KR20210113583A - Zirconia powder having black color, laminate pattern ceramic sintered body using the powder, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더와 그 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 출발원료인 지르코니아에 선택적으로 부가재료를 혼합하여 선택적으로 화이트 색상 또는 블랙색상을 가지되, 크랙발생을 억제하고, 치밀한 조직을 나타낼 수가 있으며, 강도가 높고 열팽창계수에 탁월한 효과를 가지도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a zirconia powder having a black color, a laminate pattern ceramic sintered body using the powder, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a zirconia, a starting raw material, by selectively mixing an additional material to selectively give a white color or a black color However, it relates to a technology that suppresses cracking, can exhibit a dense structure, has high strength, and has an excellent effect on the coefficient of thermal expansion.
통상적으로 지르코니아 세라믹스는 인공관절과 치아, 명품브랜드의 시계 및 주얼리등 구조재료 및 패션의 고급 소재로서 활용되어지고 있고, 우수한 인성과 마모성, 높은 강도의 특성을 보여주는 소재이며, 세라믹 산업의 세계 시장규모는 2015년 현재 약 4,137억 달러(국내 시장규모는 약 76.9조 원)이고, 연평균 6% 성장 추세를 보이며 2025년에는 7,785억 달러(국내 241.7조 원)에 이를 것으로 보고 있다.In general, zirconia ceramics are used as structural materials for artificial joints and teeth, luxury brand watches and jewelry, and as high-end materials for fashion, and are a material that shows excellent toughness, abrasion resistance and high strength. As of 2015, it is estimated to be approximately USD 413.7 billion (domestic market size is approximately KRW 76.9 trillion), and is expected to reach USD 778.5 billion (KRW 241.7 trillion in Korea) by 2025, with an average annual growth rate of 6%.
이처럼 국내 및 세계에서 주목 받고 있는 지르코니아 세라믹스는 다양한 소재로서 활용되기 위해 지르코니아 세라믹스 컬러에 관한 연구가 진행되어 왔으며, 해외 명품브랜드에서도 지르코니아 세라믹스의 소재를 활용한 주얼리가 제작되고 있다. 이에 지르코니아 세라믹스는 고급 패션 소재로 주목받고 있다. In order to use zirconia ceramics as a variety of materials, research on the color of zirconia ceramics, which is attracting attention both domestically and internationally, has been conducted, and overseas luxury brands are also producing jewelry using the materials of zirconia ceramics. Accordingly, zirconia ceramics are attracting attention as a high-end fashion material.
최근 프랑스 지르코니아 세라믹 주얼리 브랜드 막스에반 엔코의 2015년도 매출액은 154억으로 지르코니아 세라믹 주얼리의 가능성은 매우 높다고 할 수 있다. 또한 한국의 대표적인 세라믹 주얼리 및 시계 제작 업체인 세라트와 엠아이디의 매출액은 2015년도 기준 50억과 20억을 기록하였다. Recently, Max Evan Enco, a French zirconia ceramic jewelry brand, recorded sales of 15.4 billion won in 2015, indicating that the possibility of zirconia ceramic jewelry is very high. In addition, sales of Serat and MID, the representative ceramic jewelry and watch manufacturers in Korea, recorded 5 billion and 2 billion won in 2015.
비 예물 패션 주얼리 시장의 시장성은 4조 1758억원으로 추정되며, 세라믹 주얼리로 평가할 수 있는 전통 세라믹의 기계 및 기타 산업용 부품의 매출액은 매년 증가하는 추세이다. The marketability of the non-gift fashion jewelry market is estimated at KRW 4.175.8 trillion, and the sales of traditional ceramic machinery and other industrial parts, which can be evaluated as ceramic jewelry, are increasing every year.
한편, 지르코니아는 고인성, 고내마모성, 고강도의 우수한 특성을 가진 지르코니아 세라믹스는 주로산업용 구조재료로서 활용되어져 왔다. 순수 지르코니아의 구조는 단사정(monoclinic)구조가 1170℃이하에서 안정하며, 정방정(tetragonal)구조는 1170~2370℃이상에서 안정하다. 입방정(cubic)구조는 2370℃이상에서 안정한 것으로 알려져 있다. On the other hand, zirconia ceramics, which have excellent properties of high toughness, high wear resistance, and high strength, have been mainly used as structural materials for industrial use. Pure zirconia has a monoclinic structure that is stable below 1170°C, and a tetragonal structure is stable above 1170–2370°C. The cubic structure is known to be stable above 2370°C.
순수 지르코니아의 가장 큰 특성은 실온에서 안정한 단사정(monoclinic)구조이고, 밀도는 5.56g/m3이며, 1100℃에서 2370℃의 정방정(tetragonal)구조에서는 밀도가 6.11g/m3 과의 상전이에 의해 4.6%의 체적변화가 동반하기 때문에 순수 지르코니아를 소결해도 냉각시 크랙이 발생하여 소결체가 부서지는 현상이 발현된다. The greatest characteristic of pure zirconia is that it has a stable monoclinic structure at room temperature, and the density is 5.56 g/m3. Because the volume change of 4.6% is accompanied, cracks occur during cooling even when pure zirconia is sintered and the sintered body is broken.
이러한 순수 지르코니아의 문제점을 보완하고자 안정화 지르코니아가 연구되었으며, 이트리아(), 세리아(), 마그네시아()를 첨가하여 결정격자 내의 산소결함을 발생시켜 입방정(cubic)구조로서 안정한 구조로 변화시키는데 이를 안정화 지르코니아 라고 한다.Stabilized zirconia was studied to compensate for the problems of pure zirconia, and yttria ( ), Seria ( ), magnesia ( ) is added to generate oxygen defects in the crystal lattice and change into a stable cubic structure, which is called stabilized zirconia.
안정화 지르코니아는 고온까지 안정하지만, 강도가 낮고, 소결성이 낮아 고강도의 재료로서 이용되어 질수 없었고, 이에 따라 안정화제의 양을 작게 조절하면서, 파괴인성이 향상된 부분 안정화 지르코니아가 연구되었고, 특성으로 입방정(cubic)구조와 정방정(tetragonal)구조의 두상이 혼재되어 있게 되었다. 따라서 세라믹 내부에 무수한 결정에 응력이 발생해도 결정의 구조가 변화하여 그 힘에 견디게 되고, 외력을 견디게 된다. Stabilized zirconia is stable up to high temperature, but has low strength and low sinterability, so it cannot be used as a high-strength material. The heads of cubic) and tetragonal structures were mixed. Therefore, even if stress occurs in countless crystals inside the ceramic, the structure of the crystal is changed to withstand the force and external force.
