KR20050102424A - Manufacturing method of accessary with at least two different materials - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 또는 고융점 금속과 금, 은 등의 저융점 금속으로 이루어진 복합 장신구의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 최소한 제1 부분 및 제2 부분으로 나누어지며 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 각각 제1 소재 및 상기 제1 소재에 비해 융점이 낮은 제2 소재에 의해 구성되는 3차원 입체 형상의 장신구 디자인을 설계하는 단계, 상기 입체 형상에 대응하는 금형을 제작하는 단계, 상기 제1 소재를 상기 입체 형상 중 구성 부분의 형상에 따라 가공하는 단계, 가공된 상기 제1 소재를 상기 금형 내부에 장착하는 단계, 상기 제1 소재가 장착된 상기 금형 내부에 상기 제2 소재의 용탕을 주입하는 단계 및 상기 금형을 탈형하는 단계를 포함하는 이종 소재로 이루어진 복합 장신구의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 이종 소재가 갖는 다양한 색상 및 질감을 보다 효율적으로 부각시킬 수 있으며, 일체화된 이종 소재의 복합 장신구의 대량생산에 적합한 개선된 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing composite ornaments made of ceramic or high melting point metals and low melting point metals such as gold and silver. The present invention is divided into at least a first portion and a second portion, wherein the first portion and the second portion each have a three-dimensional solid shape composed of a first material and a second material having a lower melting point than the first material. Designing an ornament design, manufacturing a mold corresponding to the three-dimensional shape, processing the first material according to the shape of the component part of the three-dimensional shape, and mounting the processed first material inside the mold It provides a method of manufacturing a composite ornament made of different materials comprising the step of, injecting the molten metal of the second material into the mold inside the first material is mounted and demolding the mold. According to the present invention, it is possible to more efficiently highlight various colors and textures of different materials, and to provide an improved method suitable for mass production of composite ornaments of integrated different materials.
Description
본 발명은 이종 소재를 포함하는 장신구의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 또는 고융점 금속과 금, 은 등의 저융점 금속으로 이루어진 복합 장신구의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing jewelry including heterogeneous materials, and more particularly, to a method for producing composite jewelry made of a ceramic or a high melting point metal and a low melting point metal such as gold and silver.
세라믹 소재는 높은 경도를 가지고 있으며, 첨가물 또는 제조 조건에 따라 다양한 색상 및 질감의 발현이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 세라믹 소재의 성질로 인해 세라믹 소재를 인조 보석 또는 장신구 소품으로서 이용하려는 노력이 있어 왔다.Ceramic materials have a high hardness and have the advantage of being able to express various colors and textures depending on additives or manufacturing conditions. Due to the nature of these ceramic materials, efforts have been made to utilize them as artificial jewelry or jewelry props.
이러한 인조 보석의 예로는 사파이어, 루비, 큐빅 지르코니아 및 다이아몬드 등이 있으며, 장신구 소품의 예로는 시계 케이스용 지르코니아가 있다.Examples of such artificial jewelry include sapphire, ruby, cubic zirconia and diamond, and examples of jewelry accessories include zirconia for watch cases.
도 1은 이러한 일례로서, 세라믹 소재를 인조 보석으로 하는 종래의 복합 장신구를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 인조 보석(11)은 금속재 링(12)으로부터 사방으로 돌출된 난발 또는 난집(13)에 의해 지지되고 있다. 이와 같이 종래의 금속 세라믹 혼용 장신구는 금속 소재를 모재로 하여 금속 소재의 난발이나 난집(13)에 의해 세라믹 소재를 기계적으로 지지하는 구조가 주로 채용되고 있다. 그러나 이 구조는 사용되는 세라믹 소재의 크기에 제약을 가할 뿐 아니라, 매우 숙련된 장인의 수공에 의해 세라믹을 셋팅하여야 한다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 대량 생산에 적합하지 않으며, 세라믹 소재가 갖는 미감을 제대로 활용할 수 없다는 한계를 가지고 있다.FIG. 1 is a diagram showing a conventional composite ornament made of a ceramic material as an artificial gemstone as one example of this. As shown in the figure, the artificial gemstone 11 is supported by the ovulation or the fuzz 13 protruding in all directions from the metallic ring 12. As shown in FIG. As described above, the conventional metal ceramic mixed ornaments mainly employ a structure in which the ceramic material is mechanically supported by the metal material as the base material by the warming-up or the fuzzing 13 of the metal material. However, this structure not only has a limitation on the size of the ceramic material used, but also has a problem in that the ceramic must be set by a very skilled artisan. Therefore, it is not suitable for mass production, and has a limitation that it cannot properly utilize the aesthetics of ceramic materials.
다른 방법으로 금속 소재의 표면에 큐빅 지르코니아 등과 같은 인조 보석류를 접착제로 접착하는 방법이 있다. 이 방법은 금속 소재의 표면에 세라믹 소재가 장착될 홈을 만든 뒤, 그 홈에 세라믹 소재를 접착제로 셋팅한다. 그러나, 접착제는 시간의 경과에 따라 그 특성이 열화되며, 사용 환경에 따라 접착력의 열화 정도에 차이가 발생하는 문제점을 나타낸다. 이에 따라 접착제에 의해 제조되는 제품은 그 수명이 짧아 제품의 신뢰성의 확보가 어렵다. 또한, 전술한 셋팅 방법과 마찬가지로 사용되는 세라믹 소재의 크기와 형상에 제약을 받을 수밖에 없다.Another method is to bond artificial jewelry such as cubic zirconia to the surface of a metallic material with an adhesive. This method creates a groove in which the ceramic material is to be mounted on the surface of the metal material, and then sets the ceramic material with the adhesive in the groove. However, the adhesive deteriorates its properties with time, and shows a problem in that a degree of deterioration in adhesive strength occurs depending on the use environment. Accordingly, the product manufactured by the adhesive has a short lifespan, making it difficult to secure the reliability of the product. In addition, the size and shape of the ceramic material used as in the above-described setting method is bound to be limited.
