KR20240079140A - 마이크로파 유도 발열에 적합한 형상을 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법 - Google Patents
마이크로파 유도 발열에 적합한 형상을 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 이루어지고, 내경과 외경의 비율에 따라 상이한 발열 성능을 나타낼 수 있는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로파 하에서 고효율 및 고성능의 발열 특성을 나타낼 수 있도록 마이크로파 유도 발열에 적합한 형상을 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
마이크로파를 이용한 가열 기술은 화석 연료를 사용하지 않는 청정한 기술로, 주입되는 에너지의 열변환효율이 높아 신속한 열전달, 빠른 응답속도 및 소형화를 이룰 수 있다. 마이크로파 가열 방식은 발열체 재료의 종류와 물질 구성에 따라 다양한 원리를 통해 발열 거동을 나타낸다.
마이크로파 유도 발열체의 마이크로파 하에서의 발열 특성은 일반적인 저항 가열 발열체와는 달리 쌍극자 손실(Dipole loss)에 의한 발열 또는 전도 손실(conduction loss)에 의한 발열이 복합적으로 발생하여 나타난다. 쌍극자 손실에 의한 발열은 물과의 상호작용에서 볼 수 있으며, 세라믹 유전체에서도 약하게 발생할 수 있다. 마이크로파가 유전체에 가해지는 경우, 유전체를 구성하고 있는 분자(쌍극자)가 마이크로파의 에너지를 받아 전기적 평형 상태에서 전계 방향의 변화에 따라 진동을 시작하고, 이 분극 진동이 분자간의 마찰을 유발하여 발열 현상을 일으킨다. 반면, 전도 손실에 의한 발열은 마이크로파에 작용하는 자유 전자가 존재하는 금속이나 반도체와 같은 전도체에서 주로 발생한다. 마이크로파가 전도체에 가해지는 경우, 전도체에 존재하는 자유 전자가 이동하면서 저항 발열 현상을 일으킨다. 따라서, 마이크로파 유도 발열체는 일반적인 저항 발열체와 다른 발열 특성 및 성능을 나타낸다.
폴리머 전환 SiC 세라믹스(Polymer-Derived SiC Ceramics)는 원료 물질인 폴리머를 세라믹스로 전환시켜 형성되는 SiC 세라믹스를 나타내는 것으로, 높은 발열 성능을 가지며, 가공이 용이하고, 고온에서 우수한 내산화성을 나타내어 마이크로파 하에서 급속 발열체로서 가장 효과적인 재료 중 하나로 알려져 있다. 일반적으로, 폴리머 전환 SiC 세라믹스는 출발원료로 폴리카보실란(Polycarbosilane, PCS) 등의 폴리머를 사용하여, 경화 공정 및 열분해 공정을 수행하여 폴리카보실란 고분자를 SiC 세라믹스로 전환시킴으로써 제조될 수 있다.
일반적인 전기 저항 발열체는 전류를 발열체에 전체적으로 흐르게 하기 위해 전극부가 각 말단에 존재하여야 하므로, 발열체 형상이 제한적이며, 발열체 형상에 따른 발열 성능의 차이가 미미하다. 그러나, 폴리머 전환 SiC 세라믹스는 마이크로파하에서 유도 가열에 의해 발열하므로 전극부를 필요로 하지 않는다. 따라서, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 다양한 발열체 형상이 가능하며, 발열체 형상에 따른 발열 성능의 차이가 있을 것으로 여겨진다. 또한, 폴리머 전환 SiC 세라믹스의 마이크로파 하에서의 전도 손실에 의한 발열은 내부에 존재하는 과잉 카본에 의해 발생하는 것으로 알려져 있으며, 이는 쌍극자 손실에 의한 발열에 비하여 발열체의 형상에 의해 크게 좌우될 수 있다. 그러나, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 형상과 발열 성능의 상관 관계에 대하여 실제적인 연구는 이루어지지 않은 실정이다.
