KR102001397B1 - Manufacturing Method of Aluminum-Silicon Carbide Using By-product of Cutting Process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄 압출재의 절삭파편(스크랩) 및 폐실리콘 슬러지의 실리콘카바이드를 이용하여 저렴한 비용으로 고강도 복합소재인 알루미늄-실리콘카바이드 제조할 수 있는 절삭공정 부산물을 이용한 알루미늄-실리콘카바이드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 알루미늄을 포함하는 제1원료를 절단, 세척한 다음, 건조하는 단계; (b) 상기 제1원료와 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제2원료를 혼합한 다음 분쇄하여 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축 및 소결하여 압축성형체를 제조하는 단계를 포함하는 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a process for producing aluminum-silicon carbide using cutting-off by-products which can produce aluminum-silicon carbide, which is a high strength composite material, at low cost by using cutting fragments (scrap) of aluminum extruded material and silicon carbide of waste silicon sludge will be. (A) cutting, washing and drying a first raw material containing aluminum; (b) preparing an aluminum-silicon carbide composite powder by mixing the first raw material and a second raw material containing silicon carbide (SiC) and then pulverizing the mixture; And (c) compressing and sintering the aluminum-silicon carbide composite powder to produce a compression-molded body.

Description

절삭공정 부산물을 이용한 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법{Manufacturing Method of Aluminum-Silicon Carbide Using By-product of Cutting Process}Technical Field [0001] The present invention relates to an aluminum-silicon carbide manufacturing method using a by-

본 발명은 절삭공정 부산물을 이용한 알루미늄-실리콘카바이드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 압출재의 절삭파편(스크랩) 및 폐실리콘 슬러지의 실리콘카바이드를 이용하여 저렴한 비용으로 고강도 복합소재인 알루미늄-실리콘카바이드 제조할 수 있는 절삭공정 부산물을 이용한 알루미늄-실리콘카바이드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing aluminum-silicon carbide using a by-product of cutting, and more particularly, to a method of manufacturing aluminum-silicon carbide using a by- To a process for producing aluminum-silicon carbide using a by-product of a cutting process capable of producing silicon carbide.

복합소재는 금속, 세라믹, 화학소재 등 개별 소재의 성능 한계를 극복할 수 있는 대안으로 각광받고 있다. 2012년 10월에 발행된 한국섬유산업연합회 보도자료에 따르면, 한국의 탄소 소재 시장의 세계 시장 점유율은 2% 내외 수준이며, 이를 토대로 다기능 탄소 복합소재의 국내시장 규모를 추정해보면 2011년 기준 415억달러에서 2020년까지 1,563억 달러까지 성장할 것으로 예상된다.Composite materials are attracting attention as an alternative to overcome the limitations of individual materials such as metals, ceramics, and chemical materials. According to the press release of the Korea Textile Industry Association, issued in October 2012, Korea's global market share of the carbon materials market is around 2%. Based on this, the domestic market size of multifunctional carbon composite materials is estimated to reach USD 41.5 billion To $ 156.3 billion by 2020.

또한 2015년 1월부터 발효되는 European Directive 2000/53/CE의 ELV(End Life Vehicle) 등 환경 규제에 강화에 따라 차량용 섬유 시장 급성장이 예상된다. 따라서 세계 탄소섬유 복합재 수요는 현재 4.6만톤에서 2015년 9.6만 톤으로 연평균 20% 이상의 성장이 예상되나 절대 수요량이 미미한 상황이다. 다만 스포츠 레저용품, 항공기 등 기존 수요에 풍력발전기 날개, 자동차 구조부품 등의 신규 수요가 빠르게 성장할 것으로 예측된다. 특히 유럽에서는 BMW가 신형차종인 i3/8 시리즈에 탄소섬유 복합소재를 차체(Body-in-White)에 적용하여 올해 시장에 출시하였으며, 시장의 반응이 좋아 향후 자동차 적용 수요가 커질 것으로 예상된다. 또한 사우디, 터키 등 후발업체들의 신규 생산능력도 2015년 3.3만 톤 증가하여 세계 공급량은 12.5만톤에 이를 것으로 전망되며 수요에 비해 생산능력이 과도하여 2.9만톤의 공급과잉이 예상된다.In addition, the automotive textile market is expected to grow sharply thanks to the strengthening of environmental regulations such as ELV (End Life Vehicle) of European Directive 2000/53 / CE, effective from January 2015. Accordingly, demand for global carbon fiber composites is projected to grow at an annual CAGR of more than 20% from 46,000 tonnes to 96,000 tonnes in 2015. Nevertheless, demand is insignificant. However, new demand for wind turbine blades and automotive structural components is expected to grow rapidly in existing demand such as sports leisure goods and aircraft. Especially in Europe, BMW introduced the new i3 / 8 series of carbon fiber composite materials to the body-in-white market this year, and it is expected that demand for automobiles will increase in the future due to the market reaction. In addition, second-tier companies such as Saudi Arabia and Turkey are expected to increase their new production capacity by 33,000 tons in 2015, and supply to the world is expected to reach 125,000 tons. Overcapacity is expected to exceed 29,000 tons.

아울러 경량 금속소재의 경우 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄 등 고기능성 고부가가치 비철금속 소재 수요가 증가하고 있으며, 환경규제 강화에 따라 생산기술의 발전이 지속되어 2020년 39,000억 달러로 성장하여 연평균 5.4% 성장률이 예상된다. 하지만 경량 금속소재의 경우 철이 비하여 강도가 낮으며, 가공시 많은 비용을 필요로 하므로 그 적용에 있어서 한계를 가지고 있다.In addition, demand for high-performance, high value-added non-ferrous metals such as aluminum, magnesium, and titanium is increasing in light metal materials. Growth of production technology will continue with the enforcement of environmental regulations, and will grow at an annual average of 5.4% do. However, the weight of the light metal material is lower than that of iron, and the cost is high in the processing.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 알루미늄 압출재의 절삭파편(스크랩) 및 폐실리콘 슬러지의 실리콘카바이드를 이용하여 저렴한 비용으로 고강도 복합소재인 알루미늄-실리콘카바이드 제조할 수 있는 절삭공정 부산물을 이용한 알루미늄-실리콘카바이드의 제조방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a process for producing aluminum-silicon carbide, which is a composite material of high strength at a low cost by using cutting scrap of aluminum extruded material and silicon carbide of waste silicon sludge. - a method for producing silicon carbide.

상술한 문제를 해결하기 위해, 제1양태에 의한 본 발명은 (a) 알루미늄을 포함하는 제1원료를 절단, 세척한 다음, 건조하는 단계; (b) 상기 제1원료와 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제2원료를 혼합한 다음 분쇄하여 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축 및 소결하여 압축성형체를 제조하는 단계를 포함하는 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to a first aspect is characterized in that (a) cutting, washing and drying a first raw material containing aluminum; (b) preparing an aluminum-silicon carbide composite powder by mixing the first raw material and a second raw material containing silicon carbide (SiC) and then pulverizing the mixture; And (c) compressing and sintering the aluminum-silicon carbide composite powder to produce a compression-molded body.

상기 제1원료는 절삭 칩, 캔, 판재 또는 각재를 포함할 수 있다.The first raw material may include a cutting chip, a can, a plate or a slab.

상기 절삭 칩은 알루미늄 절삭공정 부산물일 수 있다.The cutting chip may be a by-product of the aluminum cutting process.

상기 실리콘 카바이드는 태양광 판넬 또는 반도체의 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물에서 유래한 것일 수 있다.The silicon carbide may be derived from a silicon ingot cutting process by-product of a solar panel or a semiconductor.

