KR101567419B1 - 세라믹 용접 지지구의 제조 방법 - Google Patents

세라믹 용접 지지구의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 용접 지지구의 제조 방법에 관한 것으로, 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 이루어진 산화물 세라믹 분말 원료를 혼합하는 단계; 상기 산화물 세라믹 분말 원료를 50% ~ 80%의 충진 밀도로 성형을 위한 금형 다이에 충진시킨 후 성형 밀도가 1.5g/㎠ ~ 2.0g/㎠인 성형품을 성형하는 단계; 및 상기 성형품을 1200℃ ~ 1350℃로 소성하여, 소성 밀도가 2.0g/㎠ ~ 2.4g/㎠이고 흡수율이 3.0% 미만인 세라믹 용접 지지구를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

세라믹 용접 지지구의 제조 방법{Method for manufacturing ceramic backing materials}
본 발명은 세라믹 용접 지지구의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이면비드의 과대 및 결함 발생을 방지할 수 있고, 제조 원가를 감소시킬 수 있으며, 과다 수분 흡습을 방지하여 용접부의 강도를 향상시킬 수 있는 세라믹 용접 지지구의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 조선, 해양, 플랜트(Plant) 및 기타 철 구조물 제작 등에 사용되고 있는 세라믹 용접 지지구는 비교적 작은 구조물을 용접하며, 용접하고자 하는 모재가 평행한 상태에서 맞대어져 있는 부분의 용접을 주로 하는 조립부서에서 뿐만 아니라 이렇게 조립부서에서 제조된 블록과 블록을 용접을 하는 부분에도 많이 사용되고 있다.
최근, 컨테이너선 등 선박 건조의 대용량화, 극저온 지역에서의 작업, 선박 및 해양 구조물의 주문주의 선박의 수명 연장 등을 이유로 조선 산업에서 사용하는 적용 강재의 강도 증가 및 용접 품질 향상이 요구되어지고 있다. 이에, 용접부의 충격 강도는 최소한 60Joule 초과되어야 한다.
용접 공정에 있어서 수분이 흡습된 용접재는 블로우 홀 등과 같은 용접 결함의 가장 중요한 원인이 되며, 또한 수분은 확산성 수소 발생의 주요 원인이 되며, 확산성 수소가 용접부에 혼입되는 경우, 용접 강도 저하 및 용접 결함의 주요 원인이 된다. 현재 국내는 지구의 온난화에 의해 아열대성 기후로 변해가고 있어, 습도가 상승되고 있는 상황이므로 용접재의 수분 흡습 방지를 위한 보호 및 예방이 절실한 상황이다.
이러한 현실에 맞물려 용접 모재의 수소 함유량을 4ml/100g 이하로 제어하려는 많은 용접 방법에 대한 연구 활동이 이루어지고 있고, 용접재의 제조사에게 수분 및 수소 제어에 대한 요구사항이 증가하고 있다.
또한, 현재 고 전류 사용 및 적절하지 않은 품질의 세라믹 용접 지지구의 사용으로 인한 과대한 이면비드가 생성이 되어 고온 균열 등의 용접 결함이 발생하게 되어 용접부의 이면비드 높이를 2mm 미만으로 제어하려고 한다. 이와 같은 고온 균열은 용접부의 육안 검사로 검출이 되지 않으므로, 내부 용접 결함의 크기를 알 수 있는 UT(Ultrasonic Testing), 내부 용접 결함을 검출하는 RT(Radiographic Testing) 등의 설비로 검사를 해야만 한다. 더불어 이러한 결함을 발견하지 못하면 선박의 인도 후 선박 균열의 원인이 되기도 한다.
