KR20160135671A - 직물을 이용한 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소 - Google Patents

직물을 이용한 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소 Download PDF

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Abstract

간단한 방법으로 제조하고, 고순도의 파이버 또는 분말 형태로 자유롭게 제조할 수 있는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소를 제시한다. 그 방법 및 탄화규소는 먼저 탄소를 함유하는 고분자 섬유로 이루어진 고분자 직물을 준비하고, 고분자 직물 상에 실리콘 원료를 도포하며, 고분자 직물을 탄화시키고 실리콘 원료를 용융되도록 실리콘 원료가 도포된 상기 고분자 직물을 가열하고, 용융된 실리콘 원료를 모세관 압력으로 탄화된 고분자 직물로 침투시키면서 탄화된 직물 및 실리콘 원료를 서로 반응시켜 탄화규소를 제조한다.

Description

직물을 이용한 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소{Method of manufacturing SiC using fabric and SiC manufactured by the method}
본 발명의 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직물의 탄화를 활용하여 탄화규소를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소에 관한 것이다.
탄화규소 소결체는 통상적으로 반응소결법에 의해 제조되는 데, 이와 같이 제조된 탄화규소 소결체를 반응소결 탄화규소(RBSC)라고 한다. 반응소결 탄화규소는 1300℃ 이상의 고온에서 사용할 수 있고, 고온 강도, 내열 충격성 및 내마모특성 등의 열적 및 기계적 특성이 우수하다. 또한, 소결할 때, 수축이 거의 일어나지 않아서, 기계가공을 최대한 줄일 수 있다. 반응소결 탄화규소는 고온공정을 적용하는 기기의 소재뿐만 아니라, 정밀성을 요구하는 반도체 제조공정용 치구 소재로 폭 넓게 사용되고 있다.
반응소결 탄화규소는 용융 실리콘과 탄소 사이의 반응에 의해 제조하는 것이 일반적이다. 구체적으로, 먼저 탄화규소 분말과 탄소 분말을 혼합하여 혼합분말을 제조한 후 바인더를 첨가하여 가압 성형, 압출 성형 또는 주입성형 등의 방법으로 일정 형상의 성형체를 제조한다. 그후, 진공 또는 불활성 분위기하에서 용융 실리콘을 성형체 내부로 모세관 현상으로 침윤시켜 용융 실리콘과 탄소사이에서 반응으로 합성되는 탄화규소가 탄화규소 입자 사이의 결합을 유도한다. 이때, 탄소 분말과 용융 실리콘 사이의 반응이 충분히 일어나게 하기 위하여 국내공개특허 제2013-0062543호와 같이 카본 블랙 등의 작은 탄소 분말을 탄소 원료로 사용한다. 탄화규소 분말과 탄소 분말이 균일하게 혼합하기 위하여, 탄화규소 및 탄소 분말을 수용액에 분산제와 함께 혼합한 슬러리를 볼 밀링으로 충분히 혼합한 후, 건조한 탄화규소 및 탄소 복합분말을 사용한다.
그런데, 종래의 반응소결 탄화규소 제조방법은 탄소 원료를 분말을 사용하므로, 수용액 및 분산제가 필요하고, 탄화규소 및 탄소 분말을 혼합하며, 이를 위한 바인더를 사용한다. 이에 따라, 종래의 제조방법은 공정이 복잡하고, 분산제, 바인더 등이 불순물로 작용할 수 있어서, 고순도의 반응소결 탄화규소를 제조하기 어렵다. 상기 불순물의 작용으로 인하여, 종래의 탄화규소는 최대한 순도 4N8 정도를 얻을 수 있다. 또한, 종래의 방법은 반응소결 탄화규소를 파이버 또는 분말 형태로 자유롭게 제조하기 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단한 방법으로 제조하고, 고순도의 파이버 또는 분말 형태로 자유롭게 제조할 수 있는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 직물을 이용한 탄화규소 제조방법은 먼저 탄소를 함유하는 고분자 섬유로 이루어진 고분자 직물을 준비한다. 그후, 상기 고분자 직물 상에 실리콘 원료를 도포한다. 상기 고분자 직물을 탄화시키고 상기 실리콘 원료를 용융되도록 상기 실리콘 원료가 도포된 상기 고분자 직물을 가열한다. 상기 용융된 실리콘 원료를 모세관 압력으로 상기 탄화된 고분자 직물로 침투시키면서, 상기 탄화된 직물 및 상기 실리콘 원료를 서로 반응시켜 탄화규소를 제조한다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 고분자 직물은 폴리아라미드계, 폴리에스터계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리우레탄계 및 셀룰로오스계 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 고분자 직물의 탄화온도는 상기 실리콘 원료의 용융온도보다 낮은 것이 좋다. 상기 실리콘 원료는 분산제, 바인더를 사용하지 않고 상기 고분자 직물에 도포된다. 상기 실리콘 원료가 도포된 상기 고분자 직물을 가열은 상기 고분자 직물이 탄화되는 단계 및 상기 실리콘 원료가 용융되는 단계로 구분하여 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 과제를 해결하기 위한 직물을 이용한 탄화규소는 탄소를 함유하는 고분자 섬유로 이루어진 고분자 직물 상에 도포된 실리콘 원료를 가열하여 이루어진 탄화된 직물 및 융융된 실리콘 원료에서, 상기 용융된 실리콘 원료를 모세관 압력으로 상기 탄화된 고분자 직물로 침투시키면서 상기 탄화된 직물 및 상기 용융된 실리콘 원료가 서로 반응하여 제조된다. 이때, 상기 탄화규소는 6N8의 순도를 가진다.
