In this study, thin electrolyte layer was prepared by 8YSZ ($8mol\%$ Yttria-Stabilized Zirconia) slurry dip and sol coating onto the porous anode support in order to reduce ohmic resistance. 8YSZ polymeric sol was prepared from inorganic salt of nitrate and XRF results of xerogel powder exhibited similar results $(99.2\pm1wt\%)$ compared with standard sample (TZ-8YS, Tosoh Co.). The dense and thin YSZ film with $1{\mu}m$ thickness was synthesized by coating of 0.7M YSZ sol followed by heat-treatment at $600^{\circ}C$ for 1 h. Thin film electrolyte sintered at $1400^{\circ}C$ showed no gas leakage at the differential pressure condition of 3 atm.
In order to comply with demand for high efficient gas turbines operating at higher temperatures, considerable amounts of research efforts have been performed with searching for the next-generation thermal barrier coatings (TBCs) with respect to coating materials as well as processing methods. In this study, thermal barrier coatings in the $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ system, which is one of the most versatile materials replacing yttria-stabilized zirconia (YSZ), are fabricated by suspension plasma spray with suspension made of synthesized powders via solidstate reaction. Dense, $100{\sim}400{\mu}m$ thick coatings of fluorite-phase zirconate with moderate amount of segmented microstructures are obtained by using suspension plasma spray. Phase formation and thermal diffusivity are characterized with coating compositions. The feasibility of $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ coatings for TBC applications is also discussed.
Gadolinium zirconate, $Gd_2Zr_2O_7$, is one of the most promising candidates for replacing yttira-stabilized zirconia (YSZ) in thermal barrier coating (TBC) applications due to its low thermal conductivity and chemical stability at high temperature. In this study, rare-earth zirconate ceramics in the $GdO_{1.5}-ZrO_2$ system with reduced gadolinia contents were fabricated via solid-state reaction as well as hot-pressing at $1800^{\circ}C$. The phase formation, microstructure, and thermo-physical properties of these oxides were examined. The potential application of $GdO_{1.5}-ZrO_2$ ceramics for TBC was also discussed.
