재료와 표면처리.

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1 재료와 표면처리

2 INDEX

3 재료 금속 금속이란 금속결합을 가지고 있는 물질로서, 원자가가 1인 원자들(Li, Na, K 등)로 구성되는 결정들을 칭함. 철의 경우 높은 강도와 낮은 신율을 가지고 있음. 높은 내열성 및 내한성과 불연소성을 가지고 있음. 산에 의해 부식됨. 세라믹 세라믹이란 무기 물질을 높은 온도의 가마에서 구워낸 재료를 칭함. 높은 내열성과 잘 깨지는 취성이 있음. 일반적 으로 낮은 강도와 낮은 신율을 나타냄. 불연소성이며 거의 모든 용매에 대하여 불용성임. 플라스틱 고분자량의 유기화합물을 필수 성분으로 포함. 우수한 성형성이 가장 큰 특징 임. 일반적으로 낮은 강도와 높은 신 율을 나타내며, 내열성 및 내한성이 낮고 연소성이 있음. 용매에 대하여 불용성인 경우와 용해성인 경우가 있음.

4 Ⅰ.Aluminum 1.정의 -. 지구상에 다량으로 널리 존재하는데, 각종 금속의 알루미노 규산염으로서 암석·토양의 주성분이 되어 있다. 수반토(水礬土) 등을 주성분으로 하는 보크사이트를 사용하며 이것으로 산화알루미늄(알루미나)을 만들고, 이것을 융제(融劑) 속에서 전기분해하여 알루미늄을 만드는 방법이 흔히 행해진다. 산소·규소에 이어 제3위이며, 금속원소로는 제1위이다. 2-1.일반적 성질 -. 은백색의 부드러운 금속으로 전성(展性)·연성(延性)이 풍부하여, 박(箔)이나 철사로 만들 수 있다. 시중에서 판매되는 알루미늄은 98.0∼99.85 %의 순도이며, 주요 불순물은 규소와 철이다. 성질은 순도에 따라 다른데, 전기의 양도체로, 비 저항은 구리의 약 1.6배이다. 또 비중으로 보아 전형적인 경금속이다. 공기 중에 방치하면 산화물의 박막(薄膜)을 생성하여 광택을 잃지만, 내부까지 침식되지는 않는다. 공기 중에서 녹는점 가까이 가열하면 흰 빛을 내며 연소하여 산화알루미늄이 된다. 이때 높은 온도가 되므로, 분말을 써서 금속의 야금(冶金)이나 용접을 한다. 질소·황·탄소 등과 직접 화합하여 질소화물, 황화물, 탄화물이 되며, 할로겐과도 작용하여 염화물, 브롬화물등을 만든다. 산에 녹아 염을 만들지만, 진한 질산에는 잘 침식되지 않는다. 알카리에 녹아 수소를 발생하여 알루민산염이 된다.

5 Ⅰ.Aluminum 2-2.물리적성질 순위 성 질 고순도알루미늄 (99.996%) 보통순도알루미늄(99.5%) 1
성               질 고순도알루미늄 (99.996%) 보통순도알루미늄(99.5%) 1 원 자 번 호 13 - 2 원 자 량 26.97 3 격자정수(면심입방격자) 20℃<A> a= a= 4.04 4 비 중 20℃ (g /㎤) 2.698 2.71 5 비 중 700℃ (g /㎤) 2.373 6 용융점 (℃) 660.2 655 7 비 점 (℃) 2427 8 선팽창계수 20~100℃(10-6 /℃) 24.58 23.5 9 25.45 25.6 10 응고 수축(체적) % 6.6 11 비열 100℃ (cal/ℓ) 0.2226 0.2297 12 용융잠열 (cal/ℓ) 94.6 93.0 연소열 (cal/ℓ) 7.389 7.400 14 열전도도 250℃ (cgs) 0.53 15 전기전도도(표준강에 대해) (%) 64.94 55(소둔재) 16 비저항20℃ ( Ω cm) 2.6548 2.922 17 저항의 온도계수 (10-6 /℃) 4.29 11.5 18 자기계수 (cgs) 0.677 0.650

6 Ⅰ.Aluminum 3-1. 장점

7 Ⅰ.Aluminum 3-2. 단점 -. 경도가 낮다: 99.85% -HB 16.1
HB S ( 10 / 500 ) 16 ① ② ③ ④ ⑤ ① 브리넬 경도임을 표시 ② 압흔자의 종류를 표시(S:강구,W: 초경합금구) ③ 압흔자의 직경(㎜) ④ 시험하중(㎏f) ⑤ 브리넬 경도치 -. 경도가 낮다: 99.85% -HB 16.1 -. 선팽창계수가 크다 : 99.5% * 10 6 -. 유기산에는 비교적 안정적이나 무기산류에는 침식이 된다 -. 알루미늄보다 귀한 이종금속과 접촉하면 부식된다.

8 Ⅰ.Aluminum 4. 합금의 종류 전신재 비열처리합금 순 알루미늄(1000계) Al-Mn계 (3000계)
전신재  비열처리합금  순 알루미늄(1000계)  Al-Mn계    (3000계)  Al-Si계    (4000계)  Al-Mg계    (5000계) 열처리합금  Al-Cu계    (2000계)  Al-Mg-Si계 (6000계)  Al-Zn-Mg계 (7000계) ※ KS 표시 예 〓 AL6061T6 알루미늄 6061재료를  T6의 기준으로 열처리 한 재료

9 Ⅰ.Aluminum 5. 성질 및 용도 가공용 알루미늄합금을 크게 나누면 duralumin계의 Al-Cu-Mg계, Al-Zn-Mg계를 주체로하는 고강도합금계와 Al-Mn계, Al-Mg-Si계를 주체로 하는 내식성 합금계로 나눌 수 있다. 합금의 명칭과 질별기호 합금의 명칭은 미국의 Alcoa사의 합금명이 널리 사용되고 있는데, 이것은 가공용 합금은 모두 S를 붙이고, 그 앞의 둘째자리 숫자로 합금의 계통을 나타낸다. 예를 들면 50대의 합금은 Al-Mg계, 70대는 Zn을 가한 합금계이다. 또 이 합금명 다음에 열처리 또는 가공과 같은 처리의 종류·정도를 나타내는 부호를 붙이는 것이 보통이며, 이 부호는 주조용 합금에도 붙이는 일이 많다. 그런데 1954년 미국 알루미늄협회(Aluminum Association)에서 그 합금번호(AA number)를 통일하여 사용하게 되었다. 이 합금번호는 네자리숫자로 되어 있으며, 왼편에서 첫 자리숫자는 다음과 같은 합금계를 나타낸다