따라서, 종래의 방법에 의해서는 독특한 색상 및 질감을 나타내는 세라믹 소재를 장신구로 활용하기에는 한계가 있으며, 이를 해결하기 위한 다른 방안이 필요하다. 또한 이와 같은 문제점은 비단 세라믹/금속의 복합 장신구뿐만 아니라 금속/금속 복합 장신구에도 마찬가지로 발생한다.Therefore, the conventional method has a limitation in using a ceramic material exhibiting a unique color and texture as an ornament, there is a need for another solution to solve this problem. This problem also occurs not only in the composite jewelry of the ceramic / metal, but also in the metal / metal composite ornaments.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세라믹 소재와 같은 고융점의 소재와 저융점 금속 소재로 이루어진 복합 장신구의 제조 방법에 있어서, 대량 생산에 적합하고, 다양한 크기 및 색상을 갖는 세라믹 소재의 색상 및 질감을 그대로 유지하는 복합 장신구의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in the method of manufacturing a composite ornament made of a high melting point material and a low melting point metal material, such as a ceramic material, suitable for mass production, and It is an object of the present invention to provide a method for producing composite ornaments that retain color and texture.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 최소한 제1 부분 및 제2 부분으로 나누어지며 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 각각 제1 소재 및 상기 제1 소재에 비해 융점이 낮은 제2 소재에 의해 구성되는 3차원 입체 형상의 장신구 디자인을 설계하는 단계, 상기 입체 형상에 대응하는 금형을 제작하는 단계, 상기 제1 소재를 상기 입체 형상 중 구성 부분의 형상에 따라 가공하는 단계, 가공된 상기 제1 소재를 상기 금형 내부에 장착하는 단계, 상기 제1 소재가 장착된 상기 금형 내부에 상기 제2 소재의 용탕을 주입하는 단계 및 상기 금형을 탈형하는 단계를 포함하는 이종 소재로 이루어진 복합 장신구의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is divided into at least a first portion and a second portion, wherein the first portion and the second portion are each made of a first material and a second material having a lower melting point than the first material. Designing a three-dimensional three-dimensional ornament design, the manufacturing of a mold corresponding to the three-dimensional shape, processing the first material according to the shape of the component of the three-dimensional shape, the processed first Mounting a material inside the mold, injecting the molten metal of the second material into the inside of the mold on which the first material is mounted, and manufacturing a composite ornament made of heterogeneous materials including demolding the mold. To provide.
또한 본 발명은 최소한 제1 부분 및 제2 부분으로 나누어지며 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 각각 제1 소재 및 상기 제1 소재에 비해 융점이 낮은 제2 소재에 의해 구성되는 3차원 입체 형상의 장신구 디자인을 설계하는 단계, 상기 입체 형상에 대응하는 목업을 제작하는 단계, 상기 목업을 이용하여 고무계 주형을 제작하는 단계, 상기 제1 소재를 상기 입체 형상 중 구성 부분의 형상에 따라 가공하는 단계, 가공된 상기 제1 소재를 상기 고무계 주형 내부에 장착하는 단계, 상기 고무계 주형 내부에 왁스를 주입하여 왁스 모형을 제작하는 단계, 상기 왁스 모형에 대한 석고 주형을 제작하는 단계, 상기 석고 주형 내부의 왁스를 제거하는 단계, 상기 석고 주형 내부에 상기 제2 소재의 용탕을 주입하는 단계 및 상기 석고 주형을 탈형하는 단계를 포함하는 이종 소재로 이루어진 복합 장신구의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention is divided into at least a first portion and a second portion, wherein the first portion and the second portion are three-dimensional solid shape composed of a first material and a second material having a lower melting point than the first material, respectively. Designing a trinket design, manufacturing a mockup corresponding to the three-dimensional shape, manufacturing a rubber mold using the mockup, and processing the first material according to the shape of the component part of the three-dimensional shape. Mounting the processed first material inside the rubber mold, injecting wax into the rubber mold to produce a wax model, preparing a plaster mold for the wax model, and Removing wax, injecting molten metal of the second material into the gypsum mold, and demolding the gypsum mold. Provided are methods for producing composite ornaments made of different materials.
본 발명의 방법에서 상기 입체 형상 중 상기 제1 소재의 구성 부분 및 제2 소재의 구성 부분은 기계적으로 맞물리는 구조를 갖는 것이 바람직하다. In the method of the present invention, it is preferable that the component part of the first material and the component part of the second material of the three-dimensional shape have a mechanically engaged structure.
본 발명의 방법에서 상기 제1 소재는 지르코니아, 알루미나, 실리콘카바이드, 알루미나-티타늄카바이드, 텅스텐 카바이드 합금 및 써멧을 포함하는 그룹 중에서 선택된 1종의 물질을 포함하는 소재이며, 상기 제2 소재는 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 철, 텅스텐, 티타늄, 스테인레스 스틸 및 백금을 포함하는 그룹 중에서 선택된 1종의 금속을 포함할 수 있다.In the method of the present invention, the first material is a material including one material selected from the group consisting of zirconia, alumina, silicon carbide, alumina-titanium carbide, tungsten carbide alloy and cermet, and the second material is gold, It may include one metal selected from the group consisting of silver, copper, aluminum, nickel, iron, tungsten, titanium, stainless steel and platinum.
