KR101138784B1 - A manufacturing method of Poromeric form - Google Patents
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Abstract
본 발명은 융점이 다른 이종(異種) 금속재료를 혼합하여 성형체를 형성하고, 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료를 선택적으로 제거하여 형성된 다공질 성형체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a porous molded body formed by mixing a dissimilar metal material having different melting points to form a molded body, and selectively removing a metal material having a relatively low melting point among dissimilar metal materials.
본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법은, 서로 다른 융점을 가지는 이종(異種) 금속재료인 타이타늄(Ti)과 주석(Sn)을 준비하는 재료준비단계와; 상기 이종 금속재료가 혼합된 혼합재료의 전체 중량에 대하여 20 내지 60 중량%의 주석(Sn)과 잔부(殘部)인 타이타늄(Ti)이 포함되도록 혼합하는 재료혼합단계와; 혼합된 금속재료를 가압하여 성형체를 형성하는 성형단계와; 상기 타이타늄(Ti)과 주석(Sn) 각각의 융점 사이의 온도로 성형체를 가열하여 주석(Sn)만 선택적으로 용융시켜 성형체 외부로 분리함으로써 기공을 형성하는 기공형성과정과, 상기 기공이 형성된 타이타늄(Ti) 성형체를 소결하여 기공이 형성된 타이타늄(Ti) 성형체와 대응되는 형상의 다공질 성형체를 형성하는 소결과정을 포함하는 성형체형성단계로 이루어진다.The method for producing a porous molded article according to the present invention includes a material preparation step of preparing titanium (Ti) and tin (Sn), which are dissimilar metal materials having different melting points; A material mixing step of mixing 20 to 60% by weight of tin (Sn) and titanium (Ti) as the remainder with respect to the total weight of the mixed material in which the dissimilar metal material is mixed; Forming a molded body by pressing the mixed metal material; A pore-forming process of forming pores by heating the molded body at a temperature between the melting point of each of the titanium (Ti) and tin (Sn) and selectively melting only tin (Sn) to separate the outside of the molded body; The molded body forming step includes a sintering process of sintering the molded body to form a porous molded body having a shape corresponding to that of the formed titanium (Ti) molded body.
이종(異種)금속, 분말, 입자, 와이어(wire), 성형체, 융점, 다공질 Dissimilar metals, powders, particles, wires, shaped bodies, melting points, porous
Description
도 1 은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법을 순서대로 나타낸 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which showed the manufacturing method of the porous molded object by this invention in order.
도 2 는 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.2 is a process flow chart showing a method for producing a porous molded article according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 일단계인 성형체형성단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.3 is a process flow chart showing in detail a step of forming a molded article in a method of manufacturing a porous molded article according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 다공질 성형체에 대한 비교예의 실물 표면 확대 사진.4 is an enlarged photograph of the actual surface of a comparative example for the porous formed article according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 제1실시예에 따라 제조된 다공질 성형체의 실물 표면 확대 사진.5 is an enlarged photograph of the actual surface of the porous molded body manufactured according to the first embodiment in the method of manufacturing a porous molded body according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 제2실시예에 따라 제조된 다공질 성형체의 실물 표면 확대 사진.Figure 6 is an enlarged photograph of the actual surface of the porous molded article prepared according to the second embodiment in the method for producing a porous molded article according to the present invention.
도 7 은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 제3실시예에 따라 제조된 다공질 성형체의 실물 표면 확대 사진.Figure 7 is an enlarged photograph of the actual surface of the porous molded body produced according to the third embodiment in the method of manufacturing a porous molded body according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 제4실시예에 따라 제조된 다공질 성형체의 실물 표면 확대 사진.8 is an enlarged photograph of the actual surface of the porous formed article manufactured according to the fourth embodiment in the method of manufacturing a porous formed article according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 비교예와 실시예에 따라 제조된 성형체의 기공률 및 기공크기를 비교한 표.9 is a table comparing the porosity and pore size of the molded article prepared according to the comparative example and the embodiment in the method for producing a porous molded article according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100. 성형기 200. 기공형성장치100.
