KR20100010159A - 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법 및 이를이용한 열간등방가압공정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특수용접 분야에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 가압확산접합 방법 및 가압확산접합 방법을 적용한 열간등방가압공정(HIP)에 의한 가압확산접합 방법에 관한 것이다.

본 발명은 변태초소성이 일어나는 재료를 온도 제어가 가능한 챔버 내부에 장입하여, 가압 중에 온도를 가해 재료에 변태초소성 현상이 일어나는 조건을 형성하는 접합공정을 취하였다. 그리고 변태점을 정확히 파악하기 어렵고 정밀한 온도제어가 어려운 경우에 대비하여 가압 중의 온도를 변태점을 중심으로 상하로 싸이클링을 하는 방법을 취하였다. 그리고 접합 면에 공기 또는 여타 불순물이 개입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 챔버를 진공을 유지하는 방법을 취하였다.

본 발명의 밥법으로 가압확산접합을 하면, 재료의 변형이 아주 크게 일어나서 두 소재 사이에 존재하는 공극, 틈새 등이 모두 압착되어 제거되므로, 두 재료가 접합면 전체에서 면접합이 이루어지므로 접합 강도가 높고, 따라서 접합의 신뢰도가 향상된다.

확산접합, 가압확산접합, 열간등방가압공정, HIP, 변태초소성, 온도제어.

Description

변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법 및 이를 이용한 열간등방가압공정 방법{Method of Diffusion Bonding with Pressure Applying Transformation Super Plasticity and Processing Method of HIP Using the Method of Diffusion Bonding}

본 발명은 특수용접 분야에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 가압확산접합(Diffusion Bonding with Pressure) 방법 및 가압확산접합 방법을 적용한 열간등방가압공정(HIP, Hot Isostatic Processing) 방법에 관한 것이다.

서로 분리된 금속재료를 야금적으로 접합하는 방법에는 접합하고자 하는 물체의 모재를 용융시켜 용착시키는 용접(Welding), 두 모재 사이에 제3의 용융된 재료를 주입하여 이 제3의 재료를 매개로 하여 두 모재를 접합시키는 납땜(Soldering 및 Brazing), 그리고 두 모재를 아주 가깝게 밀착시켜 두 물체를 구성하는 원자간에 상호 확산이 일어나서 접합이 이루어지는 확산접합(Diffusion Bonding) 등의 방법이 있다.

상기한 금속의 접합방법 중에서 확산접합은 비교적 최근에 산업에 많이 이용 되는 접합방법으로서, 용접 또는 납땜에 의한 금속의 접합 방법의 단점을 피하기 위하여 아주 정밀하고 높은 신뢰성을 요구하는 장치인 반도체 제조장비, 핵융합장치 및 입자가속기 등과 같은 정밀 과학실험장치 등의 제작에 많이 적용되고 있다.

확산접합 방법은 접합하고자 하는 두 소재의 접합 면을 아주 정밀하게 다듬질하고 큰 힘으로 접합부를 압착하여 접합 면에 높은 압력이 유지되도록 하여 이루어지므로 가압확산접합이라고 칭하는데, 이와 같이 하면 각각의 소재의 원자가 다른 쪽 소재의 내부로 확산에 의하여 침투하고 이 과정에서 두 소재가 일체로 접합이 된다. 금속 재료의 경우 절대온도로 환산한 융점의 40 내지 70%의 온도에서 원자의 확산이 아주 활발하게 일어나므로, 가압확산접합시에는 압력과 함께 온도를 조절하여 접합이 잘 일어나게 하고 있다.

상기와 같은 가압확산접합 방법은 통상의 용접 접합에서 발생하는 재료의 열변성, 제품의 열변형, 잔류응력, 기공, 슬래그 유입, 언더컷 등의 각종 용접에 의한 접합의 문제점이나 결함이 나타나지 않고, 재료가 다른 이종 금속 간에도 접합을 할 수 있고, 접합을 위하여 소재를 용융시키는 것이 아니므로 융점이 아주 높은 재료도 접합할 수 있는 장점이 있으나, 공정 시간이 많이 소요되고, 접합부위가 미시적으로는 점접합 또는 선접합으로 이루어져서 접합강도가 낮은 문제점이 있다.

변태초소성 현상은 상 변태를 하는 재료들이 온도가 변태점에 이르렀을 때 재료의 소성(Plasticity)이 급격하게 증가하는 초소성 현상이 일어나는 현상으로서, 이와 같이 변태초소성이 일어난 경우 재료에 비교적 작은 외력을 가해도 변형이 아주 크게 일어난다.