한국 등록특허공보 제10-0316343호에는 38∼75 중량의 Al2O3, 20∼48 중량의 SiO2, 10 중량 이하의 MgO, 및 기타 불순물(Fe2O3, CaO, Na2O, K2O)로 조성된 용접 지지구가 개시되어 있어, 버티컬-업(vertical-up;수직 상향) 자세로 용접할 때, 모재 사이의 개선(開先)을 통해 용융 플럭스가 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있고, 또한 고전압·고전류로 용접할 때 발생되는 스패터의 백-비드 부착을 억제시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 용접 지지구는 SiO2-MgO-Al2O3계의 산화물 세라믹으로 내화도가 SK14 초과되어, 슬래그 발생이 원활하지 않아 아크가 불안정해지고 슬래그에 의한 용접부 보호가 용이하지 못하여 기공 발생 등의 용접부의 결함이 발생할 우려가 있다.
따라서, 본 발명자들은 이면비드의 과대 및 결함 발생을 방지할 수 있는 기술에 대한 연구를 지속적으로 진행하여 과다 수분 흡습 및 용접 결함 발생을 방지할 수 있도록 SiO2-MgO-Al2O3-CaO계의 산화물 세라믹 원료로 용접 지지구를 제조할 수 있는 방법적인 특징을 도출하여 발명함으로써, 보다 경제적이고, 활용 가능하고 경쟁력있는 본 발명을 완성하였다.
한국 등록특허공보 제10-0316343호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 이면비드의 과대 및 결함 발생을 방지할 수 있으며, 제조 원가를 감소시킬 수 있는 세라믹 용접 지지구의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 과다 수분 흡습을 방지함으로써, 용접부의 강도를 향상시킬 수 있는 세라믹 용접 지지구의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 이루어진 산화물 세라믹 분말 원료를 혼합하는 단계; 상기 산화물 세라믹 분말 원료를 50% ~ 80%의 충진 밀도로 성형을 위한 금형 다이에 충진시킨 후 성형 밀도가 1.5g/㎠ ~ 2.0g/㎠인 성형품을 성형하는 단계; 및 상기 성형품을 1200℃ ~ 1350℃로 소성하여, 소성 밀도가 2.0g/㎠ ~ 2.4g/㎠이고 흡수율이 3.0% 미만인 세라믹 용접 지지구를 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 용접 지지구의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 상기 성형품을 성형하는 단계에서, 300kgf/㎠ ~ 700kgf/㎠의 압력을 인가하여 상기 성형품을 성형한다.
상기 산화물 세라믹 분말 원료는 평균 크기가 10㎛ - 500㎛이다.
상기 세라믹 용접 지지구의 내화도가 SK8~12이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 SiO2-MgO-Al2O3-CaO계의 산화물 세라믹 원료로 세라믹 용접 지지구를 제조함으로써, 내화도를 SK8~SK12로 낮추어 이면비드의 과대 및 결함 발생을 방지할 수 있으며, 제조 원가를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서는 산화물 세라믹 원료를 사용하여 세라믹 용접 지지구를 제조함으로써, 습식 혼합시 분산성이 양호하며, 성형을 위한 분말 제조가 용이하고, 성형시의 성형강도가 우수하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서는 자연상태에서 존재하는 산화물 세라믹 원료인 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 세라믹 용접 지지구를 구현하여, 수급이 원활하며 저가이므로 경제성과 사용이 편리하고, 제조원가를 낮출 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에서는 흡수율이 3% 미만의 용접 지지구를 제조하여, 과다 수분 흡습을 방지함으로써, 용접부의 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 안정적인 용접 작업을 수행할 수 있고, 미려한 이면비드를 생성할 수 있는 용접 지지구를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 용접 지지구의 제조 방법의 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 용접 지지구의 제조 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 용접 지지구의 제조 방법은 먼저, 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 이루어진 산화물 세라믹 원료를 혼합한다(S100).
여기서, 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 이루어진 산화물 세라믹 원료는 후술된 바와 같이, 성형 및 소성 공정을 수행하여 50wt%~70wt%의 SiO2, 15wt%~35wt%의 Al2O3, 8wt%~15wt%의 MgO, 0.5wt%~3wt%의 CaO를 주성분으로 포함하고, Fe2O3, K2O 및 Na2O로 이루어지는 기타 성분이 0.5wt%~5wt%의 범위로 포함되어 이루어진 조성을 갖고, 내화도가 SK8~12인 세라믹 용접 지지구가 되도록 혼합하는 것이다.
