[한국기술뉴스] 창원대학교 신소재공학부 정연길 연구팀은 성형강도 및 소성강도 및 용출성이 향상되는 고강도 세라믹 코어를 개발했다. 개발된 기술은 창원대학교 산학협력단을 통해 2019년 07월 19일 특허를 출원(출원번호 제1020190087543호)했다. 특허 명칭은 '건식 및 광중합 공정을 융합한 고강도 세라믹 코어의 제조방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

세라믹 코어는 정밀 주조를 통한 중공형 주조물 제작 시 내부 공간을 형성하기 위해 사용하는 소재입니다. 금속 용탕에도 견딜 수 있는 높은 강도가 요구돼 고온에서의 열처리를 통한 소결이 필수적입니다. 하지만, 소결 과정 중 코어 형상의 왜곡이 발생할 수 있으며, 코어 내 기공이 생겨 세라믹 코어의 파손 위험성이 있습니다. 최근 사형 주조 시 무기 바인더를 이용해 코어의 변형을 막고 경제성과 소성 강도, 용출성을 향상시킨 세라믹 코어 제조 방법이 개발되었습니다. 하지만, 유기 바인더의 영향을 받는 성형 강도는 향상되지 않으며, 세라믹 분말 입자는 선형 고분자 수지와의 혼화성이 낮다는 문제가 있습니다.

창원대학교 정연길 교수 연구팀은 광중합성 단량체를 사용해 혼화성과 성형 강도를 향상한 세라믹 코어의 제조 방법을 개발했습니다.

구형 실리카 분말 입자를 무기 바인더 전구체 용액과 혼합하고 건조해 실리카 분말 입자를 코팅합니다. 코팅된 실리카 분말 입자를 광중합성 단량체 및 광중합 개시제와 함께 혼합하고 압축 성형법으로 성형체를 제조합니다. 성형체 내에 광중합 고분자를 생성하기 위해 자외선 파장을 조사한 뒤 열처리해 세라믹 코어를 제조합니다.

연구팀은 광중합성 단량체의 평균 관능기 수에 따른 강도를 비교했습니다. 평균 관능기 수와 단량체 함량이 적을수록 높은 소성 강도를 보였으며, 평균 2개의 관능기를 갖는 광중합성 단량체를 사용할 때 가장 우수한 성형 강도를 보였습니다.

본 방법을 통해 레진 대신 액상의 광중합성 단량체를 사용해 세라믹 분말과 쉽게 혼합할 수 있으며, 우수한 강도와 용출성을 지닌 세라믹 코어를 제조할 수 있습니다. 또한, 알칼리 용액에 용해되는 세라믹 코어를 제조할 수 있어 사형 주조를 통해 복잡한 형상을 갖는 세라믹 코어를 제조하는데 기여할 것으로 기대됩니다.