높은 solid loading을 갖는 수계 지르코늄 다이보라이드 슬러리의 분산 안정성 및 산화 방지

Abstract

초고온세라믹스 (UHTC, Ultra High Temperature Ceramics) 중 Zirconium diboride (ZrB2)는 고융점, 고경도 및 화학적 안정성을 갖으며 최근 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 Zirconium diboride (ZrB2) Slurry의 분산 안정성과, ZrB2 Slurry 내에서 일어나는 재산화를 방지하기 위한 anti-oxidation에 대하여 연구하였다. 분산 안정성을 높이기 위해 SPEX milled ZrB2 파우더를 사용하였으며, aqueous ZrB2 slurry에서의 분산 거동을 확인하고자 다양한 첨가제들 ( PEI (Polyethylenimine), PAA(Polyacrylic acid), PVP(Polyvinyl pyrrolidone), PVA(Polyvinyl alcohol) )을 사용하여 pH 변화에 따른 점도와 zeta potential의 변화를 측정하였다. 또한 ZrB2 slurry 내의 산화거동에 대해 알아보고자 건조 전 후의 oxygen contents를 측정하였다. 2 wt% PEI를 사용하였을 때 ZrB2 slurry의 isoelectric point (IEP)가 pH 5.8에서 pH 12 이상으로 증가하였고, 20 vol% ZrB2 slurry에서 pH 2-12 영역에 걸쳐 6.27 mPa·s 이하의 점도를 보였다. 2 wt% PVP와 2 wt% PEI를 사용하였을 때 20vol% ZrB2 slurry의 산화도를 3.79 wt%에서 각각 2.6 wt%, 2.8 wt%까지 낮출 수 있었다. 2 wt% PEI를 이용하여 pH 6-9 영역에서 50 vol% ZrB2 slurry를 제조할 수 있었으며, 산화도는 2.81 wt%였다.