알루미나소결실험에따른색내기

본문내용

사
- 성형 완성 후 제출할 때 시료는 육안관찰 시 깨지거나 크랙이 없어야 한다.
Ⅵ 실험결과
① 소결 전후의 색깔 비교
소결 전
소결 후
1
2
3
4
5
1번 : 연두색 -> 분홍색
2번 : 연두색 -> 분홍색
3번 : 분홍색 -> 아이보리색
4번 : 연두색 -> 흰색(약간 분홍빛)
5번 : 회색 -> 하늘색
② 소결 후 시편 수치와 수축률
시편
단위(㎜)
부피(㎤)
질량(g)
밀도(g/㎤)
액중칭량법측정(g/㎤)
수축률(％)
1~1
직경
15.6
1.051
2.473
2.353
3.501
2.194
높이
5.5
1~2
직경
15.55
1.035
2.465
2.382
3.414
2.508
높이
5.45
1~3
직경
15.5
1.000
2.405
2.405
3.380
2.821
높이
5.3
2~1
직경
15.6
1.061
2.466
2.324
3.346
2.194
높이
5.55
2~2
직경
15.6
1.070
2.475
2.312
3.252
2.194
높이
5.6
2~3
직경
15.6
1.070
2.469
2.307
3.197
2.194
높이
5.6
3~1
직경
15.35
0.990
2.475
2.500
3.316
3.762
높이
5.35
3~2
직경
15.3
0.974
2.477
2.542
3.304
4.075
높이
5.3
3~3
직경
15.3
0.974
2.480
2.545
3.227
4.075
높이
5.3
4~1
직경
15.5
1.028
2.475
2.407
3.254
2.821
높이
5.45
4~2
직경
15.5
1.038
2.478
2.388
3.189
2.821
높이
5.5
4~3
직경
15.45
1.031
2.471
2.396
2.746
3.135
높이
5.5
4~4
직경
15.5
0.991
2.394
2.417
3.229
2.821
높이
5.25
5~1
직경
15.5
1.047
2.487
2.375
3.244
2.821
높이
5.55
5~2
직경
15.55
1.025
2.484
2.423
3.209
2.508
높이
5.4
5~3
직경
15.45
1.050
2.478
2.360
3.358
3.135
높이
5.6
소결 전의 시편의 높이와 지름은 측정하기기 어려워 압축성형에 사용되었던 몰드 내경을 지름의 크기로 사용하여 수축률을 계산하였다. 따라서 여기에서 계산된 수축률은 시편의 지름에 대한 수축률이다.
Ⅶ 결론 및 고찰
저희 3조는 알루미나 소결 시 전이 금속을 첨가하여 소결 전, 소결 후의 색 변화와 수축률의 변화를 관찰하며 전반적인 소결의 의미를 알기 위하여 실험을 하였습니다.
우선 다른 조와 달리 우리 금형 몰드의 직경이 크다는 것이 다른 조와 비교 할 수 있는 점이다. 그래서 직경이 커서 압력이 분산 되서 시편의 모서리 부분이 유산지에 옮길 시에나 약간의 충격을 받을 시에 균열이 생기기가 다른 조의 비해서 쉬웠던 거 같았다.
또한 4번 시편의 첫 번째 성형 과정 시 몰드에서 시편을 꺼낼 때 몰드를 뒤집어 프레스를 이용 하여 조심스럽게 빼 내어야 하는데 몰드의 방향을 잘 못하여 오차의 원인이라 생각하여 하나의 시편을 더 만들게 되었다. 그러나 시료의 양이 약간 모자라는 2.4g으로 성형을 하였다.
사진을 보았을 때 육안으로 확인하는 것과는 달리 핸드폰의 화질이 좋지 않고 동일한 명암의 상태에서 촬영을 하지 못하였기 때문에 색을 명확하게 확인 할 수가 없었던 것이 무척 아쉬웠다.
또한 전이 금속의 첨가로 인해 다양한 색을 나타낸다는 것을 위 실험으로 알 수 있었다. 이것은 전이 금속의 d orbital 때문인데, 전이 금속 orbital의 d(최외각전자)가 결합해도 전자가 쌍을 완전히 이루지 않고 방향에 따라 에너지 차가 있는 두 종류 궤도로 되어서 전자는 에너지상태의 궤도에서 전이가 쉽게 되기 때문이다. 실제로 루비는 알루미나에 크롬이 들어있는 결정이고 사파이어는 알루미나에 코발트가 존재하는 결정이다.
밀도의 경우 직접 직경을 재고 질량을 측정하여 구한 값이 액중칭량법으로 계산한 밀도 의 값보다 더 작은 것을 알게 되었는데 이는 겉보기 부피를 사용하는 액중칭량법으로 밀도를 계산하였을 때 소결체 겉에 있는 기공(개기공)으로 물 분자가 침투하여 그 부피는 실제로 측정하여 구한 값 즉 분체부피와 개기공 부피와 폐기공부피의 합이기에 보다 작은 값을 나타내게 되는 것이다.
마지막으로 수축률 계산 시 시편의 직경과 높이는 측정 할 수 있었지만 비교 대상이 되는 몰드 내의 직경은 측정 가능하였지만 높이는 측정이 불가능 하였기에 수축률 계산 시 부피가 아닌 직경을 이용하여 계산하였다.
학교를 다니면서 첫 실험이었다. 1,2학년 때에 실험을 하지 않았기에 실험 하는 것이 다소 어려운 점이 많이 있었다. 첫 시간에 소결이 무엇이냐고 물었던 기억이 나는데 이번 실험을 마치고 이렇게 보고서를 쓰면서 여러 자료를 찾아보고 하니 그때의 질문이 얼마나 미숙하였는지 새삼 다시 깨닫게 되었다. 여러 가지가 생소 하였기에 나에게 이번 실험의 목적은 실험의 전반적으로 친숙해 지려고 노력하였고, 실험 기구들을 다루는 데에 있어서 직접 해보려고 노력을 많이 하였다. 그래서 각 단계의 장비 사용을 2~3번 이상 실험을 하며 그 장비가 왜 쓰이며 어떤 원리를 이용하는지에 대해서 한번 더 생각할 수 있었다.
Ⅷ Reference
[1] 입문 파인세라믹의 제조기술 / 시로키 요이치 / 기전연구사
[2] 세라믹스화학 / 정헌생 김종오 / 반도출판사
[3] 세라믹 제조 공정 / 배철훈 / 아이티씨
[3] Ceramic Trasactions(sintering of advanced ceramics) 1990 /
Carol A. Handwerker, John E. Blendell, Wolfgang A. Kaysser /
The American Ceramic Society, Inc.
[4] http://blog.naver.com/kdk1004u/20023089144
[5] http://blog.naver.com/dhdnjsxo/60012748081

키워드

소결,   알루미나,   색내기