KR101856387B1 - High density molding method mixed powder - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 소결부품을 성형하기 위한 고밀도 혼합분말 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 100℃ 이하의 온도에서 7.15g/㎤ 이상의 성형 밀도를 확보할 수 있는 고밀도 혼합분말 성형방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a high-density powder mixture molding method capable of securing a molding density of 7.15 g /
일반적으로, 분말 야금법은 금속분말을 금형 내에서 가압하여 성형한 후, 소결하여 소결부품을 제조하는 방법으로, 복잡한 형상의 기계 부품 등을 고정밀도를 갖도록 제조할 수 있어 고정밀도가 요구되는 기어 등 자동차의 부품 제조에 주로 사용되고 있다.Generally, the powder metallurgy method is a method of producing a sintered part by pressing a metal powder in a metal mold and then sintering to produce a mechanical part having a complicated shape with high precision, And is used mainly in the manufacture of automobile parts.
자동차용 소결 부품을 상기와 같은 방식으로 제조하기 위해서는 고강도, 고인성 및 경량화 특성을 갖는 금속분말이 요구되는바, 상기와 같은 금속분말은 철(Fe)계 분말 단독으로 사용되지 않고, 통상적으로 강도 향상 등 다양한 목적에 따라 탄소(C), 니켈(Ni), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 합금원소가 첨가되어 혼합 금속분말 형태로 사용된다.In order to manufacture automobile sintered parts in the above-described manner, metallic powder having high strength, high toughness and light weight is required, and such metal powders are not used alone as iron (Fe) Alloys such as carbon (C), nickel (Ni), copper (Cu), and molybdenum (Mo) are added according to various purposes.
특히, 유성캐리어 및 스프로켓과 같은 자동차용 소결 부품은 상기와 같은 특성 외에 고밀도의 성형밀도가 요구되는데, 종래 이러한 소결 부품은 통상적으로 성형 후 7.15g/㎤ 이상의 성형 밀도가 요구된다.In particular, sintered parts for automobiles such as planetary carriers and sprockets require a high density molding density in addition to the above characteristics. Such sintered parts conventionally require a molding density of at least 7.15 g /
상기와 같은 고밀도로 성형하기 위해서는 일반 성형방법으로는 어렵기 때문에 금속분말 및 성형금형을 약 110 ~ 130℃의 온도로 가열한 후 성형하는 온간성형 방법이 사용된다.In order to mold at a high density as described above, it is difficult to use a general molding method. Therefore, a warm molding method in which a metal powder and a metal mold are heated to a temperature of about 110 to 130 캜 and then molded is used.
이때, 고온 윤활제로서 한가지 이상의 재질이 혼합된 EBS 및 스테아레이트(Stearate)계 윤활제(Lubricant)와 같은 복합 윤활제가 사용되는데, 이러한 복합 윤활제는 보통 융점이 100℃ 미만의 저융점 윤활제와 100℃ 이상의 고융점 윤활제가 혼합되어 사용된다.In this case, a complex lubricant such as EBS and a stearate lubricant mixed with at least one material is used as the high temperature lubricant. Such a composite lubricant usually has a low melting point lubricant having a melting point of less than 100 DEG C and a lubricant having a melting point higher than 100 DEG C A melting point lubricant is mixed and used.
그러나 7.15g/㎤ 이상의 성형 밀도를 달성하기 위해서는 윤활제가 일정 수준 이상의 윤활특성을 발현돼야 하는데 그 온도가 약 120℃ 정도로, 복합 윤활제 중 100℃ 이하의 융점을 갖는 저융점 윤활제들은 융점에 도달되면서부터 국부적으로 뭉침현상이 발생하여 금형 내 충진성을 저하시킴에 따라 성형체에 국부적 공극(pore)를 형성하여 결함을 유발하거나, 소결 부품의 크랙(Crack) 결함을 유발하는 문제점을 가지고 있었다.However, in order to achieve a molding density of 7.15 g /
또한, 복합 윤활제는 다양한 융점을 갖는 윤활제들이 혼합되어 다성분계를 갖기 때문에 윤활제들의 융점차이로 인하여 금속분말이 응집되는 응집현상을 유발하여 성형성을 저하시키는 문제점을 가지고 잇었다.In addition, since the compound lubricant has a multi-component system by mixing lubricants having various melting points, there is a problem that the cohesion phenomenon in which the metal powder coagulates due to the difference in melting point of the lubricants causes the molding property to be deteriorated.