본 발명의 직물을 이용한 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소에 의하면, 탄소를 포함하는 고분자 직물 상에 도포된 실리콘을 가열 용융하여 탄화규소를 제조함으로써, 탄화규소를 간단하게 제조할 수 있다. 또한, 탄화된 직물 및 용융된 실리콘의 모세관 압력으로 침투시켜 제조함으로써, 고순도의 탄화규소를 파이버 또는 분말 형태로 만들 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 탄화규소 제조방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 탄화규소의 미세조직을 나타내는 사진들이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의해 제조된 탄화규소의 형상을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 탄화규소의 XRD 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예는 탄소를 포함하는 고분자 직물 상에 도포된 실리콘을 가열하여 탄화규소를 제조함으로써, 간단한 방법으로 제조하고, 고순도의 파이버 또는 분말 형태로 자유롭게 제조할 수 있는 탄화규소 제조방법 및 그에 의해 제조된 탄화규소를 제시한다. 이를 위해, 탄소를 포함하는 직물에 실리콘을 도포하여 탄화규소를 제조하는 방법을 구체적으로 알아보고, 상기 탄화규소의 특성을 상세하게 살펴보기로 한다. 본 발명의 탄화규소는 반응소결 탄화규소(RBSC)으로, 반응소결 탄화규소는 1300℃ 이상의 고온에서 사용할 수 있고, 고온 강도, 내열 충격성 및 내마모특성 등의 열적 및 기계적 특성이 우수하다. 또한, 소결할 때, 수축이 거의 일어나지 않아서, 기계가공을 최대한 줄일 수 있다. 반응소결 탄화규소는 고온공정을 적용하는 기기의 소재뿐만 아니라, 정밀성을 요구하는 반도체 제조공정용 치구 소재로 폭 넓게 사용되고 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 탄화규소 제조방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 1에 의하면, 본 발명의 탄화규소 제조방법은 먼저 탄소를 함유하는 섬유로 이루어진 직물(10)에 실리콘 원료(20)을 분말 또는 덩어리 형태로 도포한다. 예를 들어, 직물(10)을 펼친 상태에서, 실리콘 원료(20)를 직물(10) 상에 뿌린다. 여기서, 탄소를 함유하는 섬유는 주쇄(main chain)에 탄소를 포함하는 고분자이다. 이때, 실리콘 원료(10)는 분산제, 바인더 등을 이용한 혼합된 도포액이 아닌 순수한 실리콘이다. 이에 따라, 실리콘 원료(20)는 분산제, 바인더 등이 없이 직물(10)에 도포된다. 본 발명의 실시예는 분산제, 바인더 등을 사용하지 않으므로, 분산제, 바인더 등에 의한 불순물의 영향을 차단할 수 있다. 본 발명에 적용되는 직물(10)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리아라미드계, 폴리에스터계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리우레탄계, 셀룰로오스계 등이 있다.