이때, 후술된 공정에서 분말 형성을 원활히 하고, 성형 강도를 향상시키고, 금형 다이 이탈을 용이하게 하기 위하여, 상기 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘에 유기물 결합제 및 유기물 윤활제를 첨가한다.
유기물 결합제는 PVA(Polyvinyl alcohol), 아크릴수지, 글리콜(Glycol), 왁스 등을 사용하고, 유기물 결합제는 분말 생성 시 분말의 강도를 향상시켜 분말이 깨지는 현상을 방지하고, 성형시의 성형 강도를 증가시키는 역할을 수행한다.
이때, 유기물 결합제는 혼합물의 총 중량의 0.5~5wt% 함량하고, 결합제 양이 0.5wt% 미만이면 분말의 강도가 약해 깨어지어 금형다이에 충진이 월할하지 않고, 성형강도가 약해 제품의 파손이 일어나며, 유기물 결합제 양이 5wt% 초과일때는 고압성형 시 결합제가 성형품 표면으로 흘러나와 금형다이 면과 반응하여 제품이 금형으로 이탈이 용이하지 않고, 불필요한 제조원가가 상승한다.
그리고, 유기물 윤활제는 파라핀, 왁스 지방산, 실리콘 오일을 사용할 수 있으며, 분말이 금형에 달라붙지 않고, 또한 분말의 흐름성이 좋게하는 역할을 한다. 유기물 윤활제는 혼합물의 총 중량의 0.1~1wt% 함량하고, 0.1wt% 미만시에는 성형제품의 이탈이 용이하지 않으며, 1wt% 초과일때는 불필요한 제조원가 상승하게 된다.
이때, 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 이루어진 산화물 세라믹 원료는 자연에서 채취된 것으로, SiO2-MgO-Al2O3-CaO계의 산화물로 내화도가 SK8-SK12가 된다.
즉, 본 발명에서는, 내화도가 SK14 이상인 코디어라이트, 뮬라이트 등의 SiO2-MgO-Al2O3계의 산화물 세라믹에 CaO를 첨가한 SiO2-MgO-Al2O3-CaO계의 산화물을 산화물 세라믹 원료로 적용함으로써, 내화도를 SK8~SK12로 낮출 수 있다.
여기서, 내화도는 용접부를 외부 공기로부터 보호하는 역할을 하는 슬래그 발생과 과대 이면비드 발생의 원인이 되는 중요한 인자로써, SK8 미만이면 슬래그가 과다하게 발생되고, 이면비드가 과대해져 3mm 초과하여 용락이 발생할 수 있고, 그라인딩 등의 후 공정이 필요하게 되며, 내부의 가스 방출이 용이하지 못하게 된다. 내화도가 SK 12를 초과하면, 슬래그 발생이 원활하지 않아 아크가 불안정해지고, 슬래그에 의한 용접부 보호가 용이하지 못하여 기공 발생 등의 용접부의 결함이 발생하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서 산화물 세라믹 원료를 사용하여 세라믹 용접 지지구를 제조하는 이유는 산화물 세라믹 원료가 습식 혼합시 분산성이 양호하며, 성형을 위한 분말 제조가 용이하고, 성형시의 성형강도가 우수하기 때문이다.
또한, 산화물 세라믹 원료는 소성시 소성로의 산소 제어 등이 필요 없어 제조원가를 낮출 수 있고, 본 발명의 세라믹 용접 지지구의 산화물 세라믹 원료인 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘은 자연상태에서 존재하여 원료 제조공정이 필요없고, 수급이 원활하며 저가이므로 경제성과 사용이 편리하다.
