KR102143817B1 - HIGH THERMAL CONDUCTIVE MgO COMPOUNDS AND MgO CERAMICS - Google Patents

HIGH THERMAL CONDUCTIVE MgO COMPOUNDS AND MgO CERAMICS Download PDF

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Abstract

　본 발명은 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물, 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법 및 마그네시아(MgO) 세라믹스에 대한 것으로 구체적으로, 수학식(1) MgO + x wt.% TiO2, 수학식(2) MgO + y wt.% Nb2O5, 수학식(3) MgO + z wt.% ZrO2, 수학식(4) MgO + w wt.% Al2O3(상기 수학식(1) 내지 (4)에서, x,y,z,w는 0<x,y,z,w≤10.0이다.)인 것을 특징으로 하는 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물, 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법 및 높은 열전도성을 보이는 마그네시아(MgO) 세라믹스에 대한 것이다.The present invention relates to a high thermal conductivity magnesia (MgO) composition, a method for manufacturing magnesia (MgO) ceramics, and magnesia (MgO) ceramics. Specifically, Equation (1) MgO + x wt.% TiO 2 , Equation (2) MgO + y wt.% Nb 2 O 5 , Equation (3) MgO + z wt.% ZrO 2 , Equation (4) MgO + w wt.% Al 2 O 3 (Equations (1) to (4) above In, x,y,z,w is 0<x,y,z,w≤10.0.), high thermal conductivity magnesia (MgO) composition, magnesia (MgO) ceramics manufacturing method and high thermal conductivity It is about Magnesia (MgO) ceramics.

Description

고열전도성 마그네시아 조성물 및 마그네시아 세라믹스 {HIGH THERMAL CONDUCTIVE MgO COMPOUNDS AND MgO CERAMICS}High thermal conductivity magnesia composition and magnesia ceramics {HIGH THERMAL CONDUCTIVE MgO COMPOUNDS AND MgO CERAMICS}

본 발명은 마그네시아(MgO) 조성물 및 이를 통해 제조된 마그네시아(MgO) 세라믹스에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 마그네시아(MgO)에 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5), 산화지르코늄(ZrO2), 또는 알루미나(Al2O3)를 첨가하여, 1300℃ 내지 1400℃에서 상기 마그네시아(MgO) 조성물의 소결이 가능하게 하며, 이를 통해 제조된 고열전도성 특성을 지닌 마그네시아(MgO) 세라믹스에 관한 것이다. The present invention relates to a magnesia (MgO) composition and magnesia (MgO) ceramics prepared therethrough, and more specifically, titanium dioxide (TiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), zirconium oxide in magnesia (MgO) (ZrO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is added to enable sintering of the magnesia (MgO) composition at 1300°C to 1400°C, and magnesia (MgO) ceramics having high thermal conductivity properties manufactured through this About.

일반적으로 세라믹 기판은 고열전도성 저가 산화물 세라믹 소재인 알루미나(Al2O3)를 세라믹 기판용 소재로 많이 사용하고 있다. 그러나, 알루미나(Al2O3)의 열전도도는 20-35 W/mK로 다소 낮아서, 저가 방열 세라믹 기판이 사용되는 제품의 수명을 향상 시키기 위해 저가 산화물 방열 소재의 열전도도 개선이 필요하다. In general, ceramic substrates use alumina (Al 2 O 3 ), which is a low-cost oxide ceramic material with high thermal conductivity, as a material for ceramic substrates. However, since the thermal conductivity of alumina (Al 2 O 3 ) is slightly low, 20-35 W/mK, it is necessary to improve the thermal conductivity of the low-cost oxide heat dissipating material in order to improve the life of the product in which the low-cost heat-radiating ceramic substrate is used.

산화물 이외에 우수한 열전도성 세라믹 소재로 질화물 소재들이 사용되고 있다. 질화알루미늄(AIN), 질화규소(Si3N4) 등의 질화물은 100 W/mK 이상의 높은 열전도도를 보이지만, 소재가 매우 고가이며, 소결온도가 1800℃ 이상으로 매우 높고, 공기 중에서 소결할 수 없는 단점이 있다. 따라서 가격 경쟁력이 요구되는 일반 방열 기판 소재로는 적합하지 않다.In addition to oxides, nitride materials are used as excellent thermally conductive ceramic materials. Nitrides such as aluminum nitride (AIN) and silicon nitride (Si 3 N 4 ) show high thermal conductivity over 100 W/mK, but the material is very expensive, the sintering temperature is very high, over 1800°C, and cannot be sintered in air. There are drawbacks. Therefore, it is not suitable as a general heat dissipating substrate material requiring price competitiveness.

마그네시아(MgO) 소재의 경우, 알루미나(Al2O3)에 비해 열전도도가 30-60 W/mK으로 높은 장점이 있다. 그러나, 알루미나(Al2O3)가 약 1500℃에서 소결되는 반면, 마그네시아(MgO)는 1700℃이상 고온에서 소결되는 단점이 있어 마그네시아(MgO) 소결 조건의 개선이 필요하다. 그 동안 마그네시아(MgO)의 저온소결 시도는 있었으나, 열전도도를 유지하면서 소결온도를 낮추는 방열 세라믹 기판용 소재 연구는 없었다.In the case of magnesia (MgO) material, compared to alumina (Al 2 O 3 ), thermal conductivity is 30-60 W/mK, which has a high advantage. However, while alumina (Al 2 O 3 ) is sintered at about 1500° C., magnesia (MgO) has a disadvantage of being sintered at a high temperature of 1700° C. or higher, and thus, improvement of magnesia (MgO) sintering conditions is required. There have been attempts at low-temperature sintering of magnesia (MgO), but there has been no research on materials for heat-radiating ceramic substrates that lower the sintering temperature while maintaining thermal conductivity.

