일반기술

탄소 혼합 세라믹 예비성형체의 건조방법

본 기술은 세라믹 예비성형체(preform)의 건조방법에 관한 기술로서, 더욱 상세하게는 가압주조법(squeez casting)을 이용하여 금속복합재료(metal matrix composites, MMCs)를 제조 할 때 보강재로 사용되는 세라믹 예비성형체의 건조 방법에 관한 것이다. 단섬유로 보강된 세라믹 예비성형체는 금속복합재료의 제조시 보강재를 균일하게 보강시킬 수 있는 장점으로 인하여 선박, 자동차, 모터사이클 등의 엔진구동부의 피스톤 헤드 국소보강, 커넥팅 로드, 실린더 라이너, 벨트 풀리 허브 등에 활용되고 있다. 세라믹 예비성형체의 보강재로서 주로 사용되는 세라믹 파이버는 Al2O3, SiC, C, B 등이 있다. 이들은 길이 및 직경 차이 즉 종횡비(aspect ratio)에 따라 단섬유(short fiber or chopped fiber), 휘스커(whisker), 입자(particulate) 등으로 구분된다. 세라믹 예비성형체의 제조인자로서는 바인더의 종류 및 양, 분산용매인 물의 농도와 같은 성형제 조건, 원하는 부피비(volume fraction)로 제조하기 위한 보강재의 길이 및 종횡비와 같은 보강재 조건, 흡입 및 가압을 위한 진공압과 같은 성형조건이 있다. 이와 같은 조건 이외에 세라믹 예비성형체를 제조하는데 중요하게 고려되어야 할 조건으로서는 건조조건 즉 수분제거조건이 있다. 수분건조 시에는 바인더가 세라믹 예비성형체의 내외부에 고르게 분포하여야 하는데, 구체적인 건조공정에 있어서 건조시간, 온도, 분위기 가스(질소와 같은 불활성 분위기 또는 대기분위기) 등은 바인더의 균일한 분포 및 보강재의 손상과 밀접한 관계가 있는 중요한 인자이다.본 기술의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 1단계 건조공정만으로도 바인더의 분포가 균일한 세라믹 예비성형체를 얻을 수 있는 세라믹 예비성형체의 건조방법을 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 기술은 공동(cavity)에 바인와 보강재를 포함하는 세라믹 예비성형체를 장착하는 단계 및 상기 세라믹 예비성형체에 마이크로파를 조사하여 상기 세라믹 예비성형체로부터 수분을 제거하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 예비성형체의 건조방법을 제공한다. 본 기술에 있어서, Al2O3, SiC, B, SiC 및 SiO2의 그룹에서 선택되어진 보강재로 제조된 예비성형체를 회전시키면서 주파수 20~30 GHz의 마이크로파를 균일하게 조사한다. 사용된 보강재는 섬유상, 휘스커상 또는 입자상으로 이루어 질수 있으며, 보강재의 부피비는 10~20%인 것이 바람직하다.