KR101157519B1 - 고밀도 ＴｉＮ/Ｔｉ５Ｓｉ３ 세라믹 복합체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고밀도 TiN/Ti₅Si₃ 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제를 이용하여 세라믹 복합체를 제조함에 있어서 질소처리, 진공 하에서 열분해 및 아르곤 하에서 가압처리하여 TiN 상 및 Ti₅Si₃ 상으로 구성된 치밀한 밀도를 갖는 세라믹 복합체를 제공할 수 있다.

고분자 세라믹 전구체, Ti-충진제, 열분해, 세라믹 복합체

Description

고밀도 ＴｉＮ/Ｔｉ５Ｓｉ３ 세라믹 복합체 및 그 제조방법{High density ＴｉＮ/Ｔｉ５Ｓｉ３ ceramic composites and method for preparing the same}

본 발명은 고밀도 TiN/Ti₅Si₃ 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제를 이용하여 세라믹 복합체를 제조함에 있어서 질소처리, 진공 하에서 열분해 및 아르곤 하에서 가압처리하여 TiN 상 및 Ti₅Si₃ 상으로 구성된 치밀한 밀도를 갖는 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

티타늄 나이트라이드(Titanium nitride)는 특별한 물리화학적 특징들로 인해 큰 관심을 끌어왔다. 고강도, 내마모성, 내화성, 높은 열적 안정성 등의 우수한 특징들로 인해 다른 금속 및 세라믹에 대한 첨가제 및 코팅제로 사용하여 이들의 내마모성을 개선할 수 있다. 또한, 티타늄 나이트라이드의 높은 전기 전도도로 인해 전도성 세라믹을 제조하기 위한 다른 세라믹 매트리스와 함께 유용한 첨가제로 이용된다. 그러나, 대부분의 티타늄 나이트라이드는 모노리딕형 세라믹으로 그들을 고밀화하기가 어렵기 때문에 산업적 응용에는 거의 이용되지 않았다. TiN을 무가압 상태에서 소결시키기 위해서는 고온이 요구되므로, 비정상적인 과립의 성장 및 상기 기계적 특징들의 저하를 유발한다. 또한, TiN의 열간 성형은 단순한 형상을 생산하는 것에 제한되었다.

최근에, 폴리실란, 카보실란, 실라잔, 또는 실록산 등의 고분자를 포함하는 실리콘 세라믹 전구체로부터 세라믹 소재를 제조하는 기술에 특별히 관심이 집중되었다. 고분자 세라믹 전구체는 성형 및 가공성이 좋고, 낮은 온도에서 세라믹으로 쉽게 변할 수 있다. 그러나, 열분해성 고분자-세라믹 전환 시 밀도 증가로 인한 엄청난 수축으로 기공 및 크랙 등의 결함 형성을 유발한다. 따라서, 세라믹 복합체에 첨가할 Ti, Cr, Zr 등의 활성 충진제(filler)가 필요하다. 고분자 전구체에서 충진제(filler)의 분산을 통해 수축과 기공 형성을 감소할 수 있으므로, 대부분의 연구들은 고분자 열분해를 이용하여 TiN을 포함하는 세라믹 소재를 개발하는 것을 목표로 하였다. 그러나, 대부분의 연구들은 단지 복합체 조성을 조절하여 미세구조를 제어하는데 초점을 맞추어 왔으나, 고분자 열분해에 의해 치밀한 밀도를 갖는 TiN을 기초로 한 세라믹 복합체를 얻지는 못하였다.

본 발명의 목적은 고분자 세라믹 전구체 및 활성 충진제(filler)의 열분해에 의한 고밀도의 TiN을 기초로 한 세라믹 복합체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제(filler)를 포함하는 혼합물을 600 내지 1000℃에서 질소처리하여 세라믹 복합체를 제공하는 단계;

상기 세라믹 복합체를 진공 하에서 1200 내지 1600℃에서 열분해 하는 단계; 및

상기 열분해 시킨 복합체를 아르곤 분위기 하에서 1200 내지 1600℃에서 가압하는 단계를 포함하는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법으로 제조된, TiN 상 및 Ti₅Si₃ 상으로 구성된 고밀도 세라믹 복합체를 제공한다.

