺾임강도 또한 함께 높은 측정값을 나타내고 있다. 이와 반대로 같은 단결정이라고 하더라도 비교예2 내지 비교예3의 경우 비커스 경도값은 높게 나타났지만 파괴인성과 꺾임강도는 그 측정값이 현저히 낮게 나타났다. 이와 같은 이유는 실시예의 경우 그 결정상이 복합상을 나타내고 있으나 비교예들의 경우 정방정계 단상으로 결정이 육성되었기 때문이라고 추정된다. 아울러 소결체인 비교예4의 경우 비커스 경도값은 높으나 파괴인성과 꺾임강도가 낮게 나타나고 있음을 알 수 있다. 그리고 다결정으로 육성된 비교예1의 경우 비커스 경도값도 낮게 나타났으며 아울러 파괴인성과 꺾임강도가 모두 실시예보다 낮게 나타났다.As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, while showing a high Vickers hardness value, the fracture toughness and the bending strength also showed a high measured value. On the contrary, even in the case of the same single crystal, the Vickers hardness values were high in Comparative Examples 2 to 3, but the fracture toughness and bending strength were significantly lower. The reason for this is that the crystal phase shows a complex phase in the case of the examples, but it is presumed that the crystals are grown in a tetragonal single phase in the comparative examples. In addition, in the case of Comparative Example 4, which is a sintered body, the Vickers hardness value was high, but the fracture toughness and the bending strength were low. In the case of Comparative Example 1 grown with polycrystal, Vickers hardness value was also low, and both fracture toughness and bending strength were lower than those of Example.

실시예에 따라 육성된 단결정의 결정조직을 확인하기 위하여 실시예2의 조건에 따라 육성된 단결정을 전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 이를 위하여 실시예2의 단결정을 1400℃에서 1 시간 동안 열부식(Thermal Etching)하였다. 열부식한 시험편의 결정조직을 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과를 도3에 나타내었다.In order to confirm the crystal structure of the single crystal grown in accordance with the embodiment, the single crystal grown in accordance with the conditions of Example 2 was observed with an electron microscope (SEM). To this end, the single crystal of Example 2 was thermally etched at 1400 ° C. for 1 hour. 3 shows the results of observing the crystal structure of the thermally corroded test piece with an electron microscope (SEM).

도3에서 알 수 있듯이, 실시예에 따라 육성된 단결정은 기지조직(matrix) 상에 평균직경이 0.05~0.2㎛ 이고 평균길이가 0.5~1.5㎛ 크기의 막대 모양의 석출물(Precipitation)이 일정한 방향성을 띄고 균일하게 분산되어 있다.As can be seen in Figure 3, the single crystal grown in accordance with the embodiment has a predetermined orientation of the rod-shaped precipitate (Precipitation) of the average diameter of 0.05 ~ 0.2㎛ and 0.5 ~ 1.5㎛ size on the matrix (matrix) It is visible and uniformly distributed.

육성된 결정의 결정조직을 확인하기 위하여 라우에 엑스선 회절분석(Laue X-ray Diffraction Patten)실험을 하였으며 그 결과를 도4에 나타내었다. 라우에 엑스선 회절분석 실험을 위하여 실시예2의 결정을 0.5mm Ⅹ 0.6mm Ⅹ 1mm 크기로 절단 및 연마하여 준비하였다. 이 때 사용한 분석기기는 SMART APEX Ⅱ 로서, 타켓은 Mo 이고 Ka1/Ka2 라인(line)의 평균값은 0.71053 Å의 파장이며, 297K에서 전압 50kW, 전류 30mA의 조건으로 분석을 하였다.In order to confirm the crystal structure of the grown crystals, Laue X-ray diffraction analysis (Laue X-ray Diffraction Patten) experiment was performed and the results are shown in FIG. For the Lauer X-ray diffraction analysis experiments, the crystals of Example 2 were prepared by cutting and polishing 0.5 mm × 0.6 mm × 1 mm. The analyzer used at this time was SMART APEX II. The target was Mo and the average value of the Ka1 / Ka2 line was 0.71053 파장, and the analysis was performed under the conditions of voltage 50kW and current 30mA at 297K.

