KR0134957B1 - 후처리 기술을 통해 세라믹 복합체를 개질시키는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

후처리 기술을 통해 세라믹 복합체를 개질시키는 방법

제1도는 본 발명에 따라 처리하고자 하는, 내화성 용기(1)내에 수용된 흑연 분말 용침재(2)내에 매립된 ZBC복합체(3)를 나타낸 종단면도이다.

제2도는 실시예 1에 따라 제조된 단면의 400배 현미경 사진이다.

본 발명은 후-처리 기술을 사용하는 등의 방식으로 복합체(예, ZrB₂-ZrC-Zr 복합체)를 제조하는 신규 방법; 및 이로써 제조된 신규 제품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 용융된 모금속을 탄화붕소-함유층 내로 반응성 용침시켜 제조한 하나 이상의 붕소-함유 화합물(예, 붕화물 또는 붕화물과 탄화물)을 포함하는 복합체를 개질시키는 방법에 관한 것이다.

최근에는, 이제까지 금속으로 사용되어 오던 구조적 용도에 세락믹을 사용하는데 대한 관심이 고조되고 있다. 이러한 관심은, 세라믹이 내-부식성, 경도, 내-마모성, 탄성 계수 및 내화능 면에서 금속에 비해 비교적 우수하기 때문이다.

그러나, 그러한 목적에 세라믹을 사용하는데 있어서의 주 제한점은, 원하는 세라믹 구조물을 제조할 수 있는 가능성 및 이에 따른 비용이다. 예를 들어, 세라믹 붕화의 제조하는 방법으로는 고온 압착법, 반응 소결법 및 반응 고온 압착법이 잘 공지되어 있다. 상기 방법들에 따라 세라믹 붕화물 체를 제조함에 따라 어느 정도 제한적인 성공만을 거두어 왔기 때문에, 보다 효과적이면서 경제적으로 고밀도의 붕화물-함유 물질을 제조하는 방법이 여전히 요구되고 있다.

또한, 구조적 용도에 세라믹을 사용하는데 있어서의 또 다른 주요 제한점은, 세라믹의 인성(즉, 내-손상성, 또는 내-파열성)이 부족한 점이다. 이와 같이 인성이 부족하게 되면, 비교적 약한 인장 응력이 가해지는 용도에서도 갑자기 용이하게 파손되는 경향이 있다. 이러한 인성의 결여는 집적체 형태의 세라믹 붕화물 체에서 특히 자주 나타난다.

상기한 문제점을 해소하기 위한 한 접근법으로서, 금속과 세라믹을, 예를 들어 서어밋 또는 금속 기질복합체 형태로 함께 사용하여 왔다. 이 공지된 접근법의 목적은, 세라믹의 최선의 특성(예, 경도 및/또는 강도)과 금속의 최선의 특성(예, 전성)을 조합시키고자 하는 것이다. 붕화물을 제조하는데 있어서 서어밋 분야에서는 어느 정도 성공을 거두었으나, 붕화물-함유 물질을 보다 효과적이고도 경제적으로 제조하는 방법은 여전히 요구되고 있다.

붕화물-함유 물징의 제조와 관련된 전술한 다수의 문제점은, 자립체의 제조방법 및 이로써 제조된 제품이라는 명칭으로 대니 알. 화이트, 마이클 케이. 아가자니안 및 티. 데니스 클라에 의한 미국 특허 출원 제073,533호(1987. 7.15.)에 기재되어 있다.

상기 출원 '533호에는 다음의 정의를 사용하였으며, 본원에서도 마찬가지로 이의 정의를 사용한다.

모금속은, 다정질 산화 반응 생성물, 즉 모금속 붕화물 또는 다른 모금속 붕소 화합물의 전구체인 금속(예, 지르코늄)을 의미하는 것으로서, 이것은 불순물 및/또는 합금 성분이 함유된 시판되는 순수한 또는 비교적 순수한 금속, 및 금속 전구체가 주성분인 합금을 포함하며; 모금속으로서 구체적 금속(예, 지르코늄)을 언급한 경우에는, 다른 지시가 없는 한 이 정의에 따른다.

