KR20120046475A - Mayenite electride and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이에나이트형 전자화물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 n형 열전반도체로 사용될 수 있는 12CaO?7Al2O3계 전자화물의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 12CaO?7Al2O3계 전자화물에 관한 것이다.
The present invention relates to a Maitenite-type electronics and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method for producing a 12CaO-7Al 2 O 3 -based electronics that can be used as an n-type thermoconductor and 12CaO-7Al prepared using the same It relates to a 2 O 3 -based electron cargo.
기존의 산화물 반도체보다 일함수(work function)가 낮은 산화물을 개발하여 열전변환 성능을 높이기 위한 노력이 꾸준히 진행되고 있다. Efforts are being made to improve the thermoelectric conversion performance by developing oxides having a lower work function than conventional oxide semiconductors.
일반적인 전자화물은 전자가 양이온에 의해 화학양론적 농도로 포획된 물질로, 일반적으로 극저온에서만 안정한 양상을 나타내며 수분이나 공기에는 매우 민감한 특징을 나타낸다. 전자화물에서 전자는 다른 이온결합 물질에 음이온과 같은 역할을 수행하기 때문에 실제로 가장 작은 크기의 음이온으로 작용한다. 현재까지 알려져 있는 전자화물 대부분은 유기 전자화물이 주종을 이루고 있으며, 무기계 전자화물로 최근까지 발견된 사례가 거의 없다. General electrons are electrons trapped at stoichiometric concentrations by cations, and are generally stable at cryogenic temperatures and very sensitive to moisture or air. In an electron, electrons actually act as the smallest anions because they act like anions to other ionic materials. Most of the known electronics to date are mainly composed of organic electronics, and few have been discovered until recently as inorganic electronics.
그러나, 2003년에 일본 동경공업대학의 호소노(Hosono) 그룹에서는 기존에는 부도체라고 알려진 C12A7(12CaO?7Al2O3)의 나노다공성 구조를 이용하여 상온에서 약 100S?㎝-1의 전기전도도를 가지며 열적으로 매우 안정하고 수분과 공기 중에서도 매우 안정한 무기계 전자화물(inorganic electride)를 개발하는데 성공하였다. However, in 2003, the Hosono group of the Tokyo Institute of Technology, Japan, used a nanoporous structure of C 12 A 7 (12CaO 7 Al 2 O 3 ), which was previously known as an insulator, was about 100S? Cm -1 at room temperature. We have succeeded in developing an inorganic electride that has electrical conductivity, is very thermally stable, and is very stable in water and air.
이들은 절연체인 C12A7 단위 결정 격자 내에 존재하는 2개의 산소이온을 다른 음이온으로 치환하는 방법으로 다양한 전기적 특성을 발현시킬 수 있음을 밝혀냈으며, 새로운 형태의 무기계 전자화물은 C12A7 단결정으로부터 [Ca24Al28O64]4+?202-을 만들고 다시 Ca 금속과 반응시키는 과정을 거쳐 합성하였다. 전체과정 중 가장 먼저 만들어지는 [Ca24Al28O64]4+?202-의 단위격자는 C12A7 2분자와 케이지(cage) 12개로 구성된다. Ca 금속과 반응시키면 산소 음이온이 박막 형태의 CaO를 형성하게 되고, 이 물질은 기계적인 조작을 통해 제거할 수 있다. 결과적으로 최종 생성물은[Ca24Al28O64]4 +(4e-)의 화학식으로 나타낼 수 있는 전자화물이 얻어진다. These naeteumyeo found that a wide range of electrical properties in a way to displace the two oxygen ions present in the crystal 12 A 7 units insulator C grid with other anions can be expressed, an inorganic electron storage of a new type is from the C 12 A 7 single crystal [Ca 24 Al 28 O 64 ] 4+ ~ 20 2- It was synthesized by reacting with Ca metal again. The unit cell of [Ca 24 Al 28 O 64 ] 4 + –20 2- which is made first of all process consists of 2 molecules of C 12 A 7 and 12 cages. When reacted with Ca metal, oxygen anions form a thin film of CaO, which can be removed by mechanical manipulation. As a result, the final product was [Ca 24 Al 28 O 64] 4 + (4e -) The electronic cargo that can be represented by the following formula is obtained.
미시간주립대학 제임스 엘. 다이(James L. Dye) 명예교수의 설명에 따르면 열역학적으로 안정한 전자화물의 전자결합에너지는 금속 세슘에 필적하는 수준이라고 한다. 따라서 금속 세슘과 마찬가지로 열전자발전 또는 열전냉동용 소재로서 활용이 기대된다. Michigan State University James L. Professor E. James L. Dye explains that the thermodynamically stable electron-bonding energy of an electronized product is comparable to that of metal cesium. Therefore, it is expected to be utilized as a material for thermoelectric power generation or thermoelectric refrigeration like metal cesium.
또한, C12A7 전자화물은 박막 형성 시에 매우 안정적으로 투명 전도막을 형성시킬 수 있으며, 일함수(work function)가 0.6eV로 매우 낮아 인가 전압을 낮출 수 있으며, 가격 또한 매우 싸다는 장점으로 기존의 연구 중인 카본나노튜브(CNT)를 대체하여 차세대 전계방출형 디스플레이의 광원(transparent cold electron emitter)로서의 활용도 매우 기대되는 재료이다.
In addition, C 12 A 7 electrons can form a transparent conductive film very stably when forming a thin film, the work function is very low (0.6 eV) can lower the applied voltage, and the price is very cheap It is a material that is expected to be used as a transparent cold electron emitter of the next-generation field emission display instead of the carbon nanotube (CNT) under study.
