KR101364380B1 - Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof - Google Patents

Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101364380B1
KR101364380B1 KR1020130105399A KR20130105399A KR101364380B1 KR 101364380 B1 KR101364380 B1 KR 101364380B1 KR 1020130105399 A KR1020130105399 A KR 1020130105399A KR 20130105399 A KR20130105399 A KR 20130105399A KR 101364380 B1 KR101364380 B1 KR 101364380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon nitride
tip
metal case
molded product
hours
Prior art date
Application number
KR1020130105399A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박동진
Original Assignee
(주)두성이앤티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)두성이앤티 filed Critical (주)두성이앤티
Priority to KR1020130105399A priority Critical patent/KR101364380B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101364380B1 publication Critical patent/KR101364380B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02Dies
    • B21C25/025Selection of materials therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

Disclosed is a method for manufacturing a silicon nitride extrusion die comprising: a step (a) of manufacturing raw materials through a spray dry process by adding 80 wt% of silicon nitride (Si_3N_4) powder, 9 wt% of yttria (Y_2O_3) and 11 wt% of aluminum nitride (AIN); a step (b) of manufacturing a press molded product by pressing a mold after the raw materials are charged in the mold; a step (c) of pre-sintering the molded product at 600-800°C for 15 hours; a step (d) of processing the pre-sintered molded product to the shape of a tip; a step (e) of pressure-sintering the processed tip at 1,740°C for 2-3 hours with the 100-200 atmospheric pressure of argon (Ar); a step (f) of completing a silicon nitride tip by processing the outer diameter, the inner diameter, and the thickness of the tip passed the step (e) using a diamond grindstone; a step (g) of preparing a metal case having the outer diameter 0.1% smaller than the outer diameter of the silicon nitride tip by rough-machining hot tool steel (skd61) having the HRC 48-52 of a thermal treatment hardness; and a step (h) of shrink-fitting the completed silicon nitride tip in the metal case heated at 400-450°C. [Reference numerals] (AA) Metal case machining process; (BB) Shrink fitting process; (S1) Raw material manufacturing process; (S2) Molded product manufacturing process; (S3) Pre-sintering process; (S4) Tip forming process; (S5) Pressure sintering process; (S6) Silicon nitride tip completing process

Description

질화규소 압출다이 및 이의 제조방법 {Silicon Nitride Die for Hot Extention and a manufaturing method thereof}Silicon nitride extrusion die and manufacturing method thereof {Silicon Nitride Die for Hot Extention and a manufaturing method

본 발명은 질화규소 황동 열간 압출공정에 적용이 가능한 질화규소 압출다이 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon nitride extrusion die which can be applied to a silicon nitride brass hot extrusion process and a method for manufacturing the same.

일반적으로 건축용 자재 및 금속 부품 등은 초경합금, 니켈, 공구강이나 코발트기지 합금 등의 금속다이를 이용하여 제조하여 왔는데, 이러한 제품들은 기존의 금속다이를 사용하여 제조하는 경우 고온 고압의 압출에 따른 피압출물과 다이 내경부와 의 반응, 마찰, 마모 등의 문제로 인하여 2-3회 압출후에는 다이를 제거한 후 내경연마, 예열 등의 과정을 거친 후 재 설치 사용해야 한다.In general, building materials and metal parts have been manufactured using metal dies such as cemented carbide, nickel, tool steel, or cobalt base alloys. These products are extruded by high temperature and high pressure extrusion when manufactured using conventional metal dies. Due to problems such as the reaction between water and the inner diameter of the die, friction, and abrasion, the die should be removed after 2-3 extrusions, and then re-installed after undergoing internal polishing, preheating, etc.