금속재료 중에서 상 변태가 일어나는 대표적인 것은 다음 [표 1]과 같은데, 이와 같이 상변태가 일어나는 재료 상호 간, 또는 이들 상 변태가 일어나는 재료와 상 변태가 일어나지 않는 재료 간의 확산접합에 변태 초소성 현상을 이용할 수 있다.

금속종류	Ca	Co	Fe	Mn	Ti	U	Zr
상	α→β	α→ε	α→γ→δ	α→β→γ→δ	α→β	α→β→γ	α→β
결정구조	fcc → bcc	hcp → fcc	bcc → fcc → bcc	comp bcc → comp cu → fcc → bcc	hcp → bcc	eco → comp tet → bcc	hcp → bcc
변태점(℃)	447	427	912, 1394	707,1088,1139	883	668,776	872

여기서, fcc : 면심입방, bcc : 체심입방, hcp : 조밀육방, comp : complex, cu : cubic,

eco : end-centered(base-centered)orthorhombic, tet : 육방체심

그리고 가압확산접합이 가능한 재료의 조합은 도 1과 같은 것으로 알려져 있다.

상기와 같은 변태초소성 현상은 이미 학문적으로 알려져 있고, 가압확산접합 방법 또한 이미 산업에 응용되고 있으나, 재료의 변태초소성 현상을 가압확산접합에 적용한 기술은 아직 알려진 바가 없다.

열간등방가압공정(HIP, Hot Isostatic Processing, 이하 "HIP"라 칭함.) 방법이란 소재를 아르곤 등의 불활성 기체를 주입한 1000kgf/㎠ 이상의 고압 챔버 내에 장입하고, 재료를 구성하는 원자의 확산이 활발하게 일어나는 온도를 유지하는 공정방법으로서, 등방성 미세조직을 실현하고, 소재의 조직을 치밀하게 하고, 소재의 기계적 특성을 개선하여 신뢰도를 향상시키고, 하나의 재료에 다른 재료를 함침시키고, 확산접합을 일어나게 하는 등의 목적으로 산업에 이용되고 있다. 구체적으로는 HIP는 분말가압소결, 제품 내부의 결함제거, 동종 및 이종 재료 간의 확산접합, 함침에 의한 복합재료의 제조 등의 분야에 응용되고 있다.

HIP에 의한 가압확산접합의 공정은 접합하고자 하는 두 소재를 가공하여 밀봉된 캔(Can)에 장입하는 캐닝단계(Canning), 캔의 내부의 공기를 제거하고 캔을 밀봉하는 진공밀봉단계(Pinch Closing), 장입된 캔을 가압로에 넣고 HIP를 하는 히핑단계(HIPPing), 그리고 히핑 후 캔을 제거하는 디캐닝단계(Decanning)로 진행된다.

상기와 같은 HIP는 이미 다양한 산업분야에 응용되고 있으나, 재료의 변태초소성현상을 HIP에 적용한 기술은 아직 알려진 바가 없다.

상기한 바의 최신 접합방법인 가압확산접합에 있어서, 공정 시간이 많이 소요되고 접합부위가 점접합 또는 선접합으로 이루어져서 접합강도가 낮은 문제점이 있는바, 공정시간을 단축하여 생산성을 증대시키고 접합강도를 높여 접합의 신뢰성을 높은 가압확산접합 방법을 강구하여야 한다.

상기 공정은 온도제어가 가능한 챔버 내에서 이루어지는데, 동일한 재료라도 불순물의 혼입정도(강의 경우 탄소함량, 합금의 경우 혼입 금속의 량 등)에 따라 변태점의 온도가 조금씩 차이가 있기 때문에, 접합하고자 하는 재료에 있어서 변태초소성 현상이 일어나는 정확한 온도를 파악하기 어렵다. 그리고 그러한 변태온도를 일정하게 유지하도록 챔버의 온도를 제어를 하는 것도 어렵다. 따라서 온도제어를 용이하게 하기 위한 방법이 모색되어야 한다.