열전도성 특성의 고려 없이 마그네시아(MgO)의 소결온도를 낮추는 연구의 예를 들면, 마그네시아(MgO)에 첨가제인 불화리튬(LiF), 산화비스무트(Bi2O3) 등으로 구성되는 조성물을 첨가함으로서 소결온도를 1500℃이하로 낮출 수 있다고 알려져 있다. 또한, 저온 소결 첨가제로서 유리소재를 첨가하면 1400℃이하에서 소결이 가능하다는 연구 결과도 발표되어 있다. (등록특허 KR10-1417445호)As an example of research on lowering the sintering temperature of magnesia (MgO) without considering thermal conductivity properties, by adding a composition consisting of lithium fluoride (LiF) and bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), which are additives, to magnesia (MgO). It is known that the sintering temperature can be lowered to 1500℃ or less. In addition, research results have been published that sintering is possible at 1400°C or less by adding a glass material as a low-temperature sintering additive. (Registered Patent KR10-1417445)

그 외에 마그네시아(MgO)는 아니지만, 마그네시아(MgO)와 유사한 마그네사이트(Magnesite)의 저온 소결 연구도 발표된 바 있다. 마그네사이트(Magnesite)에 첨가제인 이산화티탄(TiO2) 또는 산화철(Fe2O3)을 첨가하면 소결온도를 1600 내지 1650℃로 낮출 수 있다. (Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 4, page 67-76, 2016) 뿐만 아니라, 황산마그네슘수화물(MgSO4·7H2O)에 첨가제인 황산티탄수화물(TiOSO4·2H2O)을 첨가하여 1200℃에서 상합성 공정을 거치면, 소결온도를 1500 내지 1600℃로 낮출 수 있다고 발표된 바 있다. (Journal of the Korean Ceramic Society Vol. 31, No. 5, Page 471~476, 1994)In addition, a study on low temperature sintering of magnetite, which is not magnesia (MgO) but similar to magnesia (MgO), has also been published. If titanium dioxide (TiO 2 ) or iron oxide (Fe 2 O 3 ), which is an additive, is added to magnetite, the sintering temperature can be reduced to 1600 to 1650°C. (Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 4, page 67-76, 2016), as well as magnesium sulfate hydrate (MgSO 4 · 7H 2 O) by adding titanium sulfate (TiOSO 4 · 2H 2 O) as an additive to 1200 It has been announced that the sintering temperature can be lowered to 1500 to 1600 °C by going through the phase synthesis process at °C. (Journal of the Korean Ceramic Society Vol. 31, No. 5, Page 471~476, 1994)

따라서, 마그네시아(MgO)의 고열전도 특성은 유지하면서 알루미나(Al2O3)의 소결온도인 1500℃보다 낮은 온도에서 소결이 가능하도록 하여 가격 경쟁력이 있는 저가의 고열전도성 산화물 신소재의 개발 연구가 필요하다.Therefore, it is necessary to develop and research a new low-cost high thermal conductivity oxide material with price competitiveness by enabling sintering at a temperature lower than 1500℃, which is the sintering temperature of alumina (Al 2 O 3 ), while maintaining the high thermal conductivity of magnesia (MgO). Do.

본 발명에서는 (K,Na)NbO3(KNN), SrTiO3 (ST), BaTiO3 (BT) 등의 소재의 연구 결과를 통해 알려진 바가 있는 도너(donor) 용 산화물의 첨가를 통한 소결성 향상을 통하여, 마그네시아(MgO)의 소결온도를 1500℃보다 낮은 온도로 낮출 수 있다. 위와 같은 산화물에 도너(donor)로 작용하는 산화물을 첨가하면 발생하는 결함들(ionic vacancies, dislocations, stacking faults, and twins)로 인해 입성장이 촉진된다. 이러한 입성장의 촉진은 소재의 소결성을 향상 시킬 수 있다. (Composition Design for Growth of Single Crystal by Abnormal Grain Growth in Modified Potassium Sodium Niobate Ceramics, Cryst. Growth Des. 16, page 6586-6592, 2016)In the present invention, through the improvement of sinterability through the addition of oxides for donors, which are known through research results of materials such as (K,Na)NbO 3 (KNN), SrTiO 3 (ST), and BaTiO 3 (BT). , The sintering temperature of magnesia (MgO) can be lowered to a temperature lower than 1500°C. Grain growth is promoted due to defects (ionic vacancies, dislocations, stacking faults, and twins) that occur when an oxide acting as a donor is added to the above oxide. This acceleration of grain growth can improve the sinterability of the material. (Composition Design for Growth of Single Crystal by Abnormal Grain Growth in Modified Potassium Sodium Niobate Ceramics, Cryst. Growth Des. 16, page 6586-6592, 2016)

본 발명의 목적은 저온 소결(<1500℃)과 고열전도성 특성을 동시에 갖는 마그네시아(MgO) 조성물 및 마그네시아(MgO) 세라믹스를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a magnesia (MgO) composition and magnesia (MgO) ceramics having both low-temperature sintering (<1500°C) and high thermal conductivity properties.

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 하나의 목적을 달성하기 위하여, 마그네시아(MgO)에서 도너(donor)로 작용할 수 있는 산화물 첨가제를 첨가함으로써 마그네시아(MgO)의 소결성을 높이고 1500℃ 보다 낮은 저온에서 소결이 가능하도록 한다. 도너(donor)라 함은 Mg2 + 이온에 비해 원자가가 높은 이온을 포함하는 산화물로 대표적으로 Nb5 +, Ti4 +, Zr4 +, Al3 + 등이 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.In order to achieve one of the above objects, an oxide additive capable of acting as a donor in magnesia (MgO) is added to increase the sinterability of magnesia (MgO) and to enable sintering at a low temperature lower than 1500°C. A donor is an oxide containing ions having a higher valency than Mg 2 + ions, and typically includes Nb 5 + , Ti 4 + , Zr 4 + , and Al 3 + , but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물은 수학식(1) MgO + x wt.% TiO2, 수학식(2) MgO + y wt.% Nb2O5, 수학식(3) MgO + z wt.% ZrO2, 또는 수학식(4) MgO + w wt.% Al2O3 (상기 수학식(1) 내지 (4)에서, x,y,z,w는 0<x,y,z,w≤10.0이다.)을 만족한다.According to an embodiment of the present invention, a high thermal conductivity magnesia (MgO) composition according to an embodiment of the present invention is represented by Equation (1) MgO + x wt.% TiO 2 , Equation (2) MgO + y wt.% Nb 2 O 5 , Equation (3) MgO + z wt.% ZrO 2 , or Equation (4) MgO + w wt.% Al 2 O 3 (In Equations (1) to (4), x,y,z,w are 0<x,y,z,w≤10.0.) is satisfied.