도 4에 의한 라우에 회절패턴을 분석해 본 결과, 실시예2에 따라 성장된 결정은 등축정계(cubic)의 산화지르코늄(ZrO2) 단결정임이 확인되었으며 결정의 격자상수(Lattice Parameter)는 약 5.1Å이었다. 이러한 조건을 갖는 결정격자를 도5에 나타내었다. 도5에서 가운데에 위치하는 붉은 색의 원자는 산소를 의미하며, 모서리 및 각 결정면에 위치하는 흰색 원자는 지르코니아를 의미한다.As a result of analyzing the Lauer diffraction pattern of FIG. 4, it was confirmed that the crystal grown according to Example 2 was a zirconium oxide (ZrO 2) single crystal of cubic, and the lattice parameter of the crystal was about 5.1 μs. . The crystal lattice having such a condition is shown in FIG. In FIG. 5, the red atom located at the center means oxygen, and the white atom located at the corner and each crystal plane means zirconia.

도3에 나타난 단결정의 기기조직(Matrix)과 석출물(Precipitation)의 미세조직을 해석하기 위해 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 결정조직을 관찰하였다. 사용한 투과전자현미경은 JEOL사의 JEM-4010 모델이며, 측정시의 가속전압은 400 kV이었다. 도 6에는 이와 같이 실시예2에 따라서 성장된 단결정의 투과전자현미경 사진을 나타내고 있다.In order to analyze the microstructure of the single crystal (Matrix) and the precipitate (Precipitation) shown in Figure 3 was observed the crystal structure using a transmission electron microscope (TEM). The transmission electron microscope used was JEOL JEM-4010 model, and the acceleration voltage at the time of measurement was 400 kV. 6 shows a transmission electron micrograph of a single crystal grown in accordance with Example 2 as described above.

도6에서와 같이 결정의 기지조직(Matrix) 영역에서의 전자회절패턴(Electron Diffraction Pattern)을 분석한 결과 결정구조는 등축정계(cubic)로 해석되었으며 이는 라우에 회절 패턴에 의한 분석결과와 일치한다. As shown in FIG. 6, as a result of analyzing the electron diffraction pattern in the matrix region of the crystal, the crystal structure was interpreted as cubic, which is consistent with the analysis result by the Lauer diffraction pattern. .

그리고 도6에서 좌측 상부의 사진에서 3개의 직사각형으로 표시한 부분은 도 3에서 막대모양의 석출물(Precipitation)이 나타난 영역을 의미한다. 이 직사각형으로 표시한 부분에 대하여 선택적 면 회절패턴(Selective Area Diffraction Pattern; SADP) 을 분석한 결과, 이 부분의 결정구조는 기지조직(Matrix)과는 다른 정방정계(Tetragonal) 결정구조로 해석되었다. 이와 같은 SADP에 의하여 확인된 회절점으로 Dark-field TEM에 의한 이미지를 촬영할 경우 도6에서 좌측하부의 사진과 같이 정방정계(Tetragonal) 결정구조인 부분만 밝게 관찰되었다. In FIG. 6, the portions indicated by three rectangles in the upper left picture represent regions in which rod-shaped precipitates are shown in FIG. 3. As a result of analyzing the Selective Area Diffraction Pattern (SADP) on this rectangular portion, the crystal structure of this portion was interpreted as a tetragonal crystal structure different from the matrix. When the image of the dark-field TEM was photographed by the diffraction point confirmed by the SADP, only a portion of tetragonal crystal structure was brightly seen as shown in the lower left picture of FIG. 6.

여기서 도6에서 좌측 상하의 세부 투과전자현미경 사진에서 막대모양이 3개가 연속해서 관찰되는 것은 투과전자현미경의 특성상 전자가 시편을 전체적으로 투과하면서 결정의 상부와 하부 또는 중심부에 존재하는 석출물들이 함께 관찰되었기 때문이다.In FIG. 6, three rods are continuously observed in the upper and lower detailed transmission electron micrographs of the left and right because the precipitates present in the upper and lower portions or the center of the crystal were observed as the electrons transmitted through the specimen. to be.

실시예 2에 의하여 육성된 단결정의 결정상을 더욱 자세하게 분석하기 위하여 도6에서 관찰된 기지조직과 막대모양의 석출물에 대하여 SADP으로 관찰을 하고 그 결과를 도7 내지 도9에 나타내었다.In order to analyze the crystal phase of the single crystal grown by Example 2 in more detail, the matrix structure and rod-shaped precipitates observed in FIG. 6 were observed by SADP, and the results are shown in FIGS. 7 to 9.

