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MgO 세라믹스 일반
** MgO 세라믹스
1. MgO 특성
- 비중 ; 3.64∼3.75
- 경도 ; 5.5 ∼6.0
- 용융온도 ; 2784 ∼ 2800℃
2. MgO 원료
1) 천연 광물
① Periclase
- MgO 단결정
- 산출이 적어 공업적 이용이 되지 못한다.
② MgCO3 (magnesite)
- 700℃ 이상에서 분해하여 MgO 형성
- 육방정계의 주상, 입상결정
- 700℃ 하소 -> 경소(輕燒) MgO원료
-> 마그네시아 시멘트 원료
- 1700℃ ∼1800℃ 사소(死燒, dead burn)
-> 마그네시아 Clinker
-> 염기성 내화물 원료
- 유리 첨가제; 용융속도 증가, 가공성 향상
- 도자기 첨가제; 소성온도 저하, 소지 투광성 향상
- 북한에 매장량 大 (길주지방)
③ Dolomite (MgCO3.CaCO3)
- 粗粒質로 염산에 발포 용해됨
- 800℃에서 MgCO3 분해
- 950℃ 부근에서 CaCO3 분해
- 염기성 제강용 내화물 원료
- 로 보수용 내화물 원료
- 유리, 도자기 원료, 비료용
2) 해수 마그네시아
① 반응식
- 해수에 용해된 Mg2+ 이온으로부터 Mg의 침전물 제조
- MgCl2 + 2NaOH -> Mg(OH)2 + 2NaCl
- MgCl2 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaCl2
② 제조공정
- 해수 -> 살균 -> 탈탄산(CaCO3 침전방지, 중탄산염 분해)
-> 석회와 해수를 혼합 -> 교반 -> Mg(OH)2 침전생성 -> 여과, 세척 -> 고순도
Mg(OH)2 -> 하소 -> MgO 분말
- 99% 이상의 고순도 MgO 제조 가능
3. MgO 종류
1) 經燒 MgO (light burned MgO)
- Mg(OH)2를 600∼800℃의 낮은 온도에서 하소한 MgO
- SiO2, Al2O3, Fe2O3 불순물 함유
- 특성제어가 용이하며, 반응성이 큰 분말로 얻어짐
2) 硬燒 MgO (hard burned MgO)
- Magnesite나 해수 MgO를 1400∼1 500℃의 고온에서 하소한 MgO
- 불활성이며 MgO 함량이 93%이상
- 염기성 slag에 대한 저항성 大
- 내화성 大
- 염기성 금속에 대한 내침식성 大
- 고온 절연성, 열에 대한 양도체
- 고온강도 및 내열 충격성 大
3) 용융 MgO
- 전기로에서 용융시켜 응고시킨 MgO
4) MgO 단결정
4. MgO 용도
1) 硬燒 MgO
- 제철 제강용 염기성 내화물
- 시멘트 제강용 rotary kiln 내장용 내화물
- 금속용해용 도가니(내화성, 내침식성 大); 순철, 합금철, 특수금속 - 고주파용 절연재료
(MgO순도 99.9% 이상, 기공율 2% 이하)
- 발열체, 절연재료
2) 經燒 MgO
① 화학공업용 원료, 의약, 흡착제, 촉매
② 마그네시아 시멘트의 제조원료
- 경소 MgO + MgCl2 -> 경화 -> 마그네시아 시멘트
- 경화시간이 짧고 강도가 크다.
- 나무와의 접착성 大
- 바닥용, 도장용, 인조석의 제조
3) MgO분말
- 내열자기 원료(열팽창 계수 小)
- 유리원료 (가공성 향상, 투광성 증진, 열팽창 계수 小 , 내수성 증진)
4) MgO 단결정
- 박막용 기판재료
5. MgO - SiO2계 원료
- 마그네슘 규산염 ; 휘석, 감섬석 등
활석, 감락석 [(Mg,Fe)2Si2O4]
1) 활석(Talc)
- 3MgO.4SiO2.H2O
- 미세한 결정의 괴상 또는 엽상으로 산출
- 백색 또는 회색
- 치밀한 괴상의 활석 -> 石筆石
- 삼층구조를 이루며, 층간결합이 약하여 벽개면이 발달함
- 경도; 1.0 ∼ 1.5
- 윤활성과 부착성 大
-> 화장품, 페인트 (백색활석 이용)
-> 농약의 담체(Carrier), 충진제로 사용
- 고순도 활석
-> 고주파 절연체, 도자기, 타일원료로 사용
- 주방기기
2) 석면(abestos)
- 온석면(3MgO.2SiO2.2H2O)의 섬유상 광물을 석면이라 함
-> 가늘고 유연하고 항장력 大
- 현재의미; 섬유상으로 산출되는 규산염 광물 총칭 (각섬석계통 광물)
- 석면紙로 제조하여 사용
- 연질석면; 석면상으로 만든 다공질성의 석면지
- 경질석면; 박편상으로 만든 치밀성의 석면지
- 케이블, 강화플라스틱, 전기재료, 여과재료로 사용
- 인장강도, 내열성, 전기절연성, 단열성 등이 양호
3) forsterite 내화물 (2MgO·SiO2)
- 마그네시아 벽돌의 주 구성광물
- 내화재료
- 동,납의 제련반사로 천장
- 비철합금의 용해용 저주파 유도 전기로
- 시멘트와 돌로마이트 소성용 회전가마
- 염기성 전기로에 이용
4) Steatite (MgO·SiO2) 자기
- 유전손실이 적어 1930년대 이후부터 사용(무전기)
- 활석 + 소량의 Kaolin + 유기질 결합제
-> 압출 or 고압 Press 형성
-> 1250℃에서 소성
-> steatite자기
- 고주파 절연재료로 사용
- 기계적 강도 大
- 소성 범위가 좁다. -> 제조의 난점
- 습기에 의한 절연성의 열화 -> Si 피복, 방습유 사용
- 낮은 열충격 저항성 -> ZrO2, SiO2 첨가로 열팽창계수를 낮추고, 열전도율 개선
5) fosterite 자기
- 고주파 손실이 적어 고주파 절연재룔 사용
- 마이크로파 영역에서 유전체 손실이 적다.
- 고온에서 절연저항 大 , 사용온도 1000℃
- 열팽창 계수 大; 8∼12 x 10-6/℃
-> 열충격 저항성이 낮다
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