KR102078068B1 - 탄탈륨 잉곳 및 와이어 제조 방법 - Google Patents

탄탈륨 잉곳 및 와이어 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스 및 탄탈륨 와이어 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 탄탈륨 소재를 전자빔 용해하여 제조된 탄탈륨 잉곳을 인발 가공하여 탄탈륨 와이어를 제조하는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스의 일 양태는, 탄탈륨 잉곳이 인입되는 인입공, 상기 인입공을 통하여 인입되어 인발 가공에 의하여 직경이 감소된 상기 탄탈륨 잉곳이 인출되는 인출공, 상기 인입공에서 기설정된 어프로치각으로 경사지게 연장되는 어프로치부 및 상기 어프로치부에서 상기 인출공을 향하여 동일한 직경으로 연장되는 베어링부를 포함한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 와이어 제조 방법의 일 양태는, 탄탈륨 소재에 포함된 불순물이 제거되는 불순물 제거 단계; 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가, 도가니의 내부에서 전자빔 생성 유닛에서 생성된 전자빔에 의하여 용해되어 탄탈륨 잉곳이 제조되는 탄탈륨 잉곳 제조 단계; 및 상기 탄탈륨 잉곳이 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스를 통하여 인발 가공되어 탄탈륨 와이어가 제조되는 인발 단계; 를 포함한다.

Description

탄탈륨 잉곳 및 와이어 제조 방법{DRAWING DIES FOR DRAWING OF TANTALUM INGOT AND MANUFACTURING METHOD OF TANTALUM INGOT AND TANTALUM WIRE}
본 발명은 탄탈륨 잉곳 및 와이어 제조 방법에 관한 것이다.
탄탈륨(Ta)은 융점이 2996℃, 밀도가 16.6g/cm3인 5A족 금속으로, 우수한 내열성, 유전율 및 가공성을 가지고 있어, 전기, 전자, 항공, 의료 및 광학 군사 분야 등 산업 전반에 폭 넓게 활용되고 있다. 그러나 탄탈륨(Ta)은, 콩고 등 중앙아프리카 분쟁지역에서 산출되는 대표적인 분쟁광물 중의 하나로, 수급에 어려움이 있는 실정이다. 따라서, 탄탈륨(Ta) 금속 사용량의 대부분을 수입에 의존하고 있는 국내 현실에서는, 탄탈륨(Ta)의 재활용에 관한 기술이 중요하게 부각되고 있다.
최근에는, 스퍼터링 공정 등에 사용되었던 탄탈륨 소재를 기계적으로 분쇄한 후 열처리 제조된 탄탈륨 잉곳을 인발 가공하여 탄탈륨 와이어를 제조하는 기술이 개발 중에 있으나, 탄탈륨의 경우 경도가 낮기 때문에, 인발 가공이 어려운 단점이 있다. 따라서 일반적으로 공지된 일반 다이스를 사용하여 탄탈륨을 인발 가공하는 경우에는, 인발 가공 시 탄탈륨 와이어가 끊어질 우려가 있다.