한편, 온간 성형은 주로 120 ~ 130℃ 온도에서 그 공정이 이루어지는바, 혼합금속 분말 및 금형을 가열시키기 위한 비용으로 인하여 제조원가가 상승되며, 제조 후 별도의 냉각 공정을 수행해야 함에 따라, 제조시간이 증가됨에 따라 생산성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.On the other hand, since the warming is mainly performed at a temperature of 120 to 130 ° C, the manufacturing cost is increased due to the cost for heating the mixed metal powder and the mold, and a separate cooling step is required after the manufacturing, The productivity is lowered.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as adhering to the prior art already known to those skilled in the art.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 100℃ 이하의 온도에서 7.15g/㎤ 이상의 성형 밀도를 확보할 수 있는 고밀도 혼합분말 성형방법을 제공한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a high-density powder mixture molding method capable of securing a molding density of at least 7.15 g /
또한, 단일성분 윤활제를 사용하여 윤활제의 융점 차이로 인한 응집현상을 방지하여 성형품질을 향상시킬 수 잇는 고밀도 혼합분말 성형방법을 제공한다.The present invention also provides a high-density mixed powder molding method capable of preventing the coagulation phenomenon due to the difference in melting point of the lubricant by using a single component lubricant, thereby improving the molding quality.
본 발명의 일 실시예에 따른, 고밀도 혼합분말 성형방법은 금속분말을 이용하여 자동차용 소결부품을 성형하는 방법으로서, 금속분말 및 단일 성분계 윤활제를 마련하는 준비단계; 상기 금속분말 및 단일 성분계 윤활제를 혼합시켜 혼합분말을 마련하는 혼합분말 제조단계; 및 상기 혼합분말을 몰드에 충진한 후, 80 ~ 100℃의 온도에서 가압하여 성형체를 제조하는 성형단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method for forming a high-density mixed powder is a method of forming a sintered part for an automobile using a metal powder, comprising: preparing a metal powder and a single component lubricant; Mixing the metal powder and the single component lubricant to prepare a mixed powder; And a molding step of filling the mold with the mixed powder and pressing the mixture at a temperature of 80 to 100 ° C to produce a molded body.
상기 혼합단계는, 상기 금속분말 100 중량부에 대하여 상기 단일 성분계 윤활제 0.2 ~ 0.3 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 혼합과정; 교반기에 상기 제1 혼합물을 투입하고 155 ~ 180℃의 온도에서 250 ~ 400rpm의 속도로 20 ~ 30분간 교반하여 상기 금속분말의 표면에 단일 성분계 윤활제를 부착시켜 제2 혼합물을 마련하는 제1 교반과정; 및 상기 제2 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 단일 성분계 윤활제 0.3 ~ 0.4 중량부를 첨가하여 상온에서 5 ~ 20분간 교반하여 상기 혼합분말을 마련하는 제2 교반과정을 포함할 수 있다.Wherein the mixing step comprises mixing 0.2 to 0.3 parts by weight of the single component lubricant with 100 parts by weight of the metal powder to prepare a first mixture; Stirring the mixture at a temperature of 155 to 180 ° C at a speed of 250 to 400 rpm for 20 to 30 minutes to attach a single component lubricant to the surface of the metal powder to prepare a second mixture, ; And 0.3 to 0.4 parts by weight of the single component lubricant are added to 100 parts by weight of the second mixture, followed by stirring at room temperature for 5 to 20 minutes to prepare the mixed powder.
