KR101108884B1 - Synthesis method for carbide power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄화물 합성 방법에 관한 것으로, 도가니 내에 제 1 물질을 투입하는 단계와, 도가니를 제 1 온도로 가열하여 제 1 물질을 용융시키는 단계와, 도가니 내에 제 2 물질을 투입하는 단계와, 도가니를 제 2 온도로 가열하여 제 2 물질과 도가니를 반응시켜 탄화물을 합성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for synthesizing carbides, comprising the steps of: introducing a first material into a crucible; melting the first material by heating the crucible to a first temperature; introducing a second material into the crucible; Heating to a second temperature to react the second material with the crucible to synthesize carbide.
따라서, 산소가 존재하는 대기중에서도 탄화물을 합성할 수 있어 공정을 단순화시킬 수 있으며, 이에 따라 생산비를 절감할 수 있다.Therefore, carbides can be synthesized even in the presence of oxygen, thereby simplifying the process, thereby reducing the production cost.
탄화물, 저융점, 용융, 도가니, 흑연, 산소 Carbide, low melting point, melting, crucible, graphite, oxygen
Description
본 발명은 탄화물 합성 방법에 관한 것으로, 특히 흑연 도가니와 융점이 낮은 물질을 이용하여 산소가 존재하는 일반 대기하에서도 탄화물 합성이 가능한 탄화물 합성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for synthesizing carbides, and more particularly, to a method for synthesizing carbides under a general atmosphere in which oxygen is present using a graphite crucible and a material having a low melting point.
탄화물은 탄소 원자가 금속이나 반금속 원소와 결합하여 형성된 화합물이다. 이러한 탄화물은 다양하게 이용되는데, 예를들어 탄화칼슘(CaC)은 여러가지 화학 약품의 주요 합성원으로 이용되며, 실리콘, 텅스텐 또는 다른 원소들의 탄화물은 다양한 물리적 경도, 강도 및 고온에서의 화학 약품에 대한 내화학성을 가지고 있어 다양한 분야에 이용된다. 탄화물은 원자 구조에 따라 이온, 틈새형, 공유결합(다이아몬드형) 탄화물로 분류된다. 주기율표의 1족, 11족, 2족, 3족의 금속 원소들은 이온 탄화물을 형성한다. 이온 탄화물의 순수한 시료는 투명한 고체로서, 산이나 물과 반응하여 탄화수소와 금속의 수산화물로 분해된다. 또한, 대부분의 금속 탄화물은 4족 내지 10족의 금속 원소들로 이루어져 있는데, 이들 금속 탄화물은 단 단하고 전기전도성을 갖고 있다.Carbide is a compound formed by combining a carbon atom with a metal or semimetal element. These carbides are used in a variety of ways, for example, calcium carbide (CaC) is used as a major synthetic source for many chemicals, while carbides of silicon, tungsten or other elements can be used for chemicals at various physical hardness, strength and high temperatures. It has chemical resistance and is used in various fields. Carbide is classified into ionic, crevice and covalent (diamond) carbide according to its atomic structure. Metal elements of groups 1, 11, 2 and 3 of the periodic table form ionic carbides. Pure samples of ionic carbides are transparent solids that react with acids or water to break down into hydroxides of hydrocarbons and metals. In addition, most metal carbides are composed of metal elements of Groups 4 to 10, which are hard and have electrical conductivity.
탄화물을 제조하기 위해 종래에는 졸겔법을 이용하거나 기상 합성법을 이용하였으나, 이 방법은 생산량이 극히 적고, 비경제적인 요소가 많아서 상업적으로 적용되기에는 여러움이 많았다.Conventionally, a sol-gel method or a gas phase synthesis method is used to manufacture carbides. However, this method has many outputs and has many economical factors.