본 발명은 고분자 세라믹 전구체 및 활성 충진제를 이용하여 열분해 과정을 제어함으로써 치밀한 밀도를 갖는 신규한 세라믹 복합체를 제공하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.

본 발명은

고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제(filler)를 포함하는 혼합물을 600 내지 1000℃에서 질소처리하여 세라믹 복합체를 제공하는 단계;

상기 세라믹 복합체를 진공 하에서 1200 내지 1600℃에서 열분해 하는 단계; 및

상기 열분해 시킨 복합체를 아르곤 분위기 하에서 1200 내지 1600℃에서 가압하는 단계를 포함하는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법에 있어서, 제1단계는 고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제를 포함하는 혼합물에 질소처리하여 세라믹 복합체를 제공하는 단계이다.

상기 질소처리는 고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제의 혼합물을 가공(milling)하여 분말로 제조한 다음 몰딩과정을 거쳐 질소 분위기 하에서 0.5 내지 5 ℃/min의 승온속도로 하여 600 내지 1000℃에서 10분 이상 동안 열처리하여 실시할 수 있다.

구체적으로 상기 질소처리 후 세라믹 복합체의 XRD 패턴에 따르면, 400℃ 이상에서 분해되기 시작하여 800℃에서 완전히 분해될 수 있다. 650℃에서 충진제인 TiH₂가 흡열반응에 의해 티타늄 및 수소가스로 분해되며, 충진제 유래의 Ti는 도입된 질소가스 및 고분자 유래의 실리콘과 반응하여 850℃ 정도에서 다양한 형태의 TiN 및 Ti₅Si₃ 상들이 형성될 수 있다.

상기 고분자 세라믹 전구체는 특별히 제한하는 것은 아니나, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들의 공중합체를 사용하는 것이 좋다.

[화학식 1]

[RSiO_1.5]n

[화학식 2]

[R'₂SiO]n

상기 식에서,

R은 수소, 하이드록시, 또는 알킬이고,

R'는 수소, 알킬, 알케닐, 또는 사이클릭 알킬이고,

n은 고분자의 중량평균분자량에 의해 정해지는 값으로 정수를 나타낸다.

본 발명의 화학식 1 또는 2의 화합물의 치환체의 정의에 사용된 용어는 하기와 같다.

"알킬"은 다른 기재가 없는 한, 탄소수 1 내지 24의 직쇄 또는 분지쇄의 포화 탄화수소를 가리킨다. C_1-24 알킬기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸 및 tert-부틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 이소헥실, 이소헵틸, 이소옥틸, 이소노닐 및 이소데실이 포함되나, 이들에 제한되지 않는다.

"사이클릭 알킬"은 다른 기재가 없는 한, 사이클로펜틸, 사이클로헥산 또는 사이클로페닐일 수 있다.

"알케닐"은 다른 기재가 없는 한, 비닐, 알릴 또는 헥세닐일 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 화학식 1 또는 2의 화합물은 메틸실록산, 메틸폴리실세스퀴녹산 등을 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.

또한, 상기 Ti 충진제는 Ti를 포함하는 화합물이라면 특별히 제한하지는 않으며, 예를 들어, Ti, 또는 TiH₂ 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

상기 Ti 충진제의 함량은 세라믹 복합체의 밀도에 영향을 줄 수 있다. 즉, 최종 밀도는 Ti 충진제의 함량이 감소함에 따라 감소할 수 있다. 또한, Ti₅Si₃ 함량 역시 상기 충진제의 함량에 의존적으로 감소할 수 있다. 따라서, 상기 Ti 충진제의 함량은 고분자 세라믹 전구체 100 중량부에 대하여 40 내지 70 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제를 포함하는 혼합물은 알루미늄아세티아세토네이트를 촉매로 더 포함할 수 있다.

상기 촉매는 고분자 세라믹 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 함량 범위 내일 경우 고분자전구체의 가교반응이 촉진되기 때문이다.

본 발명의 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법에 있어서, 제2단계는 상기 제1단계에서 얻은 세라믹 복합체를 진공 하에서 1200 내지 1600℃에서 30분 내지 2 시간 동안 열분해 하는 단계이다.

