[논문]기계화학적 고상반응에 의한 YAG 분말의 합성 및 상 형성 거동에 관한 연구

정현기; 황길호; 임광영; 이영훈; 강성군

doi:10.4150/kpmi.2006.13.4.243

기계화학적 고상반응에 의한 YAG 분말의 합성 및 상 형성 거동에 관한 연구
Synthesis and Phase Transformation Behavior of YAG Powders by a Mechanochemical Solid Reaction 원문보기

한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.13 no.4 = no.57, 2006년, pp.243 - 249

정현기 (한양대학교 신소재공학과) , 황길호 (한양대학교 신소재공학과) , 임광영 (홍익대학교 재료공학부) , 이영훈 (요업기술원 전자부품.소재본부) , 강성군 (한양대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Yttrium aluminum garnet (YAG) powders were synthesized via mechanochemical solid reaction using $Y_2O_3$ with three types of aluminum compounds. $Y_2O_3$ reacted mechanochemically with all A1 compounds and formed YAM (yttrium aluminum monoclinic), YAG and YAP (yttrium aluminum perovskite) phases depending on the starting materials. The ground samples containing ${\gamma}-A1_2O_3$ showed the best reactivity, whereas the ground sample containing A100H, which had the largest surface area, exhibited pure YAG after calcination at $1200^{\circ}C$. The sample containing Al had the least reactivity, producing YAP along with YAG at $1200^{\circ}C$. The types and grinding characteristics of the starting materials and grinding time are believed to be important factors in the mechanochemical synthesis of YAG.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 丫20와 3가지 종류의 A1 화합물(Y- A12O₃, A100H, Al 분말)을 사용하여 기계화학적 분 쇄과정과 하소과정에서의 YAG 상 형성 거동을 조사 하여 YAG 세라믹스 제조를 위한 기본정보로 활용하 고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서의 YAG 상형성 거동은 12시간 동안 분쇄된 분말을 1200℃ 까지 2시간 동안 하소한 후 XRD pattern(그림 6)로 확인하였다. 3가지의 시료 모두 온도가 증가함에 따라 YAG 상의 강도가 증가 하였다.
분쇄한 분말은 600℃~1200℃ 사이에서 2시간 동안 하소하였다. 분쇄와 하소과정에서의 YAG 상 형성은 XRD(CuKaradiation, 40kV, 100mA, Rigaku)로 조사하였다. 분쇄한 분말의 비표면적은 BET(Micrometitics)를 사용하여 측정하였으며, 분말 의 입도와 형상은 FESEM(Hitachi, S-4700)을 이용하여 관찰하였다.
분쇄와 하소과정에서의 YAG 상 형성은 XRD(CuKaradiation, 40kV, 100mA, Rigaku)로 조사하였다. 분쇄한 분말의 비표면적은 BET(Micrometitics)를 사용하여 측정하였으며, 분말 의 입도와 형상은 FESEM(Hitachi, S-4700)을 이용하여 관찰하였다.

대상 데이터

) 분말을 사'용하' 였다. A1OOH 분말은 A1(OH)3 (Aldrich) 분말을 400#(3에서 2시간 동안 열처리하여 제조하였다 분말시료는 표 1에서와 같이 A 시료로 Y2O₃와 y- AI2O₃를 혼합하였고, B 시료로서 #3와 A100H를 혼합하였으며, C 시료로 3와 을 혼합하였다. 각각의 시료는 조성이 YAG가 되도록 Y:A1의 몰비가 3:5가 되도록 Y2O₃와 A1 화합물을 혼합하였다.
A1OOH 분말은 A1(OH)3 (Aldrich) 분말을 400#(3에서 2시간 동안 열처리하여 제조하였다 분말시료는 표 1에서와 같이 A 시료로 Y2O₃와 y- AI2O₃를 혼합하였고, B 시료로서 #3와 A100H를 혼합하였으며, C 시료로 3와 을 혼합하였다. 각각의 시료는 조성이 YAG가 되도록 Y:A1의 몰비가 3:5가 되도록 Y2O₃와 A1 화합물을 혼합하였다. 혼합 된 분말은 마노유발에서 에탄올을 사용하여 혼합하고 건조하였다.
그림 1은 기계화학적 고상반응법에 의한 YAG 분 말 합성의 공정도를 나타낸다. 분말 합성을 위한 출 발원료로서 Y2O₃ 분말(Junsei)과 y-Al2O₃(Aldrich),AIOOH, 및 AI(High Purity Chem.) 분말을 사'용하' 였다. A1OOH 분말은 A1(OH)3 (Aldrich) 분말을 400#(3에서 2시간 동안 열처리하여 제조하였다 분말시료는 표 1에서와 같이 A 시료로 Y2O₃와 y- AI2O₃를 혼합하였고, B 시료로서 #3와 A100H를 혼합하였으며, C 시료로 3와 을 혼합하였다.

성능/효과

본 연구에서의 YAG 상형성 거동은 12시간 동안 분쇄된 분말을 1200℃ 까지 2시간 동안 하소한 후 XRD pattern(그림 6)로 확인하였다. 3가지의 시료 모두 온도가 증가함에 따라 YAG 상의 강도가 증가 하였다. 10001에서 2시간의 하소과정을 거친 후, A 시료(그림 6(a))와 B 시료(그림 6(b))에는 YAG오* 함께 여전히 소량의 yap이 남아 있었다.
기존의 연구에 의하면 YzQ와 A100H 혼합분말을 2시간 동안 분쇄한 후, 10001에서 하소하여 순수한 YAG를 얻었다고 보고하였다, 8). 그러나 y-A12O₃< 이용한 YAG 상 형성 거동에 관해서는 연구된 바가 없으며, 본 연구의 결과는, 출발물질의 종류와 분쇄 특성, 그리고 분쇄 시간이 기계화학적 공정을 이용한 YAG의 합성에 있어서 중요한 요소로 작용될 수 있음을 나타낸다.
반면, A 시료에는 여전히 미 량의 YAP이 남아 있었다. 이러한 결과는 가장 큰 비표면적과 미세한 입자를 지닌 B 시료가 다른 시료 에 비해 YAG 상 형성에 있어서 가장 좋은 반응성 을 보인다는 것을 의미한다. 또한, A 시료는 분쇄 이후 B 시료와 비표면적 면에서 큰 차이를 보였음에 도 불구하고 1200P에서 거의 순수한 YAG 상이 형 성됨을 알 수 있다.
분쇄 효과가 가장 낮았던 Y2O₃와 A1 혼합분말은 1200℃ 에서 2시간의 하소 이후, YAG의 형성과 함께 중간 상인 YAP이 동시에 존재하였다. 출발물질의 종류, 분쇄 특성 및 분쇄 시간은 기계화학적 공정에 의한 YAG 분말의 합성에 있어서 중요한 요인으로 판단되었다.

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