KR102353735B1 - 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체 - Google Patents

금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체 Download PDF

Info

Publication number
KR102353735B1
KR102353735B1 KR1020177012542A KR20177012542A KR102353735B1 KR 102353735 B1 KR102353735 B1 KR 102353735B1 KR 1020177012542 A KR1020177012542 A KR 1020177012542A KR 20177012542 A KR20177012542 A KR 20177012542A KR 102353735 B1 KR102353735 B1 KR 102353735B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stainless steel
fibers
metal object
duplex
steel fibers
Prior art date
Application number
KR1020177012542A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170085497A (ko
Inventor
하버 빔 반
프랑크 베르샤이브
Original Assignee
엔브이 베카에르트 에스에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔브이 베카에르트 에스에이 filed Critical 엔브이 베카에르트 에스에이
Publication of KR20170085497A publication Critical patent/KR20170085497A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102353735B1 publication Critical patent/KR102353735B1/ko

Links

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
    • 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
    • B22F3/002—Manufacture of articles essentially made from metallic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B01D39/2041—Metallic material the material being filamentary or fibrous
    • B01D39/2044—Metallic material the material being filamentary or fibrous sintered or bonded by inorganic agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/10—Filter screens essentially made of metal
    • B01D39/12—Filter screens essentially made of metal of wire gauze; of knitted wire; of expanded metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B01D39/2041—Metallic material the material being filamentary or fibrous
    • 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
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/062—Fibrous particles
    • 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
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • 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
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1028—Controlled cooling
    • 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
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1109—Inhomogenous pore distribution
    • 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
    • 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
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1225—Fibre length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1233—Fibre diameter
    • 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
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/02—Nitrogen
    • 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
    • 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
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • 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
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Abstract

소결된 금속 물체는 부직 웹 배열의 금속 섬유를 포함한다. 금속 섬유는 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유를 포함한다. 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이다. 스테인레스 스틸 섬유들은 그들의 접촉점의 적어도 일부에서 소결 결합에 의해 결합된다.

Description

금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체{SINTERED METAL OBJECT COMPRISING METAL FIBERS}
본 발명은 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체의 분야에 관한 것이다. 그러한 제품은 많은 상이한 응용에서, 예를 들어 필터에서 여과 매체로서 이용된다.
몇몇의 스테인레스 스틸 합금, 예컨대 AISI 304 및 AISI 316으로부터의 소결된 스테인레스 스틸 섬유 부직 웹이 알려져 있고, AISI 304 및 AISI 316은 둘 모두 오스테나이트계 스틸 등급이다. 소결된 스테인레스 스틸 섬유 부직 웹은 많은 응용에서, 예를 들어 여과 매체로서 이용된다. 소결된 스테인레스 스틸 섬유를 포함하는 여과 매체의 예는 WO2013/124142A1에서 제공된다.
또한, 스테인레스 스틸을 제외한 다양한 다른 금속도 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체로 가공될 수 있다. WO2003/059556A1에서는 전기분해장치에서 기체 확산 층으로 이용하기 위한 소결된 티타늄 섬유 또는 소결된 니켈 섬유를 포함하는 범례적인 제품이 언급된다.
금속 섬유 웹의 금속 섬유를 용접하는 방법이 (예를 들어, WO2004/039580A1에) 서술되어 있긴 하지만, 금속 섬유 웹의 소결이 웹의 섬유 접촉점에서 금속 섬유를 결합하기 위한 바람직한 방법이며, 그 이유는 그것이 큰 표면의 소결된 제품을 경제적 방식으로 및 높은 일관성으로 생성하는 것을 허용하기 때문이다.