상기 질소처리를 거친 세라믹 복합체는 열분해 동안 처리가스 분위기에 매우 의존적인데, 본 발명의 일 구체예에 따르면, 진공 하에서 열분해된 복합체의 밀도는 질소 또는 아르곤 분위기에서 열분해된 복합체의 밀도에 비해 현저히 높다(약 97.3 TD%).

상기 열분해 시킨 복합체의 XRD 패턴에 따르면, 질소 분위기 하에서는 TiN 상만이 관찰되며, 질소처리 시 형성된 알파 및 엡실론-TiN은 큐빅 구조를 갖는 안정된 형태로 변형된다. Ti₅Si₃ 상은 도입된 질소가스 및 고분자 유래의 비정질의 Si-O-C 상의 산소와 반응하여 하기 반응식 1과 같이 TiN 및 SiO 가스를 형성한다.

[반응식 1]

Ti₅Si₃(s) + 5/2N₂(g) + 3O → 5TiN(s) + 3SiO(g)

또한, 아르곤 및 진공 하에서 Ti₅Si₃ 상이 보존될 수 있다. 그러나, 종래 기술에서 형성되는 TiC 상은 형성되지 않는다. 이는 Ti 대부분이 질소처리 동안 질소 및 고분자 유래의 Si와 이미 반응하여 이후 아르곤 분위기 하에서는 형성될 수 없기 때문이다.

또한, 아르곤 및 진공 하에서 동일한 상이 형성될 수 있으나, 밀도 면에서는 진공에서 열분해된 시편이 아르곤 분위기 하에서 열분해된 시편보다 훨씬 높다. 이는 기공 내 포획된 가스가 시편의 고밀화를 억제하기 때문이다.

본 발명의 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법에 있어서, 제3단계는 상기 열분해 시킨 복합체를 아르곤 분위기 하에서 1200 내지 1600℃에서 30분 내지 1 시간 동안 가압하여 치밀한 밀도를 갖는 세라믹 복합체를 제조하는 단계이다.

상기 가압은 1 내지 6 MPa에서 실시할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 단계에서 질소 분위기 하에서 열처리한 세라믹 복합체는 상기 반응식 1에 해당하는 반응이 역시 일어나며, SiO 가스상의 형성이 더 커져 상대밀도는 감소할 수 있다. 반면, 아르곤 가스에 의해 가압된 세라믹 복합체에서는 다른 상의 형성을 유도하는 화학반응이 없어 TiN 및 Ti₅Si₃ 상으로 구성되어 있고, 상대밀도는 증가하게 되어 결과적으로 99% 이상의 밀도를 갖는 고밀도 세라믹 복합체를 얻을 수 있다.

상기 단계를 거쳐 얻은 고밀도 세라믹 복합체는 상대적으로 어둡고 큰 TiN과 밝은 Ti₅Si₃ 입자가 명백한 경계를 형성하면서 존재하고 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법으로 제조된, TiN 상 및 Ti₅Si₃ 상으로 구성된 고밀도 세라믹 복합체에 관한 것이다.

본 발명의 고밀도 세라믹 복합체는 비커 경도가 18 GPa, 밀도가 99.2%, 2.5 MPam^1/2의 파괴인성, 270 MPa의 휨 강도 및 6200 ohm^-1?cm^-1의 전기 전도도를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1> 세라믹 복합체의 제조

고분자 세라믹 전구체로 평균분자량이 9,400g/mol인 메틸실록산(Methylsiloxane, MK, Wacker, Germany)을 선택하였고, 충진제로 TiH₂를 사용하였다.

70 부피%의 개시 충진제(filler) 분획 및 총 고분자 함량의 2 중량%의 촉 매(Aluminumacetyacetonate, C₁₅H₂₁AlO₆)를 포함하는 고분자/충진제 혼합물을 드라이 볼 밀링법(dry ball milling method)에 따라 15시간 동안 제조하였다. 상기 고분자-충진제 혼합물 분말을 직경이 20mm인 금속 다이에 넣고 230℃에서 30MPa의 축압 하에서 45분간 몰딩하였다. 상기 컴팩트를 질소 분위기 하에서 0.5℃/min의 낮은 가열속도로 850℃까지 열처리하였다. 열처리한 시편을 1600℃의 열분해 온도에서 다양한 분위기 하에서 유지하고 나서, 2MPa의 압력에서 1시간 동안 가스압 소결을 실시하였다.