상기 성형단계는, 600 ~ 700MPa의 압력으로 가압하여 상기 성형체를 성형하는 것이 바람직하며, 상기 성형체는, 성형 밀도가 7.1g/㎤ 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.It is preferable that the forming step is performed by pressing at a pressure of 600 to 700 MPa to form the molded body, and the molded body may have a molding density of 7.1 g /
상기 혼합분말은, 겉보기 밀도가 3.4g/㎤ 이상이고, 유동도는 30sec/50g 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.The mixed powder has an apparent density of 3.4 g /
상기 단일 성분계 윤활제는, 12번째 탄소(C) 고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate)인 것을 특징으로 할 수 있다.The single component lubricant may be lithium 12 hydroxy stearate in which a 12th carbon (C) ring is bonded with a hydroxy group (-OH).
이때, 상기 단일 성분계 윤활제는, 침상(Needle Type) 형상으로 형성된 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the single-component lubricant is formed into a needle-like shape.
상기 단일 성분계 윤활제는, 12번째 탄소(C)고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 아연, 히드록시 스테아린산 칼슘 중 어느 하나일 수 있으며, 침상 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.The single component lubricant may be any one of zinc hydroxystearate and calcium hydroxystearate having a hydroxy group (-OH) bonded to the 12th carbon (C) ring, and is preferably formed in the form of a needle.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형 온도를 100℃ 이하로 낮추면서도 7.15g/㎤ 이상의 성형 밀도를 확보할 수 있어 제조원가 및 제조시간을 감소시킬 수 있으며, 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, a molding density of 7.15 g / cm < 3 > or more can be secured while lowering the molding temperature to 100 DEG C or less, thereby reducing manufacturing cost and manufacturing time, and reducing manufacturing cost.
또한, 단일 성분계의 윤활제를 사용함으로써, 융점 차이로 인한 응집을 방지하여 생산되는 성형품의 결함을 최소화하고 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, by using a single-component lubricant, it is possible to prevent coagulation due to a difference in melting point, thereby minimizing defects in the produced molded article and improving the quality thereof.
또한, 금속분말의 표면에 윤활제를 부착시키기 위한 별도의 표면 처리제 도포 등 표면처리 공정을 생략할 수 있어 제조원가를 절감시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to omit the surface treatment step such as application of a surface treatment agent for attaching a lubricant to the surface of the metal powder, thereby reducing manufacturing cost and improving productivity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 혼합분말 성형방법을 도시한 순서도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 혼합분말을 보여주는 사진이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 성분계 윤활제를 이용한 혼합 금속분말의 공정시간에 따른 겉보기 밀도를 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 성분계 윤활제를 이용한 혼합 금속분말의 공정시간에 따른 유동도를 나타낸 그래프이며,
도 5는 본 발명의 실시예들과 비교예들의 겉보기 밀도와 유동도를 측정하여 비교한 그래프이고,
도 6은 본 발명의 실시예들과 비교예들에 대하여 성형 압력에 따른 밀도 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a flow chart illustrating a method of forming a high-density mixed powder according to an embodiment of the present invention,
2 is a photograph showing a mixed powder prepared according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a graph showing the apparent density of the mixed metal powder using a single component lubricant according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a graph showing a flow rate of a mixed metal powder using a single component lubricant according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a graph comparing the apparent density and the fluidity of the embodiments of the present invention and the comparative examples,
FIG. 6 is a graph showing density changes according to molding pressures according to embodiments of the present invention and comparative examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명은 금속분말을 가압성형하여 자동차 소결부품 제조시, 단일 성분계 윤활제로 침상(Needle Type) 형상이면서, 12번째 탄소(C) 고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate)을 사용함으로써, 정전기적 인력을 이용하여 윤활제의 흡착도를 향상시키고, 금속분말의 유동성을 향상시킴으로써, 100℃ 이하의 온도에서도 7.15g/㎤의 성형밀도를 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a process for producing an automobile sintered component by press molding of a metal powder, which comprises the steps of forming a needle 12 from a single component lubricant, lithium hydroxystearate (lithium 12) having a hydroxy group (-OH) hydroxy stearate is used to improve the adsorption degree of the lubricant by using the electrostatic attraction and to improve the fluidity of the metal powder so that the molding density of 7.15 g / do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 혼합분말 성형방법을 도시한 순서도이다.1 is a flowchart showing a method of forming a high-density mixed powder according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 혼합분말 성형방법은 금속분말 및 윤활제를 마련하는 준비단계와 금속분말 및 단일 성분계 윤활제가 혼합하여 혼합분말을 제조하는 혼합분말 제조단계 및 혼합분말을 가압 성형하여 성형체를 제조하는 성형단계를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method for forming a high-density mixed powder according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a metal powder and a lubricant, a step of preparing a mixed powder by mixing metal powder and a single component lubricant, And a molding step of producing a molded body by press molding the mixed powder.