도7은 도6에서 관찰된 기지조직(Matrix)에 대한 SADP를 확대한 것이다. 도 7에서와 같이 각 회절점을 분석한 결과 각 회절벡터의 각도는 90°이고 역격자 벡터의 크기는 a축과 b축이 같은 것으로 확인되었다. 이러한 결과로부터 알 수 있듯이 육성된 단결정의 기지조직(Matrix)은 등축정계(cubic)의 결정구조로 이루어져 있고 이러한 등축정계의 결정구조가 육성된 단결정에 전체적으로 형성되었음이 다시 한 번 확인되었다.FIG. 7 is an enlarged view of the SADP for the matrix (Matrix) observed in FIG. As a result of analyzing each diffraction point as shown in FIG. 7, the angle of each diffraction vector was 90 ° and the magnitude of the inverse lattice vector was the same in the a-axis and the b-axis. As can be seen from these results, it was confirmed that the matrix structure of the grown single crystal was composed of the crystal structure of the cubic system and the crystal structure of the equiaxed system was formed entirely on the grown single crystal.

다음 도8은 도7에 나타난 기지조직(Matrix) 영역의 SADP에서 관찰된 마이너 피크(minor peak)를 보다 잘 나타낸 것이다. 도8의 회절패턴을 분석한 결과 마이너 피크들은 그 회절 벡터의 각도(β)가 약 81°이고 역격자 벡터간의 크기는 a축과 c축이 약 0.965인 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 산화지르코늄 단결정의 단사정계(Monoclinic) 결정구조의 결정축간의 각도(β= 81.22)와 각 결정축의 격자상수(a = 5.1881, b = 5.2142, c = 5.3835)와 대비해 보면 동일하다는 것을 알 수 있다. 이러한 분석결과로부터 기지조직 영역에 있는 마이너 피크는 단사정계(Monoclinic) 결정구조를 갖는 것으로 확인되었다. 따라서 이러한 분석 결과 비록 미량이기는 하지만 기지조직 내에는 단사정계(Monoclinic) 결정구조가 일부 섞여서 존재하고 있다는 것을 알 수 있다.8 shows better the minor peaks observed in the SADP of the matrix region shown in FIG. As a result of analyzing the diffraction pattern of FIG. 8, it was confirmed that the minor peaks had an angle β of the diffraction vector of about 81 ° and the magnitude between the inverse lattice vectors of about 0.965 in the a-axis and the c-axis. These results are the same in comparison with the angle between the crystal axes (β = 81.22) and the lattice constant (a = 5.1881, b = 5.2142, c = 5.3835) of the monoclinic (Monoclinic) crystal structure of zirconium oxide single crystal. Can be. From these results, it was confirmed that the minor peak in the matrix region had a monoclinic crystal structure. Therefore, this analysis shows that although there is a small amount, some mixed monoclinic (Monoclinic) crystal structure exists in the matrix structure.

다음 도9는 도 6에서 관찰된 석출물의 SADP를 확대한 것이다. 도 9에서와 같이 각 회절점을 분석한 결과 각 회절벡터의 각도는 90°이고 역격자 벡터의 크기는 c축과 a축의 비가 0.97인 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 산화지르코늄 단결정의 정방정계(Tetragonal) 결정구조의 결정벡터의 각도(90°)와 각 결정축의 격자상수(a = 5.1485, c = 5.2692)와 대비해 보면 동일하다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 알 수 있듯이 육성된 단결정의 막대모양의 석출물(Precipitation)은 정방정계(Tetragonal)의 결정구조로 이루어져 있었음이 다시 한 번 확인되었다. 도 9의 우측 상단에 작은 박스에 나타난 사진은 정방정계(Tetragonal)의 결정이 장축인 c 축 방향으로 성장하였음을 나타내고 있다.9 is an enlarged view of the SADP of the precipitates observed in FIG. 6. As a result of analyzing each diffraction point as shown in FIG. 9, the angle of each diffraction vector was 90 ° and the magnitude of the inverse lattice vector was 0.97. This result is the same as compared with the angle (90 °) of the crystal vector of the tetragonal crystal structure of the zirconium oxide single crystal and the lattice constant (a = 5.1485, c = 5.2692) of each crystal axis. As can be seen from these results, it was once again confirmed that the grown single crystal rod-shaped precipitates consisted of tetragonal crystal structures. The photograph shown in the small box at the upper right of FIG. 9 shows that the tetragonal crystals grew in the c-axis direction, which is the long axis.

