흔히 인조흑연의 제조공정이라 함은 코크스를 분쇄하여 결합재와 혼합하고, 성형, 탄화과정을 거쳐서 제조한다. 또한 제조된 벌크흑연을 가공 후 높은 열전도성, 고온강도, 전기전도도 및 내식성, 내마모성 등 전기·전자재료, 기계재료, 우주항공재료 등의 용도로 제품화 된다. 이로 인해 가공 후 남은 흑연은 전량 폐기처리 되고 있는 실정이다. 본 연구는 가공 후 남은 흑연 폐기물(이하 가공부산물)을 이용하여 제조된 벌크흑연의 입도분포에 따른 기계적 특성 변화를 논의하였다. 충전재를 입도별로 분급 후 결합재와 혼합하여 일축가압성형을 진행하였다. 탄화는 700℃ 질소분위기에 진행하였으며, 입도 변화를 확인하기 위해 밀도, ...
흔히 인조흑연의 제조공정이라 함은 코크스를 분쇄하여 결합재와 혼합하고, 성형, 탄화과정을 거쳐서 제조한다. 또한 제조된 벌크흑연을 가공 후 높은 열전도성, 고온강도, 전기전도도 및 내식성, 내마모성 등 전기·전자재료, 기계재료, 우주항공재료 등의 용도로 제품화 된다. 이로 인해 가공 후 남은 흑연은 전량 폐기처리 되고 있는 실정이다. 본 연구는 가공 후 남은 흑연 폐기물(이하 가공부산물)을 이용하여 제조된 벌크흑연의 입도분포에 따른 기계적 특성 변화를 논의하였다. 충전재를 입도별로 분급 후 결합재와 혼합하여 일축가압성형을 진행하였다. 탄화는 700℃ 질소분위기에 진행하였으며, 입도 변화를 확인하기 위해 밀도, 기공률, 기계적 특성 및 전기적 특성을 분석하였다. 또한 입도별 Size를 확인하기 위해 전계방사형 주사 전자현미경(FE-SEM)을 이용하여 입도를 확인하였으며, 굴곡강도 후 파단면 미세조직 관찰을 하였다. 또한 입도별로 성형체의 단면을 광학현미경을 이용하여 확인하였다. 입도별로 분석한 결과, 평균 입자 크기가 54.09㎛일 때 밀도 및 기공률은 1.38g/cm3로 우수한 특성을 보였다. 이는 결합재의 영향으로 볼 수 있으며, 결합재보다 작은 입자의 경우, 탄화과정에서 충전재와 결합재가 혼합되어 있던 벌크흑연에 결합재의 팽창으로 주위 충전재 입자들을 밀어 내어 더 큰 기공으로 형성한다고 판단된다. 50.09㎛이하의 입자에서 결합재의 팽창으로 큰 기공들을 광학현미경을 이용하여 관찰하였으며, TGA분석을 통해 열분해 온도를 확인하였다. 쇼어경도의 경우 입자크기가 작을수록 경도 값은 높았으며, 10.62㎛에서 평균 72.3HsD 값을 확인하였다. 압축강도의 경우 밀도 및 기공률 분석과 같은 경향성을 확인하였으며, 54.09㎛에서 43.14MPa로 높은 강도값을 확인 하였다. 이는 입자크기에도 영향을 미치나 입자크기 보다는 벌크흑연 내부의 기공에 더 큰 영향을 미친다고 판단된다. 굴곡강도의 경우 쇼어경도와 경향성이 같으며, 작은 입도인 10.62㎛에서 23.08MPa로 가장 높은 강도 값을 가졌다. 이는 벌크흑연 내부 기공보다는 입자크기에 영향을 더 미치며, 벌크흑연 파단 시 균열이 입자주위를 타고 파단 되어 입도가 작을수록 높은 강도 값을 가진다고 판단된다. 이는 굴곡강도 후 파단면 분석에서 확인하였으며, 충전재끼리 붙어있던 위치를 확인 할 수 있었다. 이는 입자와 입자 사이를 뜯어 낸듯한 느낌을 받을 수 있었다. 벌크흑연의 고유저항은 벌크흑연 내부 기공보다는 입자크기에 더 큰 영향이 있음을 확인하였다. 입도가 가장 큰 126.64㎛에서 전기전도성이 우수하였다. 따라서 벌크흑연 제조 시 등방성 흑연 분말의 입도에 따라 기계적 특성 값에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이는 향후 각 연구 특성에 맞는 벌크흑연 제조 가능성을 제시하였다. 또한, 벌크흑연의 기계적강도 제어 기술의 기초자료로 활용되기를 기대한다.