210. 케이스 220. 구획부재210.
230. 용기 M . 다공질 성형체230. Container M. Porous molded body
P1. 제1재료 P2. 제2재료 P1. First material P2. Second material
S100. 재료준비단계 S200. 재료혼합단계S100. Material preparation step S200. Material Mixing Step
S300. 성형단계 S400. 성형체형성단S300. Molding step S400. Molded body
S420. 기공형성과정 S440. 소결과정S420. Pore Forming Process S440. Sintering Process
W . 성형체W. Molded body
본 발명은 다공질 성형체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종(異種) 금속재료를 혼합하여 성형체를 형성하고, 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료를 선택적으로 제거하여 높은 융점을 가지는 금속재료가 다공성을 갖도록 한 다공질 성형체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a porous molded body, and more particularly, to form a molded body by mixing dissimilar metal materials, and to selectively remove metal materials having a relatively low melting point among dissimilar metal materials, thereby achieving high melting point. The present invention relates to a method for producing a porous formed article in which the metal material has a porosity.
타이타늄은 일반 철강재료에 비하여 가볍고 내식성이 우수하며, 알루미늄, 마그네슘 등의 비철재료보다 강도가 높고 지구상에서 채굴 가능한 다양한 금속 중 에서 알루미늄, 철, 마그네슘 다음으로 풍부한 금속이다.Titanium is lighter and has better corrosion resistance than general steel materials. It is stronger than nonferrous materials such as aluminum and magnesium, and is the second most abundant metal after aluminum, iron and magnesium.
따라서, 구조용재 및 기능재료로서 기존의 소재를 타이타늄으로 대체하려는 노력이 많이 기울여지고 있으며, 군수장비와 민간산업에 그 수요가 급격한 증가추세에 있고, 특히 항공기, 선박, 석유화학플랜트, 의료용구 등에 적극 활용되고 있다.Therefore, efforts are being made to replace the existing materials with titanium as structural materials and functional materials, and the demand for military equipment and civil industry is increasing rapidly, especially for aircraft, ships, petrochemical plants, medical equipment, etc. It is actively utilized.
근래에는 타이타늄 소재의 장점을 살려 다공체를 제조하는 하려는 연구가 진행되고 있다.In recent years, research is being conducted to manufacture porous materials by taking advantage of titanium materials.
즉, 대한민국 등록특허 제"0393137호"에는 임플란트 표면의 다공질층 형성방법"이 개시되어 있다.That is, Republic of Korea Patent No. "0393137" discloses a method for forming a porous layer on the surface of the implant.
보다 구체적으로는, 상기 종래의 기술은 타이타늄 다공체를 제조하는데 있어서, 타이타늄 분말을 적당한 점결제와 혼합하여 압축성형한 후 성형체를 진공 또는 불활성가스 분위기 하에서 고온으로 가열하여 분말 입자들을 결합시키는 일반적인 소결 방식이 적용된다.More specifically, the prior art is a general sintering method for producing a titanium porous body, by mixing the titanium powder with a suitable caking agent and compression molding and then heating the molded body to a high temperature in a vacuum or inert gas atmosphere to combine the powder particles This applies.
그러나, 이러한 종래의 기술에는 다공체의 기공률과 기공크기를 제어하는에 있어서 원료 분말의 입도, 형상 등에 의존하게 되는데, 이 경우 얻을 수 있는 기공률과 기공크기에 한계가 있다.However, in the related art, the porosity and pore size of the raw material powder are controlled depending on the porosity and the pore size of the porous body. In this case, there are limitations on the porosity and pore size.
