일반기술

정방정 지르코니아 분말, 그를 이용한 정방정 지르코니아/알루미나 복합체 및 그의 제조방법

정방정 지르코니아 분말과 알루미나를 함유한 지르코니아/알루미나 복합체에 관한 것으로 지르코니아/알루미나 복합체는 정방정 지르코니아의 조성비가 ZrO2-Y2O3-Nb2O5 또는 Ta2O3의 삼성분계 정방정 지르코니아의 조성비가 각각 92 mol% ZrO2-4mol% Y2O3-4mol% Nb2O5(또는 Ta2O5), 89mol% ZrO2-7mol% Y2O3-4mol% Nb2O5(또는 Ta2O5), 86mol% ZrO2-7mol% Y2O3-7mol% Nb2O5(또는 Ta2O5)의 세조성점들로 이루어지는 삼각형 조성범위에 있으며, 알루미나를 부피비로 5~50% 혼합성형하고 1300~1700도 소결하는 단계로 지르코니아/알루미나 복합체를 제조한다. 소결단계에서는 1300~1600도에서 2~200MPa 기압하에서 10분 내지 2시간 동안 고온등압소결(hot isostatic press) 하여 얻는다.지르코니아/알루미나 복합체는 고강도와 고인성을 갖고 저온열화현상이 일어나지 않는 장점이 있다지르코니아는 100~400도의 온도범위에서 장시간 노출되면 자발적으로 상전이가 일어나면서 강도가 저하되므로 저온열화현상 및 강도저하를 방지하기 위하여 알루미나를 첨가하여 복합체를 제조하는 방법이 개발되었다. 지르코니아의 강도는 입자크기에 반비례하므로, 지르코니아가 첨가된 알루미나는 소결시 지르코니아 입자성장을 억제하여 정방정 지르코니아의 강도가 향상되는 효과가 있다. 그러나 기존의 지르코니아/알루미나 복합체는 200도, 200MPa 증기압인 오토클레이브 처리 조건하에서 저온열화를 억제하지 못하며, 공기중에서 100도~400도의 온도로 장시간 열처리하는 경우에 저온열화를 지연시킬뿐이었다.정방정 지르코니아 분말과 5-50%(v/v)의 알루미나로 이루어지는 지르코니아/알루미나 복합체는 강도와 인성이 증가하며 오토클레이브 조건하에서 저온열화가 일어나지 않는다.