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Mullite 세라믹스의 용융 Al에 대한 내식성

전문가 제언: ○ 지각에는 산소(46.6%), 규소(27.7%) 및 알루미늄(8.1%)가 함유되어 있어서 많은 양의 장석과 고령토가 존재한다. Al2O3-SiO2 2성분계에서 생성하는 mullite는 사슬 모양 구조를 가지는 규산알루미늄 즉 산화알루미늄과 이산화규소로 된 화합물이다. 화학식은 3Al2O3·2SiO2 혹은 Al6O13Si2로 표시한다. 천연 mullite는 거의 존재하지 않고 일반적으로 규산알루미늄 세라믹스 안에 많이 생성되어 있다.

○ Mullite를 주요 구성 광물로 하는 것을 특히 mullite 자기라고 하며 도가니 등 화학 용품으로 사용한다. 밀도 2.8g/㎤, 꺾임 강도 180㎫, 압축강도 1,310㎫, 열팽창계수 5.4×10-6/℃ 및 최고 사용 온도 1,650℃ 등의 성질을 가지는 훌륭한 내화물이다. 열 충격과 응력에 대한 저항성이 크고 열전도율이 적으며 강도가 크고 마모 저항이 큰 것이 특징이다.

○ 한편 mullite와 같은 규산알루미늄 내화물을 알루미늄 공업에 널리 사용된다. 이런 재료는 열적 성질이 좋을 뿐만 아니라 가격이 저렴하지만, 용융 알루미늄 합금과의 반응할 때 알루미늄의 강한 환원 작용 때문에 약화하기 쉽다. 특히 용융 알루미늄 안에 Mg나 Zn과 같은 원소가 존재하면 규산알루미늄 내화물의 열화는 더욱 심하다.

○ 내화물이 용융 금속에 부식되려면 우선 두 물질이 잘 젖어야 한다. 따라서 본 연구에서 mullite 조성에 SrSO4와 BaSO4를 첨가하여 Sr과 Ba celsian을 합성하고 이들이 Al-7Mg 합금에 젖어서 부식하는 과정을 조사하였다. 그 결과 Sr-celsian의 내식성이 가장 좋다는 결론을 얻었다.

○ 알루미늄 공업에서 내화물로 사용하는 규산알루미늄 세라믹스는 가격도 저렴하고 재료를 구하기도 쉬운 재료이다. 그러나 내화물이 용융 알루미늄에 침식되는 결함이 있다. Mullite에 SrSO4를 첨가하여 Sr-celsian가 생성하면 용융한 알루미늄에 대한 내식성을 훨씬 개선하여 안심하고 사용할 수 있을 것이다.

저자: M. N. Ibarra, et al.
자료유형: 니즈학술정보