KR20150000316A - Silicon carbide powder - Google Patents

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Abstract

Disclosed in the present invention is a mixed silicon carbide which includes a first silicon carbide powder and a second silicon carbide powder having different average diameters (D50), and has the concentration of total impurities of 5 ppm or less. Provided in the present invention is a mixed silicon carbide powder having the grain growth ratio controlled in the step of growing silicon carbide powder. The mixed silicon carbide powder according to an embodiment of the present invention comprises a first silicon carbide powder having D50 of 10-50 μm, and having D90/D10 of 5 or less; and a second silicon carbide powder having D50 of 100-400 μm, and having D90/D10 of 4 or less.

Description

탄화규소 혼합 분말{SILICON CARBIDE POWDER}Silicon Carbide Powder {SILICON CARBIDE POWDER}

본 발명은 입도 범위가 두 개 이상의 피크를 가지는, 초고순도 탄화규소 혼합 분말에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra high purity silicon carbide mixed powder having a particle size range of two or more peaks.

탄화 규소(silicon carbide, SiC)는 물리, 화학적으로 안정하고 내열성과 열 전도성이 좋아 고온 안정성, 고온 강도 및 내마모성이 우수하다. 이에 따라 탄화규소는 산업체 구조용 재료로 널리 이용되고 있으며, 최근에는 반도체 산업에도 적용되고 있다. 이를 위하여, 고순도의 탄화규소 분말이 요구되고 있다.Silicon carbide (SiC) is physically and chemically stable and has excellent heat resistance and thermal conductivity, and is excellent in high temperature stability, high temperature strength and abrasion resistance. Accordingly, silicon carbide is widely used as a structural material for industry, and recently it is also applied to the semiconductor industry. For this purpose, high purity silicon carbide powder is required.

탄화규소 분말은 에치슨(Acheson) 공법, 탄소열 환원법, CVD(Chemical Vapor Deposition) 공법 등에 의하여 제조될 수 있다. 이에 따라 제조된 탄화규소 분말은 순도가 낮아 별도의 고순도화 처리가 요구된다.The silicon carbide powder can be produced by an Acheson method, a carbon thermal reduction method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or the like. The silicon carbide powder thus produced has a low purity and requires a high purity treatment.

고순도의 탄화규소 분말을 얻기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있으며, 일 예로 규소에 대한 탄소의 몰비를 한정하여 탄화규소의 순도를 향상시키는 방법 등이 있다.Various techniques for obtaining high purity silicon carbide powder have been proposed. For example, there is a method of improving the purity of silicon carbide by limiting the molar ratio of carbon to silicon.

이렇게 제조된 탄화규소 분말은 충진밀도를 높이기 위하여 입도가 큰 입자와 작은 입자를 적절한 비율로 혼합함으로써 충진밀도를 조절하고 있다.The silicon carbide powders thus prepared are controlled in packing density by mixing the particles having a large particle size with the small particles at an appropriate ratio in order to increase the packing density.

그러나, 탄화규소 미립분말을 분쇄하여 입도가 큰 입자와 작은 입자를 혼합하는 과정에서 불순물이 유입되며, 이러한 불순물은 관리 제어가 매우 어렵기 때문에 고순도 소결체 또는 단결정 원료 등 고품질의 탄화규소를 얻을 수 없는 문제가 있다. However, in the process of pulverizing silicon carbide fine powder, impurities are introduced in the process of mixing particles having a large particle size and small particles, and since such impurities are very difficult to be controlled and controlled, it is impossible to obtain high quality silicon carbide such as a high purity sintered body or a single crystal raw material there is a problem.

본 발명은 탄화규소 분말을 성장시키는 단계에서 입성장 비율이 제어된 탄화규소 혼합분말을 제공한다.The present invention provides a silicon carbide mixed powder in which the grain growth rate is controlled in the step of growing silicon carbide powder.