상기 시편의 밀도는 아르키메데스 방법에 따라 측정하였다. 상기 열분해된 시편의 이론 밀도는 시편 분말의 pycnometric 측정에 따라 측정하였다. monohromated Cu-Ka-radiation을 이용한 X-선 회절에 의해 상을 분석하였다. 상기 시편의 미세구조는 주사전자현미경(SEM; S-2150, Hitachi) 및 투과전자현미경(TEM; JSM-35CF, JEOL)에서 실험하였다.

비커 경도(HV 112, Akashi, Japan)는 98N 로드 조건 하에서 20초 동안 10 포인트 측정에 의해 측정하였고, 최대 및 최소값을 제외한 8개 포인트의 평균값을 계산하였다. 상기 시편의 파괴인성 K_IC은 98N 로드 조건 하에서 20초 동안 Indentation Fracture(IF) 방법에 따라 측정하였다. 휨 강도는 표면이 다이아몬드 광택(diamond polishing)에 의해 마무리되어 있는 직사각형 막대로부터 한 뼘 길이가 16mm인 3점 휨 시험에 따라 측정하였다.

실온에서 상기 시편의 전기 전도도를 얻기 위해 Keithley 224 programmable current source meter 및 Keithley 2000 multimeter를 포함한 DC-4 프로브 방법을 사용하였다.

<실험예 1> 질소처리-열분해 처리를 거친 복합체

70 부피% TiH₂를 포함한 시편을 우선 질소 분위기 하에서 850℃에서 반응시키고 나서, 다양한 분위기 하에서 1600℃까지 가열하였다. 상기 결과는 표 1에 요약하였다.

표 1에 나타난 바와 같이, 시편의 밀도는 가열 동안 분위기에 강하게 의존적이었다. 질소 및 아르곤 분위기에서 열분해된 시편의 밀도는 진공 하에서 열분해된 시편의 밀도에 비해 훨씬 낮았다(viz. 97.3 TD%).

도 1은 질소 분위기 하에서 850℃에서 열분해된 70 부피% TiH₂를 포함하는 시편의 XRD 패턴을 나타낸 것으로, 가열 동안, 고분자의 분해는 400℃ 이상에서 시작하였고, 거의 800℃에서 완성되었다. 650℃에서, 충진제인 TiH₂이 흡열반응에 의해 티타늄 및 수소가스로 분해되었다. 충진제 유래의 Ti는 도입된 질소가스 및 고분자 유래의 실리콘과 반응하여 850℃에서 다형성 TiN 및 Ti₅Si₃ 상을 형성하였다.

다음으로, 질소 분위기 하에서 850℃에서 미리 열처리한 후 다양한 분위기 하에서 1600℃에서 열분해된 70 부피% TiH₂ 를 포함하는 시편의 XRD 결과는 도 2에 도시하였다.

질소 분위기 하에서 TiN 상 만이 관찰되었다. 850℃에서 형성된 알파 및 엡실론-TiN은 고온에서 큐빅 구조를 갖는 안정된 TiN으로 변형되었다. Ti₅Si₃ 상은 도입된 질소가스 및 고분자 유래의 비결정질의 Si-O-C 상의 산소와 반응하여 TiN 및 SiO 가스를 형성하였다.