또한, 기계적 에너지를 투입하여 화학적 반응을 유도하여 탄화물을 합성하는 기계화학적 방법을 이용하여 조성이 다양한 여러가지 물질을 합성하려는 시도가 있었다. 그러나, 기계화학적 방법은 반응 시간이 길수록 불순물의 함량이 높아지고, 여러가지 공정 변수에 의해 반응물의 생성 조건이 달라지는 문제점이 있다. 이 뿐만 아니라 반응전의 분위기를 정밀하게 제어하지 않으면 산화물이 탄화물과 동시에 형성되는 문제가 있다. 따라서, 산소가 없는 분위기, 즉 환원 분위기에서 원료와 탄소를 반응시켜 탄화물을 합성하였다. 그러나, 환원 분위기를 조성하기 위해 진공 상태를 만들고, 질소, 아르곤, 수소 가스 등을 넣어주는 과정이 필요하여 공정이 번거롭고, 생산비가 높아지는 문제가 있다.In addition, there has been an attempt to synthesize various materials having various compositions by using a mechanical chemical method of synthesizing carbides by injecting mechanical energy to induce chemical reactions. However, in the mechanochemical method, the longer the reaction time, the higher the content of impurities, and the production conditions of the reactants vary depending on various process variables. In addition, there is a problem that oxides are formed simultaneously with carbides unless the atmosphere before reaction is precisely controlled. Therefore, carbides were synthesized by reacting the raw material and carbon in an oxygen-free atmosphere, that is, a reducing atmosphere. However, in order to create a reducing atmosphere, a process of making a vacuum state and adding nitrogen, argon, hydrogen gas, etc. is required, which causes troublesome processes and increases production costs.
본 발명은 산소가 존재하는 대기하에서도 원료와 탄소를 반응시켜 탄화물을 합성할 수 있는 탄화물 합성을 제공한다.The present invention provides a carbide synthesis which can synthesize carbides by reacting carbon with raw materials even under an atmosphere in which oxygen is present.
본 발명은 흑연 재질의 도가니에 융점이 낮은 제 1 물질을 투입하여 용해시킨 후 제 2 물질을 투입하여 도가니의 흑연과 제 2 물질을 반응시켜 탄화물을 합성하는 탄화물 합성 방법을 제공한다.The present invention provides a carbide synthesis method for synthesizing carbides by injecting a first material having a low melting point into a crucible made of graphite and dissolving it, and then adding a second material to react the graphite of the crucible with a second material.
본 발명의 일 양태의 탄화물 합성 방법은 도가니 내에 제 1 물질을 투입하는 단계; 상기 도가니를 제 1 온도로 가열하여 상기 제 1 물질을 용융시키는 단계; 상기 도가니 내에 제 2 물질을 투입하는 단계; 및 상기 도가니를 제 2 온도로 가열하여 제 2 물질과 상기 도가니를 반응시켜 탄화물을 합성하는 단계를 포함한다.A method for synthesizing carbides in one aspect of the present invention comprises the steps of: introducing a first substance into a crucible; Heating the crucible to a first temperature to melt the first material; Injecting a second material into the crucible; And heating the crucible to a second temperature to react a second material with the crucible to synthesize carbide.
상기 도가니는 적어도 내부가 탄소 함유 물질로 이루어진다.The crucible consists of a carbon-containing material at least inside.
상기 제 1 물질은 제 2 물질보다 융점이 낮은 물질을 포함한다.The first material includes a material having a lower melting point than the second material.
상기 제 1 물질은 알루미늄, 마그네슘 및 주석을 포함하고, 상기 제 2 물질은 실리콘, 붕소, 티타늄, 지르코늄, 텅스텐, 크롬, 니오븀 및 하프늄을 포함한다.The first material includes aluminum, magnesium and tin, and the second material includes silicon, boron, titanium, zirconium, tungsten, chromium, niobium and hafnium.
상기 제 1 온도는 상기 제 1 물질의 융점 이상으로부터 상기 제 2 물질의 융점 이하이고, 상기 제 2 온도는 상기 제 2 물질의 융점 이상이다.The first temperature is equal to or higher than the melting point of the first material and equal to or smaller than the melting point of the second material and the second temperature is equal to or higher than the melting point of the second material.
상기 탄화물은 상기 제 2 물질과 상기 도가니의 탄소가 반응하여 합성된다.The carbide is synthesized by reacting the second material with carbon in the crucible.
