일반기술

방전가공에 의한 전도성 세라믹 부품의 개발

질화규소와 탄화규소는 가장 널리 사용되고 있는 구조재료지만, 높은 경도와 취성때문에 가공비가 많이 들어 부품값이 비싸다. 이때 TiN, TiB2, TiC 같은 것을 넣어 전기 전도성을 띄게 한 다음, 방전가공법으로 가공하면 가공비를 크게 줄일 수 있다. 아울러 질화규소와 탄화규소의 기계적 특성도 좋게할 수 있다.이에 따라 이번 연구에서 질화규소와 탄화규소를 방전가공할 수 있는 방법을 연구하기 위해, Si3N4-TiN, SiC-TiB2 , SiC-TiC 복합재료를 만들어 전기적, 기계적 특성을 알아보면서, 방전가공에 가장 알맞는 조성을 골랐다. 이중 Si3N4-TiN 복합재료는 가스압소결법으로, SiC-TiB2 , SiC-TiC 복합재료는 가압소결법으로 만들었다.연구결과 TiN 과 TiB2, TiC를 넣으면 기계적 특성이 나아지고, 전기 저항이 낮아져서 방전가공할 수 있었다. 즉, TiN 과 TiB2, TiC 를 넣으면 파괴강도와 파괴인성이 좋아지고, 전기비저항이 낮아졌다. 파괴는 대부분 입계파괴였으며, 균열이 진행하면서 TiN 과 TiB2, TiC 때문에 균열이 휘어지면서 파괴인성이 좋아졌다. 40 vol% 이상의 강화제를 첨가한 Si3N4-TiN, SiC-TiB2 및 SiC-TiC 복합재료는 10-2 cm 보다 낮은 비저항을 가졌고, 방전가공에 의해 가공시 좋은 가공성을 나타내었다.기계적 특성과 방전가공성을 고려해 볼 때 Si3N4-40vol% TiN, SiC-40 vol% TiB2, SiC-40 vol% TiC 복합재료가 최적조성이라고 생각되었다. 그리고 개발된 Si3N4-TiN, SiC-TiB2, SiC-TiC 복합재료는 방전가공해서 여러가지 die, 내마모부품이나 발열체같은 것들을 만들 수 있을것으로 판단되었다