따라서, 본 발명에서는 SiO2-MgO-Al2O3-CaO계의 산화물 세라믹 원료로 세라믹 용접 지지구의 제조함으로써, 내화도를 SK8~SK12로 낮추어 이면비드의 과대 및 결함 발생을 방지할 수 있으며, 제조 원가를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
그 후, 유기물 바인더가 첨가되어 혼합된 산화물 세라믹 원료로 평균 크기가 10㎛ - 500㎛인 성형용 분말을 제조한다(S110). 이때, 성형용 분말은 스프레이 드라이어(Spray Dryer)를 이용하여 제조할 수 있다.
성형용 분말의 크기는 충진율과 성형성과 밀접한 관련이 있는 요소로 성형용 분말의 크기가 10㎛ 미만이면 분말이 형성되어 있지 않은 상태이어서 성형시의 응집이 원활하지 않아 성형강도가 저하되어 표면에 부서지는 현상이 발생하게 되고, 분말 크기가 500㎛ 초과하면 크기가 너무 커서 원활한 분말 충진이 이루어질 수 없다.
계속하여, 성형용 분말을 50% ~ 80%의 충진 밀도로 성형을 위한 금형 다이에 충진시킨 후 300kgf/㎠ ~ 700kgf/㎠의 압력을 인가하여 성형 밀도가 1.5g/㎤ ~ 2.0g/㎤인 성형품을 성형한다(S120).
이 공정에서, 금형 다이에 성형용 분말을 50% 미만의 충진율로 충진한 경우, 고압으로 성형하여도 성형밀도가 1.5g/㎤ 미만인 성형품이 생산될 수 밖에 없고, 가압 없이는 충진율이 80% 초과하여 나올 수가 없으므로 바람직하지 않다.
그리고, 성형 압력은 성형품의 흡수율 저하와 밀도 상승을 위하여 적정한 압력으로 성형해야 한다. 압력이 300kgf/㎠ 미만으로 성형하면 성형 밀도가 1.5g/㎤ 미만인 성형품이 생산되며, 700kgf/㎠ 초과하여 성형하게 되면 성형 후 금형의 상,하 펀치가 금형 다이로부터 이탈이 원활하지 않게 되어 생산성이 저하 된다.
연이어, 성형품을 1200℃ ~ 1350℃로 소성하여, 소성 밀도가 2.0g/㎤ ~ 2.4g/㎤이고 흡수율이 3.0% 미만이며 내화도가 SK8~12인 세라믹 용접 지지구를 형성한다(S130).
전술된 성형 밀도는 소성 밀도, 원료의 충진 및 성형 압력 전달과 밀접한 연관성이 있다. 그러므로, 성형 밀도가 1.5g/㎤ 이하인 성형품을 소성하여 2.0g/㎤ ~ 2.4g/㎤의 소성 밀도를 갖는 소성품을 형성하게 되면, 과소성으로 소성품이 유리화되고, 과다 수축으로 인한 형상이 불량인 용접 지지구를 얻게 되어, 용접 시 스패터(spatter) 발생 및 이면비드 형상 불량의 용접결함이 발생하게 된다.
또한, 성형 밀도는 성형시 원료 충진과 성형 압력 전달을 평가할 수 있다. 즉, 300kgf/㎠ ~ 700kgf/㎠의 압력으로 성형하였을 경우, 성형 밀도가 1.5g/㎤ 미만이면 원료 충진과 성형 압력이 불균일하게 되어 성형 크기와 질량이 불균일하게 됨으로써, 본 발명의 기술적 특징인 소성 밀도가 2.0g/㎤ ~ 2.4g/㎤이고, 흡수율이 3% 미만인 용접 지지구를 생산할 수 없다.
또, 성형 밀도가 2.0g/㎤가 초과하면 700kgf/㎠ 초과된 압력으로 성형해야 함으로 생산성이 저하되고 금형이 파손이 될 수 있다.
