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가압 가스냉각 진공 열처리로용 가스 간접가열 버너 개발

전문가 제언: ○ 탄화규소(SiC)는 1891년에 미국의 E.G. Acheson이 발견하였다. 매우 단단한 합성물질이기 때문에 카보런덤사(Carborundum Co.)에서 상품화하여 카보런덤이라고 불린다. 강도가 높고 내식성, 내산화성, 내열충격성이 우수하기 때문에 고온 반도체, 고온 구조재료, 반도체용 부재 등에 사용되는 유망한 소재이다. 일반적으로 상압소결에 의해 제조되지만 소결 탄화규소는 제조 시에 2,000도 이상의 고온이 필요하고 소결체 내에 소결 첨가제와 기공이 포함되어 순도가 떨어지는 단점이 있다.

○ 그러나 최근에 개발된 화학증착에 의해 제조된 탄화규소(CVD-SiC)는 Si 및 C를 포함한 기체를 이용하여 소결과정을 거치지 않고 기체에서 직접 고체를 형성하기 때문에 1,200~1,500도 정도의 낮은 온도에서 치밀한 SiC를 얻을 수 있는 장점이 있어 다방한 응용이 검토되고 있다.

○ 복사열 튜브(radiant tube)를 이용한 간접가열 버너는 진공 열처리로에 이용되는 가스가열 버너인데 튜브의 재질로는 내열주강이나 세라믹이 이용되고 있다. 그러나 내열주강이나 세라믹을 고온 진공에 사용하면 내구성에 문제에 있다. 그러므로 진공 열처리로의 가열에는 전기히터가 주로 사용되고 있으며 내열주강 튜브를 고온 진공에 사용하면 특히 내구성이 열악하여 사용이 거의 불가능하다.

○ 세라믹 튜브도 기계적 충격에 대단히 약하며 특히 고온에서는 열응력이나 냉각 시에 발생하는 압력 변동에 따른 열 충격에는 내성이 거의 없다. 그러므로 고온 진공에서도 내구성이 높아 사용이 가능한 가열 버너의 개발이 필요하게 되었다. 본문에서는 고온 진공에서 내구성이 우수한 탄화규소 세라믹을 이용하여 개발한 튜브에 대해 서술하고 있다.

○ 우리나라에서도 화학증착에 의한 탄화규소 피복 흑연을 개발하여 반도체 제조공정에 사용되는 웨이퍼 처리용에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며 대형 튜브 형태의 탄화규소 발연체 개발에도 성공하였는데 이 자료는 내열성, 내식성, 내마모성, 열 충격 저항성 등이 우수한 탄화규소 세라믹의 개발 분야에서 참고할 수 있는 내용이다.

저자: Y.Kawagoe etc.
자료유형: 학술정보