한편, 선행기술문헌 1(대한민국 등록특허공보 제10-1342091호, 명칭: 전자빔 드립 용해법을 이용한 고융점 금속의 초고순도 봉상형 잉곳의 제조방법)에는, 고융점 금속을 전자빔 용해하여 봉상형 잉곳을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 선행기술문헌 2(대한민국 등록특허공보 제10-1336748호, 명칭: 다결정 잉곳 성장장치)에는, 금속을 히터로 용해하여 잉곳을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 선행문헌 1 및 2에 의하면, 금속을 전자빔 또는 히터에 의한 열을 이용하여 한번에 용해하기 때문에, 용해 시 필요한 강한 세기의 전자빔 또는 열 에너지에 의하여 도가니가 파손될 우려가 있고, 금속의 용해가 충분히 이루어지지 않아 금속 잉곳의 내부에 결함이 발생할 우려가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1342091호(명칭: 전자빔 드립 용해법을 이용한 고융점 금속의 초고순도 봉상형 잉곳의 제조방법) 대한민국 등록특허공보 제10-1336748호(명칭: 다결정 잉곳 성장장치) 대한민국 등록특허공보 제10-1835727호(명칭: 인발 금형 장치) 대한민국 등록특허공보 제10-1258004호(명칭: 인발 성형용 금형)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 탈탄륨 잉곳의 인발 가공시 끊어짐을 방지할 수 있도록 구성되는 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스 및 탄탈륨 와이어 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스의 일 양태는, 탄탈륨 잉곳이 인입되는 인입공, 상기 인입공을 통하여 인입되어 인발 가공에 의하여 직경이 감소된 상기 탄탈륨 잉곳이 인출되는 인출공, 상기 인입공에서 기설정된 어프로치각으로 경사지게 연장되는 어프로치부 및 상기 어프로치부에서 상기 인출공을 향하여 동일한 직경으로 연장되는 베어링부를 포함한다.
또한, 상기 어프로치부는, 17°내지 19°각도로 경사지게 연장될 수 있다.
그리고, 상기 어프로치부는, 18.23°의 각도로 경사지게 연장될 수 있다.
또한, 상기 인출공의 직경은, 0.5mm 이하일 수 있다.
그리고, 상기 베어링부는, 0.2mm 이상의 길이로 연장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 와이어 제조 방법의 일 양태는, 탄탈륨 소재에 포함된 불순물이 제거되는 불순물 제거 단계, 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가, 도가니의 내부에서 전자빔 생성 유닛에서 생성된 전자빔에 의하여 용해되어 탄탈륨 잉곳이 제조되는 탄탈륨 잉곳 제조 단계 및 상기 탄탈륨 잉곳이, 상기 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스를 통과하여 인발 가공되어 탄탈륨 와이어가 제조되는 인발 단계를 포함한다.
그리고, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계는, 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가, 상기 도가니의 내부로 장입되는 제1 소재 장입 단계, 상기 전자빔 생성 유닛이, 기설정된 제1 충격 전류의 인가에 의하여 전자빔을 생성하는 제1 전자빔 생성 단계, 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가, 상기 도가니의 내부로 추가 장입되는 제2 소재 장입 단계 및 상기 전자빔 생성 유닛이, 상기 제1 충격 전류에 비하여 높은 전류값으로 기설정된 제2 충격 전류의 인가에 의하여 전자빔을 생성하는 제2 전자빔 생성 단계를 포함하고, 상기 제2 소재 장입 단계 및 제2 전자빔 생성 단계는, 상기 전자빔 생성 유닛에 인가되는 인가 전류가 기설정된 기준 충격 전류에 도달할 때까지 반복 수행될 수 있다.
또한, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계는, 상기 전자빔 생성 유닛에 인가되는 인가 전류가 상기 기준 충격 전류에 도달하면, 상기 기준 충격 전류에 비하여 높은 전류값으로 기설정된 제3 충격 전류가 인가되어 전자빔이 생성되는 제3 전자빔 생성 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계에서, 상기 제1 충격 전류는, 30mA이고, 상기 제2 충격 전류는, 상기 제1 충격 전류에 비하여 10mA씩 증가되고, 상기 기준 충격 전류는, 80mA이고, 상기 제3 충격 전류는, 120mA일 수 있다.
또한, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계에서, 상기 탄탈륨 소재는, 856mA 내지 896mA 세기의 집중 전류를 갖는 전자빔으로 용해될 수 있다.
