초록 ▼

본 연구는 새로운 고기능성 무기재료의 기본원료를 공급하기 위하여 ZIRCON 광물로 부터 ZIRCONIA (ZRO2)의 제조기술을 실험실적으로 확립하는데 그 목적이 있다. ZIRCON 활용 2차년도 연구는 1차년도 연구결과를 토대로 하여 광학용으로 사용이 가능한 고순도 ZIRCONIA 및 내화재용 CAO 부분 안정화 ZIRCONIA의 제조기술 확립을 위한 실험을 수행하였다. 고순도 ZIRCONIA 제조를 위해서는 WET-INDIRECT CACO3 SINTERING METHOD를 채택하고, CAO 부분 안정화 ZIRCONIA 제조에는

본 연구는 새로운 고기능성 무기재료의 기본원료를 공급하기 위하여 ZIRCON 광물로 부터 ZIRCONIA (ZRO2)의 제조기술을 실험실적으로 확립하는데 그 목적이 있다. ZIRCON 활용 2차년도 연구는 1차년도 연구결과를 토대로 하여 광학용으로 사용이 가능한 고순도 ZIRCONIA 및 내화재용 CAO 부분 안정화 ZIRCONIA의 제조기술 확립을 위한 실험을 수행하였다. 고순도 ZIRCONIA 제조를 위해서는 WET-INDIRECT CACO3 SINTERING METHOD를 채택하고, CAO 부분 안정화 ZIRCONIA 제조에는 WET-DIRECT CACO3 SINTERING METHOD를 사용하되 안정화제로 DOLOMITE 또는 CACO3+MGO 혼합물을 사용하여 합성 실험을 행하였다. 본 연구제품 ZIRCONIA는 순도 99.7%이상으로서 전자재료용 고순도 원료로 사용이 가능할 것으로 사료되며, CAO 부분 안정화 ZIRCONIA는 안정화율이 70-95% 범위에서 조절이 가능하였으며, 안정화제로 CAO 이외에 MGO도 포함되어 있어서 내화재로서의 물성시험이 필요하다. 고순도 ZIRCONIA 품위는 광학용 CUBIC ZIRCONIA 단결성 제조 실험에 응용하여 확인하고 본 연구결과를 이용하는 기업의 공업화를 유도하려고 한다.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...20
• 제 1 절 Zircon 활용 연구의 필요성...20
• 제 2 절 Zircon 활용 연구의 목적과 필요성...22
• 제 2 장 Zirconia 의 특성 및 그 응용...24
• 제 1 절 Zirconia 의 특성...24
• 제 2 절 Zirconia 의 용도...29
• 제 3 절 Zirconia 의 활용예...30
• 제 3 장 Zirconia 의 제조방법...33
• 제 1 절 Zirconia($ZrO_2$)의 제조방법...33
• 1. 건식법 (Dry - Process)...33
• 가. Electric-arc Furnace Process...33
• 2. 습식법 (Wet - Process)...35
• 가. 습식 - 간접법 (Wet Process - Indirect Method)...35
• 1) Akali Fusion Method...35
• 2) Lime Sintering Method...37
• 3) Carbochlorination Method (염소화법)...39
• 4) Fluorosilicate Method...41
• 나. 습식 - 직접법(Wet Process-Direct Method)...42
• 1) Plasma-arc Method...42
• 2) Lime Sintering Method...44
• 3) Dolomite Sintering Method...46
• 4) 기타의 습식 - 직접법...48
• 제 2 절 안정화 Zirconia 의 제조방법...48
• 1. 습식법...48
• 가. 중 화 법...48
• 나. 가수분해법...50
• 2. 소성 안정화법...51
• 3. 전 융 법...52
• 4. Alkoxide Method...53
• 5. 기타의 안정화 Zirconia 제조 방법들...55
• 제 4 장 부분안정화 Zirconia 제조실험...56
• 제 1 절 개 요...56
• 제 2 절 CaO - PSZ 제조실험...60
• 1. DTA 시험...60
• 2. Zircon 의 분해반응 실험...62
• 가. 원 료...62
• 나. 원료의 혼합...62
• 다. Granule 성형...63
• 라. 소 성...63
• 마. Leaching 실험...63
• 바. 제품의 분석...64
• 제 3 절 실험결과 및 고찰...65
• 1. Zircon 의 분해온도 변화실험...65
• 2. Zircon 의 분해반응시간 변화실험...69
• 3. Zircon/$CaCO_3 +MgO$ Mole Ratio 변화실험...73
• 4. $CaCO_3 / MgO$ Mole Ratio 변화실험...78
• 5. Fluxing Agents 의 종류 및 사용량 변화실험...82
• 6. Dolomite 에 의한 Zircon 의 분해반응 실험...87
• 가. Dolomite 에 의한 Zircon 의 분해온도 및 시간 변화 실험...87
• 나. Zircon/Dolomite Mole Ratio 변화실험...90
• 다. $CaCO_3$ 첨가실험...93
• 제 4 절 $CaO$ 부분안정화 Zirconia 제품의 품질...94
• 제 5 장 Zirconia 제조실험...99
• 제 1 절 개 요...99
• 제 2 절 Zircon 의 분해실험...101
• 1. Zircon/$CaCO_3$ Mole Ratio 변화실험...103
• 2. Zircon 의 분해온도 변화실험...105
• 3. Zircon 분해물의 산용해 실험...106
• 4. Calcium Zirconate 의 산용해 실험...110
• 제 3 절 Zirconia 제조실험...114
• 1. 중간체 Zirconium Oxysulfate 로의 침전화...116
• 가. Calcium Zirconate 의 용해...116
• 나. 첨가하는 conc-$H_2SO_4$의 양...117
• 다. 용액중 zirconium ion 의 농도...118
• 라. pH 조절...118
• 2. TGA 실험...120
• 제 4 절 실험결과 및 고찰...121
• 1. Zircon 분해조건이 제품에 미치는 영향...122
• 2. $CaZrO_3$ 용해 실험결과...124
• 3. Zirconium 중간화합물 침전화 실험결과...125
• 가. 용액중 zirconium ion 의 농도변화가 $ZrO_2$ 제품에 미치는 영향...125
• 나. 용액의 pH변화가 $ZrO_2$ 제품에 미치는 영향...126
• 제 5 절 Zirconia 제품들의 품질...128
• 제 6 장 원료 및 제품의 분석...131
• 제 1 절 Zircon 의 분석방법...131
• 1. Zircon 중 주성분인 $ZrO_2$ 및 $SiO_2$의 분석...131
• 가. 시료용액의 조제...131
• 나. $SiO_2$의 정량...131
• 다. $ZrO_2$ 정량...132
• 2. Zircon 중 불순물의 분석...132
• 가. 시료용액의 조제...132
• 나. 불순물의 분석...133
• 제 2 절 Zirconia 의 분석방법...133
• 제 7 장 결 론...135
• 참 고 문 헌...139