KR101981893B1 - Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same - Google Patents
Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101981893B1 KR101981893B1 KR1020180078346A KR20180078346A KR101981893B1 KR 101981893 B1 KR101981893 B1 KR 101981893B1 KR 1020180078346 A KR1020180078346 A KR 1020180078346A KR 20180078346 A KR20180078346 A KR 20180078346A KR 101981893 B1 KR101981893 B1 KR 101981893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- powder
- alloy steel
- less
- high alloy
- copper
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/248—Thermal after-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2203/00—Controlling
- B22F2203/11—Controlling temperature, temperature profile
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2203/00—Controlling
- B22F2203/13—Controlling pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/10—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/35—Iron
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 평균입경을 가지는 고합금강 분말, 및 고합금강 분말의 평균입경의 1/10 이상 1/2 이하의 평균입경을 가지는 구리 함유 분말을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 혼합단계; 혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 혼련하여 공급원료를 준비하는 혼련단계; 공급원료를 성형하여 성형체를 제조하는 성형단계; 성형체로부터 유기결합제를 제거하는 탈지단계; 및 탈지단계 이후, 성형체를 소결하여 치밀화된 소결체를 제조하는 소결단계를 포함하고,
고합금강 분말의 탄소 함량은 0.4 wt% 이상 2 wt% 이하이며, 고합금강 분말과 상기 구리 함유 분말의 중량비는 8:2 내지 6:4 인 것인 금속 복합체의 제조방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a high alloy steel powder having an average particle diameter of 3 mu m or more and 20 mu m or less and a copper-containing powder having an average particle diameter of 1/10 or more and 1/2 or less of an average particle diameter of the high alloy steel powder A mixing step of preparing a mixed powder to be mixed; A kneading step of kneading the mixed powder and the thermoplastic organic binder to prepare a feedstock; A forming step of forming a molded body by molding a feedstock; A degreasing step of removing the organic binder from the formed body; And a sintering step of sintering the formed body after the degreasing step to produce a dense sintered body,
Wherein the carbon content of the high alloy steel powder is 0.4 wt% or more and 2 wt% or less, and the weight ratio of the high alloy steel powder and the copper-containing powder is 8: 2 to 6: 4.
Description
본 발명은 금속 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 복합체에 관한 것으로, 경도 및 열전도성이 우수한 금속 복합체를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 금속 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a metal composite and a metal composite produced thereby, and a method for producing a metal complex excellent in hardness and thermal conductivity, and a metal composite produced thereby.
최근 들어 산업이 발전하면서 우수한 경도 및 높은 열전도도를 보유하는 금속재료의 필요성이 부각되고 있다. 이러한 금속재료로 탄소 함량이 0.4 중량% 이상으로 높고, 합금 탄화물을 형성하는 경향이 높은 합금원소가 많이 첨가된 공구강과 고속도강 등이 사용되고 있다. 이하에서는 공구강, 고속도강 등을 고합금강이라고 칭한다. 고합금강은 열처리시 급냉 이후에 템퍼링하는 과정 중에서 합금탄화물의 생성으로 인해 2차 경화현상을 나타내는 소재이므로, 다른 합금강재에 비해 고온에서도 상당한 경도를 유지할 수 있다. 그러나, 고합금강은 낮은 열전도성을 갖는 단점을 가지고 있다. 고합금강의 대표적인 예로서 AISI D2 공구강과 M2 고속도강은 각각 20 W/m/K와 19.0 W/m/K 의 낮은 상온 열전도도를 보유하고 있다.Recently, as the industry develops, the necessity of metal materials having excellent hardness and high thermal conductivity is emphasized. Tool steels and high-speed steels having a high carbon content of 0.4 wt% or more and high alloying elements having a high tendency to form alloy carbides are used as such metal materials. Hereinafter, tool steel and high-speed steel are referred to as high alloy steel. Since high alloy steel is a secondary hardening material due to the formation of alloy carbide during tempering after quenching in heat treatment, it can maintain a considerable hardness even at high temperature compared to other alloy steels. However, high alloy steels have the disadvantage of having low thermal conductivity. As a representative example of high alloy steel, AISI D2 tool steel and M2 high-speed steel have low room temperature thermal conductivity of 20 W / m / K and 19.0 W / m / K, respectively.
상기와 같이, 고합금강의 낮은 열전도도를 개선하는 방법으로는 강재의 성분 및 상조성을 조절하여 열전도성을 개선하는 방안이 제안되었다. 미국 특허공개 제2014-00023551호는 탄소함량을 중탄소 범위로 낮추고 합금원소 첨가량을 낮추어 열전도성이 개선된 가공합금 소재로서 열간 공구강 조성물을 개시하고 있다.As described above, as a method of improving the low thermal conductivity of the high alloy steel, a method of improving the thermal conductivity by adjusting the composition and phase composition of the steel has been proposed. U.S. Patent Publication No. 2014-00023551 discloses a hot tool steel composition as a machining alloy material with improved thermal conductivity by lowering the carbon content to a carbon-carbon range and lowering the addition amount of an alloy element.
다른 방법으로 고합금강과 열간전도성이 높은 금속을 사용하여 금속 복합체를 제조하는 것으로, 이 방법은 분말성형공법을 적용하는 것이다. 일반적으로 분말재료를 원료로 사용하는 성형방법은 공정 중에 다양한 성분을 균일하게 합금화 하기가 용이하고 정밀한 성형이 가능하므로 원료의 낭비와 후가공 공정을 최소화 하면서 실형상에 가까운 소결체를 경제적으로 제조할 수 있다는 장점을 갖는다.Another method is to produce a metal composite using a high alloy steel and a metal having a high thermal conductivity. This method uses a powder molding method. Generally, a molding method using a powder material as a raw material makes it possible to uniformly alloy various components uniformly during a process and precisely form a sintered body, so that it is possible to economically manufacture a sintered body close to a yarn shape while minimizing wastage and post- .
가압성형과 소결로 이어지는 전통적인 분말야금방법에 의해 제조하는 경우에는 높은 성형밀도 달성을 위하여, 원료 분말을 선택하여 사용한다. 이 같은 이유에서 이미 합금화되어 강도가 높아진 고합금강 분말을 사용하는 대신에 성형과정에서 소성변형이 용이한 연한 철 분말 혹은 저합금강 분말 등을 주요 성분으로 하고 기타 합금원소를 포함하는 합금 분말 혹은 경질상 분말 등을 혼합하여 사용하며, 대략 700 MPa 혹은 그 이상의 높은 압력 하에서 성형을 한다. 이를 통해, 성형 과정 중에 소성변형을 통해 분말간의 접촉이 증가되고 기계적인 결합이 발생되어 소결성이 향상될 수 있다.When the powder is produced by a conventional powder metallurgy method followed by press molding and sintering, a raw material powder is selected and used in order to achieve a high molding density. For this reason, instead of using the high alloyed steel powder which has already been alloyed and increased in strength, the alloy powder or the hard phase containing other alloying elements, such as soft iron powder or low alloy steel powder, Powder, etc., and molding is carried out under a high pressure of about 700 MPa or higher. Through this, the contact between the powders can be increased through the plastic deformation during the forming process, and the mechanical bonding can be generated to improve the sinterability.
그러나, 상기 전통적인 분말야금방법에 의하여 제조되는 성형체 내부에 존재하는 금속 분말 간 혹은 금속 분말과 금형 내벽, 펀치 등간의 마찰로 인해 높은 밀도 구배가 존재하게 되며, 이로 인해 소결과정에서 불균일한 수축이 발생하여 형상이 왜곡되고, 고밀도 소결체 제조가 용이하지 않은 문제가 있다.However, there is a high density gradient due to the friction between the metal powders existing in the molded body produced by the conventional powder metallurgy process or between the metal powders and the inner wall of the mold, punches, etc., resulting in uneven contraction in the sintering process So that the shape is distorted and the production of a high-density sintered body is not easy.
