KR101346575B1 - 금속기지 복합 소결체의 제조방법 및 그 소결체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라서 1) 금속 기지 분말에 나노 입자 또는 나노파이버가 삽입된 금속 기지 복합 분말을 제조하는 단계와; 2) 상기 금속 기지 분말과 다른 종류의 접합용 금속 분말과 상기 복합 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계와; 3) 상기 혼합 분말에 기계적 힘을 인가하여, 상기 접합용 금속 분말을 분쇄하여, 상기 복합 분말의 표면에 부착 및 분산된 혼합 분말을 제조하는 단계와; 4) 상기 제조된 혼합 분말을 일체로 성형하는 단계와; 5) 상기 일체화된 성형체에 상기 접합용 금속 분말의 융점 이상의 온도로 가열하여, 상기 분쇄된 금속 분말을 용융시켜, 상기 복합 분말 사이의 공간을 채우도록 하고 또 그 일부가 상기 복합 분말 내로 확산하도록 하여, 합금화된 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법이 제공된다.

Description

금속기지 복합 소결체의 제조방법 및 그 소결체{METHOD FOR MANUFACTURING METAL MATRIX COMPOSITE SINTERED BODY AND THE COMPOSITE SINTERED BODY}

본 발명은 금속기지 복합재 분말을 일체화하여 복합 분말체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 나노 입자 또는 나노 파이버가 분산 배열된 금속기지 복합재 분말에 이종의 금속분말을 기계적 밀링 방법으로 표면에 분산 접합시켜 이 복합분말을 소결하는 방법 및 그 복합 소결체에 관한 것이다.

금속기지에 열 전도성 및 전기전도성이 우수한 탄소 블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브 등을 분산시켜 열 전도성 및 전기전도성을 개선하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서도 특히 탄소나노튜브는 구리의 대략 만 배에 해당하는 전기전도도(10 Giga A/Cm²)와 구리의 약 15 배에 해당하는 열전도도(6000 W/m·K) 등의 우수한 특성을 갖고 있어, 많은 관심을 받고 있다.

탄소나노튜브를 분산시켜 전도성이 향상된 단분자 혹은 고분자 기지 복합재를 제조하는 기술이 많이 소개되고 있지만(예컨대, 특허공개번호 제2006-13512호), 금속기지의 경우, 탄소나노튜브의 분산이 어렵고 열간 성형 공정에서 탄소나노튜브가 파괴되거나 탄화물로 변화하는 등의 한계가 있어, 이에 대한 연구가 미비한 실정이다.

최근 금속기지 탄소나노튜브 복합재 제조 방법으로 casting법(Noguchi T, Magario A, Fukazawa S, Mater Trans 2004;45:602, Yanagi H, Kawai Y, Kita K, Japanese Journal of Applied Physics 2006:45:L650-3)과 분말법(Zhong R, Cong H, Hou P. Carbon 2003:41:848, George R, Kashyap KT, Rahul R, Yamdgni S. Scripta Mater 2005:53:1159)이 제시되고 있다.

캐스팅법의 경우, 제조 공정이 쉽고 단순하여 산업적 응용 가능성이 우수한 것으로 평가되고 있지만, 금속에 비해 상대적으로 비중이 매우 낮은 탄소나노튜브가 주조 시 용탕 표면으로 떠서 용해 과정에서 금속과 섞이지 않아 복합재 제조에 어려움이 있다. 또한, 높은 공정 온도로 인하여 탄소나노튜브가 금속기지와 반응하여 카바이드가 형성되어, 전도성 향상에 매우 치명적인 문제점을 야기하기도 한다.

한편, 분말 공법과 관련하여, 탄소나노튜브를 금속 분말에 분산시킬 수 있는 다양한 방법이 제시되어 있지만, 이후에 복합 분말의 탄소 성분이 분말의 일체화를 방해하여 양질의 벌크재를 제조하거나 최종 형상을 대형화한 연구 사례가 전무하여 산업적 응용 가능성이 미비한 것이 현재의 실정이다.

