WO2016043392A1 - 소결 장치 - Google Patents

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WO2016043392A1
WO2016043392A1 PCT/KR2015/002215 KR2015002215W WO2016043392A1 WO 2016043392 A1 WO2016043392 A1 WO 2016043392A1 KR 2015002215 W KR2015002215 W KR 2015002215W WO 2016043392 A1 WO2016043392 A1 WO 2016043392A1
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WO
WIPO (PCT)
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container
vessel
chamber
side wall
gas
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/002215
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
차종대
Original Assignee
덴스타주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating

Definitions

  • the present invention relates to a sintering apparatus, and in particular, it is possible to easily seal the container to the container chamber without the need for a separate container cover for the container placed on the container support, thereby reducing the number of parts constituting the sintering device, improving the assemblability, and
  • the present invention relates to a sintering apparatus for quickly controlling the supply of argon gas supplied to the container chamber and the discharge of harmful gas discharged to the outside of the container chamber.
  • Conventional sintering apparatus consists of a vessel holder, a vessel placed on the vessel holder, a vessel cover for sealing a soft metal encased in the vessel for sintering, and a vessel chamber covering the vessel and the vessel holder.
  • the vessel holder is provided with an argon (Ar) gas supply hole and a discharge hole for discharging harmful gas from the container chamber so as to sinter the soft metal to a predetermined temperature.
  • Ar argon
  • a container having a bottom portion, a sidewall extending perpendicular to the plane of the bottom portion, and a spacer formed on the bottom portion at a bottom surface thereof;
  • a pedestal having an upper surface on which the spacer of the container is supported, an edge surface extending along an edge of the upper surface, and a hole;
  • a container chamber having an upper surface portion and a side wall extending perpendicular to the plane of the upper surface portion, wherein the side wall of the container chamber has a first inner surface and a second inner surface formed thereon, and the container chamber is coupled to the container.
  • a vessel chamber wherein a gas passage space is formed between the first inner surface of the vessel chamber and the outer surface of the sidewall of the vessel.
  • the lower support surface extending at right angles from the first inner surface of the side wall of the container chamber is supported on the edge surface of the pedestal
  • An intermediate support surface extending at right angles from the second inner surface of the side wall of the container chamber is supported on the upper surface of the side wall of the container.
  • the distance between the first inner surface of the side wall of the container chamber and the outer surface of the side wall of the container is between 1 mm and 10 mm.
  • a space spaced by the spacer between the hole in the bottom portion, the bottom surface of the bottom portion of the vessel and the top surface of the support portion, and an outer surface of the sidewall of the vessel and a sidewall of the vessel chamber The gas passage spaces between the first inner surfaces of are communicatively connected.
  • the annular gap portion is formed between the first inner surface and the intermediate support surface of the container chamber, so that the gap portion is the first of the container chamber while the container chamber covers the container; A space extending from the gas passage space formed between the inner surface and the outer surface of the side wall of the container is formed.
  • the hole of the pedestal is coupled to the T valve to control the gas
  • the argon gas supply valve is coupled to one side of the T valve
  • the gas discharge valve is coupled to the other side of the T valve.
  • the present invention puts a soft metal formed into a predetermined shape into a sintering apparatus, and then operates the inflow of argon gas to block the inflow of oxygen generated after the discharge of harmful gas generated in the container and the discharge of the harmful gas according to the temperature schedule. Can be used to sinter the soft metal normally.
  • FIG. 1 is a schematic exploded cross-sectional view showing a sintering apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the combination of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view showing a sintering apparatus of the present invention
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a state in which the sintering apparatus of the present invention is applied schematically.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 4, and is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a gas inlet / outlet structure in the sintering apparatus.
  • FIG. 6 is a bottom perspective view showing the bottom structure of the container.
  • FIG. 7 is a bottom perspective view of another embodiment showing the bottom structure of the container.
  • FIG. 8 is a schematic exploded perspective view of a sintering apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the components of the sintering apparatus according to FIG. 8 in an exploded state.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the components of the sintering apparatus according to FIG. 8 in a bonded state.
  • FIG. 11 is a bottom view of the container shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 is a bottom view of the container shown in FIG. 8.
  • FIG. 1 is an exploded cross-sectional view schematically showing a sintering apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the sintering apparatus 1 of the present invention includes a vessel 20 that is placed on the vessel holder 10, and a vessel chamber 30 that covers the vessel 20 and the vessel holder 10.
  • the container chamber 30 has a stepped portion 31 formed at a lower portion thereof so as to be coupled to the container pedestal 20.
  • an intermediate support jaw 32 is formed in the container chamber 30 at an intermediate height, and the intermediate support jaw 32 is supported on the upper surface 23 of the side wall of the container 20.
  • the container pedestal 20 has a container chamber fixing groove 12 formed at an upper outer side thereof so that the stepped portion 31 of the container chamber 30 is coupled thereto.
  • the vessel pedestal 10 has a gas inlet / outlet 11 formed at the center, and the vessel 20 is sealed by the vessel pedestal 10 and the vessel chamber 30.
  • the vessel 20 is provided with passage means such that gas is introduced into the outer bottom or harmful gas is discharged.
  • the passage means has a protrusion 21 formed inside the outer bottom circumference of the container 20, and a recess 22 is formed between the protrusions 21 (see Fig. 6).
  • the protrusion 21 may be configured in a circular shape, or may be in other shapes.
  • the container 20 is in a state spaced upward from the container support 10 by this protrusion 21.
  • the space between the vessel 20 and the vessel holder 10 is spaced so that noxious gas generated in the vessel 20 is discharged to the outside through the gap t inside the vessel chamber 30 or the vessel 20.
  • Argon gas can be introduced into the interior.