본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법은 (a)마그네시아(MgO)에 산화물을 첨가 및 혼합하여, 청구항 1 내지 3중 어느 하나의 조성물을 제조하는 단계; (b)상기 조성물을 건조하는 단계; (c)상기 조성물을 소결하는 단계;를 포함하며, 마그네시아(MgO)의 저온소결에 있어서, 도너(Donor)로 작용할 수 있는 한 가지 이상의 산화물의 첨가를 통해 소결성 향상을 통한 저온소결을 달성한다.According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics according to an embodiment of the present invention includes (a) adding and mixing an oxide to magnesia (MgO), Preparing the composition; (b) drying the composition; (c) sintering the composition; including, in low-temperature sintering of magnesia (MgO), low-temperature sintering is achieved through improved sinterability through the addition of one or more oxides that can act as donors.

본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스 기판 조성물은 열전도도가 높은 마그네시아(MgO)를 1500℃ 보다 낮은 온도에서 소결이 가능하도록 하면서, 높은 열전도도를 부여함으로써, 마그네시아(MgO) 소재를 저가의 방열 세라믹 기판용 소재로 적용 가능하도록 하는 효과가 있다. The magnesia (MgO) ceramics substrate composition according to the present invention makes it possible to sinter magnesia (MgO) having high thermal conductivity at a temperature lower than 1500°C, while imparting high thermal conductivity, so that the magnesia (MgO) material is a low-cost heat-radiating ceramic. It has the effect of making it applicable as a substrate material.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 마그네시아(MgO)에 이산화티탄(TiO2)을 첨가하여 소결한 시편의 열확산도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 마그네시아(MgO)에 오산화니오비움(Nb2O5)을 첨가하여 소결한 시편의 열확산도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 마그네시아(MgO)에 산화지르코늄(ZrO2)을 첨가하여 소결한 시편의 열확산도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 마그네시아(MgO)에 0.3중량%이산화티탄(TiO2), 0.3중량%오산화니오비움(Nb2O5) 및 산화지르코늄(ZrO2)의 조성물을 첨가하여 소결한 시편의 열확산도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 마그네시아(MgO)에 알루미나(Al2O3)를 첨가하여 소결한 시편의 열확산도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 마그네시아(MgO) + 2.0wt.%이산화티탄(TiO2)의 조성물로 제조된 시편과 마그네시아(MgO) + 2.0wt.% 산화지르코늄(ZrO2)의 조성물로 제조된 시편을 각각 1400℃에서 2시간 동안 소결한 후 그 표면을 전자현미경으로 관찰한 각 미세구조의 사진이다.1 is a graph showing a change in thermal diffusivity of a specimen sintered by adding titanium dioxide (TiO 2 ) to magnesia (MgO).
2 is a graph showing the change in the thermal diffusivity of a specimen sintered by adding niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) to magnesia (MgO).
3 is a graph showing a change in the thermal diffusivity of a specimen sintered by adding zirconium oxide (ZrO 2 ) to magnesia (MgO).
Figure 4 shows the change in thermal diffusivity of a sintered specimen by adding a composition of 0.3% by weight titanium dioxide (TiO 2 ), 0.3% by weight niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ) to magnesia (MgO). It is a graph showing.
5 is a graph showing the change in the thermal diffusivity of a specimen sintered by adding alumina (Al 2 O 3 ) to magnesia (MgO).
6 is a specimen prepared with a composition of magnesia (MgO) + 2.0wt.% titanium dioxide (TiO 2 ) and a specimen prepared with a composition of magnesia (MgO) + 2.0wt.% zirconium oxide (ZrO 2 ), respectively, at 1400°C This is a photograph of each microstructure observed with an electron microscope after sintering at for 2 hours.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

이하에서는 본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물 및 마그네시아(MgO) 세라믹스에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a high thermal conductivity magnesia (MgO) composition and magnesia (MgO) ceramics according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물은 수학식(1) MgO + x wt.% TiO2, 수학식(2) MgO + y wt.% Nb2O5, 수학식(3) MgO + z wt.% ZrO2, 또는 수학식(4) MgO + w wt.% Al2O3 (상기 수학식(1) 내지 (4)에서, x,y,z,w는 0<x,y,z,w≤10.0이다.)을 만족한다.The high thermal conductivity magnesia (MgO) composition according to the present invention is represented by Equation (1) MgO + x wt.% TiO 2 , Equation (2) MgO + y wt.% Nb 2 O 5 , Equation (3) MgO + z wt.% ZrO 2 , or Equation (4) MgO + w wt.% Al 2 O 3 (In Equations (1) to (4), x,y,z,w are 0<x,y,z ,w≤10.0.) is satisfied.

통상적으로 방열 산화물 기판소재로서 알루미나(Al2O3)가 사용된다. 알루미나(Al2O3)는 1500℃에서 소결이 가능하고, 가격이 저렴하여, 대표적인 방열 산화물 기판소재로서 사용되어 왔다. 다만, 알루미나(Al2O3)의 열전도도는 20-35 W/mK로 다소 낮아서, 저가 방열 세라믹 기판이 사용되는 제품의 수명을 향상 시키기 위해 저가 산화물 방열 소재의 열전도도 개선이 필요하다. 본 발명에 따른 상기 마그네시아(MgO)는 알루미나(Al2O3)와 가격이 비슷하면서도, 상대적으로 높은 열확산도 및 열전도도를 갖는 특성이 있다.Typically, alumina (Al 2 O 3 ) is used as the heat dissipation oxide substrate material. Alumina (Al 2 O 3 ) can be sintered at 1500°C and is inexpensive, so it has been used as a representative heat-dissipating oxide substrate material. However, since the thermal conductivity of alumina (Al 2 O 3 ) is slightly low, 20-35 W/mK, it is necessary to improve the thermal conductivity of the low-cost oxide heat dissipating material in order to improve the life of the product in which the low-cost heat-radiating ceramic substrate is used. The magnesia (MgO) according to the present invention is similar in price to alumina (Al 2 O 3 ), but has relatively high thermal diffusivity and thermal conductivity.