또한, 타이타늄 분말을 압축 성형할 때 분말이 부스러지지 않고 성형되려면 점결제를 사용해야 하고, 점결제는 대부분 무기화합물로 이루어져 진공 중에서 소결시 진공로 내부의 진공도를 떨어뜨려 작업의 효율을 저하시키거나, 진공로를 오염시키게 되는 문제점이 있다.In addition, when compacting the titanium powder, a powder must be used to prevent the powder from being shattered, and the binder is mostly made of an inorganic compound. There is a problem of contaminating the vacuum furnace.
한편, 대한민국 공개특허 제10-2009-0099801호에는 금속분말과 솔벤트 및 바인더를 주요성분으로 하여 페이스트 형태의 액상체를 준비하고, 이러한 액상체를 진공펌프 등을 이용하여 우레탄폼 등에 스며들게 한 후, 일정 시간 건조하고 소결과정을 거친 후 가열하여 금속분말을 제외한 나머지를 연소시킴으로써 다공질 성형체가 제조 가능하도록 한 "다공질 성형체의 제조방법"이 개시되어 있다.On the other hand, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0099801 prepared a paste-like liquid with a metal powder, a solvent and a binder as a main component, and after the liquid is soaked in a urethane foam using a vacuum pump, etc., Disclosed is a method for producing a porous molded article, which is dried for a certain time, and then heated and burns the remainder except the metal powder to make the porous molded article.
그러나, 이러한 종래의 기술은 함침, 건조 등의 다수 공정이 요구되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.However, such a conventional technology requires a number of processes such as impregnation and drying, which leads to a problem that productivity is lowered.
그리고, 공정수 증가에 따른 생산성 저하로 인해 제조 원가가 상승하게 되므로 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다.In addition, since the manufacturing cost increases due to the decrease in productivity due to the increase in the number of processes, there is a problem that the price competitiveness is lowered.
또한, 우레탄폼을 연소시에 발생되는 유해 가스로 인해 환경 오염을 야기하게 되어 바람직하지 못하다.In addition, the harmful gas generated during the combustion of the urethane foam causes undesirable environmental pollution.
뿐만 아니라, 복잡한 외형을 갖는 다공체의 제조가 불가능하다.In addition, it is not possible to produce a porous body having a complicated appearance.
즉, 우레탄폼을 복잡한 외형을 갖도록 준비하고 이러한 우레탄폼에 액상체를 스며들게 하여 다공질 성형체의 제조를 시도하게 될 때, 액상체의 흘러내림이 발생하여 결국 제조되는 다공체의 외형은 우레탄폼과 상이한 형상을 갖게 된다.That is, when the urethane foam is prepared to have a complicated appearance and the liquid is infiltrated into the urethane foam to attempt the production of the porous molded body, the flow of the liquid occurs, and the appearance of the porous body finally produced is different from that of the urethane foam. Will have
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 이종(異種) 금속재료를 혼합하여 성형체를 형성하고, 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료를 선택적으로 제거하여 높은 융점을 가지는 금속재료가 다공성을 갖도록 한 다공질 성형체 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve a conventional problem, and more particularly, to form a molded body by mixing dissimilar metal materials, and to selectively remove metal materials having a relatively low melting point among dissimilar metal materials. The present invention provides a porous molded article having a melting point and a porous material, and a method for producing the same.
본 발명의 다른 목적은, 성형체에 부여한 형상과 대응되는 다공질 성형체의 제조가 가능하게 되므로 별도의 성형 및 가공 과정이 불필요하게 되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.Another object of the present invention is that it is possible to manufacture a porous molded body corresponding to the shape given to the molded body, so there is no need for a separate molding and processing process, thereby improving productivity.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다공질 성형체(M)는, 이종(異種) 금속재료를 혼합하여 혼합재료를 형성하고, 상기 혼합재료를 가압 성형한 성형체로부터 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료를 선택적으로 제거하며, 상대적으로 높은 융점을 가지는 금속재료는 소결하여 기공이 형성된다The porous molded body M according to the present invention for achieving the above object is a mixture of dissimilar metal materials to form a mixed material, and from the molded body obtained by pressure molding the mixed material, among the dissimilar metal materials. Metal material with low melting point is selectively removed, and metal material with relatively high melting point is sintered to form pores
상기 이종 금속재료는 타이타늄(Ti)과 주석(Sn)이 적용됨을 특징으로 한다.The dissimilar metal material is characterized in that titanium (Ti) and tin (Sn) are applied.
