





본 발명은 탄화규소 분말의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄화규소 분말의 합성을 위한 가열 장치 및 가열 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for producing silicon carbide powder, and more particularly to a heating apparatus and a heating method for synthesizing silicon carbide powder.
탄화규소(SiC)는 고온강도가 높고, 내마모성, 내산화성, 내식성, 크립저항성 등이 우수하다. 탄화규소는 입방정(cubic) 결정 구조를 갖는 β상과 육방정(hexagonal) 결정구조를 갖는 α상이 존재한다. β상은 1900-2000℃의 온도 범위에서 합성되고, α상은 2000℃ 이상의 온도에서 합성된다. 이와 같이, α상은 β상에 비하여 높은 온도에서 합성되므로, α상의 분말은 β상의 분말보다 더 크다.Silicon carbide (SiC) has high high temperature strength, and is excellent in abrasion resistance, oxidation resistance, corrosion resistance and creep resistance. Silicon carbide has a β-phase having a cubic crystal structure and an α-phase having a hexagonal crystal structure. The? phase is synthesized in the temperature range of 1900-2000 占 폚, and the? phase is synthesized at the temperature of 2000 占 폚 or more. As described above, since the a phase is synthesized at a higher temperature than the b phase, the a phase phase is larger than the beta phase phase phase.
일반적으로 탄화규소 분말은 도가니 내부에서 합성되며, 도가니는 도가니를 둘러싸는 히터(heater)에 의하여 가열된다. 온도가 높아질수록 히터 내부의 가장자리와 중심부, 즉 도가니 내부의 가장자리와 중심부의 온도 차이는 커진다. 따라서, 도가니 내부의 가장자리와 중심부에서 합성된 탄화규소 분말의 입도 분포가 불균일하게 나타난다.In general, silicon carbide powder is synthesized inside a crucible, and the crucible is heated by a heater surrounding the crucible. The higher the temperature, the larger the temperature difference between the edge of the inside of the heater and the center, that is, the edge and the center of the inside of the crucible. Therefore, the particle size distribution of the silicon carbide powder synthesized at the edge and the center of the crucible is uneven.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균일한 입도 분포를 가지는 탄화규소 분말의 제조 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an apparatus and method for manufacturing silicon carbide powder having a uniform particle size distribution.
본 발명의 한 실시예에 따른 탄화규소 분말의 제조 장치는 내부에 형성된 공간에 열을 공급하는 가열부, 그리고 상기 공간 내에 위치하고, 원료 분말을 수용하며, 상기 가열부로부터 열을 공급 받아 탄화규소 분말을 합성하는 도가니부를 포함하고, 상기 도가니부는 상기 공간 내에서 이동 가능하도록 설정된다.The apparatus for manufacturing a silicon carbide powder according to an embodiment of the present invention includes a heating unit for supplying heat to a space formed therein and a heating unit for heating the silicon carbide powder by receiving heat from the heating unit, And the crucible portion is set so as to be movable in the space.
상기 도가니부는 수평으로 이동함과 동시에 회전하도록 설정될 수 있다.The furnace portion may be set to rotate while simultaneously moving horizontally.
상기 도가니부는 1cm/min 내지 100cm/min의 속도로 수평으로 이동함과 동시에 1rpm 내지 50rpm의 속도로 회전하도록 설정될 수 있다.The crucible can be set to rotate at a speed of 1 rpm to 50 rpm while moving horizontally at a speed of 1 cm / min to 100 cm / min.
상기 탄화규소 분말의 제조 장치는 상기 도가니부에 연결되고, 상기 도가니부의 이동 및 회전을 구동하는 구동부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for producing silicon carbide powder may further include a driving unit connected to the crucible unit and driving the movement and rotation of the crucible unit.
상기 탄화규소 분말의 제조 장치는 상기 상기 도가니부를 탑재하는 탑재부, 그리고 상기 탑재부 및 상기 도가니부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for producing silicon carbide powder may further include a mounting portion for mounting the crucible portion, and a support portion for supporting the mounting portion and the crucible portion.
상기 탄화규소 분말의 제조 장치는 상기 지지부에 연결되고, 상기 지지부의 이동 및 회전을 구동하는 구동부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for producing silicon carbide powder may further include a driving unit connected to the support unit and driving the movement and rotation of the support unit.
