KR20220045466A

KR20220045466A - 진공 열처리 장치 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20220045466A
Application number: KR1020200128242A
Authority: KR
Inventors: 이덕영; 임신혁; 박종만
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-04-12
Also published as: KR102489719B1

Abstract

본 발명, 진공 상태를 형성하는 진공 챔버; 및 진공 챔버의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑을 포함하되, 챔버 뚜껑은 내면에 열처리 대상인 피처리물이 수용되는 구조를 포함하는, 진공 열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따르면, 진공 챔버의 뚜껑을 이용하여 연자성 물질의 열처리가 가능하다.

Description

진공 열처리 장치 및 이의 제조방법{VACUUM HEAT TREATMENT APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 진공 열처리 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 챔버와 결합 가능한 열처리 장치 및 진공 챔버를 활용한 열처리 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 비정질 연자성체 시트의 열처리를 위한 열처리 장치에 관한 것이다.

공업적으로 사용되는 자성 물질의 대부분은 강자성 물질이다. 강자성 물질도 산업적인 응용이라는 관점에서 연자성(soft magnetic) 물질 및 경자성(hard magnetic) 물질로 분류된다.

영구자석으로 되는 강(탄소강 및 자석강)은 경자성 물질이고, 전자석의 자심(코아) 등에 사용되는 연철은 연자성 물질이다.

영구자석으로 되는 경자성 물질은 하드 페라이트(hard ferrite)이고, 트랜스 코아 등에 사용되는 연자성 물질은 소프트 페라이트(soft ferrite)라고 한다. 일반적으로 페라이트라고 지칭되는 대부분이 소프트 페라이트이다.

철 등의 금속계 자성재료와 페라이트의 전기적인 차이는 그 저항 값이다. 금속은 저항 값이 낮아 전류를 잘 흘리지만 페라이트는 저항 값이 높아 전류가 거의 흐르지 않는다.

페라이트는 산화철을 주성분으로 하는 분말 원료를 세라믹(ceramic) 제품처럼 성형, 소성하여 제조된다.

즉 페라이트는 세라믹의 일종이다. 도자기가 애자 등에 이용되어 온 것처럼 세라믹인 페라이트는 전류가 잘 흐르지 않기 때문에, 고주파 기기에 적합한 자성재료가 된다. 예를 들어 전자조리기 및 IH 밥솥은 고주파 전류에 의해 금속냄비를 가열하고 있는데 고주파 코일의 코아 발명이 문제가 된다. 페라이트는 절연체에 가깝기 때문에 발명이 적어 코일의 코아로서 최적이다

하드 페라이트는 처음부터 자석은 아니다. 성형, 소성하여 만들어지는 하드 페라이트는 아직 자화되지 않은 자석 재료이다. 그것에 코일에서 발생시킨 강한 자계를 가하면 페라이트 자석이 된다. 이것을 착자라고 한다.

소프트 페라이트는 일시적으로 자석으로 될 뿐이지 착자되지는 않는다. 소프트 페라이트도 자성체이기 때문에 당연히 자석에는 달라 붙는다.

소프트 페라이트와 같은 연자성(soft magnetic) 물질은 일반적으로 지구자기장보다도 한 오더 이상 작은 보자력을 가지고 있는 물질을 말한다. 그 중, 큰 투자율을 가지고 있어 플럭스게이트(fluxgate) 센서로의 활용도가 높은 비정질(amorphous) 연자성 물질은 녹인 모합금을 회전하는 금속바퀴에 분사하여 빠른 속도로 냉각시켜, 두께 10~30μm 이상의 얇은 시트 형태로 제작된다.

교류자기장에서 사용되는 장치, 예를 들어 센서는, 코어 손실(core loss)이 작아야 하므로, 연자성 물질을 센서에 응용하기 위해서 더욱 작은 보자력의 물질이 필요하다. 일반적으로, 비정질 연자성 물질의 성능을 증가시키기 위해 열처리를 진행한다.

열처리 진행 중에 열처리 대상 물질이 대기와 반응할 수 있으므로 진공 상태 혹은 반응성이 낮은 질소/아르곤 등의 기체를 채운 뒤 대상 물질의 열처리가 진행한다.

종래 기술에 따르면 열처리 장치는, 열처리 대상물을 수용하는 탱크, 가열 장치, 냉각 장치 등의 부가적인 구성요소를 포함하도록 제작되었다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치는, 일반적인 규격의 진공 챔버에 결합되어 열처리가 가능한 진공 열처리 장치를 제공한다.

