HIP(Hot Isostatic Press)
1. HIP 기술개요
고온·고압 기반의 첨단 소재 제조 기술
HIP(Hot Isostatic Pressing)는 고온 환경( Max.2,000℃ )과 초고압( 1,000kg/cm2 ~ 2,000kg/cm2 )의 불활성 가스를 동시에 적용하여 소재 내부의 기공(Porosity)을 제거하고, 고밀도화 및 기계적 특성을 향상시키는 첨단 공정 기술입니다.
등방압(Isostatic Pressure)을 기반으로 제품 전체에 균일한 압력을 가함으로써 일반 소결 및 열처리 공정으로 제거하기 어려운 내부 결함까지 제거하고, 탄화물과 Binder의 결합을 더욱 단단하게 하여 합금의 기계적 성질을 향상하여 부품의 수명을 향상하고 고신뢰성 첨단 부품 제조에 적용됩니다.
HIP 기술은 반도체·항공우주·에너지·방산·첨단소재 산업에서 핵심 제조 기술로 활용되고 있으며, 최근에는 Additive Manufacturing (적층제조) 분야와 결합되어 차세대 고기능 부품 제조 기술로 주목받고 있습니다.
2. HIP 매커니즘
• Plastic Deformation (소성 변형) : 압력에 의해 기공 주변 소재가 변형되면서 기공이 감소
• Creep Deformation (크리프 변형) : 고온에서 시간 의존적 변형이 발생하여 기공 제거 촉진
• Diffusion Bonding (확산접합) : 원자 확산에 의해 입자 간 결합 형성
• Sintering Densification (소결 치밀화) : 기공 감소와 함께 밀도가 증가하는 현상
3. HIP 기술 장점
• Internal Porosity Removal (내부 기공 제거)
- 주조품이나 소결품의 내부 기공 제거
• High Density (고밀도화)
- Nearly Full Density 수준의 고밀도 소재 제조 가능
• High Reliability (고신뢰성)
- 장기 신뢰성이 요구되는 핵심 부품 제조 가능
• High Performance (고성능)
- 고강도·고내열·고내식 특성 확보 가능
• Near-Net Shape (최종형상 근접 제조)
- 후가공 최소화를 통한 생산성 향상 및 원가 절감
• Uniform Quality (균일 품질)
- 등방압 기반의 균일 밀도 확보 가능
• Advanced Manufacturing (첨단 제조기술)
- 첨단 소재 및 고기능 복합 구조체 제조 가능
4. HIP 적용 분야
► HIP 적용 산업
• 우주항공산업 : 터빈 블레이드 및 엔진부품(티타늄,Superalloy)
• 방위산업 : 미사일 발사 추진체
• 자동차산업 : 엔진부품, 변속기부품
• 에너지산업 : 원자력부품, 인공태양 부품, SMR, 석유/가스의 고압환경 부품
• 3D Printing산업 : 금속 3D Printing 부품
• 전자산업 : PVD Sputtering Target, 정전척, 신 재료 개발
• 일반산업 : 공구, 금형
► HIP 적용 기술
| 적용 기술 | 적용 제품 |
| Canning HIP을 통한 분말소결 |
- 분말고속도강/분말합금강 : 주조를 통해 생산하기 어려운 재료 - MMC(Metal Matrix Composite, 금속복합재료) - 고융점 금속/세라믹/써멧 - 고순도 타겟(99.999%, 99.9999%) - 철계/비철계 합금 |
| Canning HIP을 통한 동종 혹은 이종 소재의 확산접합 |
- 이종 금속 간의 접합 – 확산접합 → 반도체 스퍼터링 타겟(Ta/Cu, Ti/Al), 핵융합 발전 부품 - 금속과 분말의 접합 – 분말 소결과 확산접합 → 압연롤, 기타롤, 선박엔진노즐 - 브레이징이나 용접으로 제조가 어려운 부품 ( 금속과 세라믹 ) - 복잡한 3차원 구조를 갖는 부품 → 밸브 - 일부분에 분말을 접합할 경우 - 복합재료의 제조 |
| 주조재, 소결재의 기공제거 및 밀도 향상 | - 분말소결품 ( Alloy-TiC, 초경합금, 써멧, 세라믹 ) - 주조품 ( Al/Ti Alloy, Superalloy(Ni,Co), 스테인레스, 레진 ) - Metal 3D Printing 제품 - 정전척 밀도 향상 및 경도 향상 |
| 사용재의 물성 확보 | - 사용재의 회복으로 신품의 90% 성능 ( Turbine Blade ) → 기계적 성질 향상 → 피로수명 향상 |
5. 코나솔의 HIP 기술
▶ 국내 최초 HIP 기술 확보(1994년)
• 선박노즐 MAN 승인, 미사일 발사 추진체 승인
• 사용재 Turbine Blade HIP 처리 기술 확보( KPS 과제 완료 : 2004년 )
• 주조재 물성향상 ( Super Alloy, 순수 Metal 및 Alloy, Lost Wax 주조품 )
• 소결재 물성향상 ( 초경합금, Ceramic, Metal Injection Molding 부품 )
• 3D Printing 부품의 기공 제거
• 분말 소결 ( Metal & Alloy Powder, Metal Matrix Composite, Ceramic )
- 분말 제조 - Canning HIP – 완성품 라인업
- 분말합금강, 분말고속도강, Super Alloy 양산
• 이종/동종소재의 접합 ( Metal/Metal, Metal/Ceramic, Powder/Metal )
- 이종 Metal/Metal : 반도체 타겟 이종접합 제조 기술 ( 2011년~ ) : 25,000개 이상 접합
- Powder/Metal : Roll & Roller ( Mill, Pinch, Looper, Transfer, Guide, Forming…..)
▶ 독보적인 Canning HIP 기술 ( 2000년~ ) : 약 100개/월 생산
• Near Net Shape 기술 확보 ( 노즐, 벨브, 이방향 부품… )
- SMR 필요 기술
▶ HIP 부품 국산화 기술 확보