KR101053101B1 - 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드는, 중앙부에 하나 이상의 중공(中空)이 형성되어, 상기 중공 내에 장입된 세라믹 원료가 열 가압 소결법(hot press sintering)에 의하여 소결되도록 이루어진 몰드 본체를 포함하고, 상기 몰드 본체의 외주면에 감겨진 몰드 보강섬유를 더 포함하며, 상기 몰드 보강섬유는, 실(yarn) 형태로 방사된 복수의 탄소 재질 섬유가 서로 꼬여서 로프 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고온, 고압 하에서의 핫 프레스 소결용 몰드의 인장강도 저하에 따른 몰드의 파손을 방지하여 몰드의 사용 수명을 연장하는 한편, 몰드의 파손시 발생하는 소결로 내의 내화물, 발열체 등 부속 구조물의 2차적 파손을 방지할 수 있다.
핫 프레스, 몰드, 소결, 비산화물계, 세라믹, 그라파이트, 섬유, 와인딩

Description

핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법{MOLD FOR HOT PRESS SINTERING AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전자부품, 항공, 건축 구조물 등에 사용되며, 특히 고온 고압 환경하에서의 소결을 필요로 하는 세라믹 성형체를 제조하기 위하여 보강수단을 구비한 진공 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 세라믹 재료는 뛰어난 내화학성, 화학적 안정성, 내열특성 및 전기 절연성이 우수하여, 금속재료가 갖는 물리적 화학적 취약성을 보완할 수 있는 점에서 항공, 전자, 건축 구조물 등에 널리 사용되고 있다.
현재, 이러한 세라믹 재료는, 상압소결, 가압소결(hot pressing), 열간 등가압 소결(hot-isotatic pressing) 등의 방법에 의하여 소결체로서 제조되고 있다.
특히, 최근에는 높은 방열 특성을 갖춘 고집적 반도체 회로기판, 항공기의 내열 타일, 나아가 군사무기, 특히 방탄 헬기의 기체에 적용되는 방탄 타일, 탄도 미사일의 전면부 등, 고품질이 요구되는 제품에 사용되는 실리콘 카바이트(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등 비산화물계 세라믹 재료는 일반적인 상압소결방법으로는 소결이 잘 이루어지지 않기에, 이론 밀도에 가깝고, 치밀하고 특성이 우수한 소결체를 제조할 수 있는 가압소결방법, 즉 핫 프레스 소결법, 바람직하게는 진공 핫 프레스 소결법이 사용된다. 상기 핫 프레스 소결방법은 산소가 없는 진공 또는 가스 분위기 하에서 고온, 고압을 동시에 부가하여 수행된다.
이러한 핫 프레스 소결법을 적용하기 위해서는 고온 및 고압에 견딜 수 있는 몰드(mold)가 있어야 하며, 이를 만족시키는 재료로서 주로 탄소(carbon)이 사용되고 있으며, 그 중에서도 그라파이트(graphite) 소결체 또는 탄소섬유강화 탄소복합체(C/C 복합체)로 이루어진 몰드가 사용되고 있다. 이러한 몰드는 등방압으로 가압 소결된 그라파이트 또는 C/C 복합체 블록을 원통형으로 가공하여 제조된다.
도 1은, 종래의 핫 프레스 소결용 몰드를 사용하여 세라믹 소결체를 제조하는 핫 프레스 소결장치를 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 핫 프레스 소결장치는, 소결로(1) 내부에 배치된 몰드(2) 내의 원료 장입용 중공(中空) 세라믹 원료 분말(A)이 장입된 후, 상기 장입된 세라믹 원료에 상·하부 펀치(3, 4)에 의한 고압 및 발열체(5)에 의한 고온을 가하여 소결시키는 구성을 가진다. 또한, 발열체(5)의 외주면에는 내화물로 이루어진 단열벽(6)으로 보호되고 있다.
