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용융실리카(Fused Silica)의 특징 및 이용분야
특징 용융 실리카(Fused Silica) 합금 철(주물)의 열간 압출에 사용하는 침적노즐(NOZZLE)을 구성하는 재료로서 백색의 비정질 망목 구조를 가지고있는 무정형 SILICA로서 세라믹 재료 중에서 열팽창 계수가 가장 적다.

용융실리카는 순도가 높은 백규석을 2,000℃이상에서 용융하여 제조된 원료이다.
용융된 원료를 원하는 입자형태에 따라 분쇄하여 입도별 원료를 혼합사용 가능하고 단독으로도 제품화된다.
이용분야 용융실리카는 열팽창율이 아주 작기 때문에(1,000℃에서 0.05%) 내열충격 저항성이 우수하다. 그리고 용융실리카의 소성은 자기소결성이 있어서 비교적 저온에서도 소성하여도 치밀한 조직을 얻을 수 있다. 또한 용융실리카는 유동성이 좋으므로 주형(석고틀)에 유입시켜 복잡한 형상의 제품도 만들 수 있다. 그러므로 용융실리카는 코우크스로의 도어, 비철금속의 통, 강의 연속주조용 노즐, 유리용해로의 트윌, 온수용로재, 반도체 등에 쓰인다.

용융실리카는 기존에 일본 등지에서 전량 수입에 의존하던 제품으로서, 침적노즐을 제조하는 재료로는 실리카를 대체할 물질은 현재 존재 하지 않는다. 당사는 국내 고순도 용융 실리카 생산업체이다.

(주)보람케메탈은 Denka(일본)에서 주로 수입에 의존하던 제품을 국산화함으로서 수요업체에 혁신적 원가절감(약25%)에 기여 하였으며, 제품의 품질을 결정하는 Slip형성과 입자형태가 기존 수입 제품보다도 우수하다는 평가를 받고 있다. 가격면 에서도 경쟁력을 확보하고 있어 수출시장 개척을 활발히 진행 하고있다.


용융실리카 (Fused Silica) 세부 특징
분자식 SiO2
분자량 60.08
성상 백색투명 또는 불투명한 비정질 망목구조를 가지고 있으며, 공업재료중에서 열팽창계수가 가장 작다.
연화점(軟化點) : 1,650℃
비중(比重) : 2.21
결정구조(結晶構造) : 비정질
열팽창(熱膨脹)계수(係數) : 0.5×10(-6)(1000℃)
별명 수정(Quartz), 석영유리(Quartz glass), 합성석영(Synthetic Quartz), 실리카(Silica) 이산화규소(Silicon dioxide), 실리카유리(Silica glass)
개설 용융실리카 중 합성석영은 종래 인재(印材), 장식품, 유리등으로 사용되었지만 근래에 이르러 통신용 광케이블용 재료로 이용되고 있다.
제법 용융실리카는 SiO2 단일성분으로 구성되어 있으며, 제법은 원료에 따라서 다음과 같이 분류할 수 있다.
① 천연수정 또는 규석을 원료로 해서, 아크(불꽃)방전이나 산수소불꽃으로 용융시켜 제조하는 천연실리카유리.
② 사염화규소 또는 실란등의 기체원료를 산수소불꽃이나 산소프라스마중에서 열분해하여 합성하는 합성실리카유리가 있다.
천연실리카유리는 원료로 규석을 사용한 불투명실리카유리와 정제 천연수정을 사용한 투명실리카유리로 나누어진다. 이러한 천연계는 원료에서 기인하는 Al, Fe, Na등의 불순물이 함유되어 있다. 이들 천연계는 주로 철강의 연주설비의 침적노즐, 고온성형재, 정밀주조의 스탁크재, 충진재로 사용된다.

합성실리카는 금속불순물이 적지만, 원료나 제법에 따른 Cl, OH기가 함유되어 있다. 합성계는 반도체의 각종 치구, 광학부품, 광섬유용 등으로 사용된다.
용융실리카 분체는 입자형태에 따라서 파쇄형, 구형, Edgeless형으로 분류할 수 있다.
제조동향 일본의 제조현황은 전기화학(電氣化學), 소화전공(昭和電工), NKK가 있으며, 이들 회사의 전체 생산능력은 4,000톤 정도로 추정된다.

전기화학(電氣化學)은 싱가폴에 반도체봉지용 용융실리카공장(300톤/월)을 건설했으며, 최근에 증설한 것으로 알려지고 있다.
특징 용융실리카의 천연계의 것은, 고순도의 규석을 고온에서 용융시켜서 그것을 분쇄한 것이다. 그 특성은 다음과 같다.
① 열팽창계수가 극히 작다.
② 내열스포링성이 현저하게 우수하다.
③ 통기성이 적다.
④ 열전도율이 적다.
⑤ 화학적으로 안정하다.
그 반면에 1000℃ 이상에서는 유리상이 크리스토발라이트화 하여 수축해서, 용적변화를 일으켜서 그 강도가 현저히 저하하는 결점이 있다.
이러한 특성 때문에, 이 천연계 실리카 유리는 내화재료로서 철강관계의 연주설비의 침적노즐, 출선통(出銑桶), 고온성형재료, 정밀주조용 스탁크재료, 충진재료, 프라스마 용사재료, 소결체재료, 노심관등에 사용된다.

화학적으로는 안정해서 전기적으로도 우수한 절연재료이며, 고주파 유도체손실도 적으므로 반도체 봉지재에 사용되고 있다. 반도체봉지재는 용융실리카 70-80%, 에폭시수지 15-25%, 경화제 및 기타의 성분 5%의 조성으로 만들어진다. 봉제재중에 충진재료의 충진율을 높이기 위해서 구상품의 수요가 늘어나고 있다.

구상실리카는 수지필러로서 충진재료는 아니고, 유동성 부여제로서 이용되고, 기타의 용도로서는 화장품 등에도 이용되고 있다.
한편 소프트에라를 피하기 위해서 DRAM용의 봉지재료에는 고순도 합성구상실리카가 주로 사용된다.