KR101681184B1 - Composition for Pressureless Sintered Silicon Carbide Material Having Low-Resistivity, Sintered Body and the Producing Method of the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀도가 3.10~3.45 g/cm3 범위를 갖고, 상온에서 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위의 저저항을 가지면서 동시에 경도가 24∼30 GPa 범위를 나타내고, 미세조직이 코아/쉘 (core/shell) 구조를 갖는 탄화규소 입자들로 구성된 것을 특징으로 하는, 상압소결 방법으로 제조된 벌크 탄화규소 소재 제조용 조성물, 탄화규소 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서브마이크론 β-SiC 분말에 (1) 입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 마이크론 β-SiC 분말을 첨가하고, (2) 소결첨가제로서 질소원과 액상을 형성하는 물질로 동시에 작용하는 Al, Ti 의 질화물 중에서 선택되는 한가지 이상의 물질과 (3) 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 한 가지 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 세라믹스 제조용 조성물과, 이를 이용하여 제조되어 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위로 매우 낮고, 동시에 실온에서 경도가 24∼30 GPa 범위를 가지며, 미세조직이 코아/쉘 (core/shell) 구조를 갖는 탄화규소 입자들로 구성된 특징을 갖는 상압소결 탄화규소 벌크 세라믹스 소재, 그리고 그 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a semiconductor device having a density ranging from 3.10 to 3.45 g / cm 3 , a low resistance ranging from 5 × 10 -3 to 9 × 10 -1 Ω · cm at room temperature, a hardness ranging from 24 to 30 GPa, Wherein the microstructure is composed of silicon carbide particles having a core / shell structure. The present invention relates to a composition for producing a bulk silicon carbide material, a silicon carbide material and a method for manufacturing the same, (1) adding micron? -SiC powder as a seed particle for promoting grain growth; (2) adding Al, which acts simultaneously with a nitrogen source and a liquid phase forming material, as a sintering additive, to the submicron? -SiC powder; Ti, and (3) oxides of Y, Al, and Ca added to form a liquid phase and to be added to lower the sintering temperature, characterized by further comprising at least one material selected from the group consisting of carbonized gypsum A ceramic composition for preparing and is produced by using this as a very low volume resistivity at room temperature for 5 × 10 -3 ~9 × 10 -1 Ω · cm range, at the same time, the hardness at room temperature has a range of 24~30 GPa, the microstructure A sintered silicon carbide bulk ceramics material characterized by silicon carbide particles having a core / shell structure, and a method of manufacturing the same.

Description

전기전도성 상압소결 탄화규소 소재 제조용 조성물, 탄화규소 소재 및 그 제조방법{Composition for Pressureless Sintered Silicon Carbide Material Having Low-Resistivity, Sintered Body and the Producing Method of the Same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for producing an electrically conductive pressure-sintered silicon carbide material, a silicon carbide material, and a method for manufacturing the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 밀도가 3.10~3.45 g/cm3 범위를 갖고, 상온에서 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위의 저저항을 가지면서 동시에 경도가 24∼30 GPa 범위를 나타내고, 미세조직이 코아/쉘 (core/shell) 구조를 갖는 탄화규소 입자들로 구성된 것을 특징으로 하는, 상압소결 방법으로 제조된 벌크 탄화규소 소재 제조용 조성물, 탄화규소 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서브마이크론 β-SiC 분말에 (1) 입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 마이크론 β-SiC 분말을 첨가하고, (2) 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al의 질화물과 Ti의 질화물, 및 (3) 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 한 가지 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 세라믹스 제조용 조성물과, 이를 이용하여 제조되어 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위로 매우 낮고, 동시에 실온에서 경도가 24∼30 GPa 범위를 가지며, 미세조직이 코아/쉘 (core/shell) 구조를 갖는 탄화규소 입자들로 구성된 특징을 갖는 상압소결 탄화규소 벌크 세라믹스 소재, 그리고 그 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a semiconductor device having a density ranging from 3.10 to 3.45 g / cm 3 , a low resistance ranging from 5 × 10 -3 to 9 × 10 -1 Ω · cm at room temperature, a hardness ranging from 24 to 30 GPa, Wherein the microstructure is composed of silicon carbide particles having a core / shell structure. The present invention relates to a composition for producing a bulk silicon carbide material, a silicon carbide material and a method for manufacturing the same, (1) adding micron β-SiC powder as seed particles for promoting grain growth, (2) adding a nitride of Al and Ti, which acts as a material forming a liquid phase, to the submicron β-SiC powder And (3) an oxide of Y, Al, or Ca added to form a liquid phase and to be added for lowering the sintering temperature. The composition for preparing silicon carbide ceramics, In air at room temperature volume resistivity of 5 × 10 -3 ~9 so low as 10 -1 Ω · cm range ×, has a hardness of 24~30 GPa range from the room temperature at the same time, the microstructure core / shell (core / shell) structure And a method of manufacturing the same. The present invention also provides a method of producing the same.

탄화규소 소재는 내산화성과 내부식성이 우수하고, 기계적 강도와 내마모성이 탁월하며, 높은 열전도성을 보유하고, 전기적으로는 반도체 성질을 나타내므로 고온구조재료, 반도체 공정 장비의 부품, 히터, 자동차용 배기가스 분진필터, 메커니컬 씰, LED 장비의 방열판, 우주 반사 망원경 소재 등으로 널리 사용되고 있다. 아울러, 이의 전기적 특성을 제어하여 전력반도체 소자 및 전력반도체 소자용 기판 재료 등으로도 연구 되고 있다.The silicon carbide material is excellent in oxidation resistance and corrosion resistance, excellent in mechanical strength and abrasion resistance, has high thermal conductivity, and exhibits an electrical semiconductor property. Therefore, the silicon carbide material is excellent in high temperature structural materials, parts for semiconductor processing equipment, Exhaust gas dust filter, mechanical seal, heat sink of LED equipment, and space telescope material. In addition, it has been studied as a substrate material for power semiconductor devices and power semiconductor devices by controlling its electrical characteristics.

탄화규소 소재의 소결방법으로는 통상의 탄화규소 분말을 원료로 사용하는 고상소결 및 액상소결 방법이 널리 알려져 있다.As a sintering method for silicon carbide materials, solid-phase sintering and liquid-phase sintering methods using ordinary silicon carbide powder as raw materials are widely known.

고상소결 방법으로 제조된 벌크형의 탄화규소 소재는 체적비저항이 100∼105 Ω·cm 정도로서 전기비저항이 너무 높아서 복잡형상 또는 대형 부품을 제조하기 위해 방전가공을 하는 것이 매우 어렵다는 단점을 갖고 있다.The bulk silicon carbide material produced by the solid-phase sintering method has a volume resistivity of about 10 < 0 > to 10 < 5 > [Omega] -cm and has an electrical resistivity which is too high to have a disadvantage that it is very difficult to perform electric discharge machining to produce a complicated shape or a large-

한편 액상소결 방법으로 제조된 벌크형의 탄화규소 소재는 체적비저항이 100∼109 Ω·cm 정도로서, 위 고상소결 방법으로 제조된 벌크형의 탄화규소 소재와 마찬가지로 양호한 전기 도체가 아니므로 방전가공상의 제한이 있어서 다이아몬드 공구를 이용한 기계가공을 하지 않고서는 복잡형상의 부품 제조가 어렵다는 단점을 갖고 있다.On the other hand, the bulk silicon carbide material produced by the liquid phase sintering method has a volume specific resistance of about 10 0 to 10 9 Ω · cm and is not a good electric conductor like the bulk silicon carbide material manufactured by the solid phase sintering method, And it is disadvantageous in that it is difficult to manufacture parts having complex shapes without machining using a diamond tool.

한편, 탄화규소의 전기전도성을 높이기 위해서는 일반적으로 도펀트(dopant)를 필요로 하며, 이러한 도펀트 중에는 질소가 가장 널리 사용되고 있다. 이에 대한 선행 발명은 다음과 같은 것들이 있다.On the other hand, in order to increase the electrical conductivity of silicon carbide, a dopant is generally required, and nitrogen is the most widely used dopant. The prior invention for this is as follows.

대한민국 등록특허 제0620493호에서는 적어도 1종 이상의 규소 화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 탄소원과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어진 유기물질을 사용하여, 혼합, 성형, 건조 및 반응소결 공정으로 탄화규소 소재를 제조하는 방법 및 반응소결체를 제공한다. 상기 공정으로 제조된 탄화규소 소재는 밀도가 2.90 g/cm3 이상이고, 150 ppm 이상의 질소를 포함하며, 이러한 공정으로 제조된 반응소결 탄화규소는 잔류실리콘이 남아 있다는 단점을 갖고 있다. 탄화규소 반응소결체는 탄소와 규소의 반응으로 SiC를 형성시킬 수 있지만 치밀화를 위해서는 과량의 Si이 첨가되고, 이러한 과량의 Si은 고결 후에 미반응 잔류 실리콘으로 남게 되기 때문이다.Korean Patent Registration No. 0620493 discloses a process for producing a carbon material by using an organic material comprising at least one silicon source containing at least one silicon compound and at least one carbon source for generating carbon by heating and at least one nitrogen source, A method of producing a silicon carbide material by a drying and reaction sintering process, and a reaction sintered body. The silicon carbide material produced by the above process has a density of 2.90 g / cm 3 or more and contains nitrogen of 150 ppm or more. The silicon carbide reaction sintered body can form SiC by the reaction of carbon and silicon, but an excessive amount of Si is added for densification, and this excess Si remains as unreacted residual silicon after caking.

한편, 대한민국특허 제10-0329255호 및 제10-0760342호에서는 질소가스를 질소원으로 사용하여 탄화규소에 질소를 도핑하는 방법을 제시한다. 그러나 이러한 공정으로 제조된 탄화규소 소재의 비저항은 1 ∼ 10 Ω·cm 정도로서 방전가공법으로 가공하기에는 비저항이 너무 높은 단점을 갖고 있다. Korean Patent No. 10-0329255 and No. 10-0760342 disclose a method of doping nitrogen into silicon carbide by using nitrogen gas as a nitrogen source. However, the resistivity of the silicon carbide material produced by such a process is in the range of 1 to 10 Ω · cm, and the resistivity is too high to be processed by the electric discharge machining method.

한편, 저저항 탄화규소 소재를 제조하는 새로운 방법이 최근에 보고되었는데, 이를 요약하면 탄화규소에 질소원을 포함하는 소결조제를 첨가하여 액상 소결방법으로 질소가 도핑된 탄화규소 소재를 제조함으로써 방전 가공이 가능할 정도로 체적비저항을 크게 낮춘 탄화규소 소결체 및 그 조성이 그것이다.A new method for manufacturing a low resistance silicon carbide material has recently been reported. To summarize, a sintering aid containing a nitrogen source is added to silicon carbide to produce a nitrogen-doped silicon carbide material by a liquid phase sintering method. A silicon carbide sintered body having a significantly reduced volume resistivity to the extent possible and its composition.

