연구개요
본 연구에서는 두 가지의 나노분말 합성공정을 이용하여 니켈기 합금분말과 니켈기 나노 클러스터 복합분말의 in-situ 분말합성공정 기술을 확보하고자 하였다. 즉 니켈기 나노 클러스터 복합분말을 in-situ 공정을 통하여 니켈기 합금 분말 내에 나노크기의 산화물 입자가 분산되어 있는 나노복합 분말 합성 기술을 수립하고자 하는 것인데, 첫째는 폴리비닐알코올(PVA)를 이용한 Ni-Co-Cr 계 나노복합분말 합성공정이며 다른 하나는 용액연소합성법(SCS; Solution-combustion Synthesis)을 이용하는 것이다.
용액연소합성법을 이용한 니켈기 나노클러스터 복합분말 in-situ 합성공정 기술
습식화학공정법을 이용한 자체 발열과 산화/환원반응을 이용한 공정으로 용액연소합성법 (SCS)이 연구되고 있다. 이 공정은 원소자체의 산화환원반응에 의한 자체연소를 통하여 분말합성의 결정화에 필요한 높은 온도를 형성하고, 많은 양의 가스방출에 의해 미세한 결정질의 분말을 얻을 수 있으며, 단성분계 및 다성분계 산화물 분말 및 첨가되는 연료의 조절로 국부적인 환원분위기를 형성하여 금속(금속합금)분말을 합성할 수 있는 기술이다.
일반적인 연소 합성법은 반응 초기에 필요한 에너지 이상의 에너지를 외부에서 가했을 때 반응이 시작되고 그 후에는 자신의 반응열 또는 합성열을 이용해서 계속적인 반응을 일으키게 된다. 이는 반응이 일어날 때 생성된 발열량을 이용하여 일단 연소가 시작되면 외부에서 추가의 에너지 유입이 없이도 지속적으로 반응이 진행되는데 본 연구에서는 니켈, 코발트 및 이트리윰을 합성하여 코발트 함유 니켈기 합금에 산화를 통하여 나노크기의 이트리윰 산화물을 분산시킨 나노복합분말을 제조하는 기술을 수립하고자 하였으며, 일차적으로 원하는 조성범위의 나노분말합성을 조성할 수 있는 공정기술을 수립하였다.
그림 1. 연소합성공정 진행 사진