분말 공법을 이용하여 금속/탄소나노튜브 복합재를 제조하는 것과 관련하여, 탄소나노튜브나 탄소섬유를 분말 내부로 완전히 삽입하는 경우가 있는데, 이 경우 분말 내부에 탄소나노튜브가 완전히 삽입되어 있어, 탄소나노튜브는 서로에 대해 고립된 형태로 분리되어 있으며, 따라서 탄소나노튜브에 의한 전도성 향상을 기대하기가 어렵다는 문제점이 있다. 이와 관련하여, 금속 기지 분말 표면에 탄소나노튜브를 분산시켜, 나노튜브들이 네트워크 구조를 형성하는 경우가 있는데, 이 경우 탄소나노튜브에 의한 전도성 향상을 기대할 수 있을지라도, 금속 기지 분말 표면에 탄소나노튜브가 분포하고 있어, 복합 분말을 소결하기가 용이하지 않고, 이에 따라 최종 복합재의 내부에 결함이 많이 존재하여, 특성의 향상이 미비하다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점에도 불구하고, 분말 공법을 이용하여 나노 입자 또는 나노파이버와 금속기지를 혼합하고 합성한 복합재에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 단일 금속 재료가 가진 한계를 극복하고자 나노 입자 또는 나노파이버를 균일 분산하여 금속재료의 물성을 향상시키고자 함이다.

이러한 분말공법 과정에서는 복합 분말의 일체화가 기계적 성질에 미치는 영향이 매우 크며 필수적으로 이를 위해 열간 공정의 선택은 불가피하다. 열간 압연이나 압출의 공정 등의 방법과 같이 고온에서 극심한 소성 변형을 야기하여, 분말간의 접합이 이루어질 수 있는 방법이 보고되고 있으나 이러한 방법으로 제조할 수 있는 재료의 크기에 대한 한계가 있으며(K. Morsi, A.M.K. Esawi, P. Borah, S. Lanka, A. Sayed, M. Taher, Mater Sci Eng A 2010:527:21-22:5686-5690, Hansang Kwon, Mehdi Estili, Kenta Takagi, Takamichi Miyazaki, Akira Kawasaki, Carbon, 2009:47:570-577) 또한 기공이 없는 재료를 제조하는 것은 매우 어려운 실정이다. 따라서 양질의 벌크재를 제조하거나 최종 형상을 대형화한 하기 위한 단순화 공정에 대한 연구 사례가 전무하여 산업적 응용 가능성이 미비한 것이 현재의 실정이다.

따라서 고강도 및 고기능성을 나타내는 복합분말을 주조법에 비해 우수한 특성을 나타내는 소결법을 이용하여 제조할 수 있는 방법에 대한 요구가 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 한 가지 목적은 나노 입자 또는 나노 파이버가 금속기지 내에 모두 삽입된 복합 분말을 그 사이에 공극 없이 접합하여 기계적 강도를 개선할 수 있는 금속 기지 복합 소결체 및 그 복합 소결체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 나노 입자 혹은 나노 파이버가 금속 기지 내에 모두 삽입된 복합 분말에 이종의 금속 분말을 이용하여 복합 분말의 공극을 채움과 아울러 복합 분말 내로 확산하도록 하여, 기계적 강도를 개선할 수 있는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법 및 그 복합 소결체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 주조법과 비교하여 우수한 특성을 나타내는 재료를 제고할 수 있는 소결법을 이용하여 용이하게 복합재를 제조할 수 있는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법 및 그 복합 소결체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서 1) 금속 기지 분말에 나노 입자 또는 나노파이버가 삽입된 금속 기지 복합 분말을 제조하는 단계와; 2) 상기 금속 기지 분말과 다른 종류의 접합용 금속 분말과 상기 복합 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계와; 3) 상기 혼합 분말에 기계적 힘을 인가하여, 상기 접합용 금속 분말을 분쇄하여, 상기 복합 분말의 표면에 부착 및 분산된 혼합 분말을 제조하는 단계와; 4) 상기 제조된 혼합 분말을 일체로 성형하는 단계와; 5) 상기 일체화된 성형체에 상기 접합용 금속 분말의 융점 이상의 온도로 가열하여, 상기 분쇄된 금속 분말을 용융시켜, 상기 복합 분말 사이의 공간을 채우도록 하고 또 그 일부가 상기 복합 분말 내로 확산하도록 하여, 합금화된 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법이 제공된다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 나노입자 또는 나노파이버는 볼 밀링법과 핸드 밀링법 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용하여 상기 금속 기지 분말에 삽입할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 접합용 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 낮은 융점을 갖는 것을 이용할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 접합용 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 기계적 충격에 대해 무른 것을 이용할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속 기지 분말은 상기 나노입자 또는 나노파이버에 의해 탄성 및 소성 변형이 가능한 분말을 이용할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 나노입자 또는 나노파이버로서 탄소나노튜브를 이용할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 5)의 단계에서의 처리 시간이 증가할수록 상기 합금화된 소결체의 기계적 강도가 증가한다.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 탄소나노튜브 또는 탄소섬유와 금속 기지 분말 및 이종의 금속 분말로 이루어진 금속 기지 복합 소결체가 제공되는데, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유는 상기 금속 기지 분말의 내부에 삽입되어 있고, 상기 이종의 금속 분말은 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유가 삽입된 상기 금속 기지 분말 사이의 공극을 채우면서 그 금속 기지 분말을 접합함과 아울러, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유가 삽입된 상기 금속 기지 분말 내부로 확산 분포되어 있고, 상기 이종의 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 낮은 융점을 갖고 있으며, 상기 이종의 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 기계적 충격에 대해 무른 것을 특징으로 한다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속 기지 분말은 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유에 의해 탄성 및 소성 변형이 가능한 분말을 이용할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유는 볼 밀링법과 핸드 밀링법 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용하여 상기 금속 기지 분말에 삽입할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속 기지 복합 소결체는, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유가 삽입되어 있는 상기 금속 기지 분말과 상기 이종의 금속 분말을 혼합한 후, 그 혼합 분말에 기계적 힘을 인가하여, 상기 이종의 금속 분말을 분쇄하여, 상기 금속 기지 분말의 표면에 부착 및 분산시킨 혼합 분말을 제조하는 단계와, 그 제조된 혼합 분말을 일체로 성형하는 단계와, 상기 일체화된 성형체에 상기 이종의 금속 분말의 융점 이상의 온도로 가열하여, 상기 분쇄된 이종의 금속 분말을 용융시켜, 상기 금속 기지 분말 사이의 공간을 채우도록 하고 또 그 일부가 상기 금속 기지 분말 내로 확산하도록 하여 합금화된 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조할 수 있다.

본 발명의 금속기지 복합재 제조방법에 따르면, 탄소나노튜브를 금속기지 내부에 삽입하고 접착용도의 이종 금속분말로 선택된 아연의 추가적인 복합 분말을 제조하고, 상기 복합 분말이 손상되지 않는 범위의 온도에서 압력을 가하여 치밀한 컴팩트 성형체를 제조하여 접착용도로 혼합된 이종 금속분말의 탄소나노튜브/금속기지 복합분말로의 확산으로 기지 자체의 강도를 간단한 열간 소결로 높일 수 있는 소결법을 구현하여 산업적 응용범위를 크게 확대시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 가압 후 열간 소결을 통하여 제조된 소결체는 그 치밀도가 향상되어 우수한 기계적 특성을 보인다. 더욱이, 본 발명에 따른 제조 방법은 진공 및 분위기를 필요로 하지 않으며, 공정이 매우 단순하고 자동화가 용이하여, 공정비용이 저렴하고 산업적 응용 가능성이 우수하다. 또한, 융점이 높아 주조나 소결법을 이용하여 합금화가 곤란한 금속의 경우에도, 본 발명을 이용하면 합금화된 소결체를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 탄소나노튜브가 금속기지내로 삽입된 복합 분말과 아연 금속 분말을 밀링하여 제조된 혼합 분말의 형상을 촬영한 사진이다.
도 2는 상기 탄소나노튜브가 금속기지내로 삽입된 복합 분말과 아연 금속 분말을 밀링하여 제조된 혼합 분말을 가압하여 만든 컴팩트 성형체의 소결 시간에 따른 미세구조를 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
도 3은 상기 컴팩트 성형체의 소결 전 후의 미세구조를 전자주사현미경으로 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 컴팩트 성형체의 소결 시간에 따른 경도변화를 비교한 그래프이다.

이하에서는, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업계에서 널리 알려진 기술 등에 대한 설명은 생략한다. 그러나 당업자라면 이하의 실시예를 통해 본 발명의 특징적 구성 내지 그 효과를 쉽게 이해할 수 있을 것이고, 또 특별한 어려움 없이 본 발명을 구현할 수 있을 것이다.

1. 금속기지-탄소나노튜브 복합 분말의 제조

본 발명자는 먼저, 탄소나노튜브를 금속 분말의 표면에 균일하게 분산시키는 방법에 대해 연구를 하였으며, 이를 위해 알루미늄을 금속기지로 선정하여, 이하의 과정에 따라 복합 분말을 제조하였다.

한편, 본 발명에서 금속기지 재료는 후술하는 바와 같이, 탄소나노튜브의 원활한 분산을 위해 일반적으로 탄성 및 소성 변형이 가능한 재료인 것이 바람직한데, 예컨대 알루미늄, 구리, 철, 티타늄 등의 순금속 또는 이중 선택된 하나 이상을 기지로 하는 소성 변형이 가능한 합금인 것이 특히 바람직하다.

먼저, 본 발명자는 탄소나노튜브를 금속 분말의 표면에 균일하게 분산하는 방법을 고안하였고, 이를 위해 일반적인 볼밀링 법을 채용하였다. 즉 스테인리스 용기 내에 알루미늄 분말 대 탄소나노튜브를 5%의 부피 분율로 혼합하였다. 다음에 상기 혼합 재료가 들어 있는 용기에 혼합 분말 무게(약 100 g)의 15 배에 해당하는 지름 5 mm 크기의 스테인리스 볼(약 1.5 kg)을 추가한 후, 6 시간 동안 500 rpm 의 속도로 회전시켜 운동에너지를 가하였고 물질들이 충돌하는 동안 용기의 외부에 냉각수를 흘려 온도 상승 현상을 방지하였으며, 용기 내의 분위기를 수소 3% 함유된 아르곤 가스로 유지하여 분말의 산화현상 방지 및 분산을 촉진하여 탄소나노튜브가 분말 내부에 모두 삽입될 수 있는 복합 분말을 공정 후 체를 이용하여 볼과 분리하여 수거하였다.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 볼밀링법에서 사용되는 기계적 에너지는 금속 기지의 종류 및 미세구조에 따라 달라질 수 있으며, 밀링 매체의 종류/크기/무게, 밀링 속도, 밀링 용기의 크기 등에 의해 제어될 수 있다. 또한, 볼 밀링 법 이외에, 단순 혼합, 초음파법, 핸드 밀링과 같은 다양한 방법을 적용하여 금속 분말에 탄소나노튜브를 분산시킬 수 있다.

이어서, 본 발명자는 상기 알루미늄 기지-탄소나노튜브 복합분말에 알루미늄보다 낮은 융점의 금속, 예컨대 아연 분말을 혼합한 다음에, 상기한 것과 동일한 방식으로 기계적 밀링을 수행하였다. 그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이, 아연 분말이 미세하게 분쇄되면서 알루미늄 기지-탄소나노튜브 복합분말의 표면에 부착되어 덮고 있는 것을 확인하였으며, 이는, 추후에 컴팩트 성형체 제조시 분말 간 접착제의 역할을 하게 된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

2. 금속기지-탄소나노튜브/금속 분말 컴팩트 성형체 제조

본 발명자는 상기한 것과 같은 공정을 통해, 탄소나노튜브가 금속 기지 내부에 모두 삽입되어있는 복합 분말과 접착용도의 이종 금속 분말인 아연을 볼밀링법을 통해 알루미늄-탄소나노튜브 복합분말의 표면에 분산 접착시켜 최종 복합 분말을 만들었다.

