공침법으로 제작한 9 YSZ 상세 실험보고서

소개

공침법으로 YSZ 합성하는 내용 매우 상세합니다.

목차

1. 실험목적

2. 이론배경
1) 이트리아 안정화 지르코니아란
2) 공침법 단계에서 pH의 영향 및 유의사항
3) 하소 온도에 따른 상변이
4) 분쇄 과정이 상대밀도에 미치는 영향
5) 성형 과정이 기공 생성이 미치는 영향
6) 밀도 측정과 경도 측정

3. 실험 도구 및 시약

4. 주의사항

5. 실험과정

6. 실험결과

7. 결론

본문내용

실험 목적
이 실험은 공침법에 의한 Y2O3-ZrO2의 분말 합성 및 소결 밀도를 측정하는 실험이다. 5조에서는 이트륨이 9mol%인 분말 (이하 9YSZ)을 합성한다. 합성에는 YCl3·6H2O (분자량 303.35g/mol) 와 ZrOCl2·8H2O (분자량 322.25g/mol) 가 사용된다. 9YSZ를 0.05mol 합성하기 위해 YCl3·6H2O을 2.7315g (0.009mol), ZrOCl2·8H2O 14.6625g (0.0455mol)을 칭량한다. 합성 후 Y2O3는 화학양론적으로 계산하면 YCl3·6H2O의 1/2만큼 합성하여 0.0045mol 만큼이 합성되며 ZrO2는 화학양론적으로 1만큼 합성하여 0.0455mol 합성되므로 0.05mol의 9YSZ가 합성된다. YCl3·6H2O 과 ZrOCl2·8H2O를 물에 용해하고 0.4M의 NH4OH를 첨가하여 pH 7까지 중화하면 수산화물 침전물이 형성되게 된다. 해당 침전을 건조하여 비정질의 수산화물을 제조하고, 이를 분쇄과정을 거쳐 하소하여 수산화물을 산화물로 만들고 성형과정을 거친다. 이후 소결하게 되면 9YSZ 시편이 만들어진다. 이 시편의 밀도를 아르키메데스 원리를 이용해 측정하고 경도를 측정하고 분석하는 데에 이 실험의 목적이 있다.

이론 배경
1) 이트리아 안정화 지르코니아
순수한 지르코니아는 상온에서 monoclinic(단사정계), 1170℃ 이상에서는 tetragonal (정방 정계), 2370℃ 이상에서는 cubic (입방정계)로 존재한다.
이러한 결정구조의 변화에 따라 소결 후 상온으로 냉각시키면 tetragonal 상이 monoclinic 상으로 상전이하게 되어 부피가 증가하므로 내부에 응력이 발생하게 되며, 기계적 결함이나 시편의 파괴등에 의해 기계적 특성이 저하를 가져오게 된다.

참고자료

· ynthesis of Yttria-Stabilized Zirconia and ZrO2-gel by Sol-GelMethod and the Crystallization Mechanism of Gel , 서강대학괴 화학공학과 외, HWAHAK KONGHAK Vol.38, No.6, 2000, pp. 853~858
· Preparation and Sintering Characteristics of Yttria Stabilized Zirconia Synthesized by Thermal Hydrolysis Method, 설재규, 경남대학교 대학원, 2019
· Sintered properties of commercial yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals, 윤유현, 이종국, 조선대학교, 2020
· Eight mole percent yttria stabilized zirconia powders
· by organic precursor route, D.S. Patil, K. Prabhakaran 외 5인, Naval Materials Research Laboratory, 2006
· Properties of the System ZrO2 + 3m/o Y2O3 Powder prepared by Co-precipitation Method(I) ' stability of Tetragonal ZrO2 Powder, 홍기곤, 이홍림, 연세대학교 공과대학, 1990
· Properties of Partially Stabilized Zirconia Nano-Powder Prepared by Coprecipitation Method, 윤혜온 외 2명, 한국기초과학지원연구원, 2006
· Effects of Sintering Atmosphere on the Isothermal Phase
· Transformation in Yttria-stabilized Zirconia Ceramics, 황연 외 4명, 한국재료학회지, 1997
· Hydrothermal Synthesis of 6mol% Yttria Stabilized Cubic
· ZrO2 Nano Powders, 이재훈, 배성환, 한국재료학회지 2017
· Property of Sintered Y2O3-stabilized Zirconia from Scrap Powders, 송오성 외2, 한국산학기술학회논문지, 2009
· Heat Treatment Effect on the Microstructure of 8YSZ Thick Film, 한상훈 외 6명, Journal of the Korean Ceramic Society, 2011
· The Effects of Sintering Temperature Influence on the Mechaical Property and Microstructure of Dental Zirconia Block, 조준호 외 2명, 대한치과기공학회지, 2014