티탄산바륨 소결체의 제조와 전기적 성질의 측정

소개

티탄산바륨 소결체의 제조와 전기적 성질의 측정

목차

1. Title
2. Backgrounds
3. 실험 방법
4. Result

Individual Report
<고찰 1>
1. 2종류의 분말을 정확하게 양론비로 완성하여 균일하게 혼합하는 것은 지극히 어렵다. 실제의 생산 공정에서는 어느 정도의 주의를 기울여야 하는 지를 조사하여라.
2. 원료의 혼합비 그리고 Ba/Ti 비를 1.01, 1.00, 0.99로 조금 변화시켰을 경우에, 얻어질 수 있는 소결체의 성질이 어떻게 변하는지 조사하여라.
3. 칭량의 성분을 주성분으로 완성한 균일 혼합하는 것도 실제는 매우 어려운 일이다. 실제의 생산공정에서 어떤 방법이 채용되고 있는지를 조사하여라.
4. 분말의 혼합공정에는 용기나 분쇄매체로부터의 불순물의 혼입을 완벽하게 방지하는 것은 어렵다. 실제의 생산공장에서 불순물의 혼입을 방지하기 위해 어떠한 연구가 되고 있는지 조사하여라.
5. 티탄산바륨의 전기적 성질에 많은 영향을 미치는 불순물에 대하여 조사하여라.

<고찰 2>

1. BaCO3와 TiO2의 반응율은, 중량의 변화와 마찬가지로 CO2 gas의 발생량을 측정하면 구하고자 하는 것이 가능하다. 7g의 원료분말을 사용할 경우에의 중량변화와 CO2 gas의 발생량을 계산하여 실제의 변화량과 비교하여라.
2. 하소온도 및 하소시간을 변화시켰을 경우의 영향에 대하여 고찰하여라

<고찰 3>

1. 프레스금형을 이용해서 분말의 건식 성형법은 생산성이 높기 때문에, 단순한 상태의 소형부품의 제조에 넓게 사용되고 있다. 이런 방법의 원료 분말상태는 어떤 특성이 요구되는가, 또한 이런 방식의 결점은 무엇인지 조사하여라.
2. 정수압 프레스에 대하여 조사하여라.


<고찰 4>
1. 티탄산바륨의 소결기구를 검토하여라.
2. 소결온도나 소결시간을 변화시켰을 경우 어떤 영향을 있는지에 관해 고찰하여라.
3. BaTiO3는 고용영역이 적은 화합물이나 바륨과 티탄의 비율이 정비로부터 조금 떨어지면, 소결성이 현저하게 달라진다는 사실을 알 수 있다. 이런 현상에 대해 고찰하여라.

<고찰 5>

1. 이런 계의 원료와 반응 생성물의 분말은 어느 것도 백색으로 관찰에 따른 반응의 정도를 아는 것은 불가능하다. 분말 X선 회절법은 이러한 계통의 구성상을 동정하는 것으로 대단히 유력한 방법이다. 분말 X선 회절법을 이용할 수 없는 경우에 구성상을 동정하는 방법 등에는 어떠한 방법이 있는지 조사하여라.

<고찰 5-1>
1. X-Ray 분석

<고찰 6>

1. 티탄산바륨에 대한 실험 1-실험 6 의 측정결과를 정리하여 표 3-1과 3-2 에 기록하여라.
2. 티탄산바륨에 관한 알려진 전기적 성질 값과 이 실험으로 얻어진 값을 비교 검토하여라.
3. 시판의 티탄산바륨분말을 이용한 경우와 개인이 합성한 분말을 이용한 경우와의 차이점을 검토하여라.

■ 세라믹스 기초실험을 마치며

본문내용

1. Title
티탄산바륨 소결체의 제조와 전기적 성질의 측정

2. Backgrounds
티탄산바륨은 오르트 및 메타의 두 이성질체가 알려져 있다.
① 오르토티탄산바륨
화학식 , 암적색 분말이다. 냉각시킨 묽은 황산용액에는 염화바륨과 티탄산화물 졸이 되어 용해한다. 탄산바륨과 산화티탄(IV)를 혼합한 후 하소하여 얻는다. 하소 온도는 혼합비율에 따라 다르지만, 보통 1,100~1,300℃이다.
② 메타티탄산바륨
화학식 , 결정형이 다른 5종의 염이 알려져 있다. 4종은 페로부스카이트형구조이고, 나머지 1종은 육방정계이다. 페로부스카이트형의 것은 염화바륨․탄산바륨 및 산화티탄을 혼합한 후 하소하여, 이것을 물과 질산으로 처리한다. 육방정계의 것은 탄산바륨과 산화티탄을 혼합한 후 하소하여 얻는다. 이러한 티탄산바륨은 고유전율, PTC(Positive Temperature Coefficient)반도체성, 강유전성, 압전성 등의 특성을 가지고 있다. 즉, 상온에서는 유전상수가 1500정도이며 입방정과 정방정사이의 큐리온도 부근에서는 6000~1만 정도이고 순수한 티탄산바륨은 높은 비저항값(p=1010Ωcm)을 갖는 절연체이지만 La,Pr,Na, Gd,Nb,Sb,Ta원소를 미량(0.1cation%) 첨가하여 Ba과 Ti의 원자위치에 각각 치환될 경우, 실온에서 1010~104Ω cm의 비저항 값을 나타내어 반도성 전기적 전도특성을 갖는다. 또한 강유전재료 특유의 전압-전하관계가 히스테리시스 곡선을 나타내고 힘을 가하면 전압이 발생하고 역으로 전압을 가하면 변위가 발생하는 압전성을 나타내는 최초의 압전 세라믹스로 보고되고 있다.

3. 실험 방법
① 4종류의 티탄산바륨 소결체 A, B, C, D 만들기
☞ A : 와 와의 고상반응으로 합성된
B : A에 미량의 La를 첨가하여 합성한
C : 시판의
D : C에 미량의 La를 첨가하여 합성한
- Weighting
<A의 티탄산바륨 소결체>
: 85.424g
: 34.576g
<B의 티탄산바륨 소결체>
: 85.424g
: 34.576g
-에탄올 용액 : 0.4776g
<C의 티탄산바륨 소결체>
: 120g
<D의 티탄산바륨 소결체>
: 120g

참고자료

· - 이준근, "세라믹스의 소결", 반도출판사, 1991
· - 소목양일, “파인 세라믹스 제조프로세스 입문”, 반도출판사, 1992
· - Smolenskii, G. A, “강유전재료의 기초과학“, 한국경제신문, 2000
· - 윤기현, 송효일, 윤상옥, 이형복, BaTiO3세라믹의 전기적성질(Ⅱ), journal of the korean ceramic society 18, no.2 (1981)
· - Jung-Kun Lee, Kug-Sun Hong, Roles of Ba/Ti Ratios in the Dielectric Properties of BaTiO3 Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 84 [9] 2001-2006 (2001)
· - H.T. Kim, Y.H. Han, Sintering of nanocrystalline BaTiO3, Ceramics International 30 (2004) 1719-1723
· - 박기운, Ti/Ba 비가 반도성 BaTiO3의 PTCR특성에 미치는 영향, 서울대학교(1996)