이와 관련하여 대한민국 등록특허 제0917038호에서는 서브마이크론 β-SiC 분말에 원료전체 중량에 대해 1∼20%의 나노크기 β-SiC 분말을 첨가하여 소결성을 증가시키고, 질화알루미늄과 특정의 금속산화물 중에서 선택되는 소결조제를 0.1∼2 중량%를 첨가하여 아르곤 또는 질소 분위기에서 가압소결하여 제조한 탄화규소 소재를 제공한다. 상기 방법으로 제조된 탄화규소 소재는 체적비저항이 9×10-3 ∼ 5.0×10-1 Ω·cm 범위로서 방전 가공이 비교적 용이한 소재를 제공한다.In this connection, Korean Patent Registration No. 0917038 discloses a method of increasing the sinterability by adding 1 to 20% of nano-sized? -SiC powder to the submicron? -SiC powder to the total weight of the raw material, and selecting between aluminum nitride and a specific metal oxide And 0.1 to 2% by weight of a sintering auxiliary agent is added thereto, followed by pressure sintering in an atmosphere of argon or nitrogen. The silicon carbide material produced by the above method has a volume resistivity in the range of 9 × 10 -3 to 5.0 × 10 -1 Ω · cm, which provides a material with relatively easy discharge processing.

한편, 대한민국 등록특허 제1040761호에서는 폴리실록센, 탄소전구체, β-SiC, 질화알루미늄(AlN) 및 희토류금속산화물을 포함하는 저저항 반응 가압소결 탄화규소 소재 조성물 및 탄화규소 소결체 및 이의 제조방법을 개시하였다. 상기 방법으로 제조된 탄화규소 소재는 미반응 잔류 규소(Si)가 없고, 체적비저항이 1×10-4 ∼ 5×10-2 Ω·cm 범위로서 방전 가공이 비교적 용이한 장점을 갖는다. 또한, 대한민국 등록특허 제1178234호에서는 탄화규소와, 이트륨나이트레이트(yttrium nitrate) 및 그 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나를 구성물질로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 세라믹스 제조용 조성물과, 이를 이용하여 제조되어 소결밀도가 3.20 ∼ 3.60 g/cm3, 도핑된 질소량이 300 ∼ 2000 ppm으로 매우 높은 값을 나타내고, 상온에서 체적 비저항이 1×10-4∼ 9×10-3 Ω·cm로 낮아 전기전도성이 매우 우수하며, 4K(-269℃) ∼ 100K(-173℃) 온도 구간에서 온도가 낮아짐에 따라 체적비저항이 오히려 낮아지는 거동을 나타내는 특징을 갖는 탄화규소 세라믹스 제조용 조성물, 탄화규소 세라믹스 및 그 제조 방법을 제공한다. 상기 대한민국 등록특허 제0917038호, 제1040761호 및 제1178234호에서 개시된 탄화규소 소재는 체적비저항은 낮으나, 내마모부품으로 사용시 매우 중요한 물성인 경도가 보고되지 않았고, 소결방법으로 가압소결을 사용함으로써 제조 단가가 매우 높은 단점을 갖는다.Korean Patent No. 1040761 discloses a low resistance reaction pressure sintered silicon carbide composition and a silicon carbide sintered body containing a polysiloxane, a carbon precursor,? -SiC, aluminum nitride (AlN) and a rare earth metal oxide, and a method for producing the same. Respectively. The silicon carbide material produced by the above method has no unreacted residual silicon (Si) and has a volume resistivity in the range of 1 x 10 < -4 > to 5 x 10 < -2 > Korean Patent No. 1178234 discloses a composition for preparing silicon carbide ceramics comprising at least one selected from silicon carbide, yttrium nitrate and a compound thereof as a constituent material, The sintered density is 3.20 ~ 3.60 g / cm 3 , the amount of doped nitrogen is 300 ~ 2000 ppm and the volume resistivity is low at 1 × 10 -4 ~ 9 × 10 -3 Ω · cm at room temperature. And a characteristic that the volume resistivity is rather lowered as the temperature is lowered in a temperature range of 4K (-269 ° C) to 100K (-173 ° C), a composition for producing silicon carbide ceramics, a silicon carbide ceramics and a method for producing the same . The silicon carbide materials disclosed in Korean Patent Nos. 0917038, 1040761 and 1178234 have low specific volume resistivity, but hardness, which is a very important physical property when used as a wear resistant part, has not been reported. It has a disadvantage that the unit price is very high.

요컨대, 상기 이전 발명의 탄화규소 소재는 고상소결이나 액상소결 기구(mechanism)를 사용하여 상압소결로 제조시에는 체적비저항이 100 Ω·cm 이상으로 너무 커서 방전 가공이 어렵고, 가압소결로 제조된 전기전도성 탄화규소 소재는 체적비저항이 낮아 전기전도성이 매우 우수하나 가압소결이라는 공정이 경제적으로 너무 고가의 공정이라는 단점을 가진다.In short, the silicon carbide material of the prior invention is difficult and too large to discharge machining the solid-phase sintering or liquid phase has a specific volume resistance when a normal pressure sintering produced using the sintering apparatus (mechanism) to more than 10 0 Ω · cm, made of a hot pressing Electrically conductive silicon carbide materials have a low volume resistivity and thus have excellent electrical conductivity, but the process of pressure sintering is economically too expensive.

본 발명은 전술한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하고, 상압소결 탄화규소 벌크 소재의 새로운 기술영역을 개척하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위이므로 방전가공이 가능하고, 밀도가 3.10∼3.45 g/cm3 범위로서 치밀하며, 경도가 24~30 GPa 범위로서 충분한 경도를 확보할 수 있는 고경도 전기전도성 상압소결 탄화규소 벌크 소재를 제조하기 위한 조성물 및 이를 이용한 탄화규소 벌크 소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above and to pioneer a new technical field of a pressureless-pressure sintered silicon carbide bulk material. The present invention is characterized by having a volume specific resistance of 5 × 10 -3 to 9 × 10 Since -1 Ω · cm range, the electric discharge machining is possible, and a density of a dense 3.10~3.45 g / cm 3 range, hardness of 24 to a high hardness which can ensure a sufficient hardness as 30 GPa range also electrically conductive normal pressure sintering of silicon carbide A composition for producing a bulk material, and a silicon carbide bulk material using the same.

또한, 본 발명은 탄화규소 소재 제조과정에서 실리콘(Si)을 첨가하지 않을 뿐만 아니라, SiC 분말을 주원료로 사용하여 액상소결 공정으로 제조되므로 잔류 실리콘이 생성되지 않도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to prevent the formation of residual silicon since silicon (Si) is not added during the production of silicon carbide materials and SiC powder is used as a main raw material to be manufactured by the liquid phase sintering process.

또한, 본 발명은 가압소결 공정을 사용하지 않고, 고가의 나노 크기 탄화규소 입자를 사용하지 않으며, 보다 구체적으로는 서브마이크론(submicron) 및 마이크론(micron) 크기의 베타상 탄화규소 분말만을 사용함에도 불구하고, 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위이고, 밀도가 3.10∼3.45g/cm3 범위이며, 경도가 24~30 GPa 범위인 고경도 전기전도성 SiC 벌크 소재를 상압소결 및 상대적으로 저온의 소결온도 조건으로 제조하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention does not use expensive sintered silicon carbide particles without using a pressure sintering process, and more specifically, uses only submicron and micron sized beta phase silicon carbide powders Having a volume resistivity in the range of 5 × 10 -3 to 9 × 10 -1 Ω · cm at room temperature, a density in the range of 3.10 to 3.45 g / cm 3 and a hardness in the range of 24 to 30 GPa, Another object of the present invention is to produce the material under sintering temperature conditions of normal pressure sintering and relatively low temperature.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 평균입도 서브마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와; 입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 평균입도 마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와; 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al의 질화물과 Ti의 질화물; 및 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지의 소결조제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재 제조용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) a step (b) of heating a mixture of beta-SiC having an average particle size of submicron; Beta-phase silicon carbide (β-SiC) having an average particle size of microns as seed particles for promoting particle growth; A nitride of Al and a nitride of Ti serving as a material forming a liquid phase with a nitrogen source; And at least one sintering auxiliary selected from oxides of Y, Al, and Ca added to form a liquid phase and to lower the sintering temperature, characterized by comprising a high density and high hardness, and a pressureless sintered carbonization A composition for producing a silicon material is provided.

전체중량을 100 중량%로 하였을 때, 상기 서브마이크론 크기의 β-SiC 분말 85.0 ~ 95.0 중량%, 상기 마이크론 크기의 β-SiC 분말 0.1 ~ 7.0 중량%, 질소원과 액상을 형성하는 물질로 동시에 작용하는 Al 및 Ti 의 질화물은 0.5 ~ 5.0 중량%, 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca 의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지는 1.0 ~ 12.0 중량%를 포함하며, 상기 (Al의 질화물)/(Ti의 질화물)은 5 ~ 20 범위인 것이 바람직하다.SiC powder having a submicron size of from 85.0 to 95.0% by weight, the micron sized β-SiC powder of from 0.1 to 7.0% by weight, a nitrogen source and a material forming a liquid phase 0.5 to 5.0% by weight of nitrides of Al and Ti, 1.0 to 12.0% by weight of at least one oxide selected from Y, Al and Ca oxides added to form a liquid phase and lowering the sintering temperature, ) / (Nitride of Ti) is preferably in the range of 5 to 20.

분무건조공정을 위하여 상기 조성물 100 중량%에 대하여 유기 첨가제가 0.5 ~ 5 중량% 더 첨가되는 것이 바람직하다.It is preferable that 0.5 to 5% by weight of an organic additive is added to 100% by weight of the composition for spray-drying.

상기 유기 첨가제는, 분산제로서, 설포닉산(sulphonic acid), 알지네이트산 소듐염 (alginic acid of sodium salt), 폴리옥시에틸렌 악틸페놀 에테르(polyoxyethylene actylphenol ether) 중에서 선택되는 적어도 한가지 물질을 사용하며, 결합재로서, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐브틸란 중에서 선택되는 적어도 한가지 물질을 사용하는 것이 바람직하다.The organic additive may include at least one material selected from the group consisting of sulphonic acid, alginic acid of sodium salt and polyoxyethylene actylphenol ether as a dispersant, , Polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polyvinylbutylene is preferably used.

또한, 본 발명은 평균입도 서브마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와; 입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 평균입도 마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와; 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al의 질화물과 Ti의 질화물; 및 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지의 소결조제;를 포함하는 조성물을 소성하여 제조되며, 밀도가 3.10 ~ 3.45 g/cm3범위이고, 경도가 24 ~ 30 GPa 범위이고, 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm인 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재를 제공한다.The present invention also relates to a process for the preparation of beta-SiC (beta-SiC) having an average particle size of submicron; Beta-phase silicon carbide (β-SiC) having an average particle size of microns as seed particles for promoting particle growth; A nitride of Al and a nitride of Ti serving as a material forming a liquid phase with a nitrogen source; And at least one sintering auxiliary selected from oxides of Y, Al, and Ca added to form a liquid phase and to lower the sintering temperature, wherein the density is in the range of 3.10 to 3.45 g / cm < 3 & Characterized in that it has a hardness in the range of 24 to 30 GPa and a volume resistivity at room temperature of 5 x 10 -3 to 9 x 10 -1 Ω · cm, characterized in that the pressureless sintered silicon carbide material having high density, high hardness and low specific volume resistivity at room temperature Lt; / RTI >

상기 소성은 상압에서 이루어지는 것이 바람직하다.The firing is preferably performed at normal pressure.

상기 소성 후의 탄화규소 입자는 코아/쉘 구조를 가지는 것이 바람직하다.It is preferable that the silicon carbide particles after firing have a core / shell structure.

