KR100772131B1

KR100772131B1 - 마찰 교반 용접에 의한 티에프티-엘시디용 서셉터의제조방법

Info

Publication number: KR100772131B1
Application number: KR1020060080635A
Authority: KR
Inventors: 강현기; 강병기; 김정호
Original assignee: 알마티(주)
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2007-11-16

Abstract

본 발명은 알루미늄 합금재질로 구성된 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부면이 한 방향으로 길게 안착홈이 형성된 육면체형상의 서셉터와, 상기 서셉터의 안착홈에 삽입되는 발열선과, 상기 발열선과 함께 삽입되어 상기 서셉터를 냉각시키는 냉각라인과, 상기 발열선과 냉각라인을 삽입 후 서셉터의 상부면에 형성된 안착홈에 캡을 안착시킨 후 상기 서셉터와 캡을 용접으로 접합하는 방법으로, 상기 서셉터와 캡이 경계 되는 부분에 경계선을 따라 형성된 충전홈에 서셉터와 캡이 원활하게 접합하도록 유도하는 촉매제를 충전하여 마찰 교반 용접으로 접합시키는 것이 특징인 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법에 관한 것이다.

Description

마찰 교반 용접에 의한 티에프티-엘시디용 서셉터의 제조방법{Manufacture of the susceptor for TFT-LCD by friction-agitation welding}

도 1은 일반적인 용접을 나타낸 개요도.

도 2는 본 발명의 마찰 교반 용접을 나타낸 개요도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1. 서셉터 2. 안착홈 3. 발열선

4. 냉각라인 5. 캡 6. 충전홈

7. 촉매제 8. 촉매와이어

100. 서셉터 200. 안착홈 300. 발열선

400. 냉각라인 500. 캡

일반적으로 마찰 용접은 두 모재에 가압력을 가하면서 접합표면을 서로 마찰하도록 하여 그때 발생하는 마찰열을 이용하여 두 모재가 접합 되도록 하는 공법으로서 접합하고자 하는 곳만 고온으로 하면 되므로 나머지 부분을 가열할 필요가 없어 동력이 적게 들며 전기저항용접을 하기 어려운 형태의 것도 쉽게 용접할 수 있는 장점이 있으나, 소재의 한쪽이 원형이 아니면 안 되는 단점이 지적되었다.

도 1은 일반적인 용접의 개요도를 나타낸 도면이다.

일반적으로 종래의 서셉터(100)를 제조함에 있어서는 서셉터(100)의 상부면에 한 방향으로 길게 안착홈(200)을 형성한 후 상기 안착홈(200)에 발열선(300)을 삽입한 후 서셉터(100)를 냉각시키는 구성품인 냉각라인(400) 없이 서셉터(100)의 상부면에 형성된 안착홈(200)에 캡(500)을 안성맞춤으로 끼워서 상기 서셉터(100)와 캡(500)의 경계부분인 A부분을 용접으로 하여 접합시키는 방법을 택하여 왔다.

상기 서셉터(100)와 캡(500)을 접합시키는 용접의 일반적인 방법으로는 아크용접, MIG용접, TIG용접, 전자빔용접 등이 사용되었다.

그러나 상기의 용접방법은 경제적인 부분에서도 많은 비용이 들뿐만 아니라 용접부분에서도 열적 변형이 생기기 쉬우며 용접 후에도 결합부분이 불안정하여 누출구멍이 생기는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 안출된 것으로, 서셉터와 캡의 경계부분에 충전홈을 형성한 후 상기 충전홈에 서셉터와 캡을 용접할 때 발생하는 마찰열에 의해 접합이 쉽게 이루어지도록 매개체인 촉매제를 삽입하여 서셉터와 캡을 보다 쉽고 견고하게 접합시키며, 표면 및 계면의 용접부분도 깨끗히 작업 되도록 하여 보다 양질의 제품을 효율적으로 생산할 수 있도록 함이 그 목적이다.

본 발명은 알루미늄 합금재질로 구성된 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부면이 한 방향으로 길게 안착홈이 형성된 육면체형상의 서셉터와, 상기 서셉터의 안착홈에 삽입되는 발열선과, 상기 발열선과 함께 삽입되어 상기 서셉터를 냉각시키는 냉각라인과, 상기 발열선과 냉각라인을 삽입 후 서셉터의 상부면에 형성된 삽입홈에 캡을 안착시킨 후 상기 서셉터와 캡을 용접으로 접합하는 방법으로, 상기 서셉터와 캡이 경계 되는 부분에 경계선을 따라 형성된 충전홈에 서셉터와 캡이 원활하게 접합하도록 유도하는 촉매제를 충전하여 마찰 교반 용접으로 접합시키는 것이 특징인 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 마찰 교반 용접을 나타낸 개요도이다.

도 2에 도시된 것처럼 알루미늄 합금재질로 구성된 서셉터(1)의 내부에 상기 서셉터(1)를 가열시키는 발열선(3)을 내장하기 위하여 상부면에 한 방향으로 길게 안착홈(2)을 형성하여 상기 안착홈(2)에 상기 발열선(3)을 내장한 후 안성맞춤으로 끼워지는 캡(5)을 구성하여 결합시킨다.

상기 발열선(3)의 측부에는 서셉터(1)를 냉각시키는 냉각라인(4) 또한 함께 서셉터(1)의 안착홈(2)을 통하여 내장된다.

물론 상기 서셉터(1)와 캡(5)은 동일한 알루미늄 합금재질로서 구성되어야 한다.