이와 같은 금속다이의 짧은 수명으로 인해 잦은 작업 중단 및 새로운 다이의 교체, 많은 작업인력의 소모, 압출제품의 표면 불량, 압출제품의 칫수 불량, 많은 재고 다이의 준비 등 문제점이 많았다.Due to the short life of the metal die, there were many problems such as frequent interruption of work and replacement of new die, consumption of many workers, poor surface of extruded products, bad dimension of extruded products, and preparation of many stock dies.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 금속 다이케스트에 세라믹 인서트를 열박음한 세라믹 압출다이이며, 한국 특허 등록 제0149931호에 지르코니아 압출다이가 개시되어 있다. 개시된 지르코니아 압출다이는 단사정사 지르코니아 분말에 마그네시아를 일부 첨가한 분체를 소결 및 열처리한 지르코니아 인서트를 금속다이 케이스에 열박음하여 제조되며, 지르코니아 특유의 매우 우수한 인성을 이용하여 기존의 금속다이의 문제점들을 다소 해결하였다.In order to solve such a problem, a ceramic extrusion die which is shrinked with a ceramic insert in a metal die cast, a zirconia extrusion die is disclosed in Korean Patent Registration No. 0149931. The disclosed zirconia extrusion die is manufactured by shrinking a zirconia insert obtained by sintering and heat-treating a powder in which monomagnesia is partially added to monoclinic zirconia powder into a metal die case, and using the excellent zirconia-specific toughness to solve the problems of conventional metal dies. Somewhat solved.

그러나, 종래기술의 지르코니아 압출다이는 압출 공정의 초기에 발생하는 미세 균열 및 파손에 따른 수명 저하 문제와 피압출재인 황동과의 낮은 윤활특성 때문에 제품 표면의 조도가 좋지 않은 문제점이 있고, 황동의 열간 압출공정에는 적용할 수 없다. However, the zirconia extrusion die of the prior art has a problem in that the surface roughness of the product is poor due to the problem of deterioration of life due to micro cracks and breakage occurring at the beginning of the extrusion process and low lubrication property with brass as an extruded material. It is not applicable to the extrusion process.

또한, 고온인성, 고온경도가 좋지 않아 고온 및 고압의 압출하중에서는 사용할 수 없으며, 열간 취성 때문에 압출 초기에 파손될 우려가 있음에도 불구하고 현재까지 이를 대체할 수 있는 압출다이를 개발하지 못한 실정이었다.In addition, the high temperature toughness and high temperature hardness is not good, it can not be used at high and high pressure extrusion load, and even though there is a risk of breakage at the initial stage of extrusion due to hot brittleness, it has not been developed an extrusion die that can replace it until now.

본 발명의 목적은, 상술한 종래기술의 세라믹 압출다이의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고온인성, 고온경도가 우수하여 900℃ 이상의 고온, 3,000톤 이상의 압출하중에 견딜 수 있고, 피압출재와 윤활성질이 우수하여 압출재 표면의 품질 및 다이의 수명을 향상시킬 수 있는 질화규소 압출다이 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the above-described ceramic extrusion die of the prior art, it is excellent in high temperature toughness, high temperature hardness, can withstand high temperature of 900 ℃ or higher, extrusion load of 3,000 tons or more, The present invention provides a silicon nitride extrusion die and a method for manufacturing the same, which have excellent lubricity to improve the quality of the surface of the extrudate and the life of the die.

본 발명의 질화규소 압출다이는, 금속 케이스; 및 상기 금속케이스에 열박음(shrink fitting)된 질화규소(Si₃N₄)팁;을 포함하며, 상기 질화규소 팁은, 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%로 구성된 것을 특징으로 한다.Silicon nitride extrusion die of the present invention, a metal case; And silicon nitride (Si₃N₄) tips shrink-fitted into the metal casing, wherein the silicon nitride tips include 80 wt% of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of Y₂O₃, and aluminum nitride (Aluminum Nitride). , AlN) 11%.