  • the harmful gas discharged through the gap t is discharged to the inlet / outlet 11 at the center of the container support 10 supporting the container 20, and argon gas is also discharged through the inlet / outlet 11. ) Flows into.
  • the gas inlet / outlet 11 of the vessel pedestal 10 allows argon gas, which is an inert gas, to be supplied to the vessel 20 and the vessel chamber 30 while being generated in the vessel 20 and the vessel chamber 30. Discharges the harmful gas to the outside of the container 20 and the container chamber 30.
  • argon gas which is an inert gas
  • the gas inlet / outlet 11 of the vessel holder 10 is coupled to the T valve 40 to control the inlet (supply) / discharge of the argon (Ar) gas inlet / discharge.
  • An argon (Ar) gas supply valve 41 is coupled to one side of the T valve 40, and a gas discharge valve 42 is coupled to the other side.
  • Reference numeral 43 is a filter for purifying harmful gas
  • reference numeral 44 is a fan for discharging the gas purified from the filter to the outside.
  • a protrusion 21 is formed at the bottom of the bottom so that the bottom surface thereof is spaced apart from the vessel holder 10, and a recess 22 is formed in the protrusion 21. 6).
  • a recessed recess 22-1 having a concave shape may be formed in the lower bottom of the container 20 (see FIG. 7).
  • This intaglio recess 22-1 can be manufactured more easily than the process of forming the protrusion 21 and the recess 22 in the said container 20.
  • the protrusion 21 of the lower part of the container 20 is coupled to the container fixing groove 13 formed on the upper surface of the container support 10 so that the position of the container 20 is not changed.
  • the toxic gas is supplied from the container 20 to the outside of the container chamber 30 so that argon gas is supplied from the container support 10 through the concave groove 22 of the protrusion 21 formed in the lower bottom of the container 20. Discharged.
  • Argon gas is stopped and noxious gas is discharged when noxious gas is discharged out of the container, which is affected by the sintering temperature.
  • Hazardous gases are emitted at an initial sintering temperature of approximately 400 to 500 ° C.
  • the container 20 is placed on the vessel holder 10, and the alumina bead is added to the vessel 20 to process the soft metal (soft metal) ( (Not shown).
  • the container chamber 30 is covered to seal the soft metal placed in the container 20.
  • the container pedestal 10 is a state in which the T valve 40 is connected to the gas inlet / outlet 11 to supply the argon gas and to discharge the harmful gas generated during sintering.
  • the container chamber 30 is covered, and then argon gas is supplied and temperature is controlled.
  • Argon gas is supplied 0.5ml ⁇ 1.5ml per minute.
  • a pressure sensor is used to prevent the shortage of argon gas supply.
  • the pressure sensor is preferably configured to detect when a shortage of argon gas is expected and generate an indication and sound on an external display window (not shown). For example, alarms and alarms can be issued at the same time to inform the outside of an emergency detected by the pressure sensor so that the administrator can know.
  • a certain amount is set to be regulated by a regulator (not shown) so that the supply of argon gas is cut off according to a signal of the pressure sensor which senses the excessive amount of argon gas.
  • the sintering apparatus 1 is equipped with a temperature sensor (R-type) (not shown) can detect the internal temperature of the sintering apparatus 1 in real time.
  • a temperature sensor R-type
  • the heater not shown
  • the internal temperature of the sintering apparatus 10 is controlled. Is maintained within the tolerance range.
  • the tolerance range is preferably within ⁇ 0.5%.
  • the temperature of the sintering apparatus 1 is kept lower than the set temperature, it is mostly caused by a defective heater.
  • the sintered material is inadequate in strength, hardness and the like.
  • the case where the sintering apparatus 1 is kept higher than the set temperature is not generated in most cases.
  • the temperature is maintained higher than the set temperature, as in the case where the temperature is kept lower than the set temperature, nonconformities such as strength and hardness may occur.
  • the sintering apparatus 1 of the present invention can be roughly controlled in three stages: initial sintering temperature, intermediate sintering temperature, and final sintering temperature.
  • the set initial sintering temperature is approximately 400 ⁇ 500 °C, it takes 40 minutes to 60 minutes to reach such a temperature at room temperature.
  • the intermediate sintering temperature is approximately 1,000 °C from the initial sintering temperature, it takes 20 to 40 minutes to heat up to this temperature.
  • the final sintering temperature is approximately 1,250 ⁇ 1,380 °C, it takes 40 to 60 minutes from the intermediate sintering temperature to reach the final sintering temperature.
  • a harmful gas in the soft metal processed into the alumina beads in a predetermined shape in the filled container 20 is generated when the temperature was raised to the initial sintering temperature. This is because a metal binder is used to keep the soft metal in a predetermined shape.
  • the noxious gas discharge valve 42 When noxious gas is generated in the container 20, the noxious gas discharge valve 42 is turned on to be discharged to the outside of the container chamber 30 through the gas inlet / outlet 11 of the container 20, and the filter ( After purging in 43, it is forced out to the outside by the fan 44.
  • Hazardous gases are most often generated at 400 – 500 ° C in the initial sintering temperature range. In other sections, that is, little occurs at the intermediate sintering temperature and the final sintering temperature.
  • the sintered product is irrelevant even without argon gas injection, thus emitting noxious gas.
  • the initial sintering temperature is discharged only harmful gas without argon gas input.
  • a gap t is required between the container 20 and the container chamber 30.
  • Argon gas serves to block the inflow of oxygen into the vessel 20 to prevent oxidation of the sintered product.
  • the gap t is 1 mm or more.
  • the gap is less than 1 mm, the amount of argon gas supplied into the container is reduced, so that the thickness of the argon gas surrounding the sintered material in the container becomes thin.
