인산염으로 개선된 백자의 가열 편집부(외신) 백자 조성에 인산염을 첨가함으로 백도를 개선시켰다. 두 단계의 가열 방식이 여러 상의 결정화를 강화시키고 특성을 개선시켰다. 불화 마그네슘의 첨가로 숙성 온도를 낮추고 숙성 시간을 줄였다. 자기 제품은 그들의 완벽한 밀도와 백색 몸체에 의해 특성화된다. 이것은 보통 숙성 온도 1400 또는 1250도에 따라 각각, 강자기와 연자기로 나누어 진다. 자기 몸체의 가열은 두 단계의 과정으로 특성화될 수 있다. 그 첫 단계는 표면적의 감소가 기공의 조밀화와 다공도의 미소한 변화가 일어나는 700~800℃에서 시작한다. 두 번째 단계는 상당한 수축에 동반하는 명백한 다공도의 감소가 일어나고 물질에 밀도가 증가하는 1000~1150℃에서 시작한다. 두 가지 단계는 서로 다른 소결 메커니즘을 나타낸다. 산화물의 고체 상태 소결은 첫단계에서 일어난다. 소결이 증진되는 액상의 전개는 두번째 단계에서 일어난다. 이 두 단계는 자기의 조성에 따라 분명하게 확인되거나 또는 융합되거나 또는 겹쳐질 수 있다. 결과로 나타나는 미세 구조는 제품의 특성에 따라 주어진 결정질과 유리질 상, 형태와 조성을 형성한다. 특성에 영향을 주지 않고 자기 몸체의 숙성 온도를 줄이기 위한 시도가 이루어 졌고, 이것은 보통 조성을 변화시키거나, 또는 최초 원료물질의 크기를 줄이는 것에 의해 얻을 수 있다. Avgustinik et al는 석영과 장석의 대체로써 자기의 유리상과 화학적 조성이 유사한 유리의 효과를 조사하였다. 가열 중에 1차 뮬라이트는 존재하고, 2차 뮬라이트의 양이 증가한다. 이것이 자기의 기계적 강도를 증가시킨다. Maiti와 Kumar는 근청석을 기초로 결정화된 유리로 장석을 대체하였다. 이 새로운 유리 물질은 구조적 결정질 상을 발달 시키고 제품의 소결에 첨가되어 기계적 강도를 증가시킨다. 아연 유약의 첨가가 Tulganov et에 의해 제안되었다. 네 가지 유약 제조법이 자기 조성에서 산화아연의 양(0.2%)을 일정하게 유지하면서 시험되었다. 숙성온도가 줄어들었고 가열 시간이 기계적 특성에 영향을 주지 않고 증가되었다. 아연의 첨가는 자영 뮬라이트의 균일한 결정화를 촉진시킨다. 자기 몸체에 대한 용매 물질로써 인산염이 본차이나 ware를 제조하기 위해 골회로 첨가되었다. 보통 최대 50%의 회가 첨가되고, 몸체는 1250℃에서 짧은 숙성시간을 갖는다. 규산염 재료를 가지는 낮은 농도의 인산염(2~20%) 골회가 용제로써 작용한다. 이 효과는 낮은 골회를 함유하는 몸체의 높은 새깅 효과에서 명백히 나타난다. 이 특성은 낮은 용융온도를 가지는 인산염 상 또는 더 낮은 용융 온도를 가지는 다른 몸체 구성요소로의 칼슘의 확산과 관련되어 있을 것이다. 골회는 용제로써 작용하지만, 과도하게 첨가되어지면 내화성을 가지게 된다. 칼슘의 일부가 백토와 결합하여 회장석을 만들고 일부는 삼칼슘인산염을 형성한다. 잔여 인산염 오산화물은 다른 구성요소와 결합하여 유리를 형성하고, 더 유동적이고 반응을 강화시킨다. 그러나 유리질 상의 인산염 오산화물의 존재는 냉각 시에 삼칼슘인산염을 형성하기 때문에 일시적이다. 본차이나 안의 유리의 본성과 양은 결정상 보다 더 넓은 범위에 물리적 특성을 결정한다. St. Pierre는 본차이나의 공융 온도에 근접할 수록 일반적인 백자와는 달리, 반응이 빠르게 일어난다고 보고하였다. 경자기와는 반대로 결정상은 70%에 이르고 더 좋은 투명도를 가지게 된다. 칼슘 인산염과 칼슘 탄산염의 혼합물이 본차이나의 골회의 대체물로 연구되었다. 