KR102295783B1 - 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법 - Google Patents

저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법에 관한 것으로, 텅스텐 분말을 볼밀용 볼 및 아세톤 용매와 함께 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계, 상기 슬러리를 분쇄 및 분산시키는 단계, 분쇄된 슬러리를 플레이트 위에 건조 후 다시 분말로 제조하는 단계, 및 분쇄된 텅스텐 분말을 핫프레스법을 이용하여 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 낮은 소결온도에서 일정한 강도를 얻을 수 있어 에너지 효율성을 증대시키고, 제조비용을 절약할 수 있다.

Description

저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH STRENGTH TUNGSTEN USING LOW TEMPERATURE COMPRESSION SINTERING}
본 발명은 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 텅스텐 분말을 블랜딩하여 초기 입자 크기를 줄이고, 소결 온도를 재결정 온도 이하인 1500℃로 설정하며 가압시간을 2시간으로 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징으로 인해 전기 에너지 효율성을 증대시키고, 고강도 텅스텐의 제조비용을 절약할 수 있다.
산업소재 뿐만 아니라 국방소재로 중요하게 이용되는 중금속 중 하나인 텅스텐(W)은 높은 융점(3422℃)를 지닌다. 또한 깨지기 쉬운 강한 취성은 텅스텐의 가공을 어렵게 만든다. 따라서 전통적으로 텅스텐 소결 및 가공 기술들은 선진국이 독점하고 관련 첨단 부품들은 전량 수입에 의존하고 있다. 최근 나노분말을 이용한 텅스텐의 저온 소결 연구가 시작되고 있다. 대표적으로 2005-2006년도 국방과학연구소(ADD)는 100 나노급 텅스텐과 1 마이크로미터 구리분말을 이용하여 기존대비 30-50 % 성능이 뛰어난 성형작약탄을 개발하기도 하였다. 그러나 이 경우에도 소결 온도는 약 2000-2500℃로써 여전히 높다.
일반적으로 텅스텐 소결 공정은 조대한 텅스텐 분말을 사용하여 1250 ~ 1400°C에서 1차 소결을 한 후, 쿨리지(coolidge) 법으로 2500℃ 이상 가열하여 이론 밀도의 90% 이상의 텅스텐 소결체를 제조한다.
텅스텐은 고융점 금속이기 때문에 주조공정에 의한 제품의 제조가 불가능하며, 소결 공정에 의한 제조시 텅스텐 분말의 90% 이상의 치밀화를 위해서 2500℃ 이상의 가열이 요구된다. 따라서, 텅스텐 분말을 1차 소결한 후 2500℃ 이상의 온도로 가열하기 위해 통전시키는 쿨리지 법을 이용하는데, 이렇게 제조된 텅스텐 소결체는 일반적으로 스웨이징 공정에 적용할 수 있는 92 ~ 94%의 치밀화율을 나타낸다. 그러나, 전류에 의해 고온으로 승온해야 하기 때문에 많은 전기에너지가 소모되고 따라서 제조 비용이 높아지게 된다.
위와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제시된 방법이 텅스텐 분말의 소결성을 높이기 위해 소결활성제를 첨가하는 방법인데, 이 방법에 따르면, 조대한 텅스텐 분말에 니켈을 1 중량% 이하로 첨가한 후, 1400℃ 이하의 온도에서 소결하여 95% 이상의 텅스텐 소결체를 제조한다. 니켈과 같은 천이금속을 소량 첨가하면 텅스텐 분말은 1500℃ 이하의 온도에서 95% 이상의 치밀화율을 나타낸다.
그러나, 첨가된 니켈은 텅스텐의 결정립 계면에 합금상을 형성하여 연성을 저하시킨다. 따라서, 텅스텐 필라멘트를 제조하기 위한 스웨이징 공정 시, 텅스텐 소결체는 파괴가 일어나게 된다.
따라서 텅스텐 금속을 효과적으로 제조하기 위해 첨가제 없이 저온에서 소결하는 방법이 요구되는 실정이다.
