KR102145545B1 - Method and apparatus of hot pressure sintering - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법은, 원료분말을 몰드 조립체 내측으로 장입하는 제1 단계; 상기 몰드 조립체를 챔버에 장입하는 제2 단계; 상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 열간 가압하여 소결하는 제3 단계; 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 1차 냉각 온도까지 냉각시키는 제4 단계; 상기 챔버 내부에서 상기 몰드 조립체의 몰드슬리브를 몰드하우징으로부터 탈형하는 제5 단계; 상기 몰드슬리브의 탈형이 완료되면, 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 2차 냉각 온도까지 냉각시키는 제6 단계; 상기 몰드 조립체를 상기 챔버 외부로 인출시키는 제7 단계; 소결체를 상기 몰드슬리브로부터 탈거하는 제8 단계;를 포함한다. 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법 및 장치를 이용하면, 열간 가압 후 냉각 과정에서 발생하는 몰드하우징과 소결체 간의 수축률 차이에 의해 몰드하우징이나 소결체가 손상되는 현상을 방지할 수 있으므로, 소결체 생산성을 향상시킬 수 있고 몰드하우징의 수명을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.The hot pressure sintering method according to the present invention comprises: a first step of charging raw material powder into a mold assembly; A second step of charging the mold assembly into the chamber; A third step of hot pressing and sintering the raw material powder charged into the mold assembly; A fourth step of cooling the inside of the chamber to a pre-set primary cooling temperature; A fifth step of demolding the mold sleeve of the mold assembly from the mold housing inside the chamber; A sixth step of cooling the inside of the chamber to a predetermined secondary cooling temperature when the mold sleeve is demolded; A seventh step of drawing the mold assembly out of the chamber; And an eighth step of removing the sintered body from the mold sleeve. By using the hot press sintering method and apparatus according to the present invention, it is possible to prevent damage to the mold housing or the sintered body due to the difference in shrinkage between the mold housing and the sintered body occurring in the cooling process after hot pressing, thereby improving the productivity of the sintered body. And can increase the life of the mold housing.

Description

열간 가압 소결 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS OF HOT PRESSURE SINTERING}Hot press sintering method and apparatus {METHOD AND APPARATUS OF HOT PRESSURE SINTERING}

본 발명은 열간 가압 소결 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉각 과정에서 발생하는 몰드하우징과 소결체의 열팽창률 차이에 의해 몰드하우징이나 소결체가 파손되는 것을 방지하기 위한 열간 가압 소결 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hot press sintering method and apparatus, and more particularly, to a hot press sintering method and apparatus for preventing damage to a mold housing or a sintered body due to a difference in thermal expansion coefficient between the mold housing and the sintered body occurring in the cooling process. About.

육방정 질화붕소 및 육방정 질화붕소 복합체와 같은 열팽창계수가 낮은 난소결성 비산화물계 세라믹스는 열간 가압 소결 공정에 의해 생산되어지고 있는데, 이러한 육방정 질화붕소와 그 복합체 제조 시 몰드하우징보다 낮은 소결체의 열팽창 계수로 인하여 냉각과정에서 소결체와 몰드하우징에 스트레스가 발생하게 된다. 이때 소결체에 가해지는 스트레스는 소결체의 물성을 저하시키고 균열을 초래하여 소결체의 수율을 낮출뿐만 아니라, 몰드하우징에도 스트레스가 가해져 몰드하우징의 파손 또는 변형이 발생한다는 문제점이 있다.Non-sintering non-oxide ceramics with a low coefficient of thermal expansion, such as hexagonal boron nitride and hexagonal boron nitride composites, are produced by a hot-press sintering process. When manufacturing such a hexagonal boron nitride and its composite, a sintered body lower than that of a mold housing Due to the coefficient of thermal expansion, stress is generated in the sintered body and the mold housing during the cooling process. At this time, the stress applied to the sintered body deteriorates the physical properties of the sintered body and causes cracking, thereby lowering the yield of the sintered body, and stress is applied to the mold housing, causing breakage or deformation of the mold housing.

이에 따라, 육방정 질화붕소와 그 복합체의 가격 경쟁력을 떨어져 그 우수한 물성에도 불구하고, 일부 제품에만 제한적으로 사용되고 있다. 특히, 극단적으로 낮은 열팽창계수를 가지는 육방정 질화붕소는 고가의 탄소복합체로 제작된 몰드하우징을 사용하여 생산하고 있으나, 이러한 탄소복합체 몰드하우징은 워낙 고가이기 때문에 제조비용이 상승한다는 문제점이 있다.Accordingly, the price competitiveness of the hexagonal boron nitride and its composite is reduced, and despite its excellent physical properties, it is limitedly used for some products. In particular, although hexagonal boron nitride having an extremely low coefficient of thermal expansion is produced using a mold housing made of an expensive carbon composite, there is a problem in that manufacturing cost increases because such a carbon composite mold housing is very expensive.

몰드하우징 및 소결체의 손상을 방지하기 위하여 열팽창계수가 매우 낮은 탄소복합체로 몰드하우징을 제작하여 육방정 질화붕소를 생산하고 있으나, 탄소복합체 또한 육방정 질화붕소에 비해 상대적으로 높은 열팽창계수를 가지고 있어 냉각과정에서 발생하는 스트레스를 완벽히 제거할 수 없는 문제점을 안고 있는 실정이다.In order to prevent damage to the mold housing and the sintered body, a mold housing is produced with a carbon composite having a very low coefficient of thermal expansion to produce hexagonal boron nitride, but the carbon composite also has a relatively high coefficient of thermal expansion compared to hexagonal boron nitride, so it is cooled. It is a situation that has a problem that cannot completely remove the stress generated in the process.