흔히 인조흑연의 제조공정이라 함은 코크스를 분쇄하여 결합재와 혼합하고, 성형, 탄화과정을 거쳐서 제조한다. 또한 제조된 벌크흑연을 가공 후 높은 열전도성, 고온강도, 전기전도도 및 내식성, 내마모성 등 전기·전자재료, 기계재료, 우주항공재료 등의 용도로 제품화 된다. 이로 인해 가공 후 남은 흑연은 전량 폐기처리 되고 있는 실정이다. 본 연구는 가공 후 남은 흑연 폐기물(이하 가공부산물)을 이용하여 제조된 벌크흑연의 입도분포에 따른 기계적 특성 변화를 논의하였다. 충전재를 입도별로 분급 후 결합재와 혼합하여 일축가압성형을 진행하였다. 탄화는 700℃ 질소분위기에 진행하였으며, 입도 변화를 확인하기 위해 밀도, 기공률, 기계적 특성 및 전기적 특성을 분석하였다. 또한 입도별 Size를 확인하기 위해 전계방사형 주사 전자현미경(FE-SEM)을 이용하여 입도를 확인하였으며, 굴곡강도 후 파단면 미세조직 관찰을 하였다. 또한 입도별로 성형체의 단면을 광학현미경을 이용하여 확인하였다. 입도별로 분석한 결과, 평균 입자 크기가 54.09㎛일 때 밀도 및 기공률은 1.38g/cm3로 우수한 특성을 보였다. 이는 결합재의 영향으로 볼 수 있으며, 결합재보다 작은 입자의 경우, 탄화과정에서 충전재와 결합재가 혼합되어 있던 벌크흑연에 결합재의 팽창으로 주위 충전재 입자들을 밀어 내어 더 큰 기공으로 형성한다고 판단된다. 50.09㎛이하의 입자에서 결합재의 팽창으로 큰 기공들을 광학현미경을 이용하여 관찰하였으며, TGA분석을 통해 열분해 온도를 확인하였다. 쇼어경도의 경우 입자크기가 작을수록 경도 값은 높았으며, 10.62㎛에서 평균 72.3HsD 값을 확인하였다. 압축강도의 경우 밀도 및 기공률 분석과 같은 경향성을 확인하였으며, 54.09㎛에서 43.14MPa로 높은 강도값을 확인 하였다. 이는 입자크기에도 영향을 미치나 입자크기 보다는 벌크흑연 내부의 기공에 더 큰 영향을 미친다고 판단된다. 굴곡강도의 경우 쇼어경도와 경향성이 같으며, 작은 입도인 10.62㎛에서 23.08MPa로 가장 높은 강도 값을 가졌다. 이는 벌크흑연 내부 기공보다는 입자크기에 영향을 더 미치며, 벌크흑연 파단 시 균열이 입자주위를 타고 파단 되어 입도가 작을수록 높은 강도 값을 가진다고 판단된다. 이는 굴곡강도 후 파단면 분석에서 확인하였으며, 충전재끼리 붙어있던 위치를 확인 할 수 있었다. 이는 입자와 입자 사이를 뜯어 낸듯한 느낌을 받을 수 있었다. 벌크흑연의 고유저항은 벌크흑연 내부 기공보다는 입자크기에 더 큰 영향이 있음을 확인하였다. 입도가 가장 큰 126.64㎛에서 전기전도성이 우수하였다. 따라서 벌크흑연 제조 시 등방성 흑연 분말의 입도에 따라 기계적 특성 값에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이는 향후 각 연구 특성에 맞는 벌크흑연 제조 가능성을 제시하였다. 또한, 벌크흑연의 기계적강도 제어 기술의 기초자료로 활용되기를 기대한다.
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