• 한국주조공학회지
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• 제42권2호
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• pp.136-144
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• 2022

• 한국주조공학회지
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• 제44권3호
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• pp.70-76
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• 2024

규산나트륨 바인더는 주조산업의 유기바인더를 대체할 수 있는 친환경 무기바인더이지만, 대기 중의 수분에 대한 낮은 안정성을 가지고 있다. 본 연구는 경화된 규산나트륨 바인더가 가진 수분함량이 바인더의 강도와 안정성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 경화 조건을 달리하여 중자를 제작하고 굽힘강도를 측정하였다. 규산나트륨 바인더는 130℃ 이상에서 Q³와 Q²의 실리케이트 구조를 가지는 바인더 가교를 안정적으로 형성하는 것을 확인하였다. 중자의 최대 굽힘강도는 경화 조건에 크게 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다. 이는 해당 경화 조건에서 바인더 가교를 형성한 실리케이트 구조가 유사하기 때문이다. 반면에 경화된 바인더의 수분 함량이 적을수록 강도안정성은 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 경화된 규산나트륨 바인더의 수분함량은 바인더의 안정성에 영향을 미치는 중요한 인자인 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.574-580
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• 2020

무기바인더는 저온에서 경화가 가능하며, 유해가스를 배출하지 않는 친환경성과 중자 조형 시 성형된 제품의 결함이 작다는 장점으로 인해 주조 산업에 적용하고자 관련 연구가 급속도로 진행되고 있다. 그러나 실리케이트(SiO₂-Na₂O)를 주성분으로 하는 무기바인더는 실리케이트 특유의 흡습성으로 인해 공기 중 수분을 흡습하여 결합력이 약해져 주형의 강도가 급격히 감소하는 문제가 있다. 특히 주강 주조에 사용되는 사형 주형의 경우 알루미늄 주조보다 높은 주입 온도로 인해 고강도의 주물 특성을 요구한다. 이에 본 연구에서는 무기바인더의 강도와 흡습성을 개선하기 위해 에스테르기를 함유하는 왁스를 이용하여 이를 효율적으로 합성하는 방법을 연구하였다. 또한 합성된 무기바인더의 특성을 XRF와 TGA를 통해 확인하고, 일반강도와 내수강도 평가를 진행하여 주형의 강도 개선 여부를 확인하였다. 그 결과 에스테르기를 함유하는 왁스를 포함한 무기바인더의 경우 일반 강도가 증가하였으며, 특히 내수강도가 118 N/㎠에서 216 N/㎠까지 증가하여 약 55 %의 내수강도 개선 효과를 확인하였다. 또한 실제 주강 제품을 제작한 뒤 주조를 통해 우수한 주조 특성을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제32권12호
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• pp.538-544
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• 2022

In existing ceramic mold manufacturing processes, inorganic binder systems (Si-Na, two-component system) are applied to ensure the effective firing strength of the ceramic mold and core. These inorganic binder systems makes it possible to manufacture a ceramic mold and core with high dimensional stability and effective strength. However, as in general sand casting processes, when molten metal is injected at room temperature, there is a limit to the production of thin or complex castings due to reduced fluidity caused by the rapid cooling of the molten metal. In addition, because sodium silicate generated through the vitrification reaction of the inorganic binder is converted into a liquid phase at a temperature of 1,000 ℃. or higher, it is somewhat difficult to manufacture parts through high-temperature casting. Therefore, in this study, a high-strength ceramic mold and core test piece with effective strength at high temperature was produced by applying a Si-Na-Ti three-component inorganic binder. The starting particles were coated with binary and ternary inorganic binders and mixed with an organic binder to prepare a molded body, and then heat-treated at 1,000/1,350/1,500 ℃ to prepare a fired body. In the sample where the two-component inorganic binder was applied, the glass was liquefied at a temperature of 1,000 ℃ or higher, and the strength decreased. However, the firing strength of the ceramic mold sample containing the three-component inorganic binder was improved, and it was confirmed that it was possible to manufacture a ceramic mold and core via high temperature casting.