지르코니아 소결기구

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목차

지르코니아
소결기구

본문내용

◎ 지르코니아의 특징

- 지르코니아는 zircon(ZrSiO4)와 Baddelyite(ZrO2) 광물에서 얻을 수 있는 재료로서 우수한 특성으로 인하여 여러 분야에서 사용된다.

이 지르코니아는 일반적으로 1 ~ 2%의 hafnium 을 함유하고 있으며 이 hafnium은 원자력 분야에서 지르코니움 금속을 사용할 때만 제거할 필요가 있다.

지르코니아는 높은 용융온도(약2700℃)를 갖는 내열성 재료로서 이외에도 낮은 열전도도, 산성에서 알카리성 영역까지의 넓은 내화학안정성을 가지며 낮은 열 팽창성, 고감도 및 고경도(7.0이상의 모오스 경도)의 내마찰성 등 우수한 재료적 특성을 지고 있어 19세기 초부터 유리용융용, 제철 제가용 등의 내열 재료로 사용되어 왔으나, 세라믹 재료가 갖고 있는 취성 때문에 그 활용 범위가 제한되어 왔다.

그러나, 1975년 Garvie 등이 상변태에 의하여 강도가 증진되며 세라믹스의 단점인 취성을 개선 할 수 있음이 밝혀진 후, 고강도 및 고인성의 지르코니아가 활용되게 되었다.



◎ 부분 안정화 지르코니아

- 지르코니아는 온도에 따라 결정 구조가 변화하는 데 상온에서는 monoclinic 결정구조를 갖는다. 이 결정구조는 우수한 유전성, 압전성 및 이온 전도성을 갖는다. 이와 같은 특성은 지르코니아를 산소센서, 착화소자 및 음파탐지기 등에 활용할 수 있게 한다.

이 monoclinic 결정구조는 약 1,200℃ 이상에서 tetragonal 구조로 변화하는데 이 상변태는 마르텐사이트가 알려져 있으며, tetragonal 구조에서 monoclinic 구조로 변태될 때, 3 ~ 5%의 급격한 체적 변화가 발생되므로 순수한 지르코니아를 소결할 때 이 체적변화에 기인한 균열이 생기게 되어 치밀한 소결체를 얻을 수 없다.

치밀한 지르코니아 소결체를 얻기 위해서 CaO, MgO, CeO2, Y2O3 등의 다양한 산화물을 안정화제로 첨가하는데, 이와 같은 안정화제를 첨가함에 따라 상온에서 안정한 상이 monoclinic구조가 아닌 tetragonal 또는 cubic 구조가 되어 냉각 도중에 변태가 일어나지 않아 균열을 피할 수 있다.

참고 자료

없음