상기 다공질 성형체는, 9.5 내지 50%의 기공률을 갖는 것을 특징으로 한다.The porous molded body has a porosity of 9.5 to 50%.
상기 기공은, 1 내지 1000㎛ 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.The pores are characterized in that having a size of 1 to 1000㎛.
본 발명에 의한 다공질 성형체 제조방법은, 서로 다른 융점을 가지는 이종(異種) 금속재료를 준비하는 재료준비단계와, 상기 이종 금속재료를 혼합하여 혼합재료를 형성하는 재료혼합단계와, 혼합된 금속재료들을 가압하여 성형체를 형성하는 성형단계와, 상기 성형체(W)를 가열하여 이종 금속재료 중 낮은 융점을 가지는 금속재료만 선택적으로 제거하고, 높은 융점을 가지는 금속재료는 소결하는 성형체형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a porous molded article according to the present invention includes a material preparation step of preparing dissimilar metal materials having different melting points, a material mixing step of mixing the dissimilar metal materials to form a mixed material, and a mixed metal material. Forming a molded body by pressing them, and heating the molded body W to selectively remove only a metal material having a low melting point among dissimilar metal materials, and a metal material having a high melting point to be sintered. It features.
상기 재료준비단계의 이종 금속재료는, 타이타늄(Ti)과 주석(Sn)인 것을 특징으로 한다.The dissimilar metal material of the material preparation step is characterized in that the titanium (Ti) and tin (Sn).
상기 재료준비단계의 이종 금속재료는, 분말, 입자, 와이어(wire) 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.The dissimilar metal material of the material preparation step is characterized in that it has any one of a powder, particles, a wire (wire) shape.
상기 재료혼합단계는, 상기 혼합재료의 전체 중량에 대하여 20 내지 60중량%의 주석(Sn)과 잔부(殘部)인 타이타늄(Ti)을 혼합하는 과정임을 특징으로 한다.The material mixing step is characterized in that the process of mixing 20 to 60% by weight of tin (Sn) and the remaining titanium (Ti) relative to the total weight of the mixed material.
상기 성형체형성단계는, 상기 성형체를 진공 또는 불활성분위기에서 이종 금속재료 각각의 융점 사이의 온도로 가열하는 과정임을 특징으로 한다.The forming body forming step is characterized in that the molding is heated to a temperature between the melting point of each of the dissimilar metal materials in a vacuum or inert atmosphere.
상기 성형체형성단계는, 상기 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료만 선택적으로 용융시켜 기공을 형성하는 기공형성과정과,In the forming body forming step, a pore forming process of selectively melting only a metal material having a relatively low melting point among the dissimilar metal materials to form pores;
상기 이종 금속재료 중 상대적으로 높은 융점을 가지는 금속재료만 소결하여 성형체와 대응되는 형상의 다공질 성형체를 형성하는 소결과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.It characterized in that the sintering process of sintering only the metal material having a relatively high melting point of the dissimilar metal material to form a porous molded body of a shape corresponding to the molded body.
상기 기공형성과정은, 이종 금속재료 각각의 융점 사이의 온도로 성형체를 가열하는 과정임을 특징으로 한다.The pore forming process is characterized in that the process of heating the molded body to a temperature between the melting point of each of the dissimilar metal material.