KR 10-0816371 B1KR 10-0816371 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열간 가압 방식으로 소결을 하되, 냉각 과정에서 발생하는 몰드하우징과 소결체 간의 수축률 차이에 의해 몰드하우징이나 소결체가 손상되지 아니하도록 구성되는 열간 가압 소결 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and is sintered by a hot pressing method, but hot pressing is constructed so that the mold housing or the sintered body is not damaged due to the difference in shrinkage between the mold housing and the sintered body occurring in the cooling process. It is an object to provide a method and apparatus for sintering.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법은, 원료분말을 몰드 조립체 내측으로 장입하는 제1 단계; 상기 몰드 조립체를 챔버에 장입하는 제2 단계; 상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 열간 가압하여 소결하는 제3 단계; 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 1차 냉각 온도까지 냉각시키는 제4 단계; 상기 챔버 내부에서 상기 몰드 조립체의 몰드슬리브를 몰드하우징으로부터 탈형하는 제5 단계; 상기 몰드슬리브의 탈형이 완료되면, 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 2차 냉각 온도까지 냉각시키는 제6 단계; 상기 몰드 조립체를 상기 챔버 외부로 인출시키는 제7 단계; 소결체를 상기 몰드슬리브로부터 탈거하는 제8 단계;를 포함한다.The hot-pressing sintering method according to the present invention for achieving the above object includes: a first step of charging raw material powder into a mold assembly; A second step of charging the mold assembly into the chamber; A third step of hot pressing and sintering the raw material powder charged into the mold assembly; A fourth step of cooling the inside of the chamber to a pre-set primary cooling temperature; A fifth step of demolding the mold sleeve of the mold assembly from the mold housing inside the chamber; A sixth step of cooling the inside of the chamber to a predetermined secondary cooling temperature when the mold sleeve is demolded; A seventh step of drawing the mold assembly out of the chamber; And an eighth step of removing the sintered body from the mold sleeve.

상기 제1 단계는, 상기 원료분말을 상기 몰드 조립체 내측으로 장입한 후, 상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 프레스 가압하는 과정을 더 포함한다.The first step further includes a process of pressing and pressing the raw material powder loaded into the mold assembly after charging the raw material powder into the mold assembly.

상기 제2 단계는, 상기 몰드 조립체가 챔버에 장입된 이후, 상기 챔버 내부에 진공을 형성하고 불활성 가스를 투입하는 과정을 더 포함한다.The second step further includes forming a vacuum in the chamber and introducing an inert gas after the mold assembly is loaded into the chamber.

상기 제3 단계는, 상기 몰드하우징을 몰드하우징 지지대의 상면으로부터 10mm 내지 30mm 이격시킨 후 열간 가압 소결을 하도록 구성된다.In the third step, the mold housing is separated from the upper surface of the mold housing support by 10 mm to 30 mm, and then hot press sintering is performed.

상기 원료분말은 육방정 질화붕소 분말이고, 소결 온도는 2000℃ 내지 2200℃이며, 상기 제3 단계는, 상기 원료분말이 1600℃ 내지 2000℃로 가열되었을 때 100kgf/㎠ 내지 200 kgf/㎠의 압력으로 가압 소결하도록 구성되되, 가압 소결시간은 3시간 내지 6시간으로 설정된다.The raw material powder is a hexagonal boron nitride powder, the sintering temperature is 2000 ℃ to 2200 ℃, the third step, when the raw material powder is heated to 1600 ℃ to 2000 ℃ pressure of 100kgf / ㎠ to 200 kgf / ㎠ It is configured to pressurize sintering, and the pressurization sintering time is set to 3 to 6 hours.

상기 1차 냉각 온도는 1600℃ 내지 2000℃이다.The primary cooling temperature is 1600 ℃ to 2000 ℃.

본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치는, 상하로 개방된 내부공간을 구비하는 몰드하우징과, 상기 몰드하우징의 내벽에 안착되는 몰드슬리브와, 상기 몰드슬리브의 상측과 하측으로 각각 삽입되되 원료분말 장입공간이 확보되도록 상하로 이격되는 상부펀치 및 하부펀치와, 상기 몰드하우징의 하단을 지지하는 몰드하우징 지지대와, 상기 몰드하우징 지지대가 안착되는 몰드지지판을 구비하는 몰드 조립체; 상기 몰드 조립체가 인입될 수 있는 내부공간이 마련하며, 상기 몰드 조립체를 둘러싸는 단열재와 상기 몰드 조립체를 가열하는 발열체와 상기 몰드 조립체를 지지하는 몰드지지대를 구비하는 챔버; 상기 챔버 내부에 진공을 형성하는 진공배기시스템; 상기 챔버 내에 장입된 몰드 조립체의 상부펀치 및 하부펀치를 가압하는 상부실린더 및 하부실린더; 상기 몰드지지대를 승강시키는 몰드지지대 구동장치;를 포함하여 구성된다.The hot press sintering apparatus according to the present invention includes a mold housing having an inner space open up and down, a mold sleeve seated on the inner wall of the mold housing, and inserted into the upper and lower sides of the mold sleeve, respectively, but the raw material powder loading space A mold assembly including an upper punch and a lower punch spaced vertically to secure the upper and lower punches, a mold housing support for supporting a lower end of the mold housing, and a mold support plate on which the mold housing support is mounted; A chamber provided with an internal space into which the mold assembly can be inserted, a heat insulating material surrounding the mold assembly, a heating element heating the mold assembly, and a mold support supporting the mold assembly; A vacuum exhaust system for forming a vacuum in the chamber; An upper cylinder and a lower cylinder for pressing the upper and lower punches of the mold assembly charged into the chamber; It comprises a; mold support driving device for lifting the mold support.

상기 몰드 조립체는, 상기 상부펀치의 상단에 결합되는 탈형펀치를 더 포함한다.The mold assembly further includes a demolding punch coupled to an upper end of the upper punch.

상기 몰드지지대에 인가되는 하향 하중을 감지하는 하중측정유닛을 더 포함한다.It further includes a load measuring unit for sensing a downward load applied to the mold support.

본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법 및 장치를 이용하면, 열간 가압 후 냉각 과정에서 발생하는 몰드하우징과 소결체 간의 수축률 차이에 의해 몰드하우징이나 소결체가 손상되는 현상을 방지할 수 있으므로, 소결체 생산성을 향상시킬 수 있고 몰드하우징의 수명을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.By using the hot press sintering method and apparatus according to the present invention, it is possible to prevent damage to the mold housing or the sintered body due to the difference in shrinkage between the mold housing and the sintered body occurring in the cooling process after hot pressing, thereby improving the productivity of the sintered body. And can increase the life of the mold housing.

도 1은 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치에 포함되는 몰드 조립체의 개략도이다.
1 is a flow chart of a hot press sintering method according to the present invention.
2 is a schematic diagram of a hot press sintering apparatus according to the present invention.
3 is a schematic diagram of a mold assembly included in the hot press sintering apparatus according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법 및 장치의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the hot press sintering method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법의 순서도이다.1 is a flow chart of a hot press sintering method according to the present invention.