한국특허공개공보 제10-2008-0026686호 한국특허공개공보 제10-2003-0033503호
본 발명은 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 텅스텐 분말을 블랜딩하여 초기 입자 크기를 줄이고, 소결 온도를 재결정 온도 이하인 1500℃로 설정하는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징으로 인해 기존의 높은 온도로 소결하여 고온으로 승온해야 하기 때문에 고에너지 및 큰 전기에너지가 요구되던 문제점을 해결하여, 에너지 효율성을 증대시키고, 제조비용을 절약하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 텅스텐 분말을 볼밀용 볼 및 아세톤 용매와 함께 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리를 분쇄 및 분산시키는 단계; 분쇄된 슬러리를 플레이트 위에 건조 후 다시 분말로 제조하는 단계; 및 분쇄된 텅스텐 분말을 핫프레스법을 이용하여 소결하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 상기 분쇄된 텅스텐 분말을 탄소금형에 충전하는 단계; 상기 탄소금형의 상,하부를 펀치를 통해 가압하는 단계; 및 상기 탄소금형과 맞닿는 가열부를 통해 상기 탄소금형을 가열하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 상기 탄소금형과 상기 텅스텐 분말 사이에 질화붕소가 분사된 그라파이트 시트를 삽입하는 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 1500℃로 상기 탄소금형을 가열한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 2시간동안 상기 탄소금형을 가압 및 가열한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 아르곤(Ar) 기체를 주입하여 상기 탄소금형을 가압 및 가열한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 20MPa의 압력으로 상기 탄소금형을 가압한다.
본 발명의 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법에 의하면 텅스텐 분말을 분쇄하여 크기를 나노 단위로 줄이고, 융점의 1/3인 재결정 온도(1500℃)에서 가압소결을 하여 기존의 높은 온도로 소결하여 고온으로 승온해야 하기 때문에 고에너지 및 큰 전기에너지가 요구되는 문제를 해결할 수 있다. 이에 따라 에너지 효율성을 증대시키고, 제조비용이 감소하는 장점이 있다.
도 1은 저온가압소결을 이용해 고강도 텅스텐을 제조하는 공정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 텅스텐 분말을 볼밀로 블랜딩하는 공정에 대한 개략도이다.
도 3은 핫프레스 소결 장치를 이용해 소결하는 공정에 대한 개략도이다.
도 4는 소결과정에서 탄소금형 내부 구성을 나타낸 개략도이다.
도 5은 제조온도에 따른 굽힘 강도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 텅스텐 분말을 제조온도에 따라 소결한 소결체의 현미경 사진이다.
도 7는 제조온도에 따른 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 8는 가압시간에 따른 굽힘 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9은 텅스텐 분말을 가압시간에 따라 소결한 소결체의 현미경 사진이다.
도 10은 가압시간에 따른 밀도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법은 크게 블랜딩 단계와 가압소결단계로 나뉜다. 소결이란 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 과정을 말한다. 도 2는 본 발명에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법의 텅스텐 분말을 볼밀로 블랜딩하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법의 제1 단계인 블랜딩 단계를 설명하도록 한다.
먼저, 블랜딩 단계는 볼밀(Ballmill)을 이용하여 진행된다. 볼밀(100)이란 분쇄기의 일종으로서, 광석과 같은 물질을 분쇄 또는 혼합을 하는데 사용되는 원통형 장치를 말한다. 축을 중심으로 회전하며 부분적으로 분쇄될 재료와 분쇄 매체로 채워진다. 충격과 마찰의 원리에 따라 작동되며, 볼밀용 볼(120)이 낙하하면 충격으로 분쇄가 이루어진다.
작업자는 텅스텐 분말(110)을 준비한다(S100).
텅스텐 분말(110)을 볼밀용 볼(120) 및 아세톤 용매(130)와 함께 혼합하여 슬러리를 제조한다(S200). 도 2에서 텅스텐 분말(110) 및 볼밀용 볼(120)을 단일입자로 표현하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 실제로는 단일입자가 복수 개 뭉쳐 있다. 본 발명에서 볼밀용 볼(120)은 지르코니아 볼을 사용하는 것이 바람직하다. 지르코니아 볼(Zirconia ball)이란, 비중이 높아 분쇄에 매우 효과적이고 파괴강도가 높으며 열 전도성이 낮아 단열성이 우수한 것을 특징으로 한다. 다만, 용매는 아세톤에 한하지 않고 증류수 혹은 에탄올 등을 포함한다. 제조한 액체 슬러리를 볼밀(100)에 채운다. 텅스텐 분말(110)은 5μm인 것이 바람직하다. 다만, 텅스텐 분말(110)의 크기는 한정되지 않는다.
이후, 30분 단위로 12시간, 160RPM으로 텅스텐 분말(110)을 분쇄 및 분산시킨다(S300). 다만, 블랜딩한 시간 및 압력은 한정되지 않는다.
