KR20230085976A - 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물, 그의 제조방법 및 사용방법 - Google Patents

크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물, 그의 제조방법 및 사용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크리스토발라이트(cristobalite) 결정상이 소결 열처리 과정 중에서 생성되어 상온에서 존재하는, 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 분말과 그의 제조방법 및 사용방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 유리 조성물은, 산화규소 50~80 mol%; 산화붕소 10~30 mol%; 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%; 및 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol% 및 산화지르코늄 0.1~10 mol% 중의 2종 이상으로 구성된, 유리 조성물 총량 대비 3~30 mol%의 첨가물을 함유한 조성으로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 유리 조성물은 일 예로서 프릿 분말의 형태로 제조되어 목적에 따라 단독으로 또는 다양한 산화물 또는 비산화물 세라믹 분말과 혼합된 후 형태를 갖추도록 성형되고 소결 열처리되어 세라믹 부품으로 제조되며, 이러한 소결 열처리 과정에서 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 상온에서도 안정하게 존재하게 된다.

Description

크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물, 그의 제조방법 및 사용방법 {GLASS COMPOSITION FOR FORMATION OF CRISTOBALITE CRYSTAL PHASE AND MANUFACTURING AND USING METHOD EACH OF THE SAME}
본 발명은 일반적으로 상온에서 안정하지 않아 관측이 어려운 것으로 알려진 크리스토발라이트(cristobalite) 결정상을 소결 과정 중에서 유도 생성하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 사용방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 전자 부품용으로 주로 사용되는 유리는 산화규소(실리카)를 주원료로 한 유리 조성물로 구성된다.
유리 조성물은 원료혼합분말을 일반적으로 대략 1200℃ 이상의 고온에서 용융시킨 후 상온으로 급냉하여 제조되며, 급냉한 유리는 분쇄되어 프릿(frit) 분말로서 사용된다. 이러한 유리 프릿은 결정상이 없는 경우가 대부분이나, 목적에 따라 단독으로 또는 다양한 산화물/비산화물 세라믹 분말과 혼합하여 성형 및 소결되어 세라믹 부품으로 제조되는 경우에는 다양한 결정상이 관찰될 수 있다. 특히, 유리 프릿 단독으로 사용하는 응용에서는 소결 열처리 후에도 결정상이 생성되지 않는 경우가 많으며, 생성되더라도 결정상으로서는 일반적으로 쿼츠(quartz) 상이 관찰된다.
그런데, 유리 조성물에 있어서, 이렇게 상온에서 안정한 쿼츠와는 달리 크리스토발라이트(cristobalite)는 상온에서는 안정하지 않는 이른바 실리카의 고온 상이다. 이러한 크리스토발라이트 결정상은 일반적으로 상기 실리카를 열처리시 대략 1470℃ 이상의 고온에서 생성되어 이러한 고온대역에서만 안정된 상태로 존재하며 α-크리스토발라이트 상과 β-크리스토발라이트 상으로서 존재한다고 보고된다.
그리고 이렇게 고온의 소성과정으로 인해 크리스토발라이트는 확대된 격자구조와 감소된 밀도를 가지며, 상온에서 안정한 쿼츠와는 다른 결정구조(예컨대, 쿼츠-입방정 구조나 크리스토발라이트-정방정 구조)를 갖는다.
이에 따라, 크리스토발라이트는 종래 쿼츠와는 다른 물리적 성질을 보이며, 크리스토발라이트 결정상을 함유하는 유리는 내열성이 매우 높고 쿼츠와는 상이한 유전특성을 갖는다. 예컨대, 쿼츠 결정상 함유 유리는 일반적으로 대략 4~5의 유전율과 낮은 유전손실 및 대략 4~6ppm/K의 열팽창계수를 보이는 반면, 크리스토발라이트 결정상 함유 유리는 대략 4 이하의 유전율과 대략 9~12ppm/K의 열팽창계수를 보인다.
