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Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O와 Al2O3-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O계 유리와 부분안정화 지르코니아간의 접합거동
Joining Behavior of YSZ Ceramics to Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O and Al2O2-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O Glass Systems 원문보기

한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, v.52 no.1, 2015년, pp.19 - 22  

최진삼 (경상대학교 세라믹공학전공) ,  배원태 (경상대학교 세라믹공학전공)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The joining behavior of YSZ ceramics to the glasses used in the $9Al_2O_3-24ZrO_2-51SiO_2-16R_2O$ and $9Al_2O_3-24ZrO_2-51SiO_2-7La_2O_3-9R_2O$ (wt%) glass systems was investigated. The glass transition and softening temperatures were determined to be $430^{\circ}C$ ...

주제어

#Glass-YSZ   #Zirconia   #Nucleation agent   #Joining behavior  

AI 본문요약
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제안 방법

  • ASTM F417 방법으로 연마한 YSZ 소결시편(31 × 7.5 × 5.5 mm, 가로 × 세로 × 높이) 위에 AZS와 ZSL 유리분말을 올린 후 진공로(Pro200, Whip Mix, USA)에서 온도에 따른 젖음각의 변화를 관찰하였다.
  • 매개재로서 Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O와 Al2O3-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O계 유리를 YSZ와 온도의 함수로 젖음각, 접합 거동, 미세구조, 그리고 꺽임강도 등을 조사하였다. 설계된 유리조성의 Tg와 유리연화온도는 440oC와 760℃부근에서 관측되었다.
  • 유리를 기립매개재로 선택하였다. 이 물질을 온도의 함수로 계면에서 젖음각, 물질이동, 미세구조, 접합거동, 그리고 YSZ 세라믹 접합시 꺽임강도 등을 상호비교 조사하였다.
  • ASTM F417 방법으로 가공하여 최종 꺽임강도 측정시편을 각각 5개씩 얻었다. 젖음각도는 일반 카메라로 촬영한 화일을 이미지 프로그램(GIMP 2.8)을 이용하여 5회이상 접촉각을 실측하였다. 합성물의 결정상(XRD, D8 Advance, Bruker, USA), 유리전이온도(TG-DTA 8120, Rigaku, Japan), 접합계면의 미세구조와 성분분석(SEM/EDS, JSM-6380LV, Jeol, Japan), 그리고 4-점 꺽임강도(5900 System, Instron®, USA)를 각각 측정하였다.
  • 2 g을 몰드에 넣고 성형(Φ = 5 mm)한다. 치구로 기립시킨 YSZ 소결시편 선단부에 성형한 유리분말과 YSZ 소결시편을 올린 후 1100℃의 진공에서 접합시켰다(Fig. 1). ASTM F417 방법으로 가공하여 최종 꺽임강도 측정시편을 각각 5개씩 얻었다.
  • 합성물의 결정상(XRD, D8 Advance, Bruker, USA), 유리전이온도(TG-DTA 8120, Rigaku, Japan), 접합계면의 미세구조와 성분분석(SEM/EDS, JSM-6380LV, Jeol, Japan), 그리고 4-점 꺽임강도(5900 System, Instron®, USA)를 각각 측정하였다.

대상 데이터

  • 따라서 사례별 접합연구로 기계적인 물성에 관점을 둔현 연구에서는 YSZ 세라믹과 유사한 열팽창계수와 우수한 화학내구성을 가진다고 알려진 Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O계, 그리고 유리내에 La2O3이 도입되면 점도와 밀도증가가 나타난다고 알려져 있는 Al2O3-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O계4) 유리를 기립매개재로 선택하였다. 이 물질을 온도의 함수로 계면에서 젖음각, 물질이동, 미세구조, 접합거동, 그리고 YSZ 세라믹 접합시 꺽임강도 등을 상호비교 조사하였다.

