KR101541161B1 - A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating - Google Patents

A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating Download PDF

Info

Publication number
KR101541161B1
KR101541161B1 KR1020140050790A KR20140050790A KR101541161B1 KR 101541161 B1 KR101541161 B1 KR 101541161B1 KR 1020140050790 A KR1020140050790 A KR 1020140050790A KR 20140050790 A KR20140050790 A KR 20140050790A KR 101541161 B1 KR101541161 B1 KR 101541161B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ceramic
metal
particles
ferrosilicon
coating
Prior art date
Application number
KR1020140050790A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140066135A (en
Inventor
정연길
김은희
이창규
이민구
박진주
Original Assignee
창원대학교 산학협력단
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 창원대학교 산학협력단, 한국원자력연구원 filed Critical 창원대학교 산학협력단
Priority to KR1020140050790A priority Critical patent/KR101541161B1/en
Publication of KR20140066135A publication Critical patent/KR20140066135A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101541161B1 publication Critical patent/KR101541161B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62222—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/02—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using non-aqueous solutions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 및 세라믹 강화재의 제조 방법에 관한 것으로, 그 구성인 높은 분산성을 가진 세라믹 강화재의 제조 방법은 페로 실리콘 표면을 세라믹 입자로 코팅시키는 제 1단계와 세라믹 입자가 코팅된 접종제를 다시 금속 입자로 코팅 시키는 제 2단계를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic reinforcement material and a ceramic reinforcement material through a double coating, and a method for manufacturing a ceramic reinforcement material having high dispersibility, which is a constitution of the ceramic reinforcement material, includes a first step of coating a ferrosilicon surface with ceramic particles, And a second step of coating the inoculant once again with the metal particles.

Description

이중코팅을 통한 세라믹 강화재 및 세라믹 강화재의 제조 방법{A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ceramic reinforcing material and a ceramic reinforcing material,

본 발명은 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 및 세라믹 강화재의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 강화재로 사용되는 우수한 물성의 세라믹 입자들의 용탕금속 내에서의 분산성을 증대시키기 위해서 페로 실리콘(Fe-Si:ferrosilicon)를 코어 입자로 사용하고, 특히 페로 실리콘와 세라믹 입자의 부착력을 증대시키기 위해 무기 바인더를 사용하며, 특정 수소 이온농도 (potential of hydrogen, pH)에서의 표면전하를 이용해 세라믹 입자와 금속 입자 간의 정전기적 인력 (van der Waales force)을 증대시켜 세라믹 입자표면에 금속 입자의 코팅효율을 증대시키는 이중 코팅을 통한 세라믹 강화재 및 세라믹 강화재 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ceramic reinforcement and a method of manufacturing a ceramic reinforcement through a dual coating. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a ceramic reinforcement material using ferro-silicon (Fe- Si: ferrosilicon is used as the core particles. In particular, inorganic binders are used to increase the adhesion of ferrosilicon and ceramic particles. Ceramic particles and metal particles are produced by surface charge at a specific hydrogen ion (pH) To a method for manufacturing a ceramic reinforcement material and a ceramic reinforcement material through a double coating which increases the van der Waals force between the ceramic particles and the metal particles and increases the coating efficiency of the metal particles on the surface of the ceramic particles.

일반적으로 금속은이나 금속합금 (alloy)은 낮은 내마모성과 파괴강도 및 다소 높은 마찰계수를 가지므로 그 응용에 있어서 제한된 요소를 가진다. 그러므로 세라믹-금속 복합체가 에너지 기술 및 자동차 산업 등에서 고성능의 엔지니어링 재료로 많은 연구가 되어 오고 있다. 이러한 복합체는 금속의 인성과 세라믹의 강성의 혼합성질을 이용한 것으로서 즉, 세라믹 입자로 강화된 금속 기지는 금속으로만 이루어진 재료에 비해 우수한 고온 특성 뿐만 아니라 높은 경도 및 강도와 탄성력을 가진다. 강화재로 사용되는 세라믹 재료로는 주로 알루미나, 지르코니아, 티타늄 카바이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 카바이드 등이 주로 이용되어져 왔고, 이 중에서도 티타늄 카바이드가 높은 탄성력, 강성, 파괴강도 및 전기전도성으로 금속 절삭기기 등의 내마모성이 요구되는 분야에서 금속의 강화재로 사용되어 오고 있다. In general, metals and metal alloys have limited wear and tear strength, and a somewhat higher coefficient of friction, which limits their application. Therefore, ceramic-metal composites have been studied as high-performance engineering materials in energy technology and automobile industry. Such a composite material utilizes the mixing property of the metal toughness and the rigidity of the ceramic. That is, the metal matrix reinforced with the ceramic particles has high hardness, strength and elasticity as well as excellent high-temperature characteristics as compared with a material made of metal only. Among these materials, alumina, zirconia, titanium carbide, titanium oxide, silicon carbide and the like have mainly been used as the ceramic material used as the reinforcement material. Among them, titanium carbide has high elasticity, rigidity, fracture strength and electric conductivity, Have been used as reinforcing materials for metals in the fields where they are required.

하지만, 이런 세라믹 재료는 금속과의 밀도차에 의해 금속 기지와 복합화 시 강화재 (세라믹 입자)의 비산 또는 응집이 금속 매트릭스 내에 형성되어 물성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서 세라믹 강화재가 가지고 있는 물성을 극대화하기 위해서는 강화재 입자들이 금속 기지에서 응집 없이 잘 분산되어 져야 한다. 따라서 본 발명에서는 일반적으로 주조공장에서 탄소의 결정성장 및 세멘타이트의 생성억제재로 첨가되는 페로 실리콘(Fe-Si, 일반적으로 용탕제조에서 접종재로 사용되는 것)을 코어 입자로 사용하여 그 표면에 강화재 즉, 세라믹 입자를 코팅함으로써 금속 기지 내에서 세라믹 강화재의 분산성을 증대시키고자 하였다. 특히, 본 발명에서의 세라믹 강화재는 용탕 금속으로의 균일분산을 위해 페로 실리콘의 표면에 무기 바인더를 이용하여 세라믹 입자를 코팅시키는 공정과 세라믹 입자를 금속 입자로 재 코팅시키는 두 가지 공정을 연속적으로 하는 이중 코팅 방법으로 진행된다. 또한, 본 발명에서는 수용액 내에서 이온으로 존재할 수 있는 금속염을 사용하여 금속입자의 세라믹 표면으로의 코팅 효율을 높이자고 하였다. However, when such a ceramic material is complexed with a metal matrix due to a difference in density between the metal matrix and the metal, scattering or agglomeration of the reinforcement material (ceramic particles) is formed in the metal matrix. Therefore, in order to maximize the physical properties of the ceramic reinforcement, the reinforcement particles must be well dispersed in the metal matrix without agglomeration. Therefore, in the present invention, generally, ferro silicon (Fe-Si, which is generally used as an inoculant in the manufacture of molten metal) added as an inhibitor of carbon crystal growth and cementite formation in a casting plant is used as core particles, The purpose of this study was to increase the dispersibility of ceramic reinforcements in the metal matrix by coating the reinforcement material, that is, the ceramic particles. Particularly, in order to uniformly disperse the ceramic reinforcing material in the present invention, ceramic particles are coated on the surface of ferrosilicon using an inorganic binder, and two processes of re-coating ceramic particles with metal particles are continuously performed And the double coating method. In addition, in the present invention, it is desired to improve the coating efficiency of the metal particles on the ceramic surface by using a metal salt that may exist as an ion in an aqueous solution.