  • the thickness of argon gas becomes thin, there exists a problem that the thickness of an antioxidant layer becomes thin and it becomes a state which becomes easy to oxidize a sinter.
  • the gap (t) is too large, the supply amount of argon gas is increased, so that the thickness of the argon gas layer is increased, thereby increasing the thickness of the antioxidant layer.
  • the consumption of argon gas increases, the size of the container increases, and the size of the sintering device increases.
  • the gap t is preferably in the range of 1 mm-10 mm.
  • FIG. 8 is a schematic exploded perspective view of a sintering apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is a cross-sectional view of the components of the sintering apparatus according to FIG. 8 in an exploded state.
  • 10 is a cross-sectional view of the components of the sintering apparatus according to FIG. 8 in a bonded state. It is a bottom view which shows the bottom of a container.
  • the sintering apparatus is a container 120 having an internal space 124 having an open top, a pedestal 110 for supporting the container 120, and a container covering the container 120
  • the chamber 130 is provided.
  • the container 120 includes a bottom portion 121, a side wall 122, and a spacer 123.
  • the bottom portion 121 is formed in a circular shape
  • the side wall 122 formed at right angles to the plane of the bottom portion 121 along the outer periphery of the bottom portion 121 is provided.
  • the side wall 122 is provided with an inner surface 122a facing the interior of the container 120, an outer surface 122b facing the outside of the container 120, and an upper surface 122c facing upward.
  • the upper surface 122c of the side wall 122 is formed in an annular shape as shown in the figure.
  • the bottom of the container 120 is provided with a spacer 123.
  • the spacer 123 allows the bottom 121 of the container 120 to be kept spaced apart from the surface of the pedestal 110.
  • a plurality of spacers 123 are provided on a surface of the bottom portion 121 facing downward.
  • four spacers 123 are provided in an arc shape on the bottom surface of the bottom portion 121 and spaced apart from each other at the same angular intervals.
  • the spacer 123 has a height of h.
  • h the height indicated by h between the downward facing surface of the bottom portion 121 of the container 120 and the top surface of the pedestal 110. Is formed. Gas may flow through the space.
  • Pedestal 110 has a hole 110a formed through the pedestal 110, the upper surface 110b on which the container 110 is supported, and the upper surface 110b along the edge of the upper surface 110b. It has a border surface (110c) extending to a height lower than the height of).
  • the upper surface 110b of the pedestal 110 is formed in a circular shape, and thus the rim surface 110c is formed in an annular shape.
  • the hole 110a is preferably formed in the center of the upper surface 110b. Gas inflow or gas outflow may be made through the hole 110a.
  • the container chamber 130 includes an upper surface portion 131 and a sidewall 132 extending perpendicular to the plane of the upper surface portion 131 from the upper surface portion 131.
  • a first inner surface 132c is formed on the sidewall 132 over a first height
  • a second inner surface 132d is formed over a second height, and above the first height of the sidewall 132.
  • the second height is arranged.
  • the first inner surface 132c and the second inner surface 132d which are formed in a circular shape, have different diameters, and the diameter of the first inner surface 132c is different from that of the second inner surface 132d. Larger than diameter
  • the diameter of the first inner surface 132c of the container chamber 130 is larger than the diameter of the outer surface 122b of the side wall 122 of the container 120.
  • the diameter of the second inner surface 132d of the container chamber 130 is equal to the diameter of the inner surface 122a of the side wall 122 of the container 130.
  • a lower support surface 132a is formed at the bottom of the side wall 131 at right angles to the first inner surface 132c, and is formed at right angles to the second inner surface 132d at the middle of the side wall 132.
  • the intermediate support surface 132b is formed.
  • the lower support surface 132a of the side wall 132 of the container chamber 130 is supported by the edge surface 110c of the pedestal 110.
  • the intermediate support surface 132b is supported on the upper surface 122c of the side wall 122 of the container 120.
  • the diameter of the first inner surface 132c of the container chamber 130 is larger than the diameter of the outer surface 122b of the side wall 122 of the container 120, and thus, the container chamber 130.
  • a gas passage space is formed between the first inner surface 132c of the top surface 132c and the outer surface 122b of the side wall 122 of the container 120.
  • the gas passage space is formed in an annular shape with a radial size of t as a whole.
  • a gap portion 133 is formed between the first inner surface 131c and the intermediate support surface 131b of the container chamber 130.
  • the gap portion 133 is formed as an annular space, has a surface extending upward from the first inner surface 132c, and has a radial size of t.
  • the gap portion 133 is between the first inner surface 132c and the outer surface 122b of the sidewall 122 of the container 120.
  • a space extending from the gas passage space formed in the space is formed.
  • the vessel 120 is supported on a pedestal 110, and the vessel chamber 130 covers the vessel 120, with the lower support of the sidewall 132 of the vessel chamber 130.
  • the surface 132a is supported by the rim surface 110c of the pedestal 110, and the intermediate support surface 132b of the sidewall 132 of the vessel chamber 130 is the upper surface of the sidewall 122 of the vessel 120. Supported by 122c.
  • a gap having a height h is formed between the upper surface 110b of the pedestal 110 and the lower surface of the bottom portion 121 of the container 120.
  • an annular gas passage space having a thickness t is formed between the first inner surface 132c of the container chamber 130 and the outer surface 122b of the side wall 122 of the container 120. The gas passage space extends to the first gap portion 133 of the container chamber 130.
  • Gas introduced from the outside through the hole 110a of the pedestal 110 passes through the gap between the bottom portion 121 of the vessel 120 and the upper surface of the pedestal 110, and again of the vessel chamber 130 It passes through the gas passage space between the first inner surface 132c and the outer surface 122b of the side wall 122 of the vessel 120. Thereafter, the gas may flow into the space surrounded by the container 120, the inner surface 122a, and the second inner surface 132d of the container chamber 130. On the contrary, the harmful gas generated during the sintering of the soft metal contained in the container 120 may be discharged through the hole 110a in the reverse order.
