초록
본 연구에서는 다공성 알루미나 기판의 기공 형상 개질을 통해서 필터의 집진 효율, 성능 및 내구성 향상을 위한 공정에 대해서 다루었다. 탄화규소 휘스커를 통한 기공 개질을 위해서 모재의 표면뿐만 아니라 기공 내부에까지 균일한 탄화규소 휘스커를 얻고자 화학 기상 침착법(Chemical Vapor Infiltration： CVI)을 사용하여 실험을 진행하였다. 실험결과 증착 온도와 증착 위치 및 입력 기체비와 같은 공정 조건의 변화에 따라 증착 경향에 확연한 차이를 나타내는 것을 알 수 있다. 다시 말해 첫째, 시편의 관찰 위치가 표면에서 내부로 들어갈수록 “반응 기체의 고갈 효과”로 인해 휘스커가 점점 세선화 되는 것을 볼 수 있으며 두 번째로 증착 온도에 따라서 debris, whisker, film등과 같이 증착물의 형상이 변화하게 된다. 이러한 형상의 변화는 여러 가지 물성의 변화를 가져오게 되는데 그 중에서, film이 증착 되는 경우에는 기판의 강도가 박 115.7% 가량 현저하게 증가하는 반면에 비표면적과 기체 투과율은 감소하게 되지만, 휘스커의 경우에는 강도가 95%, 비표면적은 33.5% 정도가 증가하며 기체 투과율 감소를 최소화 할 수 있다. 따라서 다공성 알루미나 기판 내부 기공에 휘스커를 증착 하면 필터로 인한 압력 저하를 최소화하면서 기공의 크기보다 작은 미세 분진들을 걸러 낼 수 있게 되므로 차세대 필터 재료로 기대된다.
In this study, SiC whiskers were grown in porous alumina substrate in order to enhance the filtering efficiency, performance, and durability by controlling pore morphology. This experiment was performed by Chemical Vapor Infiltration (CVI) in order to obtain the whiskers on the inside of pores as well as on the surface of porous the A1$_2$O$_3$ substrate. The deposition behavior was changed remarkably with the deposition position, temperature, and input gas ratio. First, the mean diameter of whisker was decreased as the position of observation moved into the inside of substrate due to the reactant gas depletion effect'. Second, the deposition temperature caused the changes of the deposition type such as debris, whiskers and films and the change in morphology affect the various properties. When SiC films were deposited. the gas permeability and the specific surface area decreased. However, the whisker showed the opposite result. The whiskers increase not only the specific surface area and minimizing pressure drop but also mechanical strength. Therefore it is expected that the porous alumina body which deposited the SiC whisker is the promising material for the filter trapping the particles.