제10-2064331호의 공보에 관련 기술인 진공 열처리로 및 이를 이용한 열처리 방법이 개시되어 있다. 본 관련 기술은, 공정 챔버, 냉각가스 공급유닛, 및 분사유닛을 포함하는 진공 열처리로를 개시하고 있다.

본 관련 기술의 구성은, 열처리가 수행되는 공정 챔버, 냉각용 가스를 공정 챔버로 공급하는 냉각가스 공급유닛, 및 냉각용 가스의 분사각도를 가변시킬 수 있는 관절형 분사조즐부를 구비하는 분사유닛이 제작이 되어야 해서, 진공 챔버의 챔버 뚜껑에 집약된 구성을 갖는 본원 발명의 구성과 차이점을 보인다.

제10-2019-0106428호의 공보에 관련 기술인 금속제품 열처리 장치가 개시되어 있다. 본 관련 기술은, 금속제품을 미리 결정된 목표온도 및 미리 결정된 목표시간 동안 열처리 하기 위한 금속제품 열처리 장치로서, 하부 하우징, 상부 하우징, 이송부, 열처리부, 히팅 챔버 및 제어부를 포함한다.

본 관련 기술의 구성은, 장방형의 하부 하우징 및 하부 하우징의 일부와 연통된 내부 공간을 갖는 상부 하우징이 제작되어야 하고, 하부 하우징의 내부 공간에 위치하는 이송부, 열처리부 및 하부 하우징의 내부공간 일부와 상부 하우징의 내부 공간 일부를 포함하고 금속제품이 열처리되는 공간인 히팅 챔버도 별도로 제작되어야 해서, 진공 챔버의 챔버 뚜껑에 집약된 구성을 갖는 본원 발명의 구성과 차이점을 보인다.

대한민국 등록특허공보 제10-2064331호 (2020.01.09.공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0106428호 (2019.09.18.공개)

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 추가 구성 없이도 진공 챔버 자체에 결합되어 열처리를 할 수 있는 진공 열처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 진공 챔버에 결합되어 간편하게 사용될 수 있는 소형의 진공 열처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 오링 등을 식히기 위한 별도의 냉각 장치가 필요 없는 진공 열처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 진공 챔버 안의 온도 측정이 가능한 진공 열처리 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치는, 진공 상태를 형성하는 진공 챔버; 및 진공 챔버의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑(Cap)을 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 챔버 뚜껑은, 내면에 열처리 대상인 피처리물이 수용되는 구조를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치는, 진공 상태를 형성하는 진공 챔버; 및 진공 챔버의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑(Cap)을 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 챔버 뚜껑은, 내면에 열처리 대상인 피처리물이 수용되는 구조를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 챔버 뚜껑은, 진공 플랜지를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 챔버 뚜껑은, CF(ConFlat) 타입의 진공 플랜지를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 진공 챔버는, 진공 펌프와 연결된 펌핑 포트(Pumping port)를 통해 진공 상태를 형성할 수 있다.

또한, 챔버 뚜껑은, 피드스루(feedthrough)를 통해 외면에 형성된 열전대를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 열전대는, 진공 챔버 내의 온도 측정에 사용될 수 있다.

또한, 챔버 뚜껑은, 피처리물이 수용되는 구조로서 피처리물을 고정시키는 고정대를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 고정대는, 비정질 연자성체 시트를 고정하는 용도로 사용될 수 있다.

또한, 챔버 뚜껑은, 진공 챔버와 체결/분리에 사용되는 개스킷을 더 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 챔버 뚜껑은, 진공 챔버의 상단에서 수직 방향으로 체결/분리되도록 구성될 수 있다.

