KR20140112235A - 세라믹 코어 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR20140112235A KR1020130026701A KR20130026701A KR20140112235A KR 20140112235 A KR20140112235 A KR 20140112235A KR 1020130026701 A KR1020130026701 A KR 1020130026701A KR 20130026701 A KR20130026701 A KR 20130026701A KR 20140112235 A KR20140112235 A KR 20140112235A
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Abstract

본 발명은 세라믹 코어 및 그의 제조방법 관한 것이다. 본 발명의 세라믹 코어는 세라믹 입자; 및 상기 세라믹 입자를 코팅하고 있는 유리질 금속 실리케이트를 포함하며, 그의 제조방법은 금속 알콕사이드, 실리카 전구체, 세라믹 입자 및 용제를 혼합하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 혼합한 수득물을 필터링 후에 건조하여 상기 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체가 코팅된 세라믹 입자를 제조하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자를 압축하여 성형체를 형성하는 제3 단계; 및 상기 성형체를 열처리하는 제4 단계;를 포함한다.
본 발명의 세라믹 코어 제조방법은 기존에 적용되는 공정을 획기적으로 개선하고, 유리질 금속 실리케이트를 세라믹 코어의 출발물질인 세라믹 입자에 코팅하여 낮은 유기 바인더의 함량과 열처리에 따른 수축 및 형상변화를 거의 없앨 수 있고, 고강도 및 고붕괴성 등의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

Description

세라믹 코어 및 그의 제조방법{Ceramic core And Its Manufacturing Methode}
본 발명은 세라믹 코어 및 그의 제조방법 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 코어를 보다 쉽게 제작할 수 있도록 기존에 적용되는 공정을 획기적으로 개선하였으며, 열처리에 따른 수축 및 형상변화가 거의 없고, 고강도 및 고 붕괴성을 가진 치수 안정형 세라믹 코어 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 세라믹 코어는 중공형 주조물 제작 시 내부 공간을 형성하는데 중요한 구성품으로서, 주조 시 고온의 용탕과 직접적으로 접촉하고 용탕의 자중을 견딜 수 있는 고온 강도가 요구될 뿐 아니라 주조물의 외부형상 제조용 쉘 몰드 제작에 필요한 wax 사출 시의 압력에도 견디어야 함으로 일정 이상의 상온 및 고온 강도가 요구된다.
기존의 세라믹 코어는 지르코티아, 실리카 등의 세라믹 입자와 성형체를 유지 또는 세라믹 입자와 혼화성을 향상시키기 위한 고분자 물질 (왁스 등)이나 계면활성제와 같은 유기화합물의 혼합물로 구성되며, 이는 고온에서의 강도발현을 위해 소결공정이 필수적으로 요구된다. 그러나 소결 시 세라믹 코어의 수축에 의한 형상 비틀림 현상과 유기 물질의 기화에 의한 코어 내 기공이 형성되는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점은 주조 시 세라믹 코어의 파괴를 가져오게 되거나 주조품의 불량으로 직결되며 필요 이상의 강도 부여는 주조 후, 붕괴성 저하를 가져온다. 이는 출발물질의 조성 조합비, 제조 공정변수, 열처리 조건 등에 따라 각기 다른 특성을 발현하게 됨으로써 요구특성에 맞는 세라믹 코어 제작을 위한 정확한 data 확보가 용이하지 않다.
따라서 본 발명에서는 기존의 세라믹 코어 제조 공정이 갖는 단점을 보완한 새로운 세라믹 코어 제조공정을 개발하여 기존의 세라믹 공정에서 강도 부여를 위해 수행되었던 열처리에 따른 수축 및 형상변화가 없는 새로운 개념의 치수 안정형 세라믹 코어 제작 기술을 확보하고, 새로운 공정 적용을 통해 다양한 기계적 강도를 발현하는 세라믹 코어를 만들고자 한다.
[선행기술문헌]
한국특허공개 제10-2009-0068846호
한국특허등록 제10-2003-0014828호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 세라믹 코어를 보다 쉽게 제작할 수 있도록 기존에 적용되는 공정을 획기적으로 개선하고, 낮은 유기 바인더의 함량과 열처리(소결)에 따른 수축 및 형상변화가 거의 없으며 고강도 및 고 붕괴성과 같이 다양한 기계적 강도를 발현하는 치수 안정형 세라믹 코어 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세라믹 입자; 및 상기 세라믹 입자를 코팅하고 있는 유리질 금속 실리케이트를 포함하는 세라믹 코어를 제공한다.
상기 세라믹 입자는 지르코니아, 실리카 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속은 Na, Mg, K, Ca, Li, Be로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명은 또한, 금속 알콕사이드, 실리카 전구체, 세라믹 입자 및 용제를 혼합하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 얻어진 수득물을 필터링 후에 건조하여 상기 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체가 코팅된 세라믹 입자를 제조하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자를 압축하여 성형체를 형성하는 제3 단계; 및 상기 성형체를 열처리하는 제4 단계;를 포함하는 세라믹 코어 제조방법을 제공한다.
상기 제3 단계는 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자와 유기 바인더를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속 알콕사이드는 MOR로 표현되며 M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, R은 수소 또는 알킬기인 것이 바람직하다.
상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 이소프로필기, 헥실기 및 사이클로 헥실기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속은 Na, Mg, K, Ca, Li 및 Be으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속 알콕사이드의 함량은 상기 용제 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부인 것이 바람직하다.
상기 실리카 전구체는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라 프로폭시실란, 테트라 부톡시실란, 테트라이소프록폭시실란, 메톡시트리에톡시실란, 디메톡시디에톡시실란, 에톡시트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메칠디에톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 테트라메톡시메틸실란, 테트라메톡시에틸실란 및 테트라에톡시메틸실란으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 실리카 전구체의 함량은 상기 용제 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부인 것이 바람직하다.
상기 세라믹 입자는 지르코니아, 실리카 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 용제는 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸 알콜, 헥실알콜 및 사이클로헥실알콜로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 유기 바인더는 수용성 고분자, 지용성 고분자 또는 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 유기 바인더는 폴리비닐알코올, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 페놀 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 유기 바인더의 함량은 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자와 유기 바인더를 혼합한 100 중량부 기준으로 5 내지 15 중량부인 것이 바람직하다.
상기 성형체는 일축가압 (uniaxial press), 냉간등가압 (cool isostatic press: CIP) 및 열간등가압 (hot isostatic press: HIP)으로 이루어진 군에서 선택되는 방법으로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는 일축가압 후 냉간등가압을 통해 성형체를 제조할 수 있다.
상기 건조는 80 내지 120℃의 온도에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 900 내지 1000℃의 온도에서 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 코어를 제공한다.
본 발명의 세라믹 코어 제조방법은 기존에 적용되는 공정을 획기적으로 개선하고, 유리질 금속 실리케이트를 세라믹 코어의 출발물질인 세라믹 입자에 코팅하여 낮은 유기 바인더의 함량과 열처리(소결)에 따른 수축 및 형상변화를 거의 없앨 수 있고, 고강도 및 고붕괴성 등의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 세라믹 코어 제조방법의 공정 흐름을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2은 본 발명의 시험예 1에서 실시예 1과 비교예 1에 대해 파괴강도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3는 본 발명의 시험예 2에서 실시예 1에 따른 세라믹 코어의 용출성 실험 전, 후 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명의 세라믹 코어의 제조방법은, 금속 알콕사이드, 실리카 전구체, 세라믹 입자 및 용제를 혼합하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 혼합한 수득물을 필터링 후에 건조하여 상기 무기 금속 알칼리 화합물이 코팅된 세라믹 입자를 제조하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자를 압축하여 성형체를 형성하는 제3 단계; 및 상기 성형체를 열처리하는 제4 단계;를 포함한다.
본 발명의 세라믹 코어 제조방법에 따르면, 먼저 금속 알콕사이드, 실리카 전구체, 세라믹 입자 및 용제를 혼합한다.
상기 세라믹 입자는 지르코니아, 실리카 및 알루미나 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체와 상기 세라믹 입자는 1 내지 60분 정도 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 금속 알콕사이드는 MOR로 표현되며 M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, R은 수소 또는 알킬기인 것이 바람직하다.
상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 이소프로필기, 헥실기 및 사이클로 헥실기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속은 Na, Mg, K, Ca, Li 및 Be으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 금속 알콕사이드의 함량은 상기 용제 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 상기 금속 알콕사이드의 함량이 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 network modifier로서의 역할이 감소되어 실리카의 유리상 전환온도를 높이게 되며, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 실리카 망상구조의 생성을 저해할 뿐만 아니라 백화현상으로 인해 세라믹 코어의 기계적 강도가 충분히 발현되지 않기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 실리카 전구체는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라 프로폭시실란, 테트라 부톡시실란, 테트라이소프록폭시실란, 메톡시트리에톡시실란, 디메톡시디에톡시실란, 에톡시트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메칠디에톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 테트라메톡시메틸실란, 테트라메톡시에틸실란 및 테트라에톡시메틸실란으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 실리카 전구체의 함량은 상기 용제 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 상기 실리카 전구체의 함량이 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 실리카에 의한 유리화 반응이 거의 일어나지 않게 되며, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 실리카의 유리상 전환온도를 높여 세라믹 코어의 기계적 강도를 저해하기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 용제는 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸 알콜, 헥실알콜 및 사이클로헥실알콜으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
다음으로, 상기 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체와 혼합된 상기 세라믹 입자를 필터링 후에 건조시켜 상기 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체가 코팅된 세라믹 코어를 제조한다.
상기 세라믹 입자가 코팅되는 과정으로는 하기와 같이 가수분해 반응 및 축합 반응을 통해 이루어진다.
[반응식 1] 가수분해 반응
MOR + H2O → ROH + MOH
[반응식 2] 축합 반응
nSi(OR)4 +4nH2O → nSiO2 + 4nROH
상기 반응식 1 및 반응식 2에서 MOR, ROH, MOH, Si(OR)4 및 SiO2 는 각각 금속 알콕사이드, 알콜, 수산화금속, 알킬 실리케이트 및 실리카를 의미한다. 상기 금속 알콕사이드와 알킬 실리케이트는 물에 의해 수산화 금속, 실리카, 알콜로 가수분해되며, 특히 알킬 실리케이트는 가수분해 반응과 동시에 가수반응을 통해 생성된 실란올 (SiOH) 분자끼리 반응하는 축합 반응 즉, 졸-겔 반응으로 실리카를 생성시킨다.
상기 건조는 상기 세라믹 입자를 80 내지 120℃에서 0.5 내지 3시간 동안 방치하는 것으로 이루어진다. 상기 건조는 용제 또는 가수분해 반응 중에 생성된 알코올을 건조하는 공정을 포함한다.
여기서, 상기 온도가 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 알코올이 충분히 휘발되지 않아 건조하는 시간이 필요 이상으로 길어지는 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체가 기화되거나 분해되어 유리화 반응 효율이 감소되기 때문에 바람직하지 못하다.
여기서 상기 세라믹 입자와 유기 바인더를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 바인더는 수용성 고분자, 지용성 고분자 또는 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 유기 바인더의 구체적인 종류로는 폴리비닐알코올, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 페놀 이소시아네이트 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 유기 바인더의 함량은 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자와 유기 바인더를 혼합한 100 중량부 기준으로 5 내지 15 중량부인 것이 바람직하다.
상기 유기 반인더의 함량이 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 세라믹 코어의 성형성에 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 유기 물질의 기화에 의한 코어 내 기공이 형성되기 때문에 바람직하지 못하다.
다음으로, 상기 형성된 혼합물을 압축하여 성형체를 형성한다.
본 단계에서 성형체를 만들기 위한 혼합물의 성형에는 일축가압 (uniaxial press), 냉간등가압 (cool isostatic press: CIP) 및 열간등가압 (hot isostatic press: HIP)으로 이루어진 군에서 선택되는 방법으로 제조될 수 있으며, 보다 바람직하게는 일축가압 후 냉간등가압을 통해 성형체 제조하는 것이다.
마지막으로, 상기 성형체를 열처리한다.
상기 열처리 과정은 세라믹 입자 표면에 유리질 금속 실리케이트를 생성시키기 위한 과정이며, 상기 세라믹 코어의 강도는 하기 유리화 반응을 통해 발현된다. 여기서 상기 유리질 금속 실리케이트는 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체의 유리화 반응을 통해 얻어진 수득물이다.