또한, 본 발명은 평균입도 서브마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와; 입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 평균입도 마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와; 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al의 질화물과 Ti의 질화물; 및 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지의 소결조제를 포함하는 조성물에 유기 첨가제 및 용매를 추가로 첨가하여 혼합물의 슬러리를 제조하는 단계; 상기 혼합물의 슬러리를 건조한 후 성형체를 제조하는 단계; 상기 성형체를 상압소결하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a process for the preparation of beta-SiC (beta-SiC) having an average particle size of submicron; Beta-phase silicon carbide (β-SiC) having an average particle size of microns as seed particles for promoting particle growth; A nitride of Al and a nitride of Ti serving as a material forming a liquid phase with a nitrogen source; And further adding an organic additive and a solvent to a composition comprising at least one sintering auxiliary selected from oxides of Y, Al and Ca added to form a liquid phase and to lower the sintering temperature to prepare a slurry of the mixture; Drying the slurry of the mixture to prepare a shaped body; And sintering the shaped body by pressure-sintering. The present invention also provides a method of producing a pressureless sintered silicon carbide material having high density, high hardness, and low specific volume resistivity at room temperature.

상기 상압소결하는 단계에서 소결온도는 1850 ~ 2000℃의 범위인 것이 바람직하다.The sintering temperature in the above-described normal pressure sintering step is preferably in the range of 1850 to 2000 ° C.

상기 상압소결하는 단계에서 소결 분위기는 질소 분위기인 것이 바람직하다.The sintering atmosphere in the above-described normal pressure sintering step is preferably a nitrogen atmosphere.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위이므로 방전가공이 가능하고, 밀도가 3.10∼3.45 g/cm3 범위로서 치밀하며, 경도가 24 ~ 30 GPa 범위로서 충분한 경도를 확보할 수 있는 고경도 전기전도성 상압소결 탄화규소 벌크 소재를 제조하기 위한 조성물 및 이를 이용한 탄화규소 벌크 소재의 제조가 가능하다.As described above, according to the present invention, since the volume resistivity is in the range of 5 × 10 -3 to 9 × 10 -1 Ω · cm at room temperature, discharge processing is possible, the density is in the range of 3.10 to 3.45 g / cm 3 , Is in the range of 24 to 30 GPa, it is possible to manufacture a composition for producing a high hardness electrically conductive pressureless sintered silicon carbide bulk material and a silicon carbide bulk material using the same.

또한, 탄화규소 소재 제조과정에서 실리콘(Si)을 첨가하지 않을 뿐만 아니라, SiC 분말을 주원료로 사용하여 액상소결 공정으로 제조되므로 잔류 실리콘이 생성되지 않도록 하는 작용효과가 기대된다.In addition, not only silicon (Si) is added in the process of producing silicon carbide materials, but SiC powder is used as a main raw material and is produced in the liquid phase sintering process, so that an action effect of preventing the formation of residual silicon is expected.

또한, 가압소결 공정을 사용하지 않고, 고가의 나노 크기 탄화규소 입자를 사용하지 않으며, 보다 구체적으로는 서브마이크론(submicron) 및 마이크론(micron) 크기의 베타상 탄화규소 분말만을 사용함에도 불구하고, 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm 범위이고, 밀도가 3.10∼3.45g/cm3 범위이며, 경도가 24 ~ 30 GPa 범위인 고경도 전기전도성 SiC 벌크 소재를 상압소결 및 상대적으로 저온의 소결온도 조건으로 제조할 수 있어 공정상 유리한 작용효과가 기대된다.In addition, although expensive sintered nano-sized silicon carbide particles are not used without using a pressure sintering process, and more specifically, only beta-phase silicon carbide powders of submicron and micron sizes are used, Conductive electrical SiC bulk material having a volume resistivity in the range of 5 × 10 -3 to 9 × 10 -1 Ω · cm, a density in the range of 3.10 to 3.45 g / cm 3 and a hardness in the range of 24 to 30 GPa, Sintering and relatively low temperature sintering temperature conditions. Therefore, it is expected that the advantageous effect is obtained in the process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 상압소결방법으로 제조된 코아/쉘 구조를 가지는 입자들로 구성된 전기전도성 탄화규소 소재의 대표적인 미세조직이다.
도 2는 본 발명의 상압소결방법으로 제조된 코아/쉘 구조를 가지는 입자들로 구성된 전기전도성 탄화규소 소재의 도식적인 미세조직으로서 코아와 쉘을 명확히 보여주며, 액상이 삼중점에 존재함을 보여준다.1 is a representative microstructure of an electrically conductive silicon carbide material composed of particles having a core / shell structure manufactured by the pressureless sintering method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 clearly shows the core and shell as a schematic microstructure of an electrically conductive silicon carbide material composed of particles having a core / shell structure prepared by the pressureless sintering method of the present invention, showing that the liquid phase is present at the triple point.

이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예 및 첨부되는 도면을 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail below on the basis of preferred embodiments and the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에서는 특히 주원료로서 평균입도 서브마이크론 크기의 β-SiC 분말에 입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 평균입도 마이크론 크기의 β-SiC 분말을 첨가하였고, 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 AlN과 TiN을 동시에 첨가하였으며, 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위한 소결조제로서 Y2O3와 Al2O3를 동시에 첨가하여 상압소결 공정으로 소결체를 제조한 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 소결조제는 위 Y2O3와 Al2O3 이외에도 Y, Al, Ca 의 산화물 형태면 무엇이든 가능하며, 택일적으로 사용하는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, β-SiC powder having an average particle size of micron size as seed particles for promoting grain growth was added to β-SiC powder having an average particle size of submicron as an main raw material, And Y 2 O 3 and Al 2 O 3 were simultaneously added as a sintering aid for lowering the sintering temperature to produce a sintered body by a normal pressure sintering process. Here, the sintering assistant may be any one of Y, Al, and Ca oxides in addition to the Y 2 O 3 and Al 2 O 3 phases, and may be used alternatively.

본 발명에 따르면, 탄화규소의 소결시 SiC 입자 표면의 SiO2와 AlN 및 TiN 표면의 Al2O3 및 TiO2가 Y2O3 및 Al2O3와 반응하여 액상을 형성하며, 이러한 액상에 AlN, TiN, SiC가 일부 녹아 들어감으로써, Y-Ti-Al-Ca-Si-O-C-N계 공융 액상이 형성되며, 위 액상이 액상소결 기구로 치밀화를 일으켜, 소결밀도가 3.10g/cm3 이상인 벌크 탄화규소 소재를 제조하는 것이 가능하다. According to the present invention, SiO 2 on the surface of SiC particles and Al 2 O 3 and TiO 2 on the surfaces of AlN and TiN react with Y 2 O 3 and Al 2 O 3 to form a liquid phase during sintering of silicon carbide, AlN, TiN, SiC, some melted by entering, Y-Ti-Al-Ca -Si-OCN -based eutectic liquid phase is formed, above the liquid phase is caused in a dense liquid phase sintering mechanism, the sintering density of 3.10g / cm 3 or more bulk It is possible to produce a silicon carbide material.

또한, 상기 액상은 용해-재석출 기구로 탄화규소 입자의 입자성장을 일으키며, 용해-재석출 기구로 입자 성장시 종자 입자로 첨가한 마이크론 크기의 β-SiC 입자에 비해 상대적으로 높은 용해도를 갖는 서브마이크론 크기의 β-SiC의 용해에 의해, 액상에 용해된 Si 및 C 원자가 마이크론 β-SiC 입자 주변에 석출되는데, 이때 석출되는 조성은 소결 온도와 압력에서 열역학적인 평형조성이며, 질소(N)는 SiC 격자에 용해도를 가지므로 질소가 도핑된 SiC가 석출되어 코아/쉘 구조를 갖는 입자를 형성하게 된다. The liquid phase causes grain growth of the silicon carbide particles by the dissolution-re-precipitation mechanism. The dissolution-re-precipitation mechanism causes the sub-particles having a relatively high solubility as compared with the micron- sized β- The dissolution of micron-sized β-SiC precipitates Si and C atoms dissolved in the liquid phase around the micron β-SiC grains. The precipitated composition is a thermodynamic equilibrium composition at sintering temperature and pressure, and nitrogen (N) Since the SiC lattice has solubility, nitrogen-doped SiC precipitates to form particles having a core / shell structure.

한편, Al 및 Ti의 질화물을 동시에 첨가할 때, 발휘되는 각별한 작용효과를 설명하면 다음과 같다. Al 및 Ti의 질화물을 동시에 첨가하게 되면 Ti-Al-Ca-Si-O-C-N계 액상을 형성하게 되는데, Al의 질화물만 첨가되었을 때 형성하는 Al-Ca-Si-O-C-N계 액상 및 Ti의 질화물만 첨가되었을 때 형성하는 Ti-Ca-Si-O-C-N계 액상 보다 Ti-Al-Ca-Si-O-C-N계 액상에서의 질소의 용해도가 더 높게 되고, 따라서 SiC의 쉘 부분에 질소의 도핑 농도가 더 높아지는 결과가 되며, 이에 따라 상압소결 SiC 소재인데도 불구하고 매우 낮은 전기비저항이 얻어질 수 있다. On the other hand, the specific effects exerted when the nitrides of Al and Ti are added at the same time are as follows. Al and Ti are simultaneously added to form a Ti-Al-Ca-Si-OCN-based liquid phase. Only the nitride of Al-Ca-Si-OCN and the nitride of Ti formed when only the nitride of Al is added , The solubility of nitrogen in the Ti-Al-Ca-Si-OCN-based liquid phase becomes higher than that of the Ti-Ca-Si-OCN-based liquid phase formed at the time of formation of SiC, And thus, an extremely low electrical resistivity can be obtained even though it is an atmospheric pressure sintered SiC material.

질화물로서 상압소결이 가능하면서 동시에 전기전도성이 확보될 수 있는 최적의 조성은 Al과 Ti의 질화물이며, 이는 본 발명의 특징을 이룬다. 이들은 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 한 가지 이상의 물질과 함께 SiC에 첨가되었을 때 상압소결이 가능하고, 소결 도중에 Al과 Ti의 질화물 중의 Al 및 Ti 뿐만 아니라 질소가 액상에 포화될 때 까지 용해되며, 용해-제석출 공정으로 SiC 입자의 입자성장이 일어날 때에, 질소를 포함하는 평형조성이 종자로 첨가된 마이크론 SiC 입자의 표면에 석출됨으로써 질소가 도핑된 쉘 부분을 갖는 SiC 입자가 구현되고 이러한 SiC 입자들로 구성된 탄화규소는 전기전도성이 매우 우수하다고 할 수 있다. 또한, 본 발명은 쉘 부분에 질소를 도핑한 것이 차이점이고, 이러한 질소 도핑된 쉘 부분을 갖는 SiC 입자가 전기전도성을 부여하는 역할을 한다.The optimum composition capable of sintering at atmospheric pressure as a nitride and ensuring electrical conductivity is a nitride of Al and Ti, which characterizes the present invention. They can be sintered at atmospheric pressure when added to SiC together with one or more materials selected from Y, Al and Ca oxides added to form a liquid phase and to lower the sintering temperature. Al and Ti in the nitrides of Al and Ti In addition, when nitrogen is dissolved in the liquid phase, the equilibrium composition containing nitrogen is precipitated on the surface of the seeded micron SiC particles when the grain growth of the SiC particles occurs by the dissolution-precipitation process, SiC particles having a shell part made of silicon carbide are realized, and silicon carbide composed of such SiC particles has excellent electric conductivity. Further, the present invention is different in that the shell portion is doped with nitrogen, and the SiC particles having such a nitrogen-doped shell portion serve to impart electrical conductivity.

특히 Al 및 Ti 질화물 외에 다른 질화물, 예를 들면 B 및 Si의 질화물 등은 질소원으로 작용이 가능하나 상압소결이 어려운 단점이 있다.
In particular, nitrides other than Al and Ti nitrides, such as nitrides of B and Si, can act as a nitrogen source, but have a disadvantage in that pressure-sintering is difficult.