이 부분 안정화 지르코니아는 열팽창계수가 순수한 지르코니아나 안정화 지르코니아의 열팽창계수보다 작기 때문에 열충격 저항이 이들보다 클 뿐만 아니라 응력변태에 기인되어 강도와 인성이 크게 증가 한다고 보고되고 있다. It is reported that this partially stabilized zirconia has a smaller thermal expansion coefficient than that of pure zirconia or stabilized zirconia.
종래의 부분 안정화 지르코니아 등 기타 지르코니아를 원료로한 소결체들이 제조되는 다수의 기술들이 개시되어 있으나, 크랙발생이 심하게 발생되고, 치밀한 조직을 나타낼 수가 없으며, 강도가 낮아 쉽게 파손이 되는 한편, 열팽창계수에 탁월한 효과를 가질 수가 없는 문제점을 갖고 있다.Although a number of techniques for manufacturing sintered compacts using other zirconia as raw materials such as conventional partially stabilized zirconia have been disclosed, cracks are severely generated, a dense structure cannot be represented, and the strength is low and easily broken, while the coefficient of thermal expansion is low. It has a problem that it cannot have an excellent effect.
따라서 본 발명의 목적은, 주얼리에 적용할 수 있도록 선택적으로 화이트 또는 블랙색상을 갖도록 구성하되, 출발원료로 밀도 5.9g/m3, 강도는 3point 강도측정기 기준 300Mpa의 특성을 갖는 화이트 색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아를 사용하고, 상기 지르코니아에, 이산화규소(), 산화알루미늄(), 바인더 3중량%으로 구성된 화이트색상의 세라믹 소결체 또는 화이트 색상을 갖는 지르코니아를 사용하고, 상기 지르코니아에, 이산화규소(), 산화알루미늄(), 바인더 3중량%에 선택적으로 흑색 색상을 갖는 안료를 넣어 블랙 색상을 갖는 세라믹 소결체를 제조할 수 있도록 하여, 크랙발생을 억제하고, 치밀한 조직을 나타낼 수가 있으며, 강도가 높고 열팽창계수에 탁월한 효과를 가지도록 하는 화이트색상 또는 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더와 그 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 및 그 제조방법을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.Therefore, an object of the present invention is to selectively have white or black color so that it can be applied to jewelry, but as a starting material, yttria having a white color with a density of 5.9 g/m3 and a strength of 300 Mpa based on a 3-point strength meter Using stabilized zirconia, to the zirconia, silicon dioxide ( ), aluminum oxide ( ), using a white ceramic sintered body or zirconia having a white color composed of 3% by weight of the binder, and to the zirconia, silicon dioxide ( ), aluminum oxide ( ), a black color pigment is selectively added to 3% by weight of the binder so that a ceramic sintered body having a black color can be manufactured, thereby suppressing the occurrence of cracks and exhibiting a dense structure, high strength and excellent effect on the coefficient of thermal expansion It was completed as a technical task with a zirconia powder having a white or black color to have
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아 72.6중량%, 이산화규소() 1.6중량%, 산화알루미늄() 2.8중량%, 바인더 3중량%, 흑색 색상을 갖는 안료 20중량%로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.As a technical idea for achieving the above object, 72.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight, 3% by weight of the binder, and 20% by weight of a pigment having a black color is technically characterized.
화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(zirconia) 72.6중량%, 이산화규소() 1.6중량%, 산화알루미늄() 2.8중량%, 바인더 3중량%, 흑색 색상을 갖는 안료 20중량%를 혼합하여 혼합물을 형성한 후, DI Water, 지르코니아볼, 상기 혼합물을 7:2:1로 혼합하여 6시간 동안 혼합하는 파우더혼합단계(S100); 상기 혼합단계에서 혼합된 파우더를 80℃, 8시간 건조하는 건조단계(S200); 상기 건조된 파우더를 분단위로 승온속도 5℃로 1000℃까지 승온하고, 1000℃이후 분단위로 승온속도 2℃로 1250℃까지 승온한 후 자연 냉각하는 제1차소결단계(S300); 상기 1차 소결된 파우더를 분쇄하는 분쇄단계(S400); 상기 분쇄된 파우더를 구비된 몰드에 넣은 후 일축가압 성형기에 100mpa로 가압하여 성형하는 성형단계(S500); 상기 성형된 성형체를 분단위로 승온속도 2℃로 500℃까지 승온한 후 2시간 유지하여 바인더를 모두 날리고, 분단위로 승온속도 5℃로 하여 900℃까지 승온시킨 후 1시간 유지하여 불순물을 제거하며, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1100℃에서 1시간 유지하며 성형체의 1차 변형이 일어나도록 하고, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1300℃까지 승온하되 1시간 유지하여 성형체의 2차변형이 일어나도록 하며, 분단위 승온속도 2℃로 하여 1400~1450℃까지 승온시킨 후 2~4시간 유지한 다음 자연냉각하는 제2차 소결단계(S600); 로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.72.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight, 3% by weight of binder, and 20% by weight of pigment having a black color to form a mixture, DI Water, zirconia balls, and the mixture are mixed in a ratio of 7:2:1 and powder mixed for 6 hours mixing step (S100); A drying step of drying the powder mixed in the mixing step at 80° C. for 8 hours (S200); A first sintering step (S300) of heating the dried powder to 1000°C at a temperature increase rate of 5°C in minutes, and then naturally cooling after raising the temperature to 1250°C at a temperature increase rate of 2°C in minutes after 1000°C; a grinding step of grinding the primary sintered powder (S400); A molding step (S500) of putting the pulverized powder into a provided mold and then pressing it at 100 mpa in a uniaxial pressure molding machine; After raising the temperature of the molded article to 500 °C at a temperature increase rate of 2 °C in minutes, hold it for 2 hours to blow off all the binder, and after raising the temperature to 900 °C at a temperature increase rate of 5 °C in minutes, hold for 1 hour to remove impurities, Set the temperature increase rate in minutes to 5°C and maintain it at 1100°C for 1 hour to cause the primary deformation of the molded body. a second sintering step (S600) of raising the temperature to 1400 to 1450 °C at a temperature increase rate of 2 °C in minutes and maintaining it for 2 to 4 hours and then naturally cooling; It is characterized in that it consists of a technical feature.