또한 가압확산접합에 있어서 접합부의 요철부에 공기 등의 불순물이 존재할 경우 두 소재 간에 원자의 확산이 일어나지 않으므로, 이에 대한 방법도 모색되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 가압확산접합의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 변태초소성이 일어나는 재료를 온도 제어가 가능한 챔버 내부에서 수행하고, 가압 중의 온도를 당해 재료에 변태초소성 현상이 일어나는 조건을 형성하는 접합공정을 취하였다. 그리고 변태점을 정확히 파악하기 어렵고 정밀한 온도제어가 어려운 경우에 대비하여 가압 중의 온도를 변태점을 중심으로 상하로 싸이클링을 하는 방법을 취하였다.

그리고 접합 면에 공기 또는 여타 불순물이 개입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 챔버를 진공을 유지하는 방법을 취하였다.

또한 상기와 같은 가압확산접합 방법을 HIP에 의한 재료의 접합공정의 한 공정으로 하여 소재의 접합에 적용하였다.

재료의 변태초소성 현상이 일어나는 조건에서 가압확산접합을 하면, 접합을 하고자 하는 면에 비교적 낮은 압력을 가하더라도 재료의 변형이 아주 크게 일어나서 두 소재 사이에 존재하는 공극, 틈새 등이 모두 압착되어 제거되므로, 두 재료가 접합면 전체에서 서로 밀착되어 접하게 된다. 이 경우 두 재료 각각의 원자 간의 간격이 아주 가까워지게 되고, 그에 따라 원자들의 확산이 활발히 일어나서 접합에 소요되는 시간이 짧고 또한 접합면의 대부분에서 접합이 일어나는 면접합이 이루어지므로 접합 강도가 높고, 따라서 접합의 신뢰도가 향상된다.

본 발명인 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 1)접합하고자 하는 소재를 각각 가공하는 소재준비단계(10), 2) 소재를 가압용 지그가 구비된 가열로에 장착하는 접합준비단계(20), 3) 가압용 지그를 이용하여 접합면에 가압을 하고 온도를 소재 재료의 변태점 온도로 일정시간 동안 유지하는 가압가열단계(30), 4) 가열로의 온도를 실온으로 낮추면서 소재를 노 내에서 냉각하여 가압용 지그에서 접합이 된 소제를 해체하는 해체단계(40)로 구성된다.

소재 준비단계(10)는 접합하고자 하는 2 이상의 소재를 가공하는 공정인데, 각각의 외형은 설계상의 형상으로 가공을 하되, 특히 접합을 하고자 하는 면은 정밀 다듬질 가공을 한다. 만약 다듬질 상태가 거칠면, 두 소재가 접합면에서 선접촉 또는 점접촉을 하여 유효접합면적이 작아지게 되어 접합강도가 현저히 떨어진다.

통상의 가압확산접합 방법에 있어서는 확산접합이 일어나는 동안 소재의 소성이 낮아서, 즉 재료의 강성이 높아서 아주 큰 힘으로 접합면을 가압하더라도 접합면의 다듬질 부족으로 인한 표면의 요철에 의하여 발생하는 서로 접하는 두 소재 간의 틈새들이 잘 매워지지 않고, 이 틈새가 바로 접합불량으로 나타난다. 즉, 이와 같은 경우 두 소재가 접합부에서 점접촉 또는 선접촉을 하고 있고, 이와 같은 점접촉 또는 선접촉을 하고 있는 부위에서만 접합이 일어나는 점접합 또는 선접합이 일어난다.

그러나 본 발명인 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법에 있어서는, 접합시의 온도를 당해 소재가 변태초소성이 일어나는 온도를 유지하므로 다소 다듬질 상태가 불량하더라도 가압력에 의하여 소재가 큰 변형을 일으키므로 표면의 요철에 의하여 발생하는 두 소재 간의 틈새들이 용이하게 매워지고, 따라서 접합불량 이 발생할 위험이 훨씬 적다. 이를 역으로 표현하면, 동일한 거칠기의 다듬질 상태에서는 가압력을 낮게 하여도 통상의 가압확산접합 방법에 의하여 달성되는 접합강도 이상을 얻을 수 있다. 이 경우 가압용 지그에 큰 힘이 작용하지 않으므로, 지그의 구조설계가 용이하다.

접합준비단계(20)는 가열로 내부에서 소재를 접합하고자 하는 면을 서로 맞대어 가압용 지그에 물린 후 지그를 이용하여 힘을 가함으로써 접합면에 일정한 압력이 작용하도록 하는 공정이다. 이 접합준비 단계에서 확산접합이 잘 일어나지 않는 두 재료의 소재를 접합할 때는 이 두 재료와 모두 확산접합이 잘 일어나는 제3의 매개체를 삽입하거나, 소재의 표면에 확산접합이 용이하도록 제3의 매개체를 코팅할 수 있다. 경우에 따라서는 제3의 매개체를 2 이상 다수를 사용할 수도 있다.