다양한 색상의 구현, 가공성 및 열충격 저항성의 측면에서 상기 제1 소재는 부분 안정화 지르코니아인 것이 좋다. 이와 달리, 상기 제1 소재는 스테인레스 스틸, 티타늄, 니켈, 텅스텐, 백금 또는 백금 합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 소재이며, 상기 제2 소재는 금, 은 및 구리로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속이거나 선택된 금속의 합금일 수 있다.The first material is preferably partially stabilized zirconia in terms of various colors, workability and thermal shock resistance. In contrast, the first material is at least one material selected from the group consisting of stainless steel, titanium, nickel, tungsten, platinum, or a platinum alloy, and the second material is at least one selected from the group consisting of gold, silver, and copper. It may be a metal or an alloy of a selected metal.
또한, 본 발명의 방법에서 상기 제1 소재는 세라믹 소재이며, 상기 제2 소재는 금, 은 또는 백금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 귀금속이 코팅된 소재일 수 있다. 본 발명의 방법에서 상기 제1 소재가 세라믹 소재일 경우, 상기 세라믹 소재는 경면 가공된 상태로 제공될 수 있다. In addition, in the method of the present invention, the first material may be a ceramic material, and the second material may be a material coated with one kind of precious metal selected from the group consisting of gold, silver or platinum. In the method of the present invention, when the first material is a ceramic material, the ceramic material may be provided in a mirror-finished state.
본 발명의 방법은 상기 제1 소재 및 제2 소재 각각이 연결된 단일체이거나 둘 이상의 콤포넌트로 구성되는 경우 모두에 적용될 수 있다.The method of the present invention can be applied both when the first material and the second material are each connected to one another or consist of two or more components.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명 방법에 의해 제조 가능한 복합 장신구의 일례를 도시한 사시도이다. 2A to 2E are perspective views showing one example of the composite ornaments that can be produced by the method of the present invention.
도 2a는 펜던트 형태의 장신구(100A)를 도시하고 있다. 상기 장신구(100A)는 직육면체형의 지르코니아(ZrO2) 소재(110A) 주위를 금이나 은과 같은 귀금속(120A)이 감싸고 있는 구조를 가지고 있다. 상기 장신구(100A)는 핸드폰 줄이나 목걸이 줄에 의해 연결되도록 내부에 관통공(122)이 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 관통공(122)을 상기 귀금속 소재(102A)가 관통하여 연결함으로써 상기 장신구(100A)의 지르코니아 소재(110A)와 귀금속 소재(120A)는 물리적으로 단단히 결합하고 있다.2A shows pendants 100A in the form of pendants. The ornament 100A has a structure in which a noble metal 120A such as gold or silver is wrapped around a cubic zirconia (ZrO 2 ) material 110A. The ornament 100A is formed with a through hole 122 therein to be connected by a cell phone string or a necklace string. As shown, the zirconia material (110A) and the precious metal material (120A) of the jewelry (100A) is physically firmly coupled to the through hole 122 through the precious metal material (102A) through.
도 2b는 본 발명에 의해 제조 가능한 장신구의 또 다른 예로서, 반지 형태의 장신구(100B)를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 지르코니아와 같은 세라믹 소재(110B)로 된 링 주위를 귀금속 소재(120B)가 그물 모양으로 감싸고 있다. 상기 귀금속 소재(120B)는 세라믹 소재(110B)의 링 주위를 물리적으로 감싸고 있기 때문에 세라믹 소재(110B)로부터 분리될 염려가 없다. 또한, 후술하는 본 발명의 제조 방법을 참조하면, 상기 귀금속 소재(120B)는 지르코니아와 같은 세라믹 소재(110B)에 비해 높은 열팽창 계수를 가지고 있기 때문에 용탕으로부터 냉각시 수축에 의해 세라믹 소재(110B)에 큰 압축력을 제공하면서 단단히 결합하게 된다. Figure 2b shows a ring-shaped ornament (100B) as another example of ornaments that can be produced by the present invention. As shown, the precious metal material 120B is wrapped around a ring made of a ceramic material 110B such as zirconia in a net shape. Since the noble metal material 120B is physically wrapped around the ring of the ceramic material 110B, there is no fear of separation from the ceramic material 110B. In addition, referring to the manufacturing method of the present invention to be described later, since the noble metal material (120B) has a higher coefficient of thermal expansion than the ceramic material (110B) such as zirconia to the ceramic material (110B) by shrinkage when cooling from the molten metal Tightly coupled while providing great compression.
도 2c는 도 2b와 유사한 형태의 장신구(100C)인데, 도 2b와 달리 상기 귀금속 소재(120C)가 그물 모양이 아니라 링 모양으로 상기 세라믹 소재(110C)를 감싸고 있다.FIG. 2C is an ornament 100C having a shape similar to that of FIG. 2B. Unlike FIG. 2B, the noble metal material 120C surrounds the ceramic material 110C in a ring shape instead of a mesh shape.
도 2d는 본 발명의 방법에 의해 제조 가능한 또 다른 형태의 장신구를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 십자가 모양의 귀금속 소재(120D)의 각 날개에 사각링 모양의 세라믹 소재(110D)가 장착되어 있다. 상기 도면의 우측에 별도로 도시된 바와 같이, 상기 귀금속 소재와 세라믹 소재가 접촉하는 부분에는 세라믹 소재가 상기 귀금속 소재로부터 분리되지 않도록 홈(124)이 형성되어 있다. 물론, 도 2d의 장신구(100D) 디자인에서 세라믹 소재(110D)와 금속 소재(120D)의 구성 부분이 서로 바뀐 구조의 장신구도 제조 가능하다.Figure 2d shows another form of jewelry that can be produced by the method of the present invention. As shown, a square ring-shaped ceramic material 110D is mounted on each wing of the cross-shaped precious metal material 120D. As shown separately on the right side of the drawing, a groove 124 is formed in a portion where the precious metal material and the ceramic material contact each other so that the ceramic material is not separated from the precious metal material. Of course, in the design of the ornament 100D of FIG. 2D, ornaments having a structure in which components of the ceramic material 110D and the metal material 120D are interchanged with each other may be manufactured.
도 2e는 본 발명의 방법에 의해 제조 가능한 또 다른 형태의 장신구의 일부를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 장신구(100E)에서 나팔형 원기둥 모양의 세라믹 소재(110E)는 관통홈(122)을 통해 귀금속 소재(120E)의 내부를 관통하고 있다. 또한 상기 세라믹 소재(110E)는 내부에 별도의 관통홈(112)을 구비하고 있어, 상기 귀금속 소재(120E)가 이 홈(112)을 통해 연결됨으로써 상기 세라믹 소재(110E)와의 결합을 보조한다.FIG. 2E shows a portion of another form of jewelry that can be produced by the method of the present invention. FIG. As shown, the trumpet-shaped cylindrical ceramic material 110E in the ornament 100E penetrates through the interior of the precious metal material 120E through the through groove 122. In addition, the ceramic material 110E has a separate through groove 112 therein, and the precious metal material 120E is connected through the groove 112 to assist the coupling with the ceramic material 110E.
이상 도 2a 내지 도 2e에 도시된 장신구 구조는 본 발명의 방법에 의해 제조 가능한 장신구의 일례를 도시한 것에 불과하며, 본 발명의 방법은 열거된 장신구의 제조 방법에 한정되지 않음은 물론이다. 2A to 2E are merely examples of the ornaments that can be produced by the method of the present invention, and the method of the present invention is, of course, not limited to the methods for producing the listed ornaments.
다만, 본 발명의 방법은 예시한 장신구와 같은 구조를 갖는 복합 장신구에 적용될 때, 이를 구성하는 개별 소재간의 결합력이 증대되어 장신구로서의 내구성을 보장함으로써 상품 가치를 증대시킬 수 있다. 예시된 바와 같이, 세라믹 소재 또는 귀금속 소재 중 어느 하나의 표면이 도우넛 형태와 같이 내부에 관통공을 갖는 3차원 폐곡면을 이루고 상기 3차원 폐곡면의 관통공을 다른 소재가 관통하고 있는 구조는 이종 소재의 결합력을 증진시킬 수 있다. 또한 상기 세라믹 소재 또는 귀금속 소재가 폐곡면을 이루지 않더라도 어느 한 소재가 다른 소재를 관통하고 있고 상기 관통하는 소재가 상기 관통되는 소재로부터 쉽게 탈리되지 않도록 도 2e와 같이 관통 소재의 형상의 특이성이 있거나 내부에 다시 관통공을 가져 양자가 물리적으로 서로 떨어질 수 없게 하더라도 결합된 이종 소재들은 단단한 결합력을 가질 수 있다. 이하 설명하는 본 발명의 명세서에서 맞물림(interlocking) 구조는 사용되는 이종 소재가 전술한 방식으로 구조적인 결합력을 갖게 되는 구조를 말한다.However, when the method of the present invention is applied to composite ornaments having the same structure as the illustrated ornaments, the bonding force between the individual materials constituting the same is increased to ensure the durability as a trinket, thereby increasing the commodity value. As illustrated, the structure in which the surface of either the ceramic material or the precious metal material forms a three-dimensional closed curved surface having a through hole therein, such as a doughnut shape, and the structure in which the other material penetrates the through hole of the three-dimensional closed curved surface is heterogeneous. It can enhance the binding force of the material In addition, even if the ceramic material or the precious metal material does not form a closed curved surface, the specificity of the shape of the penetrating material or the inside of the penetrating material may be such that one material penetrates another material and the penetrating material does not easily detach from the penetrating material. Even if they have through holes in them so that they cannot be physically separated from each other, the dissimilar materials combined may have a firm bonding force. In the specification of the present invention described below, the interlocking structure refers to a structure in which the dissimilar material used has a structural bonding force in the manner described above.
도 3은 전술한 도 2a 내지 도 2e와 관련하여 설명한 본 발명의 복합 장신구를 제조하는 방법을 개념적으로 설명하는 절차도이다.3 is a procedure diagram conceptually illustrating a method of manufacturing the composite ornament of the present invention described with reference to FIGS. 2A to 2E.
도 3을 참조하면, 먼저 제작하고자 하는 장신구의 3차원 입체 형상을 설계한다(S110). 상기 입체 형상의 설계에는 캐드(computer aided drawing)와 같은 컴퓨터로 동작하는 디자인 소프트웨어가 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3, first, a three-dimensional solid shape of jewelry to be manufactured is designed (S110). The design of the three-dimensional shape may use computer-operated design software such as a computer aided drawing.
본 발명에서 상기 장신구는 2종 이상의 소재, 즉 색상 및 질감이 다르며 융점이 상이한 소재의 복합체인 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 장신구는 세라믹-금속 복합체 또는 고융점 금속-저융점 금속의 복합체이다. In the present invention, the ornament is characterized in that the composite of two or more kinds of materials, that is, different in color and texture and different melting point. Specifically, the ornament is a ceramic-metal composite or a composite of high melting point metal and low melting point metal.
상기 장신구에서 세라믹 소재로는 지르코니아, 알루미나, 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드 합금, 써멧(cermet) 및 알틱(Al2O3-TiC)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나의 소재가 사용될 수 있다. 이들 소재는 후속 공정(용탕 주입 공정, 도 3의 S140)에서 주입되는 고온의 용탕에 대한 내열성 및 열충격성이 우수한 세라믹 재료이다. 이들 중 특히 높은 인성 및 열충격 저항성을 가지며, 첨가제 또는 제조 방법에 따라 다양한 색상을 나타내는 부분 안정 지르코니아계열의 세라믹 소재가 사용되는 것이 바람직하다. 상기 금속 소재로는 알루미늄, 구리, 니켈, 금, 은, 스테인레스 스틸, 티타늄, 아연, 구리, 철, 코발트 및 백금으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나의 금속이거나 이들 금속의 합금 또는 이들 금속에 다른 금속이 소량 첨가된 합금일 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속 소재는 금, 은 및 백금과 같은 귀금속 중 최소한 하나의 금속을 포함하는 것이 장신구의 경제적 가치를 고양시킬 수 있다는 측면에서 유리하다. 본 발명에서 상기 귀금속 소재라 함은 소재 전체가 귀금속 재료인 소재뿐만 아니라 소재 표면이 귀금속 재료로 코팅된 것도 포함한다.As the ceramic material in the ornament, one material selected from the group consisting of zirconia, alumina, silicon carbide, tungsten carbide alloy, cermet, and altic (Al 2 O 3 -TiC) may be used. These materials are ceramic materials excellent in heat resistance and thermal shock resistance to the high temperature molten metal injected in a subsequent step (molten injection step, S140 in FIG. 3). Among these, it is preferable to use a partially stable zirconia-based ceramic material having particularly high toughness and thermal shock resistance and showing various colors according to additives or production methods. The metal material may be one metal selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, gold, silver, stainless steel, titanium, zinc, copper, iron, cobalt, and platinum, or an alloy of these metals or another metal to these metals. It may be a small amount of alloy added. Preferably, the metal material is advantageous in that the inclusion of at least one of precious metals such as gold, silver and platinum can enhance the economic value of the ornament. In the present invention, the precious metal material includes not only a material in which the entire material is a precious metal material, but also a material surface coated with a precious metal material.
상기 2종 이상의 소재가 모두 금속 소재로 이루어지는 경우, 하나는 고융점의 금속 소재가 다른 하나는 저융점의 금속 소재가 사용된다. 고용점 금속으로는 백금 또는 백금 합금, 스트레인레스 스틸, 텅스텐, 티타늄, 니켈 또는 니켈 합금이, 저융점의 금속으로는 순금, 순은, 구리 또는 이들 금속에 다른 금속이 소량 첨가된 합금이 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의해 제조된 장신구는 이종 소재를 사용하여 각 소재가 갖는 색상이나 질감을 다양하게 조합함으로써, 독특한 미감을 창출할 수 있다.When the two or more kinds of materials are all made of a metal material, one metal material of high melting point is used and the other metal material of low melting point is used. As solid solution metals, platinum or platinum alloys, strained steel, tungsten, titanium, nickel or nickel alloys may be used, and as low melting metals, pure gold, sterling silver, copper, or alloys in which small amounts of other metals are added to these metals may be used. . As described above, the jewelry produced according to the present invention can create a unique aesthetic by using various materials and combining various colors and textures of the materials.
본 발명에서 장신구를 구성하는 이종 소재의 결합력을 보장하는 측면에서 각 구성 소재는 맞물림 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이에 관해서는 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명한 바 있다. 특히 세라믹 소재와 금속 소재의 복합 장신구의 경우 세라믹 소재에 대한 금속 용탕의 적심성이 나쁘고 반응에 의한 반응 계면이 거의 형성되지 않기 때문에 이와 같은 맞물림 구조가 특히 필요하다. 또한, 전술한 바와 같이, 결합력을 보장하기 위해 상기 이종 소재가 접촉하는 계면에는 홈 등의 물리적인 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 장신구를 구성하는 소재 각각은 연결된 단일체일 수도 있으나, 도 2d와 같이 분리된 복수의 콤포넌트로 이루어질 수도 있다.In the present invention, in order to ensure the bonding force of the different materials constituting the ornament, it is preferable that each component material has an engagement structure. This has been described with reference to FIGS. 2A to 2E. In particular, in the case of a composite ornament of a ceramic material and a metal material, such an interlocking structure is particularly necessary because the wettability of the molten metal to the ceramic material is bad and the reaction interface due to the reaction is hardly formed. In addition, as described above, a physical structure such as a groove may be formed at the interface where the different materials contact to ensure a bonding force. In addition, each of the materials constituting the ornament may be a single unit connected, or may be composed of a plurality of components separated as shown in FIG.
이상과 같이 색상, 질감 및 결합 구조를 고려하여 복합 장신구의 3차원 입체 형상을 설계하고 각 소재의 구성 부분을 구획한 뒤에, 상기 3차원 입체 형상 디자인에 대응하는 금형을 제작한다(S120). 상기 금형의 제작을 위해 실물 모형이 제작될 수도 있다.In consideration of the color, texture, and coupling structure as described above, after designing the three-dimensional solid shape of the composite ornaments and partitioning the constituent parts of each material, a mold corresponding to the three-dimensional solid shape design is manufactured (S120). A mock-up may be manufactured for fabricating the mold.
금형이 제작되면, 상기 금형 내부에 세라믹 소재 또는 고융점의 금속 소재를 장착한다(S130). 본 발명에서 상기 세라믹 소재는 마무리 가공이 완료된 상태로 금형에 장착될 수 있으며, 복합 장신구 제조 후 표면 가공을 위한 별도의 가공 공정이 요구되지 않는다. When the mold is manufactured, a ceramic material or a high melting point metal material is mounted in the mold (S130). In the present invention, the ceramic material may be mounted on a mold in a state in which finishing processing is completed, and a separate processing process for surface processing after manufacturing composite jewelry is not required.
이어서, 상기 금형 내부로 저융점의 금속 소재의 용탕을 주입한다(S140). 주입된 용탕을 냉각한 뒤, 탈형함으로써 세라믹 또는 고융점 금속 소재와 저융점 금속 소재의 복합 장신구를 제조할 수 있다(S140). Subsequently, a molten metal of a low melting point metal is injected into the mold (S140). After cooling the injected molten metal, demolding may produce a composite ornament of a ceramic or high melting point metal material and a low melting point metal material (S140).
복합 장신구의 제조 후, 사용된 금속 소재가 귀금속이 아닐 경우, 귀금속을 도금하는 도금 공정을 추가로 거칠 수 있다. 상기 도금에는 무전해 도금이나 전해 도금이 사용될 수 있다.After the production of the composite ornaments, if the metal material used is not a precious metal, the plating process for plating the precious metal may be further roughened. Electroless plating or electrolytic plating may be used for the plating.
이하에서는 도 2a에 도시된 장신구를 예로 들어 보다 구체적인 제조 과정을 설명한다.Hereinafter, a more specific manufacturing process will be described taking the jewelry shown in FIG. 2A as an example.
도 4a 내지 도 4h는 정밀 주조법을 응용하여 도 2a의 제품을 제조하는 과정을 순차 도시한 도면이다. 도 4a를 참조하면, 먼저 제품 디자인이 완료되면 디자인 된 제품의 3차원 형상에 대응하는 목업(mock-up, 200)을 제작한다. 상기 목업(200)은 플라스틱 소재를 CAM(computer aided machining)과 같은 통상의 가공 기법으로 가공함으로써 제작될 수 있다.4A to 4H are diagrams sequentially illustrating a process of manufacturing the product of FIG. 2A by applying a precision casting method. Referring to FIG. 4A, first, when a product design is completed, a mock-up 200 corresponding to the three-dimensional shape of the designed product is manufactured. The mock-up 200 may be manufactured by processing a plastic material by conventional processing techniques such as computer aided machining (CAM).
이어서, 상기 목업에 대한 고무 형틀(300A, 300B)을 제조한다(도 4의 (b)). 상기 형틀(300A, 300B)은 실리콘 또는 고무계 수지를 재질로 하여 제작된다. 구체적으로는 실리콘(또는 수지)으로 바닥판을 만든 뒤, 상기 바닥판에 목업(200)을 올려놓은 후 실리콘을 부어 상기 목업(200)을 완전히 덮는다. 이어서, 상기 실리콘을 경화시킨 후 횡방향으로 절개하여 상기 목업(200)을 제거한다. 이 때 절개에 의해 나누어지는 상부 형틀(300A)과 하부 형틀(300B)은 상기 목업(200)의 한가운데를 경계로 나누어지는 것이 바람직하다. 상기 상부 형틀(300A)과 하부 형틀(300B)의 소정 위치에는 왁스의 사출을 위한 왁스 주입구(310)가 형성된다. Subsequently, rubber molds 300A and 300B for the mock-up are manufactured (FIG. 4B). The molds 300A and 300B are made of silicon or rubber resin. Specifically, after the bottom plate is made of silicon (or resin), the mockup 200 is placed on the bottom plate, and then silicon is poured to completely cover the mockup 200. Subsequently, the silicone is cured and then cut in the transverse direction to remove the mock-up 200. At this time, the upper mold 300A and the lower mold 300B, which are divided by the incision, are preferably divided into the middle of the mock-up 200 as a boundary. At a predetermined position of the upper mold 300A and the lower mold 300B, a wax injection hole 310 for injection of wax is formed.
이어서, 상기 고무 형틀에 직육면체형의 세라믹 코어(110A)를 장착한다(도 4c). 상기 세라믹 코어(110A)의 재질로는 전술한 알루미나, 지르코니아 또는 텅스텐 카바이드 합금 등을 사용할 수 있다. 이들 세라믹 소재는 통상의 세라믹 제조 공정에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 지르코니아 소재의 경우 지르코니아에 수 % 정도의 이트리아(Y2O3)를 첨가한 부분 안정화 지르코니아 원료 분말을 제조한 후, 성형하여 적절한 온도에서 소결할 수 있다. 소결된 소결체를 통상의 가공 공정을 통해 요구되는 치수로 정밀 가공한 후 표면을 경면 가공한다.Subsequently, a rectangular parallelepiped ceramic core 110A is mounted on the rubber mold (FIG. 4C). As the material of the ceramic core 110A, the above-described alumina, zirconia, tungsten carbide alloy, or the like may be used. These ceramic materials can be manufactured by conventional ceramic manufacturing processes. For example, in the case of a zirconia material, a partially stabilized zirconia raw material powder in which yttria (Y 2 O 3 ) is added to zirconia may be prepared, and then molded and sintered at an appropriate temperature. After sintered sintered compact is precisely processed to the required dimensions through a conventional machining process, the surface is mirror-finished.
코어 소재로 사용하는 세라믹 소재의 색상은 첨가제, 소결 온도 및 소결 분위기의 제어를 통해 조절할 수 있다. 예컨대, 흑색을 띠는 지르코니아 소재는 부분 안정화 지르코니아(ZrO2)에 CoO 및 Cr2O3를 합계 0.2 중량% ~ 3.0 중량% 첨가한 분말을 원료로 하여 제조될 수 있다. 청색을 띠는 지르코니아 소재는 부분 안정화 지르코니아에 CoO, Cr2O3 및 Al(OH)3를 합계 3 중량% ~ 5 중량% 첨가한 원료로 제조될 수 있다. 갈색계 지르코니아 소재는 부분 안정화 지르코니아에 Fe2O3 및 Al2 O3 안료를 합계 5 중량% ~ 13 중량%로 혼합하여 제조될 수 있다. 이밖에도, 지르코니아는 첨가제 또는 안료를 사용하여 금색(일본특허공보 평 3-242372 참조), 녹색(일본공개특허공보 소 62-275060 참조), 자색(일본공개특허공보 특개 평5-43316 참조) 등의 다양한 색상을 발현할 수 있다. 물론, 알루미나 소재의 경우에도 다양한 색상을 나타내도록 원료를 배합할 수 있다. 알루미나계 원료 분말의 예로는 알루미나를 주성분으로 1중량% ~ 3 중량%의 Cr2O3, 0.2 중량% ~ 0.8 중량%의 TiO2, 0.1 중량% ~ 0.7 중량%의 Nb2O5가 첨가된 분말을 사용할 수 있으며, 이 분말은 소결 후 조성 범위에 따라 흑색 또는 갈색 색상을 나타내게 된다.The color of the ceramic material used as the core material can be controlled by controlling the additive, the sintering temperature and the sintering atmosphere. For example, the black zirconia material may be manufactured using a powder obtained by adding 0.2 wt% to 3.0 wt% of CoO and Cr 2 O 3 in total to partially stabilized zirconia (ZrO 2 ). The blue zirconia material may be made of a raw material obtained by adding 3 wt% to 5 wt% of CoO, Cr 2 O 3 and Al (OH) 3 in the partially stabilized zirconia. The brown zirconia material may be prepared by mixing Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 pigments in a total amount of 5 wt% to 13 wt% in the partially stabilized zirconia. In addition, zirconia can be obtained by using additives or pigments such as gold (see Japanese Patent Laid-Open No. 3-242372), green (see Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-275060), purple (see Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-43316), and the like. Various colors can be expressed. Of course, in the case of the alumina material, the raw materials may be blended to show various colors. Examples of the alumina-based raw material powder include alumina containing 1% to 3% by weight of Cr 2 O 3 , 0.2% to 0.8% by weight of TiO 2 , and 0.1% to 0.7% by weight of Nb 2 O 5. Powders may be used, which will have a black or brown color depending on the composition range after sintering.
다시 도 4c를 참조하면, 세라믹 소재(110A)를 고무 형틀(300A, 300B) 내에 삽입한 뒤, 고무 형틀(300A, 300B)을 조립하고, 이어서 상기 고무 형틀(300A, 300B)의 왁스 주입구(310)를 통해 왁스를 주입한다(도 4d).Referring again to FIG. 4C, after inserting the ceramic material 110A into the rubber molds 300A and 300B, the rubber molds 300A and 300B are assembled, and then the wax injection hole 310 of the rubber molds 300A and 300B. Wax is injected through (Fig. 4D).
왁스 사출 후 고무 형틀을 제거하면, 도 4e와 같이 세라믹 소재(110A)의 코어 주위를 왁스(W)가 둘러싸고 있는 왁스 모형을 얻을 수 있다.When the rubber mold is removed after the wax injection, the wax model in which the wax W is surrounded around the core of the ceramic material 110A as shown in FIG. 4E can be obtained.
도 4f는 얻어진 왁스 모형으로 석고 주형틀(400)을 제작하는 모습을 도시하고 있다. 이와 같이 제작된 석고 주형틀을 다시 약 900 ~ 1200 ℃의 온도에서 2 ~ 10시간 열처리하여 석고 주형틀 내부의 왁스(W)를 제거한다(도 4g). 왁스의 제거에 의해 상기 석고 주형틀(400) 내부에는 세라믹 소재(110A)가 남게 되고, 석고 주형틀 표면에는 용탕 주입구(410)가 형성된다.FIG. 4F illustrates a state in which the plaster mold 400 is manufactured from the wax figure obtained. The plaster mold thus produced is heat-treated again at a temperature of about 900 to 1200 ° C. for 2 to 10 hours to remove the wax (W) inside the plaster mold (FIG. 4G). By removing the wax, the ceramic material 110A remains inside the plaster mold 400, and a molten metal injection hole 410 is formed on the plaster mold surface.
이어서, 상기 석고 주형틀(400)의 주입구(410)를 통해 금, 은 등의 귀금속 소재의 용탕을 주입한다. 주입된 용탕은 왁스 모형에서 왁스가 제거된 부분을 충진한다. 상기 용탕을 충분히 냉각한 후 석고 주형을 깨뜨려 탈형함으로써 도 4h에 도시된 바와 같은 장신구를 제조할 수 있다.Subsequently, molten metal, such as gold and silver, is injected through the injection hole 410 of the plaster mold 400. The injected molten metal fills the waxed portion of the wax model. After sufficiently cooling the molten metal, the gypsum mold may be broken and demolded to produce jewelry as shown in FIG. 4H.
전술한 실시예에서 하나의 고무 주형으로부터 복수의 왁스 모형을 제조하고, 이들을 트리 형태로 석고 내에 매몰시킴으로써 복수의 장신구를 제조할 수 있다. In the above-described embodiment, a plurality of ornaments can be produced by making a plurality of wax figures from one rubber mold and embedding them in gypsum in a tree form.
전술한 실시예와 달리 도 2a의 장신구는 다이캐스팅 공정을 적용하여 제조될 수도 있다. 이 과정은 다음과 같다. 도 2a의 장신구 실물을 제작하고 이에 대응하는 다이캐스팅 금형을 제작한다. 제작된 금형을 다이캐스팅 장치에 설치하고, 금형을 형개(型開)하여 세라믹 코어 소재를 삽입한다. 이어서, 금형을 형폐(型閉)한 뒤, 금형에 귀금속 용탕을 주입한다. 주입된 용탕을 충분히 냉각한 뒤, 금형을 형개하여 제품을 취출한다. Unlike the embodiment described above, the jewelry of FIG. 2A may be manufactured by applying a die casting process. This process is as follows. The ornament real thing of FIG. 2A is manufactured and a corresponding die casting mold is manufactured. The produced mold is installed in a die casting apparatus, the mold is opened to insert a ceramic core material. Subsequently, after the mold is closed, precious metal molten metal is injected into the mold. After cooling the injected molten metal sufficiently, a mold is opened and a product is taken out.
이상 코어로 세라믹 소재를 사용하는 경우를 설명하였지만, 세라믹 소재 대신 고융점 금속 소재, 예컨대 백금이 사용되는 경우에도 전술한 본 발명의 방법은 그대로 적용될 수 있다.Although the case of using a ceramic material as the core has been described above, even if a high melting point metal material such as platinum is used instead of the ceramic material, the above-described method of the present invention may be applied as it is.
본 발명에 따르면, 이종 이상의 세라믹/금속 복합 장신구 또는 금속/금속 복합 장신구를 제조할 수 있다. 본 발명의 방법은 금형 내에 고형의 코어 물질로 세라믹 또는 고융점 금속을 삽입한 뒤 금속 용탕을 주입함으로써 한번의 정밀 주조 또는 다이캐스팅 공정에 의해 최초 설계된 형태의 장신구를 제조할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 방법은 대량 생산에 적합하다. According to the present invention, it is possible to manufacture heterogeneous ceramic / metal composite ornaments or metal / metal composite ornaments. The method of the present invention allows the manufacture of jewelry in the form originally designed by a single precision casting or die casting process by inserting a metal or a molten metal into a solid core material into a mold and then injecting a molten metal. The method of the present invention is thus suitable for mass production.
또한, 본 발명에서 코어 물질로 세라믹 소재가 사용되는 경우 세라믹 소재는 경면 가공 상태로 제공될 수 있으며, 완성된 제품에 추가적인 가공 공정의 필요없이 일체화된 복합 장신구의 제조가 가능하다.In addition, when the ceramic material is used as the core material in the present invention, the ceramic material may be provided in a mirror-finished state, and the composite product may be manufactured without the need for an additional processing process on the finished product.
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 셋팅에 의한 복합 장신구 제조 방법과는 달리 세라믹 물질의 크기에 대한 제한이 없으며, 다양한 형상 및 다양한 크기의 인조 보석을 갖는 장신구의 제조가 가능하다. 또한 이와 더불어, 세라믹 소재가 갖는 다양한 색상과 질감을 이용함으로써 보다 다양한 장신구의 디자인이 가능하게 된다. In addition, according to the present invention, there is no restriction on the size of the ceramic material, unlike the conventional method for producing composite jewelry by the setting, it is possible to manufacture jewelry having artificial gems of various shapes and various sizes. In addition, by using a variety of colors and textures of the ceramic material it is possible to design a variety of jewelry.
도 1은 종래의 이종 소재로 이루어진 복합 장신구의 일례로서, 세라믹 소재의 인조 보석이 셋팅된 반지를 도시하는 도면이다.1 is a view showing a ring in which artificial jewelry of a ceramic material is set as an example of a composite ornament made of a conventional heterogeneous material.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 방법에 따라 제조 가능한 복합 장신구의 실시예들이다. 2A-2E are examples of composite ornaments that can be made according to the method of the present invention.
도 3은 본 발명의 복합 장신구 제조 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram conceptually illustrating a method of manufacturing a composite ornament of the present invention.
도 4는 도 2a에 도시된 복합 장신구의 제조 과정을 단계별로 도시한 도면이다.4 is a step-by-step view of the manufacturing process of the composite ornament shown in Figure 2a.
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