상기 실리콘 카바이드는 상기 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물을 산처리한 다음, 초음파 분무를 통하여 제조될 수 있다.The silicon carbide may be prepared by acid treatment of the silicon ingot cutting process by-products and then ultrasonic spraying.

상기 (a)단계는 절단한 제1원료를 물 및 세정제와 혼합한 다음 원심분리형 세정기를 이용하여 세척하고, 진공건조기를 이용하여 건조하는 단계일 수 있다.In the step (a), the cut raw material may be mixed with water and a cleaning agent, followed by washing using a centrifugal separator, followed by drying using a vacuum dryer.

상기 (b)단계는 유성밀러를 이용하여 100~1000rpm에서 5~60분간 수행하며, 제2원료의 함량은 제1원료대비 1~10중량%일 수 있다.The step (b) may be carried out using a planetary miller at 100 to 1000 rpm for 5 to 60 minutes, and the content of the second raw material may be 1 to 10% by weight relative to the first raw material.

상기 (c) 단계는; (i) 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 쳄버에 삽입하는 단계; (ii) 상기 쳄버를 350~500℃까지 2~10℃/min의 속도로 1차 가열하는 단계; (iii) 상기 쳄버를 감압하여 성형체 내부의 가스를 제거하는 단계; (iv) 상기 쳄버를 520~900℃까지 5~15℃/min의 속도로 2차 가열하는 단계; 및 (v) 상기 쳄버를 100~200MPa의 압력으로 10~60분간 가압하는 단계를 포함할 수 있다.The step (c) comprises: (i) inserting an aluminum-silicon carbide composite powder into a chamber; (ii) first heating the chamber to a temperature of 350 to 500 ° C at a rate of 2 to 10 ° C / min; (iii) decompressing the chamber to remove gas inside the formed body; (iv) secondarily heating the chamber to 520 to 900 ° C at a rate of 5 to 15 ° C / min; And (v) pressurizing the chamber at a pressure of 100 to 200 MPa for 10 to 60 minutes.

또한 제2양태에 의한 본 발명은 방법으로 제조되는 알루미늄-실리콘 카바이드를 제공한다.The present invention according to the second aspect also provides aluminum-silicon carbide produced by the method.

본 발명에 의한 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법은 알루미늄 절삭공정의 부산물 및 반도체공정의 부산물을 이용하여 알루미늄-실리콘 카바이드를 제조할 수 있으므로, 폐기물로 버려지거나 재강시 탈산재로 이용되는 알루미늄을 재활용하여 수입에 의존하고 있는 알루미늄을 소모양을 크게 저감할 수 있을 뿐만 아니라 고부가가치를 가지는 복합소재를 저렴하게 생산가능하다.The method for producing aluminum-silicon carbide according to the present invention can produce aluminum-silicon carbide by using by-products of aluminum cutting process and by-products of semiconductor processing, so that aluminum, which is used as waste material or used as de- Aluminum that depends on import can not only reduce the shape of cow but also can produce composite material with high added value at low cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료의 사진으로 (a)는 알루미늄 절삭칩, (b)는 실리콘 카바이드의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 절삭 칩의 세척공정을 나타낸 것으로 (a) 일정온도의 물 준비, (b) 세정제의 준비 및 (c) 물, 세정제 및 절삭 칩의 혼합을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원신분리형 세척기의 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조기의 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 절삭 칩의 세척전후의 비교를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성밀러의 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성밀러를 이용한 분쇄과정을 나타낸 사진으로, (a)원료 준비, (b)각 통(Jar)에 원료 및 볼 삽입, (c) 유성밀러 가동, (d) 본쇄된 원료 회수를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 사진으로 (a)는 분쇄가 잘 일어나지 않은 실시예, (b)는 본쇄가 잘 일어난 실시예의 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 사진으로 (a)는 분쇄불량, (b)는 분쇄입자 산화가 일어난 실시예의 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 입도분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 제작과정을 나타낸 사진으로 (a)는 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 마운팅 과정, (b)는 표면연마과정을 나타낸 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 표면 분석결과를 나타낸 것으로 (a)는 실리콘 카바이드함유량 10중량% 및 유성밀러 가동시간 5분, (b)는 실리콘 카바이드함유량 10중량% 및 유성밀러 가동시간 30분, (c)는 실리콘 카바이드함유량 10중량% 및 유성밀러 가동시간 5분, (d)는 실리콘 카바이드함유량 5중량% 및 유성밀러 가동시간 30분으로 실시한 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말 표면을 확대한 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 EDX분석 사진이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 X선 맵핑(Mapping)결과를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 단면의 사진을 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축하기 위한 금형(a) 및 살기 금형을 가열하기 위한 소결장치(b)를 나타낸 사진이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 실온에서 소결한 사진이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 고온에서 소결한 사진이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 소결시 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 이용하여 제작된 압출재를 나타낸 사진이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출제의 제작과정(a) 및 압출재(b)의 사진이다.
도 22은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출재의 인장강도 및 연신율 공인 시험결과이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출재의 열전도도 공인 시험결과이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출재의 밀도 공인 시험결과이다.
1 is a photograph of a raw material according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is an aluminum cutting chip, and (b) is a photograph of silicon carbide.
2 shows a cleaning process of an aluminum cutting chip according to an embodiment of the present invention, which comprises (a) preparing water at a certain temperature, (b) preparing a cleaning agent, and (c) photographing a mixture of water, to be.
FIG. 3 is a photograph of a detachable cleaner according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of a vacuum dryer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a photograph showing a comparison of aluminum cutting chips before and after cleaning according to an embodiment of the present invention. FIG.
6 is a photograph of a planetary mirror according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a photograph showing a pulverizing process using a planetary miller according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 (a) shows the preparation of the raw material, (b) inserts the raw material and balls into each jar, d) the number of raw materials collected.
FIG. 8 is a photograph of an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is an example in which pulverization does not occur well, and FIG.
FIG. 9 is a photograph of an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 (a) is a photograph of an example in which pulverization failure and (b)
10 is a graph illustrating particle size analysis results according to an embodiment of the present invention.
11 is a photograph showing a manufacturing process of a test piece according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a process of mounting an aluminum-silicon carbide composite powder and (b) is a surface polishing process.
FIG. 12 shows the results of surface analysis of the aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention, wherein (a) shows a silicon carbide content of 10% by weight and a planetary mirror operating time of 5 minutes, (C) shows a silicon carbide content of 10% by weight and a planetary mirror operating time of 5 minutes, (d) shows a silicon-carbide content of 5% by weight and a planetary mirror operating time of 30 minutes, Fig. 2 is an enlarged view of the surface of the carbide composite powder.
13 is an EDX analysis image of an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention.
14 shows X-ray mapping results of an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention.
15 is a photograph of a cross section of an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention.
16 is a photograph showing a mold (a) for compressing aluminum-silicon carbide composite powder and a sintering apparatus (b) for heating a living mold according to an embodiment of the present invention.
17 is a photograph of a sintered aluminum-silicon carbide composite powder at room temperature according to an embodiment of the present invention.
18 is a photograph of sintering the aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention at a high temperature.
FIG. 19 is a graph showing a change in temperature during sintering of an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention. FIG.
20 is a photograph showing an extruded material manufactured using an aluminum-silicon carbide composite powder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a photograph of the manufacturing process (a) and the extruded material (b) of the extruded product according to the embodiment of the present invention.
22 is a test result of the tensile strength and elongation of an extruded material according to an embodiment of the present invention.
23 is a test result of the thermal conductivity of the extruded material according to an embodiment of the present invention.
24 is a density test result of an extruded material according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification, when an element is referred to as "including " an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

본 발명은 (a) 알루미늄을 포함하는 제1원료를 절단, 세척한 다음, 건조하는 단계; (b) 상기 제1원료와 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제2원료를 혼합한 다음 분쇄하여 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축 및 소결하여 압축성형체를 제조하는 단계를 포함하는 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법에 관한 것이다.(A) cutting, washing and drying a first raw material containing aluminum; (b) preparing an aluminum-silicon carbide composite powder by mixing the first raw material and a second raw material containing silicon carbide (SiC) and then pulverizing the mixture; And (c) compressing and sintering the aluminum-silicon carbide composite powder to produce a compression-molded body.