상기 기공형성과정은, 낮은 융점을 가지는 금속재료를 용융시켜 성형체 외부로 분리하는 과정임을 특징으로 한다. The pore forming process is characterized in that the melting of the metal material having a low melting point to separate to the outside of the molded body.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 높은 기공률을 갖는 다공질 성형체의 제조가 가능하며, 기공의 크기를 제어할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention having such a configuration, it is possible to manufacture a porous molded article having a high porosity, there is an advantage that can control the size of the pores.
이하 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조 공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the porous molded body according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법을 순서대로 나타낸 개략도 이고, 도 2는 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이며, 도 3 은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 일단계인 성형체형성단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도이다.1 is a schematic view showing a method of manufacturing a porous molded article according to the present invention in order, Figure 2 is a process flow chart showing a method for producing a porous molded article according to the present invention, Figure 3 is a method of manufacturing a porous molded article according to the present invention It is a process flowchart showing in detail a step of forming a molded article.
도면과 같이, 본 발명에 의한 다공질 성형체(M)는, 이종(異種) 금속재료를 일정 비율로 혼합하고, 혼합된 혼합재료를 가압하여 성형체를 형성한 후 일정 온도 범위 내에서 가열하여 이종 금속재료 중 어느 하나의 재료만 선택적으로 녹여 제거함으로써 기공이 형성되도록 하였다.As shown in the figure, the porous molded body M according to the present invention is a mixture of dissimilar metal materials at a constant ratio, and pressurized the mixed material to form a molded body, and then heated within a predetermined temperature range to dissimilar metal materials. Only one of the materials was selectively dissolved to remove pores.
이를 위해 상기 다공질 성형체(M)는, 서로 다른 융점을 가지는 이종 금속재료를 준비하는 재료준비단계(S100)와, 상기 이종금속 재료를 혼합하여 혼합재료를 형성하는 재료혼합단계(S200)와, 상기 혼합된 금속재료를 가압하여 성형체를 형성하는 성형단계(S300)와, 상기 성형체를 가압하여 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료만 선택적으로 제거하고, 높은 융점을 가지는 금속재료는 소결하여 기공을 가지는 성형체(M)를 형성하는 성형체형성단계(S400)를 거쳐 제조된다.To this end, the porous molded body (M) is a material preparation step (S100) of preparing a dissimilar metal material having different melting points, a material mixing step (S200) of mixing the dissimilar metal materials to form a mixed material, and the Forming step (S300) of forming a molded body by pressing the mixed metal material and selectively pressing only the metal material having a relatively low melting point of the dissimilar metal material by pressing the molded body, the metal material having a high melting point is sintered It is manufactured through a molded article forming step (S400) to form a molded article M having pores.
상기 재료준비단계(S100)에서 이종 금속재료는 서로 다른 융점을 가지는 금속분말이 적용되는 것으로, 기공의 형상을 제어하기 위해서 상기 금속재료는 분말의 입도와 형상을 선택적으로 조절할 수 있으며, 상기 금속재료의 형상 자체를 와이어(wire) 등 다양한 형태로 준비할 수도 있다.In the material preparation step (S100), the dissimilar metal material is a metal powder having different melting points, and the metal material may selectively adjust the particle size and shape of the powder to control the shape of the pores. The shape itself may be prepared in various forms such as wire.
본 발명의 실시예에서 상기 이종 금속재료는, 제1재료(P1)인 타이타늄(Ti)과 제2재료(P2)인 주석(Sn)이 적용되었으며, 이때 제1재료(P1)는 제2재료(P2)보다 융 점이 높으므로 상기 주석은 기공을 형성하기 위한 재료로 쓰이게 된다.In the embodiment of the present invention, the dissimilar metal material includes titanium (Ti), which is a first material (P1), and tin (Sn), which is a second material (P2), wherein the first material (P1) is a second material. Since the melting point is higher than that of (P2), the tin is used as a material for forming pores.