10 Ⅰ.Aluminum 5. 성질 및 용도 주요성분 용 접 성 내 식 절 삭 표면 처리 특성 용도 1070 순도 99.7 이상 A
D 강도는 떨어지나 전도율, 반사율이 높고, 내식성 우수 반사판,장식품, 명판, 화학공업용TANK 1050 순도 99.5 이상 1100 순도 99.0 이상 강도 떨어짐. 전신성, 성형성, 용접 성 우수 일반용 기물, 전기기기, 인쇄판 전자부품 2011 - C  내식성은 떨어지나 절삭성이 대 단히 우수함. 광학기기부품, 기계나사제품 2014 Cu(3.9~5.0), Si(0.5~1.2), Mn(0.4~1.2) B 내식성이 떨어짐, 강도는 높다. 열간가공성 우수 항공기 용재, 수송기부품 각종 구조재 2024 Cu(3.8~4.9), Mn(0.3~0.9) Mg(1.2~1.8)  2014보다 강도 높음 항공기용재, 각종구조 제품, 볼트,너트용 3003 Mn(1.0~1.5) 1100보다 강도 약간 높음  건축용재, 일반용 기물 3004 Mn(1.0~1.5), Mg(0.8~1.3), Si(0.3) 성형성, 용접성, 내식성 우수  차량용재, 선박용재

11 Ⅰ.Aluminum 주요성분 용 접 성 내 식 절 삭 표면 처리 특성 용도 3005 Mn(1.0~1.5),
Mg(1.0~1.5), Si(0.6) A D 3003보다 강도가 높고,내식성이 좋다. 건축용재,컬러 알루미늄 3105 Mn(0.3~0.8)  A  D 3003보다 약간 강도가 높고,성형성,내식성이 좋다. 건축 용재,컬러 알루미늄, 캡등 5052 Mg(2.2~2.8), Cr(0.15~0.35) C  중간정도 강도, 내식성, 특히 내해 수성 우수 선박용재,차량용재, 광학기품, 기계부품 5083 Mg(3.9~5.0), Mn(0.4~1.0), Cr(0.05~0.25), B 비열처리 합금증 최고강도, 내해수 성 양호 선박용재,차량용재, 용접구조 재,기계부품, 신발 및 각종 금 형 소재 6061 Mg(0.8~1.2), Si(0.4~0.8), Cu(0.15~0.40), Cr(0.04~0.35) 중간정도 강도, T6인 것은 연강과 비슷 냉간가공성은 양호  차량용재, 선박용재, 기계부품, 각종 구조재 6063 Mg(0.45~0.9), Si(0.2~0.6) 내식성 양호, 압출가공성 양호 양극산화처리시 우수함. 건축재, 가구용재, 방열판, 전 선관, 기타 Sash 7075 Zn(5.1~6.1), Mg(2.1~2.9), Cu(1.2~2.0)), Cr(0.18~0.28)  2024보다 높은 강도지님 내마모성 양호, 절삭성 양호 항공기용재, 구조재, 금형소재, 운동기기, 고속회전체등

12 열처리에 따라 F,O,H 이외의 안정된 질별로 한 것
Ⅰ.Aluminum 6. 기호의 정의 및 뜻 6-1. 기본기호 기본기호 정 의 의미 F 제조한 그대로의 것 가공경화 또는 열처리에 대하여 특별한 조정을 하지 않는 제조공정에서 얻은 것. O 어닐링 한 것 전신재에 대하여는 가장 연질의 상태를 얻도록 어닐링한 것 주물에 대하여는 연신율의 증가 또는 치수 안정화를 위해 어닐링한 것. H 가공경화 한 것 적당한 연질로 하기 위한 추가 열처리의 유무에도 불구하고, 가공경화에 의하여 강도가 증가된 것. T 열처리에 따라 F,O,H 이외의 안정된 질별로 한 것 안정된 질별로 하기 위해 추가 가공경화 유무에도 불구하고 열처리한 것. 참조도표

13 Ⅰ.Aluminum 6-2. H의 세분 기호 기본기호 의미
 가공경화만 한 것 :  소정의 기계적 성질을 얻기 위하여 추가 열처리를 하지 않고 가공경화만 한 것. H2  가공경화 후 적당하게 연화 열처리를 한 것 :  소정의 값 이상으로 가공 경화한 다음 적당한 열처리로 소정의 강도까지 저하한 것. 상온에서  시효 연화하는 합금에 대하여는, 그 질별은 H3 질 별과 거의 같은 강도를 갖는다. 기타 합금에  대해서는 이 질별은 H1 질별과 거의 같은 강도를 가지나, 연실율은 약간 높은 값을 나타낸다. H3  가공경화 후 안정화 처리를 한 것 :  가공 경화한 제품을 저온 가열로에 안정화 처리한 것. 그 결과 강도는 약간 저하하며 연신율은  증가한다. 이 안정화 처리는 상온에서 서서히 시효 연화하는 마그네슘을 함유하는 합금에만 적용한다.

14 Ⅰ.Aluminum 6-3. Tx의 세분 기호 세분 의미 기호
고온가공에서 냉각 후 자연시효 시킨 것: 압출재와 같이 고온의 제조공정에서 냉각한 후, 적극적인 냉간 가공을 하지 않고 충분히 안정된 상태까지 자연시효 시킨 것. 따라서 교정하여도 그 냉간 가공의 효과가 작은 것. T 2 고온가공에서 냉각 후 냉간 가공을 하고 다시 자연시효 시킨 것: 압출재와 같이 고온의 제조공정에서 냉각한 후, 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공을 하고, 다시 충분히 안정된 상태까지 자연시효 시킨 것. T 3 용체화 처리 후 냉간 가공하고 다시 자연시효 시킨 것 : 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공하고, 다시 충분히 안정한 상태까지 자연시효 시킨 것. T 4 용체화 처리 후 자연시효 시킨 것 : 용체화 처리 후 냉간 가공을 하지 않고 충분히 안정된 상태까지 자연시효 시킨 것. 따라서 교정하여도 그 냉간 가공의 효과가 작은 것. T 5 고온가공에서 냉각 후 인공시효경화 처리한 것 : 주물 또는 압출재와 같이 고온의 제조공정에서 냉각 후 적극적인 냉간 가공을 하지 않고 인공시효경화 처리한 것. 따라서 교정하여도 그 냉간 가공의 효과가 작은 것. Tx : T 뒤에 이어지는 숫자 x는 기본적인 처리 조합에 따른다.

15 Ⅰ.Aluminum 6-3. Tx의 세분 기호 세분 기호 의미 T 6 용체화 처리 후 인공시효경화 처리한 것 :
용체화 처리 후 적극적인 냉간 가공을 하지 않고 인공 시효경화 처리한 것. 따라서 교정하여도 그 냉간 가공 의 효과가 작은 것. T 7 용체화 처리 후 안정화 처리한 것 : 용체화 처리 후 특별한 성질로 조정하기 위하여 최대 강도를 얻는 인공시효경화 처리조건을 넘어서 과잉시 효 처리한 것. T 8 용체화 처리 후 냉간 가공하고 다시 인공시효경화 처리한 것 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공을 하고 다시 인공시효경화 처리한 것. T 9 용체화 처리 후 인공시효경화처리를 하고 다시 냉간 가공한 것 용체화 처리 후 인공시효경화처리를 하고 강도를 증가시키기 위하여 다시 냉간 가공한 것. T 10 고온가공에서 냉각 후 냉간 가공하고 다시 인공시효경화 처리한 것 압출재와 같이 고온의 제조공정에서 냉각 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공하고 다시 인공시효 경화 처리한 것. Tx : T 뒤에 이어지는 숫자 x 는 기본적인 처리 조합에 따른다.