본 발명에 있어서 상기 제1원료는 절삭 칩, 캔, 판재 또는 각재를 포함할 수 있다. 기존의 압출 공정에서의 알루미늄 재활용은 주로 초기의 일차적인 공정인 환봉형 모재의 압출 공정에서 생성되는 스크랩에 제한되어 있어, 원자재로의 원초적 순환에 활용되는 것이 대부분이다. 하지만 절삭과정에서 생성되는 절삭 칩의 경우 그 활용이 제한되어 주조공정의 저가형 탈산제로 사용되어 왔다. 아울러 원자재로 재 용해되어 사용되는 경우 슬래그의 발생으로 인하여 회수율이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 발명에서는 알루미늄을 포함하는 절삭 칩, 캔, 판재 또는 각재를 절단 후 사용하여 저렴한 가격에 알루미늄 원료를 공급할 수 있으며 알루미늄의 회수율을 높여 제조에 필요한 비용을 최소화 할 수 있다.In the present invention, the first raw material may include a cutting chip, a can, a plate material, or a grooved material. Aluminum recycling in the conventional extrusion process is mainly limited to the scrap generated in the initial primary process, which is the extrusion process of the round bar type base material, and is mostly used for the original circulation to the raw materials. However, cutting chips generated during cutting have limited use and have been used as low-cost deoxidizers in casting processes. In addition, when recycled as a raw material, it is disadvantageous in that the recovery rate is lowered due to occurrence of slag. Therefore, in the present invention, it is possible to supply the aluminum raw material at low cost by cutting and using cutting chips, cans, plate materials or slabs including aluminum, and it is possible to increase the recovery rate of aluminum and minimize the manufacturing cost.

또한 실리콘 카바이드는 태양광 판넬 또는 반도체의 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물일 수 있다. 태양광 판넬 및 반도체의 실리콘 잉곳 절삭 공정에서 생성되는 폐 실리콘 슬러지는 국내외적으로 그 분리 공정 기술 개발이 활발히 이루어져 어느 정도 확립 단계에 있다. 하지만 실리콘 슬러지의 입자가 매우 작으므로 원자재로의 사용은 제한적으로 이루어지고 있다. 하지만 본 발명과 같이 알루미늄-실리콘 카바이드를 제작함에 있어서는 작은 입자를 그대로 활용 가능하므로, 낮은 가격으로 복합재의 생산이 가능하다. Silicon carbide may also be a by-product of the silicon ingot cutting process in solar panels or semiconductors. The waste silicon sludge generated in the silicon ingot cutting process of solar panels and semiconductors is in the stage of establishing to some extent by the development of the separation process technology domestically. However, since the particles of silicon sludge are very small, their use as raw materials is limited. However, as in the present invention, since small particles can be directly used for manufacturing aluminum-silicon carbide, it is possible to produce a composite material at a low cost.

아울러 상기 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물에서 실리콘 카바이드를 분리할 수 있는 공정이라면 제한 없이 사용하여 실리콘 카바이드를 제조할 수 있지만 바람직하게는 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물을 산처리한 다음, 초음파 분무를 통하여 제조될 수 있다.In addition, silicon carbide can be produced without any limitation as long as it can separate silicon carbide from the by-product of the silicon ingot cutting process. Preferably, the silicon carbide can be produced by acid treatment of the silicon ingot cutting process and then ultrasonic spraying .

본 발명에 있어서, (a)단계는 절단한 제1원료를 물 및 세정제와 혼합한 다음 원심분리형 세정기를 이용하여 세척하고, 진공건조기를 이용하여 건조하는 단계이다. 가열, 압출, 냉각, 교정 및 절삭공정을 거치는 알루미늄의 압출공정에 있어서, 상기 절삭공정에서 리본형태의 파편이 생성될 수 있다. 또한 이 외에도 상기 기재한 바와 같이 캔, 판재 또는 각재의 재활용품이나 재활용 시 발생하는 파편을 사용하는 것도 가능하다. 상기와 같이 수집된 제1원료를 적절한 크기로 절단되어 세척하게 되는데 이때 사용되는 세척액은 상기 제1원료의 표면에 부착된 오염을 제거할 수 있는 용액이라면 제한 없이 사용 가능하지만 바람직하게는 물과 세정제를 사용할 수 있다. 상기 세정제는 시중에서 구매할 수 있는 세정제를 제1원료의 오염정도 및 제조원가 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.In the step (a) of the present invention, the cut raw material is mixed with water and a cleaning agent, followed by washing using a centrifugal separator and drying using a vacuum dryer. In the aluminum extrusion process through heating, extrusion, cooling, calibrating and cutting processes, ribbon-like debris may be generated in the cutting process. In addition, as described above, it is also possible to use recycled products such as cans, plates, or sheets, or debris generated during recycling. The first raw material collected as described above is cut to an appropriate size and washed. The washing solution used herein is not particularly limited as long as it is a solution capable of removing contamination adhering to the surface of the first raw material. Preferably, Can be used. It is preferable that the detergent is selected in consideration of contamination degree of the first raw material, manufacturing cost, and the like.

상기와 같이 물 및 세정제와 혼합된 제1원료는 원심분리형 세정기에 투입되어 세정된다. 상기 원심분리형 세정기는 원통형의 세정수단이 회전하며 내부의 원료를 세정하는 장치로, 제1원료의 오염도 및 세정제의 종류에 따라 회전속도 및 세정시간을 조절하여 사용 가능하지만, 바람직하게는 500~900rpm의 속도로 10~50분, 더욱 바람직하게는 600~800rpm의 속도로 20~40분 동안 세정할 수 있다. 상기 원심분리형 세정기가 500rpm미만으로 회전하거나 10분 미만으로 세정하는 경우 세정이 완전히 되지 않아 차후 분쇄공정에서 분쇄가 어렵거나, 불순물이 섞일 수 있으며, 900rpm 또는 50분을 초과하여 세정하는 경우 제1원료가 서로 접촉되어 분쇄될 수 있어 건조시 효율성이 떨어질 수 있다. 또한 세척이 완료된 이후 세정제 없이 물을 이용하여 2~10번 추가로 세척하여 세정제 성분을 제거하는 것도 가능하다.As described above, the first raw material mixed with the water and the cleaning agent is put into the centrifugal separator to be cleaned. The centrifugal type scrubber is a device for cleaning a raw material in a cylindrical shape by rotating cylindrical cleaning means. The centrifugal type scrubber can be used by adjusting the rotation speed and the cleaning time according to the contamination degree of the first raw material and the type of the cleaning agent. At a speed of 10 to 50 minutes, more preferably at a speed of 600 to 800 rpm for 20 to 40 minutes. When the centrifugal separator is rotated at a speed less than 500 rpm or less than 10 minutes, the cleaning is not completed, so that it may be difficult to grind in the subsequent grinding process, impurities may be mixed, and when cleaning is performed at 900 rpm or more than 50 minutes, May be in contact with each other and may be pulverized, thereby decreasing efficiency in drying. It is also possible to remove the detergent component by washing with water 2 to 10 times without the detergent after the washing is completed.

