KR101723675B1 - 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물 및 이를 이용한 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법 - Google Patents

전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물 및 이를 이용한 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 93 이상 97.5 중량% 이하의 베타상 탄화규소(β-SiC) 분말, 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 육방정계 질화붕소(h-BN) 분말 및 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 산화이트륨(Y2O3) 분말을 혼합하는 단계; 및 (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 혼합 분말을 이용해 질소(N2) 분위기하에서 탄화규소-질화붕소 복합 소재로 이루어진 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재의 제조방법에 따르면, 탄화규소 및 질화붕소 분말에 소결첨가제로서 산화이트륨(Y2O3) 분말을 첨가하고 질소(N2) 분위기에서 소결함으로써, Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되어 액상소결(liquid phase sintering) 기구로 치밀화가 촉진되고, 나아가, 용해-재석출(dissolution-reprecipitation) 기구에 의해, 질소 도핑된 탄화규소 입자를 성장시켜 종래에 비해 현저히 향상된 전기전도성을 가지며, 기계적 강도 및 내열충격성 또한 우수한 세라믹 복합 소재를 제조할 수 있다.

Description

전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물 및 이를 이용한 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법{Composition used for preparing electrically conductive SiC-BN composite ceramic and method for preparing electrically conductive SiC-BN composite ceramic using the same}
본 발명은 세라믹 복합 소재 제조용 조성물, 이를 이용한 세라믹 복합 소재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 복합 소재에 관한 것이다.
세라믹은 열을 가해 만든 비금속 무기재료를 총괄하여 이르는 말로써, 우수한 물리적 특성 및 기계적 특성으로 인하여 다양한 산업분야의 제품 제조를 위해 사용되고 있다.
최근, 경량, 고강도 또는 고내열성 소재에 대한 산업 분야의 요구가 증가됨에 따라 강도가 높은 구조 세라믹(structural ceramics) 소재에 관련한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 구조 세라믹의 소재로 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(MgO stabilized ZrO2/Y2O3 stabilized ZrO2), 질화 붕소(BN) 또는 질화규소(Si3N4) 등이 널리 사용되고 있다.
그 중에서도 탄화규소(SiC)는 높은 강도와 경도, 우수한 고온 물성, 내 방사선 특성 및 내 플라즈마 부식 특성 등 다양한 장점을 갖기 때문에 반도체 공정부품, 내화학성 기계부품 등의 제조에 사용되고 있다.
또한, 육방정계 질화붕소(Hexagonal Boron Nitride, h-BN)는 낮은 열 팽창 계수를 가져 우수한 내열충격성을 가지며, 윤활성, 열전도성, 전기절연성 등이 뛰어나며, 가공성이 뛰어나 반도체 공정부품, 용융도가니, 노즐 등의 제조에 사용되고 있다.
상기와 같이 서로 다른 장점을 가지는 탄화규소 및 육방정계 질화붕소의 장점을 고루 가지는 소재로서 탄화규소-질화붕소 복합 소재가 이미 알려져 있으며, 이와 같은 복합소재는 탄화규소 단독으로 이루어진 소재에 비해 우수한 내열충격성 및 기계가공성 등의 장점을 나타낸다.
하지만, 탄화규소 및 육방정계 질화붕소는 물론 이들을 복합화한 탄화규소-질화붕소 복합 소재 또한 전기전도성(electrical conductivity)이 낮아, 전력(electrical power), 전기 화학(electro-chemical), 가스 용품(gas appliance) 등의 다양한 산업 분야의 부품 제조를 위해 사용하기에 제한이 있다.
한국등록특허 제10-0917038호 (공개일 : 2009.09.10) 한국등록특허 제10-0426804호 (공개일 : 2002.09.16) 한국공개특허 제10-2000-0040409호 (공개일 : 2000.07.05)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존에 알려진 탄화규소-질화붕소 복합 소재가 가지는 장점을 그대로 보유하면서도 높은 전기전도성까지 나타내는 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물, 이를 이용한 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 93 이상 97.5 중량% 이하의 베타상 탄화규소(β-SiC), 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 육방정계 질화붕소(h-BN) 및 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는, 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물을 제공한다.
