KR101684858B1

KR101684858B1 - 밀폐형 슬리브의 제조방법

Info

Publication number: KR101684858B1
Application number: KR1020160044751A
Authority: KR
Inventors: 배창환; 전용진; 이종철; 황권웅
Original assignee: (주)하나테크
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2016-12-12
Also published as: CN107530779A; CN107530779B; WO2017179811A1

Abstract

본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 철을 포함하는 금속분말 및 성형윤활제를 포함하는 금속분말체를 준비하는 준비단계, 금속분말체를 틀에 장입하고 압력을 가하여 압분체로 성형하는 성형단계, 압분체를 소결하여 소결체를 형성하는 소결단계, 소결체의 내측에 압력을 가하여 하우징 내경에 대하여 소정의 곡률을 형성하고, 정형체를 제조하는 정형단계, 정형체를 수지함침하여 정형체의 미세 기공을 봉공하는 함침단계, 수지함침을 수행한 정형체에 대하여 도금을 수행하여 밀폐형 슬리브를 완성하는 도금단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법을 제공한다.

Description

밀폐형 슬리브의 제조방법{A method for manufacturing a lock sleeve}

본 발명은 냉매 배관이 적용되는 가정용, 산업용, 상업용, 차량용 에어컨디셔닝 시스템 및 냉장/냉동시스템 적용의 밀폐형 슬리브의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철분말을 포함하는 금속분말체를 이용하여 분말야금공정에 의한 성형, 소결공정, 정형공정 및 도금을 수행하여 밀폐형 슬리브를 제조하는 방법에 관한 것이다.

가정용, 산업용, 상업용, 차량용 에어컨디셔닝 시스템 및 가정용, 산업용, 상업용 냉장/냉동시스템(냉장고, 냉동고 등)에는, 고압으로 충전되는 냉매가 사용되며, 이러한 냉매에 대한 유로를 형성하는 배관은, 그 연결이음새가 강건하게 밀봉되어야 하는데, 이러한 밀봉 연결을 위한 부품으로서 밀폐형 슬리브가 사용되고 있다.

밀폐형 슬리브는, 두 개의 관을 연결하기 위한 체결 메커니즘 뿐만 아니라, 그 소재 및 제조공정도 중요하다. 소재 측면에서는 내식성, 내화학성, 및 강성, 표면강도 등이 요구되며, 제조공정측면에서는, 밀폐형 슬리브의 내경부위 가공 등에 있어 높은 치수정밀도, 내경부 조도관리 등이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제 1997-0073775호 (발명의 명칭 : 금속 파이프 제조방법, 이하 종래기술1이라 한다 )에서는, 금속의 원자재인 판재의 평면을 고르게 하는 작업을 하고 롤링가공에 의한 금속판 양측을 절곡성형(Forming)하는 성형공정과, 차차로 곡률을 크게해서 관축에 직각방향의 단면을 원으로 접근시키는 방법을 취하여 다음공정에서 이음매선을 따라 용접(Welding)한 다음 용접부절삭 가공하는 접합공정과, 이를 급냉(수냉)시키고, 이를 측정하는 정형공정과, 교정기에 의한 파이프의 휨을 교정하는 교정공정과, 톱이나 지석 또는 팁(Tip)으로 용도에 맞게 절단하는 절단공정으로 이루어지는 금속파이프 제조방법이 개시되어 있다.

또한, 종래에는 정형공정에서, 슬리브의 내경 가공에 있어, 치수정밀도를 높이기 위해 절삭가공(머시닝가공)을 적용하는 기술(이하 종래기술 2라 한다)이 개시된 바 있다.

대한민국 공개특허공보 제 1997-0073775호

상기의 종래기술1의 판금성형방식의 경우, 길이방향으로 형성된 파이프를 원하는 길이로 만들기 위해 필수적으로 절단에 필요한 장치가 수반되어야 하고, 용접부위를 연삭하여야 할 뿐만 아니라, 파이프의 내경 조도를 관리할 수 없다는 문제점 등이 있었다.

