- ▸구운 카본 그라파이트 링은 10%-20%의 다공성을 가지며, 함침 목표는 개방 다공률 2% 이하로 GB/T 566에 명시된 밀도 요구 사항을 충족합니다.
- ▸진공 단계는 일반적으로 -0.095 MPa 이하에서 30-60분간 유지하여 상호 연결된 기공 내 공기를 제거합니다.
- ▸함침 압력은 보통 0.6-1.0 MPa이며 1-4시간 유지합니다; 유지 시간이 길어질수록 침투 깊이가 증가합니다.
- ▸수지 점도는 침투를 제어하며, 일반적으로 30-80 mPa·s가 적합합니다; 150 mPa·s 이상인 경우 두꺼운 벽 링은 완전 침투가 어렵습니다.
- ▸경화 시 가열 속도는 5-10℃/h를 유지해야 하며, 너무 빠른 가열은 휘발성 물질을 증발시켜 다공성을 재생성합니다.
- ▸2~3회의 함침-경화 사이클이 일반적이며, 각 사이클마다 약 3%-8%의 중량 증가가 발생합니다; 안정적인 중량 증가는 완전 침투를 의미합니다.
카본 그라파이트 링은 먼저 "구움" 과정을 거친 후 "함침"됩니다. 구움 과정에서 바인더가 탄화되어 상호 연결된 모세관 기공 네트워크가 형성되며, 일반적으로 10%-20%의 다공률을 가집니다. 이 기공들이 채워지기 전까지는 매체가 링 벽을 통해 바로 스며들어 링이 밀봉되지 않습니다. 함침은 기공을 액체 수지 또는 금속으로 채우는 과정이며, 진공-압력 처리가 현재 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.
I. 왜 진공이 먼저인가
대기압 상태에서는 수지가 모세관 작용으로 1-2 mm만 침투하는데, 이는 갇힌 공기가 액체에 반발하기 때문입니다.
진공은 그 공기를 제거하고 통로를 열어줍니다. 표준 절차는 다음과 같습니다:
1.링을 60-80℃로 예열하고 오토클레이브에 적재 — 따뜻한 수지가 더 잘 흐릅니다.
2.-0.095 MPa 이하(대략 절대압 5 kPa)로 진공을 걸고 30-60분 유지합니다.
3.진공 부족이 가장 흔한 실패 원인입니다 — 잔류 공기가 압력 단계에서 기공 깊숙이 밀려 들어가 막힘을 유발합니다.
유지 시간은 벽 두께에 따라 달라지며, 20 mm 미만 벽은 30분이면 충분하고, 두꺼운 벽이나 대형 링은 60분 이상 필요합니다.
II. 압력 단계: 압력과 유지 시간
진공이 형성되면 수지가 용기에 유입되고, 이후 압력을 가해 OD(외경) 표면에서부터 기공 네트워크 깊숙이 수지를 밀어 넣습니다.
- 일반 압력은 0.6-1.0 MPa이며, 고밀도 부품은 1.2-1.5 MPa를 사용할 수 있습니다.
- 유지 시간은 벽 두께와 수지 점도에 따라 1-4시간입니다.
- 압력이 무조건 높다고 좋은 것은 아닙니다: 얇은 링은 과도한 하중으로 변형되거나 미세 균열이 생길 수 있습니다.
침투는 모세관 흐름 물리학을 따르며, 유지 시간이 압력보다 더 직접적인 영향을 미칩니다. 2시간 유지와 30분 유지의 차이는 침투 깊이에서 수 밀리미터 차이가 날 수 있습니다. 중량 증가는 실질적인 지표로, 첫 사이클에서 보통 3%-8% 증가하며, 두 번째 사이클에서 1% 미만의 증가가 나타나면 완전 침투를 의미합니다.
III. 경화: 과소평가된 단계
경화는 단순한 "건조"가 아닙니다. 수지는 중합 반응을 통해 작은 분자를 방출하는데, 온도 상승 속도가 너무 빠르면 그 휘발성 물질이 기공 내에서 증발해 기포를 형성하여 함침을 손상시킵니다.
1.5-10℃/h 속도로 단계별 유지하며 가열합니다.
2.최종 경화 온도는 수지 시스템에 따라 다르며, 페놀 수지는 보통 150-180℃에서 경화됩니다.
3.경화 후에는 가공 여유를 남겨야 하며, 수지 함량이 높은 표면층은 정밀 연마 시 제거됩니다.
IV. 수지 점도와 다공성
점도는 물리적 병목 현상입니다. 함침 수지 점도는 보통 30-80 mPa·s로 관리하며, 150 mPa·s 이상이면 올바른 압력에도 20 mm 이상 두꺼운 벽을 침투하지 못합니다.
함침-경화-재함침 사이클은 보통 2-3회 반복합니다. 최종 목표는 개방 다공률 2% 이하이며, 수압 또는 공기 시험에서 누수가 없어야 합니다. 잘 함침된 에폭시 또는 페놀릭 그라파이트는 원재료의 150-200 MPa 압축강도에서 250-300 MPa 급으로 상승하며, 화학 저항성도 향상됩니다.
V. 품질 관리 포인트
- 각 로트별로 다공성(흡수율 또는 수은 침투법) 샘플링 검사
- 링별 중량 증가 기록; 중량 미달 링은 재함침 처리
- 경화 후 치수 재측정 — 수지 팽창으로 크기가 0.05-0.1 mm 변동 가능
Huahao Sealing은 안휘성 六安市 Lu'an에 위치한 공장에서 함침, 경화, 래핑 및 검사를 자체 완료하며, 개별 링별 다공성 및 압력 등급 검증을 거친 맞춤형 함침 그라파이트 링을 출하합니다. 진공 수준, 압력, 유지 시간, 경화 곡선은 상호 연동되어 있으며, 어느 하나라도 미흡하면 최종 다공성 수치는 이후 공정에서 회복할 수 없습니다.