따라서, 우수한 경도 및 열전도성이 향상된 금속 복합재 및 이를 이용하여 정밀형상의 제품을 제조하는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a metal composite material having an improved hardness and thermal conductivity, and a method for producing a precise product using the same.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 고합금강 분말 및 구리 함유 분말을 사용하여 우수한 경도 및 높은 열전도성을 보유하는 금속 복합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for producing a metal composite having excellent hardness and high thermal conductivity using a high alloy steel powder and a copper-containing powder.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 평균입경을 가지는 고합금강 분말, 및 고합금강 분말 평균입경의 1/10 이상 1/2 이하의 평균입경을 가지는 구리 함유 분말을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 혼합단계; 혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 혼련하여 공급원료를 준비하는 혼련단계; 공급원료를 성형하여 성형체를 제조하는 성형단계; 성형체로부터 유기결합제를 제거하는 탈지단계; 및 탈지단계 이후, 성형체를 소결하여 치밀화된 소결체를 제조하는 소결단계를 포함하고, 고합금강 분말의 탄소 함량은 0.4 wt% 이상 2 wt% 이하이며, 고합금강 분말과 상기 구리 함유 분말의 중량비는 8:2 내지 6:4 인 것인 금속 복합체의 제조방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a high alloy steel powder having an average particle diameter of 3 mu m or more and 20 mu m or less and a copper alloy powder having an average particle diameter of 1/10 or more and 1/2 or less of an average particle diameter of the high alloy steel powder A mixing step of preparing a mixed powder; A kneading step of kneading the mixed powder and the thermoplastic organic binder to prepare a feedstock; A forming step of forming a molded body by molding a feedstock; A degreasing step of removing the organic binder from the formed body; And a sintering step of sintering the formed body after the degreasing step to produce a dense sintered body, wherein the carbon content of the high alloy steel powder is 0.4 wt% or more and 2 wt% or less, and the weight ratio of the high alloy steel powder and the copper- : 2 to 6: 4.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고합금강 분말은 실리콘, 망간, 크롬, 몰리브덴 및 바나듐을 더 포함하고, 실리콘 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 0.8 wt% 이하; 망간 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 1 중량% 이하; 크롬 함량은 고합금강 분말에 대하여 2 wt% 이상 15 wt% 이하; 몰리브덴 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.2 wt% 이상 8 중량% 이하; 바나듐 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 중량% 이하; 및 잔부는 철일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high alloy steel powder further comprises silicon, manganese, chromium, molybdenum and vanadium, and the silicon content is 0.1 wt% or more and 0.8 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; Manganese content is 0.1 wt% or more and 1 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The chromium content is 2 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The molybdenum content is not less than 0.2 wt% and not more than 8 wt% with respect to the high alloy steel powder; The vanadium content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; And the remainder may be iron.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고합금강 분말은 코발트, 니켈 및 텅스텐 중 적어도 1종의 금속을 더 포함하고, 코발트 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 5 wt% 이하; 니켈 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 3 wt% 이하; 텅스텐 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 wt% 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high alloy steel powder further comprises at least one metal selected from the group consisting of cobalt, nickel and tungsten, and the cobalt content is 0.001 wt% or more and 5 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The nickel content is 0.001 wt% or more and 3 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The tungsten content can be 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the high alloy steel powder.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고합금강 분말은 실리콘, 망간, 크롬, 코발트, 몰리브덴, 바나듐, 니켈 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high alloy steel powder may further include at least one metal selected from the group consisting of silicon, manganese, chromium, cobalt, molybdenum, vanadium, nickel and tungsten.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구리 함유 분말은 주석 및 니켈을 포함하고, 주석 함량은 구리 함유 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 15 wt% 이하; 니켈 함량은 구리 함유 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 wt% 이하; 및 잔부는 구리일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the copper-containing powder comprises tin and nickel, and the tin content is 0.1 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the copper-containing powder; The nickel content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the copper-containing powder; And the remainder may be copper.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합 분말은 탄소, 보론 및 인 중에서 적어도 하나의 준금속을 더 포함하고, 준금속 함량은 혼합 분말에 대하여 0.005 wt% 이상 0.3 wt% 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the mixed powder may further include at least one metalloid among carbon, boron and phosphorus, and the metalloid content may be 0.005 wt% or more and 0.3 wt% or less with respect to the mixed powder.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼련단계에서 혼합 분말과 열가소성 유기결합제의 부피비는 6:4 내지 9:1 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder in the kneading step may be 6: 4 to 9: 1.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 성형단계는 20 MPa 이상 200 MPa 이하의 압력하에서 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the forming step can be performed under a pressure of 20 MPa or more and 200 MPa or less.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결단계는 질소가스, 또는 질소가스와 수소가스의 부피비가 9:1 인 혼합가스 분위기에서 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sintering step may be performed in a mixed gas atmosphere in which the volume ratio of nitrogen gas or hydrogen gas to hydrogen gas is 9: 1.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결단계는 1140 ℃ 이상 1250 ℃ 이하에서 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sintering step may be performed at a temperature between 1140 ° C and 1250 ° C.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결단계 이후, 소결체를 열처리하는 열처리단계를 더 포함하며, 열처리단계는 소결체를 900 ℃ 이상 1050 ℃ 이하에서 오스테나이트화하고, 공냉 또는 유냉 시킨 후 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 템퍼링할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sintered body, the method including a heat treatment step of heat treating the sintered body after the sintering step, wherein the heat treatment step comprises austenitizing the sintered body at a temperature of 900 ° C to 1050 ° C, Deg.] C or less.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조되는 금속 복합체가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a metal composite produced by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 복합체의 제조방법은 향상된 열전도성과 우수한 경도를 보유하는 금속 복합체를 간편하게 제작할 수 있다.The method of manufacturing a metal composite according to an embodiment of the present invention can easily produce a metal composite having improved thermal conductivity and excellent hardness.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 복합체의 제조방법은 템퍼링 과정에서 큰 폭의 경도 저하 없이 제조되는 금속 복합체의 열전도도를 향상시킬 수 있다.The method of manufacturing a metal composite according to an embodiment of the present invention can improve the thermal conductivity of a metal composite produced without a large decrease in hardness in the tempering process.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 복합체는 높은 경도와 향상된 열전도성을 보유하는 장점이 있다.The metal composite according to another embodiment of the present invention has an advantage of having high hardness and improved thermal conductivity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 복합체의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 철과 구리의 2원 합금계의 평형상태도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 소결체의 미세조직을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 4에서 제조된 소결체의 열처리에 따른 조직변화를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 6에서 제조된 소결체의 미세조직을 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal composite according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an equilibrium state diagram of a binary alloy system of iron and copper.
3 is a view showing the microstructure of the sintered body manufactured in Example 1 of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the texture changes of the sintered body manufactured in Example 4 according to the heat treatment. FIG.
5A and 5B are views showing the microstructure of the sintered body manufactured in Example 6 of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly described and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When an element is referred to as " including " an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, without departing from the spirit or scope of the present invention.
명세서 전체에서 고합금강은 공구강, 고속도강 등의 탄소를 포함하는 강을 의미할 수 있다.High alloy steels throughout the specification may refer to steels containing carbon, such as tool steels and high speed steels.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 복합체의 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal composite according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 평균입경을 가지는 고합금강 분말, 및 고합금강 분말 평균입경의 1/10 이상 1/2 이하의 평균입경을 가지는 구리 함유 분말을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 혼합단계; 혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 혼련하여 공급원료를 준비하는 혼련단계; 공급원료를 성형하여 성형체를 제조하는 성형단계; 성형체로부터 유기결합제를 제거하는 탈지단계; 및 탈지단계 이후, 성형체를 소결하여 치밀화된 소결체를 제조하는 소결단계를 포함하고, 고합금강 분말의 탄소 함량은 0.4 wt% 이상 2 wt% 이하이며, 고합금강 분말과 상기 구리 함유 분말의 중량비는 8:2 내지 6:4 인 것인 금속 복합체의 제조방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a high alloy steel powder having an average particle diameter of 3 mu m or more and 20 mu m or less and a copper alloy powder having an average particle diameter of 1/10 or more and 1/2 or less of an average particle diameter of the high alloy steel powder A mixing step of preparing a mixed powder; A kneading step of kneading the mixed powder and the thermoplastic organic binder to prepare a feedstock; A forming step of forming a molded body by molding a feedstock; A degreasing step of removing the organic binder from the formed body; And a sintering step of sintering the formed body after the degreasing step to produce a dense sintered body, wherein the carbon content of the high alloy steel powder is 0.4 wt% or more and 2 wt% or less, and the weight ratio of the high alloy steel powder and the copper- : 2 to 6: 4.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 복합체의 제조방법에 따르면, 종래의 분말야금방법 및 용침 공정을 이용하여 금속 복합체를 제조하는 경우에 발생될 수 있는 복합체의 밀도 저감, 불균일한 수축에 의한 형상 왜곡 등의 문제를 극복할 수 있다. 또한, 고합금강 분말 및 구리 함유 분말을 이용함으로써, 경도가 우수하며 열전도성이 향상된 금속 복합체를 제공할 수 있다.According to the method for fabricating a metal composite according to an embodiment of the present invention, the density of the composite, which may be generated when the metal composite is manufactured using the conventional powder metallurgy process and the infiltration process, and shape distortion caused by uneven shrinkage Can be overcome. Further, by using the high alloy steel powder and the copper-containing powder, it is possible to provide a metal composite excellent in hardness and improved in thermal conductivity.