[반응식 3] 유리화 반응
SiO2 + 2MOH → SiO2·M2O + H2O
상기 열처리는 900 내지 1000℃ 온도에서 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 온도가 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 유리질 금속 실리케이트의 유리질로의 전환율이 감소하는 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 유리질 금속 실리케이트의 기화 및 분해가 촉진되어 유리화 효율이 감소하기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 유리질 금속 실리케이트의 금속은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 사용이 가능하며, 예를 들어 Na, Mg, K, Ca, Li 및 Be으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 다만, 이에 한정되진 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발
명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 것과 같은 조성으로 출발 세라믹 입자를 혼합하여, 표 2의 조성과 같이 실리카 전구체(테트라에틸오쏘실리케이트)와 금속 알콕사이드(소듐 메톡사이드)로 이루어진 알칼리 금속 화합물과 혼합한 후, 100 ℃에서 1시간 동안 건조하여 유리질 금속 실리케이트가 코팅된 세라믹 입자를 제조한 후 상기 표면 코팅된 세라믹 입자를 유기바인더로 사용된 폴리비닐알콜(PVA)을 10wt% 첨가 한 후, 일축가압 성형 한 후 이를 냉간등가압 하여 성형체를 형성하고, 이 성형체를 1000 ℃에서 1시간 동안 열처리 하여 세라믹 코어 시험편을 제작한다.
출발 세라믹 입자 크기에 따른 조성표
출발 세라믹 입자 함량 ( wt %)
Zircon Flour 2 10
Zircon Flour 3 10
Fused silica 10
Silica powder (25㎛) 10
Silica powder (45㎛) 25
Silica powder (149㎛) 25
Silica powder (100~200㎛) 10
무기코팅제 조성비
테트라에틸오쏘실리케이트
( wt % ( mol %)) 		소듐메톡사이드
( wt % ( mol %)) 		이소부틸알콜
( wt % ( mol %))
38(0.18) 56(1.5) 6(0.08)
비교예 1
표 1의 조성으로 배합된 출발 세라믹 입자와 하기 표 3의 유기 화합물로 이루어진 혼합물을 일축가압 후 냉간등가압하여 성형체를 형성하고, 1000 ℃에서 1시간 동안 열처리 하여 기존의 세라믹 코어 시편을 제작한다.
기존 세라믹 코어 제작을 위한 유기 화합물 조성비
Conventional binder Rate ( wt . %)
Paraffin Wax (solid) 80 ~ 85
Micro Crystal Was (solid) 7 ~ 9
Oleic Acid (liquid) 5 ~ 7
Stearic Acid (solid) 1 ~ 3
Total 100
시험예 1 : 파괴강도 측정시험
실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 세라믹 코어 시험편에 대해 파괴강도를 측정하여 도 2에 나타내었다. 여기서, 도 2의 도표 숫자 1, 2는 각각 열처리 전, 열처리 후를 나타낸다.
파괴강도는 만능 시험기 (universial testing machine)를 이용하여 4-point bending mode, 0.5 mm/min의 속도로 상온에서 5회 측정한 값의 평균값을 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 실시예 1에 의해 제작된 세라믹 코어 시험편의 경우 무기 바인더를 모재 입자에 코팅함에 따라 모재 입자 표면에서의 무기 바인더의 높은 코팅 효율과 입자 계면에 잘 형성된 유리상에 의해 비교예 1의 세라믹 코어의 파괴강도인 4 MPa 이상의 강도인 평균 16 MPa 강도 값을 나타내었다.
또한 도 2의 열처리 전의 세라믹 코어 시험편은 유기 바인더로만 강도가 유지되지만, 열처리 후에는 무기 바인더에서 전환된 유리상으로 인해 강도가 급격하게 증대되었다.
시험예 2: 용출성 시험
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 실시예 1의 세라믹 코어 시험편의 수산화나트륨 용액에서의 (농도 40 wt%) 용출성 시험 사진을 도 3에 나타내었다. 여기서 (a) 용출성 시험 전, (b) 용출성 시험 3시간 후를 의미 한다.