본 발명의 다른 양태에 따른 탄화물은 도가니 내에 제 1 물질을 투입하여 용융시킨 후 상기 도가니 내에 제 2 물질을 투입하여 상기 제 2 물질을 상기 도가니내 하부에서 반응시켜 합성된다.The carbide according to another embodiment of the present invention is synthesized by injecting a first material into the crucible and melting the same, followed by adding a second material into the crucible and reacting the second material in the bottom of the crucible.
본 발명의 실시 예들에 의하면, 적어도 내부가 흑연 재질의 도가니에 융점이 낮은 제 1 물질을 투입하고 도가니를 가열하여 제 1 물질을 용융시킨 후 제 2 물질을 도가니 내에 투입한다. 제 2 물질이 투입되면, 제 1 물질의 용융물이 산소를 차단하고, 제 2 물질이 도가니 바닥으로 가라앉아 제 2 물질과 도가니의 흑연이 반응하여 탄화물이 합성된다.According to embodiments of the present invention, at least the first material having a low melting point is introduced into a crucible made of graphite, the crucible is heated to melt the first material, and then the second material is introduced into the crucible. When the second material is introduced, the melt of the first material blocks oxygen, the second material sinks to the bottom of the crucible, and the second material reacts with the graphite of the crucible to synthesize carbide.
따라서, 산소가 존재하는 대기중에서도 탄화물을 합성할 수 있어 공정을 단순화시킬 수 있으며, 이에 따라 생산비를 절감할 수 있다.Therefore, carbides can be synthesized even in the presence of oxygen, thereby simplifying the process, thereby reducing the production cost.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화물 합성에 이용되는 탄화물 합성 장치의 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a carbide synthesis apparatus used for carbide synthesis according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 탄화물 합성 장치는 제 1 물질이 용융되고 탄화물이 합성되는 도가니(110)와, 도가니(110)를 덮는 도가니 뚜껑(120)과, 도가니(110)를 둘러싸는 단열재(130) 및 석영관(140)과, 석영관(140) 외부에 마련되어 도가니(110)를 가열하기 위한 가열 수단(150)을 포함한다. 또한, 가열 수단(150)을 독립적으로 작동시키기 위한 제어 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the carbide synthesis apparatus includes a
도가니(110)는 상부가 개방된 직육면체 또는 원통형의 형상으로 제작될 수 있으며, 도가니(110) 내에서 제 1 물질이 용융되고 탄화물이 합성된다. 이를 위해 도가니(110)는 제 1 물질의 융점에서도 형상 안정성이 뛰어난 물질을 이용하는 동시에 제 2 물질의 탄화물 합성을 위해 탄소 함유 물질로 제작하는 것이 바람직하다. 따라서, 도가니(110)는 흑연으로 제작하는 것이 바람직하며, 석영을 이용하여 제작할 수도 있으나, 이 경우 도가니(110) 내부는 흑연으로 도포해야 한다. 또한, 도가니(110)는 일체형 또는 조립형으로 제작될 수 있는데, 조립형은 예를들어 판상의 바닥 부재와 측면 부재를 제작하고 이들을 조립 및 나사 고정하여 제작될 수 있다.The
도가니 뚜껑(120)은 도가니(110)와 동일한 물질로 제작되거나, 다공성의 흑연 또는 얇은 흑연판에 다량의 구멍을 뚫어 제작할 수 있다. 또한, 도가니 뚜껑(120)과 도가니(110) 사이에는 제 1 물질 및 제 2 물질을 도가니(110) 내에 투입하기 위한 적어도 하나의 투입구(미도시)가 마련될 수 있다. 그러나, 투입구가 마 련되지 않고 도가니 뚜껑(120)을 개방하여 제 1 물질 및 제 2 물질을 도가니(110) 내에 투입할 수도 있다.The
단열재(130) 및 석영관(140)는 도가니(110) 외부에 마련되며, 도가니(110)의 온도를 소정 온도를 유지하도록 하는데, 예를들어 제 1 물질이 용융 상태를 유지할 수 있을 정도의 온도를 유지하도록 한다. 단열재(130)는 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 관상 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 이용할 수 있다. 또한, 단열재(130)는 복수의 층으로 형성되어 도가니(110)를 둘러쌀 수도 있다.The