본 발명이 해결하려는 과제는 공정이 비교적 간단하고 재현성이 매우 높으며 n형 열전반도체로 사용될 수 있는 마이에나이트(Mayenite)형 전자화물의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 마이에나이트형 전자화물을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The problem to be solved by the present invention is to provide a manufacturing method of mayenite-type electronide which can be used as an n-type thermoconductor with a relatively simple process and very high reproducibility, and to provide a Maienite-type electronide manufactured using the same. Is in.
본 발명은, (a) 마아에나이트 분말에 열탄소환원 처리를 위한 탄소계 분말을 혼합하여 혼합분말을 준비하는 단계와, (b) 상기 혼합분말을 열탄소환원 처리를 하여 마이에나이트 전자화물을 형성하는 단계와, (c) 상기 열탄소환원 처리되어 형성된 마이에나이트 전자화물을 분쇄하여 분말을 형성하는 단계 및 (d) 분쇄되어 형성된 분말을 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 소결하는 단계를 포함하는 마이에나이트형 전자화물의 제조방법을 제공한다. The present invention is to prepare a mixed powder by (a) mixing the carbon-based powder for thermal carbon reduction treatment to the maenite powder, and (b) heat carbon reduction treatment of the mixed powder to the Maienite electron Forming a powder by (c) pulverizing the meignite electron source formed by the thermal carbon reduction treatment, and (d) sintering the pulverized powder by using a discharge plasma sintering method. Provided is a method for producing a Maienite type electron cargo.
상기 열탄소환원 처리는, 상기 혼합분말을 도가니에 담고, 상기 마이에나이트 분말이 용융되는 온도보다 높은 1500?1700℃의 온도에서 열처리하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.The thermal carbon reduction treatment is preferably made of a step of placing the mixed powder in a crucible and performing a heat treatment at a temperature of 1500 to 1700 ° C. higher than a temperature at which the myenite powder is melted.
상기 열탄소환원 처리는 진공 분위기에서 수행하고, 상기 도가니는 흑연 도가니로 이루어진 것이 바람직하다.The thermal carbon reduction treatment is performed in a vacuum atmosphere, and the crucible is preferably made of a graphite crucible.
상기 탄소계 분말은 카본 블랙 및 흑연 중에서 선택된 1종 이상의 탄소계 물질로 이루어진 것일 수 있다.The carbon-based powder may be made of at least one carbon-based material selected from carbon black and graphite.
상기 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 소결하는 단계는, 분쇄되어 형성된 분말을 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버에 구비되는 몰드에 충진하는 단계와, 펌프를 작동시켜 챔버 내에 존재하는 불순물 가스를 배기하는 단계와, 상기 분쇄되어 형성된 분말을 가압하면서 직류펄스를 인가하는 단계와, 상기 챔버의 온도를 목표하는 소결 온도로 상승시키는 단계와, 상기 소결 온도에서 상기 분쇄되어 형성된 분말에 압력을 가하면서 방전 플라즈마 소결하는 단계 및 챔버를 냉각하여 소결체를 얻는 단계를 포함할 수 있다. The step of sintering using the discharge plasma sintering method may include: filling the powder formed by grinding into a mold provided in a chamber of the discharge plasma sintering apparatus; operating a pump to exhaust the impurity gas existing in the chamber; Applying a direct current pulse while pressurizing the pulverized powder, increasing the temperature of the chamber to a target sintering temperature, and sintering the discharge plasma while applying pressure to the pulverized powder at the sintering temperature; Cooling the chamber may include obtaining a sintered body.
상기 소결 온도는 1000?1250℃ 범위 이고, 상기 소결은 소결체의 미세구조 및 입자 크기를 고려하여 2분?1시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.The sintering temperature is in the range of 1000 ~ 1250 ℃, the sintering is preferably performed for 2 minutes ~ 1 hour in consideration of the microstructure and particle size of the sintered body.
상기 직류펄스는 0.1?2000A 범위로 인가되고, 상기 분쇄되어 형성된 분말에 가해지는 압력은 10?60MPa 범위인 것이 바람직하다.The DC pulse is applied in the range of 0.1 ~ 2000A, the pressure applied to the powder formed by pulverization is preferably in the range of 10 ~ 60MPa.
상기 몰드는 흑연 재질로 이루어진 몰드를 사용하는 것이 바람직하다.The mold is preferably used a mold made of graphite material.
상기 마이에나이트 분말에 상기 탄소계 분말을 1:1?1:3의 몰비로 혼합하는 것이 바람직하다. It is preferable to mix the carbonaceous powder in the molar ratio of 1: 1 to 1: 3 with the Maienite powder.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되고 상온 내지 600℃의 온도에서 적어도 10S/㎝의 전기전도도를 갖는 마이에나이트형 전자화물을 제공한다.
In addition, the present invention provides a Maitenite-type electronized product prepared by the above method and having an electrical conductivity of at least 10 S / cm at a temperature from room temperature to 600 ° C.
본 발명에 의한 마이에나이트형 전자화물의 제조방법에 의하면, 공정이 간단하고 재현성이 매우 높으며, n형 열전반도체로 사용될 수 있는 도데카칼슘 헵타-알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate; 12CaO?7Al2O3)계 전자화물을 용이하게 얻을 수 있다. According to the manufacturing method of the Maienite-type electron hydrate according to the present invention, the process is simple and the reproducibility is very high, and dodecacalcium hepta-aluminate (
본 발명의 마이에나이트형 전자화물의 제조방법에 의해 제조된 12CaO?7Al2O3계 전자화물은 전자결합에너지가 금속 세슘에 필적하는 수준으로서, 열전자발전 또는 열전냉동용 소재로서 활용이 가능하다. 또한, 박막 형성 시에 매우 안정적으로 투명 전도막을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
The 12CaO-7Al 2 O 3 -based electronics produced by the method for producing the Maienite-type electronides of the present invention have a level of electron coupling energy comparable to that of metal cesium, and can be utilized as a material for thermoelectric power generation or thermoelectric refrigeration. . In addition, there is an advantage that can form a transparent conductive film very stably at the time of forming a thin film.
