KR20160108063A - Method for manufacturing alumina plate using CIP complex mold - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대형 알루미나 판재 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대형 알루미나 판재 제조를 위한 냉간 정수압(Cold isostatic pressing, CIP) 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a large alumina plate, and more particularly, to a method for manufacturing a large alumina plate using a composite mold for cold isostatic pressing (CIP) molding for manufacturing a large alumina plate.
세라믹 분말이나 금속 분말 및 이들의 혼합 분말을 판 형상으로 형성한 성형체는 성형 후, 소성 가공이 실시되어 스퍼터링 표적재나 내마모재로서 이용될 수 있다. 스퍼터링 표적재는 스퍼터링법에 의해 박막 제작의 재료로서 이용할 수 있어, LCD(액정 디스플레이), EL(엘렉트로루미네센스)이나 반도체의 제조 등에서 사용된다.A molded body in which a ceramic powder, a metal powder, and a mixed powder thereof are formed in a plate shape can be used as a sputtering target material or an abrasion resistant material after being molded and subjected to plastic working. The sputtering target material can be used as a material for forming a thin film by a sputtering method and is used in the manufacture of LCD (liquid crystal display), EL (electroluminescence), and semiconductor.
최근 이들 LCD나 반도체 제품의 대형화에 따라, 성형체의 대형화에 대한 요구가 강해지고 있다.In recent years, as the LCD and semiconductor products have become larger in size, there is a growing demand for larger molded articles.
한편, 세라믹 분말이나 금속 분말 및 이들의 혼합 분말을 판 형상으로 성형하는 방법으로서, 건식 프레스 성형법, 주입 성형법 또는 냉간 정수압 프레스법이 이용되고 있다.On the other hand, a dry press molding method, an injection molding method, or a cold isostatic pressing method is used as a method of forming a ceramic powder, a metal powder and a mixed powder thereof into a plate shape.
건식 프레스 성형법은 원료 분말에 바인더를 첨가하고, 금형을 이용해서 성형체를 성형하는 방법이며, 주입 성형법은 원료 분말에 바인더를 첨가하여, 슬러리화하고, 주입용 성형 금형에 유입시켜 성형체를 제조하는 방법이다. 이들 성형체(1차 성형체)는 고밀도화를 도모하기 위해서, 더욱 냉간 정수압 프레스를 실시해서 고밀도의 2차 성형체를 제조할 경우도 있다. 예로서, 금속 인듐 및 금속 주석으로 이루어진 합금 표적(IT표적), 또는 산화 인듐과 산화 주석으로 이루어진 복합 산화물 표적(ITO 표적)의 제조를 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2참조). 이들 성형방법은 고밀도의 표적을 얻을 수 있지만, 제조 프로세스가 복잡해지는 결점이 있었다. 또한, 고가인 건식 성형용 다이나, 주입용 주형이 필요하고, 대형의 성형체를 제작할 경우에는 성형 금형 비용이 높아지게 되는 결점이 있었다. 게다가, 원료 분말의 조립(造粒)이나 슬러리화가 필요해지므로, 제조비가 높아지는 결점이 있었다.In the dry press molding method, a binder is added to a raw material powder and a molded body is molded by using a mold. In the injection molding method, a binder is added to a raw material powder to form a slurry and introduced into a casting mold for injection to be. In order to achieve high density, these compacts (primary compacts) may be further subjected to cold isostatic pressing to produce high-density secondary compacts. For example, there is an alloy target (IT target) composed of metal indium and metal tin, or a composite oxide target (ITO target) composed of indium oxide and tin oxide (see, for example, Patent Documents 1 and 2) . These molding methods have the disadvantage of complicating the manufacturing process, although high-density targets can be obtained. In addition, there is a disadvantage that expensive dry forming dies or molds for injection are required, and the cost of the molding die is increased when a large sized molded body is produced. In addition, since the raw material powder needs to be granulated or slurried, there is a drawback that the production ratio is increased.