본 발명은 입도 범위가 두 개 이상의 피크를 갖고, 고순도를 갖는 탄화규소 혼합분말을 제공한다.The present invention provides a silicon carbide mixed powder having a high purity with a particle size range of two or more peaks.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합 분말은, D50이 10㎛ 내지 50㎛이고, D90/D10이 5 이하인 제1 탄화규소 분말; 및 D50이 100㎛ 내지 400㎛이고, D90/D10이 4이하인 제2 탄화규소 분말;을 포함하고, 총 불순물 농도가 5ppm이하이다.The silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention may include a first silicon carbide powder having a D 50 of 10 μm to 50 μm and a D 90 / D 10 of 5 or less; And a second silicon carbide powder having a D 50 of 100 탆 to 400 탆 and a D 90 / D 10 of 4 or less, wherein the total impurity concentration is 5 ppm or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합 분말에서, 충진밀도는 1.7g/cm3 내지 2.1g/cm3이다.In the silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention, the packing density is 1.7 g / cm 3 to 2.1 g / cm 3 .

본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합 분말에서, 상기 제1 탄화규소 분말은 베타상이고, 상기 제2 탄화규소 분말은 알파상이다.In the silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention, the first silicon carbide powder is in a beta phase and the second silicon carbide powder is in an alpha phase.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합 분말에서, 상기 제2 탄화규소 분말의 D50과 제1 탄화규소 분말의 D50의 비가 2 내지 40이다.In the silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention, the ratio of D 50 of the second silicon carbide powder to D 50 of the first silicon carbide powder is 2 to 40.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합 분말에서, 상기 제2 탄화규소 분말의 부피와 제1 탄화규소 분말의 부피비가 1 내지 4이다.In the silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention, the volume of the second silicon carbide powder and the volume ratio of the first silicon carbide powder are 1 to 4.

본 발명에 따르면, 탄화규소 분말을 성장시키는 단계에서 입성장 비율제어가 가능하므로, 별도로 탄화규소 미립분말을 분쇄하여 혼합하지 않고도 충진밀도가 높은 탄화규소 혼합분말을 제조할 수 있다. According to the present invention, since the grain growth rate can be controlled in the step of growing the silicon carbide powder, the silicon carbide mixed powder having a high filling density can be produced without separately pulverizing and mixing the silicon carbide fine powder.

또한, 탄화규소 미립분말을 분쇄하여 혼합하지 않으므로 고순도의 탄화규소 혼합분말을 제조할 수 있다.Further, since the silicon carbide fine powder is not pulverized and mixed, a high-purity silicon carbide mixed powder can be produced.

또한, 최적의 입경으로 탄화규소 분말의 성장을 제어할 수 있으므로 혼합 분말의 충진밀도를 극대화할 수 있다.Further, since the growth of the silicon carbide powder can be controlled with the optimum particle diameter, the packing density of the mixed powder can be maximized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합분말 제조방법의 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 SEM 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경과 부피 관계를 보여주는 그래프이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 SEM 사진이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경과 부피 관계를 보여주는 그래프이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 불순물 농도를 측정한 데이터이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 SEM 사진이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경과 부피 관계를 보여주는 그래프이고,
도 9는 비교예 1에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 SEM 사진이고,
도 10은 비교예 1에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경과 부피 관계를 보여주는 그래프이고,
도 11은 비교예 2에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 SEM 사진이고,
도 12는 비교예 2에 따라 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경과 부피 관계를 보여주는 그래프이다.
1 is a flowchart of a method for producing a silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention,
2 is a SEM photograph of a silicon carbide mixed powder produced according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a graph showing particle size and volume relation of the silicon carbide mixed powder produced according to an embodiment of the present invention,
4 is a SEM photograph of a silicon carbide mixed powder produced according to another embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a graph showing particle size and volume relation of a silicon carbide mixed powder produced according to another embodiment of the present invention,
6 is data obtained by measuring the impurity concentration of the silicon carbide mixed powder produced according to another embodiment of the present invention,
7 is a SEM photograph of a silicon carbide mixed powder produced according to another embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a graph showing particle size and volume relation of a silicon carbide mixed powder produced according to another embodiment of the present invention,
9 is an SEM photograph of the silicon carbide mixed powder produced according to Comparative Example 1,
10 is a graph showing the particle size and volume relationship of the silicon carbide mixed powder produced according to Comparative Example 1,
11 is an SEM photograph of the silicon carbide mixed powder produced according to Comparative Example 2,
FIG. 12 is a graph showing particle size and volume relationship of the silicon carbide mixed powder produced according to Comparative Example 2. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 혼합분말 제조방법의 흐름도이다.1 is a flow chart of a method for producing a silicon carbide mixed powder according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 분말 제조방법은, 탄화규소 미립분말을 준비하는 단계(S10)와, 상기 탄화규소 미립분말을 성장시켜 입경이 상이한 탄화규소 혼합 분말을 형성하는 단계(S20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a silicon carbide powder according to an embodiment of the present invention includes: preparing a silicon carbide fine powder (S10); growing a silicon carbide fine powder to form a silicon carbide mixed powder (Step S20).