이 칼륨인산염과 칼슘탄산염의 첨가로 유리화 온도가 낮아지고 몸체는 즉시 팽창하기 시작한다. Lin et al은 적절한 밀도를 가지기 위해 두 가지 단계의 소결을 제안하였다. 이 기술은 통례적인 숙성 온도에서 가열 전에 비교적 낮은 온도(800℃)와 증가된 시간(30h)에서 조밀화 과정을 포함한다. 최근의 연구에서 낮은 인산염 함량을 가지는 몸체의 밀고 특성과 결정질 상의 종류, 그리고 기계적 특성에 대한 가열 방식의 효과에 대하여 조사되었다. 재료와 방법 여러 실험용 혼합물을 형성하기 위해 사용된 주된 원료 물질은 홍해연안으로 부터의 선별된 점토, 산업 폐기물로 부터의 실리카 흄(미세 실리카의 근원), Sinai의 조장성, ADWIC의 화학적으로 순수하게 반응하는 이칼슘인산염(CaHPO4.·2H2O) 제품 등을 포함한다. 여러 형성물에 요구되는 무게 분율이 볼 밀에서 2시간 동안 습식 혼합된다. 건조된 가공 분말은 40MPa의 압력하에서 2.5cm의 지름과 0.3cm의 두께를 가지는 원판 형태로 제조되어진다. 이러한 원판은 물리적, 열적, 기계적 특성을 결정하기 위해 사용된다. 시료는 110℃에서 건조되고, 전기로에서 빠른 가열속도로 가열되었다. 이 방식은 가열, 최고의 온도에서의 1시간 동안 흡수, 그리고 상온에서 2시간 동안의 냉각으로 이루어져 있다. 또 다른 가열 방법으로 30, 120, 180분 동안의 냉각동안 900℃에서 시료를 연화하고 상온에서 로안에서 냉각하는 것이다. 이러한 물리적, 기계적 특성에 대한 열처리의 효과가 결정되었다. 밀도의 정도는 1050와 1250℃사이에서 가열된 시료로 결정되었다. 물체의 밀도, 수분 흡수, 왜관기공율은 Archimedes 원리를 사용하여 결정되었다. 선형 열팽창 계수는 1000℃에서 5℃/min의 가열속도에서 (Model DIL 102E)결정 되었다. MOR은 삼점굽힘실험(Model LR 10K, Lloyd)를 사용하여 결정되었고, Possion 비율과 영율이(Model R3751 Bll, Advantest) 측정되었고 시료 경도도 (Model HMV-2000, Shimadzn) 측정되었다. 가열된 몸체에 형성된 상은 니켈 필터를 통과하는 구리 K방사선을 사용하는 XRD(Model 1700, Philips, Eindhoven, Netherland)을 사용하여 결정되었다. 가열된 몸체의 미소구조는 EDAX와 함께 SEM (Model XL30, Philips)를 사용하여 측정되었다. 시료는 기계적으로 가동되고 화학적으로 에칭 되었으며(20%의 수산화 염산 용액에 30초간), 완전히 세척된 후에 건조되고 금 방전되었다. 결과 및 토론 여러 시료의 자기화는 첨가된 용매 재료의 함량과 종류뿐만 아니라 가열 방법에 의해 영향을 받는다. 수분 흡수에 관한 물리적 특성이 결정되었다. 혼합물은 기준 혼합물(P0)과 비교할 때, 예상되어진 대로 25℃이하의 짧은 숙성 범위를 나타내었다. 낮은 인산염의 함량(5%, P5)에 의한 특성상에 어떠한 특별한 변화도 보고되지 않았지만, 단지 1175℃에서 자기화가 일찍 시작되었다. 높은 인산염 첨가 (10%와 20%, 각각 P10, P20는 실제적으로 가열 시간에 자기화 되지 않는다는 것을 나타내었다. 여러 온도에서 가열된 몸체의 수분 흡수라는 것에 대한, 자기화에 영향을 미치는 인산염 함량의 효과가 결정되었다. 자기화에 대한 두 번째 가열 방식의 효과 또한 결정되었다. 900℃에서 30분간의 연화로 수분 흡수가 줄어들었다. 120분간의 연화로 인하여 자기화가 상당히 증가하였으며 180분간의 연화는 P10에는 아무런 영향을 나타내지 않았지만 P20을 증가시켰다. 모든 혼합물의 밀도는 비교적 낮았으며 P0, P20의 인산염의 함량이 증가할수록 감소하였다. 2.03에서 2.32g/㎤의 범위 값이 1200℃에서 1시간 동안 가열되었다. 불소마그네슘 (P10+F)의 첨가에 의한 P10의 조성 변화는 숙성시간과 온도의 상당한 감소를 가져왔다. 인산염의 첨가로 열팽창 계수가 증가하였고, 기계적 특성이 인산염의 함량에 영향을 받는다. 소량의 인산염의 첨가는 MOR을 증가시키는 반면에 경도에는 반대의 영향을 미친다. 2시간동안 900℃에서 연화되고 1200℃에서 가열된 몸체에 대하여 어떠한 눈에 띄는 변화도 나타나지 않았다. 불화 마그네슘의 첨가로 MOR이 개선되었지만 경도와 P10+F의 탄성 계수는 감소하였다. 여러 혼합물에 대한 XRD 패턴이 얻어졌고, 나타난 주된 결정질 상은 뮬라이트, 조장석-회장석 고용체와 그리고 실리카 변이, 예를 들면 거의 결정화되지 못한 크리스토발라이트 등이다. 알루미늄 인산염이 인산염을 포함하는 혼합물에서 발견되었고, 불화 마그네슘에 의한 조성의 변형이 이러한 상의 소멸의 원인이 된다. 여러 결성 상들이 연화시간과 최대 가열 온도에 의해 영향을 받는다. 시료가 연화 처리 없이 1시간동안 1200℃에서 가열되었을 때, 뮬라이트와 조장석-회장석 고용체가 발견되었다. 2시간 동안 900℃에서 이 시료를 연화하면 부분적으로 이러한 상의 용해가 나타난다. 1225℃에서 가열하였을 때 조장석-회장석 고용체는 완전히 사라졌지만, 2시간 동안 900℃에서 연화처리에서는 나타났다. 조장석-회장석의 고용체의 함량은 가열 온도에 의해 영향을 받는다. 900℃에서의 연화처리는 결정화를 증가시키고, 1100℃에서 가열된 P10+F 시료는 두드러진 뮬라이트와 고용체의 결정화 및 알루미늄 인산염 상의 소멸을 나타낸다. 900℃에서 2시간 동안 연화하고 또는 연화 없이, 1225℃에서 1시간 동안 가열된 여러 혼합물의 SEM사진이 얻어졌고, 연화처리 하지 않은 기준시료 P0는 2차 뮬라이트와 산개된 거친 사방정계 결정을 나타낸다. 1차 뮬라이트는 미세한 특성을 가지고 패치 안에서 발생한다 입자는 명확하게 분별되지 않는다. P5혼합물의 연화처리와 인산염의 첨가는 조대한 뮬라이트 입자와 산개된 구형 입자의 원인이 되고 알루미늄 인산염이 나타날 가능성이 있다. 연화처리 되니 않은 P10혼합물은 뮬라이트와 조장석-회장석 고용체의 사방정계 입자를 포함한다. 연화처리로 인해 조대하고, 균일한 결정질 미세구조의 결합을 얻을 수 있다. 연화처리 되지 않은 P20혼합물은 혼합할 수 없는 5~10㎛의 알루미늄 인산염의 액상 방울을 나타내고, 더 좋은 결정도를 나타내는 1차 뮬라이트 패치와 결정 상에서 전체적으로 균일하게 나타난다. 900℃에서 2시간동안의 연화처리로 혼합되지 않는 액상 방울의 소멸을 가져오는 원인이 되고, 균일한 결정을 가지게 한다. 조장석-회장석 고용체의 사방정계 입자의 존재가 이전에 존재하던 방울의 경계를 나타나게 한다. 2시간 동안 1125℃에서 가열되고 2시간 동안 900℃에서 연화 처리된 P10+F혼합물은 우선된 방위로의 조장석-휘장석 고용체 입자의 성장과 뮬라이트를 나타낸다. 현재의 조성에 적은 비율의 인산염을 첨가함으로써 낮은 온도에서 액상의 형성을 이끌 수 있고, 이것은 칼슘-알루미나-인산 오산화물의 삼원계 상태도에서 명백히 알 수 있다. 