16 Ⅰ.Aluminum 6-4. Txy의 세분 기호 세분 의미 기호
용체화 처리 후 냉간 가공을 하고 잔류응력을 제거하고, 다시 자연 시효시킨 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공을 하고, 1.5%이상 3%이하의 영구변화를 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거한 후 다시 자연시효 시킨 것. T 3511 용체화 처리 후 냉간 가공을 하고, 잔류응력을 제거하고, 다시 자연시효 시킨 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공을 하고, 1%이상 3%이하의 영구변화를 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고 다시 자연시효 시킨 것. 다만 이 인장가공 후 사소한 가공은 허용된다. T 361 T3의 단면 단면감소율을 대략 6%로 한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 단면 감소율이 대략 6%인 냉간 가공을 한 것. T 37 T3의 단면감소율을 대략 7%로 한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 단면감소율이 대략 7%인 냉간 가공을 한 것. Txy : TX 뒤에 이어지는 숫자 Y 는 특정의 처리방법 또는 특정의 기계적 성질에 따른다.

17 Ⅰ.Aluminum 6-4. Txy의 세분 기호 세분 기호 의미 T 42
Txy : TX 뒤에 이어지는 숫자 Y 는 특정의 처리방법 또는 특정의 기계적 성질에 따른다. 세분 기호 의미 T 42 T4의 처리를 사용자가 한 것: 사용자가 용체화처리 후 충분한 안정상태까지 자연시효시킨 것. T 451 용체화처리 후 잔류응력을 제거하고, 다시 자연시효시킨 것: 용체화처리 후 1.5%이상 3%이하 영구변화를 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 자연 시효시킴 T 4511 용체화처리 후 1%이상 3%이하 영구변화를 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 자연시효시킨 것. 다만 이 인장가공 후 사소한 가공은 허용된다. T 61 전신재인 경우 온수퀜칭에 의한 용체화처리 후 인공시효경화 처리한 것: 퀜칭에 의한 변형의 발생을 방지하기 위하여 온수로 퀜칭하고, 다음에 인공시효경화 처리한 것. 주물인경우 용체화처리 후 인공시효경화 처리한 것. T6처리에 의한 것보다 높은 강도를 얻기 위하여 인공시효경화 처리조건을 조정한 것. T 62 T6의 처리를 사용자가 한 것: 사용자가 용체화처리 후 인공시효경화 처리한 것. T 651 용체화처리 후 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효경화 처리한 것: 용체화처리 후 1.5%이상 3%이하 영구변형을 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효경화 처리한 것.

18 Ⅰ.Aluminum 6-4. Txy의 세분 기호 세분 의미 기호
Txy : TX 뒤에 이어지는 숫자 Y 는 특정의 처리방법 또는 특정의 기계적 성질에 따른다. 세분 기호 의미 T 6511 용체화 처리 후 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효경화 처리한 것: 용체화 처리 후 1%이상 3%이하 영구변형을 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 자연시효 시킨 것. 다만 이 인장가공 후 사소한 가공은 허용된다. T 652 용체화 처리 후 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효경화 처리한 것: 용체화 처리 후 1%이상 5%이하 영구변형을 주는 압축가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효경화 처리한 것. T 73 용체화 처리 후 과시효 처리한 것: 용체화 처리 후 기계적 성질과 응력부식 균열성을 조정하기 위하여 과시효 처리한 것. T 7352 용체화 처리 후 잔류응력을 제거하고, 다시 과잉시효 처리한 것: 용체화 처리 후 1%이상 5%이하 영구변형을 주는 압축가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 기계적 성질과 응력부식 균열성을 조정하기 위하여 과시효 처리한 것. T 74 T 7452 용체화 처리 후 잔류응력을 제거하고, 다시 과시효 처리한 것: 용체화 처리 후 1%이상 5%이하 영구변형을 주는 압축가공으로 잔류응력을 제거하고, 다시 기계적 성질과 응력부식 균열성을 조정하기 위하여 과시효 처리한 것.

19 Ⅰ.Aluminum 6-4. Txy의 세분 기호 세분 의미 기호
Txy : TX 뒤에 이어지는 숫자 Y 는 특정의 처리방법 또는 특정의 기계적 성질에 따른다. 세분 기호 의미 T 81 T8의 단면감소율을 대략 1%로 한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 단면감소율이 대략 1%인 냉간 가공을 하고, 다시 인공시효 경화 처리한 것. T 83 T8의 단면감소율을 대략 3%로 한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 단면감소율이 대략 3%인 냉간가공을 하고, 다시 인공시효 경화 처리한 것. T 851 용체화 처리 후 냉간 가공을 하고, 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효 경화 처리한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공을 하고, 1.5%이상 3%이하의 영구변화를 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고 다시 인공시효 경화 처리한 것. T 852 용체화 처리 후 냉간 가공을 하고, 잔류응력을 제거하고, 다시 인공시효 경화 처리한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 냉간 가공을 하고, 1%이상 5%이하의 영구변화를 주는 인장가공으로 잔류응력을 제거하고 다시 인공시효 경화처리한 것. T 861 T 361을 인공시효 경화 처리한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 단면 감소율이 대략 6%인 냉간가공을 하고 다시 인공시효 경화 처리한 것. T 87 T 37을 인공시효 경화 처리한 것: 용체화 처리 후 강도를 증가시키기 위하여 단면감소율이 대략 7%인 냉간 가공을 하고, 다시 인공시효 경화 처리한 것.

20 Ⅱ. Stainless Steel 1. 정의 -. 스테인레스 강은 철(Fe)에 상당량의 크롬을 넣어서 녹이 잘 슬지 않도록 만들어진 강으로 여기에 필요에 따라 탄 소(C), 니켈(Ni), 규소(Si), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo)등을 소량씩 첨가하여 제조한 합금강을 말한다 -. 스테인레스 강은 자체적으로 부식을 방지하는 것이 아니라, 자체에 첨가된 화학성분에 의해 그 표면에 생긴 보호 피막(산화 피막)에 의하여 보통강의 결점인 산화현상(녹 발생)을 방지하는 작용을 하는 것이라 볼 수 있다. 이러한 스테인레스강은 산화성 분위기에따라 보호 피막이 파괴될 수 있고, 환경에 따라 그 부식도의 특이한 성질 이 있으므로 올바른 강종의 선택과 사용방법이 요구된다.