제3의 매개체 형성에 있어서는 확산이 많이 일어나는 경우에는 확산을 억제하기 위한 층을, 또한 확산이 잘 일어나지 않는 물질의 확산에는 확산이 쉽게 일어나도록 하는 합금층을 형성할 수도 있다..

가압가열단계(30)는 가압용 지그를 이용하여 접합면이 가압된 상태에서 가열로의 온도를 올려, 접합하고자 하는 소재가 변태초소성 현상이 나타나는 변태온도까지 높여 유지하는 단계이다. 이와 같이 소재를 변태초소성 현상이 일어나는 상태를 유지하고 접합면에 일정 압력을 가하면, 초소성을 일으킨 소재가 크게 변형하여 접합면 사이의 틈새를 메우게 되고, 따라서 두 소재 간에 넓은 면적에서 활발한 원자의 확산이 일어나서 면접합이 일어나서 접합강도가 아주 높아진다. 가압가열단계에 사용되는 가열로는 도 5에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다.

만약 이종재료 간의 접합이라면, 두 재료 중 변태초소성 현상이 더 크게 일어나는 재료의 변태온도를 유지한다. 이와 같이 할 경우 초소성이 일어나지 않는 재료의 접합면은 큰 변형을 하지 않더라도, 초소성이 일어난 재료가 가압력에 의하여 크게 변형하여 접합면의 틈새를 메우게 되므로 면접합이 이루어진다.

변태초소성 현상은 재료의 정확한 변태점에서만 일어나는데, 합금 또는 탄소강과 같이 재료에 불순물 또는 첨가물이 혼입되어 있는 경우 첨가물의 혼입정도에 따라서 재료의 변태점이 달라지므로, 이러한 재료의 정확한 변태점을 파악하는 것이 어렵다. 그리고 가열로의 온도를 접합하고자 하는 재료의 변태점과 정확히 일치하도록 장시간 유지하도록 온도를 제어하는 것 또한 용이하지 않다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 가열로의 온도를 제료의 변태점을 기준으로 상하 일정범위에서 싸이클링을 하는 방법을 취하였다. 예를 들면 철이 체심입방격자 구조에서 면심입방격자 구조로 변태하는 변태온도는 910℃이고 탄소함량이 높아질수록 변태점이 점점 낮아지므로, 철강소재를 접합하는 경우 가열로의 온도를 830℃에서 930℃ 사이에서 싸이클링을 하면 1회 싸이클링 동안 2번씩 변태점을 통과하게 된다. 이와 같이 온도를 싸이클링을 하면, 재료가 변태점의 온도를 통과할 때마다 재료가 변태초소성을 일으켜 큰 변형이 유발되어 접합면의 틈새가 메워지게 된다. 가열 시간은 길게 할수록 확산이 많이 일어나서 접합강도는 좋아지나 생산성은 떨어지게 되는데, 요구되는 접합신뢰도 및 접합강도를 고려하여 적절히 정한다. 철재료의 경우 통상 2시간 전후로 하면 충분하다.

철, 강, 또는 철합금의 가압확산접합에 적용되는 가열로의 온도제어 곡선은 도 3에 도시한 바와 같다.

상기와 같은 가압가열단계(30)을 공기 중에서 하여도 일정한 효과는 있으나, 가열로의 내부를 진공시킨 진공가열로를 이용하는 것이 더욱 좋다. 진공가열로의 경우 로 내에 공기가 없으므로 대류에 의한 열전달은 일어나지 않고, 히터와 가열대상물 사이에 복사에 의하여 열전달이 일어난다. 이와 같이 진공가열로를 이용하면, 접합하고자 하는 두 소재의 접합면 사이에 발생하는 틈새에 공기가 존재하지 않으므로, 재료가 변태초소성 현상으로 가압력에 의하여 크게 변형을 할 경우 틈새가 완벽하게 메워지게 되어 유효접합면적이 한층 더 증가하게 되고, 그만큼 접합강도가 높아지고, 따라서 접합 신뢰도가 증가한다.

해체단계(40)는 충분한 시간이 경과하여 접합면에서 두 소재의 원자의 상호 확산이 충분히 일어나서 접합이 완료되면 가열로의 온도를 실온으로 낮추면서 접합된 제품을 노 내에서 서서히 냉각하고, 가압용 지그에서 접합이 된 제품을 해체하는 단계이다.