이렇게 쿼츠와는 다른 특성으로 인해, 크리스토발라이트 결정상 함유 유리는 예컨대 우수한 내열성과 내식성이 요구되는 반도체 증착 제조장비나 동작 주파수 대역별로 적합한 유전특성이 요구되는 고주파 소자 등의 다양한 전기 전자 부품 분야에서 쿼츠와 다른 유용한 용도가 기대되고 있다.
그러나, 상온에서 안정하지 않아 관찰되지 않는 크리스토발라이트를 공업적으로 생산하는 것이 관건이다. 일 예로서, 이러한 크리스토발라이트를 규석이나 규사 등의 석영질 원료분말을 터널 가마나 비연속로 등으로 고온에서 장시간 소성함으로써 얻는 제법이 제안되었으나, 다량의 알칼리 금속이 불순물로서 잔존하여 고순도의 생성물을 공업적으로 얻기에는 부적합하다.
1. 공개특허 제10-2016-0114578호(2016.10.05)
2. 일본 특공평03-45029호(1991.07.09)
3. 일본 특개평06-024728호(1994.02.01)
따라서, 본 발명은 소결 열처리 전에는 크리스토발라이트 결정상이 관측되지 않으나 소결 열처리 후에는 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 함유되는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물과 제조방법을 제공하고, 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물을 세라믹 부품용으로 제공시 소결 열처리 과정에서 내부에 상온에서도 안정하게 존재하게 되는 크리스토발라이트 결정상을 생성할 수 있는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 사용방법을 제공하기 위한 것이다.
위 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 있어서, 본 발명에 따른 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물은 하기 성분들을 포함한 조성으로 구성되고, 소결 열처리에 의해 내부에 상온에서 관측되는 크리스토발라이트 결정상을 생성한다:
- 산화규소 50~80 mol%;
- 산화붕소 10~30 mol%;
- 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%; 및
- 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol% 및 산화지르코늄 0.1~10 mol% 중의 2종 이상으로 구성된, 상기 유리 조성물 총량 대비 3~30 mol%의 첨가물.
이때, 선택적으로, 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물은 0.1~20 ㎛ 범위의 입경(D50)을 갖는 유리 분말일 수 있다.
또한, 위 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 따른, 소결 열처리에 의해 내부에 상온에서 관측되는 크리스토발라이트 결정상을 생성하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법은 하기 단계 (i)~(ii)를 포함한다:
(i) 하기 성분들의 원료분말들을 혼합하고 1400~1500℃의 온도범위에서 열처리한 후 상온으로 급냉하여 유리 분말을 제조하는 단계:
- 산화규소 50~80 mol%;
- 산화붕소 10~30 mol%;
- 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%; 및
- 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol% 및 산화지르코늄 0.1~10 mol% 중의 2종 이상으로 구성된, 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물 총량 대비 3~30 mol%의 첨가물; 및
(ii) 상기 유리 분말을 분쇄하여 0.1~20 ㎛ 범위의 입경(D50)을 갖는 최종 유리 분말을 제조하되, 상기 분쇄는 상기 최종 유리 분말이 활성화된 상태로 되도록 최소한 하이 에너지 밀링(high energy milling)을 사용하는 분쇄공정을 포함하여 수행하는 단계.
이때, 선택적으로, 상기 열처리는 10~100분간 수행될 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 하이 에너지 밀링을 사용하는 분쇄공정은 비즈 밀(beads mill), 어트리션 밀(attrition mill) 및 나노 밀(nano-size mill) 중의 하나 이상으로 수행될 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 분쇄는 상기 유리 분말의 입경이 점차 작아지도록 하는 복수회의 분쇄공정으로 구성될 수 있고, 디스크 밀 및 볼 밀 중의 하나 이상을 사용하는 분쇄공정을 더 포함하여 상기 하이 에너지 밀링을 사용하는 분쇄공정 이전에 선행할 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 복수회의 분쇄공정은, 상기 유리 분말을 각각, 입경(D50) 100㎛ 이하로 분쇄하는 제1공정, 입경(D50) 10㎛ 이하로 분쇄하는 제2공정, 및 입경(D50) 2㎛ 이하로 분쇄하는 제3공정을 포함할 수 있고, 상기 제1공정, 제2공정 및 제3공정은 차례로 연속될 수 있다.
또한, 위 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 따른 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 사용방법은, 전술한 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물을 사전 설계된 부품의 조성에 따라 자신 단독의 분말 또는 다른 세라믹 분말과 혼합한 분말의 형태로 구성하고 상기 분말을 사전 설계된 형태로 성형한 후 소결 열처리하여 상기 부품의 조성 내부에 상온에서 관측되는 크리스토발라이트 결정상을 생성하는 것이다.
이때, 선택적으로, 상기 소결 열처리는 800~1000℃의 온도범위에서 수행될 수 있다.
또한, 선택적으로, 상온에서 관측되는 상기 크리스토발라이트 결정상은 쿼츠 결정상 및 트리디마이트 결정상 중의 하나 이상과 함께 혼재하여 존재할 수 있다.
본 발명은 소결 열처리 전에는 크리스토발라이트 결정상이 관측되지 않으나 소결 열처리 후에는 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 함유되는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물과 그의 제조 및 사용 방법을 효과적으로 제공한다. 이에 따라, 본 발명의 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물은 종래처럼 고온 및 장시간에서의 번거로운 수차례의 열처리 공정이 필요하지 않으며, 특정 부품으로의 적용시 상기 부품의 조성과 형태에 아무런 기술적 제한없이 적합하게 제공될 수 있고 상기 부품의 제조에 필요한 열처리 공정에서 내부에 크리스토발라이트 결정상이 자동으로 생성되어 제조된 상기 부품 내부에 상온에서도 안정하게 존재하므로, 효과적인 크리스토발라이트 결정상의 생성이 가능하다. 이러한 본 발명의 유리 조성물은 부품으로의 적용시 종래 쿼츠 상만으로는 발현시키기에 제한이 있었던 물리적 성질을 크리스토발라이트 상을 생성시킴으로써 확대하므로 부품의 특성을 개선 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 본 발명의 유리조성 분말을 1400~1500℃에서 용융한 후 상온으로 급냉하고 2㎛ 이하의 입경(D50)으로 분쇄한 유리 프릿 분말을 관측한 X선 회절 분석 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 유리 분말을 성형한 후 850~900℃의 온도에서 유지 시간을 각각 0분, 5분, 6시간, 24시간으로 변화시키며 소결하여 고용한 본 발명의 유리 조성물의 X선 회절 분석 결과이다.
전술했듯이 종래의 유리 조성물은 쿼츠(quartz) 결정상을 갖지만, 본 발명은 변형된 산화규소 유도상으로서 크리스토발라이트(cristobalite) 결정상이 낮은 온도대역의 소결 열처리 과정 중에서 생성되어 상온에서도 안정한, 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 유리 조성물은 보로실리케이트(Borosilicate) 유리 조성으로서, 소결 전에는 크리스토발라이트 결정상이 관측되지 않으나 소결 후에는 크리스토발라이트 결정상이 생성된다. 그리고, 생성된 상기 크리스토발라이트 결정상은 상온에서 준평형 상태(meta-stable state)로서 존재할 수 있다.
따라서, 본 발명의 유리 조성물은 크리스토발라이트 결정상이 없는 예컨대 유리 프릿(frit) 분말 등의 형태로서 구현되나, 추후 소결 열처리에 의해 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 상온에서도 안정하게 존재하도록 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 유리 조성물은, 일 구현예로서 프릿 분말의 형태로 제조되어 목적에 따라 단독으로 또는 다양한 산화물 또는 비산화물 세라믹 분말과 혼합된 후 형태를 갖추도록 성형되고 소결 열처리되어 세라믹 부품으로 제조되며, 이러한 소결 열처리 과정에서 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 상온에서도 안정하게 존재하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물은 하기 성분들을 포함하는 조성으로 구성된다:-
- 산화규소 50~80 mol%;
- 산화붕소 10~30 mol%;
- 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%; 및
- 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol% 및 산화지르코늄 0.1~10 mol% 중의 2종 이상으로 구성된, 상기 유리 조성물 총량 대비 3~30 mol%의 첨가물.
그리고, 이러한 구성성분들의 함량범위는 아래 표 1과 같이 정리된다.
본 발명에 따른
크리스토발라이트 결정상
유도 생성 유리 조성물 성분		 함량(mol%) 비고
기본 성분 산화규소 50~80
산화붕소 10~30
산화알루미늄 0.2~1.0
첨가성분 산화칼슘 1~15 7종 중의 2종 이상으로서,
상기 첨가물의 총함량은
전체 조성물 대비 3~30 mol%
산화리튬 0.1~10
산화칼륨 0.1~10
산화나트륨 0.1~10
산화마그네슘 0.1~10
산화티타늄 0.1~10
산화지르코늄 0.1~10
본 발명의 바람직한 구현예에서, 표 1의 성분으로 구성된 조성 분말은 대략 1200~1600℃, 바람직하게는 대략 1400~1500℃의 온도범위로 열처리된 후 상온으로 급냉되고, 이어서 대략 0.1~20 ㎛, 바람직하게는 대략 0.1~2.0 ㎛의 입경(D50)을 갖는 유리분말로 분쇄된다.
이때, 일 실시예에서 상기 열처리는 상기 온도범위에서 대략 10~100분간, 바람직하게는 대략 20~40분간 유지될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 상기 분쇄 공정은 단일회로 진행되거나 또는 서로 다른 입경 크기의 조분쇄 공정과 미분쇄 공정으로 분쇄된 분말의 입도가 점차 낮아지도록 연속하여 복수회 진행될 수 있으나, 후자의 복수회 진행되는 분쇄 공정이 더 바람직하다.
특히, 본 발명에서 상기 미분쇄 공정은 최소한 하이 에너지 밀링(high energy milling)을 통하여 유리분말을 활성화하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 일 실시예에서, 상기 조분쇄 공정은 디스크 밀(disk mill) 및 볼 밀(ball mill) 중의 하나 이상으로 진행될 수 있고, 상기 미분쇄 공정은 공지된 하이 에너지 밀링 수단으로서, 비즈 밀(beads mill), 어트리션 밀(attrition mill) 및 나노 밀(nano-size mill) 중의 하나 이상을 통하여 진행될 수 있다.
그리고, 상기 구현예에서, 위와 같이 제조된 본 발명의 유리분말은 소결온도 800~1000℃, 바람직하게는 850~900℃ 범위에서 소결 열처리되어 이 과정에서 내부에 크리스토발라이트 결정상을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유리분말은 임의로 소결 전 성형될 수도 있고, 상기 성형 공정은 통상의 일축 또는 등축 가압 성형되어 벌크 형태로 성형되거나, 또는 테이프 캐스팅되어 시트 형태로 성형되도록 진행될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 공지된 임의의 성형방법을 적용할 수 있다.
또한, 일 실시예에서 소결 열처리된 본 발명의 유리 조성물 내 생성되어 존재하는 상기 크리스토발라이트 결정상은 산화규소의 동질상인 쿼츠 결정상 및/또는 트리디마이트 결정상과 함께 혼재할 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 더 상세히 설명하기 위한 것으로서 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
표 1에 따라, 산화규소 50~80 mol%, 산화붕소 10~30 mol%, 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%, 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10 mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol%, 산화지르코늄 0.1~10 mol%를 포함한 유리 조성물을 5℃/분으로 승온하여 1400~1500℃에서 20~40분 유지하여 용융한 후, 상온으로 급냉하였다.
그리고, 급냉된 유리 용융물은 디스크 밀로 100㎛ 이하로 체질하여 조분쇄를 행하고, 볼밀로 1차 미분쇄하여 입경(D50) 10㎛ 이하로 준비하고, 어트리션 밀로 2차 미분쇄하여 입경(D50) 2㎛ 이하의 유리 분말을 최종적으로 준비하였다.
도 1은 이렇게 준비된 입경(D50) 2㎛ 이하의 유리 프릿 분말에 대한 X선 회절 분석 결과를 보인다. 도 1을 참조하면, 상기 유리 분말은 아래 상기 유리 분말을 소결 열처리한 결과로서 도 2에 보이는 크리스토발라이트 결정상이 존재하지 않음이 관찰된다.
나아가, 상기 유리 분말을 테이프 캐스팅하여 시편을 제조하되, 이를 위해 결합제로 폴리비닐부티랄을, 용매로 에탄올-톨루엔 혼합 용매를 사용하여 상기 유리 분말의 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 테이프 캐스팅하여 복수의 그린시트를 형성하고 이의 적층체를 소결하되, 결합제 탈지는 600℃에서 30분~4시간 행하여 소산한 후, 5℃/분의 승온 속도로 850~900℃의 온도에서 유지 시간을 각각 0분, 5분, 6시간, 24시간으로 변화시키며 소결하면서 크리스토발라이트 결정상의 생성을 관찰하였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 유리 분말을 850~900℃의 온도에서 유지 시간을 각각 0분, 5분, 6시간, 24시간으로 변화시키며 소결하여 고용시킨 본 발명의 유리 조성물의 X선 회절 분석 결과이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따라 소결되어 고용된 본 발명의 유리 조성물은 크리스토발라이트 결정상["ii)Cristobalite(SiO2) main peak"]이 주상(main peak)으로서 생성되어 존재함이 관찰된다. 그리고, 산화규소의 동질상인 쿼츠 결정상["i)Quartz(SiO2) main peak"]이 관찰되어 크리스토발라이트 결정상과 함께 혼재함을 알 수 있다.
위와 같이, 본 발명에 따라 제조되는 유리 조성물은 소결 열처리 전에는 크리스토발라이트 결정상이 관측되지 않으나 소결 열처리 후에는 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 상온에서 주 결정상으로서 존재한다. 이는 종래 소결 열처리된 유리 조성의 경우 쿼츠 결정상이고 상기 크리스토발라이트 결정상은 존재하지 않음과 대조된다.
이러한 본 발명의 유리 조성물은 부품으로의 적용시 종래 쿼츠 상만으로는 발현시키기에 제한이 있었던 물리적 성질을 위와 같이 생성되는 크리스토발라이트 상으로 인해 확대함으로써 부품의 특성을 개선 가능하다.
따라서, 이러한 본 발명에 따른 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물은 예컨대 프릿 분말의 형태로 제조될 수 있고 목적에 따라 단독의 분말로서 또는 다양한 산화물 또는 비산화물 세라믹 분말과 혼합된 혼합 분말로서 형태를 갖추도록 성형된 후 소결 열처리되어 예컨대 세라믹 부품으로 제조될 수 있고, 이러한 소결 열처리 과정에서 내부에 크리스토발라이트 결정상이 생성되어 상온에서도 안정하게 존재하게 된다.
이에 따라, 종래처럼 고온 및 장시간에서의 번거로운 수차례의 열처리 공정이 필요하지 않으며, 특정 부품으로의 적용시 상기 부품의 조성과 형태에 아무런 기술적 제한없이 적합하게 제공될 수 있고 상기 부품의 제조에 필요한 열처리 공정에서 내부에 크리스토발라이트 결정상이 자동으로 생성되어 제조된 상기 부품 내부에 상온에서도 안정하게 존재하므로, 효과적인 크리스토발라이트 결정상의 생성이 가능하다.