도 1은 방전 플라즈마 소결 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말을 보여주는 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 마이에나이트형 전자화물을 보여주는 사진이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 마이에나이트형 전자화물의 X선 회절(X-ray Diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 5는 마이에나이트형 전자화물의 온도에 따른 전기전도도(electrical conductivity)를 측정한 그래프이다.
도 6은 마이에나이트형 전자화물의 온도에 따른 제벡계수(Seebeck Coffficient)를 측정한 그래프이다.
도 7은 마이에나이트형 전자화물의 온도에 따른 파워팩터(Power Factor)를 측정한 그래프이다.1 is a view schematically showing a discharge plasma sintering apparatus.
Figure 2 is a photograph showing the powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization.
Figure 3 is a photograph showing the myenite-type electron freight prepared according to Example 1.
FIG. 4 is a graph showing an X-ray diffraction (XRD) pattern of the Maitenite-type electronized material prepared according to Example 1. FIG.
FIG. 5 is a graph measuring electrical conductivity according to temperature of the Maitenite-type electronide.
6 is a graph measuring Seebeck Coffficient according to the temperature of the Maitenite-type electron cargo.
7 is a graph measuring a power factor according to the temperature of the myenite-type electron cargo.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen.
본 발명은 공정이 비교적 간단하고 재현성이 매우 높으며 n형 열전반도체로 사용될 수 있는 마이에나이트(mayenite; 12CaO?7Al2O3)형 전자화물을 제조하는 방법을 제시한다. The present invention proposes a method for producing a mayenite (
12CaO?7Al2O3는 2개의 분자가 하나의 단위셀(unit cell)([12CaO?7Al2O3]4+?2O2-)을 이루는 입방정계 구조로 단위셀 안에 12개의 나노 케이지(nano cage)를 가지고 있다. 자유산소이온을 전자로 치환한 [12CaO?7Al2O3]4+?4e-는 기존의 유기 전자화물과 비교해 열적으로 매우 안정하고 공기와 수분 중에서도 안정한 특징을 가지고 있어 열전 재료, 전계방출형 디스플레이 광원, 투명전도막 등 많은 활용도가 높은 재료로 기대되고 있다. 12CaO? 7Al 2 O 3 is a cubic system structure in which two molecules form one unit cell ([12CaO? 7Al 2 O 3 ] 4+ ? 2O 2- ). cage). [12CaO? 7Al 2 O 3 ] 4+ ? 4e - is an electron-substituted free oxygen ion, which is more thermally stable and stable in air and moisture than conventional organic electrons. It is expected to be a material with high utilization such as a light source and a transparent conductive film.
마이에나이트([Ca24Al28O64]4+?2O2-) 분말에 열탄소환원 처리를 위한 탄소계 분말을 소정 비율의 몰비(예컨대, 마이에나이트 분말:탄소계 분말=1:1?1:3)로 혼합한다. 상기 탄소계 분말은 카본 블랙(carbon black), 흑연(graphite)과 같은 탄소계 물질을 분말로 만든 것이다. The molar ratio of the carbonaceous powder for thermal carbon reduction treatment to the Maienite ([Ca 24 Al 28 O 64 ] 4+ ? 2O 2- ) powder (for example, the Maienite powder: carbonaceous powder = 1: 1) 1: 1). The carbon-based powder is made of a powder of carbon-based materials such as carbon black and graphite.
상기 혼합은 볼 밀링(ball milling) 공정 등을 이용할 수 있다. 볼 밀링 공정을 구체적으로 설명하면, 마이에나이트 분말 및 탄소계 분말을 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하여 물, 알코올과 같은 용매와 함께 혼합하고, 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 분말들을 균일하게 혼합한다. 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2)와 같은 세라믹 재질의 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절하는데, 예를 들면, 볼의 크기는 1㎜?30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 500?900rpm 정도의 범위로 설정하며, 볼 밀링은 1?48 시간 동안 실시할 수 있다. 볼 밀링에 의해 분말들은 균일하게 혼합되게 된다. The mixing may use a ball milling process or the like. The ball milling process will be described in detail. The millite powder and the carbon-based powder are charged into a ball milling machine, mixed with a solvent such as water and alcohol, and rotated at a constant speed using a ball milling machine. Mix them evenly. The balls used for ball milling may be made of ceramic balls such as alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ), and the balls may be all the same size or may have two or more balls together. It may be. Adjust the size of the ball, milling time, rotation speed per minute of the ball mill, etc. For example, the size of the ball is set in the range of about 1 mm to 30 mm, and the rotation speed of the ball mill is in the range of 500 to 900 rpm. Ball milling can be performed for 1 to 48 hours. By ball milling the powders are mixed evenly.
혼합이 완료된 혼합분말을 건조한다. 상기 건조는 60?120℃의 온도에서 12?48시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.Dry the mixed powder which has been mixed. The drying is preferably carried out for 12 to 48 hours at a temperature of 60 ~ 120 ℃.
마이에나이트 분말 및 탄소계 분말의 혼합분말을 열탄소환원 (carbothermal reduction) 처리를 하여 전자화물을 형성한다. The mixed powder of the Maienite powder and the carbon-based powder is subjected to a thermal carbon reduction treatment to form an electron cargo.