[반응식 1]

Ti₅Si₃(s) + 5/2N₂(g) + 3O → 5TiN(s) + 3SiO(g)

그러나, 아르곤 및 진공 하에서 Ti₅Si₃ 상이 1600℃까지 보존되었다. 참고로 다른 연구에서, 폴리실록산/Ti 혼합물의 열분해 동안 아르곤 분위기 하에서 TiC가 관찰되었다. TiC는 아르곤 분위기 하에서 고분자 열분해 동안 유래된 탄화수소 프래그먼트와 Ti의 반응에 의해 형성되었다. 그러나, Ti₅Si₃ 및 TiN은 TiC보다 열역학적으로 훨씬 안정하다. 본 발명에서는 Ti 대부분이 질소 분위기 하에서 850℃에서 미리 열처리하는 동안 질소 및 고분자 유래의 Si와 이미 반응한 것으로 보인다. 그러므로, TiC는 이후 아르곤 분위기 하에서 처리 동안 형성될 수 없는 것이다. 비록 아르곤 및 진공 하에서 동일한 상이 형성된다 할 지라도, 진공에서 열분해된 시편의 밀도가 아르곤 분위기 하에서 열분해된 시편의 것보다 훨씬 높았다. 이는 반응 및 시편으로부터 생성된 열분해된 가스의 방출이 고밀화 과정에서 중요한 역할을 담당하며, 치밀한 밀도를 갖는 시편이 진공 하에서 시편에 있는 가스의 제거를 통해 얻을 수 있는 것임을 알 수 있다. 즉, 기공 내 포획된 가스는 시편의 고밀화를 억제하였다.

<실험예 2> 질소처리-열분해-가압 처리를 거친 복합체

상기에서 질소처리-진공 열분해를 거친 시편을 2MPa 압력에서 질소 또는 아르곤 하에서 1600℃에서 1시간 열분해하여 훨씬 더 높은 밀도를 달성하였다.

질소가스 하에서 열처리한 시편의 경우, 상기 반응식 1에 해당하는 반응이 역시 일어났고, SiO 가스상의 형성이 더 커졌기 때문에 상대밀도는 결과적으로 84.5%로 감소하였다. 그러나, 아르곤 가스에 의해 가압된 시편에서는 다른 상들의 형성을 유도하는 화학반응이 없어 상대밀도는 증가하였고, 99.2%의 밀도를 갖는 시편을 극적으로 얻었다.

도 3은 2MPa 압력에서 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 가압된 시편의 XRD 분석을 도시한 것으로, 질소 분위기에서는 TiN 상만이 관찰되었다. 그러나, 아르곤 하에서 가압된 시편의 경우, TiN 및 Ti₅Si₃ 상이 보존되었다.

도 4는 아르곤 가스에 의해 가압된 시편의 SEM 및 TEM 사진도를 나타낸 것으로, 조잡한 TiN 및 Ti₅Si₃ 입자들이 발견되었다. TEM 사진도에서, 보다 어둡고 큰 TiN(a) 및 밝은 Ti₅Si₃ 입자(b)가 명백한 경계를 형성하면서 발견되었고, 이는 EDS spectroscopy에서 분석하였다. 그들의 체적율을 측정하기 위해, 이미지 분석기로 Ti₅Si₃ 상의 면적을 계산하였다. SEM 미세구조에서 25 부피%의 체적율을 갖는 Ti₅Si₃ 상의 존재가 입증되었다. 실리콘 함량이 25 부피%인 Ti₅Si₃는 30 부피% 폴리실록산의 초기 실리콘 함량과 대략 일치하였다. 그러므로, 이는 폴리실록산에 존재하는 Si는 Ti₅Si₃ 상을 형성하기 위해 완전히 소비됨을 알 수 있는 것이다.

또한, TiH₂ 함량 별로 실험한 결과, 최종 밀도는 TiH₂ 함량이 감소함에 따라 감소하였다. 이는 고분자 함량이 높아 초기 고분자 유래의 Si 함량이 높음에도 불구하고, Ti₅Si₃ 함량은 TiH₂ 함량이 감소함에 따라 감소하였다. 이를 통하여 Ti와 반응하고 남은 고분자 유래의 미반응 Si-O-C 상은 1400℃ 이상의 온도에서 탄소열 환원에 의해 분해될 수 있어, 다공성이 상당히 증가케 한다. 고밀도 TiN-Ti₅Si₃ 를 위한 최적 개시 TiH₂ 함량은 폴리실록산의 Si가 TiH₂에서 유래한 Ti와 완전히 반응하여 미반응 고분자 유래의 Si-O-C 상이 존재하지 않을 때 이루어지는 것으로 사료된다.

