Fabrication of $\textrm{MoSi}_2$ Heating Elements

이규화몰리브덴 고온발열체의 제조에 관한 연구

  • 김원백 (한국자원연구소 자원활용.소재연구부) ;
  • 심건주 (한국자원연구소 자원활용.소재연구부) ;
  • 장대규 (한국자원연구소 자원활용.소재연구부) ;
  • 서창열 (한국자원연구소 자원활용.소재연구부)
  • Published : 1997.09.01

Abstract

이규화몰리브덴 고온발열체의 제조공정을 개발하였다. 원료분말은 상용 MoSi$_{2}$분말이었으며 Bentonite, Si$_{3}$N$_{4}$, B, ThO$_{2}$를 각각 가소제와 첨가제로 사용하였다. 이들은 진공압출, 소결, 단자부 기계가공, U자형 성형, 용접 등의 과정을 거쳐 U자형 발열체로 제조되었다. 사용제품의 분석결과 최근 사용온도가 크게 증가된 것으로 알려진 190$0^{\circ}C$용 발열체는 다량(33wt%)의 W이 Mo을 치환하고 있는 것으로 나타났다. 발열체의 전기비저항은 겉보기 밀도가 증가함에 따라 급격하게 감소하는 경향을 보였으며 첨가물들의 영향은 미미하였다. 1400-1$600^{\circ}C$에서 용접한 경우 용접면에서의 전기비저항은 비용접부보다 낮았으며 용접온도가 증사함에 따라 감소하였다. 발열시험결과 제조된 발열체는 표면온도가 1$700^{\circ}C$이하에서는 문제가 없었으며 175$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 원형의 융기가 표면에 발생하면서 급속하게 파괴되었다. 이 융기는 X-선 회절분석결과 SiO로 밝혀졌으며 따라서 발열체의 파괴는 MoSi$_{2}$/SiO$_{2}$계면에서의 Si(in MoSi$_{2}$) + SiO$_{2}$=2SiO(g)반응에 으해 일어나는 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. U. S. Patent 3,027,331 Electric Resistance Heating Elements and Their Manufacture N.G.Schrewelius
  2. U. S. Patent 2,898,660 Method for Improving the High-Temperatuer Strength and Other Properties of Molybdenum Disilicide and Other Intermetallic Compounds W.A.Maxwell
  3. U. S. Patent 2,747,260 Metal-Ceramic Materials and Method of Making the Same G.M.Carlton;L.S.Busch
  4. Poroshkovaya Metallurgiya v.188 no.8 Sintering of Molybdenum Disilicide Produced by Self-propagating High Temperature Synthesis V.G.Kayuk;M.A.Kuzenkova;S.K.Dolukhanyan;A.R.Sarkisyan
  5. 日本特許 公報 (A) 昭44-18742 MoSi₂發熱體の 製造方法 本間一元;玲木英雄;保科健
  6. 대한금속학회지 v.32 no.7 자전고온합성법에 의한 이규화몰리브덴의 제조에 관한 연구 심건주;장대규;서창열;김원백;조통래
  7. 한국동력자원연구소 보고서 고온발열체 이규화몰리브덴의 제조와 성형에 관한 연구 심건주;장대규;서창열
  8. 한국동력자원연구소 보고서 고온발열체 이규화몰리브덴의 제조와 성형에 관한 연구 심건주;김원백;장대규;서창열
  9. Designation:F43-83,ASTM Standard Test Methods for Resistivity of Semiconductor Materials ASTM
  10. J. Less-common Metals v.163 Dong-bok Lee;G.simkovich
  11. J. Appl. Phys. v.30 J.Richards;A.Crocker