KR20200054365A - Method for manufacturing 3d shaped ceramic using 3d printing and electron beam curing - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a method for manufacturing a 3D ceramic using 3D printing and electron beam curing is capable of shortening a processing time through an in-situ operation by repeatedly performing 3D printing and electron beam curing. In addition, ceramic fibers having different lengths are contained in the ceramic, and thus, the ceramic may exhibit excellent thermal shock resistance. According to the present invention, the method for manufacturing a ceramic comprises the steps of: (a) forming a single layer by spraying, on a substrate, a ceramic composition including ceramic powder, ceramic fibers, and a binder using a printing gun operating in three dimensions; and (b) curing a surface of the single layer by irradiating an electron beam thereto, wherein a 3D ceramic is manufactured by repeatedly performing the steps (a) and (b).

Description

3D 프린팅 및 전자빔 큐어링을 이용한 3D 형상의 세라믹 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING 3D SHAPED CERAMIC USING 3D PRINTING AND ELECTRON BEAM CURING}Manufacturing method of 3D ceramic using 3D printing and electron beam curing {METHOD FOR MANUFACTURING 3D SHAPED CERAMIC USING 3D PRINTING AND ELECTRON BEAM CURING}

본 발명은 3D 프린팅 및 전자빔 큐어링을 이용한 3D 형상의 세라믹 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a 3D-shaped ceramic manufacturing method using 3D printing and electron beam curing.

3D 프린팅은 플라스틱 액체 또는 기타 원료를 사출하거나 적층, 응고시켜 3차원 형태의 고체 제품을 제작하는 기술이다. 3D 프린팅은 XYZ 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 노즐을 이용하여, 코팅원료를 용융시켜 배출한다. 그리고, 3D 프린팅은 2차원 평면형태를 만들면서 한 층씩 적층하여 3차원으로 성형하게 된다. 3차원으로 성형한 후에는 소결 공정을 수행하여 완제품을 제조한다.3D printing is a technology for producing solid products in three-dimensional form by injecting, laminating, and solidifying plastic liquids or other raw materials. For 3D printing, the coating material is melted and discharged using a three-dimensional nozzle that is positioned in three directions in XYZ. In addition, 3D printing is molded in three dimensions by layering one layer at a time while creating a two-dimensional planar shape. After molding in three dimensions, a sintering process is performed to manufacture the finished product.

하지만, 3차원으로 성형한 후 소결을 수행하는 경우, 공정 시간이 길어지는 단점이 있다. However, when sintering is performed after molding in three dimensions, there is a disadvantage in that the process time is lengthened.

한편, 원료가 세라믹인 경우, 소결되는 과정에서 가열 및 냉각됨에 따라 수축-팽창이 발생하여 세라믹이 변형되거나 균열 및 파괴가 발생할 수 있다. 이를 제어하기 위해, 소결 온도를 조절하거나, 세라믹의 내열충격성을 높이기 위해 세라믹에 첨가제를 투입하는 방법이 연구되고 있다.On the other hand, when the raw material is ceramic, shrinkage-expansion occurs as it is heated and cooled during the sintering process, so that the ceramic may be deformed or cracked and destroyed. In order to control this, a method of adding an additive to the ceramic has been studied to control the sintering temperature or to increase the thermal shock resistance of the ceramic.

그러나, 이러한 방법들은 세라믹의 특성과 치수정밀도를 동시에 만족하기에 한계가 있다. 또한, 성형한 후 소결하여 완제품을 제조하기 때문에, 공정 시간이 길어지게 되므로, 고정밀 및 내열충격성이 우수한 세라믹을 제조하기에 불충분하다.However, these methods are limited in satisfying the properties and dimensional accuracy of ceramics at the same time. In addition, since the finished product is manufactured by sintering after molding, the process time is prolonged, which is insufficient to produce a ceramic with high precision and excellent heat resistance.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0037255호(2017.04.04. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0037255 (2017.04.04. Public)

본 발명의 목적은 3D 프린팅 및 전자빔 큐어링(e-beam curing)을 이용하여, 내열충격성이 우수한 3D 형상의 세라믹 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a 3D-shaped ceramic excellent in thermal shock resistance by using 3D printing and e-beam curing.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by embodiments of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the appended claims and combinations thereof.