상기 질화규소 팁은, 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%를 첨가하여 스프레이 드라이 공정으로 원료를 제조하고, 상기 제조된 원료를 금형내에 충진한 후 프레스 성형품을 제조하며, 상기 성형품을 600℃ 내지 800℃에서 15시간 예비소결한 후, 1,740℃에서 2-3시간 아르곤(Ar) 가압소결시킨 것이 바람직하다.The silicon nitride tip, 80% by weight of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of Y 2 O₃ and 11% of aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) were added to prepare a raw material by a spray drying process. After filling into a mold to manufacture a press-formed product, it is preferable that the molded product is pre-sintered at 600 ° C to 800 ° C for 15 hours, and then pressurized and sintered argon (Ar) at 1,740 ° C for 2-3 hours.

또한, 본 발명의 질화규소 압출다이의 제조방법은, (a) 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%를 첨가하여 스프레이 드라이 공정으로 원료를 제조하는 단계; (b) 상기 원료를 금형내에 충진한 후 프레스 가공하여 프레스 성형품을 제조하는 단계; (c) 상기 성형품을 600℃ 내지 800℃에서 15시간 예비소결하는 단계; (d) 상기 예비소결 완료된 성형품을 팁 형상으로 가공하는 단계; (e) 상기 가공된 팁을 1,740℃에서 2-3시간 아르곤(Ar) 100-200 기압으로 가압소결시키는 단계; (f) 상기 (e)단계를 거친 팁을 다이아몬드 연마석을 이용하여 외경, 내경, 두께를 가공하여 질화규소 팁을 완성하는 단계; (g) 열처리 경도 HRC 48-52를 갖는 열간공구강(skd61)을 내경이 상기 질화규소 팁의 외경의 0.1% 작게 황삭가공하여 금속케이스를 준비하는 단계; 및, (h)상기 완성된 질화규소 팁을 400 -450℃로 가열된 금속케이스에 열박음시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a silicon nitride extrusion die of the present invention, (a) 80% by weight of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of Y 2 O₃ and 11% of aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) are added to the spray drying process. Preparing a raw material; (b) preparing a press-molded product by filling the raw material into a mold and then pressing; (c) pre-sintering the molded product at 600 ° C. to 800 ° C. for 15 hours; (d) processing the presintered molded article into a tip shape; (e) pressure sintering the processed tip at 1,740 ° C. for 2-3 hours at 100-200 atmospheres of argon (Ar); (f) processing the outer diameter, the inner diameter, and the thickness of the tip that has passed through the step (e) using diamond abrasive stone to complete the silicon nitride tip; (g) roughing the hot-hole oral cavity (skd61) having a heat treatment hardness of HRC 48-52 to less than 0.1% of the outer diameter of the silicon nitride tip to prepare a metal case; And (h) shrinking the finished silicon nitride tip into a metal case heated to 400 -450 ° C.

상기한 바에 따르면, 본 발명의 질화규소 압출다이는, 고온인성, 고온경도가 우수하여 900℃ 이상의 고온, 3,000톤 이상의 압출하중에 견딜 수 있고, 피압출재와 윤활성질이 우수하여 압출재 표면의 품질 및 다이의 수명이 오래가고 취성이 대폭 개선되는 장점이 있다.According to the above, the silicon nitride extrusion die of the present invention has excellent high temperature toughness and high temperature hardness, and can withstand high temperature of 900 ° C or higher and extrusion load of 3,000 tons or more, and is excellent in extruded material and lubricity, so that the surface quality and die of the extruded material are excellent. It has the advantage of long life and greatly improved brittleness.