탄화규소 미립분말을 준비하는 단계(S10)는, 규소원과 탄소원을 혼합하는 단계와, 혼합된 규소원과 탄소원을 열처리하여 탄화규소 미립분말을 제조하는 단계를 포함한다.The step (S10) of preparing silicon carbide fine powder includes a step of mixing a silicon source and a carbon source, and a step of heat-treating the mixed silicon source and carbon source to produce silicon carbide fine powder.

먼저, 규소원과 탄소원을 혼합하는 단계는 규소원(Si source)과 탄소원(C source)을 적정 비율로 혼합한다.First, in the step of mixing the silicon source and the carbon source, the Si source and the C source are mixed at an appropriate ratio.

규소원은 규소를 제공할 수 있는 다양한 물질 중 하나이다. 규소원은, 예를 들면 건식 실리카(f㎛ed silica), 미세 실리카(silica), 실리카솔(silica sol), 실리카겔(silica gel), 석영 분말 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. The silicon source is one of a variety of materials that can provide silicon. The silicon source may be at least one selected from the group consisting of, for example, fumed silica, silica, silica sol, silica gel, quartz powder and mixtures thereof.

탄소원은 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물일 수 있다. 고체 탄소원은, 예를 들면 흑연(graphite), 카본 블랙(carbon black), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 풀러렌(fullerene) 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. The carbon source may be a solid carbon source or an organic carbon compound. The solid carbon source may be at least one selected from the group consisting of, for example, graphite, carbon black, carbon nanotubes (CNT), fullerene, and mixtures thereof.

유기 탄소 화합물은 페놀(phenol) 수지, 프랑(franc) 수지, 자일렌(xylene) 수지, 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 셀룰로오스(cellulose) 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. The organic carbon compound may be selected from the group consisting of phenol resin, franc resin, xylene resin, polyimide, polyurethane, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, , Polyvinyl acetate, cellulose, and mixtures thereof.

규소원과 탄소원은 습식 또는 건식으로 혼합될 수 있다. 규소원과 탄소원은, 예를 들면 볼 밀(ball mill), 어트리션 밀(attrition mill), 3롤 밀(3roll mill) 등을 이용하여 혼합될 수 있다. 혼합 분말은, 예를 들면 체(sieve)를 이용하여 회수될 수 있다.The silicon source and carbon source may be mixed either wet or dry. The silicon source and the carbon source may be mixed by using, for example, a ball mill, an attrition mill, a 3 roll mill or the like. The mixed powder can be recovered using, for example, a sieve.

탄화규소 미립분말을 제조하는 단계는 탄화(carbonization) 공정, 및 합성(synthesis) 공정으로 나뉠 수 있다. 탄화 공정은, 예를 들어 600℃ 내지 1000℃의 조건에서 행해지고, 합성 공정은, 예를 들어 1300℃ 내지 1700℃의 조건에서 소정 시간(예, 3시간) 동안 행해질 수 있다. The step of producing the silicon carbide fine powder can be divided into a carbonization process and a synthesis process. The carbonization process is performed at, for example, 600 ° C to 1000 ° C, and the synthesis process can be performed for a predetermined time (for example, 3 hours) under the condition of 1300 ° C to 1700 ° C, for example.

제조된 탄화규소 미립분말은 대부분 베타상을 갖게 되고, 평균 입경(D50)은 약 0.5 내지 20㎛를 가질 수 있다. 바람직하게는 1 내지 10㎛의 크기를 갖는 것이 좋다. The produced silicon carbide fine powder mostly has a beta phase, and the average particle diameter (D 50 ) may be about 0.5 to 20 μm. And preferably has a size of 1 to 10 mu m.

