Fabrication of Nano $Y_{2}O_{3}-CeO_{2}$ Sintered Body Using Dispersion Stability

분산 안정성을 이용한 나노 $Y_{2}O_{3}-CeO_{2}$ 소결체의 제조

The dispersion stability of nano $Y_2O_3-CeO_2$ system was investigated using colloid surface chemistry. Green body of $Y_2O_3$ doped $CeO_2$ was prepared by slip casting in and aqueous system. The dispersion stability of suspension between powders and organic additive was accomplished through electrokinetic behavior of suspension, which was done by ESA apparatus. The dynamic mobility of particles was enhanced when the anionic dispersant of the amount of 1wt% was added. The dissolution of $Y^{3+}$ ion in suspension occurred in the acidic region so that pH value in slurries did not move to below 7.0. In the $CeO_2-Y_2O_3$ system, optimal preparation of suspension was made after adding the anionic dispersant as the amount of 1wt% and pH value of 11.0, and then slip-cast and sintered at 1400$^{\circ}$C, 2 hrs. It appeared relative density of >98% and homogeneous distribution of Y element in depth direction as well as in the microstructure of surface.

나노 $Y_2O_3-CeO_2$ 시스템의 분산안정성을 콜로이드 계면화학을 이용하여 조사하였다. 수계 슬립캐스팅으로 $Y_2O_3$가 첨가된 $CeO_2$의 성형체를 제조하였다. 분말과 유기첨가물 사이의 서스펜션의 분산안정성은 ESA를 이용한 서스펜션의 전기영동학적인 거동을 통하여 구하였다. 입자들의 이동도는 음이온계 분산제 1wt% 첨가 시 가장 크게 향상되었다. 산성영역에서의 $Y^{3+}$ 이온의 해리로 인해 슬러리의 수소이온 농도는 pH 7.0 이하로 내려가지 않았다. $Y_2O_3-CeO_2$ 시스템에서 서스펜션의 최적 조건은 음이온계 분산제를 1wt% 첨가하고 pH를 11.0으로 고정하는 것이고, 슬립캐스팅하여 1400$^{\circ}$C에서 2시간 소결하였다. 소결체는 98% 이상의 상대밀도를 나타내었으며, 표면 미세구조에서뿐만 아니라 단면의 깊이 방향에서도 Y원소의 분포가 균일하였다.