준비단계는 제조하고자 하는 자동차의 소결부품의 용도 및 환경 등에 따라 요구되는 특성을 만족시킬 수 있도록 철(Fe)계 분말에 탄소(C), 니켈(Ni), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 합금원소를 첨가한 혼합물 형태 금속분말과 금속분말의 응집으로 인한 결함을 최소화하도록 단일 성분으로 이루어진 단일 성분계 윤활제를 마련한다.(C), nickel (Ni), copper (Cu), and molybdenum (Mo) are added to the iron (Fe) powder so as to satisfy the properties required according to the use and environment of the sintered parts of the automobile to be manufactured. A single component lubricant consisting of a single component is provided to minimize defects due to the agglomeration of the metal powder and the metal powder in the form of a mixture of an alloy element such as a mixture of the elements.
본 발명에 사용된 단일 성분계 윤활제는 히드록시 스테아린산 리튬을 사용하는 것이 바람직한데, 보다 구체적으로 12번째 탄소(C) 고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate)을 사용하는 것이 바람직하다.The single component lubricant used in the present invention is preferably lithium hydroxystearate. More specifically, lithium 12 hydroxy stearate in which a hydroxy group (-OH) is bonded to the 12th carbon (C) ring is used. Is preferably used.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 단일 성분계 윤활제로 융점범위가 211 ~ 213℃이며, 입자 사이즈가 99%가 100메쉬 이하인(99% finer than 100 mesh) 분말 상태의 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate)을 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, in the present invention, as a single-component lubricant, lithium 12 hydroxy stearate in a powder state having a melting point range of 211 to 213 ° C. and a particle size of 99% to 100 mesh (99% finer than 100 mesh) Is preferably used.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 침상형 히드록시 스테아린산 리튬을 이용하여 제조된 혼합분말을 보여주는 사진이고, 도 2B는 종래 일반적인 히드록시 스테아린산 리튬을 이용하여 제조된 혼합분말을 보여주는 사진이다.FIG. 2A is a photograph showing mixed powders prepared using acicular hydroxystearic acid lithium according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a photograph showing mixed powders prepared using conventional lithium hydroxystearate.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 일반적으로 윤활제로 사용된 히드록시 스테아린산 리튬은 판상형으로 형성되는 반면, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 히드록시 스테아린산 리튬은 침상형으로 형성되어 있어 금속 분말의 유동도를 보다 향상시켜 동일 압력으로 가압하여 성형하더라도 성형밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As shown in FIG. 2, lithium hydroxystearate which is conventionally used as a lubricant is formed in a plate-like shape. On the other hand, as described above, lithium hydroxystearate according to an embodiment of the present invention is formed into a needle- The fluidity of the powder is further improved and the molding density can be improved even if the powder is molded under the same pressure.
또한, 상기 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate)은 침상(Needle Type) 형상으로 형성되어 금속분말의 유동도를 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 12번째 탄소(C)고리에 결합된 히드록시기(-OH)로 인한 정전기적 인력차이로 인하여 금속분말에 흡착도를 향상시켜 윤활성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.Also, the lithium 12 hydroxy stearate is formed in a needle-like shape to improve the fluidity of the metal powder, and the hydroxyl group (-) bonded to the 12th carbon (C) OH), it is possible to improve the lubrication performance by improving the adsorption degree on the metal powder.
