KR20150143460A

KR20150143460A - 소결장치

Info

Publication number: KR20150143460A
Application number: KR1020157027081A
Authority: KR
Inventors: 악셀 라이헤르트
Original assignee: 아만 기르바흐 아게
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-12-23
Also published as: BR112015023838A2; EP2792985A1; CN105358928A; US10322453B2; US20160052055A1; CN105358928B; WO2014169303A1; EP2792985B1

Abstract

본 발명은 소결 과정 동안 소결되어야 하는 작업편 (2) 을 수용하기 위한 소결 챔버 (18) 를 갖는, 적어도 하나의, 특히 치아용의 작업편 (2) 을 소결시키기 위한 소결장치 (4) 에 관한 것이며, 이때 상기 소결 챔버 (18) 는 상기 소결장치 (4) 의 베이스 표면 (6) 에 의해 한정되고, 상기 작업편은 소결 과정 동안 상기 베이스 표면 위에 내려놓여져 있을 수 있고, 이때 상기 소결장치 (4) 는 보호 가스를 상기 소결 챔버 (18) 안으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 가스 공급관 (5) 을 구비하고, 이때 상기 가스 공급관 (5) 은 상기 베이스 표면 (6) 의, 상기 소결 챔버 (18) 와 마주 대한 측에 배치되고, 상기 베이스 표면 (6) 은 상기 가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스를 상기 소결 챔버 (18) 안으로 도입시키기 위해 상기 보호 가스를 통과시키는 적어도 하나의 관류영역 (14) 을 구비한다.

Description

소결장치 {SINTERING APPARATUS}

본 발명은 소결 과정 동안 소결되어야 하는 작업편을 수용하기 위한 소결 챔버 (sintering chamber) 를 갖는, 적어도 하나의, 특히 치아용의 작업편을 소결시키기 위한 소결장치에 관한 것이며, 이때 상기 소결 챔버는 상기 소결장치의 베이스 표면 (base surface) 에 의해 한정되고, 상기 작업편은 소결 과정 동안 상기 베이스 표면 위에 내려놓여져 있을 수 있고, 이때 상기 소결장치는 보호 가스 (protective gas) 를 상기 소결 챔버 안으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 가스 공급관을 구비한다. 또한, 본 발명은 소결장치 안에서 적어도 하나의, 특히 치아용의 작업편을 소결시키기 위한 방법, 및 적어도 하나의 소결되어야 하는, 특히 치아용의 작업편과 소결장치를 갖는 배열체에 관한 것이다.

특히 치아용 작업편들의 소결을 위해, 선행기술에는 이미 여러 가지 소결장치들이 제안되었다. DE 20 2011 106 734 U1 은 소결 챔버를 공개하고, 상기 소결 챔버에 있어서 벤트리 효과를 이용해 상기 소결 챔버의 상부 영역에는 약한 저압이 발생되어야 한다. DE 20 2011 005 465 U1 에는 예컨대 소결되어야 하는 작업편들을 고리 모양의 소결 트레이 (sinter tray) 안에서 완전히 소결 입상재료 (granular material) 안에 밀어넣고, 따라서 상기 소결 입상재료는 소결되어야 하는 작업편들을 소결 과정시 완전히 둘러싸고 덮는 것이 제안된다. 관행에 따르면, 이 배열체에 있어서 소결 과정에서 생기는 상기 작업편의 수축 과정을 방해할 수 있고, 이는 상기 작업편의 의도치 않은 변형을 발생시킨다는 것이 밝혀졌다. 동종 소결장치가 예컨대 WO 2011/020688 A1 에도 공개되어 있다. 이 문헌에서는, 베이스 표면을 구비하는 석영 트레이를 소결장치의 작동 동안 불활성의 비드들로 채우는 것이 제안되고, 상기 비드들 안으로 소결 재료가 삽입된다. 보호 가스는 석영 트레이 안에, 즉 소결되어야 하는 작업편의 주변에 도달하기 위해, 위로부터 상기 석영 트레이의 내부 안에 도달하기 위해, 상기 석영 트레이의 둘레로 흘러야 한다. 이러한 유형의 배열체에서는 소결 과정 동안 비교적 많은 양의 보호 가스가 소비되고, 그럼에도 불구하고 다른 가스, 특히 산소의 잔여에 의한 소결 재료의 손상이 발생할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

DE 10 2011 056 211 에는, 소결 재료가 위치해 있는 트레이를 폐쇄 요소를 이용해 덮고, 이때 상기 덮혀진 트레이가 보호 가스 또는 불활성 가스 (inert gas)에 의해 관류될 수 있는 것이 제안된다. 하지만, 이 문헌에서는, 상기 덮혀진 트레이의 이 관류 가능성이 어떻게 실행되어야 하는지가 설명되지 않는다.

DE 10 2009 019 041 A1 은 보호 가스 분위기하에서 600℃ 내지 642℃ 의 비교적 낮은 소결온도에서 마그네슘 또는 마그네슘 합금들을 소결시키기 위한 소결장치에 관한 것이다. 이 문헌의 도 5 에는, 오염물질이 내부 도가니 영역 안에 도달할 수 있기 전에, 외부 도가니 영역 안의 가스의 혹시 있을 수 있는 오염물질을 게터링 물질을 관통하여 안내하는 것이 제안된다.

여러 가지 소결장치들과의 방대한 실험들은 동종 배열체들과 소결장치들의 구성에 있어서의 약간의 변화들도, 특히 부분적으로 1200℃ 를 넘는 매우 높은 소결온도들에서, 자주 소결결과의 품질에 의외로 강한 영향을 끼칠 수 있다는 것을 증명했다. 특히, 선행기술에 공지된 배열체들에 있어서, 소결되어야 하는 작업편의 원하지 않은 변색 또는 산화가 발생하지 않는 것을 보장하는 것이 어렵다.