본 발명의 한 실시예에 따른 탄화수소 분말의 제조 방법은 도가니부 내에 원료 분말을 공급하는 단계, 상기 도가니부가 수용된 공간에 열을 공급하는 단계, 그리고 상기 도가니부 내부에 열이 고르게 전달되도록 상기 도가니부를 이동시키는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a hydrocarbon powder according to an embodiment of the present invention includes the steps of supplying raw material powder in a crucible portion, supplying heat to a space in which the crucible portion is accommodated, and transferring heat to the crucible portion .
본 발명의 실시예에 따르면, 탄화규소 분말을 합성하는 도가니 내부의 온도를 균일하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 균일한 입도 분포를 가지는 탄화규소 분말을 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the temperature inside the crucible for synthesizing the silicon carbide powder can be uniformly controlled. Thus, a silicon carbide powder having a uniform particle size distribution can be obtained.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화규소 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 일반적인 탄화규소 분말 제조 장치의 단면도이다.
도 3은 위치에 따른 도가니 내부의 온도 구배를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 장치의 단면도이다.
도 5는 위치에 따른 도가니 내부의 온도 구배를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도가니부의 수평 이동을 나타내는 상면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing silicon carbide according to one embodiment of the present invention. FIG.
2 is a sectional view of a general silicon carbide powder production apparatus.
3 is a graph showing the temperature gradient inside the crucible according to the position.
4 is a cross-sectional view of an apparatus for producing silicon carbide powder according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the temperature gradient inside the crucible according to the position.
6 is a top view showing the horizontal movement of the crucible portion.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화규소 제조 방법의 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing silicon carbide according to one embodiment of the present invention. FIG.
도 1을 참조하면, 먼저, 규소원(Si source)과 탄소원(C source)을 혼합한다(S100).Referring to FIG. 1, a Si source and a C source are mixed (S100).
규소원은 규소 제공 물질을 의미한다. 규소원은, 예를 들면 건식 실리카(fumed silica), 실리카솔(silica sol), 실리카겔(silica gel), 미세 실리카(silica), 석영 분말 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 그러나, 규소원의 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 규소를 포함하는 유기 규소 화합물을 규소원으로 사용할 수 있다.The silicon source means a silicon-providing material. The silicon source may be at least one selected from the group consisting of, for example, fumed silica, silica sol, silica gel, silica, quartz powder and mixtures thereof. However, examples of the silicon source are not limited thereto, and an organosilicon compound containing silicon may be used as the silicon source.
탄소원은 고체 탄소원 또는 유기 탄소 화합물일 수 있다. 고체 탄소원은, 예를 들면 흑연(graphite), 카본 블랙(carbon black), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 풀러렌(fullerene) 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 유기 탄소 화합물은 페놀(phenol) 수지, 프랑(franc) 수지, 자일렌(xylene) 수지, 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 셀룰로오스(cellulose) 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 그러나, 탄소원의 예도 이에 한정되는 것은 아니며, 탄소를 포함하는 화합물을 탄소원으로 사용할 수 있다.The carbon source may be a solid carbon source or an organic carbon compound. The solid carbon source may be at least one selected from the group consisting of, for example, graphite, carbon black, carbon nanotubes (CNT), fullerene, and mixtures thereof. The organic carbon compound may be selected from the group consisting of phenol resin, franc resin, xylene resin, polyimide, polyurethane, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, , Polyvinyl acetate, cellulose, and mixtures thereof. However, examples of carbon sources are not limited thereto, and carbon-containing compounds may be used as carbon sources.
규소원과 탄소원은 습식 또는 건식으로 혼합될 수 있다. 규소원과 탄소원은, 예를 들면 볼 밀(ball mill), 어트리션 밀(attrition mill), 3롤 밀(3roll mill) 등을 이용하여 혼합될 수 있다.The silicon source and carbon source may be mixed either wet or dry. The silicon source and the carbon source may be mixed by using, for example, a ball mill, an attrition mill, a 3 roll mill or the like.