이에, 혼합분말 제조시 종래 사용되는 윤활제의 절반 정도만 첨가하더라도 유사한 수준의 윤활성능을 보일 수 있으며, 정전기적 인력차이를 이용하여 윤활제를 금속분말의 표면에 부착시킴으로써 윤활제를 금속분말에 부착시키기 위한 별도의 표면처리공정을 생략할 수 있어 제조원가를 절감시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, even if only about half of the lubricant conventionally used in the preparation of the mixed powder is added, a similar level of lubrication performance can be exhibited. By attaching the lubricant to the surface of the metal powder using the electrostatic attraction difference, It is possible to reduce the manufacturing cost and improve the productivity.
뿐만 아니라, 200℃ 이상의 융점을 갖는 단일 성분계로 형성되어 있어 융점차이로 인한 금속분말의 응집을 방지할 수 있으며, 성형중 용융으로 인한 공극(pore) 형성 등 결함발생을 최소화할 수 있어 이후 소결하여 제조된 자동차용 소결부품의 크랙 발생 등 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since it is formed as a single component system having a melting point of 200 ° C or higher, it is possible to prevent agglomeration of the metal powder due to the difference in melting point, minimize the occurrence of defects such as formation of pores due to melting during molding, It is possible to prevent defects such as cracks in the manufactured sintered parts for automobiles.
단일 성분계 윤활제는 상기 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate) 외에도, 성형조건, 금속분말 조성 등 환경에 따라, 12번째 탄소(C)고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 아연, 히드록시 스테아린산 칼슘 등이 선택적으로 사용될 수 있다.The single component lubricant may be zinc stearate hydroxystearate having a hydroxy group (-OH) bonded to the 12th carbon (C) ring according to the conditions such as molding conditions and metal powder composition, lithium hydroxystearate, lithium hydroxystearate, Calcium stearate, and the like can be optionally used.
금속분말(100)과 단일 성분계 윤활제(200)가 마련되면 혼합분말(10) 제조단계에서 금속분말(100)과 단일 성분계 윤활제(200)를 혼합하여 금속분말(100)의 표면에 단일 성분계 윤활제(200)가 부착된 혼합분말(10)을 제조한다.When the
본 발명의 일 실시예에 따른 혼합분말 제조단계는 크게, 금속분말(100) 100 중량부에 대하여 단일 성분계 윤활제(200)를 0.2 ~ 0.3 중량부 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 혼합과정과, 마련된 제1 혼합물을 교반하여 금속분말(100)의 표면에 단일 성분계 윤활제(200)가 부착된 제2 혼합물을 마련하는 제1 교반과정 및 제2 혼합물 100 중량부에 대하여 단일 성분계 윤활제(200)를 0.3 ~ 0.4 중량부를 더 첨가한 후 교반하여 혼합분말(10)을 제조하는 제2 교반과정을 포함한다.The step of preparing the mixed powder according to an embodiment of the present invention includes a mixing step of mixing 0.2 to 0.3 parts by weight of the
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합단계는 금속분말(100) 100 중량부에 대하여 단일 성분계 윤활제(200)를 0.5 ~ 0.9 중량부를 혼합하되 2회에 걸쳐 분산 투입 후 혼합함으로써, 금속분말(100)의 표면에 분말형태의 단일 성분계 윤활제(200)가 고르게 부착되도록 함으로써 제조된 혼합분말(10)의 성형성을 향상시키고, 제조된 성형체의 품질을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.At this time, in the mixing step according to an embodiment of the present invention, 0.5 to 0.9 parts by weight of the
이때, 단일 성분계 윤활제(200)가 0.5 중량부 미만으로 혼합된 경우 가압 성형시 윤활성이 충분히 확보되지 못함에 따라 고밀도의 성형체 제조가 어려우며, 0.9 중량부를 초과하여 투입되는 경우 윤활제의 양이 과다하여 스프링 백(spring back)으로 인한 성형성이 저하되는 문제점을 가지고 있기 때문에 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.In this case, when the
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 교반과정을 보다 구체적으로 설명하면, 제1 혼합물을 교반기에 투입한 후 155 ~ 180℃의 온도에서 20 ~ 30분간 250 ~ 400rpm의 속도로 교반하는 것이 바람직하다.The first stirring process according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. It is preferable that the first mixture is added to a stirrer and stirred at a temperature of 155 to 180 ° C for 20 to 30 minutes at a speed of 250 to 400 rpm .