특허문헌 1은 용액 상태의 폴리카보실란을 개질시킨 후, 겔 상태로 전환시키고 분말화한 후, 블록 형상으로 성형하고 열분해시켜 비정질 SiC 블록을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 1은 비정질 구조의 SiC를 섬유가 아닌 블록 형태로 제조하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것으로, 마이크로파 발열체로의 적용 및 최적 발열 성능을 발휘하기 위한 형상 제어 방법에 대해서는 전혀 개시하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법을 제공하는 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로파 유도 가열 발열체로서 고효율 및 고성능의 발열 효과를 발휘할 수 있도록 제어된 형상을 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 관한 것으로, 상기 발열체는 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 이루어지고, 내경과 외경의 비율에 따라 상이한 발열 성능을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 제조 방법은 폴리카보실란(PCS) 파우더를 불융화 처리하는 단계; 불융화된 PCS 파우더를 분쇄 및 체거름하는 단계; 분쇄 및 체거름된 PCS 파우더를 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 성형하는 단계; 및 성형체를 불활성 분위기에서 열처리하여 열분해함으로써 PCS를 비정질 SiC로 변환시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리머 전환 SiC 세라믹스의 마이크로파 발열 특성과 형상과의 상관 관계를 규명하여 고효율 및 고성능의 발열 효과를 발휘할 수 있도록 제어된 형상을 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 상기와 같이 형성된 원판 형태 및 중공 원판 형태의 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 사진이다.
도 3은 상기와 같이 형성된 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 XRD(X-ray diffraction) 분석 결과이다.
도 4는 시간 경과에 따른 직육면체(막대) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타낸다.
도 5는 시간 경과에 따른 원판 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타낸다.
도 6은 시간 경과에 따른 중공 원판(링) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타낸다.
도 7은 상이한 마이크로파 출력 하에서의 상이한 형태를 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 최고 발열 온도를 비교한 결과를 나타낸다.
도 2는 상기와 같이 형성된 원판 형태 및 중공 원판 형태의 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 사진이다.
도 3은 상기와 같이 형성된 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 XRD(X-ray diffraction) 분석 결과이다.
도 4는 시간 경과에 따른 직육면체(막대) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타낸다.
도 5는 시간 경과에 따른 원판 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타낸다.
도 6은 시간 경과에 따른 중공 원판(링) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타낸다.
도 7은 상이한 마이크로파 출력 하에서의 상이한 형태를 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 최고 발열 온도를 비교한 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예는 마이크로파 하에서 유도 가열에 의해 발열하는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 관한 것이다.
본 실시예에 따르면, 폴리머 전환 SiC 세라믹스의 마이크로파 발열 특성과 형상과의 상관 관계를 규명하여 고효율 및 고성능의 발열 효과를 발휘할 수 있도록 발열체의 형상을 제어하는 것을 특징으로 한다. 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 전극부 없이 마이크로파 하에서 유도 가열에 의해 발열하므로, 기존 일반적인 발열체에 비하여 발열체의 형상을 좀더 자유롭게 선택할 수 있으며, 형상에 따라 상이한 발열 성능을 나타낸다. 특히, 내부에 존재하는 과잉 카본에 의해 이루어지는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 전도 손실에 의한 발열은 발열체의 형상에 따라 크게 달라질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 이러한 폴리머 전환 SiC 세라믹스의 마이크로파 발열 특성을 고려하여 최적의 발열 성능을 나타낼 수 있는 형상으로 발열체를 형성한다.
본 실시예에 따른 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 이루어질 수 있으며, 마이크로파 하에서 전자의 이동이 원활하게 일어나 빠른 승온 속도와 높은 발열 성능을 나타낼 수 있다.