이상에서 설명한 탄화규소 미립분말을 준비하는 과정은 예시에 불과하며, 다양한 방법에 따라 베타상의 탄화규소 미립 분말을 제조할 수 있다.The process of preparing the silicon carbide fine powder as described above is merely an example, and a beta-phase silicon carbide fine powder can be produced by various methods.

이후, 탄화규소 미립분말을 성장시켜 입경이 상이한 탄화규소 혼합 분말을 제조하는 단계(S20)는, 베타상의 미립 탄화규소 분말을 고온으로 열처리하여 원하는 입도의 분말을 원하는 비율로 성장시킨다. In the step S20 of growing a silicon carbide mixed powder having different grain sizes by growing silicon carbide fine powder, a beta-phase silicon carbide powder is heat-treated at a high temperature to grow powder of a desired grain size in a desired ratio.

구체적으로 탄화규소 혼합 분말을 형성하는 단계는, 열처리 온도, 성장 시간, 승온 속도, 및 분위기 가스 중 어느 하나 이상을 제어하여 탄화규소 분말의 입경이 달라지도록 입성장시킨다. Specifically, in the step of forming the silicon carbide mixed powder, at least one of a heat treatment temperature, a growth time, a temperature raising rate, and an atmospheric gas is controlled so that grain size of the silicon carbide powder is varied.

이때, 입성장되는 탄화규소 분말은 입도 분포가 두 개 이상의 피크를 갖도록 성장된다. At this time, the silicon carbide powder to be grown is grown so that the particle size distribution has two or more peaks.

일반적으로 베타상의 탄화규소 분말을 고온에서 열처리하면, 베타상의 탄화규소와 알파상의 탄화규소 간의 높은 증기압 차로 인하여 증발-응축이 일어나고, 재결정화에 의하여 입자가 급격하게 성장할 수 있다. Generally, when the beta-phase silicon carbide powder is heat-treated at a high temperature, evaporation-condensation occurs due to a high vapor pressure difference between the beta-phase silicon carbide and the alpha phase silicon carbide, and the particles can grow rapidly due to recrystallization.

본 발명의 일 실시예에서는 탄화규소의 분말을 불균일하게 성장시킴으로써 입도 분포가 두 개 이상의 피크를 갖도록 제어한다. In one embodiment of the present invention, the powder of silicon carbide is non-uniformly grown to control the particle size distribution to have two or more peaks.

즉, 입도분포가 두 개 이상의 피크를 갖는 것은 탄화규소 미립분말이 제1크기로 성장하는 제1 탄화규소 분말과 제2크기로 성장하는 제2 탄화규소 분말이 혼합되어 성장되는 것을 의미한다.That is, when the particle size distribution has two or more peaks, it means that the silicon carbide fine powder is mixed with the first silicon carbide powder growing to the first size and the second silicon carbide powder growing to the second size.

구체적으로, 고온의 입성장시 베타상의 탄화규소 분말은 약 30㎛의 크기까지 성장하게 되고, 공정 온도에 따라 일정량의 베타상 분말은 알파상 분말로 입성장하게 된다. 입성장된 알파상 분말은 약 100㎛에서 400㎛까지 성장하게 된다.Specifically, the beta-phase silicon carbide powder grows to a size of about 30 탆 at the high-temperature grain growth, and a certain amount of the β-phase powder grows into the α-phase powder depending on the process temperature. The ingrown alpha phase powder grows from about 100 탆 to 400 탆.

베타상의 탄화규소 분말의 일부만을 알파상으로 성장시키고 나머지는 베타상으로 잔존하도록 제어하면, 알파상으로 성장된 탄화규소 분말은 상대적으로 대입경을 갖는 분말로 성장하고, 베타상으로 잔존하는 탄화규소 분말은 상대적으로 소입경을 갖는 분말로 성장하게 된다.When only a part of the beta-phase silicon carbide powder is grown in the alpha phase and the remainder is controlled to remain in the beta phase, the silicon carbide powder grown in the alpha phase grows into a powder having a relatively large diameter, and the remaining silicon carbide The powder grows into a powder having a relatively small particle diameter.

즉, 탄화규소를 성장시키는 단계에서 입성장 제어를 통해 원하는 크기의 분말의 비율을 조절할 수 있는 것이다. That is, in the step of growing silicon carbide, the ratio of the desired size of powder can be controlled through the grain growth control.

