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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 동신대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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최근 중국의 희토류 수출규제법으로 인하여 큐빅 지르코니아에 안정화제로 사용되는 Y2O3 의 가격이 상승되어 큐빅 지르코니아의 생산단가를 낮출 수 있는 Y2O3의 대체물질이 필요한 시점이다. 이에 본 연구는 안정화제로, 패각으로부터 정제한 CaO를 사용하여 기존의 Y2O3 안정화 지르코니아에 상응하는 품질의 큐빅 지르코니아를 Skull melting법으로 개발하고자 하였다.
굴, 꼬막, 바지락 패각(shell)을 열분석 하여 CaO 함량이 높은 꼬막을 선택하였고 꼬막 패각을 HCl과 H2O2의 0.1∼1mol%로 각각 1차 처리한 후 수화반응을 거쳐 XRD 분석을 통해 최적의 처리시간과 농도를 찾은 후 정제한 CaO를 ICP, FT-IR, SEM, TG-DTA를 통해 분석하였다. HCl을 1mol%의 농도로 처리했을 때 가장 순도가 높았으며 수화반응시 45°C의 온도로 24시간동안 반응시킬 때 완전한 Ca(OH)2를 얻을 수 있었다. Ca(OH)2를 1200°C에서 5시간 처리하였을 때 CaO의 순도가 가장 높게 측정되었다.
패각으로부터 얻어진 CaO를 ZrO2에 첨가하여 함량을 10∼30mol% 로 변화시켜 Skull melting법으로 단결정을 성장시켰다. Skull melting법에 사용된 고주파 발진기의 주파수는 약 3.4MHz이며 단결정의 하강속도는 시간당 3mm로 4cm길이로 성장시켰다. 실험결과 CaO 의 함량이 17mol% 일 때 결정성이 가장 좋았으며 여기에 Pr, Nd, Er를 doping 하여 컬러 큐빅 지르코니아와를 합성하였다. 기존의 Y2O3를 안정화제로 사용한 컬러 큐빅 지르코니아와와 CaO 안정화제로 사용한 컬러 큐빅 지르코니아와의 UV-VIS분석 결과 동일한 흡수 피크를 나타내었다. 따라서, 패각을 이용한 CaO 안정화 지르코니아는 Y2O3 안정화 지르코니아 대체용으로 사용가능하다는 결론을 얻었다.
굴, 꼬막, 바지락 패각(shell)을 열분석 하여 CaO 함량이 높은 꼬막을 선택하였고 꼬막 패각을 HCl과 H2O2의 0.1∼1mol%로 각각 1차 처리한 후 수화반응을 거쳐 XRD 분석을 통해 최적의 처리시간과 농도를 찾은 후 정제한 CaO를 ICP, FT-IR, SEM, TG-DTA를 통해 분석하였다. HCl을 1mol%의 농도로 처리했을 때 가장 순도가 높았으며 수화반응시 45°C의 온도로 24시간동안 반응시킬 때 완전한 Ca(OH)2를 얻을 수 있었다. Ca(OH)2를 1200°C에서 5시간 처리하였을 때 CaO의 순도가 가장 높게 측정되었다.
패각으로부터 얻어진 CaO를 ZrO2에 첨가하여 함량을 10∼30mol% 로 변화시켜 Skull melting법으로 단결정을 성장시켰다. Skull melting법에 사용된 고주파 발진기의 주파수는 약 3.4MHz이며 단결정의 하강속도는 시간당 3mm로 4cm길이로 성장시켰다. 실험결과 CaO 의 함량이 17mol% 일 때 결정성이 가장 좋았으며 여기에 Pr, Nd, Er를 doping 하여 컬러 큐빅 지르코니아와를 합성하였다. 기존의 Y2O3를 안정화제로 사용한 컬러 큐빅 지르코니아와와 CaO 안정화제로 사용한 컬러 큐빅 지르코니아와의 UV-VIS분석 결과 동일한 흡수 피크를 나타내었다. 따라서, 패각을 이용한 CaO 안정화 지르코니아는 Y2O3 안정화 지르코니아 대체용으로 사용가능하다는 결론을 얻었다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 31.3 연구내용 및 범위 4제 2 장 문헌조사 62.1 아라고나이트형 CaCO3를 이용한 고순도 CaO의 제조 62.1.1 패각의 종류 및 특성 62.1.2 소성 92.1.3 수화 192.2 큐빅 지르코니아 232.2.1 ZrO2의 특성 232.2.2 Skull melting법을 이용한 단결정 합성 322.2.3 안정화제의 종류에 따른 ZrO2의 특성 43제 3 장 실험방법 453.1 패각으로부터의 CaO 제조 453.2 Skull melting법에 의한 단결정 성장 493.3 특성평가 543.3.1 열중량분석 (TGA) 543.3.2 주사전자현미경 (SEM) 543.3.3 X선 회절분석 (XRD) 543.3.4 적외선 분광분석 (FT-IR) 553.3.5 유도결합 플라즈마 분석(ICP) 553.3.6 자외선 가시광선 분광분석(UV-VIS spectrophotometer) 55제 4 장 결과 및 고찰 574.1 꼬막 패각으로부터의 CaO 제조 574.1.1 출발물질 574.1.2 꼬막 패각의 주사전자현미경 (SEM) 594.1.3 꼬막 패각의 X선 회절분석 (XRD) 594.1.4 꼬막 패각의 전처리 634.1.5 꼬막 패각의 열중량분석 (TGA) 664.1.6 꼬막 패각으로부터 얻어진 CaO의 수화 684.1.7 제조된 CaO의 유도결합 플라즈마 분석 (ICP) 704.1.8 제조된 CaO의 적외선 분광분석 (FT-IR) 724.2 CaO 안정화 큐빅 지르코니아 단결정 성장 764.2.1 실험조건 설정 764.2.2 꼬막 패각으로부터 얻은 CaO를 안정화제로 한 단결정 성장 764.2.3 X선 회절분석 (XRD) 784.2.4 CaO 안정화 큐빅 지르코니아의 CaO 함량 선택 854.2.5 CaO를 안정화제로 한 컬러 큐빅 지르코니아와 단결정 성장 854.2.6 CaO 안정화 큐빅 지르코니아의 분광학적 특성 87제 5 장 결 론 94요 약 97References 98
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