다음으로, 혼합 분말(즉, 혼합된 원료)을 가열하여 탄화규소 분말을 합성한다(S110). 탄화규소 분말은 도가니 내부에서 합성된다. 도가니 내부는, 예를 들면 밀폐된 환경 또는 불활성 가스(예, Ar)로 충전된 환경일 수 있다. 가열 온도가 2000℃ 이하이면 β상의 탄화규소 분말이 합성되고, 가열 온도가 2000℃ 이상이면 α상의 탄화규소 분말이 합성될 수 있다.Next, the mixed powder (that is, the mixed raw material) is heated to synthesize silicon carbide powder (S110). The silicon carbide powder is synthesized inside the crucible. The interior of the crucible may be, for example, an enclosed environment or an environment filled with an inert gas (e.g., Ar). If the heating temperature is not higher than 2000 ° C, the β phase phase silicon carbide powder is synthesized. If the heating temperature is not lower than 2000 ° C, the α phase phase silicon carbide powder can be synthesized.
도 2는 일반적인 탄화규소 분말 제조 장치의 단면도이며, 도 3은 위치에 따른 도가니 내부의 온도 구배를 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a general silicon carbide powder production apparatus, and FIG. 3 is a graph showing a temperature gradient inside a crucible according to a position.
도 2를 참조하면, 탄화규소 분말 제조 장치(200)는 내부에 형성된 공간에 열을 공급하는 가열부(210) 및 가열부(210) 내부에 형성된 공간 내에 위치하고, 원료 분말을 수용하며, 가열부(210)로부터 열을 공급 받아 탄화규소 분말을 합성하는 도가니부(220)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
여기서, 원료 분말은 규소원과 탄소원의 혼합 분말일 수 있다. 원료 분말은 미립의 탄화규소 분말일 수도 있다.Here, the raw material powder may be a mixed powder of a silicon source and a carbon source. The raw material powder may be fine silicon carbide powder.
도 2 및 도 3을 참조하면, 위치에 따라 온도 구배가 달라진다. 즉, 도가니부(220)의 가장자리(A, A')는 도가니부(220)의 중심(B)에 비하여 가열부(210)와 가까이 위치한다. 따라서, 도가니부(220)의 가장자리(A, A')의 온도는 도가니부(220)의 중심(B)의 온도에 비하여 높다.Referring to FIGS. 2 and 3, the temperature gradient varies depending on the position. That is, the edges A and A 'of the
온도가 불균일한 경우, 도가니부(220) 내부에서 합성되는 탄화규소 분말의 입도가 불균일해진다. 즉, 온도가 높은 곳에서 형성되는 탄화규소 분말의 크기는 온도가 낮은 곳에서 형성되는 탄화규소 분말의 크기보다 클 수 있다. 그리고, 2000℃ 이상의 온도에서는 α상의 탄화규소 분말이 주로 형성되지만, 2000℃ 보다 낮은 온도에서는 β상의 탄화규소 분말이 주로 형성된다.When the temperature is not uniform, the particle size of the silicon carbide powder synthesized in the
따라서, 도가니부(220)의 내부의 온도를 균일하게 함으로써, 탄화규소 분말의 입도를 균일하게 합성할 필요가 있다.Therefore, by uniformizing the temperature inside the
본 발명의 한 실시예에 따르면, 도가니부 내부에 원료 분말을 공급하고, 도가니부가 수용된 공간에 열을 공급하되, 도가니부 내부에 열이 고르게 전달되도록 도가니부를 이동시키고자 한다.According to an embodiment of the present invention, the raw material powder is supplied into the crucible portion, and the furnace portion is moved so that the heat is supplied to the space where the crucible portion is accommodated, and the heat is uniformly transferred to the inside of the crucible portion.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화규소 분말 제조 장치의 단면도이며, 도 5는 위치에 따른 도가니 내부의 온도 구배를 나타내는 그래프이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a silicon carbide powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing a temperature gradient in a crucible according to a position.
