KR102094245B1 - 탄소 성형체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계; 혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계; 제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및 산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체의 제조방법이 개시된다.

Description

탄소 성형체의 제조방법{Manufacturing method of carbon formed body}
탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
탄소 성형체는 제철·제강 및 알루미늄 제조용 전극봉, 야금용 발열체·도가니·전극, 각종 전자기기의 브러시 및 저항기, 핵융합로의 피복재, 우주항공용 노즐 등 다양한 용도로 산업 전반에 사용되고 있다. 이러한 탄소 성형체는 기본적인 제조법은 유사하나, 사용 원료의 종류, 사출, 압출, 프레스, 등방압(CIP, HIP) 등의 성형공정, 탄화·흑연화 공정 조건에 따라서 다양한 특성을 갖게 된다.
일반적인 탄소 성형체의 제조공정은 원료(코크스 혹은 바인더)의 분쇄 및 분급, 콜타르 혹은 석유계 피치 등 점결제와의 혼련, 혼련물의 압출, 프레스, 등방 압축 등의 성형, 성형물의 소성, 최종제품의 밀도향상을 위한 소성물의 함침 및 재소성, 흑연화, 기계가공의 단계를 거친다.
탄소 성형체 제조 단계 중 성형 방법에 따라서 성형체의 최종 물성이 달라진다. 등방압 성형(CIP, HIP)의 경우 수천 기압의 압력조건에서 등방압에 의한 성형이 이루어지기 때문에, 고밀도의 성형체 제조가 가능하다. 그러나, 등방압 성형은 고비용의 문제로 경제적이지 않다.
성형 재료를 일정 형태를 가지고 있는 금형에 투입하고, 고온의 프레스에 의해 성형되는 프레스 성형은 금형의 형태에 따라서 다양한 구조로 성형체를 제조할 수 있, 다른 성형방법에 비해 상대적으로 성형시간이 적게 들며, 경제적이라는 장점을 가진다. 하지만, 프레스 성형은 비교적 낮은 압력으로 성형공정을 진행하기 때문에 상대적으로 낮은 밀도 및 강도의 제품이 만들어지게 된다.
전술한 문제점을 해결하고자, 본 발명자들은 탄소 성형체의 압축강도 및 열팽창계수를 모두 항샹시킬 수 있는 탄소 성형체의 제조방법에 대하여 연구하던 중, 탄소 성형체의 성형 공정과 소성(Carbonization, 탄화) 공정 사이에 산화 (Oxidation) 공정을 도입하여 탄소 성형체를 제조하는 방법을 개발하였으며, 750 kgf/cm2 내지 1373 kgf/cm2의 향상된 압축강도 및 5.629 × 10-6/℃ 내지 6.082 × 10-6/℃의 감소된 열팽창계수를 가지는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 측면에서의 목적은 탄소 성형체의 압축강도를 향상시키는 데 있다.
본 발명의 다른 측면에서의 목적은 탄소 성형체의 열팽창계수를 감소시키는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체의 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하되,
산화 열처리하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법이 제공된다.
나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하되,
산화 열처리하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법이 제공된다.
더욱 나아가, 본 발명의 다른 측면에서
상기의 제조방법으로 제조된 탄소 성형체가 제공된다.
본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법은 탄소 성형체의 압축강도를 향상시킴과 동시에 열팽창계수를 낮출 수 있다.
도 1은 실시예 및 비교예에서 제조된 탄소 성형체의 압축강도를 나타낸 그래프이고;
도 2는 실시예 및 비교예에서 제조된 탄소 성형체의 TGA 분석을 통해 열적 안정성을 평가한 그래프이고;
도 3은 실시예 및 비교예에서 제조된 탄소 성형체의 열팽창계수를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 일 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체의 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
종래 열간 프레스(가열 및 가압 공정)를 성형 공정에 적용하여 제조된 탄소 성형체의 압축강도는 약 405.62 kgf/cm2로 나타났으며. 이 결과는 일반적인 문헌 상의 수치에서 크게 벗어나지 않는 물성이다.
이에 반해, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법은 성형 공정 이후, 탄화 열처리 공정 전에 산화 공정을 도입함으로써 탄소 성형체의 압축강도를 731.43 kgf/cm2 내지 1373.67 kgf/cm2로 최대 338.7% 까지 압축강도를 향상시킬 수 있다. 이와 더불어, 5.629 × 10-6/℃ 내지 6.082 × 10-6/℃의 감소된 열팽창계수를 나타내는 효과가 있다.
먼저, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법은 탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 원료 혼합 단계로서, 충전재의 역할을 하는 탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합한다.