그리고, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계에서, 상기 탄탈륨 소재는, 10mm/s 속도로 도가니를 스캔하는 전자빔에 의하여 용해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스의 일 양태는, 불순물이 제거된 탄탈륨 소재를 사용하여 탄탈륨 와이어를 제조하는 방법에 있어서: 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재는, 도가니의 내부에 다수회로 나뉘어서 장입되고, 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재는, 전자빔 생성 유닛에 최초 30mA의 충격 전류가 인가되어 생성된 전자빔에 의하여 탄탈륨 잉곳의 제조를 위하여 용해되며, 상기 탄탈륨 잉곳은, 상기 인발 다이스에 의하여 인발 가공되어 탄탈륨 와이어가 제조될 수 있다.
그리고, 상기 전자빔 생성 유닛에는, 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가 상기 도가니에 장입되는 횟수에 비례하여 10mA씩 증가되는 충격 전류가 인가될 수 있다.
또한, 상기 전자빔 생성 유닛에는, 80mA에 도달할 때까지 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가 상기 도가니에 장입되는 횟수에 비례하여 10mA씩 증가되는 충격 전류가 인가되고, 상기 전자빔 생성 유닛에 인가되는 충격 전류가 80mA에 도달하면, 상기 전자빔 생성 유닛에 120mA의 충격 전류가 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스 및 탄탈륨 와이어 제조 방법에서는, 탄탈륨 잉곳의 인발 가공성 향상을 위하여 어프로치각이 기설정된 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스에 탄탈륨 잉곳을 통과시켜 인발 가공함으로써, 탄탈륨 와이어를 제조한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 탄탈륨 잉곳의 인발 가공시 끊어짐을 방지할 수 있는 탄탈륨 와이어를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 와이어 제조 방법을 보인 플로우 차트.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳 제조 장치 및 탄탈륨 잉곳 제조 방법을 개략적으로 보인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스를 개략적으로 보인 단면도.
도 4 및 5는 본 발명의 제조예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳을 보인 사진.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳을 보인 사진.
도 7은 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳의 방사선 투과 검사(Radiographic Testing, RT) 결과를 보인 사진.
도 8 내지 10은 본 발명의 제조예 2 내지 4에 의하여 제조된 탄탈륨 와이어를 보인 사진.
도 11 및 12는 본 발명의 비교예 2 및 3에 의하여 제조된 탄탈륨 와이어를 보인 사진.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 와이어 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 와이어 제조 방법을 보인 플로우 차트이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳 제조 장치 및 탄탈륨 잉곳 제조 방법을 개략적으로 보인 구성도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 와이어 제조 방법은, 불순물 제거 단계(S100), 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200) 및 인발 단계(S300)을 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 불순물 제거 단계(S100)에서는, 탄탈륨 소재가 산성 용액과 혼합된 후 열처리되어 상기 탄탈륨 소재에 포함된 이물질이 제거된다. 여기서, 상기 탄탈륨 소재는 탄탈륨 스프링일 수 있다. 예를 들면, 상기 탄탈륨 소재가 3M의 염산(HCl), 1M의 질산(HNO3) 및 1M의 불산(HF)이 혼합된 산성 용액과 혼합된 후, 100℃ 내지 500℃의 온도에서 열처리되어, 상기 탄탈륨 소재에 포함된 불순물인 철(Fe), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)이 제거될 수 있다.
그리고, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)에서는, 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가, 탄탈륨 잉곳 제조 장치의 내부에서 전자빔에 의하여 용해되어 탄탈륨 잉곳이 제조된다. 이 때, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 장치는, 불순물이 제거된 탄탈륨 소재(10)가 장입되는 도가니(100) 및 전자빔이 생성되는 전자빔 생성 유닛(200)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)는, 제1 소재 장입 단계(S210), 제1 전자빔 생성 단계(S200), 제2 소재 장입 단계(S230), 제2 전자빔 생성 단계(S240) 및 제3 전자빔 생성 단계(250)을 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 제1 소재 장입 단계(S210)에서는, 상기 도가니(100)의 내부로 불순물이 제거된 소정량의 탄탈륨 소재(11)가 장입된다. 그리고 상기 제1 전자빔 생성 단계(S220)에서는, 전자빔 생성 유닛(200)에 기설정된 제1 충격 전류(Beam current)가 인가되어 생성되는 전자빔에 의하여 상기 제1 소재 장입 단계(210)에서 상기 도가니(100)의 내부로 장입된 소정량의 탄탈륨 소재(10)가 용해된다.