이러한 제조 방법에 대해서, 특허문헌 3에는 1차 성형 없이 저렴한 고무제 주형에 분말을 충전하고, 냉간 정수압 프레스에서 직접 고압 형성하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는 고무제 주형의 복원에 의한 성형체의 갈라짐에 관해서, 반발 탄성값이 작은 고무를 이용하여, 성형체의 갈라짐을 방지하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 고무제 주형에의 성형체의 고착에 의한 성형체의 갈라짐에 관해서, 특허문헌 5에는 감압시 대부분 탄성 회복되지 않는 물질을 개재시킴으로써 갈라짐의 해소가 가능한 것이 보고되어 있다.With respect to this manufacturing method, Patent Document 3 discloses a method of filling powder into an inexpensive rubber mold without primary molding and directly forming a high pressure in a cold isostatic press. Patent Document 4 proposes a method of preventing cracking of a molded body by using rubber having a small rebound resilience with respect to cracking of the molded body due to restoration of the rubber mold. Regarding the cracking of the molded article due to the fixation of the molded article to the rubber mold, Patent Document 5 discloses that cracks can be solved by interposing a substance which is hardly restored in elasticity under reduced pressure.
예컨대, 특허문헌 3에는 1차 성형 없이 저렴한 고무제 주형에 분말을 충전하고, 냉간 정수압 프레스에서 직접 고압 성형하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방법으로 성형할 경우, 두꺼운 고무제 주형으로 구성되어 있기 때문에, 가압 시에는 휨 응력이 발생해서 중앙부가 크게 변형된다. 이 때문에, 얻어지는 성형체는 면방향에 있어서의 중앙부의 두께가 단부보다도 얇아져, 형상 정밀도가 나쁜 성형체 밖에 얻어지지 않는다. 또한, 이 방법에서는 가압 성형 후의 감압 과정에서 고무제 주형은 자신의 탄성에 의한 복원력에 의해, 최종적으로 가압 전의 상태로까지 복원되지만, 성형체는 수축한 상태이기 때문에 성형체와 고무제 주형의 고착 등에 의해 성형체의 일부가 벗겨지거나 혹은 성형체가 갈라지는 결점이 있다.For example, Patent Document 3 discloses a method of filling powder into an inexpensive rubber mold without primary molding and directly molding the compact in a cold isostatic press. However, in the case of molding by such a method, since it is constituted of a thick rubber mold, bending stress is generated at the time of pressurization, and the central portion is greatly deformed. Therefore, the obtained molded article has a thinner center portion in the plane direction than the end portion, so that only a molded article having poor shape accuracy can be obtained. Further, in this method, the rubber mold is restored to its original state before pressurization by the restoring force of its own elasticity during the decompression process after the press molding, but since the molded product is in a contracted state, There is a drawback that a part of the molded body is peeled off or the molded body is cracked.
특허문헌 4에는 이 고무제 주형의 복원에 의한 성형체의 갈라짐에 대해서, 반발 탄성값이 작은 고무제 주형을 이용하여, 성형체의 갈라짐을 방지하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법은 분말의 종류(성형체의 강도)에 의해서, 혹은 성형체가 대형화한 경우에는 분말이 고무제 주형에 조금이라도 고착하면 성형체의 탄성 복원에 의해 성형체가 갈라지는 결점이 있다. 따라서, 대형의 강도가 낮은 성형체를 제조할 경우에는 반드시 충분한 대책은 아니다. 또한, 고무제 주형과 접하고 있는 부분은 여전히 형상 정밀도가 나쁜 것이다.Patent Document 4 proposes a method of preventing cracking of a molded article by using a rubber mold having a small rebound resilience against cracking of the molded article due to restoration of the rubber mold. However, this method is disadvantageous in that when the powder is fixed to the rubber mold at least even if the kind of powder (strength of the formed body) or the molded body is enlarged, the molded body is cracked due to the elastic restoration of the molded body. Therefore, when a large-sized molded article with low strength is produced, it is not necessarily a sufficient measure. In addition, the portion in contact with the rubber mold is still poor in shape accuracy.
고무제 주형에의 성형체의 고착에 의한 성형체의 갈라짐에 관해서, 특허문헌 5에는 감압시 거의 탄성 회복되지 않는 물질을 개재시킴으로써 갈라짐의 해소를 할 수 있는 것이 보고되어 있다. 그러나, 이 방법에서도 형상 정밀도는 여전히 나쁘고, 원하는 제품 형상으로 마무리하기 위해서 연삭량이 증가하고, 결과적으로 필요로 하는 원료 분말량이 증가하여 제조비가 높아지는 결점이 있다. 또, 연삭량이 증가함으로써 연삭에 필요한 가공 시간도 길어져, 가공비용도 증가하는 결점이 있다. 고가인 원재료를 많이 필요로 하는 제품의 경우, 형상 정밀도가 양호한 성형체를 얻는 것은 비용적으로도 대단히 중요하다.