또한, 상기 베타상 탄화규소의 평균입도는 0.1 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 (a) 93 이상 97.5 중량% 이하의 베타상 탄화규소(β-SiC) 분말, 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 육방정계 질화붕소(h-BN) 분말 및 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 산화이트륨(Y2O3) 분말을 혼합하는 단계; 및 (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 혼합 분말을 이용해 질소(N2) 분위기하에서 탄화규소-질화붕소 복합 소재로 이루어진 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (b)에서 1900 내지 2050 ℃의 온도 및 20 내지 40 MPa의 압력하에서 1 내지 12 시간동안 가압소결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (b)에서 Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되어 액상소결(liquid phase sintering) 기구를 통해 치밀화가 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (b)에서 상기 Y-B-Si-O-C-N 계 액상으로부터 용해-재석출(dissolution-reprecipitation) 기구를 통해 질소 원자(N)가 도핑된 탄화규소가 석출 및 성장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 방법에 의해 제조된 전기전도성 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재를 제공한다.
또한, 상기 전기전도성 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재는 전기비저항(electrical resistivity)이 7.2 × 10-2 Ω·cm 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기전도성 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재는 곡강도(flexural strength)가 536 MPa 이상이고, 내열충격성(thermal shock resistance)이 ΔT = 500 ℃ 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 세라믹 복합 소재를 방전가공(electrical discharge machining, EDM)하여 제조된 전기전도성 부품을 제공한다.
본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법에 의하면, 탄화규소 및 질화붕소 분말에 소결첨가제로서 산화이트륨(Y2O3) 분말을 첨가하고 질소(N2) 분위기에서 소결함으로써, Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되어 액상소결(liquid phase sintering) 기구로 치밀화가 촉진되고, 나아가, 용해-재석출(dissolution-reprecipitation) 기구에 의해, 질소 도핑된 탄화규소 입자를 성장시켜 종래에 비해 현저히 향상된 전기전도성을 가지며, 기계적 강도 및 내열충격성 또한 우수한 세라믹 복합 소재를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 복합 소재는 높은 전기전도성을 가짐에 따라 방전 가공이 가능해 저렴한 가공 비용으로 고정밀, 초미세화가 요구되는 IT 및 전자제품의 부품 제조에 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조방법의 각 단계를 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재를 방전 가공하여 제조된 부품의 이미지이다.
도 3은 본원 실시예 1에 따라 제조된 탄화규소-질화붕소 복합 소재 시편에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물은, 93 이상 97.5 중량% 이하의 베타상 탄화규소(β-SiC), 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 육방정계 질화붕소(h-BN) 및 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 산화이트륨(Y2O3)을 포함한다.
상기 베타상 탄화규소는 내마모성, 내부식성, 고열전도성 및 화학안정성 등의 우수한 특성을 나타내며, 세라믹 복합 소재의 주성분으로 세라믹 복합 소재의 제조를 위한 혼합 분말에 93 이상 97.5 중량% 이하의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 베타상 탄화규소의 입자 크기는 특별히 제한되지 않으나, 높은 비표면적에 따른 소결특성 향상 및 체적비저항 증가의 원인이 되는 소결첨가제의 함량 감소를 위해 평균입도가 0.1 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 육방정계 질화붕소(h-BN)는, 높은 전기 저항성 및 저열팽창계수의 특성을 나타내며, 본 발명에 따른 조성물에 세라믹 복합 소재의 제조를 위한 혼합 분말에 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 육방정계 질화붕소가 1.0 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 소결시 세라믹 복합 소재의 경도가 증가해 취성(brittle)이 증가하는 경향을 나타낼 수 있으며, 4.0 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 세라믹 복합 소재의 평균 입자 크기가 감소하는 경향을 나타나 파괴인성(fracture toughness)은 증가하는 반면에 굽힘강도(flexural strength)는 감소하는 특성을 나타낼 수 있어, 질화붕소의 함량을 상기한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.
상기 산화이트륨(Y2O3)은 소결첨가제로서 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물에 포함된다.
상기 산화이트륨이 본 발명에 따른 조성물에 포함됨으로써, 소결 공정 중에 Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되어 액상소결 기구로 소결체의 치밀화가 촉진되고, 상기 Y-B-Si-O-C-N 계 액상으로부터 용해-재석출 기구로 질소 원자가 도핑된 탄화규소 입자가 성장되어 복합 소재의 전기전도성이 향상되고, 나아가, 복합 소재의 강도 및 내열충격성 향상까지 달성할 수 있다.