최근의 세라막 소결체를 이용한 제품의 대형화 추세에 따라, 이러한 소결로(1)에 사용되는 몰드(2)의 크기 역시 대형화되고 있다. 그러나, 기존의 그라파이 트 재질의 몰드(2)는 그 소결체가 갖는 인장강도가 낮을 뿐 아니라, 아직까지는 그라파이트를 원료로 제조할 수 있는 몰드(2)의 크기가 제한적이기 때문에, 대형 몰드를 제조하는 것이 곤란하고, 고압을 가할 경우, 낮은 인장강도에 의한 몰드 파손이 자주 발생하여, 경제적으로 큰 손실을 초래하는 문제점이 있다. 더욱이, 이렇게 몰드가 파손되는 경우에, 파손된 몰드 파편의 비산으로 인해, 2차적으로 소결로(1) 내부의 발열체(5) 및 단열벽(6)을 이루는 내화물이 파손되는 경우가 종종 발생하여, 이에 대한 대책이 시급한 실정이다.
아울러, 낮은 인장강도를 보완하기 위하여 몰드의 두께가 두꺼워짐에 따라 외부 온도와 제품에 가해지는 온도 간의 열적 불일치로 인해 제품 특성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 그라파이트 재질을 사용한 몰드의 문제점을 해결하기 위하여 그라파이트에 탄소섬유를 가미한 C/C 복합체 재질의 몰드가 개발되었으나, 이 역시 지나치게 고가이므로, 사용상 많은 제약을 받고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 핫 프레스 소결용 몰드의 인장강도를 보완하기 위하여 몰드와 동일 재질의 몰드 보강섬유를 몰드 외주면에 감아 보강함으로써, 종래의 몰드 크기의 제한과 내압특성 저하, 및 두꺼운 몰드 사용에 따른 열적 불균일성을 최소화시키는 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법을 제공하는데에 있다.
아울러, 본 발명의 목적은 그라파이트만으로 이루어진 몰드와, 세라믹 원료 간의 열팽창성 차이로 인하여 발생하는 압축인장응력에 의한 몰드의 파손을 방지하며, 일회의 공정으로 복수의 제품을 동시에 제조하는 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법을 제공하는데에 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드는, 중앙부에 하나 이상의 중공(中空)이 형성되어, 상기 중공 내에 장입된 세라믹 원료가 열 가압 소결법(hot press sintering)에 의하여 소결되도록 이루어진 몰드 본체를 포함하고, 상기 몰드 본체의 외주면에 감겨진 몰드 보강섬유를 더 포함하며, 상기 몰드 보강섬유는, 실(yarn) 형태로 방사된 복수의 탄소 재질 섬유가 서로 꼬여서 로프 형태로 형성된다.
이러한 구조를 갖는 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드를 사용하면, 몰 드의 수명을 연장시킬 수 있으며, 파괴되더라도, 몰드 파편의 비산에 의한 내화물 및 발열체의 2차적 손상을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 상기 몰드 본체와 상기 탄소 재질 섬유는 동일한 탄소 재질로 이루어지며, 상기 탄소 재질은 그라파이트(graphite)인 것이 동일한 열팽창계수를 지닌 몸체 및 보강섬유가 일체화되어, 열적 변형에도 안정적으로 소결공정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 몰드 본체는, 상기 몰드 본체를 이루는 다수의 분할된 조각이 서로 결합되어 일체화된 원통 형상으로 이루어진 것이 세라믹 제품 대형화에 따른 대형 몰드를 제조하기 위하여 바람직하며, 몰드와 제품 간 열팽창계수가 상이한 경우에도 원활하게 적용할 수 있어서 바람직하다.
또한, 상기 다수의 분할된 각각의 몰드 본체의 조각의 외주면에 상기 몰드 보강섬유가 감겨진 것이 몰드 보강 효과를 극대화하기 위하여 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법은, 세라믹 원료를 열 가압 소결법(hot press sintering)에 의하여 소결하기 위한 것으로서, 실(yarn) 형태로 방사된 복수의 탄소 재질 섬유를 서로 꼬아서 단일 로프 형태의 몰드 보강섬유를 형성하는 보강섬유준비단계; 중앙부에 하나 이상의 중공(中空)이 형성된 탄소 재질 몰드 본체의 외주면에 상기 몰드 보강섬유를 감는 와인딩단계를 포함한다.
여기서, 상기 몰드 본체는, 다수의 분할된 조각이 조립되어 이루어지며, 상기 와인딩단계 이전에, 상기 각각의 분할된 조각의 외주면에 상기 몰드 보강섬유를 감는 준비보강단계; 및 상기 분할된 조각을 서로 결합하여 상기 몰드 본체를 조립 하는 본체조립단계를 더 포함하는 것이 대형 몰드에 적용가능한 더욱 우수한 보강특성을 부여하기 위하여 바람직하다.
또한, 상기 몰드 본체 및 몰드 보강섬유의 탄소재질은, 그라파이트(graphite)인 것이 동일 재질의 본체/보강섬유를 적용하여, 열적 충격에도 견딜 수 있는 몰드를 제조하기 위하여 바람직하다.
본 발명에 의하면, 고온, 고압 하에서의 핫 프레스 소결용 몰드의 인장강도 저하에 따른 몰드의 파손을 방지하여 몰드의 사용 수명을 연장하는 한편, 몰드의 파손시 발생하는 소결로 내의 내화물, 발열체 등 부속 구조물의 2차적 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 최근 세라믹스 제품 대형화에 발맞추어 몰드의 대형화를 달성할 수 있는 한편, 복수의 제품을 동시에 제조하여 제품의 양산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 실시예 및 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드 및 그 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는, 본 발명의 제1 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드를 나타낸 평면도 및 정면도이다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드는, 몰드 본체(10), 및 몰드 본체(10)의 외주면에 감겨진 몰드 보강섬유(20)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 실시예에 의한 몰드 본체(10)는, 4개의 분할된 조각(11, 12, 13,14)이 서로 결합/조립되어 일체화되어, 중앙부에 중공(15)이 형성된 원통(tube) 형상으로 이루어지는데, 이렇게 복수로 분할된 조각을 조립하여 구성하는 이유는, 첫째로 세라믹스 제품의 대형화 추세에 따라 주로 그라파이트 재질로 이루어진 몰드 본체(10)를 대형화하는데 한계가 있기 때문이다. 따라서, 크기가 작은 몰드 본체의 경우에는 단일 형상으로 형성될 수도 있으며, 그 크기에 따라 2개 이상의 복수의 조각으로 분할된 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 둘째 이유로서, 세라믹 제품과 탄소재질 몰드 본체(10) 사이의 열팽창계수가 상이하여, 냉각시 제품과 몰드의 열 수축에 의한 응력 발생이 염려되는 경우에, 이러한 분할형 몰드 본체(10)를 사용하면, 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명에서는 상기 몰드 보강섬유(20)를 몰드 본체(10) 외주면에 감아서 사용하기 때문에, 특히 이처럼 분할된 조각으로 제조된 몰드 본체(10)를 적용할 수 있는 것이다. 즉, 몰드의 대형화를 꾀할 수 있게 된다. 또한, 앞서 살펴본 바와 같이, 일반적인 몰드를 장시간 사용하면, 압력 또는 축적되는 내부 응력에 의하여 파손될 염려가 있는데, 본 발명에 의한 몰드 보강섬유(20)를 사용하면, 몰드의 수명을 혁신적으로 연장시킬 뿐 아니라, 몰드가 파손되더라도, 그에 의하여 발생하는 발열체 및 내화물의 2차적인 손상을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 의한 몰드 본체(10)의 형태는, 상기 제1 실시예와 같은 4조각 결합형을 비롯하여, 도 3a 및 도 3b의 평면도로 표현되는 제2 및 제3 실시예의 형태로 제조될 수 있다. 즉, 도 3a의 제2 실시예에서와 같이, 원료가 장입되는 사각형의 중공(101)이 형성된 직경이 작은 원통형 조각(110)과 이를 감싸는 직경이 큰 원통형 조각(120)으로 이루어진 형태로 구현될 수 있으며, 도 3b의 제3 실시예에서와 같이, 원료 장입 중공(201, 202, 203, 204)이 다수 형성된 단일 원통형(200)으로도 구현될 수 있다. 특히, 도 3b의 제3 실시예에서 나타낸 다축형 몰드 본체(200)를 사용하는 경우에는, 일회의 공정으로 다수의 세라믹 소결체를 얻을 수 있어, 양산성 및 수율이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