이때, 상기 탄소 원료는 코크스 또는 흑연 등일 수 있으며, 상기 바인더는 콜타르 또는 석유계 피치 등일 수 있다.
또한, 상기 원료 혼합 단계는 탄소 원료 70 중량부 내지 90 중량부 및 바인더 10 중량부 내지 30 중량부를 혼합할 수 있고, 탄소 원료 75 중량부 내지 85 중량부 및 바인더 15 중량부 내지 25 중량부를 혼합할 수 있으며, 탄소 원료 78 중량부 내지 82 중량부 및 바인더 18 중량부 내지 22 중량부를 혼합할 수 있다.
나아가, 상기 원료 혼합 단계는 탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 150℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 180분 동안 혼합할 수 있고, 175℃ 내지 225℃의 온도에서 60분 내지 120분 동안 혼합할 수 있으며, 185℃ 내지 215℃의 온도에서 80분 내지 100분 동안 혼합할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법은 상기에서 혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 성형체 제조 단계로서, 다양한 방법으로 성형체를 제조할 수 있으나, 바람직하게는 가열 및 압축하는 열간 프레스 공정으로 성형체를 제조할 수 있다.
이때, 상기 성형체 제조 단계는 혼합된 원료에 150 MPa 내지 250 MPa의 압력을 가하여 수행될 수 있고, 160 MPa 내지 220 MPa의 압력을 가하여 수행될 수 있으며, 170 MPa 내지 200 MPa의 압력을 가하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 성형체 제조 단계는 혼합된 원료를 100℃ 내지 200℃의 온도에서 10분 내지 60분 동안 압축하는 방법으로 수행될 수 있으며, 125℃ 내지 180℃의 온도에서 20분 내지 40분 동안 압축하는 방법으로 수행될 수 있고, 150℃ 내지 170℃의 온도에서 25분 내지 35분 동안 압축하는 방법으로 수행될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법은 상기에서 제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 산화 열처리 단계로서, 혼합된 원료를 이용하여 성형된 성형체를 대상으로 탄화 열처리를 수행하기 전에 산화 열처리를 수행함으로써 최종적으로 제조될 탄소 성형체의 압축 강도 및 열팽창계수를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 산화 열처리 단계는 제조된 성형체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 산화 열처리하여 수행될 수 있고, 200℃ 내지 250℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 200℃ 내지 220℃의 온도에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 산화 열처리 단계는 제조된 성형체를 30분 내지 1200분 동안 산화 열처리하여 수행될 수 있고, 30분 내지 600분 동안 산화 열처리하여 수행될 수 있으며, 300분 내지 900분 동안 산화 열처리하여 수행될 수 있고, 400분 내지 800분 동안 산화 열처리하여 수행될 수 있으며, 가장 바람직하게는 200℃ 내지 300℃의 온도에서 500분 내지 700분 동안 산화 열처리하여 수행될 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 압축강도가 낮아지거나, 열팽창계수가 높아지는 문제가 있다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체의 제조방법은 상기에서 산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계를 포함한다.
상기 단계는 탄화 열처리 단계로서, 산화 열처리된 성형체를 탄화시켜 최종적으로 탄소 성형체를 제조한다.
이때, 상기 탄화 열처리 단계는 산화 열처리된 성형체를 900℃ 내지 1,800℃의 온도에서 30분 내지 120분 동안 소성하여 수행될 수 있으며, 900℃ 내지 1,500℃의 온도에서 40분 내지 90분 동안 소성하여 수행될 수 있고, 900℃ 내지 1,200℃의 온도에서 50분 내지 80분 동안 소성하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하되,
산화 열처리하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법에 대하여 단계별로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법은 탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 원료 혼합 단계로서, 전술한 탄소 성형체의 제조방법에서의 단계와 동일하므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법은 상기에서 혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 성형체 제조 단계로서, 전술한 탄소 성형체의 제조방법에서의 단계와 동일하므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법은 제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계를 포함하되, 산화 열처리하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
상기 단계는 산화 열처리 단계로서, 전단계에서 제조된 성형체를 산화 열처리하되 산화 열처리하는 시간을 증가시킴으로써 탄소 성형체의 압축강도를 향상시킨다.
이때, 상기 산화 열처리 시간은 30분 내지 600분의 시간범위에서 증가될 수 있다. 또한, 산화 열처리하는 시간을 500분 내지 700분으로 조절함으로써 탄소 성형체의 압축강도를 향상시킬 수 있다. 이를 통해 최종적으로 탄화 열처리 단계를 거쳐 제조되는 탄소 성형체의 압축강도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법은 상기에서 산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계를 포함한다.