본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법은 육방정 질화붕소와 같이 열팽창계수가 낮은 난소결성 비산화물계 세라믹스를 일정한 형상으로 소결시키기 위한 제조방법으로서, 냉각과정에서 몰드하우징이나 소결체의 손상이 발생되지 아니하도록 일정 수준 이상의 고온 상태에서 탈형을 한다는 점에 가장 큰 특징이 있다.The hot press sintering method according to the present invention is a manufacturing method for sintering non-sintering non-oxide ceramics having a low coefficient of thermal expansion such as hexagonal boron nitride into a certain shape, so that damage to the mold housing or the sintered body does not occur during the cooling process. The biggest feature is that it demolds at a high temperature above a certain level.

즉, 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법으로 육방정 질화붕소와 같은 난소결성 비산화물계 세라믹스(이하 '원료분말'이라 약칭함)를 몰드 조립체 내측으로 장입한 후(S10) 상기 원료분말이 장입된 몰드 조립체를 챔버 내부로 장입한 다(S20). 이때, 상기 몰드 조립체는 상하로 개방된 내부공간을 구비하는 몰드하우징과, 상기 몰드하우징의 내측에 장착되어 원료분말이 장입되는 몰드슬리브와, 원료분말을 가압하는 상부펀치 및 하부펀치를 포함하도록 구성되는데(도 3 참조), 이와 같은 몰드 조립체는 종래의 열간 가압 소결장치에 동일하게 사용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.That is, in the hot press sintering method according to the present invention, a non-sintering non-oxide ceramics such as hexagonal boron nitride (hereinafter abbreviated as'raw material') is charged into the mold assembly (S10), and then the raw material powder is charged. The mold assembly is charged into the chamber (S20). At this time, the mold assembly is configured to include a mold housing having an inner space open up and down, a mold sleeve mounted inside the mold housing to which the raw material powder is charged, and an upper punch and a lower punch for pressing the raw material powder. Although (see Fig. 3), such a mold assembly is used in the same manner in a conventional hot press sintering apparatus, and a detailed description thereof will be omitted.

몰드 조립체가 챔버 내부로 장입되면, 상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 열간 가압하여 소결하는데(S30), 이때의 소결조건은 원료분말의 종류나 제작하고자 하는 제품의 특성 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 열간 가압 소결이 완료되면, 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 1차 냉각 온도까지 냉각시킨 후(S40) 몰드슬리브를 몰드하우징으로부터 탈형하고(S50), 상기 몰드슬리브의 탈형이 완료되면 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 2차 냉각 온도까지 냉각시킨다(S60).When the mold assembly is charged into the chamber, the raw material powder charged in the mold assembly is hot-pressed and sintered (S30), and the sintering conditions at this time are appropriate depending on various conditions such as the type of raw material powder or the characteristics of the product to be manufactured. Can be chosen. When hot press sintering is completed, the chamber is cooled to a pre-set primary cooling temperature (S40), and then the mold sleeve is demolded from the mold housing (S50), and when the mold sleeve is demolded, the inside of the chamber is preliminarily removed. Cool down to the secondary cooling temperature set in (S60).

2차 냉각 온도까지 냉각이 완료되면, 상기 몰드 조립체를 상기 챔버 외부로 인출시킨 후(S70), 소결체를 상기 몰드슬리브로부터 탈거하여(S80) 제품 생산과정을 완료한다.When cooling to the second cooling temperature is completed, the mold assembly is taken out of the chamber (S70), and the sintered body is removed from the mold sleeve (S80) to complete the product production process.

이때, 원료분말을 육방정 질화붕소 분말로 사용하고 몰드하우징을 흑연 소재로 제작하는 경우에는 소결제품의 열팽창률보다 몰드하우징의 열팽창률이 더 크므로, 몰드슬리브가 몰드하우징에 장착되어 있는 상태에서 2차 냉각 온도까지 한 번에 냉각시켰을 때 소결제품보다 몰드하우징이 더 많이 수축되어 소결제품과 몰드하우징 사이에 응력이 발생하게 된다. 이와 같은 응력이 소결제품으로 전달되면 소결제품의 변형이 유발되고, 상기 응력이 몰드하우징으로 전달되면 몰드하우징에 크랙이 발생되어 몰드하우징의 수명이 현저히 단축되는 결과를 초래하게 된다.At this time, when the raw material powder is used as hexagonal boron nitride powder and the mold housing is made of graphite material, the thermal expansion coefficient of the mold housing is higher than that of the sintered product. When cooled to the second cooling temperature at once, the mold housing shrinks more than the sintered product, and stress is generated between the sintered product and the mold housing. When such stress is transferred to the sintered product, deformation of the sintered product is caused, and when the stress is transferred to the mold housing, cracks are generated in the mold housing, resulting in a remarkably shortened life of the mold housing.

그러나 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법은, 몰드슬리브가 몰드하우징에 장착되어 있는 상태에서 2차 냉각 온도까지 한 번에 냉각시키는 것이 아니라, 1차 냉각 온도까지 냉각시킨 상태에서 몰드슬리브를 몰드하우징으로부터 탈형시킨 후 2차 냉각 온도까지 냉각시키는바, 소결제품과 몰드하우징 간의 수축률 차이로 인해 응력이 발생되는 현상을 근본적으로 방지할 수 있다는 장점이 있다.However, in the hot press sintering method according to the present invention, the mold sleeve is not cooled to the secondary cooling temperature at one time while the mold sleeve is mounted on the mold housing, but is cooled to the primary cooling temperature, and the mold sleeve is removed from the mold housing. After demolding, it is cooled down to the secondary cooling temperature, which has the advantage of fundamentally preventing the occurrence of stress due to the difference in shrinkage between the sintered product and the mold housing.

한편, 열간 가압 소결하는 단계(S30)에서의 원료분말 수축량을 최소화하기 위하여, 원료분말을 상기 몰드 조립체 내측으로 장입한 후, 상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 프레스로 가압하는 과정이 추가됨이 바람직하다. 이와 같이 열간 가압 소결하기 이전에 원료분말을 프레스 가압 과정이 추가로 선행되면, 원료분말을 두 단계에 걸쳐 가압하게 되므로 원료분말 압축률이 증가하게 되고, 이에 따라 소결제품의 조직이 더욱 치밀해진다는 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, in order to minimize the amount of shrinkage of the raw material powder in the hot press sintering step (S30), it is preferable to add a process of pressing the raw material powder loaded into the mold assembly with a press after charging the raw material powder into the mold assembly. Do. In this way, if the press-pressing process of the raw material powder is additionally preceded by the hot pressing sintering, the raw material powder is pressed in two steps, so that the raw material powder compressibility increases, and accordingly, the structure of the sintered product becomes more dense. Can be obtained.