또한, 본 발명의 압출 다이 제조방법은, 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%를 첨가하여 스프레이 드라이 공정으로 원료를 제조하고, 프레스 성형품을 제조하며, 상기 성형품을 600℃ 내지 800℃에서 15시간 예비소결한 후, 1,740℃에서 2-3시간 아르곤(Ar) 가압소결시키는 두 단계의 소결공정을 거침으로서, 세라믹소재의 고유특성이 취성이 대폭 개선되고, 높은 강도 및 경도, 내열 충격성을 가진 질화규소 압출다이를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the extrusion die manufacturing method of the present invention, 80% by weight of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of Y 2 O₃ and 11% of aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) are added to prepare a raw material by spray drying. After pressing the pre-sintered molded product at 600 ℃ to 800 ℃ for 15 hours, and then pressurized and sintered argon (Ar) at 1,740 ℃ for 2-3 hours, the inherent characteristics of the ceramic material The properties are greatly improved brittleness, there is an effect that can produce a silicon nitride extrusion die having high strength and hardness, heat shock resistance.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 질화규소 압출다이의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화규소 압출다이 제조방법을 설명하기 위한 제조공정 순서도이다.
1 is a cross-sectional view of a silicon nitride extrusion die according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a manufacturing process flow chart for explaining the silicon nitride extrusion die manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail to the concrete inventive concept.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 질화 규소 압출다이(10)를 자세히 설명한다. Hereinafter, a silicon nitride extrusion die 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시 예에 따른 질화규소 압출다이(10)는, 금속 케이스(12) 및, 상기 금속케이스(12)에 열박음(shrink fitting)된 질화규소(Si₃N₄)팁(20)으로 구성되는 2중 구조를 갖는다.Silicon nitride extrusion die 10 according to an embodiment of the present invention, the metal case 12 and a double, consisting of a silicon nitride (Si₃N ₄) tip 20 is shrink-fit (shrink fitting) to the metal case 12 Has a structure.

금속 케이스(12)는, 질화규소 팁(20)을 지지하는 부분으로 열간공구강(SKD61) 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 금속 케이스(12)의 제 1 홀(15)의 내경은 질화규소 팁(20)의 외경 보다 0.1% 작게 구성된 후, 질화규소 팁(20)과 열박음된다. 금속 케이스(12)의 외면(13,14)은 수직선에 대해 2.5°상부로 확장되는 경사진 구조를 갖고, 금속 케이스(12)의 제 2 홀(16)의 내경(d3)은 질화규소 팁(20)의 제 2 홀(18)의 내경(d1) 보다 8mm 더 크게 구성되는 것이 바람직하다.The metal case 12 is a portion for supporting the silicon nitride tip 20, and is preferably made of a hot hole mouth (SKD61) material. The inner diameter of the first hole 15 of the metal case 12 is 0.1% smaller than the outer diameter of the silicon nitride tip 20 and then shrinks with the silicon nitride tip 20. The outer surfaces 13 and 14 of the metal case 12 have an inclined structure extending upward by 2.5 ° with respect to the vertical line, and the inner diameter d3 of the second hole 16 of the metal case 12 is the silicon nitride tip 20. 8 mm larger than the inner diameter d1 of the second hole 18.

질화규소 팁(20)은, 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%로 구성된다. 질화규소 팁(20)의 제1 홀(17)의 내경은(d2) 질화규소 제 2 홀(18)의 내경(d1) 보다 5mm 더 크게 구성되는 것이 바람직하다.
The silicon nitride tip 20 is composed of 80% by weight of silicon nitride (Si 3 N₄) powder, 9% of Y 2 O 3, and 11% of aluminum nitride (AlN). The inner diameter of the first hole 17 of the silicon nitride tip 20 is preferably configured to be 5 mm larger than the inner diameter d1 of the second silicon nitride hole 18 (d2).

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 질화규소 압출다이의 제조방법을 도 2를 참조하여, 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a silicon nitride extrusion die according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

먼저, 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%를 첨가하여 스프레이 드라이(spray dry) 공정으로 원료를 제조한다(S1). 스프레이 드라이 공정은 공지된 공정이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 여기서 제조된 원료는 과립 형태의 분체 형상이다.First, 80 wt% of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of yttria (Y₂O₃), and 11% of aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) are added to prepare a raw material by a spray dry process (S1). Since the spray drying process is a known process, description thereof will be omitted. The raw material produced here is in the form of powder in the form of granules.

