KR101577328B1 - Micro-sized control parts and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 제어부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 마이크로 제어부품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 마이크로 제어부품 제조방법은 원료분말 및 유기 바인더를 포함하는 피드스탁을 사출하여 예비성형체를 제조하고; 상기 예비성형체를 초임계 탈지하고; 그리고 상기 초임계 탈지된 예비성형체를 소결하는; 단계를 포함하며, 상기 원료분말은 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화이트륨(Y2O3)을 포함시, 상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 50% 내지 59%이고, 상기 원료분말로 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr)을 포함시, 상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 60% 내지 69%이며, 상기 유기 바인더는 파라핀 왁스 60~75 부피%, 폴리에틸렌(PE) 20~30 부피% 및 스테아린산 5~15 부피%로 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microcontroller component manufacturing method and a microcontroller component manufactured thereby. In one embodiment, the microcontroller component manufacturing method includes: preparing a preform by injecting a feedstock containing raw material powder and an organic binder; Supercritical degreasing the preform; And sintering the supercritical degreased preform; Wherein when the raw material powder contains zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttria (Y 2 O 3 ), the solid phase ratio (S / L) of the feedstock is 50% to 59% (S / L) of the feedstock is 60% to 69%, and the organic binder is 60 to 75% by volume of paraffin wax, when the iron (Fe), nickel (Ni) 20 to 30% by volume of polyethylene (PE) and 5 to 15% by volume of stearic acid.

Description

마이크로 제어부품 및 그 제조방법 {MICRO-SIZED CONTROL PARTS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro-

본 발명은 마이크로 제어부품 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 산화지르코늄 또는 스테인레스계 성분을 포함하는 원료분말과 특정 비율의 바인더 구성을 적용하여 특정 고상율을 갖는 피드스탁을 형성하여 초임계 탈지후 소결하는 마이크로 제어부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a microcontroller component and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a microcontrol part for forming a feedstock having a specific solid phase ratio by applying a binder composition having a specific ratio to a raw material powder containing zirconium oxide or a stainless steel component, followed by supercritical degreasing and sintering .

유성기어장치(Planetary gear 또는 Epicyclic gear)란, 고정축 주위를 일정 회전비로 회전하는 평기어(spur gear) 장치와는 달리, 선기어(sun gear) 주위에 맞물려있는 플래닛기어(planet gear)를 캐리어(carrier)로 지지하면서 회전하여, 마치 행성이 태양을 중심으로 자전 및 공전하는 것과 유사하게 회전하는 기어열을 의미한다. Planetary gears or planetary gears (planetary gears or epicyclic gears), unlike spur gears that rotate at fixed revolutions around a fixed axis, carrier, and rotates as if the planet rotates and revolves around the sun.

도 2는 일반적으로 사용되는 유성기어장치를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 상기 유성기어 장치(200)는 선기어(10), 플래닛기어(20), 링기어(ring gear)(30) 및 상기 플래닛기어(20)를 회전가능하게 지지해주는 캐리어(40)를 포함하여 이루어지는데, 이러한 유성기어 장치(200)는 동력의 입력축과 출력축이 동심으로 배치될 수 있어 평기어보다 콤팩트한 구조가 가능하고, 단위 체적당 동력 전달률이 매우 커서 동일한 크기의 일반 평기어 장치에 비해 수 배 이상의 동력을 전달할 수 있으며, 유성기어 장치(200)를 구성하는 각 기어에 부하되는 하중 및 속도가 감소하게 되어 마찰 손실이 적어 효율적이고, 두 구성요소에 독립적으로 동력을 주어 나머지 구성요소를 통해 그 합력을 이끌어 내거나, 선기어(10) 또는 플래닛기어(20a, 20b, 20c)를 제어하여 링기어(30)의 운동을 제어할 수 있어 특히 동력을 연결하거나 중단하는 클러치 또는 변속 동작이 가능하며, 평기어 장치로는 구현하기 어려운 큰 감속비를 구현할 수 있어 항공기, 공작기계, 전동공구, 차량용 변속기 등에 유용하게 사용되고 있다. 최근 각종 전자제품의 소형화에 따라 마이크로 기어와 같은 초소형 부품에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 소형화된 전자제품에 사용되기 위한 마이크로 기어로 구성된 유성기어 장치(200)를 개발하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있는 실정이다.2 shows a generally used planetary gear device. 2, the planetary gear set 200 includes a sun gear 10, a planetary gear 20, a ring gear 30, and a carrier 40 for rotatably supporting the planetary gear 20 The planetary gear device 200 can be arranged in a more compact structure than the spur gear because the power input shaft and the output shaft can be arranged concentrically and the power transmission rate per unit volume is very large, It is possible to transmit power more than several times that of the gear device and to reduce the loads and speeds applied to the gears constituting the planetary gear set 200, And can control the motion of the ring gear 30 by controlling the sun gear 10 or the planetary gears 20a, 20b and 20c, Or a shifting operation, and can realize a large reduction ratio that is difficult to implement with a spur gear device, and is thus usefully used in aircraft, machine tools, power tools, vehicle transmissions, and the like. 2. Description of the Related Art [0002] Recently, with the miniaturization of various electronic products, there has been an increasing demand for micro-parts such as micro-gears. Accordingly, researches for developing a planetary gear device 200 composed of micro- It is a losing situation.

그러나, 이러한 유성기어 장치(200)는 평기어 장치에 비해 구조가 복잡하고 상대적으로 고가이며, 공전 운동에 따라 원심력이 발생하기 때문에 고속 사용시 이에 따른 주의가 필요하다.However, such a planetary gear set 200 is complicated in structure and relatively expensive as compared with a planetary gear set, and centrifugal force is generated in accordance with idle motion.

한편, 산화지르코늄(zirconium oxide)은 무색의 분말로서 기계적강도 및 내식성이 우수하고 열팽창률이 적어 절삭재 또는 내화재로 주로 사용되는 세라믹 소재이다. 대한민국 공개특허 KR 1985-0003377호에는 이러한 지르코늄-알루미나(ZrO2-Al2O3), 산화지르코늄-스피넬(ZrO2-MgAl2O4) 또는 산화지르코늄-멀라이트(ZrO2-3Al2O3·2SiO2)로 구성된 고강도 산화지르코늄형 소결체 및 그의 제조방법에 관하여 개시되고 있다.On the other hand, zirconium oxide is a colorless powder which is excellent in mechanical strength and corrosion resistance and is a ceramic material mainly used as a cutting material or a refractory material because of its low coefficient of thermal expansion. Republic of Korea Patent Publication KR 1985-0003377 discloses such a zirconium-alumina (ZrO 2 -Al 2 O 3) , zirconia-spinel (ZrO 2 -MgAl 2 O 4) or zirconia-mullite (ZrO 2 -3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), and a method for producing the same.

최근에는 이러한 마이크로 크기의 유성기어 장치를 제조시 분말 사출(Powder Injection Molding, PIM) 성형 공법을 사용하여 사출하는데, 이는 분말야금기술과 플라스틱 산업에서의 사출성형기술을 접목시킨 분말 성형 공법이라고 할 수 있다. 이러한 금속 분말 사출 공법에서는 유기 바인더를 담체로 이용하고 금속이나 세라믹 분말을 혼합함으로써 사출 성형이 가능한 유동성을 갖는 피드스탁을 제조하여 사출성형의 원료로 사용한다. 따라서 유기바인더에 의해 충분한 유동성이 부여되므로 사출성형을 적용하여 복잡한 형상의 제품 제조가 가능하며, 소결성이 뛰어난 분말 형태의 원료를 사용하기 때문에, 고밀도 소결체를 제조할 수 있어, 다양한 분야에서 응용이 가능하다.In recent years, such a micro-sized planetary gear unit is injected using a powder injection molding (PIM) molding method, which can be said to be a powder molding method combining powder metallurgy technology and injection molding technology in the plastic industry have. In such a metal powder injection method, a feedstock having fluidity capable of injection molding by using an organic binder as a carrier and mixing metals or ceramic powders is prepared and used as a raw material for injection molding. Therefore, it is possible to manufacture a sophisticated product by applying injection molding because of its sufficient fluidity by the organic binder, and it is possible to manufacture a high-density sintered body by using a powdery raw material excellent in sintering property, so that it can be applied in various fields Do.