또한, 챔버 내에서 열간 가압 소결하는 과정에서 예기치 아니한 화학적 반응이 발생되지 아니하도록, 상기 몰드 조립체가 챔버에 장입된 이후 상기 챔버 내부에 진공을 형성하고 불활성 가스를 투입하는 과정이 추가될 수 있다. 이때 챔버 내부로 투입되는 불활성 가스는 챔버 내부를 불활성 분위기로 만들 수 있다면 질소 가스 등 여러가지 가스로 적용될 수 있다.In addition, a process of forming a vacuum inside the chamber and introducing an inert gas after the mold assembly is charged into the chamber may be added so that an unexpected chemical reaction does not occur during the hot pressurization sintering process in the chamber. At this time, the inert gas introduced into the chamber can be applied to various gases such as nitrogen gas, provided the interior of the chamber can be made into an inert atmosphere.

한편, 원료분말이 장입된 몰드하우징은 챔버 내에 인입될 때 몰드하우징 지지대 상에 안착되는데, 열간 가압 소결을 위해 몰드하우징을 가열하면 상기 몰드하우징이 열팽창을 하므로 몰드하우징 지지대를 가압하게 되고, 이에 따라 몰드하우징 지지대가 파손되는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 몰드 조립체를 챔버에 인입시킨 후 열간 가압 소결할 때에는, 상기 몰드하우징을 몰드하우징 지지대의 상면으로부터 10mm 내지 30mm 이격시킨 후 열간 가압 소결을 수행함이 바람직하다. On the other hand, the mold housing charged with the raw material powder is seated on the mold housing support when it is inserted into the chamber, and when the mold housing is heated for hot pressurization sintering, the mold housing expands thermally, so that the mold housing support is pressed. A phenomenon in which the mold housing support is damaged may occur. Therefore, when hot pressing sintering after inserting the mold assembly into the chamber, it is preferable to perform hot pressing sintering after the mold housing is separated from the upper surface of the mold housing support by 10 mm to 30 mm.

또한 상기 육방정 질화붕소 분말은 1600℃ 내지 2000℃에서 소결수축이 발생하므로, 육방정 질화붕소 분말을 원료분말로 선택하는 경우에는 소결온도를 2000℃ 내지 2200℃까지 가열하되, 소결수축이 발생하는 1600℃ 내지 2000℃에서 100kgf/㎠ 내지 200 kgf/㎠의 압력으로 가압 소결함이 바람직하다. 이때 가압 소결 시간은 3시간 내지 6시간으로 설정됨이 바람직하다.In addition, since the hexagonal boron nitride powder undergoes sintering shrinkage at 1600°C to 2000°C, in the case of selecting the hexagonal boron nitride powder as the raw material powder, the sintering temperature is heated to 2000°C to 2200°C, but sintering shrinkage occurs. It is preferable to pressurize sintering at a pressure of 100 kgf/cm 2 to 200 kgf/cm 2 at 1600°C to 2000°C. At this time, the pressure sintering time is preferably set to 3 to 6 hours.

또한, 상기 육방정 질화붕소 분말은 가압 소결이 완료된 후 1600℃ 내지 2000℃로 냉각 될 때까지 변형이 발생하지 아니하는바, 상기 1차 냉각 온도는 1600℃ 내지 2000℃로 설정됨이 바람직하다.In addition, the hexagonal boron nitride powder does not undergo deformation until it is cooled to 1600°C to 2000°C after pressing sintering is completed, and the primary cooling temperature is preferably set to 1600°C to 2000°C.

도 2는 본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치에 포함되는 몰드 조립체의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a hot press sintering apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a mold assembly included in the hot press sintering apparatus according to the present invention.

본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치는 상기 언급한 열간 가압 소결 방법을 수행하기 위해 제작된 장치로서, 고온 상태에서 탈형을 할 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.The hot press sintering apparatus according to the present invention is an apparatus manufactured to perform the above-mentioned hot press sintering method, and has the greatest feature of construction in that it is configured to be demolded at a high temperature.

즉, 본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 장입된 원료분말(10)을 가압 소결시키기 위한 몰드 조립체(100)와, 상기 몰드 조립체(100)가 인입될 수 있는 내부공간이 마련하며 상기 몰드 조립체(100)를 둘러싸는 단열재(210)와 상기 몰드 조립체(100)를 가열하는 발열체(220)와 상기 몰드 조립체(100)를 지지하는 몰드지지대(230)를 구비하는 챔버(200)와, 상기 챔버(200) 내부에 진공을 형성하는 진공배기시스템(300)과, 상기 챔버(200) 내에 장입된 몰드 조립체(100)의 상부펀치(132) 및 하부펀치(134)를 가압하는 상부실린더(410) 및 하부실린더(420)와, 상기 몰드지지대(230)를 승강시키는 몰드지지대 구동장치(500)를 포함하여 구성된다.That is, as shown in FIG. 2, the hot press sintering apparatus according to the present invention includes a mold assembly 100 for pressing and sintering the charged raw material powder 10, and an interior into which the mold assembly 100 can be inserted. A chamber provided with a space provided with an insulating material 210 surrounding the mold assembly 100, a heating element 220 for heating the mold assembly 100, and a mold support 230 supporting the mold assembly 100 200, a vacuum exhaust system 300 for forming a vacuum in the chamber 200, and an upper punch 132 and a lower punch 134 of the mold assembly 100 charged in the chamber 200. It is configured to include an upper cylinder 410 and a lower cylinder 420 to pressurize, and a mold support driving device 500 for raising and lowering the mold support 230.