구체적으로, 본 발명에 따른 마그네시아(MgO)는 고온에서 내염기성 및 전기절연성이 뛰어나고, 고열전도성 특성을 보이며, 빛 투과율이 높아 내열재료, 공온절연재료, 고온광학, 조명재료 등에 사용될 수 있다. 특히, 30-60 W/mK의 높은 열전도도를 보여 방열 산화물 기판소재로서 사용 가능성이 있지만 1700℃이상의 높은 소결 온도가 문제가 되어왔다. 이에 따라, 상기 마그네시아(MgO)의 경쟁력을 높이기 위해서 알루미나(Al2O3)의 소결온도인 1500℃이하에서도 소결이 가능하도록 하여야 할 필요가 있다.Specifically, magnesia (MgO) according to the present invention has excellent basic resistance and electrical insulation at high temperatures, exhibits high thermal conductivity properties, and has high light transmittance, so that it can be used for heat-resistant materials, air-temperature insulation materials, high-temperature optics, lighting materials, and the like. In particular, it has a high thermal conductivity of 30-60 W/mK, so it can be used as a heat dissipating oxide substrate material, but a high sintering temperature of 1700°C or higher has been a problem. Accordingly, in order to increase the competitiveness of the magnesia (MgO), it is necessary to enable sintering even at a sintering temperature of 1500°C or less of alumina (Al 2 O 3 ).

이를 위해서는 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5), 산화지르코늄(ZrO2) 및/또는 알루미나(Al2O3)을 적당량 첨가함으로서 상기 마그네시아(MgO)의 소결온도를 낮추어 소결특성을 개선할 수 있다.To this end, by adding an appropriate amount of titanium dioxide (TiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and/or alumina (Al 2 O 3 ) as oxides to the magnesia (MgO), the magnesia ( The sintering characteristics can be improved by lowering the sintering temperature of MgO).

상기 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물은 수학식(1) MgO + x wt.% TiO2, 수학식(2) MgO + y wt.% Nb2O5, 수학식(3) MgO + z wt.% ZrO2, 또는 수학식(4) MgO + w wt.% Al2O3 (상기 수학식(1) 내지 (4)에서, x,y,z,w는 0<x,y,z,w≤10.0이다.)을 만족한다.The high thermal conductivity magnesia (MgO) composition is Equation (1) MgO + x wt.% TiO 2 , Equation (2) MgO + y wt.% Nb 2 O 5 , Equation (3) MgO + z wt.% ZrO 2 , or Equation (4) MgO + w wt.% Al 2 O 3 (in Equations (1) to (4), x,y,z,w are 0<x,y,z,w≤ 10.0.) is satisfied.

바람직하게는, 상기 수학식(1)에서 x는 0<x≤10.0이고, 상기 수학식(2)에서 y는 0<y≤5.0이며, 상기 수학식(3)에서 z는 0<z≤4.0이고, 상기 수학식(4)에서 w는 0<w≤0.8의 범위를 만족할 수 있다.Preferably, in Equation (1), x is 0<x≦10.0, in Equation (2), y is 0<y≦5.0, and in Equation (3), z is 0<z≦4.0 In Equation (4), w may satisfy a range of 0<w≤0.8.

더욱 바람직하게는, 상기 수학식(2)에서 y는 0<y≤1.0의 범위를 만족할 수 있다.More preferably, in Equation (2), y may satisfy a range of 0<y≤1.0.

도1과 표1을 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 이산화티탄(TiO2)은 0wt.%초과 내지 10.0wt.%이하가 첨가되면 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도가 증가됨을 알 수 있다.Referring to Figure 1 and Table 1, when the titanium dioxide (TiO 2 ) as an oxide is added to the magnesia (MgO) in excess of 0 wt.% to less than 10.0 wt.%, the thermal diffusivity of the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention is added. It can be seen that is increased.

특히, 도1과 표1을 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 이산화티탄(TiO2)은 0wt.%초과 내지 2.0wt.%이하를 첨가하여 1400℃에서 소결한 경우, 1700℃에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도와 유사한 것을 알 수 있다.In particular, referring to Fig. 1 and Table 1, when the titanium dioxide (TiO 2 ) is added to the magnesia (MgO) as an oxide in excess of 0 wt.% to 2.0 wt.% and sintered at 1400° C., at 1700° C. It can be seen that the thermal diffusivity of sintered magnesia (MgO) ceramics is similar.

또한, 도1과 표1을 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 이산화티탄(TiO2)은 0wt.%초과 내지 10.0wt.%이하를 첨가하여 1300℃ 내지 1400℃에서 소결한 경우, 모든 조성에서 96% 이상의 높은 상대밀도를 보여, 동 소결온도에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 상대 밀도인 80-90%에 비해 월등히 개선됨을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 1300℃ 내지 1400℃의 저온에서 소결된 상기 마그네시아(MgO)에 0wt.%초과 내지 10.0wt.%이하의 이산화티탄(TiO2)이 첨가된 조성의 열확산도가 동 소결온도에서 소결된 마그네시아(MgO)의 열확산도에 비해 모두 높게 나타남을 확인할 수 있다.In addition, referring to Fig. 1 and Table 1, when the titanium dioxide (TiO 2 ) is added to the magnesia (MgO) as an oxide in excess of 0 wt.% to less than 10.0 wt.% and sintered at 1300° C. to 1400° C., It can be seen that the relative density of all compositions showed a high relative density of 96% or more, compared to 80-90% of the relative density of magnesia (MgO) ceramics sintered at the copper sintering temperature. In addition, the thermal diffusivity of the composition in which titanium dioxide (TiO 2 ) of more than 0 wt.% to 10.0 wt.% or less is added to the magnesia sintered at a low temperature of 1300°C to 1400°C is added magnesia sintered at the same sintering temperature. It can be seen that all are higher than the thermal diffusivity of (MgO).