모금속 붕화물 및 모금속 보로 화합물은, 탄화붕소와 모금속 사이의 반응시 형성된 붕소 함유 반응 생성물을 의미하는 것으로서, 붕소와 모금속의 2원 화합물 및 3원 이상의 화합물이 있다.

모금속 탄화물이란, 탄화붕소와 모금속의 반응시 형성된 탄소-함유 반응 생성물을 의미하는 것이다.

상기 출원 제'533호의 내용을 간략히 요약해보면, 탄화붕소의 존재에 모금속을 용침 반응(즉, 반응성 용침)시켜서 자립성 세라믹체를 제조한다. 구체적으로, 탄화붕소층을 용융된 모금속과 용침 반응시키고, 상기 층은 완전히 탄화붕소로만 구성될 수 있으며, 그 결과 하나 이상의 모금속 붕소-함유 화합물을 포함하는, 자립체가 형성되고, 상기 화합물은 모금속 붕화물 또는 모금속 보로 탄화물, 또는 이들 모두를 포함하며 통상적으로 모금속 탄화물도 포함할 수 있다. 상기 출원에는 또한, 용침시킬 탄화붕소층이 탄화붕소와 혼합된 일종 이상의 불활성 충전제를 포함할 수도 있는 것으로 개시하고 있다. 따라서, 불활성 충전제를 혼합하면, 모금속의 반응성 용침에 의해 제조된 매트릭스를 가진 복합체가 생성되는데, 이때 상기 매트릭스는 하나 이상의 붕소-함유 화합물을 포함하고, 또한 모금속 탄화물도 포함할 수 있으며, 불활성 충전제가 매립되어 있다. 상기 구체예중 최종 복합체 생성물(즉, 충전제를 함유하거나 또는 함유하지 않은 상태)은 원래 모금속의 하나 이상의 잔류 성분으로서 잔류 금속을 포함할 수도 있다.

대체적으로, 상기 출원 제'533호의 개시된 방법에서는, 탄화붕소를 포함하는 덩어리를 용융된 금속체 또는 금속 합금체에 인접 배치하거나 또는 접촉시켜 배치하며, 상기 금속 또는 금속합금은 특정 온도의 거의 불활성 환경하에서 용융시킨다. 용융된 금속은 탄화붕소층을 침투하여 탄화붕소와 반응하여 하나 이상의 반응 생성물을 형성한다. 탄화붕소는 용융 모금속에 의해 적어도 부분적으로 환원될 수 있어서, 모금속 붕소-함유 화합물(예, 공정 온도 조건하의 모금속 붕화물 및/또는 보로 화합물)을 형성시킨다. 통상적으로, 모금속 탄화물도 또한 제조되며, 특정의 경우 모금속 보로 탄화물이 제조된다. 반응 생성물의 적어도 일부는 금속과 접촉 상태로 유지되며, 용융된 금속은 모세관 작용에 의해 미반응한 탄화붕소쪽으로 인입 또는 이동된다. 이 이동된 금속은 부가의 모금속, 붕화물, 탄화물, 및/또는 보로 탄화물을 형성하며, 세라믹체의 형성 또는 성장은, 모금속 또는 붕소 탄화물이 소모되거나, 또는 반응 온도가 반응 온도 경계외로 변경될 때까지 계속된다. 생성된 구조물은 하나 이상의 모금속 붕화물, 모금속 보로 화합물, 모금속 탄화물, 금속(상기 출원 '533호에 개시된 바와 같이 합금 및 간금속을 포함함), 또는 공극, 또는 이들의 임의의 조합물을 포함한다. 또한, 이들 몇개의 상은 복합체 전체에 걸쳐 1 또는 그 이상의 칫수로 연결되거나 또는 연결되지 않을 수도 있다. 붕소-포함 화합물(즉, 붕화물 및 붕소 화합물), 탄소-함유 화합물, 및 금속 상의 최종 부피 분율과 상호 연결되는, 하나 이상의 조건, 예를 들면 탄화붕소체의 초기밀도, 탄화붕소 및 모금속의 상대량, 모금속의 합금, 충전제에 의한 탄화붕소의 희석도, 온도 및 시간을 변경시킴에 따라 조절될 수 있다. 탄화붕소가 모금속의 붕화물, 모금속 보로 화합물(들) 및 모금속 탄화물로 전환되는 전환율은 약 50% 이상이 바람직하고, 약 90% 이상이 가장 바람직하다.