구체적으로, 스테인리스 용기 내에 알루미늄-탄소나노튜브 복합분말 대 아연을 10% 의 무게 분율로 혼합하였고 상기 혼합재료가 들어있는 용기에 혼합 분말 무게 (약 30 g)의 15배에 해당하는 지름 5 mm 크기의 스테인리스 볼 (약 450 g)을 추가한 후, 1.5 시간 동안 100rpm의 속도로 용기를 회전시켜 물리적 에너지, 즉 운동 에너지를 인가하였다. 공정 후 체를 이용하여 분말과 볼을 분리하여 혼합 분말을 수거하였다. 이러한 볼밀링 과정에 의해, 아연 분말이 분쇄되어, 알루미늄-탄소나노튜브 복합분말의 표면에 부착되어 분산되었으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

이어서, 상기 과정에 따라 제조한 알루미늄-탄소나노튜브/아연 복합 분말을 내경 3 cm, 외경 5 cm, 높이 10 cm의 SUS용기 내에 장입하고, 상기 혼합분말이 손상되지 않는 범위의 온도에서 140 MPa의 압력을 10분 동안 인가하여 컴팩트 성형체를 제작하였다.

3. 금속기지-탄소나노튜브/금속 분말 컴팩트 소결체 제조

본 발명자는 상기한 것과 같은 공정을 통해, 탄소나노튜브가 금속 기지 내부에 모두 삽입되어있는 복합 분말과 이종의 금속분말을 기계적 밀링법으로 표면에 분산 접착시켜 만든 이 복합분말로 제조한 컴팩트 성형체를 가지고 450℃(아연의 융점: 약 420℃)에서 소결을 시행하였다. 한편, 상기 컴팩트 성형체를 제조할 때, 분말의 산화가 급격히 발생하거나 탄소나노튜브가 손상될 수 있는 임계온도, 분말의 용융온도보다 낮은 온도에서 가압 공정을 시행하는 것이 바람직하다. 소결 시간의 증가에 따른 미세구조의 변화를 광학현미경을 이용하여 관찰할 수 있었는데, 이를 도 2에 나타내었다.

즉 도 2의 첫 번째 줄에는 450℃ 12시간 소결 후 탄소나노튜브가 금속 기지 내부에 모두 삽입되어있는 복합 분말과 아연금속분말의 각각 영역이 뚜렷하게 구분된 모습을 보인다면 24, 36, 48 시간 소결시간의 증가와 함께 아연이 알루미늄-탄소나노튜브 복합 분말 쪽으로 확산해 가는 모습을 확인할 수 있다.

한편, 소결 전 후의 아연의 확산 정도를 확인하고자 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 즉, 도 3의 상단에는 소결 전, 알루미늄-탄소나노튜브 복합 분말과 아연 분말(붉은 색의 spots)이 분리되어 있는 모습을 나타내었으며, 도 3의 하단에는 소결 후의 모습을 나타내었으며 알루미늄-탄소나노튜브 복합 분말 경계를 따라 아연이 복합분말 쪽으로 확산해 나감에 따라 경계가 점차 모호해지는 모습을 나타내었다(소결 전에는 아연들이 뭉쳐 있거나 모여 있어 마치 경계(boundary)처러 보여지지만, 소결 후에는 이들 spot이 전역에 걸쳐 퍼져 있으며, 이는 아연의 확산을 나타낸다).

즉 아연보다 높은 온도에서 소결이 이루어짐에 따라, 알루미늄-탄소나노튜브 복합분말 표면에 분쇄되어 부착되어 있던 아연 파쇄 분말이 용융되어, 상기 복합분말 사이의 공극을 채움과 아울러, 그 일부는 복합분말 내부로 확산해 들어갔고 이에 따라 분말 사이가 공극 없이 치밀하게 밀착된 복합체를 얻을 수 있었다. 또한, 아연이 복합분말 내부로 확산함에 따라, 합금화된 소결체를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 금속 기지가 고융점 금속인 경우에 합금화가 사실상 곤란한 경우에도, 상기한 본 발명을 적용하면 합금화를 달성할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이, 최종 가공재에 있어서, 분말과 분말 사이가 아연으로 충진되어 있어서, 밀도가 매우 높고 분말의 특성을 그대로 유지하고 있어 우수한 기계적 특성이 발현된다는 것을 확인하였으며(도 4 참조), 소결 시간이 증가함에 따라 그 강도가 비례적으로 증가한다는 것을 확인하였다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예컨대, 상기 실시예에서 금속 기지로서 알루미늄을, 접합제 역할을 하는 금속으로서 아연을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉 탄소나노튜브 등이 원활하게 삽입될 수 있는 탄성/소성 변형 가능한 금속이라면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 접합제 역할을 하는 이종(異種) 금속 분말은 금속 기지 분말보다 융점이 낮고 또 기계적 힘에 의해 더 쉽게 파쇄될 수 있는 금속 분말이라면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 금속 기지에 삽입가능한 것으로서 탄소나노튜브에 제한되지 않으며, 나노입자를 이용할 수도 있다. 즉 본 발명은 후술하는 특허청구범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범위 내에 속한다. 따라서 본 발명은 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.

Claims (11)

1) 금속 기지 분말에 나노 입자 또는 나노파이버가 삽입된 금속 기지 복합 분말을 제조하는 단계와;
2) 상기 금속 기지 분말과 다른 종류의 접합용 금속 분말과 상기 복합 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계와;
3) 상기 혼합 분말에 기계적 힘을 인가하여, 상기 접합용 금속 분말을 분쇄하여, 상기 복합 분말의 표면에 부착 및 분산된 혼합 분말을 제조하는 단계와;
4) 상기 제조된 혼합 분말을 일체로 성형하는 단계와;
5) 상기 일체화된 성형체에 상기 접합용 금속 분말의 융점 이상의 온도로 가열하여, 상기 분쇄된 금속 분말을 용융시켜, 상기 복합 분말 사이의 공간을 채우도록 하고 또 그 일부가 상기 복합 분말 내로 확산하도록 하여, 합금화된 소결체를 제조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

청구항 1에 있어서, 상기 나노입자 또는 나노파이버는 볼 밀링법과 핸드 밀링법 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용하여 상기 금속 기지 분말에 삽입되는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

청구항 1에 있어서, 상기 접합용 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 낮은 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

청구항 3에 있어서, 상기 접합용 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 기계적 충격에 대해 무른 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 기지 분말은 상기 나노입자 또는 나노파이버에 의해 탄성 및 소성 변형이 가능한 분말인 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

청구항 5에 있어서, 상기 나노입자 또는 나노파이버로서 탄소나노튜브를 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

청구항 5에 있어서, 상기 5)의 단계에서의 처리 시간이 증가할수록 상기 합금화된 소결체의 기계적 강도가 증가하는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체 제조 방법.

탄소나노튜브 또는 탄소섬유와 금속 기지 분말 및 이종의 금속 분말로 이루어진 금속 기지 복합 소결체로서,
상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유는 상기 금속 기지 분말의 내부에 삽입되어 있고, 상기 이종의 금속 분말은 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유가 삽입된 상기 금속 기지 분말 사이의 공극을 채우면서 그 금속 기지 분말을 접합함과 아울러, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유가 삽입된 상기 금속 기지 분말 내부로 확산 분포되어 있고, 상기 이종의 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 낮은 융점을 갖고 있으며, 상기 이종의 금속 분말은 상기 금속 기지 분말보다 기계적 충격에 대해 무른 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체.

청구항 8에 있어서, 상기 금속 기지 분말은 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유에 의해 탄성 및 소성 변형이 가능한 분말인 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체.

청구항 8에 있어서, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유는 볼 밀링법과 핸드 밀링법 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용하여 상기 금속 기지 분말에 삽입되는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체.

청구항 10에 있어서, 상기 금속 기지 복합 소결체는, 상기 탄소나노튜브 또는 탄소섬유가 삽입되어 있는 상기 금속 기지 분말과 상기 이종의 금속 분말을 혼합한 후, 그 혼합 분말에 기계적 힘을 인가하여, 상기 이종의 금속 분말을 분쇄하여, 상기 금속 기지 분말의 표면에 부착 및 분산시킨 혼합 분말을 제조하는 단계와, 그 제조된 혼합 분말을 일체로 성형하는 단계와, 상기 일체화된 성형체에 상기 이종의 금속 분말의 융점 이상의 온도로 가열하여, 상기 분쇄된 이종의 금속 분말을 용융시켜, 상기 금속 기지 분말 사이의 공간을 채우도록 하고 또 그 일부가 상기 금속 기지 분말 내로 확산하도록 하여 합금화된 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 기지 복합 소결체.

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