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[재료공학]세라믹 제조 공정 평가A좋아요

- 목 차 -1. 원 료 (분말) ------------------------------------------1(1) 원료의 선택 ------------------------------------------1(2) 원료의 제조 ------------------------------------------11) 광물의 분리 및 정제 -----------------------------------12) 기상으로 부터의 분체 제조 ------------------------------23) 액상합성법 -------------------------------------------64) 고상합성법 -------------------------------------------85) 분쇄 ------------------------------------------------92. 세라믹스의 성형 ---------------------------------------11(1) 가압성형 ---------------------------------------------111) 일축 가압성형 (uniaxial pressing) ------------------------132) 등압 성형 (isostatic pressing) ---------------------------13(2) 소성 성형 (plstic forming) -----------------------------141) 사출성형 (injection moulding) ---------------------------142) 압축성형 --------------------------------------------143) 압출성형 --------------------------------------------144) 램공정 ----------------------------------------------14(3) 주입 성형(Casting) ------------------------------------141) 배출주입 ramics저품질, 저가의 재료 : 저부가가치 상품 → Classical Ceramics(2) 원료의 제조세라믹스의 대부분을 차지하는 것은 성형체이며, 용도에 따라 여러 가지 형상을 하고 있으나, 그 원료는 거의 미분체이다. 그 중에는 소석고나 시 멘트의 경화제처럼 수화에 의해 경화되는 것도 있지만, 대부분은 내화 벽돌과 마찬가지로 분체 원료를 소결한 것이다.일반 도자기를 제조할 때에는 천연의 점토나 장석을 그대로 혼합하고 가열하여 소결하므로, 상당량의 불순물이 그대로 제품에 들어가고 있으나, 제품의 사용 목적은 손상시킬 정도까지의 영향력은 거의 없으며, 완전히 경제적인 입장에서만 원료의 선택을 행하고 있다.그러나, 파인 세라믹스를 제조할 경우에는, 전혀 새로운 관점에서 순수한 물질을 원료로 하고, 목적으로 하는 화학 조성에 필요한 비율로 혼합, 가열 및 소결을 행함으로써 정밀한 기능을 제어할 수 있다. 따라서 파인 세라믹스에서는 원가의 상승도 불가피하게 된다.1) 광물의 분리 및 정제먼저, 광물 원료로부터 필요로 하는 성분만을 추출 및 분리할 필요가 있다. 대표적인 세라믹스 원료인 알루미나는를 주성분으로 하는 보 키사이트로부터 습식 방법을 이용하여 추출한다. 이 공정을 그림1-1에 보 이며, 일명 바이어법(Bayer process)이라고 부른다.보키사이트를 NaOH 용액으로 분해하여를 추출하고, 이것을 가수 분해하여로 재결정시킨 후, 1200℃이상에서 가열 탈수하면 α-가 된다. 바이어법에 의한 알루미나는 입경이 약 40μm 정도이며의 함량이 99.5%정도이지만,가 약 0.3% 함유되어 있으므로, 전기 절연성이 문제되는 전자 재료에는 적당하지 않다. 이 미량의는 결정 입계에 둘러싸여 있으므로, 단순한 수세 방법으로는 제거할 수 없다. 따라서 소성 시에나처럼와 반응하는 물질을 첨가하고 장시간 소성을 행한 우, 효율이 높은 분쇄기로 분쇄하여 입경을 0.3μm 이하로 해 주어야 한다. 이것을 수세하고 체가름하면는 99.8%로 증가하고,는 0.03%이하로 감소한다. 고순도 생성물을 쉽게 얻음.b. 화학적 증착(chemical vapor deposit, CVD)? 장치속을 일단 배기하고, Ar의 불활성 기체도 장치속의를 제거함?의 mixed gas를 장치속에 송입하고～로 가열된 훅연기판위에서 화학반으로 비정될를 증착시킴?～로 재 가열함 ()?순도가 우수함?생산성이 낮고 가격이 고가임?Coating thickness의 조절이 가능함?접착력이 우수함 (일반적인 도급보다 상당히 우수함)그림 1-3합성장치③ 기상산화법염화물 ()＋→oxychloride ()공기나 산소 중에서 산화? 입경 1000정도? 순도가 아주 좋음? 가격이 비교적 저려함④ 기상분해법a. 기상열분해휘발성의 금속이온 산소산염 또는 유기화합물을 열 분해해서 oxides을 석출b. 기상환원금속 카르보닐로부터 탄화물을 제조그림 1-43) 액상합성법(液相合成法)① 침전법용액 중에서 침전이 생성되는 과정은 다음과 같다.과포화용액의 생성→결정핵의 발생과 성장→침전의 생성따라서 침전을 생성시키기 위하여서는, 우선 과포화용액을 만들어야 한다. 