  • T valve 40 described with reference to FIG. 3 may be coupled to the hole 110a of the pedestal 110 to allow inflow of argon gas and discharge of harmful gas.
  • T shown in FIG. 9 is for example 1 mm or more, preferably 1 mm to 10 mm.
  • the sintering apparatus described with reference to FIGS. 8 to 11 may also perform the sintering operation through the method as described with reference to FIGS. 1 to 7 above.

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Abstract

본 발명에 따르면, 저면부, 상기 저면부의 평면에 대하여 수직으로 연장된 측벽 및, 상기 저면부에 하부 표면에 형성된 스페이서를 구비한 용기; 상기 용기의 스페이서가 지지되는 상부 표면, 상기 상부 표면의 가장자리를 따라서 연장된 테두리면 및, 구멍을 구비하는 받침대; 및, 상면부 및, 상기 상면부의 평면에 대하여 수직으로 연장된 측벽을 구비하는 용기 챔버로서, 상기 용기 챔버의 측벽에는 제 1 내표면 및 제 2 내표면이 형성되고, 상기 용기 챔버가 상기 용기를 덮을 때 상기 용기 챔버의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이에 가스 통과 공간이 형성되는, 용기 챔버;를 포함하는 소결 장치가 제공된다.

Description

소결 장치
본 발명은 소결 장치에 관한 것으로서, 특히 용기 받침대에 놓이는 용기를 별도의 용기 커버를 이용하지 않고도 용기를 용기 챔버로 간편하게 밀폐할 수 있게 함으로써 소결 장치를 구성하는 부품수의 감소, 조립성 향상, 및 용기 챔버로 공급되는 아르곤 가스(argon gas)의 공급 및 용기 챔버(chamber) 외부로 배출되는 유해가스의 배출을 신속히 조절하는 소결장치에 관한 것이다.
종래의 소결장치는 용기 받침대, 용기 받침대에 놓이는 용기, 소결하기 위해 용기에 넣어진 소프트 메탈(soft metal)을 밀폐하는 용기 커버, 용기와 용기 받침대를 커버하는 용기 챔버로 구성된다.
이와 같은 선행기술의 일예로서 독일 공개특허 제DE102012100631호의 소결장치(sintering apparatus)가 2013년 07월 25일자로 공개되어 있다.
용기 받침대는 소프트 메탈을 소정 온도로 소결시키도록 아르곤(Ar) 가스 공급구멍과 용기 챔버에서 유해가스를 배출하는 배출구멍이 각각 형성된다.
그러나 이와 같은 종래의 소결장치는 다수의 부품으로 구성되어 조립 분리 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
따라서 조립이 간편하게 이루어질 수 있는 조립 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 용기 받침대에 놓이는 용기를 별도의 용기 커버를 이용하지 않고도 용기를 용기 챔버로 간편하게 밀폐할 수 있는 소결장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한 용기 챔버로 공급되는 아르곤 가스(argon gas)와 용기 챔버(chamber) 외부로 유해가스가 신속히 배출되게 조절할 수 있는 소결 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
저면부, 상기 저면부의 평면에 대하여 수직으로 연장된 측벽 및, 상기 저면부에 하부 표면에 형성된 스페이서를 구비한 용기;
상기 용기의 스페이서가 지지되는 상부 표면, 상기 상부 표면의 가장자리를 따라서 연장된 테두리면 및, 구멍을 구비하는 받침대; 및,
상면부 및, 상기 상면부의 평면에 대하여 수직으로 연장된 측벽을 구비하는 용기 챔버로서, 상기 용기 챔버의 측벽에는 제 1 내표면 및 제 2 내표면이 형성되고, 상기 용기 챔버와 상기 용기의 결합시에 상기 용기 챔버의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이에 가스 통과 공간이 형성되는, 용기 챔버;를 포함하는 소결 장치가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면으로부터 직각으로 연장된 하부 지지면은 상기 받침대의 테두리면상에 지지되고,
상기 용기 챔버의 측벽의 제 2 내표면으로부터 직각으로 연장된 중간 지지면은 상기 용기의 측벽의 상부 표면에 지지된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이의 거리는 1 mm 내지 10 mm 사이이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 저면부의 구멍, 상기 용기의 저면부의 하부 표면과 상기 받침부의 상부 표면 사이에서 상기 스페이서에 의해 이격된 공간 및, 상기 용기의 측벽의 외부 표면과 상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면 사이의 가스 통과 공간은 소통 가능하게 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 용기 챔버의 제 1 내표면과 중간 지지면 사이에는 고리형의 간극부가 형성됨으로써, 상기 용기 챔버가 상기 용기를 덮은 상태에서, 상기 간극부는 상기 용기 챔버의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이에 형성된 가스 통과 공간으로부터 연장된 공간을 형성한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 받침대의 구멍에는 가스를 제어하도록 T 밸브가 결합되고, 상기 T 밸브의 일측에는 아르곤 가스 공급 밸브가 결합되고, 상기 T 밸브의 타측에는 가스 배출 밸브가 결합된다.
본 발명은 소정 형태로 형성된 소프트 메탈(soft metal)을 소결 장치에 넣은 다음 용기 내에서 발생되는 유해가스의 배출, 유해가스의 배출 후 산소의 유입을 차단하는 아르곤 가스의 유입을 온도 스케줄에 따라 작동하여 소프트 메탈을 정상적으로 소결하는 데 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 소결장치를 보여주는 개략적인 분해 단면도.
