KR20150094265A - Earthenware having improved mechanical property and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR20150094265A
KR20150094265A KR1020140015337A KR20140015337A KR20150094265A KR 20150094265 A KR20150094265 A KR 20150094265A KR 1020140015337 A KR1020140015337 A KR 1020140015337A KR 20140015337 A KR20140015337 A KR 20140015337A KR 20150094265 A KR20150094265 A KR 20150094265A
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    • C04B41/86—Glazes; Cold glazes

Abstract

The present invention relates to a ceramic product having a glaze layer formed on the surface, and more specifically, to a ceramic product having improved mechanical properties and a manufacturing method thereof. Compressive stress is applied to the glaze layer. The compressive stress is distributed over the glaze layer to increase toward the surface of the glaze layer. The present invention can prevent fine cracks and scratches from being formed on the surface and improve the mechanical properties such as strength and hardness.

Description

기계적 물성이 개선된 도자기 및 그 제조방법{Earthenware having improved mechanical property and manufacturing method of the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a ceramic having improved mechanical properties and a manufacturing method thereof,

본 발명은 도자기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면에서 미세크랙이나 스크래치의 발생이 억제될 수 있고 기계적 물성이 개선된 도자기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramics and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a ceramics which can suppress the generation of fine cracks or scratches on the surface and improve mechanical properties, and a method of manufacturing the same.

도자기는 도기(陶器)와 자기(磁器)를 포함하는 용어이다. 이하에서, 도자기라 함은 도기와 자기를 포함하는 의미로 사용한다. 도자기에는 점토, 장석, 규석, 납석, 도석 등의 원료가 주로 사용되며, 도자기는 이들 원료를 일정 비율로 혼합하여 성형한 다음 소성하여 경화시킨 제품을 말한다. 도기는 흡수율이 크므로 두드려 보았을 때 탁한 음을 내고 내구성이 비교적 약하다. 자기는 흡수율이 거의 없어 두드려 보았을 때 맑은 음을 내고 내구성이 뛰어나다.Pottery is a term that includes pottery and porcelain. In the following, the term porcelain is used to mean both porcelain and porcelain. Ceramics are mainly made of materials such as clay, feldspar, silica, pyrophyllite, and stonite. Ceramics are products obtained by mixing and molding these materials at a certain ratio, followed by firing and curing. Pottery has a high absorption rate, so it produces a dull sound when tapped and has a relatively low durability. It has a low absorption rate and gives a clear sound when touched and has excellent durability.

최근에는 도자기의 강도를 증진하기 위한 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 일상적인 생활에서 도자기를 사용할 때 도자기 표면에 미세크랙이나 스크래치가 생성될 수 있으며, 도자기 표면에 생성된 미세크랙이나 스크래치는 강도를 떨어뜨리는 요인이 되고 있다. Recently, a lot of studies have been conducted to improve the strength of ceramics. When using ceramics in everyday life, fine cracks and scratches can be generated on the surface of ceramics, and micro cracks and scratches generated on the surface of ceramics have become a factor to lower strength.

따라서, 도자기 표면에 미세크랙 또는 스크래치의 발생을 억제하고, 도자기의 강도와 경도를 증진할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
Therefore, there is a demand for a method capable of suppressing the generation of fine cracks or scratches on the surface of ceramics and enhancing the strength and hardness of the ceramics.

대한민국 특허등록 제10-1098243호Korean Patent Registration No. 10-1098243

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표면에서 미세크랙이나 스크래치의 발생이 억제될 수 있고 강도 및 경도와 같은 기계적 물성이 개선된 도자기 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
A problem to be solved by the present invention is to provide a ceramic which can suppress the generation of fine cracks and scratches on its surface and which has improved mechanical properties such as strength and hardness, and a method for producing the same.

본 발명은, 표면에 유약층이 형성된 도자기로서, 상기 유약층에 화학강화층이 형성되어 있고, 상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기를 제공한다. The present invention relates to a ceramic having a glaze layer formed on its surface, wherein a chemical strengthening layer is formed on the glaze layer, a compressive stress acts on the chemical strengthening layer, and the compressive stress Wherein the ceramic material has an increased distribution.

상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재한다. There are more potassium (K) contents in the chemically strengthened layer than the potassium (K) component contained in the glaze used to form the glaze layer.

상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는다.The chemical strengthening layer has a distribution in which the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.

상기 화학강화층은, 칼륨 이온을 포함하는 용융된 칼륨 소스 용액에 상기 유약층이 형성된 도자기가 침지되어 칼륨 이온과 상기 유약층 내의 나트륨 이온이 상호 치환되게 하는 화학강화처리가 이루어져 형성된 것이고, 상기 화학강화층은 1∼100㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 유약층은 1∼1000㎛의 두께를 가질 수 있다.Wherein the chemical strengthening layer is formed by chemical strengthening treatment in which a pottery in which the glaze layer is formed is immersed in a molten potassium source solution containing potassium ions so that potassium ions and sodium ions in the glaze layer are mutually substituted, The reinforcing layer may have a thickness of 1 to 100 mu m, and the glaze layer may have a thickness of 1 to 1000 mu m.

또한, 본 발명은, 도자기 원료와 바인더를 혼합하고 성형하여 목표하는 형태의 성형체를 형성하는 단계와, 상기 성형체를 1차 소성하는 단계와, 1차 소성된 성형체 표면에 나트륨(Na) 성분을 포함하는 유약을 시유하고 건조하여 상기 성형체 표면에 유약층을 형성하는 단계와, 상기 유약층이 형성된 성형체를 2차 소성하여 도자기를 형성하는 단계와, 2차 소성되어 형성된 도자기를 칼륨 이온을 포함하는 용융된 칼륨 소스 용액에 침지하여 칼륨 이온과 상기 유약층 내의 나트륨 이온이 상호 치환되게 하는 화학강화처리하여 상기 유약층에 화학강화층이 형성되게 하는 단계 및 화학강화처리된 도자기를 세정하고 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a ceramic molded body, comprising the steps of: mixing a ceramic raw material and a binder and forming the ceramic body to form a molded body of a desired shape; firstly firing the molded body; Forming a glaze layer on the surface of the formed body; and forming a ceramic by secondary firing the formed body having the glaze layer formed thereon, melting the ceramic formed by the secondary firing into a molten The chemical strengthening layer is formed on the glaze layer by chemically strengthening the potassium ion source and the sodium ion in the glaze layer so that the chemical strengthening layer is formed on the glaze layer, The present invention also provides a method of manufacturing ceramics having improved mechanical properties.

상기 화학강화처리를 위해 상기 칼륨 소스 용액은 350∼600℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. Preferably, the potassium source solution is heated to a temperature of 350 to 600 [deg.] C for the chemical strengthening treatment.

상기 칼륨 소스 용액은 질산칼륨(KNO3), 수산화인산칼륨(K2HPO4), 염화칼륨(KCl) 및 인산칼륨(K2PO4) 중에서 선택된 1종 이상의 용액일 수 있다.The potassium source solution may be at least one solution selected from potassium nitrate (KNO 3 ), potassium hydroxide (K 2 HPO 4 ), potassium chloride (KCl) and potassium phosphate (K 2 PO 4 ).

상기 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법은, 상기 2차 소성되어 형성된 도자기를 상기 칼륨 소스 용액에 침지하기 전에, 상기 2차 소성되어 형성된 도자기를 350∼600℃의 온도로 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing ceramics having improved mechanical properties further includes a step of preheating the ceramics formed by the second calcination to a temperature of 350 to 600 캜 before the ceramics formed by the second calcination are immersed in the potassium source solution can do.

상기 유약층은 1∼1000㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The glaze layer is preferably formed to a thickness of 1 to 1000 mu m.

상기 유약에 성분으로 Na2O가 1.0∼20.0 중량 함유되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the glaze contains 1.0 to 20.0 weight of Na 2 O as a component.

상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖고, 상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재한다.Wherein the chemical strengthening layer is subjected to a compressive stress and wherein the chemical strengthening layer has a distribution such that the compressive stress increases from the inside to the surface, wherein the chemical strengthening layer has a distribution of the amount of potassium (K) contained in the glaze used to form the glaze layer A potassium (K) content is present in the chemically enhancing layer.

상기 화학강화층은 1∼100㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는다.
The chemical strengthening layer may have a thickness of 1 to 100 mu m, and the chemical strengthening layer has a distribution such that the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.

본 발명의 도자기에 의하면, 표면에서 미세크랙이나 스크래치의 발생이 억제될 수 있고 강도 및 경도와 같은 기계적 물성이 개선될 수 있다. According to the ceramics of the present invention, occurrence of fine cracks and scratches on the surface can be suppressed, and mechanical properties such as strength and hardness can be improved.

도자기 표면에 형성된 유약층화학강화층이 형성되고, 상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖는데, 이를 통해 미세크랙이나 스크래치의 발생이 억제될 수 있고 강도 및 경도가 개선될 수 있다.
A glaze layer chemically reinforced layer formed on the surface of the ceramic is formed, a compressive stress acts on the chemical strengthening layer, and the chemical strengthening layer has a distribution such that the compressive stress increases from the inside to the surface, The generation can be suppressed and the strength and hardness can be improved.

도 1은 소지 표면에 유약층이 형성된 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 유약층에 화학강화층이 형성된 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 1차 소성된 성형체와 유약을 보여주는 사진이다.
도 4는 1차 소성된 성형체를 유약에 담그었다 꺼내는 모습을 보여주는 사진이다.
도 5는 1차 소성된 성형체 표면에 유약을 시유하고 상온에서 건조하는 모습을 보여주는 사진이다.
도 6은 2차 소성 후의 도자기 표면을 화학강화처리 전에 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 7은 도 6에서 '스펙트럼 9'라고 표시된 부분에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 화학강화처리를 수행하기 위한 장치를 보여주는 도면이다.
도 9는 화학강화처리 후의 유약층 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 10은 화학강화처리된 유약층에 대하여 EDS 분석한 결과를 보여주는 도면이다.
도 11은 화학강화처리 후의 유약층 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 12는 도 11의 사진을 확대하여 나타낸 사진이다.
도 13은 도 11의 'line data 3'를 따라 라인 스캔한 EDS 결과를 보여주는 도면이다.
도 14는 비교예 1, 비교예 2 및 실험예 1에 따라 제조된 도자기의 강도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
도 15는 실험예 2에서 사용된 도자기를 보여주는 사진이다.
도 16a 및 도 16b는 실험예 2에서 사용된 도자기의 단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 17은 실험예 2에서 사용된 도자기의 표면에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 실험예 2에 따른 화학강화처리 후의 단면 사진과 단면에 대한 성분 분석 결과를 보여주는 도면이다.
도 19는 실험예 2에 따른 화학강화처리 전과 후의 경도(nano indentation)를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 20은 실험예 2에 따른 화학강화처리 전과 후의 경도(micro vicker's hardness)를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 21은 실험예 3에서 사용된 도자기의 표면에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이다.
도 22는 실험예 3에서 사용된 도자기에 대하여 화학강화처리를 수행한 후 도자기 표면에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이다.
도 23은 실험예 3에 따른 화학강화처리 전과 후의 경도(micro vicker's hardness)를 비교하여 나타낸 그래프이다. 1 is a view showing a state in which a glaze layer is formed on a surface of a substrate.
2 is a view showing a state where a chemical strengthening layer is formed on a glaze layer.
Fig. 3 is a photograph showing the first fired molded article and the glaze.
Fig. 4 is a photograph showing a state in which the first fired molded body is immersed in a glaze.
5 is a photograph showing a state in which a glaze is applied to the surface of the first fired molded body and dried at room temperature.
Fig. 6 is a photograph of the surface of the ceramics after the second firing by a scanning electron microscope before the chemical strengthening treatment.
FIG. 7 is a graph showing the result of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis of a portion labeled 'Spectrum 9' in FIG.
8 is a view showing an apparatus for performing chemical strengthening treatment.
9 is a photograph of the surface of the glaze layer after the chemical strengthening treatment with a scanning electron microscope.
10 is a view showing the result of EDS analysis of the chemical strengthened glaze layer.
11 is a photograph of a section of the glaze layer after the chemical strengthening treatment, which was observed with a scanning electron microscope.
12 is an enlarged photograph of the photograph of Fig.
FIG. 13 is a diagram showing a result of line scan of the EDS according to 'line data 3' of FIG.
FIG. 14 is a graph showing the results of measuring the strength of ceramics produced according to Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Experimental Example 1. FIG.
15 is a photograph showing the ceramics used in Experimental Example 2. Fig.
16A and 16B are scanning electron micrographs showing cross sections of ceramics used in Experimental Example 2;
17 is a graph showing the result of energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) analysis of the surface of a ceramic used in Experimental Example 2. FIG.
Figs. 18A and 18B are cross-sectional photographs after chemical strengthening treatment according to Experimental Example 2 and the results of component analysis on the cross section.
19 is a graph showing a comparison of hardness (nano indentation) before and after the chemical strengthening treatment according to Experimental Example 2. Fig.
FIG. 20 is a graph showing a comparison of hardness (micro vicker's hardness) before and after the chemical strengthening treatment according to Experimental Example 2. FIG.
21 is a graph showing the result of energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) analysis of the surface of a ceramic used in Experimental Example 3. FIG.
FIG. 22 is a graph showing the result of energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) analysis of the ceramic surface after performing the chemical strengthening treatment on the ceramics used in Experimental Example 3. FIG.
23 is a graph showing a comparison between the hardness (micro vicker's hardness) before and after the chemical strengthening treatment according to Experimental Example 3. Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.

도자기는 도기(陶器)와 자기(磁器)를 포함하는 용어이다. 이하에서, 도자기라 함은 도기와 자기를 포함하는 의미로 사용한다. 도자기에는 점토, 장석, 규석, 납석, 도석 등의 원료가 주로 사용되며, 도자기는 이들 원료를 일정 비율로 혼합하여 성형한 다음 소성하여 경화시킨 제품을 말한다. 도기는 흡수율이 크므로 두드려 보았을 때 탁한 음을 내고 내구성이 비교적 약하다. 자기는 흡수율이 거의 없어 두드려 보았을 때 맑은 음을 내고 내구성이 뛰어나다. 이하에서 도자기 원료라 함은 점토, 장석, 규석 등의 원료로서 도자기를 제작하기 위하여 일반적으로 사용되는 원료를 의미하는 것으로 사용한다. Pottery is a term that includes pottery and porcelain. In the following, the term porcelain is used to mean both porcelain and porcelain. Ceramics are mainly made of materials such as clay, feldspar, silica, pyrophyllite, and stonite. Ceramics are products obtained by mixing and molding these materials at a certain ratio, followed by firing and curing. Pottery has a high absorption rate, so it produces a dull sound when tapped and has a relatively low durability. It has a low absorption rate and gives a clear sound when touched and has excellent durability. Hereinafter, the term "porcelain raw material" refers to raw materials generally used for producing ceramics as raw materials of clay, feldspar, and silica.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적 물성이 개선된 도자기는, 표면에 유약층이 형성된 도자기로서, 상기 유약층에 화학강화층이 형성되어 있고, 상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖는다.A ceramic having improved mechanical properties according to a preferred embodiment of the present invention is a ceramic in which a glaze layer is formed on the surface, a chemical strengthening layer is formed on the glaze layer, compressive stress acts on the chemical strengthening layer, The reinforcing layer has a distribution in which the compressive stress increases from the inside to the surface.

상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재한다. There are more potassium (K) contents in the chemically strengthened layer than the potassium (K) component contained in the glaze used to form the glaze layer.

상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는다.The chemical strengthening layer has a distribution in which the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.

상기 화학강화층은, 칼륨 이온을 포함하는 용융된 칼륨 소스 용액에 상기 유약층이 형성된 도자기가 침지되어 칼륨 이온과 상기 유약층 내의 나트륨 이온이 상호 치환되게 하는 화학강화처리가 이루어져 형성된 것이고, 상기 화학강화층은 1∼100㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 유약층은 1∼1000㎛의 두께를 가질 수 있다.Wherein the chemical strengthening layer is formed by chemical strengthening treatment in which a pottery in which the glaze layer is formed is immersed in a molten potassium source solution containing potassium ions so that potassium ions and sodium ions in the glaze layer are mutually substituted, The reinforcing layer may have a thickness of 1 to 100 mu m, and the glaze layer may have a thickness of 1 to 1000 mu m.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법은, 도자기 원료와 바인더를 혼합하고 성형하여 목표하는 형태의 성형체를 형성하는 단계와, 상기 성형체를 1차 소성하는 단계와, 1차 소성된 성형체 표면에 나트륨(Na) 성분을 포함하는 유약을 시유하고 건조하여 상기 성형체 표면에 유약층을 형성하는 단계와, 상기 유약층이 형성된 성형체를 2차 소성하여 도자기를 형성하는 단계와, 2차 소성되어 형성된 도자기를 칼륨 이온을 포함하는 용융된 칼륨 소스 용액에 침지하여 칼륨 이온과 상기 유약층 내의 나트륨 이온이 상호 치환되게 하는 화학강화처리하여 상기 유약층에 화학강화층이 형성되게 하는 단계 및 화학강화처리된 도자기를 세정하고 건조하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a ceramic having improved mechanical properties according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of: mixing a ceramic raw material and a binder and forming the mixture to form a desired shaped body; firstly firing the formed body; Forming a glaze layer on the surface of the formed body by applying and drying a glaze containing sodium (Na) to the surface of the pre-fired body; firing the formed body formed with the glaze layer to form a ceramic; A step of chemically strengthening the glaze layer by dipping the formed ceramics into a fused potassium source solution containing potassium ions so that the potassium ions and the sodium ions in the glaze layer are mutually substituted with each other to form a chemical strengthening layer on the glaze layer And cleaning and drying the chemically reinforced pottery.

상기 화학강화처리를 위해 상기 칼륨 소스 용액은 350∼600℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. Preferably, the potassium source solution is heated to a temperature of 350 to 600 [deg.] C for the chemical strengthening treatment.

상기 칼륨 소스 용액은 질산칼륨(KNO3), 수산화인산칼륨(K2HPO4), 염화칼륨(KCl) 및 인산칼륨(K2PO4) 중에서 선택된 1종 이상의 용액일 수 있다.The potassium source solution may be at least one solution selected from potassium nitrate (KNO 3 ), potassium hydroxide (K 2 HPO 4 ), potassium chloride (KCl) and potassium phosphate (K 2 PO 4 ).

상기 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법은, 상기 2차 소성되어 형성된 도자기를 상기 칼륨 소스 용액에 침지하기 전에, 상기 2차 소성되어 형성된 도자기를 350∼600℃의 온도로 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing ceramics having improved mechanical properties further includes a step of preheating the ceramics formed by the second calcination to a temperature of 350 to 600 캜 before the ceramics formed by the second calcination are immersed in the potassium source solution can do.

상기 유약층은 1∼1000㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The glaze layer is preferably formed to a thickness of 1 to 1000 mu m.

상기 유약에 성분으로 Na2O가 1.0∼20.0 중량 함유되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the glaze contains 1.0 to 20.0 weight of Na 2 O as a component.

상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖고, 상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재한다.Wherein the chemical strengthening layer is subjected to a compressive stress and wherein the chemical strengthening layer has a distribution such that the compressive stress increases from the inside to the surface, wherein the chemical strengthening layer has a distribution of the amount of potassium (K) contained in the glaze used to form the glaze layer A potassium (K) content is present in the chemically enhancing layer.

상기 화학강화층은 1∼100㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는다.The chemical strengthening layer may have a thickness of 1 to 100 mu m, and the chemical strengthening layer has a distribution such that the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적 물성이 개선된 도자기 및 그 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a ceramic having improved mechanical properties according to a preferred embodiment of the present invention and a method for producing the same will be described in more detail.

도자기 원료를 준비한다. 상기 도자기 원료는 광석 원료일 수 있고 산화물 분말과 같은 원료일 수도 있으며, 도자기 제조에 사용되는 원료라면 그 제한이 있는 것은 아니다. 목표하는 도자기 원료의 조성을 이루도록 각 도자기 원료를 칭량하여 준비한다. Prepare ceramics raw materials. The ceramics raw material may be an ore raw material, a raw material such as an oxide powder, and the raw materials used for manufacturing ceramics are not limited thereto. Each porcelain raw material is weighed and prepared so as to form the composition of the desired porcelain raw material.

상기 도자기 원료에 바인더를 첨가하여 혼합한다. 상기 바인더로는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose), 메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 카르복시셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르, 폴리비닐부티랄, n-부틸아세테이트 등을 사용할 수 있으며, 바인더로서 그 외에도 일반적으로 잘 알려진 물질이나 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다. 상기 바인더는 도자기 원료 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 첨가하는 것이 바람직하다.A binder is added to the ceramics raw material and mixed. Examples of the binder include polyethylene glycol, ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, carboxycellulose, polyvinyl alcohol, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, polyvinyl butyral, n-butyl acetate, As binders, generally known materials or those sold commercially can be used. The binder is preferably added in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic raw material.

이때, 분산성을 개선하기 위하여 분산제를 첨가할 수도 있다. 상기 분산제는 도자기 원료 100중량부에 대하여 0.1∼5중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 분산제로는 벤질트리메틸암모늄 하이드록사이드(benzyltrimethylammonium hydroxide)(C10H17NO), 디에틸아민(diethylamine)(C4H11N), 에틸아민(ethylamine), 프로필아민(propylamine), 부틸아민(butylamine), 펜틸아민(pentyl amine), 메틸아민(methylamine)(CH5N), 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide), 테트라에틸 암모늄 하이드록사이드(tetraethyl ammonium hydroxide), 테트라프로필 암모늄 하이드록사이드(tetrapropyl ammonium hydroxide), 테트라부틸 암모늄 하이드록사이드(tetrabutyl ammonium hydroxide) 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 분산제로서 이외에도 일반적으로 알려져 있는 물질이나 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다.At this time, a dispersant may be added to improve dispersibility. The dispersant is preferably added in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic raw material. Examples of the dispersing agent include benzyltrimethylammonium hydroxide (C 10 H 17 NO), diethylamine (C 4 H 11 N), ethylamine, propylamine, butylamine butylamine, pentylamine, methylamine (CH 5 N), tetramethyl ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide Tetrapropyl ammonium hydroxide, tetrabutyl ammonium hydroxide or a mixture thereof may be used. As a dispersant, generally known materials or those sold commercially can be used.

상기 혼합은 건식 혼합 또는 습식 혼합 공정을 이용할 수 있으며, 상기 건식 혼합 또는 습식 혼합 공정으로는 볼밀링(ball milling) 등을 이용할 수 있다. The mixing may be performed by dry mixing or wet mixing, and ball milling may be used for the dry mixing or wet mixing.

볼 밀링 공정을 구체적으로 살펴보면, 도자기 원료 및 바인더를 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하고, 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 기계적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 볼 밀링에 사용되는 볼은 지르코니아나 알루미나와 같은 세라믹으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜∼30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50∼500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있으며, 볼 밀링은 1∼48 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 볼 밀링에 의해 도자기 원료는 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 되며, 균일하게 혼합되게 된다. Specifically, the ball milling process is carried out by charging a ceramic material and a binder into a ball milling machine, mechanically grinding it by rotating it at a constant speed using a ball milling machine, and mixing it uniformly. The ball used for ball milling may be a ball made of ceramics such as zirconia or alumina, and the balls may be all the same size or may be used together with balls having two or more sizes. The size of the ball, the milling time, and the rotation speed per minute of the ball miller. For example, the size of the balls may be set in the range of about 1 mm to 30 mm in consideration of the size of the particles, the rotational speed of the ball miller may be set in the range of about 50 to 500 rpm, . By ball milling, the ceramic material is pulverized into fine particles, having a uniform particle size distribution, and uniformly mixed.

혼합된 결과물을 성형하여 목표하는 형태의 성형체를 형성한다. 상기 성형은 일반적으로 알려져 있는 압축 성형, 압출 성형, 슬립 캐스팅 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다. The mixed result is molded to form a molded body of a desired shape. The molding can be carried out by various known methods such as compression molding, extrusion molding, slip casting and the like.

상기 성형체를 1차 소성(초벌소성)한다. 일반 도자기인 경우에 상기 1차 소성(초벌소성)은 800∼1100℃의 제1 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 본차이나 도자기인 경우에 상기 1차 소성은 1100∼1280℃의 제1 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 본차이나는 도자기 종류의 하나로, 일반적으로 뼛가루(골회), 장석, 카올리나이트(고령토)라는 광물을 재료로 하여 만들어진 도자기를 말하며, 통상적으로는 삼인산칼슘의 함유율이 30% 이상 포함된다. 이러한 본차이나는 일반적으로 잘 알려져 있는 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 이하에서, 1차 소성 공정에 대하여 구체적으로 설명한다. The formed body is firstly baked (pre-baked). In the case of a general ceramics, the first sintering is preferably performed at a first temperature of 800 to 1100 캜. In the case of the china ceramic, the first firing is preferably performed at a first temperature of 1100 to 1280 캜. It is a type of pottery, usually made of minerals such as pottery (ore), feldspar, and kaolinite (kaolinite), and usually contains more than 30% calcium triphosphate. Such a bone china is generally well known, so a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, the first firing step will be described in detail.

성형체를 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입한다. The molded body is charged into a furnace such as an electric furnace.

퍼니스의 온도를 800∼1100℃의 제1 온도(본차이나 도자기인 경우에 1100∼1280℃의 제1 온도)로 승온하고 제1 온도에서 10분∼24시간 동안 유지하여 1차 소성을 수행한다. 1차 소성하는 동안에 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 상기 제1 온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. The temperature of the furnace is raised to a first temperature of 800 to 1100 占 폚 (first temperature of 1100 to 1280 占 폚 in case of a porcelain or porcelain), and maintained at the first temperature for 10 minutes to 24 hours to perform primary baking. It is desirable to keep the pressure inside the furnace constant during the first firing. It is preferable to raise the temperature to the first temperature at a heating rate of 1 to 50 ° C / min. If the heating rate is too slow, it takes a long time to decrease the productivity. If the heating rate is too fast, It is preferable to raise the temperature at the temperature raising rate within the above range.

1차 소성 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 1차 소성된 성형체를 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. After the first firing step is performed, the furnace temperature is lowered to unload the first fired molded body. The furnace cooling may be effected by shutting down the furnace power source to cool it in a natural state, or optionally by setting a temperature decreasing rate (for example, 10 DEG C / min). It is preferable to keep the pressure inside the furnace constant even while the furnace temperature is lowered.

1차 소성된 성형체 표면에 유약을 시유하고 건조한다. 상기 유약은 나트륨(Na) 성분을 포함하는 유약으로서, 일반적으로 소지(1차 소성된 성형체) 표면에 시유하는 유약이라면 그 제약이 있는 것은 아니다. 예컨대, 나트륨(Na) 성분이 함유된 소다장석계 유약 등이 그 예일 수 있다. 후속의 화학강화처리 공정을 위해 상기 유약에는 Na2O가 1.0∼20.0 중량 함유되는 것이 바람직하다. 1차 소성된 성형체 표면에 유약을 시유하고 건조하게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이 1차 소성된 성형체(10) 표면에는 유약층(20)이 형성되게 된다. 도 1에서 도면부호 '10'은 도자기 원료에 의해 형성된 소지(1차 소성된 성형체)를 나타낸다. 유약층(20)의 두께는 후술하는 화학강화처리를 위해 1∼1000㎛ 정도인 것이 바람직하다. The glaze is applied to the surface of the first fired molded body and dried. The glaze is a glaze containing sodium (Na) component, and generally does not have any limitation as long as it is glazed on the surface of the substrate (primary fired molded article). For example, a soda-lime-based glaze containing a sodium (Na) component may be an example. The glaze for subsequent chemical strengthening treatment step, it is preferred that Na 2 O containing 1.0 to 20.0 wt. When the glaze is applied to the surface of the first fired molded body and dried, a glaze layer 20 is formed on the surface of the first fired molded body 10 as shown in FIG. In Fig. 1, reference numeral 10 denotes a base (primary fired formed body) formed by a ceramic raw material. The thickness of the glaze layer 20 is preferably about 1 to 1000 mu m for the chemical strengthening treatment to be described later.

유약이 시유된 성형체를 2차 소성한다. 일반 도자기인 경우에 상기 2차 소성은 1000∼1400℃의 제2 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 본차이나 도자기인 경우에 상기 2차 소성은 900∼1100℃의 제2 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 이하에서, 2차 소성 공정에 대하여 구체적으로 설명한다. The molded body having the glaze is fired secondarily. In the case of a general ceramics, the secondary baking is preferably performed at a second temperature of 1000 to 1400 캜. In the case of the present china ceramic, the secondary firing is preferably performed at a second temperature of 900 to 1100 캜. Hereinafter, the secondary firing step will be described in detail.

유약이 시유된 성형체를 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입한다. The molded body with the glaze is charged into a furnace such as an electric furnace.

퍼니스의 온도를 1000∼1400℃의 제2 온도(본차이나 도자기인 경우에 900∼1100℃의 제2 온도)로 승온하고 제2 온도에서 10분∼24시간 동안 유지하여 2차 소성을 수행한다. 2차 소성하는 동안에 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 상기 제2 온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. The temperature of the furnace is raised to a second temperature of 1000 to 1400 占 폚 (a second temperature of 900 to 1100 占 폚 in case of porcelain or porcelain), and maintained at a second temperature for 10 minutes to 24 hours to perform secondary firing. It is desirable to keep the pressure inside the furnace constant during the secondary firing. It is preferable to raise the temperature to the second temperature at a heating rate of 1 to 50 ° C / min. If the heating rate is too slow, it takes a long time to decrease the productivity. If the heating rate is too fast, It is preferable to raise the temperature at the temperature raising rate within the above range.

상기 2차 소성은 1000∼1400℃ 범위의 제2 온도(본차이나 도자기인 경우에 900∼1100℃의 제2 온도)에서 이루어지는 것이 바람직하다. 소성온도가 1000℃(본차이나 도자기인 경우에 900℃) 미만인 경우에는 불완전한 소성으로 인해 도자기의 열적 또는 기계적 특성이 좋지 않을 수 있고, 1400℃(본차이나 도자기인 경우에 1100℃)를 초과하는 경우에는 에너지의 소모가 많아 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소성 효과를 기대하기 어렵다. The secondary firing is preferably performed at a second temperature in the range of 1000 to 1400 ° C (a second temperature in the range of 900 to 1100 ° C in the case of a ceramic or ceramic). If the firing temperature is less than 1000 ° C (900 ° C in the case of porcelain or porcelain), the thermal or mechanical properties of the ceramic may be poor due to incomplete firing, and if it exceeds 1400 ° C (1100 ° C in the case of porcelain or porcelain) It is not economical because it consumes a large amount of energy, and it is difficult to expect a further plasticizing effect.

또한, 상기 2차 소성은 제2 온도에서 10분∼24시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. 소성 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소성 효과를 기대하기 어려우며, 소성 시간이 작은 경우에는 불완전한 소성으로 인해 도자기의 물성이 좋지 않을 수 있다. It is preferable that the secondary firing is maintained at the second temperature for 10 minutes to 24 hours. If the firing time is too long, it is not economical since the energy consumption is high. Further, it is difficult to expect further firing effect. If the firing time is small, the physical properties of the ceramic material may not be good due to incomplete firing.

2차 소성 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 유약이 시유된 성형체를 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. After the second firing process is performed, the furnace temperature is lowered to unload the molded body having the glaze. The furnace cooling may be effected by shutting down the furnace power source to cool it in a natural state, or optionally by setting a temperature decreasing rate (for example, 10 DEG C / min). It is preferable to keep the pressure inside the furnace constant even while the furnace temperature is lowered.

2차 소성되어 형성된 도자기에 대하여 화학강화처리 공정을 수행한다. 상기 화학강화처리는 강화시키고자 하는 도자기 표면의 유약층을 화학강화처리하여 상기 유약층에 화학강화층이 형성되게 하는 것으로, 상기 유약층의 전이온도 이하에서 유약층에 함유되어 있는 이온반경이 작은 나트륨 이온을 이온반경이 큰 칼륨 이온과 치환시켜 유약층에 압축응력을 발생시켜 강화시키는 방법이다. 예컨대, 질산칼륨(KNO3) 용액에 담가두어 유약층에 있는 나트륨 이온(Na+)이 질산칼륨(KNO3) 용액의 칼륨 이온(K+)으로 치환되어 강화되는 방법이다. The chemical strengthening process is performed on the ceramics formed by secondary firing. Wherein the chemical strengthening treatment chemically reinforces the glaze layer on the surface of the ceramic to be strengthened to form a chemical strengthening layer on the glaze layer, wherein the chemical radius of the glaze layer is less than the transition temperature of the glaze layer, Sodium ions are replaced with potassium ions having a large ionic radius to generate compressive stress in the glaze layer to reinforce it. For example, it is immersed in a potassium nitrate (KNO 3 ) solution so that sodium ions (Na + ) in the glaze layer are replaced with potassium ions (K + ) in a potassium nitrate (KNO 3 ) solution.

이하에서, 더욱 구체적으로 화학강화처리 공정을 설명한다. 상기 화학강화처리 공정은 소정 온도로 가열된 질산칼륨(KNO3)과 같은 칼륨 소스 용액이 담긴 화학강화처리 장치에 2차 소성되어 형성된 도자기를 투입하여 소정 시간 동안 이온교환시킴으로써 유약층에 화학강화층이 형성되는 구성을 갖는다. 화학강화처리에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 유약층(20)에 화학강화층(30)이 형성되고, 화학강화층(30)에는 압축 응력이 작용하며, 화학강화층(30)은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖는다. 화학강화층(30)에는 유약층(20)을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 존재한다. 화학강화층(30)은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 가진다. 이러한 화학강화층(30)은 1∼100㎛의 두께를 가질 수 있다.Hereinafter, more specifically, the chemical strengthening treatment process will be described. In the chemical strengthening treatment step, a ceramics formed by secondary firing in a chemical strengthening treatment apparatus containing a potassium source solution such as potassium nitrate (KNO 3 ) heated at a predetermined temperature is introduced and ion exchanged for a predetermined time, Is formed. The chemical strengthening treatment forms a chemical strengthening layer 30 on the glaze layer 20 as shown in FIG. 2, compressive stress acts on the chemical strengthening layer 30, And has a distribution such that the compressive stress becomes larger toward the surface. The chemical strengthening layer 30 contains more potassium (K) content than the potassium (K) component contained in the glaze used to form the glaze layer 20. The chemical strengthening layer 30 has a distribution in which the content of potassium (K) increases from the inside to the surface. The chemical strengthening layer 30 may have a thickness of 1 to 100 mu m.

상기 화학강화처리 공정은 다음과 같은 공정으로 이루어질 수 있다. The chemical strengthening treatment process may be performed as follows.

2차 소성되어 형성된 도자기를 질산칼륨(KNO3) 용액과 같은 칼륨 소스 용액이 담긴 화학강화처리 장치로 장입한다. 화학강화처리 장치의 내부에는 칼륨 소스 용액이 담겨 있고, 상기 화학강화처리 장치 내부의 온도는 화학강화처리를 위한 온도로 설정되어 있다. The ceramics formed by secondary firing are charged into a chemical strengthening treatment apparatus containing a potassium source solution such as potassium nitrate (KNO 3 ) solution. A potassium source solution is contained in the chemical strengthening treatment apparatus, and the temperature inside the chemical strengthening treatment apparatus is set to a temperature for chemical strengthening treatment.

2차 소성되어 형성된 도자기를 화학강화처리 장치로 장입하기 전에, 2차 소성되어 형성된 도자기를 상온(예컨대, 25℃)에서 유약층의 유리전이온도(glass transition temperature)보다 낮은 소정 온도(예컨대, 350℃∼600℃)로 상승시키고 소정 시간(예컨대, 30분∼120분) 동안 유지하여 열충격을 최소화하기 위하여 예열하는 공정을 수행할 수도 있다.(For example, at 350 DEG C) lower than the glass transition temperature of the glaze layer at room temperature (for example, 25 DEG C) before charging the ceramics formed by the second firing into the chemical strengthening processing apparatus, Deg.] C to 600 [deg.] C) and held for a predetermined period of time (e.g., 30 minutes to 120 minutes) so as to minimize the thermal shock.

상기 화학강화처리 장치의 내부에는 칼륨 이온(K+)을 포함하는 질산칼륨(KNO3), 수산화인산칼륨(K2HPO4), 염화칼륨(KCl), 인산칼륨(K2PO4) 등의 칼륨 소스 용액이 담겨 있다. 질산칼륨과 같은 칼륨 소스 용액은 유약층의 유리전이온도(glass transition temperature)보다 낮은 온도(예컨대, 350℃∼600℃)로 가열되어 있으며, 2차 소성되어 형성된 도자기를 화학강화처리 장치 내부에 소정 시간 이상(예컨대, 1∼24시간) 동안 담가두면 이온 치환에 의해 화학적 강화가 이루어지게 된다. 즉, 2차 소성되어 형성된 도자기를 상기 화학강화처리 장치 내의 칼륨 소스 용액에 담그게 되면, 유약층의 나트륨(Na+) 이온과 칼륨 소스 용액의 칼륨(K+) 이온이 서로 이온치환이 이루어지며, 유약층에 분포하는 작은 이온(나트륨 이온)은 빠져나오고, 그 자리에 칼륨 소스 용액 내의 큰 이온(칼륨 이온)이 들어가게 된다. 나트륨 이온(Na+)의 원자 크기는 0.98Å이고, 칼륨 이온(K+)의 원자 크기는 1.33Å 이므로 나트륨 이온(Na+) 자리에 칼륨 이온(K+)이 들어가게 되면, 유약층에 압축 응력층을 형성하게 되어 큰 표면 밀도를 갖는 화학강화층이 형성되게 된다. 상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재한다. 상기 화학강화층의 내부에서 표면으로 갈수록 압축 응력이 커지는 분포를 갖는데, 이는 유약층 표면으로부터 내부로 칼륨 이온이 확산되어 들어가면서 유약층 내부쪽 보다는 유약층 표면에 더 많은 칼륨 이온이 분포하기 때문이다. 칼륨 이온의 확산에 의해 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 가진다. The interior of potassium nitrate comprising a potassium ion (K +) in the chemical strengthening treatment apparatus (KNO 3), potassium, such as hydroxide of potassium phosphate (K 2 HPO 4), potassium chloride (KCl), potassium phosphate (K 2 PO 4) Source solution. The potassium source solution such as potassium nitrate is heated to a temperature lower than the glass transition temperature of the glaze layer (for example, 350 to 600 DEG C), and the ceramics formed by the second firing are placed in a predetermined If it is immersed for more than 1 hour (for example 1 to 24 hours), the chemical strengthening is made by ion substitution. That is, when the ceramics formed by the second firing are immersed in the potassium source solution in the chemical tempering apparatus, the sodium (Na + ) ion of the glaze layer and the potassium (K + ) ion of the potassium source solution are ion- , The small ions (sodium ions) distributed in the glaze layer come out, and large ions (potassium ions) in the potassium source solution are put in place. And the atomic size of a sodium ion (Na +) is 0.98Å, potassium ion (K +) when the atom size is 1.33Å because sodium ions (Na +), potassium ion digit (K +) is put in, the compressive stress in the glaze layer Layer is formed and a chemical strengthening layer having a large surface density is formed. There are more potassium (K) contents in the chemically strengthened layer than the potassium (K) component contained in the glaze used to form the glaze layer. This is because the potassium ions are diffused from the surface of the glaze layer to the inside of the glaze layer and more potassium ions are distributed on the surface of the glaze layer than on the inside of the glaze layer. Due to the diffusion of potassium ions, the chemical strengthening layer has a distribution in which the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.

화학강화처리 장치로부터 화학강화처리된 도자기를 인출하고, 인출된 도자기는 소정 온도(예컨대, 약 20℃)로 세팅된 증류수가 담긴 세정조로 이송시켜 도자기에 묻은 이물질 등을 세정한다. The ceramics subjected to the chemical strengthening treatment are taken out from the chemical strengthening treatment apparatus, and the drawn ceramics are transferred to a cleaning tank containing distilled water set at a predetermined temperature (for example, about 20 ° C) to clean foreign matter adhered to the ceramics.

세정조에서 화학강화처리된 도자기를 인출하고, 건조로로 이송하여 건조한다. 건조로에서 소정 온도(예컨대, 약 60∼120℃)의 열풍 건조를 통해 건조될 수 있다. The chemically strengthened pottery is taken out from the washing tank and transferred to the drying furnace and dried. Air drying at a predetermined temperature (for example, about 60 to 120 ° C) in a drying furnace.

이렇게 제조된 도자기는, 표면에 유약층이 형성된 도자기로서, 상기 유약층에 화학강화층이 형성되어 있고, 상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖는다. 상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재하고, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는다.
The ceramic thus produced is a ceramic having a glaze layer formed on its surface, wherein a chemical strengthening layer is formed on the glaze layer, compressive stress acts on the chemical strengthening layer, The stress distribution is increased. Wherein a potassium (K) content in the glaze used to form the glaze layer is greater than a potassium (K) content in the glaze, and the chemical enhancement layer has a content of potassium (K) .

이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

<실험예 1><Experimental Example 1>

본 실험예에서는 도자기 원료로 백자 소지(고려도토 1s)를 사용하였다. 아래의 표 1에 백자 소자인 도자기 원료의 조성을 나타내었다. 아래의 표 1에서 단위는 중량% 이다.In this experiment, white porcelain as a raw material for ceramics (Koryo Doto 1s) was used. Table 1 below shows the composition of the porcelain raw material as a white porcelain element. In Table 1 below, the unit is wt%.

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO K2OK 2 O Na2ONa 2 O TiO2 TiO 2 P2O5 P 2 O 5 Ig. LossIg. Loss 71.6071.60 18.9018.90 0.360.36 0.310.31 0.190.19 1.751.75 1.161.16 0.030.03 0.030.03 5.675.67

상기 도자기 원료에 바인더를 첨가하여 혼합하였다. 상기 바인더로는 폴리비닐알콜을 사용하였으며, 상기 바인더는 도자기 원료 100중량부에 대하여 2중량부 첨가하였다.A binder was added to the above ceramics raw material and mixed. Polyvinyl alcohol was used as the binder, and 2 parts by weight of the binder was added to 100 parts by weight of the raw material for ceramics.

혼합된 결과물을 성형하였다. 혼합된 결과물을 몰드에 2.5g을 넣고, 2톤(ton)의 압력으로 30초 동안 프레스(press)하여 5㎜×5㎜×50㎜의 성형체를 형성하였다. The mixed result was molded. 2.5 g of the resultant mixture was put into a mold and pressed at a pressure of 2 tons for 30 seconds to form a molded article of 5 mm x 5 mm x 50 mm.

상기 성형체를 1차 소성하였다. 상기 1차 소성은 퍼니스의 온도를 3℃/min의 승온속도로 900℃의 제1 온도로 승온하고, 상기 제1 온도에서 30분 동안 유지하여 수행하였다. 1차 소성 후 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.The above molded body was firstly fired. The first firing was performed by raising the temperature of the furnace to a first temperature of 900 ° C at a heating rate of 3 ° C / min and holding the furnace at the first temperature for 30 minutes. After the first firing, the furnace power was turned off to allow it to cool to a natural state.

1차 소성된 성형체 표면에 유약을 시유하고, 상온에서 건조하였다. 1차 소성된 성형체를 유약에 담그었다 꺼내는 방식으로 유약을 시유하였다. 상기 유약은 나트륨(Na) 성분을 포함하는 유약으로서 이천도재사의 고화도유약을 사용하였다. 도자기 표면에 유약을 시유하고 건조하게 되면 도자기 표면에는 유약층이 형성되게 된다. 사용된 고화도 유약의 조성 성분은 도자기 표면에 시유한 후에 성분 분석을 통해 아래의 표 2에 나타내었다.The glaze was applied to the surface of the first fired molded body and dried at room temperature. The glaze was dipped in a manner such that the first fired molded body was immersed in a glaze. The glaze is a glaze containing sodium (Na) component and used as a glaze of Icheon and Sangha. When the glaze is dried on the surface of the ceramic and dried, a glaze layer is formed on the surface of the ceramic. The ingredients of the solidified glaze used were sieved on the surface of the pottery and then analyzed by the ingredient analysis as shown in Table 2 below.

도 3은 1차 소성된 성형체와 유약을 보여주는 사진이고, 도 4는 1차 소성된 성형체를 유약에 담그었다 꺼내는 모습을 보여주는 사진이며, 도 5는 1차 소성된 성형체 표면에 유약을 시유하고 상온에서 건조하는 모습을 보여주는 사진이다. FIG. 3 is a photograph showing the first fired molded article and the glaze, FIG. 4 is a photograph showing the first fired molded article being immersed in the glaze, FIG. 5 is a photograph showing the first fired molded article, It is a photograph showing the state of drying in.

유약이 시유된 성형체를 2차 소성하였다. 상기 2차 소성은 퍼니스의 온도를 3℃/min의 승온속도로 1250℃의 제2 온도로 승온하고, 상기 제2 온도에서 30분 동안 유지하여 수행하였다. 2차 소성 후 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.The molded body having the glaze-cured resin was subjected to second firing. The secondary firing was carried out by raising the temperature of the furnace to a second temperature of 1250 ° C at a heating rate of 3 ° C / min and holding it at the second temperature for 30 minutes. After the second firing, the furnace power was turned off and allowed to cool to a natural state.

도 6은 2차 소성 후의 도자기 표면을 화학강화처리 전에 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.Fig. 6 is a photograph of the surface of the ceramics after the second firing by a scanning electron microscope before the chemical strengthening treatment.

도 6을 참조하면, 도자기 표면에 형성된 유약층의 두께는 약 500㎛ 정도 였다. Referring to FIG. 6, the thickness of the glaze layer formed on the surface of the ceramic was about 500 μm.

도 7은 도 6에서 '스펙트럼 9'라고 표시된 부분에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 아래의 표 2에 EDS 분석 결과를 나타내었다. FIG. 7 is a graph showing the result of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis of a portion denoted as 'Spectrum 9' in FIG. 6, and Table 2 below shows the results of EDS analysis.

원소(Element)Element 함량(중량%)Content (% by weight) OO 50.6550.65 NaNa 1.931.93 MgMg 1.081.08 AlAl 4.844.84 SiSi 30.5830.58 KK 1.821.82 CaCa 6.376.37 BaBa 2.732.73 합계Sum 100100

도 8은 화학강화처리를 수행하기 위한 장치를 보여주는 도면이다. 8 is a view showing an apparatus for performing chemical strengthening treatment.

열충격을 최소화하기 위하여 2차 소성되어 형성된 도자기를 유약층의 유리전이온도(glass transition temperature)보다 낮은 온도인 400℃로 상승시키고 30분 동안 예열하였다.In order to minimize the thermal shock, the ceramics formed by the secondary firing were heated to 400 DEG C lower than the glass transition temperature of the glaze layer and preheated for 30 minutes.

예열된 도자기를 화학강화처리 장치 내의 칼륨 소스 용액에 6시간 동안 담그어 화학강화처리 하였다. 화학강화처리를 위해 상기 칼륨 소스 용액은 400℃로 가열되어 있는 상태에 있다. 상기 화학강화처리에 의해 유약층의 나트륨(Na+) 이온과 칼륨 소스 용액의 칼륨(K+) 이온이 서로 이온치환이 이루어지며, 유약층에 분포하는 작은 이온(나트륨 이온)은 빠져나오고, 그 자리에 칼륨 소스 용액 내의 큰 이온(칼륨 이온)이 들어가게 된다. 나트륨 이온(Na+) 자리에 칼륨 이온(K+)이 들어가게 되면, 유약층에 압축 응력층을 형성하게 되어 큰 표면 밀도를 갖는 화학강화층이 형성되게 된다. The preheated pottery was chemically strengthened by immersing it in a potassium source solution in a chemical tempering apparatus for 6 hours. For the chemical strengthening treatment, the potassium source solution is heated to 400 캜. The sodium (Na + ) ion of the glaze layer and the potassium (K + ) ion of the potassium source solution are ion-exchanged with each other by the chemical strengthening treatment, and small ions (sodium ions) (Potassium ion) in the potassium source solution. When potassium ions (K + ) are contained in the sodium ion (Na + ) site, a compressive stress layer is formed in the glaze layer, and a chemical strengthening layer having a large surface density is formed.

화학강화처리 장치로부터 화학강화처리된 도자기를 인출하고, 인출된 도자기는 증류수가 담긴 세정조로 이송시켜 10분 동안 세정하였다. The chemically reinforced ceramics were taken out from the chemical strengthening treatment device, and the drawn ceramics were transferred to a cleaning tank containing distilled water and cleaned for 10 minutes.

세정조에서 화학강화처리된 도자기를 인출하고, 60℃의 오븐(oven)에서 30분 동안 건조하였다.
The chemically reinforced pottery was taken out from the washing tank and dried in an oven at 60 DEG C for 30 minutes.

도 9는 화학강화처리 후의 유약층 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다. 도 10은 화학강화처리된 유약층에 대하여 EDS 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 아래의 표 3에 EDS 분석 결과를 나타내었다. 도 11은 화학강화처리 후의 유약층 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다. 도 12는 도 11의 사진을 확대하여 나타낸 사진이다. 도 13은 도 11의 'line data 3'를 따라 라인 스캔한 EDS 결과를 보여주는 도면이다. 유약층 내에 형성된 화학강화층의 두께는 약 7㎛로 관찰되었다.9 is a photograph of the surface of the glaze layer after the chemical strengthening treatment with a scanning electron microscope. FIG. 10 is a graph showing the results of EDS analysis of the chemical strengthened glaze layer, and Table 3 below shows the results of the EDS analysis. 11 is a photograph of a section of the glaze layer after the chemical strengthening treatment, which was observed with a scanning electron microscope. 12 is an enlarged photograph of the photograph of Fig. FIG. 13 is a diagram showing a result of line scan of the EDS according to 'line data 3' of FIG. The thickness of the chemical strengthening layer formed in the glaze layer was observed to be about 7 mu m.

원소(Element)Element 함량(중량%)Content (% by weight) OO 47.9047.90 NaNa 00 MgMg 0.750.75 AlAl 5.095.09 SiSi 35.0835.08 KK 4.764.76 CaCa 4.214.21 BaBa 2.212.21 합계Sum 100100

표 2와 표 3을 비교하여 보면, 화학강화처리 전에는 나트륨(Na) 성분이 1.93중량% 였으나, 화학강화처리 후에는 나트륨(Na) 성분이 없거나 검출되지 않을 만큼의 미량이 존재하는 것으로 나타났다. 또한, 화학강화처리 전에는 칼륨(K) 성분이 1.82중량% 였으나, 화학강화처리 후에는 칼륨(K) 성분이 4.76중량%로 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 상기 화학강화처리에 의해 유약층의 나트륨(Na+) 이온과 칼륨 소스 용액의 칼륨(K+) 이온이 서로 이온치환이 이루어지며, 유약층에 분포하는 작은 이온(나트륨 이온)은 빠져나오고, 그 자리에 칼륨 소스 용액 내의 큰 이온(칼륨 이온)이 들어갔기 때문인 것으로 판단된다.
Table 2 and Table 3 show that before the chemical strengthening treatment, the sodium (Na) component was 1.93 wt%, but after the chemical strengthening treatment, the sodium component was absent or not detected. Also, before the chemical strengthening treatment, the potassium (K) component was 1.82 wt%, but after the chemical strengthening treatment, the potassium (K) component increased to 4.76 wt%. This result shows that the sodium (Na + ) ion of the glaze layer and the potassium (K + ) ion of the potassium source solution are ion-exchanged with each other by the chemical strengthening treatment and small ions (sodium ions) And the large ion (potassium ion) in the potassium source solution entered in place.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

도자기 원료로 실험예 1에서와 동일한 백자 소지(고려도토 1s)를 사용하였다. The same white porcelain as in Experimental Example 1 (Koryo Sato 1s) was used as a raw material for ceramics.

상기 도자기 원료에 바인더를 첨가하여 혼합하였다. 상기 바인더로는 폴리비닐알콜을 사용하였으며, 상기 바인더는 도자기 원료 100중량부에 대하여 2중량부 첨가하였다.A binder was added to the above ceramics raw material and mixed. Polyvinyl alcohol was used as the binder, and 2 parts by weight of the binder was added to 100 parts by weight of the raw material for ceramics.

혼합된 결과물을 성형하였다. 혼합된 결과물을 몰드에 2.5g을 넣고, 2톤(ton)의 압력으로 30초 동안 프레스(press)하여 5㎜×5㎜×50㎜의 성형체를 형성하였다. The mixed result was molded. 2.5 g of the resultant mixture was put into a mold and pressed at a pressure of 2 tons for 30 seconds to form a molded article of 5 mm x 5 mm x 50 mm.

상기 성형체를 1차 소성하였다. 상기 1차 소성은 퍼니스의 온도를 3℃/min의 승온속도로 900℃의 제1 온도로 승온하고, 상기 제1 온도에서 30분 동안 유지하여 수행하였다. 1차 소성 후 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.The above molded body was firstly fired. The first firing was performed by raising the temperature of the furnace to a first temperature of 900 ° C at a heating rate of 3 ° C / min and holding the furnace at the first temperature for 30 minutes. After the first firing, the furnace power was turned off to allow it to cool to a natural state.

1차 소성된 성형체를 2차 소성하였다. 상기 2차 소성은 퍼니스의 온도를 3℃/min의 승온속도로 1250℃의 제2 온도로 승온하고, 상기 제2 온도에서 30분 동안 유지하여 수행하였다. 2차 소성 후 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.
The first fired molded body was subjected to second firing. The secondary firing was carried out by raising the temperature of the furnace to a second temperature of 1250 ° C at a heating rate of 3 ° C / min and holding it at the second temperature for 30 minutes. After the second firing, the furnace power was turned off and allowed to cool to a natural state.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

도자기 원료로 실험예 1에서와 동일한 백자 소지(고려도토 1s)를 사용하였다. The same white porcelain as in Experimental Example 1 (Koryo Sato 1s) was used as a raw material for ceramics.

상기 도자기 원료에 바인더를 첨가하여 혼합하였다. 상기 바인더로는 폴리비닐알콜을 사용하였으며, 상기 바인더는 도자기 원료 100중량부에 대하여 2중량부 첨가하였다.A binder was added to the above ceramics raw material and mixed. Polyvinyl alcohol was used as the binder, and 2 parts by weight of the binder was added to 100 parts by weight of the raw material for ceramics.

혼합된 결과물을 성형하였다. 혼합된 결과물을 몰드에 2.5g을 넣고, 2톤(ton)의 압력으로 30초 동안 프레스(press)하여 5㎜×5㎜×50㎜의 성형체를 형성하였다. The mixed result was molded. 2.5 g of the resultant mixture was put into a mold and pressed at a pressure of 2 tons for 30 seconds to form a molded article of 5 mm x 5 mm x 50 mm.

상기 성형체를 1차 소성하였다. 상기 1차 소성은 퍼니스의 온도를 3℃/min의 승온속도로 900℃의 제1 온도로 승온하고, 상기 제1 온도에서 30분 동안 유지하여 수행하였다. 1차 소성 후 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.The above molded body was firstly fired. The first firing was performed by raising the temperature of the furnace to a first temperature of 900 ° C at a heating rate of 3 ° C / min and holding the furnace at the first temperature for 30 minutes. After the first firing, the furnace power was turned off to allow it to cool to a natural state.

1차 소성된 성형체 표면에 유약을 시유하고, 상온에서 건조하였다. 상기 유약은 나트륨(Na) 성분을 포함하는 고화도 유약으로서 실험예 1에서 사용된 유약과 동일한 유약을 사용하였다. The glaze was applied to the surface of the first fired molded body and dried at room temperature. The glaze used was the same glaze as the glaze used in Experimental Example 1 as a solidifying glaze including sodium (Na) component.

유약이 시유된 성형체를 2차 소성하였다. 상기 2차 소성은 퍼니스의 온도를 3℃/min의 승온속도로 1250℃의 제2 온도로 승온하고, 상기 제2 온도에서 30분 동안 유지하여 수행하였다. 2차 소성 후 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.
The molded body having the glaze-cured resin was subjected to second firing. The secondary firing was carried out by raising the temperature of the furnace to a second temperature of 1250 ° C at a heating rate of 3 ° C / min and holding it at the second temperature for 30 minutes. After the second firing, the furnace power was turned off and allowed to cool to a natural state.

도 14는 비교예 1, 비교예 2 및 실험예 1에 따라 제조된 도자기의 강도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.FIG. 14 is a graph showing the results of measuring the strength of ceramics produced according to Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Experimental Example 1. FIG.

도 14를 참조하면, 실험예 1에 따라 화학강화처리를 수행한 도자기가 가장 우수한 강도를 나타내었다.
Referring to FIG. 14, the ceramics subjected to the chemical strengthening treatment according to Experimental Example 1 showed the most excellent strength.

<실험예 2><Experimental Example 2>

도 15에 나타낸 한국도자기사의 본차이나 도자기를 준비하고, 실험예 1에서와 동일한 공정으로 화학강화처리를 수행하였다. 15 was prepared and subjected to the chemical strengthening treatment in the same manner as in Experimental Example 1. The results of the chemical strengthening treatment are shown in Table 1. &lt; tb &gt; &lt; TABLE &gt;

도 15는 실험예 2에서 사용된 도자기를 보여주는 사진이다. 도 16a 및 도 16b는 실험예 2에서 사용된 도자기의 단면을 보여주는 주사전자현미경 사진으로, 유약층의 두께는 100∼110㎛로 관찰되었다. 도 17은 실험예 2에서 사용된 도자기의 표면에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 아래의 표 4에 EDS 분석 결과를 나타내었다. 15 is a photograph showing the ceramics used in Experimental Example 2. Fig. 16A and 16B are SEM photographs showing cross sections of the ceramics used in Experimental Example 2. The thickness of the glaze layer was observed to be 100 to 110 mu m. 17 is a graph showing the results of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis of the surface of a ceramic used in Experimental Example 2, and the results of EDS analysis are shown in Table 4 below.

원소
(Element)element
(Element) Wt% Wt% Atomic % Atomic% Oxide % Oxide% O O 39.85 39.85 61.45 61.45 Na Na 2.67 2.67 2.87 2.87 3.60 3.60 Mg Mg 0.68 0.68 0.69 0.69 1.12 1.12 Al Al 6.00 6.00 5.48 5.48 11.33 11.33 Si Si 25.68 25.68 22.56 22.56 54.94 54.94 K K 3.06 3.06 1.93 1.93 3.68 3.68 Ca Ca 5.59 5.59 3.44 3.44 7.82 7.82 Zn Zn 4.19 4.19 1.58 1.58 5.21 5.21

도 18a 및 도 18b는 화학강화처리 후의 단면 사진과 단면에 대한 성분 분석 결과를 보여주는 도면이며, 도 18a의 단면 사진은 배율이 200인 것이고 도 18b는 배율이 1000인 것이다. Figs. 18A and 18B are cross-sectional photographs and cross-sectional analysis results after the chemical strengthening treatment. Figs. 18A and 18B show magnification of 200 and magnification of 1000, respectively.

도 19는 화학강화처리 전과 후의 경도(nano indentation)를 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 20은 화학강화처리 전과 후의 경도(micro vicker's hardness)를 비교하여 나타낸 그래프이다. FIG. 19 is a graph comparing nano indentations before and after the chemical strengthening treatment, and FIG. 20 is a graph comparing hardness before and after the chemical strengthening treatment (micro vicker's hardness).

도 19 및 도 20을 참조하면, 화학강화처리를 통하여 마이크로 비커스 경도는 약 6% 향상된 것으로 나타났고, 나노 인덴터의 경우 경도가 약 4배 향상된 것으로 나타났다. Referring to FIG. 19 and FIG. 20, microvickers hardness was improved by about 6% through chemical strengthening treatment, and hardness of nanoindentor was improved about four times.

화학강화처리 전과 후를 비교할 때, 색감의 저하 현상도 나타나지 않았다.
Compared with before and after the chemical strengthening treatment, there was no reduction in color.