그러므로, 상기와 같이 이중 코팅 방법으로 제조된 세라믹 강화재는 금속 기지 내에서 균일한 분산성을 가질 것이며, 이에 따라 고성능의 금속-세라믹 복합체 제작이 가능할 것이다. Therefore, the ceramic reinforcement produced by the double coating method as described above will have a uniform dispersibility in a metal matrix, and thus, a high-performance metal-ceramic composite can be produced.

따라서, 본 발명의 목적은 용탕 금속 내에서 세라믹 강화재의 분산성을 증대시키기 위한 제조 방법으로 주조산업에 이용되는 페로 실리콘을 이용하여 그 표면에 세라믹 강화재를 코팅하는 방법과 세라믹 강화재를 금속 입자로 코팅시키는 이중 코팅 방법에 관한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for increasing the dispersibility of a ceramic reinforcement material in a molten metal, comprising the steps of coating the surface with a ceramic reinforcement using ferrosilicon used in the casting industry, To a dual coating method.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 높은 분산성을 가진 세라믹 강화재의 제조 방법의 실시예 1은 페로 실리콘 표면을 세라믹 입자로 코팅시키는 제 1단계와 세라믹 입자가 코팅된 페로 실리콘을 다시 금속 입자로 코팅 시키는 제 2단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a method of manufacturing a ceramic reinforcement having high dispersibility according to the present invention, comprising the steps of: (1) coating a surface of a ferrosilicon with ceramic particles; And a second step of coating the silicon again with the metal particles.

그리고, 본 발명인 세라믹 강화제 제조 방법의 다른 실시예 2는, 세라믹 강화재 표면을 금속입자로 코팅 시키는 제 1층을 형성하는 제 1 단계와, 금속 코팅된 세라믹 강화재를 페로 실리콘 표면에 코팅시켜 제 2층을 형성시키는 제 2 단계를 포함하여 구성될 수 있다. Another embodiment 2 of the present invention is a method for manufacturing a ceramic toughening agent, comprising the steps of: forming a first layer coating a surface of a ceramic reinforcement with metal particles; coating a metal- And a second step of forming a second electrode.

실시예 1의 제 1단계와 실시예 2의 제 2단계는 무기 바인더를 사용하여 페로 실리콘과 세라믹 강화재의 부착력을 증대시킬 수 있으며 무기 바인더는 실리카 전구체 및 실리카 전구체와 금속 알콕사이드의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The first step of Example 1 and the second step of Example 2 can increase the adhesion of ferrosilicon and ceramic reinforcement using an inorganic binder and that the inorganic binder is composed of a silica precursor and a mixture of a silica precursor and a metal alkoxide .

상기 실리카 전구체는 단분자 규산염 전구체 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 금속 알콕사이드로는 다음의 화학식으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The silica precursor may be composed of any one or more of monomolecular silicate precursors, and the metal alkoxide may be composed of the following chemical formula.

M-O-R (M: 알칼리 금속, R: 수소, 알킬기)M-O-R (M: alkali metal, R: hydrogen, alkyl group)

또한, 실시예 1의 제 1단계와 실시예 2의 제 2단계는 80 내지 200 이상에서 0.5 이간 이상 건조과정을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다. The first step of the first embodiment and the second step of the second embodiment may include a drying process of 80 to 200 or more and a drying of 0.5 or more.

또한, 실시예 1의 제 1단계와 실시예 2의 제 2단계는 건조과정 이전에, 바인더의 가수분해 반응을 위해 대기 중에 방치하는 방법 또는 물을 혼합시키는 방법 중 어느 하나의 방법이 더 추가되어 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the first step of Example 1 and the second step of Example 2 are further added with either a method of leaving in the air for the hydrolysis reaction of the binder or a method of mixing water before the drying step And the like.

또한, 실시예 1의 제 1단계와 실시예 2의 제 2단계의 건조과정 후 열처리 공정을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, the method may further include a heat treatment step after the drying step of the first step of the first embodiment and the second step of the second embodiment.

또한, 실시예 1의 제 2단계와 실시예 2의 제 1단계 이전에 산성 수용액과 염기성 수용액의 농도를 조절하여 pH가 다른 수용액을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further comprise preparing an aqueous solution having a different pH by adjusting the concentrations of the acidic aqueous solution and the basic aqueous solution before the second step of Example 1 and the first step of Example 2.

또한, 실시예 1의 제 2단계와 실시예 2의 제 1단계에서 세라믹 입자표면에 금속 입자의 강한 부착을 유도하기 위해 중성의 금속 입자 대신 수용액 내에서 금속이온으로 존재하는 금속염을 수용액 상에 혼합하고 혼합 온도 및 시간을 달리하는 것을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다. Further, in order to induce strong adhesion of the metal particles to the surface of the ceramic particles in the second step of Example 1 and the first step of Example 2, a metal salt present as a metal ion in an aqueous solution instead of a neutral metal particle was mixed And the mixing temperature and time are different from each other.

또한, 실시예 1의 제 2단계와 실시예 2의 제 1단계는 80 내지 100 이상에서 0.5 이간 이상 건조과정을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the second step of Example 1 and the first step of Example 2 may include a drying process of 80 to 100 or more and a drying of 0.5 or more.

또한, 실시예 1의 제 2단계와 실시예 2의 제 1단계의 건조과정 후 열처리 공정을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, the method may further include a heat treatment step after the second step of the first embodiment and the first step of the second embodiment.

상기 1, 2 단계의 건조과정 이전, 혼합 입자들을 필터링 하는 단계를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다.And filtering the mixed particles before the drying step of the first and second steps.

본 발명에 의한 세라믹 강화재의 제조 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. The method of manufacturing a ceramic reinforcement according to the present invention has the following effects.

첫째, 밀도가 비교적 큰 페로 실리콘을 코어로 사용함으로써 금속 매트리스 내에서의 세라믹 입자들의 비산 및 응집을 방지할 수 있으며,First, by using ferrosilicon having a relatively high density as a core, it is possible to prevent scattering and aggregation of ceramic particles in the metal mattress,

둘째, 무기 바인더의 사용으로 페로 실리콘 표면으로의 세라믹 강화재의 코팅효율을 증대시킬 수 있으며,Second, the use of an inorganic binder can increase the coating efficiency of the ceramic reinforcement on the surface of ferrosilicon,

셋째, 수용액에서 이온으로 존재하는 금속염을 사용함으로써 세라믹 표면으로의 금속 입자의 코팅을 효과적으로 할 수 있으며,Third, the use of the metal salt present as an ion in the aqueous solution can effectively coat the metal particles on the ceramic surface,

넷째, 상기의 셋째 항에 의해 금속과 세라믹 강화재의 친화성을 증대시켜 금속 기지 내에 세라믹 강화재를 보다 균일하게 분산시킬 수 있으며,Fourth, according to the third item, the affinity of the metal and the ceramic reinforcement is increased, and the ceramic reinforcement material can be more uniformly dispersed in the metal matrix.