이러한 금속 분말 사출공정은 전술한 바와 같이 피드스탁을 제조하고 사출 성형기를 사용하여 사출성형하고 탈지(Debinding)하여 바인더를 제거한 후, 소결하여 정밀 부품을 제조하게 된다. 여기서 탈지 공정은 소결 공정에서 불필요한 유기 바인더를 제거하기 위한 공정으로 소결체의 품질 및 생산성 향상에 크게 영향을 주기 때문에, 탈지 효율을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.In this metal powder injection step, the feedstock is prepared as described above, injection-molded using an injection molding machine, debinded to remove the binder, and then sintered to produce precision parts. Since the degreasing process is a process for removing an unnecessary organic binder in the sintering process, the sintering process greatly influences the quality and productivity of the sintered product. Therefore, studies for increasing the degreasing efficiency have been actively conducted.

현재 사용되고 있는 탈지방법은 가열탈지, 용매탈지 및 촉매탈지방법이 있는데, 이중 가열탈지방법은 고온에서 수십 시간 내지 수백 시간의 탈지시간이 소요되어 경제적 측면에서 불리한 단점을 가지고 있으며, 용매탈지방법은 환경과 인체에 유해한 유기용매를 사용해야 하는 단점을 가지고 있었다.The present degreasing methods include heating degreasing, solvent degreasing, and catalyst degreasing. The double degreasing method has disadvantages in terms of economical efficiency because it requires a degreasing time of several hours to several hundreds of hours at a high temperature. And organic solvents harmful to human body.

게다가 전술한 금속 분말 사출 성형 공법으로 마이크로 조립체를 제조시 탈지공정이 길어지게 되고, 탈지 및 소결 공정에서 변형, 크랙 발생 및 기계적 특성이 저하되는 등의 문제점을 가지고 있었다.
In addition, the above-described metal powder injection molding method has a problem that the degreasing process is prolonged when the micro-assembly is manufactured, and deformation, cracking, and mechanical properties are deteriorated in the degreasing and sintering process.

본 발명의 목적은 제어부품 용도로 사용되는 마이크로 제어부품 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a microcontroller component for use in a control component application.

본 발명의 다른 목적은 주조품보다 기계적 강도, 경도, 내열성 및 내식성이 우수하고, 성형성이 우수한 마이크로 제어부품 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a microcontrol part manufacturing method which is superior in mechanical strength, hardness, heat resistance and corrosion resistance to cast parts, and has excellent moldability.

본 발명의 또 다른 목적은 탈지 공정 중 변형 및 크랙 등의 불량 발생을 방지할 수 있는 마이크로 제어부품 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a microcontrol part capable of preventing defects such as deformation and cracks during a degreasing process.

본 발명의 또 다른 목적은 공정시간 및 에너지 면에서 유리한 마이크로 제어부품 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a microcontroller part advantageous in terms of process time and energy.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 마이크로 제어부품 제조방법에 의해 제조된 마이크로 제어부품을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a microcontroller component manufactured by the microcontroller component manufacturing method.

본 발명의 하나의 관점은 마이크로 제어부품 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 마이크로 제어부품 제조방법은 원료분말 및 유기 바인더를 포함하는 피드스탁을 사출하여 예비성형체를 제조하고; 상기 예비성형체를 초임계 탈지하고; 그리고 상기 초임계 탈지된 예비성형체를 소결하는; 단계를 포함하며, 상기 원료분말은 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화이트륨(Y2O3)을 포함하고, 상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 50% 내지 59%이며, 상기 유기 바인더는 파라핀 왁스 60~75 부피%, 폴리에틸렌(PE) 20~30 부피% 및 스테아린산 5~15 부피%로 포함하는 것을 특징으로 한다.One aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a microcontroller component. In one embodiment, the microcontroller component manufacturing method includes: preparing a preform by injecting a feedstock containing raw material powder and an organic binder; Supercritical degreasing the preform; And sintering the supercritical degreased preform; Wherein the raw material powder comprises zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttria (Y 2 O 3 ), the solid phase ratio (S / L) of the feedstock is 50% to 59% Is characterized by containing 60 to 75% by volume of paraffin wax, 20 to 30% by volume of polyethylene (PE) and 5 to 15% by volume of stearic acid.

본 발명의 다른 구체예에서 상기 마이크로 제어부품 제조방법은 원료분말 및 유기 바인더를 포함하는 피드스탁을 사출하여 예비성형체를 제조하고; 상기 예비성형체를 초임계 탈지하고; 그리고 상기 초임계 탈지된 예비성형체를 소결하는; 단계를 포함하며, 상기 원료분말은 철(Fe), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)을 포함하고, 상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 60% 내지 69%이며, 상기 유기 바인더는 파라핀 왁스 60~75 부피%, 폴리에틸렌(PE) 20~30 부피% 및 스테아린산 5~15 부피%로 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the microcontroller component manufacturing method includes the steps of: preparing a preform by injecting a feedstock containing raw material powder and an organic binder; Supercritical degreasing the preform; And sintering the supercritical degreased preform; (S / L) of the feedstock is 60% to 69%, and the organic binder is a mixture of iron (Fe), nickel (Ni) and chromium (Cr) 60 to 75% by volume of paraffin wax, 20 to 30% by volume of polyethylene (PE) and 5 to 15% by volume of stearic acid.

한 구체예에서 상기 원료분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the raw material powder is selected from the group consisting of Fe, Cr, Ni, Nb, Si, Mn, Cob, Cu and Molybdenum Mo).

다른 구체예에서 상기 원료분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 인(P), 황(S) 및 구리(Cu)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the raw material powder comprises at least one material selected from the group consisting of Fe, Cr, Ni, Mn, Mo, P, S, .

한 구체예에서 상기 원료분말의 평균 입도는 0.1㎛ 내지 10㎛ 이고, 표면적은 3 ㎡/g 내지 10 ㎡/g 인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the average particle size of the raw material powder is 0.1 탆 to 10 탆, and the surface area is 3 m 2 / g to 10 m 2 / g.

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한 구체예에서 상기 사출은 실린더온도 100℃~150℃, 사출압력 180~250bar 및 사출속도 20~40mm/sec에서 실시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the injection is performed at a cylinder temperature of 100 ° C to 150 ° C, an injection pressure of 180 to 250 bar, and an injection speed of 20 to 40 mm / sec.

한 구체예에서 상기 예비성형체는 직경 300㎛ 내지 1.5 mm 의 기어 형상인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the preform has a gear shape having a diameter of 300 to 1.5 mm.

한 구체예에서 상기 초임계 탈지는 초임계 유체를 사용하여 수행되고, 상기 초임계 유체는 초임계 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the supercritical degreasing is performed using a supercritical fluid, and the supercritical fluid comprises supercritical carbon dioxide.