본 발명에 따른 세라믹 제조 방법은 (a) 3차원으로 거동하는 프린팅 건을 이용하여, 기판 상에 세라믹 분말, 세라믹 섬유 및 바인더를 포함하는 세라믹 조성물을 분사하여 단일층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 단일층 표면에 전자빔(e-beam)을 조사하여 경화하는 단계;를 포함하고, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 반복 수행하여 3D 형상의 세라믹을 제조하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a ceramic according to the present invention includes (a) spraying a ceramic composition including ceramic powder, ceramic fibers, and a binder on a substrate to form a single layer using a printing gun that operates in three dimensions; And (b) irradiating an electron beam (e-beam) on the surface of the single layer to harden; and including the steps (a) and (b) repeatedly to manufacture a 3D-shaped ceramic. do.

본 발명에 따른 세라믹 제조 방법은 3D 프린팅 및 전자빔 경화를 반복 수행하여, 인시츄(in-situ) 작업으로 공정 시간을 단축시키는 효과가 있다. 또한, 세라믹 내에 길이가 상이한 세라믹 섬유를 포함함으로써, 우수한 내열충격성을 나타낼 수 있다. The ceramic manufacturing method according to the present invention has an effect of shortening the process time by in-situ work by repeatedly performing 3D printing and electron beam curing. In addition, by including ceramic fibers having different lengths in the ceramic, excellent thermal shock resistance can be exhibited.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the concrete effects of the present invention will be described together while describing the specific matters for carrying out the invention.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 전자빔 큐어링을 이용한 3D 형상의 세라믹 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1세라믹 섬유이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2세라믹 섬유이다.
1 is a flow chart showing a method for manufacturing a 3D ceramic using 3D printing and electron beam curing according to the present invention.
2 is a first ceramic fiber according to the present invention.
3 is a second ceramic fiber according to the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in the drawings are used to indicate the same or similar components.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. In the following, the arrangement of any component in the "upper (or lower)" or "upper (or lower)" of the component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component. In addition, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected to or connected to each other, but other components between each component may be " It will be understood that intervening, or that each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3D 프린팅 및 전자빔 큐어링을 이용한 3D 형상의 세라믹 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a 3D ceramic using 3D printing and electron beam curing according to some embodiments of the present invention will be described.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 전자빔 큐어링을 이용한 3D 형상의 세라믹 제조 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a method for manufacturing a 3D ceramic using 3D printing and electron beam curing according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 전자빔 큐어링을 이용한 3D 형상의 세라믹 제조 방법은 3D 프린팅을 이용하여 단일층을 형성하는 단계(S110), 전자빔을 조사하여 경화하는 단계(S120) 및 반복 수행하는 단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a 3D ceramic using 3D printing and electron beam curing according to the present invention includes forming a single layer using 3D printing (S110), and irradiating and curing the electron beam (S120) And repeatedly performing (S130).

먼저, 3D 프린팅을 이용하여 기판 상에 단일층을 형성한다. 기판의 재질은 강도와 경도가 높은 텅스텐 합금 등이 사용될 수 있다.First, a single layer is formed on the substrate using 3D printing. The material of the substrate may be a tungsten alloy with high strength and hardness.

구체적으로, 3차원으로 거동하는 프린팅 건을 이용하여, 기판 상에 세라믹 분말, 세라믹 섬유 및 바인더를 포함하는 세라믹 조성물을 분사하여 단일층을 형성한다.Specifically, a single layer is formed by spraying a ceramic composition including ceramic powder, ceramic fibers, and a binder on a substrate using a printing gun that operates in three dimensions.

3D 프린팅 장치에서 전원 장치에 정보를 입력한 후, 상기 정보에 따라 프린팅 프로그램으로부터 산출된 경로에 따라 프린팅 건이 자유 이동한다. 프린팅 건의 위치와 속도는 자동으로 제어된다. 상기 정보는 전류크기, 프린팅 건의 이동속도 등을 포함할 수 있다.After inputting information from the 3D printing device to the power supply, the printing gun moves freely according to the path calculated from the printing program according to the information. The position and speed of the printing gun are automatically controlled. The information may include current size, moving speed of the printing gun, and the like.

상기 프린팅 건은 노즐을 포함한다. 상기 노즐은 고에너지빔 소스에 의해 세라믹 조성물을 용융 분사한다. 세라믹 조성물은 용융 분사되면서 2차원의 초층을 만든다. 연속적으로 방출하는 소스에 의해 초층을 용융시키면서, 초층 위에 단일층들을 연속적으로 적층하는 것이다. 이러한 과정을 거쳐, 단일층을 연속적으로 적층한다. The printing gun includes a nozzle. The nozzle melt-sprays the ceramic composition by a high energy beam source. The ceramic composition is melt sprayed to form a two-dimensional superlayer. A single layer is continuously stacked on the super layer while the super layer is melted by a continuously emitting source. After this process, a single layer is sequentially stacked.

