유리와 금속의 접합에 관한 기초연구

Abstract

Sessile-drop method에 의해 AISI B1113 Steel판 위에서 여러가지 조건변화에 따라 용융유리가 Wetting되는 정도를 연구하였다. 실험 변수들로서는 온도, 처리분위기, 유리에 $Fe_2O_3$의 첨가와 강의 표면상태등을 선택하였다. 실험조건마다 다른 Wetting의 정도는 접촉각으로 나타냈으며 Young``s equation을 사용하여 분석하였다. 일반적으로 수소분위기 중에서는 높은 접촉각을 보였으며 Nonwetting이 된 이유는 강 표면에 adsorbed된 수소가스와 유리의 표면에 형성된 Hydroxyl group때문에 금속과 유리간의 직접접촉이 어렵고 유리표면의 점도의 증가 때문으로 생각되었다. 반면에 질소분위기 중에서는 항상 Wetting이 되었고 특히 산화막이 형성된 강판위에서 유리 drop은 $9\,^\circ$ 가량의 가장 낮은 접촉각을 보였으며 강한 화학결합을 이루었다. 그러나 같은 질소분위기 조건하에서 $Fe_2O_3$를 유리에 첨가하였을 때는 접촉각이 증가하였으며 이러한 원인은 유리의 표면장력 증가로 인한 결과로 생각되었다. 그밖에도 이론과 실험결과들을 토대로 여러가지 Wetting현상들에 관해서 논의하였다.