그리고, 소성 온도는 용접 지지구의 밀도와 흡수율에 기인하는 인자로써, 적정한 온도로 소성 공정을 수행해야 한다. 이때, SK8-SK12인 산화물 세라믹 원료를 성형하여 1.5g/㎤ 초과된 성형 밀도를 갖는 성형품을 구현한 경우, 그 성형품을 1200℃ 미만에서 소성하게 되면 소성품의 소성 밀도는 2.0g/㎤ 미만이 되고, 흡수율이 3% 초과되며, 1350℃를 초과하여 소성하면 소성품이 과소성으로 인한 수축변형이나 용융이 발생할 수 있다.
여기서, 소성품의 소성 밀도가 2.0g/㎤ 미만이 되면 과대 이면비드가 생성되어 용접품질이 저하되며, 그라인딩 등의 후 공정이 필요하게 된다. 또, 소성품의 소성 밀도가 2.4g/㎤ 초과하면 슬래그 생성이 용이하지 않아 외부공기로부터 이면비드의 보호가 용이하지 않아 기공발생 등 용접결함이 발생하게 된다.
또한, 흡수율이 3% 초과되면 용접 지지구가 외부환경에 노출되었을 때에 수분 흡습이 0.1% 초과되어 이로 인한 블로우 홀 발생 및 확산성 수소 과다로 용접부의 강도가 저하될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 용접 지지구의 제조 방법을 수행하게 되면, 50wt%~70wt%의 SiO2, 15wt%~35wt%의 Al2O3, 8wt%~15wt%의 MgO, 0.5wt%~3wt%의 CaO를 주성분으로 포함하고, Fe2O3, K2O 및 Na2O로 이루어지는 기타 성분이 0.5wt%~5wt%의 범위로 포함되어 이루어진 조성을 갖고, 내화도가 SK8~12이고, 소성 밀도가 2.0g/㎤ ~ 2.4g/㎤이고, 흡수율이 3% 미만인 세라믹 용접 지지구가 제조된다.
여기서, 0.5wt%~5wt%인 불순물은 자연 상태의 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘의 산화물 세라믹 원료로 본 발명의 세라믹 용접 지지구를 구현하기에, 불가피한 Fe2O3, K2O, Na2O로 이루어진 기타 성분이 혼합되어 있다.
이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 후술된 표 1은 본 발명의 실시예와 비교예의 조성을 나타낸 것이고, 표 2는 표 1의 조성으로 본 발명의 실시예와 비교예를 내화도, 성형 압력, 성형 밀도, 소성 온도 및 소성 밀도 조건을 다르게 설정하여 용접 지지구를 제조한 후, 측정된 흡수율을 나타낸 것이다.
즉, 본 발명의 실시예는 내화도를 SK8~12, 성형 압력을 300kgf/㎠ ~ 700kgf/㎠, 성형 밀도를 1.5g/㎤ ~ 2.0g/㎤, 소성 온도를 1200℃ ~ 1350℃ 및 소성 밀도를 2.0g/㎤ ~ 2.4g/㎤의 범위 내의 조건으로 용접 지지구를 제조한 것이고, 비교예는 본 발명의 실시예의 성형 압력, 성형 밀도, 소성 온도 및 소성 밀도 조건 범위를 벗어난 조건에서 용접 지지구를 제조한 것이다.
본 발명의 실시예 1,2,3,4,5는 흡수율이 2.35%, 1.88%, 0.95%, 0.86%, 0.71%로 모두 3.0% 미만이 되어 양품의 용접 지지구이나, 비교예 1,2,3,4는 24.28%, 4.02%, 10.53%, 25.42%의 흡수율을 나타내어, 과다한 수분이 흡습될 수 있는 불량 용접 지지구임을 알 수 있다.