마지막으로 분쇄된 슬러리를 플레이트 위에 건조 후 다시 분말로 제조하는 단계가 포함된다(S400). 이와 같이, 소결 전에 볼밀(100)로 텅스텐 분말(110)을 블랜딩하여 텅스텐 분말의 크기를 나노 단위로 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법의 핫프레스 소결 장치를 이용해 가압소결하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다. 도 4는 소결과정에서 탄소금형 내부 구성을 도시한 것이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법의 가압소결단계를 설명하도록 한다.
블랜딩 과정에 의해 분쇄된 텅스텐 분말(240)을 탄소금형(230)에 충전한다(S500). 탄소금형(230)은 원통형이며, 상단이 개방되고, 상면 기준 하방으로 소정의 길이만큼 중공부가 형성되어 분말을 충전할 수 있도록 하는 역할을 한다. 따라서 탄소금형(230)의 중공부 밑면부터 분쇄된 텅스텐 분말(240)이 적층된다.
다음으로, 상, 하부의 펀치(200)를 통해 탄소금형(230)을 가압한다(S600). 탄소금형(230)의 상, 하부에 수직방향으로 돌출되게 위치한다. 탄소금형(230)을 가압하는 펀치(200)는 미도시된 핫프레스 소결 장치(미도시)에 장착되어 탄소금형(230)을 중심으로 상, 하로 이동하여 탄소금형(230)을 가압한다.
또한, 탄소금형과 맞닿는 가열부(210)를 통해 탄소금형을 가열한다(S700). 탄소금형(230)을 가열하는 가열부(210)는 탄소금형(230)의 양 측에 위치하고, 수직방향으로 연장형성된다. 가열부(210)는 탄소금형(230)과 맞닿아 탄소금형(230)에 열을 균일하게 분포할 수 있도록 한다.
가압단계(S600) 및 가열단계(S700)는 동시에 진행된다. 이러한 가압소결공정을 통해 내부의 온도와 압력이 증가하면서 텅스텐 분말(110)의 확산을 가능하게 한다. 소결 진행 과정에서 텅스텐 분말(110)의 입자가 성장하게 되며, 입자 간 접촉부에서 목(neck)이 형성되는데, 이러한 확산은 후술할 입자성장 및 목 성장을 가능하게 한다.
도 4는 가압소결단계에서 분쇄된 텅스텐 분말(240)과 탄소금형(230) 사이에 그라파이트 시트(250)를 삽입한 모습을 도시한 것이다. 설명의 편의상 분쇄된 텅스텐 분말(240) 및 그라파이트 시트(250)가 외부에 표현된 것으로, 실제로는 탄소금형(230) 내부에 분쇄된 텅스텐 분말(240) 및 그라파이트 시트(250)가 위치한다. 그라파이트 시트(Graphite Sheet)란, 방열을 목적으로 하고, 높은 열 전도성과 유연성을 가진 방열시트를 말한다. 이때, 본 발명에서의 그라파이트 시트는 질화붕소(BN)를 포함하는 것이 바람직하다. 질화붕소(BN)는 열전도율이 뛰어나고 열충격에 강해 그라파이트 시트의 열전도성을 높이고, 절연성도 동시에 제공하는 특징을 가지기 때문이다. 일반적으로, 그라파이트 시트가 없는 경우, 텅스텐을 압축하고 소결하는 과정에서 텅스텐과 탄소금형(230)이 일부 반응하여 텅스텐과 탄소 원자가 포함된 화합물인 텅스텐 카바이드(WC)가 만들어질 수 있다. 즉, 텅스텐 분말(240)이 텅스텐 카바이드(WC)화 되어 물질이 변형되는 문제가 있었다. 이에 텅스텐 분말(240)과 탄소금형(230) 사이에 그라파이트 시트(250)를 삽입하여 분쇄된 텅스텐 분말(240)이 텅스텐카바이드(WC)화 되지 않도록 할 수 있다.
가압소결단계는 1500℃의 온도에서 아르곤(Ar) 기체를 주입하여 20MPa의 압력으로 2시간 동안 가열 및 가압하여 진행된다. 저온에서 소결하여 전기에너지를 줄일 수 있는 효과를 증명하기 위해 하기의 실험을 실시하였다.