본 발명의 다른 관점은 상기 마이크로 제어부품 제조방법에 의해 제조된 마이크로 제어부품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 마이크로 제어부품은 상기 제조방법에 의해 제조된 것이며, 유성기어장치용 선기어(sun gear) 또는 플래닛기어(planet gear)인 것을 특징으로 한다.
Another aspect of the invention relates to a microcontroller component manufactured by the microcontroller component manufacturing method. In one embodiment, the microcontroller component is manufactured by the manufacturing method and is a sun gear or a planet gear for a planetary gear set.

본 발명의 마이크로 제어부품 제조방법은 주조품보다 기계적 강도, 경도, 내열성 및 내식성이 우수하고, 탈지 공정 중 변형 및 크랙 등의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 공정시간 및 에너지 면에서 유리하며, 특히 유성기어 장치에 포함되는 마이크로 기어용도로 사용하기 적합할 수 있다.
The microcontroller component manufacturing method of the present invention is superior in terms of mechanical strength, hardness, heat resistance and corrosion resistance, and can prevent defects such as deformation and cracks during the degreasing process and is advantageous in view of process time and energy, It may be suitable for use as a micro gear included in a gear device.

도 1은 본 발명의 개략적인 공정도를 나타낸다.
도 2는 일반적으로 사용되는 유성기어장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따라 제조된 예비성형체를 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명의 한 구체예에 따른 예비성형체를 확대한 사진이고, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 대한 비교예에 따른 예비성형체를 확대한 사진이다.
도 5a는 본 발명의 한 구체예에 따른 마이크로 제어부품의 전자현미경 사진이고, 도 5b는 본 발명에 대한 비교예에 따른 마이크로 제어부품의 전자현미경 사진이다.
Figure 1 shows a schematic flow diagram of the present invention.
2 shows a generally used planetary gear device.
Figure 3 shows a preform produced according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4A is an enlarged photograph of a preform according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 4B and 4C are enlarged photographs of a preform according to a comparative example of the present invention.
FIG. 5A is an electron micrograph of a microcontrol part according to one embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an electron micrograph of a microcontrol part according to a comparative example of the present invention.

본 발명의 하나의 관점은 마이크로 제어부품 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 개략적인 공정도를 나타낸다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에서 상기 마이크로 제어부품 제조방법은 피드스탁 제조단계; 예비성형체 제조단계; 초임계 탈지단계; 및 소결단계를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로 상기 마이크로 제어부품 제조방법은 원료분말 및 유기 바인더를 포함하는 피드스탁을 사출하여 예비성형체를 성형하고; 상기 성형된 예비성형체를 초임계 탈지하고; 그리고 상기 초임계 탈지된 예비성형체를 소결하는; 단계를 포함할 수 있다.One aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a microcontroller component. Figure 1 shows a schematic flow diagram of the present invention. Referring to FIG. 1, in one embodiment of the present invention, the micro control component manufacturing method includes: a feedstock manufacturing step; A preform forming step; Supercritical degreasing step; And a sintering step. More specifically, the microcontroller component manufacturing method includes: forming a preform by injecting a feedstock containing a raw material powder and an organic binder; Supercritical degreasing the shaped preform; And sintering the supercritical degreased preform; Step < / RTI >

이하, 상기 부분 마이크로 제어부품 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the partial micro-control component manufacturing method will be described in detail step by step.

피드스탁 제조단계Feedstock manufacturing stage

상기 단계는 원료분말 및 유기 바인더를 혼련하여 피드스탁을 제조하는 단계이다. 상기 피드스탁(feedstock)은 원료분말 및 유기 바인더가 혼합된 것으로, 피드스탁 원료분말과 유기 바인더를 혼련하여 원료분말에 유기 바인더가 균일하게 도포된 상태로 만들어 진다.The above step is a step of kneading the raw material powder and the organic binder to prepare feedstock. The feedstock is a mixture of a raw material powder and an organic binder. The feedstock raw material powder and an organic binder are kneaded to uniformly apply an organic binder to the raw material powder.

본 발명에서 상기 원료분말은 금속 또는 세라믹 분야에서 사용되는 통상적인 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 원료분말은 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화이트륨(Y2O3)을 포함하거나, 철(Fe), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 상기와 같은 원료분말을 포함시 본 발명의 열팽창률이 작고, 내열성, 내마모성, 내충격성 및 경도 등의 물성이 우수할 수 있다.In the present invention, the raw material powder may be a conventional material used in the field of metals or ceramics. For example, the raw material powder may contain zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttria (Y 2 O 3 ) or may include iron (Fe), nickel (Ni) and chromium (Cr). When the raw material powder as described above is included, the thermal expansion coefficient of the present invention is small and the physical properties such as heat resistance, abrasion resistance, impact resistance and hardness can be excellent.

한 구체예에서, 상기 원료분말은 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화이트륨(Y2O3), 산화나트륨(Na2O) 및 산화칼슘(CaO)을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 원료분말은 산화지르코늄(ZrO2) 90~95 중량%, 산화하프늄(HfO2) 0.1~5 중량%, 산화이트륨(Y2O3) 3~8 중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.001~0.5 중량% 및 산화칼슘(CaO) 0.001~0.5 중량%을 포함할 수 있다. 상기 조성범위로 포함시 본 발명의 열팽창률이 작고, 내열성, 내마모성, 내충격성 및 경도 등의 물성이 우수할 수 있다.In one embodiment, the raw material powder may include zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), sodium oxide (Na 2 O), and calcium oxide (CaO) . More specifically, the raw material powder may contain 90 to 95% by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ), 0.1 to 5% by weight of hafnium oxide (HfO 2 ), 3 to 8% by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) Na 2 O) 0.001 ~ 0.5% by weight and may contain calcium (CaO) 0.001 ~ 0.5% by weight of oxide. When included in the above composition range, the thermal expansion coefficient of the present invention is small, and the physical properties such as heat resistance, abrasion resistance, impact resistance and hardness can be excellent.

한 구체예에서 상기 산화지르코늄 및 산화이트륨은 1:0.02~0.2의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 열팽창률이 낮고, 내열성, 내마모성, 내충격성 및 경도 등의 물성이 우수할 수 있다.In one embodiment, the zirconium oxide and yttrium oxide may be included in a weight ratio of 1: 0.02 to 0.2. Within the above range, the thermal expansion coefficient of the present invention is low, and the physical properties such as heat resistance, abrasion resistance, impact resistance and hardness can be excellent.

본 발명의 다른 구체예에서 상기 원료분말은 철(Fe), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. 구체예에서 상기 원료분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 원료분말은 철(Fe) 45~75 중량%, 크롬(Cr) 10~30 중량%, 니켈(Ni) 8~25 중량%, 니오븀(Nb) 0.5~5 중량%, 실리콘(Si) 0.1~5 중량%, 망간(Mn) 0.1~3 중량%, 코발트(Co) 0.01~0.5 중량%, 구리(Cu) 0.01~0.5 중량% 및 몰리브덴(Mo) 0.01~0.5 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 조성의 원료분말을 포함시 열팽창률, 내열성, 내마모성, 내충격성 및 경도 등의 물성이 우수할 수 있다.
In another embodiment of the present invention, the raw material powder may include iron (Fe), chromium (Cr), and nickel (Ni). In an embodiment, the raw material powders are selected from the group consisting of Fe, Cr, Ni, Nb, Si, Mn, Cob, Cu, ). More specifically, the raw material powder includes 45 to 75 wt% of iron (Fe), 10 to 30 wt% of chromium (Cr), 8 to 25 wt% of nickel (Ni), 0.5 to 5 wt% of niobium (Nb) 0.1 to 5 wt% of silicon (Si), 0.1 to 3 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.5 wt% of cobalt (Co), 0.01 to 0.5 wt% of copper and 0.01 to 0.5 wt% of molybdenum (Mo) . When the raw material powder of the above composition is included, physical properties such as thermal expansion coefficient, heat resistance, abrasion resistance, impact resistance and hardness can be excellent.