상기 출원 '533호에 사용된 통상적 환경 또는 대기는, 처리 조건하에 비교적 불활성 또는 비반응성인 것이다. 구체적으로, 아르곤 가스, 또는 진공사태가 적당한 처리 대기인 것으로 개시되어 있다. 또한, 지르코늄을 모금속으로 사용한 경우에는, 생성된 복합체가 지르코늄 디보라이드, 탄화붕소, 및 잔류 지르코늄 금속을 포함하는 것으로 개시되어 있다. 또한, 알루미늄 모금속을 방법에 사용한 경우에는, Al₃B₄₈C₂, AIB₁₂C₂, 및/또는 AlB₂₄C₄와 같은 알루미늄 보로 탄화물이 형성되며, 알루미늄 모금속 및 모금속의 다른 미반응 비-산화된 성분은 그대로 잔재한다. 처리 조건에 사용하기에 적당한 것으로서 개시된 다른 모금속으로는 실리콘, 티탄, 하프늄, 란탄, 철, 칼슘, 바나듐, 니오븀, 마그네슘 및 베릴륨이 있다.

미국 특허출원 제137,044호(이하, '044호 출원 이라 약칭함)는 상기 '533호 출원의 일부 계속 출원으로서, 이 출원에는 용융 모금속이 용침될 보론 카바이드 베드 또는 덩어리에 탄소 제공물지(즉, 탄소함유 화합물)을 첨가하는 것이 바람직하다고 기재되어 있다. 특히, 이 탄소제공 물질은 모금속과 반응하여 모금속 탄화물상을 생성하며, 이 모금속-카바이드 상에 의해 복합체의 기계적 특성이 개질될 수 있다고 기재하고 있다. 따라서, 반응제의 농도 및 처리조건을 변경시킴에 의해 복합체내의 세라믹 화합물, 금속 및/또는 기공도의 체적 %를 다양하게 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 탄소제공물질 탄화제공물지(예, 흑연분말 또는 카본블랙)을 첨가함에 의해, 모금속-붕화물/모금속-탄화물의 비율을 조절할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 모금속으로서 지르코늄을 사용한 경우 ZrB₂/ZrC비가 감소될 수 있다(즉, 탄화붕소체 내에 탄소제공물질을 첨가함에 의해 ZrC가 더 많이 생성될 수 있다).

상기 '044호 출원에는 또한 특정한 치수 및 특정한 형상의 다수의 구멍을 특정한 위치에 구비한 흑연주형을 사용하고 있는데 이 구멍은 모금속 반응성 용침선단부(front)가 예비성형체내로 용침할 때 예비성형체 또는 충전물질내에 포획되어 있던 임의의 기체를 방출시키는 통기공 역할을 하는 것이다.