따라서, 충진밀도를 높이기 위하여 탄화규소를 분쇄 및 혼합하여 충진밀도를 높이지 않아도, 충분이 크기가 다른 탄화규소 분말을 제조할 수 있으므로 충진밀도가 높은 분말을 제조할 수 있다.Therefore, silicon carbide powders having different sizes can be produced without increasing the packing density by crushing and mixing the silicon carbide in order to increase the packing density, so that a powder having a high packing density can be produced.

또한, 각각 제조된 탄화규소 분말을 분쇄하여 혼합하는 과정이 생략되므로, 외부 불순물이 유입되는 위험이 제거되어 고순도의 탄화규소 분말을 제조할 수 있다.In addition, since the process of pulverizing and mixing the silicon carbide powders produced is omitted, the risk of introduction of external impurities is eliminated, and high purity silicon carbide powder can be produced.

일 예로, 입도가 1.5㎛인 탄화규소 미세분말을 약 1900℃ 내지 2100℃의 온도의 아르곤 분위기에서 1 내지 10시간 열처리 하게 되면 평균 입도(D50)가 10~50㎛인 제1 탄화규소 분말과, 평균입도(D50)가 100~400㎛인 제2 탄화규소 분말을 제조할 수 있다. For example, when the silicon carbide fine powder having a particle size of 1.5 μm is heat-treated for 1 to 10 hours in an argon atmosphere at a temperature of about 1900 ° C. to 2100 ° C., the first silicon carbide powder having an average particle size (D 50 ) , And an average particle size (D 50 ) of 100 to 400 탆 can be produced.

이때, 제2 탄화규소 분말은 알파상으로 성장하면서 바이모달(bimodal) 구조를 갖게 된다. 이러한 제1 탄화규소 분말과 제2 탄화규소 분말은 응집되어 성장할 수 있으며 필요에 따라 분쇄할 수도 있다.At this time, the second silicon carbide powder has a bimodal structure while growing in an alpha phase. The first silicon carbide powder and the second silicon carbide powder may be agglomerated to grow and may be pulverized if necessary.

즉, 1900℃ 내지 2100℃에서 성장시키면 베타상이 알파상으로 전이가 일어나므로 열처리 시간을 조절함으로써 시간에 따라 전이되는 비율과 성장하는 입자의 크기를 제어할 수 있는 것이다.That is, when the crystal is grown at 1900 ° C to 2100 ° C, the transition from the beta phase to the alpha phase occurs, so that the rate of transition and the size of grown particles can be controlled by adjusting the heat treatment time.

그러나, 이는 예시적인 것으로서, 입성장시 성장 온도, 성장 시간, 승온 속도, 및 분위기 가스 중 어느 하나 이상을 제어함으로써 두 가지 이상의 특정 입도분포를 갖는 분말이 적정한 비율로 혼합되어 있는 분말을 제조할 수도 있다. However, this is an illustrative example, and it is also possible to produce powders in which powders having two or more specific particle size distributions are mixed at an appropriate ratio by controlling at least one of growth temperature, growth time, heating rate and atmosphere gas at the time of grain growth have.

이하에서는 본 발명에 따르는 실시예 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples of the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the following Examples.

<실시예 1> 탄화규소 혼합 분말 제조Example 1 Preparation of Silicon Carbide Mixed Powder

평균입경이 1.5㎛의 탄화규소 미립분말을 약 2150℃의 온도에서 아르곤 분위기로 150분 동안 열처리하여 탄화규소 혼합 분말을 제조하였다. 제조된 탄화규소 분말의 SEM 사진을 도 2에 표시하였고, 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경 및 부피를 측정한 그래프를 도 3에 나타내었다.
The silicon carbide fine powder having an average particle diameter of 1.5 탆 was heat-treated at a temperature of about 2150 캜 for 150 minutes in an argon atmosphere to prepare a silicon carbide mixed powder. SEM photographs of the silicon carbide powder thus prepared are shown in FIG. 2, and a graph of the particle size and the volume of the silicon carbide mixed powder produced is shown in FIG.