따라서, 세라믹의 치밀화가 향상되며, 고강도 및 정밀도가 우수한 3D 형상의 세라믹을 제조할 수 있다. Accordingly, the densification of the ceramics is improved, and a 3D-shaped ceramic having excellent high strength and precision can be manufactured.

상기 세라믹 분말은 열팽창계수(CTE, 10-6/K)가 대략 1~12인 세라믹 중에서 선택될 수 있다. 상기 세라믹 분말은 탄화규소(SiC), 탄화티타늄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 탄화크롬(CrC), 탄화탄탈륨(TaC), 탄화지르코늄(ZrC), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화철(FeO), 산화주석(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 루테늄산화물(RuO2), 일산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 과산화스트론튬(SrO2), 산화비스무트(Bi2O3) 란탄족계 산화물 중 1종 이상을 포함한다. 란탄족계 산화물은 원자 번호 57~71에 해당하는 란탄족 금속 원소의 산화물을 가리킨다. 란탄족 금속 원소는 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb) 및 루테튬(Lu) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The ceramic powder may be selected from ceramics having a coefficient of thermal expansion (CTE, 10 -6 / K) of approximately 1 to 12. The ceramic powder is silicon carbide (SiC), titanium carbide (TiC), tungsten carbide (WC), chromium carbide (CrC), tantalum carbide (TaC), zirconium carbide (ZrC), silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), iron oxide (FeO), tin oxide (SnO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), Hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), lead monoxide (PbO), zinc oxide (ZnO), strontium peroxide (SrO 2 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) And one or more of lanthanide oxides. The lanthanide-based oxide refers to an oxide of a lanthanide metal element corresponding to atomic numbers 57 to 71. Lanthanide metal elements include lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), and terbium (Tb). , Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).

전자빔 큐어링을 수행하는 동안, 세라믹의 내열충격성을 높이기 위해, 세라믹 섬유가 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 세라믹 섬유는 열팽창계수(CTE, 10-6/K)가 대략 1~12인 세라믹 중에서 선택될 수 있다. 탄소계 세라믹 및 산화물계 세라믹 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 탄소계 세라믹과 산화물계 세라믹에 대한 사항은 전술한 바와 같다.While performing electron beam curing, it is preferable that ceramic fibers are added in order to increase the thermal shock resistance of the ceramic. The ceramic fiber may be selected from ceramics having a coefficient of thermal expansion (CTE, 10 -6 / K) of approximately 1 to 12. And one or more of carbon-based ceramics and oxide-based ceramics. Details of the carbon-based ceramic and the oxide-based ceramic are as described above.

도 2는 본 발명에 따른 제1세라믹 섬유이고, 도 3은 본 발명에 따른 제2세라믹 섬유이다. 상기 세라믹 섬유는 제1세라믹 섬유(10) 및 상기 제1세라믹 섬유(10)의 길이(d1)보다 짧은 제2세라믹 섬유(20) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 전자빔 큐어링으로 경화되는 과정에서, 3D 형상의 세라믹의 내열충격성을 안정화시키기 위해서는 길이가 상이한 세라믹 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1세라믹 섬유(10)는 절단하여 형성된 단섬유로서, 수 mm의 길이를 갖는다. 상기 제1세라믹 섬유(10)의 길이(d1)는 대략 10~50mm이다. 상기 제2세라믹 섬유(20)도 절단하여 형성된 단섬유이나, 상기 제1세라믹 섬유(10)의 길이(d2)보다 짧다. 상기 제2세라믹 섬유(20)는 휘스커(whisker)의 형태를 가진다. 상기 제2세라믹 섬유(20)는 수 ㎛의 길이를 가지며, 대략 0.01~500㎛이다.2 is a first ceramic fiber according to the present invention, and FIG. 3 is a second ceramic fiber according to the present invention. The ceramic fiber may include at least one of the first ceramic fiber 10 and the second ceramic fiber 20 shorter than the length d 1 of the first ceramic fiber 10. In the process of curing by electron beam curing, it is preferable to include ceramic fibers having different lengths in order to stabilize the thermal shock resistance of the 3D-shaped ceramic. The first ceramic fiber 10 is a short fiber formed by cutting, and has a length of several mm. The length (d 1 ) of the first ceramic fiber 10 is approximately 10-50 mm. The second ceramic fiber 20 is also a short fiber formed by cutting, but shorter than the length d 2 of the first ceramic fiber 10. The second ceramic fiber 20 has the form of a whisker. The second ceramic fiber 20 has a length of several μm, and is approximately 0.01 to 500 μm.