다음으로, 상기 제2 소재 장입 단계(230)에서, 상기 도가니(100)의 내부로 소정량의 탄탈륨 소재(12)가 추가 장입된다. 그리고, 상기 제2 전자빔 생성 단계(S200)에서는, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 상기 제1 충격 전류에 비하여 기설정된 전류값만큼 증가된 제2 충격 전류가 인가되어 생성되는 전자빔에 의하여 상기 제1 소재 장입 단계(210)에서 상기 도가니(100)의 내부로 장입된 소정량의 탄탈륨 소재(11) 및 상기 제2 소재 장입 단계(230)에서 상기 도가니(100)의 내부로 추가 장입된 소정량의 탄탈륨 소재(12)가 용해된다.
한편, 상기 제2 소재 장입 단계(S230) 및 제2 전자빔 생성 단계(S240)는, 반복적으로 수행된다. 보다 상세하게는, 상기 제2 전자빔 생성 단계(240)에서는, 상기 제1 전자빔 생성 단계(200) 또는 그 이전의 상기 제2 전자빔 생성 단계(240)에 비하여 기설정된 전류값만큼 증가된 상기 제2 충격 전류가 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되고, 이와 같이 증가되는 상기 제2 충격 전류가 기설정된 기준 충격 전류에 도달할때까지 반복적으로 수행되는 것이다. 따라서, 상기 제2 전자빔 생성 단계(240)에서 상기 제1 전자빔 생성 단계(220)에서 인가된 상기 제1 충격 전류에 비하여 기설정된 전류값만큼 증가된 상기 제2 충격 전류가 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되어 상기 도가니(100)의 내부에 장입된 소정량의 탄탈륨 소재(11)(12)가 용해된다. 그리고 추가적으로 소정량의 탄탈륨 소재(13)가 추가 장입되고, 그 이전의 상기 제2 전자빔 생성 단계(240)에서 인가되는 상기 제2 충격 전류에 비하여 기설정된 전류값만큼 추가 증가된 제2 충격 전류가 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되어 탄탈륨 소재(11)(12)(13)가 용해된다. 그리고 이와 같은 상기 제2 전자빔 생성 단계(240)에서의 상기 제2 충격 전류의 증가는, 상기 제2 충격 전류가 상기 기준 충격 전류에 도달할때까지 수행되는 것이다.
한편, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 인가 전류가 상기 기준 충격 전류에 도달하면, 상기 제3 전자빔 생성 단계(250)에서, 상기 기준 충격 전류에 비하여 높은 전류값으로 기설정된 제3 충격 전류가 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되어 생성된 전자빔에 의하여 상기 도가니(100)에 장입된 상기 탄탈륨 소재(11)(12)(13)가 용해되어 탄탈륨 잉곳이 제조될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 소재 장입 단계(S210)에서 상기 도가니(100)의 내부에 불순물이 제거된 탄탈륨 소재(11)가 장입되면, 상기 제1 전자빔 생성 단계(S220)에서는, 전자빔 생성 유닛(200)에 30mA의 제1 충격 전류가 인가되어 출력된 전자빔에 의하여 상기 탄탈륨 소재(11)가 용해될 수 있다. 다음으로, 상기 제2 소재 장입 단계(S230)에서, 상기 도가니(100)의 내부에 상기 탄탈륨 소재(12)가 추가 장입되면, 상기 제2 전자빔 생성 단계(S240)에서, 전자빔 생성 유닛(200)에 상기 제1 충격 전류에 비하여 10mA가 증가된 40mA의 제2 충격 전류가 인가되어 출력된 전자빔에 의하여 상기 탄탈륨 소재(11)(12)가 용해될 수 있다. 그리고 상기 제2 소재 장입 단계(230) 및 제2 전자빔 생성 단계(240)는, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 충격 전류가 80mA로 설정되는 상기 기준 충격 전류에 도달할 때까지 반복된다. 그리고, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 충격 전류가 80mA에 도달하면, 상기 제3 전자빔 생성 단계(S250)에서, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 120mA로 설정되는 제3 충격 전류가 인가되어 생성되는 전자빔에 의하여 상기 탄탈륨 소재(11)(12)(13)가 용해되고, 용해된 상기 탄탈륨 소재(11)(12)(13)가 소정의 온도 이하로 냉각됨으로써, 탄탈륨 잉곳이 제조될 수 있다. 그리고 상기 제1 내지 제3 전자빔 생성 단계(S220)(S240)(S250)에서는, 856mA 내지 896mA의 집중 전류를 갖고, 10mm/s의 속도로 도가니(100)를 스캔하는 전자빔을 출력할 수 있다.
마지막으로, 상기 인발 단계(S300)에서는, 상기 제조된 탄탈륨 잉곳(20)이 인발 가공되어 탄탈륨 와이어(30)가 제조될 수 있다. 이 때, 상기 탄탈륨 잉곳(20)은, 상기 탄탈륨 잉곳(20)의 인발 가공용 인발 다이스(300)에 의하여 인발 가공될 수 있다. 따라서, 상기 탄탈륨 잉곳(20)에 의하여 기설정된 직경의 상기 탄탈륨 와이어(30)가 최종 제조된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스를 개략적으로 보인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 인발 가공용 인발 다이스(300)는, 인입공(310), 인출공(320), 어프로치부(330) 및 베어링부(340)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 인입공(310)은, 탄탈륨 잉곳(20)이 인발 가공을 위하여 상기 인발 다이스(300)의 내부로 인입되는 곳이다. 그리고, 상기 인출공(320)은, 상기 인입공(310)을 통하여 인입되어 인발 가공에 의하여 직경이 감소된 탄탈륨 잉곳(30)이 인출되는 곳이다. 예를 들면, 상기 인출공(320)의 직경은, 0.5mm 이하일 수 있다.
그리고, 상기 어프로치부(330)는, 상기 인입공(310)에서 상기 인출공(320)을 향하여 기설정된 어프로치각(α)으로 경사지게 연장된다. 여기서 '어프로치각'이란, 상기 인발 다이스(300)의 길이 방향으로 상기 인입공(310) 또는 인출공(320)의 내주면 일측을 지나는 가상의 직선과 상기 어프로치부(330)의 내주면 일측을 지나는 가상의 직선이 이루는 각도를 의미한다. 본 실시예에서는, 상기 어프로치각(α)은, 17°내지 19°각도로 설정될 수 있고, 특히, 상기 어프로치각(α)이 18.23°의 각도로 설정될 수 있다.
이와 같은 상기 어프로치각(α)의 한정은, 상기 인입공(310)을 통하여 인입되는 탄탈륨 잉곳이 인발 가공되어 탄탈륨 와이어의 형태로 상기 인출공(320)을 통하여 인출되는 과정에서, 탄탈륨 와이어의 끊어짐 현상을 방지하기 위한 것이다. 다시 말하면, 상기 어프로치각(α)이, 17°미만인 경우에는, 상기 인입공(310)을 통하여 인입되는 탄탈륨 잉곳과 상기 인발 다이스(300)의 내면 사이의 접촉 면적이 과도하게 증가됨으로써, 탄탈륨 와이어를 인출하기 위하여 소요되는 외력이 증가되고, 이에 의하여 인출되는 탄탈륨 와이어가 끊어질 수 있다. 반면에, 상기 어프로치각(α)이 19°초과인 경우에는, 탄탈륨 잉곳의 단면 감소가 급격하게 이루어짐으로써, 탄탈륨 와이어가 끊어질 우려가 발생된다.