가열 수단(150)은 석영관(140) 외부에 마련된다. 가열 수단(150)으로는 예를들어 고주파 유도 코일이 이용될 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 도가니(110)를 가열하는데, 예를들어 고주파 전류의 양을 조절하여 제 1 물질의 융점 이상으로 도가니(110)를 가열함으로써 제 1 물질이 용융되도록 한다.The heating means 150 is provided outside the
이하, 상기한 합성 장치를 이용한 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화물 합성 방법을 도 2를 이용하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for synthesizing a carbide according to an embodiment of the present invention using the synthesis apparatus will be described with reference to FIG. 2.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화물 합성 방법은 도가니(110) 내에 제 1 물질을 투입하는 단계(S110)와, 도가니(110)를 가열하여 도가니(110) 내의 제 1 물질을 용융시키는 단계(S120)와, 도가니(110) 내에 제 2 물질을 투입하는 단계(S130)와, 제 2 물질을 도가니(110)내 하부의 탄소 물질과 반응시켜 탄화물을 합성하는 단계(S140)를 포함한다. Referring to FIG. 2, in the method of synthesizing carbide according to an embodiment of the present invention, a step (S110) of injecting a first material into the
S110 : 먼저, 도가니(110) 내에 제 1 물질을 투입한다. 제 1 물질은 이후 투입되는 제 2 물질보다 융점이 낮은 물질을 이용한다. 이러한 제 1 물질은 예를들어 융점이 700℃ 이하의 물질을 이용할 수 있는데, 예를들어 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 주석(Sn) 등을 이용할 수 있다. 여기서, 알루미늄은 융점이 약 660℃이고, 마그네슘은 융점이 약 650℃이며, 주석의 융점은 약 230℃이다.S110: First, the first material is introduced into the
S120 : 다음으로, 가열 수단(150)의 예를들어 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 하여 도가니(110)를 가열한다. 이때, 도가니(110) 내에 투입된 제 1 물질의 융점 이상으로 도가니(110)를 가열하여 제 1 물질을 용융시킨다. 즉, 도가니(110) 내에 알루미늄이 투입된 경우 660℃ 이상으로 가열하고, 마그네슘이 투입된 경우 650℃ 이상으로 가열하며, 주석이 투입된 경우 230℃ 이상으로 가열한다. 그런데, 도가니(110)의 가열 온도는 이후 투입되는 제 2 물질의 융점보다 낮은 온도로 가열해야 한다. 이는 도가니(110)에 투입되는 제 2 물질의 융점보다 높은 온도로 도가니(110)를 가열하면 제 2 물질이 탄화되기 이전에 용융되어 탄화물을 합성하지 못하기 때문이다. 따라서, 도가니(110)는 제 1 물질의 융점보다 높고 제 2 물질의 융점보다 낮은 온도로 가열하는 것이 바람직하다.S120: Next, a high frequency current flows through the high frequency induction coil of the heating means 150, for example, to heat the
S130 : 이어서, 도가니(110) 내에 제 2 물질을 투입한다. 제 2 물질은 합성하려는 탄화물의 종류에 따라 예를들어 실리콘(Si), 붕소(B), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 니오븀(Nb), 하프늄(Hf) 등이 이용될 수 있다. 즉, 제 2 물질은 도가니(110) 내에 투입되어 용융된 제 1 물질의 융점보다 높은 융점을 갖는 물질을 이용할 수 있다.S130: Then, a second material is introduced into the
S140 : 그리고, 도가니(110)를 제 2 물질의 융점 이상으로 가열한다. 이렇게 도가니(110) 내에 제 1 물질의 용융물이 존재하는 상태에서 제 2 물질을 투입하면 제 2 물질과 함께 유입될 수 있는 산소가 제 1 물질의 용융물에 의해 차단되고, 제 2 물질은 도가니(110) 바닥으로 가라앉는다. 이렇게 도가니(110) 바닥으로 가라앉은 제 2 물질은 도가니(110) 바닥 및 측면의 탄소 물질, 즉 흑연과 반응하게 되고, 이에 따라 제 2 물질의 탄화물이 합성된다. 즉, 실리콘, 붕소, 티타늄, 지르코늄, 텅스텐, 크롬, 니오븀, 하프늄 등의 제 2 물질에 따라 탄화실리콘(SiC), 탄화붕소(B4C), 탄화티타늄(TiC), 탄화지르코늄(ZrC), 탄화텅스텐(WC), 탄화크롬(Cr2C3), 탄화니오븀(NbC), 탄화하프늄(HfC) 등의 물질이 합성된다.S140: Then, the