무기 코팅제에 의해 제작된 세라믹 코어의 수산화나트륨 용액에서의 분해성의 결과로서, 건조 및 열처리에 의해 생성된 소듐 실리케이트의 유리질이 수산화나트륨 용액에서 완전히 분해되어짐을 알 수 있었다.
세라믹 코어는 상온 및 고온에서 강도 발현을 위해서 상온에서는 다량의 유기 바인더가 사용되어야 하며, 고온에서는 소결이 이루어져야 한다. 세라믹 코어는 주조 후 수산화나트륨 용액에 함침하여 분해시키며, 분해된 세라믹 코어의 공간을 이용하여 중공형 주조품을 만들 수 있는 것이다. 위와 같은 결과를 통해 높은 기계적 강도를 가지면서 우수한 용출성을 가지는 세라믹 코어가 제조됨을 알 수 있었다.
따라서, 기존의 세라믹 코어 제작에서 형상 유지를 위해 첨가되는 유기 바인더를 대신하여 세라믹 입자의 표면을 유리질 금속 실리케이트로 코팅시킴으로써 낮은 유기 바인더의 함량과 높은 내열강도를 가진 친환경적 세라믹 코어를 낮은 생산비용으로 생산할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (21)

  1. 세라믹 입자; 및
    상기 세라믹 입자를 코팅하고 있는 유리질 금속 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 지르코니아, 실리카 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 Na, Mg, K, Ca, Li 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어.
  4. 금속 알콕사이드, 실리카 전구체, 세라믹 입자 및 용제를 혼합하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 얻어진 수득물을 필터링 후에 건조하여 상기 금속 알콕사이드 및 실리카 전구체가 코팅된 세라믹 입자를 제조하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자를 압축하여 성형체를 형성하는 제3 단계; 및 상기 성형체를 열처리하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 단계는 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자와 유기 바인더를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 금속 알콕사이드는 MOR로 표현되며 M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, R은 수소 또는 알킬기인 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 이소프로필기, 헥실기 및 사이클로 헥실기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 금속은 Na, Mg, K, Ca, Li 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 금속 알콕사이드의 함량은 상기 용제 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 실리카 전구체는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라 프로폭시실란, 테트라 부톡시실란, 테트라이소프록폭시실란, 메톡시트리에톡시실란, 디메톡시디에톡시실란, 에톡시트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메칠디에톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 테트라메톡시메틸실란, 테트라메톡시에틸실란 및 테트라에톡시메틸실란으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 실리카 전구체의 함량은 상기 용제 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 지르코니아, 실리카 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 용제는 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸 알콜, 헥실알콜 및 사이클로헥실알콜로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 유기 바인더는 수용성 고분자, 지용성 고분자 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 유기 바인더는 폴리비닐알코올, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 페놀 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 유기 바인더의 함량은 상기 제2 단계에서 제조된 세라믹 입자와 유기 바인더를 혼합한 100 중량부 기준으로 5 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 성형체는 일축가압 (uniaxial press), 냉간등가압 (cool isostatic press: CIP) 및 열간등가압 (hot isostatic press: HIP)으로 이루어진 군에서 선택되는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 성형체는 일축가압 후 냉간등가압으로 압축되어 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  19. 제4항에 있어서,
    상기 건조는 80 내지 120℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  20. 제4항에 있어서,
    상기 열처리는 900 내지 1000℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 코어 제조방법.
  21. 제4항 내지 제20항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 코어.
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KR20210012754A (ko) * 2019-07-26 2021-02-03 천지산업주식회사 무기 바인더가 적용된 세라믹 코어를 이용한 단결정의 고온부품을 주조하는 방법

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KR101212874B1 (ko) * 2010-04-23 2012-12-14 현대메티아 주식회사 주형 및 주형의 제조방법
KR101287146B1 (ko) * 2011-01-20 2013-07-17 현대메티아 주식회사 이중 코팅공정을 통한 주형재료, 주형, 주형품, 주형재료의 제조방법 및 주형의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200029188A (ko) * 2018-09-10 2020-03-18 창원대학교 산학협력단 고온부품 주조용 세라믹 코어의 제조방법
KR20210012754A (ko) * 2019-07-26 2021-02-03 천지산업주식회사 무기 바인더가 적용된 세라믹 코어를 이용한 단결정의 고온부품을 주조하는 방법

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