Al/Al2 O3 계면의 젖음특성 및 계면반응

Abstract

Al/Al₂O₃계면에서의 Al의 젖음특성 및 계면반응을 이해하고자 Al₂O₃ 단결정에 대한 용융 Al 액적 실험을 하였다. 젖음기구(wetting mechanism)를 규명하고자 접촉각의 시간에 따른 변화를 관찰하였다. 본 실험결과에 의하면, 접촉각은 시간에 따라 지수함수적으로 감소하였는데, 이는 접촉면에서 계면반응이 일어나 Al이 비평형 상태에 있음을 말해준다. 이 계면을 관찰한 결과, 계면반응은 용융 Al에 의한 Al₂O₃ 단결정의 용해과정임을 알 수 있었다. Ti는 종종 세라믹의 젖음특성을 향상시키기 위해 사용된다. 따라서, Ti가 Al의 젖음특성에 어떤 영향을 미치는가를 조사하기 위해서 Al-0.3wt%Ti, Al-1.0wt%Ti, 각각의 시편에 대해서 젖음실험을 하였다. 순수한 Al과 Al-0.3wt%Ti, Al-1.0wt%Ti, 각각에 대한 1000℃에서의 평형 접촉각은 63℃, 59℃, 54℃로 차이를 보였다. 이러한 차이는 Ti가 첨가된 시편의 경우 Al₂O₃ 단결정과의 반응에 의해 계면에너지가 감소했기 때문이라고 해석된다. 그리고 이러한 계면에서는 TiO, Ti₂O₃, TiO₂ 등의 산화물들이 동시에 존재하고 있었다.