다섯째, 본 발명에 따른 열적, 기계적 물성이 뛰어난 금속-세라믹 복합체를 제작하여 높은 물성을 요구하는 엔지니어링 재료에 응용할 수 있다.Fifth, a metal-ceramic composite having excellent thermal and mechanical properties according to the present invention can be manufactured and applied to engineering materials requiring high physical properties.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의거한 것으로, 본 발명에서 코어로 사용된 페로 실리콘을 세라믹 입자로 코팅한 후 세라믹 입자가 코팅된 페로 실리콘을 금속 입자로 코팅하는 이중 코팅에 대한 이상적인 모식도를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예 2에 의거한 것으로, 본 발명에서 사용된 세라믹 입자를 금속 입자로 코팅한 후 금속 입자가 코팅된 세라믹 입자를 페로 실리콘 표면에 코팅하는 이중 코팅에 대한 이상적인 모식도를 나타낸 도면,
도 3은 상기 실시예 1에 의한 것으로, 페로 실리콘을 세라믹 강화재로 코팅시켜 제 1층을 형성할 때 무기 바인더를 사용하지 않은 경우 (a)와 사용한 경우(b)에 따른 세라믹 강화재의 코팅된 형상 및 조성을 주사전자현미경 (scanning electron microscope: SEM)으로 관찰 및 측정하여 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 1의 방법에서 페로 실리콘 표면에 세라믹 강화재를 코팅시킨 제 1층(a) 및 금속 입자로 제 2층을 형성시킨 후(b)의 접종제 표면에서 세라믹 강화재와 금속 입자가 코팅된 형상을 주사전자현미경 (scanning electron microscope: SEM)으로 관찰하여 나타낸 도면,
도 5는, 본 발명의 실시에 1에 의거하여 제조된 세라믹 강화재 입자(a), 페로실리콘(b), 페로 실리콘 표면에 무기 바인더를 이용하여 세라믹 입자를 코팅한 후(c), 그리고 세라믹 입자로 코팅된 페로 실리콘을 수용액 상에서 금속이온으로 코팅한 후(d) 의 경정상 변화를 X선 회절기 (X-ray diffractometer: XRD)로 측정하여 나타낸 도면이다. Fig. 1 is an illustration of an embodiment of the present invention, which is an ideal schematic for a dual coating in which ferrosilicon used as a core in the present invention is coated with ceramic particles and then ceramic particles are coated with metal particles In the drawings,
Fig. 2 is an ideal schematic diagram of a dual coating in which the ceramic particles used in the present invention are coated with metal particles and then the ceramic particles coated with metal particles are coated on the surface of ferrosilicon, according to Example 2 of the present invention. drawing,
FIG. 3 is a graph showing the results of a comparison between the case (a) and the case (b) in which the inorganic binder is not used when the first layer is formed by coating the ferro silicon with the ceramic reinforcement according to the first embodiment, And the composition is observed and measured with a scanning electron microscope (SEM)
FIG. 4 is a graph showing the results of a comparison between a first layer (a) coated with a ceramic reinforcement on the surface of ferrosilicon and a second layer formed of metal particles in the method of Example 1 of the present invention, A particle-coated shape observed with a scanning electron microscope (SEM)
Fig. 5 is a graph showing the results obtained by (c) after ceramic particles are coated with an inorganic binder on the surfaces of the ceramic reinforcement particles (a), ferrosilicon (b) and ferrosilicon prepared according to Embodiment 1 of the present invention, (D) is measured by an X-ray diffractometer (XRD) after the ferro silicon coated with a metal ion in an aqueous solution.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term " comprising, " or " including ", when used in this specification, is intended to designate the presence of stated features, integers, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명에 따른 페로 실리콘 코어를 이용한 세라믹 강화재의 제조 방법에 대하여 자세히 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a ceramic reinforcement using the ferrosilicon core according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 세라믹 강화재 제조 방법은 다양한 실시예가 있으나, 본 출원에서는 대표적인 실시예를 설명하며, 여러 가지 제조공정의 실시예는 상기의 과제 해결 수단에서 열거한 공정에 의거하여 제조할 수 있다. The method of manufacturing a ceramic reinforcement according to the present invention has various embodiments, but the present application will describe a representative embodiment, and examples of various manufacturing processes can be manufactured based on the processes listed in the above-mentioned task solution.

상기 세라믹 강화재를 제조하기 위한 제조 방법으로 제 1 실시예는, 도 1에 도시한 바와 같이, 페로 실리콘 코어의 표면을 세라믹 강화재로 코팅하여 제 1층을 형성하는 제 1 단계와, 상기 세라믹 강화재가 코팅된 페로 실리콘을 금속 입자로 코팅하여 제 2층을 형성하는 제 2 단계를 포함하여 구성될 수 있다. As a method of manufacturing the ceramic reinforcement, the first embodiment includes a first step of coating the surface of the ferrosilicon core with a ceramic reinforcement to form a first layer, as shown in Fig. 1, And a second step of coating the coated ferrosilicon with metal particles to form a second layer.

그리고, 상기 강화재의 제조 방법의 제 2 실시예는, 도 2에 도시한 바와 같이, 세라믹 입자표면을 금속입자로 코팅시켜 제 1층을 형성하는 제 1단계와, 상기 금속이 코팅된 세라믹 입자를 페로 실리콘 표면에 코팅시켜 제 2층을 형성시키는 제 2 단계를 포함하여 구성할 수 있다. The second embodiment of the method for manufacturing the reinforcement material includes a first step of forming a first layer by coating the surfaces of ceramic particles with metal particles as shown in Fig. 2, And a second step of forming a second layer by coating the surface of the ferrosilicon.

사용되는 강화재 세라믹 입자는 알루미나, 지르코니아, 실리카, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 티타늄 옥사이드, 티타늄 디보라이드, 이트리아, 질화규소, 질화 티탄늄, 텅스텐 카바이드, 보론 카바이드, 등 금속의 탄화물, 산화물, 질화물, 황화물 등으로 이루어진 세라믹 입자 중 어느 하나 또는 이들의 조합이며, 이 중에서 요구물성 및 특성에 적합한 화합물을 선택하여 사용할 수 있다. The reinforcing ceramic particles used are selected from the group consisting of carbides, oxides, nitrides, sulfides of metals such as alumina, zirconia, silica, silicon carbide, titanium carbide, titanium oxide, titanium diboride, yttria, silicon nitride, titanium nitride, tungsten carbide, boron carbide And the like, or a combination thereof. Of these, a compound suitable for the required properties and properties can be selected and used.

일반적으로 세라믹 강화재를 용융금속에 분산시킬 시 가장 큰 문제점은 용융 금속과 세라믹 입자간의 밀도차 및 세라믹 입자의 자가 응집력에 의한 용융 금속 내에서 세라믹 입자가 비산 또는 응집하는 경향이다. 따라서 본 발명에서는 이중 코팅 방법을 이용하여 용융 금속 내에서 세라믹 강화재의 분산성을 증대시키고자 하였다. Generally, the biggest problem in dispersing the ceramic reinforcement into the molten metal is the tendency of the ceramic particles to scatter or aggregate in the molten metal due to the density difference between the molten metal and the ceramic particles and the self-cohesive force of the ceramic particles. Therefore, the present invention intends to increase the dispersibility of the ceramic reinforcement in the molten metal by using the double coating method.

본 발명에서는 일반적으로 주조산업에서 탄소의 결정성장에 도움을 주기 위해 첨가하는 페로 실리콘을 코어 입자로 사용하였으며, 또한 세라믹 입자의 페로 실리콘 표면으로의 코팅 효율을 증대시키기 위해 실리카 전구체와 금속 알콕사이드 혼합물인 무기 바인더를 사용하였다. In the present invention, ferro silicon added as a core particle is generally added to help the crystal growth of carbon in the casting industry. In order to increase the coating efficiency of the ceramic particles on the ferrosilicon surface, a mixture of a silica precursor and a metal alkoxide An inorganic binder was used.

상기 기술된 실리카 전구체는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라 프로폭시실란, 테트라 부톡시실란, 테트라이소프록폭시실란, 메톡시트리에톡시실란, 디메톡시디에톡시실란, 에톡시트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메칠디에톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 테트라메톡시메틸실란. 테트라메톡시에틸실란, 테트라에톡시메틸실란 등이 사용되며, 이들 중 어느 하나 또는 이들의 조합이다. 또한 말단기는 하이드록시, 알킬, 비닐, 하이드로겐 등 하나를 포함하며, 이 중에서 요구되는 물성 및 특성에 적합한 화합물을 선택하여 사용할 수 있으며, 그 함유량으로 1-40 중량%의 범위를 사용한다. The silica precursors described above include, but are not limited to, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraisopropoxy silane, methoxytriethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, Methyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyidethoxysilane, diethyldiethoxysilane, tetramethoxymethylsilane, and the like. Tetraethoxymethylsilane, tetraethoxymethylsilane, tetraethoxymethylsilane, etc., and any one of them or a combination thereof. In addition, the terminal group includes one such as hydroxy, alkyl, vinyl, and hydrogen, and a compound suitable for the required physical properties and properties can be selected and used, and the content thereof is in the range of 1-40 wt%.

상기 실리카 전구체를 용해하는 용제로는 알콜용제가 일반적이며, 예를 들면 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸알콜, 헥실알콜, 사이클로헥실알콜 등을 함유량 1-10 중량%로 한다. Examples of the solvent for dissolving the silica precursor include alcohol solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol, hexyl alcohol and cyclohexyl alcohol. By weight.

상기 금속 알콕사이드는 일반식 MOR로 표현되며 M은 알칼리 금속을, R은 수소 또는 알킬기를 나타내며, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 헥실기, 사이클로 헥실기 중 하나를 선택하며 1-60 중량 %를 사용한다.
The metal alkoxide is represented by a general formula MOR, M is an alkali metal, R is hydrogen or an alkyl group, and specifically, one of methyl, ethyl, propyl, butyl, isopropyl, hexyl, And 1-60% by weight is used.

*상기 금속 알콕사이드를 용해하는 용제로는 알콜용제가 일반적이며, 예를 들면 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸알콜, 헥실알콜, 사이클로헥실알콜 등을 함유량 1-10 중량%로 한다. Examples of the solvent for dissolving the metal alkoxide include alcohol solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol, hexyl alcohol and cyclohexyl alcohol. 10% by weight.

따라서, 이런 혼합물로 구성된 무기바인더에 의해 페로 실리콘 코어의 표면을 세라믹 강화재로 코팅하여 제 1층을 형성하는 제 1 단계가 진행된다 (실시예 1). 그리고, 상기 무기바인더를 건조시키는 건조단계가 진행된다. 상기 건조단계는 세라믹 강화재와 페로 실리콘의 혼합물을 80℃이상의 건조기에서 0.5시간 이상 방치하는 것으로 이루어진다. Therefore, the first step of coating the surface of the ferrosilicon core with the ceramic reinforcement by the inorganic binder composed of such a mixture to form the first layer proceeds (Example 1). Then, a drying step of drying the inorganic binder proceeds. The drying step is performed by leaving a mixture of the ceramic reinforcement and ferrosilicon in a dryer at 80 DEG C or more for 0.5 hours or more.

상기 건조단계는 상기 무기 바인더에 혼합된 알콜을 건조시키는 공정을 포함한다. 상기 세라믹 강화재가 코팅된 페로 실리콘을 제조하는 바람직한 방법은 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 바인더에 의해 코팅된 페로 실리콘을 열처리하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 열처리 공정은 500℃이상에서 0.5시간 이상 수소분위기(H2) 하에서 방치하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 이때의 열처리 조건으로는 건조된 고체 분말 속의 세라믹 강화재의 산화, 질화, 탄화반응 (특히 산화반응)이 생성되지 않는 조건 하에서의 열처리가 극히 바람직하다. The drying step includes a step of drying the mixed alcohol in the inorganic binder. A preferred method for manufacturing the ferro silicon coated with the ceramic reinforcement may include the step of heat treating the ferrosilicon coated with the binder as shown in FIG. The heat treatment may be performed by leaving the substrate under a hydrogen atmosphere (H 2 ) at 500 ° C or more for 0.5 hour or more. As the heat treatment conditions at this time, it is extremely preferable to perform the heat treatment under the condition that oxidation, nitridation, and carbonization (particularly, oxidation reaction) of the ceramic reinforcement in the dried solid powder are not generated.

또한, 상기 건조 및 열처리 전에, 무기바인더가 되기 위한 충분한 가수분해 반응을 위해서는 성형품을 대기 중에 방치하는 방법, 물을 혼합시키는 방법 등이 사용 될 수 있다. 물론 본 발명에는 상기 성형체를 열처리하는 공정으로 바인더의 가수분해 반응과 함께 전구체에 혼합된 알콜 또는 가수분해 반응 중에 생성된 알콜을 건조시키는 공정이 포함된다. 상기 바인더에 의해 코팅된 페로 실리콘을 열처리하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. Before the drying and heat treatment, a method of leaving a molded article in the air or a method of mixing water may be used for a sufficient hydrolysis reaction to become an inorganic binder. Of course, in the present invention, the step of heat-treating the molded body includes a step of hydrolyzing the binder and drying the alcohol mixed in the precursor or the alcohol produced during the hydrolysis reaction. And heat treating the ferrosilicon coated by the binder.

본 발명에서는 수용액상에서 중성의 금속 입자 대신 수용액에 용해하여 금속이온을 발생시키는 금속염을 첨가하여 서로 다른 부호를 가진 세라믹 입자와 금속이온의 부착력을 증대시킨다. 0.1-20 N의 농도를 가지는 금속염이 혼합된 혼합물을 일정시간, 일정온도에서 교반한다. 이 혼합물은 상기와 같이 초음파 발생기 내에서 분산시키는 것이 효과적이다. 사용되는 금속염은 수용액상에서 금속이 금속이온으로 존재 할 수 있는 금속염 형태를 이루는 것이 바람직하다.   In the present invention, a metal salt which dissolves in an aqueous solution instead of neutral metal particles in an aqueous solution to generate metal ions is added to increase adhesion of metal ions with ceramic particles having different sign. A mixture of metal salts having a concentration of 0.1-20 N is stirred at a constant temperature for a certain period of time. It is effective to disperse the mixture in the ultrasonic generator as described above. The metal salt used is preferably in the form of a metal salt in which the metal may exist as a metal ion in an aqueous solution.