상기한 효과를 달성하기 위해 상기 산화이트륨은 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 조성물에 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 산화이트륨(Y2O3)의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우에는 소결이 불충분하여 소결성이 좋지 못해 소결밀도가 감소하여 치밀한 세라믹 복합 소재를 제조할 수 없고, 이에 의해 세라믹 복합 소재 내에 기공이 형성되어 전기전도성 및 기계적 물성이 저하될 수 있다. 그리고, 소결첨가제의 함량이 3.0 중량%를 이상인 경우에는 뚜렷한 소결밀도의 증가는 없는 상태에서 과량의 소결첨가제가 탄화규소 입계상으로 남게되어, 체적비저항이 증가하여 전기 전도도가 감소되는 문제가 발생할 수 있어 소결첨가제의 함량을 상기한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법에 대해 이하에서 설명한다.
본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법은, (a) 93 이상 97.5 중량% 이하의 베타상 탄화규소(β-SiC) 분말, 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 육방정계 질화붕소(hexagonal BN) 분말 및 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 산화이트륨(Y2O3) 분말을 포함하는 혼합 분말을 제조하는 단계 및 (b) 상기 단계 (a)에서 제조된 혼합 분말을 질소(N2) 분위기하에서 소결하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (a)에서는 베타상 탄화규소(β-SiC) 분말, 육방정계 질화붕소(hexagonal BN) 분말 및 산화이트륨(Y2O3)분말을 혼합해, 전술한 탄화규소-질화붕소 복합 소재 제조용 혼합 분말 조성물을 제조하는 단계이다.
나아가, 본 단계에서는 필요에 따라 상기 혼합 분말을 분쇄하는 단계를 더 포함하도록 구성하여 균일한 입도를 가지며, 높은 비표면적을 가지는 혼합 분말을 제조하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 혼합분말을 분쇄하기 위해서는 공지된 다양한 분말 분쇄 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 에탄올 등의 유기 용매에 혼합 분말을 혼합하여 분산시키고, 지르코니아 볼 등을 이용하여 분쇄하는 유성볼밀 방식을 사용할 수 있으나, 이러한 방법에 제한받지 않고 다양한 방법을 사용하여 분말을 분쇄하도록 구성할 수 있다.
다음으로, 상기 단계 (b)는 상기 단계 (a)에서 얻어진 혼합 분말을 이용해 질소(N2) 분위기하에서 탄화규소-질화붕소 복합 소재로 이루어진 소결체를 제조하는 단계이다.
일반적으로 탄화규소 및 질화붕소를 출발 물질로 이용해 소결해 얻어지는 탄화규소-질화붕소 복합 소재는 높은 전기저항성을 나타내는데, 첨가되는 질화붕소, 첨가물 및 제조공정에 따라 1010 내지 1012 Ω·cm의 범위의 높은 전기저항을 나타낸다.
그러나, 본 발명은 상기한 조성의 혼합 분말을 질소(N2) 분위기에서 소결하여, 질소가 도핑된 탄화규소 입자를 성장시켜, 높은 전기전도성을 가지면서도 기계적 강도 및 내열충격성이 우수한 세라믹 복합 소재를 제조할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 혼합 분말을 이용해 질소(N2) 분위기에서 소결할 경우, 탄화규소, 탄화규소 표면의 이산화규소(SiO2), 질화붕소(BN), 질화붕소 표면의 삼산화붕소(B2O3) 및 산화이트륨(Y2O3)이 반응하여 Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되며, 상기 액상은 액상소결 기구로 탄화규소-질화붕소 복합 소재를 치밀화하고, 나아가, 치밀화가 이루어지는 과정에서 입자-재석출 기구로 질소 원자(N)가 도핑(doping)된 전기전도성 탄화규소의 입자 성장을 유도함으로써, 높은 전기전도성을 가지는 탄화규소-질화붕소 복합 소재를 얻을 수 있다.
참고로, 소결체 제조를 위한 혼합 원료 분말에 산화이트륨(Y2O3)이 포함되지 않으면, 소결시 액상이 형성되지 않아 용해-재석출 기구에 의한 질소 도핑된 탄화규소 입자가 생성되지 않기 때문에, 질화 붕소에 포함된 질소 원자가 탄화규소 입자외부로부터의 확산을 통해 탄화규소 입자 내로 도입될 수 밖에 없다. 그러나, 탄화규소 결정 격자 내에서의 질소 원자의 확산은 매우 느리기 때문에 만족할 만한 전기전도성을 가질 정도로 풍부한 질소 함량을 가지는 탄화규소 입자를 얻는 것은 사실상 불가능하다는 문제점을 가진다.
