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소결 [sintering, 燒結] : 고운 분말을 고온으로 가열하였을 때 녹는점 이하의 온도에서도 분말의 입자가 서로 부착하여 굳어지는 현상. 분말 야금이나 요업의 기본이 되는 중요한 현상이며, 도자기나 각종 공업재료를 만드는 데 이용된다
본문일부/목차
소결이 일어나고 있을 때에는 입자 상호간의 접촉부에서 원자가 입자표면과 내부를 왔다 갔다 하거나 승화하는 등 활발히 움직이고, 가열을 계속하는 동안에 입자 사이의 틈이 메워지도록 원자가 퇴적되어 처음에는 스펀지상태로 있던 것도 구멍이 적은 치밀한 덩어리로 변해 간다. 눈이 0℃ 이하의 온도에서도 서로 부착하여 굳어지는 것도 일종의 소결현상이다. 또 철광석을 분쇄할 때 생기는 고운 분광석(粉鑛石)을 그대로 용광로에 넣으면 샤프트의 국소에 들러붙어 조업에 지장을 초래하기 때문에, 이러한 현상이 일어나지 않도록 분광석을 소결하여 잘 부서지지 않으면서도 통기성이 좋은 적당한 크기의 덩어리로 만든다. 소결의 원동력은 표면장력인데, 이것은 가는 유리관 속의 물을 끌어 올리는 모세관압력과 같은 종류의 힘이다. 종류가 다른 분말 알갱이의 접촉부에서는 서로 뒤섞여 균질상태가 되려 하거나 화합물을 만들려는 힘이 원자의 이동을 일어나게 하므로 소결현상은 매우 복잡해진다. 또 압력을 가하면서 소결하면 입자 사이의 접촉부는 압착되고, 원자의 움직임도 더욱 활발해져서 소결되기 어려운 물질도 비교적 쉽게 굳어진다. 소결되는 도중에 성분의 일부가 녹아서 분말입자의 틈으로 스며들어갈 경우에는 융액(融液)의 모세관압력에 의하여 입자는 서로 끌어당겨져서 단시간에 치밀한 덩어리가 된다. 이것을 액상소결(液相燒結)이라 하는데, 녹는점이 높은 금속가루나 세라믹가루처럼 그대로는 가열고화하기 어려운 분말을 소결할 때에 흔히 이용된다. 공업적으로는 분말의 종류나 성질 및 제품의 사용목적에 따라 소결의 온도·시간을 조절한다. 또 금속가루 같은 것은 입자표면에 산화물이 있으면 소결이 잘 되지 않기 때문에 수소나 분해암모니아가스처럼 환원력이 있는 가스 속이나 진공 속에서 소결한다.
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