상기 재료준비단계(S100) 이후에는 재료혼합단계(S200)가 실시된다. 본 발명의 실시예에서 상기 재료혼합단계(S200)는 제1재료(P1)인 타이타늄(Ti)과 제2재료(P2)인 주석(Sn)을 혼합재료 전체 중량에 대비하여 20 내지 60중량% 포함되도록 혼합하였으며, 상기 주석은 분말형태와 와이어형태를 각각 적용하였다.After the material preparation step S100, a material mixing step S200 is performed. In the embodiment of the present invention, the material mixing step (S200) is 20 to 60% by weight of titanium (Ti), which is the first material (P1), and tin (Sn), which is the second material (P2), relative to the total weight of the mixed material. It was mixed to include, and the tin was applied in powder form and wire form, respectively.
상기 재료혼합단계(S200) 이후에는 성형단계(S300)가 실시된다. 상기 성형단계(S300)는 다공질 성형체(M)의 외형을 미리 형성하기 위한 과정으로, 도 1과 같이 성형기(100)를 이용하여 성형체를 성형하게 된다.After the material mixing step (S200), a molding step (S300) is performed. The forming step (S300) is a process for forming the outer shape of the porous molded body M in advance, thereby molding the molded body using the
즉, 상기 성형기(100) 내부 공간에 혼합재료를 장입하고, 상기 내부 공간은 제조하고자 하는 다공질 성형체(M)의 외형과 대응되도록 가공되어 있으며, 상기 혼합재료는 가압되어 다공질 성형체(M)와 유사한 형상을 갖도록 뭉쳐지게 된다.That is, the mixed material is charged into the inner space of the
즉, 상기 제2재료(P2)는 연성을 가지고 있으므로 압축시 점결제를 사용하지 않고도 성형체(W)의 성형이 가능하게 된다.That is, since the second material P2 is ductile, the molding W can be formed without using a binder during compression.
따라서, 상기 제2재료(P2)는 성형체형성단계(S400)에서 선택적으로 제거되어 다공질 성형체(M) 내부의 기공을 형성하게 된다.Therefore, the second material (P2) is selectively removed in the forming body forming step (S400) to form pores inside the porous molded body (M).
상기 성형단계(S300) 이후에는 성형체형성단계(S400)가 실시된다. 상기 성형체형성단계(S400)는 진공 또는 불활성 분위기를 조성하고, 상기 성형체(W)를 내부에 수용한 상태로 가열하여 제2재료(P2)가 성형체로부터 선택적으로 용융되어 분리되도록 하는 과정이다.After the molding step (S300), a molded body forming step (S400) is performed. The forming body forming step (S400) is a process of forming a vacuum or inert atmosphere and heating the molded body W in a state in which the second body P2 is selectively melted and separated from the molded body.
이를 위해 상기 성형체형성단계(S400)에서는 기공형성장치(200)가 사용된다. 상기 기공형성장치(200)를 개략적으로 살펴보면, 성형체(W)를 내부에 수용할 수 있도록 공간이 형성되고, 선택적으로 개방되는 케이스(210)와, 상기 케이스(210) 내부 공간을 상/하로 구획하는 구획부재(220)와, 상기 구획부재(220)의 하측에 위치하여 성형체 내부에서 용융되어 하방향으로 낙하하는 제2재료(P2)를 모으기 위한 용기(230)를 포함하여 구성된다.To this end, the
그리고 도시되지는 않았지만, 상기 케이스(210) 일측에는 케이스(210) 내부 공간을 진공 분위기로 조성하기 위한 펌프가 구비되며, 필요에 따라서는 불활성 가스가 케이스(210) 내부로 공급될 수 있도록 하는 가스공급유닛이 구비될 수도 있다.Although not shown, a pump is provided at one side of the
상기 구획부재(220)는 케이스(210) 내부공간을 상/하로 구획하여 상면으로는 성형체를 지지하고, 하측에는 용기(230)가 놓여지며, 상기 용융된 제2재료(P2)가 관통할 수 있도록 망상 형태를 가진다.The
그리고, 상기 케이스(210) 내부에는 성형체를 가열하기 위한 가열유닛이 구비됨이 바람직하다.And, the
상기와 같이 구성되는 기공형성장치(200)를 이용하여 성형체 내부에 포함된 제2재료(P2)를 제거하게 되면 다공질 성형체(M)의 제조가 완료된다.When the second material P2 included in the molded body is removed by using the
이하 첨부된 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다공질 성형체(M)의 특성을 살펴본다.With reference to the accompanying Figures 4 to 8 looks at the characteristics of the porous molded body (M) prepared according to the embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 다공질 성형체에 대한 비교예의 실물 표면 확대 사진이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 다공질 성형체의 제조방법에서 제1 내지 제4실시예에 따라 제조된 다공질 성형체의 실물 표면 확대 사진이다.Figure 4 is an enlarged photograph of the actual surface of the comparative example for the porous molded article according to the present invention, Figures 5 to 8 are the actual of the porous molded article prepared according to the first to fourth embodiments in the method for producing a porous molded article according to the present invention Surface enlargement picture.