한편 도 10은 실시예 2에 의하여 육성된 단결정에 대하여 기지조직과 막대형 석출물이 접촉하고 있는 계면에 대하여 고해상도의 투과전자현미경(High-resolution TEM)으로 분석한 사진이다. 도 10에서 알 수 있듯이 막대모양의 정방정계(Tetragonal)의 결정구조에서는 결정격자가 잘 관찰되었지만, 기지조직을 형성하고 있는 등축정계(cubic)의 결정구조에서는 결정격자가 잘 관찰되지 않았다. 이것은 기지조직에는 등축정계(cubic)의 결정구조에 단사정계(Monoclinic) 결정구조가 일부 섞여서 존재하고 있으며, 기지조직과 석출물 간에 결정격자의 격자불일치(lattice mismatch)가 존재하여 격자 뒤틀림(lattice distortion)이 발생하였기 때문이라고 추정된다. 또한 기지조직과 석출물 간의 결정입계 영역에 콘트라스트(contrast)가 발생한 것은 등축정계(cubic)의 결정구조와 정방정계(Tetragonal)의 결정구조 간의 응력(strain)이 결정입계에 집중되어 있기 때문이라고 추정된다. On the other hand, Figure 10 is a photograph analyzed by high-resolution transmission electron microscope (High-Resolution TEM) of the interface between the matrix and the rod-like precipitate for the single crystal grown in Example 2. As shown in FIG. 10, the crystal lattice was well observed in the rod-shaped tetragonal crystal structure, but the crystal lattice was not observed well in the cubic crystal structure forming the matrix structure. This is due to the fact that some of the monoclinic (Monoclinic) crystal structures are mixed with the cubic crystal structure in the matrix structure. It is assumed that this occurred. In addition, it is assumed that the contrast occurs in the grain boundary region between the matrix structure and the precipitate because the stress between the cubic crystal structure and the tetragonal crystal structure is concentrated at the grain boundary. .

이상과 같이 도6 내지 도9에서와 같이 투과전자현미경(TEM) 분석결과 실시예2에 의하여 육성된 단결정은 기지조직(Matrix)이 등축정계(cubic)로 이루어져 있고, 기지조직에 석출된 막대모양의 석출물(Precipitation)은 정방정계(Tetragonal)의 결정구조이며, 이들 석출물 들은 기지조직상에 방향성을 가지고 석출되었다는 것을 확인할 수 있다. 또한 기지조직 내에는 단사정계(Monoclinic) 결정구조가 일부 섞여서 존재하고 있다는 것을 알 수 있다.As described above, as shown in FIGS. 6 to 9, the single crystals grown in Example 2 as a result of transmission electron microscope (TEM) analysis have a matrix structure composed of cubic, and a rod shape deposited on the matrix structure. Precipitation of is a tetragonal crystal structure, and it can be confirmed that these precipitates are oriented with the orientation on the matrix structure. In addition, it can be seen that some monoclinic (Monoclinic) crystal structure is mixed in the matrix structure.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정에 대하여 의료용 재료 등으로 사용이 가능한지 여부를 확인해 보기 위하여 치과용 지대주 (Abutment)와, 임플란트용 드릴 그리고 공업용 엔드밀로 각각 가공해 보았다. 그 결과 본 발명의 일 실시예와 같은 산화지르코늄 단결정으로 지대주, 임플란트용 드릴 그리고 공업용 엔드밀로 가공할 경우, 도11내지 도13에서와 같이 정밀한 기계가공이 가능하였다. 그러나 비교예 2와 3에 따른 단결정과 비교예4에 따른 소결체를 이용하여 치과용 지대주 (Abutment)나, 임플란트용 드릴 그리고 공업용 엔드밀로 각각 가공해 보았으나 쉽게 부스러져 기계적 가공이 불가능하였다. 특히 비교예 4에 따른 소결체의 경우 정방정계(Tetragonal)의 결정구조로 형성되었다. 이와 같이 정방정계(Tetragonal)의 결정상을 갖는 산화지르코늄의 경우 100 내지 200℃의 H2O 분위기에서는 열화(Degradation)가 발생하여 쉽게 부스러짐이 나타났다. 이러한 열화현상은 100 내지 200℃의 H2O 분위기에서 정방정계(Tetragonal)의 결정구조가 단사정계(Monoclinic) 결정구조로 상변화를 일으키기 때문이다. As described above, the zirconium oxide single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention were processed with an abutment, an implant drill, and an industrial end mill, respectively, in order to check whether the zirconium oxide single crystal could be used as a medical material. As a result, when machining with abutments, implant drills and industrial end mills with a zirconium oxide single crystal as in one embodiment of the present invention, precise machining was possible as shown in FIGS. However, the single crystals according to Comparative Examples 2 and 3 and the sintered bodies according to Comparative Example 4 were used as dental abutments, implant drills, and industrial end mills, respectively, but were easily crushed and mechanically processed. In particular, the sintered compact according to Comparative Example 4 was formed in a tetragonal crystal structure. As described above, zirconium oxide having a tetragonal crystal phase showed degradation in H 2 O atmosphere at 100 to 200 ° C., and thus easily collapsed. This deterioration is because the tetragonal crystal structure in the H 2 O atmosphere of 100 to 200 ℃ causes a phase change to a monoclinic (Monoclinic) crystal structure.

