초록 ▼

지금까지 세라믹스의 우수한 기계적·열적 특성에도 불구하고, 치수의 정확한 재현과 가공이 어렵다는 이유로 복잡 형상의 세라믹스를 제조하는데 어려움이많았다. 고정밀, 고기능성 파인 세라믹스를 슬립 캐스팅으로 제조하는 경우, 원하는 치수의 정확한 재현과 적은 수축율로 near-net-shape 성형이 가능하다. 기존의 슬립 캐스팅에서 있어서는 석고몰드가 주로 이용되었는데, 석고몰드가 갖는 석고의 용출, 반복사용에 따른캐스팅 특성의 열화현상 등 몇가지 단점으로 인해 파인 세라믹스의 제조에는 부적합하였다.본 연구에서는 이러한 석고

지금까지 세라믹스의 우수한 기계적·열적 특성에도 불구하고, 치수의 정확한 재현과 가공이 어렵다는 이유로 복잡 형상의 세라믹스를 제조하는데 어려움이많았다. 고정밀, 고기능성 파인 세라믹스를 슬립 캐스팅으로 제조하는 경우, 원하는 치수의 정확한 재현과 적은 수축율로 near-net-shape 성형이 가능하다. 기존의 슬립 캐스팅에서 있어서는 석고몰드가 주로 이용되었는데, 석고몰드가 갖는 석고의 용출, 반복사용에 따른캐스팅 특성의 열화현상 등 몇가지 단점으로 인해 파인 세라믹스의 제조에는 부적합하였다.본 연구에서는 이러한 석고몰드의 단점을 극복할 수 있는 다공질 알루미나 몰드의 제조조건을 확립하는데 그 목적이 있다. 다공질 알루미나 몰드의 제조를 위해 활성탄의 질량비에 따라 조성비를 달리하여 첨가한 후, ESA와 유동특성 등을 조사함으로써 안정된 이상 슬러리를 제조하였으며, Al2O3+0.3wt% Darvan-C와 활성탄+3.0wt% monopol이 각 상의슬러리에 대한 최적 분산조건이었다. 제조된 이상 슬러리를 석고몰드에 캐스팅하여 얻은원통형 알루미나 몰드를 사용하여 활성탄의 양과 소결온도에 따른 수축율 변화와 마모에 대한 저항성을 측정하였다.다공질 알루미나 몰드의 소결에서는 비수축 소결기구인 표면확산에 의해 입자간 넥 강도의 증진을 통한 몰드의 강도 증진을 도모하는 것이 바람직하며, 이를 위해 1,000℃이하에서 유지시간의 변화에 따른 열역학적 방법, 1,000℃이상의 온도에서 알루미나의 수축을 억제하면서 빠른 승온속도로 열처리온도에 따른 동역학적 방법과 이 두가지 방법을 혼합하는 방법 등으로 구분하여 다공질 알루미나 몰드의 소결조건을 분석하였다. 위 방법들에 대한다공질 알루미나 몰드의 캐스팅 특성을 분석한 결과, 복합 소결법이 최적임을 알 수 있었다.제조된 다공질 알루미나 몰드는 비교적 높은 강도를 보였으며, 석고몰드에 비해 빠른 건조시간, 산, 염기에 대한 내식성 및 캐스팅 특성이 우수하였다.이러한 연구로 casting 공정에서 다공성 세라믹 몰드를 사용함으로서 기존의 석고 몰드에 비해 신뢰성 및 생산성의 향상을 가져올 수 있으며, 현재 대두되고 있는 환경문제에대한 해결수단의 하나로 각광받는 membrane 제작을 위한 기본연구로도 활용이 가능하게된다.

Abstract ▼

In spite of superior mechanical and thermal properties of theceramics, it is very difficult to manufacture the complex-shaped ceramics in the point ofthe reliability of the precise size control and the difficulty of the machining. Whenpreparing high functional fine ceramics by the slip ca

In spite of superior mechanical and thermal properties of theceramics, it is very difficult to manufacture the complex-shaped ceramics in the point ofthe reliability of the precise size control and the difficulty of the machining. Whenpreparing high functional fine ceramics by the slip casting, near-net-shape may bepossible with precise size and low shrinkage rate. The gypsum mold has been usedconventionally, but casting with the gypsum mold is not suitable for preparing fineceramics because CaO, SO3 and SO2's dissolution make a degradation of the castingproperty with the repeated casting in the gypsum mold.The main topics of our works is to establish manufacturing conditions of theporous alumina mold and to overcome various limits of the gypsum mold. Weprepared the porous alumina mold as followed procedure; The activated charcoal wasadded to the Al2O3 with the wt% variation and then mixed by ZrO2 ball. The binaryslurry was stably prepared by the examination of the ESA and rheological behavior.The optimum dispersion conditions was Al2O3+0.3wt% Darvan-C and activatedcharcoal+3.0wt% monopol. The cylinder type alumina mold was cast in the gypsummold and characterized by the shrinkage rate at the variable sintering temperature andthe resistance against wear.It is proper to make a sintering of the Al2O3 by the surface diffusion which isnon-shrinkage sintering mechanism, and intergranular neck grows stronger whilesintering is being made. We study a sintering by three categories; 1) thermodynamicmethod below 1,000℃, 2) kinetic method above 1,000℃ and 3) combined method. Inthe results of the respective works, combined method is superior to the others. Theprepared Al2O3 mold has relatively high strength, low drying rate, the resistance againstthe acid or base and good casting behavior.The use of ceramic mold for the casting process causes higher reliability andproductivity than that of gypsum mold. Also, ceramic mold can be applied to thefabrication of membrane which has come to the front as one of the solutions forenvironment problems.

목차 Contents

• 1. 서론...11
• 1-1. 연구배경...11
• 1-2. 연구목적 및 범위...13
• 2. 연구방법 및 이론...15
• 2-1. 몰드의 캐스팅 특성...15
• 2-2. 알루미나의 소결 거동...16
• 2-3. 소결조건의 최적화 설계...17
• 2-4. 출발물질의 특성과 몰드제작 및 Characterization...18
• 3. 결과 및 고찰...20
• 3-1. 알루미나/활성탄 이상 슬러리의 분산과 캐스팅...20
• 3-2. 다공질 알루미나 몰드의 성형...20
• 3-3. 소결조건의 최적화...21
• 3-3-1. 열역학적 방법...21
• 3-3-2. 동역학적 방법...21
• 3-3-3. 복합 소결...22
• 3-3-4. 종합 비교...23
• 3-4. 반복 캐스팅에 있어서의 몰드 특성...23
• 3-5. 산, 염기하에서의 침식 특성...24
• 4. 결론...25
• 5. 인용문헌...26