그후, 실리콘 원료(20)가 도포된 직물(10)을 진공 또는 불활성 분위기(예, N2 가스)에서 실리콘 융점보다 높은 온도로 가열한다. 이렇게 되면, 직물(10)은 탄화된 직물(10a)이 되고, 실리콘 원료는 용융된 실리콘(20a)이 된다. 여기서, 탄화는 유기물을 적당한 조건하에서 가열하면 열분해를 거쳐서 탄소가 풍부한 물질, 즉 무정형 탄소가 되는 것이다. 직물(10)의 탄화온도는 실리콘 융점 1,414℃보다 낮으며, 직물(10)의 종류에 따라 달라진다. 예컨대, 폴리아라미드 섬유는 800℃~1200℃, 폴리에스터 섬유는 400℃~750℃, 폴리아크릴로니트릴 섬유는 1000℃~1500℃, 폴리우레탄 섬유는 600℃~1000℃, 셀룰로오스 섬유는 1000℃~3000℃의 탄화온도를 가질 수 있다. 상기 탄화온도는 직물(10)의 조성, 분위기 가스, 승온속도(℃/min) 등에 따라 달라진다. 필요한 경우, 탄소를 함유하는 직물(10)의 탄화 및 실리콘의 용융이 적절하게 일어나도록, 상기 탄화온도를 단계적으로 조절할 수 있다.
탄화가 일어나고 실리콘이 용융되면, 용융된 실리콘은 모세관의 압력에 의해 탄화된 직물에 형성된 공간으로 침투하는 침투 실리콘(20b)이 나타난다. 침투 실리콘(10b) 및 탄화된 직물(10a)는 서로 반응하여 탄화규소, 예컨대 반응소결 탄화규소(RBSC; 30)을 형성한다. 전형적인 반응소결 기구는 용융 실리콘의 모세관 힘에 의한 성형체 내의 침투와 카본과의 반응이 관련되어 있기 때문에, 젖음성(wetting) 및 액상소결 기구가 관련하게 된다. 용융 Si의 침윤 및 SiC 생성기구를 지배하는 열역학적 인자들은 용융 실리콘에의 카본의 용해도, 고상 SiC와 카본에의 용융 실리콘의 젖음성, 용융 실리콘의 점도, 계면에너지 등이 있다.
SiC/카본 또는 카본으로 구성된 다공질 성형체에 용융 실리콘의 침윤은 용융 실리콘의 성형체 구성 물질에 대한 젖음성 및 성형체내 개기공에 의해 발생되는 모세압에 의해 이루어진다. 이러한 침윤이 가능하려면, 기공들이 서로 연결된 형태를 가지고 있어야 하며, 용융 실리콘이 고상의 SiC와 카본에 대해 젖음각이 90° 이하인 완전한 젖음성을 나타내야 한다. 용융 실리콘의 고상 SiC에 대한 젖음각은 1420 이상의 온도에서는 40° 이하이고, 용융 실리콘의 카본에 대한 젖음각은 30°이며 온도 및 시간이 증가함에 따라 감소된다고 알려져 있다. 특히, 1600의 온도에서 비정질 카본에 대한 용융 실리콘의 접촉각은 거의 0°에 가깝지만, 카본섬유의 표면에 용융 실리콘이 반응하여 SiC의 얇은 막이 생성될 경우에는 접촉각이 30~40°로 변하게 된다. 용융 실리콘이 카본 또는 탄화규소/카본 다공질 성형체에 젖음에 의해 접촉하게 되면 용융 실리콘은 성형체내 기공을 통해 모세관 압력에 의해 성형체 내로 침윤된다.
다공질 성형체내의 기공을 미세한 모세관 다발로 생각하고 침윤시 SiC 생성반응에 의한 모세관의 크기 변화가 없다고 가정하면, 모세압에 의한 평형 높이 h는 다음과 같다.
h=
Figure pat00001
만일 용융 실리콘의 젖음각이 0°이고, 표면장력이 1Nt/m, 기공 지름이 1?m라면, 침윤된 최고 높이는 100m이 된다.
모세관을 따라 이동되는 용융 실리콘의 침윤의 시간에 따른 kinetics는 poiseuille's law에 따르게 되며 용융 실리콘의 침윤속도는 다음과 같다.