상기와 같은 방법으로 세척된 제1원료는 진공건조기를 통하여 내부의 잔여수분을 제고하며, 산화를 방지하게 된다. 이때 상기 제1원료를 건조할 수 있는 진공건조기를 제한 없이 사용 가능하며, 포함되어 있는 수분의 함량에 따라 적절한 시간동안 건조될 수 있다.The first raw material washed by the above-described method is heated by a vacuum dryer to prevent the oxidation of residual water inside. At this time, a vacuum dryer capable of drying the first raw material may be used without limitation, and may be dried for a suitable time according to the content of moisture contained therein.

본 발명에 있어서, 상기 (b)단계는 유성밀러를 이용하여 100~1000rpm에서 5~60분간 수행하며, 제1원료 100중량부에 대한 제2원료의 중량부가 1~10일 수 있다. 상기 (b)단계는 알루미늄과 실리콘 카바이드를 혼합하여 분쇄하는 단계로, 유성밀러를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.In the present invention, the step (b) may be performed using a planetary miller at 100 to 1000 rpm for 5 to 60 minutes, and the weight ratio of the second raw material to 100 parts by weight of the first raw material may be 1 to 10 parts by weight. In the step (b), aluminum and silicon carbide are mixed and pulverized. Preferably, the step (b) is performed using a planetary mirror.

상기 유성밀러는 회전하는 통(Jar)내부 볼(Ball)의 운동에 의하여 통 내부에 투입된 원료를 분쇄하는 회전식 분쇄기의 일종으로, 통의 회전시 내부 볼이 불규칙적으로 원료와 접촉하여 원료를 분말로 제조한다. 분쇄 과정 중 각 원료의 분말이 볼 사이에서 미세파단 및 냉간압접(Cold welding)을 반복하여 최종적으로 원자 규모까지 혼합되어 특수한 미세구조의 분말을 완성하게 된다. The planetary miller is a type of rotary grinder that crushes raw materials introduced into a cylinder by the motion of a ball inside a rotating cylinder Jar. When the cylinder rotates, the inner balls irregularly come into contact with the raw material, . During the grinding process, the powder of each material is repeatedly subjected to micro-fracture and cold welding between the balls, and finally mixed to the atomic scale to complete the powder having a specific microstructure.

상기 유성밀러의 효율을 결정하는 인자는 하기와 같다.The factors that determine the efficiency of the planetary mirror are as follows.

㉮ 밀링 볼과 시료의 비율 : 장입된 볼과 분말의 부피가 용기 내용적에 비하여 많을 경우 볼의 낙하거리가 감소하여 충격 에너지가 감소하고, 적은 경우 볼과 볼의 충돌이 유발되어 불순물 유입이 증가 하고 생산성이 낮아질 수 있다. 따라서 본 발명에서는 볼과 원료의 혼합물은 통의 내용적의 20~50부피%가 장입되는 것이 바람직하다. 비율 Ratio of milling ball to sample: When the volume of loaded balls and powder is larger than the volume of the container, the dropping distance of the ball is decreased and the impact energy is decreased. Productivity can be lowered. Therefore, in the present invention, it is preferable that the mixture of the ball and the raw material is charged in an amount of 20 to 50% by volume of the inner volume of the cylinder.

㉯ 밀링 볼의 크기와 양 : 사용되는 밀링볼은 직경이 5~20mm일 수 있다, 밀링볼의 크기가 20mm보다 커지는 경우, 원료 분쇄시 입자의 크기가 커져 원하는 크기로 분쇄하기 어려우며, 5mm미만인 경우 밀링볼의 질량이 줄어들어 분쇄가 용이하지 않다.㉯ Size and volume of milling balls: Milling balls used can be 5 ~ 20mm in diameter. When the size of milling balls is larger than 20mm, it is difficult to grind to the desired size due to the increase of particle size at the milling of raw material. The mass of the milling ball is reduced and the milling is not easy.

㉰ 밀링 볼과 용기(Jar)의 재질 : 밀링볼과 용기의 재질은 내부 원료가 분쇄되는 동안 파손되어 원료에 혼합되지 않는 재질이면 제한 없이 사용가능하지만, 바람직하게는 스테인레스, 알루미나 또는 지르코늄이 사용될 수 있다.㉰ Material of milling balls and jars: The material of the milling balls and the container can be used without restrictions as long as the material is not mixed with the raw materials during the crushing of the internal raw materials, but preferably stainless steel, alumina or zirconium can be used have.

㉱ 밀링 속도와 시간 : 유성밀러는 중력과 원심력의 관계에 의한 적당한 높이에서 볼이 낙하하여 통의 하부에 있는 분말과 충돌을 일으켜 분말을 파쇄한다. 그러므로 회전 속도가 느린 경우 볼이 용기의 벽면을 따라 올라가지 못하고 통의 벽면과 마찰만을 일으키며, 속도가 빠른 경우 용기 벽에 작용 하는 원심력이 볼의 중력 보다 큰 경우 원심력에 의해 볼이 통의 내면에 부착되어 낙하하지 않아 분말의 분쇄가 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 상기 유성밀러의 회전속도는 200~800rpm, 바람직하게는 400~600rpm일 수 있다.㉱ Milling speed and time: The planetary miller collides with the powder at the bottom of the barrel at the proper height due to the relationship between gravity and centrifugal force, and crushes the powder. Therefore, if the speed of rotation is slow, the ball can not rise along the wall of the container and only causes friction with the wall of the barrel. If the centrifugal force acting on the container wall is higher than the ball's gravity when the velocity is high, So that the powder can not be crushed. Accordingly, the rotational speed of the planetary mirror may be 200 to 800 rpm, preferably 400 to 600 rpm.

㉲ 밀링 분위기 : 유성 밀링은 내부의 원료 밀 볼의 마찰에 의하여 많은 열이 발생하며, 분쇄되는 입자의 크기가 매우 작으므로, 공기 중의 산소와 반응하여 산화 반응이 일어날 수 있다. 따라서 상기 통(Jar)의 내부를 N2, Ar 또는 Ne 등의 불활성 가스로 채우거나 진공으로 유지하여 원료의 산화를 막는 것이 바람직하다.㉲ Milling atmosphere: The oil milling generates a lot of heat by the friction of the raw material wheat balls, and since the size of the pulverized particles is very small, oxidation reaction may occur due to reaction with oxygen in the air. Therefore, it is preferable to fill the inside of the cylinder Jar with an inert gas such as N 2 , Ar or Ne or to keep it in a vacuum to prevent oxidation of the raw material.

본 발명에서 상기 (c) 단계는 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축 및 소결하여 압축성형체를 제조하는 단계로, (i) 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 쳄버에 삽입하는 단계; (ii) 상기 쳄버를 350~500℃까지 2~10℃/min의 속도로 1차 가열하는 단계; (iii) 상기 쳄버를 감압하여 성형체 내부의 가스를 제거하는 단계; (iv) 상기 쳄버를 520~900℃까지 5~15℃/min의 속도로 2차 가열하는 단계; 및 (v) 상기 쳄버를 5~100MPa의 압력으로 10~60분간 가압하는 단계를 포함할 수 있다. In the step (c) of the present invention, the compression-molded body is manufactured by compressing and sintering the aluminum-silicon carbide composite powder, the method comprising the steps of: (i) inserting the aluminum-silicon carbide composite powder into the chamber; (ii) first heating the chamber to a temperature of 350 to 500 ° C at a rate of 2 to 10 ° C / min; (iii) decompressing the chamber to remove gas inside the formed body; (iv) secondarily heating the chamber to 520 to 900 ° C at a rate of 5 to 15 ° C / min; And (v) pressurizing the chamber at a pressure of 5 to 100 MPa for 10 to 60 minutes.