상기 베어링부(340)는, 상기 어프로치부(330)에서 상기 인출공(320)을 향하여 동일한 직경으로 연장되다가 기설정된 백릴리프각(β)으로 경사지게 연장된다. 여기서, '백릴리프각'이란, 상기 인발 다이스의 길이 방향으로 상기 인출공(320)의 내주면 일측을 지나는 가상의 직선과 상기 베어링부(340)가 인출공(320)을 향하여 경사지게 연장되는 부분의 내주면 일측을 지나는 가상의 직선이 이루는 각도를 의미한다. 예를 들면, 본 실시예에서는, 상기 백릴리프각(β)이 60°내지 70°로 설정될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 보다 상세하게 설명한다. 이들 제조예는 단지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
<제조예 1>
제조예 1에서는, 불순물 제거 단계(S100)에서, 탄탈륨 스프링이 3M의 염산(HCl), 1M의 질산(HNO3) 및 1M의 불산(HF)이 혼합된 산성 용액과 혼합된 후, 500℃의 온도에서 열처리되어, 상기 탄탈륨 소재에 포함된 불순물인 철(Fe), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)이 제거되었다.
그리고, 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)에서는, 제1 소재 장입 단계(S210)에서, 도가니(100)의 내부로 불순물이 제거된 탄탈륨 스프링(11)이 장입되어, 제1 전자빔 생성 단계(S220)에서 전자빔 생성 유닛(200)에 30mA의 충격 전류가 인가되어, 상기 탄탈륨 스프링(11)이 용해되었다.
다음으로, 제2 소재 장입 단계(S230)에서, 상기 도가니(100)의 내부로 불순물이 제거된 탄탈륨 스프링(12)이 추가 장입되어, 제2 전자빔 생성 단계(S240)에서, 전자빔 생성 유닛(200)에 제1 전자빔 생성 단계(S220)에 비하여 10mA가 증가된 세기의 40mA의 충격 전류가 인가되어, 상기 탄탈륨 스프링(11)(12)이 용해되었다.
상기 제2 소재 장입 단계(S230) 및 제2 전자빔 생성 단계(S240)는, 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 충격 전류를 10mA씩 증가시켜 충격 전류가 80mA가 될 때까지 반복되었다.
그리고, 상기 제3 전자빔 생성 단계(S250)에서, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 120mA로 설정되는 제3 충격 전류가 인가되어 생성되는 전자빔에 의하여 상기 탄탈륨 스프링(11)(12)(13)이 용해되고, 용해된 상기 탄탈륨 스프링(11)(12)(13)이 소정의 온도 이하로 냉각됨으로써, 탄탈륨 잉곳이 제조되었다.
이 때, 상기 탄탈륨 스프링(11)(12)(13)은, 856mA 내지 896mA의 집중 전류를 갖고, 10mm/s의 속도로 도가니(100)를 스캔하는 전자빔에 의하여 용해되었다.
<제조예 2>
제조예 2에서는, 제조예 1에서 제조된 탄탈륨 잉곳이, 18.23°의 어프로치각을 갖는 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스에 의하여 인발 가공되어 직경이 0.5mm인 탄탈륨 와이어가 제조되었다.
<제조예 3>
제조예 3에서는, 제조예 2와 동일하게 탄탈륨 와이어를 제조하되, 인발 단계(S300)에서, 탄탈륨 잉곳이 17°의 어프로치각을 갖는 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스에 의하여 인발 가공되어 탄탈륨 와이어가 제조되었다.
<제조예 4>
제조예 4에서는, 제조예 2와 동일하게 탄탈륨 와이어를 제조하되, 인발 단계(S300)에서, 탄탈륨 잉곳이 19°의 어프로치각을 갖는 탄탈륨 잉곳의 인발 가공용 인발 다이스에 의하여 인발 가공되어 탄탈륨 와이어가 제조되었다.