Figure pat00002
=
Figure pat00003
, h2=t
r : average pore size
γ : surface tension of Si melt
θ : wetting angle
η : viscosity of molten Si
위 식에서 침윤높이는 기공의 반지름 및 접촉각에 의존하고 있음을 알 수 있으며, 침윤 공정에 있어서는 침윤이 잘되기 위해서는 고상-액상간의 접촉각은 반드시 고려되어야 한다. 특히, 실제 성형체에서는 기공 구조가 이상적인 균일하고 미세한 모세관 다발로 되어 있는 경우는 거의 존재하지 않으며, 위의 식에 대한 보정이 필요하다.
침윤 공정에서는 침윤 높이 이외에도 단위 시간에 침윤된 용융 실리콘의 양에 대한 분석이 필요하며, Poiseuille's law에서 보완된 Hagen-Poiseuille식이 제안되었다.
Figure pat00005
=
Figure pat00006
(여기서, VSi: 용융 실리콘의 침윤 부피, ri: 기공 지름, l: 기공 지름, η: 점도, ΔP: 모세압에 의한 압력차)
위 식에서, 단위 시간에 침윤된 용융 실리콘의 양은 기공의 반지름에 크게 의존하고 있음을 알 수 있다.
이 모델은 기공 구조가 이상적인 모세관 다발로 가정하여 유도하였지만, 실제 기공 구조는 이상적인 모세관 다발이 아니라, 직선에서 벗어난 형태를 가지게 되므로, tortuosity factor를 도입하여 다음과 같이 보정될 수 있다.
Figure pat00007
(여기서, n=ε/(Tπr2), n: 단위 면적당 기공 수, ε: 기공율, T: tortuosity factor)
따라서, 실제 침윤 공정에 있어서는 기공이 큰 부분에서 침윤이 먼저 일어나고 미세한 기공은 나중에 침윤이 일어나게 된다. 그러나 침윤 시간은 정확하게 증명이 되지 않고 있으며, 이는 반응소결 공정의 경우, 침윤 및 용융 실리콘과 카본과의 화학적 반응이 동시에 진행되기 때문이다.
최근에는 Messner와 chiang은 용융 실리콘과 카본과의 반응이 진행되면서 반응물과 생성물 사이에서 발생되는 부피변화를 고려하여 최대 침윤깊이, 즉 생성된 생성물 사이에서 발생되는 부피변화를 고려하여 기공이 막혀 침윤이 중단될 때까지의 깊이를 Hagen-Poisieulle permeability model를 도입하여 계산하였다.
성형체가 평행으로 연결된 이상 반경을 가진 기공들이라고 가정한다면,
Permeability K 는 K = nπr4/8(n : 모세관의 면밀도, r : 기공의 평균반경)
초기 기공율 P0는 nπr0 4 이며, K와 r이 시간만의 함수라면
Figure pat00008
1차원적 부피흐름 속도에 대한 D'Archy 공식, dl/dt = KP/ηl(l은 침윤깊이, P은 모세압에 의한 압력차, η은 용융액의 점도)을 윗식에 대입하면,
Figure pat00009
기공반경은 시간에 따라 r(t)=r0-kt, r(t)=r0-k' vt(k,k'은 비례상수)의 두식에 따르면 변화거동을 나타내므로, 윗식에 대입하면 시간에 따른 두 가지 침윤 길이의 식을 다음과 같이 얻을 수 있다.
l2=(2βΔp/η)(r0 4t-2r0 3kt2+2r0 2k2t3-r0k3t4+k4t5/5)
l2=(2βΔp/η)( r0 4t-(8r0 3k't2 /3)/3+3r0 2k'2t2-(8r0k'3t5 /2)/5+k'4t3 /3)
이 식에서 β는 기하학적 인자이다.
최대 침윤 길이 lf는 r(t)=0 일 때 이므로, r0=kt와 r0 2=k't를 대입하면 lf에 관한 다음 식을 얻을 수 있다.
lf=(2βΔP0 5/5ηk)1/2
lf=(2βΔP0 6/15η'k)1/2
이 식에서 나타나 있듯이 최대 침윤 길이는 모세압에 의한 압력차와 기공 반경에 비례하며 점도에 반비례한다.
여기에서 모세압에 의한 압력차는
P=(γSV- γSL)SP/VP = γLVcosθ(SP/VP)
γSV : 고상-시강간의 계면장력
γSL : 고상-액상간의 계면장력
γLV : 액상-기상간의 계면장력
SP : 기공의 표면적
VP : 기공의 부피
θ : 고상-액상간의 젖음각
윗 식에 의하면 모세관에 의한 압력차를 좌우하는 가장 중요한 인자는 젖음각이며 기공의 특정구조와는 무관함을 알 수 있다.
위 식의 침윤 높이와 관련된 변수 중 하나인 점도는, 용융 실리콘의 융점 근처에서는 충분히 높지만, 온도가 증가될수록 감소하게 된다. 용융 실리콘의 viscosity의 온도에 따른 변화는 아래 식과 같이 주어진다.
log η(Si) = -0.978+1.265X103/T
η : viscosity (Nsm-2)
T : K
높은 침윤 온도에서는 용융 실리콘의 젖음각 및 점도가 감소됨에 따라 용융 실리콘의 침윤 높이 및 속도는 증가하게 된다. 위의 식에 따라 1450에서 계산된 시간에 따른 용융 실리콘의 침윤 높이는 3inch/1h, 12inch/36h 정도의 침윤속도가 된다.
실제 대형 소결체를 제조공정에서는 용융 실리콘에 소량의 SiO를 첨가하여 침윤시 기체상인 SiO를 형성 시켜주어 다음의 반응으로 성형체 표면의 카본 양을 감소(50%)시킴으로써 침윤 속도를 증가시킬 수 있다.
2C + SiO SiC +CO
위 반응식에 의하면, 표면층의 기공율은 4배 정도 증가되며, 기공의 크기도 증가된다.
이하, 본 발명을 아래와 같은 실시예에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다. 단 아래의 예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 이에 한정되지는 않는다. 이때, 본 발명의 탄화규소 제조방법은 도 1을 참조하기로 한다.
실시예
직경 10㎛의 폴리에스터 섬유로 이루어진 직물(BYC, 이너웨어) 상에 실리콘 분말(솔믹스)을 섬유 무게 대비 100 wt% 이상 도포하였다(제1 단계). 이어서, 질소 분위기에서, 승온속도 10℃/min로 400℃로부터 600℃까지 가열하여, 상기 폴리에스터 직물을 열분해에 의해 탄화시켰다. 탄화규소 섬유를 제조하기 위하여 질소 분위기에서, 승온속도 50℃/min으로 온도를 올린 후, 1500℃에서 유지하였다(제2 단계). 이때, 제2 단계의 유지시간은 실리콘이 용융하고, 용융된 실리콘이 탄화된 폴리에스터 섬유로 흡수되어, 탄화규소를 형성하는 과정이 충분하게 확보되는 시간이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제조되는 과정을 탄화규소의 미세조직으로 표현한 사진들이다.
도 2에 의하면, 가열하는 시간이 증가함에 따라, β-탄화규소의 분율이 증가한다. 구체적으로, 처음에는 α-탄화규소, β-탄화규소 및 α-탄화규소의 β-탄화규소 계면에 실리콘과 반응하지 않은 잔류 카본층이 존재하였다. 시간이 경과함에 따라, 상기 잔류 카본층이 사라지고 모두 β-탄화규소를 변환되었다. 즉, 용융된 실리콘이 탄화된 폴리에스터 섬유에 모세관 압력으로 침투되면서, α-탄화규소가 β-탄화규소로 변환되었다. 생성된 β-탄화규소는 TEM 사진에서, 격자상수 A: 5.868Å, B: 5.035Å, C: 3.092Å이고, Cubic(112)의 결정구조로서 β-탄화규소로 확인되었다. 이와 같이, 본 발명의 β-탄화규소는 실리콘의 용융 및 모세관 압력에 의한 침투를 통하여 형성되기 때문에, 공정이 매우 간단하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 탄화규소의 형상을 나타내는 사진이다. 설명의 편의를 위하여, 일부를 확대하였다. 제조된 탄화규소의 미세조직은 도 2를 참조하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 제조방법을 적용하면, 섬유로 이루어진 직물(10)이 모두 탄화규소(30)로 변환되었다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 의한 제조방법으로 탄화규소 파이버를 제조할 수 있다(도 3). 또한, 탄화규소 파이버를 분쇄하면, 탄화규소 분말이 형성된다(도 4). 본 발명의 탄화규소 파이버는 제2 단계 유지시간이 길어질수록 성장하고, 성장한 파이버의 강성의 커져서 잘 분쇄되지 않는다. 만일, 본 발명의 탄화규소를 파이버 상태로 사용하고자 하면, 상기 제2 단계 유지시간을 길게 하면 된다. 탄화규소를 분말 상태로 사용하고자 하면, 상기 제2 단계 유지시간을 상대적으로 작게 하고, 생성된 파이버를 분쇄하여 제조한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 탄화규소의 XRD 그래프이다.
도 5에 의하면, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 탄화규소는 β-탄화규소를 확인하는 피크가 나타내었다. 특히, 시간이 경과(0.5시간에서 3시간)함에 따라, β-탄화규소를 나타내는 인텐시티(intensity)가 보다 명확하였다. 또한, XRD 그래프에서 나타난 바와 같이, β-탄화규소를 제외하고, 불순물을 나타내는 인텐시티는 거의 존재하지 않았다. 이에 따라, 본 발명의 탄화규소의 순도는 매우 높은 것으로 파악되었다.
표 1은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 탄화규소의 성분을 ICP(Optima7300DV, Perkinelmer)를 이용하여 분석한 데이터이다.
금속 함량(ppm) 금속 함량(ppm)
Al 13.74 Mo 0.00
Fe 0.00 Ba 0.00
Na 2.29 Li 0.00
Mg 0.00 Cd 0.00
Ca 0.00 Be 0.00
Cr 0.00 Pb 0.00
Cu 0.00 Ag 0.00
Ni 0.00 Sr 0.00
Ti 0.00 B 0.00
K 5.04 Co 0.00
Mn 0.00 As 0.00
Tl 1.37 Sb 0.00
V 0.00 Se 0.00
Zn 0.00
금속 함량 합계(ppm) 22.44
순도(%) 99.99998
표 1에 의하면, 생성된 탄화규소는 금속 함량이 22.44ppm으로 순도는 99.99998로써, 6N8의 순도를 보였다. 이는 종래의 탄화규소가 일반적으로 나타내는 순도 4N8에 비해, 훨씬 순도가 높은 것으로 확인되었다. Al, Tl의 함유량이 높은 이유는 기존 퍼니스(furnace) 오염으로 인한 것이다. 본 발명의 탄화규소는 탄소를 포함하는 직물, 실리콘 원료만으로 만들어지므로, 종래와는 달리 분산제, 바인더를 사용하지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 탄화규소는 상기 불순물의 영향이 배제되어 높은 순도를 나타내었다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10; 탄소를 포함하는 직물 10a; 탄화된 직물
20; 실리콘 원료 20a; 용융 실리콘
20b; 침투 실리콘 30; 탄화규소

Claims (7)

  1. 탄소를 함유하는 고분자 섬유로 이루어진 고분자 직물을 준비하는 단계;
    상기 고분자 직물 상에 실리콘 원료를 도포하는 단계;
    상기 고분자 직물을 탄화시키고 상기 실리콘 원료를 용융되도록 상기 실리콘 원료가 도포된 상기 고분자 직물을 가열하는 단계; 및
    상기 용융된 실리콘 원료를 모세관 압력으로 상기 탄화된 고분자 직물로 침투시키면서, 상기 탄화된 직물 및 상기 실리콘 원료를 서로 반응시켜 탄화규소를 제조하는 단계를 포함하는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고분자 직물은 폴리아라미드계, 폴리에스터계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리우레탄계 및 셀룰로오스계 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고분자 직물의 탄화온도는 상기 실리콘 원료의 용융온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 원료는 분산제, 바인더를 사용하지 않고 상기 고분자 직물에 도포되는 것을 특징으로 하는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 원료가 도포된 상기 고분자 직물을 가열은 상기 고분자 직물이 탄화되는 단계 및 상기 실리콘 원료가 용융되는 단계로 구분하여 수행하는 것을 특징으로 하는 직물을 이용한 탄화규소 제조방법.
  6. 탄소를 함유하는 고분자 섬유로 이루어진 고분자 직물 상에 도포된 실리콘 원료를 가열하여 이루어진 탄화된 직물 및 융융된 실리콘 원료에서, 상기 용융된 실리콘 원료를 모세관 압력으로 상기 탄화된 고분자 직물로 침투시키면서 상기 탄화된 직물 및 상기 용융된 실리콘 원료가 서로 반응하는 것에 의해 제조된 탄화규소.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탄화규소는 6N8의 순도를 가지는 것을 특징으로 하는 상기 탄화된 직물 및 상기 용융된 실리콘 원료가 서로 반응하는 것에 의해 제조된 탄화규소.

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