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KR102680263B1 - Method for producing reaction-reducing sintered body for high temperature furnace, reaction-reducing sintered body and high temperature furnace including the same - Google Patents

Method for producing reaction-reducing sintered body for high temperature furnace, reaction-reducing sintered body and high temperature furnace including the same Download PDF

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KR102680263B1
KR102680263B1 KR1020210172890A KR20210172890A KR102680263B1 KR 102680263 B1 KR102680263 B1 KR 102680263B1 KR 1020210172890 A KR1020210172890 A KR 1020210172890A KR 20210172890 A KR20210172890 A KR 20210172890A KR 102680263 B1 KR102680263 B1 KR 102680263B1
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김기환
박상규
하성준
최용욱
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법, 반응저감성 소결체 및 이를 포함하는 고온로에 관한 것으로서, 구체적으로는 고온에서의 반응 저감 성능이 우수하여 고온로에서의 불순물 생성을 효과적으로 억제할 수 있는 반응 도가니용 LaYO3 세라믹 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a reaction-reducing sintered body for a high-temperature furnace, a reaction-reducing sintered body, and a high-temperature furnace containing the same. Specifically, it has excellent reaction reduction performance at high temperatures and can effectively suppress the generation of impurities in a high-temperature furnace. It relates to a method of manufacturing a LaYO 3 ceramic sintered body for a reaction crucible.

Description

고온로용 반응저감성 소결체의 제조 방법, 반응저감성 소결체 및 이를 포함하는 고온로{Method for producing reaction-reducing sintered body for high temperature furnace, reaction-reducing sintered body and high temperature furnace including the same}Method for producing reaction-reducing sintered body for high temperature furnace, reaction-reducing sintered body and high temperature furnace including the same {Method for producing reaction-reducing sintered body for high temperature furnace, reaction-reducing sintered body and high temperature furnace including the same}

본 발명은 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법, 반응저감성 소결체 및 이를 포함하는 고온로에 관한 것으로서, 구체적으로는 고온에서의 반응 저감 성능이 우수하여 고온로에서의 불순물 생성을 효과적으로 억제할 수 있는 반응 도가니용 LaYO3 세라믹 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a reaction-reducing sintered body for a high-temperature furnace, a reaction-reducing sintered body, and a high-temperature furnace containing the same. Specifically, it has excellent reaction reduction performance at high temperatures and can effectively suppress the generation of impurities in a high-temperature furnace. It relates to a method of manufacturing a LaYO 3 ceramic sintered body for a reaction crucible.

일반적으로 유도용해를 위한 용융 도가니는 흑연재질의 도가니를 사용하게 된다. 이 때, 고온/고반응성의 물질을 용해하기 위한 용융 도가니의 내벽은 고온에서의 상기 고반응성 물질과의 반응성이 최소화될 필요가 있다. 따라서, 흑연 재질의 도가니 내부에 라이너 형태의 세라믹 소재를 사용하거나 라이너 도가니를 사용하여 금속물의 용해에 활용하는 등의 기술이 개발되어 왔다.Generally, a melting crucible for induction melting is made of graphite. At this time, the inner wall of the molten crucible for dissolving the high-temperature/highly reactive material needs to have minimal reactivity with the highly reactive material at high temperature. Therefore, technologies have been developed such as using a ceramic material in the form of a liner inside a graphite crucible or using a liner crucible to melt metals.

특히, 특히, 유도 용해 도가니의 표면에 코팅된 세라믹 소재로는 BN, Al2O3, MgO, ZrO2, Y2O3, AlN, 근청석(cordierite), 멀라이트(mullite), 스테아타이트(steatite) 또는 고토감람석(forsterite)이 사용되어 왔다.In particular, ceramic materials coated on the surface of the induction melting crucible include BN, Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , AlN, cordierite, mullite, and steatite ( Steatite) or kaolinite (forsterite) have been used.

그러나, 유도용해는 금속 등 융점이 높은 금속을 용해할 정도의 높은 온도의 환경을 지속적으로 유지해야 하는 바, 이들보다 더욱 반응 저감 성능이 좋은 표면 코팅 소재의 개발이 필요하다.However, induction melting requires continuously maintaining a high-temperature environment sufficient to dissolve metals with high melting points, so it is necessary to develop surface coating materials with better reaction reduction performance than these.

JP 특개2019-156653 (2019.09.19. 공개)JP Patent Publication 2019-156653 (published on 2019.09.19.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 고온/고반응성 물질의 용해로 벽면에 사용하기에 적합하도록 반응 저감능이 우수한 란타넘-이트륨 산화물 소결체를 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the object to be solved by the present invention is to provide a lanthanum-yttrium oxide sintered body with excellent reaction reduction ability so that it is suitable for use on the wall of a melting furnace of high temperature/highly reactive materials. .

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 1) 란타넘(La, Lanthanum) 산화물 분말과 이트륨(Y, Yttrium) 산화물 분말을 용매와 혼합한 후 과립상 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및In order to solve the above-described problem, the present invention 1) prepares a mixture by mixing lanthanum (La, Lanthanum) oxide powder and yttrium (Y, Yttrium) oxide powder with a solvent and then mixing them in a granular form, and then mixing the mixture. Manufacturing a molded body by molding; and

2) 상기 성형체를 소결하여 란타넘-이트륨 산화물 소결체를 제조하는 단계;를 포함하는 고온로 반응저감용 소결체의 제조방법을 제공한다.2) sintering the molded body to produce a lanthanum-yttrium oxide sintered body; providing a method of manufacturing a sintered body for reducing reaction in a high temperature furnace including the step.

본 발명에 따른 란타넘-이트륨 산화물 소결체는 용해로에 사용시, 용해로와 용융물 간의 반응을 효과적으로 방지하거나 용융물의 오염 정도를 개선시키는 이점을 가지므로, 용융물의 순도를 향상시켜, 용융물의 재활용을 가능하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 소결체 역시 재활용할 수 있다.When the lanthanum-yttrium oxide sintered body according to the present invention is used in a melting furnace, it has the advantage of effectively preventing the reaction between the melting furnace and the melt or improving the degree of contamination of the melt, thereby improving the purity of the melt and enabling recycling of the melt. Not only that, the sintered body can also be recycled.

도 1은 La2O3와 Y2O3 분말을 1:0.7의 몰 비율로 혼합한 분말 혼합물을 활용하여 제조한 소결체의 X선 회절 패턴을 나타낸 도면이다.
도 2는 La2O3와 Y2O3 분말을 1:1.3의 몰 비율로 혼합한 분말 혼합물을 활용하여 제조한 LaYO3 소결체의 X선 회절 패턴을 나타낸 도면이다.
Figure 1 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a sintered body manufactured using a powder mixture of La 2 O 3 and Y 2 O 3 powder at a molar ratio of 1:0.7.
Figure 2 is a diagram showing an

상술한 바와 같이, 종래의 기술에 따라 제조한 용해로 중 이트륨 산화물을 사용한 것은 있었으나, 고온/고압에서의 고반응성 물질, 예컨대 희토류 금속과의 반응 방지가 효과적으로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.As described above, among the melting furnaces manufactured according to the prior art, there were some that used yttrium oxide, but there was a problem in that it did not effectively prevent reaction with highly reactive substances, such as rare earth metals, at high temperature/high pressure.