금속 섬유를 서로 용접하는 것은 섬유들을 적어도 그들의 접촉점에서 용융 온도 초과의 온도까지 열로 가열한 후 냉각시켜 액화된 섬유 또는 섬유 구역을 고화하는 응용을 포함한다. 소결에서는, 온도 및 압력이 어느 시간 동안 가해진다. 섬유가 용융 온도 미만으로 충분히 유지되고, 접촉하는 섬유들 사이에 원자 확산에 의해 결합이 생성된다. 섬유의 용접 또는 섬유의 소결은 섬유들 사이에 동일한 결합을 생성하지 않고; 이용된 결합 방식이 구별될 수 있다.
JP2014014830A는 낮은 질소 함량을 갖는 듀플렉스 스테인레스 스틸의 용접 방법을 제공한다. 이 방법은 용접 금속 구조를 개선함으로써 용접 균열 및 내부식성 감소를 방지한다. 이 용접 방법에서는, 베이스 물질과 용접 물질(용접 소모품) 사이에 전기 전압을 가하여 그 사이에 아크를 발생시키는데, 이것은 용접 물질(용접 소모품)의 용융을 야기한다. 용접 소모품은 코어를 갖는 금속 와이어 및 금속 코어를 덮는 피복제이다.
발명의 개시
본 발명의 제1 목적은 예를 들어 클로라이드를 함유하는 환경에서 우수한 내부식성 특성을 갖는 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 그러한 소결된 금속 물체를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면은 부직 웹 배열의 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체이다. 금속 섬유는 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유를 포함한다. 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이다. 스테인레스 스틸 섬유들은 그들의 접촉점의 적어도 일부에서 소결 결합에 의해 결합된다.
듀플렉스 스테인레스 스틸 등급 - 혼합 마이크로구조 오스테나이트 및 페라이트를 갖는 스테인레스 스틸 등급으로 정의됨 - 은 알려져 있고, 오스테나이트계 스테인레스 스틸에 비해 국소화된 부식, 특히 공식, 틈새 부식 및 응력 부식 균열에 대해 개선된 내성을 갖는다고 서술되어 있다. 그것은 전형적으로 오스테나이트계 스테인레스 스틸보다 높은 크로뮴 (19 - 32 중량%) 및 몰리브데넘 (5 중량% 이하) 및 낮은 니켈 함량에 의해 특징화된다.
듀플렉스 스테인레스 스틸 등급은 그의 합금 함량 (중량 백분율로 표현됨) 및 내부식성에 기초하여 그룹별로 특징화된다. 슈퍼 듀플렉스는 정의상 내공식성 등가 수 PREN > 40 (여기서, PREN = %Cr + 3.3x (%Mo + 0.5x%W) + 16x%N (모든 백분율은 중량 백분율임))을 갖는 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급이다. 보통, 슈퍼 듀플렉스 등급은 25 중량% 이상의 크로뮴을 갖는다. 일부 예는 S32760 (제론(Zeron) 100), S32750 (2507) 및 S32550 (페랄륨)이다.
한편으로는 오스테나이트계 스테인레스 스틸 섬유가 접촉점에서 소결된, 오스테나이트계 스테인레스 스틸 섬유 웹을 포함하는 소결된 금속 물체가 알려져 있고, 다른 한편으로는 듀플렉스 스테인레스 스틸이 섬유로 가공될 수 있다 하더라도, 오스테나이트 및 페라이트의 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 소결된 스테인레스 스틸 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체를 생성하는 것이 처음에는 가능해 보이지 않았다. 그러한 소결된 물체를 생성하려고 할 때, 섬유의 듀플렉스 마이크로구조 및 그의 결과적인 특이한 유익한 특성이 소결 과정에서 소실된다는 것이 발견되었다. 듀플렉스 구조 및 결과적인 유익한 특성(예를 들어, 우수한 내부식성)을 유지하기 위해서는 특이한 소결 매개변수가 요구되는 것 같다는 것이 밝혀졌다. 특이한 소결 매개변수 - 본 발명의 제2 측면에서 명시됨 - 를 발명함으로써, 본 발명의 제1 측면의 소결된 금속 물체를 제조할 수 있을 것이다.