21 Ⅱ. Stainless Steel 2. 종류 2-1.오스트나이트계

22 Ⅱ. Stainless Steel 2. 종류 2-2.페라이트

23 Ⅱ. Stainless Steel 2. 종류 2-3. 마르텐사이트

24 Ⅱ. Stainless Steel 3. 적용분야

25 Ⅲ. Engineering Plastic 1.정의
-. 구조용 및 기계 부품에 적합한 고성능 엔지니어링 플라스틱으로서 주로 금속 대체를 목표로 한 것, 또는 자동차 부품 이나 기계부품, 전기, 전자부품과 같은 공업적 용도에 사용되는 플라스틱이며, 500kgf/cm2(MPa)이상의 인장강도 20000kgf/cm2 (2Gpa)이상의 굴곡 탄성율,100℃이상의 내열성을 갖는 것 그리고 내열성이 더욱 높아 150℃이상의 고온에서도 장기간 사용할 수 있는 것을 특수 엔지니어링 플라스틱 또는 수퍼 엔지니어링 플라스틱이라고 한다. -. 내열성, 기계적 강도, 내마모성, 절연성이 뛰어난 공업용 플라스틱.

26 Ⅲ. Engineering Plastic 1.정의
하나의 개체를 모노머(monomer) 라고 하고 이 모노머가 수 많이 모여 하나의 다른 물질로 만들어진 것. 유기고분자 재료를 사용한 성형품 열을 가해서 1차 성형을 하고 나서 굳어진 뒤 다시 2차로 열을 가해도 쉽게 성형이 되는 플라스틱.

27 Ⅲ. Engineering Plastic 2.종류

28 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질
-. 반도체 제조공정에 있어서 보다 엄격한 조건하에서 그 진가를 발휘 -. 내열 Grade用 Duratron® PI, Celazole* PBI, Torlon* PAI, Techtron® PPS -. 대전방지용 Semitron® ESD 등은 반도체 공정의 PARTICLE CONTROL 및 수율의 향상

29 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-1 PA (Polyamide)
-. 기계적 성질 특히 내충격성이 우수한 결정성 플라스틱 나일론이라고 표현. 내열성우수, 마찰감소 PA46, 6, 66…종류가 약 30가지 정도됨. -. 특성 비중: 1.14~1.18 연속사용온도: 90 ℃ ~130 ℃ 열 변형온도: 120 ℃ ~200 ℃ 인장 하중: 50~ 90 MPa -. 용도 일반기계부품 내열성 제품 전기 컨넥터(절연체)

30 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-2 PET (polyethyleneterephthalate)
-. 내열성, 치수 안정성이 우수함. -. 특성 비중: 1.37 연속사용온도: 110 ℃ 열 변형온도: 170 ℃ 인장 하중: 81MPa -. 용도 음료수병 일반기계부품 전선피복

31 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-3 PC (polycarbonate)-LEXAN
-. 렉산이라고도 함. 투명성과 강도가 뛰어남. 열변형 온도가 높으며 치수안정성, 자외선 안전성 내 크리프성, 절연파괴 전압이 높고, 온.습도에도 안정적이며 우수한 방음성. -. 특성 비중 : 1.20 연속사용 : 120°C 열 변형온도 : 140°C 인장하중 : 65 MPa -. 용도 기계부품 전기기구 부품 반도체장비 부품

32 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-4 POM (Poly Oxy Methylene)
-. 아세탈이라고 표현. 내피로성, 강인성, 내마모성 우수. - 특성 비중 : 1.41 연속 사용온도 : 100°C 열 변형온도 : 160°C 인장하중 : 65 MPa - 용도 기어/베어링 부품. 전기 구동용 부품. 반도체장비 부품

33 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-5 PTFE (Polyterafluoroethylene )
-. 불소수지 고분자 재료중에서 화학적으로 가장 안정적인 재료. 대부분의 산, 알칼리, 유기용제에 침해되지 않음 내열성 우수함. 마찰계수가 낮으며 전기절연성도 우수함 -. 특성 비중 : 2.18 연속사용온도 : 260 °C 열 변형온도 : 121 °C 인장하중 : 25 MPa -. 용도 반도체 장비 부품, 베어링, 밸브 시트 등.

34 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-6 PVDF (Polyvinylidene fluoride )
-. 거의 모든 Chemical에 안정성. 기계적 성능과 내마모성이 대단히 우수, PTFE보다 인장강도와 치수 안정성이 좋으나 마찰 절연 특성이 낮음. 낮은 흡수성, 굴절률과 벤딩성이 있음. - 특성 비중 : 1.78 연속 사용온도 : 150℃ 열 변형온도 : 140℃ 인장강도 : 55 MPa - 용도 펌프, 밸브, 피팅, 화학공업 등.

35 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질
3-7 PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene) -. 특징 약품성, 전기적 특성, 표면성이 우수 PTFE에 비하여 기계적 성질이 우수하며 가스 차폐성이 좋음. -. 특성 비중 : 2.1 연속사용온도 : 150 °C 열 변형온도 : 126 °C 인장하중 : 40 Mpa -. 용도 반도체 장비 부품, 베어링, 밸브 시트 등.

36 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-8 PPS (polyphenylenesulfide) -. 특징
뛰어난 내화학성(염기, 산, 유기용매에 강함) 최소의 수분흡수성 정밀기기부품용 최적임 뛰어난 가공성 -. 특성 비중 : 1.35 연속사용온도 : 230℃ 열 변형 온도 : 110 ℃ 인장하중 : 75 Mpa -. 용도 각종 링 류 내화학펌프용 하우징등

37 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-9 PEEK (Polyether etherketone)
-. 특징 PolyEtherEtherKetron수지를 압출 성형한 열가소성 고기능 플라스틱 마찰계수가 낮고 자기 윤활성이 있어 내마모성이 우수. 내열성과200℃의 고온에서 전기절연성이 우수. 난연성이 V-O로 연기와 유독가스발생이 적음. 기계적 강도가 우수. 뛰어난 내화학성 (NH40H,HF에 강함) 매우 낮은 수분흡수. -. 특성 비중 : 1.32 연속 사용온도 : 250℃ 열 변형온도 : 182℃ 인장하중 : 92 MPa -. 용도 반도체 장비 진공부품 부싱/베어링/씰등

38 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-10 PEI (Polyetherimide)- ULTEM
-. 특징 기계적 인장강도 우수 내충격성, 치수 안정성 우수 내약품성, 연속 살균공정에 적용가능. 전기적 특성 우수 -. 특성 비중 : 1.27 연속 사용온도 : 170℃ 열 변형온도 : 200℃ 인장하중 : 105 MPa -. 용도 전기절연부품, 식품공업, 의약산업, 자동차 부품 등.

39 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-10 PAI (Polyamide imide)-TORLON
-. 특징 내열성, 치수 안정성 우수. 내마모성 우수, 마찰계수가 적음. 내약품성 우수. 전기적 특성 우수. -. 특성 비중 : 1.41 연속 사용온도 : 260℃ 열 변형온도 : 278℃ 인장하중 : 147 MPa -. 용도 전기절연부품, 식품공업, 의약산업, 자동차 부품 등.