고합금강 분말로 탄소 함량이 0.4 wt% 이상인 공구강 또는 고속도강 분말을 사용할 수 있다. 예를 들면, 고합금강 분말로 AISI 440C 마르텐사이트계 스테인레스강, D2 공구강, M2 또는 T15 고속도강 분말을 사용할 수 있다.It is possible to use tool steel or high-speed steel powder having a carbon content of 0.4 wt% or more as high alloy steel powder. For example, AISI 440C martensitic stainless steels, D2 tool steels, M2 or T15 high speed steel powders can be used as high alloy steel powders.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 고합금강 분말의 탄소 함량은 0.4 wt% 이상으로, 2차 경화현상이 가능하여 우수한 경도를 보유하는 금속 복합체를 제조할 수 있다.That is, the carbon content of the high alloy steel powder according to one embodiment of the present invention is 0.4 wt% or more, and the secondary hardening phenomenon is possible, so that a metal composite having excellent hardness can be produced.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고합금강 분말은 실리콘, 망간, 크롬, 몰리브덴 및 바나듐을 더 포함하고, 실리콘 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 0.8 wt% 이하; 망간 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 1 중량% 이하; 크롬 함량은 고합금강 분말에 대하여 2 wt% 이상 15 wt% 이하; 몰리브덴 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.2 wt% 이상 8 중량% 이하; 바나듐 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 중량% 이하; 및 잔부는 철일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high alloy steel powder further comprises silicon, manganese, chromium, molybdenum and vanadium, and the silicon content is 0.1 wt% or more and 0.8 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; Manganese content is 0.1 wt% or more and 1 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The chromium content is 2 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The molybdenum content is not less than 0.2 wt% and not more than 8 wt% with respect to the high alloy steel powder; The vanadium content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; And the remainder may be iron.
또한, 탄소, 실리콘, 망간, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 및 철을 포함하는 고합금강 분말은 코발트, 니켈 및 텅스텐 중 적어도 1종의 금속을 더 포함할 수 있으며, 코발트 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 5 wt% 이하; 니켈 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 3 wt% 이하; 텅스텐 함량은 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 wt% 이하일 수 있다.The high alloy steel powder containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, vanadium and iron may further contain at least one metal selected from the group consisting of cobalt, nickel and tungsten. The cobalt content is preferably 0.001 wt % To 5 wt% or less; The nickel content is 0.001 wt% or more and 3 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; The tungsten content can be 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the high alloy steel powder.
구리 함유 분말은 주석 및 니켈을 포함하고, 주석 함량은 구리 함유 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 15 wt% 이하; 니켈 함량은 구리 함유 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 wt% 이하; 및 잔부는 구리일 수 있다. 구리 함유 분말로 주석 및 니켈을 포함하는 구리 합금 분말을 사용하는 경우, 금속 복합체의 열전도성이 미소하게 감소될 수 있으나, 금속 복합체의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 구리 함유 분말로 구리 분말 자체를 사용할 수 있다.The copper-containing powder includes tin and nickel, and the tin content is 0.1 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the copper-containing powder; The nickel content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the copper-containing powder; And the remainder may be copper. When the copper alloy powder containing tin and nickel is used as the copper-containing powder, the thermal conductivity of the metal complex can be slightly reduced, but the strength of the metal complex can be improved. Further, the copper powder itself may be used as the copper-containing powder.
공급원료의 유동성을 확보하고, 소결단계에서 고상-액상 점성유동에 의한 입자 재배열을 통해 치밀화 효과를 극대화시키기 위해서, 혼합 분말에 포함되는 고합금강 분말, 구리 함유 분말 및 기타 첨가물은 구형에 유사한 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.In order to ensure the fluidity of the feedstock and to maximize the densification effect through particle rearrangement by solid-liquid viscous flow in the sintering step, the high alloy steel powder, copper-containing powder and other additives contained in the mixed powder are similar to spherical It may be desirable to use it.
고합금강 분말 및 구리 함유 분말로, 예를 들면, 3 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 평균입경을 가지는 고합금강 분말과 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 평균입경을 가지는 구리 함유 분말을 사용하여 고밀도의 금속 복합체를 제조할 수 있다.High alloy steel powder and copper-containing powder, for example, a high-alloy metal powder having an average particle diameter of 3 mu m or more and 20 mu m or less and a copper-containing powder having an average particle diameter of 1 mu m or more and 10 mu m or less, Can be manufactured.
상기와 같이 고합금강 분말과 구리 함유 분말의 입자크기 비율을 조절하여 사용함으로써, 소결단계에서 구리의 용해에 따라 소결체에 커다란 기공이 형성되는 것을 방지할 수 있다.By controlling the particle size ratio of the high alloy steel powder and the copper-containing powder as described above, it is possible to prevent large pores from being formed in the sintered body due to the dissolution of copper in the sintering step.
즉, 고합금강 분말에 비해 상대적으로 크기가 작은 구리 함유 분말을 사용함으로써, 성형단계에서 느슨하게 충진된 고합금강 분말 간의 틈새에 구리 함유 분말을 위치시켜 혼합 분말의 충진율을 향상시킬 수 있다. 또한, 소결단계에서 융점이 낮은 구리 함유 분말의 용해로 인한 소결체의 팽창을 방지할 수 있으며, 소결단계에서 먼저 용해되는 구리 함유 분말이 액상을 형성하여 응집하는 과정 중에 고합금강 분말의 틈새를 채우고, 고합금강 분말과 함께 유동하는 입자 재배열을 통해 치밀화를 향상시켜, 내부에 커다란 기공을 형성시키지 않고 고밀도의 소결체를 제조할 수 있다.That is, by using the copper-containing powder having a relatively small size as compared with the high alloy steel powder, the filling ratio of the powder mixture can be improved by placing the copper-containing powder in the gap between the loosely packed high alloy steel powders in the molding step. In addition, it is possible to prevent the expansion of the sintered body due to the dissolution of the copper-containing powder having a low melting point in the sintering step, and the copper-containing powder dissolved first in the sintering step forms a liquid phase to fill the gap of the high alloy steel powder during the agglomeration, Densification is improved through particle re-arrangement that flows together with the alloy steel powder, and a high-density sintered body can be produced without forming large pores therein.
상기와 달리, 고합금강 분말과 구리 함유 분말의 평균입경이 유사한 경우에는 혼합 분말의 균일도가 감소될 수 있으며, 구리 함유 분말이 위치하던 자리에 커다란 기공이 형성되는 문제가 발생될 수 있다.Unlike the above, when the average particle size of the high alloy steel powder and the copper-containing powder is similar, the uniformity of the mixed powder may be reduced and a large pore may be formed in the place where the copper-containing powder is located.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미립의 혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 사용하고, 탈지 및 소결 공정에 의해 금속 복합체를 간편하게 제작할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a metal complex can be easily manufactured by using a fine powder mixture and a thermoplastic organic binder and by a degreasing and sintering process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합 분말은 탄소, 보론 및 인 중에서 적어도 하나의 준금속을 더 포함하고, 준금속 함량은 혼합 분말에 대하여 0.005 wt% 이상 0.3 wt% 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the mixed powder may further include at least one metalloid among carbon, boron and phosphorus, and the metalloid content may be 0.005 wt% or more and 0.3 wt% or less with respect to the mixed powder.