도 2는 도 1의 결합단면도.
도 3은 본 발명의 소결장치를 보여주는 개략적인 분해 사시도
도 4는 본 발명의 소결장치가 적용된 것을 개략적으로 보여주는 사용상태 단면도.
도 5는 도 4의 “A”부분 확대도로서, 소결장치에서 가스의 유입/배출 구조를 개략적으로 보여주는 부분 확대단면도.
도 6은 용기의 저면 구조를 보여주는 저면사시도.
도 7은 용기의 저면 구조를 보여주는 다른 실시예의 저면사시도.
도 8 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소결 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 9 는 도 8 에 따른 소결 장치의 구성 요소들이 분해 상태로 도시된 단면도이다.
도 10 은 도 8 에 따른 소결 장치의 구성 요소들이 결합 상태로 도시된 단면도이다.
도 11 은 도 8 에 도시된 용기의 저면도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소결 장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결 장치를 개략적으로 도시한 분해 단면도이다.
본 발명의 소결 장치(1)는 용기 받침대(10) 위에 놓이는 용기(20)와, 용기(20)와 용기 받침대(10)를 커버하는 용기 챔버(30)를 포함한다.
용기 챔버(30)에는 용기 받침대(20)에 결합되도록 하부에 단턱부(31)가 형성된다. 또한 용기 챔버(30)에는 중간 높이에는 중간 지지턱(32)이 형성되며, 상기 중간 지지턱(32)은 용기(20)의 측벽의 상부 표면(23)에 지지된다.
그리고 이에 대응하여 용기 받침대(20)에는 용기 챔버(30)의 단턱부(31)가 결합되도록 상부 외측에 용기 챔버 고정홈(12)이 형성된다.
용기 받침대(10)에는 가스 유입구/배출구(11)가 중앙에 형성되고, 용기(20)는 용기 받침대(10)와 용기 챔버(30)로 밀폐된다.
용기(20)는 외부 저면에 가스가 유입되거나 유해가스가 배출되도록 통로 수단이 구비된다.
이 통로수단은 용기(20)의 외부 저면 둘레 내측으로 돌출부(21)가 형성되고, 이 돌출부(21) 사이에는 오목홈(22)이 형성된다.(도 6 참조). 이 돌출부(21)는 원형태로 구성될 수 있고, 기타 형태로 이루어질 수 있다.
이 돌출부(21)에 의해 용기(20)는 용기 받침부(10)에서 상방으로 이격된 상태가 된다.
이와 같이 용기(20)와 용기 받침부(10) 사이가 이격되어 있어서 용기(20)에서 발생되는 유해가스가 용기 챔버(30) 내측의 간극(t)을 통해서 외부로 배출되게 하거나 용기(20) 내부로 아르곤 가스가 유입되는 것이 가능하게 된다.
간극(t)을 통해 배출되는 유해가스는 용기(20)를 받치는 용기 받침대(10)의 중앙에 유입구/배출구(11)로 배출되고, 아르곤 가스도 이 유입구/배출구(11)를 통해서 용기(20) 내로 유입된다.
용기 받침대(10)의 가스 유입구/배출구(11)는 용기(20) 및 용기 챔버(30)로 불활성 가스인 아르곤(argon) 가스가 공급되도록 하는 한편 용기(20) 및 용기 챔버(30)에서 발생된 유해가스를 용기(20) 및 용기 챔버(30) 외부로 배출하는 역할을 한다.
이를 위해 용기 받침대(10)의 가스 유입구/배출구(11)는 유입/배출되는 아르곤(Ar) 가스의 유입(공급)/유해가스의 배출을 제어하도록 T밸브(40)가 결합된다.
T밸브(40)의 일 측에는 아르곤(Ar) 가스 공급 밸브(41)가, 그리고 타 측에는 가스 배출 밸브(42)가 결합된다. 미설명부호 43은 유해가스를 정화하는 필터이고, 미설명부호 44는 필터에서 정화된 가스를 외부로 배출하는 팬(fan)이다.
용기 받침대(10) 위에 놓이는 용기(20)는 바닥면이 용기 받침대(10)와 간격을 이루도록 하부 저면에 돌출부(21)가 형성되고, 이 돌출부(21)에 오목홈(22)이 형성된다(도 6 참조).
이와 달리 용기(20)의 하부 저면에 음각형태의 오목홈(22-1)이 형성될 수 있다(도 7참조). 이 음각형태의 오목홈(22-1)은 상기의 용기(20)에 돌출부(21)와 오목부(22)를 형성하는 작업보다 쉽게 제작이 가능하다.
용기(20) 하부의 돌출부(21)는 용기 받침대(10)의 상면에 형성된 용기 고정홈(13)에 결합되어 용기(20)의 위치가 변동되지 않게 된다.
그리고 용기(20)의 하부 저면에 형성된 돌출부(21)의 오목홈(22)을 통해서 용기 받침대(10)로 부터 아르곤 가스가 공급되도록 또는 용기(20)로부터 용기 챔버(30) 외부로 유해가스가 배출된다.
용기 외부로의 유해가스 배출시에 아르곤 가스의 공급이 중단되고 유해가스만 배출되는데 이는 소결온도에 영향을 받는다.
유해가스는 초기 소결온도인 대략 400~500℃에서 배출이 이루어진다.
초기 소결온도 범위를 지나면 용기(20) 내에서는 유해가스가 거의 발생되지 않으므로 용기(20)로부터 외부로 유해가스의 배출은 차단되고, 대신에 아르곤 가스가 용기(20) 내부로 공급된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 소결 장치(1)는 용기 받침대(10) 위에 용기(20)를 올려놓고, 용기(20)에 알루미나 비드(alumina bead)를 조금 넣어 가공한 소프트 메탈(soft metal)(도시하지 않음)을 넣는다.