상기 원료분말의 평균 입도는 0.1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다. 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛ 일 수 있다. 또한, 본 발명의 한 구체예에서 상기 원료분말의 표면적(Surface area)은 3 ㎡/g 내지 10 ㎡/g 일 수 있다. 바람직하게는 4 ㎡/g 내지 8 ㎡/g 일 수 있다. 상기 범위의 원료분말을 사용하여 제조한 피드스탁을 이용하면, 성형시 탁월한 유동성을 제공하여 성형성이 우수하며 또한 높은 비표면적으로 인해 소결성이 높으므로 소결시 치밀화가 촉진되어 순수한 치밀화에 의해 높은 소결 밀도를 갖는 최종 제품의 제조가 가능하다는 장점이 있다.
The average particle size of the raw material powder may be 0.1 탆 to 10 탆. Preferably 0.5 [mu] m to 5 [mu] m. In one embodiment of the present invention, the surface area of the raw material powder may be 3 m 2 / g to 10 m 2 / g. And preferably from 4 m < 2 > / g to 8 m < 2 > / g. When feedstock prepared using the raw powder of the above range is used, excellent fluidity is provided at the time of molding and excellent moldability and high sinterability due to high specific surface area promotes densification during sintering, resulting in high sintering It is possible to manufacture a final product having a high density.

한 구체예에서 상기 유기 바인더는 파라핀 왁스 50~79 부피%, 폴리에틸렌(PE) 20~40 부피% 및 스테아린산 1~20 부피%로 포함할 수 있다. 상기 조성에서 상기 원료분말과 적합성이 우수하여 결함의 발생율을 대폭 저하시킬 수 있으며, 기계적 강도가 우수한 예비성형체를 제조할 수 있고 이후의 공정에서 우수한 탈지효과를 얻을 수 있다.In one embodiment, the organic binder may comprise from 50 to 79% by volume of paraffin wax, from 20 to 40% by volume of polyethylene (PE) and from 1 to 20% by volume of stearic acid. It is possible to produce a preform having an excellent mechanical strength and an excellent degreasing effect in a subsequent process.

상기 파라핀 왁스(Paraffin wax)는 상기 유기 바인더의 유동성을 증가시키는 목적으로 포함될 수 있다. 상기 파라핀 왁스로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 주성분이 직쇄상 파라핀계탄화수소 CH3(CH2)nCH3로 이루어지고, 탄소 원자수가 16~40, 바람직하게는 20~30의 것을 사용될 수 있다.The paraffin wax may be included for the purpose of increasing the fluidity of the organic binder. As the paraffin wax, a conventional one can be used. For example, those having a main component of a straight chain paraffinic hydrocarbon CH 3 (CH 2 ) n CH 3 and having 16 to 40 carbon atoms, and preferably 20 to 30 carbon atoms can be used.

상기 파라핀 왁스는 상기 유기 바인더 전체 부피에 대하여 50~79 부피%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 55~79 부피% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 60~75 부피%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 유동성이 우수하여 탈지 공정에서 용이하게 탈지가 이루어지고, 소결된 최종 제품의 기계적 강도가 우수할 수 있다.The paraffin wax may be contained in an amount of 50 to 79% by volume based on the total volume of the organic binder. And preferably 55 to 79% by volume. And more preferably 60 to 75% by volume. When it is included in the above-mentioned range, it is excellent in fluidity so that degreasing is easily performed in the degreasing process, and the mechanical strength of the sintered final product can be excellent.

상기 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)은 상기 원료분말의 형상을 유지시키는 목적으로 포함될 수 있다. 상기 폴리에틸렌으로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한 구체예에서는 중량평균 분자량이 30,000 내지 300,000 g/mol이고, 밀도가 0.910 내지 0.923 g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 사용할 수 있다. 다른 구체예에서는 중량평균 분자량이 30,000 내지 300,000g/mol 이고, 밀도가 0.923 내지 0.941 g/㎤인 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)을 사용할 수 있다. 또 다른 구체예에서는 중량평균 분자량이 30,000 내지 500,000 g/mol이고, 밀도가 0.941 내지 0.965 g/㎤ 인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용할 수 있다. 상기 조건의 폴리에틸렌을 사용시 상기 피드스탁의 유동성이 우수하여 용이한 탈지가 이루어질 수 있다.The polyethylene (PE) may be included for the purpose of maintaining the shape of the raw material powder. As the above-mentioned polyethylene, a usual one can be used. For example, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, or a mixture thereof may be used, but the present invention is not limited thereto. In one embodiment, low density polyethylene (LDPE) having a weight average molecular weight of 30,000 to 300,000 g / mol and a density of 0.910 to 0.923 g / cm3 may be used. In another embodiment, medium density polyethylene (MDPE) having a weight average molecular weight of 30,000 to 300,000 g / mol and a density of 0.923 to 0.941 g / cm3 may be used. In another embodiment, high density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight of 30,000 to 500,000 g / mol and a density of 0.941 to 0.965 g / cm3 may be used. When polyethylene having the above-mentioned conditions is used, the feedstock has excellent flowability and easy degreasing can be achieved.

상기 폴리에틸렌은 상기 유기 바인더 전체 부피에 대하여 20~40 부피%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 20~35 부피%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 20~30 부피%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 원료분말간 간격이 감소하여 소결 단계에서 기계적 강도가 우수할 수 있다.The polyethylene may be contained in an amount of 20 to 40% by volume based on the total volume of the organic binder. Preferably 20 to 35% by volume. And more preferably 20 to 30% by volume. When it is included in the above range, the interval between the raw material powders decreases, and the mechanical strength can be excellent in the sintering step.

상기 스테아린산(Stearin acid)은 상기 파라핀 왁스의 유동성을 보완하고, 상기 원료분말과 유기 바인더의 성분의 점착성을 개선시키는 목적으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 스테아린 산으로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. The stearic acid may be included for the purpose of enhancing the fluidity of the paraffin wax and improving the tackiness of the raw material powder and the components of the organic binder. The stearic acid used in the present invention may be any conventional one.

상기 스테아린산은 상기 유기 바인더 전체 부피에 대하여 1~20 부피% 포함될 수 있다. 바람직하게는 1~15 부피% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 5~15 부피% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 원료분말 및 유기 바인더 성분의 점착성이 우수하여 탈지가 용이하게 이루어지며, 소결 단계시 최종 제품의 기계적 강도가 우수하며, 수축률을 최소화하여 형상변형을 방지할 수 있다.
The stearic acid may be contained in an amount of 1 to 20% by volume based on the total volume of the organic binder. Preferably 1 to 15% by volume. And more preferably 5 to 15% by volume. When the content is within the above range, the raw material powder and the organic binder component are excellent in adhesiveness and can be easily degreased. In the sintering step, the mechanical strength of the final product is excellent and the shrinkage rate is minimized to prevent shape deformation.

상기 피드스탁은 통상적인 장치를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 이중 유성 교반기(double planetary mixer), 쌍스크류 혼합기(twin screw mixer), 쌍캠 혼련기(twin cam kneader), 혼련 압출기(kneader extruder) 등을 사용할 수 있으나, 피드스탁 형성에 사용되는 어떠한 종류의 혼련기를 사용해도 무방하다.The feedstock may be formed using conventional equipment. For example, a double planetary mixer, a twin screw mixer, a twin cam kneader, a kneader extruder, or the like can be used. Type kneader may be used.

한 구체예에서 상기 원료분말과 상기 유기 바인더를 혼련기에 투입하고 100℃ 내지 150℃에서 1시간 내지 6시간 동안 혼련하여 피드스탁을 형성할 수 있다. 상기와 같이 제조된 피드스탁은 압출기 등을 이용해서 약 5mm 직경 전후의 크기를 갖도록 균일하게 알갱이 형태로 만들어 사용할 수도 있으며 괴상으로 굳힌 후에 파쇄기를 이용하여 알갱이 형태로 만들어 사용할 수 있다.
In one embodiment, the raw material powder and the organic binder may be added to a kneader and kneaded at 100 ° C to 150 ° C for 1 hour to 6 hours to form a feedstock. The feedstock prepared as described above may be uniformly granulated to have a size of about 5 mm in diameter using an extruder or the like, or may be granulated using a crusher after being solidified into a mass.

이때 상기 피드스탁은 원료분말의 부피비율인 고상율(Solid Loading, S/L)을 조절하는 것이 중요하다. At this time, it is important that the feedstock adjusts the solid ratio (S / L), which is the volume ratio of the raw material powder.

본 발명의 한 구체예에서 상기 원료분말로서 산화지르코늄 및 산화이트륨을 포함하는 경우, 상기 피드스탁의 고상율은 50% 내지 59% 일 수 있다. 바람직하게는 52% 내지 59%일 수 있다. 더욱 바람직하게는 52% 내지 57%일 수 있다. 상기 조성 범위에서 상기 원료분말과 적합성이 우수하여 결함의 발생율을 대폭 저하시킬 수 있으며, 상기 피드스탁의 점도 및 유동성이 우수하여 용이한 성형이 가능하면서 형상변형을 방지할 수 있고, 우수한 강도를 가질 수 있다. 상기 피드스탁의 고상율이 50% 미만인 경우, 상기 원료분말간 간격이 증가하여 사출성형 시 여분의 유기 바인더가 상기 원료분말입자들을 분리시켜 불균일한 예비성형체를 부분적으로 형성시켜 치수제어가 어려워지며, 상기 피드스탁의 고상율이 59%를 초과하는 경우 점도가 지나치게 증가하여 유동성이 낮아져서 사출성이 급격히 저하될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the feedstock includes zirconium oxide and yttrium oxide, the solid phase ratio of the feedstock may be 50% to 59%. And preferably 52% to 59%. And more preferably 52% to 57%. It is possible to greatly reduce the incidence of defects due to the excellent compatibility with the raw material powder in the above composition range and to improve the viscosity and the fluidity of the feedstock so that the shaping can be easily performed and the shape deformation can be prevented, . When the solid phase ratio of the feedstock is less than 50%, an interval between the raw material powders increases, and an extra organic binder separates the raw powder particles during injection molding, thereby partially forming a non-uniform preform, When the solid phase ratio of the feedstock exceeds 59%, the viscosity is excessively increased and the fluidity is lowered, so that the injection property may be rapidly lowered.

본 발명의 다른 구체예에서 상기 원료분말로서 철(Fe), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)을 포함하는 경우, 상기 피드스탁의 고상율은 60% 내지 69% 일 수 있다. 바람직하게는 62% 내지 69%일 수 있다. 더욱 바람직하게는 62% 내지 67%일 수 있다. 상기 조성 범위에서 상기 원료분말과 적합성이 우수하여 결함의 발생율을 대폭 저하시킬 수 있으며, 상기 피드스탁의 점도 및 유동성이 우수하여 용이한 성형이 가능하면서 형상변형을 방지할 수 있고, 우수한 강도를 가질 수 있다. 상기 피드스탁의 고상율이 60% 미만인 경우, 상기 원료분말간 간격이 증가하여 사출성형 시 여분의 유기 바인더가 상기 원료분말입자들을 분리시켜 불균일한 예비성형체를 부분적으로 형성시켜 치수제어가 어려워지며, 상기 피드스탁의 고상율이 69%를 초과하는 경우 점도가 지나치게 증가하여 유동성이 낮아져서 사출성이 급격히 저하될 수 있다.
In another embodiment of the present invention, when the raw material powder contains iron (Fe), nickel (Ni) and chromium (Cr), the solid phase ratio of the feedstock may be 60% to 69%. And preferably 62% to 69%. And more preferably 62% to 67%. It is possible to greatly reduce the incidence of defects due to the excellent compatibility with the raw material powder in the above composition range and to improve the viscosity and the fluidity of the feedstock so that the shaping can be easily performed and the shape deformation can be prevented, . When the solid phase ratio of the feedstock is less than 60%, the spacing between the raw material powders increases, so that extra organic binder separates the raw powder particles during injection molding, thereby partially forming a non-uniform preform, When the solid phase ratio of the feedstock exceeds 69%, the viscosity increases excessively and the fluidity is lowered, so that the injection property may be drastically lowered.

예비성형체 제조단계Preform production step

상기 단계는 상기 제조된 피드스탁을 사출하여 예비성형체를 제조하는 단계이다.The above step is a step of producing the preform by injecting the prepared feedstock.

한 구체예에서 상기 사출은 상기 피드스탁을 사출성형기에 장입한 다음, 금형온도 30℃ 내지 60℃, 실린더온도 100~150℃에서 사출하여 원하는 형상을 갖는 예비성형체를 형성할 수 있다. 바람직하게는 금형온도 40℃ 내지 50℃, 실린더온도 110℃~135℃에서 사출하여 원하는 형상을 갖는 예비성형체를 제조할 수 있다. 이때 사출압력은 180 bar 내지 250 bar, 사출속도는 20~40 mm/sec의 조건에서 형성할 수 있다. 바람직하게는 사출압력 200 bar 내지 230 bar, 사출속도는 20~30 mm/sec의 조건에서 형성할 수 있다. 상기 조건에서 용이하게 예비성형체를 형성할 수 있다.In one embodiment, the injection may be performed by charging the feedstock into an injection molding machine, followed by injection at a mold temperature of 30 to 60 ° C and a cylinder temperature of 100 to 150 ° C to form a preform having a desired shape. Preferably at a mold temperature of 40 ° C to 50 ° C and a cylinder temperature of 110 ° C to 135 ° C to produce a preform having a desired shape. At this time, the injection pressure can be set to 180 to 250 bar and the injection speed can be set to 20 to 40 mm / sec. Preferably, the injection pressure is 200 bar to 230 bar and the injection speed is 20 to 30 mm / sec. The preform can be easily formed under the above conditions.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따라 제조된 예비성형체(100)를 나타낸 것이며, 도 4a는 본 발명의 한 구체예에 따라 제조된 예비성형체의 사진이다. 상기 도 3 및 도 4a를 참조하면, 상기 예비성형체(100)는 외주면을 따라 요철모양의 돌기가 형성된 원형의 기어 형상일 수 있다. 이때, 상기 예비성형체(100)의 직경(R)은 상기 기어 형태의 예비 성형체의 최장거리를 의미하는 것으로 정의하도록 한다.Figure 3 shows a preform 100 made according to one embodiment of the invention, and Figure 4a is a photograph of a preform made according to one embodiment of the present invention. 3 and 4A, the preform 100 may have a circular gear shape having protrusions and protrusions along the outer circumferential surface thereof. In this case, the diameter R of the preform 100 is defined as the longest distance of the gear-shaped preform.

한 구체예에서 상기 예비성형체(100)의 직경(R)은 300㎛ 내지 1.5 mm 일 수 있다. 바람직하게는 350㎛ 내지 1 mm 일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 열팽창률이 작고, 내열성, 내마모성, 내충격성 및 경도 등의 물성이 우수할 수 있다.
In one embodiment, the diameter R of the preform 100 may be 300 [mu] m to 1.5 mm. Preferably from 350 [mu] m to 1 mm. Within the above range, the thermal expansion coefficient of the present invention is small, and the physical properties such as heat resistance, abrasion resistance, impact resistance and hardness can be excellent.

초임계 탈지단계Supercritical degreasing step

상기 단계는 상기 제조된 예비성형체(100)를 초임계 탈지하는 단계이다. 본 발명에서는 초임계 탈지를 통해 상기 형성된 예비성형체(100)에 포함된 상기 유기 바인더 성분을 제거할 수 있다.This step is a step of supercritical degreasing the prepared preform 100. In the present invention, the organic binder component contained in the formed preform 100 can be removed through supercritical degreasing.

상기와 같이 초임계 유체를 사용하여 탈지시 상기 피드스탁의 입자들 사이의 부서짐 없이 유기 바인더 성분 중 상기 파라핀 왁스 및 스테아린산이 용이하게 제거될 수 있어 소결 공정시 형태 변형 및 크랙 발생 등 불량 발생이 없고 단시간 내에 탈지 처리할 수 있다.The paraffin wax and stearic acid among the organic binder components can be easily removed without cracking between the particles of the feedstock upon degreasing using the supercritical fluid as described above, The degreasing process can be performed in a short time.

상기 초임계 탈지는 초임계 유체를 사용하여 수행된다. 상기 초임계 탈지에 사용되는 유체는 초임계 이산화탄소를 포함할 수 있다. 상기 유체를 사용시 상기 유기 바인더의 탈지 속도가 우수하면서 상기 예비성형체(100)의 변형을 방지할 수 있다.The supercritical degreasing is performed using a supercritical fluid. The fluid used for supercritical degreasing may comprise supercritical carbon dioxide. When the fluid is used, the degreasing speed of the organic binder is excellent, and deformation of the preform 100 can be prevented.

한 구체예에서 상기 초임계 탈지는 50℃~100℃의 온도 및 100~500 bar의 압력에서 상기 예비성형체(100)에 포함된 유기 바인더 성분을 제거할 수 있다. 상기 조건에서 상기 예비성형체(100)의 변형을 방지하면서 신속한 탈지가 이루어질 수 있다.In one embodiment, the supercritical degreasing may remove organic binder components contained in the preform 100 at a temperature of 50 ° C to 100 ° C and a pressure of 100 to 500 bar. Rapid degreasing can be achieved while preventing deformation of the preform 100 under the above conditions.

한 구체예에서 상기 초임계 탈지시 상기 유기 바인더 전체중량에 대해 50~90 중량%를 탈지시킬 수 있다. 바람직하게는 65~90 중량%를 탈지시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는 70~90 중량%를 탈지시킬 수 있다. 상기 범위에서 상기 예비성형체(100)의 형상이 유지되면서 탈지되어 소결 단계에서 형태 변형을 방지할 수 있다.
In one embodiment, the supercritical degreasing may degrease 50 to 90% by weight based on the total weight of the organic binder. Deg.] C, preferably 65 to 90% by weight. More preferably, 70 to 90% by weight of the composition can be degreased. The shape of the preform 100 may be maintained in the above range while being defatted, thereby preventing deformation of the preform 100 in the sintering step.

소결 단계Sintering step

상기 단계는 상기 초임계 탈지된 예비성형체(100)를 소결하여 성형체를 형성하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 소결은 단계적으로 승온하여 실시할 수 있다. 한 구체예에서 상기 소결은 3~5℃/min의 승온속도로 500℃~700℃까지 승온 후 1~3시간 동안 온도를 유지하고, 3~5℃/min의 승온속도로 900℃~1100℃까지 승온 후 1~3시간 동안 온도를 유지한 다음, 2~4℃/min의 승온속도로 1300℃~1500℃까지 승온 후 1~4시간 동안 온도를 유지하여 소결할 수 있다. 상기와 같이 단계적 승온으로 소결시 상기 탈지된 예비성형체(100)의 형태 변형을 방지하면서, 상기 유기 바인더 성분을 제거할 수 있으며, 상대밀도 93~99%, 바람직하게는 95~99%의 고밀도화를 달성할 수 있고, 상기 형성되는 성형체의 열팽창성이 낮으면서 기계적 강도, 내열성 및 내식성이 우수할 수 있다.The above step is a step of sintering the supercritical degreased preform 100 to form a formed body. In one embodiment, the sintering may be performed by stepwise heating. In one embodiment, the sintering is performed at a temperature raising rate of 3 to 5 ° C / min and then a temperature is maintained for 1 to 3 hours after the temperature is raised to 500 ° C to 700 ° C. The sintering is performed at a temperature raising rate of 3 to 5 ° C / , The temperature is maintained for 1 to 3 hours, and then the temperature is raised to 1300 ° C to 1500 ° C at a temperature rising rate of 2 to 4 ° C / min, and then the temperature is maintained for 1 to 4 hours. The organic binder component can be removed while preventing the deformation of the degreased preform 100 when sintering at the stepwise elevated temperature as described above, and the high density of 93 to 99%, preferably 95 to 99% And the molded article to be formed has a low thermal expansion property, so that mechanical strength, heat resistance, and corrosion resistance can be excellent.

본 발명에서 상기 소결은 대기중에서 실시될 수 있으나, 진공 조건에서도 실시될 수 있다. 한 구체예에서는 10-1~10-3 torr일 수 있다. 바람직하게는 10-1~10-2 torr 범위로 조절한 진공에서 소결을 실시할 수 있다. 상기 조건에서 상기 탈지된 성형체의 형상을 유지하면서 용이하게 소결을 실시할 수 있다.
In the present invention, the sintering can be carried out in the air, but can also be carried out under vacuum conditions. In one embodiment it may be a 10 -1 ~ 10 -3 torr. Sintering can be carried out in a vacuum controlled to a range of 10 -1 to 10 -2 torr. The sintering can be easily performed while maintaining the shape of the degreased molded body under the above conditions.

본 발명의 다른 관점은 상기 마이크로 제어부품 제조방법에 의해 제조된 마이크로 제어부품에 관한 것이다. 상기 마이크로 제어부품 제조방법은 주조품보다 기계적 강도, 경도, 내열성 및 내식성이 우수하고, 탈지 공정 중 변형 및 크랙 등의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 공정시간 및 에너지 면에서 유리할 수 있다.Another aspect of the invention relates to a microcontroller component manufactured by the microcontroller component manufacturing method. The microcontrolled component manufacturing method is superior in mechanical strength, hardness, heat resistance and corrosion resistance to casting products, and can prevent defects such as deformation and cracks during the degreasing process, and can be advantageous in view of process time and energy.

도 5a는 본 발명의 한 구체예에 따른 마이크로 제어부품의 전자현미경 사진이다. 상기 도 5a를 참조하면, 상기 마이크로 제조부품은 외주면을 따라 요철모양의 돌기가 형성된 원형의 기어 형상일 수 있다. 한 구체예에서 상기 마이크로 제어부품의 직경은 300㎛ 내지 1.5 mm 일 수 있다. 바람직하게는 350㎛ 내지 1 mm 일 수 있다. 상기 범위에서 열팽창률이 작고, 내열성, 내마모성, 내충격성 및 경도 등의 물성이 우수할 수 있다.5A is an electron micrograph of a microcontrol part according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5A, the micro-fabrication component may have a circular gear shape having protrusions and protrusions along the outer circumferential surface thereof. In one embodiment, the diameter of the microcontroller may be between 300 μm and 1.5 mm. Preferably from 350 [mu] m to 1 mm. In this range, the coefficient of thermal expansion is small and the physical properties such as heat resistance, abrasion resistance, impact resistance and hardness can be excellent.

상기 제조된 마이크로 제어부품은 유성기어 장치에 포함되는 마이크로 기어용도로 사용하기 적합할 수 있다. 한 구체예에서 상기 마이크로 제어부품은 선기어(sun gear) 또는 유성기어(planet gear)일 수 있다.The manufactured microcontroller may be suitable for use in micro gears included in the planetary gear set. In one embodiment, the microcontroller component may be a sun gear or a planet gear.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

실시예 1Example 1

피드스탁 및 예비성형체 제조Manufacture of feedstock and preform

산화지르코늄(ZrO2) 93 중량%, 산화하프늄(HfO2) 1.65 중량%, 산화이트륨(Y2O3) 5.33 중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.01 중량% 및 산화칼슘(CaO) 0.01 중량%의 조성을 가지며, 구형에 가까운 형상을 갖고 평균 입도가 0.88㎛ 이며 표면적이 5.88 ㎡/g인 원료분말을 사용하고, 파라핀왁스 70 부피%, 저밀도 폴리에틸렌 20 부피% 및 스테아린산 10 부피%를 포함하는 유기 바인더를 1ℓ용량의 혼련기에 투입하고, 130℃에서 혼련하여 피드스탁을 제조하였다.93 wt% of zirconium oxide (ZrO 2 ), 1.65 wt% of hafnium oxide (HfO 2 ), 5.33 wt% of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), 0.01 wt% of sodium oxide (Na 2 O) %, A raw material powder having a spherical shape and an average particle size of 0.88 μm and a surface area of 5.88 m 2 / g was used, and an organic material containing 70 vol% of paraffin wax, 20 vol% of low density polyethylene and 10 vol% of stearic acid The binder was added to a 1 L capacity kneader and kneaded at 130 캜 to prepare feedstock.

상기 제조된 피드스탁을 파쇄기를 이용하여 알갱이 형태로 파쇄한 후 사출성형기에 장입하여 금형온도 45℃, 실린더 온도 125℃ 및 사출압력 210 bar에서 25mm/sec의 사출속도로 분말 사출성형하여 560㎛의 직경을 갖는 기어 형상의 예비성형체를 제조하였다. 이때, 상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 56%로 조절하였다.
The prepared feedstock was crushed in the form of granules using a crusher, charged into an injection molding machine, and powder injection molded at an injection speed of 25 mm / sec at a mold temperature of 45 ° C, a cylinder temperature of 125 ° C and an injection pressure of 210 bar, A gear-shaped preform having a diameter was prepared. At this time, the solid phase ratio (S / L) of the feedstock was adjusted to 56%.

탈지Degreasing

상기 제조된 예비성형체를 초임계 탈지 장비에 투입하고 초임계 유체로 이산화탄소를 사용하여 유기바인더 성분을 제거하였다. 이때, 상기 초임계 탈지 조건은 온도 60~75℃, 압력 120~300 bar 하에서 상기 예비성형체에 3 시간 동안 접촉하여 실시하였다.
The prepared preform was put into a supercritical degreasing apparatus and carbon dioxide was used as a supercritical fluid to remove the organic binder component. At this time, the supercritical degreasing condition was performed by contacting the preform at a temperature of 60 to 75 ° C. and a pressure of 120 to 300 bar for 3 hours.

소결Sintering

상기 탈지된 예비성형체를 소결로에 투입하고 대기 하에서 5℃/min의 승온속도로 600℃까지 승온 후 1 시간 동안 온도를 유지하고, 5℃/min의 승온속도로 1000℃까지 승온 후 1 시간 동안 온도를 유지한 다음, 4℃/min의 승온속도로 1400℃까지 승온 후 3 시간 동안 유지하여 소결을 실시하여 마이크로 제어부품을 제조하였다.
The degreased preform was put in a sintering furnace and heated to 600 ° C at a heating rate of 5 ° C / min under atmospheric pressure. The temperature was maintained for 1 hour. After the temperature was elevated to 1000 ° C at a heating rate of 5 ° C / The temperature was maintained, and the temperature was raised to 1400 ° C at a rate of 4 ° C / min. After the temperature was maintained for 3 hours, sintering was performed to produce a microcontroller component.

실시예 2Example 2

철(Fe) 51.19 중량%, 크롬(Cr) 25 중량%, 니켈(Ni) 20.45 중량%, 니오븀(Nb) 1.34 중량%, 실리콘(Si) 0.99 중량%, 망간(Mn) 0.84 중량%, 코발트(Co) 0.08 중량%, 구리(Cu) 0.07 중량% 및 몰리브덴(Mo) 0.04 중량%의 조성을 가지며, 구형에 가까운 형상을 갖고 평균 입도가 0.88㎛ 이며 표면적이 5.88 ㎡/g인 원료분말을 사용하고, 파라핀왁스 70 부피%, 저밀도 폴리에틸렌 20 부피% 및 스테아린산 10 부피%를 포함하는 유기 바인더를 1ℓ용량의 혼련기에 투입하고, 130℃에서 혼련하여 피드스탁을 제조하였다.(Fe) 51.19 wt%, chromium (Cr) 25 wt%, nickel (Ni) 20.45 wt%, niobium Nb 1.34 wt%, silicon (Si) 0.99 wt%, manganese (Mn) 0.84 wt% 0.08 wt.% Of copper, 0.07 wt.% Of copper, 0.04 wt.% Of molybdenum and having a shape close to a sphere and having an average particle size of 0.88 μm and a surface area of 5.88 m 2 / g, An organic binder containing 70% by volume of paraffin wax, 20% by volume of low density polyethylene and 10% by volume of stearic acid was fed into a 1 L capacity kneader and kneaded at 130 캜 to prepare feedstock.

상기 제조된 피드스탁을 파쇄기를 이용하여 알갱이 형태로 파쇄한 후 사출성형기에 장입하여 금형온도 45℃, 실린더 온도 125℃ 및 사출압력 210 bar에서 25mm/sec의 사출속도로 분말 사출성형하여 560㎛의 직경을 갖는 기어 형상의 예비성형체를 제조하였다. 이때, 상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 65%로 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 탈지 및 소결하여 마이크로 제어부품을 제조하였다.
The prepared feedstock was crushed in the form of granules using a crusher, charged into an injection molding machine, and powder injection molded at an injection speed of 25 mm / sec at a mold temperature of 45 ° C, a cylinder temperature of 125 ° C and an injection pressure of 210 bar, A gear-shaped preform having a diameter was prepared. At this time, microcontrol parts were prepared by degreasing and sintering in the same manner as in Example 1, except that the solid phase ratio (S / L) of the feedstock was adjusted to 65%.

비교예 1Comparative Example 1

상기 피드스탁의 고상율을 43%로 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 제어부품을 제조하였다.
A microcontroller component was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solid phase ratio of the feedstock was adjusted to 43%.

비교예 2Comparative Example 2

상기 피드스탁의 고상율을 61%로 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 제어부품을 제조하였다.
A microcontroller component was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solid phase ratio of the feedstock was adjusted to 61%.

비교예 3Comparative Example 3

상기 예비성형체를 세라믹 재질의 지그를 이용하여 오븐에 장입하여 질소가스를 분당 90리터를 흘려주면서 650℃의 온도에서 30분 동안 열탈지를 행하여 바인더 성분을 제거한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 제어부품을 제조하였다.
The preform was charged into an oven using a jig made of ceramic and 90 deg. C of nitrogen gas was flowed at a rate of 90 deg. C per minute, followed by thermal degreasing at a temperature of 650 deg. C for 30 minutes to remove the binder component. Microcontroller parts were manufactured.

비교예 4Comparative Example 4

상기 피드스탁의 고상율을 72%로 조절한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로 제어부품을 제조하였다.
A microcontroller component was prepared in the same manner as in Example 2, except that the solid phase ratio of the feedstock was adjusted to 72%.

시험예Test Example

(1) X-선 분석: 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에서 제조된 마이크로 제어부품을 X-선으로 분석하여 결함 유무를 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.(1) X-ray analysis: The microcontrol parts manufactured in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4 were analyzed by X-ray to determine the presence or absence of defects and the results are shown in Table 1 below.

(2) 성형성 및 표면결함: 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에서 제조된 마이크로 제어부품의 제조시의 성형성과 최종적으로 제조된 마이크로 제어부품의 표면결함을 육안으로 관찰하여 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.(2) Moldability and surface defects: The moldability at the time of manufacturing the microcontroller parts manufactured in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4 and the surface defects of the finally produced microcontroller parts were visually observed and evaluated The results are shown in Table 1 below.

평가항목Evaluation items X-선 검사X-ray inspection 성형성Formability 표면결함Surface defect 실시예 1Example 1 양호Good 양호Good 없음none 실시예 2Example 2 양호Good 양호Good 없음none 비교예 1Comparative Example 1 NGNG 불량Bad 주름, 크랙Wrinkles and cracks 비교예 2Comparative Example 2 NGNG 불량Bad 주름, 크랙Wrinkles and cracks 비교예 3Comparative Example 3 NGNG 불량Bad 크랙crack 비교예 4Comparative Example 4 NGNG 불량Bad 주름, 크랙Wrinkles and cracks

도 4a는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 예비성형체를 확대한 사진이고, 도 4b는 상기 비교예 1에서 제조된 예비성형체를 확대한 사진이고, 그리고 도 4c는 비교예 2에서 제조된 예비성형체를 확대한 사진이다.FIG. 4A is an enlarged photograph of the preform produced in Example 1 of the present invention, FIG. 4B is an enlarged photograph of the preform produced in Comparative Example 1, and FIG. 4C is a photograph of the preform .

상기 도 4a 내지 도 4c, 및 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 피드스탁의 고상율을 갖는 실시예 1~2의 경우 표면결함이 없이 성형성이 양호한 예비성형체가 제조되었으나, 본 발명의 원료분말 종류에 대하여 피드스탁의 고상율을 벗어난 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 4의 경우 예비성형체 일부가 미성형 되는 등 심각한 표면결함이 발생한 것을 알 수 있었다. Referring to FIGS. 4A to 4C and the results of Table 1, the preforms of Examples 1 and 2 having the solid phase ratio of the feedstock according to the present invention exhibited good moldability without surface defects. However, In the case of Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 4 in which the solid phase ratio of the feedstock was out of the range of the raw powder of the feedstock, serious surface defects such as part of the preform were not formed.

도 5a는 상기 실시예 1의 마이크로 제어부품의 전자현미경 사진이고, 도 5b는 상기 비교예 3의 마이크로 제어부품의 전자현미경 사진이다.FIG. 5A is an electron micrograph of the microcontrol part of Example 1, and FIG. 5B is an electron micrograph of the microcontrol part of Comparative Example 3. FIG.

상기 도 5a, 도 5b 및 표 1의 결과를 참조하면, 상기 실시예 1의 마이크로 제어부품은 표면결함이 없었으나, 상기 비교예 3의 마이크로 제어부품은 크랙등의 표면결함이 심각하게 발생하였음을 알 수 있었다.
Referring to FIGS. 5A, 5B, and Table 1, the microcontroller according to Example 1 had no surface defect, while the microcontroller according to Comparative Example 3 had a serious surface defect such as cracks Could know.

이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.

10: 선기어 20a, 20b, 20c: 플래닛기어
30: 링기어 40: 캐리어
100: 예비성형체 200: 유성기어 장치
R: 예비성형체 직경
10: sun gear 20a, 20b, 20c: planetary gear
30: ring gear 40: carrier
100: preform 200: planetary gear device
R: preform diameter

Claims (10)

원료분말 및 유기 바인더를 포함하는 피드스탁을 사출하여 예비성형체를 제조하고;
상기 예비성형체를 초임계 탈지하고; 그리고
상기 초임계 탈지된 예비성형체를 소결하는; 단계를 포함하며,
상기 원료분말은 산화지르코늄(ZrO2) 90~95 중량%, 산화하프늄(HfO2) 0.1~5 중량%, 산화이트륨(Y2O3) 3~8 중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.001~0.5 중량% 및 산화칼슘(CaO) 0.001~0.5 중량%을 포함하고,
상기 피드스탁의 고상율(S/L)은 50% 내지 59%이며,
상기 유기 바인더는 파라핀 왁스 60~75 부피%, 폴리에틸렌(PE) 20~30 부피% 및 스테아린산 5~15 부피%로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 제어부품 제조방법.
Injecting a feedstock containing a raw material powder and an organic binder to prepare a preform;
Supercritical degreasing the preform; And
Sintering the supercritical degreased preform; ≪ / RTI >
The raw material powder of zirconium (ZrO 2) 90 ~ 95% by weight, hafnium (HfO 2) 0.1 ~ 5% by weight, yttrium oxide (Y 2 O 3) 3 ~ 8 wt%, sodium (Na 2 O) 0.001 oxide To 0.5% by weight and calcium oxide (CaO) in an amount of 0.001 to 0.5% by weight,
The solid phase ratio (S / L) of the feedstock is 50% to 59%
Wherein the organic binder comprises 60 to 75% by volume of paraffin wax, 20 to 30% by volume of polyethylene (PE) and 5 to 15% by volume of stearic acid.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 원료분말의 평균 입도는 0.1㎛ 내지 10㎛ 이고, 표면적은 3 ㎡/g 내지 10 ㎡/g 인 것을 특징으로 하는 마이크로 제어부품 제조방법.
2. The method according to claim 1, wherein the raw material powder has an average particle size of 0.1 to 10 m and a surface area of 3 to 10 m < 2 > / g.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 사출은 실린더온도 100℃~150℃, 사출압력 180~250bar 및 사출속도 20~40mm/sec에서 실시하는 것을 특징으로 하는 마이크로 제어부품 제조방법.
The method of claim 1, wherein the injection is performed at a cylinder temperature of 100 ° C to 150 ° C, an injection pressure of 180 to 250 bar, and an injection speed of 20 to 40 mm / sec.
제1항에 있어서, 상기 예비성형체는 직경 300㎛ 내지 1.5 mm의 기어 형상인 것을 특징으로 하는 마이크로 제어부품 제조방법.
The method of claim 1, wherein the preform has a gear shape with a diameter of 300 to 1.5 mm.
제1항에 있어서, 상기 초임계 탈지는 초임계 유체를 사용하여 수행되고,
상기 초임계 유체는 초임계 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 제어부품 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the supercritical degreasing is performed using a supercritical fluid,
Wherein the supercritical fluid comprises supercritical carbon dioxide.
제1항의 제조방법에 의해 제조된 것이며,
상기 마이크로 제어부품은 유성기어장치용 선기어(sun gear) 또는 플래닛기어(planet gear)인 것을 특징으로 하는 마이크로 제어부품.
A process for producing a polyurethane foam, which is produced by the production method of claim 1,
Wherein the micro-control component is a sun gear or a planet gear for a planetary gear set.
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