따라서 질산니켈, 질산알루미늄, 질산은, 염화은, 황산구리, 탄산칼슘 등의 금속이 음이온과 반응하여 염을 형성한 것 중 어느 하나 또는 이들의 조합이며, 이 중에서 요구되는 물성 및 특성에 적합한 화합물을 선택하여 사용할 수 있다. Accordingly, it is possible to select any one of them or a combination thereof in which a metal such as nickel nitrate, aluminum nitrate, silver nitrate, silver chloride, copper sulfate, calcium carbonate or the like reacts with an anion to form a salt. Can be used.

따라서, 세라믹 강화재가 코팅된 페로 실리콘을 수용액상에서 금속이온으로 존재하는 금속입자로 코팅하여 제 2층을 형성시킨다. 상기와 방법으로 혼합된 세라믹-금속 혼합물을 필터링 후 80-100℃의 건조기에서 1-24시간 동안 건조시킨다. 건조된 고체 분말은 특정한 가스 분위기, 온도, 시간으로 열처리 한다. 이때의 열처리 조건으로는 건조된 고체 분말 속의 세라믹 혹은 금속 입자들의 산화, 질화, 탄화반응 (특히 산화반응)이 생성되지 않는 조건 하에서의 열처리가 극히 바람직하다. Thus, the ferro-silicon coated with ceramic reinforcement is coated with metal particles present as metal ions in an aqueous solution to form a second layer. The mixed ceramic-metal mixture is filtered and dried in a dryer at 80-100 ° C for 1-24 hours. The dried solid powder is heat-treated in a specific gas atmosphere, temperature and time. As the heat treatment conditions at this time, it is extremely preferable to perform the heat treatment under the condition that oxidation, nitridation, and carbonization (particularly oxidation) of the ceramic or metal particles in the dried solid powder are not generated.

본 발명은 상기에 이용된 물질 및 실험 방법에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 물질들과 실험방법을 모두 포함한다. The present invention is not limited to the materials and experimental methods used above, and includes both various types of materials and experimental methods.

다음으로, 본 발명에 따른 페로 실리콘 코어를 이용한 세라믹 강화재의 제조방법의 제 2 실시예를 설명한다. Next, a second embodiment of a method of manufacturing a ceramic reinforcement using the ferrosilicon core according to the present invention will be described.

실시예 2는 상기에서 열거한 바와 같이, 수용액상에서 금속이온으로 존재하는 금속입자를 이용하여 세라믹 강화재를 코팅하는 방법으로 제 1층을 형성시킨다. 본 발명은 여러 가지 pH로 제조된 수용액에 분산되어 있는 세라믹 입자의 표면전하밀도를 변화시켜, 코팅시키고자 하는 금속이온과의 정전기적 인력을 증가시켜 세라믹 입자표면에 대한 금속 입자의 코팅효율을 증가시킬 뿐 아니라 분산되어 있는 세라믹 입자들 간의 높은 척력으로 응집이 없이 균일하게 분산시킬 수 있는 방법을 제시한다.In Example 2, as described above, a first layer is formed by coating a ceramic reinforcement with metal particles present as metal ions in an aqueous solution. The present invention increases the electrostatic attraction between a ceramic particle dispersed in an aqueous solution prepared at various pH and the metal ion to be coated thereby to increase the coating efficiency of the metal particle on the surface of the ceramic particle And a method of uniformly dispersing the dispersed ceramic particles with high repulsion force without aggregation.

일반적으로 수용액상에 분산되어 있는 미세 입자들은 전기적인 전하를 띄게 되며, pH에 따라 이런 전기적 전하의 값은 달라진다. 이런 전기적인 값을 제타 포텐셜 (zeta potential)이라 부르며, 입자들 사이의 제타 포텐셜이 같은 부호이면 척력이 작용하고 다른 부호이면 인력이 작용한다. 즉, 제타 포텐셜이 같은 부호로 최대의 절대치를 가질 때 같은 입자들 간의 상호 반발력이 증대되어 수용액상에서 분산되기 쉽다. 따라서 본 발명에서는 사용되는 세라믹 강화재의 pH에 따른 제타 포텐셜을 측정하고 수용액상에서의 높은 분산성을 가질 수 있게 최대의 절대치를 가지는 제타 포텐셜의 pH에서 실험을 수행한다. In general, the fine particles dispersed in the aqueous solution are electrically charged, and the value of such electrical charge varies depending on the pH. This electrical value is called the zeta potential. If the zeta potential between particles is the same sign, repulsive force is applied. That is, when the zeta potential has the maximum absolute value with the same sign, the mutual repulsive force between the same particles is increased and is likely to be dispersed in the aqueous solution. Therefore, in the present invention, the zeta potential according to the pH of the ceramic reinforcement used is measured and the experiment is performed at the pH of the zeta potential having the maximum absolute value so as to have a high dispersibility in the aqueous solution.

이때 코팅재로 도입되는 금속은 세라믹 입자로의 코팅효과를 극대화하기 위해 수용액상에서 세라믹 입자와 반대부호를 가지는 금속이온으로 존재할 수 있는 형태의 물질로 첨가한다. 따라서 pH의 제어에 의해 세라믹 입자들 간의 반발력을 유발하여 수용액상에서의 분산성을, 반대부호를 가지는 세라믹 입자와 금속이온 사이의 인력으로 금속입자의 코팅효과를 증대시킬 수 있다. In this case, the metal introduced into the coating material is added in a form that can exist as a metal ion having an opposite sign to the ceramic particles in an aqueous solution in order to maximize the coating effect on the ceramic particles. Therefore, by controlling the pH, the repulsive force between the ceramic particles can be generated, and the coating effect of the metal particles can be increased by the attraction between the ceramic particles having the opposite sign and the metal ions.

본 발명에서 pH 조절을 하기 위한 산, 염기 수용액은 통상적으로 사용되는 특정 농도 (대부분 몰농도 및 노르말 농도 사용)를 가진 염산, 황산, 질산, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 수용액을 사용한다.
In the present invention, aqueous solutions of acids and bases for adjusting the pH are usually aqueous solutions of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like having a specific concentration (mostly used in molar concentration and normal concentration).

*먼저, 강화재로 사용되는 세라믹 입자를 상기의 pH 조절된 수용액에 첨가하여 일정시간, 일정온도에서 교반한다. 이때 세라믹의 수용액상에서의 분산을 증대시키기 위해 초음파 발생기 내에서 분산시키는 것이 바람직하다. First, ceramic particles used as a reinforcing material are added to the pH-adjusted aqueous solution and stirred at a constant temperature for a certain period of time. At this time, it is preferable to disperse the ceramic in an ultrasonic generator to increase the dispersion of the ceramic in an aqueous solution.

사용되는 강화재인 세라믹 입자는 상기 실시예 1에 열거한 세라믹 입자 중 어느 하나 또는 이들의 조합이며, 이 중에서 요구되는 물성 및 특성에 적합한 화합물을 선택하여 사용할 수 있다. 이렇게 수용액에 분산된 세라믹 입자에 중성의 금속 입자 대신, 본 발명에서는 수용액에 용해하여 금속이온을 발생시키는 금속염을 첨가하여 서로 다른 부호를 가진 세라믹 입자와 금속이온의 부착력을 증대시킨다. 0.1-20 N의 농도를 가지는 금속염이 혼합된 혼합물은 일정시간, 일정온도에서 교반한다. The ceramic particles used as the reinforcing material are any of the ceramic particles listed in the above-mentioned Example 1 or a combination thereof, and a compound suitable for the required physical properties and properties can be selected and used. In the present invention, in the present invention, a metal salt that dissolves in an aqueous solution and generates metal ions is added to ceramic particles dispersed in an aqueous solution, thereby increasing the adhesion between metal particles and ceramic particles having different signs. The mixture of metal salts having a concentration of 0.1-20 N is stirred at a constant temperature for a certain period of time.

이 혼합물은 상기와 같이 초음파 발생기 내에서 분산시키는 것이 효과적이다. 사용되는 금속염은 상기 실시예 1에 열거한 금속염 중 어느 하나 또는 이들의 조합이며, 이 중에서 요구되는 물성 및 특성에 적합한 화합물을 선택하여 사용할 수 있다. It is effective to disperse the mixture in the ultrasonic generator as described above. The metal salt used may be any one of the metal salts listed in Example 1 or a combination thereof, and a compound suitable for the required physical properties and properties may be selected and used.

이렇게 세라믹 강화재가 코팅된 페로 실리콘을 제조하는 바람직한 방법은 도 2 에 도시된 바와 같이, 금속 입자에 의해 코팅된 세라믹 강화재를 열처리하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 열처리 공정은 500 ℃이상에서 0.5시간 이상 수소분위기 하에서 방치하는 것에 의해 이루어질 수 있다. A preferred method of manufacturing the ferro-silicon coated with the ceramic reinforcement may include the step of heat-treating the ceramic reinforcement coated with the metal particles, as shown in Fig. The heat treatment step may be performed by leaving it in a hydrogen atmosphere at 500 DEG C or more for 0.5 hour or more.

이때의 열처리 조건으로는 건조된 고체 분말 속의 세라믹 강화재의 산화, 질화, 탄화반응 (특히 산화반응)이 생성되지 않는 조건하에서의 열처리가 극히 바람직하다. As the heat treatment conditions at this time, it is extremely preferable to perform the heat treatment under the condition that oxidation, nitridation, and carbonization (particularly, oxidation reaction) of the ceramic reinforcement in the dried solid powder are not generated.

그 다음 상기의 금속 입자가 코팅된 세라믹 강화재 입자는 페로 실리콘 표면에 코팅시켜 제 2층을 형성시킨다. 이때, 세라믹 입자의 페로 실리콘 표면으로의 코팅 효율을 증대시키기 위해 실리카 전구체와 금속 알콕사이드 혼합물인 무기 바인더를 사용하며, 무기 바인더의 종류 및 농도는 상기에 열거하였다. The ceramic reinforcement particles coated with the metal particles are then coated on the surface of the ferrosilicon to form a second layer. At this time, an inorganic binder, which is a mixture of a silica precursor and a metal alkoxide, is used to increase the coating efficiency of the ceramic particles on the surface of ferrosilicon, and the types and concentrations of the inorganic binders are listed above.

그리고, 상기 사용된 무기 바인더를 건조시키는 건조단계가 진행된다. 상기 건조단계는 세라믹 강화재와 페로 실리콘의 혼합물을 80 ℃이상의 건조기에서 0.5시간 이상 방치하는 것으로 이루어진다. 상기 건조단계는 상기 무기 바인더에 혼합된 알콜을 건조시키는 공정을 포함한다. 세라믹 강화재가 코팅된 페로 실리콘을 제조하는 바람직한 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 바인더에 의해 코팅된 페로 실리콘을 열 처리하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. Then, a drying step for drying the used inorganic binder is performed. The drying step is performed by leaving a mixture of the ceramic reinforcement and ferrosilicon in a dryer at 80 DEG C or more for 0.5 hours or more. The drying step includes a step of drying the mixed alcohol in the inorganic binder. A preferred method of producing ferro silicon coated with a ceramic reinforcement may include heat treating the ferrosilicon coated with the binder as shown in FIG.

상기 열처리 공정은 500 ℃이상에서 0.5시간 이상 수소분위기 하에서 방치하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 이때의 열처리 조건으로는 건조된 고체 분말 속의 세라믹 강화재의 산화, 질화, 탄화반응 (특히 산화반응)이 생성되지 않는 조건하에서의 열처리가 극히 바람직하다. The heat treatment step may be performed by leaving it in a hydrogen atmosphere at 500 DEG C or more for 0.5 hour or more. As the heat treatment conditions at this time, it is extremely preferable to perform the heat treatment under the condition that oxidation, nitridation, and carbonization (particularly, oxidation reaction) of the ceramic reinforcement in the dried solid powder are not generated.

또한, 상기 건조 및 열처리 전에, 무기 바인더가 되기 위한 충분한 가수분해 반응을 위해서는 성형품을 대기 중에 방치하는 방법, 물을 혼합시키는 방법 등의 방법을 사용할 수 있다. 물론 본 발명에는 상기 성형체를 열처리하는 공정으로 바인더의 가수분해 반응과 함께 전구체에 혼합된 알콜 또는 가수분해 반응 중에 생성된 알콜을 건조시키는 공정이 포함된다. 상기 바인더에 의해 코팅된 페로 실리콘은 열처리하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. For the sufficient hydrolysis reaction before the drying and heat treatment to become an inorganic binder, a method of leaving the molded article in the air or a method of mixing water can be used. Of course, in the present invention, the step of heat-treating the molded body includes a step of hydrolyzing the binder and drying the alcohol mixed in the precursor or the alcohol produced during the hydrolysis reaction. The ferrosilicon coated with the binder may be heat-treated.

도 1과 2는 본 발명에서 사용된 세라믹 입자와 금속이온 중 하나를 선택하여 페로 실리콘 표면에 이중 코팅의 이상적인 모식도를 나타낸 것으로 세라믹 입자로는 특정 pH 범위에서 음의 제타 포텐셜을 가지는 티타늄 카바이드(TiC)를, 코팅금속으로는 수용액에서 Ni2+로 해리되는 금속염 Ni(NO3)2을 사용하여 응집현상 없이 세라믹입자로의 코팅된 경우를 나타낸 것이다.FIGS. 1 and 2 show an ideal schematic diagram of a dual coating on the surface of ferrosilicon by selecting one of the ceramic particles and metal ion used in the present invention. As the ceramic particles, titanium carbide having a negative zeta potential (TiC (Ni (NO 3 ) 2 ) which is dissociated into Ni 2+ in an aqueous solution as a coating metal and coated with ceramic particles without agglomeration phenomenon.

도 3은 상기 실시예 1에 의한 방법에서 페로 실리콘을 세라믹 강화재로 코팅시켜 제 1층을 형성할 때 사용되는 무기 바인더의 사용 유무에 따른 코팅 효율을 나타낸 것이다. 페로 실리콘과 세라믹 강화재를 단순히 기계적으로 혼합했을 때(도 3의 a) 보다 무기 바인더를 첨가하였을 때(도 3의 b) 훨씬 균일하게 코팅된 것을 주사전자현미경 (scanning electron microscope: SEM)을 이용해 관찰한 미세구조 사진으로 확인할 수 있다. FIG. 3 shows the coating efficiency according to the presence or absence of the inorganic binder used when the first layer is formed by coating the ferro silicon with the ceramic reinforcement in the method according to the first embodiment. When the inorganic binder is added (Fig. 3 (b)) when the ferrosilicon and the ceramic reinforcement are simply mechanically mixed (Fig. 3 (a)), they are observed more uniformly by scanning electron microscopy (SEM) It can be confirmed by a microstructure photograph.