본 발명의 목적은, 한편으로는 가능한 한 간단히 구성될 수 있도록, 그리고 다른 한편으로는 소결 재료에 있어서 소결 재료의 원하지 않은 부정적인 영향들을 가능한 한 저지하도록 동종 소결장치를 더욱 개선시키는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 소결장치는, 가스 공급관이 베이스 표면의, 소결 챔버와 마주 대한 측에 배치되고, 상기 베이스 표면은 상기 가스 공급관으로부터 나오는 보호 가스를 상기 소결 챔버 안으로 도입시키기 위해 상기 보호 가스를 통과시키는 적어도 하나의 관류영역을 구비하는 것을 제공한다.

이로써, 다른 말로 하자면, 상기 베이스 표면 자체가 상응하는 관류 가능성을 갖는 것이 제공되고, 상기 관류 가능성을 통해 보호 가스는 상기 가스 공급관으로부터 나오면서 상기 소결되어야 하는 작업편에 도달할 수 있다. 이는 소결되어야 하는 작업편 쪽으로의 보호 가스의 매우 직접적인 공급이고, 이는 한편으로는 상기 소결장치의 매우 간단한 구조를 허용하고, 하지만 다른 한편으로는 보호 가스가 가능한 한 바로 그리고 완전히 상기 작업편에 도달하는 것도 보장하고, 이로써 이는 특히 소결 과정 동안의 원하지 않은 변색 또는 산화에 대해 매우 효과적으로 보호된다. 상기 베이스 표면은 상기 소결장치의 표면이고, 상기 베이스 표면은, 그 위에 상기 작업편이 소결 과정 동안 직접적으로 또는 지지 재료의 중간 삽입하에 내려놓여져 있도록 하기 위해 제공된다. 이로써, 상기 베이스 표면은, 소결 과정 동안 소결되어야 하는 작업편을 받치고 있는 상기 소결장치의 표면이다.

상기 베이스 표면은 바람직한 구현형태에서 소결 과정 동안의 작동위치에 있어서 상기 소결 챔버를 아래로 한정하고, 이때 상기 가스 공급관은 상기 베이스 표면 아래에 배치된다. 바람직한 변형들은 이와 관련하여, 상기 가스 공급관이, 바람직하게는 가스 분배기 캡의 중간 삽입하에, 상기 소결장치의 가스 분배기 중공 공간 안으로 통하고, 이때 상기 가스 분배기 중공 공간이 상기 베이스 표면의, 상기 소결 챔버와 마주 대한 측에 배치되는 것을 제공한다. 이와 관련하여, 상기 가스 분배기 중공 공간이 소결 과정 동안의 작동위치에 있어서 상기 베이스 표면 아래에 배치되면 유리하다.

상기 베이스 표면 안의 상기 관류영역을 형성하기 위해 여러 가지 가능성이 있다. 상기 베이스 표면 안의 상기 관류영역은 상기 베이스 표면 안의 적어도 하나의 관류 개구부, 바람직하게는 다수의 관류 개구부의 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해, 다수의 관류 개구부의 경우, 상기 베이스 표면의 일종의 체 모양의 구조가 발생할 수 있다. 하지만, 상기 베이스 표면 안의 관류영역이 상기 베이스 표면 안의 적어도 하나의 개방형 다공성 (open porous) 영역의 형태로 형성되는 것도 가능하다. 상기 관류 개구부들은 인공적으로, 예컨대 천공, 스탬핑, 에칭 또는 그와 같은 것을 이용해 만들어내지고, 반면 개방형 다공성 영역들을 갖는 베이스 표면에 있어서는, 재료 자체 안에 존재하는, 가스를 잘 통과시키는, 상기 베이스 표면을 관통하여 보호 가스를 안내하기 위한 다공성 (porosity) 이 이용된다. 물론, 상기 베이스 표면 안의 관류영역을 형성하기 위해 두 변형이 서로 조합될 수도 있다.

적어도 하나의 개방형 다공성 영역을 갖는 베이스 표면은 고온에 저항적인, 가스를 통과시키는, 금속성의 또는 세라믹 유형의 성형 몸체들일 수 있다. 그들은 불활성 특성들을 가질 수 있고 그리고/또는 디스크 모양의 분리층으로서 형성될 수 있다. 이러한 베이스 표면들을 위한 가능한 물질들은 ZrO2, Al2O3, SiC, SiN, HT합금들, 등등이다.

본 발명의 특히 바람직한 구현형태들은, 상기 베이스 표면이, 소결 과정 동안 상기 소결되어야 하는 작업편을 수용하기 위한 상기 소결장치의 소결 트레이의 바닥을 형성하는 것을 제공한다. 그러면, 상기 소결 챔버는 유리하게는 상기 소결 트레이의 내부 공간이다.

본 발명에 따른 소결장치들은 일반적으로 소결로들 (sintering furnaces) 안에서 사용될 수 있다. 선행기술에 공지된 다수의 소결로는 소결 과정 동안 방출된 가스들을 배출시키기 위해 일종의 연통을 구비하며, 상기 연통은 일종의 연통효과 및 이로써 소결로 안의 분위기의 불안정을 야기시킨다. 소결로 안의 이 흐름들에 의해 작업편 둘레에 형성되는 보호 가스 분위기의 불안정 또는 난류가 생기지 않도록, 본 발명에 따른 소결장치의 바람직한 구현형태들은, 상기 소결 챔버가 소결 과정의 작동위치에 있어서 위로 덮개에 의해 폐쇄되는 것을 제공한다. 상기 덮개는 가스 기밀적일 수 있고, 하지만 적어도 하나의 관류 개구부, 바람직하게는 다수의 관류 개구부 및/또는 적어도 하나의 개방형 다공성 영역도 구비할 수 있다. 상기 덮개의 개방형 다공성 영역들은 상기 베이스 표면의 개방형 다공성 영역들과 같이 형성될 수 있다.

