KR102061270B1 - 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치 - Google Patents

에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102061270B1
KR102061270B1 KR1020190059233A KR20190059233A KR102061270B1 KR 102061270 B1 KR102061270 B1 KR 102061270B1 KR 1020190059233 A KR1020190059233 A KR 1020190059233A KR 20190059233 A KR20190059233 A KR 20190059233A KR 102061270 B1 KR102061270 B1 KR 102061270B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
ceramic
air hole
thermal expansion
graphite
Prior art date
Application number
KR1020190059233A
Other languages
English (en)
Inventor
최우혁
손재용
이병섭
김재중
Original Assignee
(주)삼양컴텍
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 (주)삼양컴텍 filed Critical (주)삼양컴텍
Priority to KR1020190059233A priority Critical patent/KR102061270B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102061270B1 publication Critical patent/KR102061270B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/0097—Press moulds; Press-mould and press-ram assemblies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/0002—Auxiliary parts or elements of the mould
    • B28B7/0008—Venting channels, e.g. to avoid vacuum during demoulding or allowing air to escape during feeding, pressing or moulding
    • 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
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

본 발명은 열간 가압 소결용 몰드 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 플레이트에 형성된 에어홀(Air Hole)을 통해 외부 영역으로 에어 또는 가스가 배출되도록 하여 에어 또는 가스 제거에 따른 결함을 해소함과 동시에 세라믹판 전체의 균일도를 향상시키고, 플레이트의 에어홀을 통해 몰드와 세라믹 원료 사이에 에어가 배출됨으로서 에어 흐름의 차단으로 발생되었던 부분적인 불량이 없어지며, 이에 따라 대형의 박형 세라믹판 및 엣지(모서리) 형상이 제어되는 세라믹판을 제조할 수 있고, 에어홀을 통한 냉각 시 열팽창계수 차이로 인한 몰드 장치 및 세라믹판의 파손 위험을 줄일 수 있고, 원하는 최종 형태로의 공정 및 불량이 감소되므로 생산성 향상에 기여할 수 있도록 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치에 관한 것이다.

Description

에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치{MOLD SYSTEM FOR HOT PRESSED CERAMIC WITH AIR HOLE}
본 발명은 열간 가압 소결용 몰드 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 플레이트에 형성된 에어홀(Air Hole)을 통해 외부 영역으로 에어 또는 가스가 배출되도록 하여 에어 또는 가스 제거에 따른 결함을 해소함과 동시에 세라믹판 전체의 균일도를 향상시키고, 플레이트의 에어홀을 통해 몰드와 세라믹 원료 사이에 에어가 배출됨으로서 에어 흐름의 차단으로 발생되었던 부분적인 불량이 없어지며, 이에 따라 대형의 박형 세라믹판 및 엣지(모서리) 형상이 제어되는 세라믹판을 제조할 수 있고, 에어홀을 통한 냉각 시 열팽창계수 차이로 인한 몰드 장치 및 세라믹판의 파손 위험을 줄일 수 있고, 원하는 최종 형태로의 공정 및 불량이 감소되므로 생산성 향상에 기여할 수 있도록 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치에 관한 것이다.
급속도로 진행되는 과학 기술의 발전으로 현대 기술과 산업은 보다 정밀하고 보다 많은 기능을 담고자 노력한다. 이를 충족시키기 위하여 더 높은 물리적, 열적, 화학적 특성의 재료 및 도구들의 필요성이 대두 되고, 이로 인하여 세라믹의 수요가 늘어나고 있다.
세라믹은 크게 벽돌, 타일, 도기, 자기 등 오래 전부터 사용된 전통적인 것과 소재ㅇ부품 제조에 대한 원천기술 및 고 부가가치 산업적 특성을 나타내는 첨단 세라믹으로 구분된다.
첨단 세라믹은 일반기계, 자동차, 의료기기, 가전제품, 계측기기, 우주항공(초고속항공), 국방(방위산업) 등에 적용되고 있다.