40 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-11 PI(POLYIMIDE) - VESPEL -. 특징
고분자수지중에서 최고의 내열성 고온에서 연속 사용시 강도와 물리적 특성유지 무 윤활 조건에서 일반수지의 10배 이상의 내마모성 전기특성(절연내력22kv/mm)이 우수 TORLON 보다 내열성 우수. 고순도,난연성 우수 -. 특성 비중 : 1.43 연속 사용온도 : 288℃ 단시간 최고사용온도 : 482℃ 인장하중 : 92 Mpa - 용도 반도체 진공용 베어링 부싱 진공 씰 기어박스 등

41 Ⅲ. Engineering Plastic 3.일반적인 성질 3-12 PBI (Polybenzimidazole)-CELAZOLE
-. 특징 최고의 열가소성 프라스틱. 뛰어난 내열성. 고온에서 물성유지(강도/마모) 고온에서 out-gassing이 없음 plasma etching장치에서 쓰여지는 PBI부품은 고 에너지 침식 속도를 더디게 해 주기 때 문에 PI보다 수명이 길어지며 바꾸는 회수가 적으므로 생산가동 시간을 늘려줌. -. 특성 비중 : 1.35 연속사용온도 : 399℃ 열 변형온도 : 424℃ 인장하중 : 160 Mpa -. 용도 반도체진공용 전기 커넥터 단열 부싱 등

42 Ⅲ. Engineering Plastic 4. 특성 비교 4-1 연속사용온도

43 Ⅲ. Engineering Plastic 4. 특성 비교 4-2 인장하중

44 Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-1. 정의 알루미나 Al2O3  세라믹스는 알루미나 Al2O3 를 고도의 기술로 정제하여 만들어 지는 것으로 알루미나 Al2O3를 80%이상 함유하는 것만을 알루미나 세라믹스라 부른다. 알루미늄이 금속에서 얻어지게 된 것은 1880년대 프랑스의 야금학자인 Heroult와 Hall이란 사람들이 용융전해(Fusion electrolysis)라는 방법으로 제조한 것이 시초가 되었으며, 1960년대 부터 알루미나 Al2O3에 대한 구체적 연구개발을 시작으로 세라믹 엔진이 개발되면서 파인 세라믹스에 대한 붐을 일으켰다. 파인 세라믹스용으로 널리 사용되는 고순도 알루미나는 일반적으로 99.5% 이상의 순도를 가지며, 평균 입자크기가 1㎛ 이한인 미세한 분말로서, 소결이 비교적 잘되는 알루미나 분말이다. 고순도 알루미나는 기계적 강도, 내열성, 내마모성, 절연성 등이 우수하기 때문에 각종 전자부품, 반도체공정, 우주선, 자동차 엔진 뿐 아니라 인체의 골격이식에 이르는 인체 바이오 산업까지 그 영역이 광범위 하다. 특히 첨단 산업의 발전에 따라 그 수요가 증가하고 있는 소재이다.

45 Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-2. 특성 -. 뛰어난 내약품성
불활성 상태이기 때문에 화학적 침식에 높은 저항성을 갖으며, 산·알카리·유기용제 등에 거의 영향을 받지 않는다. 이러한 특성은 일반적으로 다른 금속 또는 플라스틱에 비해 훨씬 우수하다.    -. 우수한 내마모성 치밀하고 경도가 높은 물질로써 일반적인 금속재료보다 15-20배 높은 내마모 특성을 보유하고 있다. -. 전기절연체 고온에서의 전기절연성 및 고전압에 대한 절연내력이 크며, 강유전성, 낮은 유전손실율을 보유 하고 있다. -. 우수한 내열성 알루미나 세라믹스의 최고 사용온도는 다른 대부분의 금속이 갖는 용융점을 초과하며, 실용연속 사용 시 1600- 1700℃까지 사용 가능하다.

46 Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-3. 제조방법 -. Slip Casting
형한 후에 가마에서 구워내는 방법으로 대량생산에는 불리한 방법이지만 "바인다"의 투입량이 상대적으로 적어 고 순도 알루미나제품을 만들 수 있고, 형상이 어려운 모양의 제품을 만들 수 있으므로 다품종 소량생산에 적합한 방 법이라고 할 수 있다. -. CIP (Cold Isossatatic Pressing: 냉간 정수압 성형) 모든 방향에서 똑같은 압력을 분말에 걸어서 성형하는 방법으로 단순한 형상의 제품을 대량생산 할 수 있는 장점 을 가지고 있지만 복잡한 형상을 가진 제품을 만들 수 없고 "바인다"의 투입량이 많아 상대적으로 순도가 떨어지는 단점을 가지고 있다.                                                                             

47 Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-4. 제조에 대한 비교 Slip Casting

48 Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-4. 제조에 대한 비교 CIP

49 CIP Cold Isosstatic Pressing)
Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-5. 제조에 대한 비교 품명 Slip Casting CIP Cold Isosstatic Pressing) 특성 - 다품종 소량생산에 적합하다. - 숙련도 및 축적된 기술력이 요구된다. - 소품종 대량생산에 적합하다. - 초기 투자비가 높다. 장점 - 제품형상에 제약을 받지 않는다. - 성형체 밀도가 균일하다. - 성형재료의 재이용이 가능하다. - Powder 수율을 극대화한다. - 공해발생이 적다. - 소결 전 가공이 가능하다. - 밀도가 비교적 양호하다. - 지름 대 길이의 비가 큰 소자를 성형하는데 적 합하다. 단점 - 많은 노동력이 필요하다. - 대량생산의 어려움이 있다. - Powder 수율이 저조하다. - 성형재료의 재이용 불가 (Powder 수율이 낮음) - 집진장치 등 환경방지시설이 필요하다. - 초기투자비가 과다 소요된다. 제품형상 - 관 입체 물 등 복잡한 형상 - 원형 형상 (후 가공 필수) - 성형체의 후 가공으로 형상재현 대기업계 제품 - 용기, 튜브 - 반도체 장비부품 세라믹  (Ring, Disk, Plate, Dome 기타) - 반도체 장비 부품 Ring, Disk등

50 Ⅳ. CERAMICS 1. Al2O3 1-6. 물리적 성질 Degree of purity(%) 순도 99.8
Density (g/cc) 밀도 3.96 Bending Strength (Mpa) 꺽임강도 350 Vickers Hardness 경도 1600 Thermal Expansion (10-6/k) 열팽창율 7.8 Thermal Conductivity (W/mk) 열전도도 30 Thermal Shock Resistance (△T°C) 열충격 250 Max. Service Temparature (°C)최고 사용온도 Electrical Resistacne (Ω. ㎝)절연 저항 1014 Dielectric Constant (MHz) 유전상수 10 Plasma Resistacen 내 플라즈마성 ◎ Oxidization Resistacen 내 산화성 Uses 용도 반도체·LCD용, 일반산업용

51 Ⅳ. CERAMICS 2. 질화규소 (Si3N4) 2-1. 특성
강한 공유결합으로 이루어져 있는 질화물 계열의 세라믹으로서 내마모성, 내식성, 인성이 뛰어나며, 특히 내열충격성과 고온에서의 기계적 강도가 뛰어나다. Pin-Chuck, 열처리용 Jig, Turbo Charger Rotor, 용접용 Location Pin, 반도체공정부품 등 가혹한 공정에서 사용.