또한, 진공 챔버는, 피처리물이 수용되는 구조 하부에 피처리물의 열처리를 위한 히터를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 진공 열처리 장치는, 진공 챔버의 외부에 설치되는 방열 팬을 더 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치 제조 방법은, 피처리물 수용 가능한 크기의 진공 챔버를 마련하는 단계; 및 진공 챔버의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑(Cap)에 피처리물의 수용 가능 구조를 부가하기 위해 챔버 뚜껑을 가공하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 챔버 뚜껑을 가공하는 단계는, 플랜지를 이용하여 상기 챔버 뚜껑의 본체를 구성하는 단계; 플랜지의 내면에 피처리물의 수용 용도의 고정대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 고정대를 설치하는 단계는, 복수의 플레이트를 일정 간격으로 상기 챔버 뚜껑의 내면에 설치하는 단계; 및 플레이트에 피처리물 고정 용도의 고정 판을 설치하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 고정대를 설치하는 단계는, 비정질 연자성체 시트의 열처리를 위해 열전도율이 높은 금속 재질의 고정대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 진공 열처리 장치 제조 방법은, 진공 챔버 내의 온도 측정 수단을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 온도 측정 수단을 설치하는 단계는, 챔버 뚜껑의 내면과 외면을 관통하는 피드스루를 통해 열전대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 진공 열처리 장치 제조 방법은, 진공 챔버의 외부에 방열 팬을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 따르면, 진공 챔버의 뚜껑을 이용하여 연자성 물질의 열처리가 가능하다.

또한, 진공 챔버를 이용하여 실험실에서 사용할 수 있는 소형의 진공 열처리 장치가 구현될 수 있다.

또한, 오링 등을 식히기 위한 별도의 냉각 장치가 필요 없이 진공 열처리 장치가 구현될 수 있다.

또한, 진공 챔버 안의 온도 측정을 통해 열처리 공정에서 온도를 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치의 외관을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 내면을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 측면을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 내부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 내면에 결합되는 고정대의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치의 측부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치 제조 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치 제조 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치를 이용한 열처리 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치의 외관을 나타내는 예시도이다.

도 1을 참조하면, 진공 챔버(200) 및 진공 챔버(200)에 결합된 챔버 뚜껑(cap)(100)을 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치(10)가 묘사되어 있다. 진공 열처리 장치(10)는 진공 챔버(200)를 개량한 것으로, 진공 챔버(200) 및 진공 챔버(200)의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑(100)을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 챔버 뚜껑(200)은, 내면에 열처리 대상인 피처리물이 수용되는 구조를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑(100)은 진공 챔버(200)를 개폐하는 용도 외에 피처리물의 열처리에 필요한 장치가 챔버 뚜껑(100)의 내면과 외면에 구비되어 있어서 이를 이용하여 열처리 용도로 이용될 수 있다. 이하 챔버 뚜껑(100)의 내면과 외면에 구비된 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 내면을 나타내는 예시도이다.

도 2를 참조하면, 챔버 뚜껑(100)의 구성요소로서 열전대(110), 고정대(120), 플랜지(130) 및 복수의 볼트 홀(131)이 묘사되어 있다.

챔버 뚜껑(100)은 열전대(thermocouple)(110)를 포함하도록 구성될 수 있다. 피드스루(feedthrough) 등을 통해 열전대(thermocouple)가 진공 챔버(200) 내에 삽입되고, 열전대(110)를 이용한 온도 측정을 통해 피처리물에 열이 균일하게 공급되고 있는 지가 모니터링 될 수 있다.

챔버 뚜껑(100)은 고정대(120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 고정대(120)는 챔버 뚜껑(100)의 내면에 결합되어 있어서 피처리물을 고정하는 역할을 한다. 고정대(120)네 대해서는 후술하기로 한다.

챔버 뚜껑(100)은 플랜지(130)를 포함하도록 구성될 수 있다. 플랜지(130)는 여러 구성요소가 결합되는 챔버 뚜껑(110)의 본체에 해당한다. 플랜지(130)는 진공 챔버(200)의 진공 상태를 유지하거나 진공 챔버(200) 내의 가스가 외부로 유출되는 방지하는 역할을 한다.

챔버 뚜껑(100)의 외면에는 챔버 뚜껑(100)의 둘레를 따라 볼트 홀(131)이 구비되어 있고, 볼트 홀(131)을 통해 볼트 및 너트 셋이 챔버 뚜껑(100)을 진공 챔버(100)에 결합시킨다.

일반적인 열처리 장치는 주변 체결부 및 오링(oring) 등의 열을 식히기 위한 냉각장치가 필요하다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치는 진공 챔버와 진공을 위한 금속 개스킷(gasket)으로 구성되어 있어서 별도의 냉각장치가 필요 없다는 것이 장점이다.

