Alumina-silica composite coating layers were prepared by electrophoretic deposition (EPD) of plate-shaped alumina particles dispersed in a sol-gel binder, which was prepared by hydrolysis and the condensation reaction of methyltrimethoxysilane in the presence of colloidal silica. The microstructure and the electrical and thermal properties of the coatings were compared according to the EPD process parameter: voltage, time and the content of the plate-shaped alumina particles. The electrical insulation property of the coatings was measured by a voltage test. The coatings were prepared by EPD of the sol-gel binder with 5-30 wt% plate alumina particles on parallel electrodes at a distance of 2 cm for 1-10 min under an applied voltage of 10-30 V. The coatings experienced increased breakdown voltage with increasing thickness. However, the higher the thickness was, the smaller the breakdown voltage strength was. A breakdown voltage as high as 4.6 kV was observed with a $400{\mu}m$ thickness, and a breakdown voltage strength as high as 27 kV/mm was achieved for the sample under a $100{\mu}m$ thickness.
Alumina nano-asperites were grown on plate-like alumina particles of which the surface had been covered with a capping agent to control the asperite formation sites on the particles. Utilized alumina source for asperite was nano sized ${\gamma}$-alumina, which was prepared by calcination of $Al(OH)_3$ at $600^{\circ}C$; silica suspension was used as the capping agent. Plate like alumina particles were covered by silica suspension and continuously heat-treated to $900^{\circ}C$ with nano sized ${\gamma}$-alumina, as the source material, under molten-salt atmosphere. Asperite growing site were controlled by the degree of coating of the capping agent; 10-20 nanosize of ${\theta}$-alumina were formed on the particle surface. On the other hand, alumina particles without capping agent were observed to undergo only step-like crystal growth during heat-treatment.
To improve $CO_2$pemselectivity, a modified silica membrane was prepared by chemical vapor deposition with tetraethoxysilane(TEOS)-ethanol-water, and TEOS-ethanol-water-HCI solution at 300-$600^{\circ}C$. The silica was effectively deposited in the mesopores of a ${\gamma}$-alumina film coated on a porous $\alpha$-alumina tube by evacuating the reactants through the porous wall. In this membrane, $CO_2$interacts, to some extent, with the pore wall, and $CO_2$/$N_2$selectivity then exceeds the value of the Knudsen diffusion mechanism, while the membrane derived from TEOS alone has no $CO_2$selectivity. The silica membrane prepared from TEOS-ethanol-water-HCI solution showed that $CO_2$permeance was $2.5$\times$10^{-7}mol/s^{-1}.m^{-2}.Pa^{-1} at 30{\circ}C$ and $CO_2$/$N_2$selectivity was approximately 3. The $CO_2$permeance and selectivity was improved by enlarging the surface diffusion with modification of chemical affinity of the silica pores.
Al2O3/Al composites were produced by displacement reaction method, which was carried out by immersing the sintered silica preform, which was prepared from fused silica powder, in molten aluminum. Because the molten aluminum did not penetrate into the silica preform with higher than 20% of porosity when the displacement reaction was accomplished at 100$0^{\circ}C$ for 10 hours in air atmosphere, the optimum range of sintering temperature of silica preform was from 135$0^{\circ}C$ to 140$0^{\circ}C$. The microstructure of this Al2O3/Al composites showed three-dimentionally co-continuous alumina, which provides wear resistance and high stiffness, and aluminium which acts as a toughnening phase. The grain size of the alumina in composites did not change with the particle size of the silica preform. The exact shape of the preform was retained and a net-shaped composite was produced. The representative Al2O3/Al composite prepared in this study showed 3.30mg/㎤ of bulk density, 350-430 MPa of flexural strength, 7.0 MPa.m1/2 of fracture toughness, and good machinability.
본 연구에서는 기공의 크기가 큰 다공성 지지체를 $3{\sim}4{\mu}m$, 150 nm의 크기를 갖는 ${\alpha}$-알루미나 입자를 물과 실리카-지르코니아 용액에 각각 분산시키는 방법으로 표면 개질을 하였다. $3{\sim}4{\mu}m$ 크기의 알루미나 입자가 분산된 용액을 이용하여 금속 지지체 및 알루미나 지지체에 코팅하였을 때, 코팅횟수가 증가할수록 지지체의 표면의 큰 기공이 감소하였고, 여기에 150 nm 크기의 알루미나 입자가 분산된 용액으로 추가 코팅을 하면 작은 크기의 알루미나 입자가 기공 사이사이에 들어가면서 지지체를 좀 더 매끄럽게 개질하는 역할을 하는 것을 확인하였다. 특히 실리카-지르코니아 용액을 분산매로 하여 표면 개질을 한 경우, 알루미나 입자가 실리카-지르코니아 층에 촘촘하게 박힌 모양으로 고정이 되어 지지체 개질에 효과적임을 확인하였다. 이러한 방법으로 제조된 실리카-지르코니아 분리막의 기체투과도는 상온에서 각각 $1.8-8.4{\times}10^{-4}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$, $3.3-5.0{\times}10^{-5}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$이며 수소/질소 선택도는 Knudsen 분포를 보였다. 표면 개질된 지지체에 다양한 분리층을 형성하는 방법으로 무기 분리막 응용에 이용할 수 있을 것으로 예상된다.