한편, 본 단계 (b)는 1900 내지 2050 ℃의 온도의 20 내지 40 MPa의 압력의 질소 분위기하에서 1 내지 12 시간동안 가압소결에 의해 수행되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
앞서 상세히 설명한 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법에 의하면, 탄화규소 및 질화붕소 분말에 소결첨가제로서 산화이트륨(Y2O3) 분말을 첨가하고 질소(N2) 분위기에서 소결함으로써, Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되어 액상소결(liquid phase sintering) 기구로 치밀화가 촉진되고, 나아가, 용해-재석출(dissolution-reprecipitation) 기구에 의해, 질소 도핑된 탄화규소 입자를 성장시켜 종래에 비해 현저히 향상된 전기전도성을 가지며, 기계적 강도 및 내열충격성 또한 우수한 세라믹 복합 소재를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 복합 소재는 높은 전기전도성을 가짐에 따라 방전 가공(Electrical Discharge Machining, EDM)이 가능하기 때문에 고정밀도, 초미세화가 요구되는 다양한 형태의 전자 부품이나 IT 관련 부품을 제조할 수 있으며, 일례로, 도 2에 나타낸 부품과 같이 방전가공을 통한 다양한 부품의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1 내지 4>
단계 1 : 본원 실시예 1 내지 4에 따른 세라믹 복합 소재를 제조하기 위해 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 베타상 탄화규소 분말(평균입경 : 0.5 ㎛), 육방정계 질화붕소 분말(평균입경 : 10.0 ㎛), 산화 이트륨(평균입경 ≤ 2 ㎛)을 혼합한 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물에 상기 혼합물 중량%에 대하여 에탄올 100 중량%를 용매로 첨가하여, 폴리프로필렌 용기와 탄화규소 볼을 사용하여 6시간 동안 유성 볼 밀링하여 균일한 혼합물 분말을 제조하였다.
단계 2 : 제조된 혼합물 분말을 하기 표 1의 소결 조건으로 가압소결하여 본원 실시예 1 내지 4에 따른 세라믹 복합 소재를 제조하였다.
[표 1]
Figure 112015042466103-pat00001
상기와 같이 하여 제조된 실시예 1에 따른 세라믹 복합 소재의 시편의 표면을 연마하고 플라즈마 에칭처리하여 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 촬영해 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 검은색으로 길쭉한 모양의 부분은 질화붕소가 플라즈마 에칭된 부분이며, 질화붕소가 판상 모양임을 나타낸다. 또한, 하얀색 부분은 소결조제로 첨가한 Y2O3상을 나타내며, Y2O3상이 주로 탄화규소 입자 사이의 삼중점(ternary junction) 에 분포되어 있음을 확인할 수 있다.
<비교예 1>
단계 1 : 실시예 1과 동일한 베타상 탄화규소 분말, 육방정계 질화붕소 분말, 산화 이트륨을 상기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 혼합한 혼합물을 제조하였으며, 제조한 혼합물에 상기 혼합물 중량%에 대하여 용매로서 에탄올 100 중량%를 추가로 첨가하고, 폴리프로필렌 용기와 탄화규소 볼을 사용하여 6시간 동안 유성볼밀하여 균일한 혼합물 분말을 제조하였다.
단계 2 : 제조된 혼합물 분말을 상기 표 1의 조건으로 가압소결하여 비교예 1에 따른 세라믹 복합 소재를 제조하였다.
<비교예 2>
단계 1 : 실시예 1과 동일한 탄화규소 분말 및 육방정계 질화붕소 분말을 상기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 혼합한 혼합물을 제조하였으며, 제조한 혼합물에 상기 혼합물 중량%에 대하여 용매로서 에탄올 100 중량%를 추가로 첨가하고, 폴리프로필렌 용기와 탄화규소 볼을 사용하여 6시간 동안 유성볼밀하여 균일한 혼합물 분말을 제조하였다.
단계 2 : 제조된 혼합물 분말을 상기 표 1의 조건으로 가압소결하여 비교예 2에 따른 세라믹 복합 소재를 제조하였다.