진공 혹은 저압(0.5atm)에서 열처리가 진행되는 경우, 기본적으로 진공 챔버는 400℃ 이상까지 베이킹이 가능하다. 단, 저압에서는 열을 전달할 공기 분자가 많지 않아 열이 주변으로 잘 전달되지 않지만, 사용자는 플랜지(130) 혹은 개스킷(140)이 손상되지 않도록 주의해야 한다. 플랜지(130) 주변에 방열 수단, 예를 들어 방열 팬을 켜는 것으로도 충분하다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치(10)는 진공 챔버 내부에 설치되는 방열 수단 또는 별도의 방열 수단 없이도 피처리물의 열처리가 가능하다.

추가적으로 열처리 중 연자성 물질에 균일한 열을 공급하기 위하여 진공 챔버(200)의 외부를 단열재로 감싸는 과정이 수행될 수 있다. 도 1을 참조하면, 은박 호일로 감싸진 진공 챔버(200)가 묘사되어 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 측면을 나타내는 예시도이다.

도 3을 참조하면, 챔버 뚜껑(100)은 플랜지(130)의 외면에 배치된 열전대(110) 및 플랜지(130)의 내면에 배치된 고정대(120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 고정대(120)는 복수 개가 구비될 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 고정대(120)는 복수 개가 챔버 뚜껑(100)의 내면에 결합될 수 있다. 복수 개의 고정대(120)는 챔버 뚜껑(100)의 내면에 서로 일정 간격으로 배치될 수 있다. 고정대(120)의 형상은 가로보다 세로가 더 긴 형태인 것이 바람직하고, 세로 방향의 일단이 결합 수단, 예를 들어 볼트를 이용하여 챔버 뚜껑(200)의 내면에 결합될 수 있다.

플랜지(flange)는 파이핑의 구성요소 중 하나이며, 진공 상태를 만드는데 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 챔버 뚜껑(100)의 본체로 플랜지가 이용될 수 있다. CF(Conflat) 플랜지는 결합 수단, 예를 들어 볼트, 너트 및 구리 개스킷을 이용하여 진공 챔버(200)에 결합 및 분리되고, 진고 챔버(200) 내의 초고진공 상태를 조성할 수 있다.

도 4를 다시 참조하면, 복수 개의 고정대(120), 예를 들어 4개의 고정대(120) 중에서, 하나의 고정대(120)의 정면이, 두 개의 고정대(120)의 측면이 묘사되어 있고, 배면에 하나의 고정대(120)가 추가 배치될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 내부를 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 뚜껑의 내면에 결합되는 고정대의 예시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 챔버 뚜껑(100)의 내부에 위치하는 구성요소들이 묘사되어 있다.

챔버 뚜껑(100)은 개스킷(140)을 포함하도록 구성될 수 있다. 챔버 뚜껑(100)을 진공 챔버(200)에 결합하기 위해 개스킷(140)이 이용될 수 있다.

열처리 대상이 되는 피처리물(S)은 진공 챔버(200) 내에 놓일 수 있다. 피처리물을 고정하기 위한 고정대(120)가 챔버 뚜껑(100)의 내면에 구비될 수 있다.피처리물(S)에 열을 고르게 전달하기 위하여 열전도율이 좋은 세라믹과 강판 등을 사용하여 고정대(120)가 제작될 수 있다. 고정대(120)는 열처리 대상이 되는 피처리물(S)의 성질과 모양에 맞게 설계될 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 피처리물이 연자성 시트인 경우, 고정대(120)는, 연자성 시트가 놓일 수 있는 큰 판(플레이트)(121)과 연자성 시트(S)를 고정시킬 수 있는 작은 판(122)으로 구성될 수 있다. 고정대(120)에는 일정한 간격으로 나사 탭을 뚫고, 위의 작은 판에는 작은 규격의 구멍을 뚫어 피처리물이(S) 챔버 내에서 고정될 수 있게 할 수 있다.

스테인레스(STS304) 등의 강판과 같은 반응성이 낮고, 열전도가 좋은 물질을 고정대(120)에 사용함으로써, 고정대(120)가 연자성 물질에 화학적인 영향을 주지 않으며, 균일하게 열을 공급하게 할 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 챔버 뚜껑(100)의 내면에 구비된 복수의 고정대(120)가 묘사되어 있다. 피처리물인 비정질 연자성 시트가 고정대(120)를 통해 지지될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치의 측부 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치(10)의 측부 단면도를 통해 챔버 뚜껑(100) 내부가 개략적으로 묘사되어 있다. 진공 챔버(200)를 중심으로, 진공 챔버(200)의 좌측 단은 챔버 뚜껑(100)과 결합되어 있고, 진공 챔버(200)의 우측 단은 진공 챔버 지지대(500)와 결합되어 있다. 그리고 진공 챔버(200) 내에 히터(400)가 배치될 수 있다. 히터(400)는 진공 또는 가스 주입된 상태에서 피처리물을 열처리하는 역할을 한다.