본 발명에 따른 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더와 그 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 및 그 제조방법에 의하면, 주얼리에 적용하려는 사용 용도에 따라 화이트 색상 또는 블랙색상으로 선택적으로 제조할 수가 있어 사용상의 다양성이 부여되고, 출발원료인 화이트색상을 갖는 지르코니아에 이산화규소, 산화알루미늄을 혼합함으로써, 크랙발생을 억제하고, 치밀한 조직을 나타낼 수가 있으며, 강도가 높고 열팽창계수에 탁월한 효과를 가지도록 하는 유용한 발명이다.According to the zirconia powder having a black color according to the present invention, a laminate pattern ceramic sintered body using the powder, and a method for manufacturing the same, it can be selectively manufactured in a white color or a black color depending on the use to be applied to jewelry, so that the versatility of use is increased. By mixing silicon dioxide and aluminum oxide with zirconia having a white color as a starting material, it is possible to suppress cracking, to exhibit a dense structure, and to have high strength and excellent effect on the coefficient of thermal expansion. It is a useful invention.
도 1은 본 발명의 출발원료인 TZ-8Y 지르코니아 파우더의 물성을 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 화이트색상의 지르코니아 파우더를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 블랙색상의 지르코니아 파우더를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 화이트 또는 블랙 색상의 지르코니아 파우더를 제조를 위한 순서도
도 5는 본 발명의 화이트색상 지르코니아 파우더의 원료배합을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 블랙색상의 지르코니아 파우더의 안료배합 비율을 나타내는 도면도 7은 본 발명의 화이트색상 및 블랙 세라믹 소결체들의 비교를 나타내는 도면
도 8은 본 발명의 화이트색상의 세라믹 소결체의 밀도를 나타내는 도면
도 9는 본 발명의 블랙색상의 세라믹 소결체의 밀도를 나타내는 도면
도 10은 본 발명의 화이트 및 블랙색상의 세라믹 소결체의 밀도를 나타내는 도면
도 11은 본 발명의 화이트색상의 세라믹 소결체의 강도를 나타내는 도면
도 12는 본 발명의 블랙색상의 세라믹 소결체의 강도를 나타내는 도면
도 13은 본 발명의 화이트 및 블랙색상의 세라믹 소결체의 강도를 나타내는 도면
도 14는 본 발명의 화이트색상의 세라믹 소결체의 열팽창을 나타내는 도면
도 15는 본 발명의 블랙색상의 세라믹 소결체의 열팽창을 나타내는 도면
도 16은 본 발명의 화이트 및 블랙색상의 세라믹 소결체의 열팽창을 나타내는 도면
도 17는 본 발명의 화이트색상의 세라믹 소결체의 미세구조를 나타내는 도면
도 18은 본 발명의 블랙색상의 세라믹 소결체의 미세구조 나타내는 도면
도 19는 본 발명의 화이트 또는 블랙색상과 화이트와 블랙색상이 결합된 세라믹소결체를 나타내는 도면
도 20은 본 발명의 세라믹 소결체의 연마작업 후 소결체를 나타내는 도면
도 21은 화이트와 블랙색상의 소결체 경계부분의 미세구조를 나타내는 도면
도 22는 본 발명의 화이트 또는 블랙색상의 소결체의 밀도, 강도, 열팽창율을 나타내는 도면1 is a view showing the physical properties of TZ-8Y zirconia powder, which is a starting material of the present invention;
2 is a view showing a white zirconia powder of the present invention;
3 is a view showing a black zirconia powder of the present invention;
Figure 4 is a flow chart for producing the white or black zirconia powder of the present invention
5 is a view showing the raw material mixture of the white zirconia powder of the present invention;
Figure 6 is a view showing the pigment mixing ratio of the black zirconia powder of the present invention Figure 7 is a view showing a comparison of the white color and black ceramic sintered body of the present invention
8 is a view showing the density of the white ceramic sintered body of the present invention;
9 is a view showing the density of the black ceramic sintered body of the present invention;
10 is a view showing the density of the white and black ceramic sintered body of the present invention;
11 is a view showing the strength of the white ceramic sintered body of the present invention;
12 is a view showing the strength of the black ceramic sintered body of the present invention;
13 is a view showing the strength of the white and black ceramic sintered body of the present invention;
14 is a view showing the thermal expansion of the white ceramic sintered body of the present invention;
15 is a view showing the thermal expansion of the black ceramic sintered body of the present invention;
16 is a view showing the thermal expansion of the white and black ceramic sintered body of the present invention;
17 is a view showing the microstructure of the white ceramic sintered body of the present invention;
18 is a view showing the microstructure of the black ceramic sintered body of the present invention;
19 is a view showing a ceramic sintered body in which white or black color and white and black color are combined according to the present invention;
20 is a view showing the sintered body after the polishing operation of the ceramic sintered body of the present invention
21 is a view showing the microstructure of the boundary portion of the sintered body of white and black color;
22 is a view showing the density, strength, and coefficient of thermal expansion of the white or black sintered body of the present invention;
본 발명은 출발원료인 지르코니아 TZ-8Y에 선택적으로 부가재료를 혼합하여 선택적으로 화이트 색상 또는 블랙색상을 가지되, 크랙발생을 억제하고, 치밀한 조직을 나타낼 수가 있으며, 강도가 높고 열팽창계수에 탁월한 효과를 가지도록 하는 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더와 그 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention selectively has white or black color by selectively mixing additional materials with zirconia TZ-8Y, which is a starting material, suppressing crack generation, can exhibit a dense structure, high strength, and excellent effect on coefficient of thermal expansion To provide a zirconia powder having a black color to have a zirconia powder, a laminate pattern ceramic sintered body using the powder, and a method for manufacturing the same.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 22를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 22, preferred configurations and actions of the present invention for achieving the above object will be described with reference to the accompanying drawings.