텅스텐(W)은 높은 융점(3422℃)를 지닌다. 따라서 이를 가공하기 위해서는 고온으로 승온해야 하기 때문에 제조과정에서 많은 전기에너지가 소모되고, 제조비용이 높아지는 문제가 있었다. 이를 개선하기 위해 본 발명은 성형온도를 재결정 온도 이하인 1500℃로 설정하였다. 이에 따라, 입자 간 원활한 확산을 유도하고, 소결온도가 낮아져 전기에너지 소모가 줄어들어, 에너지 효율성을 증대시키는 효과가 있다. 이에 따라, 제조비용을 절약할 수 있다.
이하, 본 발명의 성형온도의 임계적 의의로서 성형온도에 따른 굽힘 강도를 시험하기 위한 실험예를 살핀다.
실험과정은 이하와 같다. 텅스텐 분말을 소결한 후 실험을 위한 시험편을 제작한다. 시험편은 텅스텐 분말을 소결한 재료(이하, '텅스텐 소결 재료' 라고 한다)를 40(w)x40(l)x3.5(t)mm³으로 커팅한 후, 2(w)x25(l)x1.5(t)mm³으로 연마하여 가공한다. 다음으로, 3점 굽힘 시험(3 point bending test)을 통하여 1400℃ ~ 1700℃에서의 각각의 강도를 측정한다. 3점 굽힘 시험이란 재료에 굽힘 모멘트가 작용하였을 때의 변형저항이나 강도를 측정하는 시험방법을 말한다.
성형온도(Fabricating Temperature)(℃) 1400℃ 1500℃ 1600℃ 1700℃
굽힘 강도(Flexural Strength)(MPa) 237 448 269 251
도 5는 성형온도에 따른 굽힘 강도를 나타낸 그래프이다. 또한 <표 1>은 성형온도에 따른 굽힘 강도를 표로 나타낸 것으로서, 성형온도를 1400℃, 1500℃, 1600℃, 1700℃로 각각 측정하였다. 도 5 및 <표 1>에서 알 수 있는 바와 같이, 1500℃의 성형온도에서 가압소결한 텅스텐 분말이 약 448 MPa의 가장 높은 굽힘 강도를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 1400℃보다 1500℃에서 굽힘 강도가 증가한 것으로 보아 성형온도에 비례하여 굽힘 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 반면 1600℃ 이상의 성형온도에서 가압소결한 텅스텐 분말은 성형온도가 상승함에 따라 굽힘 강도는 오히려 감소하는 경향을 나타낸다. 즉, 성형온도의 변화에 따른 텅스텐 소결재료의 굽힘강도는 1500°C의 성형온도에서 임계적 의의가 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 텅스텐 분말을 성형온도에 따라 소결한 소결체의 광학현미경 사진이다. 도 6을 참조하여 1500℃에서 가장 높은 굽힘 강도를 지니는 원인을 설명하도록 한다. 성형온도 1400°C의 텅스텐 분말은 재결정온도 이하에서의 불충분한 소결로 인해 미성장된 입자가 확인된다. 성형온도 1500°C의 텅스텐 분말의 경우 입자의 미세성장 및 균일한 분포의 미세기공이 확인된다. 입자의 성장과 더불어 입자간 결합 및 목 성장도 진행된다. 목 성장이란 입자와 입자가 결합하면서 중첩되는 결합부위가 성장하는 것을 말한다. 성형온도 1600°C이상의 텅스텐 분말은 치밀화와 더불어 결정립이 성장하였다. 또한, 결정립 주위의 미세 기공들이 결합하여 큰 기공을 형성한다. 따라서, 1600°C이상 성형온도의 경우, 입자 과성장과 미세 기공들의 결합으로 인한 큰 기공 형성으로 인해 강도가 저하된다.
또한, 성형온도에 따라 밀도에 변화가 있는지 여부를 알아보기 위해 성형온도에 따른 밀도 변화 실험을 진행하였다. 텅스텐 소결재료의 소결밀도는 아르키메데스 원리를 이용하여 측정한다.
성형온도(Fabricating Temperature)(℃) 1400℃ 1500℃ 1600℃ 1700℃
소결 밀도(Sintered Density)(g/cm³) 16.02 16.25 16.48 16.62
상대 밀도(Relative Density)(%) 80 82 83 86
도 7은 제조온도에 따른 밀도를 나타낸 그래프이다. <표 2>는 성형온도에 따라 소결 밀도와 상대 밀도를 표로 나타낸 것이다. 도 7 및 <표 2>에서 알 수 있는 바와 같이, 텅스텐 분말의 성형온도에 따라 밀도가 소폭으로 증가할 뿐 큰 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 즉, 성형온도가 상승함에 따라 치밀화 및 결정립이 성장하므로 밀도가 상승하나, 성형온도 1400℃ ~1700℃ 동안 소결 밀도가 16 ~ 17% 내에 머무르는 등 큰 차이를 보이지 않는다. 따라서 성형온도에 따라 밀도에 큰 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 가압소결단계는 2시간동안 탄소금형(230)을 가압 및 가열하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 성형시간의 임계적 의의로서 성형시간에 따른 굽힘 강도를 시험하기 위한 실험예를 살핀다. 실험 방법은 전술한바, 생략하도록 한다.