With respect to cracking of the molded article due to sticking of the molded article to the rubber mold, Patent Document 5 discloses that cracks can be solved by interposing a substance which is hardly elastic recovered under reduced pressure. However, even with this method, the shape precision is still poor, and the amount of grinding is increased in order to finish with a desired product shape, resulting in an increase in the amount of raw material powder required, resulting in a high manufacturing cost. Further, since the amount of grinding is increased, the machining time required for grinding is also increased, and the machining cost is also increased. In the case of a product requiring a large amount of expensive raw materials, it is very important to obtain a molded product having good shape accuracy in terms of cost.
본 발명은 냉간 정수압 성형공정을 통해 대형 알루미나 판재의 제조시, 성형압을 충분히 견딜 수 있는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용하여 대형 알루미나 판재를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a large alumina sheet by using a composite mold for cold isostatic pressing which can sufficiently withstand the molding pressure when a large alumina sheet is manufactured through a cold isostatic pressing process.
또한, 본 발명은 공정 진행시 또는 공정 진행 후 성형체의 변형을 최소화할 수 있도록 한 대형 알루미나 판재의 제조방법을 제공한다.
In addition, the present invention provides a method of manufacturing a large-sized alumina plate material that can minimize the deformation of the formed body during or after the process.
본 발명의 일 실시예는, 알루미나 과립 분말이 충진되는 복합몰드를 조립하는 조립단계; 상기 복합몰드 내에 알루미나 과립 분말을 충진하는 충진단계; 상기 복합몰드 내부를 진공 상태로 형성하는 진공단계; 상기 복합몰드를 냉간 정수압 성형용 압력용기 내에 투입하고, 설정 압력으로 부여하여 알루미나 판재를 성형하는 성형단계; 성형된 알루미나 판재를 복합몰드로부터 분리하는 탈형단계;를 포함하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, An assembling step of assembling a composite mold in which alumina granule powder is filled; Filling the alumina granule powder in the composite mold; A vacuum step of forming the inside of the composite mold in a vacuum state; Molding the composite mold into a pressure vessel for cold isostatic pressing and applying the pressure to a set pressure to form an alumina plate; And a demolding step of separating the shaped alumina plate from the composite mold. The present invention also provides a method of manufacturing a large alumina plate using the composite mold for cold isostatic pressing.
일 실시예에 있어서, 상기 조립단계는, 복수의 타공판을 상호 결합하여 제2 몰드를 조립하는 단계와, 제2 몰드의 내부에 알루미나 분말이 충진되는 탄성 재질의 제1 몰드를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the assembling step includes assembling a second mold by coupling the plurality of perforated plates to each other, and inserting a first mold of elastic material into which the alumina powder is filled in the second mold can do.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 몰드는 라텍스 재질로 이루어지고, 상기 제2 몰드는 스틸 재질로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the first mold may be made of a latex material, and the second mold may be made of a steel material.
일 실시예에 있어서, 상기 충진단계에서 충진되는 과립 분말은, 알루미나(Al2O3) 96.0~99.9중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.050중량% 이하, 산화규소(SiO2) 0.020~0.030중량%, 산화철(Fe2O3) 0.020중량% 이하, 산화칼슘(CaO) 0.020중량% 이하, 산화마그네슘(MgO) 0.030~0.050중량%를 포함할 수 있다.In one embodiment, the granular powder to be filled in the filling step comprises 96.0 to 99.9 wt% alumina (Al 2 O 3 ), 0.050 wt% or less of sodium oxide (Na 2 O), 0.020 to 0.030 wt% of silicon oxide (SiO 2 ) (Fe 2 O 3 ), 0.020 wt% or less of calcium oxide (CaO), 0.030 wt% or less of magnesium oxide (MgO), and the like.
일 실시예에 있어서, 상기 충진단계에서 충진되는 과립 분말은, 45~150㎛의 입도 범위에서 고르게 분포될 수 있다.In one embodiment, the granulated powder to be filled in the filling step may be distributed evenly over a particle size range of 45 to 150 mu m.
일 실시예에 있어서, 상기 진공단계에서는, 복합몰드의 일측에 형성된 진공포트로부터 복합몰드 내의 공기를 흡입할 수 있다.In one embodiment, in the vacuum step, air in the composite mold can be sucked from a vacuum port formed at one side of the composite mold.
일 실시예에 있어서, 상기 성형단계에서는, 조립 및 충진이 완료된 복합몰드를 압력용기 내에 수직 방향으로 투입하고, 압력매체가 복합몰드에 1000~1500bar의 압력을 가하여 알루미나 판재를 소성할 수 있다.In one embodiment, in the molding step, the composite mold having been assembled and filled can be vertically injected into the pressure vessel, and the alumina plate can be sintered by applying a pressure of 1000 to 1500 bar to the composite mold.