만일 가압소결을 하는 경우에는 20 ~ 40 MPa의 압력이 가해지므로 질소의 도핑이 촉진되지만, 상압소결에서는 압력의 도움이 없어서 질소의 효과적인 도핑이 매우 어려운데, 본 발명에서는 이와 같은 어려움을 해결할 수 있다.In the case of pressure sintering, a pressure of 20 to 40 MPa is applied, so that doping of nitrogen is promoted. However, effective pressure doping is difficult in normal pressure sintering because of no pressure. In the present invention, this difficulty can be solved.

또한, Al 및 Ti의 질화물을 동시에 첨가하게 되면 SiC 표면의 SiO2, AlN 표면의 Al2O3, TiN 표면의 TiO2 및 SiC, TiN, AlN 등이 반응하여 Ti-Al-Ca-Si-O-C-N계 육성분계 이상의 다성분계 액상을 형성하여 SiC의 소결을 보다 촉진시킴으로써 압력을 가하지 않고도 2000℃ 이하의 저온의 상압소결 공정으로도 탄화규소 소재의 치말화를 가능하게 할 수 있다. When Al and Ti nitride are simultaneously added, SiO 2 on the surface of the SiC, Al 2 O 3 on the surface of the AlN, TiO 2 on the surface of the TiN, and SiC, TiN and AlN react to form Ti-Al- A multi-component liquid phase higher than that of the hydrothermal reforming material is formed to further accelerate the sintering of SiC, thereby enabling the silicon carbide material to be corroded even at a low-temperature sintering process at a low temperature of 2000 ° C or less without applying pressure.

한편, SiC 입자의 쉘 부분에 고용된 질소는 n형 도펀트(dopant)로 작용하여 SiC 소재의 전기비저항을 현저하게 낮추어서 탄화규소의 상온에서의 체적비저항이 매우 낮아 방전가공이 가능한 특징을 갖는다.On the other hand, the nitrogen dissolved in the shell portion of the SiC particles acts as an n-type dopant, and the electrical resistivity of the SiC material is remarkably lowered, so that the silicon carbide has a very low specific resistivity at room temperature.

종래에 탄화규소 소재에서 체적 비저항이 매우 낮은 전도성 탄화규소 세라믹스가 보고되었으나, 이러한 소재는 모두 가압소결공정으로 제조되었고, 미세조직 상에 SiC 입자가 코아/쉘 구조를 명확하게 나타내지 않았으며, 높은 경도값에 대해서는 보고되지 않았음에 비하여, 본 발명의 탄화규소 소재는 전기비저항이 매우 낮으면서 동시에 24∼30 GPa 범위의 고경도를 갖는 우수한 발명에 해당된다.Conventionally, conductive silicon carbide ceramics having very low specific volume resistivity have been reported in silicon carbide materials. However, all of these materials have been produced by a pressure sintering process, and SiC particles on the microstructure have not clearly shown the core / shell structure, But the silicon carbide material of the present invention is an excellent invention having a very low electrical resistivity and a high hardness in the range of 24 to 30 GPa.

고경도와 관련하여, 일반적으로 석출되는 SiC의 조성과 원래 첨가한 SiC 입자의 조성이 다르면 액상소결 SiC 에서 코어/쉘 구조가 나타날 수 있는데, 본 발명의 탄화규소는 쉘 부분이 질소가 도핑된 탄화규소로 구성되어 있다는 특징이 있고, 질소 도핑에 SiC의 경도에 미치는 영향은 보고된 바가 없으나, 본 발명에서 질소 도핑된 쉘과 비교적 순수한 코아로 구성된 SiC 입자가 형성되면 경도가 매우 우수한 SiC 소재가 얻어짐을 실험적으로 알 수 있었다. 이와 같이 경도가 향상되는 이유는 쉘 부분에 도핑된 질소가 SiC의 탄소(carbon) 자리를 차지하게 되는데, 탄소의 원자 크기 보다 큰 질소가 탄화규소 내의 탄소 자리에 치환됨으로써 전체적인 격자(lattice)가 압축응력을 받게 되고 이러한 압축응력은 경도를 향상시키는 기구(mechanism)로 작용할 수 있기 때문이다. 그러므로, 쉘 부분에서 측정되는 질소농도가 높으면 경도 향상에 유리하며, 이는 본 발명의 특징을 이룬다.With respect to the hardness, the core / shell structure may appear in the liquid phase sintered SiC if the composition of the generally precipitated SiC and the composition of the originally added SiC particles are different. In the silicon carbide of the present invention, the shell portion is composed of silicon carbide The effect of nitrogen doping on SiC hardness has not been reported. However, in the present invention, when a SiC particle composed of a nitrogen-doped shell and a relatively pure core is formed, a SiC material having a very high hardness is obtained Experimental results were obtained. The reason for the increase in hardness is that the doped nitrogen in the shell portion occupies the carbon position of the SiC. Since the nitrogen larger than the atomic size of the carbon is substituted for the carbon in the silicon carbide, the entire lattice is compressed And the compressive stress can act as a mechanism for improving the hardness. Therefore, if the concentration of nitrogen measured at the shell portion is high, it is advantageous to improve the hardness, which is characteristic of the present invention.

이와 같은 본 발명의 탄화규소 벌크 소재는 복잡형상 고온구조재료, 반도체 공정 장비용 부품, 내플라즈마용 부품, 반도체 공정용 더미 웨이퍼, 플라즈마 스크린, 초점링(focus ring), 엣지링(edge ring), 내부식성 전극소재로 응용될 때 큰 장점을 갖는다.
Such a silicon carbide bulk material of the present invention can be used for the production of complex shaped high temperature structural materials, parts for semiconductor processing equipment, parts for plasma, dummy wafers for semiconductor processing, plasma screens, focus ring, edge ring, And has a great advantage when applied as a corrosion-resistant electrode material.

- 실시예- Example

본 발명의 실시예에서는 특히 주원료로서 평균 서브마이크론의 입도를 갖는 베타상 탄화규소를 사용하였으며, 여기에 입자성장의 종자입자로 평균 마이크론의 입도를 갖는 베타상 탄화규소를 첨가하였고, 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al 및 Ti의 질화물과 소결첨가제로서 작용하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지의 물질을 첨가함으로써 전도성 및 고경도를 갖는 탄화규소 소재를 제조하였다.Beta-phase silicon carbide having an average submicron particle size was used as the main raw material in the present invention, beta-phase silicon carbide having an average micron particle size was added as seed particles for particle growth, and nitrogen source and liquid phase A silicon carbide material having conductivity and hardness was prepared by adding at least one material selected from among Y, Al, and Ca oxides serving as a forming material and serving as a sintering additive.

본 발명의 질소원 및 소결첨가제로 작용하는 AlN 및 TiN과 또 다른 소결첨가제로 사용되는 Y2O3, Al2O3, CaO 등을 포함하는 구성물질은 소결온도에서 주원료인 서브마이크론의 입도를 갖는 베타상 탄화규소 표면과 종자 입자로 첨가된 마이크론의 입도를 갖는 베타상 탄화규소 표면에 각각 형성되는 이산화규소(SiO2)와 반응하여 질소를 포함하는 사성분계 또는 그 이상의 다성분계 공융 액상을 형성하며, 탄화규소 상압소결온도로는 비교적 낮은 1850 ~ 2000℃의 온도범위에서도 소결이 충분히 가능하다. 이는 마이크론의 평균 입도를 갖는 베타상의 탄화규소가 공융 액상에서 용해-재석출 공정에 의한 입자성장을 촉진함으로써 2000℃ 이하의 비교적 낮은 온도에서 압력을 가하지 않고도 소결이 가능한 것이다.AlN and TiN serving as the nitrogen source and sintering additive of the present invention and the constituent materials including Y 2 O 3 , Al 2 O 3 and CaO used as another sintering additive have a submicron particle size Reacts with silicon dioxide (SiO 2 ), which is formed on the surface of beta-phase silicon carbide having a beta-phase silicon carbide surface and a particle size of micron added as seed particles, to form a four component or more multicomponent eutectic liquid phase containing nitrogen , Sintering is sufficiently possible even in the temperature range of 1850 to 2000 ° C., which is relatively low as the silicon carbide pressure-sintering temperature. This is because beta-phase silicon carbide having an average particle size of microns promotes grain growth by a dissolution-re-precipitation process in a eutectic liquid phase, thereby enabling sintering without applying pressure at a relatively low temperature of 2000 ° C or lower.

본 발명의 탄화규소 소재는 (1) 소결온도가 1850 ~ 2000℃의 범위로 매우 낮고, (2) 소결시간이 0.5 ~ 6시간으로 짧으며, (3) 가압장치가 필요없는 상압소결 공정으로 제조되므로 소결 장비 및 공정이 간단하고, (4) 아르곤이나 헬륨에 비해 경제적인 질소 가스를 사용하며, (5) 값비싼 탄화규소 나노 분말을 사용하지 않으므로 매우 경제적인 장점이 있다. The silicon carbide material of the present invention is characterized by (1) a very low sintering temperature in the range of 1850 to 2000 ° C, (2) a sintering time as short as 0.5 to 6 hours, and (3) (4) It uses economical nitrogen gas compared to argon or helium, and (5) It does not use costly silicon carbide nanopowder, so it has a very economical advantage.

본 발명의 조성 물질 각각에 대해 자세하게 설명하면 이하와 같다. Each of the composition materials of the present invention will be described in detail as follows.

탄화규소 소재 제조용 조성물에서, (1) 평균 입도 서브마이크론 크기의 β-SiC 분말은 상기 조성물 전체중량을 100 중량부로 하였을 때, 85.0 ~ 95.0 중량부이며, (2) 평균 입도 마이크론 크기의 β-SiC 분말은 상기 조성물 전체중량을 100 중량부로 하였을 때, 0.1 ~ 7.0 중량부이며, (3) 상기 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al 및 Ti 의 질화물은 상기 조성물 전체중량을 100 중량부로 하였을 때, 0.5 ~ 5.0 중량부이며, 이 때 (Al의 질화물)/(Ti 의 질화물)은 중량비 기준으로 5 ~ 20 범위이고, (4) 상기 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca 의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지의 물질은 상기 조성물 전체중량을 100 중량부로 하였을 때, 1.0 ~ 12.0 중량부인 것이 바람직하다. (1) β-SiC powder having an average particle size of submicron is 85.0 to 95.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the composition, (2) β-SiC having an average particle size of micron size (3) the nitrides of Al and Ti acting as a material forming a liquid phase with the nitrogen source, when the total weight of the composition is set to 100 parts by weight, (Al) / (Ti nitride) is in the range of 5 to 20 on a weight basis, and (4) Y, Al, and Ti are added to form the liquid phase and lower the sintering temperature, And Ca is preferably 1.0 to 12.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the composition.

한편, 상기 조성물에는 후속 분무건조공정을 위하여 유기 첨가제를 상기 조성물 100중량부에 대하여 추가로 0.5 ~ 5.0 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 분무건조공정이 반드시 수행되어야 하는 것은 아니며, 따라서 유기 첨가제의 첨가여부도 선택사항에 해당된다.Meanwhile, it is preferable to add 0.5 to 5.0 parts by weight of the organic additive to 100 parts by weight of the composition for the subsequent spray drying process. However, such a spray drying process is not necessarily performed, and thus the addition of organic additives is also an option.