상기 세라믹 섬유는 세라믹 분말 100중량부에 대하여, 10~50중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The ceramic fiber may be included in 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic powder, but is not limited thereto.

상기 바인더는 유기바인더 및 무기바인더 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 유기바인더는 SBR라텍스, NBR라텍스, NR라텍스, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산 등의 카르복실기함유 모노머와 아크릴산 에스테르, 스틸렌, 아크릴 아미드, 아크릴로니트릴 등에서 선택될 수 있다.The binder may include at least one of an organic binder and an inorganic binder. The organic binder may be selected from carboxyl group-containing monomers such as SBR latex, NBR latex, NR latex, acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid, and acrylic acid esters, styrene, acrylamide, and acrylonitrile.

무기바인더는 실리카 계열의 바인더, 알루미늄 포스페이트를 포함하는 바인더, 황산칼슘을 포함하는 바인더, PbO, Bi2O3, B2O3, P2O5, ZnO, Al2O3 중 1종 이상을 포함하는 금속 산화물계 바인더 등에서 선택될 수 있다.The inorganic binder is a silica-based binder, a binder containing aluminum phosphate, a binder containing calcium sulfate, PbO, Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , ZnO, Al 2 O 3 or more. It may be selected from metal oxide-based binders and the like.

상기 바인더는 세라믹 분말 100중량부에 대하여, 1~30중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The binder may be included in 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic powder, but is not limited thereto.

이처럼, 3D 프린팅을 이용하여, 단일층과 같은 세라믹 재질의 매트릭스가 형성된다. 단일층에는 세라믹 분말, 세라믹 섬유 및 바인더가 포함된다. As such, a matrix of a ceramic material such as a single layer is formed using 3D printing. The single layer contains ceramic powder, ceramic fibers and a binder.

이어서, 상기 단일층 표면에 전자빔(e-beam)을 조사하여 경화한다.Subsequently, the surface of the single layer is cured by irradiating with an electron beam (e-beam).

전자빔 조사(e-beam curing)는 진공 환경에서 진행된다. 전자빔 조사는 헬륨(H2), 아르곤(Ar), 산화질소(N2O), 산소(O2), 질소(N2), 공기 등과 같은 공정 가스를 공급하는 분위기에서 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 상태의 전자, 이온 및 활성종 입자가 형성되는 것이다. 형성되는 전자빔 소스는 단일층의 전체 영역 또는 일부 영역에 조사될 수 있다. Electron beam irradiation (e-beam curing) is performed in a vacuum environment. Electron beam irradiation generates plasma in an atmosphere that supplies process gases such as helium (H 2 ), argon (Ar), nitrogen oxides (N 2 O), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), air, and plasma The electrons, ions and active species particles in the state are formed. The formed electron beam source may be irradiated to a whole area or a partial area of a single layer.

상기 전자빔은 1~70 kW 범위에서 조사되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 전자빔은 3~50 kW 범위에서 조사될 수 있다. 이 범위를 만족하는 경우, 세라믹의 내열충격 안정성을 유지하면서 경화가 충분히 이루어지게 된다.The electron beam is preferably irradiated in the range of 1 to 70 kW. More preferably, the electron beam may be irradiated in the range of 3-50 kW. When this range is satisfied, curing is sufficiently performed while maintaining the thermal shock stability of the ceramic.

이어서, 상기 3D 프린팅을 이용하여 단일층을 형성하는 단계 및 상기 전자빔을 조사하여 경화하는 단계를 순차적으로 반복 수행하여 3D 형상의 세라믹을 제조한다.Subsequently, the step of forming a single layer using the 3D printing and the step of curing by irradiating the electron beam are sequentially repeated to prepare a 3D-shaped ceramic.

단일층을 형성하고, 전자빔을 조사하여 경화시킨 후, 다시 단일층을 형성하고 전자빔을 조사하여 경화시키는 단계를 반복 수행한다. 이에 따라, 한 번의 작업(in-situ)으로 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 아울러, 세라믹 내부에 제1세라믹 섬유 또는/및 제2세라믹 섬유가 포함되어 있으므로, 우수한 내열충격성을 나타낼 수 있다.After forming a single layer and irradiating with an electron beam to cure, a step of forming a single layer and irradiating with an electron beam to perform curing is repeated. Accordingly, it is possible to shorten the process time in one in-situ. In addition, since the first ceramic fiber and / or the second ceramic fiber is included in the ceramic, excellent heat shock resistance can be exhibited.

본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 3D 형상의 세라믹은 세라믹 재질의 분말이 용융되어 형성된 것이며, 내부에 세라믹 섬유가 분산되어 있는 구조를 가진다.The 3D-shaped ceramic manufactured according to the manufacturing method of the present invention is formed by melting a powder of a ceramic material, and has a structure in which ceramic fibers are dispersed.

본 발명에 따른 내열충격성이 우수한 세라믹은 상온(25℃)에 존재하다가 1000℃ 이상의 고온에 급격히 노출되는 소재이다. 높은 열충격 저항성을 필요로 하는 세라믹은 고에너지 전자빔 조사용 소재, 고열의 용융금속을 수용할 수 있는 용기와 같은 내화물 소재, 고체산화물 연료전지, 터빈시스템 및 터빈엔진용 세라믹 코팅 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.The ceramic having excellent thermal shock resistance according to the present invention is a material that exists at room temperature (25 ° C) and is rapidly exposed to high temperatures of 1000 ° C or higher. Ceramics that require high thermal shock resistance can be used in a variety of fields, such as materials for high-energy electron beam irradiation, refractory materials such as containers that can contain high-temperature molten metal, solid oxide fuel cells, turbine systems, and ceramic coatings for turbine engines. have.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the exemplified drawings, but the present invention is not limited by the examples and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that modifications can be made. In addition, although the operation effect according to the configuration of the present invention is not explicitly described while explaining the embodiment of the present invention, it is natural that the effect predictable by the configuration should also be recognized.

10 : 제1세라믹 섬유
20 : 제2세라믹 섬유10: 1st ceramic fiber
20: second ceramic fiber

Claims (4)

(a) 3차원으로 거동하는 프린팅 건을 이용하여, 기판 상에 세라믹 분말, 세라믹 섬유 및 바인더를 포함하는 세라믹 조성물을 분사하여 단일층을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 단일층 표면에 전자빔(e-beam)을 조사하여 경화하는 단계;를 포함하고,
상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 반복 수행하여 3D 형상의 세라믹을 제조하는 세라믹 제조 방법.
(A) forming a single layer by spraying a ceramic composition comprising a ceramic powder, ceramic fibers and a binder on a substrate, using a printing gun that behaves in three dimensions; And
(b) curing by irradiating an electron beam (e-beam) on the surface of the single layer;
A method of manufacturing a ceramic for manufacturing a 3D-shaped ceramic by repeatedly performing the steps (a) and (b).
제1항에 있어서,
상기 세라믹 분말 및 세라믹 섬유 각각은
탄화규소(SiC), 탄화티타늄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 탄화크롬(CrC), 탄화탄탈륨(TaC), 탄화지르코늄(ZrC), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화철(FeO), 산화주석(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 루테늄산화물(RuO2), 일산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 과산화스트론튬(SrO2), 산화비스무트(Bi2O3), 및 란탄족계 산화물 중 1종 이상을 포함하는 세라믹 제조 방법.
According to claim 1,
Each of the ceramic powder and ceramic fiber
Silicon carbide (SiC), titanium carbide (TiC), tungsten carbide (WC), chromium carbide (CrC), tantalum carbide (TaC), zirconium carbide (ZrC), silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), Chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), iron oxide (FeO), tin oxide (SnO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO) 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), lead monoxide (PbO), zinc oxide (ZnO), strontium peroxide (SrO 2 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and lanthanide series A method of manufacturing a ceramic containing at least one of oxides.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 단일층의 전체 영역 또는 일부 영역에 전자빔을 조사하는 세라믹 제조 방법.
According to claim 1,
In the step (b), a method of manufacturing a ceramic for irradiating an electron beam to all or part of a single layer.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 1~70 kW 의 전자빔을 조사하는 세라믹 제조 방법.
According to claim 1,
In the step (b), a method of manufacturing a ceramic for irradiating an electron beam of 1 to 70 kW.
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