용기(20)에 넣어진 소프트 메탈을 밀폐시키도록 용기 챔버(30)를 덮는다.
물론 용기 받침대(10)는 아르곤 가스를 공급하도록 그리고 소결 중에 발생되는 유해가스를 배출하도록 가스 유입부/배출구(11)에 T밸브(40) 등이 연결된 상태이다.
이와 같이 용기 챔버(30)를 덮은 다음 아르곤 가스를 공급하고, 온도를 조절한다.
아르곤 가스는 분당0.5ml ~ 1.5ml 공급한다.
아르곤 가스가 과잉 공급되는 경우 소결물에는 영향이 없지만 아르곤의 소모가 더 발생될 뿐이다.
그러나 아르곤 가스의 공급이 부족한 경우, 용기 내의 소결물에 문제가 발생되기 때문에 장시간 작업 후 새로 작업해야하는 문제가 발생된다.
따라서 아르곤 가스의 공급 부족이 발생되지 않도록 압력센서가 이용된다.
압력센서는 아르곤 가스의 공급 부족이 예상되는 경우 이를 감지하여 외부 표시창(도시되지 않음)에 표시 및 소리를 발생하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대 압력센서가 감지한 긴급 상태를 외부로 알려주도록 경고음 및 경보 표시를 동시에 발행하여 관리자가 이를 알 수 있게 한다.
또한 아르곤 가스가 과잉 공급되는 경우 이를 감지한 압력센서의 신호에 따라서 아르곤 가스의 공급이 차단되도록 레귤레이터(regulator)(도시되지 않음)로 일정량이 조절되게 세팅(setting)되어 있다.
한편, 소결장치(1)에는 온도센서(R-type)(도시되지 않음)가 장착되어 있어서 소결장치(1)의 내부 온도를 실시간으로 감지할 수 있다. 예컨대, 소결장치(1)의 내부 온도를 원하는 온도로 적절히 설정한 후 온도센서에 의해 실시간으로 감지된 감지온도에 의해 히터(heater)(도시되지 않음)를 제어하면 소결장치(10)의 내부 온도는 허용 오차 범위 내에 유지된다.
여기에서 허용 오차 범위는 ±0.5% 이내가 바람직하다.
소결장치(1)의 온도가 설정 온도보다 낮게 유지되는 경우는 대부분 히터 불량으로 인해 발생된다.
히터 불량으로 인하여 소결장치(1)의 온도가 설정 온도보다 낮게 유지되는 경우, 소결물은 강도, 경도 등의 부적합이 발생된다.
이와 반대로 소결장치(1)가 설정 온도 보다 높게 유지되는 경우는 대부분 발생되지 않는다. 그러나 설정 온도 보다 높게 유지되는 경우 설정 온도 보다 낮게 유지되는 경우와 마찬가지로 강도, 경도 등의 부적합이 발생될 것이다.
본 발명의 소결장치(1)는 초기 소결온도, 중간 소결온도, 최종 소결온도의 3단계로 대략 조절될 수 있다.
예컨대, 설정된 초기 소결온도는 대략 400~500℃이고, 상온에서 이와 같은 온도에 도달하기 까지 40분 내지 60분의 시간이 소요된다.
그리고 중간 소결온도는 상기 초기 소결온도에서 대략 1,000℃이고, 이와 같은 온도로 가열되기 까지 20분 내지 40분이 소요된다.
또한 최종 소결온도는 대략 1,250 ~ 1,380℃이고, 중간 소결온도에서 최종 소결온도에 도달하기 까지 40분 내지 60분이 소요된다.
초기 소결온도로 온도를 상승시키면 용기(20) 내에 담긴 소정 형상으로 알루미나 비드를 넣어 가공된 소프트 메탈에서 유해가스가 발생 된다. 이는 소프트 메탈을 소정 형상으로 유지하기 위해 메탈 바인더(metal binder)를 사용하기 때문이다.
용기(20) 내에서 유해가스가 발생되면 유해가스 배출밸브(42)가 온 작동되어 용기(20)의 가스 유입부/배출부(11)를 통해서 용기 챔버(30) 외부로 배출되고, 필터(43)에서 정화된 후 팬(44)에 의해 외부로 강제 배출된다.
유해 가스는 초기 소결온도 범위의 400?500℃에서 가장 많이 발생된다. 이외의 구간에서는, 즉 중간 소결온도, 최종 소결온도에서는 거의 발생되지 않는다.
상온에서 400-500℃의 초기 소결시, 소결물은 아르곤 가스 투입이 없어도 무관하므로 이때 유해가스를 배출한다. 즉 초기 소결온도는 아르곤 가스 투입을 하지 않고 유해가스만을 배출한다.
초기 소결온도 구간 이외에는 유해가스가 거의 발생되지 않으므로 중간 소결온도로 상승된 후에는 유해가스를 배출하지 않는다.
또한 중간 소결온도에서 최종 소결온도로 상승된 후에도 유해가스가 거의 발생되지 않으므로 최종 소결온도로 상승된 후에는 유해가스를 배출하지 않는다.
이와 같이 유해가스를 배출하기 위해서는 용기(20)와 용기 챔버(30) 사이에 간극(t)이 필요하다.
이 간극(t)을 통해서 초기 소결온도에서는 유해가스가 배출되고, 초기 소결이 이루어진 다음 아르곤 가스가 주입된다.
아르곤 가스는 용기(20) 내부로 산소가 유입되는 것을 차단하여 소결물의 산화를 방지하는 역할을 한다.
또한 용기(20)는 용기 챔버(30)로 덮여져서 밀폐됐을 때, 간극(gap)(t)은 1mm이상이다.