일 실시예에 있어서, 상기 성형단계 이전에 복합몰드의 외부를 세척하여 이물질을 제거하는 세척단계를 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, the method may further include a cleaning step of cleaning the exterior of the composite mold prior to the molding step to remove foreign matter.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 대형 알루미나 판재 성형은 알루미나 과립 분말이 충진된 라텍스 재질의 제1 몰드와, 제1 몰드의 외부에 제1 몰드를 감싸도록 배치된 금속 재질의 제2 몰드로 구성된 복합몰드를 이용하여 제조된다. 즉, 금속 재질의 제2 몰드가 고순도 알루미나 과립 분말이 충진된 제1 몰드를 견고하게 지지한 상태에서 냉간 정수압 성형공정 중 성형체가 조밀하고 균일한 성형이 되도록 하였으며, 소결공정을 통해 알루미나 고유의 성질을 가지면서 고밀도, 고강도, 내플라즈마성이 우수하고, 결함(Crack, Spot, Pore)이 없는 대형 알루미나 판재를 제조할 수 있도록 한다.According to one embodiment of the present invention, the large alumina plate molding comprises a first mold of a latex material filled with alumina granular powder and a second mold of a metal material arranged to surround the first mold outside the first mold And is manufactured using a composite mold. In other words, the second mold of the metal material was densely and uniformly formed in the cold isostatic pressing process while the first mold filled with the high purity alumina granular powder was firmly supported. Through the sintering process, And it is possible to manufacture a large-sized alumina plate having high density, high strength, plasma resistance, and free from defects (cracks, spots, and pores).
예컨대, 본 발명에 의한 냉간 정수압 성형공정을 가능케 하는 복합몰드를 이용하면, 대형 알루미나 판재 개발에 성공할 수 있고, 이에 따라 알루미나(Al2O3) 소재를 이용하는 여러 분야에 적용이 가능하며, 예컨대 다양한 형태의 대형 알루미나 판재, 반도체, LCD 및 OLED 제조장비에 사용되고 있는 플라즈마 챔버(Plasma Chamber)와 같은 에칭장비나 박막 증착장비에 적용 가능하다.For example, by using a composite mold capable of the cold isostatic pressing process according to the present invention, it is possible to develop a large-sized alumina plate, and thus can be applied to various fields using alumina (Al 2 O 3 ) And can be applied to etching equipment such as plasma chambers or thin film deposition equipment used in semiconductor, LCD, and OLED manufacturing equipment.
즉, 현재 반도체 및 LCD, OLED 및 AMOLED 장비의 대형화 추세에 따라 알루미나(Al2O3) 판재 제품 역시 대형의 크기를 요구하고, 수요자의 요구(Needs) 및 납기를 맞추기 위해서는 기존의 생산 방식(slip casting)으로는 한계가 있으나, 본 발명의 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용하게 되면 대형 알루미나(Al2O3) 판재를 생산할 수 있으며, 복합몰드를 이용한 냉간 정수압 성형공정으로 대형 Al2O3 판재를 생산할 수 있는 기술력과 가격경쟁력을 강점으로 국내외 반도체 및 LCD, OLED 및 AMOLED 장비업체의 요구를 충분히 만족시킬 수 있다.Alumina (Al 2 O 3 ) sheet products are also required to have a large size in accordance with the trend of larger semiconductors, LCD, OLED and AMOLED equipment. In order to meet the needs and delivery time of the customers, However, the use of the composite mold for cold isostatic pressing of the present invention can produce a large alumina (Al 2 O 3 ) plate. The cold isostatic pressing process using a composite mold can be used to produce a large Al 2 O 3 plate The company is able to meet the needs of domestic and overseas semiconductor, LCD, OLED and AMOLED equipment makers.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명에 의한 대형 알루미나 판재의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 냉간 정수압 성형용 복합몰드의 개략도이다.1 is a flow chart showing a method for manufacturing a large-sized alumina plate according to the present invention.
Fig. 2 is a schematic view of a composite mold for cold isostatic pressing applied to Fig. 1. Fig.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일 실시예에 의한 대형 알루미나 판재 제조를 위한 CIP용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법의 흐름도이고, 도 2는 일 실시예에 적용되는 복합몰드를 도시한 개략도이다.FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a large alumina plate using a CIP composite mold for manufacturing a large alumina plate according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic view showing a composite mold applied to an embodiment.