상기 몰드 조립체(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상하로 개방된 내부공간을 구비하는 몰드하우징(110)과, 상기 몰드하우징(110)의 내벽에 안착되는 몰드슬리브(120)와, 상기 몰드슬리브(120)의 상측과 하측으로 각각 삽입되되 원료분말(10) 장입공간이 확보되도록 상하로 이격되는 상부펀치(132) 및 하부펀치(134)와, 상기 몰드하우징(110)의 하단을 지지하는 몰드하우징 지지대(150)와, 상기 몰드하우징 지지대(150)가 안착되는 몰드지지판(160)과, 상기 상부펀치(132)의 상단에 결합되는 탈형펀치(136)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 탈형펀치(136)는 외측 가장자리가 몰드슬리브(120)의 내측면(121)보다는 크고 몰드슬리브(120)의 외측면(122)보다는 작게 제작되는바, 하강 시 상기 몰드하우징(110)의 상단은 가압하지 아니하고 상기 몰드슬리브(120)의 상단만을 가압하여 몰드슬리브(120)를 몰드하우징(110)으로부터 탈거시킬 수 있게 된다. 한편, 상기 원료분말(10)은 몰드슬리브(120)의 내부공간 중 상부펀치(132)와 하부펀치(134) 사이의 공간에 장입되며, 한 번에 다수 개의 소결제품이 생산될 수 있도록 다수 개의 격판(140)에 의해 분리된다. As shown in FIG. 3, the mold assembly 100 includes a mold housing 110 having an inner space open up and down, a mold sleeve 120 seated on the inner wall of the mold housing 110, and the Supports the upper and lower punches 132 and 134, which are respectively inserted into the upper and lower sides of the mold sleeve 120, and spaced up and down so as to secure a loading space for the raw material powder 10, and the lower end of the mold housing 110 A mold housing support 150, a mold support plate 160 on which the mold housing support 150 is seated, and a demolding punch 136 coupled to the upper end of the upper punch 132 are included. At this time, the demolding punch 136 has an outer edge that is larger than the inner surface 121 of the mold sleeve 120 and smaller than the outer surface 122 of the mold sleeve 120. When descending, the mold housing 110 By pressing only the upper end of the mold sleeve 120 without pressing the upper end, the mold sleeve 120 can be removed from the mold housing 110. On the other hand, the raw material powder 10 is charged in the space between the upper punch 132 and the lower punch 134 of the inner space of the mold sleeve 120, so that a plurality of sintered products can be produced at once. Separated by the diaphragm 140.

상기 몰드슬리브(120)는 중공관 형상으로 형성되되 하측으로 갈수록 외경이 넓어지는 방향으로 외측면이 경사지게 형성되고, 상기 몰드하우징(110)은 하측으로 갈수록 내경이 넓어지는 방향으로 내측면이 경사지게 형성되는바, 도 3에 도시된 바와 같이 몰드슬리브(120)가 몰드하우징(110)에 압입된 상태에서는 상측으로는 빠지지 못하고 하측으로만 빠질 수 있게 된다. The mold sleeve 120 is formed in the shape of a hollow tube, the outer surface is formed to be inclined in the direction that the outer diameter increases toward the lower side, and the inner surface of the mold housing 110 is formed to be inclined toward the inner diameter increases toward the lower side. As shown in FIG. 3, when the mold sleeve 120 is press-fitted into the mold housing 110, the mold sleeve 120 cannot be pulled out upwards, but can be pulled out only downwards.

또한 몰드하우징(110)은 몰드하우징 지지대(150) 상에 단순히 거치되는 구조로 안착되고, 상기 하부펀치(134)는 몰드슬리브(120)의 하측에 끼워맞춤 방식으로 압입되는바, 도 3에 도시된 상태에서 하부펀치(134)를 상측으로 이동시키면 하부펀치(134)의 이동거리만큼 몰드하우징(110)의 저면은 몰드하우징 지지대(150)의 상면으로부터 상향 이격된다.In addition, the mold housing 110 is simply mounted on the mold housing support 150, and the lower punch 134 is press-fitted to the lower side of the mold sleeve 120, as shown in FIG. When the lower punch 134 is moved upward while the lower punch 134 is moved, the bottom surface of the mold housing 110 is spaced upward from the upper surface of the mold housing support 150 by the moving distance of the lower punch 134.

상기와 같이 구성되는 몰드 조립체(100)는 챔버(200) 내측으로 인입 및 인출 가능하도록 장착되며, 상기 몰드 조립체(100)가 챔버(200) 내측으로 인입되었을 때 상기 단열재(210)는 몰드 조립체(100)를 둘러싸도록 배열되고 상기 발열체(220)는 몰드 조립체(100)와 단열재(210) 사이에 위치되는바 발열체(220)에서 발산된 열은 몰드 조립체(100)를 가열하는데 효과적으로 활용된다.The mold assembly 100 configured as described above is mounted so as to be able to be inserted and withdrawn into the chamber 200, and when the mold assembly 100 is brought into the chamber 200, the heat insulating material 210 is formed as a mold assembly ( Since the heating element 220 is arranged to surround 100 and is positioned between the mold assembly 100 and the heat insulating material 210, the heat radiated from the heating element 220 is effectively utilized to heat the mold assembly 100.

또한 몰드지지대(230)는 몰드 조립체(100)의 몰드지지판(160)을 효과적으로 지지할 수 있다면 어떠한 형상으로 제작될 수도 있고, 상기 몰드지지대 구동장치(500)는 몰드지지대(230)를 안정적으로 승강시킬 수 있다면 어떠한 구조로도 적용될 수 있다.In addition, the mold support 230 may be manufactured in any shape as long as it can effectively support the mold support plate 160 of the mold assembly 100, and the mold support driving device 500 stably lifts and lowers the mold support 230 If you can, it can be applied in any structure.

상기 챔버(200)의 상측 및 하측에는 각각 챔버(200)의 상측벽을 관통하여 상부펀치(132)를 하향 가압하는 상부실린더(410)와 챔버(200)의 하측벽을 관통하여 하부펀치(134)를 상향 가압하는 하부실린더(420)가 장착되는바, 상기 챔버(200)를 개방하지 아니한 상태에서도 상부실린더(410) 및 하부실린더(420)를 작동시켜 몰드 조립체(100) 내에 장입된 원료분말(10)을 가압 소결할 수 있게 된다.At the upper and lower sides of the chamber 200, the upper cylinder 410 which presses the upper punch 132 downward by penetrating the upper wall of the chamber 200 and the lower punch 134 through the lower wall of the chamber 200, respectively. ), the lower cylinder 420 that pressurizes upward is mounted, and the raw material powder charged into the mold assembly 100 by operating the upper cylinder 410 and the lower cylinder 420 even when the chamber 200 is not opened. (10) It becomes possible to pressurize sintering.

또한 몰드지지대(230)의 하측에는 상기 몰드지지대(230)에 인가되는 하향 하중을 감지하는 하중측정유닛(600)이 구비되는데, 상기 하중측정유닛(600)의 기능에 대해서는 이하 실시예를 참고하여 상세히 설명한다.In addition, a load measurement unit 600 for sensing a downward load applied to the mold support 230 is provided below the mold support 230, and for the function of the load measurement unit 600, refer to the following examples. It will be described in detail.