상기 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법을 그대로 HIP에 적용할 수 있다.

변태초소성 현상을 적용한 HIP 방법은 통상의 HIP에 의한 가압확산접합의 공정과 유사하고, 도 4에 도시한 바와 같은데, 1) 접합하고자 하는 소재를 각각 가공하고, 이들 소재를 담아 밀봉할 용기인 캔(Can)을 준비하는 소재준비단계(100), 2) 가공된 소재들을 캔에 장입한 후 캔의 덮개를 밀봉하는 캐닝단계(Canning, 200), 3) 캔의 내부의 공기를 제거하고 캔을 밀봉하는 진공밀봉단계(Pinch Closing, 300), 4) 소재가 장입되어 진공밀봉된 캔을 가압가열로에 넣고 HIP를 하는 히핑단계(HIPPing, 400), 5) 가압가열로의 온도를 실온으로 낮추면서 소재를 노 내에서 소재를 냉각한 후, 소재를 취출하는 해체단계(500), 그리고 6) 히핑 후 캔을 제거하는 디캐닝단계(Decanning, 600)로 진행된다.

소재준비단계(100)는 통상의 가압확산접합에 있어서의 소재준비공정과 동일한데, 접합하고자 하는 두 소재 각각의 외형은 설계상의 형상으로 가공을 하고, 특히 접합을 하고자 하는 면은 정밀 다듬질 가공을 한다. 그리고 이들 소재를 담아 밀봉할 용기인 캔은 상기 소재들이 장입될 수 있는 크기와 형상으로 하고, 캔에 내부의 공기를 제거할 수 있는 공기배출구를 구비한다.

캐닝단계(Canning, 200) 는 가공된 소재들을 준비된 캔에 장입한 후 캔의 덮개를 밀봉하는 단계이다. 통상적으로 캔은 공기 배출구를 덮개에 구비하고, 소재들을 캔에 장입한 후 공기배출구가 부착된 덮개로 캔의 소재 장입구를 막은 다음 덮개의 주위를 용접하여 봉입을 하는 방법으로 캐닝을 한다.

진공밀봉단계(300)는 캔 내부의 공기를 제거하고 밀봉하는 단계이다. 캔 내부의 공기를 완벽하게 제거하지 않으면 접합부의 표면요철에 의하여 형성되는 틈새에 공기가 남아 에어쿠션으로 작용하여 가압단계에서 접합부의 접촉을 방해하여 결국 그 부위에서 확산접합이 일어나지 못하게 하거나, 공기가 재료내부로 확산하여 결합강도를 현저하게 저하시킨다. 진공밀봉의 방법으로는 캔에 구비된 공기배출구를 진공펌프에 연결하고 진공펌프를 가동하여 내부를 진공시킨 후, 공기배출구를 진공 분위기에서 용접하여 밀봉하거나 공기배출구를 기계적으로 압착하여 밀봉하는 방법으로 한다.

히핑단계(400)는 소재가 장입되어 진공밀봉된 캔을 가압가열로에 장착한 후, 가압가열로에 고압의 가스를 주입하고 가압가열로의 내부 온도를 고온으로 유지하는 단계이다. 이때 사용하는 가스는 통상의 HIP에서와 같이 헬륨, 아르곤 등의 불활성 기체를 사용하고, 가압가열로의 내부 압력은 1000kgf/㎠ 이상을 유지하는데, 이 압력은 HIP 방법으로 접합하고자하는 소재의 재질에 따라 적정한 압력이 알려져 있다. 예를 들면 강의 접합의 경우 가압가열로의 내부 압력을 1500 kgf/㎠로 하는 것이 적정한 것으로 알려져 있다.

그리고 상기 히핑단계(400)에서 가압가열로의 내부의 온도제어는 상기한 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법에서의 가열로의 온도제어 방법과 동일하다.

상기 히핑단계(400)를 진행하면, 캔이 외부의 고압에 의하여 압착되면서 내부에 장입된 접합대상 소재들을 전면에서 압착하여 가압확산용접이 이루어진다. 그리고 이때 가압가열로의 내부 온도가 소재 재료의 변태점 온도로 유지되거나 변태온도를 중심으로 싸이클링을 하므로, 접합면에서 소재가 변태초소성 현상에 의하여 크게 변형하여 접합면의 요철에 의한 틈새가 매워지고, 접합면 전체에서 원자의 확산에 의하여 면접합이 이루어진다.