<실시예 2> 탄화규소 혼합 분말 제조Example 2 Preparation of Silicon Carbide Mixed Powder

실시예 1에서 사용된 탄화규소 미립분말을 약 2150℃의 온도에서 아르곤 분위기로 180분 동안 열처리하여 탄화규소 혼합 분말을 제조하였다. 제조된 탄화규소 분말의 SEM 사진을 도 4에 표시하였고, 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경 및 부피를 측정한 그래프를 도 5에 표시하였다. 또한, 불순물 분석 데이터를 도 6에 표시하였다.
The silicon carbide fine powder used in Example 1 was heat-treated at a temperature of about 2150 ° C for 180 minutes in an argon atmosphere to prepare a silicon carbide mixed powder. SEM photographs of the silicon carbide powders were shown in FIG. 4, and a graph showing the particle size and the volume of the silicon carbide mixed powder was shown in FIG. The impurity analysis data is shown in Fig.

<실시예 3> 탄화규소 혼합 분말 제조Example 3 Preparation of Silicon Carbide Mixed Powder

실시예 1에서 사용된 탄화규소 미립분말을 약 2100℃의 온도로 10mbar의 진공(Vac) 분위기에서 100분 동안 열처리하여 탄화규소 혼합 분말을 제조하였다. 제조된 탄화규소 분말의 SEM 사진을 도 7에 표시하였고, 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경 및 부피를 측정한 그래프를 도 8에 표시하였다.
The silicon carbide fine powder used in Example 1 was heat-treated at a temperature of about 2100 ° C for 100 minutes in a vacuum atmosphere of 10 mbar to prepare a silicon carbide mixed powder. SEM photographs of the silicon carbide powder were shown in FIG. 7, and a graph of the particle size and volume of the silicon carbide mixed powder was shown in FIG.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

실시예 1에서 사용된 탄화규소 미립분말을 약 2000℃의 온도에서 아르곤 분위기로 60분 동안 열처리하여 탄화규소 혼합 분말을 제조하였다. 제조된 탄화규소 분말의 SEM 사진을 도 9에 표시하였고, 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경 및 부피를 측정한 그래프를 도 10에 표시하였다.
The silicon carbide fine powder used in Example 1 was heat-treated at a temperature of about 2000 캜 for 60 minutes in an argon atmosphere to prepare a silicon carbide mixed powder. SEM photographs of the silicon carbide powders were shown in FIG. 9, and a graph of particle size and volume of the silicon carbide mixed powder was shown in FIG.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

실시예 1에서 사용된 탄화규소 미립분말을 약 2200℃의 온도에서 아르곤 분위기로 300분 동안 열처리하여 탄화규소 혼합 분말을 제조하였다. 제조된 탄화규소 분말의 SEM 사진을 도 11에 표시하였고, 제조된 탄화규소 혼합 분말의 입경 및 부피를 측정한 그래프를 도 12에 표시하였다.
The silicon carbide fine powder used in Example 1 was heat-treated at a temperature of about 2200 캜 for 300 minutes in an argon atmosphere to prepare a silicon carbide mixed powder. SEM photographs of the silicon carbide powders were shown in FIG. 11, and a graph of the particle size and volume of the silicon carbide mixed powder was shown in FIG.

<분석결과><Analysis result>

도 2와 도 3을 참고하면, 실시예 1에 의해 제조된 탄화규소 혼합 분말은 평균입경이 약 200㎛인 제2탄화규소 분말(20)과, 평균입경이 약 35㎛인 제1 탄화규소 분말(10)이 동시에 존재함을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3, the silicon carbide mixed powder produced by Example 1 has a second silicon carbide powder 20 having an average particle diameter of about 200 占 퐉 and a first silicon carbide powder 20 having an average particle diameter of about 35 占 퐉 (10) are present at the same time.

또한, 제2 탄화규소 분말(20)의 부피가 제1 탄화규소 분말 (10)의 부피에 비해 큼을 알 수 있다. 이는 탄화규소가 입성장할 수 있는 시간이 길고 충분한 열 에너지가 공급되었기 때문으로 판단된다. It can also be seen that the volume of the second silicon carbide powder 20 is larger than the volume of the first silicon carbide powder 10. This is because the time for silicon carbide to grow is long and sufficient heat energy is supplied.