52 Ⅳ. CERAMICS 2. 질화규소 (Si3N4) 2-2. 물리적 특성 item 질화규소(Si3N4)
Main Component Si3N4 Density 밀도 g / cm3 3.2 Vickerss Hardness 경도 GPa 13.9 Flexural Strength 꺾임강도 MPa 760    Compressive Strength 압축강도 Mpa 3820 Fracture Toughness MPa√M 6.5 Coefficient of Thermal expansion 열 팽창율 40~400˚C x 10-6 2.6 40~800˚C Thermal Conductivity (20˚C) 열전도도 20 Thermal Shock Resistance 열충격 ˚C 650

53 Ⅳ. CERAMICS 3. 탄화규소 (SiC) 3-1. 특성
특성 : 강한 공유결합으로 이루어져 있는 탄화물 계열의 세라믹으로서 내마모성, 내화학성, 내식성, 열전도도가 뛰어나며, 고온 강도가 뛰어나다. 용도 : 반도체공정부품, Mechanical-Seal, 내화학성 기계부품 등.

54 Ⅳ. CERAMICS 3. 탄화규소 (SiC) 3-2. 물리적 특성 item 탄화규소(SiC) Main Component
Density 밀도 g / cm3 3.2 Vickerss Hardness 경도 GPa 22 Flexural Strength 꺾임강도 MPa 540    Compressive Strength 압축강도 Mpa - Fracture Toughness MPa√M 4.5 Coefficient of Thermal expansion 열 팽창율 40~400˚C x 10-6 3.7 40~800˚C 4.4 Thermal Conductivity (20˚C) 열전도도 60 Thermal Shock Resistance 열충격 ˚C 400

55 Ⅳ. CERAMICS 4. Al2O3-TiC 4-1. 특성 특성 : 뛰어난 전기 전도성을 가지며 내마모성, 내화학성, 내식성이 뛰어나다. 용도 : Etching Bar, HDD Head 등 내마모성 전도성 부품

56 Ⅳ. CERAMICS 4. Al2O3-TiC 4-2. 물리적 특성 item Titanium Carbide(Al-TiC)
Main Component Al2O3 + TiC Density 밀도 g / cm3 4.4 Vickerss Hardness 경도 GPa 15.7 Flexural Strength 꺾임강도 MPa 410    Compressive Strength 압축강도 Mpa - Fracture Toughness MPa√M 4.5 Coefficient of Thermal expansion 열 팽창율 40~400˚C x 10-6 40~800˚C Thermal Conductivity (20˚C) 열전도도 Thermal Shock Resistance 열충격 ˚C 350

57 Ⅳ. CERAMICS 5. BN 5-1. 특성 특성 : 전기절연성, 내열충격성, 윤활성, 열전도성이 뛰어나며, 기계가공이 가능하다. 용도 : Metal-Glass Sealing용 Jig, 반도체공정부품, 용융도가니, 노즐 등.

58 Ⅳ. CERAMICS 5. BN 5-2. 물리적 특성 item 질화붕소 (BN Composite) Code CB10 CB20
Main Component BN Density 밀도 g / cm3 2.1 1.9 1.7 Vickerss Hardness 경도 GPa - Flexural Strength 꺾임강도 MPa 360 200 90    Compressive Strength 압축강도 Mpa Fracture Toughness MPa√M Coefficient of Thermal expansion 열 팽창율 40~400˚C x 10-6 3.4 3.2 3.1 40~800˚C Thermal Conductivity (20˚C) 열전도도 50 Thermal Shock Resistance 열충격 ˚C 900 1000

59 Ⅳ. CERAMICS 6. ZrO2 6-1. MgO stb. ZrO2 특성
특성 : 금속에 가까운 인성을 가지고 있으며, 기계적 강도, 내마모성, 내열충격성이 우수하다. 가공 후 표면 광택이 매우 좋다. 수분에 의한 물성저하가 없다. 용도 : 인발용 Dies, 압출용 Dies, Guide Roller, Sliding Shoes 등 각종 열처리용 Jig

60 Ⅳ. CERAMICS 6. ZrO2 6-2. Y2O3 stb.ZrO2 특성
특성 : 금속에 가까운 인성을 가지고 있으며 기계적 강도, 내마모성 절연성, 단열성이 뛰어나다. 가공 후 표면의 광택이 매우 좋다. 열전도도가 낮고 열팽창률이 크며, 수분에 의한 저온열화거동이 있다. 용도 : 섬유용 Knife, Cutter, 시계Case, 내마모 부품, Valve, 반도체공정부품

61 Ⅳ. CERAMICS 6. ZrO2 6-3. 물리적 특성 item 지르코니아(ZrO2) Code YZ MZ
Main Component ZrO2 + Y2O3 ZrO2 + MgO Density 밀도 g / cm3 6.0 5.6 Vickerss Hardness 경도 GPa 13.2 10.7 Flexural Strength 꺾임강도 MPa 1000 750    Compressive Strength 압축강도 Mpa 5690 - Fracture Toughness MPa√M 7.5 7.0 Coefficient of Thermal expansion 열 팽창율 40~400˚C x 10-6 10.5 10 40~800˚C 11.0 Thermal Conductivity (20˚C) 열전도도 3 Thermal Shock Resistance 열충격 ˚C 250 450

62 Ⅳ. CERAMICS 8. 비교 분석 차트 8-1. 밀도

63 Ⅳ. CERAMICS 8. 비교 분석 차트 8-2. 비커스 경도

64 Ⅳ. CERAMICS 8. 비교 분석 차트 8-3. 열 충격

65 Ⅳ. CERAMICS 8. 비교 분석 차트 8-4. Max, Use Temperature

66 Ⅳ. CERAMICS 8. 비교 분석 차트 8-5. 꺾임 강도

67 Ⅳ. CERAMICS 8. 비교 분석 차트 8-6. 열 팽창율

68 Ⅳ. CERAMICS 9. 제조공정 산화물 제조 공정: Al2O3, ZrO2
비산화물 제조 공정: SiC, Si3N4, BN, Al2O3-TiC

69 Ⅴ. SILICON 1. 정의 반도체소자 재료로서 광범위하게 사용되는 실리콘(Silicon)은 산화물인 SiO2의 형태로 모래, 암석, 광석등에 풍부하게 존재하고 있어 매우 안정적으로 반도체 산업에 공급될 수 있는 우수한 재료입니다. 실리콘은 정제과정을 거쳐 …%의 초고순도 단결정 구조를 갖고, 온도 변화에 따른 물리적, 기계적 성질변화가 적어 비교적 고온(약 200℃ 정도까지) 에서도 소자가 동작하는 등 강력한 내구성, 고기능성, 고신뢰성을 가지고 있습니다. 현재 반도체 산업에서 다양한 형태로 이용되며 실리콘을 이용해 제조된 부품들은 각종 전자제품, 사업 자동화 기계, 컴퓨터, 인공위성 등 오늘날 전 산업 분야에 영향을 미치고 있습니다 PLATE & DISK, SI ELECTRODE, FOCUS RING, SLAB, RING

70 Ⅴ. SILICON 2. 특성 -. 초고순도의 단결정 구조
실록산(규소-산소)사슬은 탄소-산소의 결합에너지 보다 훨씬 강하므로, 온도변화에 따른 물리적 기계적 성 질변화가 적은 장점으로 인하여 비교적 고온(약 200℃ 정도까지)에서도 소자가 동작할 수 있는 장점이 있다.    -. 자원이 풍부 Silicon은 지구상에서 산소 다음으로 많이 존재하는 원소이다. -. 고순도화 하기가 쉽다. -. 단결정화와 불순물 첨가량을 조정하여 저항율 제어가 용이하다.