본 발명에서 이용하기 위한 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급 및 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급의 예는 예를 들어 듀플렉스 1.4462 및 슈퍼 듀플렉스 1.4410이고, 둘 모두 EN10088:2005에 따른 것이다.
바람직하게는, 부직 웹 배열의 모든 스테인레스 스틸 섬유는 듀플렉스 마이크로구조를 가지고, 여기서 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이다.
바람직하게는, 소결된 금속 물체에서 모든 스테인레스 스틸 섬유는 듀플렉스 마이크로구조를 가지고, 여기서 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이다.
바람직한 실시양태에서, 소결된 금속 물체는 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유로 이루어진 금속 섬유 웹이다.
바람직하게는, 소결된 금속 물체는 부직 웹 배열의 금속 섬유로 이루어진다.
바람직하게는, 금속 섬유는 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유로 이루어진다.
바람직한 실시양태에서, 소결된 금속 물체는 다공성 물체이다.
바람직한 실시양태에서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유에는 시그마상이 존재하지 않는다. 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 시그마상은 정방정 구조의 취성 비자기 상이고, 일반적으로 스테인레스 스틸 제품의 내부식성의 열화를 초래한다.
바람직한 실시양태에서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 30 내지 70 부피%, 더 바람직하게는 40 내지 60 부피%의 오스테나이트 백분율을 갖는다. 오스테나이트 및 페라이트 백분율은 관련 분야에 알려진 바와 같이 금속현미경 검사, X-선 회절 (XRD) 또는 자기 측정에 의해 결정될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유이다.
바람직한 실시양태에서, 스테인레스 스틸 섬유의 듀플렉스 마이크로구조에서 오스테나이트 결정립의 평균 결정립 크기는 스테인레스 스틸 섬유의 등가 섬유 직경의 절반보다 작다. 스테인레스 스틸 섬유의 등가 직경은 원에서 벗어난 단면을 가질 수 있는 스테인레스 스틸 섬유의 단면과 동일한 표면적을 갖는 둥근 원의 직경이다. 그러한 작은 결정립 크기가 바람직한데, 그 이유는 더 유리한 내부식성 및 기계적 특성을 갖는 스테인레스 스틸 섬유 웹이 얻어지기 때문이다. 오스테나이트 결정립의 결정립 크기는 ASTM-E112-13 (2013)에 따라서 결정될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 부피에 걸쳐 실질적으로 균일한 중량 백분율의 크로뮴 및 몰리브데넘, 및 바람직하게는, 존재하는 경우, 또한 실질적으로 균일한 중량 백분율의 니켈을 갖는다. 소결된 금속 물체의 더 좋은 내부식성을 얻는 것이 그러한 실시양태의 이익이다.
바람직한 실시양태에서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 0.3 중량% 미만의 질소를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 질화물을 실질적으로 갖지 않는다. 그러한 질화물 부재는 더 좋은 내부식성을 제공하기 때문에 바람직하다.
바람직하게는, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 다발 인발된 섬유이거나, 또는 머시닝된 섬유이거나, 또는 사각형 단면을 갖는 섬유 (예를 들어, 권취된 시트 또는 플레이트로부터 쉐이빙된 섬유)이거나, 또는 싱글 엔드(single end) 인발된 섬유이거나, 또는 용융물로부터 압출된 또는 추출된 섬유이다.
바람직하게는, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유는 1.5 내지 100 ㎛, 더 바람직하게는 8 내지 75 ㎛, 예를 들어 20 ㎛ 미만의 등가 직경을 갖는다
바람직한 실시양태에서, 소결된 금속 물체는 부직 웹 배열의 1개 초과의 금속 섬유 층을 포함한다. 1개 초과의 금속 섬유 층 중 적어도 2개 층은 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유를 포함하고, 여기서 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이고, 여기서 스테인레스 스틸 섬유들은 그들의 접촉점 중 적어도 일부에서 소결 결합에 의해 결합된다. 적어도 2개 층 중 제1 층의 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유의 평균 등가 직경은 적어도 2개 층 중 제2 층의 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유의 평균 등가 직경과 상이하다. 제1 및 제2는 층들이 서로 상이하다는 것을 의미한다. 바람직한 그러한 실시양태에서는, 금속 물체에, 예를 들어 금속 섬유 층 사이에 하나 이상의 금속 메쉬가 제공된다. 바람직한 실시양태에서는, 적어도 2개 층 중 제1 층과 제2 층 사이에 소결 결합을 통해 하나 이상의 금속 메쉬가 제공된다. 바람직하게는, 메쉬 또는 메쉬들은 듀플렉스 또는 슈퍼 듀플렉스 스틸로부터 생성된다. 이용될 수 있는 메쉬의 예는 직조된 와이어 메쉬 또는 팽창된 금속 시트이다.
본 발명의 제1 측면의 임의의 실시양태에서처럼 바람직한 소결된 금속 물체는 소결된 금속 물체로 소결된 하나 이상의 금속 메쉬를 포함한다. 하나 이상의 금속 메쉬는 예를 들어 직조된 와이어 메쉬 또는 팽창된 금속 시트일 수 있다. 바람직하게는, 금속 메쉬 또는 메쉬들은 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 합금으로부터 생성된다. 바람직하게는, 금속 메쉬 또는 메쉬들은 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유와 동일한 합금으로부터 생성된다. 메쉬 또는 메쉬들은 부직 웹 층 사이에, 또는 소결된 금속 물체의 상부 및/또는 하부에 제공될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은 본 발명의 제1 측면의 소결된 금속 물체를 제조하는 방법이다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유를 포함하거나 또는 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유로 이루어진 부직 웹을 포함하거나 또는 그러한 부직 웹으로 이루어진 미소결된 금속 물체를 제조하는 단계. 바람직하게는, 부직 웹의 스테인레스 섬유는 균질한 화학 조성을 갖는다. 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유는 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급으로부터의 스테인레스 스틸 섬유를 의미한다. 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유는 바람직하게는 슈퍼 듀플렉스 스틸 등급으로부터 생성될 수 있다.
- 소결 오븐에서 1000 내지 1300℃의 소결 온도에서 질소(N2)를 포함하는 소결 분위기에서 금속 물체를 소결하는 단계. 바람직하게는, 소결 온도는 1000℃ 내지 1200℃에서 유지되고, 더 바람직하게는 소결 온도는 1150℃ 미만으로 유지된다. 소결 분위기의 질소 분압은 10 내지 100 mbar, 바람직하게는 30 mbar 초과, 더 바람직하게는 50 mbar 초과, 및 바람직하게는 70 mbar 미만, 더 바람직하게는 50 mbar 미만이다.
- 소결 후 소결 오븐에서 소결된 금속 물체를 냉각시키는 단계. 여기서 950℃ 내지 650℃ 온도 범위에서의 냉각이 1.5 시간 미만 내에, 바람직하게는 1 시간 미만 내에, 더 바람직하게는 45분 미만 내에 달성된다.
실시양태에서, 미소결된 금속 물체는 부직 웹 배열로 1개 초과의 금속 섬유 층을 포함한다. 1개 초과의 금속 섬유 층 중 적어도 2개 층은 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유를 포함하거나 또는 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유로 이루어진 스테인레스 스틸 섬유를 포함한다. 제1 층의 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유의 평균 등가 직경은 제2 층의 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유의 평균 등가 직경과 상이하다. 제1 및 제2는 층들이 서로 상이하다는 것을 의미한다. 바람직한 그러한 실시양태에서는, 금속 물체 내에, 예를 들어 금속 섬유 층 사이에, 및/또는 금속 물체의 상부에 및/또는 하부에 하나 이상의 금속 메쉬가 제공된다.
바람직하게는, 소결 온도는 1200℃ 미만에서 유지된다.