이상, 상술된 본 발명의 구현예 및 실시예에 있어서, 조성분말의 평균입도 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 소결 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다.
아울러 본 발명의 바람직한 구현예 및 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (10)

  1. 하기 성분들을 포함한 조성으로 구성되고, 소결 열처리에 의해 내부에 상온에서 관측되는 크리스토발라이트 결정상을 생성하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물.
    - 산화규소 50~80 mol%;
    - 산화붕소 10~30 mol%;
    - 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%; 및
    - 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol% 및 산화지르코늄 0.1~10 mol% 중의 2종 이상으로 구성된, 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물 총량 대비 3~30 mol%의 첨가물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물은 0.1~20 ㎛ 범위의 입경(D50)을 갖는 유리 분말인 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물.
  3. 소결 열처리에 의해 내부에 상온에서 관측되는 크리스토발라이트 결정상을 생성하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법에 있어서,
    (i) 하기 성분들의 원료분말들을 혼합하고 1400~1500℃의 온도범위에서 열처리한 후 상온으로 급냉하여 유리 분말을 제조하는 단계:
    - 산화규소 50~80 mol%;
    - 산화붕소 10~30 mol%;
    - 산화알루미늄 0.2~1.0 mol%; 및
    - 산화칼슘 1~15 mol%, 산화리튬 0.1~10 mol%, 산화칼륨 0.1~10 mol%, 산화나트륨 0.1~10mol%, 산화마그네슘 0.1~10 mol%, 산화티타늄 0.1~10 mol% 및 산화지르코늄 0.1~10 mol% 중의 2종 이상으로 구성된, 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물 총량 대비 3~30 mol%의 첨가물; 및
    (ii) 상기 유리 분말을 분쇄하여 0.1~20 ㎛ 범위의 입경(D50)을 갖는 최종 유리 분말을 제조하되, 상기 분쇄는 상기 최종 유리 분말이 활성화된 상태로 되도록 최소한 하이 에너지 밀링(high energy milling)을 사용하는 분쇄공정을 포함하여 수행하는 단계를
    포함하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열처리는 10~100분간 수행되는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하이 에너지 밀링을 사용하는 분쇄공정은 비즈 밀(beads mill), 어트리션 밀(attrition mill) 및 나노 밀(nano-size mill) 중의 하나 이상으로 수행되는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분쇄는 상기 유리 분말의 입경이 점차 작아지도록 하는 복수회의 분쇄공정으로 구성되고, 디스크 밀 및 볼 밀 중의 하나 이상을 사용하는 분쇄공정을 더 포함하여 상기 하이 에너지 밀링을 사용하는 분쇄공정 이전에 선행하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수회의 분쇄공정은, 상기 유리 분말을 각각, 입경(D50) 100㎛ 이하로 분쇄하는 제1공정, 입경(D50) 10㎛ 이하로 분쇄하는 제2공정, 및 입경(D50) 2㎛ 이하로 분쇄하는 제3공정을 포함하고, 상기 제1공정, 제2공정 및 제3공정은 차례로 연속되는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 제조방법.
  8. 제1항에 따른 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물 또는 제3항에 따라 제조된 상기 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물을 사전 설계된 부품의 조성에 따라 자신 단독의 분말 또는 다른 세라믹 분말과 혼합한 분말의 형태로 구성하고 상기 분말을 사전 설계된 형태로 성형한 후 소결 열처리하여 상기 부품의 조성 내부에 상온에서 관측되는 크리스토발라이트 결정상을 생성하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 사용방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소결 열처리는 800~1000℃의 온도범위에서 수행되는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 사용방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상온에서 관측되는 상기 크리스토발라이트 결정상은 쿼츠 결정상 및 트리디마이트 결정상 중의 하나 이상과 함께 혼재하여 존재하는 크리스토발라이트 결정상 유도 생성 유리 조성물의 사용방법.
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