이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, Accordingly, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors

1) 란타넘(La, Lanthanum) 산화물 분말과 이트륨(Y, Yttrium) 산화물 분말을 용매와 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및1) preparing a mixture by mixing lanthanum (La) oxide powder and yttrium (Y) oxide powder with a solvent, and then molding the mixture to produce a molded body; and

2) 상기 성형체를 소결하여 란타넘-이트륨 산화물 소결체를 제조하는 단계;를 포함하는 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법을 제공하여, 이와 같은 문제점을 해결하였다.2) sintering the molded body to produce a lanthanum-yttrium oxide sintered body; This problem was solved by providing a method for manufacturing a reaction-reduced sintered body for a high temperature furnace, including the step.

이와 같이 제조된 소결체는 란타넘-이트륨 산화물을 포함하며, 란타넘-이트륨 산화물은 란타넘 산화물, 이트륨 산화물에 비하여 저온에서뿐만 아니라 고온에서도 높은 상안정성을 보여, 고온/고압에서의 반응 저감성이 뛰어나, 도가니, 유도 용해로와 같은 고온의 용융물을 다루는 용해로에 사용하였을 때, 용융물과의 반응이 억제되어 우수한 내화물 재료로 사용될 수 있다.The sintered body manufactured in this way contains lanthanum-yttrium oxide, and lanthanum-yttrium oxide shows high phase stability not only at low temperatures but also at high temperatures compared to lanthanum oxide and yttrium oxide, and has excellent reaction reduction properties at high temperature/high pressure. When used in a melting furnace that handles high-temperature melt, such as a crucible or induction melting furnace, reaction with the melt is suppressed and it can be used as an excellent refractory material.

상기 1) 단계 이전에 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말은 사전 가열(pre-heating) 단계를 거쳐서 불순물을 제거할 수 있다. 바람직하게는 상기 사전 가열은 약 400~1100℃의 온도에서 10분~2시간 동안 수행할 수 있다.Before step 1), the lanthanum oxide powder and yttrium oxide powder may undergo a pre-heating step to remove impurities. Preferably, the pre-heating may be performed at a temperature of about 400 to 1100° C. for 10 minutes to 2 hours.

더욱 바람직하게는 가열 온도는 700~1000℃일 수 있고, 가열 시간은 10분 이상, 1시간 이하일 수 있다. 이때의 가열 최소 온도는 불순물의 제거가 가능한 최소온도를 의미하며, 최대 가열온도는 파우더의 상(phase) 안정성에 영향을 미치지 않을 수 있는 최대 온도를 의미한다. 가열온도와 가열시간은 파우더의 불순물종류, 함량, 그리고 가열환경에 따라 조절하는 것이 바람직하다. More preferably, the heating temperature may be 700 to 1000°C, and the heating time may be 10 minutes or more and 1 hour or less. At this time, the minimum heating temperature refers to the minimum temperature at which impurities can be removed, and the maximum heating temperature refers to the maximum temperature that does not affect the phase stability of the powder. It is desirable to adjust the heating temperature and heating time according to the type and content of impurities in the powder, and the heating environment.

바람직하게는, 상기 1) 단계에서 혼합에 제공되는 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말은 상기 사전 가열 단계를 거쳐 불순물을 제거하여 99.9% 이상의 순도를 갖는 것일 수 있다.Preferably, the lanthanum oxide powder and yttrium oxide powder provided for mixing in step 1) may have a purity of 99.9% or more by removing impurities through the pre-heating step.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 1) 단계에서 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말은 란타넘과 이트륨의 몰비가 하기 조건식 1을 만족하도록 혼합될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, in step 1), lanthanum oxide powder and yttrium oxide powder may be mixed so that the molar ratio of lanthanum to yttrium satisfies the following condition equation 1.

[조건식 1][Conditional expression 1]

1.0≤NY/NLa≤1.51.0≤N Y /N La≤1.5

상기 조건식 1에서, NY는 이트륨의 몰수, NLa는 란타넘의 몰수를 나타낸다.In Condition Equation 1, N Y represents the number of moles of yttrium and N La represents the number of moles of lanthanum.

만일 NY/NLa가 1.0 미만인 경우, 란타넘의 비율이 지나치게 높아져 다른 상이 발생하게 되고, 반대로 NY/NLa가 1.5를 초과하는 경우 이트륨의 비율이 지나치게 높아져서 LaYO3 산화물이 형성되지 않을 수 있다.If NY /N La is less than 1.0, the ratio of lanthanum becomes too high and another phase occurs, and conversely, if NY /N La exceeds 1.5, the ratio of yttrium becomes too high and LaYO 3 oxide may not be formed. there is.

더욱 바람직하게는 NY/NLa는 1.0~1.3일 수 있다.More preferably, N Y /N La may be 1.0 to 1.3.

이렇듯 NY/NLa비율로 1.0 내지 1.3이 바람직한 것은 소결체의 형성과정에서 이트륨이 휘발 등의 현상에 따른 손실이 발생하여 최종 La:Y의 비율이 1:1로 형성되기 위한 최적의 비율이 약 1.0 ~ 1.3이 되기 때문이다. 또한, 상기 비율이 1.0이하일 경우 LaYO3 산화물이 형성되지 않지만, 1.0이상일 경우 LaYO3 상의 형성이 가능하기 때문이다.In this way, the N Y / N La ratio is preferably 1.0 to 1.3 because yttrium is lost due to volatilization during the formation of the sintered body, so the optimal ratio for forming the final La:Y ratio of 1:1 is about 1:1. This is because it becomes 1.0 to 1.3. In addition, when the ratio is less than 1.0, LaYO 3 oxide is not formed, but when it is more than 1.0, the formation of LaYO 3 phase is possible.

도 1 및 도 2는 La2O3 분말과 Y2O3 분말을 각각 1:0.7의 몰비, 1:1.3의 몰비로 혼합한 분말 혼합물을 이용하여 소결체를 제조하고 각 소결체의 X선 회절 실험을 실시하여 회절 패턴을 나타낸 도면이다.Figures 1 and 2 show a sintered body manufactured using a powder mixture of La 2 O 3 powder and Y 2 O 3 powder at a molar ratio of 1:0.7 and 1:1.3, respectively, and an X-ray diffraction experiment of each sintered body. This is a diagram showing the diffraction pattern.