공정점은 905℃에서 칼슘-알루미나 오산화물과 알루미나-인산 오산화물 사이에서 나타난다. 이것은 무기인의 첨가가 인산염 유리의 형성을 일으킨다는 것을 의미한다. 칼슘이온은 알루미노실리케이트 상과 반응하여 회장석을 형성하기 위해 쉽게 확산된다. 그러나 조장석의 존재와 1200에서 1225℃까지 증가된 가열 온도로 인해 냉각 시 용융체로부터의 조장석-회장석 고용체의 형성이 일어나게 된다. 이것은 1225℃에서 가열된 혼합물에서 명백히 나타났는데 유리상의 과도한 존재를 알 수 있다. 동시에 900℃에서 연화 처리된 시료에서 각각의 상, 다시 말해서 조장석-회장석 고용체는 결정화된다. 조장석과 회장석의 상태도에 의하면, 고용체의 냉각 중에 조성의 어떠한 용융체도 분리하여 회장석 상에 농축된다. 인산염을 포함하는 모든 혼합물은 회장석 결정체를 나타내고 그리고 이상에서 농축되게 된다. 이러한 경우에 1200과 1225℃사이의 가열이 35% 회장석을 가지는 고용체의 형성을 이끈다. 이 결과는 골재로부터 방출된 인산염과 칼슘 이온이 알루미노실리케이트로 확산되고, 회장석을 형성하여 유리질 상의 형성을 촉진할 때 본 차이나에 발생하는 결과와 유사하다. 생리활성 유리-세라믹과 본 차이나의 조성에서, Hill et al은 미소한 구형 방울로써 발생하는 비정질 상의 분리를 관찰하였다. 이 작은 크기의 방울은 상대적으로 점성을 가지는 용융체로부터 형성된다. Hill et al은 DTA로 액상선과 일치하는 원거리 흡열반응을 감지하지는 못하였다고 보고하였다. 현재의 연구에서, DTA에 의해서 조차 감지되지 않은, 혼합할 수 없는 액상 방울의 존재에 의해 이 형성이 확실해졌다. SEM으로 P10혼합물의 이러한 방울의 존재와 2시간 동안 900℃에서 연화처리로 완전히 결정화 되는 것을 알 수 있다. 인산염의 존재에 비해 상대적으로 높은 비율의 알루미나의 존재가 알루미나 인산염 상을 형성시킨다. SEM을 사용하여 혼합되지 않는 액상 방울에서 균일한 크기의 구형 입자로써 알루미늄 인산염 상이 관찰되었다. 형성된 알루미늄 인산염은 첨가된 인산염의 함량에 따라 증가한다. 그러나 불화 마그네슘의 첨가로 결정화가 억제되고, 반면에 불화 마그네슘은 회장석과 뮬라이트의 빠른 결정화를 돕는다. 결론 백자 조성에 저농도의 인산염을 첨가함으로써 가열된 몸체의 백도를 개선하였다. 두 단계의 가열 방식(최대 온도로 가열 후에 냉각 시 다른 온도에서 연화처리)이 여러 상의 결정화를 강화하고, 특성을 개선시킨다. 불화 마그네슘의 첨가로 숙성 온도를 낮추고, 숙성시간을 단축시켰다. (ACB) 여러 온도에서의 혼합물의 수분흡수. (◆) P0(Standard), (■) P5, (▲)P10, (X)P20 여러 온도에서 수분 흡수의 값에 대한 인산염 함량의 효과 (◆)1175, (■)1200, (▲)1223℃ 1225℃에서 가열된 (A)P0, (B)P5 혼합물의 SEM 사진 (A) 1225℃에서 1시간동안, (B)1200℃에서 0.5시간 동안 가열하고 900℃에서 2시간 동안 연화된 P10혼합물의 SEM 사진 (A)1시간 동안 1225℃에서 가열된, (B) 더 높은 배율에서 나타낸, 1시간 동안 1225℃에서 가열된, (C)2시간 동안 1200℃에서 가열되고 2시간 동안 900℃에서 연화 처리된, (D) 0.5시간 동안 1225℃에서 가열되고 2시간 동안 900℃에서 연화 처리된, 혼합되지 않은 액상 방울을 나타내는 P10혼합물의 SEM 1시간 동안 1100℃에서 가열되고 2시간 동안 900℃에서 연화처리된 P10혼합물의 SEM 현미경 사진