간극이 1mm 미만인 경우 용기 내로 공급되는 아르곤가스의 양이 적어져서 용기 내의 소결물을 둘러싸는 아르곤 가스의 두께가 얇아지는 단점이 있다. 이와 같이 아르곤 가스의 두께가 얇아지면 산화방지층의 두께가 얇아져서 소결물의 산화가 이루어지기 쉬운 상태가 되는 문제가 있다.
이와 달리 간극(gap)(t)이 너무 크면 아르곤 가스의 공급량이 많아져서 아르곤 가스 층의 두께가 커지고, 이에 따라서 산화방지층의 두께가 두꺼워지는 장점이 있다. 하지만 아르곤가스의 소모가 많이 되고, 용기 사이즈가 커져 소결장치의 사이즈(size)가 커지는 문제가 있다.
따라서 간극(gap)(t)은 1mm-10mm의 범위가 바람직하다.
도 8 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소결 장치의 개략적인 분해 사시도이다. 도 9 는 도 8 에 따른 소결 장치의 구성 요소들이 분해 상태로 도시된 단면도이다. 도 10 은 도 8 에 따른 소결 장치의 구성 요소들이 결합 상태로 도시된 단면도이다. 도 11 은 용기의 저면을 나타내는 저면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 소결 장치는 상부가 개방된 내부 공간(124)이 형성된 용기(120), 상기 용기(120)를 지지하는 받침대(110) 및, 상기 용기(120)를 덮는 용기 챔버(130)를 구비한다.
용기(120)는 저면부(121), 측벽(122) 및, 스페이서(123)를 구비한다. 도면에 도시된 실시예에서 저면부(121)는 원형으로 형성되며, 상기 저면부(121)의 외주를 따라서 저면부(121)의 평면에 직각으로 형성된 측벽(122)이 구비된다. 측벽(122)에는 용기(120)의 내부를 향하는 내표면(122a), 용기(120)의 외부를 향하는 외표면(122b) 및, 상부를 향하는 상부 표면(122c)이 구비된다. 측벽(122)의 상부 표면(122c)은 도면에 도시된 바와 같이 고리형으로 형성된다.
용기(120)의 저부에는 스페이서(123)가 구비된다. 스페이서(123)는 용기(120)의 저면부(121)가 받침대(110)의 표면으로부터 이격된 상태로 유지될 수 있게 한다. 스페이서(123)는 저면부(121)의 아래를 향하는 표면에 복수개로 제공되는 것이 바람직스럽다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 스페이서(123)는 저면부(121)의 아래를 향하는 표면에서 원호 형상으로 4 개가 제공되며, 동일한 각도 간격으로 서로 이격된다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 스페이서(123)는 h 의 높이를 가진다. 따라서, 용기(120)가 받침대(110)의 상부 표면에 놓일 때 용기(120)의 저면부(121)의 아래르 향하는 표면과 받침대(110)의 상부 표면 사이에는 h 로 표시된 높이를 가진 공간이 형성된다. 상기 공간을 통하여 가스가 유동할 수 있다.
받침대(110)는 상기 받침대(110)를 관통하여 형성된 구멍(110a)과, 상기 용기(110)가 지지되는 상부 표면(110b)과, 상기 상부 표면(110b)의 가장자리를 따라서 상기 상부 표면(110b)의 높이보다 낮은 높이로 연장된 테두리 면(110c)을 구비한다. 도면에 도시된 실시예에서 받침대(110)의 상부 표면(110b)은 원형으로 형성되고, 따라서 테두리 면(110c)은 고리형으로 형성된다. 상기 구멍(110a)은 상부 표면(110b)의 중심에 형성되는 것이 바람직스럽다. 상기 구멍(110a)을 통하여 가스 유입 또는 가스 유출이 이루어질 수 있다.
용기 챔버(130)는 도 2 에 도시된 바와 같이 상면부(131)와, 상기 상면부(131)로부터 상면부(131)의 평면에 대하여 직각으로 연장된 측벽(132)을 구비한다. 상기 측벽(132)에는 제 1 높이에 걸쳐 제 1 내표면(132c)이 형성되고, 제 2 높이에 걸쳐 제 2 내표면(132d)이 형성되며, 상기 측벽(132)의 제 1 높이의 위에 상기 제 2 높이가 배치된다. 도면에 도시된 실시예에서 원형으로 형성되는 제 1 내표면(132c)과 제 2 내표면(132d)은 상이한 직경을 가지며, 제 1 내표면(132c)의 직경은 제 2 내표면(132d)의 직경보다 크다.
한편, 상기 용기 챔버(130)의 제 1 내표면(132c)의 직경은 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b)의 직경보다 크다. 용기 챔버(130)의 제 2 내표면(132d)의 직경은 상기 용기(130)의 측벽(122)의 내표면(122a)의 직경과 같다.
측벽(131)의 저부에는 상기 제 1 내표면(132c)에 대하여 직각으로 형성된 하부 지지면(132a)이 형성되고, 측벽(132)의 중간에는 상기 제 2 내표면(132d)에 대하여 직각으로 형성된 중간 지지면(132b)이 형성된다.
용기 챔버(130)가 상기 용기(120)를 덮을 때, 상기 용기 챔버(130)의 측벽(132)의 하부 지지면(132a)은 상기 받침대(110)의 테두리 면(110c)에 지지되는 반면에, 상기 중간 지지면(132b)은 상기 용기(120)의 측벽(122)의 상부 표면(122c)에 지지된다. 또한 위에서 설명된 바와 같이 상기 용기 챔버(130)의 제 1 내표면(132c)의 직경은 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b)의 직경보다 크므로, 상기 용기 챔버(130)의 제 1 내표면(132c)과 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b) 사이에는 가스 통과 공간이 형성된다. 상기 가스 통과 공간은 전체적으로 t 의 반경 방향 크기를 가지는 고리형으로 형성된다.