도 1을 참고하면 La2O3 분말의 몰비가 Y2O3 분말의 몰비보다 크도록 혼합한 경우, 소결체의 X선 회절 패턴에서 LaYO3의 회절 패턴과 함깨 La2O3, Y2C3의 회절 패턴이 함께 관측되는 등 소결체 내 LaYO3의 순도가 낮음을 확인할 수 있었다. Referring to Figure 1 , when mixing the La 2 O 3 powder so that the molar ratio is greater than that of the Y 2 O 3 powder, in the It was confirmed that the purity of LaYO 3 in the sintered body was low, as the diffraction pattern of was observed together.

도 2는 반대로 La2O3 분말의 몰비가 Y2O3 분말의 몰비보다 작고 그 비율이 1:1.3이 되도록 혼합한 결과, 소결체의 X선 회절 패턴에서 거의 LaYO3 단독의 패턴이 관측되었다. 따라서, 상기한 바와 같이 LaYO3 상의 형성을 위하여서는 NY와 NLa의 비율을 조절하는 것이 바람직하다.In Figure 2, on the contrary, the molar ratio of the La 2 O 3 powder was smaller than the molar ratio of the Y 2 O 3 powder, and as a result of mixing so that the ratio was 1:1.3, a pattern of almost only LaYO 3 was observed in the X-ray diffraction pattern of the sintered body. Therefore, as described above, in order to form the LaYO 3 phase, it is desirable to control the ratio of NY and N La .

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 란타넘 산화물은 La2O3이고, 이트륨 산화물은 Y2O3일 수 있다. La2O3와 Y2O3 분말을 혼합하여 소결함으로써 란타넘-이트륨 산화물인 LaYO3 화합물 소결체를 제조할 수 있으며, 이 때 상기 란타넘-이트륨 산화물의 조성은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the lanthanum oxide may be La 2 O 3 and the yttrium oxide may be Y 2 O 3 . LaYO 3 compound sintered body, which is lanthanum-yttrium oxide, can be manufactured by mixing and sintering La 2 O 3 and Y 2 O 3 powder. In this case, the composition of the lanthanum-yttrium oxide may be represented by the following formula (1): there is.

[화학식 1][Formula 1]

LaaYbO3 La a Y b O 3

상기 화학식 1에서, 1.8≤a+b≤2.3이고, a/b는 0.7~1.0이다. a/b는 더욱 바람직하게는 0.9~1.0일 수 있다.In Formula 1, 1.8≤a+b≤2.3, and a/b is 0.7 to 1.0. a/b may be more preferably 0.9 to 1.0.

상기 화학식 1에서 a와 b는 각각 위에서 정의한 NLa와 NY에 대응한다.In Formula 1, a and b correspond to N La and NY defined above, respectively.

란타넘-이트륨 산화물은 LaYO3의 페로브스카이트(perovskite) 구조를 형성할 수 있고, 이때의 화학식은 LaYO3를 가질 수 있다. 또한 일부 페로브스카이트(perovskite) 구조를 형성하지 않은 산화물은 La2O3 혹은 Y2O3구조에서 La 혹은 Y 원소를 일부 치환하는 형태를 가질 수 있다. 한편 혼합 및 소결 과정에서 형성할 수 있는 a+b는 불순물의 혼입, 삼원계 산화물 형성과정에서의 변화 등에 의하여 1.8~2.3의 범위에서 결정될 수 있다.Lanthanum-yttrium oxide may form a perovskite structure of LaYO 3 , and its chemical formula may be LaYO 3 . Additionally, oxides that do not form a perovskite structure may have a form in which the La or Y element is partially substituted in the La 2 O 3 or Y 2 O 3 structure. Meanwhile, a+b that can be formed during the mixing and sintering process can be determined in the range of 1.8 to 2.3 depending on the incorporation of impurities and changes in the ternary oxide formation process.

a/b가 1.0 이상인 경우에는 란타넘의 비율이 지나치게 높아져서 다른상이 형성될 가능성이 매우 크고, a/b가 0.7 미만인 경우에는 이트륨의 비율이 지나치게 높아져서 Y2O3가 혼재할 경우가 매우 크다.When a/b is 1.0 or more, the ratio of lanthanum is too high, so there is a very high possibility that another phase is formed, and when a/b is less than 0.7, the ratio of yttrium is too high, so there is a very high possibility that Y 2 O 3 coexists.

상기 란타넘 산화물 분말 및 이트륨 산화물 분말은 각각 독립적으로 0.5~20㎛의 평균 입경을 가지는 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 란타넘 산화물 분말 및 이트륨 산화물 분말은 각각 독립적으로 0.5~10㎛의 평균 입경을 가질 수 있다.The lanthanum oxide powder and yttrium oxide powder may each independently have an average particle diameter of 0.5 to 20 μm. Preferably, the lanthanum oxide powder and yttrium oxide powder may each independently have an average particle diameter of 0.5 to 10 μm.

상기 란타넘 산화물 분말은 바람직하게는 0.5~10㎛의 평균 입경을 갖는 것일 수 있다. 만일 란타넘 산화물 분말의 평균 입경이 0.5㎛ 미만인 경우 분말의 단가가 높아지고 유동성 문제에 따른 혼합에 문제가 발생할 수 있으며, 10㎛를 초과하는 평균 입경을 갖는 경우 상기 입자는 표면적이 작으므로 소결 이후에 반응하지 않은 란타넘 산화물의 함량이 높아지게 될 수 있다. 특히, 란타넘 산화물 분말에20㎛를 초과하는 입자가 포함되어 있는 경우 상기 입자는 표면적이 작으므로 소결 이후에 잔류한 란타넘 산화물의 함량이 높아지게 될 수 있다. 이는 이트륨 산화물 분말에 대하여서도 동일하다.The lanthanum oxide powder may preferably have an average particle diameter of 0.5 to 10 μm. If the average particle diameter of the lanthanum oxide powder is less than 0.5㎛, the unit price of the powder increases and mixing problems may occur due to fluidity issues. If the average particle diameter is more than 10㎛, the particles have a small surface area, so after sintering, the lanthanum oxide powder has a small surface area. The content of unreacted lanthanum oxide may increase. In particular, if the lanthanum oxide powder contains particles exceeding 20㎛, the particles have a small surface area, so the content of lanthanum oxide remaining after sintering may increase. This is the same for yttrium oxide powder.

또한, 상기 이트륨 산화물 분말 또한 바람직하게는 0.5~10㎛의 평균 입경을 갖는 것일 수 있다. 만일 이트륨 산화물 분말의 평균 입경이 0.5㎛ 미만인 경우 분말의 단가가 높아지고 유동성 문제에 따른 혼합에 문제가 있을 수 있으며, 10㎛를 초과하는 상기 입자는 표면적이 작으므로 소결 이후에 반응하지 않은 이트륨 산화물의 함량이 높아지게 될 수 있다.In addition, the yttrium oxide powder may also preferably have an average particle diameter of 0.5 to 10 μm. If the average particle diameter of the yttrium oxide powder is less than 0.5㎛, the unit price of the powder will be high and there may be problems with mixing due to fluidity issues. The particles exceeding 10㎛ have a small surface area, so the yttrium oxide that has not reacted after sintering may be damaged. The content may increase.