도 1및 도 2를 참고하면, 일 실시예에 의한 알루미나 판재 제조방법은, 조립단계(S10), 충진단계(S20), 진공단계(S30), 세척단계(S40), 성형단계(S50), 탈형단계(S60)를 포함한다.1 and 2, a method of manufacturing an alumina plate according to an exemplary embodiment includes an assembling step S10, a filling step S20, a vacuum step S30, a cleaning step S40, a forming step S50, And a demolding step (S60).
조립단계(S10)는 냉간 정수압 성형용 복합몰드(10)를 조립하는 단계이다.The assembling step (S10) And assembling the composite mold 10.
냉간 정수압 성형용 복합몰드(10)는 냉간 정수압 성형장치에 투입되는 몰드로서, 내측에 배치되는 제1 몰드(100)와, 제1 몰드(100)의 외측에 배치되는 제2 몰드(200)를 포함한다.For cold hydrostatic molding The composite mold 10 includes a
제1 몰드(100)는 제조하고자 하는 알루미나 판재의 길이, 너비 및 두께와 대응되는 내용적을 가지며, 냉간 정수압 성형공정 진행시 성형체에 가해지는 압력에 대응하여 충분한 탄성 및 인장강도를 갖는 라텍스 재질로 제작될 수 있다.The
제1 몰드(100)는 그 일측에 알루미나 과립 분말을 충진하거나, 성형 완료된 판재를 꺼내기 위한 입구가 형성되고, 제1 몰드(100)의 일부분에는 적어도 하나 이상의 진공포트가 형성된다. 진공포트는 진공호스를 매개로 진공펌프와 연결되어 냉간 정수압 성형공정을 진행하기 전에 제1 몰드(100) 내를 진공상태로 형성하기 위한 것이다.The
제2 몰드(200)는 제1 몰드(100)의 외부를 전체적으로 감쌀 수 있는 형상, 예컨대 육면체로 형성되며, 적어도 제1 몰드(100)의 체적보다 넓은 체적을 갖는다. 제2 몰드(200)는 냉간 정수압 성형공정 진행시 제1 몰드(100)를 견고하게 지지할 수 있도록 충분한 강도를 갖는 재질, 예컨대 스틸 재질로 제작될 수 있다.The
제2 몰드(200)는 제1 몰드(100)를 감싸도록 복수의 타공판이 육면체로 상호 조립될 수 있다. 각 타공판의 테두리에는 다른 타공판과의 연결을 위해 프레임부가 형성된다. 각 타공판의 프레임부에는 서로 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 체결공이 형성되고, 스크류 등의 고정부재를 체결공에 체결함으로써 이웃하는 타공판 간을 서로 연결할 수 있다.The
특히, 제2 몰드(200)는 조립 및 분리가 가능하기 때문에 냉간 정수압 성형공정이 완료된 후 제2 몰드(200)를 해체하게 되면 제1 몰드(100)에 성형된 알루미나 판재의 분리가 용이해진다.Particularly, since the
따라서, 조립단계(S10)는 제2 몰드(200)의 각 타공판을 조립하여 육면체 형상으로 조립하고(S11), 제2 몰드(200)의 입구를 통해 라텍스 재질의 제1 몰드(100)를 삽입(S12)함으로써 이루어진다.Accordingly, in the assembling step S10, the perforated plates of the
충진단계(S20)는 제1 몰드(100)의 내부에 출발 원료인 알루미나 과립 분말을 충진하는 단계이다.The filling step S20 is a step of filling alumina granular powder as a starting material into the
제1 몰드에 충진되는 과립 분말은, 알루미나(Al2O3) 96.0~99.9중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.050중량% 이하, 산화규소(SiO2) 0.020~0.030중량%, 산화철(Fe2O3) 0.020중량% 이하, 산화칼슘(CaO) 0.020중량% 이하, 산화마그네슘(MgO) 0.030~0.050중량%를 포함할 수 있다.The granular powder to be filled in the first mold is composed of 96.0 to 99.9 wt% of alumina (Al 2 O 3 ), 0.050 wt% or less of sodium oxide (Na 2 O), 0.020 to 0.030 wt% of silicon oxide (SiO 2 ) 2 O 3 ), 0.020 wt% or less of calcium oxide (CaO), and 0.030 to 0.050 wt% of magnesium oxide (MgO).
이때, 알루미나 분말의 첨가량에 따라 제조된 알루미나 판재의 내구성에 차이가 생기게 되므로, 대체로 알루미나 소재의 함량이 높으면 높을수록 판재의 강도 및 수명이 증가하게 된다. 산화나트륨(Na2O)의 함량이 상술한 범위를 초과하면 판재의 특성 중 중요한 요인인 절연특성에 문제점이 생기고, SiO2의 함량이 상술한 범위를 초과하면 과다한 액상생성(유리질)이 발생하는 문제점이 있으며, 산화철(Fe2O3)의 함량이 상술한 범위를 초과하면 제품 외관의 오염원이 된다. 그리고 산화칼슘(CaO)은 소결시 입자크기에 영향을 미치게 되고, 산화마그네슘(MgO)은 소결성을 증가시키며 산화칼슘(CaO)으로 인해 넓어진 입자크기를 줄여주게 된다. 즉, 산화칼슘(CaO)의 함량이 상술한 범위를 초과하면 알루미나의 입계 및 표면에서 불균일한 미세구조를 유발시키며, 산화마그네슘(MgO)은 상술한 범위 내에서 이러한 불균일한 미세구조가 되는 것을 적정하게 억제하는 역할을 한다.In this case, since the durability of the alumina plate produced varies according to the amount of the alumina powder added, the higher the content of the alumina material is, the more the strength and the life of the plate material are increased. If the content of sodium oxide (Na 2 O) exceeds the above-mentioned range, there arises a problem in the insulating characteristic, which is an important factor in the characteristics of the plate material. If the content of SiO 2 exceeds the above-mentioned range, excessive liquid generation And when the content of iron oxide (Fe 2 O 3 ) exceeds the above-mentioned range, it becomes a contamination source of the appearance of the product. In addition, calcium oxide (CaO) affects particle size during sintering, while magnesium oxide (MgO) increases sinterability and reduces the particle size due to calcium oxide (CaO). That is, when the content of calcium oxide (CaO) exceeds the above-mentioned range, uneven microstructure is caused at the grain boundaries and the surface of alumina, and magnesium oxide (MgO) is titratable to be such a nonuniform microstructure within the above- .
또한, 제1 몰드에 충진되는 과립 분말은 45~150㎛의 입도 범위에서 고르게 분포되는 것이 좋다. 상술한 입도의 범위를 벗어나면 냉간 정수압 성형공정 후 성형성과 성형체의 강도에 영향을 미치게 되며, 이러한 현상으로 인해 최종 소결체의 소결강도와 소결밀도에 영향을 미치게 된다. 따라서, 입자분포가 고르지 못하면 성형밀도가 저하되면서 소결체의 물성에 영향을 미치게 되며, 입자분포가 특정 범위로만 이루어져 있으면 충진률이 좋지 않아 공극이 많아져 성형성을 저하시키는 문제가 있다.It is also preferable that the granular powder to be filled in the first mold is evenly distributed in a particle size range of 45 to 150 mu m. If the particle size is out of the above-described range, it affects the moldability and the strength of the formed body after the cold isostatic pressing step, and the sintering strength and the sintered density of the final sintered body are affected by this phenomenon. Therefore, if the particle distribution is uneven, the molding density is lowered and the physical properties of the sintered body are affected. If the particle distribution is only in a specific range, the filling rate is poor and the voids are increased.
진공단계(S30)는 제1 몰드(100) 내부를 진공 상태로 형성하는 단계이다.The vacuum step S30 is a step of forming the inside of the
즉, 알루미나 분말의 충진이 완료되면, 제1 몰드(100)의 입구를 봉쇄하여 내부가 밀폐되도록 하고, 제1 몰드(100)에 구비된 진공포트에 호스를 연결하고, 진공펌프를 이용하여 제1 몰드(100) 내의 공기를 흡입하게 된다.That is, when the filling of the alumina powder is completed, the inlet of the
세척단계(S40)는 복합몰드의 외부를 세척하는 단계이다. 즉, 복합몰드(10)를 냉간 정수압 성형장치에 투입하기 전에, 복합몰드(10)의 외부에 잔존할 수 있는 이물질 등을 제거하는 단계이다.The cleaning step S40 is a step of cleaning the outside of the composite mold. That is, before the composite mold 10 is put in the cold isostatic press, foreign substances or the like that may remain on the outside of the composite mold 10 are removed.
복합몰드(10)의 외부에 잔존하는 이물질을 제거하지 않을 경우, 냉간 정수압 성형공정시 가해지는 유체의 압력이 이물질에도 가해지고, 이로 인해 성형하고자 하는 알루미나 판재에도 이물질로 인한 흠결이 발생할 수 있으므로, 세척단계를 진행하는 것이 바람직하다.If the foreign matter remaining on the outside of the composite mold 10 is not removed, the pressure of the fluid applied in the cold isostatic pressing process is also applied to the foreign substance, and the alumina plate to be formed may be defective due to foreign matter. It is preferable to carry out the washing step.
성형단계(S50)는 복합몰드(10)를 냉간 정수압 성형용 압력용기(20)에 투입한 후 냉간 정수압 성형공정을 진행하는 단계이다.The forming step S50 is a step of putting the composite mold 10 into the pressure vessel 20 for cold isostatic pressing and then performing the cold isostatic pressing step.
정수압 가압성형은 밀폐된 용기 중에 정지하고 있는 유체의 일부에 가해진 압력은 유체의 모든 부분에 수직으로 작용한다는 파스칼의 원리를 응용한 것이다.Hydrostatic pressurization applies Pascal's principle that the pressure applied to a portion of the fluid stopping in a sealed vessel acts perpendicularly to all parts of the fluid.
즉, 조립 및 충진이 완료된 복합몰드를 지지대 등을 이용하여 고정한 상태에서 압력용기(20) 내에 수직 방향으로 투입하게 된다.That is, the composite mold in which the assembly and filling are completed is inserted into the pressure vessel 20 in the vertical direction while being fixed using a supporting stand or the like.
이후 압력용기(20)에 전원을 인가하면, 제2 몰드(200)의 타공판을 통해 압력매체가 유입되어 제1 몰드(100)를 가압하게 되고, 이에 따라 제1 몰드(100)에 충진된 알루미나 과립 분말에 설정 압력을 가하게 된다. 압력 매체로는 물, 글리세린, 기름 등의 액체가 사용될 수 있다.When the pressure is applied to the pressure vessel 20, the pressure medium flows through the perforated plate of the
예컨대, 냉간 정수압 성형용 압력용기(20)에 복합몰드(10)를 넣어 압력을 균일하게 제공한다. 이때, 조직도에 급격한 충격 및 변형이 가해지지 않도록 천천히 상압하여 30~60분의 성형압력 유지시간 동안 압력 1000~1500bar의 압력을 가하는 것이 바람직하며, 몰드의 두께와 성형밀도, 기공률에 따라 압력을 조절하면서 소성을 완료하여 판재 형태의 성형체로 제조하게 된다.For example, the composite mold 10 is placed in the pressure vessel 20 for cold isostatic pressing to uniformly provide pressure. At this time, it is preferable to apply a pressure of 1000 ~ 1500 bar during molding pressure holding time for 30 ~ 60 minutes so that rapid shock and deformation are not applied to the organization chart, and pressure is controlled according to mold thickness, molding density, And firing is completed to produce a molded body in the form of a plate.
이때, 압력은 제조하고자 하는 알루미나 판재의 용도 및 제원에 따라 조절할 수 있으나, 압력이 1000bar 미만이면 추가 가압 시간과 상관없이 변형, 갈라짐 및 부서짐 현상이 발생하며, 1500bar를 초과하면 성형밀도는 높아서 제품의 핸들링에 용이하지만 소결 공정인 하소 공정의 진행시 탈바인딩 과정에서 제품이 파괴될 수 있다. 또한, 압력 조건 내에서 상기 가압 시간이 30분 미만이면 충분한 소성결과 및 조직도를 얻을 수 없으며, 가압 시간이 60분을 초과하면 부서짐 및 불균일한 조직도를 얻을 수 있게 된다.At this time, the pressure can be adjusted according to the use and specification of the alumina plate to be manufactured, but if the pressure is less than 1000 bar, deformation, cracking and crumbling occur regardless of the additional pressing time. If the pressure is more than 1500 bar, the molding density is high. Although it is easy to handle, the product may be destroyed during the debinding process in the course of the calcination process which is the sintering process. Further, if the pressing time is less than 30 minutes in the pressure condition, sufficient firing result and organization chart can not be obtained, and if the pressing time exceeds 60 minutes, brittleness and uneven organization can be obtained.
탈형단계(S60)는 복합몰드(10)를 분리하고 그 내부에 소성된 알루미나 판재를 꺼내는 단계이다.The demolding step S60 is a step of removing the composite mold 10 and taking out the fired alumina plate material into the mold.
충분한 시간 동안 압력을 가하여 알루미나 판재의 소성이 완료되면, 제2 몰드(200)로부터 제1 몰드(100)를 분리하고, 제1 몰드(100)로부터 소성 완료된 알루미나 판재를 분리하게 된다.When the firing of the alumina plate is completed by applying pressure for a sufficient time, the
이때, 스틸 재질의 제2 몰드(200) 입구로 제1 몰드(100)를 인출할 경우, 알루미나 판재에 파손이 발생할 수 있다.At this time, when the
일 실시예에서는 제2 몰드(200)를 이루고 있는 각 타공판을 개개로 분리할 수 있으므로, 제2 몰드(200)를 해체한 후 제1 몰드(100)를 제2 몰드(200)로부터 분리하는 것이 바람직하다.
In one embodiment, since each of the perforated plates constituting the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10; 복합몰드
20; 압력용기
100; 제1 몰드
200; 제2 몰드10; Composite mold
20; Pressure vessel
100; The first mold
200; The second mold
Claims (8)
상기 복합몰드 내에 알루미나 과립 분말을 충진하는 충진단계;
상기 복합몰드 내부를 진공 상태로 형성하는 진공단계;
상기 복합몰드를 냉간 정수압 성형용 압력용기 내에 투입하고, 설정 압력으로 부여하여 알루미나 판재를 성형하는 성형단계;
성형된 알루미나 판재를 복합몰드로부터 분리하는 탈형단계;
를 포함하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
An assembling step of assembling a composite mold in which alumina granule powder is filled;
Filling the alumina granule powder in the composite mold;
A vacuum step of forming the inside of the composite mold in a vacuum state;
Molding the composite mold into a pressure vessel for cold isostatic pressing and applying the pressure to a set pressure to form an alumina plate;
A demolding step of separating the molded alumina plate from the composite mold;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 조립단계는, 복수의 타공판을 상호 결합하여 제2 몰드를 조립하는 단계와, 제2 몰드의 내부에 알루미나 분말이 충진되는 탄성 재질의 제1 몰드를 삽입하는 단계를 포함하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of assembling comprises the steps of assembling a second mold by coupling the plurality of perforated plates together and inserting a first mold of elastic material into which the alumina powder is filled in the second mold, A Method for Manufacturing Large Size Alumina Plate Using Mold.
상기 제1 몰드는 라텍스 재질로 이루어지고, 상기 제2 몰드는 스틸 재질로 이루어지는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the first mold is made of a latex material and the second mold is made of a steel material.
상기 충진단계에서 충진되는 과립 분말은, 알루미나(Al2O3) 96.0~99.9중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.050중량% 이하, 산화규소(SiO2) 0.020~0.030중량%, 산화철(Fe2O3) 0.020중량% 이하, 산화칼슘(CaO) 0.020중량% 이하, 산화마그네슘(MgO) 0.030~0.050중량%를 포함하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
The method according to claim 1,
The granular powder to be filled in the filling step is composed of 96.0 to 99.9 wt% of alumina (Al 2 O 3 ), 0.050 wt% or less of sodium oxide (Na 2 O), 0.020 to 0.030 wt% of silicon oxide (SiO 2 ) (Al 2 O 3 ) of 0.020 wt% or less, calcium oxide (CaO) of 0.020 wt% or less, and magnesium oxide (MgO) of 0.030 wt.
상기 충진단계에서 충진되는 과립 분말은 45~150㎛의 입도 범위에서 고르게 분포되는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the granular powder to be filled in the filling step is uniformly distributed in a particle size range of 45 to 150 탆.
상기 진공단계에서는, 복합몰드의 일측에 형성된 진공포트로부터 복합몰드 내의 공기를 흡입하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the vacuum step comprises sucking the air in the composite mold from a vacuum port formed on one side of the composite mold, using the composite mold for cold isostatic pressing.
상기 성형단계에서는, 조립 및 충진이 완료된 복합몰드를 압력용기 내에 수직 방향으로 투입하고, 압력매체가 복합몰드에 1000~1500bar의 압력을 가하여 알루미나 판재를 소성하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
The method according to claim 1,
In the molding step, a composite mold having been assembled and filled is vertically injected into a pressure vessel, and a pressure medium is applied to the composite mold at a pressure of 1000 to 1500 bar to burn the alumina plate. Method of manufacturing sheet material.
상기 성형단계 이전에 복합몰드의 외부를 세척하여 이물질을 제거하는 세척단계를 더 포함하는 냉간 정수압 성형용 복합몰드를 이용한 대형 알루미나 판재 제조방법.
The method according to claim 1,
And washing the outer surface of the composite mold prior to the molding step to remove foreign matter. The method for manufacturing a large-sized alumina plate using the composite mold for cold isostatic pressing.
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2015
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