이하, 본 발명에 의한 열간 가압 소결 장치를 이용하여 소결제품을 제작하는 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of manufacturing a sintered product using the hot press sintering apparatus according to the present invention will be described.

[실시예][Example]

먼저 순도 95%~99%, 평균입경 2㎛~4㎛의 육방정 질화붕소 분말과, 가압 소결을 위한 몰드 조립체를 준비한다. 육방정 질화붕소 분말을 흑연으로 제작된 몰드하우징 내측에 장입한 후, 유압 프레스를 이용하여 10kgf/㎠ ~ 50kgf/㎠의 압력으로 가압함으로써 육방정 질화붕소 분말을 1차로 압축시킨다.First, a hexagonal boron nitride powder having a purity of 95% to 99% and an average particle diameter of 2 μm to 4 μm, and a mold assembly for pressure sintering are prepared. After the hexagonal boron nitride powder is charged into the mold housing made of graphite, the hexagonal boron nitride powder is first compressed by pressing at a pressure of 10 kgf/cm 2 to 50 kgf/cm 2 using a hydraulic press.

유압 프레스를 이용한 육방정 질화붕소 분말의 가압이 완료되면, 몰드 조립체를 열간 가압 소결 장치의 챔버 내에 장입하고, 몰드 조립체의 장입이 완료되면 챔버의 도어를 닫고 진공배기를 실시한다. 5.0×10-2 Torr 이하까지 진공배기가 완료되면, 질소 가스를 1기압까지 투입한 뒤 5L/min으로 질소가스를 챔버 내부에 흘려주어 챔버 내부를 불활성 분위기로 만들어 준다.When the pressurization of the hexagonal boron nitride powder using a hydraulic press is completed, the mold assembly is charged into the chamber of the hot pressurized sintering apparatus, and when the charging of the mold assembly is completed, the door of the chamber is closed and vacuum exhaust is performed. When vacuum exhaust is completed to 5.0×10-2 Torr or less, nitrogen gas is injected to 1 atmosphere and nitrogen gas is flowed into the chamber at 5L/min to make the interior of the chamber an inert atmosphere.

질소 가스 투입이 1기압까지 완료되면 소결온도 약 2,000℃~2,200℃까지 가열을 실시하는데, 이때 몰드하우징이 열팽창하는 과정에서 상기 몰드하우징이 몰드하우징 지지대를 과도하게 가압하지 아니하도록, 몰드하우징과 몰드하우징 지지대의 간격을 10㎜ ~ 30㎜ 되도록 몰드하우징 높이를 세팅하는 과정을 선행한다. 몰드하우징의 위치 세팅은 몰드슬리브의 하측에 압입된 하부펀치를 승강시키는 조작으로 이루어진다.When the nitrogen gas input is completed to 1 atm, the sintering temperature is heated to about 2,000°C to 2,200°C. At this time, the mold housing and the mold are not excessively pressurized during the thermal expansion of the mold housing. The process of setting the height of the mold housing so that the spacing of the housing support is between 10 mm and 30 mm is preceded. Position setting of the mold housing is performed by raising and lowering the lower punch pressed into the lower side of the mold sleeve.

가열 중 육방정 질화붕소 분말의 소결수축이 발생하기 시작하는 1,600℃ ~ 2,000℃에 도달하면, 약 3시간 ~ 6시간에 걸쳐 100kgf/㎠ ~ 200kgf/㎠의 압력으로 가압 소결을 실시한다.When the sintering shrinkage of the hexagonal boron nitride powder reaches 1,600°C to 2,000°C during heating, pressure sintering is performed at a pressure of 100kgf/cm2 to 200kgf/cm2 over about 3 to 6 hours.

가압 소결 공정이 완료되면 육방정 질화붕소 변형이 발생하지 않는 1,600℃ ~ 2,000℃까지 1차 냉각을 실시하고 챔버 내의 압력을 해제한 후, 하중측정유닛에 몰드 무게에 의한 하중이 발생할 때까지(즉, 몰드하우징이 몰드하우징 지지대의 상면에 안착될 때까지) 하부 펀치를 하강시키고, 챔버 내에서 몰드슬리브를 몰드하우징으로부터 탈형한다. 이때 몰드슬리브의 탈형은 상부펀치 및 탈형펀치를 하강하는 조작에 의해 이루어지는데, 원료분말은 열간 가압 소결을 거치는 과정을 통해 소결제품으로 형성되면서 몰드슬리브의 내측면에 고착되므로, 상부펀치가 소결제품을 하강시키는 힘에 의해 소결제품 및 이에 고착된 몰드슬리브가 몰드하우징으로부터 탈형될 수 있다. 물론, 상부펀치의 하향 가압력에 의해 소결제품이 몰드슬리브의 하측으로 인출되는 경우, 상기 몰드슬리브는 탈형펀치에 의해 몰드하우징으로부터 탈형된다.When the pressure sintering process is completed, perform primary cooling to 1,600°C to 2,000°C where hexagonal boron nitride deformation does not occur, release the pressure in the chamber, and then until a load due to the weight of the mold occurs in the load measuring unit (i.e. , Lower punch is lowered until the mold housing is seated on the upper surface of the mold housing support, and the mold sleeve is demolded from the mold housing in the chamber. At this time, the demolding of the mold sleeve is performed by lowering the upper punch and the demolding punch. The raw material powder is formed into a sintered product through the process of hot pressing sintering and is fixed to the inner surface of the mold sleeve, so that the upper punch is a sintered product. The sintered product and the mold sleeve fixed thereto may be demolded from the mold housing by the force to lower the sintered product. Of course, when the sintered product is drawn to the lower side of the mold sleeve by the downward pressing force of the upper punch, the mold sleeve is demolded from the mold housing by a demoulding punch.

상부펀치 및 탈형펀치의 하강은 소결제품 및 몰드슬리브가 몰드하우징으로부터 완전히 빠져나오는 시점까지 즉, 몰드 지지대에 걸리는 하중이 지속적으로 증가하다가 감소하는 시점까지 지속적으로 이루어진다.The lowering of the upper punch and the demolding punch is continued until the sintered product and the mold sleeve completely come out of the mold housing, that is, the load on the mold support continuously increases and then decreases.

탈형이 완료되면 상온까지 2차 냉각을 실시하고, 2차 냉각이 완료되면 몰드 조립체를 챔버로부터 인출시킨 후 몰드슬리브로부터 소결제품을 꺼내어 모든 과정을 완료한다.When demoulding is completed, secondary cooling is performed to room temperature. When secondary cooling is completed, the mold assembly is removed from the chamber, and the sintered product is removed from the mold sleeve to complete all processes.

