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Na을 이용한 재료합성 신공정 개발

전문가 제언: ○ 지구상에 풍부히 함유된 NaCl을 용융염전해에 의하여 제조된 Na을 이용하여 SiC, Ba3Si4C2 및 -FeSi2화합물을 제조하는 기술은 종래의 고온 증발법, Acheson법, 미캐니컬얼로잉법(MA) 및 용융법 등의 제조법에 비하여 간단하고 나노미터의 미세입자와 다공체를 제조할 수 있는 특징이 있다. 용도는 전자반도체재료, 열전 변환 재료 등 다양하다.

○ SiC, Ba3Si43C2 및 -FeSi2화합물 제조기술은 원료와 금속Na용액을 그로브박스 내의 Ar분위기에서 질화붕소(BN)도가니에 넣은 다음 SUS용기에 넣어서 봉입한 후 가열하는 방법이다. 727℃에서 24시간 반응시켜서 생성된 SiC의 입자는 수십㎚입자가 응집되어 수백㎚에서 수㎛까지 응집되었는데, 이런 경우는 MA법이나 분체기술 등에서도 문제가 되어 분산제 처리기술 개발이 되고 있으므로 이런 연구도 필요하다.

○ SiC 합성 시에 카본 원료를 플로렌, 활성탄 및 숯을 사용하였을 때는 SiC형성이 잘 되었으나 결정성이 좋은 흑연을 사용하였을 경우는 SiC가 형성 되지 않았다는 것은 결정질흑연을 가공하여 사용하므로 비정질 활성탄이나 다공성 숯의 표면적에 비하여 작은 것도 한 원인이라고 생각된다.

○ Na을 이용하여 -FeSi2를 1073K과 1173K에서 합성하는 방법은 종래의 용융법 (시)에서 1255K의 포정온도에서 -FeSi2가 생성된 것을 안정화처리 하기 위하여 장시간 열처리하는 방법이나 또는 MA처리한 Fe,Si 혼합분말을 진공중 1173K에서 25MPa 가압 하에서 소결하여 -FeSi2화합물을 제조 하는 방법에 비하여 공정이 간단하고 작업온도도 낮으므로 경제적인 방법이라고 생각된다.

○ Na-Si 2원 상태도 연구에서 NaSi와 Si의 공정온도가 1023K 로 결정된 것을 기준으로 NaSi와 Na 혼합물을 BN도가니에 넣은 것을 SUS용기에넣어서 봉입 한 후 1173K에서 24시간 가열하여 20㎛의 Si 다결정판상 및 0.1∼0.2㎜의 입상을 형성시킨 후 정제하는 기술과 Na을 증발 응축에 의하여 고순도로 회수 하는 기술도 필요하다고 생각된다.

저자: H.YAMANE, H.MORITO, T.YAMADA
자료유형: 학술정보