또한, 상기 이트륨 산화물 분말은 그 입자의 크기가 20㎛이하인 것이 바람직하다. 만일 20㎛를 초과하는 입자가 포함되어 있는 경우, 상기 입자는 표면적이 작으므로 소결 이후에 잔류한 이트륨 산화물의 함량이 높아지게 될 수 있다.In addition, the yttrium oxide powder preferably has a particle size of 20 μm or less. If particles exceeding 20㎛ are included, the particles have a small surface area, so the content of yttrium oxide remaining after sintering may increase.

상기 1) 단계는 바람직하게는 상기 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말을 혼합하고 400 ~ 1,100℃에서 1차 열처리를 수행하여 불순물을 제거한 후, 상기 열처리를 수행한 혼합물을 다시 파쇄하여 분말상으로 제조하는 것이 유리하다. 이는 원료의 보관과정에서 수분 등 불순물이 함유될 가능성이 크고 이러한 경우 불순물은 소결체의 밀도, 순도에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. Step 1) is preferably performed by mixing the lanthanum oxide powder and the yttrium oxide powder, performing a primary heat treatment at 400 to 1,100°C to remove impurities, and then crushing the heat-treated mixture again to produce a powder. It is advantageous. This is because there is a high possibility that impurities such as moisture will be contained during the storage process of the raw materials, and in this case, impurities may have a negative effect on the density and purity of the sintered body.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 반응저감성 소결체는 상기 파쇄된 분말상의 혼합물을 성형 및 소결하여 LaYO3화합물로 제작된 소결체이고, 상기 성형체는 상기 분말상 혼합물 용매와 혼합 후 건조하고 성형한 것일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the reaction-reduced sintered body is a sintered body made of LaYO 3 compound by molding and sintering the crushed powder mixture, and the molded body is dried and molded after mixing with the powder mixture solvent. It could be.

또한, 상기 1) 단계는 바람직하게는 상기 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말을 용매와 밀링(milling)하여 혼합하고, 혼합된 혼합물을 건조하여 과립을 형성하며, 상기 과립을 성형하여 성형체를 형성하는 방법에 의하여 수행할 수도 있다.In addition, step 1) preferably involves mixing the lanthanum oxide powder and the yttrium oxide powder by milling them with a solvent, drying the mixed mixture to form granules, and molding the granules to form a molded body. It can also be performed using this method.

이 경우, 상기 용매는 바람직하게는 물일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 물을 용매로 사용하는 경우 물의 낮은 휘발온도와 젖음성으로 인하여 분말의 과립에 유리할 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 잇다. 또한, 물을 용매로 사용하는 경우, 상기 산화물 분말 혼합물 100 중량부에 대하여 물은 30~60 중량부의 함량으로 혼합할 수 있다. 만일 30 중량부 미만의 물을 혼합한 경우 혼합물의 점도가 높아져 혼합이 제대로 되지 않을 수 있으며, 60 중량부를 초과하는 경우, 이후 건조 단계에서 시간이 오래 걸리게 되어 생산성이 저하되는 단점이 있을 수 있다.In this case, the solvent may preferably be water, but is not necessarily limited thereto. When water is used as a solvent, it can be advantageous for powder granulation and reduce manufacturing costs due to the low volatilization temperature and wettability of water. Additionally, when water is used as a solvent, water may be mixed in an amount of 30 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the oxide powder mixture. If less than 30 parts by weight of water is mixed, the viscosity of the mixture may increase and mixing may not be done properly. If it exceeds 60 parts by weight, it may take a long time in the subsequent drying step, which may have the disadvantage of lowering productivity.

밀링은 바람직하게는 볼 밀링으로 수행할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 의하는 것은 아니며, 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말의 교반에 유리한 밀링 방법으로 당업계에서 일반적으로 사용되는 밀링 방법이라면 제한 없이 채택할 수 있다.Milling can preferably be performed by ball milling. However, this is not necessarily the case, and any milling method commonly used in the industry can be adopted without limitation as it is advantageous for stirring lanthanum oxide powder and yttrium oxide powder.

상기와 같은 방법으로 약 24시간 동안 밀링을 수행하여 혼합물을 제조한 뒤, 용매를 제거하기 위하여 건조를 수행할 수 있다.A mixture can be prepared by milling for about 24 hours in the same manner as above, and then dried to remove the solvent.

건조는 바람직하게는 분무 건조에 의할 수 있다. 분무 건조에 의하여 상기 혼합물을 평균 직경 약 30~100㎛의 과립(granule) 형상으로 제조할 수 있다.Drying may preferably be by spray drying. By spray drying, the mixture can be prepared in the form of granules with an average diameter of about 30 to 100 μm.

과립 형상으로 제조하는 경우 슬러리 상태의 혼합물을 직접 성형하는 것에 비하여 균질한 혼합물로 성형체를 제작하는데 있어서 유리할 수 있으며, 만일 상기 과립의 평균 직경이 30㎛ 미만인 경우 혼합물의 균질도에 문제가 있을 수 있고, 100㎛를 초과하는 경우에는 원하는 밀도의 성형체 제작에 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.When manufactured in the form of granules, it can be advantageous in producing molded bodies from a homogeneous mixture compared to directly molding the mixture in a slurry state. If the average diameter of the granules is less than 30㎛, there may be a problem with the homogeneity of the mixture. , if it exceeds 100㎛, there may be problems in manufacturing the molded body with the desired density, so it is preferable to form it to have a diameter within the above range.

더욱 바람직하게는 상기 과립의 평균 직경은 30㎛~70㎛일 수 있다.More preferably, the average diameter of the granules may be 30㎛ to 70㎛.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 반응저감성 소결체는 용매를 물로 하되, 상기 혼합물은 란타넘 산화물 분말, 이트륨 산화물 분말과 물을 밀링(milling)하여 혼합한 혼합물이고, 상기 성형체는 상기 밀링하여 혼합한 혼합물을 건조하여 평균직경 30~100㎛의 과립(granule)으로 만들고, 상기 과립을 성형한 것일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the reaction-reduced sintered body uses water as a solvent, and the mixture is a mixture of lanthanum oxide powder, yttrium oxide powder, and water mixed by milling, and the molded body is formed by milling. The mixed mixture may be dried to form granules with an average diameter of 30 to 100 ㎛, and the granules may be molded.

구체적으로, 상기 성형은 상기 혼합물 또는 혼합물을 건조시킨 과립을 제조하고자 하는 용해로 형상의 몰드에 투입하고 압력을 가하여 성형할 수 있다.Specifically, the molding can be performed by putting the mixture or granules obtained by drying the mixture into a mold shaped like a melting furnace to be manufactured and applying pressure.

