[논문]열화학공정에 의한 나노 알루미나 분산 동 분말 합성

이동원; 김병기

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이동원 (한국기계연구원) , 김병기 (한국기계연구원)

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문제 정의

나노 알루미나 분산 동 분말의 효과적인 합성 방법은 내부산화법으로 알려져 왔다. 본 연구에서는 기존 내부산화 공법 대비 조직학적 그리고 에너지적으로 더욱 유리한 열화학적 방법을 소개한다.

제안 방법

Cu와 A1이 함유되어 있는 수용성 염을 원하는 최종목적조성 (Cu-1~3 Wt.%A12C)3)에 맞게 측량한 후 물에 녹여서 용액을 제조한 다음, 분무 건조시켜 시초 분말을 제조하였다. 시초 분말을 대기 중 적절한 온도에서 열처리하여 수분과 염을 제거함과 동시에 초 미립 CuO와 A12O₃ 로 응집된 나노 산화물 복합분말을 제조한 후 CuO 상을 Cu 상으로 환원 시 킴으로써 최종 CU-A12O₃ 복합분말을 제조하였으며, 이후 열간 압출을 통해 전극용 벌크 재를 제조하였다.
%A12C)3)에 맞게 측량한 후 물에 녹여서 용액을 제조한 다음, 분무 건조시켜 시초 분말을 제조하였다. 시초 분말을 대기 중 적절한 온도에서 열처리하여 수분과 염을 제거함과 동시에 초 미립 CuO와 A12O₃ 로 응집된 나노 산화물 복합분말을 제조한 후 CuO 상을 Cu 상으로 환원 시 킴으로써 최종 CU-A12O₃ 복합분말을 제조하였으며, 이후 열간 압출을 통해 전극용 벌크 재를 제조하였다. 분말 합성 시 열처리 온도 등의 조건에 따른 미세조직 및 알루미나 합성 거동을 조사하였고 압출 벌크 재의 전기적, 기계적 특성평가를 수행하였다.
시초 분말을 대기 중 적절한 온도에서 열처리하여 수분과 염을 제거함과 동시에 초 미립 CuO와 A12O₃ 로 응집된 나노 산화물 복합분말을 제조한 후 CuO 상을 Cu 상으로 환원 시 킴으로써 최종 CU-A12O₃ 복합분말을 제조하였으며, 이후 열간 압출을 통해 전극용 벌크 재를 제조하였다. 분말 합성 시 열처리 온도 등의 조건에 따른 미세조직 및 알루미나 합성 거동을 조사하였고 압출 벌크 재의 전기적, 기계적 특성평가를 수행하였다.

성능/효과

시초 분말을 850℃ 이상에서 열처리할 경우 안정한 감마 알루미나가 합성되었으며, 1OOCTC 이상으로 올릴 경우 CuA1C)2의 조대한 복합 산화물이 출현하므로 최적의 알루미나 합성 온도는 850℃이었고, 이때 약 20nm의 입자로 응집된 Cu-A12O₃ 복합분말이 합성되었다. 알루미나 합량이 변화된 압출재에 있어서 알루미나 합량증가에 따라 전기전도도의 감소 그리고 경도의 증가 경향을 보였으며, 특히 내부산화제품의 특성 대비 전기전도도는 우수하였고 경도는 다소 저조하였다.
복합분말이 합성되었다. 알루미나 합량이 변화된 압출재에 있어서 알루미나 합량증가에 따라 전기전도도의 감소 그리고 경도의 증가 경향을 보였으며, 특히 내부산화제품의 특성 대비 전기전도도는 우수하였고 경도는 다소 저조하였다. 이러한 특성 차이는 Cu 기지의 순도 및 알루미나 상 종류의 차이에 기인한 것으로 사료되었다.

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