첨단 세라믹이 발현하는 다양한 특성(기계적, 열적, 화학적)으로 인해 친환경소재 및 고효율 에너지 산업과 같은 전략적 분야에 적용되고 있다.
첨단 세라믹은 고강도, 내부식성, 극저온 등의 극한환경에 적용하고 있으며, 고경도, 고내열성, 우수한 전기적 특성으로 인해 소재의 고집적화, 융합화, 나노화에 대한 수요가 확대되고 있다.
비산화물 세라믹은 산화물 세라믹에 비해 높은 기계적 특성으로 인하여 첨단 세라믹에 많이 적용되고 있다.
비산화물 세라믹은 재료 특성상 강한 공유결합을 가지며, 입계(粒界) 에너지가 크고, 입계의 확산속도가 낮아 소결에 어려움을 가지고 있다.
이처럼, 대형화, 박형화, 고 물성화의 요구에 따라 세라믹 제품의 제조공정에서 치밀한 비산화물(탄화물) 세라믹을 얻기 위해서 높은 고온과 특별한 소결기술이 요구되며, 이를 소결하기 위한 방법으로는 상압 소결법(Non-Pressure Sintering), 반응 소결법(Reaction Bonded Sintering) 및 열간 가압 소결법(Hot-Pressed Sintering) 등이 있다.
이들 소결법은 서로 장/단점을 지니고 있으나, 그 중 열간 가압 소결법은 비산화물 세라믹의 소결에 요구되는 고온(High temperature)과 고압(High pressure)을 이용하는 방식으로, 상압 소결법과 반응 소결법에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 이론밀도에 가까운 치밀한 고밀도 비산화물 세라믹을 얻기 위한 가장 우수한 방법으로 적용되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래에 열간 가압 소결법에 사용되는 열간 가압 소결용 몰드 장치(1)는 하부 격판(10)과, 슬리브(20)와, 하우징(30)과, 하부 펀치(40)와, 상부 펀치(50)와, 상부 격판(60)과, 상부 플레이트(70) 및 하부 플레이트(80)으로 구성된다.
먼저, 하부 격판(10)은 슬리브(20) 및 하우징(30)이 상면에 설치되고, 흑연으로 제작된다.
그리고, 슬리브(20)는 하부 격판(10) 상면에 설치되고, 세라믹 원료가 채워지는 공간부(S)를 형성하여 세라믹판의 크기를 조절한다.
또한, 슬리브(20)는 세라믹 원료(C)에 압력이 가해질 때 압력을 분산시켜 부과되는 측면 압력을 낮추고, 세라믹판이 용이하게 분리되도록 외측면에 제 1경사면(21)이 구비된다.
또, 슬리브(20)는 2등분 이상의 다 등분으로 제작될 수 있고, 세라믹판의 형태에 따라 크기 및 형상이 변경된다.
또한, 하우징(30)은 내부에 슬리브(20)를 수용하고, 슬리브(20)를 고정하도록 받침판(10) 상면에서 슬리브(20) 외측에 설치된다.
이때, 하우징(30)은 슬리브(20)의 제 1경사면(21)과 면접되도록 내측면에 제 2경사면(31)이 제 1경사면(21)과 동일 각도로 형성된다.
계속해서, 하부 펀치(40)는 공간부(S)와 동일한 형상으로 흑연으로 제작되어 공간부(S)의 하부, 즉 받침판(10)의 상면에 위치한다.
또한, 상부 펀치(50)는 공간부(S)와 동일한 형상으로 흑연으로 제작되어 공간부(S)의 상부에 위치하고, 압축력을 전달하도록 하부 펀치(50)보다 더 길게 형성된다.
또, 상부 격판(60)은 상부 펀치(50)를 수직 하방향으로 가압하여 하부 펀치(40)와 상부 펀치(50) 사이의 성형 공간에 채워진 세라믹 원료(C)를 가압하고, 흑연으로 제작된다.
그리고, 상부 플레이트(70)는 세라믹 원료(C)에 수평하게 동일한 압력을 제공하도록 상부 펀치(50)의 저면에 위치, 즉 세라믹 원료(C)의 상면에 위치하고, 세라믹판과 동일한 형상으로 판 형태로 제작된다.