상기 서브마이크론 β-SiC 분말은 주원료로서 85.0 중량% 미만으로 첨가되면 전기전도성이 낮은 산화물 또는 AlN 등의 비중이 상대적으로 높아져 체적비저항이 9×10-1 Ω·cm을 초과하게 되므로 방전 가공이 어려운 단점이 있고, 산화물과 TiN의 비중이 상대적으로 높아져 탄화규소 소재의 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지는 단점이 있다. 또한, 서브마이크론 β-SiC 분말이 95.0 중량%를 초과하여 첨가되면 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al 및 Ti의 질화물 및 소결첨가제인 Y, Al, Ca의 산화물이 너무 적게 첨가되는 결과가 되므로 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지는 단점이 있다. When the submicron β-SiC powder is added in an amount less than 85.0% by weight as the main raw material, the specific gravity of the oxide or AlN having low electrical conductivity is relatively high and the specific resistivity exceeds 9 × 10 -1 Ω · cm. And the specific gravity of the oxide and TiN is relatively high, so that the sintered density of the silicon carbide material is lowered to less than 3.10 g / cm < 3 & gt ;. Also, when the submicron? -SiC powder is added in an amount exceeding 95.0% by weight, nitrides and nitrides of Al and Ti, which act as a substance forming a liquid phase, and oxides of Y, Al and Ca, which are sintering additives, So that the sintered density is lowered to less than 3.10 g / cm < 3 & gt ;.

상기 마이크론 β-SiC 분말은 0.1 중량% 미만으로 첨가되면 종자 입자로 작용효과가 거의 없어서 입자 성장이 지연되고 이에 따른 질소가 도핑된 쉘 부분의 면적이 너무 적어서 체적비저항이 9×10-1 Ω·cm를 초과하여 높아지는 단점이 있고, 7.0 중량%를 초과하여 첨가되면 소결성이 저하되어 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지는 단점이 있다. 상기 질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al 및 Ti의 질화물이 0.5 중량% 미만으로 첨가되면 질소 도핑 효과가 너무 적어서 제조된 탄화규소 소재의 체적 비저항이 9×10-1 Ω·cm를 초과하여 높아져서 방전 가공이 어려운 단점이 있고, 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지는 단점이 있으며, 5.0 중량%를 초과하여 첨가되면 소결성이 오히려 떨어져서 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지고, 또한, 제조된 탄화규소 소재의 경도가 24 GPa 미만으로 낮아지는 단점이 있다.If the added amount of the micron β-SiC powder is less than 0.1% by weight, the grain growth will be delayed due to the insufficient action of the seed particles. Accordingly, the area of the nitrogen-doped shell portion is too small to have a volume resistivity of 9 × 10 -1 Ω · cm, and when it is added in an amount exceeding 7.0% by weight, the sinterability is lowered and the sintered density is lowered to less than 3.10 g / cm < 3 & gt ;. If the addition of less than 0.5% by weight of the nitride of Al and Ti acting as the material forming the liquid phase with the nitrogen source is too small, the nitrogen doping effect is too small, and the volume resistivity of the produced silicon carbide material exceeds 9 10 -1 ? high and has the disadvantage that the discharge machining and is difficult, the sintered density is reduced to less than 3.10 g / cm 3, when added in excess of 5.0% by weight, the sintering property is rather getting off the sintered density decreases to less than 3.10 g / cm 3, Further, there is a disadvantage that the hardness of the produced silicon carbide material is lowered to less than 24 GPa.

또한 (Al의 질화물)/(Ti의 질화물)의 중량비가 5 미만으로 낮아지게 되면 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아짐과 동시에 체적비저항이 9×10-1 Ω·cm 를 초과하여 높아지는 단점이 있고, (Al의 질화물)/(Ti의 질화물)의 중량비가 20을 초과하게 되면 체적비저항이 9×10-1 Ω·cm를 초과하여 높아지는 단점이 있다.Further, when the weight ratio of (nitride of Al) / (nitride of Ti) is lowered to less than 5, the sintered density is lowered to less than 3.10 g / cm 3 and the volume resistivity is higher than 9 × 10 -1 ? And the weight ratio of (nitride of Al) / (nitride of Ti) exceeds 20, the volume resistivity is higher than 9 x 10 < -1 >

상기 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca 의 산화물 중에서 선택되는 한 가지 이상의 물질이 1.0 중량% 미만으로 첨가되면 액상량 감소에 따른 소결밀도 저하가 나타나 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지는 단점이 있고, 12.0 중량%를 초과하여 첨가되면, 소결 도중에 중량감소가 지나치게 많이 일어나서 경제적이지 않으며, 전기절연성 산화물의 비중이 상대적으로 높아져 제조된 탄화규소 소재의 체적 비저항이 9×10-1 Ω·cm를 초과하게 되므로 방전 가공이 어려운 단점이 있다. If less than 1.0 wt% of at least one substance selected from oxides of Y, Al, and Ca added to form the liquid phase and lower the sintering temperature is added, the sintered density decreases with decreasing liquid amount, cm < 3 & gt ;, and when added in an amount exceeding 12.0% by weight, the weight loss during sintering is excessively high, which is not economical and the specific gravity of the electrically insulating oxide is relatively high. X 10 < -1 > OMEGA .cm, which is disadvantageous in that electric discharge machining is difficult.

상기 유기첨가제는 분산제와 결합재를 포함할 수 있으며, 분산제는 설포닉산(sulphonic acid), 알지네이트산 소듐염 (alginic acid of sodium salt), 폴리옥시에틸렌 악틸페놀 에테르(polyoxyethylene actylphenol ether) 중에서 선택되는 한가지 이상의 물질을 사용하는 것이 적합하지만, 상기 물질로 한정하는 것은 아니며, 결합재로는 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐브틸란 등을 사용할 수 있으나, 상기 물질로 한정하는 것은 아니다. 즉, 분무건조 공정으로 탄화규소 과립(granule)을 만들기에 적합한 분산제와 결합재이면 어떤 것이든 사용 가능하다. 또한 본 발명은 첫째, 서브마이크론 탄화규소, 마이크론 탄화규소, Al, Ti 의 질화물 및 Y, Al, Ca 의 산화물로 구성된 조성물에 선택적인 첨가제로서 유기 첨가제 및 용매를 추가로 첨가하여 혼합물의 슬러리를 제조하는 단계; 둘째, 상기 슬러리를 사용하여 분무공정 방법으로 과립을 제조하는 단계; 셋째, 상기 과립을 사용하여 성형체를 제조하는 단계; 넷째, 상기 성형체를 상압소결하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기전도성 및 고경도를 갖는 상압소결 탄화규소 소재의 제조방법을 제공한다.The organic additive may include a dispersant and a binder. The dispersant may be at least one selected from the group consisting of sulphonic acid, alginic acid of sodium salt, and polyoxyethylene actylphenol ether. But it is not limited to these materials, and polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyvinyl butyral, or the like can be used as the binder, but the material is not limited thereto. That is, any dispersant or binder suitable for making silicon carbide granules in the spray drying process can be used. The present invention also relates to a process for preparing a slurry of a mixture by further adding an organic additive and a solvent as an optional additive to a composition composed of submicron silicon carbide, micron silicon carbide, nitride of Al, Ti, and oxides of Y, Al, ; Secondly, preparing granules by a spray process method using the slurry; Thirdly, there is provided a method for manufacturing a molded article, comprising the steps of: Fourthly, there is provided a method of producing an atmospheric pressure sintered silicon carbide material having electrical conductivity and high hardness, which comprises the step of pressure-sintering the formed body.

상기 첫 번째 단계는 통상의 볼밀을 사용하며, 이때 볼은 탄화규소 볼을 사용하는 것이 바람직하고, 볼밀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 탄화규소 볼밀 중에서 선택되는 볼밀을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기첨가제를 포함하는 조성물을 증류수 또는 알콜(예를 들어 메탄놀, 에탄올)을 용매로 사용하여 습식 볼밀링함으로써, 조성물이 충분히 혼합되도록 한다. 상기 용매는 상기 유기첨가제를 용해시킬 수 있는 물질이면 어떤 물질도 사용 가능하며, 경제적인 측면에서는 증류수를 사용하는 것이 가장 적합하다. 그러나 유기첨가제로서 펄리비닐브틸알을 사용하는 경우에는 펄리비닐브틸알이 증류수에 용해되지 않으므로 반드시 알코올을 사용해야 한다. 이때 볼밀 시간은 8시간 이상 48시간 이하의 범위에서 볼밀하는 것이 바람직하다. 볼밀 시간이 8시간 미만이면 혼합이 충분치 못하여 소결 후에 시편이 휘는 현상이 생길 수 있고, 볼밀 시간이 48 시간을 초과하면 추가적인 혼합이 되지 않고, 공정 시간이 길어지는 단점이 있다.In the first step, a conventional ball mill is used. In this case, it is preferable to use a silicon carbide ball, and it is preferable to use a ball mill selected from polypropylene, polyethylene and silicon carbide ball mill. The composition comprising the organic additive is wet-milled using distilled water or alcohol (e.g., methanols, ethanol) as a solvent to allow the composition to mix well. Any solvent may be used as long as it can dissolve the organic additive. In terms of economy, it is most preferable to use distilled water. However, when using perlite as an organic additive, the perlite should not be dissolved in distilled water. In this case, the ball milling time is preferably in the range of 8 hours to 48 hours. When the ball mill time is less than 8 hours, the mixing may not be sufficient and the specimen may bend after sintering. If the ball mill time exceeds 48 hours, further mixing may not be performed and the process time becomes longer.

전기전도성 고경도 탄화규소 소재를 제조하는 두번째 단계는 상기 슬러리를 사용하여 분무공정 방법으로 과립을 제조하는 단계로서 통상의 분무건조기를 사용하여 최적의 조건으로 과립을 제조하는 단계이다. 상기 분무 건조 공정은 구성 원료들 간 분리를 일으키지 않는 어떠한 공정을 사용해도 무방하나, 통상의 분무 건조 공정을 거쳐, 과립을 만드는 공정이 후속 냉간정수압 성형 공정을 위해 가장 바람직하다.The second step of preparing the electrically conductive high hardness silicon carbide material is a step of preparing the granules by an atomizing process using the slurry and using the conventional spray dryer to prepare granules under optimum conditions. The spray drying process may be any process that does not cause separation between the constituent materials, but the process of making the granules after the ordinary spray drying process is most preferable for the subsequent cold hydrostatic forming process.

다만, 분무 건조 공정은 이를 수행하는 것이 바람직한 것일 뿐, 반드시 이를 수행하여야 하는 것은 아니다. 따라서, 상기 유기첨가제 또한 필수적으로 첨가되어야 하는 것은 아니다. 이때 과립의 크기는 직경이 30 ~ 100 ㎛ 범위를 갖도록 제조하는 것이 바람직하다.However, it is preferable to perform the spray drying process, but it is not necessarily performed. Therefore, the organic additive is not necessarily added. Preferably, the size of the granules is in the range of 30 to 100 mu m in diameter.

전기전도성 고경도 탄화규소 소재를 제조하는 세번째 단계는 상기 과립을 사용하여 성형체를 제조하는 단계인데, 통상의 성형 방법인 일축 가압 성형, 냉간 정수압 성형, 일축 가압 성형 후 냉간 정수압 성형 등의 성형방법을 사용하는 것이 가능하나, 반드시 이를 수행하여야 하는 것은 아니며, 다른 성형방법으로 대체하여도 무방하다.The third step of producing the electrically conductive high hardness silicon carbide material is a step of producing a molded body using the granules, and a molding method such as uniaxial pressing, cold hydrostatic pressing, uniaxial pressing, cold isostatic pressing, However, it is not always necessary to perform this, and it may be replaced with another molding method.