중공 원판 형상의 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 내경과 외경의 비율에 따라 상이한 발열 성능을 나타낼 수 있다. 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 내경/외경 비율이 0.5보다 커질수록 최고 발열 온도는 증가하고, 발열 온도의 균일도는 감소하며, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 내경/외경 비율이 0.5보다 작아질수록 최고 발열 온도는 감소하고, 발열 온도의 균일도는 증가할 수 있다. 따라서, 최고 발열 온도와 발열 온도의 균일성의 양 측면을 고려하여 중공 원판 형상의 내경과 외경 비율을 적절하게 선택함으로써, 발열체가 목적으로 하는 용도에 적합한 발열 특성을 나타낼 수 있도록 적절하게 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 마이크로파 하에서 유도 가열에 의해 발열하므로, 별도의 전극부가 존재할 필요가 없다.
일 실시예에서, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 1 ㎾의 마이크로파 출력 하에서 약 1400℃ 이상의 최고 발열 온도를 나타낼 수 있다. 이는, 1 ㎾의 마이크로파 출력 하에서 약 1100℃ 정도의 최고 발열 온도를 나타내는 원판형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 비하여 약 20~30% 높은 효율을 나타내는 것이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
단계 S1에서, PCS를 분쇄할 수 있다.
PCS는 열분해에 의해 SiC로 전환될 수 있는 실리콘계 고분자로, 폴리머 전환 SiC의 제조를 위한 전구체로 이용되고 있다. PCS는 상온에서 고체 상태이며, 취성이 약하여 쉽게 분말화될 수 있다.
PCS 분쇄 방법은 특히 제한되지 않으며, 일 예로 PCS의 약한 취성에 기인하여 막 사발을 이용하여 곱게 분쇄할 수 있다.
단계 S2에서, 분쇄된 PCS에 대하여 불융화 공정을 수행할 수 있다.
불융화 공정은 열가소성 고분자인 PCS를 열경화성으로 전환시키기 위한 공정을 나타낸다. 후속 공정에서 성형체를 형성한 후, 열분해를 위한 열처리를 수행하는 경우, PCS의 연화 온도와 용융 온도에 도달하게 되면 PCS가 다시 녹아 성형된 형태를 유지하지 못하고 결국 액상으로 변할 수 있다. 본 실시예에서는 불융화 공정을 수행함으로써 후속 공정에서 온도가 상승되더라도 PCS가 성형된 형태를 유지시킬 수 있다.
불융화 공정은 산화 불융화, 전자빔 불융화 또는 화학기상 불융화에 의해 이루어질 수 있다.
산화 불융화 공정은 PCS를 공기 중에서 일반적으로 200℃ 이상의 온도에 노출시킴으로써 진행되며 실리콘과 실리콘 사이에 산소 원자가 가교 역할을 해줄 수 있다.
전자빔 불융화 공정은 강력한 전자빔에 의해 고분자 전구체 구조에서 실리콘과 실리콘 사이에 라디칼 결합을 유도함으로써 이루어질 수 있다.
화학기상 불융화 공정은 다양한 가스가 가교 촉진제로서 사용되어 화학 기상 공정에 의해 이루어질 수 있다.
단계 S3에서, 불융화된 PCS 파우더를 분쇄 및 체거름할 수 있다.
단계 S3의 분쇄 및 체거름 공정은 후속 공정인 성형 공정의 효율성 및 성형체의 균일한 물성을 확보하기 위하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 분쇄 및 체거름 공정은 불융화된 PCS 파우더를 볼밀을 사용하여 약 24시간 동안 곱게 분쇄한 후, 입자 직경 0.85 ㎛ 이하의 PCS 파우더가 선택되도록 체거름함으로써 이루어질 수 있다.
분쇄 및 체거름 공정에서 선택되는 입자 직경이 0.85 ㎛를 초과하는 경우에는 후속 성형체 형성 단계에서 성형성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
단계 S4에서, 분쇄 및 체거름된 PCS 파우더를 성형하여 성형체로 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 단계 S4의 성형 공정은 1축 가압 성형기를 이용하여 이루어질 수 있다.