Ceramic tapes were fabricated by ultrasonically spraying slurries of monodispersed spherical and alumina powders. Effects of slurry compositions on tape forming were investigated. A relatively fast rate of solvent evaporation caused pores and cracks to be formed. A good chemical affinity between solvent and binder gave rise to binder separation resulting in inhomogeneous distribution of binder. Defect-free silica tapes with uniform distribution of particle packing and the binder were obtained from the solvent having a low chemical affinity and a slow evaporation rate and containing appropriate amounts of the binder and the plasticizer. Tape thickness could be controlled by adjusting solids loadings and slurry feed rates. It was possible to fabricate a tape in 15 $\mu\textrm{m}$ thickness from 7 vol% alumina slurry.
무기 분말과 고분자 용액을 함께 습식방사하여 제조된 중공사를 소결하여 이방성 구조를 갖는 Alumina 와 Alumina/Silica 중공사막을 제조 하였다. 중공사 제조 용액의 조성과 소결 온도에 따른 다공성 지지체막의 기공도 및 미세구조를 Mercury Porosimeter와 Surface Analyzer(Autosorb-1)를 이용하여 살펴 보았다. 무기 분말(Alumina, Silica)이 충진된 고분자 용액의 적정한 조성에 따라 소결 후에도 이방성 구조를 유지할 수 있었고 방사 조건에 따라서도 양쪽지상구조, 한쪽지상구조, 또는 망사구조를 가지고 있으며 제조시 소결 온도에 따라 기체 투과도가 감소 하였다. 다공도는 소결 온도가 증가함에 따라 급격히 줄어들고 있으나 평균 기공의 크기는 약간 증가 하였다. 전체적으로 투과 실험 조건하에서 기체 투과가 knudsen flow 특성을 나타내었다.
석유 정제 시설 등에서 발생하는 함유폐수의 처리는 폐수의 유류 허용한계를 넘기지 않기 위해 중요한 공정이다. 세라믹 멤브레인은 유류 처리에서의 높은 효율, 내화학성, 내열성, 기계적 안정성, 그리고 단순한 작동 원리 등의 장점을 가지고 있어 함유폐수의 처리에 효과적이다. 그러나 세라믹 멤브레인은 원재료의 높은 가격 때문에 널리 사용되는 데에 한계가 있다. 최근에는 이를 해소하기 위해 플라이 애시나 점토를 사용하는 노력도 있었다. 이 리뷰는 세라믹 멤브레인의 효율과 제작을 실리콘, 알루미나, 그리고 폐석탄회의 재료로 나누었다.
In the previous paper, it was reported that formation of desirable calcium alunimate(CA) in clinker was considerably affected by sulfur-contaminated alumina which was prone to form a disadvantageous mineral, $C_4A_3S$. In this study, however, sulphate-free alumina cement was made from sulfur-free alumina refined from alunite and corresponding materials. The major minerals in the clinker were identified by X-ray diffraction patterns as calcium aluminate (CA), calcium dialuminate $(CA_2)$ and dicalcium alumino silicate $(C_2AS)$. The formation of CA was more effective with decreasing contents of silica to 2 per cent or less and sulfur in the refined alumina. Physical properties of prepared alumina cement such as setting time, stability and compressive strength were measured. The values were similar to those of commercial alumina cements.
초합금의 진공정밀주조시에 진공하에서 용해한 합금을 $1000~1700^{\circ}C$로 가열한 세라믹 주형에 주입하고 난 후, 용탕이 장시간 주형안에 노출됨으로써, 주형의 고온강도가 높아야 하므로 고품위의 주형재를 사용하여 왔으나, 저품위의 값싼 소재를 사용하여 고품위의 주형과 동등한 효과를 갖게 하고자 주형내의 Silica 함량을 조절하였다. 그 결과 SiO2 첨가량이 7.7wt.%일 때, 다른 시험편에 비해 소성강도와 고온강도가 10-55%가량 증가 하였다. 따라서 일반적으로 정밀주조 주형으로 사용하는 용융알루미나와 colloidal silica의 혼합비를 제어하여 단결절 주조용 주형을 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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