상기 소결장치의 구성요소들은 바람직하게는 금속, 금속합금들로 구성될 수 있거나 또는 세라믹으로도 구성될 수 있다.

상기 소결장치 이외에, 본 발명은, 도입부에서 이미 언급한 바와 같이, 적어도 하나의 소결되어야 하는, 특히 치아용의 작업편과 소결장치를 갖는 배열체에 관한 것이다. 이때, 본 발명에 따른 소결장치에 관한 것이고, 상기 작업편은 유리하게는, 특히 소결 과정 동안, 직접적으로 또는 지지 재료의 중간 삽입하에 상기 베이스 표면 위에 내려놓여져 있다.

이때, 이러한 배열체의 특히 바람직한 변형들은, 보호 가스가 상기 가스 공급관으로부터 나오면서 오로지 상기 지지 재료을 관통하여 상기 작업편에 공급될 수 있는 것을 제공한다. 이를 통해, 상기 작업편에 공급된 가스 흐름은 상기 지지 재료 안에서 또 한 번 상기 소결되어야 하는 작업편 바로 주변에서 세척되고, 이를 통해, 소결 과정을 방해하는 이질적인 가스들은 상기 작업편에 공급된 상기 가스 흐름 밖으로 걸러지고, 이로써 상기 작업편 바로 주변에는 소결 과정 동안 매우 깨끗한 보호 가스 분위기가 달성된다. 그 결과, 소결 과정 동안의 작업편의 원하지 않은 변색 및 추가의 손상이 특히 잘 방지될 수 있다. 특히 이 변형들에 있어서, 상기 작업편에 공급된 가스 흐름이 상기 지지 재료를 이용해, 상기 작업편 둘레의 영역에 도달하기 바로 전에 세척되는 것이 보장된다. 이를 통해, 비교적 적은 보호 가스 소비에 있어서, 제조되어야 하는 작업편들의 높은 품질이 1200℃ 를 넘는 매우 높은 소결온도에서도 보장될 수 있다.

특히 바람직한 변형들은, 상기 지지 재료가 상기 관류영역을 완전히 덮거나 또는 상기 관류영역 안에 전체 면에 걸쳐 배치되거나 또는 전체 면에 걸쳐 상기 관류영역을 형성하는 것을 제공한다.

보호 가스로서는, 선행기술에서 이미 그 자체가 사용된, 특히 불활성의, 가스들이 사용될 수 있다. 보호 가스는 공기 및 추가의 가스들을 작업편의 주변 밖으로 밀어내는 데에 쓰이고, 소결 과정 동안 소결 재료를 둘러싸는, 그리고 상기 소결 재료와 반응하지 않는 가스 싸개를 제공하는 데에 쓰인다. 보호 가스로서는 예컨대 아르곤 및/또는 질소가 사용될 수 있다.

상기 지지 재료가 상기 베이스 표면 위에 놓여 있으면 유리하다. 하지만, 대안적으로, 상기 지지 재료는 상기 베이스 표면 안으로 통합될 수도 있다. 소결 과정 동안의 작업편의 변색 및 추가의 손상의 원인은 대부분 산화일 수 있기 때문에, 본 발명의 특히 바람직한 구현형태들은, 상기 지지 재료가 그 자체에 산소를 결합시키는 재료임을 제공한다. 재료라는 개념에는 이와 관련하여 여러 가지 재료들의 혼합물도 포함된다. 이로써, 다른 말로 하자면, 상기 지지 재료는 적어도 하나의 일종의, 바람직하게는 좋은, 산소친화력을 갖는다. 특히 바람직하게는, 상기 지지 재료가 상기 작업편보다 높은 산소친화력을 갖는 것이 제공된다. 이때, 산소친화력이란 산소를, 특히 화학적 반응을 통해, 그 자체에 결합시키고자 하는 물질의 또는 재료의 노력을 의미한다. 물질의 또는 재료의 산소친화력이 높으면 높을수록 산소가 더 빨리 그리고 더 많이 이 물질에 또는 이 재료에 결합된다. 이때, 산소 또는 잔여 산소란 아직 결합되지 않은 유리 산소를 말하며, 상기 산소에 의해 상기 작업편의 의도치 않은 산화가 생길 수 있다. 그는, 경우에 따라서는 존재하는 산소기들 (oxygen radicals) 을 제외하곤, 공기 안에 일반적으로 2개의 산소원자를 갖는 분자로서 존재한다.

본 발명의 특히 바람직한 구현형태들은, 상기 지지 재료가 입상 (grainy) 벌크재 (bulk material), 및/또는 가스를 통과시키는 적어도 하나의 고체를 구비하거나 또는 그로 구성되는 것을 제공한다. 입상 벌크재의 경우, 상기 지지 재료는 예컨대 그 자체가 공지된 세라믹 소결펄들 (sintering pearls) 과 같은 세라믹 지지 알갱이들로 구성될 수 있고, 예컨대 이트륨을 갖고 부분 안정화된 지르코늄디옥사이드로 구성될 수 있거나 또는 그들을 구비할 수 있다. 상기 세라믹 지지 알갱이들은 바람직한 구현형태들에서 0.4mm 와 2mm 사이의 지름을 갖는다. 본 발명에 따른 배열체들에 있어서 보호 가스를 상기 지지 재료를 관통하여 안내할 때 이미 이러한 통례적인 지지 재료의 사용하에 현저한 세척효과가 달성된다는 것이 밝혀졌다. 하지만, 세라믹 지지 알갱이들에 대해 추가적으로, 예컨대 산소 함량을 감소시키기 위해 첨가물질들이 상기 지지 재료에 첨가될 수도 있다. 이 재료들 또는 재료 혼합물들은 지지 재료로서 형성될 수 있고, 또한 가스를 통과시키는, 바람직하게는 개방형 다공성의, 고체로서 형성될 수도 있다. 상기 지지 재료가 벌크재 또는 벌크재 혼합물들로 구성되는, 그리고 가스를 통과시키는 적어도 하나의 이러한 고체로 구성되는 혼합형태들도 가능하다.