바람직하게는, 스테인레스 스틸 섬유가 20 ㎛ 미만의 등가 직경을 가질 때, 소결 분위기의 질소 분압은 바람직하게는 45 mbar 초과이다.
본 발명에 이용하기 위한 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급 및 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급의 예는 예를 들어 듀플렉스 1.4462 및 슈퍼 듀플렉스 1.4410이고, 둘 모두 EN10088:2005에 따른 것이다.
스테인레스 스틸 섬유는 특이한 치수를 가지고; 스테인레스 스틸 섬유는 등가 직경 비에서 작은 단면과 큰 길이를 조합한다. 특이한 치수는 듀플렉스 섬유를 소결할 때 고려된다.
바람직하게는, 질소 압력은 전체 소결 사이클 동안 유지된다. 이것은 소결된 스테인레스 스틸 섬유가 결국에 고온에서 균질한 페라이트 영역에 이르는 것을 피한다고 믿는다. 그것은 결정립 조대화를 피한다고 믿고, 섬유가 그의 듀플렉스 마이크로구조를 유지할 수 있다고 인식된다.
바람직한 방법에서, 소결 온도로부터 650℃로의 냉각은 1.5 시간 미만, 바람직하게는 1 시간 미만, 더 바람직하게는 45 분 미만의 기간 내에 수행된다.
바람직하게는, 소결 온도로부터 650℃로의 냉각은 질소 기체를 포함하는 분위기에서 수행되고, 더 바람직하게는, 질소 분압이 10 내지 100 mbar, 훨씬 더 바람직하게는 30 mbar 초과, 훨씬 더 바람직하게는 50 mbar 초과, 및 바람직하게는 70 mbar 미만, 더 바람직하게는 50 mbar 미만이다.
바람직한 방법에서, 소결 분위기는 수소(H2)를 함유하지 않는다. "질소를 함유하지 않는다"는 것은 소결 분위기가 미량을 넘는 수소 (H2 기체)를 포함하지 않는다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 소결 분위기는 수소화물을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 소결 온도로부터 금속 물체의 냉각의 적어도 일부는 적어도 부분적으로는 소결 오븐에 질소 기체 도입에 의해 실현된다.
본 발명의 제3 측면은 본 발명의 제1 측면의 임의의 실시양태의 소결된 금속 물체를 포함하는 여과 막이다. 그러한 여과 막은 특히 클로라이드를 포함하는 환경에서 우수한 내부식성의 이익을 갖는다. 바람직한 실시양태에서, 여과 막은 본 발명의 제1 측면의 임의의 실시양태의 소결된 금속 물체로 이루어진다.
본 발명의 제4 측면은 본 발명의 제3 측면의 여과 막을 포함하는 필터이다.
본 발명을 수행하는 방식(들)
한 예로서, 금속 섬유 웹을 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 1.4410 (EN10088:2005에 따름)로부터 제조하였다. 2개의 상이한 부직 웹을 제조하였다. 제1 웹을 등가 직경 12 ㎛의 슈퍼 듀플렉스 1.4410 섬유로 제조하였고; 제2 웹을 등가 직경 22 ㎛의 슈퍼 듀플렉스 1.4410 섬유로 제조하였다. 슈퍼 듀플렉스 섬유는 WO2014/048738A1에서 서술된 바와 같이 잉곳으로부터 머쉬닝에 의해 제조하였다. 각 섬유 유형으로, 중량 300 g/㎡의 부직 웹을 습식 웹 형성 기술을 이용해서 제조하였다.