71 Ⅴ. SILICON 3. 제조방법

72 Ⅴ. SILICON 4. 물리적인 성질 Degree of purity(%) 순도 99.9999 Density (g/cc) 밀도
2.33 Bending Strength (Mpa) 꺽임강도 300 Vickers Hardness 경도 1040 Thermal Expansion (10-6/k) 열팽창율 4.0 Thermal Conductivity (W/mk) 열전도도 157 Thermal Shock Resistance (△T°C) 열충격 - Max. Service Temparature (°C)최고 사용온도 1300 Electrical Resistacne (Ω. ㎝)절연 저항 2.4*10⁴ Oxidization Resistacen 내 산화성 ◎ Uses 용도 반도체용

73 Ⅵ. QUARTZ 1. 정의 쿼츠(Quartz)는 가스함유량이 적고 전기전도를 생기게 하는 알칼리 성분을 거의 포함하고 있지 않는 부도체 상태로 ‘실리카 글래스’라고 불립니다. 고순도화된 석영유리섬유는 광 흡수가 적고 우수한 도광성을 가지고 있어 광파이버로서 중요한 소재이며 반도체에서는 주로 Dry Etch와 Diffision공정에 사용됩니다. 내열, 내열충격, 내약품성을 이용하여 이화학 실험기구나 시계, 통신기 등 수정 진동자로써 사용되고 광 파이버는 광일렉트로닉스 진보에 따라 광학부품으로 사용이 점점 증가하는 추세 입니다. Tube류, BOAT류, WINDOW류, BATH류, ACCESSORY류

74 Ⅵ. QUARTZ 2. 특성 -. 초고순도의 재질적 특성
투명석영 그래스는 무수규산을 높은 온도에서 융융하기 때문에 다른 재질에 비해 불순물의 함량이 적고, 불투명 석영그래슨는 양질의 규석을 원료로 하기 때문에 SiO %이상의 순도로 이루어 진다.    -. 가스 함량이 적다. 반도체 공업에 사용되는 재질은 매우 고순도라야 하며, 고온에서의 안정성이 요구 되므로 이러한 점에서 쿼츠는 다른 재료에 비해 월등히 뛰어나다. -. 비열과 비전도율 투명석영 그래스의 비열은 890 ~1,149 J/kg(20~1,000℃)이며, 열전도율은 0℃에서 1.3 W/mk, 100℃에서 1.5 W/mk이다. 불투명 석영 그래스의 비열은 투명 그래스와 거의 같은 정도이지만 열전도율은 다소 낮은 편이다. -. 뛰어난 전기절연성 쿼츠는 전기전도를 생기게 하는 알칼리 서운을 거의 포함하고 있지 않는 부도체 상태이므로 측정기나 통신기종에 없어서는 안 될 절연체로 널리 이용되고 있다. -. 열팽창이 매우적다.

75 Ⅵ. QUARTZ 3. 제조방법

76 Ⅵ. QUARTZ 4. 물리적 특성 Degree of purity(%) 순도 초고순도 Density (g/cc) 밀도 2.2
Bending Strength (Mpa) 꺽임강도 149 Vickers Hardness 경도 950 Thermal Expansion (10-6/k) 열팽창율 0.5 Thermal Conductivity (W/mk) 열전도도 1.66 Thermal Shock Resistance (△T°C) 열충격 >1000 Max. Service Temparature (°C)최고 사용온도 1200 Electrical Resistacne (Ω. ㎝)절연 저항 1018 Dielectric Constant (MHz) 유전상수 3.58 Oxidization Resistacen 내 산화성 ◎ Uses 용도 반도체용, 산업용, 이화학용

77 Ⅶ. Si-SiC 1. 정의 실리콘 카바이드(Si-SiC)는LP-CVD 공정에 이용되는 기존의 실리콘이나 석영소재에 비해 열전도성과 내식성, 내화학성이 좋고 열팽창률이 낮아 장기간 사용시에도 파손의 우려가 적은 화합물 소재입니다. 고순도 Si-SiC 치구류는 1,200℃이상의 고온조건에서도 안정하기 때문에 반도체 확산 공정 및 상압 CVD, LP-CVD공정에서 품질 및 효율향상 등에 크게 기여할것으로 기대되고 있습니다. 미세조직 제어기술 및 고인성 탄화규소는 산업용 및 구조용 탄화규소 부품인 절삭공구, 메카니컬씰, 고온, 스프링, 엔진부품 등으로 개발될 수 있고 현재 활발한 연구 개발을 통해 실제 부품제조에 응용하기 위한 노력이 계속되고 있습니다.

78 Ⅶ. Si-SiC 2. 특성 -. 화학적 성질 탄화규소는 화학적으로 매우 안정한 화합물로 HCI, HF, H2, H2SO4, NaOH등의 용액에 침식되지 않습니다.    -. 전기적, 기계적 성질 순수한 탄화규소 단결정은 상온에서 절연체지만, 불순물의 종류나 양에 따라 성질이 크게 달라집니다. -. CVD-SiC 코팅 제품 SiC표면에 CVD코팅시 표면의 막이 더욱 치밀질이 되어 불순물원소의 확산 방출을 막아주고, 대부분의 산성용 액에 대해 내식성이 증가됩니다

79 Ⅶ. Si-SiC 3. 제조방법

80 Ⅶ. Si-SiC 4. 물리적인 특성 Degree of purity(%) 순도 99.99 Density (g/cc) 밀도
3.02 Bending Strength (Mpa) 꺽임강도 250 이상 Vickers Hardness 경도 2000 Thermal Expansion (10-6/k) 열팽창율 4.5 Thermal Conductivity (W/mk) 열전도도 180 Thermal Shock Resistance (△T°C) 열충격 450 Max. Service Temparature (°C)최고 사용온도 1300 Oxidization Resistacen 내 산화성 ◎ Uses 용도 반도체용

81 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-1. 이론적 특성 CARBON STEELS로 시작한 세계산업은 오랜 세월이 지나, STAINLESS STEELS를 개발함과 동시에 고도 성장을 이루게 되었고, 현재에 이르러 쓰임새 또한 보편화 되었다. 산업의 다양한 요구로 합금소재 개발은 꾸준히 연구의 대상이 되었다. 그 결과 많은 합금이 개발되고, 그 대표적인 합금이 바로 SPECIAL METALS사의 제품들이다. NI과 Cr, Fe 합금은 내열, 내산화성을 높였고, Mo와 W를 첨가하면서 내부식를 한층 강화시켰디. 니켈합금의 용융점은 1500℃이하이다. 그이상 온도의 사용은 냉각기술을 이용하여 일부에서 사용하지만, 근본적인 초고온 내산. 내부식에 장기간 사용할 수 있고 경제성있는 대체합금 개발에 전세계일류금속업체들은 연구에 몰두하고 있다.

