화학적 방법에 의한 단분산 구형의 세라믹스 분말 합성

Abstract

최근 산업의 고도화 및 첨단화가 급속히 진행됨에 따라 그에 사용되는 세라믹 재료 역시 고기능화를 탈성하기 위하여 과거에 비해 훨씬 엄밀한 제어， 고성능화의 필연성을 해결하지 않으면 않되게 되었다. 따라서 출발물질로써 특성이 고도로 제어된 세라믹 분말이 요구되게 되었다. 일반적으로 세라믹을 제조시 나타나는 낮은 신뢰도와 재현성은 설제 사용시 문제점으후 지적되어 왔으며， 이는 원료분말의 특성과 성형체의 충전상태에 의해 크게 영향을 받는다. 최근에는 응집이 없고 업도분포가 좁으며 구형인 분말이 세라믹스의 소결 및 성형에 이상척이라는것이 공통된 인식이다. 따라서 이러한 요구조건을 만족시키는 분말을 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 고상법에 의하여 제조된 분말은 업자의 업경이 크고， 업도 분포가 넓으며， 불규칙한 행상을 가지며， 화학적 조성이 균일하지 못하고 또한 순도도 낮다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액상볍 및 기상법을 이용하여 분말의 형상 및 크기를 제어할 수 었는 새로운 분말 제조법의 개발이 주된 과제가 되였다. 이중 액상법은 액상에서 얼어나는 화학반응을 통하여 분말을 제조하는 방법으로서 기상법에 비해 대량생산이 용이하기 때문에 상업적으로도 활발히 응용되고 있다. 액상법에 의한 단분산 구형 Zr02. Ti02 분말의 기존 연구 방향을 살펴보면， 주로 알콕사이드를 출발물질로 한비수성계의 졸-겔법이 가장 많이 연구되었으며， 비교적 성공적인 결과를 보이고 였으나， 반응조건이 까다롭고 출발물질이 고가이기 때문에 실제 응용에 큰 제약이 되고 있다. Barringer와 Bowen은 얄코올 용액에서 타이타늄 얄콕사이드를 가수분해시킴으로써 단분산 구형의 Ti02 분말을 얻을 수 있었다. 그러나 이 방법은 재현성이 떨어진다는 것이 몇몇 다른 연구자틀에 의하여 보고되었으며，분말의 형상은 용매의 성질에 영향을 받는 것으로 알려졌다. Ogihara 등은 졸-겔법을 이용하여 지르코늄 부톡사이드(zirconium butoxide)로 부터 단분산 구형의 Zr02 분말을 성공적으로 제조하였다. 분말의 특성은 알콕사이드의 농도 및 물과 알코올의 비에 만감한 것으로 알려져 있으며， 단분산의 분말을 얻기 위해서는 알콕사이드의 농도가 0.1 M 이하이어야 한다.