상기 열탄소환원 처리는, 마이에나이트 분말 및 탄소계 분말의 혼합분말을 도가니에 넣고, 마이에나이트 분말이 용융되는 온도(일반적으로 마이에나이트 분말은 1450℃ 이상의 온도에서 용융됨)보다 높은 1500?1700℃의 온도에서 처리하는 것이 바람직하다. 상기 열탄소환원 처리는 진공 분위기에서 수행하는 것이 바람직하고, 상기 도가니는 탄소 재질로 이루어진 흑연 도가니를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 열탄소환원 처리는 1500?1700℃의 온도에서 1?5시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 열탄소환원 처리 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 열탄소환원 처리 효과를 기대하기 어렵고 열탄소환원 처리 시간이 작은 경우에는 불완전한 열탄소환원 처리로 인해 12CaO?7Al2O3계 전자화물의 특성이 좋지 않을 수 있다. 열탄소환원 처리를 위한 진공도는 1.0×10-4?1.0×101torr 정도인 것이 바람직하다. 열탄소환원 처리 공정에서 마이에나이트에 존재하는 산소와 탄소계 분말로부터 발생한 탄소의 반응으로 디옥시데이션(deoxidation) 현상이 나타나게 된다. 열탄소환원 처리에 의해 탄소로부터 제공되는 C2 2-이온은 단위셀([12CaO?7Al2O3]4+?2O2-)의 O2- 와 치환이 되며, 치환된 C2 2-이온은 전자를 단위셀 안에 남겨 놓고 C로 빠져 나오거나, 남아있는 O2-와 반응을 하여 CO를 형성하고 전자로 치환이 되어 [12CaO?7Al2O3]4+?4e-를 이룬다. 열탄소환원 처리가 이루어진 마이에나이트 전자화물([12CaO?7Al2O3]4+?4e-)은 진한 청록색을 띤다. In the thermal carbon reduction treatment, the mixed powder of the Maiite powder and the carbon-based powder is placed in the crucible, and the Maienite powder is It is preferred to treat at a temperature of 1500-1700 ° C. higher than the melting temperature (generally the Maienite powder is melted at a temperature of 1450 ° C. or higher). The thermal carbon reduction treatment is preferably performed in a vacuum atmosphere, and the crucible is preferably a graphite crucible made of a carbon material. The thermal carbon reduction treatment is preferably carried out at a temperature of 1500 ~ 1700 ℃ for 1 to 5 hours, when the thermal carbon reduction treatment time is too long, because of the high energy consumption, it is not only economical but further thermal carbon reduction If the treatment effect is difficult to expect and the thermal carbon reduction treatment time is small, due to the incomplete thermal carbon reduction treatment, the characteristics of the 12CaO-7Al 2 O 3 -based electronics may not be good. The degree of vacuum for the thermal carbon reduction treatment is preferably about 1.0 × 10 −4 to 1.0 × 10 1 torr. In the thermal carbon reduction process, deoxidation occurs due to a reaction between oxygen present in Maienite and carbon generated from a carbon-based powder. C 2 2- ions provided from carbon by thermal carbon reduction treatment are substituted with O 2- of a unit cell ([12CaO? 7Al 2 O 3 ] 4+ ? 2O 2- ), and substituted C 2 2- ions CO to form O 2- and the reactions that leaving out the e in the unit cell C to exit or remain and become replaced by electronic [12CaO 7Al 2 O 3?] 4+ 4e - constitutes a? Nitro electronic cargo on Mai the carbothermal reduction treatment consisting of ([12CaO 7Al 2 O 3? ] 4+ 4e -?) Is ttinda the dark cyan.
열탄소환원 처리가 완료되면, 분쇄하여 분말을 형성한다. 상기 분쇄는 볼밀링, 유발분쇄 등의 다양한 공정으로 이루어질 수 있다. 이때 형성되는 분말의 입경은 분쇄 공정에 따라 목표하는 크기(예컨대, 100㎚?10㎛)로 분쇄한다. When the hot carbon reduction treatment is completed, it is ground to form a powder. The grinding may be performed by various processes such as ball milling and induced grinding. The particle diameter of the powder formed at this time is pulverized to a target size (for example, 100 nm-10 mu m) according to the grinding process.
분쇄된 분말을 방전 플라즈마 소결(Spark Plasma Sintering; SPS)법 이용하여 소결한다. The pulverized powder is sintered using a spark plasma sintering (SPS) method.
방전 플라즈마 소결(SPS)법은 단시간에 목적하는 재료를 합성하거나 소결하는 것이 가능한 기술로써 플라즈마를 이용하는 방법이다. 방전 플라즈마 소결(SPS)법은 압분체의 입자간극에 직접 펄스(pulse) 상의 전기에너지를 투입하여, 불꽃 방전에 의해 순식간에 발생하는 고온플라즈마(방전 플라즈마)의 고에너지를 열확산, 전기장의 작용 등에 효과적으로 응용하는 공정이다. 발생된 플라즈마에 의해 저온에서부터 2000℃ 이상까지 소결온도를 조절할 수 있으며, 다른 소결공정에 비해 200?500℃ 정도 낮은 온도 영역에서 승온 및 유지 시간을 포함해서 단시간 내에 소결 혹은 소결접합을 할 수 있는 방법이다. 또한, 급속한 승온이 가능하기 때문에 입자의 성장을 억제할 수 있고, 단시간에 치밀한 소결체를 얻을 수 있으며, 난소결 재료라도 용이하게 소결 가능하다는 뛰어난 특징을 가지고 있다. The discharge plasma sintering (SPS) method is a technique using plasma as a technique capable of synthesizing or sintering a desired material in a short time. In the discharge plasma sintering (SPS) method, electric energy in a pulse is directly injected into a gap between particles of a green compact, and high energy of a high-temperature plasma (discharge plasma) generated by a spark discharge in an instant is applied to thermal diffusion, electric field, etc. It is an effective application process. The sintering temperature can be controlled from low temperature to over 2000 ℃ by the generated plasma, and can be sintered or sintered in a short time including the temperature raising and holding time in the temperature range of 200 ~ 500 ℃ lower than other sintering processes. to be. Moreover, since rapid temperature rising is possible, particle growth can be suppressed, a compact sintered compact can be obtained in a short time, and it has the outstanding characteristic that it is easy to sinter even an sintered material.