그런 다음, 상기 원료를 금형내에 충진한 후 프레스로 가공하여 프레스 성형품을 제조한다(S2). 프레스를 이용하여 제조되는 성형품은 상기 분체형상의 원료를 완성품의 치수를 고려하여 디스크 형태의 예비품으로 제조되는 것이다. Then, the raw material is filled in a mold and then processed into a press to produce a press-formed product (S2). The molded article manufactured by using a press is manufactured from the raw material in the form of a disk as a spare part in the form of a disk in consideration of the dimensions of the finished product.

그런 다음, 상기 성형품을 600℃ 내지 800℃에서 15시간 예비 소결한다(S3). 약 700℃에서 예비소결하는 것이 바람직하며, 예비소결하여 탈지 및 성형 가공을 위한 강도를 확보함과 동시에 질화규소 팁의 강도, 경도를 높일 수 있다.Then, the molded product is pre-sintered at 600 ° C to 800 ° C for 15 hours (S3). It is preferable to presinter at about 700 ° C., and to pre-sinter to secure strength for degreasing and forming, and to increase the strength and hardness of the silicon nitride tip.

그런 다음, 상기 예비소결이 완료된 성형품을 팁 형상으로 가공한다(S4). 즉, 예비 소결이 완료된 디스크 형태의 예비품을 자동 선반을 이용하여 팁의 외형으로 가공한다.Then, the pre-sintered molded article is processed into a tip shape (S4). In other words, the disk-shaped spare parts after the pre-sintering is completed are processed into the shape of the tip using an automatic lathe.

그런 다음, 상기 가공된 팁을 1,740℃에서 2-3시간 아르곤(Ar) 100-200 기압으로 가압소결시킨다(S5). 이와 같이 예비 소결단계를 거친 후, 다시 팁 형상으로 가공한 후 아르곤 가압 소결 단계를 거침으로써, 질화규소 팁의 강도, 경도, 취성이 개선되고 내열 충격성이 좋아진다.Then, the milled tip is sintered at 1,740 ° C. for 2-3 hours at 100-200 atmospheres of argon (Ar) (S5). After the pre-sintering step as described above, and then processed into a tip shape, and then subjected to the argon pressure sintering step, the strength, hardness, brittleness of the silicon nitride tip is improved and the thermal shock resistance is improved.

그런 다음, 상기 아르곤 가압 소결 단계(S5)를 거친 팁을 다이아몬드 연마석을 이용하여 외경, 내경, 두께를 가공하여 질화규소 팁을 완성한다(S6). 즉, 팁에 제 1 홀(17) 및 제 2 홀(18)을 가공한다. 다이아몬드 연마석을 이용한 홀 및 두께의 가공은 ±0.01mm의 오차를 갖도록 가공한다.Then, the tip through the argon pressure sintering step (S5) using a diamond abrasive stone to process the outer diameter, inner diameter, thickness to complete the silicon nitride tip (S6). That is, the 1st hole 17 and the 2nd hole 18 are machined in the tip. Hole and thickness machining using diamond abrasive stone is processed to have an error of ± 0.01mm.

그런 다음, 열처리 경도 HRC 48-52를 갖는 열간공구강(skd61)을 제 1 홀(15)의 내경이 상기 질화규소 팁(20)의 외경 보다 0.1% 작게 황삭가공하고, 제 2 홀(16) 및 외경을 2.5도 상방향으로 경사지도록 금속케이스를 가공한다(S7). Then, the hot hole oral cavity (skd61) having the heat treatment hardness HRC 48-52 is roughed by 0.1% less than the outer diameter of the silicon nitride tip 20, and the second hole 16 and the outer diameter are roughened. To process the metal case to be inclined upward 2.5 degrees (S7).

그런 다음, 상기 금속케이스(20) 400 -450℃로 가열시킨 후, 상기 완성된 질화규소 팁(20)을 상기 가열된 금속 케이스(12)에 열박음시킨다(S8).
Then, the metal case 20 is heated to 400-450 ° C., and then the completed silicon nitride tip 20 is shrinked to the heated metal case 12 (S8).