마지막으로, 하부 플레이트(80)는 세라믹 원료(C)에 수평하게 동일한 압력을 제공하도록 하부 펀치(40)의 상면에 위치, 즉 세라믹 원료(C)의 하면에 위치하고, 세라믹판과 동일한 형상으로 판 형태로 제작된다.
그러나, 이러한 종래의 열간 가압 소결용 몰드 장치로 고온의 온도에서 압력을 직접적으로 부여하여 세라믹판을 평판 형상으로 제조하는 데, 각 구성부가 동일 재질의 흑연 소재와 열팽창 계수가 동일하게 제작되기 때문에 소결 후 냉각 과정 중에 열팽창 차이에 의해 세라믹판 및 몰드 장치가 파손되고, 밀폐 공간이 발생하기 때문에 몰드 내부의 가스나 에어의 흐름이 제한적이며, 세라믹 원료의 장입 및 셋팅 시 작업이 용이하지 못하고, 소결 과정 중 형성되는 내부의 결함 요소가 밖으로 빠져나오지 못하고, 닫힌 상태에서 제작되기 때문에 최종 소결체, 즉 세라믹판의 두께 및 크기와 특성에 제한을 받을 수밖에 없어 원료 충진 시 불균일, 온도전달의 불균형, 두께 편차 등 형상에 따른 결함이 생성되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 세라믹판은 두께 편차를 없애기 위하여 더 큰 두께로 제작한 다음, 별도의 가공을 통해 설계 두께로 제작하기 때문에 작업 공정이 추가로 소요되고, 이로 인해 비용이 추가로 발생하는 문제점이 있고, 종래의 플레이트는 판 형상으로 형성되어 있기 때문에 세라믹 원료 장입 후에 플레이트 체결 시 내부 원료의 유동(또는 편심)으로 평탄화 문제가 있었고, 플레이트를 몰드 중심부 아래(두께가 얇은 소결체를 만들려고 할수록)로 위치하게 하여 셋팅할 경우 내부에 있는 에어의 반발력에 의해 작업이 장시간 길어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플레이트에 형성된 에어홀(Air Hole)을 통해 외부 영역으로 에어 또는 가스가 배출되도록 하여 에어 또는 가스 제거에 따른 결함을 해소함과 동시에 세라믹판 전체의 균일도를 향상시키고, 플레이트의 에어홀을 통해 몰드와 세라믹 원료 사이에 에어가 배출됨으로서 에어 흐름의 차단으로 발생되었던 부분적인 불량이 없어지며, 이에 따라 대형의 박형 세라믹판 및 엣지(모서리) 형상이 제어되는 세라믹판을 제조할 수 있고, 에어홀을 통한 냉각 시 열팽창계수 차이로 인한 몰드 장치 및 세라믹판의 파손 위험을 줄일 수 있고, 원하는 최종 형태로의 공정 및 불량이 감소되므로 생산성 향상에 기여할 수 있도록 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 실제 제품 두께에 근접하는 세라믹판을 제작할 수 있기 때문에 제조 시간 및 공정을 단축시킬 수 있고, 플레이트에 에어홀을 형성함으로써 세라믹 원료 장입 후에 플레이트 체결 시 내부 원료를 평탄화시킬 수 있으며, 에어홀을 통해 내부에 있는 에어가 배출되어 반발력이 발생하는 것을 미연에 방지하도록 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
분말 형태의 세라믹 원료를 이용하여 열간 가압 소결법으로 제조되는 세라믹판을 제조하기 위한 열간 가압 소결용 몰드 장치에 있어서, 하부 격판과; 상기 하부 격판 상면에 설치되되, 상기 세라믹 원료가 채워지는 공간부를 형성하여 상기 세라믹판의 크기를 조절하는 슬리브와; 상기 슬리브를 고정하도록 상기 하부 격판 상면에서 상기 슬리브 외측에 설치되는 하우징과; 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 공간부의 하부에 위치하는 하부 펀치와; 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 공간부의 상부에 위치하는 상부 펀치와; 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 상부 펀치 저면에 설치되고, 에어홀이 형성되는 상부 플레이트와; 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 하부 펀치 상면에 설치되는 하부 플레이트; 및 상기 상부 펀치를 수직 하방향으로 가압하여 상기 플레이트 사이의 성형 공간에 채워진 상기 세라믹 원료를 가압하는 상부 격판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 에어홀은 그 단면 형상이 사각, 삼각, 다각, 마름모 형태 중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다.