성형시간(Fabricating Time)(hr) 1hr 2hr 3hr
굽힘 강도(Flexural Strength)(MPa) 450 1473 1260
도 8은 성형시간에 따른 굽힘 강도를 나타낸 그래프이다. 도한 <표 3>은 성형시간에 따라 굽힘 강도를 표로 나타낸 것이다. 성형시간을 각각 1시간, 2시간, 3시간으로 하여 측정하였다. 도 8 및 <표 3>에서 알 수 있는 바와 같이, 성형시간에 따른 굽힘 강도는 2시간에서 1473MPa의 가장 강한 굽힘 강도가 나타남을 확인할 수 있다. 구체적으로, 소결시간 1시간에 비해 소결시간 2시간에서 굽힘 강도가 3배 이상 증가한 것을 확인할 수 있고, 소결시간 2시간에 비해 소결시간 3시간에서 강도가 감소하였다. 즉, 성형시간의 변화에 따른 텅스텐 소결재료의 굽힘강도는 2시간의 성형시간에서 임계적 의의가 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 성형시간에 따라 제조된 텅스텐 소결재료의 파단면 SEM 사진이다. 성형시간이 증가함에 따라 입내 파괴가 더 많이 관찰되며 큰 기공은 줄어들고 미세기공이 더 많이 관찰된다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 입계 파괴보다 입내 파괴가 많아질수록 강도가 증가하고, 큰 기공보다 미세 기공이 많이 관찰될수록 강도가 저하됨을 알 수 있다. 미세 기공이 많이 발견된 것이 소결시간 3시간에서 강도가 저하된 주된 원인으로 보인다.
또한, 성형시간에 따라 밀도에 변화가 있는지 여부를 알아보기 위해 성형시간에 따른 밀도 변화 실험을 진행하였다. 실험 방법은 전술한바, 생략하도록 한다.
성형시간(Fabricating Time)(hr) 1hr 2hr 3hr
소결 밀도(Sintered Density)(g/cm³) 16.37 16.29 16.32
상대 밀도(Relative Density)(%) 86 84 87
도 10 은 성형시간에 따른 밀도를 나타낸 그래프이다. 또한 <표 4>는 성형시간에 따른 소결 밀도 및 상대 밀도를 표로 나타낸 것이다. 도 10 및 <표 4>에서 알 수 있는 바와 같이, 성형시간에 따라 밀도는 큰 차이를 보이지 않음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 볼밀
110 : 텅스텐 분말
120 : 볼밀용 볼
130 : 아세톤 용매
200 : 펀치
210 : 가열부
230 : 탄소금형
240 : 분쇄된 텅스텐 분말
250 : 그라파이트 시트

Claims (7)

  1. 텅스텐 분말을 볼밀용 볼 및 아세톤 용매와 함께 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 슬러리를 분쇄 및 분산시키는 단계;
    분쇄된 슬러리를 플레이트 위에 건조 후 다시 분말로 제조하는 단계;및
    분쇄된 텅스텐 분말을 핫프레스법을 이용하여 소결하는 단계; 를 포함하고,
    상기 핫프레스법은 상기 분쇄된 텅스텐 분말을 탄소금형에 충전하는 단계;
    상기 탄소금형의 상,하부를 펀치를 통해 가압하는 단계;및
    상기 탄소금형과 맞닿는 가열부를 통해 상기 탄소금형을 가열하는 단계; 를 포함하고,
    상기 탄소금형과 상기 텅스텐 분말 사이에 질화붕소가 분사된 그라파이트 시트를 삽입하는 단계;를 더 포함하고,
    1500°C로 상기 탄소금형을 가열하는
    저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    2시간동안 상기 탄소금형을 가압 및 가열하는
    저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    아르곤(Ar) 기체를 주입하여 상기 탄소금형을 가압 및 가열하는
    저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    20MPa의 압력으로 상기 탄소금형을 가압하는
    저온가압소결을 이용한 고강도 텅스텐 제조방법.
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