또한, 종래기술2와 같이, 슬리브의 내경 가공을, 절삭 기계가공을 이용하여 수행하는 경우, 내경면의 조도(roughness)가 양호하게 관리될 수 없어, 슬리브를 배관에 장착하는 과정에서 마찰에 의한 파손이 발생하거나, 장착 후 사용과정에서 유체의 누설이 발생하는 등의 문제가 발생하는 경우가 있었다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 관통홀을 구비하고 크기가 다른 두개의 관을 밀봉결합하기 위한 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 철을 포함하는 금속분말 및 성형윤활제를 포함하는 금속분말체를 준비하는 준비단계, 금속분말체를 틀에 장입하고 압력을 가하여 압분체로 성형하는 성형단계, 압분체를 소결하여 소결체를 형성하는 소결단계, 소결체의 관통홀의 내벽에 압력을 가하여, 상기 관통홀의 단면이 소정의 프로파일을 갖도록 하는 정형공정을 통해 정형체를 제조하는 정형단계, 정형체를 수지함침하여 정형체의 미세 기공을 봉공하는 함침단계, 수지함침을 수행한 정형체에 대하여 도금을 수행하여 밀폐형 슬리브를 완성하는 도금단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법을 제공한다.

또한, 성형윤활제는 전체 금속분말체 중량에 대하여, 0.2 내지 1.5 wt% 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 금속분말은, 전체 금속분말 중량에 대하여, 구리(Cu) 8wt% 이하, 니켈(Ni) 5wt% 이하, 몰리브덴(Mo) 2wt% 이하, 크롬(Cr) 5wt% 이하, 탄소(흑연) 1.5 wt% 이하 및 잔부 철(Fe)로 조성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 소결단계와 정형단계의 사이에 연마단계 및 방청단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 도금단계를 수행하기 전, 제품의 기공을 메꾸기 위해 수지를 함침하고 경화한 다음 도금을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 성형단계에서 압력은 2내지 10 Ton/cm²의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 소결단계는 본소결온도 1000 내지 1300℃에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 소결단계는 본소결온도에서 20 내지 120분 동안 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 소결단계는 수소 5내지 75 wt% 및 질소 25 내지 95wt%의 분위기하에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 정형단계는 1 내지 10Ton/cm²의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 함침단계는 정형체에 대하여, 정형체를 진공상태에서 진공함침을 수행하는 진공함침단계 및 정형체를 70 내지 200℃에서 경화를 수행하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 함침단계는 정형체에 대하여, 정형체를 수지함침액에 디핑하여 기공에 수짐함침액을 채우는 디핑단계 및 정형체를 70 내지 200℃에서 경화를 수행하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 디핑단계와 경화단계의 사이에 정형체를 진공상태에서 함침하는 진공함침단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 도금단계는 밀폐형 슬리브의 부식을 막기 위해 아연, 니켈 및 크롬으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금으로 도금하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속분말을 이용한 분말야금공정을 이용하여 표면의 조도가 절삭가공품에 비하여 우수하며 높은 치수의 정밀도를 갖는다는 제1효과, 기계가공을 수행하지 않아 공정비용이 낮아진다는 제2효과, 프레스 코어를 이용한 정형공정을 통해 내경조도관리를 정밀하게 수행할 수 있어, 여러 종류의 배관에 적용할 수 있고, 너클링(체결)시 체결력을 증대시킬 수 있으며, 밀봉 신뢰성을 높일 수 있다는 제4효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밀폐형 슬리브의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 밀폐형 슬리브의 제조방법의 일실시예에 따른 금속분말의 혼합시간에 따른 밀폐형 슬리브의 겉보기 밀도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 밀폐형 슬리브의 제조방법의 일실시예에 따라 제조된 슬리브의 형상을 나타난 모식도이다.
도 4는 본 발명의 밀폐형 슬리브의 제조방법의 일실시예에 따라 제조된 슬리브의 축방향 단면도를 나타낸 모식도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 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. 본 명세서에서, "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.

본 발명으로 제조되는 밀폐형 슬리브는, 제1외경 및 제1내경을 갖는 제1관과 제2외경 및 상기 제1외경보다 큰 제2내경을 갖는 제2관을 밀봉결합하기 위하여 상기 제1관과 상기 제2관이 상호 삽입결합된 상태에서 삽입결합부위에 설치되도록 되기 위한 형상을 갖는다. 삽입결합부위는, 제1관과 제2관이 결합되어 접촉된 부위 및 인접영역을 나타내는 것이다. 도 3 또는 도 4에 도시된 일실시예에서는, 전체적으로 원통형의 형상에, 관통홀을 구비하는 밀폐형 슬리브가 나타나 있다. 관통홀은 상기 삽입결합부위에 마운팅되기 위한 구조이며, 장착과정에서 압력을 높이기 위해 관통홀은 입구부에서 출구부측으로 가면서 내경값이 점진적으로 증대되도록 하는 등 소정의 단면 프로파일을 갖도록 할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 문서에서 금속분말체는, 압분체 형성을 위하여 틀에 장입되는 대상을 지칭하기로 하며, 금속분말체는,금속분말에 성형윤활제가 추가되어 이루어진다. 금속분말은, 철을 기본으로 하여 동, 니켈, 몰리브덴, 크롬 등의 금속 및 흑연(탄소) 등이 포함되는 분말상의 재료를 지칭하는 것으로 한다. 금속분말에 있어, 구리, 니켈, 몰리브덴, 크롬 등이 철의 합금재료로서 포함될 수도 있고, 철분말과 독립적으로 존재하는 분말상으로 혼합되어 존재할 수도 있다. 또한, 구리, 니켈, 몰리브덴, 크롬 중 일부는 철의 합금상으로 존재하고, 나머지는 분말상으로서 철합금분말과 혼합되어 준비될 수도 있음은 물론이다. 구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴 중 일부는 금속분말의 조성에서 배제할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 철을 포함하는 금속분말 및 성형윤활제를 포함하는 금속분말체를 준비하는 준비단계, 금속분말체를 틀에 장입하고 압력을 가하여 압분체로 성형하는 성형단계, 압분체를 소결하여 소결체를 형성하는 소결단계, 소결체의 관통홀의 내벽에 압력을 가하여, 상기 관통홀의 단면이 소정의 프로파일을 갖도록 하는 정형공정을 통해 정형체를 제조하는 정형단계, 정형체를 수지함침하여 정형체의 미세 기공을 봉공하는 함침단계, 수지함침을 수행한 정형체에 대하여 도금을 수행하여 밀폐형 슬리브를 완성하는 도금단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서, 소결단계와 정형단계의 사이에 연마단계 및 방청단계를 더 포함할 수 있다.

준비단계에서 금속분말체의 구성은 성형윤활제는 전체 금속분말체 중량에 대하여, 0.2 내지 1.5 wt% 포함할 수 있다.

또한, 성형윤활제를 적용하면, 전체 금속분말체의 겉보기 밀도가 증대될 수 있다. 성형윤활제의 일실시예로서 스테아린산 아연, Kenolube, 아미드왁스(Amide wax)를 적용할 수 있으며, 바람직하게는, 스테아린산 아연, Kenolube 을 적용할 수 있다. 도 2를 참조하면, 성형윤활제로서 스테아린산 아연 또는 Kenolube를 사용하였을 때 금속분말의 겉보기 밀도가 아미드왁스(Amide wax)를 성형윤활제로 사용했을 때 보다 우수한 것을 확인할 수 있다.

성형윤활제는 성형시 금형 내 금속분말이 압축되면서 금형면과 마찰이 발생하게 되고, 이때 발열 및 금형면에 스크래치가 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해 사용할 수 있는 것이다. 그러나 1.5 wt%를 초과하는 경우 압축성이 떨어지고 소결시 번아웃(Burn-our)이 되면서 소결체에 결함으로 나타날 수 있고, 0.2wt%미만으로 사용하는 경우 금형면에 발열 및 스크래치를 유발 시킬 수 있어 사용하기에 부적합할 수 있다.

금속분말은, 금속분말체 중 성형윤활제를 제외한 것으로서, 전체 금속분말 중량에 대하여, 구리(Cu) 8wt% 이하, 니켈(Ni) 5wt% 이하, 몰리브덴(Mo) 2wt% 이하, 크롬(Cr) 5wt% 이하, 탄소(흑연) 1.5 wt% 이하 및 잔부 철(Fe)로 조성된다.

철은 환원법이나 분사법으로 제조된 분말을 사용할 수 있으며, 구리분말은 분무법이나 전기분해법으로 제조된 분말을 사용할 수 있다. 또한, 니켈, 몰리브덴 및 크롬 분말은 철과 합금화된 상태이거나 니켈, 몰리브덴 및 크롬 분말을 혼합하는 방법으로 사용할 수 있다.

구리는, 제품의 연성과 강도를 동시에 높혀주는 역할을 하며, 8wt%를 초과하는 양이 들어가면 소결시 변형량이 심하여 치수의 정밀도를 낮출 수 있어 사용하기 부적합할 수 있다.

니켈, 몰리브덴 및 크롬 분말은 제품의 강도를 향상시켜주는 역할을 할 수 있다. 니켈분말이 5wt%를 초과하는 경우에는 제품의 강도가 올라가지만 인성이 떨어져 취성이 증가하는 문제를 발생시킬 수 있으며, 몰리브덴이 2wt%를 초과하는 경우도 강도가 올라가지만 인성이 떨어져 취성이 증가하는 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 크롬분말이 5wt%를 초과하는 경우에도 제품의 강도는 향상되지만 인성이 떨어져 사용하기 부적합할 수 있다.

카본(흑연)은 소결 중에 철과 반응하여 강도를 향상시키는 역할을 하지만 1.5wt%를 초과하는 경우 금속 조직 내 세멘타이트라는 조직을 생성시켜 취성이 급격히 상승하는 문제가 발생할 수 있다.

요구되는 금속분말(금속분말체)의 물리적 특성으로는, 겉보기 밀도, 흐름성, 압축성이 있다.

겉보기 밀도는 압분체 형성 전, 분말 상태에서의 밀도이며, 이에 따라 압분체의 밀도가 영향받는다. 본 발명에서는, 금속분말의 겉보기 밀도로서 2내지 4g/cm³ 가 되도록 하는 것을 제안한다. 겉보기 밀도가 2 g/cm³ 미만이면, 압분체 밀도가 낮게 성형되는데 이는 최종품의 밀도도 낮게 될 수 있다는 문제가 발생한다.

흐름성(flow)은, 금형에 금속분말을 장입하였을 때, 금형의 구석부위까지 금속분말체가 잘 이동하는지와 관계되어, 성형정밀도와 관련있는 물성이다.

성형단계는, 압분체 성형 후, 압분체 상하에 있는 버(Burr)를 확인하여 에어를 분사하여 이를 제거하는 공정을 더 둘 수 있다. 또한, 성형단계에서 압력은 2내지 10 Ton/cm² 의 압력으로 수행될 수 있다. 압력이 2Ton/cm² 미만인 경우에는 압분체의 압축밀도가 작아 최종품의 강도가 부족할 수 있다.

소결단계는 1000 내지 1300℃에서 20 내지 120분 동안 수행될 수 있다. 소결온도가 1000℃ 미만인 경우에는 소결온도가 너무 낮아 소결이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 1300℃가 초과되는 경우에는 소결온도가 너무 높아 소결체의 치수변형량이 많아 치수의 정밀도가 떨어지고, 에너지 효율이 좋지 않아 사용하기 부적합할 수 있다. 또한, 소결속도가 20분 미만인 경우 소결이 충분히 일어나지 않아 강도가 떨어지는 점에서 부적합할 수 있으며, 120분을 초과하는 경우 강도가 증가하지만 소결변형으로 치수 정밀도가 떨어지는 문제가 발생한다는 점에서 부적합함을 감안한다.

또한, 소결단계는 수소 5내지 75 wt% 및 질소 25 내지 95wt% 분위기하에서 수행될 수 있다. 이러한 혼합가스를 AX가스라 칭할 수 있다. AX가스는 암모니아를 분해하여 생성된 가스로서, 질소와 수소로 이루어지는데, 질소를 더 첨가하여 사용하는 것도 가능하다. 수소5내지 75%와 질소25내지 95%로 구성될 수 있다. 수소는, 소결단계에서 금속표면의 산화물을 환원시키고 금속간 확산접합이 이루어질 수 있도록 하며, 질소는 불활성가스로서 소결체의 산화를 방지하는 작용을 할 수 있다.

소결단계를 끝낸 후, 연마단계를 수행할 수 있다. 연마단계는 바렐공정을 수행할 수 있으며, 소결과정에서 생긴 소결체의 버(Burr)를 제거할 수 있다. 바람직하게는 회전식 바렐기를 사용할 수 있다. 물론, 회전식 바렐기 이외의 장비를 사용하는 바렐방법을 배제하는 것은 아니다.

연마단계를 끝낸 후에는 윤활처리단계를 수행할 수 있다. 윤활처리단계는 다음공정으로 정형할 때 제품과 금형 사이의 마찰을 줄이고 윤활역활 시키기 위해 방청유에 담가서 소결체 표면과 기공내에 방청유가 있도록 소결체를 방청유에 담그는 것으로, 이는 교정시 윤활역활과 녹발생을 방지할 수 있는 방청역활도 할 수 있다.

정형단계는 소결체의 휘어짐, 치수 또는 형상을 교정하는 공정일 수 있으며, 특히 소결체의 내경 부위에 대한 형상 및 치수를 교정하여, 관통홀의 단면이 소정의 프로파일을 갖도록 할 수 있다. 관통홀 내측은, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 길이방향으로 동일한 내경을 갖도록 할 수도 있지만, 체결압력을 높이기 위해, 길이방향으로 보았을 때, 내경값이 점진적으로 커지거나 작아지도록 하는 구배를 갖도록 할 수 있다.

소결체를 프레스기의 금형틀에 장착하고 펀치로 제품을 눌러주는데, 이 때 금형에 형성되어 있는 코어에 의해 내경의 형상을 형성할 수 있다. 정형단계의 프레스 압력은, 1 내지 10 Ton/cm²으로 수행할 수 있다. 상기와 같은 정형공정을 통해 절삭공정을 통한 정형과는 다르게 내경조도(표면상태)를 양호하게 할 수 있고, 내경조도의 양호함으로 인해 여러종류의 배관에 적용할 수 있고, 너클링 시 체결력을 증대시킬 수 있고, 밀봉 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

정형단계와 함침단계의 사이에 세척 및 건조단계가 있을 수 있는데, 세척단계에서는 탄화수소계 세척액으로 작업하는 것이 바람직할 수 있지만, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다. 건조단계는 80 내지 130℃의 온도에서 진공분위기하에 건조를 수행할 수 있다.

함침단계는 정형체에 대하여 정형체에 존재하는 미세한 기공을 메꾸기 위한 것으로 함침단계는 정형체에 대하여 디핑단계, 세척단계 및 경화단계를 포함할 수 있다.

먼저, 함침단계의 디핑단계는 기공을 확보한 정형체를 수지함침액에 디핑하고, 에어를 이용하여 수지함침을 유도하는 단계일 수 있다. 또한, 디핑단계 이후에 진공함침 단계를 더 수행할 수 있으며, 사용상, 요구상의 조건에 따라서 디핑단계를 생략하고 공정을 수행할 수 있다. 수지함침액은 유기계 함침제일 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.

수지함침을 끝낸 정형체에 대하여 세척 및 경화를 진행하는 세척단계 및 경화단계가 있을 수 있다. 경화단계는 70 내지 200℃에서 경화를 수행하는 것일 수 있다. 70℃ 미만인 경우 경화가 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 200℃가 초과하는 경우 공정효율 측면에서 효율적이지 못하고 에너지 소모가 심함으로 공정을 수행하기에 부적합할 수 있다.

도금단계는 밀폐형 슬리브의 부식을 막기 위해 아연, 니켈 및 크롬으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종이상의 합금을 도금할 수 있다. 물론, 아연 이외의 부식을 막기 위한 금속의 도금을 배제하지는 않는다.

이하, 본 발명의 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 효과를 구체적으로 설명하도록 한다. 제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 일실시예로 슬리브의 제조방법은 관통홀 내벽에 소정의 프로파일을 형성할 수 있으며, 사용상의 요구, 제조상의 요구, 실장상의 요구에 따라서 금속분말 및 정형단계의 관통홀 내벽의 정형공정이 정해질 수 있다.

<실시예1>

환원 순철분 96.4wt%, 구리분말 2wt%, 그라파이트분말 0.8wt% 및 스테아린산 아연 0.8wt%를 혼합한 금속분말을 준비하고, 금속분말의 겉보기 밀도 및 흐름성을 측정한 결과는 표1에 표시하였다.

Apparent density, g/cm³	Flow, sec/50g
2.65	29

금속분말의 겉보기 밀도는 2.65g/cm³, 흐름성은 29s/50g이었으며, 이는 압분체 성형에 있어서, 정밀한 압분체 형상과 밀도를 얻을 수 있는 범위에 해당한다.

또한, 압축압력에 따라 측정된 압분체의 압축밀도(compressibility)를 표 2에 표시하였다.

Compacting pressure	Compressibility, g/cm³ (0.8% Zn-st)
300 MPa(21.6 tsi)	6.35
500 MPa(36.0 tsi)	6.91
700 MPa(50.4 tsi)	7.16

이러한 압축밀도는, 최종품의 스펙(강도, 강성)을 만족시키기 위해 필요한 범위 내의 값임을 확인할 수 있었다.

금속분말을 적층하여 프레싱머신(모델명 : CP-5)를 이용하여 3Ton/cm²의 압력을 가하여 압분체를 제조하였다. 이후, 성형된 압분체에 대하여 밀도의 균일성을 확인하고 크랙이나 표면 결함 유무를 확인하였다.

가압압력에 따른 압분체의 성형강도(green strength)의 측정결과는 표3에 표시된 바와 같다.

Compacting pressure	Green strength, MPa(10³psi) (0.8% Zn-st)
300 MPa(21.6 tsi)	7(1.0)
500 MPa(36.0 tsi)	13(1.9)
700 MPa(50.4 tsi)	17(2.5)

Burr를 제거한 압분체에 대하여 1120℃의 온도에서 소결을 수행하였고, 소결이 끝난후 회전식 바렐기로 10분간 작업한 뒤, 방청기를 이용하여 2분간 디핑방청을 수행하였다.

방청까지 수행한 압분체에 대하여 관통홀의 내경을 정해진 프로파일에 의해 정형하여 치수 정밀도를 고양하기 위한 정형공정을 프레싱머신을 이용하여 수행하였다. 프레스머신의 금형에 압분체 및 코어를 위치시키고, 압력을 가하는 방법으로 수행하였다.