히터(400)에서 발생된 열이 상부에 있는 피처리물(S) 쪽으로 전달될 수 있게, 진공 열처리 장치(10)는 진공 챔버 지지대(500)를 바닥으로 하고, 챔버 뚜껑(100)이 하늘을 향하게 하여 세워질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치의 평면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치(10)를 상부에서 바라본 평면도가 묘사되어 있다. 챔버 뚜껑(100)이 진공 챔버(200)에 결합되어 있고, 진공 챔버(200)의 측면에는 진공 챔버(200)의 열을 식히기 위한 방열 팬(600)이 배치되어 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치(10)는, 복잡한 구조를 갖는 종래 기술에 따른 열처리 장치와 비교하여 실험실에서 사용될 수 있는 소형의 진공 챔버의 개량을 통해 제작될 수 있다는 점에서, 장치 자체 및 장치를 제조하는 방법을 구성하는 각 단계에 특징이 존재한다. 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치 제조 방법의 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 진공 열처리 장치 제조 방법(S100)은, 피처리물을 수용 가능한 진공 챔버(200)를 마련하는 단계(S110), 및 챔버 뚜껑(100)에 피처리물의 수용 가능 구조를 부가하기 위해 챔버 뚜껑(100)을 가공하는 단계(S120)를 포함하도록 구성될 수 있다.

S120 단계에서 진공 챔버(200)의 형태에 따라 진공 챔버(200)가 갖는 본래의 챔버 뚜껑(100)이 이용되거나, 이와 구별되는 새로운 챔버 뚜껑(100)이 이용될 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시 예에 따라 플랜지를 본체로 하는 챔버 뚜껑(100)을 가공하는 단계에 대해 설명하기로 한다.

S120 단계는 플랜지(130)를 이용하여 챔버 뚜껑(100)의 본체를 구성하는 단계(S130), 이하 순서에 상관없이, 플랜지(130)의 내면에 피처리물(S)을 수용하는 용도의 고정대(120)를 설치하는 단계(S140), 진공 챔버(200) 내의 피처리물(S)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 수단(110)을 설치하는 단계(S150), 및 방열 수단을 설치하는 단계(S160)를 포함하도록 구성될 수 있다.

고정대를 설치하는 단계(S140)는, 챔버 뚜껑(100)에 복수의 플레이트(121) 설치(S141) 및 플레이트(121)에 고정 판(122) 설치(S142)를 포함하도록 구성될 수 있다.

S141에서 복수의 플레이트(121)는 일정 간격으로 챔버 뚜껑(100)의 내면에 결합 수단, 예를 들어 나사를 이용하여 결합될 수 있다.

S142에서 플레이트(121)에 피처리물 고정 용도의 고정 판이, 역시 결합 수단, 예를 들어 나사를 이용하여 결합될 수 있다.

여기서, 고정대를 설치하는 단계(S140)는, 비정질 연자성체 시트의 열처리를 위해 열전도율이 높은 금속 재질의 고정대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

온도 측정 수단(110)을 설치하는 단계(S150)는, 챔버 뚜껑(100)의 내면과 외면을 관통하는 피드스루를 통해 열전대(110)를 설치하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 방열 수단을 설치하는 단계(S160)는 진공 챔버(200)의 외부에 방열 팬(600)을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치(10)를 이용한 열처리 과정을 대략적으로 묘사하기로 한다.

고정대(200) 홈 사이 나사 체결 등을 통해 피처리물인 비정질 연자성 시트(S)를 챔버 뚜껑(100)의 내면에 고정시킨다.

다음으로 진공 챔버(200)의 개스킷(140)을 이용하여 챔버 뚜껑(100)을 진공 챔버(200)에 채결한다. 피처리물의 대기와의 반응을 막기 위해 진공 챔버(200)에서 공기를 배출한다.

다음으로, 진공 상태를 유지하거나 질소/아르곤 등의 기체 일정량을 챔버 내에 충진하고 히터(400)를 작동시켜 피처리물의 열처리를 진행시킨다. 열처리의 온도와 시간은 열처리 대상인 피처리물인 비정질 연자성 물질의 특성에 따라 적절히 조절될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 열처리 장치를 이용한 열처리 결과를 나타내는 그래프이다.

도 10을 참조하면, 열처리 대상인 피처리물인, 코발트 기반 비정질 연자성 물질을 질소 0.5기압, 250℃에서 약 30분간 열처리한 결과가 묘사되어 있다.

열처리 전과 비교하여, 연자성 물질의 보자력(Hc)의 크기가 작아지고, 투자율의 크기(M/H)는 증가하여 더 좋은 연자성을 가지게 되었다.

이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 진공 챔버의 뚜껑을 이용하여 연자성 물질의 열처리가 가능하다.

또한, 오링 등을 식히기 위한 별도의 냉각장치가 필요 없이 진공 열처리 장치가 구현될 수 있다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

10: 진공 열처리 장치
100: 챔버 뚜껑
110: 열전대
120: 고정대
121: 플레이트
122: 작은 판
130: 플랜지
140: 개스킷
200: 진공 챔버
300: 펌핑 포트(pumping port)
400: 히터
500: 진공 챔버 지지대(vacuum chamber support)
600: 방열 팬
S: 시트

Claims

열처리 장치에 있어서,
진공 챔버; 및
상기 진공 챔버의 일단에 결합되는, 피처리물을 수용하는 챔버 뚜껑(Cap)을 포함하되,
상기 챔버 뚜껑은,
결합 수단을 통해 상기 진공 챔버에 결합 및 분리되는 과정을 통해 상기 피처리물의 수용 및 배출을 용이하게 하는,
진공 열처리 장치.
열처리 장치에 있어서,
진공 상태를 형성하는 진공 챔버; 및
상기 진공 챔버의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑(Cap)을 포함하되,
상기 챔버 뚜껑은,
내면에 열처리 대상인 피처리물이 수용되는 구조를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에서,
상기 챔버 뚜껑은,
상기 진공 플랜지를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에서,
상기 챔버 뚜껑은,
CF(ConFlat) 타입의 진공 플랜지를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에서,
상기 진공 챔버는,
진공 펌프와 연결된 펌핑 포트(Pumping port)를 통해 진공 상태를 형성하는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 챔버 뚜껑은,
피드스루(feedthrough)를 통해 외면에 형성된 열전대를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 열전대는,
상기 진공 챔버 내의 온도 측정에 사용되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 챔버 뚜껑은,
상기 피처리물이 수용되는 구조로서 피처리물을 고정시키는 고정대를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 고정대는,
비정질 연자성체 시트를 고정하는 용도로 사용될 수 있는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 챔버 뚜껑은,
상기 진공 챔버와 체결/분리에 사용되는 개스킷을 더 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 챔버 뚜껑은,
상기 진공 챔버의 상단에서 수직 방향으로 체결/분리되도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 진공 챔버는,
상기 피처리물이 수용되는 구조 하부에 피처리물의 열처리를 위한 히터를 더 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 진공 챔버의 외부에 설치되는 방열 팬을 더 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치.
열처리 장치 제조 방법에 있어서,
피처리물 수용 가능한 크기의 진공 챔버를 마련하는 단계; 및
상기 진공 챔버의 개폐에 사용되는 챔버 뚜껑(Cap)에 피처리물의 수용 가능 구조를 부가하기 위해 챔버 뚜껑을 가공하는 단계를 포함하되,
상기 챔버 뚜껑을 가공하는 단계는,
플랜지를 이용하여 상기 챔버 뚜껑의 본체를 구성하는 단계; 및
상기 플랜지의 내면에 피처리물의 수용 용도의 고정대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 고정대를 설치하는 단계는,
복수의 플레이트를 일정 간격으로 상기 챔버 뚜껑의 내면에 설치하는 단계; 및
상기 플레이트에 피처리물 고정 용도의 고정 판을 설치하는 단계를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 고정대를 설치하는 단계는,
비정질 연자성체 시트의 열처리를 위해 열전도율이 높은 금속 재질의 고정대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 진공 챔버 내의 온도 측정 수단을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치 제조 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 온도 측정 수단을 설치하는 단계는,
상기 챔버 뚜껑의 내면과 외면을 관통하는 피드스루를 통해 열전대를 설치하는 단계를 포함하도록 구성되는,
진공 열처리 장치 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 진공 챔버의 외부에 방열 팬을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
진공 열치리 장치 제조 방법.