이하에서, 방전 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이에나이트형 전자화물을 제조하는 방법을 설명한다. 도 1은 방전 플라즈마 소결 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.Hereinafter, a method of manufacturing a Maitenite-type electron cargo according to a preferred embodiment of the present invention using the discharge plasma sintering (SPS) method will be described. 1 is a view schematically showing a discharge plasma sintering apparatus.
열탄소환원 처리되어 분쇄된 결과물(120)을 챔버(100)에 구비된 몰드(110)에 장입하고, 진공 가스 분위기에서 펀치(130)로 가압하면서 가압방향과 평행한 방향으로 직류펄스전류를 인가하여 소결한다. 소결시 가압 및 높은 전류인가에 따른 온도의 상승으로 인해 입자 간에 반응이 일어나 마이에나이트형 전자화물을 얻을 수 있다. 이하에서 더욱 구체적으로 설명한다. The resultant 120, which is pulverized by thermal carbon reduction, is charged into the
도 1을 참조하면, 열탄소환원 처리되어 분쇄된 결과물(120)을 챔버(100)에 구비되는 몰드(110)에 충진한다. 상기 몰드(110)는 실린더 또는 각기둥 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 몰드(110)는 경도가 크고 고융점을 갖는 흑연(graphite) 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 다른 재질로 이루어진 몰드를 사용하는 경우에는 후속의 소결 과정에서 불순물로 작용될 수도 있기 때문이다.Referring to FIG. 1, the resultant 120 pulverized by thermal carbon reduction is filled in a
상기 몰드(110) 내에 열탄소환원 처리되어 분쇄된 결과물(120)을 충진한 후 펀치(130)를 이용하여 1축 압축을 실시하여 원하는 형태의 성형체로 성형한다. 이때 열탄소환원 처리되어 분쇄된 결과물(120)에 가해지는 압력(상기 몰드에 의해 압축되는 압력)은 10?60MPa 정도인 것이 바람직한데, 가압 압력이 10MPa 미만인 경우에는 입자 사이에 공극이 많게 되므로 원하는 고밀도의 소결체를 얻기 어려우며 소결을 위해 고전류를 인가해야 하므로 높은 온도 상승을 초래할 수 있으며, 가압 압력이 60MPa을 초과하는 경우에는 그 이상의 효과는 기대할 수 없고 고압에 따른 몰드, 유압장치 등의 설계가 추가됨으로써 설비 제작 비용이 증가할 수 있다. After filling the resultant 120, which is thermally reduced by carbon reduction treatment in the
방전 플라즈마 소결 장치의 챔버(100) 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하고 감압하기 위하여 로터리 펌프(미도시)를 작동시켜 진공 상태(예컨대, 1.0×10-2?9.0×10-2torr 정도)로 될 때까지 배기하여 감압한다. A rotary pump (not shown) is operated to remove the impurity gas present in the
열탄소환원 처리되어 분쇄된 결과물(120)이 가압된 상태에서 직류펄스 발진기(Pulsed DC Generator)(140)를 이용하여 직류펄스를 서서히 인가한다. 상기 직류펄스는 0.1?2000A 범위로 인가되는 것이 바람직하다. 직류펄스를 인가할 때 급격하게 전류를 인가하는 경우에는 온도 제어가 어려울 수 있으므로 일정시간 동일한 폭으로 상승시키는 것이 바람직하다. In the state in which the resultant 120 crushed by thermal carbon reduction is pressurized, a DC pulse is gradually applied using a DC pulse oscillator (Pulsed DC Generator) 140. The DC pulse is preferably applied in the range of 0.1 ~ 2000A. When the current is rapidly applied when applying the DC pulse, it may be difficult to control the temperature, so it is preferable to raise the same width for a predetermined time.
상기 챔버의 온도를 목표하는 소결온도(예컨대, 1000?1250℃)로 상승시킨다. 챔버의 상승 온도는 5?50℃/min 정도인 것이 바람직한데, 챔버의 램프-업(ramp-up) 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 챔버의 램프-업 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스(thermal stress)가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 램프-업 속도로 챔버의 온도를 올리는 것이 바람직하다. The temperature of the chamber is raised to a target sintering temperature (for example, 1000 to 1250 ° C). It is preferable that the rising temperature of the chamber is about 5-50 ° C./min. If the ramp-up rate of the chamber is too slow, it takes a long time to decrease productivity and the ramp-up rate of the chamber is too fast. It is desirable to raise the temperature of the chamber at a ramp-up rate in the above range because thermal stress can be applied by rapid temperature rise.
목표하는 소결온도(1000?1250℃)로 상승하면, 일정 시간(예컨대, 2분?1시간)을 유지하여 소결시킨다. When it raises to target sintering temperature (1000-1250 degreeC), it sinters by maintaining a fixed time (for example, 2 minutes-1 hour).
소결 온도는 입자의 확산, 입자들 사이의 네킹(necking) 등을 고려하여 1000?1250℃ 정도인 것이 바람직한데, 소결 온도가 너무 높은 경우에는 과도한 입자 성장으로 인해 기계적 물성이 저하될 수 있고, 소결 온도가 너무 낮은 경우에는 불완전한 소결로 인해 소결체의 특성이 좋지 않을 수 있으므로 상기 범위의 소결 온도에서 소결시키는 것이 바람직하다. 소결 시간은 2분?1시간 정도인 것이 바람직한데, 소결 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소결 효과를 기대하기 어렵고 소결체 입자의 크기가 커지게 되며, 소결 시간이 작은 경우에는 불완전한 소결로 인해 소결체의 특성이 좋지 않을 수 있다. The sintering temperature is preferably about 1000 ~ 1250 ℃ in consideration of the diffusion of particles, the necking (necking) between the particles, etc. If the sintering temperature is too high, mechanical properties may decrease due to excessive grain growth, sintering If the temperature is too low, it is preferable to sinter at the sintering temperature in the above range because the characteristics of the sintered body may be poor due to incomplete sintering. It is preferable that the sintering time is about 2 minutes to 1 hour, but when the sintering time is too long, energy consumption is large, so it is not economical, and it is difficult to expect further sintering effect, and the size of the sintered body becomes large. If the time is small, the characteristics of the sintered body may be poor due to incomplete sintering.