먼저 도 4는 타이타늄분말만 사용하여 소결한 비교예의 소결체를 살펴보면, 기공이 거의 없고 치밀한 것을 확인할 수 있다.First, when Figure 4 looks at the sintered body of the comparative example sintered using only titanium powder, it can be confirmed that there are almost no pores and dense.
그러나, 도 5 내지 도 8과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 다공질 성형체(M)는 높은 기공률을 가지며 주석 첨가량에 따라 기공률과 기공크기의 제어가 가능한 것을 알 수 있다.However, it can be seen that the porous molded body M prepared according to the preferred embodiment of the present invention as shown in FIGS. 5 to 8 has a high porosity and control of the porosity and pore size according to the amount of tin added.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 5는 30중량%의 주석(Sn)과 잔부(殘部)인 타이타늄(Ti)을 혼합한 혼합재료를 이용하여 성형체를 형성하고, 이러한 성형체를 고진공 분위기에서 가열하여 주석을 제거한 다공질 성형체(M)로서, 도 4의 비교예와 비교할 때 기공률이 보다 더 증가한 것을 확인할 수 있다.In more detail, FIG. 5 shows a molded body using a mixed material in which 30% by weight of tin (Sn) and titanium (Ti), which is the balance, are formed, and the molded body is heated in a high vacuum atmosphere to remove tin. As the porous molded body (M), it can be seen that the porosity is further increased as compared with the comparative example of FIG.
그리고, 도 7은 60중량%의 주석(Sn)과 잔부(殘部)인 타이타늄(Ti)을 혼합한 혼합재료를 이용하여 성형체를 형성하고, 이러한 성형체를 고진공 분위기에서 가열하여 주석을 제거한 다공질 성형체(M)로서, 도 5와 도 6의 제1, 제2실시예와 비교할 때 주석의 함량이 증가됨에 따라 기공률이 보다 더 증가한 것을 확인할 수 있고, 도 4의 비교예보다 현저하게 기공률과 기공크기가 증가한 것을 확인할 수 있다.7 is a porous molded article formed by forming a molded body using a mixed material of 60% by weight of tin (Sn) and titanium (Ti) as the remainder, and heating the molded body in a high vacuum atmosphere to remove tin. As M), it can be seen that the porosity is increased more as the tin content is increased as compared with the first and second embodiments of FIGS. 5 and 6, and the porosity and pore size are significantly higher than those of the comparative example of FIG. You can see the increase.