왜냐하면, 155℃ 미만 온도에서는 단일 성분계 윤활제(200)가 금속분말(100)의 표면 원활하게 부착되지 못하고, 180℃를 초과하는 경우 단일 성분계 윤활제(200)의 상변화를 유발하여 윤활성이 현저하게 저하되기 때문에 상기 범위로 제한한다.This is because the single-
한편, 제2 교반과정은 상온에서 250 ~ 400rpm의 속도로 5 ~ 20분간 교반하는 것이 바람직한데, 그 이유는 5분 미만으로 교반하는 경우 제1 교반과정에서 제조된 제2 혼합물과 새로이 투입된 단일 성분계 윤활제(200)가 고르게 혼합되지 못하고, 20분을 초과하는 경우, 금속분말(100)에 부착된 단일 성분계 윤활제(200)가 오히려 탈거됨에 따라 제조된 혼합분말(10)의 유동도를 저하시키고 뭉침현상을 유발하여 결함을 발생시킬 수 있기 때문에 상기 범위로 제한한다.On the other hand, it is preferable that the second stirring process is carried out at a temperature of 250 to 400 rpm for 5 to 20 minutes at room temperature because, when stirring is performed for less than 5 minutes, the second mixture prepared in the first stirring process, If the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 성분계 윤활제를 이용한 혼합 금속분말의 공정시간에 따른 겉보기 밀도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 성분계 윤활제를 이용한 혼합 금속분말의 공정시간에 따른 유동도를 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the apparent density of the mixed metal powder using a single component lubricant according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the apparent density of the mixed metal powder using a single component lubricant according to an embodiment of the present invention. Of the present invention.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 155 ~ 180℃의 온도에서 온간 교반하는 제1 교반과정은 25분일 때 겉보기 밀도(AD)가 가장 낮아지는데 그 이유는 온간 교반시 초기에 금속분말(100)의 구형화로 인하여 겉보기 밀도가 상승하다가 이후 1차적으로 투입된 단일 성분계 윤활제(200)가 금속분말(100)의 표면에 부착되면서 겉보기 밀도가 감소하게 되는 것으로, 이후 다시 겉보기 밀도가 증가하게 되나 30분을 초과하는 경우 제조된 제2 혼합물의 구형화가 과도하게 진행되어 이후 스프링 백으로 인한 결함이 발생될 수 있기 때문에 30분 이하로 제한하며, 20분 미만으로 교반하면 금속분말(100)의 표면에 단일 성분계 윤활제(200)가 충분히 부착되지 못하기 때문에 상기 범위로 제한한다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the first stirring step of warm stirring at a temperature of 155 to 180 ° C. has the lowest apparent density (AD) at 25 minutes because the metal powder (100 ), The apparent density is increased, and then the single-
한편, 제1 교반과정에서 제조된 제2 혼합물은 단일 성분계 윤활제(200)가 첨가되어 상온에서 교반하는 제2 교반과정을 통해 혼합분말(10)로 제조되는데, 이때 교반시간이 20분을 초과하는 경우 금속분말(100)의 표면에 부착된 단일 성분계 윤활제(200)의 탈락이 발생되기 시작하면서 점차 윤활성이 낮아지기 때문에 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.On the other hand, the second mixture prepared in the first stirring process is prepared as the
도 5는 본 발명의 실시예들과 비교예들의 겉보기 밀도와 유동도를 측정하여 비교한 그래프이다.FIG. 5 is a graph comparing the apparent density and the fluidity of the embodiments of the present invention and the comparative examples.