HIP에 사용되는 가압가열로는 상기와 같이 내부 압력을 1000 kgf/㎠ 이상의 고압을 유지해야 하는 관계로, 아주 튼튼한 구조로 제작되고, 지하에 매설하여 운용하는 등의 방법으로 안전을 도모하고 있다. HIP에 사용되는 가압가열로의 구조는 도 6에 도시한 바와 같다.

디캐닝단계(600)는 히핑 후 해체단계(500)를 거쳐 가압가열로에서 취출한 접합물에서 외부에 고착된 캔을 제거하는 단계이다. 통상적으로 이 캔도 접합 대상의 소재의 표면에 확산접합에 의하여 고착되어 있으므로, 선반, 밀링 등의 공작기계를 이용하여 캔 부분을 절삭하여 제거하는 방법으로 캔을 제거한다.

본 발명인 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법 및 이를 이용한 열간등방가압 방법은 동종 또는 이종의 재료를 접합하여 제품을 제조하는데 이용되며, 특히 높은 접합 신뢰도를 요구하는 반도체 제조장비, 핵융합장치, 입자가속기 등과 같은 정밀 과학실험장치, 화학저장탱크 등의 부품제조에 이용된다.

도 1은 가압확산접합이 가능한 재료의 조합이다.

도 2는 가압확산접합의 공정흐름도이다.

도 3은 철강재료의 변태초소성을 이용한 가압확산접합의 온도제어도이다.

도 4는 변태초소성을 이용한 HIP의 공정흐름도이다.

도 5는 가압확산접합에 이용되는 가열로의 구성도이다.

도 6은 변태초소성을 이용한 HIP를 하는 가압가열로의 구성도이다.

Claims (5)

1. 다음의 단계들을 순차적으로 수행하는, 변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법.

   1) 접합하고자 하는 소재를 각각 가공하는 소재준비단계(10);

   2) 소재를 가압용 지그가 구비된 가열로에 장착하는 접합준비단계(20);

   3) 가압용 지그를 이용하여 접합면에 가압을 하고, 가열로 내부의 온도를 소재 재료의 변태점 온도로 일정시간 동안 유지하는 가압가열단계(30);

   4) 가열로의 온도를 실온으로 낮추면서 소재를 노 내에서 냉각하여 가압용 지그에서 접합이 된 소제를 해체하는 해체단계(40);
2. 제1항에 있어서, 상기 가압가열 단계(30)는,

   가열로 내부의 온도를 소재 재료의 변태점 온도로 일정시간 동안 유지하는 대신에, 변태점 온도보다 낮은 온도에서 변태점 온도보다 높은 온도 사이를 다수 회 반복하도록 싸이클링을 시키는 가압가열단계(30)인 것을 특징으로 하는,

   변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가압가열 단계(30)는,

   잔공가열로를 이용하여, 진공분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는,

   변태초소성 현상을 적용한 가압확산접합 방법.
4. 다음의 단계들을 순차적으로 수행하는, 변태초소성 현상을 적용한 열간등방가압공정에 의한 가압확산접합 방법.

   1) 접합하고자 하는 소재를 각각 가공하고, 이들 소재를 담아 밀봉할 용기인 캔(Can)을 준비하는 소재준비단계(100);

   2) 접합하고자 하는 가공된 두 소재를 캔에 장입하는 캐닝단계(200);

   3) 캔의 내부의 공기를 제거하고 캔을 밀봉하는 진공밀봉단계(300);

   4) 소재가 장입되어 진공밀봉된 캔을 가압가열로에 넣고, 가압가열로 내부의 온도를 소재 재료의 변태점 온도로 일정시간 동안 유지하면서 HIP를 하는, 히핑단계(400);

   5) 가열로의 온도를 실온으로 낮추면서 소재를 노 내에서 냉각하여 가압용 지그에서 취출하는 해체단계(500);

   6) 히핑단계에서 소재에 용착된 캔을 제거하는 디캐닝단계(600);
5. 제4항에 있어서, 상기 히핑단계(400)는,

   가열로 내부의 온도를 소재 재료의 변태점 온도로 일정시간 동안 유지하는 대신에, 변태점 온도보다 낮은 온도에서 변태점 온도보다 높은 온도 사이를 다수 회 반복하도록 싸이클링을 시키는 가압가열단계(30)인 것을 특징으로 하는,

   변태초소성 현상을 적용한 열간등방가압공정에 의한 가압확산접합 방법.

Images