용기 챔버(130)의 제 1 내표면(131c)과 중간 지지면(131b) 사이에는 간극부(133)가 형성된다. 도 9 로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 간극부(133)는 고리형의 공간으로서 형성되고, 제 1 내표면(132c)으로부터 상방향으로 연장된 표면을 가지고, t 의 반경 방향 크기를 가진다. 결과적으로, 용기 챔버(130)가 상기 용기(120)를 덮을 때, 상기 간극부(133)는 제 1 내표면(132c)과 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b) 사이에 형성된 가스 통과 공간으로부터 연장되는 공간을 형성한다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 용기(120)는 받침대(110)상에 지지되고, 용기 챔버(130)는 용기(120)를 덮으며, 이때 용기 챔버(130)의 측벽(132)의 하부 지지면(132a)은 받침대(110)의 테두리면(110c)에 지지되고, 상기 용기 챔버(130)의 측벽(132)의 중간 지지면(132b)은 용기(120)의 측벽(122)의 상부 표면(122c)에 지지된다.
한편, 받침대(110)의 상부 표면(110b)과 용기(120)의 저면부(121)의 하부 표면 사이에는 높이(h)를 가지는 간격이 형성된다. 또한 용기 챔버(130)의 제 1 내표면(132c)과 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b) 사이에는 두께 t 를 가지는 고리형의 가스 통과 공간이 형성된다. 상기 가스 통과 공간은 용기 챔버(130)의 제 1 간극부(133)로 연장된다.
받침대(110)의 구멍(110a)을 통해 외부로부터 유입된 가스는 용기(120)의 저면부(121)와 받침대(110)의 상부 표면 사이의 간격을 통과하며, 다시 상기 용기 챔버(130)의 제 1 내표면(132c)과 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b) 사이의 가스 통과 공간을 통과한다. 이후에 가스는 용기(120)와 내표면(122a)과 용기 챔버(130)의 제 2 내표면(132d)으로 둘러싸인 공간 내부로 유입될 수 있다. 반대로, 용기(120)에 담긴 소프트 메탈의 소결시에 발생되는 유해 가스는 역순(逆順)으로 구멍(110a)을 통해 배출될 수 있다. 이때 가스의 압력에 의해 용기 챔버(130)의 중간 지지면(132b)과 용기의 측벽(122)의 상부 표면(122c)사이에 미세한 간극이 형성되므로 가스가 유출 및 유입이 이루어 질 수 있다. 상기 용기 챔버(130)의 제1 내표면(132c)과 상기 용기(120)의 측벽(122)의 외표면(122b)사이 및 상기 측벽(132a)와 받침대(110c) 사이의 상기 가스통과 공간을 구비함으로써, 가스의 배출이 원할 해질 수 있다.
한편, 도 3 을 참조하여 설명된 T 밸브(40)가 상기 받침대(110)의 구멍(110a)에 결합됨으로써 아르곤 가스의 유입 및 유해 가스의 배출이 이루어질 수 있다. 도 9 에 도시된 t 는 예를 들어 1 mm 이상이며, 1 mm 내지 10 mm 인 것이 바람직스럽다. 도 8 내지 도 11 을 참조하여 설명된 소결 장치도 위에서 도 1 내지 도 7 을 참조하여 설명된 바와 같은 방법을 통하여 소결 작업을 수행할 수 있다.

Claims (6)

  1. 저면부, 상기 저면부의 평면에 대하여 수직으로 연장된 측벽 및, 상기 저면부에 하부 표면에 형성된 스페이서를 구비한 용기;
    상기 용기의 스페이서가 지지되는 상부 표면, 상기 상부 표면의 가장자리를 따라서 연장된 테두리면 및, 구멍을 구비하는 받침대; 및,
    상면부 및, 상기 상면부의 평면에 대하여 수직으로 연장된 측벽을 구비하는 용기 챔버로서, 상기 용기 챔버의 측벽에는 제 1 내표면 및 제 2 내표면이 형성되고, 상기 용기 챔버가 상기 용기를 덮을 때 상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이에 가스 통과 공간이 형성되는, 용기 챔버;를 포함하는 소결 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면으로부터 직각으로 연장된 하부 지지면은 상기 받침대의 테두리면상에 지지되고,
    상기 용기 챔버의 측벽의 제 2 내표면으로부터 직각으로 연장된 중간 지지면은 상기 용기의 측벽의 상부 표면에 지지되는 것을 특징으로 하는, 소결 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이의 거리는 1 mm 내지 10 mm 사이인 것을 특징으로 하는, 소결 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저면부의 구멍, 상기 용기의 저면부의 하부 표면과 상기 받침부의 상부 표면 사이에서 상기 스페이서에 의해 이격된 공간 및, 상기 용기의 측벽의 외부 표면과 상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면 사이의 가스 통과 공간은 소통 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는, 소결 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 용기 챔버의 제 1 내표면과 중간 지지면 사이에는 고리형의 간극부가 형성됨으로써, 상기 용기 챔버가 상기 용기를 덮은 상태에서, 상기 간극부는 상기 용기 챔버의 측벽의 제 1 내표면과 상기 용기의 측벽의 외표면 사이에 형성된 가스 통과 공간으로부터 연장된 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는, 소결 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 받침대의 구멍에는 가스를 제어하도록 T 밸브가 결합되고,
    상기 T 밸브의 일측에는 아르곤 가스 공급 밸브가 결합되고, 상기 T 밸브의 타측에는 가스 배출 밸브가 결합되는 것을 특징으로 하는, 소결 장치.
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