<물리적특성 시험><Physical Characteristic Test>

이와 같이 가공된 질화규소 압출다이를 종래기술의 지르코니아 압출다이와 물리적 성질을 비교 시험한 결과는 아래 표1과 같다.The silicon nitride extrusion die thus processed is compared with the zirconia extrusion die of the prior art and the physical properties are shown in Table 1 below.


물리적 성질

Physical properties

단위

unit

질화규소 압출다이

Silicon Nitride Extrusion Die

지르코니아 압출다이

Zirconia Extrusion Die

밀도(Density)

Density

(g/㎤)

(g / cm3)

3.3

3.3

5.7

5.7

경도(Hardness)

Hardness

(Hv)

(Hv)

1,700

1,700

1,200

1,200

항절력(Transverse Rupture Strength)

Transverse Rupture Strength

(Kgf/㎟)

(Kgf / mm2)

120

120

100

100

파괴인성(Fracture toughness)

Fracture toughness

(Mpa.m½)

(Mpa.m½)

6.5

6.5

9.0

9.0

압축강도(Compressive Strength)

Compressive Strength

(Mpa)

(Mpa)

4,000

4,000

1,800

1,800

내열충격성(Thermal Shock Resistance)

Thermal Shock Resistance

(℃)

(℃)

800

800

500

500

위 표 1에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 질화규소의 특징은 파괴인성은 다소 낮지만 우수한 압축강도로 인해 수명이 향상되며, 내열충격성이 우수하여 조기에 발생할 수 있는 미세균열을 예방하는 효과가 있고, 경도가 우수하여 피압출재의 표면조도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
As can be seen in Table 1 above, the characteristics of the silicon nitride produced by the manufacturing method of the present invention has a slightly lower fracture toughness, but the service life is improved due to excellent compressive strength, and excellent thermal shock resistance can lead to early microcracks. There is an effect to prevent, and the hardness is excellent has the advantage of improving the surface roughness of the material to be extruded.

<적용 실험><Application experiment>

본 발명의 질화규소 압출다이와 종래기술의 지르코니아 압출다이를 이용하여 빌렛을 압출성형하는 적용실험을 하였다. 빌렛 제종은 C2700이고, 사용된 압출기는 2,500톤 프레스, 빌렛 예열온도는 850℃였다.Application experiments were performed in which the billet was extruded using the silicon nitride extrusion die of the present invention and the zirconia extrusion die of the prior art. The billet grade was C2700, the extruder used was 2,500 tons press and the billet preheating temperature was 850 ° C.

실험 결과는 아래 표 2와 같다.The experimental results are shown in Table 2 below.


구분

division

지르코니아 압출다이

Zirconia Extrusion Die

질화규소 압출다이

Silicon Nitride Extrusion Die

1차 실험

1st experiment

7회

7 times

19회

Episode 19

2차 실험

2nd experiment

12회

12th

23회

23 times

위 표 2와 같이, 종래기술의 지르코니아 압출다이의 경우는 1차 실험에서 7회의 빌렛 압출 후 사용할 수 없었고, 2회 시험때에는 12회에 그쳤다. 그러나, 본 발명의 질화규소 압출다이의 경우는 1회에 19회, 2회째에는 23회의 빌렛압출이 가능하였다.
As shown in Table 2, the zirconia extrusion die of the prior art could not be used after 7 billet extrusions in the first experiment, but only 12 times in two tests. However, in the case of the silicon nitride extrusion die of the present invention, the billet extrusion was possible 19 times at a time and 23 times at a second time.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations may be made in the present invention. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10... 질화규소 압출다이
12... 금속 케이스
13,14...금속 케이스의 외면
15...금속 케이스의 제 1홀
16...금속 케이스의 제 2 홀
17...질화규소 팁의 제 1홀
18...질화규소 팁의 제 2홀
10. Silicon nitride extrusion die
12 ... metal case
13,14.Outside of metal case
15.The first hole in the metal case
16 ... 2nd hole in metal case
17.The first hole of the silicon nitride tip
18.Second hole of silicon nitride tip