여기에서 또한, 상기 에어홀은 각각 수직으로 형성된다.
여기에서 또, 상기 에어홀은 중앙부가 수직으로 형성되고, 외측으로 갈수록 기울기를 가지며 형성된다.
여기에서 또, 상기 상부 플레이트는 1개 이상이 적층 형성된다.
여기에서 또, 상기 하부 플레이트는 상기 상부 플레이트와 대칭되는 형태로 에어홀이 형성된다.
여기에서 또, 상기 하부 플레이트는 1개 이상이 적층 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치에 따르면, 플레이트에 형성된 에어홀(Air Hole)을 통해 외부 영역으로 에어 또는 가스가 배출되도록 하여 에어 또는 가스 제거에 따른 결함을 해소함과 동시에 세라믹판 전체의 균일도를 향상시키고, 플레이트의 에어홀을 통해 몰드와 세라믹 원료 사이에 에어가 배출됨으로서 에어 흐름의 차단으로 발생되었던 부분적인 불량이 없어지며, 이에 따라 대형의 박형 세라믹판 및 엣지(모서리) 형상이 제어되는 세라믹판을 제조할 수 있고, 에어홀을 통한 냉각 시 열팽창계수 차이로 인한 몰드 장치 및 세라믹판의 파손 위험을 줄일 수 있고, 원하는 최종 형태로의 공정 및 불량이 감소되므로 생산성 향상에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 실제 제품 두께에 근접하는 세라믹판을 제작할 수 있기 때문에 제조 시간 및 공정을 단축시킬 수 있고, 플레이트에 에어홀을 형성함으로써 세라믹 원료 장입 후에 플레이트 체결 시 내부 원료를 평탄화시킬 수 있으며, 에어홀을 통해 내부에 있는 에어가 배출되어 반발력이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 열간 가압 소결법에 사용되는 열간 가압 소결용 몰드 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치 중 상부 플레이트의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7 및 도 8은 비교예와 실시예에 따라 제작된 세라믹판의 촬영한 사진이다.
도 9는 비교예와 실시예에 따라 제작된 세라믹판의 두께 편차를 확인하기 위하여 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치 중 상부 플레이트의 구성을 나타낸 단면도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치(100)는 하부 격판(110)과, 슬리브(120)와, 하우징(130)과, 하부 펀치(140)와, 상부 펀치(150)와, 상부 격판(160)와, 상부 플레이트(170) 및 하부 플레이트(180)로 구성된다.
먼저, 하부 격판(110)은 슬리브(120) 및 하우징(130)이 상면에 설치되고, 흑연으로 제작된다.
이때, 하부 격판(110)은 순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6인 흑연으로 제작되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 소결 과정에서 불순물의 확산으로 인하여 세라믹판에 오염 등의 결함요소가 발생할 수 있어 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵다.
또한, 하부 격판(110) 제작에 사용된 흑연의 열팽창 계수가 4.6 미만일 경우 냉각 시 슬리브(120) 또는 하부 격판(110)이 파손될 수 있으며, 4.6을 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판과 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
그리고, 슬리브(120)는 하부 격판(110) 상면에 설치되고, 세라믹 원료가 채워지는 공간부(S)를 형성하여 세라믹판의 크기를 조절하며, 순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6인 흑연으로 제작된다.