<비교예 1>
비교예 1에서는, 제조예 1과 동일하게 탄탈륨 잉곳을 제조하되, 제1 소재 장입 단계(S210)에서, 도가니(100)의 내부로 불순물이 제거된 탄탈륨 스프링이 장입되어, 제1 전자빔 생성 단계(S220)에서 전자빔 생성 유닛(200)에 120mA의 충격 전류가 인가되어, 896mA의 집중 전류를 갖고 10mm/s의 속도로 도가니(100)를 스캔하는 전자빔이 생성됨으로써, 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가 용해됨으로써 탄탈륨 잉곳이 제조되었다.
즉, 비교예 1의 경우 제2 소재 장입 단계(S230), 제2 전자빔 생성 단계(S240) 및 제3 전자빔 생성 단계(S250) 없이 탄탈륨 잉곳이 제조되었다.
<비교예 2>
비교예 2에서는, 제조예 2와 동일하게 탄탈륨 와이어를 제조하되, 인발 단계(S300)에서, 탄탈륨 잉곳이 15°의 어프로치각을 갖는 인발 다이스에 의하여 인발 가공되었다.
<비교예 3>
비교예 3에서는, 제조예 1와 동일하게 탄탈륨 와이어를 제조하되, 인발 단계(S300)에서, 탄탈륨 잉곳이 20°의 어프로치각을 갖는 인발 다이스에 의하여 인발 가공되었다.
실험예
<실험예 1>
상기 제조예 1, 비교예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳의 사진을 도 4 내지 6에 첨부하였다.
도 4 및 5를 참조하면, 제조예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳의 경우, 탄탈륨 소재의 용해가 완전히 진행되어 표면이 고른 형태의 탄탈륨 잉곳이 제조되었다. 반면에, 도 6을 참조하면, 탄탈륨 소재의 용해가 거의 진행되지 않았다.
<실험예 2>
상기 제조예 1 및 비교예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳에 대하여 방사선 투과 검사(Radiographic Testing, RT)를 수행하였고, 결과를 도 7에 첨부하였다.
도 7을 참조하면, 제조예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳의 경우, 비교예 1에 의하여 제조된 탄탈륨 잉곳에 비하여 내부 기공이 현저히 감소되었다. 즉, 제조예 1의 경우, 내부 결함이 적은 탄탈륨 잉곳이 제조된 것을 확인할 수 있다.
<실험예 3>
상기 제조예 2 내지 4에 의하여 제조된 탄탈륨 와이어의 사진을 도 8 내지 10에, 비교예 2 및 3에 의하여 제조된 탄탈륨 와이어의 사진을 도 11 및 12에 첨부하였다. 도 8 내지 10을 참조하면, 제조예 2 내지 4의 경우, 인발 가공시 탄탈륨 잉곳의 절단 없이 탄탈륨 와이어가 제조되었다. 반면에, 비교예 2의 경우, 탄탈륨 잉곳의 중간 부분이 인발 가공시 절단되었고, 비교예 3의 경우에는 탄탈륨 잉곳의 끝단이 인발 가공시 절단되었다. 따라서, 제조예 2 내지 4의 경우 비교예 2 및 3에 비하여 탄탈륨 잉곳의 인발 가공이 효율적으로 진행된 것을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 탄탈륨 소재에 포함된 불순물이 제거되는 불순물 제거 단계(S100); 및
    상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재(10)가, 도가니(100)의 내부에서 전자빔 생성 유닛(200)에서 생성된 전자빔에 의하여 용해되어 탄탈륨 잉곳이 제조되는 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200); 를 포함하고,
    상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)에서,
    상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재(10)가, 상기 도가니(100)의 내부로 장입되는 제1 소재 장입 단계(S210);
    상기 전자빔 생성 유닛(200)이, 기설정된 제1 충격 전류의 인가에 의하여 전자빔을 생성하는 제1 전자빔 생성 단계(S220);
    상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가, 상기 도가니(100)의 내부로 추가 장입되는 제2 소재 장입 단계(S230); 및