이때, 비교예 1은 단일 성분계를 갖는 스테아린산 리튬(Lithium stearate)을 윤활제와 금속분말이 혼합된 혼합분말이고, 비교예 2는 종래 차량 부품 제조시 사용되는 다성분계 윤활제와 금속분말이 혼합된 혼합분말이며, 실시예 1, 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 혼합분말이다.In Comparative Example 1, lithium stearate having a single component system was mixed with a lubricant and a metal powder. Comparative Example 2 was a mixed powder in which a multicomponent lubricant and a metal powder were mixed, And Examples 1 and 2 are mixed powders prepared according to one embodiment of the present invention.
도 5에서 알 수 있듯, 비교예 1은 단일 성분계 스테아린산 리튬을 윤활제로 사용하여 겉보기 밀도는 양호하나 유동도가 38sec/50g으로 불량하여 성형성이 저하됨을 알 수 있는데 그 이유는 스테아린산 리튬은 판상 형상을 갖기 때문에 금속분말의 유동도를 저하시켰기 때문이다.As can be seen from FIG. 5, the single-component lithium stearate was used as a lubricant and the apparent density was good, but the flowability was poor at 38 sec / 50 g, and thus the moldability was deteriorated. In Comparative Example 1, lithium stearate was in a plate- And thus the flowability of the metal powder is lowered.
반면에, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 혼합분말(10)인 실시예 1, 2는 단일 성분계 윤활제를 사용하였음에도 모두 종래 금속분말의 온간성형시 사용되는 다성분계 윤활제를 사용한 비교예 2와 유사한 겉보기 밀도와 유동도를 확보할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, Examples 1 and 2, which are the
도 6은 상기의 비교예 1, 2 및 실시예 1, 2를 100℃의 온도에서 성형 압력을 달리하여 성형 후 밀도 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing changes in density after molding at a temperature of 100.degree. C. at different molding pressures in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2. FIG.
도 6에 나타난 바와 같이, 비교예 1, 2 모두 100℃의 온도에서는 700MPa의 압력으로 가압하여 성형하더라도 제조된 성형체의 성형밀도가 7.15g/㎤ 미만으로 기준치를 만족하지 못함을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, it can be seen that even in the case of Comparative Examples 1 and 2, even at a temperature of 100 ° C and a molding pressure of 700 MPa, the formed compact has a molding density of less than 7.15 g /
특히, 비교예 2는 혼합분말 상태에서 실시예 1, 2에 비하여 우수한 유동도 및 겉보기 밀도를 보임에도, 성형 후 성형밀도가 기준치를 만족하지 못함을 알 수 있는데, 그 이유는 앞에서 설명한 바와 같이 약 120℃ 이상의 온도에서 윤활성능을 발현할 수 있기 때문이다.In particular, although Comparative Example 2 shows excellent flowability and bulk density in the mixed powder state as compared with Examples 1 and 2, it can be understood that the molding density after molding does not satisfy the reference value, This is because lubrication performance can be exhibited at a temperature of 120 캜 or higher.
반면에, 실시예 1, 2는 600MPa의 압력으로 가압 성형하여 제조된 성형체의 성형밀도는 각각 7.157g/㎤, 7.188g/㎤로 모두 기준 성형밀도 7.15g/㎤ 를 만족시킴을 알 수 있다.On the other hand, the molding densities of the molded articles produced by pressure molding at a pressure of 600 MPa in Examples 1 and 2 are 7.157 g / cm3 and 7.188 g / cm3, respectively, all of which meet the reference molding density of 7.15 g / cm3.