상기의 실시예를 통해 제조된 육방정 질화붕소 소결체의 특성을 분석하면 아래 표 1과 같다.When the characteristics of the hexagonal boron nitride sintered body manufactured through the above example are analyzed, it is shown in Table 1 below.

구 분division 상용되고 있는
육방정 질화붕소
In use
Hexagonal boron nitride
본 발명에 의해 제조된
육방정 질화 붕소
Produced by the present invention
Hexagonal boron nitride
밀 도 (g/㎤)Mil degree (g/cm3) 1.61.6 1.891.89 기 공 률 (%)Porosity (%) -- 18.318.3 기계적 특 성Mechanical properties 굽힘강도(MPa)Bending strength (MPa) 2020 2626 탄 성 율(GPa)Modulus of elasticity (GPa) -- 4343 열 적
특 성
Thermal
Characteristics
열전도율(W/mK)Thermal conductivity (W/mK) 6060 5858
열팽창계수 (ppm/K)Coefficient of thermal expansion (ppm/K) -0.6-0.6 -1.93-1.93 전기적
특 성
Electrical
Characteristics
체적저항(Ω·cm)Volume resistance (Ω·cm) 1015 10 15 1015 10 15
유전율(1㎒)Permittivity (1MHz) 4.94.9 4.04.0

상기의 표 1에서 보여주는 바와 같이 본 발명에 의한 육방정 질화 붕소 소결체는 현재 상용되고 있는 육방정 질화붕소 소결체에 비해 밀도나 강도가 우수하게 형성됨을 알 수 있다. As shown in Table 1 above, it can be seen that the hexagonal boron nitride sintered body according to the present invention has superior density and strength compared to the hexagonal boron nitride sintered body currently commercially available.

따라서, 본 발명은 육방정 질화붕소와 같은 열팽창계수가 작은 난소결성 비산화물계의 열간 가압 소결에 있어 냉각 공정에서 발생하는 스트레스를 제거하여 소결제품의 물성 향상, 생산 수율 및 몰드 수명 향상을 통한 제조 비용 절감을 가능하게 할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 열간 가압 소결 방법 및 장치를 이용하면, 제조공정이 까다롭고 제조원가가 높다는 육방정 질화붕소 소결체를 용이하게 제조할 수 있어 육방정 질화붕소 소결체를 산업 전반에 걸쳐 더욱 유용하게 활용할 수 있게 된다는 장점이 있다.Therefore, the present invention removes the stress generated in the cooling process in hot press sintering of a non-sinterable non-oxide system having a small coefficient of thermal expansion such as hexagonal boron nitride to improve physical properties of sintered products, production yield and mold life. Cost savings can be made possible. In addition, by using the hot press sintering method and apparatus according to the present invention, it is possible to easily manufacture a hexagonal boron nitride sintered body that is difficult to manufacture and has a high manufacturing cost, so that the hexagonal boron nitride sintered body can be more usefully utilized throughout the industry. There is an advantage of being there.

본 발명에서는 원료분말로 육방정 질화붕소와 같은 열팽창계수가 작은 난소결성 비산화물계 구조 재료를 설명하고 있으나, 상기 원료분말로 탄화규소(SiC)나 탄화붕소(BC) 및 질화규소(SiN) 등의 비산화물계 구조재료도 포함될 수 있다.In the present invention, a non-sintering non-oxide-based structural material having a small coefficient of thermal expansion such as hexagonal boron nitride as a raw material powder is described, but the raw material powder includes silicon carbide (SiC), boron carbide (BC), and silicon nitride (SiN). Non-oxide based structural materials may also be included.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As described above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those skilled in the art will have to understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10 : 원료분말 100 : 몰드 조립체
110 : 몰드하우징 120 : 몰드슬리브
132 : 상부펀치 134 : 하부펀치
136 : 탈형펀치 140 : 격판
150 : 몰드하우징 지지대 160 : 몰드지지판
200 : 챔버 210 : 단열재
220 : 발열체 230 : 몰드지지대
300 : 진공배기시스템 410 : 상부실린더
420 : 하부실린더 500 : 몰드지지대 구동장치
600 : 하중측정유닛
10: raw material powder 100: mold assembly
110: mold housing 120: mold sleeve
132: upper punch 134: lower punch
136: demoulding punch 140: diaphragm
150: mold housing support 160: mold support plate
200: chamber 210: insulation
220: heating element 230: mold support
300: vacuum exhaust system 410: upper cylinder
420: lower cylinder 500: mold support drive device
600: load measurement unit

Claims (9)