    상기 전자빔 생성 유닛(200)이, 상기 제1 충격 전류에 비하여 기설정된 전류값만큼 증가된 제2 충격 전류의 인가에 의하여 전자빔을 생성하는 제2 전자빔 생성 단계(S240); 을 포함하고,
    상기 제2 소재 장입 단계(S230) 및 제2 전자빔 생성 단계(S240)는, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 상기 제2 충격 전류가 증가되어 기설정된 기준 충격 전류에 도달할 때까지 반복 수행되는 탄탈륨 소재를 사용하는 탄탈륨 잉곳 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)는,
    상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 인가 전류가 상기 기준 충격 전류에 도달하면, 상기 기준 충격 전류에 비하여 높은 전류값으로 기설정된 제3 충격 전류가 인가되어 전자빔이 생성되는 제3 전자빔 생성 단계(S250)를 더 포함하는 탄탈륨 소재를 사용하는 탄탈륨 잉곳 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)에서,
    상기 제1 충격 전류는, 30mA이고,
    상기 제2 충격 전류는, 상기 제1 충격 전류에 비하여 10mA씩 증가되고,
    상기 기준 충격 전류는, 80mA이고,
    상기 제3 충격 전류는, 120mA인 탄탈륨 소재를 사용하는 탄탈륨 잉곳 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)에서,
    상기 탄탈륨 소재는, 856mA 내지 896mA 세기의 집중 전류를 갖는 전자빔으로 용해되는 탄탈륨 소재를 사용하는 탄탈륨 잉곳 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200)에서,
    상기 탄탈륨 소재는, 10mm/s 속도로 도가니(100)를 스캔하는 전자빔에 의하여 용해되는 탄탈륨 소재를 사용하는 탄탈륨 잉곳 제조 방법.
  12. 탄탈륨 소재에 포함된 불순물이 제거되는 불순물 제거 단계(S100); 및
    상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재(10)가, 도가니(100)의 내부에서 전자빔 생성 유닛(200)에서 생성된 전자빔에 의하여 용해되어 탄탈륨 잉곳이 제조되는 제 6 항 및 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 탄탈륨 잉곳 제조 단계(S200); 및
    상기 제조된 탄탈륨 잉곳이, 인발 다이스(300)를 통과하여 인발 가공되어 탄탈륨 와이어가 제조되는 인발 단계(S300); 를 포함하는 탄탈륨 와이어 제조 방법.
  13. 불순물이 제거된 탄탈륨 소재를 사용하여 탄탈륨 와이어를 제조하는 방법에 있어서:
    상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재는, 도가니(100)의 내부에 다수회로 나뉘어서 장입되고,
    상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재는, 전자빔 생성 유닛(200)에 최초 30mA의 충격 전류가 인가되어 생성된 전자빔에 의하여 탄탈륨 잉곳의 제조를 위하여 용해되며,
    상기 전자빔 생성 유닛(200)에는, 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가 상기 도가니(100)에 장입되는 횟수에 비례하여 10mA씩 증가되는 충격 전류가 인가되는 탄탈륨 와이어 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전자빔 생성 유닛(200)에는, 80mA에 도달할 때까지 상기 불순물이 제거된 탄탈륨 소재가 상기 도가니(100)에 장입되는 횟수에 비례하여 10mA씩 증가되는 충격 전류가 인가되고,
    상기 전자빔 생성 유닛(200)에 인가되는 충격 전류가 80mA에 도달하면, 상기 전자빔 생성 유닛(200)에 120mA의 충격 전류가 인가되는 탄탈륨 와이어 제조 방법.

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