미국 특허출원 제137,382호(이하, '382호 출원이라 약칭함)에는 더욱 변화시킨 기술이 기재되어 있다. 이 '382호 출원에 의하면 '533호 출원의 기술에 의해 제조된 세라믹 복합체를 기체상의 탄화제에 노출시킴으로써 개질시킬 수 있다. 기체상 탄화제는 흑연층내에 복합체를 매립시키고, 제어된 분위기의 노내에서 흑연층의 적어도 일부를 수분 또는 산소와 반응시킴에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 노 분위기는 아르곤과 같은 비 반응성 기체를 포함해야 한다. 아르곤내에 존재하는 불순물이 탄화제 생성용 O₂를 제공하는 것인지 또는 아르곤 기체가 흑연층 또는 복합체 내에 존재하는 성분들의 휘발에 의해 성성된 불순물을 함유하는 단순한 담체로서 작용하는 것인지는 분명하지 않다. 또한 기체상의 탄화제는 복합체의 가열중에 제어된 노내로 직접 도입시킬 수 있다.

일단 기체상의 탄화제를 제어된 분위기하의 노내에 도입하면 입자간에 결합력이 없는 흑연분말내에 매립된 복합체 표면의 적어도 일부에 탄화제가 접촉할 수 있도록 복합체 제조용 조립체를 설계해야 한다. 탄화제내의 탄소 또는 흑연층내의 탄소는 상호 연결된 탄화지르코늄 상내로 용해되며, 용해된 탄소는 공급확산 반응에 의해 복합체내에 골고루 분산된다고 믿어진다. 또한, '382호 출원에는 복합체의 탄화제에의 노출 시간 및/또는 탄화반응 온도를 제어함에 의해 복합체의 표면상에 탄화층을 형성할 수 있다고 기재되어 있다. 이같은 방법에 의해 제조된 복합체의 표면은 경도 및 내마모성이 우수하며, 금속의 함량이 많으므로 파괴인성 또한 큰 복합체가 된다.

따라서, 약 5-30체적%의 잔류 모금속상을 가지는 복합체를 제조한 경우, 후탄화 처리에 의해 약 0-2체적%, 전형적으로는 약 1/2-2체적%의 잔류 모금속상을 가지는 복합체로 개질시킬 수 있다.

본 발명은 전술된 바에 비추어 종래 기술의 결점을 해소하고자 개발된 것이다.

본 발명은, 형성된 복합체의 특성을 개질시키는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 후술될 형성된 복합체는, 하나 이상의 금속을 포함하며 형성된 복합체중의 한 종 이상의 잔류 금속 및/또는 세라믹 상과 반응성을 띠는 제2물질과 접촉시킴으로써 개질시킬 수 있다. 예를 들어 제2물질은 주성분이 반응성 금속(예, 반응성 금속 분말)이거나, 제2물질의 일부만이 반응성 금속(예, 하나 이상의 반응성 성분을 포함하는 화합물)일 수 있다. 따라서, 형성된 복합체는 제2물질을 포함하는 층 또는 분말 물질과 접촉시킬 수도 있다. 그러한 접촉시, 형성된 복합체중의 잔류 모금속 및/또는 하나 이상의 세라믹 상은 제2물질내에 함유된 제2금속(즉, 층 또는 분말형 물질)과 반응함으로써 복합체의 특성을 개질시킬 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 또는 실리콘 금속이 제2물질로 작용할 수 있으며, 이들은 분말 형태로 제공된다. 그러한 분말은, 예를 들어 불활성 대기의 존재하에 형성된 세라믹 복합체와 접촉 상태에 있을 경우, 제2금속과 형성된 세라믹 복합체의 반응(예, 알루미늄 또는 실리콘 금속과 형성된 세라믹 복합체중의 하나 이상의 세라믹 상 사이의 반응 및/또는 형성된 복합체중의 잔류 모금속과 상기 금속과의 반응)을 유발시킬 것이다.

전환양 또는 반응양은 목적하는 수준으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 반응은 표면적까지 한정되거나 또는 세라믹 복합체의 표면을 경유할 정도로 연장될 수 있다.

또한 제2금속의 제공원은, 처리온도 및 처리조건하에서 형성된 복합체중의 하나 이상의 성분과 반응하기 위한 몇 종 이상의 제2금속을 제공하는 임의의 제공원 또는 공급원 물질일 수 있다.