한편, 본 발명에 따른 탄화물 합성 방법은 상기 합성 장치 이외에도 다양한 합성 장치를 이용할 수 있다. 즉, 탄소 함유 물질, 예를들어 흑연이 적어도 도가니 내부에 마련되고, 저융점 제 1 물질을 도가니 내부에서 용융시킨 후 제 2 물질을 투입하여 제 2 물질과 도가니의 흑연을 반응시킬 수 있는 다양한 형태의 합성 장치를 이용하여 본 발명의 탄화물 합성 방법을 수행할 수 있다.Meanwhile, the carbide synthesis method according to the present invention may use various synthesis apparatuses in addition to the synthesis apparatus. That is, various types of carbon-containing materials, such as graphite, are provided at least in the crucible, and the low melting point first material is melted in the crucible, and then the second material is introduced to react the second material with the graphite in the crucible. The method for synthesizing carbides of the present invention can be carried out using a synthesis apparatus.
실시 예Example
본 발명의 제 1 실시 예로서 알루미늄을 제 1 물질로 이용하고, 실리콘을 제 2 물질로 이용하여 실리콘 탄화물을 합성하는 경우를 설명하겠다.As a first embodiment of the present invention, a case in which silicon carbide is synthesized using aluminum as a first material and silicon as a second material will be described.
먼저, 알루미늄 잉곳을 적당한 크기로 잘라 흑연 재질의 도가니에 투입한 후 알루미늄의 융점(약 660℃)보다 높은 온도, 예를들어 700℃로 가열하여 알루미늄 잉곳을 용융시킨다. 이때, 가열 시간은 도가니에 투입된 알루미늄 잉곳의 양에 따라 조절할 수 있다. 이어서, 필요에 따라 알루미늄 용융면을 평탄하게 할 수도 있는데, 이를 위해 가열 장치로부터 도가니를 꺼낸 후 흔들어 알루미늄 용융물을 유동시킬 수도 있다. 다음으로, 도가니 덮개를 열고 도가니 내의 알루미늄 용융물 위로 실리콘 분말을 고르게 투입한 후 도가니 덮개를 닫고 도가니를 가열 장치내로 다시 장입한다. 그리고, 도가니의 온도를 실리콘의 융점(약 1410℃) 이상, 예를들어 1500～1700℃로 가열하여 일정 시간 유지한다. 이때, 가열 시간은 실리콘 분말의 투입량에 따라 조절할 수 있다. 따라서, 알루미늄 용융물에 의해 산소가 실리콘 분말과 함께 도가니 바닥으로 내려가는 것이 완전하게 차단되고, 알루미늄 용융물의 하부에서 실리콘과 도가니의 흑연이 반응하여 실리콘 탄화물(SiC)이 합성된다.First, the aluminum ingot is cut into a suitable size and placed in a crucible made of graphite, and then heated to a temperature higher than the melting point of aluminum (about 660 ° C.), for example, 700 ° C., to melt the aluminum ingot. At this time, the heating time can be adjusted according to the amount of aluminum ingot put into the crucible. Subsequently, if necessary, the aluminum molten surface may be flattened. For this purpose, the crucible may be removed from the heating apparatus and shaken to flow the aluminum melt. Next, the crucible cover is opened, the silicon powder is evenly injected onto the aluminum melt in the crucible, the crucible cover is closed and the crucible is charged back into the heating apparatus. And the temperature of a crucible is heated to more than melting | fusing point (about 1410 degreeC) of silicon, for example, 1500-1700 degreeC, and hold | maintains for a fixed time. At this time, the heating time can be adjusted according to the dosage of the silicon powder. Thus, the aluminum melt completely blocks the oxygen from falling down to the bottom of the crucible together with the silicon powder, and silicon and the graphite in the crucible react at the bottom of the aluminum melt to synthesize silicon carbide (SiC).