아울러, 이렇게 분할된 몰드 본체(10)의 조각들을 조립하여 사용하는 경우, 각각의 몰드 본체 분할 조각의 외주면에 몰드 보강섬유(20)를 감는 작업을 수행한 수, 몰드 본체(10)를 조립하고, 일체화된 몰드 본체(10)의 외주면에 추가적으로 몰드 보강섬유(20)를 재차 감는 작업을 수행함으로써, 인장강도를 극대화시킨 몰드를 제조할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 몰드 보강섬유(20)는, 실(yarn) 형태로 방사된 복수의 탄소 재질 섬유(21)가 서로 꼬여서 형성된 단일 로프 형태로 이루어지며, 상기 탄소 재질 섬유는 몰드 본체(10)를 이루는 재질과 동일한 것을 사용함으로써, 재질 간 열팽창계수 차이에 의한 응력발생을 최소화할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 상기 탄소 재질은 그라파이트(graphite)이다. 즉, 그라파이트 재질의 몰드 본체(10)의 약점으로 거론되었던 낮은 인장강도를 몰드 보강섬유(20) 로서 보강할 수 있게 된 것이며, 이에 따라 고가의 탄소섬유 강화 탄소복합체(C/C 복합체)를 사용하지 않고도, 일정한 인장강도를 갖는 핫 프레스 소결용 몰드를 제조할 수 있다.
이렇게 실 형태로 이루어진 복수의 탄소 재질 섬유가 꼬여서 형성된 몰드 보강섬유(20)는, 몰드의 원료로 사용되는 그라파이트 보다 그 인장강도가 100배 이상 강하며, 고온에서도 강도를 그대로 유지할 수 있다. 이렇게 인장강도를 비약적으로 향상시킨 몰드 보강섬유(20)를 몰드 본체(10)에 감아서 사용하면, 몰드의 수명이 기존의 그라파이트 재질의 핫 프레스 소결용 몰드에 비하여 약 2 내지 10배 가량 늘어나는 효과를 얻을 수 있으며, 그 사용압력 및 몰드의 크기도 기존의 몰드 보다 약 2 내지 5배 이상 증가시킬 수 있다.
따라서, 이러한 몰드 보강섬유(20)를 포함하는 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드는, 일반 산화물계 세라믹 원료의 상압 소결에 사용될 수 있음은 물론, 상압소결방법으로는 소결이 잘 이루어지지 않는 비산화물계 세라믹 원료의 대형 소결체를 제조하기 위한 핫 프레스 소결법(hot-pressing)에 적용하는데에도 전혀 무리가 없다고 할 것이다.
나아가, 이러한 몰드 본체(10)와 몰드 보강섬유(20)를 제조하는데 있어서 주의할 점은, 소결과정 및 냉각과정에서의 온도변화에 따른 응력을 최소화하기 위하여, 원료와의 열팽창계수를 유사한 범위로 지녀야 한다는 것이다. 예를 들어, SiC(실리콘카바이드)의 열팽창계수는 대략 4.0 내지 5.0 ppm/K 인데, 그라파이트의 경우에는 3.0 내지 6.0ppm/K 으로서, 범위가 더 크기 때문에, 사용되는 재질에 따 라, 그와 유사한 열팽창계수를 갖는 몰드 본체(10)와 몰드 보강섬유(20)를 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드가 적용가능한 상기 비산화물계 세라믹 원료로는, Al, Ti, Zr, Hf, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Si, Ge 및 Sn 중 적어도 하나로 이루어진 원소의 탄화물, 질화물, 붕화물, 및 규화물 중 적어도 하나로 이루어진 비산화물계 세라믹을 들 수 있으며, 이 중에서도 특히 SiC, B4C, TiB2, AlN, TiN, ZrN 등에 바람직하게 적용될 수 있다. 