한편, 이러한 화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아를 이용하여, 화이트색상 또는 블랙색상을 갖는 파우더, 그 각각의 파우더를 이용하여 화이트색상을 갖는 세라믹 소결체를 얻을 수가 있다. On the other hand, by using the yttria-stabilized zirconia having a white color, powder having a white color or a black color, and each powder thereof, a ceramic sintered body having a white color can be obtained.
상기 화이트색상을 갖는 파우더는 그 구성으로는 도 에 도시된 바와 같이 화이트색상을 갖는 파우더는 화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(zirconia) 92.6중량%, 이산화규소() 1.6중량%, 산화알루미늄() 2.8중량%, 바인더 3중량%로 구성된다.As shown in the figure, the powder having the white color has a white color as shown in Fig. 92.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight and 3% by weight of the binder.
또한, 상기 블랙색상을 갖는 파우더는 도 3에 도시된 바와 같이 화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아 72.6중량%, 이산화규소() 1.6중량%, 산화알루미늄() 2.8중량%, 바인더 3중량%, 블랙 색상을 갖는 안료 20중량%로 구성된다.In addition, the powder having the black color is 72.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight, 3% by weight of binder, and 20% by weight of pigment having a black color.
이때, 상기 블랙 색상을 갖는 안료의 경우 1400℃ 이상에서 블랙 색상을 발현할 수 있는 안료로 시중에서 사용되는 NF-710안료이다. At this time, in the case of the pigment having the black color, it is a NF-710 pigment used commercially as a pigment capable of expressing a black color at 1400° C. or higher.
상기 안료의 비율은 산화크롬()40%, 산화이제철()30%, 삼산화삼코발트()10%, 마그네시아()10%, 산화니켈(NiO)10%의 비율로 구성되어 있다.The ratio of the pigment is chromium oxide ( ) 40%, ferric oxide ( ) 30%, tricobalt trioxide ( )10%, Magnesia ( ) 10% and nickel oxide (NiO) 10%.
또한, 하기될 단계에서는 상기 블랙색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체를 제조 시 상기 안료의 혼합 비율이 5~20중량%로 하여 실험하였다. In addition, in the steps to be described below, when the laminate pattern ceramic sintered body having the black color was manufactured, the mixing ratio of the pigment was 5 to 20% by weight.
이때, 상기 안료의 혼합비율에 따라서 상기 화이트색상을 갖는 지르코니아의 혼합비율이 달라지게 된다. At this time, the mixing ratio of the zirconia having the white color is changed according to the mixing ratio of the pigment.
즉, 상기 화이트 또는 블랙색상을 갖는 파우더는 출발원료로 사용되는 지르코니아(TZ-8Y)의 혼합 시 그 혼합되는 비율에 따라 파우더의 색상을 결정할 수가 있게 된다. That is, when the powder having the white or black color is mixed with zirconia (TZ-8Y) used as a starting material, the color of the powder can be determined according to the mixing ratio.
한편, 화이트색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 제조방법은 도 4에를 참고하면 다음과 같다. Meanwhile, a method of manufacturing a laminate pattern ceramic sintered body having a white color is as follows with reference to FIG. 4 .
먼저, 화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(zirconia) 92.6중량%, 이산화규소() 1.6중량%, 산화알루미늄() 2.8중량%, 바인더 3중량%를 혼합하여 혼합물을 형성한 후, DI Water, 지르코니아볼, 상기 혼합물을 7:2:1로 혼합하여 6시간 동안 혼합하는 파우더혼합단계를 수행한다.First, 92.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight and 3% by weight of a binder to form a mixture, then DI Water, zirconia balls, and the mixture are mixed at a ratio of 7:2:1 to perform a powder mixing step of mixing for 6 hours.
상기 혼합단계에서 혼합된 파우더를 80℃8시간 건조하는 건조단계를 수행한다. A drying step of drying the powder mixed in the mixing step at 80° C. for 8 hours is performed.
상기 건조된 파우더를 분단위로 승온속도 5℃로 1000°까지 승온하고, 1000℃이후 분단위로 승온속도 2℃로 1250℃까지 승온한 후 자연 냉각하는 제1차소결단계를 수행한 다음, 상기 1차 소결된 파우더를 분쇄하는 분쇄단계를 수행하게 된다. After performing the first sintering step of heating the dried powder to 1000° at a temperature increase rate of 5°C in minutes, and then naturally cooling the temperature to 1250°C at a temperature increase rate of 2°C in minutes after 1000°C, the first A grinding step of pulverizing the sintered powder is performed.
그 후에는 상기 분쇄된 파우더를 구비된 몰드에 넣은 후 일축가압 성형기에 100mpa로 가압하여 성형하는 성형단계를 수행하고, 상기 성형된 성형체를 분단위로 승온속도 2℃로 500℃까지 승온한 후 2시간 유지하여 바인더를 모두 날리고, 분단위로 승온속도 5℃로 하여 900℃까지 승온시킨 후 1시간 유지하여 불순물을 제거하며, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1100℃에서 1시간 유지하며 성형체의 1차 변형이 일어나도록 하고, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1300℃까지 승온하되 1시간 유지하여 성형체의 2차변형이 일어나도록 하며, 분단위 승온속도 2℃로 하여 1400~1450℃까지 승온시킨 후 2~4시간 유지한 다음 자연냉각하는 제2차 소결단계를 수행함으로써, 최종적으로 화이트색상을 갖는 지르코니아 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체를 얻을 수가 있다. After that, after putting the pulverized powder into a mold provided, a molding step of molding by pressing at 100 mpa in a uniaxial pressure molding machine is performed, and the temperature of the molded product is raised to 500° C. at a temperature increase rate of 2° C. in minutes for 2 hours. The binder is blown off by holding, and the temperature is raised to 900°C at a rate of 5°C in minutes, and then maintained for 1 hour to remove impurities. The temperature is raised to 1300°C at a temperature increase rate of 5°C in minutes, and maintained for 1 hour to cause secondary deformation of the molded body. By performing the second sintering step of maintaining for 4 hours and then naturally cooling, it is possible to finally obtain a laminate pattern ceramic sintered body using zirconia powder having a white color.
여기서, 블랙색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 제조방법은 화이트색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체의 제조방법과 동일 과정을 거치되, 최초 파우더 혼합단계에 혼합비율 및 혼합원료가 조금 상이하게 혼합된다.Here, the manufacturing method of the laminate pattern ceramic sintered body having a black color is the same as the manufacturing method of the laminate pattern ceramic sintered body having a white color, but in the initial powder mixing step, the mixing ratio and mixing materials are mixed slightly differently.
상기 블랙색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 제조방법은 도 4에 도시된 바와 같이 화이트색상을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(zirconia) 72.6중량%, 이산화규소() 1.6중량%, 산화알루미늄() 2.8중량%, 바인더 3중량%, 흑색 색상을 갖는 안료 20중량%를 혼합하여 혼합물을 형성한 후, DI Water, 지르코니아볼, 상기 혼합물을 7:2:1로 혼합하여 6시간 동안 혼합하는 파우더혼합단계를 수행한다.The method for manufacturing a laminate pattern ceramic sintered body having a black color is 72.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight, 3% by weight of binder, and 20% by weight of pigment having a black color to form a mixture, DI Water, zirconia balls, and the mixture are mixed in a ratio of 7:2:1 and powder mixed for 6 hours A mixing step is performed.
상기한 바와 같이 화이트 또는 블랙 색상을 갖는 지르코니아 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체에 대하여, 밀도, 강도, 열팽창률, 미세구조에 대한 실험 결과는 다음과 같다. As described above, for the laminate pattern ceramic sintered body using zirconia powder having a white or black color, the experimental results for density, strength, coefficient of thermal expansion, and microstructure are as follows.
실험조건으로 도 5에 도시된 바와 같이 화이트 색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체로 TZ-8Y, TZ-8Y+, TZ-8Y+, TZ-8Y++로 4가지로 하여 실험하였다.As an experimental condition, as shown in FIG. 5, a laminate pattern ceramic sintered body having a white color TZ-8Y, TZ-8Y+ , TZ-8Y+ , TZ-8Y+ + It was tested in 4 ways.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 블랙색상을 갖는 라이네이트 패턴 세라믹 소결체는 TZ-8Y+++안료를 5~20중량%로 혼합하여 5, 10, 15, 20중량%로 각각 성형된 소결체 4가지로 실험하였다.In addition, as shown in FIG. 6, the laminate pattern ceramic sintered body having a black color is TZ-8Y+ + The experiment was conducted with 4 sintered bodies formed by mixing the + pigment at 5 to 20% by weight, respectively, at 5, 10, 15, and 20% by weight.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 화이트 색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 4종류와, 블랙 색상을 갖는 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 4종류로 총 8가지로 하여 실험하였다. Meanwhile, as shown in FIG. 7 , four types of laminate pattern ceramic sintered bodies having a white color and 4 types of laminate pattern ceramic sintered bodies having a black color were tested with a total of 8 types.
1. 상기 8종류의 세라믹 소결체의 분석방법 1. Analysis method of the 8 types of ceramic sintered bodies
1)밀도측정방법 1) Density measurement method
피코노미터 밀도측정기를 이용하여 밀도를 분석하되, 밀도는 P=V/M으로 구하였고, 피코노미터는 밀도를 구하는 분석도구로서 아르키메데스의 유체 변위 원리와 보일의 가스 팽창 법칙을 채택하여 고체 물질의 진정한 밀도를 정확하게 측정할 수 있는 기기인 밀도측정기를 사용하였으며, 액체가 아닌 불활성 기체는 미세한 모공까지 침투해 표면 화학의 영향을 없애기 때문에 사용하였고, 측정가스는 질소 및 헬륨가스를 사용하였다.The density was analyzed using a piconometer density meter, but the density was obtained as P=V/M, and the piconometer is an analytical tool to obtain the density, adopting Archimedes' fluid displacement principle and Boyle's gas expansion law to obtain solid materials. A density meter, a device that can accurately measure the true density of
2)굽힘강도측정방법2) How to measure bending strength
굽힘강도측정은 재료에 굽힘 모멘트가 작용 하였을 때의 변형저항이나 파단강도를 측정하는 것으로, 공업적으로는 재료의 소성가공성이나 변형능을 측정하기 위한 굽힘시험과 취성재료의 굽힘 파단강도를 측정하는 항절 시험 등을 할 수 있다.Bending strength measurement is to measure the deformation resistance or breaking strength when a bending moment is applied to the material. tests, etc.
일반적으로 만능시험기에 굽힘 시험용 장치를 장착하여 시험하며 같이 시험편을 지점 A, B에서 지지하고 그 중앙부 또는 A, B에서 각각 등거리의 2점에서 하중을 하고, 전자를 3점 굽힘, 후자를 4점 굽힘이라 부르며, 3점 굽힘 방식에서는 하중점에 최대 굽힘 모텐힘모멘트(Mbmax=Pm/2)의 상태가 된다. In general, a universal tester is equipped with a device for bending test, and the test piece is supported at points A and B, and the load is applied at the center or at 2 points equidistant from A and B. The former is bent at 3 points, and the latter is at 4 points. It is called bending, and in the three-point bending method, the maximum bending moment moment (Mbmax=Pm/2) is reached at the load point.
따라서 3점굽힘에서는 하중점 직하의 뒷표면으로부터 균열이 발생하며 후자는 C, D간의 인장측 표면중에서가장 취약한 결함으로부터 파괴가 시작된다.Therefore, in three-point bending, cracks occur from the back surface just below the load point, and in the latter case, fracture starts from the weakest defect among the tensile-side surfaces between C and D.
3)열팽창율 분석방법 3) Thermal expansion coefficient analysis method
TMA(Thermomechanical Analyzer) 열기계 분석기는 소결체에 온도프로그램을 가하여 온도와 시간의 함수로써 팽창과 수축에 의한 크기변화(dimension changes)를 측정하는 기기로써 딜라토미터 (dilatometer)와 같이 열팽창율 또는 열팽창계수를 측정하는데 이용된다. Thermomechanical Analyzer (TMA) Thermomechanical analyzer is a device that measures the size changes due to expansion and contraction as a function of temperature and time by applying a temperature program to the sintered body. is used to measure
측정원리는 Dilatometry 측정방법은 소결체에 대한 하중 (load)과 기계적 stress가 매우작지만 TMA 측정법은 zero에 가까운 하중에서부터 Newton의 하중을 가하여 소결체의 팽창(expansion)과 수축(shrinkage)을 측정하다. 측정시그널은 변위측정자기센서(LVDT; Linear Variable Differential Transformer)를 사용하며 예를 들면, 유리전이(glass transition) 전후의 팽창과정에 대해 매우 우수한 분해능을 제공하는 장점이 있다. The measuring principle is that the dilatometry measurement method has very small load and mechanical stress on the sintered body, but the TMA measurement method measures the expansion and contraction of the sintered compact by applying a Newton load from a load close to zero. The measurement signal uses a linear variable differential transformer (LVDT), and has the advantage of providing very good resolution for the expansion process before and after the glass transition, for example.
아울러 TMA는 온도와 하중의 함수로써 길이변화를 측정하기 때문에 비열변화 또는 엔탈피 변화를 측정하는 DSC보다 thermal effect의 관측이 보다 탁월해 전이현상을 비교 연구하는데 매우 유용하다 할 수 있다. 본 발명에서는 상대길이 변화측정을 분석하였다. In addition, since TMA measures length change as a function of temperature and load, it is very useful for comparative studies of transition phenomena as it is superior to DSC which measures specific thermal change or enthalpy change. In the present invention, the measurement of relative length change was analyzed.
4)미세구조분석방법 4) Microstructure analysis method
주사전자현미경은 SEM으로 불리며, 표면에 전자빔을 통해 scan 하여 image화 시키는 전자현미경의 일종이다. 고속의 전자를 발사하면 이 전자가 소결체표면에 충돌하면서 상호작용하여 시료에서 전자와 같은 물질이 튀어나오는데, 이를 분석하는 방법이다. Scanning electron microscope, called SEM, is a kind of electron microscope that scans the surface through an electron beam and images it. When high-speed electrons are fired, these electrons collide with the surface of the sintered body and interact, causing electron-like substances to pop out of the sample. This is an analysis method.
지르코니아의 미세구조는 소재의 기계적 물성 (강도, 인성, 저온열화, 피로특성)을 결정짓는 중요한 인자로서 반드시 평가되어야 한다. 미세구조관찰을 통해 지르코니아 소재의 치밀화 정도 및 균질성 등을 평가할 수 있으며, 또한 소재의 평균입경을 구할 수 있다.The microstructure of zirconia must be evaluated as an important factor determining the mechanical properties (strength, toughness, low-temperature deterioration, fatigue properties) of the material. Through microstructure observation, the degree of densification and homogeneity of the zirconia material can be evaluated, and the average particle diameter of the material can be obtained.
2. 8종류의 세라믹 소결체의 분석결과 2. Analysis results of 8 types of ceramic sintered bodies
이하 분석 결과는 도면과 일치를 위하여,The following analysis results are consistent with the drawings,
화이트색상의 지르코니아 4종류를 TZ8Y=ZY8, TZ8Y+=ZY8S, TZ8Y+=ZY8A, TZ8Y++=ZY8SA로 하여 설명하기로 하고,4 types of white zirconia TZ8Y=ZY8, TZ8Y+ =ZY8S, TZ8Y+ =ZY8A, TZ8Y+ + =ZY8SA will be used to explain,
블랙색상의 지르코니아 4종류는 TZ8Y+++5%=ZY8SA5B, TZ8Y+++10%=ZY8SA10B, TZ8Y+++15%=ZY8SA15B, TZ8Y+++20%=ZY8SA20B로 하여 설명하기로 한다.Four types of black zirconia are TZ8Y+ + +5%=ZY8SA5B, TZ8Y+ + +10%=ZY8SA10B, TZ8Y+ + +15%=ZY8SA15B, TZ8Y+ + +20% = ZY8SA20B will be described.
1)피코노미터 밀드 측정 결과 1)Piconometer milled measurement result
밀도는 도 10에 도시된 바와 같이 소결성과 연관되며, 제조된 화이트색상의 세라믹 소결체의 ZY8, ZY8S, ZY8A, ZY8SA과 블랙색상의 세라믹 소결체의 ZY8SA5B, ZY8SA10B, ZY8SA15B, ZY8SA20B의 밀도를 측정하였다. Density is related to sinterability as shown in FIG. 10, and the densities of ZY8, ZY8S, ZY8A, ZY8SA of the white ceramic sintered body and ZY8SA5B, ZY8SA10B, ZY8SA15B, and ZY8SA20B of the black colored ceramic sintered body were measured.
도 8에 도시된 바와 같이 화이트 색상의 ZY8의 이론 밀도는 5.9g/m3 이며, 실험결과 ZY8SA의 밀도가 이론 밀도인 5.9g/m3으로 가장 유사하게 측정되었다. As shown in FIG. 8, the theoretical density of ZY8 of white color is 5.9 g/m3, and as a result of the experiment, the density of ZY8SA was most similarly measured as the theoretical density of 5.9 g/m3.
도 9에 도시된 바와 같이 블랙 색상은 ZY8SA5B가 5.57g/m3, ZY8SA15B가 5.57g/m3로 가장 높게 측정되었다. As shown in FIG. 9 , the black color was measured the highest in ZY8SA5B at 5.57 g/m3 and ZY8SA15B at 5.57 g/m3.
화이트 색상의 전체 소결성은 96%~104%의 소결범위를 보였으며, 블랙색상의 전체 소결성은 92%~95%까지의 범위를 보이며, 대부분 소결이 잘 되었다는 것을 볼수 있다. The overall sinterability of the white color ranged from 96% to 104%, and the overall sinterability of the black color ranged from 92% to 95%, and it can be seen that most of the sintering was well done.
2)굽힘 강도 측정 결과 2) Bending strength measurement result
강도 측정은 도 13에 도시된 바와 같이 기계적 물성을 측정하는 목적으로 제조된 화이트색상의 ZY8, ZY8S, ZY8A, ZY8SA 원료와 블랙색상의 ZY8SA5B, ZY8SA10B, ZY8SA15B, ZY8SA20B의 강도 측정이 나타났다. As shown in FIG. 13, the strength measurements of ZY8, ZY8S, ZY8A, ZY8SA raw materials of white color and ZY8SA5B, ZY8SA10B, ZY8SA15B, and ZY8SA20B of black color were shown, as shown in FIG. 13 .
도 11에 도시된 바와 같이 화이트 색상은 ZY8SA가 98Mpa로 가장 높게 측정 되었으며, 도 12에 도시된 바와 같이 블랙 색상은 ZY8SA20B가 48.5Mpa로 가장 높게 측정되었다. As shown in FIG. 11 , as for the white color, the ZY8SA was measured to be the highest at 98Mpa, and for the black color, as shown in FIG. 12 , the ZY8SA20B was measured to be the highest at 48.5Mpa.
3)TMA 열팽창률 측정 결과 3) TMA coefficient of thermal expansion measurement result
본 발명에서 가장 중요한 지표는 TMA 열팽창율 분석이다. 라미네이트 패턴 세라믹을 소결시 열팽창율이 다르면 크랙이 발생하여 안정된 소결체로 제작되기 어렵다. 열팽창율 분석 중 상대길이변화 측정을 기준으로 측정하였다. The most important indicator in the present invention is the TMA coefficient of thermal expansion analysis. When the laminate pattern ceramic is sintered, if the coefficients of thermal expansion are different, cracks may occur, making it difficult to produce a stable sintered body. It was measured based on the measurement of the relative length change during the coefficient of thermal expansion analysis.
도 16에 도시된 바와 같이 전체 소결체의 열팽창율 측정 결과를 나타내고 있고, 도 14에 도시된 바와 같이 화이트 색상의 열팽창율 길이변화의 측정 결과를 나타내고 있으며, 최종 선정된 ZY8SA의 길이변화는 1.493mm로 측정되었다. As shown in FIG. 16, the measurement result of the thermal expansion coefficient of the entire sintered body is shown, and as shown in FIG. 14, the measurement result of the change in the length of the thermal expansion coefficient of white color is shown, and the length change of the finally selected ZY8SA is 1.493 mm. was measured.
도 15에 도시된 바와 같이 블랙 색상의 열팽창율 길이변화의 측정결과를 나타내고 있으며 ZY8SA20B의 길이변화는 1.493mm로 측정되었다. As shown in FIG. 15 , the measurement result of the change in the length of the thermal expansion coefficient of black color is shown, and the change in length of the ZY8SA20B was measured to be 1.493 mm.
측정결과 ZY8SA와 ZY8SA20B의 열팽창율 길이변화가 일치하게 측정되었다. As a result of the measurement, the length change of the coefficient of thermal expansion of ZY8SA and ZY8SA20B was measured to coincide.
4)SEM 미세구조 분석 결과 4) SEM microstructure analysis result
라미네이트 패턴의 조성 설계 연구에서 중요한 지표인 열팽창율 길이 변화를 기준으로 선택된 화이트색상의 소결체인 ZY8SA의 단면 미세구조는 도 17에 도시된 바와 같이 나타났고, ZY8SA20B의의 단면 미세구조는 도 18에 도시된 바와 같이 균일하게 분포되어 있으며, 비교적 치밀한 조직을 나타내었다. The cross-sectional microstructure of ZY8SA, a sintered body of white color selected based on the change in the length of the thermal expansion coefficient, which is an important indicator in the composition design study of the laminate pattern, was shown as shown in FIG. 17, and the cross-sectional microstructure of ZY8SA20B is shown in FIG. It was uniformly distributed as shown, and showed a relatively dense structure.
5) 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 분석 5) Analysis of laminate pattern ceramic sintered body
도 22에 도시된 바와 같이 화이트 지르코니아와 블랙 지르코니아의 밀도, 강도, 그리고 열팽창율을 측정한 결과는 ZY8SA의 물성 및 열팽창율과 ZY8SA20B의 물성 및 열팽창율이 가장 우수하게 나타났다. As shown in FIG. 22 , the results of measuring the density, strength, and coefficient of thermal expansion of white zirconia and black zirconia showed that the physical properties and thermal expansion coefficient of ZY8SA and that of ZY8SA20B were the best.
화이트 색상인 ZY8SA와 블랙 색상인 ZY8SA20B를 본 발명의 소결조건으로 소결 시 그림 도 19에 도시된 바와 같이 크랙이 발생되지 않는 소결체로 제작되었으며, 도 20에 도시된 바와 같이 스톤으로 제작되었다. When sintering ZY8SA of white color and ZY8SA20B of black color under the sintering conditions of the present invention, a sintered body that does not generate cracks as shown in FIG. 19 was produced, and as shown in FIG. 20, it was made of stone.
또한, 도 21에 도시된 바와 같이 라미네이트 패턴 세라믹스 벌크에서 화이트 색상과 블랙 색상의 경계면의 미세구조를 분석한 결과 고른 미세구조를 보여주며, 비교적 치밀한 조직을 나타내었다. In addition, as shown in FIG. 21 , as a result of analyzing the microstructure of the interface between the white color and the black color in the bulk of the laminate pattern ceramics, an even microstructure was shown and a relatively dense structure was shown.
본 발명에서는 서로다른 색상의 라미네이 패턴 세라믹스를 크랙이 발생하지 않는 조건으로 조성을 설계하여 최종 선정된 화이트 색상인 ZY8SA와 블랙 색상인 ZY8SA20B으로 일축가압 성형 후 소결시 안정된 벌크의 형태를 나타났다. In the present invention, the composition of laminated pattern ceramics of different colors was designed under the condition that cracks do not occur, and the final white color ZY8SA and black color ZY8SA20B were uniaxially pressed and then sintered to show a stable bulk shape.
본 발명의 제조방법 및 실험결과를 토대로 다양한 색상을 갖는 지르코니아 세라믹 소결체를 제작할 수가 있게 되었다. Based on the manufacturing method and experimental results of the present invention, it became possible to manufacture zirconia ceramic sintered bodies having various colors.
본 발명에 따른 화이트색상 또는 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더와 그 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 및 그 제조방법에 의하면, 주얼리에 적용하려는 사용 용도에 따라 화이트 색상 또는 블랙색상으로 선택적으로 제조할 수가 있어 사용상의 다양성이 부여되고, 출발원료인 화이트색상을 갖는 지르코니아에 이산화규소, 산화알루미늄을 혼합함으로써, 크랙발생을 억제하고, 치밀한 조직을 나타낼 수가 있으며, 강도가 높고 열팽창계수에 탁월한 효과를 가지도록 하는 유용한 발명이다. According to the zirconia powder having a white or black color according to the present invention, a laminate pattern ceramic sintered body using the powder and a method for manufacturing the same, it can be selectively manufactured in a white color or black color depending on the intended use to be applied to jewelry. By mixing silicon dioxide and aluminum oxide with zirconia having a white color as the starting material, the variety of It is an invention.
Claims (3)
상기 혼합단계에서 혼합된 파우더를 80℃, 8시간 건조하는 건조단계;
상기 건조된 파우더를 분단위로 승온속도 5℃로 1000℃까지 승온하고, 1000℃이후 분단위로 승온속도 2℃로 1250℃까지 승온한 후 자연 냉각하는 제1차소결단계;
상기 1차 소결된 파우더를 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄된 파우더를 구비된 몰드에 넣은 후 일축가압 성형기에 100mpa로 가압하여 성형하는 성형단계;
상기 성형된 성형체를 분단위로 승온속도 2℃로 500℃까지 승온한 후 2시간 유지하여 바인더를 모두 날리고, 분단위로 승온속도 5℃로 하여 900℃까지 승온시킨 후 1시간 유지하여 불순물을 제거하며, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1100℃에서 1시간 유지하며 성형체의 1차 변형이 일어나도록 하고, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1300℃까지 승온하되 1시간 유지하여 성형체의 2차변형이 일어나도록 하며, 분단위 승온속도 2℃로 하여 1400~1450℃까지 승온시킨 후 2~4시간 유지한 다음 자연냉각하는 제2차 소결단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체 제조방법.72.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight, 3% by weight of binder, and 20% by weight of pigment having a black color to form a mixture, DI Water, zirconia balls, and the mixture are mixed in a ratio of 7:2:1 and mixed for 6 hours mixing step;
a drying step of drying the powder mixed in the mixing step at 80° C. for 8 hours;
A first sintering step of heating the dried powder to 1000°C at a temperature increase rate of 5°C in minutes, and then naturally cooling the temperature to 1250°C at a temperature increase rate of 2°C in minutes after 1000°C;
pulverizing step of pulverizing the first sintered powder;
A molding step of putting the pulverized powder into a provided mold and then pressing it at 100 mpa in a uniaxial pressure molding machine;
After raising the temperature of the molded article to 500 °C at a temperature increase rate of 2 °C in minutes, hold it for 2 hours to blow off all the binder, and after raising the temperature to 900 °C at a temperature increase rate of 5 °C in minutes, hold for 1 hour to remove impurities, Set the temperature increase rate in minutes to 5°C and maintain it at 1100°C for 1 hour to cause the primary deformation of the molded body. a second sintering step of raising the temperature to 1400 to 1450 °C at a temperature increase rate of 2 °C in minutes, maintaining the temperature for 2 to 4 hours, and then naturally cooling; A method for manufacturing a laminate pattern ceramic sintered body using zirconia powder having a black color, characterized in that consisting of
상기 혼합단계에서 혼합된 파우더를 80℃, 8시간 건조하는 건조단계;
상기 건조된 파우더를 분단위로 승온속도 5℃로 1000℃까지 승온하고, 1000℃이후 분단위로 승온속도 2℃로 1250℃까지 승온한 후 자연 냉각하는 제1차소결단계;
상기 1차 소결된 파우더를 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄된 파우더를 구비된 몰드에 넣은 후 일축가압 성형기에 100mpa로 가압하여 성형하는 성형단계;
상기 성형된 성형체를 분단위로 승온속도 2℃로 500℃까지 승온한 후 2시간 유지하여 바인더를 모두 날리고, 분단위로 승온속도 5℃로 하여 900℃까지 승온시킨 후 1시간 유지하여 불순물을 제거하며, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1100℃에서 1시간 유지하며 성형체의 1차 변형이 일어나도록 하고, 분단위 승온속도 5℃로 하여 1300℃까지 승온하되 1시간 유지하여 성형체의 2차변형이 일어나도록 하며, 분단위 승온속도 2℃로 하여 1400~1450℃까지 승온시킨 후 2~4시간 유지한 다음 자연냉각하는 제2차 소결단계; 로 제조되어 구성되는 것을 특징으로 하는 블랙색상을 갖는 지르코니아 파우더를 이용한 라미네이트 패턴 세라믹 소결체.
72.6 wt% of yttria-stabilized zirconia having a white color, silicon dioxide ( ) 1.6 wt%, aluminum oxide ( ) 2.8% by weight, 3% by weight of binder, and 20% by weight of pigment having a black color to form a mixture, DI Water, zirconia balls, and the mixture are mixed in a ratio of 7:2:1 and mixed for 6 hours mixing step;
a drying step of drying the powder mixed in the mixing step at 80° C. for 8 hours;
A first sintering step of heating the dried powder to 1000°C at a temperature increase rate of 5°C in minutes, and then naturally cooling the temperature to 1250°C at a temperature increase rate of 2°C in minutes after 1000°C;
pulverizing step of pulverizing the first sintered powder;
A molding step of putting the pulverized powder into a provided mold and then pressing it at 100 mpa in a uniaxial pressure molding machine;
After raising the temperature of the molded article to 500 °C at a temperature increase rate of 2 °C in minutes, hold it for 2 hours to blow off all the binder, and after raising the temperature to 900 °C at a temperature increase rate of 5 °C in minutes, hold for 1 hour to remove impurities, Set the temperature increase rate in minutes to 5°C and maintain it at 1100°C for 1 hour to cause the primary deformation of the molded body. a second sintering step of raising the temperature to 1400 to 1450 °C at a temperature increase rate of 2 °C in minutes, maintaining the temperature for 2 to 4 hours, and then naturally cooling; A laminate pattern ceramic sintered body using zirconia powder having a black color, characterized in that it is manufactured and configured with
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