다음으로, 본 발명의 제 2 실시 예로서 알루미늄을 제 1 물질로 이용하고, 티타늄을 제 2 물질로 이용하여 티타늄 탄화물을 합성하는 경우를 설명하겠다.Next, a case of synthesizing titanium carbide using aluminum as a first material and titanium as a second material as a second embodiment of the present invention will be described.
먼저, 알루미늄 잉곳을 적당한 크기로 잘라 흑연 재질의 도가니에 투입한 후 알루미늄의 융점(약 660℃)보다 높은 온도, 예를들어 700℃로 가열하여 알루미늄 잉곳을 용융시킨다. 이어서, 필요에 따라 알루미늄 용융면을 평탄하게 할 수도 있는데, 이를 위해 가열 장치로부터 도가니를 꺼낸 후 흔들어 알루미늄 용융물을 유동시킬 수도 있다. 다음으로, 도가니 덮개를 열고 도가니 내의 알루미늄 용융물 위 로 티타늄 분말을 고르게 투입한 후 도가니 덮개를 닫고 도가니를 가열 장치내로 다시 장입한다. 그리고, 도가니의 온도를 티타늄의 융점(약 1668℃) 이상, 예를들어 1700～1800℃로 가열하여 일정 시간 유지한다. 이때, 가열 시간은 티타늄 분말의 투입량에 따라 다르게 설정한다. 따라서, 산소가 티타늄 분말과 함께 도가니 바닥으로 가라낮는 것이 알루미늄 용융물에 의해 완전하게 차단되고, 알루미늄 용융물의 하부에서 티타늄과 도가니의 흑연이 반응하여 티타늄 탄화물(TiC)이 합성된다.First, the aluminum ingot is cut into a suitable size and placed in a crucible made of graphite, and then heated to a temperature higher than the melting point of aluminum (about 660 ° C.), for example, 700 ° C., to melt the aluminum ingot. Subsequently, if necessary, the aluminum molten surface may be flattened. For this purpose, the crucible may be removed from the heating apparatus and shaken to flow the aluminum melt. Next, open the crucible cover, evenly inject the titanium powder onto the aluminum melt in the crucible, close the crucible cover and reload the crucible into the heating device. And the temperature of a crucible is heated to more than melting | fusing point (about 1668 degreeC) of titanium, for example, 1700-1800 degreeC, and hold | maintains for a fixed time. At this time, the heating time is set differently depending on the amount of the titanium powder. Therefore, the lowering of oxygen together with the titanium powder to the bottom of the crucible is completely blocked by the aluminum melt, and titanium and the graphite of the crucible react at the bottom of the aluminum melt to synthesize titanium carbide (TiC).
본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not for the purpose of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명에 이용되는 탄화물 합성 장치의 일 예를 설명하기 위한 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a carbide synthesis apparatus used in the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화물 합성 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.2 is a flowchart illustrating a method of synthesizing carbide according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 도가니 120 : 도가니 뚜껑110: crucible 120: crucible lid
130 : 단열재 140 : 석영관130: heat insulating material 140: quartz tube
150 : 가열 수단150: heating means
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006321681A (en) | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | Method for producing silicon carbide single crystal |
| JP2007126335A (en) | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Toyota Motor Corp | Manufacturing facility for manufacturing silicon carbide single crystal by means of solution method |
| KR20070072670A (en) * | 2006-01-02 | 2007-07-05 | 학교법인 동의학원 | Apparatus for growing single crystal and method for growing single crystal |
| KR20080100478A (en) * | 2006-04-07 | 2008-11-18 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | Method of manufacturing silicon carbide single crystal |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006321681A (en) | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | Method for producing silicon carbide single crystal |
| JP2007126335A (en) | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Toyota Motor Corp | Manufacturing facility for manufacturing silicon carbide single crystal by means of solution method |
| KR20070072670A (en) * | 2006-01-02 | 2007-07-05 | 학교법인 동의학원 | Apparatus for growing single crystal and method for growing single crystal |
| KR20080100478A (en) * | 2006-04-07 | 2008-11-18 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | Method of manufacturing silicon carbide single crystal |
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