A Study on the Synthesis of Mullite by Combustion Synthesis Process

연소 합성 공정을 이용한 Mullite의 합성

The conventional process in synthesizing mullite powder required high temperature ($1300^{\circ}C$) and long chemical reaction time. Thus the combustion process was used to synthesize the mullite powder in order to reduce the reaction time and temperature. The mixture of metal nitrate, fine silica, and fuel was used as the redox compounds under various experimental conditions. The combustion fire in hot plate experiment in rich, lean and stoichiometry fuel does not produce mullite. However, the obvious mullite, small amount of alumina and cristobalite was observed in the $500^{\circ}C$ pre-heat treatment furnace experiment. The components such as silica, urea, aluminm nitrate should be stoichiometry in order to make a perfect mullite crystal.

Mullite 분말을 합성하는 제조공정에서 기존의 분말합성법은 $1300^{\circ}C$이상의 높은 온도와 긴 반응시간과 cost 면에서 비싸다는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 비교적 제조공정이 간단하고 짧은 반응시간내에 낮은 온도에서 미립의 산화물계 분말을 합성할 수 있는 연소 합성법으로 mullite 분말을 합성하였다. 금속의 질산염, 미립의 $SiO_2$분말과 연료를 적정 mole비로 혼합하여 공정변수에 따라 mullite를 합성하고, 그의 물성을 조사하였다. Hot plate에서의 실험은 연료의 양에 관계없이 mullite는 합성되지 않았다. 그러나, $500^{\circ}C$ 열처리로 실험에서는 mullite와 약간의 alumina, cristobalite가 보였고, 특히 aluminum nitrate, silica, urea 각각의 조성이 화학양론비였을 때 거의 완벽한 mullite를 얻을 수 있었다.