연구 목적: 이 연구의 목적은 실란과 인산 모노머를 혼합한 프라이머인 Monobond plus (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)를 사용했을 때 레진 시멘트와 수복물 간의 전단 결합 강도가 귀금속, 비귀금속, 글라스 세라믹과 지르코니아 네 가지 재료 모두에서 기존의 프라이머를 사용했을 때의 결합 강도와 비교하여 유의한지 평가하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 디스크 모양(${\phi}\;9mm{\times}3mm$)의 귀금속(Argedent Euro) 시편 16개, 비귀금속(T-4) 시편 20개, 지르코니아(Cercon) 시편 20개, 글라스 세라믹(IPS e.max press) 시편 20개를 제작한 후 아크릴릭 레진(${\phi}\;15mm{\times}15mm$)에 포매하였다. 귀금속 시편에 airborne-particle abrasion을 시행하고 대조군으로 사용한 8개 시편에는 귀금속용 프라이머(Metal primer II)를, 나머지 8개 시편에는 Monobond plus를 도포하였다. 비귀금속 시편과 지르코니아 시편은 airborne-particle abrasion 후 각각 두 그룹으로 나누어 대조군 10개 시편에는 비귀금속 및 지르코니아용 프라이머(Alloy primer)를, 나머지 10개에는 Monobond plus를 도포하였다. 글라스 세라믹 시편은 4% 불산으로 부식한 후, 대조군 10개 시편에는 실란(Monobond-S)을, 나머지 10개에는 Monobond plus를 적용했다. 표면 처리된 시편 위에 디스크 형태(${\phi}\;5mm{\times}2mm$)로 레진 시멘트(Multilink N)를 위치시키고 중합하였다. 제작된 모든 시편을 열순환($5^{\circ}C$와 $55^{\circ}C$, 1분씩 2060회)시킨 후 전단 결합 강도를 측정하였다. 전단 결합 강도의 유의차를 살펴보기 위해 Shapiro-Wilk test를 이용하여 모집단의 분포에 대한 검정을 하고 그 결과에 따라 Two sample $t$-test 또는 Mann-Whitney U test를 실시하였다(${\alpha}$=.05). 파절된 시편을 확대경으로 관찰하여 그 양상을 분류하였다. 결과: 귀금속과 글라스 세라믹 군에서는 두 프라이머간의 전단 결합 강도에 유의한 차이가 존재하지 않았으나($P$>.05) 비귀금속 군과 지르코니아 군에서는 기존 프라이머(Alloy primer)를 사용했을 때 레진 시멘트와 수복물간의 전단 결합 강도가 Monobond plus를 사용한 군보다 통계적으로 유의하게 높았다(비귀금속 군$P$=.004, 지르코니아 군$P$=.001). 결론: 실란과 인산 모노머를 혼합한 다용도 프라이머는 귀금속과 글라스 세라믹 군에서는 기존의 프라이머를 대신하여 사용할 수 있을 것이다. 그러나 비귀금속과 지르코니아 세라믹에서는 10-MDP 프라이머에 비해 접착 강도가 낮아 기존 프라이머를 대신하여 적용하기 위해서는 좀 더 연구가 필요할 것이다.
본 연구는 지르코니아의 연마 정도와 tribochemical coating 등 두 가지 표면처리가 두 가지 레진 시멘트, 즉 Bis-GMA 계 레진 시멘트와 자가접착형 레진 시멘트와의 결합력에 어떠한 영향을 미치는가를 연구 비교하였다. $1{\mu}m$과 $50{\mu}m$ 의 다이아몬드 디스크로 연마한 지르코니아 시편을 만들어 접착기전이 다른 두 가지 레진 시멘트 RelyX ARC(3M Espe, USA)와 RelyX Unicem(3M Espe, USA)으로 결합시켰다. 지르코니아 표면에 로카텍 시스템 처리를 한 군과 하지 않은 군을 비교해 지르코니아와 레진 시멘트 사이의 전단결합강도를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 로카텍 시스템으로 표면처리를 한 군이 하지 않은 군에 비해 높은 전단결합강도를 보였다(P < 0.001). 2. 로카텍 시스템으로 표면처리를 한 군에서는 $50{\mu}m$ 연마 군이 $1{\mu}m$ 연마 군에 비해 높은 전단결합강도를 보였으며 통계학적 유의성을 보였다(P <0.001). 그러나 로카텍 처리를 하지 않은 군에서는 $50{\mu}m$ 연마 군과 $1{\mu}m$ 연마 군 간의 차이는 없었다(P >0.01). 3. RelyX Unicem을 이용하여 접착한 군이 RelyX ARC를 이용하여 접착한 군에 비해 높은 전단결합강도를 보였다(P < 0.01). 본연구의 결과에 따르면, 새로운 형태의 자가접착형 레진 시멘트의 지르코니아와의 전단결합강도는 기존의 Bis-GMA 계 레진 시멘트보다 우수하였으나, 제조자의 지시와 달리 지르코니아 표면에 로카텍 처리를 하는 것이 전단결합강도의 증진에 매우 효과적이었다.
To increase the performance of solid oxide fuel cell operating at intermediate temperature ($600^{\circ}C{\sim}800^{\circ}C$), $Sm_{0.2}Ce_{0.8}O_2$ (SDC) thin layer was applied to the $La_{0.8}Sr_{0.2}Mn_{0.8}Cu_{0.2}O_3$ (LSMCu) cathode by sol-gel coating method. The SDC was employed as a diffusion barrier layer on the yttria-stabilized zirconia(YSZ) to prevent the interlayer by-product formation of $SrZrO_3$ or $La_2Zr_2O_7$. The by-products were hardly formed at the electrolyte-cathode interlayer resulting to reduce the cathode polarization resistance. Moreover, SDC thin film was coated on the cathode pore wall surface to extend the triple phase boundary (TPB) area.