본 발명에서 전술한 각 처리는 통상적으로, 전술한 관련 출원들에 개시된 방법을 통해 이루어진다.

보다 구체적으로 언급하면, 예를 들어 상기 출원 '533호에 따라 복합체를 제조한 후에는, 복합체를 예를 들어 분할형 제2물질(예, '알루미나, 알루미나와 실리콘의 혼합물, 또는 알루미나와 실리카의 혼합물 등)내에 매립시킬 수 있다. 분말형 물질은 형성된 복합체의 한면이상과 물리적으로 접촉해야 하며, 형성된 복합체와 분말형 제2물질은 예를 들어 흑연 또는 알루미나 로내에 수용된다. 전체 조립체는, 불활성 또는 거의 비-반응성 대기(예, 아르곤)하에서, 분말형 물질(즉, 제2금속)과 형성된 복합체의 반응을 가능하게 하는 온도까지 가열한다. 반응은 복합체의 표면에 국한시키거나, 또는 복합체내로 소정량까지 연장시킬 수도 있다.

그러한 후처리 기술에 의해 개질된 복합체는 산화에 보다 큰 내성(즉, 전술한 후처리 기술에 의해 개질된 복합체의 적어도 일부는 복합체의 비처리 부분에 비해 내-산화성 보다 클 수 있다)을 지니므로, 상기 기술은 바람직하다.

본원에서는 주로 ZrB₂-ZrC-Zr 복합체를 다루고 있으며, 이후부터는 종종 ZBC로 칭할 것이다. 그러나, ZBC 복합체에 특히 중점을 두고 있긴 하나, 예를 들어 티탄 및 하프늄 모금속 복합체에도 유사한 제조단계를 적용시킬 수 있다.

본 발명은, 세라믹 복합체, 구체적으로 지르코늄 하프늄, 또는 티탄의 모금속을 탄화붕소 매스내에 반응성 용침시킴으로써 제조한 세라믹 복합체의 특성이 제조후 처리를 통해 변성될 수 있다는 점을 근거로 한다. 그러한 제조후 처리기술은 미소구조를 변경시켜서, ZBC 복합체의 일부 또는 거의 전체의 기계적 특성을 변성시킬 수 있다.

전술한 임의의 특허출원, 예를 들어 출원 제'533호에 따라 제조된 ZBC 복합체는, 형성된 복합체내의 하나 이상의 잔류 금속 및/또는 세라믹상과 반응성을 띠는 하나 이상의 제2금속을 포함하는 제2물질에 상기 복합체를 노출시킴으로써 변성시킬 수 있다. 그러한 반응은, 경우에 따라 확산 반응으로 특징화시킬 수 있다. 예를 들어, 반응은, ZBC 복합체를 흑연 용침재내에 매립시킨 후 흑연 용침재의 적어도 일부를 임의의 방식으로 형성된 ZBC 복합체의 적어도 일부와 반응시킴으로써 수행한다.

바람직한 구체예에서, 형성된 복합체, 예를 들어 출원 '533호에 따라 제조된 ZBC 복합체는, 형성된 복합체중의 하나 이상의 잔류 금속 및/또는 세라믹 상(들)과 반응성을 띠는 하나 이상의 제2금속을 포함하는 물질과 형성된 복합체를 접촉시킴으로써 복합체의 표면을 변성시킬 수 있다. 보다 구체적으로 형성된 복합체를, 제2금속을 함유한 층 또는 분말 물질내에 적어도 부분적으로 매립시킬 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 금속은 분말 형태로 제공될 수 있으며, 상기 분말은, 예를 들어 불활성 대기의 존재하에 형성된 세라믹 복합체의 적어도 일부와 접촉하도록 배치할 수 있다. 이러한 배열을 높은 반응 온도로 처리하면, 분말형 금속과 형성된 세라믹 복합체간의 반응이 유발될 것이다. 따라서, ZBC 복합체가 약 130℃하에 거의 불활성 대기의 존재하에서 실리콘 층과 접촉하는 경우, ZrSi₂및 ZrSiO₄를 포함하는 표면 코팅이 복합체상에 형성되기 시작할 것이다. 특정 이론으로 정립시키고자 하는 것은 아니지만, 실리콘은 ZBC 복합체내로 확산되어 ZrC 및 Zr 상중 하나 또는 양 상과 반응할 수 있다.

