Formation of Surface Layer with High Hardness of Zirconia Ceramics by Tricalcium Phosphate Powder Bed Sintering

초록

지르코니아는 세라믹 재료 중 경도가 매우 우수하며, 첨가제의 양에 따라 기계적 특성이 다양하게 변한다. 그 중에서 yittria가 3mol% 첨가된 지르코니아는 상온에서 정방정 상을 지니며, 취성파괴에 대한 저항성이 우수하여 그 쓰임새가 다양하다. 본 연구는 정방정 상 지르코니아 표면의 물리적 특성을 강화하는데 초점을 두었다. 인성이 우수한 3mol% yittria stabilized zirconia(3-YSZ)를 이용하여 펠렛 형태로 제작하였으며, TCP 분말로 덮은 후 1400℃에서 다양한 시간으로 열처리하여 표면 특성을 강화하였다. β-TCP는 1200oC에서 CaO로 열분해되며, CaO는 표면으로 확산해 상변화를 초래한다. 확산된 CaO의 영향을 받은 3-YSZ 결정립은 다른 입자들에 비해 더 큰 것을 주사전자현미경 사진을 통해 확인 할 수 있었다. 또한 CaO에 의해 표면 상의 변화를 X선 회절 패턴 분석을 통해 확인 할 수 있었다. 다양한 열처리 조건에 따른 표면의 경도 변화를 비커스 경도계(Hardness Testing Machine, HM-124) 데이터를 통해서 확인할 수 있었다. 각각의 열처리 시간에 따라 경도를 측정하였고 1486Hv, 1536Hv, 1657Hv 1719Hv, 1680Hv, 1869Hv의 수치를 보였다. 각각의 경도는 열처리 시간에 따라 증가하는 경향을 보였다.