질소처리-진공 열분해-아르곤 가압처리를 거쳐 형성된 고밀도 TiN/Ti₅Si₃ 세라믹 복합체의 기계적 특징 및 전기 전도도는 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타난 바와 같이, 비커 경도는 18 GPa이고, 영계수는 232 GPa, 휨 강도는 270 MPa 및 파괴인성은 3.5 MPam^1/2 였다. Ti₅Si₃의 굽힘강도는 94MPa인 것으로 조사되었으며, 이는 TiN보다 훨씬 낮은 것이다. TiN/Ti₅Si₃ 세라믹 복합체는 TiN 세라믹보다 더 낮은 기계적 특징들을 갖는데, 이는 유연한 Ti₅Si₃ 상과 연관되어 있는 것으로 사료된다. 전기 전도도는 실온에서 6200 ohm^-1?m^-1 이며, 역시 TiN 보다 약간 더 작다(7692 ohm^-1?m^-1).

결론적으로, 치밀한 밀도를 갖는 TiN/Ti₅Si₃ 세라믹 복합체는 TiH₂ 및 메틸폴리실록산의 혼합물로부터 얻었다. 70 부피%의 TiH₂를 포함하는 시편은 질소가스 하에서 850℃에서 미리 열처리한 후 진공 하에서 1600℃까지의 온도에서 열분해하고, 2MPa 압력에서 아르곤 분위기 하에서 1600℃에서 1시간 동안 열처리하여, 기공으로부터 반응 가스의 방출을 통해 치밀한 밀도를 갖는 시편을 얻을 수 있었다. 이 공정에서 TiH₂ 함량 및 열분해 분위기가 고밀화 과정에서 중요한 역할을 담당한다. 상기 복합체의 미세구조는 TiN 및 Ti₅Si₃ 입자들로만 구성되어 있다. 그들의 물리적 특징들은 Ti₅Si₃ 상의 존재로 인해 순수 TiN의 것보다 약간 더 낮았다.

도 1은 질소가스 분위기 하에서 850℃에서 열분해된 70 부피%의 TiH₂를 포함하는 시편의 XRD 패턴을 도시한 것이다.

도 2는 다양한 분위기 하에서 1600℃에서 열분해된 70 부피%의 TiH₂를 포함하는 시편의 XRD 패턴을 도시한 것이다.

도 3은 2MPa 압력에서 아르곤(a) 및 질소(b) 하에서 1600℃에서 1시간 동안 처리한 시편의 XRD 패턴을 도시한 것이다.

도 4는 2MPa 압력에서 아르곤 가스 하에서 1600℃에서 1시간 동안 처리된 시편의 미세구조를 나타내는 SEM(a) 및 TEM(b) 사진도이다.

Claims (10)

1. 고분자 세라믹 전구체 및 Ti-충진제(filler)를 포함하는 혼합물을 600 내지 1000℃에서 질소처리하여 세라믹 복합체를 제공하는 단계;

   상기 세라믹 복합체를 진공 하에서 1200 내지 1600℃에서 열분해 하는 단계; 및

   상기 열분해 시킨 복합체를 아르곤 분위기 하에서 1200 내지 1600℃에서 가압하는 단계를 포함하는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   질소처리는 0.5 내지 5 ℃/min 승온속도에서 실시하는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   고분자 세라믹 전구체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법:

   [화학식 1]

   [RSiO_1.5]n

   [화학식 2]

   [R'₂SiO]n

   상기 식에서,

   R은 수소, 하이드록시, 또는 알킬이고,

   R'는 수소, 알킬, 알케닐, 또는 사이클릭 알킬이고,

   n은 고분자의 중량평균분자량에 의해 정해지는 값으로 정수를 나타낸다.
4. 제1항에 있어서,

   Ti 충진제는 Ti 및 TiH₂로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   Ti 충진제는 고분자 세라믹 전구체 100 중량부에 대하여 40 내지 70 중량부로 포함되는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   혼합물은 알루미늄 아세티아세토네이트를 촉매로 더 포함하는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   촉매는 고분자 세라믹 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 포함되는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
8. 제1항에 있어서,

   가압은 1 내지 6 MPa에서 실시하는 고밀도 세라믹 복합체의 제조방법.
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