이러한 비산화물계 세라믹 원료는 1,800 내지 2,200℃의 고온과 대략 150kgf/cm2의 고압을 가하여야만 비로소 적절한 제품 특성과 고밀도 제품을 얻을 수 있기에, 이러한 열악한 환경을 견디는 몰드로서 본 발명의 핫 프레스 소결용 몰드가 적합하다고 할 것이다. 참고로, 이러한 비산화물계 세라믹 원료를 소결하는 시간은, 상기 최고 온도에서 1 내지 3시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 소결시의 분위기는 비활성 가스 분위기에서 수행한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법은, 크게 보강섬유준비단계(S10) 및 와인딩단계(S20)를 포함하여 이루어지며, 와인딩단계(S20) 전에 준비보강단계(S11) 및 본체조립단계(S12)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
보강섬유준비단계(S10)는, 몰드 보강섬유(20)를 제조하는 단계로서, 앞서 설명한 바와 같이, 낱개의 실(yarn) 형태로 방사된 탄소 재질, 바람직하게는 그라파이트 재질의 섬유 여러 가닥을 트위스트 장치(twister) 등을 사용하여 서로 꼬아서 단일 로프 형태의 몰드 보강섬유(20)를 형성하는 단계이다. 보강섬유준비단계(S10)에서 사용되는 각각의 단일 가닥의 섬유는 일반적인 몰드 본체(10) 제조단계에서 사용되는 그라파이트 분말을 일반적인 방사방법을 이용하여 방사하여 제조될 수 있다.
준비보강단계(S11)은, 대형 몰드를 제조하기 위하여, 다수의 조각으로 분할되어 제조된 몰드 부분들 각각의 외주면에 몰드 보강섬유(20)를 감는 단계이다.
본체조립단계(S12)는, 상기 분할된 조각을 서로 결합하여 상기 몰드 본체를 결합/조립하여, 몰드 본체(10)를 제조하는 단계이다. 따라서, 준비보강단계(S11) 및 본체조립단계(S15)는 분할된 몰드 조각들을 조립하는 경우에 거치는 공정이다.
와인딩단계(S20)는, 이렇게 완성된 탄소 재질 몰드 본체(10)의 외주면에 미리 준비된 몰드 보강섬유(20)를 감는 단계이다.
이러한 준비보강단계(S11) 및 와인딩단계(S20)에서의 몰드 보강섬유(20)의 와인딩 방법은 원통형 물체에 와이어, 로프 등을 감는 방법이라면 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 와인딩 장치를 이용하여 상기 작업을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 적용가능한 와인딩 장치(300)는, 크게 보강섬유(20)가 공급되는 공급부(310)와 공급된 보강섬유(20)가 몰드 본체(10)에 감기는 권선부(320)로 이루어진다. 공급부(310)는 섬유 공급모터(311), 부하 롤(312), 아이들 롤(313), 가이드 롤(314), 및 장력 검출장치(315)로 이루어지며, 권선부(320)는 권선모터(321), 회전테이블(322)을 포함하여 이루어진다.
이러한 구성의 와인딩 장치(300)에 의하면, 회전테이블(322)에 몰드 본체(10)를 올려두고, 권선모터(321)의 구동에 의하여 이를 회전시키면서 몰드 본체(10)의 외주면에 보강섬유(20)를 감는 와인딩 작업을 수행하는 구성을 가진다. 와인딩 원리는, 공급되는 보강섬유(20)가 섬유 공급모터(311)와 연결된 부하 롤(312) 및 아이들 롤(313)에 번갈아 감기며, 이때 부하 롤(312)의 회전방향은 보강섬유(20)의 진행방향과 역방향으로 구동한다. 즉, 보강섬유(20)와 부하 롤(312)의 역회전 미끄럼으로 장력을 조절하게 된다. 이때의 보강섬유(20)의 장력은 장력 검출장치(315)에서 검출되고, 검출된 장력 신호에 의하여 섬유 공급모터(311) 또는 권선모터(321)의 회전 속도가 조절됨으로써, 전체적인 보강섬유(20)의 장력이 적절하게 제어된다.
다음으로, 상기 그라파이트 재질의 몰드 보강섬유(20) 및 몰드 본체(10)의 인장강도를 비교하는 실험에 대하여 설명하기로 한다.