또한, 도 8은 20중량%의 주석(Sn)과 잔부(殘部)인 타이타늄(Ti)을 혼합한 혼합재료를 이용하여 성형체를 형성하되, 분말상태 이외에 와이어(wire) 형상을 갖는 주석을 추가로 첨가하여 고진공 분위기에서 가열하여 주석을 제거한 다공질 성형체(M)로서, 성형체(M) 내부에 형성된 기공은 첨가한 주석의 형상에 따라 다양한 유 형의 기공을 갖도록 구성되어 있음을 알 수 있다.In addition, Figure 8 is to form a molded body using a mixed material of 20% by weight of the tin (Sn) and titanium (Ti) as the remainder, in addition to the tin powder having a wire shape in addition to the powder state It can be seen that the porous molded body M added and heated in a high vacuum atmosphere to remove tin, and the pores formed inside the molded body M have various types of pores according to the shape of the added tin.
본 발명의 실시예에서 상기 와이어는 0.6㎜ 직경과 1.5㎜의 길이를 가지는 주석와이어를 적용하였다.In an embodiment of the present invention, the wire is a tin wire having a diameter of 0.6 mm and a length of 1.5 mm.
전술한 바와 같이 주석의 중량비와 형상 및 크기에 따라 다공질 성형체 내부의 기공률, 기공크기 및 기공형상을 다양하게 제어 가능할 것이다.As described above, the porosity, pore size, and pore shape of the porous molded body may be variously controlled according to the weight ratio, shape, and size of the tin.
첨부된 도 9에는 본 발명에서 예시한 비교예와 실시예들에 대한 다공체의 기공률과 기공크기 측정 결과이다. 9 is a result of measuring the porosity and pore size of the porous body for the comparative examples and examples illustrated in the present invention.
도면과 같이, 본 바명의 실시예에 따라 제조된 성형체 내부의 기공률은 9.5 내지 50%를 나타내었으며, 기공의 크기는 1 내지 1000㎛ 범위 내에서 다양하게 제어 가능하였다.As shown in the figure, the porosity in the molded article produced according to the embodiment of the present invention represented 9.5 to 50%, the pore size was variously controllable within the range of 1 to 1000㎛.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 제1재료와 제2재료로서 타이타늄과 주석을 적용하였으나, 서로 다른 융점을 가지는 이종 금속을 적용하여 선택적으로 용융 가능한 범위 내에서 다양한 재료 변경 및 적용이 가능할 것이다.For example, in the exemplary embodiment of the present invention, although titanium and tin are applied as the first material and the second material, various materials can be changed and applied within a range that can be selectively melted by applying dissimilar metals having different melting points. .
본 발명에서는 이종(異種) 금속재료를 혼합하여 성형체를 형성하고, 이종 금속재료 중 상대적으로 낮은 융점을 가지는 금속재료를 선택적으로 제거하여 높은 융점을 가지는 금속재료가 다공성을 갖도록 하였다.In the present invention, a molded body is formed by mixing dissimilar metal materials, and a metal material having a high melting point is selectively removed by selectively removing a metal material having a relatively low melting point among dissimilar metal materials.
따라서, 성형체에 부여한 형상과 대응되는 다공질 성형체의 제조가 가능하므로 별도의 후가공이 불필요하게 되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.Therefore, since the porous molded body corresponding to the shape given to the molded body can be manufactured, no additional post processing is required, and thus productivity is improved.
또한, 제2재료의 함량, 크기 및 형상에 따라 기공률, 기공크기 및 기공의 형상을 제어할 수 있게 되므로 다양한 응용분야에 변경 실시가 가능한 이점이 있다.In addition, since it is possible to control the porosity, pore size and the shape of the pores according to the content, size and shape of the second material there is an advantage that can be carried out in a variety of applications.
뿐만 아니라, 구획부재를 통과하여 용기에 담겨진 제2재료는 따로 모아 재활용이 가능하므로 제조 원가를 절감하여 가격경쟁력을 가지는 다공질 성형체의 제조가 가능한 이점이 있다.In addition, since the second material contained in the container through the partition member can be collected and recycled separately, there is an advantage in that a porous molded body having a cost competitiveness can be reduced by reducing the manufacturing cost.
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