상기 단계는 탄화 열처리 단계로서, 전술한 탄소 성형체의 제조방법에서의 단계와 동일하므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하되,
산화 열처리하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법에 대하여 단계별로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법은 탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 원료 혼합 단계로서, 전술한 탄소 성형체의 제조방법에서의 단계와 동일하므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법은 상기에서 혼합된 원료를 이용하여 성형체를 제조하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 성형체 제조 단계로서, 전술한 탄소 성형체의 제조방법에서의 단계와 동일하므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법은 제조된 성형체를 산화 열처리하는 단계를 포함하되, 산화 열처리하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
상기 단계는 산화 열처리 단계로서, 전단계에서 제조된 성형체를 산화 열처리하되 산화 열처리하는 시간을 증가시킴으로써 탄소 성형체의 열팽창계수를 낮출 수 있다.
이때, 상기 산화 열처리 시간은 30분 내지 600분의 시간범위에서 증가될 수 있다. 또한, 산화 열처리하는 시간을 500분 내지 700분으로 조절함으로써 탄소 성형체의 열팽창계수를 낮출 수 있다. 이를 통해 최종적으로 탄화 열처리 단계를 거쳐 제조되는 탄소 성형체의 열팽창계수를 낮출 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법은 상기에서 산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계를 포함한다.
상기 단계는 탄화 열처리 단계로서, 전술한 탄소 성형체의 제조방법에서의 단계와 동일하므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
나아가, 본 발명의 다른 측면에서
탄소 원료 및 바인더를 포함하는 원료를 혼합하는 단계;
혼합된 원료를 가열 및 압축하여 성형체를 제조하는 단계;
제조된 성형체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 500분 내지 700분 동안 산화 열처리하는 단계; 및
산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체의 압축강도 향상 및 열팽창계수 감소 방법이 제공된다.
더욱 나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서
상기의 제조방법으로 제조된 탄소 성형체가 제공된다.
본 발명의 일 측면에서 제공되는 제조방법으로 제조된 탄소 성형체는 압축강도가 731.43 kgf/cm2 내지 1373.67 kgf/cm2로 매우 높으며, 이와 더불어, 5.629 × 10-6/℃ 내지 6.082 × 10-6/℃의 감소된 열팽창계수를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 탄소 성형체의 제조-1
단계 1: 원료 혼합 단계
탄소 원료(또는 충전재)로 코크스 80 중량부 및 바인더로 콜타르 20 중량부를 200℃의 온도에서 1시간 동안 혼합하였다.
단계 2: 성형체 제조 단계
상기 단계 1에서 혼합된 원료들을 180 MPa의 압력으로 160℃의 온도에서 30분 동안 열간 압축 성형하여 성형체를 제조하였다.
단계 3: 산화 열처리 단계
상기 단계 2에서 제조된 성형체를 200℃의 온도에서 30분 동안 산화 열처리를 수행하였다. 이때 승온 속도는 5℃/min이고, 산화 조건을 갖추기 위한 추가적인 주입 가스 없이 open system에서 수행하였다.
단계 4: 탄화 열처리 단계
상기 단계 3에서 산화 열처리된 성형체를 불활성 가스 분위기(질소가스) 및 900℃의 온도에서 1시간 동안 소성하여 탄화시킴으로써 최종적으로 탄소 성형체를 제조하였다. 이때 승온 속도는 5℃/min이다.
< 실시예 2> 탄소 성형체의 제조-2
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 60분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 3> 탄소 성형체의 제조-3
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 120분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 4> 탄소 성형체의 제조-4
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 180분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 5> 탄소 성형체의 제조-5
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 300분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 6> 탄소 성형체의 제조-6
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 400분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 7> 탄소 성형체의 제조-7
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 420분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 8> 탄소 성형체의 제조-8
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 500분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 9> 탄소 성형체의 제조-9
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 600분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 10> 탄소 성형체의 제조-10
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 700분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 11> 탄소 성형체의 제조-11
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 800분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 12> 탄소 성형체의 제조-12
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 900분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실시예 13> 탄소 성형체의 제조-13
상기 실시예 1의 단계 3에서 성형체를 200℃의 온도에서 1200분 동안 산화 열처리를 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 비교예 1>
상기 실시예 1에서 단계 3을 수행하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 탄소 성형체를 제조하였다.
< 실험예 1> 탄소 성형체의 물리적 특성 분석
본 발명의 제조방법으로 제조된 탄소 성형체의 물성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 탄소 성형체의 산소함량, 겉보기 밀도, 진밀도, 기공도, 탄화수율 및 압축강도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
산화시간
(min)		 산소함량
(%)		 겉보기밀도
(cc/min)		 진밀도
(cc/min)		 기공도*
(%)		 탄화수율
(wt%@900℃)		 압축강도
(kgf/cm2)
비교예 1 - - - - - - 405.62
실시예 1 30 2.31 1.71 2.04 19.3 89.0 731.43
실시예 2 60 2.77 1.68 2.02 20.2 89.9 820.93
실시예 3 120 2.75 1.61 2.02 25.5 91.1 939.30
실시예 4 180 2.40 1.57 2.01 28.0 91.3 1013.20
실시예 5 300 3.28 1.68 1.98 17.9 91.8 1248.00
실시예 7 420 2.94 1.71 2.01 17.5 92.3 1274.00
실시예 9 600 3.36 1.72 1.99 15.7 92.6 1373.67
실시예 12 900 2.62 1.79 2.01 12.3 93.1 1195.33
실시예 13 1200 4.12 1.76 2.00 13.6 93.4 1285.67
*
Figure 112018074911814-pat00001
상기 표 1 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 산화 공정을 통해 탄소 성형체의 압축강도가 월등히 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 산화 공정에서 도입된 oxidation에 의한 cross-link gyrkh로 인해 치수 안정성의 향상으로 압축강도가 향상되는 것이며, 600분을 초과하여 산화 공정이 수행되는 경우 압축강도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 600분을 초과하는 경우 성형체의 산화에 의해 pore 또는 void가 급격히 형성되는 것으로 판단된다.
< 실험예 2> 탄소 성형체의 열적 특성 분석
본 발명의 제조방법으로 제조된 탄소 성형체의 열적 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 탄소 성형체의 온도에 따른 질량손실율 및 열팽창계수를 분석하였으며, 그 결과를 도 2, 도 3 및 하기 표 2에 나타내었다.
산화시간 (min) 열팽창계수 (CTE, ×10-6/℃)
비교예 1 0 6.526
실시예 5 300 6.072
실시예 6 400 5.985
실시예 8 500 5.640
실시예 9 600 5.629
실시예 10 700 5.611
실시예 11 800 5.907
실시예 12 900 5.974
실시예 13 1200 6.905
도 2에 나타낸 바와 같이, TGA 분석을 통해 열적 안정성을 분석한 결과, 산화 열처리시 시간에 따라 지속적으로 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 표 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 산화 열처리를 수행하는 경우 열팽창계수가 낮아짐을 확인할 수 있었다. 특히 산화 열처리 시간이 500분 내지 700분인 경우 약 5.6×10-6/℃로 매우 낮은 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 산화 열처리 단계는 500분 내지 700분인 경우 압축강도의 월등한 향상과 더불어 낮은 열팽창계수 값을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 탄소 원료로 코크스 70 중량부 내지 90 중량부 및 바인더 10 중량부 내지 30 중량부를 포함하는 원료를 150℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 180분 동안 혼합하는 단계;
    혼합된 원료에 150 MPa 내지 250 MPa의 압력을 가하여 성형체를 제조하는 단계;
    제조된 성형체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 500분 내지 700분 동안 산화 열처리하는 단계; 및
    산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성형체를 제조하는 단계는,
    혼합된 원료를 100℃ 내지 200℃의 온도에서 10분 내지 60분 동안 압축하는 것을 특징으로 하는 탄소 성형체의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 성형체를 탄화시키는 단계는,
    산화 열처리된 성형체를 900℃ 내지 1,800℃의 온도에서 30분 내지 120분 동안 소성하여 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소 성형체의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 탄소 원료로 코크스 70 중량부 내지 90 중량부 및 바인더 10 중량부 내지 30 중량부를 포함하는 원료를 150℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 180분 동안 혼합하는 단계;
    혼합된 원료에 150 MPa 내지 250 MPa의 압력을 가하여 성형체를 제조하는 단계;
    제조된 성형체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 500분 내지 700분 동안 산화 열처리하는 단계; 및
    산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체 압축강도의 향상방법.
  10. 탄소 원료로 코크스 70 중량부 내지 90 중량부 및 바인더 10 중량부 내지 30 중량부를 포함하는 원료를 150℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 180분 동안 혼합하는 단계;
    혼합된 원료에 150 MPa 내지 250 MPa의 압력을 가하여 성형체를 제조하는 단계;
    제조된 성형체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 500분 내지 700분 동안 산화 열처리하는 단계; 및
    산화 열처리된 성형체를 탄화시키는 단계;를 포함하는 탄소 성형체 열팽창계수를 감소시키는 방법.
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