Park, Hyun-Myung;Jun, Soo-Hyk;Lyu, Guanlin;Jung, Yeon-Gil;Yan, Byung-Il;Park, Kwang-Yong
한국세라믹학회지
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제55권6호
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pp.608-617
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2018
The effects of the purity and monoclinic phase of feedstock powder on the thermal durability of thermal barrier coatings (TBC) were investigated through cyclic thermal exposure. Bond and top coats were deposited by high velocity oxygen fuel method using Ni-Co based feedstock powder and air plasma spray method using three kinds of yttria-stabilized zirconia with different purity and monoclinic phase content, respectively. Furnace cyclic thermal fatigue test was performed to investigate the thermal fatigue behavior and thermal durability of TBCs. TBCs with high purity powder showed better sintering resistance and less thickness in the thermally grown oxide layer. The thermal durability was found to strongly depend on the content of monoclinic phase and the porosity in the top coat; the best thermal fatigue behavior and thermal durability were in the TBC prepared with high purity powder without monoclinic phase.
Zirconia is well known in industrial applications for its mechanical characteristics. DLC (diamond-like carbon) have high elastic modulus, high electric resistivity, high dielectric constant, high wear resistance, low friction coefficient, bio compatibility, chemically inert and thermally stable. Because of all these physical and chemical properties these types of coatings have become key procedure for thin coating. Friction coefficient of DLC films is already evaluated and the current work is a further advancement by calculating the fracture toughness and wear resistance of these coatings. In the present study DLC thin film coatings are developed on $ZrO_2$ alloy surface using Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method. Vicker hardness test is employed and it was concluded that, DLC coatings increase the Vickers hardness of ceramics.
It has been considered to apply GDC ($Gd_{0.1}Ce_{0.9}O_{1-X}$) for low-temperature SOFC electrolytes because it has higher ionic conductivity than YSZ at low temperature. However, open circuit voltage with using GDC ($Gd_{0.1}Ce_{0.9}O_{1-X}$) electrolyte in SOFCs, becomes lower than using YSZ (8 mol% Yttria stabilized Zirconia) electrolyte because GDC has electronic conductivity. In this work, the effect of changing GDC electrolyte thickness on the open circuit voltage has been investigated. Ni-GDC anode-supported unit cells were fabricated as follows. Mixed NiO-GDC powders were pressed and pre-sintered at $1200^{\circ}C$. And then, GDC electrolyte material was dip-coated on the anode and sintered at $1400^{\circ}C$. Finally the LSCF-GDC cathode material was screen-printed on the electrolyte and sintered at $1000^{\circ}C$. Electrolyte thickness was controlled by the number of dip-coating times. Open circuit voltage was measured depending on electrolyte thickness at $650^{\circ}C$ and found that the thicker GDC electrolyte was, the better OCV was.
$>LaMnO_3$$(La, Sr)MO_3$, and $(La, Sr)MO_3/YSZ$ gel films were deposited by spin-coating technique on scandium-doped zirconia (YSZ) substrate using the precursor solution prepared from $La(O-i-C_3H_7)_3$, $Co(CH_3COO)_2$or $Mn(O-i-C_3H_7)_2$,2-methoxyethanol, and polyethylene glycol. By heat-treating the gel films, the electrochemical cells, $(La, Sr)MnO_3{\mid}ScSZ{\mid}Pt$ were fabricated. The effect of polyethylene glycol on the microstructure evolution of $$LaCoO_3and $LaMnO_3$thin films was investigated, and NOx decomposition characteristics of the electrochemical cells were investigated at $500^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$. By applying a direct current to the $(La, Sr)MnO_3{\mid}ScSZ{\mid}Pt$ electrochemical cell, good NOx conversion rate could be obtained relatively at low current value even if excess oxygen is included in the reaction gas mixture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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