구 분 SiO2 Al2O3 MgO CaO 기타 합계
실시예 1 66.93 16.80 12.65 1.97 1.65 100
2 67.14 16.81 12.61 1.78 1.66 100
3 58.02 28.78 8.61 2.61 1.98 100
4 55.39 28.83 11.84 2.56 1.38 100
5 50.55 34.33 12.76 1.65 0.71 100
비교예 1 66.93 16.80 13.65 1.97 0.65 100
2 68.09 15.88 7.85 6.67 1.51 100
3 50.83 40.17 6.48 1.54 0.98 100
4 23.05 73.87 1.06 1.56 0.46 100
구 분 내화도 성형압력
(kgf/㎠)		 성형밀도
(g/㎤)		 소성온도
(℃)		 소성밀도
(g/㎤)		 흡수율
(%)		 외관
실시예 1 SK8 310　 1.53 1220 2.00 2.35 양호
2 SK8 354　 1.62 1250 2.08 1.88 양호
3 SK9 450 1.73 1250 2.11 0.95 양호
4 SK11 550 1.78 1270 2.25 0.86 양호
5 SK12 630　 1.91 1300 2.40 0.71 양호
비교예 1 SK8 155　 1.41 1260 1.62 24.28 양호
2 SK6 155 1.40 1270 1.98 4.02 불량
3 SK15 354 1.59 1310 1.90 10.53 양호
4 SK18 155 1.39 1360 1.54 25.42 양호
상술된 표 2의 조건으로 제조된 실시예 및 비교예의 용접 지지구를 하기 1의 조건으로 항온 항습기에 72시간 보관한 후, 하기 2의 조건으로 용접을 수행하여 표 2의 흡습율, 확산성 수소 발생량, 용접 결과, 내부 크랙 포인트 및 모재 루트부 충격 강도를 측정하였다.
1. 세라믹 보관 조건
보관장소 : 항온 항습기
조건 : 온도 25℃±2℃ / 습도 95%±2%
보관시간 : 72hr
2. 용접조건
용접방법 : FCAW - 자동 캐리어 용접
용접자세 : Flat(위에서 내려다 보며 용접을 수행하는 용접 자세)
용접와이어 : SC-71LH 1.4Ø(저수소계 용접봉)
용접전류전압 : 200A / 24V
토치각도 : 45°
용접속도 : 15cm/min
모재 재질 및 모재 두께 : EH 36 / 12mmt
용접갭 : 10mm
구 분 흡습율 확산성　
수소
발생량		 용접결과 내부 Crack
Point		 모재 Root부
충격강도
(at 0℃)
아크
안정성		 슬래그
박리성		 블로우　
홀		 스패터 이면
비드		 이면비드 높이
실시예 1 0.07% 3.0ml
/100g		 ◎ ◎ ◎ ◎ 　◎ 1.54cm 0 72Joule
2 0.04% 2.8ml
/100g		 ◎ ◎ ◎ ◎ 　◎ 1.51cm 0 72Joule
3 0.02% 2.9ml
/100g		 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 1.47cm 0 72Joule
4 0.03% 2.8ml
/100g		 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 1.44cm 0 75Joule
5 0.01% 2.5ml
/100g		 ◎ ◎ ◎ ◎ 　◎ 1.38cm 0 76Joule
비교예 1 0.45% 8.7ml
/100g		 ○ ◎ ◎ ◎ ▲ 3.31cm 2 33Joule
2 0.13% 5.8ml
/100g		 ▲ ▲ ○ X X 2.23cm 1 45Joule
3 0.23% 6.2ml
/100g		 ▲ X X ▲ ▲ 1.30cm 2 48Joule
4 0.59% 10.5ml
/100g		 X X X X X 1.00cm 3 42Joule
◎ 우수, ○ 양호, ▲ 보통, X 불량
표 2에서, 본 발명의 실시예 1,2,3,4,5는 수분 흡습률이 각각 0.07%, 0.04%, 0.02%, 0.03%, 0.01%로 0.1% 이하가 되고, 확산성 수소 발생량, 용접 결과, 내부 크랙 포인트 및 모재 루트부 충격 강도 모두 우수한 결과를 나타냈으나, 비교예 1,2,3,4는 수분 흡습률이 각각 0.45%, 0.13%, 0.23%, 0.59%로 0.1% 초과되며, 확산성 수소 발생량, 용접 결과, 내부 크랙 포인트 및 모재 루트부 충격 강도가 대체적으로 보통이거나 불량인 결과를 나타냈다.