상하로 개방된 내부공간을 구비하는 몰드하우징과, 상기 몰드하우징의 내벽에 안착되는 몰드슬리브와, 상기 몰드슬리브의 상측과 하측으로 각각 삽입되되 원료분말 장입공간이 확보되도록 상하로 이격되는 상부펀치 및 하부펀치와, 상기 몰드슬리브의 하단은 지지하지 아니하고 상기 몰드하우징의 하단만을 지지하는 몰드하우징 지지대와, 상기 몰드하우징 지지대가 안착되는 몰드지지판과, 상기 상부펀치의 상단에 결합되어 하강 시 상기 몰드하우징의 상단은 가압하지 아니하고 상기 몰드슬리브의 상단만을 가압하는 탈형펀치를 구비하는 몰드 조립체를 이용하여 원료분말을 열간 가압 소결하는 방법에 있어서,
원료분말을 상기 몰드 조립체 내측으로 장입하는 제1 단계;
상기 몰드 조립체를 챔버에 장입하는 제2 단계;
상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 열간 가압하여 소결하는 제3 단계;
상기 챔버 내부를 1차 냉각 온도인 1600℃ 내지 2000℃ 사이의 온도로 냉각시키는 제4 단계;
상기 몰드하우징은 하향 가압되지 아니하고 상기 몰드슬리브만이 하향 가압되도록 상기 탈형펀치를 하강시켜, 상기 몰드슬리브를 상기 몰드하우징으로부터 탈형하는 제5 단계;
상기 몰드슬리브의 탈형이 완료되면, 상기 챔버 내부를 상기 1차 냉각 온도보다 낮은 2차 냉각 온도까지 냉각시키는 제6 단계;
상기 몰드 조립체를 상기 챔버 외부로 인출시키는 제7 단계;
소결체를 상기 몰드슬리브로부터 탈거하는 제8 단계;
를 포함하되,
상기 제3 단계는, 상기 몰드하우징을 몰드하우징 지지대의 상면으로부터 10mm 내지 30mm 이격시킨 후 열간 가압 소결을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 가압 소결 방법.
A mold housing having an inner space open up and down, a mold sleeve seated on the inner wall of the mold housing, and an upper punch that is respectively inserted into the upper and lower sides of the mold sleeve and spaced vertically so as to secure a space for charging raw material powder, and A lower punch, a mold housing support that does not support the lower end of the mold sleeve but supports only the lower end of the mold housing, a mold support plate on which the mold housing support is seated, and the mold housing when lowered by being coupled to the upper end of the upper punch In the method of hot pressing and sintering raw material powder using a mold assembly having a demolding punch for pressing only the upper end of the mold sleeve without pressing the upper end of,
A first step of charging raw material powder into the mold assembly;
A second step of charging the mold assembly into the chamber;
A third step of hot pressing and sintering the raw material powder charged into the mold assembly;
A fourth step of cooling the inside of the chamber to a temperature between 1600°C and 2000°C, which is a primary cooling temperature;
A fifth step of demolding the mold sleeve from the mold housing by lowering the demolding punch so that only the mold sleeve is pressed downward without the mold housing being pressed downward;
A sixth step of cooling the inside of the chamber to a secondary cooling temperature lower than the primary cooling temperature when the demolding of the mold sleeve is completed;
A seventh step of drawing the mold assembly out of the chamber;
An eighth step of removing the sintered body from the mold sleeve;
Including,
The third step is a hot-press sintering method, characterized in that the mold housing is separated from the upper surface of the mold housing support by 10mm to 30mm, and then hot-pressed sintering.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 단계는, 상기 원료분말을 상기 몰드 조립체 내측으로 장입한 후, 상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 프레스 가압하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 가압 소결 방법.
The method according to claim 1,
The first step further comprises a step of press-pressing the raw material powder loaded into the mold assembly after charging the raw material powder into the mold assembly.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 단계는, 상기 몰드 조립체가 챔버에 장입된 이후, 상기 챔버 내부에 진공을 형성하고 불활성 가스를 투입하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 가압 소결 방법.
The method according to claim 1,
The second step further includes forming a vacuum in the chamber and introducing an inert gas after the mold assembly is charged into the chamber.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 원료분말은 육방정 질화붕소 분말이고,
소결 온도는 2000℃ 내지 2200℃이며,
상기 제3 단계는, 상기 원료분말이 1600℃ 내지 2000℃로 가열되었을 때 100kgf/㎠ 내지 200 kgf/㎠의 압력으로 가압 소결하도록 구성되되, 가압 소결시간은 3시간 내지 6시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 열간 가압 소결 방법.
The method according to claim 1,
The raw material powder is a hexagonal boron nitride powder,
The sintering temperature is 2000°C to 2200°C,
The third step is configured to press sinter at a pressure of 100 kgf/cm 2 to 200 kgf/cm 2 when the raw material powder is heated to 1600° C. to 2000° C., and the press sintering time is set to 3 to 6 hours. Hot-press sintering method.
삭제delete 상하로 개방된 내부공간을 구비하는 몰드하우징과, 상기 몰드하우징의 내벽에 안착되는 몰드슬리브와, 상기 몰드슬리브의 상측과 하측으로 각각 삽입되되 원료분말 장입공간이 확보되도록 상하로 이격되는 상부펀치 및 하부펀치와, 상기 몰드슬리브의 하단은 지지하지 아니하고 상기 몰드하우징의 하단만을 지지하는 몰드하우징 지지대와, 상기 몰드하우징 지지대가 안착되는 몰드지지판과, 상기 상부펀치의 상단에 결합되어 하강 시 상기 몰드하우징의 상단은 가압하지 아니하고 상기 몰드슬리브의 상단만을 가압하는 탈형펀치를 구비하는 몰드 조립체;
상기 몰드 조립체가 인입될 수 있는 내부공간이 마련되며, 상기 몰드 조립체를 둘러싸는 단열재와 상기 몰드 조립체를 가열하는 발열체와 상기 몰드 조립체를 지지하는 몰드지지대를 구비하는 챔버;
상기 챔버 내부에 진공을 형성하는 진공배기시스템;
상기 챔버 내에 장입된 몰드 조립체의 상부펀치 및 하부펀치를 가압하는 상부실린더 및 하부실린더;
를 포함하여,
상기 몰드 조립체에 장입된 원료분말을 열간 가압하여 소결하고, 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 1차 냉각 온도까지 냉각시킨 후 상기 챔버 내부에서 상기 몰드 조립체의 몰드슬리브를 몰드하우징으로부터 탈형하며, 상기 몰드슬리브의 탈형이 완료되면 상기 챔버 내부를 사전에 설정된 2차 냉각 온도까지 냉각시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 가압 소결 장치.
A mold housing having an inner space open up and down, a mold sleeve seated on the inner wall of the mold housing, and an upper punch that is respectively inserted into the upper and lower sides of the mold sleeve and spaced vertically so as to secure a space for charging raw material powder, and A lower punch, a mold housing support that does not support the lower end of the mold sleeve but supports only the lower end of the mold housing, a mold support plate on which the mold housing support is seated, and the mold housing when lowered by being coupled to the upper end of the upper punch A mold assembly having a demolding punch for pressing only the upper end of the mold sleeve without pressing the upper end of the mold;
A chamber provided with an inner space into which the mold assembly can be inserted, a heat insulating material surrounding the mold assembly, a heating element heating the mold assembly, and a mold support supporting the mold assembly;
A vacuum exhaust system for forming a vacuum in the chamber;
An upper cylinder and a lower cylinder for pressing the upper and lower punches of the mold assembly charged into the chamber;
Including,
The raw material powder charged in the mold assembly is hot-pressed and sintered, the inside of the chamber is cooled to a pre-set primary cooling temperature, and then the mold sleeve of the mold assembly is demolded from the mold housing inside the chamber, and the mold sleeve When the demolding of is completed, the hot pressurized sintering apparatus is configured to cool the inside of the chamber to a predetermined secondary cooling temperature.
삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 몰드지지대를 승강시키는 몰드지지대 구동장치와, 상기 몰드지지대에 인가되는 하향 하중을 감지하는 하중측정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 가압 소결 장치.

The method of claim 7,
The hot pressurized sintering apparatus further comprises a mold support driving device for raising and lowering the mold support, and a load measuring unit detecting a downward load applied to the mold support.

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