이론/모형

  • 1). ASTM F417 방법으로 가공하여 최종 꺽임강도 측정시편을 각각 5개씩 얻었다. 젖음각도는 일반 카메라로 촬영한 화일을 이미지 프로그램(GIMP 2.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
동일하중의 반복모멘텀과 수용액에 노출되는 장소에서는 무엇이 요구되는가? 이 접합거동은 물질이동에 의한 계면의 표면에너지 또는 표면장력변화, 2차상형성, 그리고 산소 공유 등 화학결합에 의해 결정되기 때문에 매개물로 사용되는 재료의 고유물성에 직접적인 의존성을 가진다.1)접합모듈 적용처 중에서 동일하중의 반복모멘텀과 수용액에 노출되는 장소에서는 고신뢰성의 물리·화학적인 물성이 요구된다.
접합거동은 무엇에 직접적인 의존성을 가지는가? 세라믹 접합모듈을 기계, 전기·전자, 화공, 그리고 의료 분야 등에 적용하기위해 접합거동에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이 접합거동은 물질이동에 의한 계면의 표면에너지 또는 표면장력변화, 2차상형성, 그리고 산소 공유 등 화학결합에 의해 결정되기 때문에 매개물로 사용되는 재료의 고유물성에 직접적인 의존성을 가진다.1)접합모듈 적용처 중에서 동일하중의 반복모멘텀과 수용액에 노출되는 장소에서는 고신뢰성의 물리·화학적인 물성이 요구된다.
Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O와 Al2O3-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O계 유리를 YSZ와 온도의 함수로 젖음각, 접합 거동, 미세구조, 그리고 꺽임강도 등을 조사한 결과는? 매개재로서 Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O와 Al2O3-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O계 유리를 YSZ와 온도의 함수로 젖음각, 접합 거동, 미세구조, 그리고 꺽임강도 등을 조사하였다. 설계된 유리조성의 Tg와 유리연화온도는 440oC와 760oC 부근에서 관측되었다. YSZ-유리의 젖음각은 온도증가에 감소하는 경향을 보였다. 접합계면은 Zr, Si 원소의 상호이동으로 치밀하게 접합된 미세구조와 YSZ/유리/YSZ 접합시편의 4-점 꺽임강도는 7 ± 3.5 MPa ~ 11 ± 4.5 MPa로 관찰되어 Al2O3-ZrO2-SiO2-R2O와 Al2O3-ZrO2-SiO2-La2O3-R2O계 유리가 접합매개제로 가능함이 확인되었다.
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참고문헌 (8)

  1. W. D. Kingery, "Role of Surface Energies and Wetting in Metal-Ceramics Sealing," Bull. Am. Ceram. Soc., 35 108-12 (1956). 

  2. R. W. Rice, C. C. Wu, and F. Boichel, "Hardness-Grain-Size Relations in Ceramics," J. Am. Ceram. Soc., 77 [10] 2539-53 (1994). 

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  3. T. Y. Kim, J. N. Je, K. M. Kim, and S. Y. Choi, "Physical Properties and Biocompatibility of Stabilized Zirconia Ceramics for Dental Artificial Tooth (II) : Yttria-stabilized Zirconia(in Korean)," Biomat. Res., 15 [1] 34-42 (2011). 

  4. A. G. Schott, "X-ray Opaque Barium-free Glasses and Uses Thereof," U.S. Patented U.S. 8,168,693 B2, 2011. 

  5. W. D. Kingery, H. K. Bowen, and D. R. Uhlmann, Introduction to Ceramics; 2nd Ed., pp. 209-11, John Wiley & Sons, New Jersey, 1976. 

  6. C. R. Das,"Chemical Durability of Sodium Silicate Glasses Containing $AI_2O_3$ and $ZrO_2$ ," J. Am. Ceram. Soc., 64 [4] 188-93 (1981). 

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  7. T. I. Barry, J. M. Cox, and R. Morrell, "Cordierite Glass- Ceramics-Effect of $TiO_2$ and $ZrO_2$ Content on Phase Sequence During Heat Treatment," J. Mater. Sci., 13 [3] 594-610 (1978). 

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  8. C. E. Hoge, J. J. Brennan, and J. A. Pask, "Interfacial Reaction and Wetting Behavior of Glass Iron System," J. Am. Ceram. Soc., 56 [2] 51-54 (1973). 

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