실리콘 처리된 코팅의 제조 방식과 유사하게, 형성된 복합체(예, ZBC 복합체)를 Al₂O₃, AlO₂O₃-Si, 및/또는 다른 Al-함유 층을 포함하는 층내에 매립시킴으로써 상기 복합체를 알루미늄 처리할 수도 있다.

전술한 각 전환 반응이 ZBC 복합체의 인접 표면 영역을 초월하여 연장될 수도 있는데, 그러한 표면 코팅이 형성되는 경우, 본 발명에 따라 제조된 코팅은 외부 도포된 코팅(예, 플라스마 분사, CVD, PVD 등)에 비해 형성된 복합체에 대한 부착성이 우수한 것으로 밝혀졌다.

그러한 후처리 기술에 의해 변성된 복합체의 일부는, 상기 언급된 후처리 기술에 의해 변성되지 않은 일부에 비해 내-산화성이 크기 때문에, 그러한 후처리 기술은 바람직하다. 구체적으로 실리콘 처리된 ZBC 복합체는 전술한 바와 같이(즉, 상기 복합체의 적어도 일부가 ZrSiO₄로 전환됨), 고온(예, 1100℃)하의 습한 공기중에서 우수한 내-산화성을 갖는 것으로 밝혀졌다.

또한, ZBC 복합체에 예를 들어 실리콘 또는 알루미나를 함유한 또 다른 물질을 혼입시킴으로써 이들 복합체를 변성시킬 수도 있다. 구체적으로, 실리콘 용침시에는, 경우에 따라 실리콘 용침재를 가진 어느 정도 이상의 게르마늄을 혼입시키는 것이 바람직할 수 있다. 게르마늄은, ZBC의 전환된 부분을 더욱 변성시킴으로써 전환된 영역에 보다 바람직한 특성을 부여해준다.

또한, ZBC 복합체를 제2물질(예, 실리콘 또는 알루미늄)에 노출시키는 시간, 및/또는 반응 또는 변성이 이루어지는 온도를 조절하면, 형성된 복합체의 적어도 외면상에 형성된 변성된 영역 또는 층이 실제로 비-제한적인 방식으로 조절될 수 있다(즉, 조성, 형태 및/또는 두께를 모두 원하는 방식으로 조절할 수 있다). 따라서, 전술한 후처리 방법에 의하면 높은 금속 함량 및 높은 파열 인성을 갖춘 ZBC 복합체의 중심부를 둘러싸고 있는 단단하고 내-마모성을 지닌 표면을 형성시킬 수 있다.

다음은 본 발명의 실시에로서, 이 실시에는 복합체, 구체적으로 ZBC 복합체의 후처리의 다양한 면을 설명하고자 제시한 것이다. 그러나, 이들 실시예에 의해 본 발명의 영역을 제한시키고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

이 실시예에서는, ZBC 복합체를 실질적으로 출원 제'533호의 실시예 1에 제시된 방법에 따라 제조하였다. ZBC 복합체는, 직경이 약 7.8㎜이고 길이가 약 12.5㎜이며 중량이 약 3.7g인 거의 원통형을 지닌다. ZBC 실린더는, 약 25중량%의 실리콘 금속과 혼합된 ZrSiO₄를 포함하는 층내에 매립시켰다(즉, 상기 층으로 거의 완전히 둘러쌌다). ZrSiO₄는 상표명 EXCELOPAX로 시판되며, 실리콘 금속은 AEE-325라는 상표명으로 시판된다. ZrSiO₄와 실리콘 금속의 혼합물에 의해 둘러싸인 ZBC 복합체는 고순도의 Al₂O₃보트내에 수용시켰다.

상기 알루미나 보트를 전기 저항 가열로내에 넣고, 상기 로를 2회 진공소제한 후 아르곤으로 상기 충전시켰다. 이어지는 가열 단계동안, 약 500㏄/분의 속도로 무수 아르곤을 로에 통과시켰다. 상기 로는 200℃/시간의 속도로 약 1300℃의 온도까지 상승시켰다. 이 온도는 약 6시간 동안 유지시켰다. 이어서 로를 약 200℃/시간의 속도로 실온까지 냉각시킨 후, 로에서 알루미나 보트를 꺼내어 ZBC 실린더를 관찰하였다. ZBC 실린더는 이러한 처리에 의해 변성된 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, ZBC 실린더를 그 표면상에 실리콘-함유 코팅을 보유하고 있었다.

제2도는 실시예 1에 따라 제조된 변성층을 갖춘 ZBC 복합체의 단면을 400배 확대한 현미경 사진이다. 제2도의 영역(10)은 변성 또는 실리콘 처리된 표면을 나타낸 것이다. 변성된 충중의 ZrB₂판(12)은, 비변성된 영역중의 ZrB₂판(11)과 비교하여 결정될 수 있는 바와 같이 변성 또는 실리콘 처리에 의해 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 변성된 층은 ZrSi₂및 ZrSiO₄의 상과, 소량의 ZrO₂를 포함한다.

[실시예 2]

이 실시예는, SiO₂및 실리콘 금속을 포함하는 층을 이용한 점을 제외하고는 실질적으로 실시예 1에 따라 수행하였다. 구체적으로, 출원 '533호의 실시예 1에 기재된 방법에 따라 ZBC 막대를 먼저 제조했다. 이 막대는 길이가 약 1.7㎝이고, 폭이 약 0.6㎝이며 두께가 약 0.3㎝였다. ZBC막대의 중량은 약 1.62g이었다. ZBC 막대를 약 24g의 500호 SiO₂및 약 8g의 -300메쉬 실리콘 금속을 포함하는 층내에 놓았는데, 이 층은 고순도의 알루미나 보트내에 수용시켰다. ZBC 막대는 용침 물질에 의해 거의 둘러싸이게 하였다.

ZBC 막대 및 용침제를 포함하는 알루미나 보트를 로내에 넣고, 2회 진공소제한 후, 아르곤을 재충전 시켰다. 이어서, 상기 로를 실시예 1에 따라 가열하였다. 이어서, 로를 냉각시킨 후 알루미나 보트를 제거하였다. ZBC 막대의 표면이 변성되어 있음을 발견하였다. 구체적으로, 상기 표면은 내-산화성 실리콘-함유코팅을 보유하였다.

[실시예 3]

이 실시예의 후-처리 방법은, 용침재가 Al₂O₃및 실리콘 금속으로 구성되어 있는 점을 제외하고는 실시예 1의 방법과 유사하였다. 구체적으로 ZBC 막대는 실질적으로 출원 제'533호의 실시예 1의 방법에 따라 제조하였다. 바의 길이는 약 2.1㎝이었고, 폭은 약 0.6㎝이었으며 두께는 약 0.3㎝이었다. ZBC 막대의 중량은 약 2.1g이었다. ZBC막대는 고순도의 알루미나 보트를 통해 용침재에 의해 거의 둘러싸이게 하였다. 상기 용침재는 약 30g의(A17) Al₂O₃및 약 10g의 실리콘 금속으로 구성되었다. 용침재 및 ZBC 막대를 포함하는 알루미나 보트는 전기저항 가열로내에 넣고 2회 진공 소제한 아르곤으로 다시 충전시켰다. 이어서, 상기 로를 실시예 1에 따라 가열하였다.