알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 상온에서 압축 성형하는 경우, 성형체의 치밀성이 떨어질 수 있다. 따라서 상기 복합분말을 고온으로 가열한 다음, 압축성형하여 치밀성을 높이는 것이 바람직하다. 또한 상기 복합분말의 치밀성 향상 및 기공제어를 위하여 쳄버를 감압하여 진공으로 유지하는 것이 바람직하다. 이때, 일반적으로 사용되는 부스터 프레스는 단순히 분말의 압착만을 위하여 제조되는 것이 대부분이므로, 도 16애 나타난 바와 같이, 진공 쳄버와 히터를 설치하여 복합분말을 제조하는 것이 바람직하다.When the aluminum-silicon carbide composite powder is compression-molded at room temperature, the compactness of the formed body may be deteriorated. Therefore, it is preferable that the composite powder is heated to a high temperature and then compression molded to increase the compactness. In order to improve the denseness of the composite powder and to control the pores, it is preferable that the chamber is depressurized and held in a vacuum. In this case, since a commonly used booster press is mainly manufactured only for pressing the powder, it is preferable to manufacture a composite powder by installing a vacuum chamber and a heater as shown in FIG.

상기 히터는 쳄버를 가열할 수 있는 히터라면 자유롭게 선택하여 사용할 수 있으며, 쳄버내의 가스 제거 및 가열시 편의를 위하여 2단계로 나누어 쳄버를 가열할 수 있다(도 19). 1차 가열은 상기 쳄버를 350~500℃까지, 바람직하게는 400~460℃까지, 2~10℃/min, 바람직하게는 5~9℃/min의 속도로 가열하는 단계로 내부에 있는 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 변화는 없지만 복합분말 내부에 존재하는 기체가 배출될 수 있다. The heater can be freely selected if it is a heater capable of heating the chamber, and the chamber can be heated in two steps for convenience of gas removal and heating in the chamber (FIG. 19). The first heating is a step of heating the chamber to a temperature of 350 to 500 ° C, preferably 400 to 460 ° C at a rate of 2 to 10 ° C / min, preferably 5 to 9 ° C / min, There is no change in the silicon carbide composite powder, but the gas present inside the composite powder can be discharged.

상기와 같이 1차 가열된 쳄버는 내부의 가스를 제거하기 위하여 감압하는 단계를 거친다. 상기 감압단계는 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말 내부에 존재하는 유해가스를 제거하기 위한 단계로 10-3~10-1torr의 압력까지 감압하는 것이 바람직하다.The chamber, which is heated as described above, is subjected to a decompression step to remove the internal gas. The depressurization step is a step for removing harmful gas present in the aluminum-silicon carbide composite powder, and it is preferable to reduce the pressure to a pressure of 10 -3 to 10 -1 torr.

감압단계가 완료되면 쳄버를 2차 가열하여 소결하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 소결단계는 상기 쳄버를 520~900℃, 바람직하게는 650~750℃까지 5~15℃/min, 바람직하게는 8~13℃/min의 속도로 가열한 다음, 30~170분 바람직하게는 60~120분, 더욱 바람직하게는 80~100분 동안 유지하는 것이 바람직하다. 이때 쳄버의 내부에 존재하는 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말은 500~650℃, 바람직하게는 550~600℃의 온도로 가열되어 소결된다.When the decompression step is completed, a step of second heating and sintering the chamber may be performed. The sintering is performed by heating the chamber at a temperature of 520 to 900 ° C, preferably 650 to 750 ° C at a rate of 5 to 15 ° C / min, preferably 8 to 13 ° C / min, For 60 to 120 minutes, and more preferably for 80 to 100 minutes. At this time, the aluminum-silicon carbide composite powder existing in the chamber is heated and sintered at a temperature of 500 to 650 ° C, preferably 550 to 600 ° C.

상기 2차 가열 단계 이후, 알루미늄-실리콘 카바이드 1차 성형체가 생성되며, 제조된 성형체의 내부기공을 제거하고 공극을 줄이며, 조직을 치밀하게 하기 위하여 고온에서 가압하는 단계를 거칠 수 있다. 이때 상기 쳄버를 5~100MPa의 압력으로 10~60분간 가압할 수 있으며, 바람직하게는 10~30MPa의 압력으로 20~40분간, 더욱 바람직하게는 13~18MPa의 압력으로 20~40분간 가압할 수 있다. 이때 가해지는 압력이 높을수록 더욱 치밀한 조직을 형성할 수 있지만 100MPa를 초과하는 경우 제작비용이 높아질 수 있으며, 5MPa미만의 압력을 가하는 경우 조직의 형성이 불완전할 수 있다.After the secondary heating step, the aluminum-silicon carbide primary molded body is produced, and the internal pores of the produced molded body are removed, the pores are reduced, and the pressing is performed at a high temperature to dense the structure. At this time, the chamber may be pressurized at a pressure of 5 to 100 MPa for 10 to 60 minutes, preferably at a pressure of 10 to 30 MPa for 20 to 40 minutes, more preferably at a pressure of 13 to 18 MPa for 20 to 40 minutes have. The higher the applied pressure, the more dense the structure can be formed. However, if the pressure is higher than 100 MPa, the manufacturing cost may be increased. If the pressure is lower than 5 MPa, the formation of the tissue may be incomplete.

또한 본 발명의 제2양태는 상기 방법으로 제조되는 알루미늄-실리콘 카바이드를 제공한다.The second aspect of the present invention also provides aluminum-silicon carbide produced by the above method.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

실시예 1 : 알루미늄-실리콘 카바이드 분말의 제조Example 1: Preparation of aluminum-silicon carbide powder

평장산업개발 및 픽스테아에서 수집된 알루미늄 절삭칩(도 1의 (a))을 이용하여 알루미늄-실리콘 카바이드 분말을 제조하였다. 상기 절삭칩 1500g을 75~80℃의 물 10L 및 세정제 300g과 혼합한 다음(도 2), 원심분리형 세척기(도 3)에 투입하였다. 상기 원심분리형 세척기를 회전속도 700rpm에서 30분간 작동하여 절삭칩을 세정한 다음, 진공건조기(도 4)에서 표면 및 내부의 잔여수분을 제거하였다. 세척이 완료된 절삭칩은 도 5에 나타내었다.Aluminum-silicon carbide powders were prepared using an aluminum cutting chip (Fig. 1 (a)) collected in the field development and Fixtea. 1500 g of the chips were mixed with 10 L of water at 75 to 80 ° C and 300 g of detergent (FIG. 2), and the mixture was put into a centrifugal washer (FIG. 3). The centrifugal washer was operated at a rotating speed of 700 rpm for 30 minutes to clean the chips, and residual moisture on the surface and inside was removed in a vacuum dryer (FIG. 4). The cleaned chips are shown in Fig.

상기와 같이 세척된 절삭칩을 유광화학에서 구입한 폐실리콘 슬러지 부산물에서 분리된 실리콘 카바이드(도 1의 (b))와 혼합하고 유성밀러에 투입(도 7)하였다. 이때 상기 실리콘 카바이드는 상기 절삭칩 대비 10중량%를 혼합하였다.The cleaned chips were mixed with silicon carbide (FIG. 1 (b)) separated from waste silicon sludge by-products purchased from Yukin Chemical and put into a planetary miller (FIG. 7). At this time, the silicon carbide was mixed with 10 wt% of the chip.