또한 상기 1) 단계의 성형은 50MPa 이상의 일방 가압성형, 이방 가압성형, 냉간정수압성형(CIP) 또는 열간정수압성형(HIP)으로 수행하는 것일 수 있다. 바람직하게는 냉간정수압성형일 수 있다.In addition, the molding in step 1) may be performed by one-way pressure molding at a pressure of 50 MPa or more, two-way pressure molding, cold isostatic pressing (CIP), or hot isostatic pressing (HIP). Preferably, it may be cold isostatic pressing.

만일 성형 압력이 50MPa 미만인 경우 분말 입자와 분말 입자간 또는 과립과 과립 간의 공극이 충분히 메워지지 않아 제조된 성형체의 밀도가 떨어지게 되므로 고온에서 균열이 발생하는 등의 문제가 있을 수 있다.If the molding pressure is less than 50 MPa, the pores between powder particles or between granules are not sufficiently filled, so the density of the manufactured molded body decreases, which may lead to problems such as cracks at high temperatures.

성형압력의 상한은 특별히 제한되지는 않으나, 500MPa를 초과하는 압력을 가하는 경우 제조 비용이 증가하게 되므로 500 MPa 이하로 조절하는 것이 바람직하다.The upper limit of the molding pressure is not particularly limited, but if a pressure exceeding 500 MPa is applied, manufacturing costs increase, so it is desirable to adjust it to 500 MPa or less.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 2) 단계의 소결은 900~1530℃의 온도에서 수행하되, 제1 온도까지 1차 승온한 후, 제2 온도로 2차로 승온하여 소결하는 2단계로 수행할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the sintering in step 2) is performed at a temperature of 900 to 1530°C, and is divided into two steps in which the temperature is first raised to the first temperature, and then the temperature is raised a second time to the second temperature for sintering. It can be done.

또한, 상기 소결은 바람직하게는 공기 분위기에서 상압으로 수행하는 것이 바람직하며, 특히 불활성 기체 분위기나 고압의 조건을 가할 필요는 없다.In addition, the sintering is preferably performed at normal pressure in an air atmosphere, and there is no need to apply an inert gas atmosphere or high pressure conditions.

소결은 통상의 소결 조건에서 수행할 수 있으며, 그 방법 또한 통상적인 세라믹 분말의 소결 방식에 의할 수 있으며 바람직하게는 상기 제1 온도는 900~1330℃이고, 제2 온도는 1380℃~1530℃일 수 있다.Sintering can be performed under normal sintering conditions, and the method can also be performed by a typical ceramic powder sintering method. Preferably, the first temperature is 900 to 1330°C and the second temperature is 1380°C to 1530°C. It can be.

따라서, 바람직한 소결 방식은 상기 성형체를 상온에서 상기 제1 온도까지 0.5℃/min~5℃/min로 승온하고, 상기 제1 온도에서 약 1시간~ 10시간 유지한 후, 다시 제2 온도까지 0.1~1.0℃/min으로 승온하여 3시간~12시간 유지하여 2차 소결을 수행한 후, 상온까지 1℃/min~20℃/min으로 냉각하는 방식일 수 있다.Therefore, a preferred sintering method is to increase the temperature of the molded body from room temperature to the first temperature at 0.5°C/min to 5°C/min, maintain the molded body at the first temperature for about 1 to 10 hours, and then heat the molded body again to the second temperature by 0.1°C/min. Secondary sintering may be performed by raising the temperature to ~1.0°C/min and maintaining it for 3 to 12 hours, and then cooling to room temperature at 1°C/min to 20°C/min.

또는 다른 실시예에 따르면 상기 2) 단계의 소결은 1380℃~1530℃의 온도에서 단일 단계로 수행하되, 상기 소결 온도까지 0.1℃/min~10 ℃/min의 속도로 승온하여 소결을 수행할 수도 있다.Alternatively, according to another embodiment, the sintering in step 2) is performed in a single step at a temperature of 1380°C to 1530°C, but sintering may be performed by raising the temperature to the sintering temperature at a rate of 0.1°C/min to 10°C/min. there is.

본 발명은 또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 하기 화학식 1의 조성을 갖는 란타넘-이트륨 산화물을 포함하는 고온로용 반응저감성 소결체를 제공한다.The present invention also provides a reaction-reducing sintered body for a high-temperature furnace containing lanthanum-yttrium oxide having the composition of the following formula (1) in order to solve the above-mentioned problems.

[화학식 1][Formula 1]

LaaYbO3 La a Y b O 3

상기 화학식 1에서, 1.8<a+b<2.3이고, a/b는 0.7~1.0이다.In Formula 1, 1.8<a+b<2.3, and a/b is 0.7 to 1.0.

상기 반응저감성 소결체는 상술한 제조방법에 의하여 제조된 것일 수 있다.The reaction-reducing sintered body may be manufactured by the manufacturing method described above.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 반응저감성 소결체는 상기 화학식 1로 표시되는 란타넘-이트륨 산화물을 50 중량% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 만일 란타넘-이트륨 산화물의 함량이 50중량% 미만인 경우 반응저감성이 나빠지는 문제가 있을 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the reaction-reduced sintered body may include lanthanum-yttrium oxide represented by Chemical Formula 1 in an amount of 50% by weight or more. If the content of lanthanum-yttrium oxide is less than 50% by weight, there may be a problem of deterioration of reaction reduction.

상기 반응저감성 소결체는 밀도가 5.0~5.9g/㎤일 수 있다. 만일 밀도가 5.0g/㎤ 미만인 경우 성형시 기공의 제거가 충분히 되지 않은 경우로서 성형체의 고유 특성에 문제가 있을 수 있으며, 5.9g/㎤를 초과하는 경우 다른 원소에 따른 성형체의 오염도가 높은 경우이므로 성형체의 고유 특성에 문제가 있을 수 있다.The reaction-reduced sintered body may have a density of 5.0 to 5.9 g/cm3. If the density is less than 5.0g/cm3, pores were not sufficiently removed during molding, and there may be a problem with the inherent characteristics of the molded body. If the density exceeds 5.9g/cm3, the molded body is highly contaminated with other elements. There may be a problem with the inherent properties of the molded body.

또한, 본 발명은 상기 반응저감성 소결체를 내화물로 포함하는 용해로를 제공한다.Additionally, the present invention provides a melting furnace containing the reaction-reducing sintered body as a refractory material.

상기 반응저감성 소결체는 란타넘-이트륨 산화물을 포함하고 있어, 고온의 용융 금속 등을 용해로에 포함하고 있어도 용융물과의 반응이 거의 일어나지 않으므로 고온/고반응성 물질 용융을 위한 용해로로 사용하기에 적합하다.The reaction-reduced sintered body contains lanthanum-yttrium oxide, so it is suitable for use as a melting furnace for melting high-temperature/high-reactivity materials because almost no reaction with the melt occurs even if high-temperature molten metal is included in the melting furnace. .

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 용해로는 상기 반응저감성 소결체를 상기 용해로의 라이너로 포함한다. 다른 형태에서는 상기 소결체를 용해로의 몸체로 포함하고 있을 수도 있으나, 제조 비용을 고려하면 흑연 등 종래의 용해로의 몸체 재료로 포함하고, 상기 소결체는 그 내벽에 코팅된 라이너일 수 있다.The melting furnace according to a preferred embodiment of the present invention includes the reaction-reducing sintered body as a liner of the melting furnace. In another form, the sintered body may be included as the body of the melting furnace, but considering manufacturing cost, it may be included as a body material of a conventional melting furnace such as graphite, and the sintered body may be a liner coated on the inner wall.

이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 범위가 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 후술하는 실시예는 본 발명을 구체적으로 이해할 수 있도록 예시된 실시 태양일 뿐이며, 본 발명의 핵심 구성이 아닌 부분은 통상의 기술자가 용이하게 부가, 생략 및 치환하여 실시할 수 있으며, 이러한 변경 실시 태양 또한 당연히 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것이다.Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in more detail through examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples, and the examples described below are only illustrative embodiments to enable a detailed understanding of the present invention, and parts that are not core components of the present invention may be explained by those skilled in the art. It can be easily implemented by adding, omitting, and substituting, and such modified embodiments are also naturally included in the technical spirit of the present invention.

<실시예><Example>

실시예 1Example 1

La2O3 분말(평균 입경 약 4-10㎛)과 Y2O3 분말(평균 입경 0.8㎛)을 각각 1,000℃에서 30분 간 사전 가열하여 불순물을 제거하는 과정을 거쳐 준비하였다.La 2 O 3 powder (average particle diameter of about 4-10㎛) and Y 2 O 3 powder (average particle diameter of 0.8㎛) were each prepared by pre-heating at 1,000°C for 30 minutes to remove impurities.

위와 같은 사전 가열 과정을 거친 La2O3 분말과 Y2O3 분말을 몰수 기준 1:0.7 비율로 혼합하고, 다시 혼합 분말과 증류수를 중량비 2:1로 혼합하여 슬러리 상태로 만들고, 이를 볼 밀링기를 사용하여 24시간 동안 혼합하여 분말 혼합체를 제작하였다.The La 2 O 3 powder and Y 2 O 3 powder that had undergone the above preheating process were mixed at a ratio of 1:0.7 based on mole ratio, and the mixed powder and distilled water were mixed again at a weight ratio of 2:1 to form a slurry, which was then milled through a ball mill. A powder mixture was produced by mixing for 24 hours.

밀링을 통하여 충분히 혼합된 혼합물을 통상의 분무건조기를 사용하여 분무 건조하여 과립 형태로 만들었다. 상기 과립의 평균 직경은 약 50㎛이었다.The mixture sufficiently mixed through milling was spray-dried using a typical spray dryer to form granules. The average diameter of the granules was about 50 μm.

상기 과립을 원통형태의 고무 몰드에 투입하고 약 100MPa의 압력을 가하여 냉간 정수압 성형을 수행하였다. 성형은 약 1시간 동안 수행하여 La2O3+Y2O3 세라믹 성형체를 제조하였다.The granules were put into a cylindrical rubber mold, and cold isostatic molding was performed by applying a pressure of about 100 MPa. Molding was performed for about 1 hour to produce a La 2 O 3 +Y 2 O 3 ceramic molded body.

상기 성형체를 상압의 공기 분위기에서, 1,000℃까지 1℃/min의 승온 속도로 승온한 후 10시간 동안 온도를 유지하였다. 그 후 다시 온도를 0.5℃/min의 승온 속도로 1,500℃까지 승온하여 6시간 동안 소결을 진행하였다.The molded body was heated at a temperature increase rate of 1°C/min to 1,000°C in an air atmosphere at normal pressure, and then maintained at the temperature for 10 hours. Afterwards, the temperature was again raised to 1,500°C at a temperature increase rate of 0.5°C/min, and sintering was performed for 6 hours.

소결을 진행한 후, 상온까지 2℃/min의 속도로 냉각하여 LaYO3 소결체를 제조하였다.After sintering, the LaYO 3 sintered body was manufactured by cooling to room temperature at a rate of 2°C/min.

그러나, 실시예 1의 실험 결과, 도 1의 X선 회절 분석결과와 같이 LaYO3의 소결체를 얻지 못하였다. However, as a result of the experiment in Example 1, a sintered body of LaYO 3 was not obtained, as shown in the X-ray diffraction analysis results of FIG. 1.

실시예 2~4Examples 2 to 4

실시예 1과 동일하게 실시하되, La2O3 분말과 Y2O3 분말의 비율을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 달리 하여 소결체를 제조하였다. 실시예 2~4의 실험 결과, LaYO3의 소결체를 얻을 수 있었다. A sintered body was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the ratio of La 2 O 3 powder and Y 2 O 3 powder was changed as shown in Table 1 below. As a result of the experiments of Examples 2 to 4, a sintered body of LaYO 3 was obtained.

실시예 5~8Examples 5 to 8

실시예 1과 동일하게 실시하되, 제2 소결 시의 제2 온도의 최댓값을 각각 하기 표 1에 나타난 바와 같이 달리 하여 소결체를 제조하였다.A sintered body was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the maximum value of the second temperature during the second sintering was changed as shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

Y2O3재료는 U-Zr 기반 용융물의 반응 저감 물질로 상용화되어 사용되고 있는 물질로 제1 비교대상 물질로 선정하였다. Y2O3는 95% 이상의 순도를 갖는 10㎛~100㎛ 입경의 Y2O3 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 과립화하여 약 50㎛ 직경의 과립 분말을 준비하였다. 준비된 Y2O3 분말은 실시예 1과 동일한 방법으로 냉간 정수압성형을 활용하여 원하는 형상의 성형체로 제작한다. 이후 소결 온도 1600℃이상의 온도에서 소결하여 주는데, 이때 1600℃의 성형조건에서 일반적인 Y2O3 소결체는 약 97%의 상대 밀도(결함이 없는 Y2O3 소결체의 이론적인 밀도 값에 대한 실제 밀도의 비율)를 갖는다. 치밀화된 Y2O3소결체 제조가 필요한 경우 1600℃ 이상의 소결 온도를 활용한다. 일반적인 소결 조건은 승온 속도 5℃/min 혹은 상기 승온 속도 이하의 승온 속도를 활용하고 소결 시간은 최소 3시간 이상을 유지하여 준다. 소결 후 냉각시 냉각속도에 특별한 제약은 없다. Y 2 O 3 material is a commercially available material that reduces the reaction of U-Zr-based melts and was selected as the first comparative material. Y 2 O 3 was prepared by granulating Y 2 O 3 powder with a particle diameter of 10 μm to 100 μm and having a purity of 95% or more in the same manner as in Example 1 to prepare a granular powder with a diameter of about 50 μm. The prepared Y 2 O 3 powder was manufactured into a molded body of the desired shape using cold isostatic pressing in the same manner as in Example 1. Afterwards, it is sintered at a temperature of 1600℃ or higher. At this time, under molding conditions of 1600℃, the general Y 2 O 3 sintered body has a relative density of about 97% (actual density relative to the theoretical density value of the Y 2 O 3 sintered body without defects). ratio). If it is necessary to manufacture densified Y 2 O 3 sintered body, a sintering temperature of 1600°C or higher is used. General sintering conditions utilize a temperature increase rate of 5°C/min or lower than the above temperature increase rate, and the sintering time is maintained for at least 3 hours. There are no special restrictions on the cooling rate when cooling after sintering.

구분division La2O3 분말La 2 O 3 powder Y2O3 분말Y 2 O 3 powder La2O3, Y2O3
질량비
La 2 O 3 , Y 2 O 3
mass ratio
La2O3, Y2O3 혼합물과 용매 중량비La 2 O 3 , Y 2 O 3 mixture and solvent weight ratio 성형 방법
(방법/조건)
Molding method
(Method/Conditions)
최고 소결 온도highest sintering temperature
실시예 1Example 1 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:0.71:0.7 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,500℃1,500℃ 실시예 2Example 2 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.11:1.1 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,500℃1,500℃ 실시예 3Example 3 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.21:1.2 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,500℃1,500℃ 실시예 4Example 4 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.31:1.3 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,500℃1,500℃ 실시예 5Example 5 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.31:1.3 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,370℃1,370℃ 실시예 6Example 6 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.31:1.3 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,435℃1,435℃ 실시예 7Example 7 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.31:1.3 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,530℃1,530℃ 실시예 8Example 8 4~10㎛4~10㎛ 0.8㎛0.8㎛ 1:1.31:1.3 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,570℃1,570℃ 비교예 1Comparative Example 1 -- 10~100㎛10~100㎛ -- 2:12:1 CIP/100MPaCIP/100MPa 1,600℃1,600℃

<실험예><Experimental example>

실험예 1: 란타넘-이트륨 소결체의 원소 분석 및 밀도Experimental Example 1: Elemental analysis and density of lanthanum-yttrium sintered body

실시예 1~4에 따라 제조된 각각의 란타넘-이트륨 소결체, 산화란타넘 소결체의 표면을 절단, 연마한 후 X선 회절 분석하여 소결체의 상을 분석하였다. 분석결과 실시예 1의 소결체에서 LaYO3 페로브스카이트 구조를 얻을 수 없었고, 반대로 실시예 2~4의 소결체에서 LaYO3 페로브스카이트 구조를 얻을 수 있었다.The surface of each lanthanum-yttrium sintered body and lanthanum oxide sintered body prepared according to Examples 1 to 4 was cut and polished, and then the image of the sintered body was analyzed by X-ray diffraction analysis. As a result of the analysis, the LaYO 3 perovskite structure could not be obtained in the sintered body of Example 1, and on the contrary, the LaYO 3 perovskite structure could be obtained in the sintered body of Examples 2 to 4.

비교예 1의 경우 Y2O3 소결체를 얻을 수 있었다.In Comparative Example 1, Y 2 O 3 sintered body could be obtained.

실험예 2: 상 형성(phase formation) 결과의 분석Experimental Example 2: Analysis of phase formation results

실시예 4~8에 따라 제조된 각각의 란타넘-이트륨 산화물 소결체를 X선 회절 분석법을 활용하여 상 형성 결과를 분석하였다.The phase formation results of each lanthanum-yttrium oxide sintered body prepared according to Examples 4 to 8 were analyzed using X-ray diffraction analysis.

분석 결과, 실시예 4, 6 및 7에서는 LaYO3의 페로브스카이트 구조가 형성되었음을 확인할 수 있었으나, 실시예 5의 결과에서 소결이 완벽히 이루어지지 못하여 La2O3와 Y2O3의 상이 각각 관측되었고, 실시예 8에서는 상기 LaYO3의 페로브스카이트 구조가 아닌 다른 상으로 상변태가 일어남을 확인할 수 있었다. As a result of the analysis, it was confirmed that a perovskite structure of LaYO 3 was formed in Examples 4, 6, and 7. However, in the results of Example 5, sintering was not completed completely, so the phases of La 2 O 3 and Y 2 O 3 were formed, respectively. It was observed, and in Example 8, it was confirmed that a phase transformation occurred into a phase other than the perovskite structure of LaYO 3 .

실험예 3: 반응성 평가 결과Experimental Example 3: Responsiveness evaluation results

실시예 4, 비교에 1 및 비교예 2에 따라 제조된 각각의 소결체 위에 U-Zr-RE 시편을 위치시킨 후 1500℃의 용해로에서 U-Zr-RE 시편을 용해시켜 각각의 소결체와 반응성을 확인하였다. 그 결과를 각각 하기 표 2에 나타냈다.Example 4, after placing the U-Zr-RE specimen on each sintered body manufactured according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the U-Zr-RE specimen was melted in a melting furnace at 1500°C to confirm the reactivity with each sintered body. did. The results are shown in Table 2 below.

구분division 기판 소결체Substrate sintered body 용융물melt 반응성 테스트 결과Responsiveness Test Results 실시예 4Example 4 LaYO3 LaYO 3 U-Zr-REU-Zr-RE 기판과 용융물이 매우 약한 반응을 일으킴(거의 반응하지 않음)Very weak reaction between substrate and melt (almost no reaction) 비교예 1Comparative Example 1 Y2O3 Y 2 O 3 U-Zr-REU-Zr-RE 기판과 용융물이 약한 반응을 보임There is a weak reaction between the substrate and the melt.

실험 결과, 실시예 4의 LaYO3 소결체를 기판으로 하여 U-Zr-RE 용융물과 반응시켰을 때에는 매우 약한 반응을 확인할 수 있어 거의 반응이 일어나지 않고 반응 저감이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 비교예 1의 Y2O3 기판은 용융물과 약한 반응을 일으키는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따라 고온로용 소결체를 제조하는 경우, 고온로 벽에서 용융물과의 반응이 크게 저감되어 고순도의 용융물을 얻는 데 유리할 것임을 알 수 있었다.As a result of the experiment, when the LaYO 3 sintered body of Example 4 was used as a substrate and reacted with the U-Zr-RE melt, a very weak reaction was confirmed, so it was confirmed that almost no reaction occurred and the reaction reduction was excellent. On the other hand, it was confirmed that the Y 2 O 3 substrate of Comparative Example 1 caused a weak reaction with the melt. Therefore, it was found that when manufacturing a sintered body for a high-temperature furnace according to the present invention, the reaction with the melt on the wall of the high-temperature furnace is greatly reduced, making it advantageous to obtain a high-purity melt.

Claims (10)

1) 란타넘(La, Lanthanum) 산화물 분말과 이트륨(Y, Yttrium) 산화물 분말을 용매와 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및
2) 상기 성형체를 소결하여 란타넘-이트륨 산화물 소결체를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 1) 단계에서 란타넘 산화물 분말과 이트륨 산화물 분말은 란타넘과 이트륨의 몰비가 하기 조건식 1을 만족하도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법:
[조건식 1]
1.0≤NY/NLa≤1.5
상기 조건식 1에서, NLa는 란타넘의 몰수, NY는 이트륨의 몰수를 나타낸다.
1) preparing a mixture by mixing lanthanum (La) oxide powder and yttrium (Y) oxide powder with a solvent, and then molding the mixture to produce a molded body; and
2) sintering the molded body to produce a lanthanum-yttrium oxide sintered body;
In step 1), the lanthanum oxide powder and the yttrium oxide powder are mixed so that the molar ratio of lanthanum and yttrium satisfies the following condition equation 1: Method for producing a low-reaction sintered body for a high temperature furnace:
[Conditional expression 1]
1.0≤N Y /N La≤1.5
In Condition Equation 1, N La represents the number of moles of lanthanum, and N Y represents the number of moles of yttrium.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 란타넘 산화물 분말 및 이트륨 산화물 분말은 각각 독립적으로 0.5~20㎛의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method for producing a reaction-reducing sintered body for a high temperature furnace, characterized in that the lanthanum oxide powder and the yttrium oxide powder each independently have an average particle diameter of 0.5 to 20㎛.
제1항에 있어서,
상기 란타넘-이트륨 산화물은 화학식 LaYO3의 화학식을 갖되, 하기 화학식 1의 조성을 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 고온로 반응저감용 소결체의 제조방법:
[화학식 1]
LaaYbO3
상기 화학식 1에서, 1.8≤a+b≤2.3이고, a/b는 0.7~1.0이다.
According to paragraph 1,
The lanthanum-yttrium oxide has the chemical formula LaYO 3 and is a compound having the composition of the following formula 1:
[Formula 1]
La a Y b O 3
In Formula 1, 1.8≤a+b≤2.3, and a/b is 0.7 to 1.0.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계는 상기 혼합물을 400℃ ~ 1,100℃의 온도에서 열처리를 수행한 후, 파쇄하여 분말로 제조한 후, 상기 분말을 성형하여 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법.
According to paragraph 1,
In step 1), the mixture is heat-treated at a temperature of 400°C to 1,100°C, crushed to produce a powder, and then molded to form a molded body. A low-reaction sintered body for a high-temperature furnace. Manufacturing method.
제5항에 있어서,
상기 1) 단계는 상기 분말을 물과 혼합 후 건조하여 평균직경 30㎛ ~ 100㎛의 과립상을 형성하고, 상기 과립상을 성형하는 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법.
According to clause 5,
In step 1), the powder is A method for producing a low-reaction sintered body for a high-temperature furnace, characterized by mixing with water and drying to form a granular phase with an average diameter of 30㎛ to 100㎛, and molding the granular phase.
제1항에 있어서,
상기 2) 단계의 소결은 1380℃~1530℃ 범위 내의 제1 온도 및 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 수행하되, 제1 온도로 1차 승온하여 제1 온도에서 1차 소결을 수행하고, 제2 온도로 2차 승온하여 제2 온도에서 2차 소결을 수행하는 2단계로 수행하는 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체의 제조방법.
According to paragraph 1,
The sintering in step 2) is performed at a first temperature in the range of 1380°C to 1530°C and a second temperature higher than the first temperature, and the temperature is first raised to the first temperature and primary sintering is performed at the first temperature, A method for producing a reaction-reduced sintered body for a high temperature furnace, characterized in that it is carried out in two steps: secondary heating to a second temperature and secondary sintering at the second temperature.
LaYO3의 화학식을 갖되 하기 화학식 1의 조성을 갖는 란타넘-이트륨 산화물을 포함하는 고온로용 반응저감성 소결체:
[화학식 1]
LaaYbO3
상기 화학식 1에서, 1.8≤a+b≤2.3이고, a/b는 0.7~1.0이다.
A low-reaction sintered body for a high-temperature furnace containing lanthanum-yttrium oxide having the chemical formula LaYO 3 and the composition of the following formula 1:
[Formula 1]
La a Y b O 3
In Formula 1, 1.8≤a+b≤2.3, and a/b is 0.7 to 1.0.
제8항에 있어서,
상기 반응저감성 소결체는 상기 화학식 1로 표시되는 란타넘-이트륨 산화물을 50 중량% 이상의 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체.
According to clause 8,
The reaction-reducing sintered body is a reaction-reducing sintered body for a high temperature furnace, characterized in that it contains 50% by weight or more of lanthanum-yttrium oxide represented by the formula (1).
제8항에 있어서,
상기 반응저감성 소결체는 밀도가 5.0~5.9g/㎤인 것을 특징으로 하는 고온로용 반응저감성 소결체.
According to clause 8,
The reaction-reduced sintered body is a reaction-reduced sintered body for a high-temperature furnace, characterized in that the density is 5.0 to 5.9 g/cm3.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090226699A1 (en) 2008-02-28 2009-09-10 Covalent Materials Corporation Sintered body and member used for plasma processing apparatus
CN105669198A (en) 2016-01-16 2016-06-15 上海大学 Preparation method of lanthanum oxide-based ceramic core
CN106116577A (en) 2016-06-30 2016-11-16 曹柏青 Ceramic preparation, pottery and basalt bushing
CN108546907A (en) 2018-04-16 2018-09-18 北京航空航天大学 A kind of plasma physical vapor deposition yttria-stabilized zirconia doping lanthanum cerate material powder and its preparation method and application
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7112215B2 (en) 2018-03-07 2022-08-03 イビデン株式会社 Silicon melting crucible, method for manufacturing silicon melting crucible, and method for manufacturing reaction-sintered SiC

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090226699A1 (en) 2008-02-28 2009-09-10 Covalent Materials Corporation Sintered body and member used for plasma processing apparatus
CN105669198A (en) 2016-01-16 2016-06-15 上海大学 Preparation method of lanthanum oxide-based ceramic core
CN106116577A (en) 2016-06-30 2016-11-16 曹柏青 Ceramic preparation, pottery and basalt bushing
CN108546907A (en) 2018-04-16 2018-09-18 北京航空航天大学 A kind of plasma physical vapor deposition yttria-stabilized zirconia doping lanthanum cerate material powder and its preparation method and application
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