KR101848787B1 - 이중몰드가 구비된 소결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 소결장치는 내부에 소결체가 공급되도록 상하로 관통되는 관통공간이 형성되고, 길이방향을 따라 상기 소결체가 배치되는 소결영역의 둘레가 상대적으로 두껍게 형성되는 몰드유닛, 상기 몰드유닛의 대향되는 양측에서 일부가 상기 관통공간 내에 삽입되며 상기 소결체를 가압하는 가압유닛 및 상기 몰드유닛과 상기 가압유닛을 내부에 수용하고, 상기 몰드유닛에 전류를 인가하여 상기 소결체를 플라즈마 소결하는 챔버유닛을 포함하는 이중몰드가 구비된 소결장치를 개시한다.

Description

이중몰드가 구비된 소결장치 {SINTERING APPARATUS HAVING A DOUBLE MOLD}

본 발명은 소결체를 합성 소결하는 소결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방전 플라즈마 소결공정에 이중몰드를 사용하여 소결체를 균등한 열로 소결하는 하는 이중몰드를 이용한 소결장치에 관한 것이다.

일반적으로 분말 형태의 소재를 소결하여 합금으로 가공하는 방법 중 방전 플라즈마 소결법(Spark plasma sintering method)은 기존의 합성 온도보다 낮은 온도, 기존의 유지시간보다 짧은 유지시간으로 합금을 합성할 수 있는 방법으로 알려져 있어 새로이 많은 연구가 진행되고 있다.

종래의 방전 플라즈마 소결공정에 사용되는 장치는 전극과 금형이 조합된 구성으로서, 특히 금형에 관해서는 금형 내부에 합성을 위한 원료분말을 장입하고, 상기 금형 상부와 하부에 각각 전극을 형성하되, 상기 전극은 상기 원료분말에 압력을 가하도록 구성된다.

즉, 원료분말이 수용된 금형을 가압함과 동시에 상기 각 전극에 인가되는 전원에 의해 원료분말이 가열되어 소결한다.

하지만 이와 같은 방법은 몰드에 전류를 인가하여 직접 가열하는 방식이기 때문에 소결체에 균등하게 열이 분포 되지 못하게 되어, 소결 품질이 고르지 못하다는 문제점을 가지고 있다.

이에 전류를 인가하는 다양한 방법이 시도되거나, 니켈-몰리브덴과 같은 전극을 사용하는 방법으로 소결체를 소결하는 방법이 시도되고 있으나 이와 같은 방법은 복잡한 공정에 의해 고비용이 요구되며, 고밀도 소결체의 확보가 어렵고, 또한 소결공정에서 다량의 응집체가 발생하여 장시간 소결공정을 수행하기 어렵다는 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 분말 형태의 소결체를 몰드에 충진하여 가열 및 가압하는 공정에서 소결체 전체에 균등한 열이 제공되도록 소결체가 배치된 영역에 대응하여 이중 구조의 몰드를 사용하는 이중몰드 소결장치를 제공하기 위함이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중 구조의 몰드가 구비된 소결장치는 내부에 소결체가 공급되도록 상하로 관통되는 관통공간이 형성되고, 길이방향을 따라 상기 소결체가 배치되는 소결 영역의 둘레가 상대적으로 두껍게 형성되는 몰드유닛, 상기 몰드유닛의 대향되는 양측에서 일부가 상기 관통공간 내에 삽입되며 상기 소결체를 가압하는 가압유닛 및 상기 몰드유닛과 상기 가압유닛을 내부에 수용하고, 상기 몰드유닛에 전류를 인가하여 상기 소결체를 플라즈마 소결하는 챔버유닛을 포함할 수 있다.

또한 상기 몰드유닛은, 상기 가압유닛 및 상기 소결체를 감싸는 형태로 형성되는 제1몰드부 및 상기 제1몰드부의 외측 둘레에서 상기 소결체가 배치되는 위치에 대응하여 형성되는 제2몰드부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 몰드유닛은, 상기 제1몰드부의 외측 둘레에 상기 제2몰드부가 삽입 결합될 수 있다.