도 4를 참조하면, 탄화규소 분말 제조 장치(400)는 내부에 형성된 공간에 열을 공급하는 가열부(410) 및 가열부(410) 내부에 형성된 공간 내에 위치하고, 원료 분말을 수용하며, 가열부(410)로부터 열을 공급 받아 탄화규소 분말을 합성하는 도가니부(420)를 포함한다.4, the
여기서, 원료 분말은 규소원과 탄소원의 혼합 분말일 수 있다. 원료 분말이 혼합 분말인 경우, 가열 온도에 따라 미립의 β상 탄화규소 분말을 합성하거나, 과립의 α상 탄화규소 분말을 합성할 수 있다. 원료 분말은 미립의 β상 탄화규소 분말일 수도 있다. 원료 분말이 미립의 β상 탄화규소 분말인 경우, 도가니부(420)를 2000℃ 이상으로 가열하여 과립의 α상 탄화규소 분말을 합성할 수 있다.Here, the raw material powder may be a mixed powder of a silicon source and a carbon source. When the raw material powder is a mixed powder, it is possible to synthesize fine-phase β-phase silicon carbide powder according to the heating temperature, or to synthesize granular α-phase silicon carbide powder. The raw material powder may be a fine-phase? -Phase silicon carbide powder. When the raw material powder is a fine-phase β-phase silicon carbide powder, the granular α-phase silicon carbide powder can be synthesized by heating the
도가니부(420)는 가열부(410) 내부에 형성된 공간 내에서 이동 가능하도록 설정된다. 도가니부(420)가 가열부(410) 내부에 형성된 공간 내에서 지속적으로 이동하는 경우, 도가니부(420)에 고르게 열이 공급되어 도가니부(420) 내부의 온도가 균일해질 수 있다.The
예를 들어, 도가니부(420)는 가열부(410) 내부에 형성된 공간 내에서 수평으로 이동함과 동시에 회전하도록 설정될 수도 있다. 도가니부(420)가 회전만 하도록 설정되면, 도가니부(420)의 가장자리에는 온도가 균일하게 형성되지만, 도가니부(420)의 중심과 가장자리 간의 온도 차는 여전히 존재하게 된다. 그리고, 도 6에서 도시한 바와 같이, 도가니부(420)가 수평으로만 이동하도록 설정되면, X 축 방향으로는 온도가 균일하게 형성되지만, Y 축 방향으로의 온도 차는 여전히 존재하게 된다. 이에 따라, 도가니부(420)는 수평으로 이동함과 동시에 회전하도록 설정될 수 있다.For example, the
이때, 도가니부(420)가 너무 느리게 수평으로 이동하거나 회전하는 경우, 도가니부(420) 내부의 온도가 지속적으로 바뀌게 되어, 탄화규소 분말이 합성되는 속도도 영향을 받게된다. 그리고, 도가니부(420)가 너무 빠르게 수평으로 이동하거나 회전하는 경우, 도가니부(420)가 이탈되거나 도가니부(420) 내부의 분말이 비정상적으로 움직일 수 있다. 따라서, 도가니부(420)의 이동 및 회전 속도를 적절하게 유지할 필요가 있다. 이를 위하여, 도가니부(420)는 1cm/min 내지 100cm/min의 속도로 수평으로 이동함과 동시에 1rpm 내지 50rpm의 속도로 회전하도록 설정될 수 있다.At this time, when the
탄화규소 분말 제조 장치(400)는 도가니부(420)를 탑재하는 탑재부(430)와 도가니부(420) 및 탑재부(430)를 지지하는 지지부(440)를 더 포함할 수 있다. 탑재부(430)는, 예를 들면 서셉터(susceptor)로 구현될 수 있다.The silicon carbide
도가니부(420)의 이동을 위하여, 탄화규소 분말 제조 장치(400)는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In order to move the
구동부는 도가니부(420)에 연결되고, 도가니부(420)의 이동 및 회전을 구동할 수 있다.The driving part is connected to the
구동부는 지지부(440)에 연결되고, 지지부(440)의 이동 및 회전을 구동할 수도 있다.The driving unit is connected to the supporting
도 4 및 도 5를 참조하면, 도가니부(420)를 수평으로 이동시킴과 동시에 회전시키면, 도가니부(420)의 가장자리(A, A')의 온도와 도가니부(420)의 중심(B)의 온도가 비슷해진다.4 and 5, when the
이에 따라, 도가니부(420) 내부에서 합성되는 탄화규소 분말의 입도를 균일하게 유지할 수 있다.Accordingly, the particle size of the silicon carbide powder synthesized in the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application | Patent event code:PA01091R01D Comment text:Patent Application Patent event date:20121128 | |
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |