반도체 폐 Si 슬러지를 이용하여 질화반응 및 post-sintering을 통해 제조된 질화규소세라믹의 미세조직 및 기계적 특성을 광학현미경, SEM 및 XRD를 이용하여 연구하였다. 상당량의 SiO2비정질상을 포함하는 폐 Si분말에서 많은 microcracks이 관찰되었다. 폐 슬러지를 사용한 Si 성형체의 질화율은 상용되고 있는 Si분말을 이용한 성형체의 값에 비해 낮은 값을 보였다. 그러나 질화온도가 증가함에 따라 질화율은 증가하였으며 1470℃에서 질화율은 98%를 보였다. 반응소결체내에 존재하는 Si3N4의 결정은 α와 β상으로 혼재되어 있으며 상당량의 산질화규소상이 검출되었다. 1950℃에서 후처리된 시료의 최대파괴인성 및 파괴강도 값은 각각 5.6 MPa · m1/2과 497 MPa로 H. C. Starck사의 Si을 이용한 것에 비해 낮은 값을 보였으며 이는 산질화규소 형성에 기인된 것으로 사료된다
더보기The microstructures and mechanical properties of Si3N4 ceramics produced by nitridation and post-sintering using semiconductor-waste-Si sludge were investigated. Lots of microcracks were observed in the waste-Si powders which contained some amounts of amorphous SiO2. The nitridation rate of waste-Si compacts showed lower value than that of commercial Si powder compacts. The nitridation rate was increased with increasing nitridation temperature and then the percent of nitridation at 1470℃ showed 98%. The phases of Si3N4 in the reaction-bonded bodies were mixed with α and β-type, and small amounts of Si2N2O phase while those after post-sintering were β-Si3N4 and O'-Sialon. The sample post-sintered at 1950℃ showed the fracture toughness of 5.6 MPa · m1/2 and the fracture strength of 497 MPa which were lower than those of sintered body using commercial Si powder possibly due to the formation of O'-Sialon phase.
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