제1 탄화규소 분말은 제1피크(P1)를 갖는 입도 분포를 갖고 제2탄화규소 분말은 제2피크(P2)를 갖는 입도 분포를 가짐을 알 수 있고, 제1 탄화규소 분말의 입도분포(D90/D10)는 5이하이고 제2 탄화규소 분말의 입도분포(D90/D10)는 4이하임을 알 수 있다. It can be seen that the first silicon carbide powder has a particle size distribution having a first peak P1 and the second silicon carbide powder has a particle size distribution having a second peak P2. The particle size distribution of the first silicon carbide powder D90 / D10) is 5 or less, and the particle size distribution (D90 / D10) of the second silicon carbide powder is 4 or less.

도 3을 이용하면, 입도 분포 곡선을 적분하여 부피비를 계산할 수 있으며, 계산 결과 제2 탄화규소 분말의 부피와 제1 탄화규소 분말의 부피의 비가 1 내지 4의 범위를 가짐을 알 수 있다. 또한, 실시예 1에 의해 제조된 탄화규소 혼합분말의 충진밀도는 1.78g/cm3임을 확인하였다. 3, the volume fraction can be calculated by integrating the particle size distribution curve. As a result, it can be understood that the ratio of the volume of the second silicon carbide powder to the volume of the first silicon carbide powder is in the range of 1 to 4. It was also confirmed that the filling density of the silicon carbide mixed powder prepared in Example 1 was 1.78 g / cm 3 .

도 4와 도 5를 참조하면, 실시예 2에 의해 제조된 탄화규소 혼합분말은 평균입경이 약 250㎛인 제2탄화규소 분말(20)과, 평균입경이 약 40㎛인 제1 탄화규소 분말(10)이 동시에 존재함을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5, the silicon carbide mixed powder produced by Example 2 has a second silicon carbide powder 20 having an average particle diameter of about 250 μm and a first silicon carbide powder having an average particle diameter of about 40 μm (10) are present at the same time.

또한, 실시예 1에 의해 제조된 탄화규소 혼합분말에 비해 제2탄화규소 분말(20)의 부피가 더 커졌음을 알 수 있다. 이는 실시예 2에서는 상대적으로 더 오랜 시간 동안 입성장시켰기 때문으로 판단된다. 도 5를 이용하여 계산한 결과 탄화규소 혼합분말의 충진밀도는 2.02g/cm3로 실시예 1에 비해 증가하였다. Further, it can be seen that the volume of the second silicon carbide powder 20 is larger than that of the silicon carbide mixed powder produced by the first embodiment. This is considered to be due to the grain growth for a relatively longer period of time in Example 2. 5, the filling density of the silicon carbide mixed powder was 2.02 g / cm 3 , which was larger than that of Example 1.

도 6을 참고하면, 공인실험기관에서 실험한 결과 실시예2에 의해 제조된 탄화규소 혼합분말은 총 불순물 농도가 5ppm이하임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the silicon carbide mixed powder prepared in Example 2 was found to have a total impurity concentration of 5 ppm or less.

제1 탄화규소 분말의 입도분포(D90/D10)는 5이하이고 제2 탄화규소 분말의 입도분포(D90/D10)는 4이하로 실시예 1과 동일하였다.The particle size distribution (D90 / D10) of the first silicon carbide powder was 5 or less and the particle size distribution (D90 / D10) of the second silicon carbide powder was 4 or less.

도 7과 도 8을 참조하면, 실시예 3에 의해 제조된 탄화규소 혼합분말은 실시예 1과 2에 의해 제조된 탄화규소 혼합분말에 비해 제2탄화규소 분말(20)의 부피가 더 커졌음을 알 수 있다. 그러나 충진밀도는 1.95g/cm3 로 실시예 2에 비해 다소 감소하였다.Referring to FIGS. 7 and 8, the silicon carbide mixed powder produced in Example 3 had a larger volume of the second silicon carbide powder 20 than the mixed powder of silicon carbide produced in Examples 1 and 2 . However, the packing density was 1.95 g / cm &lt; 3 &gt;

이에 비해, 도 9 내지 도 10을 참조하면, 비교예 1의 경우 입성장 제어에 필요한 충분한 시간을 갖지 못하여 평균입경이 약 70㎛인 단일 피크를 가짐을 알 수 있다. 따라서, 혼합 분말을 얻지 못하였으므로 그에 따라 충진밀도 역시 1.2 g/cm3로 매우 낮게 측정되었다.9 to 10, it can be seen that Comparative Example 1 does not have a sufficient time required for grain growth control and has a single peak with an average grain size of about 70 μm. Therefore, since the mixed powder could not be obtained, the filling density was also measured to be very low as 1.2 g / cm 3 .