소결 공정을 수행한 후, 상기 챔버 온도를 하강시켜 마이에나이트형 전자화물을 언로딩한다. 상기 챔버 냉각은 챔버 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. After performing the sintering process, the chamber temperature is lowered to unload the myenite-type electron cargo. The chamber cooling may be caused to cool down in a natural state by shutting off the chamber power, or optionally by setting a temperature drop rate (eg, 10 ° C./min).
이와 같이 소결된 마이에나이트형 전자화물은 진한 청록색을 띤다. The sintered Maienite-type electronized product has a dark blue green color.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 마이에나이트형 전자화물은 입자 사이의 간격이 매우 조밀하고 기공이 거의 형성되지 않은 고밀도 소결체이다. The Maienite-type electronized product prepared according to the preferred embodiment of the present invention is a high density sintered compact having very close spacing between particles and almost no pores.
또한, 소결조제를 첨가하지 않고 소결이 이루어지므로 소결체 내에는 2차상(secondary phase)이 형성되지 않으며, 소결체의 경도와 기계적 특성(mechanical property)이 매우 우수하다. In addition, since sintering is performed without adding a sintering aid, a secondary phase is not formed in the sintered body, and the hardness and mechanical properties of the sintered body are very excellent.
상기 방법으로 제조된 마이에나이트형 전자화물은 상온 내지 600℃의 온도에서 적어도 10S/㎝의 전기전도도를 갖는다.
The Maitenite-type electronics prepared by the above method has an electrical conductivity of at least 10 S / cm at a temperature of room temperature to 600 ° C.
본 발명은 하기의 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.The invention is described in more detail with reference to the following examples, which do not limit the invention.
<실시예 1>≪ Example 1 >
마이에나이트 분말에 열탄소환원 처리를 위한 카본블랙을 1:2의 몰비(마이에나이트 분말:카본블랙)로 혼합하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 알루미나 볼을 이용하여 800rpm의 속도로 24시간 동안 습식 혼합하였다. The carbon black for the thermal carbon reduction treatment was mixed with the Maienite powder in a molar ratio of 1: 2 (Myenite powder: carbon black). The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was wet mixed for 24 hours using a 5 mm alumina ball as a solvent at a speed of 800 rpm.
혼합 후, 슬러리를 추출하여 건조기에서 70℃에서 24시간 동안 건조한 후, 알루미나 유발을 이용하여 건조체를 분쇄하였다. 분쇄가 완료된 혼합분말을 325메쉬(mesh) 체를 이용하여 체거름을 실시하였다. After mixing, the slurry was extracted and dried in a drier at 70 ° C. for 24 hours, and then the dried body was ground using alumina induction. The pulverized mixed powder was sieved using a 325 mesh sieve.
이렇게 준비된 혼합분말에 대하여 열탄소환원 처리하였다. 상기 열탄소환원 처리는 다음과 같이 수행하였다. 상기 열탄소환원 처리는, 혼합분말을 도가니에 넣고, 1600℃의 온도에서 처리하였다. 상기 열탄소환원 처리는 진공 분위기에서 수행하였으며, 진공도는 1.0×10-3torr 정도였다. 상기 도가니는 흑연 도가니를 사용하였으며, 상기 열탄소환원 처리는 1600℃의 온도에서 3시간 동안 수행하였다. 열탄소환원 처리 후, 퍼니스의 온도를 자연 냉각 방식으로 하강시켰다. 열탄소환원 처리를 수행한 후, 유발을 이용하여 분쇄하여 분말을 형성하였다.The mixed powder thus prepared was subjected to thermal carbon reduction treatment. The thermal carbon reduction treatment was performed as follows. In the thermal carbon reduction treatment, the mixed powder was placed in a crucible and treated at a temperature of 1600 ° C. The thermal carbon reduction treatment was carried out in a vacuum atmosphere, the degree of vacuum was about 1.0 × 10 -3 torr. The crucible was a graphite crucible, and the thermal carbon reduction treatment was performed at a temperature of 1600 ° C. for 3 hours. After the thermocarbon reduction treatment, the furnace temperature was lowered by natural cooling. After performing the thermal carbon reduction treatment, it was ground using a mortar to form a powder.
도 2는 이렇게 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말을 보여주는 사진이다. 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말은 진한 청록색을 띠었다. Figure 2 is a photograph showing the powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization. The powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization was dark blue green.
열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말을 진공 분위기에서 도 1에 도시된 방전 플라즈마 소결 장치를 이용하여 소결하였다. The powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization was sintered in a vacuum atmosphere using the discharge plasma sintering apparatus shown in FIG. 1.
방전 플라즈마 소결(SPS)법을 이용한 소결 공정을 구체적으로 살펴보면, 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말을 챔버에 구비되는 몰드에 충진하고, 챔버 내부를 감압하고 1축으로 가압하면서 가압방향과 평행한 방향으로 직류펄스전류를 인가하였다. In detail, the sintering process using the discharge plasma sintering (SPS) method is performed. The powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization is filled into a mold provided in the chamber, and the pressure inside the chamber is reduced and pressurized in one axis to be parallel to the pressing direction. DC pulse current was applied in the direction.
더욱 구체적으로는, 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말(120)을 챔버(100)에 구비된 몰드(110)에 충진하고, 압력을 가하여 성형체로 성형하였다. 이때, 상기 몰드는 실린더 형상의 흑연 재질로 이루어졌고, 상기 몰드 내에 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말을 장입한 후 1축 압축을 실시하였으며, 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말에 가해지는 압력(상기 몰드에 의해 압축되는 압력)은 40MPa 정도였다. More specifically, the
챔버 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하고 진공 상태를 만들기 위하여 로터리 펌프를 작동시켜 불순물 가스를 배기하였다. The impurity gas was exhausted by operating a rotary pump to remove the impurity gas present in the chamber and create a vacuum.
열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말을 가압하면서 직류펄스를 서서히 인가하였다. 상기 직류펄스는 1?1000A로 인가되게 하였다. DC pulse was slowly applied while pressing the powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization. The DC pulse was applied to 1 ~ 1000A.
상기 챔버의 온도를 1200℃로 상승시켰다. 이때, 챔버의 상승 온도는 100℃/min 정도 였다. 챔버의 온도를 1200℃로 상승시킨 후, 10분 동안을 유지하여 소결시켰다. 소결시 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말에 가해지는 압력은 40MPa 정도로 일정하게 유지하였다. 소결시 가압 및 전류인가에 따른 온도의 상승으로 인해 분말간에 반응이 일어나 소결체인 마이에나이트형 전자화물이 얻어지게 된다.The temperature of the chamber was raised to 1200 ° C. At this time, the rising temperature of the chamber was about 100 ° C / min. The temperature of the chamber was raised to 1200 ° C. and then sintered for 10 minutes. During sintering, the pressure applied to the powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization was kept constant at about 40 MPa. Due to the increase in temperature due to the pressurization and current application during sintering, a reaction occurs between the powders to obtain a sintered body of the myenite-type electronide.
소결 공정을 수행한 후, 상기 챔버 온도를 하강시켜 소결체를 언로딩하였다. 상기 챔버 냉각은 챔버 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.After the sintering process was performed, the chamber temperature was lowered to unload the sintered body. The chamber cooling shuts off the chamber power, allowing the chamber to cool in its natural state.
도 3은 이렇게 얻어진 마이에나이트형 전자화물을 보여주는 사진이다. 마이에나이트형 전자화물은 진한 청록색을 띠었다.
Figure 3 is a photograph showing the myenite-type electron cargo thus obtained. The Maienite type electron cargo was dark blue green.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 마이에나이트형 전자화물의 X선 회절(X-ray Diffraction; 이하 'XRD'라 함) 패턴을 보여주는 그래프로서, 도 4에서 (a)는 실시예1에 따라 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말의 XRD 패턴이고, (b)는 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용한 소결된 마이에나이트형 전자화물의 XRD 패턴을 보여주고 있다. FIG. 4 is a graph showing an X-ray diffraction (hereinafter referred to as 'XRD') pattern of the Maitenite-type electron cargo prepared according to Example 1, and FIG. Thus, the XRD pattern of the powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization, (b) shows the XRD pattern of the sintered Maienite-type electronized material using the spark plasma sintering (SPS) method.
도 4를 참조하면, 열탄소환원 처리되고 분쇄되어 형성된 분말에서는 마이에나이트(Mayenite; C12A7) 피크와 카본블랙(CA) 피크가 나타나는 것을 볼 수 있고 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용한 소결된 마이에나이트형 전자화물에서는 마이에나이트(Mayenite; C12A7) 피크가 나타남을 볼 수 있다.
Referring to FIG. 4, in the powder formed by thermal carbon reduction treatment and pulverization, a Mayenite (C12A7) peak and a carbon black (CA) peak can be seen, and the sintered sintered using spark plasma sintering (SPS) method It can be seen that the Mayenite (C12A7) peak appears in the eneite-type electron cargo.
도 5는 마이에나이트형 전자화물의 온도에 따른 전기전도도(electrical conductivity)를 측정한 그래프로서, 도 5에서 (a)는 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 대한 것이고, (b)는 2시간 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 대한 것이다. FIG. 5 is a graph measuring electrical conductivity according to the temperature of the Maitenite-type electron cargo. In FIG. 5, (a) shows a spark plasma sintering (SPS) method for 10 minutes according to Example 1. FIG. The sintered Maienite-type electronized product obtained by sintering, and (b) is a Maienite-type obtained by the same method as Example 1 except that it was sintered by the spark plasma sintering (SPS) method for 2 hours. It is about electron cargo.
도 5를 참조하면, 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물은 50℃ 정도에서 약 14S/㎝ 정도의 전기전도도를 나타내고, 온도가 증가함에 따라 전기전도도가 증가하다가 약 400℃에서 23S/㎝ 정도로 최고값을 나타내고, 400℃ 이상의 온도에서는 온도가 증가함에 따라 전기전도도가 감소하는 경향을 나타내었다. 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물의 전기전도도는 2시간 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 비하여 약 600℃ 까지는 높은 값을 나타내었다.
Referring to FIG. 5, the myenite-type electronized product obtained by sintering using a spark plasma sintering (SPS) method for 10 minutes according to Example 1 exhibits an electrical conductivity of about 14 S / cm at about 50 ° C., and a temperature of The electrical conductivity increased with increasing value and reached the highest value at 23 S / cm at about 400 ° C., and the electrical conductivity decreased with increasing temperature at 400 ° C. or higher. According to Example 1, the electrical conductivity of the Maitenite-type electronized product obtained by sintering using the spark plasma sintering (SPS) method for 10 minutes was obtained by sintering using the Spark Plasma Sintering (SPS) method for 2 hours. The value was higher up to about 600 ° C compared to the type electron cargo.