치아용 작업편이라는 개념은, 의치에서 자연 치아들 또는 치아 구성요소들을 위한 대체물로서 이용될 수 있는, 인공적으로 제조된 모든 구성요소들, 및 이러한 치아 대체부품들을 고정시키기 위한 그리고 제조하기 위한 보조 몸체들을 포함한다. 소결되어야 하는 작업편들은 특히 바람직하게는 금속 또는 금속합금들로 만들어진 그러한 것들이다. 상기 작업편들은 그린 컴팩트 상태에서 또는 화이트 컴팩트 상태에서 소결될 수 있다. 상기 작업편들은 본 발명에 따른 배열체들에 있어서 그리고 이로써 소결 과정 동안에도 상기 지지 재료 위에, 바람직하게는 직접적으로, 놓여 있다. 즉, 상기 작업편들은 적어도 부분적으로, 바람직하게는 대부분, 상기 지지 재료을 넘어 돌출하고, 이로써 소결 과정 동안 생기는 수축 문제들이 방지된다.

도입부에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 본 발명에 따른 배열체 이외에, 본 발명에 따른 소결장치로 특히 치아용 작업편을 소결시키기 위한 본 발명에 따른 방법에 관한 것이다. 적용 가능한 한, 소결장치의 그리고/또는 배열체의 본 발명에 따른 구현형태에 대한 상기 실시들은 하기에서 설명되는 본 발명에 따른 방법에도 유효하다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 어느 경우든 상기 소결되어야 하는 작업편이 소결 과정 동안 직접적으로 또는 지지 재료의 중간 삽입하에 상기 베이스 표면 위에 내려놓여져 있고, 보호 가스가 상기 가스 공급관으로부터 나오면서, 바람직하게는 오로지, 상기 베이스 표면의 관류영역을 관통하여 상기 작업편에 공급되고 그리고/또는 상기 소결 챔버 안으로 도입되는 것이 제공된다.

하기에서 설명되는 도면들에는 본 발명에 따른 여러 가지 소결장치들과 배열체들이 도시되고, 상기 소결장치들과 배열체들로 본 발명에 따른 방법들도 실행될 수 있다.

도 1 내지 도 6 은 본 발명에 따른 소결장치들의 여러 가지 구현형태들을 나타내고;
도 7 은 도 1 내지 도 3 과 도 5 및 도 6 에 따른 가스 분배기 캡에 관한 도면을 나타내고;
도 8 과 도 9 는 지지 재료의 여러 가지 변형들을 나타낸다.

도 1 내지 도 6 에는 각각 적어도 하나의 소결되어야 하는 치아용 작업편 (2), 적어도 하나의 지지 재료 (3) 및 작업편 (2) 을 소결시키기 위한 소결장치 (4) 를 갖는 배열체들 (1) 이 도시된다. 소결장치들 (4) 은 각각 보호 가스를 위한 적어도 하나의 가스 공급관 (5) 과 적어도 하나의 베이스 표면 (6) 을 구비한다. 가스 공급관 (5) 은 유리하게는, 여기에서도 실현된 바와 같이, 가스 공급 파이프로서 형성된다. 바람직한 변형들에 있어서, 가스 공급 라인 (5) 이라고도 부를 수 있다. 베이스 표면 (6) 은 상기 작업편이 소결 과정 동안 내려놓여져 있을 수 있는 그러한 표면이다. 이 점에 있어서는, 베이스 표면 (6) 을 바닥면이라고도 부를 수 있다. 언급된 모든 도면들에는 소결 과정 동안의 배열체 (1) 가 도시된다. 각각 도시된 작동위치에 있어서, 소결되어야 하는 작업편들 (2) 은 지지 재료 (3) 위에 놓여 있고, 유리하게는 지지 재료 (3) 를 넘어 적어도 부분적으로, 바람직하게는 대부분, 돌출한다. 도 1 내지 도 5 의 구현형태들에서, 가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스는 오로지 지지 재료 (3) 를 관통하여, 작업편 (2) 에 공급된다. 지지 재료 (3) 는 이 변형들에서 베이스 표면 (6) 위에 놓여 있다. 도 6 에 따른 변형에 있어서, 지지 재료 (3) 는 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 생략되거나 또는 베이스 표면 (6) 안으로 통합된다. 지지 재료 (3) 는 유리하게는 그 자체에 산소를 결합시키는 재료이다. 지지 재료 (3) 는 입상 벌크재로서 형성될 수 있고 그리고/또는 가스를 통과시키는 적어도 하나의 고체로서 형성될 수 있거나 또는 이러한 구현형태들을 구비할 수 있다.