도2를 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 오산화니오비움(Nb2O5)은 0wt.%초과 내지 5.0wt.%이하가 첨가되면 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스를 1300℃ 내지 1400℃에서 소결한 경우에도 1700℃에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도와 유사한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, when niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) is added to the magnesia (MgO) as an oxide in excess of 0 wt.% to less than 5.0 wt.%, the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention is 1300° C. Even when sintered at 1400°C, it can be seen that the thermal diffusivity of magnesia (MgO) ceramics sintered at 1700°C is similar.

특히, 도2를 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 오산화니오비움(Nb2O5)은 1.0wt.%이하가 첨가되는 경우, 1400℃에서 소결한 시편은 1700℃에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도보다 우수한 것을 알 수 있다.In particular, referring to FIG. 2, when less than 1.0 wt.% of niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) is added as an oxide to the magnesia (MgO), the specimen sintered at 1400° C. is magnesia sintered at 1700° C. It can be seen that it is superior to the thermal diffusivity of (MgO) ceramics.

도3을 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 산화지르코늄(ZrO2)은 0wt.%초과 내지 4.0wt.%이하가 첨가되면 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스를 1400℃에서 소결한 경우에도 1700℃에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도와 유사한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, when the zirconium oxide (ZrO 2 ) is added to the magnesia (MgO) as an oxide in excess of 0 wt.% to 4.0 wt.% or less, the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention are sintered at 1400° C. Even in the case, it can be seen that the thermal diffusivity of magnesia (MgO) ceramics sintered at 1700°C is similar.

본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물은 수학식(5) MgO + 0.3wt.% TiO2 + 0.3wt.% Nb2O5 + zwt.% ZrO2.를 만족하는 조성비를 갖는다. 상기 수학식(5)에서, z는 0<z≤0.05의 범위를 만족한다. High thermal conductivity magnesia (MgO) composition according to the present invention is Equation (5) MgO + 0.3wt.% TiO 2 + 0.3wt.% Nb 2 O 5 + zwt.% ZrO 2 . In Equation (5), z satisfies the range of 0<z≤0.05.

도4를 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 이산화티탄(TiO2), 상기 오산화니오비움(Nb2O5) 및 상기 산화지르코늄(ZrO2)은 함께 첨가되어도 1300℃ 내지 1400℃의 소결한 시편의 열확산도가 1700℃에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도와 유사하거나 우수한 것을 알 수 있다.4, the titanium dioxide (TiO 2 ), the niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), and the zirconium oxide (ZrO 2 ) are added together as an oxide to the magnesia (MgO) at 1300° C. to 1400° C. It can be seen that the thermal diffusivity of the sintered specimen is similar or superior to that of the magnesia (MgO) ceramics sintered at 1700°C.

특히, 도4를 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 이산화티탄(TiO2) 0.3wt.%, 상기 오산화니오비움(Nb2O5) 0.3wt.% 및 상기 산화지르코늄(ZrO2)은 0wt.%초과 내지 0.05wt.%이하가 첨가되는 경우, 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도가 1700℃에서 소결된 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도보다 현저히 높음을 알 수 있다.In particular, referring to FIG. 4, the titanium dioxide (TiO 2 ) 0.3wt.% as an oxide to the magnesia (MgO), the niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) 0.3wt.% and the zirconium oxide (ZrO 2 ) When silver exceeds 0wt.% to 0.05wt.% or less is added, it can be seen that the thermal diffusivity of the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention is significantly higher than that of the magnesia (MgO) ceramics sintered at 1700°C.

도5를 참조하면, 상기 마그네시아(MgO)에 산화물로서 상기 알루미나(Al2O3) 0wt.%초과 내지 0.8wt.%이하가 첨가되면 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스의 열확산도가 증가됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, when the alumina (Al 2 O 3 ) exceeds 0 wt.% to 0.8 wt.% or less is added as an oxide to the magnesia (MgO), the thermal diffusivity of the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention increases. Able to know.

본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법은 (a) 마그네시아(MgO)에 산화물을 첨가 및 혼합하여, 청구항 1 내지 4중 어느 하나의 조성물을 제조하는 단계; (b)상기 조성물을 건조하는 단계; 및 (c)상기 조성물을 소결하는 단계;를 포함하며, 마그네시아(MgO)의 저온 소결에 있어서, 도너(Donor)로 작용할 수 있는 한 가지 이상의 산화물의 첨가를 통해 소결성 향상을 통한 저온 소결을 달성한다.The method for manufacturing high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics according to the present invention comprises the steps of: (a) adding and mixing an oxide to magnesia (MgO) to prepare a composition of any one of claims 1 to 4; (b) drying the composition; And (c) sintering the composition; In the low-temperature sintering of magnesia (MgO), low-temperature sintering is achieved through improvement of sinterability through the addition of one or more oxides that can act as donors. .

바람직하게는 상기 산화물은 TiO2, Nb2O5, ZrO2, Ga2O3, Mn2O3, Fe2O3, SnO2, MnO2, SiO2, V2O5, Ta2O4, Sb2O5 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상일 수 있다.Preferably, the oxide is TiO 2 , Nb 2 O 5 , ZrO 2 , Ga 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SnO 2 , MnO 2 , SiO 2 , V 2 O 5 , Ta 2 O 4 , Sb 2 O 5 Or Al 2 O 3 It may be any one or more of.

더욱 바람직하게는 상기 산화물은 TiO2, Nb2O5, ZrO2, 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상일 수 있다.More preferably, the oxide is TiO 2 , Nb 2 O 5 , ZrO 2 , or Al 2 O 3 It may be any one or more of.

본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법에서 상기 (c)단계는, 소결온도가 1200℃ 내지 1500℃일 수 있다.In the method for manufacturing high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics according to the present invention, step (c) may have a sintering temperature of 1200°C to 1500°C.