이후, 상기 성형된 성형체는 압력을 가하지 않고, 1850 ~ 2000℃ 온도 범위에서 0.5시간 내지 6시간 동안 질소 분위기에서 소결하는 것이 바람직하다. 상기 소결온도가 1850℃ 미만이면 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만이 되어서 바람직하지 않고, 소결온도가 2000℃를 초과하게 되면 소결첨가제의 과도한 증발이 일어나서 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지므로 바람직하지 않으며 경제적인 측면에서도 좋지 않다.Thereafter, the molded body is preferably sintered in a nitrogen atmosphere for 0.5 hours to 6 hours at a temperature range of 1850 to 2000 ° C without applying any pressure. Wherein the sintering temperature is not preferable be less than if the sintering density is 3.10 g / cm less than 3 1850 ℃, excessive evaporation arose sintered density lowered to 3.10 less than g / cm 3 of the sintering additives When the sintering temperature exceeds 2000 ℃ Which is not desirable and economically disadvantageous.

상기 상압소결시 최고온도에서 소결 시간은 0.5 시간 미만이면 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만으로 낮아지므로 바람직하지 않고, 소결 시간이 6시간을 초과하는 경우에도 소결첨가제 성분의 증발로 인한 심한 무게 감량이 일어나서 오히려 소결 밀도가 낮아지고 입자가 지나치게 조대화되는 현상이 발생되어 바람직하지 않다. 따라서 소결 시간은 0.5 ~ 6 시간 범위로 한정하는 것이 바람직하다. If the sintering time is less than 0.5 hour, the sintering density is lowered to less than 3.10 g / cm < 3 >, and even when the sintering time exceeds 6 hours, the severe weight loss The sintering density is lowered and the particles are excessively coarsened, which is undesirable. Therefore, the sintering time is preferably limited to a range of 0.5 to 6 hours.

상기 소결 분위기는 질소를 사용하는 것이 바람직하며, 아르곤이나 헬륨을 사용하면 밀도는 3.10 g/cm3 이상이나, 소결 도중에 액상에서 질소의 증발이 일어나서 탄화규소 입자에 질소 도핑이 효과적으로 안 되고, 상온에서 체적 비저항이 9×10-1 Ω·cm을 초과하여 높아지는 문제점이 있고, 경도가 24 GPa 미만으로 낮아지는 단점도 있다. 즉, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 소결도중에 질소 도핑된 쉘을 포함하는 코아-쉘 구조의 SiC 입자를 생성해야 한다. 아르곤 이나 헬륨 분위기를 사용할 경우, Al과 Ti의 질화물 중의 질소가 소결온도에서 액상에 포화될 때 까지 용해되는데, 이렇게 용해된 질소가 액상에서 다시 기상으로 빠져 나가는 현상이 일어난다. 이는 평형 증기압을 유지하기 위해서이다. 따라서 아르곤 이나 헬륨 분위기에서는 SiC 입자의 입자성장시 쉘 부분에 질소의 효과적인 도핑이 어려우며, 소결 분위기는 질소로 한정해야 한다 . Preferably, nitrogen is used as the sintering atmosphere. When argon or helium is used, the density is not less than 3.10 g / cm < 3 >, but nitrogen is evaporated in the liquid phase during sintering and nitrogen doping is not effective in silicon carbide particles. There is a disadvantage that the volume resistivity is higher than 9 × 10 -1 Ω · cm and the hardness is lowered to less than 24 GPa. That is, in order to achieve the object of the present invention, SiC particles having a core-shell structure including a nitrogen-doped shell should be produced during sintering. When argon or helium is used, nitrogen in the nitrides of Al and Ti dissolves until it is saturated in the liquid phase at the sintering temperature. This dissolving nitrogen escapes from the liquid phase to the vapor phase again. This is to maintain equilibrium vapor pressure. Therefore, in the argon or helium atmosphere, effective doping of nitrogen to the shell part during grain growth of SiC particles is difficult, and the sintering atmosphere should be limited to nitrogen .

또한, 산소 또는 공기 등의 소결 분위기는 탄화규소의 산화에 기인하여 바람직하지 않다. 따라서 소결분위기로서 질소로 한정하는 것이 본 발명의 목표를 달성하는 데 효과적이다.
Further, the atmosphere of sintering such as oxygen or air is not preferable due to oxidation of silicon carbide. Therefore, it is effective to achieve the object of the present invention by limiting to nitrogen as the sintering atmosphere.

이하, 본 발명은 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on preferred embodiments.

<실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3>&Lt; Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 >

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 평균입경 0.3 ㎛인 서브마이크론 베타상 탄화규소 분말과 평균입경 1.7 ㎛인 마이크론 베타상 탄화규소 분말, 평균입경 3 ㎛ 이하인 질화알루미늄(AlN), 질화티타튬(TiN), 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO)을 혼합하여 고전기전도 및 고경도 탄화규소 소재 제조용 조성물을 준비하였다. 상기 조성물 100 중량%에 대하여 유기첨가제로서 설포닉산(sulphonic acid) 0.3 중량%, 폴리옥시에틸렌 아틸페놀 에테르(polyoxyethylene actylphenol ether) 0.2 중량%, 폴리에틸렌글리콜 1중량%, 폴리비닐알콜 1 중량%와 용매로서 증류수 80 중량%를 추가로 첨가하고, 폴리프로필렌 용기와 탄화규소 볼을 사용하여 24시간 동안 볼밀링하여 균일한 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 통상의 분무건조기를 사용하여 분무건조함으로써 평균직경 약 50 ㎛의 과립(granule)을 제조하였고, 이를 40 mm × 40 mm 금형 모울드를 사용하여 25 MPa의 압력으로 일축가압 성형을 하였으며, 상기 성형된 성형체를 다시 고무 모울드에 넣고 100 MPa의 압력으로 냉간정수압 성형하여 39 mm × 39 mm, 높이 20 mm의 사각기둥형 성형체를 제조하였다. A submicron beta phase phase silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.3 mu m and a micron beta phase phase silicon carbide powder having an average particle diameter of 1.7 mu m, aluminum nitride (AlN) having an average particle diameter of 3 mu m or less, titanium nitride (TiN ), Yttria (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and calcium oxide (CaO) were mixed to prepare a composition for the production of high electric conductivity and high hardness silicon carbide materials. 0.3% by weight of sulphonic acid, 0.2% by weight of polyoxyethylene actylphenol ether, 1% by weight of polyethylene glycol and 1% by weight of polyvinyl alcohol as an organic additive to 100% 80 wt% of distilled water was further added, and the mixture was ball milled using a polypropylene container and a silicon carbide ball for 24 hours to obtain a uniform mixture. The mixture was spray-dried using a conventional spray drier to prepare a granule having an average diameter of about 50 μm. The granule was uniaxially pressed at a pressure of 25 MPa using a 40 mm × 40 mm mold, The molded body was again placed in a rubber mold and subjected to cold isostatic pressing at a pressure of 100 MPa to prepare a square-column shaped body having a size of 39 mm x 39 mm and a height of 20 mm.

이후, 상기 성형체를 하기 표 1의 열처리 조건으로 질소 분위기에서 상압소결하여 본 발명의 탄화규소 소재를 제조하였다. 비교예 1 ~ 2는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 핵심 사상 중 하나인 소결첨가제로서 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO)을 포함하되, 본 발명의 또 다른 핵심 사상 중 하나인 질소원으로 작용하면서 동시에 액상을 형성하는 물질인 질화알루미늄(AlN)과 질화티타늄(TiN)을 첨가하지 않고, 또 다른 핵심 사상 중 하나인 종자입자로서 작용하는 마이크론 입자를 첨가하지 않았다는 점을 제외하면 상기 실시예와 동일한 방법으로 혼합물을 제조하였다. 제조된 혼합물을 가공하여 하기 표 1의 열처리 조건으로 질소 분위기에서 소결하였다. 비교예 3은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 핵심 사상 중 하나인 소결첨가제로서 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO)을 포함하고, 본 발명의 또 다른 핵심 사상 중 하나인 질소원으로 작용하면서 동시에 액상을 형성하는 물질인 질화알루미늄(AlN)과 질화티타튬(TiN)을 첨가하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 혼합물을 준비하였으며, 본 발명의 또 다른 핵심 사상인 질소 분위기를 사용하지 않고, 열처리 분위기로서 아르곤 분위기에서 소결하였다.
Then, the above shaped body was sintered under normal pressure in a nitrogen atmosphere under the heat treatment conditions shown in Table 1 below to produce the silicon carbide material of the present invention. Comparative Examples 1 and 2 include yttria (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium oxide (CaO) as sintering additives, which are one of the key ideas of the present invention, as shown in Table 1 below (AlN) and titanium nitride (TiN), which act as a nitrogen source and form a liquid phase at the same time, which is one of the core ideas of the present invention, The mixture was prepared in the same manner as in the above example except that no micron particles were added. The prepared mixture was processed and sintered in a nitrogen atmosphere under the heat treatment conditions shown in Table 1 below. As shown in Table 1, Comparative Example 3 includes yttria (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium oxide (CaO) as sintering additives, which are one of the key ideas of the present invention, A mixture was prepared in the same manner as in the above examples by adding aluminum nitride (AlN) and titanium nitride (TiN), which are liquid nitrogen-forming substances simultaneously acting as a nitrogen source, which is another core idea of the present invention. The sintering was performed in an argon atmosphere as a heat treatment atmosphere without using another nitrogen gas atmosphere.

구분
(중량%)division
(weight%) 서브마이크론
베타상 탄화규소
(β-SiC)Submicron
Beta-phase silicon carbide
(β-SiC) 마이크론
베타상 탄화규소
(β-SiC)Micron
Beta-phase silicon carbide
(β-SiC) 질화티타늄
(TiN)Titanium nitride
(TiN) 질화알루미늄
(AlN)Aluminum nitride
(AlN) 산화이트륨
(Y2O3)Yttrium oxide
(Y 2 O 3 ) 산화알루미늄
(Al2O3)Aluminum oxide
(Al 2 O 3) 산화칼슘
(CaO)Calcium oxide
(CaO) 상압소결 조건Atmospheric pressure sintering condition 온도
(℃)Temperature
(° C) 시간
(hr)time
(hr) 분위기atmosphere 실시예1Example 1 86.086.0 1.51.5 0.20.2 2.82.8 8.78.7 0.40.4 0.40.4 18751875 44 질소nitrogen 실시예2Example 2 87.087.0 1.51.5 0.20.2 3.03.0 7.57.5 0.50.5 0.30.3 19001900 33 질소nitrogen 실시예3Example 3 87.087.0 2.82.8 0.30.3 2.92.9 6.56.5 0.40.4 0.10.1 19001900 22 질소nitrogen 실시예4Example 4 88.088.0 4.04.0 0.40.4 2.02.0 5.25.2 0.30.3 0.10.1 19501950 1One 질소nitrogen 실시예5Example 5 91.091.0 1.01.0 0.10.1 2.02.0 4.74.7 1.11.1 0.10.1 19751975 0.50.5 질소nitrogen 비교예1Comparative Example 1 91.591.5 -- -- -- 7.17.1 1.11.1 0.30.3 19001900 22 질소nitrogen 비교예2Comparative Example 2 92.092.0 -- -- -- 7.07.0 0.50.5 0.50.5 18751875 22 질소nitrogen 비교예3Comparative Example 3 88.588.5 1.81.8 0.30.3 2.72.7 5.85.8 0.50.5 0.40.4 19501950 33 아르곤argon

상기 표 1의 조건에 의해 제조된 탄화규소 소재의 밀도는 아르키메데스 방법으로 측정하였고, 경도는 KS L 1603 (파인 세라믹스-단일체 세라믹스의 실온 경도 시험방법)에 준하여 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 상기 표 1의 조건에 의해 제조된 탄화규소 소재의 상온 체적비저항의 측정은 Hall 측정 방법을 사용하여 측정하였다. 이 때, 가해진 자장은 1 테슬라이다.
The density of the silicon carbide material produced according to the conditions of Table 1 was measured by the Archimedes method and the hardness was measured in accordance with KS L 1603 (Room Temperature Hardness Test Method of Fine Ceramics-Monolithic Ceramics) and is shown in Table 2 below. The room temperature volumetric resistivity of the silicon carbide material produced according to the conditions of Table 1 was measured using the Hall measurement method. At this time, the applied magnetic field is 1 Tesla.