도11은 본 발명의 일 실시예인 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정으로 가공한 지대주의 사진이고, 도12는 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정으로 가공한 임플란트용 드릴의 사진이며, 도13은 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정으로 가공한 공업용 엔드밀의 사진이다. FIG. 11 is a photograph of a zone column processed with a zirconium oxide single crystal grown according to Example 2, which is an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a photograph of an implant drill processed with a zirconium oxide single crystal grown according to Example 2, Fig. 13 is a photograph of an industrial end mill processed from zirconium oxide single crystals grown in accordance with Example 2;

도11에서 상부에 있는 지대주는 본 발명의 일 실시예와 비교하기 위해 제시한 티타늄 재질의 지대주이고, 하부에 있는 지대주는 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 기계 가공하여 제작한 지대주이다. 도11에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 가공하여 제작한 지대주는 나사부분이 정밀하게 가공되어 있다. 이러한 사실은 육성된 산화지르코늄은 정밀하게 기계 가공을 하여도 파괴되지 않고 정밀한 가공이 가능하다는 것을 의미한다. In Figure 11, the abutment at the top is a titanium abutment for comparison with an embodiment of the present invention, and the abutment at the bottom is manufactured by machining a zirconium oxide single crystal grown in accordance with an embodiment of the present invention. It is rent. As shown in FIG. 11, the abutment prepared by processing the zirconium oxide single crystals grown according to the embodiment of the present invention has a precisely machined screw portion. This fact means that the grown zirconium oxide can be precisely processed without being destroyed even if it is precisely machined.

도12에서 좌측 상부에 있는 임플란트용 드릴은 종래의 트림라이트 스테인레스강(trimrite stainless steel)으로 제조된 것을 나타내고 있고, 우측 상부와 좌측 하부 그리고 우측 하부의 임플란트용 드릴은 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 가공된 것을 나타낸다.12 shows that the drill for the implant at the upper left is made of conventional trimlite stainless steel, and the drill for the implant at the upper right, lower left and lower right is oxidized according to Example 2 It shows the thing processed using the zirconium single crystal.

도12에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 가공된 3개의 임플란트용 드릴은 각각 그 직경과 길이를 다르게 가공하였다. 이것은 다양한 형태로 가공을 하여도 정밀한 가공이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 이와 같이 직경과 길이가 다른 임플란트용 드릴은 치조골에 작은 구멍을 천공하고 점차적으로 구멍을 넓히는 천공작업에 사용되는 것으로 통상 그 직경에 따라 1차 천공, 2차 천공, 또는 3차 천공을 위하여 사용한다. The three implant drills processed using the zirconium oxide single crystals grown according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 12 were processed differently in diameter and length. This indicates that precision processing is possible even when processing in various forms. As such, drills for implants of different diameters and lengths are used to drill small holes in the alveolar bone and gradually widen the holes, and are generally used for primary, secondary or tertiary drilling depending on their diameter. .

