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MgO-C연화에 붕소계화합물의 첨가효과

전문가 제언: ○ MgO의 융점은 2,800℃의 고융점이지만 강염기성 산화물이기 때문에 고온에서 산성 산화물인 SiO2, Fe2O3 또는 B2O3 등과 반응성이 강해 침식이 강하고, 내화물 내부에서 반응하면 팽창하거나 균열이 발생하여 침식성이 증가한다. 이런 여러 가지 이유 때문에 MgO와 인상흑연을 배합해서 제조한 연와를 사용하여 왔다. 좀더 고열강도를 향상시킬 목적으로 융점이 2350℃의 B4C를 첨가하여 고열강도에 미치는 효과에 관하여 연구한 내용을 검토하였다.

○ 본 실험에서 사용한 MgO-C 연와의 조성은 MgO 84wt%, C 16wt%, 금속 4.5wt%, B4C 0.05~0.3% B4C<45㎛ 입자 또는 <5㎛ 입자를 첨가한 시료 두 종류와 탄화붕소를 첨가하지 않은 시료까지 합하여 3종류를 시험재료로 사용하였다.

○ 마그네시아연와 화학조성대로 혼합하여 점결제로 페놀레진을 첨가하였고 완전히 혼합한 후 성형하여 200℃에서 18시간 건조하였다. 그런 다음 1500℃에서 3시간 소성한 후에 각각의 시료별 물성을 조사하였다.

○ 기공률은 2~3% 감소하였으며 B4C 5㎛ 입자의 시료를 첨가한 것이 감소효율이 향상된 경향을 보였다. B4C 첨가량 증가에 따라 탄성률이 증가하며 탄화붕소 입자크기에는 큰 영향이 없었다. 내식성은 B4C 첨가량 증가에 따라 향상되었으나 0.3%까지 과다 첨가한 것은 B4C를 첨가하지 않은 시료보다 못하였다. B4C 첨가에 의해 내산화?내마모성이 향상되고 고온 중에서 파괴강도가 향상되는 특징이 있다.

○ 페놀레진을 사용함으로써 점결 성형효과가 있으며 또 사용한 레진이 분해하여 휘발되고 남은 탄소는 B4C의 영향에 의해 결정화가 촉진되어 연와와 결합하게 된다. 그리고 B4C 첨가량이 과다하면 산화하여 B2O3로 되어 MgO와 강하게 반응하므로 이 점은 유의하여야 한다.

저자: N.Hidekuni, A.Iida, T.Hakone, E.Maeda
자료유형: 학술정보