용융금속의 초침투성을 이용한 탄화붕소 세라믹스의 접합기술 개발

전문가 제언

○ 탄화붕소의 경도는 SiC보다 커 초경재료의 연마재로 이용되며 열간 프레스 성형물은 높은 경도와 경량으로 각종 블라스트 노즐에 사용되며 비 강성이 크고 충격에너지를 흡수하기 때문에 방탄 판, 방탄조끼 등의 재료로도 유효하다. 특히 원자로에서는 중성자를 직접 제어하는데 농축 탄화붕소가 불가결한 재료이며 장래 핵융합로의 고속 중성자 차폐용으로도 유망하다. 이런 탄화붕소의 대형화를 위해서는 소결 및 접합기술이 확립되어야 한다.

○ 접합방법은 접착재 접합 (Adhesive joining), 기계적 접합, 납땜(Soldering, Brazing), 고상 결합(Solid-state bonding), 용접, 주조 결합(Cast bonding) 등이 있다. 탄화붕소는 원자들 간의 강한 결합력과 낮은 가소성으로 인해 소결이 어려운 재료이다. 탄화붕소에 소량으로 존재하는 B2O3는 소결 시 입자들 사이에 neck형성을 방해하고 고온에서 액상으로 존재하며 탄화붕소 입자의 조대 화를 일으켜 효율적 소결 및 접합을 방해한다고 알려져 있다. 따라서 소결조제가 필요하다.

○ 본고는 가압이나 소결조제를 첨가하지 않고 알루미늄 금속분위기 중에서 소결하면 탄화붕소 세라믹스의 치밀 화가 큰 폭으로 향상된다고 발표한 일본 산업기술 종합연구소의 2008년 연구내용을 응용한 연구결과이다. 진공 중에서 접합제로 알루미늄박을 사용하여 알루미늄 증기의 초 침투성을 이용한 간단한 방법으로 접합온도를 700-1100℃, 접합시간을 2시간 정도로 낮춤으로써 종래의 접합조건과 비교하여 저온, 단 시간의 조건으로 높은 접합강도를 얻은 경쟁력 있는 공정기술이다.

○ 국내에서의 접합기술에 대한 연구는 대부분 비철금속 특히 Al합금에 대한 것으로 마찰교반 점용접(FSSW), 유리의 접합에 대한 극 초단 펄스레이저방법이 재료연구소에서, 나노소자 및 나노구조전극 대량 생산을 위한 나노선 이송접합 공정기술이 최근 한국기계연구소에서 발표하였다. 방탄 판 및 중성자 차폐, 핵연료 저장소 등에 대형 탄화붕소 세라믹스의 수요가 늘어날 것이기 때문에 탄화붕소의 소결 및 접합에 관한 국가적 연구 시스템이 구축되어야 한다고 생각한다

저자

Kiyoto Sekine, et al

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

51(2)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

74~78

분석자

김*호

분석물

• 용융금속의 초침투성을 이용한 탄화붕소 세라믹스의 접합기술 개발.pdf [566,923 byte]

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