여기서 상기 서셉터(1)와 캡(5)을 결합시키는 방법으로 서셉터(1)와 캡(5)이 접하는 경계부분을 따라 길고 얇은 홈이 충전홈(6)을 형성하여 상기 충전홈(6)에 서셉터(1)와 캡(5)의 접합이 용이하도록 유도하는 촉매제(7)를 메우게 된다.

상기 촉매제(7)는 마찰 교반 용접의 결합온도를 낮추는 역할을 하므로 상기 서셉터(1)와 캡(5)이 보다 낮은 온도에서 단시간에 원활하게 접합이 되게 된다.

또한, 일반적으로 충전홈(6)이 없이 촉매제(7)를 경계부분에 뿌린 후 작업을 하다 보면 주위환경의 영향에 의해 촉매제(7)가 흩어져 없어지기 때문에 촉매제(7)를 보충해야 하는 단점이 있으나 도 2에서에 도시된 바와 같이 충전홈(6)을 형성하여 상기 충전홈(6)에 촉매제(7)를 메움으로 인해 주위로 촉매제(7)가 날리지 않기 때문에 보다 쾌적한 환경에서 작업을 할 수 있다.

일반적으로 마찰 교반 용접이 두 모재가 접합하는 부분에서만 마찰열에 의해 접합 되는 것에 비해 본 발명에서의 마찰 교반 용접은 서셉터(1)와 캡(5)의 경계부 분에 충전홈(6)을 형성하기 때문에 상부에서 내부 충전홈(6)의 깊이까지도 접합이 되기 때문에 더욱 견고하게 접합이 되는 장점이 있다.

<표 1> 촉매제를 이용하여 마찰 교반된 알루미늄 합금의 기계적 특성

< ()은 모재의 특성>

Al합금	인장강도(MPa)	항복강도(MPa)	연신율(%)
5083	170-185(139)	320-350(308)	14-16(22)
6061	150-160(249)	250-270(310)	12-17(16)
7075	320-360(520)	481-492(580)	10-14(15)
A356	145-155(145)	200-230(248)	17-19(14)

표 1은 촉매제(7)를 이용하여 마찰 교반된 알루미늄 합금의 기계적 특성을 나타낸 것으로서, ()은 원 모재인 알루미늄 합금재질인 서셉터(1)의 기계적 특성값으로서 마찰 교반된 알루미늄 합금의 기계적 특성값이 보다 향상된 것을 알 수가 있다.

상기 촉매제(7)의 성분으로는 알루미늄을 주성분으로 하여 Cu 0.04~2wt%, Si 0.02~2wt%, Mg 0.03~1.2wt%, Cr 0.04~0.5wt%, Fe 0.1~0.5wt%, Ti 0.05~0.1wt%으로 구성된다.

상기 촉매제(7)의 조성은 Al합금의 조성범위에 속하는 조성값이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3에서와 같이 서셉터(1)와 캡(5)의 경계부분에 형성된 충전홈(6)에 분말형태의 촉매제(7)를 대신하여 와어어의 형태로 형성된 촉매와이어(8)를 삽입한 후 작업을 할 수도 있다.

도 3의 B부분과 같이 용접이 된다.

상기와 같이 분말형태의 촉매제(7)를 대신하여 와이어 형태의 촉매와이어(8) 를 사용하면 접합작업이 간편하고, 촉매합금조성 및 사이즈 조정이 용이하며 마찰 교반 요접이 수월하며, 또한 보관이 유리하다는 이점이 있다.

촉매제(7)의 분말사이즈는 50 ~ 25메쉬 이하가 적당하며, 촉매와이어(8)는 지름 0.3 ~ 20mm 이하가 적당하다.

상술한 서셉터(1)와 캡(5)을 촉매제(7)를 사용하여 마찰 교반 용접에 의한 결합방법은 히트블록의 제조과정에서도 동일하게 사용될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이 TFT-LCD 제조 장치 챔버에 사용되는 알루미늄 합금의 서셉터를 제조할 때 두 모재의 경계부분에 홈을 형성 후 촉매제를 사용하여 마찰 교반 용접을 함으로써 보다 견고하게 접합이 되며, 접합부분이 보다 매끄럽게 작업이 되므로 인해 접합부의 누설문제가 없어 세라믹 코팅시 발생하는 미소 크랙 및 파티클의 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Claims

상부면에 한 방향으로 길게 안착홈(2)이 형성된 서셉터(1)와, 상기 서셉터(1)의 안착홈(2)에 삽입되는 발열선(3)과, 상기 발열선(3)과 함께 삽입되어 서셉터(1)를 냉각시키는 냉각라인(4)과, 상기 발열선(3)과 냉각라인(4)을 삽입 후 서셉터(1)의 상부면에 형성된 안착홈(2)에 안성 맞춤으로 끼움 되는 캡(5)을 안착시킨 후 상기 서셉터(1)와 캡(5)을 용접으로 접합하는 방법에 있어서,

상기 서셉터(1)와 캡(5)이 경계 되는 부분에 경계선을 따라 충전홈(6)을 형성한 후 상기 충전홈(6)에 서셉터(1)와 캡(5)이 원활하게 접합되도록 유도하는 촉매제(7)를 충전하여 마찰 교반 용접으로 접합시키는 것이 특징인 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 촉매제(7)는 알루미늄을 주성분으로 하여 Cu 0.04~2wt%, Si 0.02~2wt%, Mg 0.03~1.2wt%, Cr 0.04~0.5wt%, Fe 0.1~0.5wt%, Ti 0.05~0.1wt% 조성으로 50 ~ 625메쉬 분말형태로 구성된 것이 특징인 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 촉매제(7)는 직경 0.3 ~ 20mm 와이어(8)의 형태로도 제작가능한 것이 특징인 마찰 교반 용접에 의한 TFT-LCD용 서셉터의 제조방법.