82 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-2. 종류 합금계 MAIN ALLY 특 성 Ni-Cu MONEL -400 -405
-K-500 Ni-Cu계는 Ni 및 Cu가 각각의 열역학적 성질로부터 고찰할 때 내산화성과 내환원성을 나타내는 원소이기 때문에 내식성을 나타낸다고 생각된다. 또한 Fe의 존재는 특히 고온 중에서의 내식성피막형성에 유효하다. Ni-Cu-Fe INCONEL 600               -601               -718 Ni-Cr-Fe계는 Cr을 함유함으로써 내산화성이 좋아진다. 그렇지만 고함량 Ni합금임에도 불구하고 고온고압수중에서 응력이 걸리면 입계균열현상이 생긴다. 이와같은 경향은 고함량 Ni austenite계 합금에서 공통적으로 일어나는 현상으로 Ni-Mo계에서도 이와 같은 현상이 나타난다. Ni-Mo HASTELLOY-B Ni-Mo계는 Mo을 다량 함유함으로써 내염산성이 좋아져 내염산합금으로서 알려져있다. 내염산성은 Fe함량에 따라 달라지며 Nb, V등의 첨가는 내식성과 기계가공성에 좋은 영향을 미친다. 그리고 Cu, W 및 미량의 Ti를 첨가함으로써 용접성, 연성등이 향상된다. Ni-Cr-Mo-W HASTELLOY C-276 INCONEL 625 Ni-Cr-Mo-W계는 Cr을 비교적 다량 함유하기 때문에 내산화성이 현저하게 향상된다. 이 합금은 열에 대한 영향이 상당히 예민하여 열처리운동, 시간, 냉각속도 등에 의해 여러 가지 복잡한 석출물을 생성시키기 때문에 입계부식이 발생된다. 이를 방지하기 위해서는 고온상태에서 급냉시키는 것이 좋다. 또한 이 계열의 합금은 염화물에 의한 공식에 대해서도 austenite계 스테인리스스틸보다는 상당히 양호한 내식성을 나타난다. Ni-Cr-Fe-Mo HASTELLOY-X Alloy G-3 Ni-Cr-Fe-Mo계 합금은 Ni-Cr-Mo계 합금보다는 Cr가 많아지고 Mo는 적어지기 때문에 산화성환경에 대해 내식성이 좋아진다. 응력부식균열, 공식 등에 대해서도 내구성이 좋다. Ni-Cr-Fe-Mo-Cu INCOLOY 825 Ni-Cr-Fe-Mo-Cu계 합금은 Cu가 더욱 많이 함유되므로 내황산성이 좋아진다. Ni-Cr-Co-W 텅스텐 코발트합금 Ni-Cr-Co-W계 합금종류는 MAR-M 002 / MAR-M200 / MAR-M247 / MAR-M509 / MAR-M302 / Hs-21 / Rene41 / CMSX-3 / W1-5 / Airesist-13.

83 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-3. 내열용 고온에서의 각종 환경에 내산화성, 내고온성, 내고온 부식성 또는 고온강도를 유지하는 NI합금강. NI를 주성분으로 CR, FE, W, 기타의 합금원소를 함유하는 수가 많다. 주로 그 조직에 따라서 마르텐사이트계, 페라이트계, 오스테나이트계 및 석출경화계의 4가지로 분류된다. 또한, NI합금원소의 총량이 약 50%를 넘는 경우는 일반적으로 초내열 합금, 또는 내열 합금이라 부른다. 따라서 내열합금의 개념은 무수한 강종으로 나누어져 있어 350~650℃ 정도에 사용되는 보일러등 기타 보온기기용, 일반 스테인레스강 강질(STS 304, 430, 410E등)등이 있다. 특히 내열강 INCONEL종은 고온 내열 설비에 우수한 강재특성을 지니고 있으며 주요 사용용도를 보면 열처리로, 초고온전기로, 세라믹소성로, 연구소시험로, 진공로, 공업로, 로머플, 보일러등 내열을 요구하는 설비에 우수한 강재다.

84 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-4. 내열, 내부식용 내열, 내부식강은 내열강에 MO,W를 첨가하여 내열온도는 내열강에 비해 다소 떨어지지만 내부식쪽을 향상시킨 NI합금강이다. 스테인레스의 예를 들자면 304에 MO를 3%첨가하여 316내부식강으로 널리 사용하고 있다. NI 합금으로는 인코넬625, 825, 718등등이 있고, 하스텔로이 X, HA 230등 나열하기 버거울 정도로 많다. 주요 사용처로는 열교환기, 반도체설비부품, 공해 방지설비, 해양설비, 밸로우즈, 고온노즐.....

85 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-5. 내부식용 내부식 니켈합금은 내열보다는 내부식에 중점을 두고 개발된 금속으로, 니켈, 몰리브덴, 크롬, 텅스텐, 철등의 주요원소로 합금된 금속이다. 대표적인 금속으로는 스텐레스계에서는 316이고, 니켈합금계로는 하스텔로이-C, B가 있다. 주요 사용처로는 화학플랜트화학반응장치, 반도체불소가스접촉부, 열교환기, 부식배관자재, 염소가스 및 부식성 가스 접촉부, 판형열교환기등.. 순수니켈은 가성소다설비, 전기전자부품에 주로 사용하고, 모넬은 해수관련플랜트, 선박부품 및 볼트, 너트, 샤프트에 주로 사용된다.

86 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-6. 전자부품, 정밀기기용
전자부품소재로서는 순수니켈과 니켈, 철, 코발트, 합금이 주로 반도체 부품으로 사용된다. 대표적인 소재로는 인바 등이 있고, 코바도 널리 사용된다. 이외에도 무수히 많다. INVAR(인바)은 상온에서 선팽창 계수가 상당히 작다. (보통 철의 10분의 1정도) Ni 36%, 나머지는 Fe인 Fe-Ni합금이다. 표준척이나 측량척, 바이메탈, 시계추, 기타 계측기의 재료로 사용된다. 여기에 Co 5%를 첨가한 초 불변강 (인바 32-5)도 있다. KOVAR(코바)는 Ceramic과 Glass의 열팽창특성과 적합한 소재로서 다양한 반도체 부품 및 전자 제품의 Sealing 및 접합 소재로 적용되고 있다.

87 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-3. 종류

88 Ⅷ. 기타특수 재료 1. Ni 합금 계 1-3. 종류