혼합 분말에 탄소, 보론 및 인 중에서 적어도 하나의 준금속을 첨가함으로써, 혼합 분말에 포함된 고합금강 분말과 구리 함유 분말간의 젖음성을 개선하여 성형체의 치밀화를 향상시킬 수 있다. 또한, 성형체의 소결을 촉진시키고, 구리 함유 분말에 포함되어 있는 탄소를 제거하는 탈산효과를 향상시키는 측면에서, 혼합 분말에 탄소, 보론 및 인 중에서 적어도 하나의 준금속을 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 혼합 분말에 첨가되는 준금속의 함량은 혼합 분말에 대하여 0.005 wt% 이상 0.3 wt% 이하인 것이 바람직할 수 있다.By adding at least one of the sub-metals of carbon, boron and phosphorus to the mixed powder, the wettability between the high alloy steel powder and the copper-containing powder contained in the mixed powder can be improved and the densification of the formed body can be improved. Further, it may be preferable to add at least one metalloid among carbon, boron and phosphorus to the mixed powder from the viewpoint of promoting sintering of the formed body and improving the deoxidation effect of removing carbon contained in the copper-containing powder . The content of the metalloid added to the mixed powder may be preferably 0.005 wt% or more and 0.3 wt% or less with respect to the mixed powder.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합 분말은 라베스상의 코발트 합금 분말, 라베스상의 철 합금 분말, TiB2, WC 및 TiC 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물 분말을 더 포함하고, 화합물 분말의 함량은 혼합 분말에 대하여 3 wt% 이상 20 wt% 이하이며, 라베스상의 코발트 합금 분말은 Co-Mo-Si 또는 Co-Cr-Mo이고, 라베스상의 철 합금 분말은 Fe-Mo-Si일 수 있다. 상기 화합물 분말을 더 포함하는 혼합 분말을 사용함으로써, 제조되는 금속 복합체의 고온 내마멸성을 개선시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the mixed powder further comprises at least one compound powder selected from the group consisting of cobalt alloy powder on Laveth, iron alloy powder on Laveth, TiB 2 , WC and TiC, The cobalt alloy powder on Laveth may be Co-Mo-Si or Co-Cr-Mo, and the iron alloy powder on Laveth may be Fe-Mo-Si. By using the mixed powder further comprising the compound powder, the high temperature abrasion resistance of the metal composite to be produced can be improved.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼련단계에서 혼합 분말과 열가소성 유기결합제의 부피비는 6:4 내지 9:1 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder in the kneading step may be 6: 4 to 9: 1.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 유기결합제는 공지된 것을 사용할 수 있으며, 사용되는 열가소성 유기결합제의 종류는 특별한 제한이 없다. 열가소성 유기결합제로, 예를 들면, 분말사출성형용 왁스기 열가소성 유기결합제로 사용되는 것이나, 상업용으로 판매되는 것을 사용할 수 있다.The thermoplastic organic binder according to one embodiment of the present invention can be any known one, and the kind of the thermoplastic organic binder to be used is not particularly limited. As the thermoplastic organic binder, for example, a wax-based thermoplastic organic binder for powder injection molding or a commercially available product may be used.
혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 혼련하여 제조되는 공급원료는 온간, 예를 들면, 100 ℃ 이상 160 ℃ 이하에서 성형할 수 있다. 공급원료를 성형하는 방법으로 압축성형 방법, 압출성형 방법, 분말사출성형 방법을 이용할 수 있다. 성형단계에서 분말사출성형 방법을 이용하는 경우에는 혼합 분말과 열가소성 유기결합제의 부피비는 6:4 내지 7:3 일 수 있다. 또한, 온간 압축성형 방법을 이용하는 경우에는 혼합 분말과 열가소성 유기결합제의 부피비를 7.5:2.5 내지 9:1의 범위로 조정하여 사용할 수 있다.The feedstock prepared by kneading the mixed powder and the thermoplastic organic binder can be molded at a temperature of, for example, 100 ° C or more and 160 ° C or less. A compression molding method, an extrusion molding method, and a powder injection molding method can be used as methods for molding the feedstock. When the powder injection molding method is used in the molding step, the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder may be 6: 4 to 7: 3. When the warm compression molding method is used, the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder may be adjusted to a range of 7.5: 2.5 to 9: 1.
분말사출성형 방법 또는 온간 압축성형 방법을 이용하는 경우의 성형온도는 열가소성 유기결합제의 종류, 혼합 분말과 열가소성 유기결합제의 부피비에 따라 상이할 수 있으나, 대략 100 ℃ 이상 160 ℃ 이하의 범위로 설정될 수 있다. 온간 압축성형 방법을 이용하여 공급원료를 성형하는 경우에는 20 MPa 이상 200 MPa 이하의 압력을 가해줄 수 있다.The molding temperature in the case of using the powder injection molding method or the warm compression molding method may vary depending on the type of the thermoplastic organic binder and the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder but may be set in a range of about 100 ° C to 160 ° C have. In the case of forming the feedstock using the warm compression molding method, a pressure of 20 MPa or more and 200 MPa or less may be applied.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 윤활제 역할을 하는 열가소성 유기결합제를 포함하는 공급원료를 사용함으로써, 형상비가 크거나 복잡한 형상의 제품을 성형할 수 있다. 또한, 제조되는 성형체 내부에서의 밀도구배가 거의 형성되지 않아, 소결단계에서의 불균일한 수축을 억제하여 형상의 왜곡이 없는 고밀도의 금속 복합체를 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by using a feedstock comprising a thermoplastic organic binder serving as a lubricant, a product having a large aspect ratio or a complicated shape can be molded. In addition, since a density gradient in the formed body is hardly formed, non-uniform contraction in the sintering step can be suppressed and a high-density metal composite can be produced without distortion in shape.
고합금강 분말과 구리 함유 분말을 포함하는 혼합 분말과 열가소성 유기결합제를 혼련하여 제조한 공급원료를 성형하기 위해서, 20 MPa 이상 200 MPa 이하에서 성형단계를 수행할 수 있다. 혼합 분말과 열가소성 유기결합제의 부피비가 6:4 내지 9:1 인 유동성이 우수한 공급원료를 분말사출성형 또는 온간 압축성형함으로써, 성형체 내부에서의 밀도구배를 최소화하고 소결 이후에 발생될 수 있는 형상 변형을 최소화할 수 있다.The molding step can be performed at 20 MPa or higher and 200 MPa or lower in order to form a feedstock prepared by kneading a mixed powder containing a high alloy steel powder and a copper-containing powder and a thermoplastic organic binder. The powdery injection molding or hot compression molding of a feedstock having excellent flowability, in which the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder is in a range of 6: 4 to 9: 1, minimizes the density gradient inside the formed body, Can be minimized.
탈지단계는 성형체로부터 열가소성 유기결합제를 제거하는 공정으로, 용매추출, 가열탈지, 위킹, 초임계 유체 탈지 등의 방법을 사용할 수 있다. 탈지단계에서는 용매추출 또는 초임계 유체 탈지 방법을 사용하는 경우에는 파라핀 왁스와 같은 저융점의 왁스나 스테아린산과 같은 계면활성제 성분만을 제거할 수 있으므로, 백본 고분자 제거를 위해서 가열탈지 방법을 추가로 실시하여야 한다.The degreasing step is a step of removing the thermoplastic organic binder from the formed body, and solvent extraction, heated degreasing, wicking, supercritical fluid degreasing may be used. In the degreasing step, when solvent extraction or supercritical fluid degreasing is used, only a surfactant component such as wax or stearic acid having a low melting point such as paraffin wax can be removed. Therefore, a heating degreasing method is further required to remove the backbone polymer do.
본 발명의 일 실시예에 따른 소결단계에서, 고합금강 분말과 혼합된 저융점의 구리 함유 분말이 용해를 일으켜 액상 소결이 유발된다. 이 과정에서 용융된 구리 또는 구리합금과 고합금강 분말은 점성 유동에 의한 입자 재배열을 하여, 단시간 내에 고밀도를 달성할 수 있다.In the sintering step according to an embodiment of the present invention, the copper-containing powder having a low melting point mixed with the high alloy steel powder is melted and liquid-phase sintering is caused. In this process, the melted copper or copper alloy and high alloy steel powder are re-arranged by viscous flow, and high density can be achieved in a short time.
소결단계는 질소가스, 또는 질소가스와 수소가스의 부피비가 9:1 인 혼합가스 분위기에서 수행될 수 있다.The sintering step may be performed in a mixed gas atmosphere in which the volume ratio of nitrogen gas or hydrogen gas is 9: 1.
질소가스에 수소가스를 첨가한 혼합가스를 사용함으로써, 구리 함유 분말에 존재하는 산소성분을 효율적으로 제거할 수 있다. 다만, 고합금강 분말에서의 탈탄 현상을 방지하기 위하여, 수소가스가 10 부피% 이하로 포함된 혼합가스를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.By using a mixed gas obtained by adding hydrogen gas to the nitrogen gas, the oxygen component present in the copper-containing powder can be efficiently removed. However, in order to prevent decarburization in the high alloy steel powder, it may be preferable to use a mixed gas containing 10% by volume or less of hydrogen gas.
본 발명의 일 실시예에 따른 소결단계에서는 액상소결이 일어나므로 다공질 상태의 탈지체로부터 상대 소결밀도가 98% 이상인 고밀도 소결체를 제조할 수 있다. 소결단계는 1140 ℃ 이상 1250 ℃ 이하에서 수행될 수 있다. 다만, 소결온도가 1250 ℃ 이상인 경우에는 용융 구리에 용해되는 철 성분이 증가하여 액상의 양이 늘어나 슬럼핌이 발생되는 경향이 높아질 수 있으며, 소결온도가 1140 ℃ 이하인 경우에는 소결체의 치밀화가 감소될 수 있으므로, 1140 ℃ 이상 1250 ℃ 이하의 온도에서 소결하는 것이 바람직하다.Since the liquid phase sintering occurs in the sintering step according to one embodiment of the present invention, a high density sintered body having a relative sintering density of 98% or more can be manufactured from the porous state of the sintered body. The sintering step may be performed at a temperature of 1140 DEG C or higher and 1250 DEG C or lower. However, when the sintering temperature is higher than 1250 ° C, the amount of the iron component dissolved in the molten copper is increased to increase the amount of the liquid phase to increase the slump. When the sintering temperature is lower than 1140 ° C, the densification of the sintered body is reduced It is preferable that sintering is performed at a temperature of 1140 DEG C or higher and 1250 DEG C or lower.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결단계 이후, 소결체를 열처리하는 열처리단계를 더 포함하며, 열처리단계는 소결체를 900 ℃ 이상 1050 ℃ 이하에서 오스테나이트화하고, 공냉 또는 유냉 시킨 후 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 템퍼링할 수 있다. 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하의 온도조건에서 적어도 1 시간씩 템퍼링을 1회 이상 실시함으로써, 제조되는 금속 복합체의 열전도성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sintered body, the method including a heat treatment step of heat treating the sintered body after the sintering step, wherein the heat treatment step comprises austenitizing the sintered body at a temperature of 900 ° C to 1050 ° C, Deg.] C or less. The thermal conductivity of the metal composite to be produced can be improved by performing tempering at least once for at least one hour at a temperature of 400 DEG C or more and 650 DEG C or less.
도 2는 철과 구리의 2원 합금계의 평형상태도를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing an equilibrium state diagram of a binary alloy system of iron and copper.
도 2를 참고하면, 철과 구리는 다른 금속 복합체인 W-Cu 나 Mo-Cu 합금과는 다르게 고온에서 어느 정도의 고용한도를 나타낸다. 다만, 구리와 철의 큰 용융점 차이로 인해 용융 구리가 존재하는 조건에서 액상소결이 가능하다는 점에서 상기 다른 금속 복합체와 유사성이 있으며, 이 같은 특성은 고밀도 소결체를 제조하는 데 유리할 수 있다. 또한, 도 2에서 고체상태에서의 철에 대한 구리의 용해도나, 구리에 대한 철의 용해도 모두 온도가 낮아지면 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 상기와 같은 용질 고용량의 감소는 열전도도 향상에 도움이 되며, 미립의 석출물 형성이 수반되면 기지상내 용질 감소로 인한 강도 저하를 보완할 수 있다.Referring to FIG. 2, iron and copper exhibit a certain degree of solubility at high temperatures, unlike W-Cu or Mo-Cu alloys, which are other metal complexes. However, there is a similarity to the other metal complexes in that liquid phase sintering is possible in the presence of molten copper due to a large difference in melting point between copper and iron, and such characteristics can be advantageous for producing a high-density sintered body. In FIG. 2, it can be seen that both the solubility of copper in iron in the solid state and the solubility of iron in copper are greatly reduced when the temperature is lowered. The reduction of the solute capacity as described above is effective for improving the thermal conductivity, and if the formation of the fine precipitate is accompanied, the decrease in the strength due to the reduction of the solute in the matrix can be compensated.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 철을 대체하여 약 550 ℃ 부근에서 2차 경화현상이 나타나는 고합금강 분말과 구리 함유 분말을 사용하여 금속 복합체를 제조하면, 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 템퍼링하는 과정에서 큰 폭의 경도 저하 없이 열전도도를 향상시킬 수 있다. 즉, 열처리 후의 템퍼링 과정에서 2차 경화현상이 나타나는 경도 특성을 보유하는 고합금강 분말과 고합금강에 비해 약 15 배 정도 이상의 열전도도를 보유하는 구리 함유 분말을 사용함으로써, 높은 경도와 열전도성이 향상된 금속 복합체를 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when a metal composite is manufactured by using a high alloy steel powder and a copper-containing powder in which a secondary curing phenomenon occurs at about 550 ° C in place of iron, the metal composite is tempered at a temperature of from 400 ° C to 650 ° C The thermal conductivity can be improved without decreasing the hardness of the large width. That is, the use of the high alloy steel powder having hardness characteristics in which the secondary hardening phenomenon occurs during the tempering process after the heat treatment and the copper powder having a thermal conductivity of about 15 times or more higher than that of the high alloy steel can improve the hardness and thermal conductivity Metal complexes can be produced.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조되는 금속 복합체가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a metal composite produced by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 복합체는 높은 경도 및 향상된 열전도성을 보유할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 복합체는 자동차용 밸브시트 인서트, 특히 배기가스용 밸브시트 인서트, 밸브 가이드, 터보차저 부싱 등과 같은 자동차 파워트레인 부품, 플라스틱 사출 금형부품 등과 같이 열전도성, 경도 및 내마모성이 요구되는 부품에 사용될 수 있다.The metal composite according to another embodiment of the present invention can have high hardness and improved thermal conductivity. Therefore, the metal composite body according to another embodiment of the present invention can be used for automobile valve seat inserts, particularly automotive power train parts such as valve seat inserts for exhaust gases, valve guides, turbocharger bushings, and plastic injection mold parts, And parts requiring wear resistance.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 단지 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. These embodiments are merely illustrative and do not limit the technical scope of the present invention.
실시예 1Example 1
고합금강 분말로 평균 입도(D50)가 8 ㎛이고 조성이 Fe-12%Cr-0.4%Mn-0.4%Ni-0.9%Mo-0.4%V-0.5%Si-1.5%C(wt%)인 AISI D2 강 분말(일본 엡슨-아트믹스 사 제품), 입자크기가 1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하인 구리 함유 분말(미국 아틀란틱 이큅먼츠 사 제품)을 준비하고, 고합금강 분말과 구리 함유 분말이 각각 70 wt%, 30 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합 분말과 왁스기 열가소성 유기결합제의 부피비가 8:2이 되도록 혼합하고, 140 ℃에서 가압 혼련하여 약 120g의 공급원료를 준비하였다. 공급원료를 120 ℃로 예열된 금형에 장입하고, 70 MPa 의 압력을 가하여 직경 20 mm, 높이 4 mm 인 디스크형 성형체 시편을 제작하였다. 제작된 성형체 시편을 알루미나 트레이에 담아 관상로에 장입한 후에 탈지와 소결을 하나의 가열프로그램으로 설정하여 질소가스 분위기에서 가열탈지와 소결을 연이어 실시하여 소결체를 제조하였다. 이때, 약 600 ℃까지 가열과정에서 탈지를 한 후에 승온 속도를 높여서 소결온도인 1210 ℃로 가열하여 60 분간 소결을 실시하였다.High alloy steel powder having an average particle size (D 50 ) of 8 μm and a composition of Fe-12% Cr-0.4% Mn-0.4% Ni-0.9% Mo-0.4% V-0.5% Si-1.5% C (Manufactured by Atlantic International) having a particle size of not less than 1 占 퐉 and not more than 2 占 퐉 were prepared, and each of the high alloy steel powder and the copper-containing powder was mixed in an amount of 70 wt% , And 30 wt%, respectively. The mixing ratio of the mixed powder to the wax-based thermoplastic organic binder was 8: 2, and the mixture was press-kneaded at 140 ° C to prepare about 120 g of a feedstock. The feedstock was charged into a preheated mold at 120 DEG C and a pressure of 70 MPa was applied to produce a disk-shaped molded body specimen having a diameter of 20 mm and a height of 4 mm. The specimens were placed in an alumina tray and charged into a tubular furnace. The degreasing and sintering were set up in a single heating program, followed by thermal degreasing and sintering in a nitrogen gas atmosphere to produce sintered bodies. At this time, after degreasing in the heating process to about 600 ° C, the sintering temperature was increased to 1210 ° C, and the sintering was performed for 60 minutes.
실시예 2Example 2
실시예 1에서 사용한 AISI D2강 분말 및 구리 함유 분말을 동일하게 사용하였으며, AISI D2강 분말, 구리 함유 분말, 인이 각각 69.95 wt%, 30 wt%, 0.05 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합 분말과 왁스기 열가소성 유기결합제의 부피비가 80:20이 되도록 혼합하고, 140 ℃에서 가압 혼련하여 약 120g의 공급원료를 준비하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 저압 온간 압축성형을 실시하여 직경 20 mm, 높이 4 mm 인 디스크형 성형체 시편을 제작하였다. 제작된 성형체 시편을 관상로에서 하나의 가열프로그램을 따라 질소가스 분위기하에서 탈지와 소결을 연이어 실시하여 소결체를 제조하였으며, 소결온도는 1210 ℃ 이었으며 소결시간은 60분이었다. 소결체를 980 ℃로 다시 가열하여 30분간 유지한 후 유냉하고, 550 ℃으로 2시간 동안 염욕에서 템퍼링하는 열처리를 실시하였다.AISI D2 steel powder and copper-containing powder used in Example 1 were used in the same manner and uniformly mixed with a ball mill so that the AISI D2 steel powder, copper-containing powder and phosphorus were respectively 69.95 wt%, 30 wt% and 0.05 wt% . The mixed powder and the wax-based thermoplastic organic binder were mixed to have a volume ratio of 80:20 and press-kneaded at 140 ° C to prepare a feedstock of about 120 g. Compression molding at low pressure was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a disk-shaped molded body specimen having a diameter of 20 mm and a height of 4 mm. The sintered body was sintered at 1210 ℃ and the sintering time was 60 minutes. The sintering temperature was 1210 ℃ and the sintering time was 60 minutes. The sintered body was heated again to 980 占 폚, maintained for 30 minutes, and then heat-treated by heating in a bath of 550 占 폚 for 2 hours.
실시예 3Example 3
실시예 1에서 사용한 AISI D2강 분말 및 구리 함유 분말을 동일하게 사용하였으며, AISI D2강 분말, 구리 함유 분말, 라베스상을 포함하는 -325 메쉬 크기의 트립알로이 T-800(케나메탈-스텔라이트사의 등록상표) 분말이 각각 60 wt%, 30 wt%, 10 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합 분말과 왁스기 열가소성 유기결합제의 부피비가 8:2이 되도록 혼합하고, 140 ℃에서 가압 혼련하여 약 120g의 공급원료를 준비하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 저압 온간 압축성형을 실시하여 직경 20 mm, 높이 4 mm 인 디스크형 성형체 시편을 제작하였다. 제작된 성형체 시편을 관상로에서 하나의 가열프로그램을 따라 질소가스 분위기하에서 탈지와 소결을 연이어 실시하여 소결체를 제조하였으며, 소결온도는 1210 ℃ 이었으며 소결시간은 60분이었다.The AISI D2 steel powder and the copper-containing powder used in Example 1 were used in the same manner, and a Tripalloy T-800 (manufactured by Kennametal-Stellite Co., Ltd.) having a -325 mesh size including AISI D2 steel powder, copper- Were uniformly mixed with a ball mill so that the powders were 60 wt%, 30 wt% and 10 wt%, respectively. The mixing ratio of the mixed powder to the wax-based thermoplastic organic binder was 8: 2, and the mixture was press-kneaded at 140 ° C to prepare about 120 g of a feedstock. Compression molding at low pressure was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a disk-shaped molded body specimen having a diameter of 20 mm and a height of 4 mm. The sintered body was sintered at 1210 ℃ and the sintering time was 60 minutes. The sintering temperature was 1210 ℃ and the sintering time was 60 minutes.
실시예 4Example 4
실시예 1에서 사용한 AISI D2강 분말 및 구리 함유 분말을 동일하게 사용하였으며, AISI D2강 분말, 구리 함유 분말, 인이 각각 69.99 wt%, 30 wt%, 0.01 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합 분말과 왁스기 열가소성 유기결합제의 부피비가 8:2이 되도록 혼합하고, 140 ℃에서 가압 혼련하여 약 120g의 공급원료를 준비하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 저압 온간 압축성형을 실시하여 직경 20 mm, 높이 4 mm 인 디스크형 성형체 시편을 제작하였다. 제작된 성형체 시편을 관상로에서 하나의 가열프로그램을 따라 질소가스 분위기하에서 탈지와 소결을 연이어 실시하여 소결체를 제조하였으며, 소결온도는 1210 ℃ 이었으며 소결시간은 60분이었다. 소결체를 980 ℃로 다시 가열하여 30분간 유지한 후 유냉하고, 600 ℃ 조건으로 2시간 동안 염욕에서 템퍼링을 3회하는 열처리를 실시하였다.The AISI D2 steel powder and the copper-containing powder used in Example 1 were used in the same manner and uniformly mixed with a ball mill so that the AISI D2 steel powder, the copper-containing powder and phosphorus were 69.99 wt%, 30 wt% and 0.01 wt%, respectively . The mixing ratio of the mixed powder to the wax-based thermoplastic organic binder was 8: 2, and the mixture was press-kneaded at 140 ° C to prepare about 120 g of a feedstock. Compression molding at low pressure was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a disk-shaped molded body specimen having a diameter of 20 mm and a height of 4 mm. The sintered body was sintered at 1210 ℃ and the sintering time was 60 minutes. The sintering temperature was 1210 ℃ and the sintering time was 60 minutes. The sintered body was heated again to 980 占 폚, maintained for 30 minutes, and then heat-treated at 600 占 폚 for 2 hours in a salt bath three times by tempering.
실시예 5Example 5
고합금강 분말로 평균 입도(D50)가 10 ㎛이고 조성이 Fe-6.25%W-4.97%Mo-4.15%Cr-1.96%V-0.32%Si-0.31%Mn-1.10%C(wt%)인 AISI M2 강 분말(일본 엡슨-아트믹스 사 제품), 입자크기가 1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하인 구리 함유 분말(미국 아틀란틱 이큅먼츠 사 제품)을 준비하고, AISI M2강 분말, 구리 함유 분말, 인이 각각 69.95 wt%, 30 wt%, 0.05 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합 분말과 왁스기 열가소성 유기결합제의 부피비가 8:2이 되도록 혼합하고, 140 ℃에서 가압 혼련하여 약 120g의 공급원료를 준비하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 저압 온간 압축성형을 실시하여 직경 20 mm, 높이 4 mm 인 디스크형 성형체 시편을 제작하였다. 제작된 성형체 시편을 관상로에서 하나의 가열프로그램을 따라 질소가스 분위기하에서 탈지와 소결을 연이어 실시하여 소결체를 제조하였으며, 소결온도는 1170 ℃ 이었으며 소결시간은 60분이었다.High alloy steel powder having an average particle size (D 50 ) of 10 μm and a composition of Fe-6.25% W-4.97% Mo-4.15% Cr-1.96% V-0.32% Si-0.31% Mn-1.10% C AISI M2 steel powder (manufactured by Epson-Art MIX Co., Ltd., Japan) and a copper-containing powder having a particle size of 1 占 퐉 or more and 2 占 퐉 or less (manufactured by Atlantic Instruments Inc.) were prepared and AISI M2 steel powder, copper- The mixture was homogeneously mixed with a ball mill so as to be 69.95 wt%, 30 wt%, and 0.05 wt%. The mixing ratio of the mixed powder to the wax-based thermoplastic organic binder was 8: 2, and the mixture was press-kneaded at 140 ° C to prepare about 120 g of a feedstock. Compression molding at low pressure was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a disk-shaped molded body specimen having a diameter of 20 mm and a height of 4 mm. The sintered body was sintered at a temperature of 1170 ℃ and the sintering time was 60 minutes.
실시예 6Example 6
실시예 5에서 사용한 AISI M2강 분말 및 구리 함유 분말을 동일하게 사용하였으며, WC 탄화물의 직경이 약 2 ㎛인 WC를 준비하고, AISI M2강 분말, 구리 함유 분말, 인, WC가 각각 64.95 wt%, 30 wt%, 0.05 wt%, 5 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 저압 온간 압축성형을 실시하여 직경 20 mm, 높이 4 mm 인 디스크형 성형체 시편을 제작하였다. 제작된 성형체 시편을 관상로에서 하나의 가열프로그램을 따라 질소가스 분위기하에서 탈지와 소결을 연이어 실시하여 소결체를 제조하였으며, 소결온도는 1195 ℃ 이었으며 소결시간은 60분이었다.AISI M2 steel powder and copper-containing powder used in Example 5 were used in the same manner. WC having a WC carbide diameter of about 2 탆 was prepared, and AISI M2 steel powder, copper-containing powder, phosphorus and WC were each in an amount of 64.95 wt% , 30 wt%, 0.05 wt%, and 5 wt%, respectively. Compression molding at low pressure was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a disk-shaped molded body specimen having a diameter of 20 mm and a height of 4 mm. The sintered body was sintered at a temperature of 1195 ℃ and sintering time was 60 minutes. The sintering temperature was 1195 ℃ and the sintering time was 60 minutes.
