A Study on the Application of Aluminosilicate Sols in Shell Mold for Investment Casting ( I )

정밀주조용 쉘 몰드에 알루미노실리케이트계 졸의 응용에 관한 연구 ( I )

The effect of aluminosilicate sol on the formation of mullite layer in zircon shell mold was investigated. Aluminosilicate sol was prepared by mixing of colloidal silica(NALCO(R) 1130) and an aqueous solution of aluminium nitrate at room temperature. The sol gelled at 50$^{\circ}C$ for 48 hrs. It was identified that the gel consists of aluminosilicate complexes and gibbsite. The coordination number of all aluminium ion bonded with silicon ion was four. Mullite phase formed by sintering above 1300$^{\circ}C$. XRD peak of mullite sharpened with increasing sintering temperature and the content of aluminium nitrate. Mullite phase displayed whisker-like 0.5~5${\mu}m $ particles. Separation between 1st and 3rd layers during sintering and the difference in thermal expansion coefficient between residual silica and mullite.

알루미노실리케이트 계 졸이 지르콘 쉘 몰드의 뮬라이트 층 생성에 미치는 영향을 고찰하였다. 알루미노실리케이트 졸은 콜로이달 실리카와 수용성 질산알루미늄을 혼합하여 제조하였으며 50$^{\circ}C$에서 48시간 조건에서 겔화 하였다. 이러한 겔은 깁사이트 및 알루미노실리케이트 복합 겔로 구성되어 있었으며, Si 이온과 결합하는 모든 Al 이온의 배위수가 4임을 확인하였다. 뮬라이트 상은 1300$^{\circ}C$ 이상에서 소결하였을 때 관찰되었으며 뮬라이트의 XRD 피크는 소결 온도와 질산알루미늄의 농도가 증가할수록 노실리케이트 졸 슬러리를 2차 층에 코팅하였다. 그 결과 1차 및 3차 층의 분리가 일어났으며, 이는 소결시 졸의 1차 및 3차 층으로 침윤 발생과 잔류 실리카와 뮬라이트 간의 열팽창계수 차이에 기인한 것으로 판단된다.