질화규소 세라믹스의 미구조 제어기술

전문가 제언

○ 세라믹스 중에서 구조용 재료는 산화물과 비산화물로 구분할 수 있으며 비산화물 중에서 가장 많이 실용화되어 있는 것이 Si3N4와 SiC이다. 질화규소(Si3N4)는 우수한 강도와 내열성을 가지고 있으며 1960년대 내연기관에 적용하기 위해 유럽, 미국, 일본 등 선진국에서 대형 국가 프로젝트를 추진하였다. 비용이나 신뢰성 면으로 실용화에 이르지 못하였다. 그러나 연구를 통하여 질화규소의 물질 이해, 미세구조 제어기술, 부재료 프로세스에서 비약적인 발전이 있었다.

○ 질화규소는 전형적인 공유결합성 물질이고 결정구조는 육방정에 속하는 α상과 β상의 다형이 존재한다. 질화규소는 소결이 어렵기 때문에 오래전부터 많은 소결방법이 연구되었다. 크게 실리콘 잔화반응을 이용하는 반응소결법과 소결조제를 사용하는 치밀화 소결법으로 구별된다. 최근에는 고강도와 고탄성이 가능한 후자를 중심으로 개발이 되고 있다.

○ 질화규소는 30년간의 연구개발 노력으로 많은 이해와 지식을 얻었다. 제조기술도 급격히 발전하여 상당부분에서 수요자 요구를 만족시키고 있다. 그러나 가장 큰 문제는 경제적인 문제에 있다고 본다. 질화규소 세라믹스의 용도 확대에는 기계적 신뢰성 향상과 비용을 저감하기 위한 프로세스 개발이 중요하다. 이 문헌에서는 미세구조 제어를 정리하고 코스트 저감을 위한 프로세스 개발과 고기능화 기술에 대해 설명하고 있다.

○ 국내 구조용 세라믹스에 대한 연구나 제품생산은 전자세라믹스에 비하여 활성화가 되지 못하고 있다. 세계에서 질화규소의 최대 사용처는 내화물 제조관련 산업이다. 고기능성 질화규소 소결체는 사용되는 양이 적은 편이다. 그나마 많이 사용되는 것은 절삭공구이며 국내에서도 일부 생산을 하고 있다.

○ 질화규소에 대한 연구방향은 저가의 원료를 탐색하고 이를 이용하여 고성능 소결체를 제조하는 기술이 개발되어야 한다고 본다. 그리고 기초적인 구조제어 기술이나 신뢰성 향상을 위한 기술에 중점을 두어 질화규소 재료가 대중적으로 사용될 수 있도록 노력이 있기를 기대한다.

저자

Kiyoshi Hirao

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

47(1)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

2~6

분석자

김*환

분석물

• 질화규소 세라믹스의 미구조 제어기술.pdf [319,354 byte]

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