정형체에는 탄화수소계 세척액으로 세척 및 건조를 진행하였고, 자동진공초음파세척 건조기를 사용하였다. 건조가 끝난뒤 정형체에 수지함침을 수행하였으며, 수지함침액(IP1000)을 사용하였다. 수지함침액(IP1000)에 10분간 디핑하였다.

수지함침이 끝난뒤 세척 및 경화를 수행하고 아연도금을 통해 밀폐형 슬리브를 제조하였다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 슬리브

Claims

관통홀을 구비하는 형상으로 되고, 크기가 다른 두 개의 관을 밀봉결합하기 위한 밀폐형 슬리브의 제조방법에 있어서,
i) 철을 포함하는 금속분말 및 성형윤활제를 포함하는 금속분말체를 준비하는 단계;
ii) 상기 금속분말체를 틀에 장입하고 압력을 가하여 압분체로 성형하는 성형단계;
iii) 상기 압분체를 소결하여 소결체를 형성하는 소결단계;
iv) 상기 소결체의 관통홀의 내벽에 압력을 가하여, 상기 관통홀의 단면이 소정의 프로파일을 갖도록 하는 정형공정을 통해 정형체를 제조하는 정형단계;
v) 상기 정형체를 수지함침하여 상기 정형체의 미세 기공을 봉공하는 함침단계; 그리고
vi) 상기 수지함침을 수행한 정형체에 대하여 도금을 수행하여 밀폐형 슬리브를 완성하는 도금단계;를 포함하고,
상기 밀폐형 슬리브는 상기 크기가 다른 두 개의 관인 제1외경과 제1내경을 갖는 제1관 및 제2외경과 상기 제1외경보다 큰 제2내경을 갖는 제2관이 상호 삽입결합된 상태에서 상기 제1관 및 제2관이 접촉된 영역인 삽입결합부위에 설치되기 위한 형상을 가지며,
상기 정형단계에서, 상기 관통홀은 상기 삽입결합부위에 설치되고, 상기 삽입결합부위에 장착과정에서 압력을 높임으로써 체결력 및 밀봉성을 높이기 위해 상기 밀폐형 슬리브의 길이방향으로 내경값이 점진적으로 커지거나 작아지도록 하는 구배를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 i) 단계에서의 성형윤활제는 전체 금속분말체 중량에 대하여, 0.2 내지 1.5 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 i)단계에서의 금속분말은, 전체 금속분말 중량에 대하여, 구리(Cu) 8wt% 이하, 니켈(Ni) 5wt% 이하, 몰리브덴(Mo) 2wt% 이하, 크롬(Cr) 5wt% 이하, 탄소(흑연) 1.5 wt% 이하 및 잔부 철(Fe)로 조성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 소결단계와 상기 정형단계의 사이에 연마단계 및 방청단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 성형단계에서 압력은 2내지 10 Ton/cm² 의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 소결단계는 본소결온도 1000 내지 1300℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법
청구항 1에 있어서,
상기 소결단계는 본소결온도에서 20 내지 120분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 소결단계는 수소 5내지 75 wt% 및 질소 25 내지 95wt%의 분위기하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 정형단계는 1 내지 10 Ton/cm²의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 함침단계는 상기 정형체에 대하여, 상기 정형체를 진공상태에서 진공함침을 수행하는 진공함침단계 및 상기 정형체를 70 내지 200℃에서 경화를 수행하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 함침단계는 상기 정형체에 대하여, 상기 정형체를 수지함침액에 디핑하여 상기 기공에 수짐함침액을 채우는 디핑단계 및 상기 정형체를 70 내지 200℃에서 경화를 수행하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 디핑단계와 상기 경화단계의 사이에 상기 정형체를 진공상태에서 함침하는 진공함침단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 도금단계는 상기 밀폐형 슬리브의 부식을 막기 위해 아연, 니켈 및 크롬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금으로 도금하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 슬리브의 제조방법.