비교예 1Comparative Example 1
아르곤가스 분위기에서 가열탈지 및 소결한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소결체를 제조하였다.A sintered body was produced in the same manner as in Example 1, except that it was heated and degreased and sintered in an argon gas atmosphere.
비교예 2Comparative Example 2
AISI D2강 분말, 구리 함유 분말, 보론이 각각 84.99 wt%, 15 wt%, 0.01 wt%가 되도록 볼밀로 균일하게 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소결체를 제조하였다.AISI D2 steel powder, copper-containing powder, and boron were uniformly mixed in a ball mill so that 84.99 wt%, 15 wt%, and 0.01 wt%, respectively, were produced.
밀도 및 경도 측정Density and hardness measurements
실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 2에서 제조된 소결체의 밀도는 아르키메데스의 원리를 이용하는 물 변위방법에 의해 상온에서 측정하였다. 또한, 소결체의 경도는 로크웰 경도 C 스케일로 나타낼 수 있도록 측정하였다. 하기 표 1에 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 2에서 제조된 소결체의 밀도 및 경도를 나타내었다.The densities of the sintered bodies produced in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured at room temperature by a water displacement method using the principle of Archimedes. The hardness of the sintered body was measured so as to be represented by Rockwell hardness C scale. The density and hardness of the sintered bodies produced in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.
열전도도 및 경도 측정Thermal conductivity and hardness measurement
실시예 2 및 실시예 4에서 제조된 소결체를 열처리한 후에 소결체의 열전도도 및 경도를 측정하였다. 소결체의 열전도도는 레이저 플래쉬 방법(독일 네치사 모델 LFA457)으로 상온으로부터 300oC의 온도 범위에 걸쳐 측정하였다.The thermal conductivity and hardness of the sintered body after the heat treatment of the sintered body manufactured in Example 2 and Example 4 were measured. The thermal conductivity of the sintered body was measured by laser flash method (German quasi-model LFA457) from room temperature to 300 ° C.
실시예 2에서 제조된 소결체를 열처리한 후의 열전도도 및 경도를 하기 표 2에 나타내었다.The thermal conductivity and hardness of the sintered body prepared in Example 2 after heat treatment are shown in Table 2 below.
실시예 4에서 제조된 소결체를 열처리한 후의 열전도도 및 경도를 하기 표 3에 나타내었다.Table 3 shows the thermal conductivity and hardness of the sintered body prepared in Example 4 after heat treatment.
상기 표 3을 참고하면, 템퍼링 온도를 2차 경화온도보다 조금 높은 온도 조건에서 실시하였으므로, 경도값은 다소 낮게 나타났으나 열전도도는 증가하였다. 또한, 1회 템퍼링을 실시한 경우에 비해 2회 템퍼링을 실시하였을 때 열전도도가 약 10% 정도 향상되는 결과가 나타났으나 경도값은 낮아지는 것을 확인하였다. 상기 조건에서의 3회 템퍼링 실시는 경도값이나 열전도도 향상에 영향을 주지 않는 것을 확인하였다.Referring to Table 3, since the tempering temperature was slightly higher than the secondary hardening temperature, the hardness value was slightly lower but the thermal conductivity was increased. Also, compared to the case of one tempering, the thermal conductivity increased about 10% when tempering twice, but it was confirmed that the hardness value was lowered. It was confirmed that the three times of tempering under the above conditions did not affect the hardness value or the thermal conductivity.
소결체의 미세조직 검사Microstructure test of sintered body
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 소결체의 미세조직을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the microstructure of the sintered body manufactured in Example 1 of the present invention.
도 3을 참고하면, (1)로 표지한 것은 알갱이 형태로 존재하는 구리가 고용된 D2 강이며, (2)로 표지한 것은 철 성분이 고용된 구리 기지상이다. 실시예 1에서 제조된 소결체 중에 기공량이 적고 구리 합금의 기지상에 고합금강 입자가 스켈레톤을 형성하며, 비교적 미세한 조직이 형성되어 있음을 확인하였다.Referring to FIG. 3, it is the D2 steel in which copper is dissolved in granular form labeled with (1), and the copper matrix in which the iron component is solidified in (2). It was confirmed that the sintered body produced in Example 1 had a small amount of pores and the high alloyed steel particles formed a skeleton on the base of the copper alloy and a relatively fine structure was formed.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 4에서 제조된 소결체의 열처리에 따른 조직변화를 나타낸 도면이다. FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the texture changes of the sintered body manufactured in Example 4 according to the heat treatment. FIG.
도 4a는 실시예 4에서 제조된 소결체를 열처리한 후의 미세조직의 광학현미경 영상이며, 도 4b는 주사전자현미경 후방산란전자 영상이다. 도 4a 및 도4b를 참고하면, 합금상 입자내에 플레이트 마르텐사이트가 생성된 것을 볼 수 있으며 템퍼링에 의해 비교적 조대한 탄화물이 형성되는 것을 확인하였다.FIG. 4A is an optical microscope image of a microstructure after heat treatment of the sintered body manufactured in Example 4, and FIG. 4B is a scanning electron microscope backscattering electron image. Referring to FIGS. 4A and 4B, it can be seen that plate martensite is produced in the alloy phase particles, and that relatively coarse carbide is formed by tempering.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 6에서 제조된 소결체의 미세조직을 나타낸 도면이다.5A and 5B are views showing the microstructure of the sintered body manufactured in Example 6 of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 실시에 6에서 제조된 소결체의 광학현미경 미세조직 사진으로, 도 5a 및 도 5b를 참고하면, 흰색으로 나타난 구리가 채널로 연결되어 기지상을 이루는 것을 확인할 수 있다.5A and 5B are micrographs of the optical microscope of the sintered body manufactured in Example 6. Referring to FIGS. 5A and 5B, it can be seen that copper, which is white, is connected to the channel to form a matrix.
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.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
Claims (11)
상기 혼합 분말 및 열가소성 유기결합제를 혼련하여 공급원료를 준비하는 혼련단계;
상기 공급원료를 성형하여 성형체를 제조하는 성형단계;
상기 성형체로부터 상기 유기결합제를 제거하는 탈지단계;
상기 탈지단계 이후, 상기 성형체를 소결하여 치밀화된 소결체를 제조하는 소결단계; 및
상기 소결체를 열처리하는 열처리단계;를 포함하고,
상기 고합금강 분말의 탄소 함량은 0.4 wt% 이상 2 wt% 이하이며,
상기 고합금강 분말과 상기 구리 함유 분말의 중량비는 8:2 내지 6:4 이고,
상기 열처리단계는 상기 소결체를 900 ℃ 이상 1050 ℃ 이하에서 오스테나이트화한 후, 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 템퍼링을 수행하며,
상기 고합금강 분말은 상기 열처리 단계에서 2차 경화되고,
상기 고합금강 분말은 실리콘, 망간, 크롬, 몰리브덴 및 바나듐을 더 포함하고,
상기 실리콘 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 0.8 wt% 이하;
상기 망간 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 1 중량% 이하;
상기 크롬 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 2 wt% 이상 15 wt% 이하;
상기 몰리브덴 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.2 wt% 이상 8 중량% 이하;
상기 바나듐 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 중량% 이하; 및
잔부는 철이며,
상기 혼련단계에서 상기 혼합 분말과 상기 열가소성 유기결합제의 부피비는 6:4 내지 9:1 이고,
상기 성형단계는 20 MPa 이상 200 MPa 이하의 압력하에서 수행되며,
상기 소결단계는 1140 ℃ 이상 1250 ℃ 이하에서 수행되는 것인 금속 복합체의 제조방법.
Preparing a mixed powder comprising a high alloy steel powder having an average particle diameter of not less than 3 mu m and not more than 20 mu m and a copper-containing powder having an average particle diameter of not less than 1/10 and not more than 1/2 of an average particle diameter of the high alloy steel powder;
A kneading step of kneading the mixed powder and the thermoplastic organic binder to prepare a feedstock;
A shaping step of shaping the feedstock to produce a shaped body;
A degreasing step of removing the organic binder from the molded body;
A sintering step of sintering the formed body after the degreasing step to produce a dense sintered body; And
And a heat treatment step of heat-treating the sintered body,
The carbon content of the high alloy steel powder is 0.4 wt% or more and 2 wt% or less,
The weight ratio of the high alloy steel powder to the copper-containing powder is 8: 2 to 6: 4,
The heat treatment step may include a step of austenitizing the sintered body at a temperature of 900 ° C to 1050 ° C, followed by tempering at a temperature of 400 ° C to 650 ° C,
The high alloy steel powder is secondarily cured in the heat treatment step,
Wherein the high alloy steel powder further comprises silicon, manganese, chromium, molybdenum and vanadium,
The silicon content is 0.1 wt% or more and 0.8 wt% or less with respect to the high alloy steel powder;
The manganese content is 0.1 wt% or more and 1 wt% or less with respect to the high alloy steel powder;
The chromium content is 2 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the high alloy steel powder;
The molybdenum content is 0.2 wt% or more and 8 wt% or less with respect to the high alloy steel powder;
The vanadium content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the high alloy steel powder; And
The remainder is iron,
In the kneading step, the volume ratio of the mixed powder and the thermoplastic organic binder is 6: 4 to 9: 1,
The molding step is performed under a pressure of 20 MPa or more and 200 MPa or less,
Wherein the sintering step is performed at a temperature of 1140 DEG C or higher and 1250 DEG C or lower.
상기 고합금강 분말은 코발트, 니켈 및 텅스텐 중 적어도 1종의 금속을 더 포함하고,
상기 코발트 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 5 wt% 이하;
상기 니켈 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 3 wt% 이하;
상기 텅스텐 함량은 상기 고합금강 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 wt% 이하인 것인 금속 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the high alloy steel powder further comprises at least one metal selected from the group consisting of cobalt, nickel and tungsten,
The cobalt content is 0.001 wt% or more and 5 wt% or less with respect to the high alloy steel powder;
The nickel content is 0.001 wt% or more and 3 wt% or less with respect to the high alloy steel powder;
Wherein the tungsten content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the high alloy steel powder.
상기 구리 함유 분말은 주석 및 니켈을 포함하고,
상기 주석 함량은 상기 구리 함유 분말에 대하여 0.1 wt% 이상 15 wt% 이하;
상기 니켈 함량은 상기 구리 함유 분말에 대하여 0.001 wt% 이상 10 wt% 이하; 및
잔부는 구리인 것인 금속 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the copper-containing powder comprises tin and nickel,
The tin content is 0.1 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the copper-containing powder;
The nickel content is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the copper-containing powder; And
And the remainder is copper.
상기 혼합 분말은 탄소, 보론 및 인 중에서 적어도 하나의 준금속을 더 포함하고,
상기 준금속 함량은 상기 혼합 분말에 대하여 0.005 wt% 이상 0.3 wt% 이하인 것인 금속 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixed powder further comprises at least one metalloid among carbon, boron and phosphorus,
Wherein the metalloid content of the mixed powder is 0.005 wt% or more and 0.3 wt% or less.
상기 혼합 분말은 라베스상의 코발트 합금 분말, 라베스상의 철 합금 분말, TiB2, WC 및 TiC 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물 분말을 더 포함하고,
상기 화합물 분말의 함량은 상기 혼합 분말에 대하여 3 wt% 이상 20 wt% 이하이며,
상기 라베스상의 코발트 합금 분말은 Co-Mo-Si 또는 Co-Cr-Mo이고, 상기 라베스상의 철 합금 분말은 Fe-Mo-Si인 것인 금속 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixed powder further comprises at least one compound powder selected from the group consisting of cobalt alloy powder on Laveth, iron alloy powder on Laveth, TiB 2 , WC and TiC,
The content of the compound powder is 3 wt% or more and 20 wt% or less with respect to the mixed powder,
Wherein the cobalt alloy powder on the Laveth is Co-Mo-Si or Co-Cr-Mo, and the iron alloy powder on the Laveth is Fe-Mo-Si.
상기 소결단계는 질소가스, 또는 질소가스와 수소가스의 부피비가 9:1 인 혼합가스 분위기에서 수행되는 것인 금속 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sintering step is performed in a mixed gas atmosphere in which the volume ratio of nitrogen gas or hydrogen gas to hydrogen gas is 9: 1.
11. A metal composite produced by the production method according to any one of claims 1 to 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180078346A KR101981893B1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180078346A KR101981893B1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160105604A Division KR20180020754A (en) | 2016-08-19 | 2016-08-19 | Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180081031A KR20180081031A (en) | 2018-07-13 |
KR101981893B1 true KR101981893B1 (en) | 2019-05-23 |
Family
ID=62913557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180078346A KR101981893B1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101981893B1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102529772B1 (en) * | 2018-10-10 | 2023-05-09 | 한국피아이엠(주) | Manufacturing method for disc assembly for swing valve amd disc assembly tehreof |
KR102663665B1 (en) * | 2018-12-28 | 2024-05-03 | 현대자동차주식회사 | Iron-based powder for powder metallurgy and method for producing same |
KR102660345B1 (en) * | 2018-12-28 | 2024-04-23 | 현대자동차주식회사 | Iron-based powder for powder metallurgy and method for producing same |
KR102432708B1 (en) * | 2020-03-25 | 2022-08-18 | 아오메탈주식회사 | Method for manufacturing molybdenum copper sintered alloy |
KR102284812B1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-08-02 | 정민호 | Method for manufacturing sintered body made of composite powder |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012087340A (en) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Taiwan Powder Technologies Co Ltd | Alloy steel metal powder and sintered compact thereof |
JP2012097323A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | Copper-based alloy powder for powder metallurgy |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101568383B1 (en) * | 2013-07-08 | 2015-11-12 | 영남대학교 산학협력단 | Method for manufacturing high strength alloy for metal injection molding |
-
2018
- 2018-07-05 KR KR1020180078346A patent/KR101981893B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012087340A (en) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Taiwan Powder Technologies Co Ltd | Alloy steel metal powder and sintered compact thereof |
JP2012097323A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | Copper-based alloy powder for powder metallurgy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180081031A (en) | 2018-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101981893B1 (en) | Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same | |
JP6040163B2 (en) | Iron powder for powder injection molding | |
KR20180020754A (en) | Manufacturing method for metal composite and metal composite manufacrured by the same | |
US11554416B2 (en) | Method for producing a sintered component and a sintered component | |
US20230249250A1 (en) | Infiltrated ferrous materials | |
US20050274222A1 (en) | Method for making sintered body with metal powder and sintered body prepared therefrom | |
JP6688287B2 (en) | Pre-alloyed iron-based powder, iron-based powder mixture containing pre-alloyed iron-based powder, and method of manufacturing press-formed and sintered parts from the iron-based powder mixture | |
CN109848420A (en) | A kind of 440C stainless steel metal powder injection forming method and its product | |
KR101736108B1 (en) | Casting manufacturing method of cermet and cermet manufactured thereby | |
JP2015110842A (en) | Low alloy steel powder | |
KR101350944B1 (en) | Ferrous-alloys for powder injection molding | |
TW201107495A (en) | High strength low alloyed sintered steel | |
US20060201280A1 (en) | Sinter-hardening powder and their sintered compacts | |
Sercombe | Sintering of freeformed maraging steel with boron additions | |
KR20200053555A (en) | High hardness 3D printed steel products | |
US20090142219A1 (en) | Sinter-hardening powder and their sintered compacts | |
Tingskog et al. | New titanium alloy feedstock for high performance metal injection molding parts | |
Levenfeld et al. | Processing of P/M M2 high speed steels by mould casting using thermosetting binders | |
JP6875682B2 (en) | Machine parts | |
JP2018076582A (en) | Powder high speed tool steel having fine carbide particle and manufacturing method therefor | |
JPH11189805A (en) | Fe-cu-c metal sintered compact for valve seat of internal combustion engine | |
Savinykh et al. | Preparation of Carbidostals | |
Baglyuk et al. | Powder metallurgy wear-resistant materials based on iron. Part 2. Materials hot-pressed from porous compacts | |
NAGARAM | THESIS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY | |
Gélinas et al. | Effect of Density and Mix Formulation on Sintered Strength and Dimensional Stability of 0.85% Mo Low Alloy Steel Powders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |