1. 매몰재의 요구사항

① 조작 용이 ; 혼합, 왁스에 도포, 신속한 경화

② 표면 활택 ➡ 미세부 및 변연 재생

③ 고온에서의 가스 발생 방지 ➡ 금속의 부식 방지

④ 다공성 ➡ back pressure 방지

⑤ 완성후 금속과 분리 용이 ? 금속과 무반응

⑥ 상온 및 고온 강도 필요

⑦ 충분히 팽창 ➡ 왁스와 금속의 수축 보상

2. 조성

○ 매몰재(investment materials) = 내열재(refractory) + 결합재(binder) + 기타

2-1. 내열재

○ 충분한 기계적 물성과 내열성을 갖는 재료 사용

○ 실리카 ; quartz, tridymite, cristobalite, fused silica

2-2. 결합재

○ 상온에서 매몰재의 형태를 유지하기 위한 재료

○ 종류

     - 저온용융 합금(금합금)용 ; 석고

     - 고온용융 합금(비귀금속 합금)용 ; 인산염, 실리카 콜로이드

2-3. 기타 성분

○ 강도 보강 ; copper powder, graphite

○ 경화시간 조절 ; potassium sulfate

○ 팽창량 조절 ; boric acid, sodium chloride

3. 석고계 매몰재

○ 저온 용융합금(금합금) 주조에 이용

○ 내열재 ; quartz 또는 cristobalite(60～65%)

○ 결합재 ; 반수석고(30～50%) ➡ 700℃ 이상에서 분해 (CaSO4 ➡ CaO + SO3)

4. 주조용 매몰재의 특성

○ 석고계 매몰재의 국제표준규격 ; ISO 7490

5. 온도의 영향

○ 매몰후 가열하면 납형이 제거되어 금합금이 들어갈 공간이 생기게 된다.

5-1. 온도가 내열재에 미치는 영향

○ 상전이가 일어나면 크기 변화 ; β형(고온형)의 부피 ＞ α형(저온형)의 부피

○ 상전이時 팽창량 ; cristobalite(1.6%) ＞ quartz(1.4%) ＞ tridymite(1.0% 미만)

     - quartz ; 573℃에서 전이 ➡ 600℃ 이상에서는 온도에 따라 수축

     - tridymite ; 117℃에서 전이 ➡ 약 750℃까지는 서서히 팽창 ➡ 750℃ 이상에서는 수축

     - cristobalite ; 200～270℃에서 전이(0.5～1.2% 팽창) ➡ 270℃ 이상에서는 서서히 팽창

5-2. 석고 결합재에 온도가 미치는 효과

○ 반수석고 + 물 ➡ 이수석고

○ 자유수(free water) ; 소환시 증발

○ 결정수(CaSO4ㆍ2H2O) ; 105℃에서 파괴되어 증발 ➡ 무수석고(CaSO4)와 실리카가 형태 유지

○ 온도에 따른 변화

     ～105℃ ; 결정수의 증발로 약간 수축

     200～700℃ ; 실리카에 따른 다양한 팽창

5-3. 매몰재의 냉각

○ 냉각중 내열재와 결합재 모두 수축

○ 재가열하면 팽창율이 작다 ➡ 재가열 금지(균열 생성)

6. 매몰재의 경화팽창과 수화팽창

○ 경화팽창 ; 경화중에 나타나는 팽창

○ 수화팽창 ; 수분과 접촉하여 경화되는 경우에 나타나는 팽창

- 수화팽창은 경화팽창의 2～4배

○ 열팽창 ; 가열도중 나타나는 팽창

6-1. 물의 첨가시기

○ 수화팽창을 얻기 위해서는 매몰재를 물속에 담금

○ 혼합후 물속에 담글 때까지의 시간이 총팽창량에 영향

○ 시간이 길어질수록 수화 팽창량 감소

6-2. 혼수비

○ 혼합시 사용하는 물이 많을수록 팽창량 감소

6-3. 혼합

○ 혼합량이 많을수록 팽창량 증가

6-4. 결합재에 의한 효과

○ 경석고(α형)가 보통석고(β형)보다 큰 팽창율

○ 입자크기가 작을수록 팽창율 증가

6-5. 실리카와 결합재의 비율

○ 내열재(실리카) 함량이 증가할수록 수화팽창량 증가 ; 상온강도 감소

6-6. 매몰재의 노화

○ 시간이 많이 경과한 매몰재는 수화팽창 감소

7. 고온용융주조용 합금을 위한 매몰재

○ 대부분의 비귀금속합금 및 도재전장주조관용 합금 ; 주조온도 850～1100℃

○ 구성 ; 내열재(80% 이상) + 결합재(20% 이하)

7-1. 실리카계 매몰재

○ 결합재 ; ethyl silicate[Si(OH)4], sodium silicate + colloid silica

○ 반응식 ; Si(OH)4 + 4H2O + HCl ➡ Si(OH)4 + 4C2H5OH

7-2. 인산염계 매몰재

○ 구성

     - 내화재 : 실리카

     - 인산염 공급성분 : ammonium diacid phosphate(NH4H2PO4)

     - 인산염과의 반응성분 : MgO

○ 반응식 ; NH4H2PO4 + MgO ➡ NH4MgPO4 + H2O

○ 강도 증진을 위하여 물대신 액상 colloidal silica 사용

8. 납착(solder)용 매몰재

○ 가철성 국소의치에 clasp를 납착

○ 납착을 원하는 부위 ; 왁스로 고정하였다가 제거

○ 납착을 원하지 않는 부위 ; 매몰재 사용

○ 납착용 매몰재의 요구조건 ; 저팽창성 ➡ 체적 변화 방지