Claims (3)

금속 케이스; 및,
상기 금속케이스에 열박음(shrink fitting)된 질화규소(Si₃N₄)팁;을 포함하며,
상기 질화규소 팁은, 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%로 구성된 것을 특징으로 하며,,
상기 질화규소 팁은,
질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%를 첨가하여 스프레이 드라이 공정으로 원료를 제조하고, 상기 제조된 원료를 금형내에 충진한 후 프레스 성형품을 제조하며, 상기 성형품을 600℃ 내지 800℃에서 15시간 예비소결한 후, 1,740℃에서 2-3시간 아르곤(Ar) 가압소결시킨 것을 특징으로 하는 질화규소 압출다이.
Metal case; And
And a silicon nitride (Si₃N₄) tip shrink-fitted into the metal case.
The silicon nitride tip is composed of 80% by weight of silicon nitride (Si₃N₄) powder, yttria (Y₂O₃) 9%, aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) 11%,
The silicon nitride tip,
80% by weight of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of Y₂O₃ and 11% of aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) were added to prepare a raw material by a spray drying process. A silicon nitride extrusion die, wherein a press-formed product is prepared, and the molded product is presintered at 600 ° C. to 800 ° C. for 15 hours, and then pressurized and sintered at 1,740 ° C. for 2 to 3 hours with argon (Ar).
삭제delete (a) 질화규소(Si₃N₄) 분말 80 중량 %와, 이트리아(Y₂O₃) 9%, 질화알루미늄(Aluminum Nitride,AlN) 11%를 첨가하여 스프레이 드라이 공정으로 원료를 제조하는 단계;
(b) 상기 원료를 금형내에 충진한 후 프레스 가공하여 프레스 성형품을 제조하는 단계;
(c) 상기 성형품을 600℃ 내지 800℃에서 15시간 예비소결하는 단계;
(d) 상기 예비소결완료된 성형품을 팁 형상으로 가공하는 단계;
(e) 상기 가공된 팁을 1,740℃에서 2-3시간 아르곤(Ar) 100-200 기압으로 가압소결시키는 단계;
(f) 상기 (e)단계를 거친 팁을 다이아몬드 연마석을 이용하여 외경, 내경, 두께를 가공하여 질화규소 팁을 완성하는 단계;
(g) 열처리 경도 HRC 48-52를 갖는 열간공구강(skd61)을 내경이 상기 질화규소 팁의 외경의 0.1% 작게 황삭가공하여 금속케이스를 준비하는 단계;
(h)상기 완성된 질화규소 팁을 400 -450℃로 가열된 금속케이스에 열박음시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화규소 압출다이의 제조방법.
(a) adding 80 wt% of silicon nitride (Si₃N₄) powder, 9% of Y2O₃, and 11% of aluminum nitride (Aluminum Nitride, AlN) to prepare a raw material by spray drying;
(b) preparing a press-molded product by filling the raw material into a mold and then pressing;
(c) pre-sintering the molded product at 600 ° C. to 800 ° C. for 15 hours;
(d) processing the presintered molded article into a tip shape;
(e) pressure sintering the processed tip at 1,740 ° C. for 2-3 hours at 100-200 atmospheres of argon (Ar);
(f) processing the outer diameter, the inner diameter, and the thickness of the tip that has passed through the step (e) using diamond abrasive stone to complete the silicon nitride tip;
(g) roughing the hot-hole oral cavity (skd61) having a heat treatment hardness of HRC 48-52 to less than 0.1% of the outer diameter of the silicon nitride tip to prepare a metal case;
(h) shrinking the finished silicon nitride tip in a metal case heated to 400 -450 ° C .; a method of manufacturing a silicon nitride extrusion die, comprising: a.
KR1020130105399A 2013-09-03 2013-09-03 Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof KR101364380B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130105399A KR101364380B1 (en) 2013-09-03 2013-09-03 Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130105399A KR101364380B1 (en) 2013-09-03 2013-09-03 Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101364380B1 true KR101364380B1 (en) 2014-02-17