바람직하게는, 본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법에서 (a)단계는, 마그네시아(MgO)에 산화물 Al2O3를 첨가하며, 상기 마그네시아(MgO)와 상기 산화물 Al2O3를 혼합하여, 고열전도성 마그네시아(MgO) 조성물을 제조하며, (c)단계는, 소결온도가 1400℃ 내지 1500℃일 수 있다.Preferably, step (a) in the method of manufacturing high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics according to the present invention is to add an oxide Al 2 O 3 to magnesia (MgO), and the magnesia (MgO) and the oxide Al 2 O 3 By mixing, to prepare a high thermal conductivity magnesia (MgO) composition, step (c), the sintering temperature may be 1400 ℃ to 1500 ℃.

구체적으로, 상기 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 마그네시아(MgO)에 산화물로 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5), 산화지르코늄(ZrO2) 및/또는 알루미나(Al2O3)을 적당량 첨가하여 볼 밀에서 알코올을 용매로 혼합하고, 이후 이들을 분쇄하여 건조시킨다. 건조된 혼합분말을 지름이 15mm인 원형의 금속몰드에서 100MPa의 압력으로 성형한 후, 전기로를 이용하여 1200℃ 내지 1500℃의 온도에서 2시간 동안 소결한다.Specifically, the high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics are titanium dioxide (TiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and/or alumina (Al 2 O) as oxides on magnesia (MgO). 3 ) is added in an appropriate amount to mix alcohol with a solvent in a ball mill, and then pulverized and dried. The dried mixed powder is molded in a circular metal mold having a diameter of 15 mm at a pressure of 100 MPa, and then sintered for 2 hours at a temperature of 1200°C to 1500°C using an electric furnace.

상기 제조방법에 의해 제조된 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 마그네시아(MgO)의 이론밀도(3.6g/cm3) 대비 93% 내지 99.9%의 상대밀도 값을 나타낼 수 있다.High thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics manufactured by the above manufacturing method may exhibit a relative density value of 93% to 99.9% compared to the theoretical density (3.6 g/cm 3 ) of magnesia (MgO).

하기 표1을 참조하면, 종래의 마그네시아(MgO) 세라믹스 대비, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 높은 상대밀도 값을 나타냄을 알 수 있다. Referring to Table 1 below, it can be seen that compared to conventional magnesia (MgO) ceramics, high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics manufactured by the manufacturing method according to the present invention exhibit a high relative density value.

또한, 상기 제조방법에 의해 제조된 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 10.4mm2/s 내지 21.9mm2/s의 열확산도 값을 나타낼 수 있다.In addition, the high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics manufactured by the above manufacturing method may exhibit a thermal diffusivity value of 10.4 mm 2 /s to 21.9 mm 2 /s.

하기 표1을 참조하면, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 높은 상대밀도 값을 나타내므로, 이에 따라, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 종래의 마그네시아(MgO) 세라믹스 대비, 높은 열확산도 값을 나타냄을 알 수 있다.Referring to Table 1 below, since the high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics manufactured by the manufacturing method according to the present invention exhibits a high relative density value, accordingly, high thermal conductivity magnesia manufactured by the manufacturing method according to the present invention ( It can be seen that MgO) ceramics exhibit higher thermal diffusivity values compared to conventional magnesia (MgO) ceramics.

본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 상기 수학식(1) 내지 (5)으로부터, 마그네시아(MgO), 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5), 산화지르코늄(ZrO2) 및 알루미나(Al2O3)의 최적의 조성비를 도출하여, 도출된 조성비를 토대로 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스를 제조하였다. High thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics according to the present invention from the above equations (1) to (5), magnesia (MgO), titanium dioxide (TiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) The optimal composition ratio was derived, and high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics were prepared based on the derived composition ratio.

따라서, 본 발명에 따른 고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스는 마그네시아(MgO)의 이론밀도(3.6g/cm3) 대비 93% 내지 99.9%의 높은 상대밀도 값을 가지며, 10.4mm2/s 내지 21.9mm2/s의 열확산도 값을 나타내는 바, 이는 종래의 세라믹스의 비해 우수한 상대밀도 및 열확산도 특성이 확보됨을 알 수 있다.Therefore, the high thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics according to the present invention has a high relative density value of 93% to 99.9% compared to the theoretical density (3.6 g/cm 3 ) of magnesia (MgO), and 10.4 mm 2 /s to 21.9 mm A bar showing a thermal diffusivity value of 2 / s, it can be seen that superior relative density and thermal diffusivity characteristics are secured compared to conventional ceramics.

도6은 마그네시아(MgO) + 2.0wt.%이산화티탄(TiO2)의 조성물로 제조된 시편과 마그네시아(MgO) + 2.0wt.%산화지르코늄(ZrO2)의 조성물로 제조된 시편을 1400℃에서 소결한 후 그 표면을 전자현미경으로 관찰한 각 미세구조의 사진이다. 6 is a specimen prepared with a composition of magnesia (MgO) + 2.0wt.% titanium dioxide (TiO 2 ) and a specimen prepared with a composition of magnesia (MgO) + 2.0wt.% zirconium oxide (ZrO 2 ) at 1400°C. This is a photograph of each microstructure observed with an electron microscope after sintering.

도6을 참조하면, 1400℃의 소결온도의 경우 매우 치밀한 미세구조를 보이며, 특히, 산화지르코늄(ZrO2)를 첨가한 시편의 경우, 7㎛이하의 작은 그래인이 형성된다는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, it was confirmed that a very dense microstructure was shown at a sintering temperature of 1400°C, and in particular, in the case of a specimen to which zirconium oxide (ZrO 2 ) was added, small grains of 7 μm or less were formed.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an example is described for the specific description of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 및 비교예><Examples and Comparative Examples>

<실시예><Example>

[실시예 1] [Example 1]

마그네시아(MgO)에 산화물인 0.5wt.%이산화티탄(TiO2)을 첨가하여 볼 밀에서 알코올을 용매로 혼합하고, 이후 이들을 분쇄하여 건조시킨다. 0.5wt.% titanium dioxide (TiO 2 ), an oxide, is added to magnesia (MgO), and alcohol is mixed with a solvent in a ball mill, and then pulverized and dried.

건조된 혼합분말을 지름이 15mm인 원형의 금속몰드에서 100MPa의 압력으로 성형한 후, 전기로를 이용하여 1300℃의 온도에서 2시간 동안 소결한다.The dried mixed powder is molded in a circular metal mold having a diameter of 15 mm at a pressure of 100 MPa, and then sintered for 2 hours at a temperature of 1300°C using an electric furnace.