제1 부직 웹 (등가 직경 12 ㎛의 섬유) 및 제2 부직 웹 (등가 직경 22 ㎛의 섬유) 각각을 소결 오븐에서 진공 중에서 1150℃까지 가열하였다. 온도 증가 동안, 불활성 기체, 예를 들어 질소 (N2)로 헹구기 위해 정지기를 통합시켰으며, 또한 아르곤도 이용될 수 있다. 웹을 1150℃에서 75분 동안 30 mbar의 질소 (N2) 분압 (이것은 또한 전체 압력이었음)에서 소결하였다. 소결 온도 1150℃로부터 650℃로의 냉각은 45 분 내에 수행하였다. 이 냉각은 30 mbar의 질소 분압 하에서 수행하였다. 웹을 추가로 실온으로 냉각시켰다.
등급 2205와 등가인 듀플렉스 스테인레스 스틸 합금 1.4462 (EN10088:2005에 따름)로부터 다발 인발된 섬유를 이용해서 다른 범례적인 샘플을 제조하였다. 이 섬유로부터 제조된 웹을 1100℃에서 그 밖의 다른 점에서는 제1 및 제2 웹 실시예와 유사한 공정 매개변수에서 소결하였다.
제조된 모든 샘플은 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조가 소결된 웹의 섬유에 존재한다는 것을 나타내었다. 두 상(오스테나이트 및 페라이트)은 대략 같은 부피 백분율로 존재하였다. XRD (X-선 회절)를 통해서도 금속현미경 분석을 통해서도 소결된 웹의 스테인레스 스틸 섬유에서 시그마상을 검출할 수 없었다. 소결된 웹의 스테인레스 스틸 섬유는 질화물을 실질적으로 갖지 않았다. 웹의 섬유에서 오스테나이트 결정립의 평균 결정립 크기는 섬유의 등가 섬유 직경의 절반보다 작은 것으로 나타났다. 소결된 웹은 클로라이드 이온을 함유하는 환경에서 시험할 때 우수한 내부식성을 갖는 것으로 나타났다.
또한, 슈퍼 듀플렉스 1.4410으로부터의 12 ㎛ 등가 직경 섬유로부터의 300 g/㎡ 부직 웹 및 슈퍼 듀플렉스 1.4410으로부터의 22 ㎛ 섬유로부터의 2개의 300 g/㎡을 함께 스택으로 쌓아서 소결함으로써 층화된 소결된 금속 섬유 웹을 생성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 또한, 상이한 평균 등가 직경의 부직 웹 사이에 슈퍼 듀플렉스 1.4410으로부터의 스테인레스 스틸 와이어 메쉬를 놓고, 부직 웹 및 메쉬가 듀플렉스 마이크로구조의 12 ㎛ 등가 직경 스테인레스 스틸 섬유 및 22 ㎛ 등가 직경 스테인레스 스틸 섬유를 포함하는 1개의 소결된 금속 물체로 소결되도록 소결하는 것이 가능하다. 그러한 제품은 필터에서 여과 막으로서 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 부직 웹 배열의 금속 섬유들을 포함하고,
    여기서 상기 금속 섬유들은 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유들을 포함하고,
    여기서 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이고, 오스테나이트의 부피 백분율은 30 내지 70 부피%이고,
    여기서 상기 스테인레스 스틸 섬유들은 그들의 접촉점의 적어도 일부에서 소결 결합에 의해 결합된 것인
    소결된 금속 물체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸 섬유들에 시그마 상이 존재하지 않는 것인 소결된 금속 물체.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 상기 스테인레스 스틸 섬유들은 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유들인 소결된 금속 물체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸 섬유들의 듀플렉스 마이크로구조에서 오스테나이트 결정립의 평균 결정립 크기가 상기 스테인레스 스틸 섬유들의 등가 섬유 직경의 절반보다 작은 것인 소결된 금속 물체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸 섬유들이 그의 부피에 걸쳐 실질적으로 균일한 중량 백분율의 크로뮴 및 몰리브데넘을 갖는 것인 소결된 금속 물체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 상기 스테인레스 스틸 섬유들은 질화물을 실질적으로 갖지 않는 것인 소결된 금속 물체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 상기 스테인레스 스틸 섬유들은 1.5 내지 100 ㎛의 등가 직경을 갖는 것인 소결된 금속 물체.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    부직 웹 배열의 1개 초과의 금속 섬유 층을 포함하고,
    여기서 상기 1개 초과의 금속 섬유 층 중 적어도 2개 층이 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유들을 포함하고, 여기서 듀플렉스 마이크로구조는 오스테나이트 및 페라이트의 혼합 마이크로구조이고,
    여기서 상기 스테인레스 스틸 섬유들이 그들의 접촉점 중 적어도 일부에서 소결 결합에 의해 결합되고,
    여기서 상기 적어도 2개 층 중 제1 층의 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유들의 평균 등가 직경이 상기 적어도 2개 층 중 제2 층의 듀플렉스 마이크로구조를 갖는 스테인레스 스틸 섬유들의 평균 등가 직경과 상이한 것인