도 1 내지 도 6 에 따른 도시된 변형들에 있어서, 가스 공급관 (5) 은 베이스 표면 (6) 의, 소결 챔버 (18) 와 마주 대한 측에 배치되고, 베이스 표면 (6) 은 가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스를 소결 챔버 (18) 안으로 도입시키기 위해 상기 보호 가스를 통과시키는 적어도 하나의 관류영역 (14) 을 구비하는 것이 제공된다. 소결 과정 동안의 도시된 작동위치에 있어서, 소결 챔버 (18) 는 아래에서 베이스 표면 (6) 에 의해 한정되고, 가스 공급관 (5) 은 베이스 표면 (6) 아래에 배치된다. 가스 공급관 (5) 은 소결장치 (4) 의 가스 분배기 중공 공간 (27) 안으로 통하고, 이때 가스 분배기 중공 공간 (27) 은 베이스 표면 (5) 의, 소결 챔버 (18) 와 마주 대한 측에 배치된다. 이로써, 도시된 작동위치에 있어서, 이 실시예들의 가스 분배기 중공 공간 (27) 은 소결 과정 동안 베이스 표면 (6) 아래에 배치된다. 가스 공급관 (5) 밖으로 흘러나오는 보호 가스를 가스 분배기 중공 공간 (27) 안에서 가능한 한 균일하게 분배하기 위해, 도 1 내지 도 3 과 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 그리고 도 7 에 특히 명확하게 도시된 바와 같이 가스 분배기 캡 (26) 이 제공될 수 있다.

이 구조를 통해, 가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스가 오로지 베이스 표면 (6) 안의 관류영역 (14) 을 관통하여, 작업편 (2) 에 공급될 수 있음으로써 상기 보호 가스가 오로지 지지 재료 (3) 를 관통하여 작업편 (2) 에 공급될 수 있는 것이 달성되고, 이때 도 1 내지 도 5 에 따른 실시변형들에서 실현된 바와 같이 지지 재료 (3) 는 관류영역 (14) 을 완전히 덮거나 또는 도 6 에서와 같이 전체 면에 걸쳐 관류영역 (14) 을 형성한다.

보호 가스가 소결 챔버 (18) 안으로 들어갈 수 있는 베이스 표면 (6) 안에 관류영역 (14) 은 적어도 하나의 관류 개구부 (15), 바람직하게는 다수의 관류 개구부 (15) 의 형태로 베이스 표면 (6) 안에 형성될 수 있다. 도 4 에 따른 실시예에서 그렇게 실시된다. 대안적으로, 베이스 표면 (6) 은 도 1 내지 도 3 과 도 5 및 도 6 에 따른 실시변형들에서 그러한 바와 같이 적어도 하나의 개방형 다공성 영역 (16) 을 구비하거나 또는 전체적으로 이러한 개방형 다공성 영역 (16) 으로서 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 6 에 따른 구현형태들에서, 베이스 표면 (6) 은 소결 과정 동안 소결되어야 하는 작업편 (2) 을 수용하기 위한 소결장치 (4) 의 소결 트레이 (17) 의 바닥을 형성한다. 소결 챔버 (18) 는 소결 트레이 (17) 의 내부 공간 안에 있다. 도 1 내지 도 5 에 따른 변형들에서, 지지 재료 (3) 는 베이스 표면 (6) 안의 관류영역 (14) 을 각각 완전히 덮는다. 도 6 에 따른 변형에서, 지지 재료 (3) 는 완전히 생략되거나 또는 베이스 표면 (6) 안으로 통합된다. 마지막에 언급된 변형에서, 관류영역 (14) 은 완전히 지지 재료 (3) 로부터 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 6 에 따른 실시변형들의 소결 트레이들 (17) 은 각각 소결장치 (4) 의 베이스 캐리어 (24) 위에 지지된다.

도 1 에 따른 실시변형에서 소결 트레이 (17) 는 후드 유형의 외벽 (23) 에 의해 둘러싸이고, 상기 외벽은 베이스 캐리어 (24) 위에서 지지된다. 소결장치 (4) 의 이 외벽 (23) 은 측벽 (25) 뿐만 아니라 덮개 (19) 도 구비한다. 도 1 에 따른 실시예에서 덮개 (19) 는 가스 기밀적으로 형성된다. 가스를 소결 챔버 (18) 밖으로 방출시킬 수 있기 위해, 도 1 에 따른 이 실시예에서 가스 방출부 (22) 는 외벽 (23) 안에 또는 그의 측벽 (25) 안에 제공된다. 이 가스 방출부 (22) 를 통해, 보호 가스를 이용해 소결 챔버 (18) 밖으로 밀어내진 공기 뿐만 아니라 경우에 따라서는 소결 과정의 처음에 생기는 배기가스들 및 잉여 보호 가스도 흘러나올 수 있다. 덮개 (19) 는, 소결장치 (4) 의 외부에서 여기에 도시되지 않은 소결로 안에서 생기는 흐름들이 소결 챔버 (18) 안의 보호 가스 분위기를 방해할 수 있는 것을 저지한다.

도 1 에 따른 본 발명에 따른 소결장치 (4) 또는 배열체 (1) 의 작동시 보호 가스가 오로지 지지 재료 (3) 를 관통하여 작업편 (2) 에 공급되는 것이 보장된다. 이를 위해, 보호 가스는 가스 공급관 (5) 밖으로 나오고, 가스 분배기 캡 (26) 에 의해 가스 분배기 중공 공간 (27) 안에서 분배된다. 그 후, 상기 보호 가스는 베이스 표면 (6) 의 관류영역 (14) 을 관통하여 들어가고, 이렇게 작업편 (2) 에 공급되거나 또는 소결 챔버 (18) 안으로 도입되고, 이때 상기 보호 가스는 완전히 지지 재료 (3) 를 관통하여 안내되고, 이는 도입부에서 언급된 보호 가스의 세척공정 및 특히 잔여 산소 함량의 제거 또는 적어도 추가의 감소를 야기시킨다. 본래의 소결공정이 시작되기 전에, 소결 챔버 (18) 는 보호 가스로 플러딩되고, 따라서 전에 존재하는 공기 부분은, 바람직하게는 완전히, 소결 챔버 (18) 밖으로 밀어내진다. 소결 과정은 유리하게는 보호 가스를 이용한 소결 챔버 (18) 의 이 플러딩이 종료된 후 비로소 시작된다. 상기 보호 가스는, 도입부에서 언급한 바와 같이, 유리하게는 공기보다 큰 밀도를 갖는다.

도 2 에 따른 실시예의 소결장치 (4) 또는 배열체 (1) 는 외벽 (23) 의 구성에 의해서만 도 1 에 따른 실시예와 구별된다. 도 2 에 따른 변형에서, 외벽 (23) 은 두 부분으로 구성된다. 상기 외벽은 원통 측면 모양의 측벽 (25) 을 구비하고, 상기 측벽 위에, 별도로 형성된 덮개 (19) 가 놓여 있다. 덮개 (19) 는 도 2 에 따른 이 실시변형에서 개방형 다공성 영역 (21) 으로서 형성되고, 따라서 소결 챔버 (18) 밖으로 나오는 가스들은 그를 관통하여 나올 수 있다. 이를 통해, 측벽 (25) 안의 가스 방출부 (22) 가 생략될 수 있다. 상기 덮개의 개방형 다공성 형태에도 불구하고, 이 실시예에서, 덮개 (19) 는 소결로 안의 소결장치 (4) 의 외부에서 생기는 난류들이 소결 챔버 (18) 안의 보호 가스 분위기에 영향을 미칠 수 없도록 여전히 보장한다.

완전성을 위해, 전체 덮개 (19) 또는 전체 베이스 표면 (6) 에 걸쳐 하지만 각각의 덮개 (19) 또는 각각의 베이스 표면 (6) 의 일부 영역들에 걸쳐서만 베이스 표면 (6) 에서의 개방형 다공성 영역 (16) 과 같은, 개방형 다공성 영역들 (21) 이 덮개 (19) 안에 형성될 수 있는 것이 제시된다.

도 3 에는 장치 (4) 의 더욱 변화된 변형이 도시되고, 상기 변형에서는 별도의 측벽 (25) 은 생략된다. 이 변형에 있어서, 소결 트레이 (17) 의 외벽은 동시에 소결장치 (4) 의 외벽 (23) 을 형성한다. 여기에서 마찬가지로 개방형 다공성으로 형성된 덮개 (19) 는 바로 소결 트레이 (17) 의 상부 가장자리 위에 놓여 있다. 도 4 는 도 3 에 따른 변형의 변화형태를 나타내고, 상기 변화형태에 있어서 베이스 표면 (6) 의 관류영역 (14) 은 개방형 다공성 영역으로서 형성되는 것이 아니라 보다 많은 수평으로 분배된 다수의 관류 개구부 (15) 의 배열체로서 형성된다. 이 변형에 있어서, 덮개 (19) 는 마찬가지로 평평하게 분배된 관류 개구부들 (20) 을 구비한다. 이 이외에, 이 변형에 있어서는, 선택적인 가스 분배기 캡 (26) 이 생략되었다. 완전성을 위해, 여기에 도시된 모든 실시변형들에 있어서, 적용 가능한 한, 개방형 다공성 영역들 (16) 이 각각의 베이스 표면 (6) 안의 관류 개구부들 (15) 로 대체될 수 있고, 개방형 다공성 영역들 (21) 이 덮개 (19) 안의 각각의 관류 개구부들 (20) 로 대체될 수 있고, 또 그 반대로도 대체될 수 있다는 것에 주의하도록 한다. 하나의 유일한 관류 개구부 (15 또는 20) 에만 관한 것일 수도 있다. 모든 구현형태들에서 가스 분배기 캡 (26) 이 존재하거나 또는 생략될 수도 있다.

도 5 는 본질적으로 도 3 에 따른 변형에 상응하고, 하지만 이때 도 5 에서는 덮개 (19) 가 완전히 생략되었다. 이 변형은 특히, 소결장치 (1) 의 외부에서 발생하는 난류들 또는 흐름들이 소결 챔버 (18) 안의 보호 가스 분위기를 방해할 수 없으면, 그리고 보호 가스가 밀어내져야 하는 공기보다 높은 밀도를 가지면 적합하다.

도 6 은 도 5 에 따른 변형의 추가의 변화형태들을 나타낸다. 제 1 변형에 있어서, 도 6 에 따른 구현형태에서 지지 재료 (3) 가 전혀 존재할 필요가 없다는 것이 예시적으로 도시된다. 소결되어야 하는 작업편들은 이 변형에 있어서 그의 지지 풋들 (support foot, 31) 과 함께 바로 베이스 표면 (6) 위에 있다. 이러한 배열체들 (1) 은 세라믹 재료로 만들어진 작업편들 (2) 이 소결되어야 하면 특히 적합하다. 이와 반대로, 다른, 마찬가지로 도 6 으로 도시된 변형에 있어서, 지지 재료 (3) 가 가스를 통과시키는 고체로서 형성되고, 베이스 표면 (6) 안으로 통합되는 것이 제공된다. 이는 도 6 안의 참조부호 (3) 를 추가함으로써 도시된다. 물론, 지지 재료 (3) 가 아주 없는, 처음에 설명된 변형에 있어서는, 도 6 안의 참조부호 (3) 가 생략될 수 있다. 지지 재료 (3) 를 갖는 변형에 있어서, 보호 가스는 오로지 지지 재료 (3) 를 관통하여 작업편 (2) 에 공급된다. 이 구현형태에서 작업편들 (2) 은 그들의 지지 풋들 (31) 과 함께 바로 베이스 표면 (6) 위에 있다. 이 변형에서, 지지 재료 (3) 는 전체 면에 걸쳐 관류영역 (14) 을 형성한다. 가스를 통과시키는 고체에 대해 대안적으로, 지지 재료 (3) 는 이 변형에 있어서 격자 케이지 유형의 몸체로서 형성될 수도 있고, 그러면 상기 몸체의 상부 격자면은 베이스 표면 (6) 을 형성한다. 그러면, 이 변형에 있어서, 지지 재료 (3) 는 전체 면에 걸쳐 관류영역 (14) 안에 배치될 것이다.

도 7 은 가스 분배기 캡 (26) 의 가능한 구현형태를 나타내는 데에만 쓰이는, 부분적으로 절단된 도면이다.

도 1 내지 도 6 에 따른 실시예들 모두가 베이스 표면 (6) 이 소결 트레이의 바닥이라는 것을 나타낼지라도, 완전성을 위해, 소결 트레이 (17) 가 반드시 존재해야만 하는 것은 아니라는 것에 주의하도록 한다. 베이스 표면 (6) 은 직접적으로 베이스 캐리어 (24) 에 의해 형성될 수도 있고 또는 다른 방식으로 형성될 수도 있다.

도입부에서 이미 설명한 바와 같이, 지지 재료 (3) 는 예컨대 입상재료, 분말 또는 입상재료-분말 혼합물일 수 있다. 하지만, 지지 재료 (3) 는 가스를 통과시키는 고체의 형태로도 형성될 수 있거나 또는 그러한 것을 구비할 수 있다. 그들의 혼합형태들도 가능하다. 지지 재료 (3) 는 예컨대 통례적인, 시중에서 구입 가능한, 이트륨을 갖고 부분 안정화된 지르코늄디옥사이드로 만들어진 이른바 소결펄들일 수 있다. 이러한 지지 재료 (3) 도 이미 일종의 세척 기능 및 무엇보다도 산소를 결합시키는 기능을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 다른 세라믹 지지 알갱이들 또는 그들로 이루어진 혼합물들도 지지 재료 (3) 로서 이용될 수 있다. 하지만, 세척 기능 및 특히 잔여 산소의 결합을 개선시키기 위해, 이 세라믹 지지 알갱이들 (28) 에 첨가물질 (29) 이 첨가될 수 있고, 상기 첨가물질은 특히 세라믹 지지 몸체들 (28) 자체보다 높은 산소친화력을 가질 수 있다. 첨가물질 (29) 의 보다 높은 산소친화력은 예컨대 작업편 (2) 의 재료보다 또는 세라믹 지지 알갱이들 (28) 의 재료보다 높은 산소친화력을 갖는 적어도 하나의 화학적 원소 또는 적어도 하나의 화학적 화합물을 구비하는 재료 또는 재료 혼합물이 첨가물질로서 사용됨으로써 달성될 수 있다. 특히, 첨가물질 (29) 은 잔여 산소를 화학적으로 그 자체에 결합시키기 위해 사용된다. 첨가물질 (29) 이 소결 과정시 작업편 (2) 에 달라붙을 수 있는 성분들이면, 첨가물질 (29) 과 작업편 (2) 사이에 세라믹 지지 알갱이들 (28) 로 만들어진 중간층이 존재하면 유리하다. 이로써, 지지 재료 (3) 의 여러 가지 성분들은 균질 혼합물로서 존재할 수 있다. 높은 산소친화력을 갖는 첨가물질들 (29) 은 예컨대 금속들 또는 금속합금들일 수 있다. 하지만, 세라믹 첨가물질들도 고려된다. 첨가물질 (29) 은 마찬가지로 펠릿 형태 또는 분말 형태로 존재할 수 있다. 첨가물질은 예컨대 코발트, 크롬, 몰리브덴, 티탄 또는 티탄합금들일 수 있다. 이로써, 지지 재료 (3) 는 예컨대 세라믹 지지 알갱이 (28) 와 첨가물질 (29) 과 같은 2개의 성분으로 구성된 벌크재일 수 있다. 하지만, 다성분 혼합물들도 가능하다.

예컨대, 캐리어 물질 (30) 의 형태로 제 3 성분이 지지 재료 (3) 안에 존재할 수 있다. 이 캐리어 물질 (30) 은, 첨가물질 (29) 이 그와 결합하도록 하기 위해 사용될 수 있다. 그는 예컨대 알루미늄 강옥과 같은 세라믹 재료들일 수 있다. 캐리어 물질 (30) 은 유리하게는 거친 그리고/또는 연마성의 (abrasive) 표면을 구비한다. 유리하게는, 세라믹 지지 알갱이들 (28) 의 알갱이 지름은 캐리어 물질 (30) 의 알갱이 지름보다 크다. 그러면, 첨가물질들 (29) 의 알갱이 지름은 유리하게는 또다시 캐리어 물질 (30) 의 알갱이 지름보다 작다. 상기 캐리어 물질이 없을 때에도 지지 알갱이들의 알갱이 지름은 유리하게는 상기 첨가물질의 알갱이 지름보다 크다. 도 10 은 이러한 3성분 혼합물 형태의 지지 재료 (3) 를 나타낸다. 보다 작은 알갱이 지름들에 의해, 캐리어 물질 (30) 은 그와 결합된 첨가물질 (29) 과 함께 세라믹 지지 알갱이들 (28) 사이에서 관통하여 미끄러질 수 있고, 적어도 본질적으로 지지 재료 (30) 의 하부 영역에서 침전될 수 있다. 이를 통해, 위에서 이미 언급한 바와 같이, 세라믹 지지 몸체들 (28) 의 적어도 일 부분이 작업편 (2) 과 지지 재료 (3) 의 나머지 구성요소들 사이에 배치되는 구현형태가 달성된다. 도 11 은 지지 재료 (3) 의 추가의 변형을 나타낸다. 여기에서는, 세라믹 지지 몸체 (28) 형태의 입상 벌크재와, 그 아래에 배치된, 가스를 통과시키는, 첨가물질 (29) 로 구성된 고체로 이루어진 혼합물에 관한 것이고, 상기 첨가물질은 이 실시예에서 또다시 상기 언급된 조치들을 통해 세라믹 지지 알갱이들 (28) 보다 높은 산소친화력을 가질 수 있다. 완전성을 위해, 오로지 가스를 통과시키는 고체도 지지 재료 (3) 로서 사용될 수 있다는 것에 주의하도록 한다.