또한, 슬리브(120)는 세라믹 원료(C)에 압력이 가해질 때 압력을 분산시켜 부과되는 측면 압력을 낮추고, 세라믹판이 용이하게 분리되도록 외측면에 상단이 좁고 하단으로 갈수록 넓어지는 형태 또는 최측면에 상단이 넓고 하단으로 갈수록 좁아지는 형태의 제 1경사면(121)이 구비된다. 이때, 제 1경사면(121)은 6~10°경사를 가지는 것이 바람직한 데, 각도가 6° 미만인 경우 하우징(130)과 분리시 작업 효율성이 미미하고, 10°를 초과할 경우 열간 가압 소결 공정에서 하우징(130)에서 이탈될 수 있고, 높은 경사각으로 인하여 하우징(130)의 두께가 상대적으로 얇아져 열간 가압 소결시 발생되는 압력을 견디기 어렵다.
그리고, 슬리브(120) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상이 사용되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵다.
한편, 슬리브(120) 제작에 사용된 흑연의 열팽창 계수가 4.6 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 슬리브(120)와 다른 구성부 간의 열팽창 차이에 따른 간극으로 인하여 세라믹 원료(C)가 누출될 수 있으며, 열팽창 계수가 4.6을 초과할 경우 냉각 과정에서 세라믹판과 슬리브(120) 간의 압축 및 인장 응력에 의해 세라믹판과 슬리브(120)가 파손될 수 있다.
또한, 하우징(130)은 슬리브(120)를 수용하고, 슬리브(120)를 고정하도록 하부 격판(110) 상면에서 슬리브(120) 외측에 설치되며, 순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6~5.5인 흑연으로 제작된다.
이때, 하우징(130)은 슬리브(120)의 제 1경사면(121)과 면접되도록 내측면에 제 2경사면(131)이 제 1경사면(121)과 동일 각도로 형성된다.
그리고, 하우징(130) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상이 사용되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵다.
한편, 하우징(130) 제작에 사용된 흑연의 열팽창 계수가 4.6 미만일 경우 열간 가압 소결시 슬리브(120)와 하우징(130)의 열팽창 차이에 의해 발생되는 측면 압력으로 인하여 세라믹판 또는 하우징(130)이 파손될 수 있으며, 5.5를 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판, 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
계속해서, 하부 펀치(140)는 공간부(S)와 동일한 형상으로 흑연으로 제작되어 공간부(S)의 하부, 즉 하부 받침(110)의 상면에 위치한다.
이때, 하부 펀치(140) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6~5.5인 흑연으로 제작되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵고, 열팽창 계수가 4.6 미만일 경우 냉각 시 슬리브(120)와의 간극으로 인하여 슬리브(140) 또는 하부 격판(110)이 파손될 수 있으며, 열팽창 계수가 4.6을 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판, 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
또한, 상부 펀치(150)는 공간부(S)와 동일한 형상으로 흑연으로 제작되어 공간부(S)의 상부에 위치하고, 압축력을 전달하도록 하부 펀치(140)보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상부 펀치(150) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6~5.5인 흑연으로 제작되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵고, 열팽창 계수가 4.6 미만일 경우 냉각 시 슬리브(120)와의 간극으로 인하여 슬리브(120) 및 상부 격판(160)이 파손될 수 있으며, 열팽창 계수가 5.5를 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판, 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
또, 상부 격판(160)은 상부 펀치(150)를 수직 하방향으로 가압하여 하부 펀치(140)와 상부 펀치(150) 사이의 성형 공간에 채워진 세라믹 원료(C)를 가압하고, 흑연으로 제작된다.
이때, 상부 격판(160) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6인 흑연으로 제작되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵고, 열팽창 계수가 4.6 미만일 경우 냉각 시 상부 펀치(150)와의 접합부가 간극으로 인하여 상부 펀치(150) 또는 슬리브(120)가 파손될 수 있으며, 열팽창 계수가 4.6을 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판, 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
이어서, 상부 플레이트(170)는 세라믹 원료(C)에 수평하게 동일한 압력을 제공하도록 상부 펀치(150)의 저면에 위치, 즉 세라믹 원료의 상면에 위치하고, 세라믹판과 동일한 형상으로 판 형태로 흑연으로 제작된다.