    소결된 금속 물체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 물체가, 소결된 금속 물체로 소결된 하나 이상의 금속 메쉬를 포함하는 것인 소결된 금속 물체.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 소결된 금속 물체의 제조 방법이며,
    - 듀플렉스 스테인레스 스틸 섬유들을 포함하는 부직 웹을 포함하는 미소결된 금속 물체를 제조하는 단계,
    - 소결 오븐에서 1000 내지 1300℃의 소결 온도에서 질소를 포함하는 소결 분위기에서 금속 물체를 소결하는 단계이며, 여기서 소결 분위기의 질소 분압은 10 내지 100 mbar인 단계,
    - 소결 후 소결 오븐에서 소결된 금속 물체를 냉각시키는 단계이며, 여기서 950℃ 내지 650℃ 온도 범위에서의 냉각이 1.5 시간 미만 내에 달성되는 것인 단계
    를 포함하는, 소결된 금속 물체의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 소결 온도로부터 650℃로의 냉각이 1.5 시간 미만의 기간 내에 수행되는 것인 소결된 금속 물체의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 소결 온도로부터 650℃로의 냉각이 질소 기체를 포함하는 분위기에서 수행되는 것인 소결된 금속 물체의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 소결된 금속 물체를 소결 온도로부터 냉각시키는 것의 적어도 일부가, 소결 오븐에 질소 기체를 도입하는 것에 의해 적어도 부분적으로 실현되는 것인 소결된 금속 물체의 제조 방법.
  15. 제1항 또는 제2항의 소결된 금속 물체를 포함하는 여과 막.
KR1020177012542A 2014-11-13 2015-11-04 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체 KR102353735B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14192957.0 2014-11-13
EP14192957 2014-11-13
PCT/EP2015/075682 WO2016075005A1 (en) 2014-11-13 2015-11-04 Sintered metal object comprising metal fibers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170085497A KR20170085497A (ko) 2017-07-24
KR102353735B1 true KR102353735B1 (ko) 2022-01-20

Family

ID=51870923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177012542A KR102353735B1 (ko) 2014-11-13 2015-11-04 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170239602A1 (ko)
EP (1) EP3218081B1 (ko)
JP (1) JP6706258B2 (ko)
KR (1) KR102353735B1 (ko)
CN (1) CN107073580B (ko)
WO (1) WO2016075005A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6129140B2 (ja) * 2014-11-05 2017-05-17 日新製鋼株式会社 拡散接合用ステンレス鋼材
CN111511958A (zh) 2017-12-22 2020-08-07 3M创新有限公司 用于电解槽的含有分散催化剂的阳极组合物
EP4000710A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-25 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Filter
WO2022237966A1 (en) * 2021-05-11 2022-11-17 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Network of metal fibers and method of assembling a fiber network

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014014830A (ja) 2012-07-06 2014-01-30 Sumitomo Chemical Co Ltd 二相ステンレス鋼の溶接方法
WO2014048738A2 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 Nv Bekaert Sa Mass of metal fibers and process for making such a mass

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58137418A (ja) * 1982-02-12 1983-08-15 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd フイルタ−用ろ過材
US4708741A (en) * 1986-06-13 1987-11-24 Brunswick Corporation Rapid sintering feedstock for injection molding of stainless steel parts
TWI273920B (en) * 2004-09-24 2007-02-21 Fujifilm Corp Dope filtering method and solution casting method using the dope