상기 유성밀러는 웅비기계의 수냉식 플렌터리 밀(Planetary Mill, 도 6)을 구입하여 사용하였으며, 통(Jar) 내부는 아르곤으로 가스교환하여 사용하였다. 통은 지르코늄으로 제작된 120ml의 용량을 가지는 것 2개를 사용하였으며, 통 내부의 볼은 지르코늄으로 제작된 직경 10mm인 것이 사용되었다. 상기 유성밀러를 500rpm으로 30분간 작동하여 알루미늄-실리콘 카바이드 분말을 수득하였다. The planetary miller was purchased with a water-cooled planetary mill (Fig. 6) of Woongbi Machine, and the interior of the jar was exchanged with argon gas. The barrel was made of zirconium, two of which had a capacity of 120 ml, and the ball inside the barrel was made of zirconium and having a diameter of 10 mm. The planetary mirror was operated at 500 rpm for 30 minutes to obtain an aluminum-silicon carbide powder.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 실리콘 카바이드의 함량을 절삭칩 대비 5중량%를 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1, except that the silicon carbide content was 5 wt% based on the cutting chips.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 실리콘 카바이드의 함량을 절삭칩 대비 3중량%를 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1 except that the silicon carbide content was 3 wt% based on the cutting chips.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 실리콘 카바이드의 함량을 절삭칩 대비 1중량%를 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1, except that the silicon carbide content was 1 wt% based on the cutting chips.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예 1에서 유성밀러의 작동시간을 5분으로 한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same operation was performed except that the operation time of the planetary mirror was changed to 5 minutes in the first embodiment.

비교예 4Comparative Example 4

상기 실시예 2에서 유성밀러의 작동시간을 5분으로 한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same operation was performed except that the operation time of the planetary mirror was changed to 5 minutes in the second embodiment.

비교예 5Comparative Example 5

상기 실시예 1에서 알루미늄 절삭칩 세척단계를 수행하지 않은 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.In the same manner as in Example 1 except that the aluminum chip cleaning step was not performed.

실험예 1Experimental Example 1

상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에서 제조한 알루미늄-실리콘 카바이드 분말의 외형으로 조사하여 분쇄여부를 조사하였으며, 각 실험 조건 및 결과를 하기의 표1에 나타내었다.The aluminum-silicon carbide powders prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4 were examined for the shape of the powders to determine whether or not they were pulverized. The respective experimental conditions and results are shown in Table 1 below.

No.No. 속도speed
(rpm)(rpm)
SiC (wt%)SiC (wt%) 시간time
(min)(min)
전체all
무게 weight
(g)(g)
SiCSiC
무게weight
(g)(g)
AlAl
무게weight
(g)(g)
BallBall
(g)(g)
비 고Remarks
실시예1Example 1 500500 1010 3030 16.40416.404 3.663.66 12.744 12.744 136.78136.78 분쇄 잘 됨. Grinding is done well. 실시예2Example 2 500500 55 3030 15.28215.282 1.831.83 13.45213.452 136.78136.78 분쇄 잘 됨. Grinding is done well. 비교예1Comparative Example 1 500500 33 3030 14.83314.833 1.0981.098 13.73513.735 136.78136.78 분쇄 안 됨Not crushed 비교예2Comparative Example 2 500500 1One 3030 14.38414.384 0.3660.366 14.01814.018 136.78136.78 분쇄 안 됨Not crushed 비교예3Comparative Example 3 500500 1010 55 16.40416.404 3.663.66 12.744 12.744 136.78136.78 분쇄 안 됨Not crushed 비교예4Comparative Example 4 500500 55 55 15.28215.282 1.831.83 13.45213.452 136.78136.78 분쇄 안 됨Not crushed 비교예5Comparative Example 5 500500 1010 3030 16.40416.404 3.663.66 12.744 12.744 136.78136.78 분쇄 안 됨Not crushed

상기 표 1에 나타난 바와같이 실시예의 경우에는 분쇄가 잘되어 분말상으로 제조(도 8의 (b), 도 9)할 수 있었지만, 실리콘 카바이드의 함량에 너무 낮거나, 알루미늄 절삭칩을 세정하지 않았거나, 분쇄시간이 짧은 경우 분쇄가 불완전하여 분말상을 획득하지 못하였다(도 8의 (a)).As shown in Table 1, in the case of the examples, the powder was well pulverized and could be made into a powder (Fig. 8 (b), Fig. 9), but it was too low in the content of silicon carbide, , And when the pulverization time was short, pulverization was incomplete and the powder phase could not be obtained (Fig. 8 (a)).

실시예 3Example 3

추가적인 공정조건을 확인하기 위하여 웅비기계의 수냉식 플렌터리 밀(Planetary Mill)을 구입하여 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 제조하였다. 절삭칩의 세척은 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였으며, 통(Jar) 내부는 아르곤으로 가스 교환하여 사용하였다. 통은 스테인레스(SUS)로 제작된 500ml의 용량을 가지는 것 4개를 사용하였으며, 통 내부의 볼은 스텐인레스로 제작된 직경 10mm인 것이 사용되었다. 각 실험시 실시조건을 달리하여 분쇄여부를 확인하였으며, 각 실험조건 및 결과를 하기의 표2에 나타내었다.To confirm additional process conditions, a water-cooled Planetary Mill of Woobie Machine was purchased to produce an aluminum-silicon carbide composite powder. The cutting chips were cleaned in the same manner as in Example 1, and the inside of the jar was used by gas exchange with argon. The barrel was made of stainless steel (SUS) with a capacity of 500 ml, and the ball inside the barrel was made of stainless steel with a diameter of 10 mm. The results of each experiment are shown in Table 2 below.

No.No. 속도speed
(rpm)(rpm)
SiC %SiC% 시간time
(min)(min)
전체all
무게 (g)Weight (g)
SiC 무게SiC weight
(g)(g)
Al 무게Al Weight
(g)(g)
BallBall
(g)(g)
볼밀산Mt. (g)(g) 비 고Remarks
1One 500500 00 3030 70.870.8 0.00 0.00 70.80 70.80 16541654 -- 거의 분쇄가 안 됨Almost not crushed 22 500500 1One 3030 71.92271.922 1.83 1.83 70.09 70.09 16541654 -- 33 500500 33 3030 74.16674.166 5.49 5.49 68.68 68.68 16541654 -- 44 500500 55 3030 76.4176.41 9.15 9.15 67.26 67.26 16541654 -- 55 500500 1010 3030 82.0282.02 18.30 18.30 63.72 63.72 16541654 -- 66 300300 33 1010 100100 7.40 7.40 92.60 92.60 16541654 1.51.5 분쇄 거의 안됨Almost no crushing 77 300300 55 1010 100100 11.97 11.97 88.03 88.03 16541654 1.51.5 분쇄 거의 안됨Almost no crushing 88 300300 33 2020 100100 7.40 7.40 92.60 92.60 16541654 1.51.5 입자가 미세하거나 파쇄가 거의 안 된 것이 섞임Fines are fine or almost free of shattering 99 300300 55 2020 100100 11.97 11.97 88.03 88.03 16541654 1.51.5 1010 300300 33 3030 100100 7.40 7.40 92.60 92.60 16541654 1.51.5 1111 300300 55 3030 100100 11.97 11.97 88.03 88.03 16541654 1.51.5 1212 300300 33 6060 100100 7.40 7.40 92.60 92.60 16541654 1.51.5 분말이 뜨겁고 연기 남. 입자가 아주 미세하거나 파쇄가 거의 안 된 것이 섞임Powder is hot and smoke is m. Particles are very fine or almost free of shattering 1313 300300 55 6060 100100 11.97 11.97 88.03 88.03 16541654 1.51.5 주말동안 식혔음에도 불구하고 분말이 뜨겁고 불꽃 튐, 연기 남
입자가 미세하거나 파쇄가 거의 안 된 것이 섞인 형태
Despite cooling down during the weekend, the powder is hot,
Mixture of particles with little or no fracture
1414 500500 33 1010 100100 7.40 7.40 92.60 92.60 10001000 1.51.5 분쇄 거의 안 됨Almost no crushing 1515 500500 55 1010 100100 11.97 11.97 88.03 88.03 10001000 1.51.5 분쇄가 거의 안 됨Almost no crushing 1616 500500 33 10+1010 + 10 35.435.4 2.62 2.62 32.78 32.78 16451645 0.5310.531 분쇄 잘되는 편Well-crushed 1717 500500 55 10+1010 + 10 35.435.4 4.24 4.24 31.16 31.16 16451645 0.5310.531 분쇄는 잘 됨Crushing is done well 1818 500500 33 10+1010 + 10 100100 7.40 7.40 92.60 92.60 16451645 1.51.5 분쇄 안 됨Not crushed 1919 500500 55 10+1010 + 10 100100 11.97 11.97 88.03 88.03 16451645 1.51.5 2020 500500 33 2020 4040 2.962.96 37.0437.04 16001600 0.60.6 5, 10분 확인 결과 분쇄가 잘 되지 않아 20분 실험, 미세하게 분쇄됨5, 10 minutes Confirmation result was not good, 20 minutes experiment, finely crushed 2121 500500 55 1010 4040 4.7884.788 35.21235.212 16001600 0.60.6 5분 확인 시 분쇄가 덜 되어 10분 실험, 미세하게 분쇄됨5 minutes Confirmation was less than 10 minutes at the time of confirmation, finely crushed 2222 500500 55 2222 4040 4.7884.788 35.21235.212 16001600 1One 7분 확인 시 분쇄가 덜되어 22분 실험, 2개는 분쇄되고, 2개는 분쇄 안 됨At the 7 minute check, the pulverization was less and the experiment was 22 minutes, 2 pieces were crushed, 2 pieces were not crushed. 2323 500500 55 2020 4040 4.7884.788 35.21235.212 16001600 0.80.8 분쇄 안 됨 Not crushed 2424 500500 55 2020 4040 4.7884.788 35.21235.212 16001600 0.80.8 15분 확인 시 덜 깨져서 5분 더 Milling함15 minutes check, less broken and 5 minutes more milling 2525 500500 55 6060 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 분말 회수: 260g(140g 손실), 큰 볼 1600g+작은 볼 400g 장입함Powder recovery: 260g (140g loss), large ball 1600g + small ball 400g charge 2626 300300 55 1515 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 볼과 Jar에 붙은 분말 회수, 축축한 느낌에 색이 진함, 130g 회수Recovery of powder attached to ball and jar, shiny color with damp feeling, 130g recovery 2727 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 획득 390gAcquisition 390g 2828 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 큰 볼만 2000g 장입Only 2000g for large balls 2929 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 잘 깨짐, 오히려 분말이 작은 느낌이 남Well broken, I feel rather small powder 3030 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 3131 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 3232 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 3333 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 3434 500500 55 2020 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 잘 분쇄되었으나 30분보다 입자가 적당히 큰 느낌임Well crushed but slightly larger than 30 minutes 3535 500500 55 2020 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 3636 500500 55 3030 100100 11.9711.97 88.0388.03 20002000 1.51.5 기존 Si+SiC와 비슷한 색, 입자의 AlSiC이 만들어짐 *2회 제조AlSiC of color and particle similar to existing Si + SiC is produced *

상기의 표2와 같이 다양한 조건으로 반복하여 실험한 결과, 최적 조건은 반응 속도 : 500 rpm, 반응 시간 : 30 min, 전체 시료양 : 100 g, 볼의 양 : 2 kg, SiC 함량 : 5 %, 볼밀산 : 1.5 g의 결과를 얻을 수 있었다.As a result of repeated experiments under various conditions as shown in the above Table 2, the optimal conditions were a reaction rate of 500 rpm, a reaction time of 30 min, a total feed of 100 g, a ball volume of 2 kg, a SiC content of 5% Acid: 1.5 g was obtained.

실험예 2Experimental Example 2

상기 실시예 3의 최적조건으로 제조된 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 입도를 분석하였다. 도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말은 10~400㎛의 크기를 가지는 것으로 나타났다.The grain size of the aluminum-silicon carbide composite powder produced under the optimum conditions of Example 3 was analyzed. As shown in FIG. 10, the aluminum-silicon carbide composite powder of the present invention has a size of 10-400 탆.

실험예 3Experimental Example 3

상기 실시예 3의 최적조건으로 제조된 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 분석을 위하여 도 11과 같이 시편을 제작하였다. For the analysis of the aluminum-silicon carbide composite powder prepared under the optimum conditions of Example 3, a specimen was prepared as shown in FIG.

도 12에 나타난 바와 같이, 실리콘 카바이드의 함량이 높을수록 분산이 더욱 잘되어 있는 것을 알 수 있었으며, 분말의 크기를 밀링시간이 길어짐에 따라 작아지고 있었지만 일정시간 이후에는 동일한 크기를 가지고 있었다. 또한 연성이 있는 알루미늄 분말의 경우 밀링 볼과의 충돌로 인하여 두께가 얇아진 모양이 관찰되었다.As shown in FIG. 12, it was found that the higher the content of silicon carbide was, the better the dispersion was, and the size of the powder was reduced as the milling time became longer, but it was the same size after a certain period of time. Also, in the case of ductile aluminum powder, a thinner thickness was observed due to collision with the milling balls.

실험예 4Experimental Example 4

상기 실시예 3의 최적조건으로 제조된 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 EDX분석을 수행하였다. 도 13에 나타난 바와 같이, 저배율 이미지 상 실리콘 카바이드의 Aggregation은 관찰되지 않았으며, 이는 SiC가 분산되어 알루미늄 분말 표면을 고르게 덮고 있고, 분말 내부로 들어간 SiC가 많기 때문으로 판단된다.The EDX analysis of the aluminum-silicon carbide composite powder prepared under the optimum conditions of Example 3 was performed. As shown in FIG. 13, no aggregation of the silicon carbide on the low-magnification image was observed, which is considered to be due to the fact that SiC is dispersed to cover the surface of the aluminum powder uniformly and SiC introduced into the powder is large.

실험예 5Experimental Example 5

상기 실시예 3의 최적조건으로 제조된 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 엑스레이 메핑(Mapping) 분석을 수행하였다. 도 14에 나타난 바와 같이, 전체적으로 Si와 C가 고르게 분포되어 있으며, 이는 분말이 미세한 크기로 분쇄 및 분산된 것으로 나타났다.An X-ray mapping analysis of the aluminum-silicon carbide composite powder prepared under the optimum conditions of Example 3 was performed. As shown in FIG. 14, Si and C were uniformly distributed throughout the powder, and the powders were found to be pulverized and dispersed to a fine size.

실험예 6Experimental Example 6

상기 실시예 3의 최적조건으로 제조된 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 단면을 분석하였다. 도 15에 나타난 바와 같이, 붉은색 원으로 표시된 부분이 알루미늄 입자 내 분산된 SiC 입자이며, 기지 내에 고르게 분산되어 있는 것으로 나타났다. The cross-section of the aluminum-silicon carbide composite powder produced under the optimum conditions of Example 3 was analyzed. As shown in Fig. 15, a portion indicated by a red circle was SiC particles dispersed in aluminum particles, and it was found that the particles were uniformly dispersed in the matrix.

실시예 4Example 4

상기 실시예 3의 최적조건으로 제조된 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축 소결하여 하기와 같은 방법으로 빌렛을 제조하였다.The aluminum-silicon carbide composite powder produced under the optimum conditions of Example 3 was compression-sintered to produce a billet in the following manner.

가) Chamber 내의 온도를 상온에서 7℃/min의 속도로 430℃까지 승온 한 다음 150분 동안 유지. A) The temperature in the chamber is increased from room temperature to 430 ° C at a rate of 7 ° C / min and then maintained for 150 minutes.

