초록
코디어라이트는 낮은 열팽창계수를 가지나, 디젤 배기가스 담체로써 사용하기에는 기계적 강도가 낮고, 황에 대한 내산성이 취약한 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 $SiO_2,\;Al_2O_3$, MoOx, $Cr_2O_3$ 및 $Nb_2O_5$가 첨가된 $ZrTiO_4$의 물성을 XRD, SEM, UTM 및 열팽창계수 측정 장치를 사용하여 측정하고 분석하였다. $ZrTiO_4$은 $TiO_2$와 $ZrO_2$를 출발원료로 볼빌에서 혼합한 후 $1240^{\circ}C$ 이상의 온도에서 3시간 하소함으로써 monoclinic 구조로 합성되었다. 꺽임강도 및 열팽창계수 측정용 시편은 $ZrTiO_4$와 첨가제를 혼합 성형하고, $1300^{\circ}C$에서 3 시간 소성함으로써 얻어졌다. 소결된 시편의 기공율은 첨가제의 함량이 5%로 증가함에 따라 첨가제의 종류에 관계없이 감소하였으나, 첨가제의 함량이 10% 로 증가하면 기공율은 포화되었다. 꺾임강도는 $Al_2O_3$를 5, 10 wt% 첨가 시 큰 폭으로 증가하였으나, 나머지 첨가제에 대해서는 꺾임강도가 감소하였다. $ZrTiO_4$의 열팽창계수 $(1000^{\circ}C)$는 $Nb_2O_5$를 제외하고는 첨가제가 증가할수록 계속적으로 감소하였으며, 특히, $SiO_2$가 첨가된 경우 가장 낮은 열팽창계수를 나타내었다.
Cordierite has a very low thermal expansion coefficient, but has problem that it has a weak mechanical strength and is apt to be attacked by acid such as sulfur for using as a diesel particulate filter support. The physical properties of $ZrTiO_4$ modified with $SiO_2,\;Al_2O_3$, MoOx, $Cr_2O_3\;and\;Nb_2O_5$ were investigated with XRD, SEM, UTM and thermal expansion, etc. in this paper. $ZrTiO_4$ powder was synthesized as a monoclinic structure with processes that starting materials of $TiO_2\;and\;ZrO_2$ were mixed with ball mill and calcined above $1240^{\circ}C$ for 3 hr. Additive modified $ZrTiO_4$ specimens for flexural strength and thermal expansion measurement were obtained by mixing $ZrTiO_4$ powder with additives, pressing and firing at $1300^{\circ}C$ for 3 hr. The porosity of additive modified $ZrTiO_4$ decreased monotonically with increasing additive content by 5 wt% regardless of additive types and saturated for further increase of additive by 10wt. The flexural strength of $Al_2O_3$ (5, 10 wt%) modified $ZrTiO_4$ shows a large increase, but that of other additives modified $ZrTiO_4$ decreased. The thermal expansion coefficient of additive modified $ZrTiO_4$ except $Nb_2O_5$ decreased continuously with the content of additive. In particular, the lowest thermal expansion coefficient of $ZrTiO_4$ was obtained for the additive of $SiO_2$.