금속분말을 가압 성형하여 성형체 제조시 100℃이하의 온도에서도 7.15g/㎤ 이상의 성형밀도를 확보할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. It is possible to secure a molding density of 7.15 g / cm < 3 > or more even at a temperature of 100 DEG C or less in the production of a molded body by press molding the metal powder, thereby reducing manufacturing costs and improving productivity.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
10: 혼합분말 100: 금속분말
200: 단일 성분계 윤활제10: mixed powder 100: metal powder
200: Single component lubricant
Claims (8)
금속분말 및 단일 성분계 윤활제를 마련하는 준비단계;
상기 금속분말 및 단일 성분계 윤활제를 혼합시켜 혼합분말을 마련하는 혼합분말 제조단계; 및
상기 혼합분말을 몰드에 충진한 후, 80 ~ 100℃의 온도에서 가압하여 성형체를 제조하는 성형단계;를 포함하고,
상기 혼합분말 제조단계는, 상기 금속분말 100 중량부에 대하여 상기 단일 성분계 윤활제 0.2 ~ 0.3 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 혼합과정; 교반기에 상기 제1 혼합물을 투입하고 155 ~ 180℃의 온도에서 250 ~ 400rpm의 속도로 20 ~ 30분간 교반하여 상기 금속분말의 표면에 단일 성분계 윤활제를 부착시켜 제2 혼합물을 마련하는 제1 교반과정; 및 상기 제2 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 단일 성분계 윤활제 0.3 ~ 0.4 중량부를 첨가하고 상온에서 5 ~ 20분간 교반하여 상기 혼합분말을 마련하는 제2 교반과정을 포함하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.
A method of forming a sintered part for automobiles using metal powder,
Preparing a metal powder and a single component lubricant;
Mixing the metal powder and the single component lubricant to prepare a mixed powder; And
Filling the mold with the mixed powder and pressurizing the mixed powder at a temperature of 80 to 100 ° C to form a molded body,
Wherein the mixing powder is prepared by mixing 0.2 to 0.3 parts by weight of the single component lubricant with 100 parts by weight of the metal powder to prepare a first mixture; Stirring the mixture at a temperature of 155 to 180 ° C at a speed of 250 to 400 rpm for 20 to 30 minutes to attach a single component lubricant to the surface of the metal powder to prepare a second mixture, ; And a second agitating step of adding 0.3 to 0.4 parts by weight of the single component lubricant to 100 parts by weight of the second mixture and stirring the mixture at room temperature for 5 to 20 minutes to prepare the mixed powder.
상기 성형단계는,
600 ~ 700MPa의 압력으로 가압하여 상기 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.
The method according to claim 1,
The forming step comprises:
Wherein the compact is pressurized at a pressure of 600 to 700 MPa to form the compact.
상기 성형체는,
성형 밀도가 7.1g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.
The method of claim 3,
The molded article may further comprise:
And a molding density of 7.1 g / cm < 3 > or more.
상기 혼합분말은,
겉보기 밀도가 3.4g/㎤ 이상이고, 유동도는 30sec/50g 이하인 것을 특징으로 하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.
The method according to claim 1,
The mixed powder,
Wherein an apparent density is 3.4 g / cm 3 or more and a fluidity is 30 sec / 50 g or less.
상기 단일 성분계 윤활제는,
12번째 탄소(C) 고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 리튬(lithium 12 hydroxy stearate)인 것을 특징으로 하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.
The method according to claim 1,
The single-component lubricant may include,
, And lithium 12 hydroxy stearate in which a hydroxy group (-OH) is bonded to the 12th carbon (C) ring.
상기 단일 성분계 윤활제는,
침상(Needle Type) 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.
The method of claim 6,
The single-component lubricant may include,
Wherein the powder is formed in a needle-like shape.
상기 단일 성분계 윤활제는,
12번째 탄소(C)고리에 히드록시기(-OH)가 결합된 히드록시 스테아린산 아연, 히드록시 스테아린산 칼슘 중 어느 하나이며, 침상 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 고밀도 혼합분말 성형방법.The method according to claim 1,
The single-component lubricant may include,
Wherein the hydroxystearic acid is any one of zinc hydroxystearate and calcium hydroxystearate in which a hydroxy group (-OH) is bonded to the 12th carbon (C) ring, and is formed in an acicular shape.
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KR1020160171995A KR101856387B1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | High density molding method mixed powder |
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KR20240012767A (en) | 2022-07-21 | 2024-01-30 | 박찬홍 | Mixed powder for powder metallurgy and manufacturing method of the same |
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JP2005154828A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Mitsubishi Materials Corp | Raw material powder for warm compacting, and warm compacting method |
-
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