<실험예> 세라믹 복합 소재의 물성 분석
상기 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 따른 세라믹 복합 소재의 물성을 분석하기 위해서, 아르키메데스 방법을 이용하여 밀도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
또한, Hall 측정 방법을 이용하여 1 테슬라(T)의 자장을 가해 세라믹 복합 소재의 전기비저항(저항률)을 측정하였으며, 측정된 전기비저항을 하기 표 2에 나타내었다.
그리고, 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 따른 세라믹 복합 소재의 기계적 특성을 분석하기 위해서, 굽힙 시험(Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature, ASTM C-1161-02c)을 수행하여 곡강도를 분석하였으며, 분석된 곡강도를 하기 표 2에 나타내었다.
아울러, 열충격 시험을 통해서 KS L 2424(내열유리규격 기준)에 준하여 ΔT = 500 ℃가 되게 열충격을 가한 후, 깨짐 이나 균열 유무를 조사하여 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 따른 세라믹 복합 소재의 내열충격성을 분석하였으며, 분석 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, ΔT = 500 ℃가 되게 열충격을 가한 후 깨지지 않고, 균열 발생이 없으면 정상으로 판정하였다.
[표 2]
Figure 112015042466103-pat00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 세라믹 복합 소재의 경우 소결첨가제로 Y2O3를 포함하고 베타상 탄화규소와 육방정계 질화붕소 분말을 혼합하여 제조한 시편들은 소결밀도가 99.0% 이상이었고, 제조된 세라믹 복합 소재의 전기비저항이 3.0 × 10-2 내지 7.2 × 10-2 Ω·cm 범위로 매우 높은 전기전도성을 나타내고, 곡강도가 536 내지 622 MPa 범위로 높은 곡강도를 나타내는 동시에, 내열충격성이 ΔT = 500 ℃ 이상으로서 매우 우수한 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 비교예 1 및 비교예 2의 경우에는 전기비저항이 각각 4.2 × 103 Ω·cm 및 7.5 × 106 Ω·cm으로서, 실시예 1 내지 4에 따른 세라믹 복합 소재에 비해 대단히 높게 나타났는데, 이는 비교예 1 및 비교예 2의 경우에는 아르곤(Ar) 분위기에서 소결함에 따라 소결 도중에 형성된 Y-B-Si-O-C-N계 액상에서 질소가 휘발되는 현상이 발생되어 질소 도핑된 탄화규소 입자의 성장이 이루어지지 않음에 따른 것이다.한편, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 시편의 곡강도는 400 MPa 미만이었고, 내열충격성은 ΔT = 500 ℃ 미만으로 나타나 기계적 물성 또한 실시예 1 내지 4에서 제조된 시편에 비해 떨어지는 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. (a) 93 이상 97.5 중량% 이하의 베타상 탄화규소(β-SiC) 분말, 1.0 이상 4.0 중량% 이하의 육방정계 질화붕소(h-BN) 분말 및 1.0 이상 3.0 중량% 미만의 산화이트륨(Y2O3) 분말을 혼합하는 단계; 및
    (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 혼합 분말을 이용해 질소(N2) 분위기하에서 탄화규소-질화붕소 복합 소재로 이루어진 소결체를 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 단계 (b)에서 Y-B-Si-O-C-N 계 액상이 형성되고, 액상소결(liquid phase sintering) 기구를 통해 치밀화가 이루어져 상기 Y-B-Si-O-C-N 계 액상으로부터 용해-재석출(dissolution-reprecipitation) 기구를 통해 질소 원자(N)가 도핑된 탄화규소가 석출 및 성장하여 상기 소결체에 포함되는 것을 특징으로 하는전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 1900 내지 2050 ℃의 온도 및 20 내지 40 MPa의 압력하에서 1 내지 12 시간동안 가압소결하는 것을 특징으로 하는 전기전도성 탄화규소-질화붕소 복합 소재의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 전기전도성 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재.
  8. 제 7항에 있어서,
    전기비저항(electrical resistivity)이 7.2 × 10-2 Ω·cm 이하인 것을 특징으로 하는 전기전도성 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재.
  9. 제 7항에 있어서,
    곡강도(flexural strength)가 536 MPa 이상이고, 내열충격성(thermal shock resistance)이 ΔT = 500 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 전기전도성 탄화규소-질화붕소 세라믹 복합 소재.
  10. 제 7항에 기재된 세라믹 복합 소재를 방전가공(electrical discharge machining, EDM)하여 제조된 전기전도성 부품.
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