<실험예 3><Experimental Example 3>

행남자기사의 본차이나 도자기를 준비하고, 실험예 1에서와 동일한 공정으로 화학강화처리를 수행하였다. A Chinese pottery of a row man's knight was prepared and chemical strengthening treatment was carried out by the same process as in Experimental Example 1. [

도 21은 실험예 3에서 사용된 도자기의 표면에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 아래의 표 5에 EDS 분석 결과를 나타내었다. 도 22는 실험예 3에서 사용된 도자기에 대하여 화학강화처리를 수행한 후 도자기 표면에 대하여 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 아래의 표 6에 EDS 분석 결과를 나타내었다. FIG. 21 is a graph showing the results of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis of the surface of a ceramic used in Experimental Example 3, and Table 5 below shows the results of EDS analysis. FIG. 22 is a graph showing the result of energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) analysis of a ceramic surface after performing chemical strengthening treatment on ceramics used in Experimental Example 3. Table 6 below shows the result of EDS analysis .

Element Element Weight%Weight% Atomic%Atomic% Compd%Compd% Na KNa K 2.282.28 2.112.11 3.073.07 Al KAl K 8.378.37 6.596.59 15.8115.81 Si KSi K 30.3830.38 22.9922.99 65.0065.00 K K K K 2.432.43 1.321.32 2.932.93 Ca KCa K 7.587.58 4.024.02 10.6010.60 Zn KZn K 2.082.08 0.680.68 2.592.59 OO 46.8846.88 62.2962.29 TotalsTotals 100.00100.00

Element Element Weight%Weight% Atomic%Atomic% Compd%Compd% Na KNa K 1.141.14 1.061.06 1.531.53 Al KAl K 7.937.93 6.316.31 14.9914.99 Si KSi K 30.2730.27 23.1223.12 64.7664.76 K KK K 3.503.50 1.921.92 4.224.22 Ca KCa K 8.298.29 4.444.44 11.6011.60 Zn KZn K 2.332.33 0.770.77 2.902.90 OO 46.5346.53 62.3962.39 TotalsTotals 100.00100.00

도 23은 화학강화처리 전과 후의 경도(micro vicker's hardness)를 비교하여 나타낸 그래프이다. FIG. 23 is a graph showing a comparison of hardness (micro vicker's hardness) before and after the chemical strengthening treatment.

도 21 내지 도 23을 참조하면, 화학강화처리 전과 비교하여 화학강화처리 후에 나트륨(Na)의 함량이 감소한 반면에, 칼륨(K)의 함량은 화학강화처리 전과 비교하여 화학강화처리 후에 증가한 것으로 나타났으며, 화학강화처리를 통하여 마이크로 비커스 경도는 약 14% 향상된 것으로 나타났다.
21 to 23, the content of sodium (Na) decreased after the chemical strengthening treatment compared with that before the chemical strengthening treatment, whereas the content of potassium (K) increased after the chemical strengthening treatment as compared with that before the chemical strengthening treatment And microvickers hardness improved by about 14% through chemical strengthening treatment.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, This is possible.

10: 소지
20: 유약층
30: 화학강화층10: possession
20: Glaze layer
30: Chemical strengthening layer

Claims (12)

표면에 유약층이 형성된 도자기로서,
상기 유약층에 화학강화층이 형성되어 있고,
상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며,
상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기.
As a ceramics having a glaze layer on its surface,
A chemical strengthening layer is formed on the glaze layer,
The chemical strengthening layer is subjected to compressive stress,
Wherein the chemical strengthening layer has a distribution such that the compressive stress increases from the inside to the surface.
제1항에 있어서, 상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기.
The improved ceramic of claim 1, wherein a potassium (K) content greater than a potassium (K) component contained in the glaze used to form the glaze layer is present in the chemically enhanced layer.
제1항에 있어서, 상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기.
The ceramic according to claim 1, wherein the chemical strengthening layer has a distribution in which the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.
제1항에 있어서, 상기 화학강화층은,
칼륨 이온을 포함하는 용융된 칼륨 소스 용액에 상기 유약층이 형성된 도자기가 침지되어 칼륨 이온과 상기 유약층 내의 나트륨 이온이 상호 치환되게 하는 화학강화처리가 이루어져 형성된 것이고,
상기 화학강화층은 1∼100㎛의 두께를 갖고,
상기 유약층은 1∼1000㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기.
The method of claim 1, wherein the chemically-
A chemical strengthening treatment is performed in which a pottery in which the glaze layer is formed is immersed in a molten potassium source solution containing potassium ions so that potassium ions and sodium ions in the glaze layer are mutually substituted,
Wherein the chemical strengthening layer has a thickness of 1 to 100 mu m,
Wherein the glaze layer has a thickness of 1 to 1000 占 퐉.
도자기 원료와 바인더를 혼합하고 성형하여 목표하는 형태의 성형체를 형성하는 단계;
상기 성형체를 1차 소성하는 단계;
1차 소성된 성형체 표면에 나트륨(Na) 성분을 포함하는 유약을 시유하고 건조하여 상기 성형체 표면에 유약층을 형성하는 단계;
상기 유약층이 형성된 성형체를 2차 소성하여 도자기를 형성하는 단계;
2차 소성되어 형성된 도자기를 칼륨 이온을 포함하는 용융된 칼륨 소스 용액에 침지하여 칼륨 이온과 상기 유약층 내의 나트륨 이온이 상호 치환되게 하는 화학강화처리하여 상기 유약층에 화학강화층이 형성되게 하는 단계; 및
화학강화처리된 도자기를 세정하고 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
Mixing and molding the ceramic raw material and the binder to form a formed body of a desired shape;
A first step of firing the molded body;
Forming a glaze layer on the surface of the molded body by sieving and drying a glaze containing a sodium component on the surface of the first fired molded body;
Forming a ceramic by secondary firing the formed body having the glaze layer formed thereon;
A step of chemically strengthening the glaze layer by dipping the formed ceramics into a fused potassium source solution containing potassium ions so that the potassium ions and the sodium ions in the glaze layer are mutually substituted with each other to form a chemical strengthening layer on the glaze layer ; And
And washing and drying the chemically reinforced ceramics, and drying the chemically reinforced ceramics.
제5항에 있어서, 상기 화학강화처리를 위해 상기 칼륨 소스 용액은 350∼600℃의 온도로 가열된 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
6. The method of claim 5, wherein the potassium source solution is heated to a temperature of 350 to 600 DEG C for the chemical strengthening treatment.
제5항에 있어서, 상기 칼륨 소스 용액은 질산칼륨(KNO3), 수산화인산칼륨(K2HPO4), 염화칼륨(KCl) 및 인산칼륨(K2PO4) 중에서 선택된 1종 이상의 용액인 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
The method according to claim 5, wherein the potassium source solution is at least one selected from potassium nitrate (KNO 3 ), potassium hydroxide (K 2 HPO 4 ), potassium chloride (KCl) and potassium phosphate (K 2 PO 4 ) By weight based on the total weight of the ceramics.
제5항에 있어서, 상기 2차 소성되어 형성된 도자기를 상기 칼륨 소스 용액에 침지하기 전에,
상기 2차 소성되어 형성된 도자기를 350∼600℃의 온도로 예열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
6. The method according to claim 5, further comprising, before dipping the pottery formed by the second firing into the potassium source solution,
Further comprising the step of preheating the ceramics formed by the second calcination to a temperature of 350 to 600 ° C.
제5항에 있어서, 상기 유약층은 1∼1000㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
The method of manufacturing a ceramic according to claim 5, wherein the glaze layer is formed to a thickness of 1 to 1000 탆.
제5항에 있어서, 상기 유약에 성분으로 Na2O가 1.0∼20.0 중량 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
6. The method of claim 5, wherein the production of an improved ceramic mechanical properties, characterized in that the Na 2 O component in the glaze contained 1.0 to 20.0 wt.
제5항에 있어서, 상기 화학강화층에는 압축 응력이 작용하며,
상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 상기 압축 응력이 커지는 분포를 갖고,
상기 유약층을 형성하기 위해 사용된 유약에 함유된 칼륨(K) 성분보다 많은 칼륨(K) 함량이 상기 화학강화층에 존재하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.
6. The method of claim 5, wherein compressive stress is applied to the chemically-
Wherein the chemical strengthening layer has a distribution such that the compressive stress increases from the inside to the surface,
Characterized in that more potassium (K) content than potassium (K) component contained in the glaze used to form said glaze layer is present in said chemically strengthening layer.
제5항에 있어서, 상기 화학강화층은 1∼100㎛의 두께를 갖고,
상기 화학강화층은 내부에서 표면으로 갈수록 칼륨(K)의 함량이 많아지는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 개선된 도자기의 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the chemical strengthening layer has a thickness of 1 to 100 [
Wherein the chemical strengthening layer has a distribution such that the content of potassium (K) increases from the inside to the surface.
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