도 4은 본 발명의 실시예 1의 방법에서 페로 실리콘 표면에 세라믹 강화재를 코팅시킨 제 1층 (도 4(a)) 및 금속입자로 제 2 층을 형성시킨 후(도 4(b))의 페로 실리콘 표면 형상을 주사전자현미경 (scanning electron microscope: SEM)으로 관찰하여 나타낸 것이다. 본 발명에서 사용된 강화재 세라믹의 하나인 TiC 표면에 Ni입자가 응집 없이 균일하게 코팅 되어져 있음을 확인할 수 있다. 따라서 수용액상에서 금속염을 이용한 세라믹 입자표면의 금속 코팅은 중요한 요인이라 사료된다. Fig. 4 is a graph showing the results of a comparison between the first layer (Fig. 4 (a)) coated with a ceramic reinforcement on the surface of ferrosilicon and the second layer (Fig. 4 The surface morphology of the ferrosilicon is observed by scanning electron microscope (SEM). It can be confirmed that the Ni particles are uniformly coated on the surface of the TiC, which is one of the reinforcement ceramics used in the present invention, without aggregation. Therefore, it is considered that metal coating on the surface of ceramic particles using metal salt in aqueous solution is an important factor.

도 5는 본 발명의 실시에 1에 의거하여 제조된 세라믹 강화재 입자의 X-ray diffractometer (XRD)로 측정된 결정상 피크의 변화를 나타낸 것이다. 도 5(a)와 5(b)는 각각 TiC 입자와 페로 실리콘의 결정상 피크이다. 또한, 도 5(c)와 5(d)는 각각 페로 실리콘을 TiC로 코팅한 후와 TiC 코팅된 페로 실리콘을 수용액상에서 금속이온으로 처리한 후의 결정상 측정 결과이다. 도 5(c)와 (d)에서 나타난 TiC와 Ni는 상기에서 열거한 열처리 조건하에서 변형, 산화되지 않음을 알 수 있다. 따라서, 세라믹이나 코팅 금속의 불필요한 반응에 의한 변형 및 분해를 차단하기 위해 특정한 조건하에서의 열처리는 필수적이다. Figure 5 shows changes in crystalline peak measured with an X-ray diffractometer (XRD) of ceramic reinforcement particles prepared according to embodiment 1 of the present invention. Figures 5 (a) and 5 (b) are the peak peaks of TiC particles and ferrosilicon, respectively. 5 (c) and 5 (d) are crystal phase measurement results obtained by coating ferrosilicon with TiC and treating TiC-coated ferrosilicon with an aqueous solution of metal ions, respectively. TiC and Ni shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d) are not deformed or oxidized under the heat treatment conditions listed above. Therefore, heat treatment under specific conditions is necessary to prevent deformation and decomposition due to unnecessary reaction of ceramics and coating metals.

따라서 본 발명은 이중 코팅 방법을 이용함에 따라 금속 용탕 내에서 세라믹 입자의 분산성이 향상될 뿐만 아니라, 특히 세라믹 강화재의 페로 실리콘 표면으로의 코팅의 효율을 증대시키기 위해 무기바인더를 사용하는데 그 특징이 있다.  Accordingly, the present invention uses an inorganic binder to improve the dispersibility of the ceramic particles in the metal melt by using the dual coating method and in particular to increase the efficiency of coating the surface of the ceramic reinforcement with the ferrosilicon. have.

이하, 본 발명은 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되지 않음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, it should be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the following examples.

Claims (19)