또한, 도 11과 도 12를 참조하면, 비교예 2의 경우 오히려 너무 오래 입성장 되어 약 평균입경이 약 350㎛인 탄화규소 분말이 제조되었으며, 그에 따라 충진밀도도 1.65 g/cm3로 낮게 측정되었다.11 and 12, in the case of Comparative Example 2, silicon carbide powder having an average grain size of about 350 mu m was produced by grain growth for too long, and the packing density was also measured as 1.65 g / cm &lt; 3 &gt; .

이를 종합한 결과, 입성장 온도와 시간을 적절히 조절함으로써 평균입경이 다른 제1탄화규소 분말과 제2탄화규소 분말을 제조할 수 있음을 알 수 있다. As a result, it can be seen that the first silicon carbide powder and the second silicon carbide powder having different average particle diameters can be manufactured by appropriately controlling the temperature and time of grain growth.

또한, 평균입경을 제어함으로써 크기가 다른 혼합분말의 제조가 가능하므로 별도로 제조된 탄화규소 분말을 혼합하지 않아도 충진밀도가 1.7 g/cm3 이상을 가짐을 알 수 있고, 불순물 농도를 현저하게 낮출 수 있음을 알 수 있다.Further, by controlling the average particle size is so possible to manufacture a mixed powder of different packing density is 1.7 g / cm 3 do not need to mix a silicon carbide powder produced separately, Or more, and the impurity concentration can be remarkably lowered.

Claims (7)

평균입경(D50)이 상이한 제1탄화규소 분말과 제2탄화규소 분말을 포함하고,
총 불순물 농도가 5ppm이하인 탄화규소 혼합 분말.
Wherein the first silicon carbide powder and the second silicon carbide powder have different average particle diameters (D 50 )
Silicon carbide mixed powder having a total impurity concentration of 5 ppm or less.
제1항에 있어서,
충진밀도는 1.7g/cm3 내지 2.1g/cm3인 탄화규소 혼합 분말.
The method according to claim 1,
Filling density of 1.7g / cm 3 to 2.1g / cm 3 of silicon carbide powder mixture.
제1항에 있어서,
상기 제1 탄화규소 분말은 베타상이고, 상기 제2 탄화규소 분말은 알파상인 탄화규소 혼합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the first silicon carbide powder is a beta phase, and the second silicon carbide powder is an alpha phase.
제1항에 있어서,
상기 제2 탄화규소 분말의 평균입경(D50)과 제1 탄화규소 분말의 평균입경(D50)의 비가 2 내지 40인 탄화규소 혼합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the second average grain size of the silicon carbide powder (D 50) and a ratio of 2 to 40 silicon carbide mixed powder of first average grain size of the silicon carbide powder (D 50).
제1항에 있어서,
상기 제1탄화규소 분말의 평균입경(D50)은 10㎛ 내지 50㎛이고, 상기 제1탄화규소 분말의 평균입경(D50)은 100㎛ 내지 400㎛인 탄화규소 혼합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the first silicon carbide powder has an average particle diameter (D 50 ) of 10 탆 to 50 탆, and the first silicon carbide powder has an average particle diameter (D 50 ) of 100 탆 to 400 탆.
제5항에 있어서,
상기 제1탄화규소 분말은 입도분포(D90/D10)가 5이하이고, 제2 탄화규소 분말은 입도분포(D90/D10)가 4이하인 탄화규소 혼합 분말.
6. The method of claim 5,
Wherein the first silicon carbide powder has a particle size distribution (D 90 / D 10 ) of 5 or less and the second silicon carbide powder has a particle size distribution (D 90 / D 10 ) of 4 or less.
제1항에 있어서,
상기 제2 탄화규소 분말의 부피와 제1 탄화규소 분말의 부피비가 1 내지 4인 탄화규소 혼합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the volume of the second silicon carbide powder and the volume ratio of the first silicon carbide powder are 1 to 4.
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