이때, 상부 플레이트(170) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상, 열팽창 계수가 5.5인 흑연으로 제작되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵고, 열팽창 계수가 5.5 미만일 경우 냉각 시 슬리브(120), 상부 펀치(150)와의 접합부가 간극으로 인하여 슬리브(120), 상부 펀치(150) 또는 상부 플레이트(170)가 파손될 수 있으며, 열팽창 계수가 5.5를 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판, 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
또한, 상부 플레이트(170)는 도 3에 도시된 바와 같이 에어홀(AH)이 형성되는 데, 에어홀(AH)은 그 단면 형상이 사각, 삼각, 다각, 마름모 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다. 이때, 에어홀(AH)은 각각 수직으로 형성되거나, 중앙부가 수직으로 형성되고, 외측으로 갈수록 기울기를 가지며 형성될 수 있고, 에어홀(AH)의 직경은 0.5~3.0㎜ 범위에서 형성되는 것이 바람직한 데, 에어홀(AH)의 크기가 0.5㎜ 이하인 경우 홀 가공이 매우 어려울 뿐 아니라, 공정 간 발생되는 에어 또는 가스의 배출 효과가 미미하고, 직경이 3.0㎜ 이상일 경우 열간 가압 소결 공정에서 에어홀을 통해 세라믹 원료(분말)가 누출되어 세라믹판이 손상 또는 파손 될 수 있으며, 또한 에어홀(AH)의 형상이 세라믹 표면에 존재하게 되며, 이를 제거하기 위한 별도의 가공 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
또, 상부 플레이트(170)는 도 4에 도시된 바와 같이 선택에 따라 1개 이상이 적층 형성될 수 있다.
마지막으로, 하부 플레이트(180)는 세라믹 원료(C)에 수평하게 동일한 압력을 제공하도록 하부 펀치(140)의 상면에 위치, 즉 세라믹 원료의 하면에 위치하고, 세라믹판과 동일한 형상으로 판 형태로 흑연으로 제작된다.
이때, 하부 플레이트(180) 제작에 사용된 흑연의 순도는 99% 이상, 열팽창 계수가 5.5인 흑연으로 제작되는 데, 순도가 99% 미만일 경우 열간 가압 소결 공정에서 세라믹에 오염 등의 결함요소들의 발생으로 치밀한 세라믹판을 얻기 어렵고, 열팽창 계수가 5.5 미만일 경우 냉각 시 슬리브(120), 하부 펀치(140)와의 접합부가 간극으로 인하여 슬리브(120), 하부 펀치(140) 또는 하부 플레이트(180)가 파손될 수 있으며, 열팽창 계수가 5.5를 초과할 경우 빠른 수축으로 인하여 세라믹판, 슬리브(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
또한, 하부 플레이트(180)는 도 5에 도시된 바와 같이 에어홀(AH)이 형성될 수도 있는 데, 에어홀(AH)은 그 단면 형상이 사각, 삼각, 다각, 마름모 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다. 이때, 에어홀(AH)은 각각 수직으로 형성되거나, 중앙부가 수직으로 형성되고, 외측으로 갈수록 기울기를 가지며 형성될 수 있으며, 상부 플레이트(170)의 에어홀(AH)과 대칭되도록 형성되고, 에어홀(AH)의 직경은 0.5~3.0㎜ 범위에서 형성되는 것이 바람직한데, 에어홀(AH)의 크기가 0.5㎜ 이하인 경우 홀 가공이 매우 어려울 뿐 아니라, 공정 간 발생되는 에어 또는 가스의 배출 효과가 미미하고, 직경이 3.0㎜ 이상일 경우 열간 가압 소결 공정에서 에어홀을 통해 세라믹 원료(분말)가 누출되어 세라믹판이 손상 또는 파손 될 수 있으며, 또한 에어홀(AH)의 형상이 세라믹 표면에 존재하게 되며, 이를 제거하기 위한 별도의 가공 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
또, 하부 플레이트(180)는 도 6에 도시된 바와 같이 선택에 따라 1개 이상이 적층 형성될 수 있다.