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또한 상기 제2몰드부는, 복수 개로 구비되어 상기 소결체의 소결온도에 대응하여 서로 다른 두께를 선택하여 결합될 수 있다.

그리고 상기 챔버유닛은, 상기 몰드유닛의 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함될 수 있다.

또한 상기 챔버유닛은, 선택적으로 내부를 냉각시키는 별도의 냉각부를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 가압유닛은, 상기 관통공간의 둘레에 빈틈없이 밀착되어 삽입되어 소결체를 가압할 수 있으며, 이때 카본 성분을 가지는 시트지를 사용할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이중몰드 소결장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 두께가 상이한 복수 개의 몰드유닛이 구비되어 소결체의 배치에 대응되는 외측둘레가 상대적으로 두껍게 형성되어 소결체 전체에 열이 고르게 전달된다는 장점이 있다.

둘째, 열유동해석을 통해 소결체에 균등한 열이 제공되도록 제2몰드부가 형성되어, 몰드유닛 내부에 소결체에 열이 균등하게 제공된다는 장점이 있다.

셋째, 몰드유닛이 제1몰드부와 제2몰드부를 포함하고, 제2몰드부가 서로 다른 두께의 복수 개로 구비되어, 소결체의 재료에 대응하여 열전달이 균등하게 분포되도록 선택적으로 조절할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 몰드유닛을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 몰드유닛에 소결체가 배치된 상태를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 소결체가 가압되는 상태를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 종래기술에서 일반적인 단일 몰드의 열 분포를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 종래기술에서 일반적인 단일 몰드의 두께 변화에 따른 열 분포를 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 이중으로 구성된 몰드유닛의 내부에 구비된 소결체의 열 분포를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 몰드유닛이 결합되는 형태를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치의 구성에 대해서 살펴보도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 몰드유닛(100)을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 몰드유닛(100)에 소결체(T)가 배치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 소결체(T)가 가압되는 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 소결장치는 분말형태의 소결체(T)를 방전 플라즈마 공법을 이용하여 소결하는 장치로 크게 몰드유닛(100), 가압유닛(200) 및 챔버유닛(300)을 포함한다.

몰드유닛(100)은 내부에 소결체(T)가 공급되도록 상하로 관통되는 관통공간이 형성되고, 길이방향을 따라 상기 소결체(T)가 배치되는 소결영역(A)의 둘레가 상대적으로 두껍게 형성된다.

구체적으로 몰드유닛(100)은 내부에 상기 관통공간이 형성되며, 흑연으로 구성되어 길이방향에 따른 양단이 개구 되도록 형성된다.

그리고 몰드유닛(100)은 적어도 두 개의 영역으로 분할되어 형성되되, 소결체(T)의 배치에 대응하여 상대적으로 둘레가 두껍게 형성되어 소결체(T)에서 열이 손실되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서 몰드유닛(100)은 내부에 상기 관통공간이 형성된 원통 형상으로 형성되며, 상하방향의 일부가 외측을 향해 돌출된 둘레로 형성된다.

즉, 상기 관통공간 내부에 소결체(T)가 수용되는 위치에 수평선상으로 대응되는 몰드유닛(100)의 외측둘레, 즉 소결영역(A)의 외측 방향으로 몰드유닛이 상대적으로 두껍게 형성되어 소결체(T)의 온도편차가 크게 났다.

여기서 상기 관통공간에는 소결체(T)와 함께 가압유닛(200)이 삽입되는데, 몰드유닛(100)은 가압유닛(200) 및 소결체(T)를 감싸는 형태로 형성되는 제1몰드부(110) 및 제1몰드부(110)의 외측 둘레에서 소결체(T)가 배치되는 소결영역(A)에 대응하여 형성되는 제2몰드부(120)를 포함한다.

이하 본 실시예를 설명함에 있어 상기 몰드유닛(100)은 두 개의 제1몰드부(110) 및 제2몰드부(120)로 구성된 형태로 설명하며 이에 한정되지 않는다,

도면을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.

도시된 바와 같이 상기 관통공간의 내부에 소결체(T)가 형성되고, 소결체(T)가 형성된 소결영역(A)에 대응되는 제1몰드부(110)의 외측둘레에 제2몰드부(120)가 형성되어 있다.

제1몰드부(110)와 제2몰드부(120)는 결합 가능하게 구비되며, 단면으로 보았을 때 제2몰드부(120)의 높이는 소결영역(A)의 둘께보다 소정의 높이가 크게 형성될 수도 있다.

한편, 도시되진 않았지만 상기 관통공간 내부에 소결체(T)를 투입하는 구성으로 원료공급유닛이 더 포함될 수 있다.

여기서 소결체(T)는 동종소재뿐만 아니라 두 개의 종류로 구비되는 이종소재로 형성될 수 있으며 따라서 상기 관통공간 내부에 혼합되지 않고 층이 형성되도록 공급할 수 있다.

만약, 소결체(T)가 이종소재로 투입된다면 이에 대응하여 제2몰드부(120)의 종방향 길이도 길어지는 것이 바람직할 것이다.

이에 따라, 도면에 도시되지 않았지만 원료공급유닛은 제1몰드부(110)의 하부에 먼저 공급하고 다시 제1몰드부(110)의 상부에서 공급하는 방식으로 이종소재를 투입하게 된다.

한편, 가압유닛(200)은 몰드유닛(100)에 대향되는 양측에서 일부가 상기 관통공간 내부에 삽입되어 소결체(T)를 가압한다.

구체적으로 가압유닛(200)은 몰드유닛(100)의 길이방향에 따른 양측에 한 쌍으로 구비되며, 양방향에서 가압하여 각각의 상기 관통공간 내부로 삽입되고 이에 따라 상기 관통공간 내부에 소결체(T)를 가압한다.

여기서, 가압유닛(200)은 몰드유닛(100)과 마찬가지로 흑연으로 구성되어 가압유닛(200)과 함께 전류가 흐를 수 있다.

그리고 가압유닛(200) 각각에는 별도의 전극(230)이 형성되어 후술하는 챔버유닛(300)에 의해 전류를 공급받는다.

이에 따라 가압유닛(200)은 몰드유닛(100) 내부에 수용된 소결체(T)를 가압함과 동시에 내부로 전류를 전달하여 열이 발생하도록 한다.

본 실시예에서 가압유닛(200)은 도시된 바와 같이 몰드유닛(100)의 상부에 배치되어 하부방향으로 슬라이딩하는 제1펀치(210), 몰드유닛(100)의 하부에 구비되어 상부에 슬라이딩하여 상기 관통공간 상부로 슬라이딩하며 제1몰드부(110) 내부로 삽입되는 제2펀치(220) 및 제1펀치(210)와 제2펀치(220)에 각각 연결되어 전류를 전달하는 전극(230)을 포함한다.

그리고 제1펀치(210) 및 제2펀치(220)는 상기 관통공간 내부에 소결체(T)가 투입된 후 상하방향으로 슬라이딩 하여 가압하도록 한다.

여기서, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가압유닛(200)은 전극(230)으로부터 몰드유닛(100)으로 인가되는 전류가 집중되어 승온 효율을 높이고 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있도록 제1펀치(210) 및 제2펀치(220)와 전극(230)사이에 복수 개의 스페이서(202)를 추가할 수 있다.

여기서, 스페이서(202)는 가압유닛(200) 및 몰드유닛(100)과 더불어 흑연으로 이루어져 복수 개가 적층 형태로 각각 상, 하부에 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 스페이서(202)의 구조에 따라 전극(230)에서 제1펀치(210) 및 제2펀치(220)를 통해 몰드유닛(100)으로 전달되는 전류가 집중되어 전력이용효율 및 발열효율을 높일 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 가압유닛(200)이 구성됨으로써 소결체(T)를 가압함과 동시에 안정적으로 전류를 제공하여 열을 발생시킬 수 있다.

한편, 챔버유닛(300)은 몰드유닛(100)과 가압유닛(200)을 내부에 수용하고, 전류를 인가하여 소결체(T)를 플라즈마 소결하도록 구성된다.

구체적으로 챔버유닛(300)은 크게, 선택적으로 내부가 밀폐 가능하도록 구성되는 케이스(310), 상기 케이스(310)상에 구비되어 내부를 선택적으로 진공상태로 만드는 별도의 진공펌프(320), 상기 케이스(310)상에 구비되어 내부를 냉각시키는 냉각부(330), 상기 전극(230)에 연결되어 선택적으로 전류를 제공하는 전류공급부 및 상기 케이스(310) 내부를 냉각시키는 냉각부(330)를 포함한다.

상기 케이스(310)는 일반적은 챔버 형태로 형성되며 내부에 상기 몰드유닛(100) 및 상기 챔버유닛(300)을 수용한다, 그리고 상기 진공펌프(320)에 의해 선택적으로 내부를 진공상태로 만들 수 있도록 밀폐 가능하게 구성된다. 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 사각 형태로 형성된다.

한편, 냉각부(330)는 케이스(310)상에서 소결체(T)의 소결공정이 종료된 후 냉각시키기 위한 구성으로써, 수냉식 또는 공냉식으로 구성될 수 있다.

본 실시예에서 상기 냉각부(330)는 상기 케이스(310) 내벽에 마련된 냉각수 유통관과, 상기 전극(230)에 마련된 냉각수 유통관으로 냉각수를 유통시킬 수 있도록 되어 있다.

이에 따라, 상기 이종소재의 소결공정을 진행하는 경우 상기 케이스(310) 내부 온도는 고온으로 승온되기 때문에 자연적인 냉각은 많은 시간이 필요하므로, 상기 냉각부(330)를 통해 냉각시간을 단축시킬 수 있다.

한편, 상기 온도측정부는 상기 챔버유닛(300)에 구비되어 상기 몰드유닛(100)이 가열되는 경우 상기 제1몰드부(110)와 상기 제2몰드부(120) 각각의 온도를 측정할 수 있다.

이와 같이 상기 온도측정부를 구비하여 이종소재의 소결공정을 진행할 때 상기 제1몰드부(110) 및 상기 제2몰드부(120) 각각의 온도를 측정하고 이에 대응하여 상기 몰드유닛(100)의 가열온도를 사용자가 조절할 수 있다.

본 실시예에서 상기 온도측정부는 상기 케이스(310)에 마련된 투시창을 통해 온도를 검출하는 적외선 온도검출 방식이 적용될 수 있으며, 이와 달리 다양한 형태로 적용될 수도 있다.

상기 전류공급부는 상기 전극(230)상에 각각 연결되어 사용자의 조작에 의해 상기 몰드유닛(100)으로 전류를 제공한다.

여기서, 상기 전류공급부는 사용자가 직접 조작할 수도 있고, 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 대응하여 자동으로 조절되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 상기 챔버유닛(300)이 구성됨으로써 상기 몰드유닛(100) 내부에 공급된 상기 소결체(T)에 전류를 공급하여 열을 발생시키며 소결공정을 진행할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 소결장치를 통해 이종소재가 소결되는 과정에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 몰드유닛(100)은 소결체(T)의 소결온도에 대응하여 다양한 두께로 구비될 수 있다. 자세한 내용은 후술하도록 한다.

계속해서, 복수 개의 몰드유닛(100) 중에서 소결체(T)의 소결온도에 대응하여 알맞은 두께를 가지는 몰드유닛(100)은 선택한다.

그리고 상기 몰드유닛(100) 내부에 상기 원료공급유닛을 통해 소결체(T)를 상기 관통공간 내부로 공급한 후 상기 진공펌프(320)에 의해 상기 케이스(310) 내부를 진공상태로 만든다.

이어서, 상기 가압유닛(200)이 상기 제1몰드부(110) 및 상기 제2몰드부(120)를 각각 가압함과 동시에 상기 몰드유닛(100) 내부가 가열하며, 몰드유닛(100)의 온도를 측정 및 관찰하여 전압 및 전류를 조절하면서 몰드유닛(100)의 내부에서부터 가열되도록 작동된다.

챔버유닛(300)에 의해 가열 시 승온과 등온유지를 반복하여 진행된다.

이에 따라 이종소재 및 합금 조성이 다른 동종소재의 소결 시 단일공정으로 본딩 공정 없이 고밀도 이면서도 부착력이 좋은 다원계 합금의 제조가 가능하며, 방전플라즈마 소결방식을 통해 가열함으로써 몰드유닛(100) 내부의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있다.

다음 도 5 내지 도 7을 통해 몰드유닛(100)에 따른 소결체(T)의 온도편차에 관하여 살펴보도록 한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 종래기술에서 일반적인 단일 몰드의 온도편차를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 종래기술에서 일반적인 단일몰드(101)의 두께 변화에 따른 온도편차를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 이중으로 형성된 몰드유닛(100)의 내부에 구비된 소결체(T)의 온도편차를 나타낸 도면이다.

본 발명에서 사용된 실험공정은 도 5 및 6의 기존몰드와 도 7의 제시하고 있는 몰드의 형상을 디자인하여 1300도의 소결온도에서 60MPa의 소결압력 조건으로 시뮬레이션 한 것이다.

먼저 도 5 및 도 6은 몰드유닛(100)이 단일몰드(101)로 형성되었을 때에 온도편차를 나타낸 도면이다.

도 5에서 소결체(T)를 중심으로 상, 하로 가압유닛(200)이 가압하고 있으며, 외측으로는 단일몰드(101)가 둘레를 감싸는 형태를 가지고 있다.

도시된 바와 같이, 단일몰드(101) 내부에 소결체(T)를 투입하여 가압한 후 전류를 인가하였을 때, 소결체(T)와 가압유닛(200)의 온도가 차이가 발생되는 것을 확인할 수 있다.

도면에서 푸른색으로부터 붉은색까지 온도가 상승되는 모습을 색감으로 표현하였다.

여기서 소결체(T)는 전체적으로 녹색으로 표시되고 있으며, 색감표기표에 대조했을 때, 충분하게 열이 전달되지 않았음을 확인할 수 있다.

이때, 실험조건은 단일 몰드의 외경을 Φ200mm로 실험하였고, 소결체(T)의 내부 온도편차가 26℃로 나타났으며, 전체구간의 온도편차는 57℃로 나타났다.

따라서, 일반적으로 사용되는 단일몰드(101)의 경우, 전류가 인가됨에 따라 보온이 충분하게 유지되지 않거나 열이 원할하게 전달되지 않게 되며, 소결체(T) 전체의 온도편차도 저온에서 26℃의 편차를 나타내고 있다.

다음 도 6에서는 단일몰드(101)의 두께를 두껍게 형성하여 소결을 진행했을 때, 소결체(T)의 온도편차를 나타낸 도면이다.

단일몰드(101)의 두께가 두꺼워짐에 따라 소결체(T)에 붉은색이 보이는 것을 확인할 수 있다. 도 6에서는 단일몰드(101)의 두께가 Φ250mm로 형성하였으며, 이에 따라 소결체(T)에도 일부 열이 전달되어 Φ200mm의 단일몰드(101)에서 보다 상승한 것을 확인할 수 있다.

실험결과, 단일몰드(101)의 두께를 크게 하였음에도 소결체(T)의 내부 온도편차가 33℃로 나타났고, 전체구간의 온도편차는 71℃였다.

이는 소결체(T)의 일부에만 열이 전달되어 소결체(T) 내부에서 온도편차가 크게 나타나게 된것이다.

이와 같이 온도편차가 더 크게 형성된 것은, 소결체(T)의 일부에가 고온의 열이 전달되고 또 다른 일부에는 열이 전달되지 못했기 때문에 편차가 크게 발생된 것이다.

또한 소결체(T)의 일부에만 열이 전달되어 단일몰드(101)가 두꺼워짐에 따라 단일몰드(101)까지는 열이 전달되지 않아 푸른색, 즉 저온이 되어 전체구간의 온도편차가 크게 된 것이다.