[실시예 2~19][Examples 2 to 19]

실시예 1의 마그네시아(MgO)에 산화물인 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5), 산화지르코늄(ZrO2) 및/또는 알루미나(Al2O3)를 표1에 나타낸 첨가량으로 첨가하며, 이들을 1300℃ 또는 1400℃ 온도에서 소결한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 고열전도성 마그네시아 세라믹스를 제조하였다.The amount of addition shown in Table 1 of titanium dioxide (TiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and/or alumina (Al 2 O 3 ) as oxides to magnesia (MgO) of Example 1 High thermal conductivity magnesia ceramics were prepared in the same manner as in Example 1, except that they were sintered at 1300°C or 1400°C.

<비교예><Comparative Example>

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1의 마그네시아(MgO)에 산화물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 마그네시아 세라믹스를 제조하였다.Magnesia ceramics were manufactured in the same manner as in Example 1, except that an oxide was not added to the magnesia (MgO) of Example 1.

[비교예 2][Comparative Example 2]

실시예 1의 마그네시아(MgO)에 산화물을 첨가하지 않으며, 상기 마그네시아(MgO)를 1400℃ 온도에서 소결한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 마그네시아 세라믹스를 제조하였다.Magnesia ceramics were manufactured in the same manner as in Example 1, except that no oxide was added to the magnesia (MgO) of Example 1, and the magnesia (MgO) was sintered at a temperature of 1400°C.

[비교예 3][Comparative Example 3]

실시예 1의 마그네시아(MgO)에 산화물을 첨가하지 않으며, 상기 마그네시아(MgO)를 1700℃ 온도에서 소결한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 마그네시아 세라믹스를 제조하였다.Magnesia ceramics were manufactured in the same manner as in Example 1, except that no oxide was added to the magnesia (MgO) of Example 1, and the magnesia (MgO) was sintered at a temperature of 1700°C.

<평가방법><Evaluation method>

이하 본 발명의 평가방법은 다음과 같이 측정하였다.Hereinafter, the evaluation method of the present invention was measured as follows.

1. 밀도1. Density

자일렌을 사용하여 아르키메데스 법으로 측정하였다. It was measured by the Archimedes method using xylene.

2. 상대 밀도2. Relative density

마그네시아(MgO) 이론 밀도(3.6g/cm3) 대비 백분율(%)로 나타내었다.Magnesia (MgO) Theoretical density (3.6g/cm 3 ) It is expressed as a percentage (%).

3. 열확산도3. Thermal diffusivity

Laser flash method를 사용하여 측정하였다. (LFA 457, MicroFlash, Netzsch Instruments Inc., Germany)It was measured using the laser flash method. (LFA 457, MicroFlash, Netzsch Instruments Inc., Germany)

실험결과는 표1에서 보는 바와 같다.The experimental results are as shown in Table 1.

첨가량 (wt.%)Added amount (wt.%) 소결온도
(℃)Sintering temperature
(℃) 밀도
(g/cm3)density
(g/cm 3 )
상대
밀도
(%)
opponent
density
(%) 열확
산도
(mm2/s)Thermal expansion
Acidity
(mm 2 /s) 산화물(첨가제)Oxide (additive) TiO2 TiO 2 Nb2O5 Nb 2 O 5 ZrO2 ZrO 2 Al2O3 Al 2 O 3 실시예1Example 1 0.50.5 -- -- -- 13001300 3.483.48 96.796.7 16.416.4 실시예2Example 2 1.51.5 -- -- -- 13001300 3.523.52 97.897.8 16.616.6 실시예3Example 3 10.010.0 -- -- -- 13001300 3.533.53 98.198.1 10.410.4 실시예4Example 4 -- -- 0.50.5 -- 13001300 3.023.02 83.983.9 12.612.6 실시예5Example 5 -- -- 4.04.0 -- 13001300 3.113.11 86.486.4 12.612.6 실시예6Example 6 -- 1.01.0 -- -- 13001300 3.373.37 93.693.6 15.515.5 실시예7Example 7 -- 3.03.0 -- -- 13001300 3.423.42 95.095.0 15.515.5 실시예8Example 8 0.30.3 0.30.3 -- -- 13001300 3.443.44 95.695.6 16.916.9 실시예9Example 9 0.30.3 0.30.3 0.050.05 -- 13001300 3.543.54 98.398.3 20.520.5 실시예
10Example
10 0.50.5 -- -- -- 14001400 3.563.56 98.998.9 19.319.3 실시예
11Example
11 1.51.5 -- -- -- 14001400 3.573.57 99.299.2 18.618.6 실시예
12Example
12 10.010.0 -- -- -- 14001400 3.593.59 99.699.6 12.912.9 실시예
13Example
13 -- -- 2.02.0 -- 14001400 3.513.51 97.597.5 18.918.9 실시예
14Example
14 -- -- 3.03.0 -- 14001400 3.523.52 97.897.8 17.017.0 실시예
15Example
15 -- 1.01.0 -- -- 14001400 3.553.55 98.698.6 18.818.8 실시예
16Example
16 -- 2.02.0 -- -- 14001400 3.573.57 99.299.2 15.315.3 실시예
17Example
17 -- -- -- 0.80.8 14001400 3.443.44 95.695.6 14.214.2 실시예
18Example
18 0.30.3 0.30.3 -- -- 14001400 3.583.58 99.499.4 21.021.0 실시예
19Example
19 0.30.3 0.30.3 0.050.05 -- 14001400 3.593.59 99.799.7 21.921.9 비교예1Comparative Example 1 -- -- -- -- 13001300 2.852.85 79.279.2 10.110.1 비교예2Comparative Example 2 -- -- -- -- 14001400 3.233.23 89.789.7 13.113.1 비교예3Comparative Example 3 -- -- -- -- 17001700 3.533.53 98.198.1 17.017.0

* 소결 시간: 2시간(h), 상대 밀도: MgO의 이론밀도인 3.6g/cm3 대비 상대 밀도* Sintering time: 2 hours (h), relative density: relative density compared to the theoretical density of MgO 3.6g/cm 3

상기 표1을 참조하면, 1300℃ 내지 1400℃ 온도범위에서 마그네시아(MgO) 조성물의 소결이 충분히 이루어 짐을 알 수 있으며, 산화물 조성비에 따라 마그네시아(MgO) 세라믹스의 상대 밀도 및 열확산도가 변화됨을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the sintering of the magnesia (MgO) composition is sufficiently performed in the temperature range of 1300°C to 1400°C, and the relative density and thermal diffusivity of the magnesia (MgO) ceramics are changed according to the oxide composition ratio. have.