CN103382540A (zh) * 2012-05-02 2013-11-06 由国峰 一种耐疲劳的不锈钢丝制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014014830A (ja) 2012-07-06 2014-01-30 Sumitomo Chemical Co Ltd 二相ステンレス鋼の溶接方法
WO2014048738A2 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 Nv Bekaert Sa Mass of metal fibers and process for making such a mass
US20150176112A1 (en) 2012-09-27 2015-06-25 Nv Bekaert Sa Mass of metal fibers and process for making such a mass

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018500458A (ja) 2018-01-11
KR20170085497A (ko) 2017-07-24
EP3218081A1 (en) 2017-09-20
JP6706258B2 (ja) 2020-06-03
CN107073580B (zh) 2019-08-20
WO2016075005A1 (en) 2016-05-19
US20170239602A1 (en) 2017-08-24
CN107073580A (zh) 2017-08-18
EP3218081B1 (en) 2018-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102353735B1 (ko) 금속 섬유를 포함하는 소결된 금속 물체
Elahinia et al. Additive manufacturing of NiTiHf high temperature shape memory alloy
Nematollahi et al. Additive manufacturing of ni-rich nitihf 20: Manufacturability, composition, density, and transformation behavior
JP6623177B2 (ja) 含金属材料の層状構成
CN103397256B (zh) 抗高温氧化的烧结Fe-Al基合金多孔材料及过滤元件
JP2016065314A (ja) 高強度・高延性で優れた耐食性・耐熱性を有する耐高圧水素ガス貯蔵容器製造用の高窒素ステンレス鋼管の製造方法
JP5897552B2 (ja) 炭化タングステン基超硬合金接合体及びその製造方法
CN103409678B (zh) 烧结Fe-Al基合金多孔材料及应用它的过滤元件
CN107614162B (zh) 铜多孔体、铜多孔复合部件、铜多孔体的制造方法及铜多孔复合部件的制造方法
CN103397243B (zh) 烧结Fe-Al基合金多孔材料的制备方法
CN103397244B (zh) 抗高温氧化的烧结Fe-Al基合金多孔材料的制备方法
Eriksson Evaluation of mechanical and microstructural properties for laser powder-bed fusion 316L
JP2007027320A (ja) 軟磁性材料、圧粉磁心、および軟磁性材料の製造方法
Dourandish et al. Pressureless sintering of 3Y‐TZP/stainless‐steel composite layers
Hong et al. Correlation between micro-to-macro mechanical properties and processing parameters on additive manufactured 18Ni-300 maraging steels
JP6333268B2 (ja) 層複合体
Koo et al. Effects of particle size and forming pressure on pore properties of Fe-Cr-Al porous metal by pressureless sintering
Algamal et al. Additive Manufacturing of Fe-Mn-Al-Ni Shape Memory Alloy: Microstructure and Phase Transformation Characteristics
KR20160101242A (ko) 수소분리막 및 그 제조방법
KR101839422B1 (ko) 고접합강도의 클래드재 제조를 위한 중간재 선정방법, 및 고접합강도 티타늄-철 클래드재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 티타늄-철 클래드재
Lee et al. Fabrication and mechanical properties of a nanostructured complex aluminum alloy by three-layer stack accumulative roll-bonding
WO2015034329A1 (en) Separation membrane, hydrogen separation membrane including the separation membrane, and method of manufacturing the separation membrane
Can et al. Porosity measurement of stainless steel filters produced by electrical discharge technique
US11788175B2 (en) Chemically bonded amorphous interface between phases in carbon fiber and steel composite
JP4885062B2 (ja) 拡散接合部材及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant