Glass Infiltrated Ceramics의 화학강화 효과에 대한 연구

Abstract

본 연구는 Glass infiltrated Ceramics의 화학강화 효과에 대한 연구이다. Glass infiltration은 세라믹스를 강화하는 방법 중에서 유리-세라믹스 복합체 기술이다. 이번 연구는 화학강화 방법을 통하여 강화효과를 증대시켜 보고자 하였다. 1장에서는 저열팽창 유리를 이용한 강화법이 아닌 열팽창계수가 비슷하고 알칼리 성분을 함유하는 유리를 이용하여 강도를 향상시키는 접근 방법을 이용하였다. 화학강화 방법을 통하여 alumino silicate glass가 침투된 알루미나의 경우 기존 알루미나 대비 최대 60%의 강도가 증진 되는 것을 확인하였다. 지르코니아의 경우 기존 대비 20%의 강도 증진 효과를 확인 할 수 있었다. 유리전이온도 이상인 600℃이상의 온도에서는 응력풀림 일어나기 때문에 600℃ 이하에서 진행하는 것이 바람직하다. 또한, Glass infiltrated Ceramics 복합체에서도 soda-lime silicate glass보다 alumino silicate glass가 강화에 더욱 효과적인 것을 확인하였다. 2장에서는 2종의 도자기를 이용하여 기계적 물성을 증진시키는 연구를 하였다. 이번 연구에서는 유리의 광탄성계수를 측정하여 보다 정확한 잔류응력을 측정하고자 하였다. 열팽창계수를 이용하에 일반 도자기의 유약 내부에 압축응력을 발생시켰으며 추가적으로 화학강화를 진행하여 강화를 하였다. 이렇게 제조된 도자기의 경우 유약 내부에 압축응력이 3배정도 증가 되었으며 기존 소지 대비 127%의 강도 증진을 확인할 수 있었다. 범용 제품인 본차이나 제품에서는 소성온도를 올려줌으로써 유약 내부가 완전히 유리화 되었으며 경도가 약 5% 증가하였다. 또한 완전 유리화가 일어난 유약에 화학강화를 적용하게 되면 최대 25%의 경도가 향상이 가능하였다. Glass infiltrated ceramics는 얇은 판재를 이용하는 세라믹스 공정에서 응용이 기대되어 지며 화학강화를 통하여 표면 경도를 증진시킴으로써 스크레치 억제에도 응용이 기대된다.