Family

ID=50271327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130105399A KR101364380B1 (en) 2013-09-03 2013-09-03 Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101364380B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101976329B1 (en) * 2018-10-29 2019-05-07 손양순 Spark plug
KR102681894B1 (en) 2023-02-27 2024-07-05 (주)명진초경 Manufacturing Method for Extrusion Die with a Forming Hole in the Shape of a Large Rotating Body

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0149931B1 (en) * 1995-12-28 1999-04-15 서상기 Ceramic die
JP2008019144A (en) 2006-07-14 2008-01-31 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Manufacturing method of ceramic composite material containing zirconia
KR100967797B1 (en) * 2010-03-15 2010-07-05 윤태진 Manufacturing method of sintered silicon nitride heating matter
KR20120112145A (en) * 2011-03-30 2012-10-11 엔지케이 인슐레이터 엘티디 Method for producing electrostatic chuck and electrostatic chuck

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0149931B1 (en) * 1995-12-28 1999-04-15 서상기 Ceramic die
JP2008019144A (en) 2006-07-14 2008-01-31 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Manufacturing method of ceramic composite material containing zirconia
KR100967797B1 (en) * 2010-03-15 2010-07-05 윤태진 Manufacturing method of sintered silicon nitride heating matter
KR20120112145A (en) * 2011-03-30 2012-10-11 엔지케이 인슐레이터 엘티디 Method for producing electrostatic chuck and electrostatic chuck

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101976329B1 (en) * 2018-10-29 2019-05-07 손양순 Spark plug
KR102681894B1 (en) 2023-02-27 2024-07-05 (주)명진초경 Manufacturing Method for Extrusion Die with a Forming Hole in the Shape of a Large Rotating Body

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2012354B1 (en) Method of producing a base plate for a power module
CN109663911B (en) Cemented carbide three-edge tool sintering and forming integrated die and preparation method
EP3199290B1 (en) Friction stir welding tool member formed from silicon nitride sintered body and friction stir welding apparatus using same
JP4539397B2 (en) Method for producing ceramic dental prosthesis
KR101364380B1 (en) Silicon nitride die for hot extention and a manufaturing method thereof
KR101661114B1 (en) A manufacturing method of high toughness-Yttria with addition of Alumina and zirconia
JP2005326002A (en) Ceramic rolling element for rolling bearing
KR0139551B1 (en) Proce ss for simultaneously producing a number of ceramic sintered body by hot pressing method
CN112661514A (en) Preparation method and mold of water jet sand pipe for ultrahigh pressure water cutting
JPS61266357A (en) Ceramic tool for worm or hot forging
CN101244455B (en) Method for shaping throat liner lining
JP2698854B2 (en) Method of manufacturing screw for plastic molding machine and method of forming alloy layer
KR101652397B1 (en) zirconia-alumina composite and method for manufacturing the same
KR20080104896A (en) End mill and manufacturing method thereof
CN113135763B (en) Near-forming method for integral ceramic milling cutter
RU82697U1 (en) COMPLETE FORM FORMING WITH HOT PRESSING
JP4918508B2 (en) Manufacturing method of carbide tools
WO2024117112A1 (en) Material for ceramic ball, method for producing ceramic ball using same, and ceramic ball
KR200431577Y1 (en) Rolling roller with ceramic tip
JP7078969B2 (en) How to manufacture precision micromolded products of ultra-hard materials
CN109465449B (en) Beneficial friction rapid sintering forming method for hard alloy cutter with large height-diameter ratio
KR20080023449A (en) Rolling roller with ceramic tip and manufacturing method of ceramic tip
JP3065270B2 (en) Composite sleeve roll and manufacturing method thereof
CN110964964A (en) Hard alloy matrix of large-feed milling cutter with gradient structure and preparation method thereof
KR0149931B1 (en) Ceramic die

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171226

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181129

Year of fee payment: 6