도13에서 위의 사진은 텅스텐 초경합금으로 제작한 공업용 엔드밀을 나타내고 있고, 중간 사진은 본 발명의 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 가공한 공업용 엔드밀을 나타내고 있으며, 아래 사진은 본 발명의 실시예2에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 가공한 공업용 엔드밀의 표면에 티타늄을 코팅한 것을 나타내고 있다.13 shows an industrial end mill made of tungsten cemented carbide, and an intermediate photograph shows an industrial end mill processed using zirconium oxide single crystals grown according to Example 2 of the present invention. It shows that titanium was coated on the surface of an industrial end mill processed using a zirconium oxide single crystal grown in accordance with Example 2 of the present invention.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 지대주와, 임플란트용 드릴 그리고 공업용 엔드밀로 각각 가공한 결과 도 11 내지 도13에서와 같이 정밀한 가공이 가능하였으나, 비교예 2 내지 3에 의한 단결정과 비교예4에 의한 소결체는 취성이 강하여 이와 같은 치과용 재료로 가공할 때 모두 부서지는 결과를 나타냈다. As described above, as a result of processing the abutments, implant drills, and industrial end mills using the zirconium oxide single crystals grown according to one embodiment of the present invention, precision processing was possible as shown in FIGS. 11 to 13, but Comparative Example 2 The single crystals of 3 to 3 and the sintered body of Comparative Example 4 exhibited brittleness and were all broken when processed into such dental materials.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정은 정밀가공이 가능하므로 치과용 재료 및 공업용 가공재료로 충분히 사용할 수 있다. Therefore, the zirconium oxide single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention can be used as a dental material and industrial processing material, since the precision processing is possible.

본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 치과용 재료로 사용할 수 있는 부품은 지대주와, 임플란트용 드릴 뿐만이 아니라 보철 그리고 임플란트(Implant) 시술에 사용되는 다른 부품 즉, 인공치근(Fixture), 지대주 나사(Abutment Screw) 그리고 인공치아 등에 직접 사용할 수 있다.Parts that can be used as dental materials using zirconium oxide single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention are not only abutments, drills for implants, but also other parts used in prosthetics and implant procedures, that is, artificial tooth roots ( It can be used directly on fixtures, abutment screws and artificial teeth.

본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정은 이와 같이 치과용 재료로 사용될 수 있을 뿐만이 아니라 정형외과용 재료 예를 들면 인공뼈나 외과 수술용 볼트 또는 너트, 수술용 칼 또는 수술용 드릴 등에도 사용될 수 있으며, 각종 가위 및 빗으로 사용 될 수 있다..The zirconium oxide single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention can be used not only as a dental material, but also in orthopedic materials such as artificial bones or surgical bolts or nuts, surgical knives or surgical drills. It can be used and can be used with various scissors and combs.

또한 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정은 공업용 재료인 엔드밀 뿐만이 아니라 공업용 칼 등과 같이 특수한 공구로 사용될 수 있다.In addition, the zirconium oxide single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention can be used as a special tool, such as an industrial knife as well as an end mill, which is an industrial material.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정을 이용하여 치과용 재료로 사용할 경우, 육성된 단결정은 녹슬지 않으므로 염증이 발생하지 않아 생체 접합성이 매우 우수하다. 또한 육성된 단결정은 색상이 인공치와와 거의 동일한 상아색을 띄고 있어서 심미성이 우수하며, 기계적 강도가 높기 때문에 장기간 사용할 수 있고, 열전도도가 낮기 때문에 뜨거운 음식을 거부감 없이 섭취할 수 있는 기술적 효과가 있다. 아울러, 낮은 마찰열 발생에 따라 치조골에 천공 시 발생열을 최소화 할 수 있어 치조골이나 잇몸 등의 괴사를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.Thus, when used as a dental material using the zirconium oxide single crystals grown in accordance with an embodiment of the present invention, the grown single crystals do not rust, so inflammation does not occur, so the biocompatibility is very excellent. In addition, the grown single crystal has the same ivory color as that of artificial teeth, which is excellent in aesthetics and can be used for a long time because of its high mechanical strength, and has a technical effect of ingesting hot food without objection because of low thermal conductivity. In addition, there is an advantage that can minimize the heat generated during drilling in the alveolar bone due to the low frictional heat generated, thereby minimizing necrosis of the alveolar bone or gum.

또한 본 발명의 일 실시예에 따라 육성된 산화지르코늄 단결정은 꺾임강도와 파괴인성이 높기 때문에 기계적으로 정밀가공할 수 있을 뿐만이 아니라 초음파 가공과 샌드블라스트(sand brust) 가공을 할 수 있다. 따라서 육성된 단결정은 수술용 칼이나 정밀하고 초고속 가공시에 사용하는 드릴 그리고 내열성이 우수하여 우주선 부품등 다양하게 사용할 수 있다.In addition, the zirconium oxide single crystals grown in accordance with one embodiment of the present invention have high bending strength and fracture toughness, so that not only can they be mechanically precisely processed, but also ultrasonic and sand blast processing can be performed. Therefore, the grown single crystal can be used for various purposes such as a surgical knife, a drill used for precise and ultra-high speed machining, and a spacecraft component with excellent heat resistance.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 산화지르코늄 단결정 및 그 제조방법에 대해서 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the zirconium oxide single crystal and its manufacturing method have been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, but a person skilled in the art does not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention.

Claims (5)

고주파 유도가열에 의한 단결정을 성장시키는 스컬 도가니에 ZrO2: 96~92 wt%와 Y2O3 : 4 ~8 wt % 의 원료를 장입시키는 단계;
상기 스컬 도가니 내부에 산화지르코늄 금속 입자 또는 카본 덩어리를 위치시키는 단계;
고주파 유도장치에 전원을 인가하여 상기 스컬도가니 내부의 산화지르코늄 금속 입자 또는 카본 덩어리로부터 시작하여 장입된 상기 원료를 용융시키는 단계;
상기 스컬도가니 외부의 유도코일을 1~20mm/hr 의 속도로 상승시키면서 상기 스컬도가니 상부에 상기 원료를 보충 공급하는 단계;
상기 스컬도가니 내부에서 산화지르코늄 단결정이 육성이 완료되면 고주파 유도장치의 전원을 차단하는 단계; 및
상기 육성된 산화지르코늄 단결정을 상기 스컬도가니 내부에 유지하면서 110 ~ 70℃/hr 의 냉각속도로 냉각시키는 단계; 를
포함하여 등축정계(cubic)와 정방정계(Tetragonal)의 결정상이 함께 존재하는 산화지르코늄 단결정을 육성시키는 산화지르코늄 단결정의 육성방법.
ZrO 2 : 96 ~ 92 wt% and Y 2 O 3 in skull crucible growing single crystal by high frequency induction heating : Charging 4-8 wt% of raw material;
Placing a zirconium oxide metal particle or agglomeration of carbon in the skull crucible;
Applying power to a high frequency induction apparatus to melt the raw material charged starting from the zirconium oxide metal particles or carbon agglomerates inside the scull crucible;
Replenishing and supplying the raw material to the upper portion of the scull crucible while raising the induction coil outside the scull crucible at a speed of 1 to 20 mm / hr;
Cutting off the power of the high frequency induction apparatus when the zirconium oxide single crystal is completely grown in the scull crucible; And
Cooling the grown zirconium oxide single crystal at a cooling rate of 110 to 70 ° C / hr while maintaining the inside of the scull crucible; To
And a zirconium oxide single crystal for growing a zirconium oxide single crystal including a cubic and tetragonal crystal phase.
제 1항에 있어서,
상기 등축정계(cubic) 결정상은 기지조직(Matrix)을 형성하고 상기 정방정계(Tetragonal) 결정상은 상기 기지조직내에 방향성을 갖고 막대모양으로 석출되어 있는 산화지르코늄 단결정의 육성방법.
The method of claim 1,
Wherein said cubic crystal phase forms a matrix and said tetragonal crystal phase is oriented in said matrix and is precipitated in a rod shape.
제 2항에 있어서,
상기 기지조직(Matrix)내에 단사정계(Monoclinic) 결정상이 일부 섞여서 존재하고 있는 산화지르코늄 단결정의 육성방법.
The method of claim 2,
A method for growing a zirconium oxide single crystal in which a monoclinic (Monoclinic) crystal phase is partially mixed in the matrix.
제 2항에 있어서,
상기 막대모양의 정방정계(Tetragonal) 결정상은 평균직경이 0.05~0.2㎛ 이고 평균길이가 0.5~1.5㎛ 크기인 산화지르코늄 단결정의 육성방법.
The method of claim 2,
The rod-shaped tetragonal crystal phase is a method of growing a zirconium oxide single crystal having an average diameter of 0.05 ~ 0.2 ㎛ and an average length of 0.5 ~ 1.5 ㎛ size.
제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화지르코늄 단결정은 파괴인성이 1290 내지 1603 (kgf/mm3 /2)이며, 꺾임강도가 329 내지 352 (MPa)인 것을 특징으로 하는 산화지르코늄 단결정의 육성방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the zirconium oxide single crystal has a fracture toughness of 1290 to 1603 (kg f / mm 3/2 ), the zirconium oxide single crystal growing method, characterized in that the bending strength of 329 to 352 (MPa).
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