라미네이트 패턴 세라믹의 층별 조성 설계 연구

Abstract

인공관절과 치아, 명품브랜드의 시계 및 주얼리등 구조재료 및 패션의 고급 소재로서 활용되어지는 지르코니아 세라믹스는 우수한 인성과 마모성, 높은 강도의 특성을 보여주는 소재이다. 산업통산부 보도자료에 따르면 파인세라믹 산업의 세계 시장규모는 2015년 현재 약 4,137억 달러(국내 시장규모는 약 76.9조 원)이며, 연평균 6% 성장 추세를 보이고 2025년에는 7,785억 달러(국내 241.7조 원)에 이를 것으로 보인다고 예상하였다. 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. 오랜 연구 끝에 발현된 색상은 총 27가지 색상의 안료가 연구되었으며, 이미 시중에서 유통 되고 있다. 하지만 개성이 중요시 되어지는 현 시대에서 단일 색상의 지르코니아 세라믹스는 폭넓은 용도로 활용되기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 기계적 강도 및 소결성이 증명된 부분 안정화 지르코니아를 기초로 하여 일본 토쇼사의 TZ-8Y를 출발 원료로 선정하고, 산화알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2)를 각 0.5mol% 혼합하여 화이트 지르코니아 세라믹스의 화합물 조성 설계 연구를 진행한다. 블랙 지르코니아 세라믹스의 화합물은 시중에 유통되는 이영세라켐의 NF-710 Black으로 선정하였으며, 비율은 산화크롬(Cr2O3)40%, 산화이제철(Fe2O3)30%, 삼산화삼코발트(Co3O3)10%, 마그네시아(MnO)10%, 산화니켈(NiO)10%로 구성된 안료에 화이트 지르코니아 세라믹스 화합물 5wt% 단위로 5wt%에서 20wt%까지 혼합하여 블랙색상 지르코니아 세라믹스 화합물 조성 설계 연구를 진행한다. 제조된 화이트와 블랙색상 화합물의 밀도 및 강도, 열팽창계수를 측정 후, 라미네이트 패턴 세라믹으로 사용되어질 화합물의 조성을 찾는다. 소결 된 화이트와 블랙 지르코니아 세라믹스 소결체의 미세구조를 분석 후 라미네이트 패턴 세라믹스 시편 경계면의 미세구조를 분석하여 크랙이 발생하지 않는 소결체 조성을 설계 후 비교 연구 하였다.