이어서, 상기 로에서 알루미나 보트를 제거한 후 관찰하였다. ZBC의 표면은 변성된 것으로 관찰되었다. 구체적으로, 표면은 내-산화 실리콘 및 알루미나-함유코팅을 포함하였다.

[실시예 4]

이 실시예의 후-처리 방법은, SiC 및 실리콘 금속으로 구성된 용침재를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1에 기재된 방법에서와 유사하였다. 구체적으로, 실질적으로 출원 '533호에 실시예 1의 방법에 따라 제조한 ZBC 막대를 사용하였다. ZBC 막대는 길이가 약 3㎝이고, 폭이 약 0.6㎝이며 두께는 약 3㎝이었다. 이 막대의 중량은 약 3g이었다. ZBC막대를, 이 막대를 용침재가 수용된 고순도의 알루미나 도가니내에 넣어, 이 용침재가 막대를 거의 둘러싸도록 하였다. 용침재는 약 8g의 실리콘 금속을 함유한 약 24g의 SiC(Exolon이라는 상표명으로 시판)를 포함하였다. ZBC 막대 및 용침재를 수용한 알루미늄 도가니를 전기 저항가열로내에 넣고, 상기 로를 2회 진공 소제후 아르곤으로 다시 충전시켰다. 이어서, 상기 로를 실시예 1에 따라 가열하였다.

이어서, 알루미나 도가니를 제거한 후 관찰하였다. ZBC 막대의 표면을 변성된 것으로 관찰되었다. 구체적으로, 표면은 내산화성의 실리콘-함유 코팅을 보유하였다.

[실시예 5]

이 실시예에 후처리 방법은, 실리콘 금속을 포함하는 용침재를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1에 기재된 방법과 유사하였다. 실질적으로 출원 제'533호의 실시예 1의 방법에 따라 제조한 ZBC막대를 이용하였다. 구체적으로, ZBC 막대는 길이가 약 3㎝이고 폭이 약 0.6㎝이며, 두께는 약 0.3㎝이었다. ZBC 막대의 중량은 약 3.2g이었다. ZBC막대를 용침재내에 넣어 ZBC막대를 둘러싸이도록 하고, 이들은 모두 고순도의 알루미나 보트내에 수용시켰다. 상기 용침재는 약 32g의 실리콘 금속을 함유하였다. 용침재 및 ZBC 막대를 수용한 알루미나 보트를 전기 저항 가열로내에 넣고, 상기 2로를 2회 진공 소제한 후 아르곤으로 다시 충전시켰다. 이어서, 상기 로를 실질적으로 실시예 1에 따라 가열하였다. 상기 로를 냉각시킨 후, 알루미나 보트를 제거하여 관찰하였다. ZBC 막대의 표면은 변성된 것으로 관찰하였다. 구체적으로, 표면은 내-산화성의 실리콘-함유 코팅을 보유하였다.

Claims (2)

1. 모금속을 선택하는 단계; 거의 불활성 대기하에서, 용융된 모금속을 탄화붕소를 포함한 덩어리내로 용침시키기에 충분한 온도로 상기 모금속을 가열하고, 용융된 모금속을 상기 탄화붕소와 반응시켜서 하나 이상의 붕소 함유 화합물을 형성시키는 단계; 하나 이상의 모금속 및 붕소-함유 화합물을 포함하는 자립성 지지체를 형성시키기에 충분한 시간 동안 상기 용침 반응을 계속 진행시키는 단계; 및 상기 자립성 지지체를 제2금속 제공원에 노출시켜, 상기 자립성 지지체의 적어도 일부를 상기 제2금속과 반응시킴으로써 자립성 지지체의 적어도 일부에서 하나 이상의 특성을 개질시키는 단계를 포함하여 제1복합체를 제조하는 자립성 지지체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2금속 제공원이 알루미늄-함유 물질 및 실리콘-함유 물지로 구성된 군주에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 방법.

Images