도 6은 마이에나이트형 전자화물의 온도에 따른 제벡계수(Seebeck Coefficient)를 측정한 그래프로서, 도 6에서 (a)는 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 대한 것이고, (b)는 2시간 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 대한 것이다. FIG. 6 is a graph measuring Seebeck coefficient according to the temperature of the Maitenite-type electron cargo. In FIG. 6, (a) shows a spark plasma sintering (SPS) method for 10 minutes according to Example 1. FIG. The sintered Maienite-type electronized product obtained by sintering, and (b) is a Maienite-type obtained by the same method as Example 1 except that it was sintered by the spark plasma sintering (SPS) method for 2 hours. It is about electron cargo.
도 6을 참조하면, 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물의 제벡계수는 2시간 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 비하여 대체로 높은 값을 나타내었다.
Referring to FIG. 6, the Seebeck coefficient of the Maienite-type electronized material obtained by sintering for 10 minutes using the spark plasma sintering (SPS) method for 10 minutes may be obtained using the spark plasma sintering (SPS) method for 2 hours. Compared to the Maitenite-type electronics obtained by sintering, the values were generally higher.
도 7은 마이에나이트형 전자화물의 온도에 따른 파워팩터(Power Factor)를 측정한 그래프로서, 도 7에서 (a)는 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 대한 것이고, (b)는 2시간 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 대한 것이다. FIG. 7 is a graph measuring power factor according to temperature of a Maitenite-type electron cargo. FIG. 7A illustrates a spark plasma sintering (SPS) method for 10 minutes according to Example 1. FIG. The sintered Maienite-type electronized product obtained by sintering, and (b) is a Maienite-type obtained by the same method as Example 1 except that it was sintered by the spark plasma sintering (SPS) method for 2 hours. It is about electron cargo.
도 7을 참조하면, 실시예 1에 따라 10분 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물의 파워팩터는 2시간 동안 스파크 플라즈마 소결(SPS)법을 이용하여 소결하여 얻어진 마이에나이트형 전자화물에 비하여 대체로 높은 값을 나타내었다.
Referring to FIG. 7, the power factor of the Maienite-type electronized material obtained by sintering for 10 minutes using the spark plasma sintering (SPS) method according to Example 1 was obtained using the spark plasma sintering (SPS) method for 2 hours. Compared to the Maitenite-type electronics obtained by sintering, the values were generally higher.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
100: 챔버 110: 몰드
130: 펀치 140: 직류펄스 발진기100: chamber 110: mold
130: punch 140: DC pulse oscillator
Claims (10)
(b) 상기 혼합분말을 열탄소환원 처리를 하여 마이에나이트 전자화물을 형성하는 단계;
(c) 상기 열탄소환원 처리되어 형성된 마이에나이트 전자화물을 분쇄하여 분말을 형성하는 단계; 및
(d) 분쇄되어 형성된 분말을 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 소결하는 단계를 포함하는 마이에나이트형 전자화물의 제조방법.
(a) preparing a mixed powder by mixing the carbonaceous powder for thermal carbon reduction treatment with the maenite powder;
(b) subjecting the mixed powder to thermal carbon reduction to form a meiite electronide;
(c) pulverizing the myenite electronized material formed by the thermal carbon reduction treatment to form a powder; And
(d) sintering the powder formed by grinding using a discharge plasma sintering method.
상기 혼합분말을 도가니에 담고, 상기 마이에나이트 분말이 용융되는 온도보다 높은 1500?1700℃의 온도에서 열처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이에나이트형 전자화물의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the thermal carbon reduction treatment,
A method for producing a Maitenite-type electronized product comprising the step of placing the mixed powder in a crucible and performing heat treatment at a temperature of 1500-1700 ° C. higher than the temperature at which the Maienite powder is melted.
The method of claim 2, wherein the thermal carbon reduction treatment is performed in a vacuum atmosphere, and the crucible is made of a graphite crucible.
The method of claim 1, wherein the carbon-based powder is a manufacturing method of the Maienite-type electronics, characterized in that made of at least one carbon-based material selected from carbon black and graphite.
분쇄되어 형성된 분말을 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버에 구비되는 몰드에 충진하는 단계;
펌프를 작동시켜 챔버 내에 존재하는 불순물 가스를 배기하는 단계;
상기 분쇄되어 형성된 분말을 가압하면서 직류펄스를 인가하는 단계;
상기 챔버의 온도를 목표하는 소결 온도로 상승시키는 단계;
상기 소결 온도에서 상기 분쇄되어 형성된 분말에 압력을 가하면서 방전 플라즈마 소결하는 단계; 및
챔버를 냉각하여 소결체를 얻는 단계를 포함하는 마이에나이트형 전자화물의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the sintering using the discharge plasma sintering method,
Filling the powder formed by grinding into a mold provided in the chamber of the discharge plasma sintering apparatus;
Operating the pump to exhaust the impurity gas present in the chamber;
Applying a direct current pulse while pressurizing the pulverized powder;
Raising the temperature of the chamber to a target sintering temperature;
Discharge plasma sintering while applying pressure to the pulverized powder at the sintering temperature; And
Cooling the chamber to obtain a sintered body.
The method of claim 5, wherein the sintering temperature is in the range of 1000 ~ 1250 ℃, the sintering is prepared in 2 minutes to 1 hour in consideration of the microstructure and particle size of the sintered compact Way.
The method of claim 5, wherein the DC pulse is applied in the range of 0.1 to 2000 A, and the pressure applied to the pulverized powder is in the range of 10 to 60 MPa.
The method of claim 5, wherein the mold is a mold made of graphite material.
The method of claim 1, wherein the carbonite powder is mixed with the mitenite powder in a molar ratio of 1: 1 to 1: 3.
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