| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2008년 봄 (05/22 ~ 05/23, 상록리조트) |
| 권호 | 14권 1호 |
| 발표분야 | 에너지환경/생체재료 |
| 제목 | 페탈라이트의 입도가 LAS계 내열세라믹의 열충격 저항성에 미치는 영향 |
| 초록 | 세라믹 재료들은 금속 및 고분자 재료들보다 안정된 고온 특성 때문에 보다 우수한 재료로서 무한한 잠재성을 갖고 있다. 고온특성과 연관된 가장 일반적인 응용은 재료가 고온과 상온 사이를 순환할 때라 할 수 있다. 이러한 순환 조건하에서는 세라믹의 열충격에 대한 저항성이 중요한 요소로 작용된다. 특히 리튬을 함유한 규산염 광물은 열적 안정성이 매우 우수하기 때문에 다양한 세라믹 소재의 제조분야에 널리 사용되고 있다. 특히, petalite는 Li2O-Al2O3-8SiO2의 화학식을 가지며 열충격 저항성이 우수하여 내열 세라믹 제품의 중요한 원료로 쓰이고 있다. 이는 petalite를 1,093℃ 이상으로 가열하면 β-spodumene(Li2O-Al2O3-4SiO2)과 비정질 실리카로 비가역적인 결정학적 변환이 일어나는데 이 결정상은 극히 작은 (+)열팽창을 하는 특성을 가지고 있다. 그러나 petalite는 점성이 거의 없어 일반적으로 사용되는 slip casting 등의 성형 방법을 적용하기는 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 내열성이 강한 소재인 LAS계 소재인 petalite를 다양한 입도군을 갖도록 제조하고 점성이 우수하여 slip casing에 용이한 kaolin을 일정량 첨가하여 peltalite의 입도와 kaolin의 첨가량에 따른 열충격 저항성을 고찰하고 이를 비교 검토하였다. 본 연구에서는 리튬 알루미늄 규산염 광물인 petalite를 기반으로 한 내열세라믹소지의 열충격 저항에 대한 특성을 조사하였다. Petalite의 평균입도를 각각 5㎛, 15㎛, 35㎛으로 제어한 후 kaolin과의 혼합비를 달리하여 소지를 제조한 다음 slip casting법을 이용하여 시편을 제조하고 고온에서 소성하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 XRD 및 흡수율을 측정하고 직접가열법에 의한 열충격 저항성을 조사하였다. Petalite는 1,200℃이상에서 β-ecuyptite와 β-spodumene으로 상전이를 하며 1,250℃에서 가장 열충격 저항성이 우수한 시편을 제조할 수 있었다. 이때 petalite의 입도가 크면 클수록 그 사용량이 감소해도 열충격 저항성이 우수한 시편의 제조가 가능하였다. β-spodumene과 β-eucryptite의 XRD 패턴상의 주 peak는 거의 유사한 2-theta 값에서 발생하지만, 18° 부근의 β-eucryptite, 23° 부근의 β-spodumene 및 28° 부근의 β-spodumene peak들의 intensity를 상호 비교하여 대략적인 정량이 가능함을 알 수 있었다. Petalite 함량이 증가하거나 입도가 커질수록 증가하며, 소성온도가 증가할수록 흡수율은 감소하는 경향을 나타내었다. 열충격 저항성이 큰 LAS계 세라믹을 제조하기 위해서는 소성온도 1,250℃가 가장 적절하였으며, 이때 petalite 입도가 증가할수록 그 함량이 감소해도 좋은 열충격 저항성을 갖는 것으로 나타났다. |
| 저자 | 김병곤1, 박종력2, 이계승1, 전호석1 |
| 소속 | 1한국지질자원(연), 2강원대 |
| 키워드 | Petalite; β-ecuyptite; β-spodumene; Thermal shock resistance |