구분division 밀도
(g/cm3)density
(g / cm 3) 경도
(GPa)Hardness
(GPa) 체적비저항
(Ω·cm)Volume resistivity
(Ω · cm) 실시예1Example 1 3.303.30 25.825.8 1.5 x 10-2 1.5 x 10 -2 실시예2Example 2 3.313.31 25.625.6 9.9 x 10-3 9.9 x 10 -3 실시예3Example 3 3.273.27 26.926.9 8.7 x 10-2 8.7 x 10 -2 실시예4Example 4 3.293.29 27.827.8 9.1 x 10-3 9.1 x 10 -3 실시예5Example 5 3.343.34 29.229.2 1.5 x 10-2 1.5 x 10 -2 비교예1Comparative Example 1 3.043.04 22.122.1 2.6×100 2.6 × 10 0 비교예2Comparative Example 2 3.023.02 21.521.5 9.2×100 9.2 × 10 0 비교예3Comparative Example 3 3.143.14 22.922.9 8.9×105 8.9 × 10 5

표 2에 나타낸 바와 같이 소결첨가제로 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO)을 포함하고, 질소원으로 작용하면서 동시에 액상을 형성하는 물질인 질화알루미늄(AlN)과 질화티타늄(TiN)을 첨가하지 않고 질소 분위기에서 소결한 비교예1 및 비교예2는 소결밀도가 3.10 g/cm3 미만, 경도가 23 GPa 미만이고 체적비저항이 9.0 × 10-1Ω·cm 이상으로 실시예 1 ~ 5의 경우와 명확한 차이를 나타내었다. As shown in Table 2, aluminum oxide (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and calcium oxide (CaO) were used as sintering additives and aluminum nitride Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which were sintered in a nitrogen atmosphere without adding AlN and TiN, had a sintered density of less than 3.10 g / cm 3 , a hardness of less than 23 GPa, and a specific volume resistivity of 9.0 × 10 -1 Ω Cm &lt; / RTI &gt; than in Examples 1 to 5.

그러나 실시예 1 ~ 5와 같이 소결첨가제로 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO)을 포함하고, 동시에 질소원으로 작용하면서 동시에 액상을 형성하는 물질인 질화알루미늄(AlN)과 질화티타늄(TiN)을 첨가하여 1875 ~ 1975℃의 범위 및 질소 분위기에서 상압소결법으로 제조한 실시예 1 ~ 5의 탄화규소 소재들은 소결밀도가 3.27 ~ 3.34 g/cm3 범위로 높았고, 경도가 25.6 ~ 29.2 GPa 범위로 우수하였으며, 체적비저항이 9.1 × 10-3 ~ Ω·cm 값을 나타내어 높은 밀도와 경도 및 낮은 체적비저항을 나타내었음을 알 수 있다. However, as in Examples 1 to 5, the sintering additive is a substance which contains yttrium oxide (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), simultaneously acts as a nitrogen source and forms a liquid phase The silicon carbide materials of Examples 1 to 5 prepared by normal pressure sintering in the range of 1875 to 1975 ° C and nitrogen atmosphere by adding aluminum nitride (AlN) and titanium nitride (TiN) had sintered densities in the range of 3.27 to 3.34 g / cm 3 , The hardness was in the range of 25.6 ~ 29.2 GPa, and the specific resistivity was 9.1 × 10 -3 ~ Ω · cm, indicating high density, hardness and low volume specific resistivity.

한편, 비교예 3은 소결밀도가 3.14 g/cm3 으로 비교적 높으나, 상온에서 체적 비저항이 8.9×105 Ω·cm로 매우 높아서 바람직하지 않은 결과를 나타내었다. On the other hand, in Comparative Example 3, the sintered density was relatively high at 3.14 g / cm 3 , but the volume resistivity at 8.9 × 10 5 Ω · cm was very high at room temperature.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 제조된 탄화규소 소재를 연마하고, 플라즈마 에칭하여 주사전자현미경을 사용하여 관찰한 대표적인 미세조직이다. 위 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 소결첨가제가 탄화규소 입자 사이의 삼중점(ternary junction) 및 사중점(quanternary junction)에 분포되어 있으며, 베타상 탄화규소에서 용해-재석출 공정으로 입자 성장이 일어났음을 보여주는 코아/쉘 구조를 명확히 보여준다. 이러한 코아/쉘 구조는 코아 부분과 쉘 부분의 조성 차이에 기인한 에칭 속도 차이에 의하여 생성되며, 본 발명의 탄화규소 소재에서 탄화규소 입자의 쉘 부분은 순수한 탄화규소로 구성된 코아 부분에 비하여 질소의 농도가 높다.
FIG. 1 is a representative microstructure observed by scanning electron microscope after polishing a silicon carbide material produced according to a preferred embodiment of the present invention and plasma etching. As can be seen from FIG. 1, the sintering additive is distributed at ternary junctions and quanternary junctions between the silicon carbide particles, and grain growth is caused by the dissolution-re-precipitation process in the beta phase silicon carbide It clearly shows the core / shell structure showing the glow. The core / shell structure is produced by the difference in etching rate due to the difference in composition between the core portion and the shell portion. In the silicon carbide material of the present invention, the shell portion of the silicon carbide particle has a nitrogen The concentration is high.

<실시예 6 ~ 8>&Lt; Examples 6 to 8 >

하기 표 3에 나타낸 바와 같은 비율로 평균입경 0.5 ㎛인 서브마이크론 베타상 탄화규소 분말과 평균입경 2.3 ㎛인 마이크론 베타상 탄화규소 분말, 평균입경 1 ㎛ 이하인 질화알루미늄(AlN), 평균입경 3 ㎛ 이하인 질화티타늄(TiN), 평균입경 3 ㎛ 이하인 산화이트륨(Y2O3), 평균입경 1 ㎛ 이하인 산화알루미늄(Al2O3)을 혼합하여 고전기전도성 및 고경도 탄화규소 소재 제조용 조성물을 준비하였다. 상기 조성물 100 중량%에 대하여 유기첨가제로서 설포닉산(sulphonic acid) 0.4 중량%, 폴리옥시에틸렌 아틸페놀 에테르(polyoxyethylene actylphenol ether) 0.3 중량%, 폴리에틸렌글리콜 0.9 중량%, 폴리비닐알콜 1.2 중량%와 용매로서 증류수 85 중량%를 추가로 첨가하고, 폴리프로필렌 용기와 탄화규소 볼을 사용하여 32시간 동안 볼밀링하여 균일한 혼합물을 얻었다. A submicron beta phase phase silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.5 mu m, a micron beta phase phase silicon carbide powder having an average particle diameter of 2.3 mu m, aluminum nitride (AlN) having an average particle diameter of 1 mu m or less, Compositions for preparing high conductivity and high hardness silicon carbide compositions were prepared by mixing titanium nitride (TiN), yttrium oxide (Y 2 O 3 ) having an average particle diameter of 3 μm or less, and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter of 1 μm or less. 0.4% by weight of sulphonic acid, 0.3% by weight of polyoxyethylene actylphenol ether, 0.9% by weight of polyethylene glycol and 1.2% by weight of polyvinyl alcohol as an organic additive to 100% 85% by weight of distilled water was further added, and the mixture was ball-milled for 32 hours using a polypropylene container and a silicon carbide ball to obtain a uniform mixture.

이후, 상기 혼합물을 통상의 분무건조기를 사용하여 분무건조함으로써 평균직경 약 70 ㎛의 과립(granule)을 제조하였고, 이를 고무 모울드에 넣고 100 MPa의 압력으로 냉간정수압 성형하여 직경 50mm, 높이 30mm의 원통형 성형체를 제조하였다. 상기 성형체를 하기 표 3의 열처리 조건으로 질소 분위기에서 상압소결하여 본 발명의 탄화규소 소재를 제조하였다.
Thereafter, the mixture was spray-dried using a conventional spray drier to prepare granules having an average diameter of about 70 탆. The granules were placed in a rubber mold and subjected to cold isostatic pressing at a pressure of 100 MPa to obtain a cylindrical shape having a diameter of 50 mm and a height of 30 mm To prepare a molded article. The above shaped body was sintered under normal pressure in a nitrogen atmosphere under the heat treatment conditions shown in Table 3 below to produce a silicon carbide material of the present invention.

구분
(중량%)division
(weight%) 서브마이크론
베타상 탄화규소
(β-SiC)Submicron
Beta-phase silicon carbide
(β-SiC) 마이크론
베타상 탄화규소
(β-SiC)Micron
Beta-phase silicon carbide
(β-SiC) 질화티타늄
(TiN)Titanium nitride
(TiN) 질화알루미늄
(AlN)Aluminum nitride
(AlN) 산화이트륨
(Y2O3)Yttrium oxide
(Y 2 O 3 ) 산화알루미늄
(Al2O3)
Aluminum oxide
(Al 2 O 3)
상압소결조건Atmospheric pressure sintering condition 온도
(℃)Temperature
(° C) 시간
(hr)time
(hr) 분위기atmosphere 실시예6Example 6 87.987.9 1.21.2 0.50.5 2.52.5 7.47.4 0.50.5 19001900 55 질소nitrogen 실시예7Example 7 86.586.5 1.51.5 0.30.3 2.62.6 8.58.5 0.60.6 19501950 33 질소nitrogen 실시예8Example 8 85.885.8 1.01.0 0.20.2 2.72.7 10.110.1 0.20.2 20002000 22 질소nitrogen

상기 표 1의 조건에 의해 제조된 탄화규소 소재의 밀도는 아르키메데스 방법으로 측정하였고, 경도는 KS L 1603 (파인 세라믹스-단일체 세라믹스의 실온 경도 시험방법)에 준하여 측정하여 하기 표 4에 나타내었다. 상기 표 3의 조건에 의해 제조된 탄화규소 소재의 상온 체적비저항의 측정은 Hall 측정 방법을 사용하여 측정하였다. 이 때, 가하진 자장은 1 테슬라이다.
The density of the silicon carbide material produced according to the conditions of Table 1 was measured by the Archimedes method and the hardness was measured in accordance with KS L 1603 (Room Temperature Hardness Test Method of Fine Ceramics-Monolithic Ceramics) and is shown in Table 4 below. The room temperature volumetric resistivity of the silicon carbide material produced according to the conditions of Table 3 was measured using the Hall measurement method. At this time, the applied magnetic field is 1 Tesla.