1 : 배열체 2 : 작업편
3 : 지지 재료 4 : 소결장치
5 : 가스 공급관 6 : 베이스 표면
14 : 관류영역 15 : 관류 개구부
16 : 개방형 다공성 영역 17 : 소결 트레이
18 : 소결 챔버 19 : 덮개
20 : 관류 개구부 21 : 개방형 다공성 영역
22 : 가스 방출부 23 : 외벽
24 : 베이스 캐리어 25 : 측벽
26 : 가스 분배기 캡 27 : 가스 분배기 중공 공간
28 : 세라믹 지지 알갱이 29 : 첨가물질
30 : 캐리어 물질 31 : 지지 풋

Claims

소결 과정 동안 소결되어야 하는 작업편 (2) 을 수용하기 위한 소결 챔버 (18) 를 갖는, 적어도 하나의, 특히 치아용의 작업편 (2) 을 소결시키기 위한 소결장치 (4) 로서,
상기 소결 챔버 (18) 는 상기 소결장치 (4) 의 베이스 표면 (6) 에 의해 한정되고, 상기 작업편은 소결 과정 동안 상기 베이스 표면 위에 놓여질 수 있고, 상기 소결장치 (4) 는 보호 가스를 상기 소결 챔버 (18) 안으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 가스 공급관 (5) 을 구비하고,
상기 가스 공급관 (5) 은 상기 베이스 표면 (6) 의, 상기 소결 챔버 (18) 와 마주 대한 측에 배치되고, 상기 베이스 표면 (6) 은 상기 가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스를 상기 소결 챔버 (18) 안으로 도입시키기 위해 상기 보호 가스를 통과시키는 적어도 하나의 관류영역 (14) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 1 항에 있어서,
상기 베이스 표면 (6) 은 소결 과정 동안의 작동위치에 있어서 상기 소결 챔버 (18) 를 아래에서 한정하고, 상기 가스 공급관 (5) 은 상기 베이스 표면 (6) 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가스 공급관 (5) 은, 바람직하게는 가스 분배기 캡 (26) 의 중간 삽입하에, 상기 소결장치 (4) 의 가스 분배기 중공 공간 (27) 안으로 통하고, 상기 가스 분배기 중공 공간 (27) 은 상기 베이스 표면 (5) 의, 상기 소결 챔버 (18) 와 마주 대한 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 가스 분배기 중공 공간 (27) 은 소결 과정 동안의 작동위치에 있어서 상기 베이스 표면 (6) 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 표면 (6) 안의 상기 관류영역 (14) 은 상기 베이스 표면 (6) 안의 적어도 하나의 관류 개구부 (15), 바람직하게는 다수의 관류 개구부 (15) 의 형태로 형성되고 그리고/또는 상기 베이스 표면 (6) 안의 적어도 하나의 다공성 (porous) 영역 (18) 의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 표면 (6) 은, 소결 과정 동안 상기 소결되어야 하는 작업편 (2) 을 수용하기 위한 상기 소결장치 (4) 의 소결 트레이 (17) 의 바닥을 형성하는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 6 항에 있어서,
상기 소결 챔버 (18) 는 상기 소결 트레이 (17) 의 내부 공간인 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소결 챔버 (18) 는 소결 과정 동안의 작동위치에 있어서 위에서 덮개 (19) 에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
제 8 항에 있어서,
상기 덮개 (19) 는 가스 기밀적이거나 또는 적어도 하나의 관류 개구부 (20), 바람직하게는 다수의 관류 개구부 (20), 및/또는 적어도 하나의 다공성 영역 (21) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 소결장치 (4).
적어도 하나의 소결되어야 하는, 특히 치아용의 작업편 (2) 과 소결장치를 갖는 배열체 (1) 에 있어서,
상기 소결장치는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 소결장치 (4) 이고, 상기 작업편은 특히 소결 과정 동안, 직접적으로 또는 지지 재료 (3) 의 중간 삽입하에 베이스 표면 (6) 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 배열체 (1).
제 10 항에 있어서,
상기 지지 재료 (3) 는 상기 베이스 표면 (6) 위에 놓이거나 또는 상기 베이스 표면에 통합되는 것을 특징으로 하는 배열체 (1).
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스는 오로지 상기 지지 재료 (3) 를 관통하여 상기 작업편 (2) 에 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 배열체 (1).
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 재료 (3) 는 관류영역 (14) 을 완전히 덮거나 또는 관류영역 (14) 안에 전체 면에 걸쳐 배치되거나 또는 전체 면에 걸쳐 관류영역 (14) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 배열체 (1).
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 재료 (3) 는 그 자체에 산소를 결합시키는 재료이고, 바람직하게는 상기 지지 재료 (3) 가 작업편보다 높은 산소친화력을 갖는 것이 제공되는 것을 특징으로 하는 배열체 (1).
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 소결장치 (4) 로 적어도 하나의, 특히 치아용의 작업편 (2) 을 소결시키기 위한 방법으로서,
상기 소결되어야 하는 작업편은 소결 과정 동안 직접적으로 또는 지지 재료 (3) 의 중간 삽입하에 베이스 표면 (6) 위에 놓여지고, 가스 공급관 (5) 으로부터 나오는 보호 가스는 바람직하게는 오로지, 상기 베이스 표면 (6) 의 관류영역 (14) 을 관통하여 상기 작업편에 공급되고 그리고/또는 소결 챔버 (18) 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의, 특히 치아용의 작업편을 소결시키기 위한 방법.