이렇게 가압유닛(200)과 소결체(T)의 온도의 차이가 발생하게 되면, 가압유닛(200)에 인가된 전류가 증가함에 따라 소결체(T)의 온도 또한 증가하게 되겠지만, 과전류에 따른 위험이 발생될 뿐만 아니라, 이 또한 소결체(T) 전체의 온도편차가 균일하지 않게 된다.

다음 도 7에서 이중몰드로 구비되어 실험을 진행하였을 때, 도시된 바와 같이 소결체(T)에 열이 고르게 분포되어 온도편차가 작은 것을 확인할 수 있다.

실험조건은 몰드유닛(100)이 제1몰드부(110)에서 소결영역(A)에 대응하여 제2몰드부(120)가 두껍게 형성되는 이중몰드 형태로 형성 되었다.

도시된 바와 같이, 소결체(T)가 전체적으로 붉은색을 띄었으며, 붉은색이전체적으로 고르게 분포된 것을 도면을 통해 확인할 수 있다.

따라서, 소결영역(A)에서 대응한 위치의 제2몰드부(120)에 의해 소결체(T)의 내부 온도 편차가 작으며, 열 또한 충분하게 전달되었다.

실험결과 내부 온도편차는 23℃, 전체구간의 온도편차는 64℃로 나타났다.

이는 제2몰드부(120)에 의해 소결영역(A)에서 소결체(T)가 보온이 되어 최소한으로 형성된 것이다.

이와 같은 형태로 제1몰드부(110) 및 제2몰드부(120)의 두께 변화에 따른 온도편차를 살펴본 결과, 제1몰드부(110)의 외측둘레에서 소결영역(A)에 대응된 위치에(120) 제2몰드부(120)가 형성된 형태에서 소결체(T)에 열 전달이 용이하고, 온도편차도 작은 것을 확인할 수 있었다.

다음 도 8을 통해 몰드유닛(100)의 제2실시예를 살펴보도록 한다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중몰드가 구비된 소결장치에서 몰드유닛(100)이 결합되는 형태를 나타낸 도면이다.

제2실시예에서 몰드유닛(100)은 상기 관통공간이 구비되는 제1몰드부(110) 및 제1몰드부(110)의 외측 둘레에 선택적으로 결합되는 제2몰드부(120)로 구비된다.

상기 소결영역(A)에 대응되는 상기 제1몰드부(110)의 외측 둘레에 상기 제2몰드부(120)가 삽입 결합되며, 제1몰드부(110) 및 제2몰드부(120) 각각이 복수 개로 구비되어 소결체(T)의 소결온도에 대응하여 서로 다른 두께를 선택하여 결합하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 제1몰드부(110) 내부에는 소결체(T)가 배치되며 균등한 온도로 가열하기 위해서는 제1몰드부(110)의 중심부에 배치되게 된다.
소결체(T)가 제1몰드부(110)에 배치되면 소결체(T)의 종류에 따라 두께가 서로 다른 제2몰드부(120)가 제1몰드부(110)의 둘레에 결합되는데, 소결체(T)의 소결온도가 높으면 두께가 상대적으로 두꺼운 제2몰드부(120)가 제1몰드부(110)에 결합되고, 이와 반대로 소결체(T)의 소결온도가 상대적으로 낮으면 상대적으로 두께가 얇은 제2몰드부(120)가 제1몰드부(110)의 외측둘레게 결합된다.
이와 같이 제1몰드부(110)에 제2몰드부(120)가 결합되는 형태에서는 소결체(T)의 배치가 제1몰드부(110)의 중심부에 배치되어야한다는 목적에 따른 선행을 위한 것으로 제1몰드부(110)를 장착한 후 제2몰드부(120)를 결합하여 소결체(T)의 배치가 흐뜨러지지 않게 한다는 효과를 얻을 수 있다.
또한 제1몰드부(110)는 소결체(T)를 고정하는 역할로 한정했을 때, 소결체(T)의 종류에 따라 제2몰드부(120)의 교체만 이루어져서 실험공정을 단순화하여 생산성을 증가시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.