→ 실측 온도는 400℃까지 비교적 빠른 속도로 승온 된 후 430℃까지 느린 속도로 승온됨 (실제로 430℃에서 유지된 시간은 약 80분).→ The actual temperature is raised to 400 ° C at relatively high speed and then slowly raised to 430 ° C (the time actually maintained at 430 ° C is about 80 minutes).

나) De-gassing : 제조된 1차 성형체 내부에 존재하는 유해가스를 진공 상태 (~10-2torr)에서 제거.B) De-gassing: Removal of harmful gas inside the manufactured primary molded body under vacuum (~ 10 -2 torr).

다) De-gassing 후 11℃/min의 속도로 700℃까지 승온 한 다음, 90분 동안 유지C) After de-gassing, the temperature was raised to 700 ° C at a rate of 11 ° C / min, and then maintained for 90 minutes

→ 실제 내부에서는 승온 시간(60min)과 유지 시간(90min) 모두 온도 상승(약 570℃부근)→ In actual practice, both temperature rise (about 570 ℃) and temperature rise (60min) and hold time (90min)

라) Sintering : 제조된 1차 성형체를 일정 시간 동안 내부의 기공을 제거하고 분말과 분말 사이의 공극을 줄이며 분말 조직을 치밀하게 하기 위하여 15MPa에서 30분 동안 가압D) Sintering: In order to remove the pores in the primary molded body, to reduce the pore between powder and powder, and to compact the powdered structure, pressurized for 30 minutes at 15 MPa

최종 제조된 Al-SiC 복합분말의 소결압축성형체는 지름이 70mm였으며 높이가 37mm인 원기둥형으로 제조(도 18)되었다.The final sintered compact of Al-SiC composite powder was manufactured into a cylindrical shape having a diameter of 70 mm and a height of 37 mm (FIG. 18).

비교예 6Comparative Example 6

상기 실시예 4에서 가열 단계를 거치지 않고 실온에서 가압한 것을 제외하고 동일한 방법으로 빌렛을 제조하였다. 그 결과 도 17에 나타난 바와 같이, 제조된 빌렛은 치밀화 부족으로 성형되지 못한 것으로 나타났다.A billet was prepared in the same manner as in Example 4, except that it was pressurized at room temperature without a heating step. As a result, as shown in Fig. 17, it was found that the produced billets could not be formed due to lack of densification.

실시예 5Example 5

알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말의 압출 및 특성 분석을 위하여 실시예 4에서 제조된 빌렛을 이용하여 압출 실험을 실시하였다. 이때 압출 조건은 하기와 같다.For the extrusion and characterization of the aluminum-silicon carbide composite powder, extrusion experiments were carried out using the billets prepared in Example 4. The extrusion conditions are as follows.

가) 압출 장비 : 3인치 / 600톤A) Extrusion equipment: 3 inches / 600 tons

나) 압출 금형 : 3.0 × 27.0 × 2 Hole B) Extrusion mold: 3.0 × 27.0 × 2 Hole

다) 금형 및 압출 온도 : 480℃C) Mold and extrusion temperature: 480 ℃

라) 소요 빌렛 : 7개 (총 259mm)D) Required billets: 7 pieces (total 259mm)

상기와 같은 조건으로 압출재 2개를 제작하였으며, 상기 압출재는 두께 3.0mm, 폭 27.0mm, 길이 2400mm의 크기를 가지도록 제작(도 20)되었다.Two extruded materials were produced under the above conditions, and the extruded material was made to have a thickness of 3.0 mm, a width of 27.0 mm and a length of 2400 mm (FIG. 20).

실험예 7Experimental Example 7

상기 실시예 5에서 제작된 압출제의 물성을 알아보기 위하여 공인 시험성적을 의뢰하였다. 압연장소는 한국 생산기술연구원 호남권 지역본부였으며, 압연조건은 500℃, 8pass로 수행(도 21)하였다. 도 22 내지 도 24 및 표 3에 그 결과를 나타내었다.In order to examine the physical properties of the extruded product prepared in Example 5, an official test result was requested. The rolling site was Honam region headquarters of the Korea Institute of Industrial Technology (KITI) and the rolling conditions were 500 ° C and 8pass (Fig. 21). 22 to 24 and Table 3 show the results.

구 분division 측정치Measure 인장강도The tensile strength 428.25 MPa428.25 MPa 연신율Elongation 5 %5% 열전도도Thermal conductivity 130.44 W/mK130.44 W / mK 밀도density 2.752.75

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto will be. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (9)

(a) 제1원료로서 알루미늄 절삭칩을 절단, 세척한 다음, 건조하는 단계;
(b) 상기 제1원료와 제2원료로서 실리콘 카바이드(SiC)를 혼합한 다음 분쇄하여 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 압축 및 소결하여 압축성형체를 제조하는 단계;
를 포함하며,
상기 (b)단계는 유성밀러를 이용하여 100~1000rpm에서 5~60분간 수행하며, 제1원료 100중량부에 대한 제2원료의 중량부가 5~10인 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법.
(a) cutting, washing and drying aluminum cutting chips as a first raw material;
(b) mixing silicon carbide (SiC) as the first raw material with a second raw material and then pulverizing the mixture to produce an aluminum-silicon carbide composite powder; And
(c) compressing and sintering the aluminum-silicon carbide composite powder to produce a compression-molded body;
/ RTI >
Wherein the step (b) is performed at 100 to 1000 rpm for 5 to 60 minutes using a planetary miller, and the weight ratio of the second raw material to the first raw material is 5 to 10 parts by weight.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 실리콘 카바이드는 태양광 판넬 또는 반도체의 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물에서 유래한 것인 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the silicon carbide is derived from a silicon ingot cutting process by-product of a solar panel or a semiconductor.
제4항에 있어서,
상기 실리콘 카바이드는 상기 실리콘 잉곳 절삭공정 부산물을 산처리한 다음, 초음파 분무를 통하여 제조되는 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the silicon carbide is produced by subjecting the by-product of the silicon ingot cutting process to an acid treatment followed by ultrasonic spraying.
제1항에 있어서,
상기 (a)단계는 절단한 제1원료를 물 및 세정제와 혼합한 다음 원심분리형 세정기를 이용하여 세척하고, 진공건조기를 이용하여 건조하는 단계인 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (a) is a step of mixing the first raw material with the water and the cleaning agent, followed by washing using a centrifugal separator, and drying using a vacuum drier.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는;
(i) 알루미늄-실리콘 카바이드 복합분말을 쳄버에 삽입하는 단계;
(ii) 상기 쳄버를 350~500℃까지 2~10℃/min의 속도로 1차 가열하는 단계;
(iii) 상기 쳄버를 감압하여 성형체 내부의 가스를 제거하는 단계;
(iv) 상기 쳄버를 520~900℃까지 5~15℃/min의 속도로 2차 가열하는 단계; 및
(v) 상기 쳄버를 5~100MPa의 압력으로 10~60분간 가압하여 압축하는 단계;
를 포함하는 알루미늄-실리콘 카바이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (c) comprises:
(i) inserting an aluminum-silicon carbide composite powder into a chamber;
(ii) first heating the chamber to a temperature of 350 to 500 ° C at a rate of 2 to 10 ° C / min;
(iii) decompressing the chamber to remove gas inside the formed body;
(iv) secondarily heating the chamber to 520 to 900 ° C at a rate of 5 to 15 ° C / min; And
(v) compressing the chamber at a pressure of 5 to 100 MPa for 10 to 60 minutes;
≪ / RTI > aluminum-silicon carbide.
제1항, 제4항 내지 제6항, 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 알루미늄-실리콘 카바이드.8. Aluminum-silicon carbide produced by the process of any one of claims 1, 4 to 6 and 8.
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