즉, 비교예 1은 실시예 1과 같은 내화도의 원료이나 낮은 성형 압력으로 제조한 제품이나, 흡수율이 높아 제품의 수분 흡습으로 확산성 수소 발생량이 높고, 그로 인해 충격 강도 값이 저하되었으며, 이면비드 높이도 2mm 초과되어 일부분에서 고온 크랙이 발생하였으며, 또한 그라인딩의 후 공정이 필요한 단점이 있다
비교예 2는 낮은 내화도의 제품을 낮은 성형압력으로 성형하고 높은 소성 온도로 소성하였으나 성형 밀도가 낮음으로 제품의 휨 현상이 발생하였으며, 또한, 표면이 유리화되어 스패타 발생, 이면비드 불량 등의 양호하지 용접 결과를 얻었다.
비교예 3은 내화도가 높은 원료를 적용하여 적정 성형 압력으로 성형한 제품이나, 내화도가 높아 슬래그 발생이 용이하지 않아 슬래그 박리성이 저하되고, 용접부 보호가 용이하지 않아 블로우 홀이 발생하였고 수분이 흡습되어 충격 강도가 기준치 이하의 값을 보였다.
비교예 4는 기존의 대입열용 세라믹 용접지지구로 개발된 내화도가 높은 제품으로, 세라믹이 용융되지 않아 슬래그 발생량이 적어 아크가 불안정하고 블로우 홀이 3point 발생하였고, 슬래그 박리성이 저하되며, 스패터가 과다하게 발생하였으며, 이면비드 형상도 불량하였고, 수분 흡습으로 인한 용접부 충격 강도도 저하 되었다.
참고로, 본 발명에서 흡습율은 하기의 측정 방법으로 측정하였다.
1) 시료를 110±5℃의 오븐에서 항량이 될 때까지 건조하고, 데시케이터 속에서 냉각시킨 다음 0.001g까지 정확히 질량을 달아 흡습되기 전(前)의 질량(D)을 측정한다.
2) 습도 95±3%, 온도 25±2℃가 유지가 가능한 항온 항습기에 시료를 넣고 72hr 유지를 한 후, 0.001g까지 정확히 질량을 달아 흡습된 후(後)의 질량(M)을 측정한다.
흡습율 A는 건조시료의 질량에 대한 흡습된 물의 질량비로 나타내며, 물 1㎤ 의 질량은 1.0g으로 하여 흡습율은 하기의 식으로 계산된다.
A = ((M-D)/D) X 100
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 카올린, 활석, 장석, 탄산칼슘으로 이루어진 산화물 세라믹 분말 원료를 혼합하여 혼합물을 얻는 단계;
    상기 산화물 세라믹 분말 원료를 50% ~ 80%의 충진밀도로 성형을 위한 금형 다이에 충진한 후 성형밀도가 1.5 ~ 2.0g/cm3인 성형품을 성형하는 단계; 및
    상기 성형품을 1200-1350℃로 소성하여, 소성밀도가 2.0 ~ 2.4g/cm3이고 흡수율이 3.0% 미만인 세라믹 용접 지지구를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 용접 지지구의 제조방법으로서,
    상기 성형품을 성형하는 단계에서는, 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로, 0.1~1wt% 의 유기물 윤활제와, 0.5~5wt%의 유기물 결합제를 첨가하여 성형압력 300kgf/㎠ ~ 700kgf/㎠를 인가하여 성형하는 것을 특징으로 하는 세라믹 용접 지지구의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화물 세라믹 분말 원료는 평균크기가 10㎛ - 500㎛인 세라믹 용접 지지구의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 용접 지지구의 내화도가 SK8~12인 세라믹 용접 지지구의 제조방법.
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