이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 따른 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명이 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Figure 112019051787945-pat00001
Figure 112019051787945-pat00002
표 1에 기재된 실시예는 상부 플레이트(170)에 에어홀(AH)을 형성해서 원형 세라믹판 시편을 제조하였고, 비교예는 상부 플레이트(170)에 에어홀(AH)을 미형성한 상태에서 원형 세라믹판 시편을 제조하였다.
구체적으로, 원형 세라믹판 시편은 원형의 외경이 300㎜로 제작하였으며, 실시예와 비교예는 모두 형상과 크기 및 열팽창 계수를 표 1과 같이 서로 동일 적용하여 제작하였고, 열간 가압 소결에 사용된 세라믹 원료는 생고뱅(Saint Gobain)사의 13H을 동일하게 사용하였다.
준비된 세라믹 원료를 몰드 장치에 장입하여 열간 가압 소결법으로 세라믹 시편을 제조하였다.
실험 결과, 도 7과 같이 에어홀을 미형성할 경우 세라믹 시편 자체가 파손되고, 표면이 불균일하여 엣지(모서리) 형상이 제어되는 세라믹판 및 대형의 박형 세라믹판을 제조에 어려움이 존재하나, 본 발명과 같이 에어홀(AH)을 형성한 경우, 도 8과 같이 엣지(모서리) 형상이 제어되는 세라믹판 또는 대형의 박형 세라믹판을 제조할 수 있다.
또한, 표 2 및 도 9에 도시된 바와 같이 실시예에 따라 제작된 세라믹판 시편은 상, 하, 좌, 우의 두께가 거의 동일하여 최대 편차가 0.88㎜인 것을 확인할 수 있고, 비교예에 따라 제작된 세라믹판 시편은 상, 하, 좌, 우의 두께의 최대 편차가 1.73㎜인 것을 확인할 수 있어 약 2배의 두께 편차가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 실시예의 세라믹판 시편의 두께 편차가 비교예의 세라믹판 시편의 두께 편차보다 적어 세라믹판 전체의 균일도가 향상된 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 110 : 하부 격판 20, 120 : 슬리브
30, 130 : 하우징 40, 140 : 하부 펀치
50, 150 : 상부 펀치 60, 160 : 상부 격판
70, 170 : 상부 플레이트 80, 180 : 하부 플레이트
AH : 에어홀

Claims (7)

  1. 분말 형태의 세라믹 원료를 이용하여 열간 가압 소결법으로 제조되는 세라믹판을 제조하기 위한 열간 가압 소결용 몰드 장치에 있어서,
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6인 흑연으로 제작되는 하부 격판과;
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6인 흑연으로 제작되고, 상기 하부 격판 상면에 설치되되, 상기 세라믹 원료가 채워지는 공간부를 형성하여 상기 세라믹판의 크기를 조절하며, 상기 세라믹 원료에 압력이 가해질 때 압력을 분산시켜 부과되는 측면 압력을 낮추고, 상기 세라믹판이 용이하게 분리되도록 외측면에 상단이 좁고 하단으로 갈수록 넓어지는 형태 또는 최측면에 상단이 넓고 하단으로 갈수록 좁아지는 형태로 6~10°경사를 가지는제 1경사면이 구비되는 슬리브와;
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6~5.5인 흑연으로 제작되고, 상기 슬리브의 제 1경사면과 면접되도록 내측면에 제 2경사면이 형성되며, 상기 슬리브를 고정하도록 상기 하부 격판 상면에서 상기 슬리브 외측에 설치되는 하우징과;
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6~5.5인 흑연으로 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 공간부의 하부에 위치하는 하부 펀치와;
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6~5.5인 흑연으로 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 공간부의 상부에 위치하는 상부 펀치와;
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 5.5인 흑연으로 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 상부 펀치 저면에 설치되고, 에어홀이 형성되는 상부 플레이트와;
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 5.5인 흑연으로 상기 공간부와 동일한 형상으로 제작되어 상기 하부 펀치 상면에 설치되는 하부 플레이트; 및
    순도 99% 이상, 열팽창 계수가 4.6인 흑연으로 제작되고, 상기 상부 펀치를 수직 하방향으로 가압하여 상기 플레이트 사이의 성형 공간에 채워진 상기 세라믹 원료를 가압하는 상부 격판을 포함하며,
    상기 에어홀은,
    직경이 0.5~3.0㎜ 범위에서 형성되고, 그 단면 형상이 사각, 삼각, 다각, 마름모 형태 중 선택된 어느 하나의 형태로 형성되며, 각각 수직으로 형성되거나 또는 중앙부가 수직으로 형성되고, 외측으로 갈수록 기울기를 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 플레이트는,
    1개 이상이 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트는,
    상기 상부 플레이트와 대칭되는 형태로 에어홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트는,
    1개 이상이 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치.
KR1020190059233A 2019-05-21 2019-05-21 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치 KR102061270B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190059233A KR102061270B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190059233A KR102061270B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102061270B1 true KR102061270B1 (ko) 2019-12-31

Family

ID=69051524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190059233A KR102061270B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102061270B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150195A (ja) * 1999-11-29 2001-06-05 Bridgestone Corp 成形装置及び成形方法
KR200318236Y1 (ko) 2003-03-28 2003-06-27 천지우레탄 주식회사 신발 중창과 그 제조금형

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150195A (ja) * 1999-11-29 2001-06-05 Bridgestone Corp 成形装置及び成形方法
KR200318236Y1 (ko) 2003-03-28 2003-06-27 천지우레탄 주식회사 신발 중창과 그 제조금형

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110395988B (zh) 一种高强度氮化硼陶瓷及其制备方法
CN105441881A (zh) 铬靶材及其组合的制造方法
CN111620701B (zh) 一种多层复合陶瓷盘及其制造方法
KR102145545B1 (ko) 열간 가압 소결 방법 및 장치
US6693353B1 (en) Semiconductor package and method for producing heat-radiating substrate for it
CN110386823B (zh) 基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法
KR102061269B1 (ko) 중공 구조 세라믹판의 제조를 위한 열간 가압 소결용 몰드 장치 및 이를 이용하여 제조된 중공 구조 세라믹판
JP7245296B2 (ja) 半導体製造装置用部品の製造方法
KR102061270B1 (ko) 에어홀이 형성된 열간 가압 소결용 몰드 장치
KR102427144B1 (ko) 대형 동시소성 물품의 개선된 제조방법
KR102310046B1 (ko) 열간가압 소결용 다층 적층 구조의 몰드
KR20210092370A (ko) 미립자를 첨가한 플라즈마 저항성 소재 및 그의 제조방법
JP7216611B2 (ja) ＳｉＣ焼結部材の製造方法
US11830753B2 (en) Composite sintered body, semiconductor manufacturing apparatus member and method of producing composite sintered body
US20210134639A1 (en) Composite sintered body and method of manufacturing composite sintered body
JP2022038259A (ja) 酸化物焼結体の製造方法
KR102352039B1 (ko) 정전척의 에지링 제조방법 및 이로부터 제조된 에지링을 포함하는 정전척
JP2019029600A (ja) セラミックス部材の製造方法
JPWO2019082916A1 (ja) 配向セラミック焼結体の製法及びフラットシート
KR20210106969A (ko) 프리프레스를 이용한 내플라즈마성 엣지링 제조방법 및 이에 따라 제조된 내플라즈마성 엣지링
JP2024514249A (ja) フィーチャー付きセラミック物品、例えばセラミックミラーブランクを形成する方法
KR20240012822A (ko) 중공형 제품 성형용 가압 소결 방법 및 장치
JP6204224B2 (ja) 断熱用部材
JP2022156381A (ja) 支持部材、基板保持部材、およびその製造方法
JP2022012992A (ja) ＡｌＮ焼結部材の製造方法、電極埋設部材の製造方法および電極埋設部材

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant