분야
docx2. 문제제기
3. BaTiO3분말제조법
4. 공정과정
5. 예상 단가
6. 공정시간
7. 결론
최종 세라믹 제품의 성능은 중간 제조 과정에도 영향을 받지만, 특히 처음 출발 물질인 세라믹 분말의 선택에 의해 좌우된다고 해도 과언이 아닐 만큼 세라믹 분말의 성질은 매우 중요하다. 이상적인 세라믹 분말의 물리화학적 성질을 살펴보면, 마이크론 미만의 미세한 입자 크기, 균일한 크기의 입자 분포, 균일한 형상의 모양, 뭉침 현상의 최소화, 화학적 고순도, 화학적 조성과 결정상의 균일성 등이다.
문제제기
낮은 생산단가와 대량생산을 고려한 BaTiO3 나노분말합성의 공정을 설계
BaTiO3분말제조법
⑴고체상반응법
BaTiO3 분말을 제조하는 가장 대표적인 방법으로써 고상의 Ba및 Ti원을 기계적으로 혼합하고 고온에서 고상 확산 반응시켜 분말을 제조하는 것이다. 즉 BaCO3와 TiO2를 공기 중에서 하소하면 TiO2-BaCO3계면에서 최초로 반응이 일어나 CO2가 빠져 나오면서 BaTiO3가 형성된다. 이렇게 형성된 BaTiO3는 BaCO3와 반응하여 Ba2TiO4로 되며 이러한 반응은BaCO3가 모두 소모될 때까지 계속된다. 이렇게 형성된 Ba2TiO4 중간상은 나머지 TiO2와 반응하여 최종적으로 BaTiO3가 된다. 이러한 고상 반응은 1200oC 내외의 온도와 수 시간의 반응 조건을 필요로 한다. 이상의 반응은 다음과 같다.
2BaCO3 + TiO2 → 2BaCO3·TiO2
2BaCO3·TiO2 → Ba2TiO4 + 2CO2
Ba2TiO4 + TiO2 → 2BaTiO3
→불균일하게 혼합 되거나 반응 온도가 낮은 경우 Ba2TiO4나 BaTi3O7 등의 중간상들이 잔류하게 되어, 이를 완전히 제거하기 위해서는 1500oC에서 장시간 소결해야만 한다. 결국 높은 반응 온도 때문에 평균 입경이 매우 크며 따라서 ball milling등의 입도를 작게 하는 과정이 필요하다. 또한 밀링 과정에서는 비대칭성의 입자가 만들어질 뿐만 아니라 milling 매체로부터 불순물이 생길 수 있다. 따라서 경박 단소화가 요구 되는 유전체 제품의 기본소자로 사용하기 어렵다.