페로 실리콘(Fe-Si)의 표면을 세라믹 입자로 제 1층을 형성하는 제 1 단계; 그리고,
상기 세라믹 입자가 코팅된 페로 실리콘을 금속 입자로 제 2층을 형성하는 제 2 단계;를 포함하여 구성되는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재의 제조 방법.A first step of forming a first layer of ceramic particles on the surface of ferro silicon (Fe-Si); And,
And a second step of forming a second layer of metal particles on the ferrosilicon coated with the ceramic particles. 세라믹 입자를 금속 입자로 제 1층을 형성하는 제 1단계; 그리고,
페로 실리콘을 상기 금속 입자가 코팅된 세라믹 입자로 제 2층을 형성하는 제 2 단계;를 포함하여 구성되는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재의 제조 방법.A first step of forming a ceramic particle as a first layer with metal particles; And,
And a second step of forming a second layer of ferrosilicon with the ceramic particles coated with the metal particles. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 페로 실리콘을 코어 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
≪ / RTI > wherein the ferrosilicon is a core particle. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 세라믹 입자는,
알루미나, 지르코니아, 실리카, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 티타늄 옥사이드, 티타늄 디보라이드, 이트리아, 질화규소, 질화 티탄늄, 텅스텐 카바이드, 보론 카바이드 중 어느 하나 이상의 탄화물, 산화물, 질화물, 황화물 중 어느 하나로 이루어진 세라믹 입자 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 사용하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재의 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The ceramic particles may be,
A ceramic particle made of any one of carbides, oxides, nitrides and sulfides of at least one of alumina, zirconia, silica, silicon carbide, titanium carbide, titanium oxide, titanium diboride, yttria, silicon nitride, titanium nitride, tungsten carbide and boron carbide ≪ RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > or a combination thereof. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속 입자는,
질산니켈 , 질산알루미늄, 질산은, 염화은, 황산구리, 탄산칼슘 중 어느 하나의 금속 또는 이들의 조합을 수용액에서 이온상태로 사용하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재의 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The metal particles may be,
Wherein the metal is selected from the group consisting of nickel nitrate, aluminum nitrate, silver nitrate, silver chloride, copper sulfate and calcium carbonate, or a combination thereof in an ionic state in an aqueous solution. 제 2항에 있어서,
상기 제 1단계에서,
pH 제어에 따른 표면전하 밀도를 변화시켜 상기 세라믹 입자에 상기 금속 입자가 코팅되는 정도를 조절하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재의 제조방법.3. The method of claim 2,
In the first step,
wherein the ceramic particles are coated with the metal particles by varying the surface charge density according to the pH control. 제 2항에 있어서,
상기 제 2단계에서,
상기 세라믹 입자를 제어된 pH 수용액에 투입하여 교반하는 단계;
상기 세라믹 입자가 분산된 용액에 상기 금속 입자로 사용될 금속염을 투입하여 교반하는 단계;
상기 교반 후, 필터링하는 단계;
건조하는 단계; 및
열처리하는 단계;를 더 포함하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재의 제조방법.3. The method of claim 2,
In the second step,
Charging the ceramic particles into a controlled pH aqueous solution and stirring the ceramic particles;
Adding a metal salt to be used as the metal particles into a solution in which the ceramic particles are dispersed and stirring the mixture;
After the stirring, filtering;
Drying; And
≪ / RTI > further comprising the step of heat treating the ceramic reinforcement. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 제어된 pH 수용액에 세라믹 입자를 상온 이상에서 초음파 발생기 내에서 1시간 이상 분산시키는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법. 8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the ceramic particles are dispersed in the controlled pH aqueous solution at room temperature or higher in the ultrasonic generator for 1 hour or more. 제 8항에 있어서,
상기 분산된 세라믹 입자에, 금속염을 0.01N 이상을 투입하여, 초음파 발생기 내에서 1시간 이상 상온에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법.9. The method of claim 8,
A method for producing a ceramic reinforcing material by a double coating, wherein 0.01 N or more of a metal salt is added to the dispersed ceramic particles and the mixture is mixed at room temperature for 1 hour or more in an ultrasonic generator. 제 2항에 있어서,
상기 제 1단계에서 제조된 세라믹-금속 혼합물을 일정온도 범위 ( = 80℃ )의 건조기에서 일정시간 이상 (= 1시간)을 건조하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법3. The method of claim 2,
Wherein the ceramic-metal mixture prepared in the first step is dried in a drier at a predetermined temperature range (= 80 ° C) for a predetermined time or longer (= 1 hour) 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 1단계 또는 상기 제 2단계 다음에는 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first step or the second step is followed by a heat treatment. 제 11항에 있어서,
상기 열처리는 제조된 금속 코팅된 세라믹 입자를 H2 가스, 일정온도 이하 ( 500℃ ), 일정시간 ( 2 h) 열처리하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the heat-treated metal-coated ceramic particles are heat-treated with H 2 gas at a temperature not higher than a predetermined temperature (500 ° C.) for a predetermined time (2 h). 제 1항에 있어서,
상기 제 1단계에서,
상기 페로 실리콘 표면에 코팅을 위해 무기 바인더를 사용하는 것을 특징으로 하는 이중 코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법.The method according to claim 1,
In the first step,
Wherein an inorganic binder is used for coating the surface of the ferrosilicon. 제 2항에 있어서,
상기 제 2단계에서,
상기 페로 실리콘 표면에 코팅을 위해 무기 바인더를 사용하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법. 3. The method of claim 2,
In the second step,
Wherein an inorganic binder is used for coating the surface of the ferrosilicon. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
상기 무기바인더는,
실리카 전구체와 금속 알콕사이드가 서로 혼합되는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조방법.The method according to claim 13 or 14,
Wherein the inorganic binder comprises:
Wherein a silica precursor and a metal alkoxide are mixed with each other. 제 15항에 있어서,
상기 실리카 전구체는,
테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라 프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라 프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라이소프록폭시실란, 메톡시트리에톡시실란, 디메톡시디에톡시실란, 에톡시트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에티트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메칠디에톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 테트라메톡시메틸실란, 테트라메톡시에틸실란, 테트라에톡시메틸실란 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조 방법.16. The method of claim 15,
The silica precursor,
Tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetetetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraisopropoxy silane, methoxy tri But are not limited to, ethoxysilane, ethoxysilane, trimethoxysilane, ethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, ethoxytrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethytriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldethoxysilane, A method for producing a ceramic reinforcing material by dual coating, characterized in that it is made of at least one of tetramethoxysilane, tetramethoxymethylsilane, tetramethoxyethylsilane, and tetraethoxymethylsilane. 제 15항에 있어서,
상기 금속 알콕사이드 화합물은,
다음의 화학식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 코팅을 통한 세라믹 강화재 제조 방법.
M-O-R(M: 알칼리 금속, R: 수소, 알킬기)16. The method of claim 15,
The metal alkoxide compound,
≪ RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
MOR (M: alkali metal, R: hydrogen, alkyl group) 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 1단계와 상기 제 2단계의 후에는,
80 ℃이상에서 0.5 시간 이상 건조시키는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로
하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
After the first step and the second step,
And drying at 80 DEG C or more for 0.5 hours or more
Lt; RTI ID = 0.0 > of: < / RTI > 제 18항에 있어서,
상기 건조단계 이전에,
가수분해 반응을 위해 성형체를 대기 중에 방치하는 방법 또는 물을 혼합시키는 방법 중 어느 하나의 방법이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 이중코팅을 통한 세라믹 강화재 제조 방법.19. The method of claim 18,
Prior to the drying step,
Characterized in that at least one of the following methods is added: either a method of leaving the formed body in the air for hydrolysis reaction or a method of mixing water.
KR1020140050790A 2014-04-28 2014-04-28 A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating KR101541161B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140050790A KR101541161B1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140050790A KR101541161B1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110005687A Division KR20120084364A (en) 2011-01-20 2011-01-20 A ceramic reinforcement and a ceramic reinforcement manufacturing method by dual-coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140066135A KR20140066135A (en) 2014-05-30
KR101541161B1 true KR101541161B1 (en) 2015-08-06

Family

ID=50892814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140050790A KR101541161B1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101541161B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109554692A (en) * 2017-09-27 2019-04-02 财团法人金属工业研究发展中心 The manufacturing method of metal-base composites

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772942B1 (en) 2006-08-18 2007-11-02 재단법인서울대학교산학협력재단 Method for producing ceramic powder

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772942B1 (en) 2006-08-18 2007-11-02 재단법인서울대학교산학협력재단 Method for producing ceramic powder

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140066135A (en) 2014-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ding et al. Novel synthesis and characterization of silicon carbide nanowires on graphite flakes
Li et al. Synthesis and thermal stability of two-dimensional carbide MXene Ti3C2
JP4431681B2 (en) Metal-coated carbon material and carbon-metal composite material using the same
JP2016222501A (en) Tabular alumina particle and production method thereof
Song et al. Gemini surfactant assisted synthesis of two-dimensional metal nanoparticles/graphene composites
US20150292070A1 (en) Nanocarbon-reinforced aluminium composite materials and method for manufacturing the same
CN107915212B (en) Sheet-stacked caterpillar WN nano material and preparation method thereof
Zou et al. A nanoscale core-shell of β-SiCP–Ni prepared by electroless plating at lower temperature
Boakye et al. Synthesis of nanosized spherical rhabdophane particles
JP2019123664A (en) Tabular alumina particle
CN108941547B (en) Preparation method of copper-doped graphene reinforced aluminum-based composite material
Guo et al. Al 2 O 3/yttrium compound core–shell structure formation with burst nucleation: a process driven by electrostatic attraction and high surface energy
CN106495214B (en) A kind of graphene coated rare earth mixing with nano oxide and preparation method thereof
Giordano et al. A step forward in metal nitride and carbide synthesis: from pure nanopowders to nanocomposites
Cai et al. Structure, surface morphology, thermal and flammability characterizations of polyamide6/organic-modified Fe-montmorillonite nanocomposite fibers functionalized by sputter coating of silicon
KR101541161B1 (en) A Ceramic Reinforcement and A Ceramic Reinforcement Manufacturing Method by Dual-Coating
KR100882095B1 (en) Method of surface treatment of metal particle using self assembly, metal particle thereby, making method of polymer solution containing the metal particle and coating steel panel thereby
Geun-Ho et al. Improvement of oxidation resistance in graphite for MgO–C refractory through surface modification
He et al. MXene and Polymer Collision: Sparking the Future of High‐Performance Multifunctional Coatings
CN110295298B (en) Preparation method of graphene-aluminum composite material
González-Julián et al. Carbon nanotubes functionalization process for developing ceramic matrix nanocomposites
CN117105227A (en) Preparation method of hafnium oxide surface modified titanium carbide powder
CN107311177A (en) A kind of carborundum graphite alkene composite granule and preparation method thereof
Boakye et al. Two Phase Monazite/Xenotime 30LaPO4–70YPO4 Coating of Ceramic Fiber Tows
CN104925810A (en) Preparation method for nano chromium carbide powder

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190626

Year of fee payment: 5