따라서 몰드유닛(100)은 소결체(T)의 소결온도에 대응하여 개별적으로 선택할 수 있을뿐더러 세밀하게 온도를 조절할 수 있게 된다.

구체적으로, 제1몰드부(110)는 가압유닛(200) 및 소결체(T)를 수용하여 전류를 인가함에 따라 온도를 1차적으로 조절하며, 제2몰드부(120)는 제1몰드부(110)의 외측둘레에 삽입결합되어 소결체(T)의 온도를 균등하게 형성하기 위해 2차적으로 조절하게 된다.

이와 같은 형태로, 제1몰드부(110)와 제2몰드부(120) 사이에 미세한 틈이 발생될 수 있기 때문에 별도의 단열부(122)가 삽입될 수 있다.

여기서 단열부(122)는 고분자와 같이 신축성을 가지는 재질로 형성되며 따라서 제1몰드부(110) 및 제2몰드부(120) 사이를 빈틈없이 밀폐하게 된다.

여기서 엘라스토머는 외력을 가하여 잡아당기면 늘어나고, 외력을 제거하면 본래의 길이로 돌아가는 성질을 지닌 고분자로서, 고온에서도 탄성을 가지는 재질이라면 어떤 것이든 적용될 수 있다.

이와 같은 실링부는 링 형상으로 형성되거나 원통 형상으로 형성되어. 제2몰드부(120)의 내측면에 대응하여 전체에 형성되도록 할 수 있고, 제2몰드부(120)의 상부에서 제1몰드부(110)와 이격된 틈에만 구비될 수 있다.

따라서 제2몰드부(120)가 삽입 결합되는 형태라도 틈새로 방열되는 열을 차단하여 소결체(T)에 양질의 열을 가할 수 있다.

100: 몰드유닛
110: 제1몰드부
120: 제2몰드부
122: 단열부
200: 가압유닛
202: 스페이서
210: 제1펀지
220: 제2펀치
230: 전극
300: 챔버유닛
310: 케이스
320: 펌프
330: 냉각부
340: 전류공급부

Claims (9)

1. 내부에 소결체가 공급되도록 상하로 관통되는 관통공간이 형성되고, 길이방향을 따라 상기 소결체가 배치되는 소결영역의 둘레가 상대적으로 두껍게 형성되는 몰드유닛;
   상기 몰드유닛의 대향되는 양측에서 일부가 상기 관통공간 내에 삽입되며 상기 소결체를 가압하는 가압유닛; 및
   상기 몰드유닛과 상기 가압유닛을 내부에 수용하고, 상기 몰드유닛에 전류를 인가하여 상기 소결체를 방전 플라즈마 소결하는 챔버유닛;
   을 포함하며,
   상기 몰드유닛은, 상기 가압유닛 및 상기 소결체를 감싸는 형태로 형성되는 제1몰드부 및 상기 소결영역을 포함하게 상기 제1몰드부의 외측 둘레에 결합되는 제2몰드부를 포함하고, 제2몰드부는 내측 둘레에 단열부가 결합되어 제2몰드부가 제1몰드부의 외측둘레에 빈틈없이 밀폐되는 소결장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드유닛은,
   상기 가압유닛 및 상기 소결체를 감싸는 형태로 형성되는 제1몰드부; 및
   상기 제1몰드부의 외측 둘레에서 상기 소결영역에 대응하여 형성되는 제2몰드부; 를 포함하는 소결장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2몰드부는,
   복수 개로 구비되어 상기 소결체의 소결온도에 대응하여 서로 다른 두께를 선택하여 결합하는 것을 특징으로 하는 소결장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 챔버유닛은,
   상기 몰드유닛의 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소결장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 챔버유닛은,
   선택적으로 내부를 냉각시키는 별도의 냉각부를 더 포함하는 소결장치.
9. 제1항에 있어서
   상기 가압유닛은,
   상기 관통공간의 둘레상에 카본 시트지를 빈틈없이 삽입하여 소결체를 가압하는 것을 특징으로 하는 소결장치.

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