구분division 밀도
(g/cm3)density
(g / cm 3) 경도
(GPa)Hardness
(GPa) 체적비저항
(Ω·cm)Volume resistivity
(Ω · cm) 실시예6Example 6 3.303.30 26.226.2 3.5 x 10-2 3.5 x 10 -2 실시예7Example 7 3.373.37 26.726.7 2.1 x 10-2 2.1 x 10 -2 실시예8Example 8 3.343.34 28.228.2 1.3 x 10-2 1.3 x 10 -2

표 4에 나타낸 바와 같이 실시예 6 ~ 8과 같이 질소원으로 작용하면서 동시에 액상을 형성하는 물질인 질화알루미늄(AlN)과 질화티타늄(TiN)을 첨가하고, 동시에 소결첨가제로 Y2O3, Al2O3를 첨가하여 1900 ~ 2000℃ 범위 및 질소 분위기에서 상압 소결법으로 제조한 실시예 6 ~ 8의 시편들은 소결밀도가 3.30 ~ 3.37 g/cm3 범위로 매우 높았고, 제조된 탄화규소 소재의 경도가 26.2 ~ 28.2 범위이며, 체적비저항이 1.2 × 10-2 ~ 3.5 × 10-2Ω·cm의 값을 가져 높은 밀도와 높은 경도, 그리고 낮은 체적비저항을 나타내었음을 알 수 있다.
As shown in Table 4, aluminum nitride (AlN) and titanium nitride (TiN), which act as a nitrogen source and simultaneously form a liquid phase, were added as in Examples 6 to 8 and at the same time, Y 2 O 3 , Al 2 The sintering densities of the specimens of Examples 6 to 8 prepared by the normal pressure sintering method in the range of 1900 to 2000 ° C and the nitrogen atmosphere with addition of O 3 were very high in the range of 3.30 to 3.37 g / cm 3 and the hardness of the silicon carbide material 26.2 ~ 28.2, and the specific resistivity was 1.2 × 10 -2 ~ 3.5 × 10 -2 Ω · cm, indicating high density, high hardness, and low specific volume resistivity.

<실시예9>&Lt; Example 9 >

평균입경 0.45 ㎛인 서브마이크론 베타상 탄화규소 분말 86.5 중량%와 평균입경 1.7 ㎛인 마이크론 베타상 탄화규소 분말 3.5 중량%, 평균입경 1 ㎛ 이하인 질화알루미늄(AlN) 2.2 중량%, 평균입경 3 ㎛ 이하인 질화티타늄(TiN) 0.3 중량%, 평균입경 1.3 ㎛인 산화이트륨(Y2O3) 6.5 중량%, 평균입경 0.5 ㎛인 산화알루미늄(Al2O3) 0.5 중량%, 평균입경 1 ㎛인 산화칼슘 (CaO) 0.5 중량%을 혼합하여 고전기전도성 및 고경도 탄화규소 소재 제조용 조성물을 제조하였다.86.5% by weight of submicron beta phase-phase silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.45 μm, 3.5% by weight of micron-beta-phase silicon carbide powder having an average particle diameter of 1.7 μm, 2.2% by weight of aluminum nitride having an average particle diameter of 1 μm or less and an average particle diameter of 3 μm 0.5 wt% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter of 0.5 탆, calcium oxide having an average particle diameter of 1 탆, 0.3 wt% of titanium nitride (TiN), 6.5 wt% of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) And 0.5% by weight of calcium oxide (CaO) were mixed to prepare a composition for producing a high electric conductivity and high hardness silicon carbide material.

상기 조성물 100 중량%에 대하여 유기첨가제로서 설포닉산(sulphonic acid) 0.5 중량%, 폴리옥시에틸렌 악틸페놀 에테르(polyoxyethylene actylphenol ether) 0.3 중량%, 폴리에틸렌글리콜 1.5 중량%, 폴리비닐알콜 1.5 중량%와 용매로서 증류수 70 중량%를 첨가하여, 폴리프로필렌 볼밀과 탄화규소 볼을 사용하여 24시간 동안 볼밀링하여 균일한 혼합물을 얻었다. 이후, 상기 혼합물을 통상의 분무건조기를 사용하여 분무건조함으로써 평균직경 약 50 ㎛의 과립(granule)을 제조하였고, 이를 40 mm × 40 mm 금형 모울드에 장입하고 50 MPa의 압력으로 일축가압 성형하여 약 40 mm × 40 mm × 25 mm 크기의 직육면체 성형체를 제조하였다. 상기 성형체를 다시 고무 모울드에 넣고 150 MPa의 압력으로 냉간정수압 성형하여 사각판형 성형체를 제조하였다. 상기 성형체를 질소 분위기에서 1925℃의 온도로 6시간 동안 통상의 흑연고온로를 사용하여 상압소결함으로써 본 발명의 탄화규소 소재를 제조하였다. 제조된 탄화규소 소재의 밀도, 경도, 상온 체적비저항은 상기 실시예 1 ~ 5와 동일한 방법으로 측정하였다. 상기 제조된 탄화규소 소재의 밀도는 3.37 g/cm3으로서 치밀하였고, 경도는 28.0 GPa로 매우 우수하였으며, 상온 체적비저항은 9.2 × 10-3 Ω·cm 값을 가져 높은 밀도, 경도 및 낮은 체적비저항을 달성할 수 있었다.
0.5% by weight of sulphonic acid, 0.3% by weight of polyoxyethylene actylphenol ether, 1.5% by weight of polyethylene glycol and 1.5% by weight of polyvinyl alcohol as an organic additive to 100% 70% by weight of distilled water was added, and the mixture was ball milled using a polypropylene ball mill and a silicon carbide ball for 24 hours to obtain a uniform mixture. Thereafter, the mixture was spray-dried using a conventional spray drier to prepare a granule having an average diameter of about 50 μm. The granule was charged into a 40 mm × 40 mm mold and uniaxially press-molded at a pressure of 50 MPa A rectangular parallelepiped body having a size of 40 mm x 40 mm x 25 mm was produced. The molded body was again placed in a rubber mold and subjected to cold isostatic pressing at a pressure of 150 MPa to prepare a square plate-shaped molded body. The formed body was sintered at normal pressure in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1925 DEG C for 6 hours using a normal graphite furnace to obtain a silicon carbide material of the present invention. The density, hardness, and room temperature specific resistivity of the produced silicon carbide material were measured in the same manner as in Examples 1 to 5 above. The density of the silicon carbide material produced was dense at 3.37 g / cm 3 , the hardness was excellent at 28.0 GPa, and the room temperature volumic resistivity was 9.2 × 10 -3 Ω · cm, which resulted in high density, .

이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 본 실시예에 의해 한정 해석되는 것이 아니며, 후술하는 특허청구 범위에 의해 해석되어야 함은 당연한 것이다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but is to be construed in accordance with the following claims.

Claims (10)

평균입도 서브마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와;
입자 성장을 촉진하기 위한 종자입자로서 평균입도 마이크론의 크기를 갖는 베타상 탄화규소(β-SiC)와;
질소원과 액상을 형성하는 물질로 작용하는 Al의 질화물과 Ti의 질화물; 및
액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지의 소결조제;
를 포함하되,
전체중량을 100 중량%로 하였을 때, 상기 서브마이크론 크기의 β-SiC 분말 85.0 ~ 95.0 중량%, 상기 마이크론 크기의 β-SiC 분말 0.1 ~ 7.0 중량%, 질소원과 액상을 형성하는 물질로 동시에 작용하는 Al 질화물 및 Ti 질화물의 합산량으로 0.5 ~ 5.0 중량%, 액상을 형성하고 소결 온도를 낮추기 위해 첨가하는 Y, Al, Ca 의 산화물 중에서 선택되는 적어도 한가지는 1.0 ~ 12.0 중량%를 포함하며, 상기 (Al의 질화물)/(Ti의 질화물)은 중량비 기준으로 5 ~ 20 범위인 것이며,
1850 ~ 2000℃의 범위에서 상압소결에 의하여 밀도가 3.10 ~ 3.45 g/cm3 범위이고, 경도가 24 ~ 30 GPa 범위이며, 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm의 탄화규소 소재의 구현이 가능한 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재 제조용 조성물.Beta-phase silicon carbide (beta -SiC) having an average particle size submicron;
Beta-phase silicon carbide (β-SiC) having an average particle size of microns as seed particles for promoting particle growth;
A nitride of Al and a nitride of Ti serving as a material forming a liquid phase with a nitrogen source; And
At least one sintering auxiliary selected from oxides of Y, Al and Ca added to form a liquid phase and to lower the sintering temperature;
, &Lt; / RTI &
SiC powder having a submicron size of from 85.0 to 95.0% by weight, the micron sized β-SiC powder of from 0.1 to 7.0% by weight, a nitrogen source and a material forming a liquid phase 0.5 to 5.0% by weight in terms of the total amount of Al and Nitride, 1.0 to 12.0% by weight of at least one oxide selected from Y, Al and Ca oxides added to form a liquid phase and to lower the sintering temperature, The nitride of Al) / (the nitride of Ti) is in the range of 5 to 20 on a weight basis,
A density ranging from 3.10 to 3.45 g / cm 3 , a hardness ranging from 24 to 30 GPa, and a volume specific resistance ranging from 5 × 10 -3 to 9 × 10 -1 Ω · cm at room temperature, cm. The composition for producing a pressureless sintered silicon carbide material having high density, high hardness and low specific volume resistivity at room temperature. 삭제delete 제1항에 있어서,
분무건조공정을 위하여 상기 조성물 100 중량%에 대하여 유기 첨가제가 0.5 ~ 5 중량% 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재 제조용 조성물.The method according to claim 1,
A composition for producing atmospheric pressure sintered silicon carbide material having high density, high hardness and low specific volume resistivity at room temperature, characterized in that an organic additive is added in an amount of 0.5 to 5% by weight based on 100% by weight of the composition for spray drying. 삭제delete 제1항의 조성물을 소성하여 제조되며, 1850 ~ 2000℃의 범위에서 상압소결에 의해 제조되어 밀도가 3.10 ~ 3.45 g/cm3 범위이고, 경도가 24 ~ 30 GPa 범위이며, 상온에서 체적비저항이 5×10-3∼9×10-1 Ω·cm인 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재.Which is produced by sintering the composition of claim 1 and has a density of 3.10 to 3.45 g / cm 3 , a hardness of 24 to 30 GPa and a volume resistivity of 5 X 10 &lt; -3 &gt; to 9 x 10 &lt; -1 &gt; cm. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 소성 후의 탄화규소 입자는 코아/쉘 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재.6. The method of claim 5,
Wherein the sintered silicon carbide particles have a core / shell structure. The atmospheric pressure sintered silicon carbide material has a high density, a high hardness, and a low specific volume resistivity at room temperature. 제1항의 조성물에 유기 첨가제 및 용매를 추가로 첨가하여 혼합물의 슬러리를 제조하는 단계;
상기 혼합물의 슬러리를 건조한 후 성형체를 제조하는 단계;
상기 성형체를 1850 ~ 2000℃의 범위에서 상압소결하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재의 제조방법.Further adding an organic additive and a solvent to the composition of claim 1 to prepare a slurry of the mixture;
Drying the slurry of the mixture to prepare a shaped body;
Sintering the formed body at a pressure in the range of 1850 to 2000 ° C;
And a low specific volume resistivity at room temperature. The method of producing a pressureless sintered silicon carbide material according to claim 1, wherein the high-density sintered silicon carbide material has a low specific volume resistivity. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 상압소결하는 단계에서 소결 분위기는 질소 분위기인 것을 특징으로 하는 고밀도와 고경도 및 상온에서 낮은 체적비저항을 갖는 상압소결 탄화규소 소재의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the sintering atmosphere in the pressure-sintering step is a nitrogen atmosphere, and has a low specific volume resistivity at room temperature.
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