구체적으로, 상기 표1 실시예1 내지 7 및 실시예10 내지 17을 참조하면, 소결온도인 1300℃ 내지 1400℃의 온도범위에서 마그네시아(MgO)에 상기 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5), 산화지르코늄(ZrO2) 또는 알루미나(Al2O3)를 첨가하는 경우, 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스는 93% 내지 99.9%이상 우수한 상대 밀도 값을 나타냄을 알 수 있으며, 10.4mm2/s 내지 21.9mm2/s의 우수한 열확산도 값을 나타냄을 알 수 있다.Specifically, referring to Table 1 Examples 1 to 7 and Examples 10 to 17, the titanium dioxide (TiO 2 ) and niobium pentoxide are added to magnesia (MgO) at a sintering temperature of 1300°C to 1400°C. When Nb 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is added, the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention can be seen to exhibit excellent relative density values of 93% to 99.9% or more. And, it can be seen that the excellent thermal diffusivity value of 10.4mm 2 /s to 21.9mm 2 /s is shown.

또한, 상기 표1 실시예 9 및 19를 참조하면, 소결온도인 1300℃ 내지 1400℃의 온도범위에서 상기 이산화티탄(TiO2), 오산화니오비움(Nb2O5) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 조합하여 사용하는 경우, 본 발명에 따른 마그네시아(MgO) 세라믹스는 더욱 우수한 상대 밀도 및 열확산도를 나타냄을 알 수 있다.In addition, referring to Examples 9 and 19 of Table 1, the titanium dioxide (TiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), and zirconium oxide (ZrO 2 ) in a temperature range of 1300° C. to 1400° C. When used in combination, it can be seen that the magnesia (MgO) ceramics according to the present invention exhibits more excellent relative density and thermal diffusivity.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be understood that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

Claims (8)

이산화티탄(TiO2) 0 wt.% 초과 내지 0.5 wt.%;
오산화니오비움(Nb2O5) 0 wt.% 초과 내지 0.5 wt.%; 및
잔부의 마그네시아(MgO); 을 포함하는
고열전도성 마그네시아 조성물.
Titanium dioxide (TiO 2 ) greater than 0 wt.% to 0.5 wt.%;
Niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) greater than 0 wt.% to 0.5 wt.%; And
The balance magnesia (MgO); Containing
High thermal conductivity magnesia composition.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 알루미나(Al2O3) 및 바나듐옥사이드(V2O5) 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
고열전도성 마그네시아 조성물.
The method of claim 1,
The composition is characterized in that it further comprises any one or more of alumina (Al 2 O 3 ) and vanadium oxide (V 2 O 5 )
High thermal conductivity magnesia composition.
제2항에 있어서,
상기 조성물은 상기 알루미나 0 wt.% 초과 내지 0.3 wt.%를 포함하는 것을 특징으로 하는
고열전도성 마그네시아 조성물.
The method of claim 2,
The composition is characterized in that it comprises more than 0 wt.% to 0.3 wt.% of the alumina
High thermal conductivity magnesia composition.
제1항에 있어서,
상기 이산화티탄 및 상기 오산화니오비움의 함량은 각각 0.3 wt.%인 것을 특징으로 하는
고열전도성 마그네시아 조성물.
The method of claim 1,
The content of the titanium dioxide and the niobium pentoxide is characterized in that each 0.3 wt.%
High thermal conductivity magnesia composition.
(a) 마그네시아(MgO)에 3가 이상의 원자가를 갖는 산화물인 도너(Donor)를 첨가 및 혼합하여, 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 조성물을 제조하는 단계;
(b) 상기 조성물을 건조하는 단계;
(c) 상기 조성물을 소결하는 단계;를 포함하며,
상기 마그네시아(MgO)에 2종 이상의 상기 도너(Donor)를 첨가함으로써, 소결성 향상을 통한 저온소결을 달성하는
고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법.
(a) adding and mixing a donor, which is an oxide having a valence of 3 or higher, to magnesia (MgO) to prepare the composition of any one of claims 1 to 4;
(b) drying the composition;
(c) sintering the composition; containing,
By adding two or more of the donors to the magnesia (MgO), low-temperature sintering is achieved through improved sinterability.
High thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics manufacturing method.
제5항에 있어서,
상기 (c)단계는, 소결온도가 1200℃ 내지 1500℃인 것을 특징으로 하는
고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스 제조방법.
The method of claim 5,
The step (c), characterized in that the sintering temperature is 1200 ℃ to 1500 ℃
High thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics manufacturing method.
청구항 1 내지 4의 조성물 중 어느 하나를 포함하고, 상기 마그네시아(MgO)의 이론밀도(3.6g/cm3) 대비 93% 내지 99.9%의 상대밀도 값을 갖는 것을 특징으로 하는
고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스.
Comprising any one of the compositions of claims 1 to 4, characterized in that it has a relative density value of 93% to 99.9% relative to the theoretical density (3.6g / cm 3 ) of the magnesia (MgO)
High thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics.
청구항 1 내지 4의 조성물 중 어느 하나를 포함하고, 10.4mm2/s 내지 21.9mm2/s의 열확산도 값을 갖는 것을 특징으로 하는
고열전도성 마그네시아(MgO) 세라믹스.

Comprising any one of the compositions of claims 1 to 4, characterized in that having a thermal diffusivity value of 10.4mm 2 /s to 21.9mm 2 /s
High thermal conductivity magnesia (MgO) ceramics.

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