[화학재료] 지르코니아에 대하여

소개

지르코니아에 대하여 조사하였습니다.

목차

★ 지르코니아란?
★ 지르코니아의 구조 및 성질
★ 지르코니아 제품의 종류 및 응용
★ 지르코니아의 전망
★ 참고자료

본문내용

★ 지르코니아란?
화학식 ZrO, ZrO2 산화 지르코늄(zirconium oxide). 산화지르코늄(Ⅳ)이라고도 한다. 지르콘광상에서 산출되는 은백색의 단단한 희유금속 원소이다. 분자량 123.22. 녹는점 2700℃. 지르코니아는 자연계에서 baddeleyite라는 광물로 존재하며 순수하게는 ZrO2로 표시된다. 세라믹 중에서는 비중이 5.73정도로 비교적 크며, 융점이 2,700℃, Mohs경도 6.5, refractive index 2.2 이다. 상온에서는 물, 대부분의 산, 및 알카리에 용해되지 않으며, 질산이나 고온의 염산, 질산 및 황산에 용해된다. 지르코니아는 세 가지 결정상을 갖고 있다. 순수한 지르코니아는 상온에서부터 약 1170℃까지 단사정상(monoclinic)으로 안정하다가 2370℃까지 정방정상(tetragonal)으로 존재하고 그 이상 온도에서 입방정상(cubic)으로 전이하여 안정하다가 약 2700℃근처에서 용융된다. 정방정상은 냉각시 1070℃에서 단사정상으로의 상변태를 일으키면서 약 3-5%의 부피팽창을 한다. 굴절률이 크고 녹는점이 높으므로 내식성이 크다. 물에 녹지 않고, 황산·플루오르화수소산에 녹는다. 온도의 급변에 견디므로 내열재료나 도가니 등에도 널리 사용되고, 소결체(燒結體)는 관상용(觀賞用)으로 사용되며 안료(顔料)로도 사용된다. 모스경도 7의 단단한 물질로 호주, 인도, 브라질 등에서 산출되는 지르콘 샌드와 남미, 남아프리카에서 산출되는 바델라이트 광석에서 추출된다. 아쉽게도 남아프리카의 광산은 최근 바닥을 거의 드러내고 있다고 한다.
보통 지르코니아에 여러 종류의 첨가제를 넣어 제품을 만드는데, 이트리아와 같은 안정화제를 넣어 강도를 더욱 향상시킨다. 순수한 지르코니아는 1천1백도의 온도에서 결정형태가 정방형에서 단사형으로 바뀌므로 부피 변화가 일어나 쉽게 깨진다. 그러면 치밀하고 단단한 세라믹스를 제조할 수 없다. 그래서 이트리아를 첨가해 결정형태를 큐빅형으로 만들면 매우 단단한 세라믹스를 제조할 수가 있다.

참고자료

· 뉴 세라믹스, 박정현 저, 반도출판사 (C. A. Harper (Ed.), Handbook of Ceramics, Glasses, and Diamonds, McGraw-Hill, New York, 2001.)
· 錄康천연물 연구소(http://blog.naver.com/loessash?Redirect=Log&logNo=120006381599)
· 전남대 신소재공학부(http://altair.chonnam.ac.kr/~jongsook/MSE1001/application3.pdf)
· ceramic h2님 블로그 (http://blog.daum.net/h2marine/307754)
· 사이언스올(http://seis.scienceall.com/book_file/ke26/ke026-147-2.htm)