성형 공정은 성형체가 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상을 갖도록 적절한 조건 하에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 성형 공정은 가압 성형 공정으로 수행될 수 있으며, ㎠ 당 1~20 ton의 무게를 가하여 이루어질 수 있다. 성형 공정 시 가해지는 무게가 ㎠ 당 1 ton 미만인 경우에는 입자가 결착이 충분하지 못하여 매우 약한 성형체로 만들어져 열처리 후에도 매우 약한 강도를 나타내어 발열체로서 다루기 어려운 문제가 있고, 20 ton을 초과하는 경우에는 성형체가 몰드에서 이형되지 않거나 이형될 때 부서지는 문제가 있다.
단계 S5에서, 단계 S4에서 형성된 성형체를 열처리함으로써, 열분해에 의해 PCS를 폴리머 전환 SiC 세라믹스로 전환시킬 수 있다.
일 실시예에서, 단계 S5의 열처리 공정은 그라파이트 로를 사용하여 불활성 분위기 하에서 이루어질 수 있다.
단계 S5에서의 열처리 공정에 의해 β-SiC 결정상이 서서히 성장하여, 폴리머 전환 SiC 세라믹스는 비정질 매트릭스에 결정 입자가 성장한 미세 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 단계 S7의 열분해 온도는 1000~1600℃, 바람직하게는 1100~1500℃, 가장 바람직하게는 약 1400℃일 수 있다.
이와 같은 공정에 의해 제조된 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 이루어져, 마이크로파 하에서 최적의 발열 성능을 발휘할 수 있다. 또한, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 내경과 외경의 비율에 따라 상이한 발열 성능을 나타내므로, 적용 용도 및 분야에 따라 최고 발열 온도 및 발열 온도의 균일성 측면을 고려하여 중공 원판 형상의 내경/외경의 비율을 적절하게 제어하여 선택함으로써 발열체를 구성할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 폴리머 전환 SiC 발열체의 제조
PCS 20 g을 막자 사발을 이용하여 고르게 분쇄한 후, 그라파이트 로에서 분쇄된 PCS를 아이오딘과 1:1 비율로 혼합한 후 120-180℃에서 열처리함으로써 PCS를불융화처리하였다. 불융화된 PCS 파우더를 볼 밀링을 사용하여 24시간 동안 곱게 분쇄한 후, 0.85 ㎛ 시브(sieve)를 사용하여 체거름하였다. 입자 크기 0.85 ㎛ 이하로 준비된 불융화 PCS 파우더 2.5 g을 1축 가압 성형기를 이용하여 원판, 직육면체(막대) 및 중공 원판(링)의 형태로 성형하였다. 가압 성형 시 적용되는 ㎠ 당 무게는 8 ton으로 진행하였다. 형성된 PCS 성형체를 불활성 분위기 하 1400℃에서 열처리하여 열분해에 의해 폴리머 전환 SiC 세라믹스로 전환시켜 발열체를 형성하였다.
도 2는 상기와 같이 형성된 원판 형태(a) 및 중공 원판 형태(b)의 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 사진이다.
도 3은 상기와 같이 형성된 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 XRD(X-ray diffraction) 분석 결과이다. 도 3에 나타내어진 XRD 분석 결과로부터 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체 내에 미세한 β-SiC 결정 입자가 형성된 것이 관찰되었다.
2. 폴리머 전환 SiC 세라믹스의 형상에 따른 발열 성능 시험
상기 1에서 제조된 원판, 직육면체 및 중공 원판의 형태의 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 대하여 1 ㎾, 2 ㎾ 및 3 ㎾의 마이크로파 출력에 따른 발열 성능을 각각 측정하여, 그 결과를 도 4 내지 7에 나타낸다.
도 4는 시간 경과에 따른 직육면체(막대) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타내며, 도 5는 시간 경과에 따른 원판 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타내며, 도 6은 시간 경과에 따른 중공 원판(링) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 특성을 나타내며, 도 7은 도 4 내지 도 6에 나타내어진 상이한 마이크로파 출력 하에서의 상이한 형태를 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 최고 발열 온도를 비교한 결과를 나타낸다.
도 4 내지 7을 참조하면, 상이한 출력의 마이크로파 하에서, 발열체의 발열 최고 온도와 승온 속도는 중공 원판(링) 형, 직육면체(막대) 형, 원판 형의 순서로 나타났다.