과포화용액을 만들려면 여러 가지 방법이 있는데, 다음과 같은 방법이 주로 이용된다.? 온도에 따른 용해도(溶解度)의 변화를 이용한다.? 용매(溶媒)의 증발, 농축? 다른 물질을 넣어 용질(溶質)의 용해도를 낮춘다.? 화학평형(化學平衡)이나 화학반을을 이용한다.a. 단일침전법원료를 용액상태로 혼합하여 용액속에서 적당한 첨가제를 첨가해 세라믹분체를 얻는 방법한가지 성분을 침전시키는 것b. 공침법(共沈法)ceramics powder의 조성에 맞추어 용액중의 모든 이온을 동시에 전부 침전시켜 침전분말을 만듬?침전물의 화학적조서으이 불균일성?입자의 크기는 PH, 하소온도, 출발원료 등에 좌우된다.?PH10,때 65()c. 화합물침전법용액속의 금속이온 조성을 Ceramics 원료의 금속원소 조성과 동일하게 하여 그래로의 조성을 가진 화합물(化合物)로서 침전시키는 방법등의 원료제조② 가수 분해법a. 무기염가수분해법(염수용액의 가수분해)?침전물은 PH 1-6이다.그림 1-6 대표적인 분쇄기분 쇄 기압 축충 격마 찰전 단굽a. 조 크러셔b. 자이레토리 크러셔c. 롤 크러셔d. 에지런너e. 햄머 크러셔f. 볼밀g. 제트 밀h. 디스크 크러셔OOOOOOOOOOOOOOO- 분쇄기의 분쇄기구 -2. 세라믹스의 성형세라믹스의 성형체를 만드는 방법은 성형체의 강도를 높이기 위해 원료 분체에 바인더와 용매를 가해 가소체를 만들고, 그것을 형에 넣고 압력을 가해 성형한다.바인더로는 전분, 아라비아 고무, 메틸 셀루로즈 및 폴리 비닐 알콜 등의 수용액과 파라핀이나 스테아린산 등을 아세톤, 알콜 또는 벤젠 용액 등에 용해하여 사용한다.바인더는 입자 사이를 윤활하게 해야하고 가열에 의해 증발되며, 고체 잔류분을 남기지 않는 것이 바람직하다. 바인더의 첨가량은 보통 1~5%(중량)정도이며, 잘 혼합한 후 프레스 성형 한다.그림 2-1 성형 방법(1) 가압성형결합제 또는 윤활제와 혼합되었거나, 유동성의 증진을 휘해 조립화된 분말을 성형틀에 넣고 압력을 가하여 압축 성형하는 방법.가소성 부여, 성형체의 강도 증진(binder를 첨가함)? binder → 경질의 과립 : -치수가 안정, 유동성이 우수, 대량생산 가 능. -스스로 윤활성이 없어 가압성형전에 윤활제나 수분 의 첨가가 필요함.(녹말, dextrim, rubber) -분말충진의 균질성이 필요함.(응집이 되어 강도를 제약하는 큰 결함이 발생됨)→ 연질의 과립 : 온도변화에 민감함.수분 및 윤활제의 첨가가 필요 없음.binder PVA(poly vinyl alcohol), MC(methyl cellulose), CMC(carboxylmethyl celluolse) 등.? 가압성형 제조 공정그림 2-2 가압성형 제조공정1) 일축 가압성형 (uniaxial pressing)단단한 성형틀내에서 단단한 punch, piston을 통하여 일축(y축) 방향으로만 압력을 가하여 방법① dry pressing(건식)수분함유률 0 ~ 4wt%과립 또는 분무건조된 분말, 과립을 파괴하여 균일성 ) 램공정기계물레 성형이 곤란한 경우의 성형에 적합하다. 젖은 배토를 두 개의 석고틀 사이에서 압축공기를 불어 내면서 성형체를 이동관으로 옮겨 놓는 방법.(3) 주입성형(Casting)세라믹스에서 용융주입 성형과 슬립주입 성형을 간단히 주입성형이라고 한다. 용융주입 성형은 주로 내화물과 연삭제의 제조에 사용되며, 고밀도의계의 물질을 만드는데 사용된다. 가장 일반적인 것은 슬립주입 성형이다.1) 배출주입 성형얇은 제품을 셩형 하는데 알맞은 방법이다. 비중이 1.65~1.80인 묽은 슬립을 석고로 만든 틀에 부어 넣어두면, 석고틀은 흡수성이 있으므로 석고면 근방의 슬립은 탈수되고 시간이 지남에 따라 탈수층이 점점 두꺼워 진다. 일정한 시간이 지난다음 틀을 거꾸로 하면 묽은 슬립만 빠져나오고, 탈수된 층은 붙어 있게 된다. 이것은 건조하여 수축함으로 성형틀에서 떨어지게 되고 일정한 강도를 가지게 된다.2) 고형주입 성형두꺼운 제품을 소성할 때 사용하는 방법인데, 슬립은 비중이 줄어들어 건조물의 중심부분이 텅 비게 되므로 슬립의 중심부분에 슬립을 더 넣어 주어야 한다.3) 진공주입 성형배출주입 및 고형주입에 사용되며 성형틀의 바깥면으로부터 진공으로 빨아내어 주입 속도와 균질성을 증가시키며 경제성이 향상되고 품질이 개선된다.4) 원심주입 성형성형틀에 슬립을 완전히 가득 채우기 위하여 성형틀을 회전 시키는 방법으로서 복잡한 형상의 성형체를 주입 성형하는데 사용한다.5) 압력주입 성형성형틀에 슬립을 가압주입하여 주입속도를 증가 시키는 방법.3. 소 결(1) 개요소결이란 금속이나 세라믹 등의 원료분말을 이용하여 일반적으로 치밀한 재료나 부품을 제조하는 방법으로서 분말입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 공정을 말한다. 따라서 소결공정은 재료공학의 기본 분야로서 보통 설명되는 구조(조성) - 성질 - 공정(합성) - 성능(응용)의 4개 주요 분야에서 공정에 해당된다.소결은 사실 인류가 알고 있는 가장 오래된 기술로서 선사시대에 인류가 불을 이용하고 토기를 구.

공학/기술| 2004.05.14| 21페이지| 1,500원| 조회(5,945)

세라믹스, 파인세라믹, 재료공학, 세라믹제조

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