실험예
그라파이트 재질의 몰드 본체(10) 시료를 압연하여, 얻어진 비교예 시편과, 마찬가지로 동일한 그라파이트 재질의 섬유를 방사한 후, 로프 형태로 서로 꼬아서 몰드 보강섬유(20)를 제조하여, 20m길이의 샘플파이버 20개를 절단한 실시예 시편을 서로 동일범위의 밀도로 제조하였다. 이렇게 얻어진 각각의 시료에 대한 인장강도를 시험한 결과 아래 표와 같은 결과를 얻었다.
비교예 시편(몰드 본체 시료) 실시예 시편(몰드 보강섬유 시료)
밀도(g/cm3) 인장강도(MPa) 밀도(g/cm3) 인장강도(MPa)
1.75 34.3 1.76 3530
상기 표에서 나타낸 바와 같이, 몰드 보강섬유 시료의 인장강도는, 비교예의 몰드 본체 시료의 그것에 비해 무려 100배가 차이나는 것을 알 수 있었다. 이로써, 본 발명에 의한 몰드 보강섬유를 몰드 본체에 감아서 이루어진 핫 프레스 소결용 몰드를 사용할 경우, 우수한 내구성을 지니게 됨을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능 범위까지 본 발명의 청구범위의 권리범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1은, 종래의 핫 프레스 소결용 몰드를 사용하여 세라믹 소결체를 제조하는 핫 프레스 소결장치를 나타낸 단면도
도 2a 및 도 2b는, 본 발명의 제1 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드를 나타낸 평면도 및 정면도
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드를 나타낸 평면도
도 4는, 본 발명에 의한 몰드 보강섬유를 나타낸 도면
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 의한 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법을 나타낸 순서도
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법에 사용되는 와인딩 장치의 일 실시예를 나타낸 정단면도 및 평단면도

Claims (7)

  1. 중앙부에 하나 이상의 중공(中空)이 형성되어, 상기 중공 내에 장입된 세라믹 원료가 열 가압 소결법(hot press sintering)에 의하여 소결되도록 이루어진 몰드 본체를 포함하는 핫 프레스용 몰드에 있어서,
    상기 몰드 본체의 외주면에 감겨진 몰드 보강섬유를 더 포함하며,
    상기 몰드 보강섬유는, 실(yarn) 형태로 방사된 복수의 탄소 재질 섬유가 서로 꼬여서 로프 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 핫 프레스 소결용 몰드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰드 본체와 상기 탄소 재질 섬유는 동일한 탄소 재질로 이루어지며,
    상기 탄소 재질은 그라파이트(graphite)인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 소결용 몰드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몰드 본체는, 상기 몰드 본체를 이루는 다수의 분할된 조각이 서로 결합되어 일체화된 원통 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 핫 프레스 소결용 몰드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 분할된 각각의 몰드 본체의 조각의 외주면에 상기 몰드 보강섬유가 감겨진 것을 특징으로 하는 핫 프레스 소결용 몰드.
  5. 세라믹 원료를 열 가압 소결법(hot press sintering)에 의하여 소결하기 위한 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법에 있어서,
    실(yarn) 형태로 방사된 복수의 탄소 재질 섬유를 서로 꼬아서 단일 로프 형태의 몰드 보강섬유를 형성하는 보강섬유준비단계;
    중앙부에 하나 이상의 중공(中空)이 형성된 탄소 재질 몰드 본체의 외주면에 상기 몰드 보강섬유를 감는 와인딩단계를 포함하는 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몰드 본체는, 다수의 분할된 조각이 조립되어 이루어지며,
    상기 와인딩단계 이전에, 상기 각각의 분할된 조각의 외주면에 상기 몰드 보강섬유를 감는 준비보강단계; 및
    상기 분할된 조각을 서로 결합하여 상기 몰드 본체를 조립하는 본체조립단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 몰드 본체 및 몰드 보강섬유의 탄소재질은, 그라파이트(graphite)인 것 을 특징으로 하는 핫 프레스 소결용 몰드의 제조방법.
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