중공 원판(링) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 직육면체(막대) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 비하여 전자의 이동이 원활하게 일어날 수 있어 가장 빠른 승온 속도와 높은 발열 성능을 나타내었다. 특히, 중공 원판(링) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 1 ㎾의 마이크로파 출력 하에서도 약 1400℃ 초과의 발열 특성을 나타내었으며, 이는 1 ㎾의 마이크로파 출력 하에서 약 1100℃ 초과의 발열 특성을 나타낸 원판 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 비하여 약 20~30% 높은 효율을 갖는 것이다.
한편, 원판 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 비교적 낮은 승온 속도와 발열 온도를 나타내었으나, 온도 분포는 균일성을 가졌다.
또한, 중공 원판(링) 형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 있어서 내경과 외경의 비율에 따라 발열 성능이 달라진다. 내경/외경 비율이 0.5보다 커질수록 최고 발열 온도는 증가하는 반면, 발열 온도의 균일도는 감소하며, 내경/외경 비율이 0.5보다 작아질수록 최고 발열 온도는 감소하는 반면, 발열 온도의 균일도는 증가한다. 따라서, 최고 발열 온도와 발열 온도 균일도의 양 측면을 고려하여 중공 원판(링) 형상의 내경과 외경 비율을 적절하게 선택함으로써, 발열체가 목적으로 하는 용도에 적합한 발열 특성을 나타낼 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 마이크로파 발열 특성과 형상과의 관계를 규명하여 최적의 발열 성능을 발휘할 수 있도록 발열체의 형상을 제어하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 중공 원판 형상을 갖는 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 특히 과잉 카본에 의한 전도 손실에 의한 발열 특성이 최적화되어 마이크로파 하에서 빠른 승온 속도와 높은 발열 성능을 나타낼 수 있다.
상기 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
Claims (12)
- 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 이루어지고, 내경과 외경의 비율에 따라 상이한 발열 성능을 나타내는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 전극부 없이 구성되는 마이크로파 유도 가열 발열체인
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 내경/외경 비율이 0.5보다 커질수록 최고 발열 온도는 증가하고, 발열 온도의 균일도는 감소하며, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 내경/외경 비율이 0.5보다 작아질수록 최고 발열 온도는 감소하고, 발열 온도의 균일도는 증가하는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 1 ㎾의 마이크로파 출력 하에서 1400℃ 이상의 최고 발열 온도를 나타내는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 원판형 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체에 비하여 1 ㎾의 마이크로파 출력 하에서 20% 이상 높은 발열 효율을 나타내는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체.
- 폴리카보실란(PCS) 파우더를 불융화 처리하는 단계;
불융화된 PCS 파우더를 분쇄 및 체거름하는 단계;
분쇄 및 체거름된 PCS 파우더를 내경 및 외경을 갖는 중공 원판 형상으로 성형하는 단계; 및
성형체를 불활성 분위기에서 열처리하여 열분해함으로써 PCS를 비정질 SiC로 변환시키는 단계를 포함하는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 불융화 처리는 산화 불융화, 전자빔 불융화 또는 화학기상 불융화에 의해 이루어지는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 분쇄 및 체거름 단계는 입자 직경 0.85 ㎛ 이하의 PCS 파우더가 선택되도록 이루어지는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 성형 단계는 ㎠ 당 1~20 ton의 무게를 가하여 이루어지는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 중공 원판 형상의 내경과 외경의 비율은 상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 발열 성능에 따라 결정되는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 내경/외경 비율이 0.5보다 커질수록 최고 발열 온도는 증가하고, 발열 온도의 균일도는 감소하며, 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 내경/외경 비율이 0.5보다 작아질수록 최고 발열 온도는 감소하고, 발열 온도의 균일도는 증가하는
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체는 전극부 없이 구성되는 마이크로파 유도 가열 발열체인
폴리머 전환 SiC 세라믹스 발열체의 제조 방법.
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