KR102402938B1 - Method for manufacturing iron-based powders - Google Patents

Method for manufacturing iron-based powders Download PDF

Info

Publication number
KR102402938B1
KR102402938B1 KR1020160042976A KR20160042976A KR102402938B1 KR 102402938 B1 KR102402938 B1 KR 102402938B1 KR 1020160042976 A KR1020160042976 A KR 1020160042976A KR 20160042976 A KR20160042976 A KR 20160042976A KR 102402938 B1 KR102402938 B1 KR 102402938B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
iron
based powder
powder
molten steel
producing
Prior art date
Application number
KR1020160042976A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170115374A (en
Inventor
정은진
이언식
신홍철
강희수
권기혁
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
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 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020160042976A priority Critical patent/KR102402938B1/en
Publication of KR20170115374A publication Critical patent/KR20170115374A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102402938B1 publication Critical patent/KR102402938B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/08Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like for bottom pouring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/01Reducing atmosphere
    • B22F2201/013Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/10Inert gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/11Use of irradiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2203/00Controlling
    • B22F2203/13Controlling pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

본 발명의 일 구현예에 의한 철계 분말 제조 방법은 Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni 및 V 중 1종, 또는 이들 중 2종 이상의 난환원성 원소를 포함하는 철계 용강을 준비하는 단계; 용강을 배출하는 단계; 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계; 철계 분말과 수분을 분리하는 단계; 및 철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계를 포함한다.The iron-based powder manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises one of Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni and V, or two or more of these non-reducing elements. preparing iron-based molten steel; discharging molten steel; preparing an iron-based powder by spraying a jetting liquid on the discharged molten steel; Separating the iron-based powder and moisture; and removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder.

Description

철계 분말의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING IRON-BASED POWDERS}Method for manufacturing iron-based powder {METHOD FOR MANUFACTURING IRON-BASED POWDERS}

철계 분말의 제조 방법에 관한 것이다.It relates to a method for producing iron-based powder.

분말을 이용한 부품제조 기술은 최종 부품의 치수 정밀도를 높이고, 대량 생산이 용이하며, 기계가공 및 재료 손실이 적은 장점이 있다. Part manufacturing technology using powder has the advantages of increasing the dimensional accuracy of the final part, facilitating mass production, and reducing machining and material loss.

또한, 성분 조절이 수월하여 제품 성능을 극대화할 수 있다는 장점이 있어 정밀 부품, 소재 제조산업에서 핵심적인 기술로서 그 중요도가 크게 증가하고 있다.In addition, it has the advantage of being able to maximize product performance through easy component control, so its importance as a core technology in the precision parts and material manufacturing industry is greatly increasing.

특히, 자동차 및 전자 기계부품 제조에 분말야금 공정을 적용함으로써, 기존의 기계가공 공정 대비 40% 이상 저렴한 비용으로 생산이 가능하다. In particular, by applying the powder metallurgy process to the manufacturing of automobiles and electronic mechanical parts, it is possible to produce at a cost that is 40% or more lower than that of the existing machining process.

최근 자동차 및 가전 산업의 발전과 함께 소결 부품의 수요가 증대됨에 따라 분말의 사용량이 급증하고 있다. 자동차용 소결 부품 제조를 위해서는 분말 자체가 적정입도, 유동도, 겉보기 밀도, 성형밀도, 고 청정도 등의 고밀도 소결체를 제조할 수 있도록 우수한 품질을 갖추어야 한다.Recently, as the demand for sintered parts increases along with the development of automobile and home appliance industries, the amount of powder used is rapidly increasing. In order to manufacture sintered parts for automobiles, the powder itself must have excellent quality so that high-density sintered compacts such as appropriate particle size, fluidity, apparent density, molding density, and high cleanliness can be manufactured.

기존 사용하고 있는 철계분말의 제조 공정은 전로 또는 전기로를 이용하여 용해된 금속을 턴디쉬 및 용탕 노즐을 통하여 수직 낙하시키면서 고압수를 용탕 줄기에 분사하여 금속 용탕을 분말화하는 수분사 공정, 분말과 물을 분리하여 수분을 제거하는 탈수 및 건조 공정, 상기 수분사 공정 중 생성되는 분말 표면의 산화층을 제거하기 위한 환원 공정 그리고 분쇄 및 혼합 공정 등으로 이루어 진다.The existing iron-based powder manufacturing process uses a converter or electric furnace to drop the molten metal vertically through a tundish and molten metal nozzle while spraying high-pressure water onto the molten metal stem to powder the molten metal. It consists of a dehydration and drying process for separating water to remove moisture, a reduction process for removing the oxide layer on the surface of the powder generated during the water spraying process, and a grinding and mixing process.

한편, 단순한 제조 공정을 뛰어 넘어 스포츠, 문화, 생명, 나노과학 등과 융합기술이 되고 있는 3D 프린팅 기술의 무한한 활용 가능성은 전 세계적으로 각광받고 있다. 특히, 금속분말 소재기반의 3D 프린팅기술은 스마트 금형, 항공, 우주 및 의료 분야 등으로 적용 분야가 확대되고 있는데 이러한 잠재적 가치에도 불구하고 3D 프린팅용 원료소재인 금속분말의 가격이 높아서 활용 분야에 한계가 있다. 금속분말 기반의 3D 프린팅 기술이 산업 전반으로 확산 보급되기 위해서는 경제적으로 대량 생산이 가능한 금속분말 제조 기술 개발이 필수적이다. Meanwhile, beyond the simple manufacturing process, the infinite potential of 3D printing technology, which is becoming a convergence technology with sports, culture, life, and nano science, is in the spotlight all over the world. In particular, 3D printing technology based on metal powder material is being applied to smart mold, aviation, space, and medical fields. there is In order for metal powder-based 3D printing technology to be spread throughout the industry, it is essential to develop a metal powder manufacturing technology that can be mass-produced economically.

기존의 3D 프린팅용 분말 제조 공정은 가스 분사법, 플라즈마를 이용한 분말 제조법 등 고가의 생산 공정으로 제조되고 있기 때문에 막대한 설비 투자비 및 제조 비용이 소요되어 제조 원가가 일반 분말 야금용 분말에 비해 약 10배의 고가 분말로 판매되고 있다. 이에 대응하기 위해 3D 프린팅용 분말 제조의 국산화를 통해 국내 관련 산업의 기술 및 가격 경쟁력 확보가 절실히 요구된다.
[선행기술문헌]
선행기술 1: 일본 공개특허공보 특개평07-113107호
선행기술 2: 공개특허공보 제10-2012-0125232호
선행기술 3: 공개특허공보 제10-2014-0090709호
선행기술 4: 일본 공개특허공보 특개평07-138619호
선행기술 5: 일본 공개특허공보 특개평09-302401호
Existing powder manufacturing process for 3D printing is manufactured with expensive production processes such as gas injection method and plasma powder manufacturing method. It is sold as an expensive powder of In order to respond to this, it is urgently required to secure technology and price competitiveness in domestic related industries through localization of powder manufacturing for 3D printing.
[Prior art literature]
Prior art 1: Japanese Patent Laid-Open No. Hei 07-113107
Prior art 2: Laid-open Patent Publication No. 10-2012-0125232
Prior art 3: Laid-open Patent Publication No. 10-2014-0090709
Prior art 4: Japanese Patent Laid-Open No. Hei 07-138619
Prior art 5: Japanese Patent Laid-Open No. Hei 09-302401

본 발명의 일 구현예는, 분말의 산화층을 최소화하여 환원공정을 생략할 수 있는 철계 분말의 제조공정을 제시하여 공정을 간소화함으로써 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 철계 분말의 제조 방법을 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is to provide a method of manufacturing an iron-based powder capable of improving price competitiveness by simplifying the process by presenting a manufacturing process of iron-based powder that can omit the reduction process by minimizing the oxidation layer of the powder.

또한, 본 발명의 일 구현예는, 고청정, 높은 유동도, 낮은 기하편차 등의 우수한 품질을 갖는 철계 분말의 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, one embodiment of the present invention is to provide a method for producing iron-based powder having excellent quality, such as high cleanliness, high fluidity, low geometric deviation.

본 발명의 일 구현예는 분말의 입도를 정밀히 제어하여 3D 프린팅에 사용될 수 있는 철계 분말의 제조 방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a method of manufacturing an iron-based powder that can be used for 3D printing by precisely controlling the particle size of the powder.

본 발명의 일 구현예에 의한 철계 분말 제조 방법은 Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni 및 V 중 1종, 또는 이들 중 2종 이상의 난환원성 원소를 포함하는 철계 용강을 준비하는 단계; 용강을 배출하는 단계; 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계; 철계 분말과 수분을 분리하는 단계; 및 철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계를 포함한다.The iron-based powder manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises one of Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni and V, or two or more of these non-reducing elements. preparing iron-based molten steel; discharging molten steel; preparing an iron-based powder by spraying a jetting liquid on the discharged molten steel; Separating the iron-based powder and moisture; and removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder.

철계 용강을 준비하는 단계;에서 용강은 난환원성 원소 1 내지 80 중량% 및 철을 잔부로 포함할 수 있다.In the step of preparing molten iron-based steel; in the molten steel may include 1 to 80% by weight of a non-reducing element and iron as the balance.

용강을 배출하는 단계는 용강을 턴디쉬에 주입하는 단계 및 턴디쉬에 연결된 노즐을 통해 용강을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.The discharging of the molten steel may include injecting the molten steel into the tundish and discharging the molten steel through a nozzle connected to the tundish.

용강을 배출하는 단계;에서, 불활성 기체 및 수소(H2) 기체를 포함하는 분위기로 제어될 수 있다.In the step of discharging the molten steel; in an inert gas and hydrogen (H 2 ) It can be controlled to an atmosphere containing gas.

불활성 기체는 Ar, N2, 또는 이들의 조합일 수 있다.The inert gas may be Ar, N 2 , or a combination thereof.

분위기는 수소 기체를 1부피% 내지 90부피% 및 불활성 기체를 잔부로 포함할 수 있다. 구체적으로 분위기는 수소 기체를 25부피% 내지 75부피% 및 불활성 기체를 잔부로 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 분위기는 수소 기체를 30부피% 내지 60부피% 및 불활성 기체를 잔부로 포함할 수 있다.The atmosphere may contain 1% to 90% by volume of hydrogen gas and the balance of inert gas. Specifically, the atmosphere may include 25% to 75% by volume of hydrogen gas and an inert gas as the balance. More specifically, the atmosphere may include 30% to 60% by volume of hydrogen gas and the balance of inert gas.

배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계;에서, 분사액의 분사 압력은 100 bar 내지 2000bar가 될 수 있다. 더욱 구체적으로, 900 bar 내지 1800 bar가 될 수 있다.In the step of preparing an iron-based powder by spraying the spraying liquid to the discharged molten steel; in, the spraying pressure of the spraying liquid may be 100 bar to 2000 bar. More specifically, it may be 900 bar to 1800 bar.

배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계;에서, 분사액은 방청제를 포함할 수 있다.In the step of preparing an iron-based powder by spraying the spraying liquid on the discharged molten steel; in, the spraying liquid may include a rust preventive agent.

분사액 내 방청제의 함량은, 분사액 총량 100중량%에 대하여, 0.01중량% 내지 20중량%가 될 수 있다.The content of the rust preventive agent in the spray liquid may be 0.01 wt% to 20 wt%, based on 100 wt% of the total amount of the spray liquid.

방청제는, 수용성, 또는 기화성 방청제가 될 수 있다.The rust preventive agent may be a water-soluble or vaporizable rust preventive agent.

방청제는 아민계 화합물, 인산염계 화합물, 질산염계 화합물, 및 붕산염계 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The rust inhibitor may include at least one of an amine-based compound, a phosphate-based compound, a nitrate-based compound, and a borate-based compound.

방청제는 트리에탄올아민(triethanol amine), 칼슘 포스페이트(Calcium phosphate), 칼슘 나이트라이트(Calcium nitrite), 및 붕산칼슘(Calcium borate)을 포함할 수 있다.The rust inhibitor may include triethanolamine, calcium phosphate, calcium nitrite, and calcium borate.

철계 분말 및 수분을 분리하는 단계; 이후에 철계 분말을 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Separating the iron-based powder and moisture; It may further include; drying the iron-based powder thereafter.

철계 분말을 건조하는 단계;는 30℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 및 24시간 동안 수행될 수 있다.Drying the iron-based powder; may be performed at a temperature of 30 ℃ to 250 ℃ for 30 minutes to and 24 hours.

철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계;에서 5분 내지 120분 동안 초음파를 가하여 위성 분말을 제거할 수 있다.In the step of removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder; the ultrasonic wave may be applied for 5 to 120 minutes to remove the satellite powder.

철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계;에서 초음파의 주파수는 10 내지 200kHz일 수 있다. 더욱 구체적으로 70 내지 100kHz일 수 있다.In the step of removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder; the frequency of the ultrasonic waves may be 10 to 200 kHz. More specifically, it may be 70 to 100 kHz.

최종 제조된 철계 분말의 입경은 20 내지 150㎛이고, 철계 분말의 산소 농도는 0.1 중량% 내지 2.0 중량% 이고, 철계 분말의 구형도는 80 내지 97이 될 수 있다. 더욱 구체적으로 철계 분말의 구형도는 90 내지 95일 수 있다.The particle diameter of the finally prepared iron-based powder may be 20 to 150 μm, the oxygen concentration of the iron-based powder may be 0.1 to 2.0% by weight, and the sphericity of the iron-based powder may be 80 to 97. More specifically, the sphericity of the iron-based powder may be 90 to 95.

본 발명의 일 구현예에 따른 철계 분말의 제조방법에 의하면, 환원공정을 생략함으로써 분말제조의 원가절감 효과를 가질 수 있고, 따라서 동일 설비에서 단위 시간당 생산량을 증가시킬 수 있다. According to the method for manufacturing iron-based powder according to an embodiment of the present invention, it is possible to have the effect of reducing the cost of powder manufacturing by omitting the reduction process, and thus it is possible to increase the production per unit time in the same facility.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 철계 분말의 제조방법에 의하면, 고청정, 높은 유동도, 최소의 기하편차 등의 우수한 품질을 갖는 철계 분말을 제공할 수 있다.In addition, according to the manufacturing method of the iron-based powder according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an iron-based powder having excellent qualities such as high cleanliness, high fluidity, and minimal geometric deviation.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 철계 분말의 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 실시예 5에서 제조된 철계 분말의 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 3은 실시예 5에서 초음파 처리 직전 철계 분말의 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing an iron-based powder according to an embodiment of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the iron-based powder prepared in Example 5.
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the iron-based powder just before sonication in Example 5.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

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 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

일반적으로, 철계 분말을 수분사를 통해 제조하는 경우, 약 1,300℃ 가 넘는 높은 온도의 용강 액적과 분사수/냉각수와의 접촉에 의해 Fe + H2O → FeO + H2 반응이 발생하여 표면에 불가피한 산화층을 가지게 된다. 따라서, 산화층 제거를 위한 추가 공정을 거쳐야 우수한 성형성을 갖출 수 있는 분말을 수득할 수 있었다. 분말 내 산소농도를 제어하기 위한 환원공정은 제어분말의 성분 및 특성을 좌우하는 중요한 공정으로서, 전체 공정 중 많은 경비가 소요되는 공정이기도 하다. 전체 제조 공정 중 환원공정의 시간당 처리 속도가 제일 늦어 병목 공정으로 작용하여 최종 생산성을 향상시킬 수 없는 한계를 가지고 있다.In general, when iron-based powder is produced by water spraying, Fe + H 2 O → FeO + H 2 reaction occurs due to contact between molten steel droplets at a high temperature of about 1,300°C or more and sprayed water/cooling water. It has an unavoidable oxide layer. Therefore, it was possible to obtain a powder having excellent moldability only through an additional process for removing the oxide layer. The reduction process for controlling the oxygen concentration in the powder is an important process that influences the components and properties of the controlled powder, and it is also a process that requires a lot of cost among the entire process. Among the entire manufacturing process, the reduction process has the slowest processing speed per hour, which acts as a bottleneck process and cannot improve the final productivity.

구체적인 예로, 종래에는 800℃ 내지 1,000℃ 정도의 온도 범위로 가열된 연속로 내에 수소분위기를 유지시켜 줌으로써, 산화층 제거와 내부조직 연화 효과를 동시에 얻을 수 있는 공정을 적용해왔으나, 공정시간이 1시간 이상 소요되는 것과 고가의 수소를 대량으로 사용함으로 인해 공정비용이 상승하는 등의 문제가 있었다.As a specific example, conventionally, a process has been applied that can simultaneously obtain the effect of removing the oxide layer and softening the internal tissue by maintaining a hydrogen atmosphere in a continuous furnace heated to a temperature range of 800°C to 1,000°C, but the process time is 1 hour There were problems such as an increase in process cost due to the excessive consumption and the use of a large amount of expensive hydrogen.

또한 철계 분말 제조의 경우 별도의 환원 과정에서 수소의 대량 사용에도 불구하고 분말 내 산화층 제거에는 한계가 있었다.In addition, in the case of iron-based powder production, there was a limit to the removal of the oxide layer in the powder despite the massive use of hydrogen in a separate reduction process.

또한, 철계 분말을 수분사를 통해 제조 시, 수분사 과정에서 발생하는 분사량의 변화, 분사 압력의 변화 등 각종 변수에 의해, 제조되는 철계 분말의 입경이 일정하지 아니하여,철계 분말의 표면에 위성 분말이 접촉하여 철계 분말의 구형도가 낮아지는 문제가 있다.In addition, when iron-based powder is manufactured through water injection, the particle size of the iron-based powder is not constant due to various variables such as changes in the injection amount generated during the water injection process, changes in injection pressure, etc. There is a problem in that the sphericity of the iron-based powder is lowered due to the contact of the powder.

본 발명의 일 구현예에서는 이러한 문제를 해결하고자 한다.An embodiment of the present invention seeks to solve this problem.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 철계 분말의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 철계 분말의 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 철계 분말의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.1 schematically shows a flowchart of a method for manufacturing iron-based powder according to an embodiment of the present invention. The flowchart of the manufacturing method of the iron-based powder of FIG. 1 is only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the method of manufacturing the iron-based powder can be variously modified.

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 구현예에 따른 철계 분말의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an iron-based powder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

본 발명의 일 구현예에 의한 철계 분말의 제조 방법은 Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni 및 V 중 1종, 또는 이들 중 2종 이상의 난환원성 원소를 포함하는 철계 용강을 준비하는 단계(S10); 용강을 배출하는 단계(S20); 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계(S30); 철계 분말과 수분을 분리하는 단계(S40); 및 철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계(S50)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 철계 분말의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.The method for producing an iron-based powder according to an embodiment of the present invention includes at least one of Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni and V, or two or more of these non-reducing elements. preparing an iron-based molten steel (S10); discharging the molten steel (S20); Preparing an iron-based powder by spraying a spraying liquid to the discharged molten steel (S30); Separating the iron-based powder and moisture (S40); and removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder (S50). In addition, if necessary, the method for producing the iron-based powder may further include other steps.

먼저, 단계(S10)은 Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni 및 V 중 1종, 또는 이들 중 2종 이상의 난환원성 원소를 포함하는 철계 용강을 준비한다. 구체적으로 용강은 난환원성 원소 1 내지 80 중량% 및 철을 잔부로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는 난환원성 원소를 10중량% 내지 80중량%; 10중량% 내지 70중량%; 10중량% 내지 60중량%; 10중량% 내지 50중량%; 10중량% 내지 40중량%; 10중량% 내지 30중량%; 10중량% 내지 20중량%; 12중량% 내지 20중량%; 14중량% 내지 20중량%; 또는 16중량% 내지 20중량%를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 난환원성 원소 중 Cr을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Cr을 10 내지 20 중량%, Ni을 10 내지 15 중량%, Mo을 1 내지 5 중량% 및 철을 잔부로 포함할 수 있다.First, in step S10, an iron-based molten steel including one or more non-reducing elements among Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni and V, or two or more of these, is prepared. Specifically, the molten steel may include 1 to 80 wt% of a non-reducing element and iron as the balance. More specifically, 10 wt% to 80 wt% of a non-reducing element; 10% to 70% by weight; 10% to 60% by weight; 10% to 50% by weight; 10% to 40% by weight; 10% to 30% by weight; 10% to 20% by weight; 12% to 20% by weight; 14% to 20% by weight; Or 16 wt% to 20 wt% may be included. More specifically, it may include Cr among non-reducing elements. More specifically, 10 to 20% by weight of Cr, 10 to 15% by weight of Ni, 1 to 5% by weight of Mo, and iron may be included in the balance.

다음으로, 단계(S20)은 용강을 배출한다.Next, step S20 discharges the molten steel.

단계(S20)은 용강을 턴디쉬에 주입하는 단계 및 턴디쉬에 연결된 노즐을 통해 용강을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.Step S20 may include injecting molten steel into the tundish and discharging the molten steel through a nozzle connected to the tundish.

단계(S20)에서 용강 내 산소 농도를 낮추어 수분사시 분말 표면에 산화층이 형성되는 것을 억제하기 위해 불활성 기체 및 수소(H2) 기체를 포함하는 분위기로 제어될 수 있다. 이 때, 불활성 기체는 Ar, N2, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고 불활성 분위기를 조성할 수 있는 불활성 기체라면 다른 종류의 기체도 사용될 수 있다.In order to suppress the formation of an oxide layer on the surface of the powder during water injection by lowering the oxygen concentration in the molten steel in step (S20), an atmosphere containing an inert gas and hydrogen (H 2 ) gas may be controlled. In this case, the inert gas may be Ar, N 2 , or a combination thereof. However, the present invention is not limited thereto, and other types of gases may be used as long as the inert gas is capable of forming an inert atmosphere.

불활성 기체와 함께 수소 기체(H2)가 더 포함될 수 있는데, 수소 기체가 더 포함됨으로써 환원분위기가 조성되어, 수분사시 용강 표면이 산화되어 산화층이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 이 때, 수소 기체의 함량은, 총 부피 100부피%에 대하여, 1부피% 내지 90부피% 일 수 있다. 보다 구체적으로는 25부피% 내지 75부피%일 수 있다. 더욱 구체적으로는 30부피% 내지 60부피%일 수 있다. Hydrogen gas (H 2 ) may be further included along with the inert gas, and by further including hydrogen gas, a reducing atmosphere is created, thereby preventing the molten steel surface from being oxidized and the formation of an oxide layer when water is sprayed. At this time, the content of hydrogen gas may be 1% by volume to 90% by volume based on 100% by volume of the total volume. More specifically, it may be 25% by volume to 75% by volume. More specifically, it may be 30% by volume to 60% by volume.

수소 함량이 너무 적은 경우, 산화층 억제 효과가 미미할 수 있다. 수소 함량이 너무 많은 경우, 효율성 면에서는 향상되지만 원가비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다. 불활성 기체는 잔부로 포함될 수 있다.If the hydrogen content is too small, the effect of inhibiting the oxide layer may be insignificant. If the hydrogen content is too large, the efficiency may be improved, but a problem may arise in that the cost cost increases. An inert gas may be included in the balance.

다음으로, 단계(S30)은 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조한다.Next, in step S30, an iron-based powder is prepared by spraying the jetting liquid on the discharged molten steel.

이 때, 분사액의 분사 압력은 100 bar 내지 2000 bar로 조절할 수 있다. 구체적으로 900 bar 내지 1800 bar로 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 1000 bar 내지 1500bar로 조절할 수 있다. 분사 압력이 너무 낮은 경우, 제조되는 철계 분말의 입경이 너무 커지는 문제가 발생한다. 분사 압력이 너무 높은 경우, 제조되는 철계 분말의 입경이 너무 작아지고, 아울러 입경의 편차가 커지는 문제가 발생할 수 있다.At this time, the injection pressure of the injection liquid can be adjusted to 100 bar to 2000 bar. Specifically, it can be adjusted to 900 bar to 1800 bar. More specifically, it can be adjusted to 1000 bar to 1500 bar. When the injection pressure is too low, a problem occurs in that the particle size of the iron-based powder to be produced becomes too large. When the injection pressure is too high, the particle size of the iron-based powder to be manufactured becomes too small, and there may be a problem in that the particle size deviation increases.

이처럼, 분사액의 분사 압력 및 분사량을 정밀히 제어함으로써, 제조되는 철계 분말의 입경을 20 내지 150㎛으로 제어할 수 있고, 입경의 편차를 줄일 수 있다. 결과적으로 본 발명의 일 구현예에서 제조되는 철계 분말은 3D 프린트용 재료로 유용하게 사용될 수 있다.As such, by precisely controlling the injection pressure and the injection amount of the injection liquid, the particle diameter of the iron-based powder to be manufactured can be controlled to 20 to 150 μm, and variations in particle diameter can be reduced. As a result, the iron-based powder prepared in one embodiment of the present invention can be usefully used as a material for 3D printing.

이 때, 분말 표면에 산화층이 형성되는 것을 억제하기 위해, 분사액은 방청제를 포함할 수 있다. At this time, in order to suppress the formation of an oxide layer on the surface of the powder, the spray liquid may include a rust inhibitor.

방청제는 수용성, 또는 기화성 방청제가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 방청제는, 아민계 화합물, 인산염계 화합물, 질산염계 화합물, 및 붕산염계 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The rust inhibitor may be a water-soluble or vaporizable rust inhibitor. More specifically, the rust inhibitor may include at least one of an amine-based compound, a phosphate-based compound, a nitrate-based compound, and a borate-based compound.

구체적으로, 아민계 화합물은, C1 내지 C10의 1차 아민, C1 내지 C10의 2차 아민, C1 내지 C10의 3차 아민일 수 있다. 또한 아민 화합물들에서, C1 내지 C10의 탄소 사슬에 히드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH) 등의 치환기가 치환된 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, 트리에탄올아민(triethanol amine)일 수 있다. Specifically, the amine-based compound may be a C1 to C10 primary amine, a C1 to C10 secondary amine, or a C1 to C10 tertiary amine. Also, in the amine compounds, a substituent such as a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) may be substituted on a C1 to C10 carbon chain. More specifically, it may be triethanolamine.

구체적으로, 상기 인산염계 화합물은, 인산염(PO4 3 -)을 포함하는 염이 될 수 있으며, 보다 구체적으로 칼슘 포스페이트(Calcium phosphate)일 수 있다.Specifically, the phosphate-based compound may be a salt containing phosphate (PO 4 3 - ), and more specifically, may be calcium phosphate.

구체적으로, 상기 질산염계 화합물은, 질산염(NO2-)를 포함하는 염이 될 수 있으며, 보다 구체적으로는 칼슘 나이트라이트(Calcium nitrite)인 것일 수 있다.Specifically, the nitrate-based compound may be a salt containing nitrate (NO 2 -), and more specifically, may be calcium nitrite.

구체적으로, 상기 붕산염계 화합물은, 붕산염(BO3 3-)를 포함하는 염이 될 수 있으며, 보다 구체적으로는 붕산칼슘(Calcium borate)인 것일 수 있다.Specifically, the borate-based compound may be a salt including borate (BO 3 3- ), and more specifically, may be calcium borate.

이러한 방청제들은 분말 내 계면장력 및 수분과의 활성화 정도를 제어할 수 있는 특성을 갖고 있어, 수분사 시 분사액에 첨가하여 사용하는 경우, 제조되는 철계 분말 표면에 산화층이 발생하는 것을 억제할 수 있다.These rust inhibitors have properties that can control the interfacial tension in the powder and the degree of activation with moisture, and when used by adding to the spray solution when spraying with water, it is possible to suppress the occurrence of an oxide layer on the surface of the iron-based powder to be manufactured. .

더욱 구체적으로 방청제는 트리에탄올아민(triethanol amine), 칼슘 포스페이트(Calcium phosphate), 칼슘 나이트라이트(Calcium nitrite), 및 붕산칼슘(Calcium borate)을 포함할 수 있다.More specifically, the rust inhibitor may include triethanolamine, calcium phosphate, calcium nitrite, and calcium borate.

또한, 단계(S30)에서 분사액 내 방청제의 함량은, 분사액 총량 100중량%에 대하여, 0.01중량% 내지 20중량%일 수 있다. 보다 구체적으로는, 0.5중량% 내지 5중량%; 0.5중량% 내지 4중량%; 0.5중량% 내지 3중량%; 또는 0.5중량% 내지 2중량%일 수 있다.In addition, the content of the rust preventive agent in the spray liquid in step (S30), with respect to 100% by weight of the total amount of the spray liquid, may be 0.01% by weight to 20% by weight. More specifically, 0.5 wt% to 5 wt%; 0.5% to 4% by weight; 0.5% to 3% by weight; or 0.5 wt% to 2 wt%.

분사액 내 방청제의 함량이 너무 적은 경우 방청효과가 미미할 수 있으며, 분사액 내 방청제의 함량이 더 늘어나더라도 산화층 발생 억제 효율 면에서 큰 차이가 없며, 분말제조 원가가 증가되므로 경제적인 면에서 단점이 있을 수 있다.If the content of the rust inhibitor in the spray liquid is too small, the rust prevention effect may be insignificant. Even if the content of the rust inhibitor in the spray liquid increases, there is no significant difference in the efficiency of inhibiting the generation of the oxide layer. there may be

이처럼 단계(S30)에서 분사액 내 방청제를 함유시킴으로써, 별도의 환원공정을 추가하지 않고도 제조되는 철계 분말의 산소 농도를 0.01 내지 2.0 중량%로 조절할 수 있다.As such, by including the rust preventive agent in the spray liquid in step (S30), the oxygen concentration of the iron-based powder produced can be adjusted to 0.01 to 2.0 wt% without adding a separate reduction process.

다음으로, 단계(S40)은 철계 분말과 수분을 분리한다. 구체적으로, 원심 탈수를 이용하여 철계 분말과 수분을 분리할 수 있다. 원심 탈수를 이용하는 경우, 1분 내지 60분 동안 탈수하여 철계 분말 및 수분을 분리할 수 있다. 다만, 이는 제조되는 분말의 함량, 수분사시 사용된 분사액의 양 등에 따라 적절히 조절될 수 있다. 탈수 시간이 너무 짧거나, 원심 분리속도가 너무 느리면, 분말 내 수분이 충분히 제거되지 않아 건조단계가 지연될 수 있으며, 탈수시간이 너무 길거나, 원심 분리 속도가 너무 빠른 경우 분말 내 수분탈수 효율이 저하될 수 있다.Next, step S40 separates the iron-based powder and moisture. Specifically, the iron-based powder and water may be separated by centrifugal dehydration. When centrifugal dehydration is used, iron-based powder and water may be separated by dehydration for 1 to 60 minutes. However, this may be appropriately adjusted according to the content of the powder to be produced, the amount of the spray liquid used for water injection, and the like. If the dehydration time is too short or the centrifugation speed is too slow, the moisture in the powder is not sufficiently removed and the drying step may be delayed. can be

단계(S40)이후, 필요에 따라 철계 분말을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 건조는 30℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 및 24시간 동안 수행될 수 있다. 건조 온도가 너무 낮거나, 건조 시간이 너무 짧은 경우 분말 내 수분이 충분히 제거되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 건조 온도가 너무 높거나, 건조 시간이 너무 긴 경우 오히려 분말이 재산화 될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. After the step (S40), if necessary, it may further include a step of drying the iron-based powder. Drying may be performed at a temperature of 30° C. to 250° C. for 30 minutes to 24 hours. If the drying temperature is too low or the drying time is too short, there may be a problem in that the moisture in the powder is not sufficiently removed. If the drying temperature is too high or the drying time is too long, there may be a problem that the powder may be reoxidized.

다음으로, 단계(S50)은 철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거한다. Next, in step S50, the satellite powder is removed by applying ultrasonic waves to the iron-based powder.

수분사 과정에서 철계 분말에 위성 분말이 접촉되며, 철계 분말의 구형도에 악영향을 미친다. 이 때, 위성 분말이란 입경이 1 내지 10㎛ 범위의 분말을 의미한다. 또한 구형도란 입자가 구형에 가까운 정도를 의미하며, 입자의 최대 직경을 최소 직경으로 나눈 값으로서, 1에 가까울수록 구형에 가까움을 나타낸다.During the water injection process, the satellite powder comes into contact with the iron-based powder, which adversely affects the sphericity of the iron-based powder. In this case, the satellite powder means a powder having a particle diameter in the range of 1 to 10 μm. In addition, sphericity refers to the degree to which a particle is close to a spherical shape, and is a value obtained by dividing the maximum diameter of the particle by the minimum diameter, and the closer to 1, the closer to a spherical shape.

단계(S50)에서 초음파를 가하여 철계 분말에 접촉된 위성 분말을 분리하여 제거함으로써, 제조되는 철계 분말의 구형도를 더욱 높일 수 있으며, 3D 프린트용 재료로 유용하게 사용될 수 있다.By applying ultrasonic waves in step S50 to separate and remove the satellite powder in contact with the iron-based powder, the sphericity of the iron-based powder to be manufactured can be further increased, and it can be usefully used as a material for 3D printing.

초음파는 5분 내지 120분 동안 가할 수 있으며, 시간이 너무 짧을 경우, 위성 분말의 제거가 충분치 아니하고, 초음파를 더 오래 가하더라도, 구형도 향상에는 한계가 있다.Ultrasound can be applied for 5 to 120 minutes, and if the time is too short, the removal of the satellite powder is not sufficient, and even if the ultrasonic wave is applied for a longer time, there is a limit to improving the sphericity.

단계(S50)에 의해 제조되는 철계 분말의 구형도를 80 내지 97로 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 구형도를 90 내지 95로 조절할 수 있다.The sphericity of the iron-based powder produced by step S50 may be adjusted to 80 to 97. More specifically, the sphericity can be adjusted to 90 to 95.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example : : 철계iron 분말의 제조 manufacture of powder

먼저, 하기 표 1의 조성을 갖는 철계 용강을 준비하였다.First, iron-based molten steel having the composition shown in Table 1 was prepared.

이후, 철계 용강을 턴디쉬에 주입한 후, 노즐을 통해 용강을 낙하시키면서 1000bar의 초고압 수분사 장치를 이용하여 수분사를 수행하였다.Thereafter, after injecting the iron-based molten steel into the tundish, water spraying was performed using an ultra-high pressure water spraying device of 1000 bar while dropping the molten steel through a nozzle.

턴디쉬 및 노즐을 통해 배출되는 용강의 산화를 방지하기 위하여 수분사 시분위기를 하기 아르곤 기체 50 부피% 및 수소 기체 50부피% 분위기로 제어하였으며, 수분사 시 분사액 내 방청제 사용을 2.0 중량%로 하였다.In order to prevent oxidation of the molten steel discharged through the tundish and nozzle, the atmosphere at the time of water injection was controlled to 50% by volume of argon gas and 50% by volume of hydrogen gas. did

방청제는 아민계 화합물, 인산염계 화합물, 질산염계 화합물, 및 붕산염계 화합물 첨가제를 포함하는 Vappro 849 (판매사 : 폴라텍)을 사용하였으며, pH는 약 7정도로 측정된 기화성 백색 분말방청제를 사용하였다. Vappro 849 (seller: Polartec) containing an amine-based compound, a phosphate-based compound, a nitrate-based compound, and a borate-based compound additive was used as the rust inhibitor, and a vaporizable white powder rust preventive agent with a pH of about 7 was used.

수분사가 완료된 후, 분말 및 수분이 침출된 챔버에서 분말을 10분간 탈수하여 수분을 제거하였다.After the water spraying was completed, the powder was dehydrated for 10 minutes in a chamber in which the powder and water were leached to remove moisture.

이후, 얻어진 분말을 150℃ 에서 24시간 건조하였다. 건조 후 얻어진 철계 분말을 광학현미경으로 분석하여 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타나듯이, 철계 입자에 위성 분말이 다량 접촉한 것을 확인할 수 있었다. 구형도는 평균 75으로 측정되었다.Thereafter, the obtained powder was dried at 150° C. for 24 hours. The iron-based powder obtained after drying was analyzed with an optical microscope, and is shown in FIG. 3 . As shown in FIG. 3 , it was confirmed that a large amount of the satellite powder was in contact with the iron-based particles. The average sphericity was measured to be 75.

이후, 얻어진 철계 분말을 초음파 발생 장치를 이용하여 하기 표 2의 주파수 조건으로 초음파 처리를 하여, 위성 분말을 분리하고 제거하였다. 초음파 처리한 철계 분말을 광학현미경으로 분석하여 도 2에 나타내었다(실시예 5). 도 2에 나타나듯이, 위성 분말이 대부분 제거된 것을 확인할 수 있었다. 구형도 초음파 처리 전후의 분말 중량 및 수율을 하기 표 2에 정리하였다.Thereafter, the obtained iron-based powder was subjected to ultrasonic treatment under the frequency conditions shown in Table 2 below using an ultrasonic generator to separate and remove the satellite powder. The sonicated iron-based powder was analyzed with an optical microscope and shown in FIG. 2 (Example 5). As shown in FIG. 2 , it was confirmed that most of the satellite powder was removed. The powder weight and yield before and after sphericity sonication are summarized in Table 2 below.

구분division CrCr NiNi MoMo FeFe 함량(중량%)content (wt%) 16.716.7 10.110.1 2.12.1 잔부balance

주파수(kHz)Frequency (kHz) 초음파 처리전 분말의 양(g)Amount of powder before sonication (g) 초음파 처리후 분말의 양(g)Amount of powder after sonication (g) 손실량(g)Loss (g) 수율(%)transference number(%) 구형도(%)Sphericity (%) 실시예 1Example 1 1010 200200 177.8177.8 22.222.2 88.988.9 81.181.1 실시예 2Example 2 3030 200200 166.6166.6 33.433.4 83.383.3 85.785.7 실시예 3Example 3 5050 200200 169.2169.2 30.830.8 84.684.6 85.485.4 실시예 4Example 4 7070 200200 160160 4040 80.080.0 91.891.8 실시예 5Example 5 100100 200200 152.2152.2 47.847.8 76.176.1 94.294.2 실시예 6Example 6 150150 200200 154.4154.4 45.645.6 77.277.2 93.193.1 실시예 7Example 7 200200 200200 146.2146.2 53.853.8 73.173.1 96.496.4

상기 표 2에서 나타나듯이, 초음파 처리를 통해 위성 분말이 제거되고 구형도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 다만 초음파 처리 시 주파수가 너무 높을 경우, 구형도의 향상 효과 보다 손실량이 월등히 높아져 비효율적이 될 수 있음을 확인하였다.As shown in Table 2, it was confirmed that the satellite powder was removed and the sphericity was improved through the ultrasonic treatment. However, it was confirmed that if the frequency during ultrasonic treatment is too high, the loss amount is significantly higher than the effect of improving the sphericity, which may become inefficient.

실험예Experimental example

실시예 5에서 제조한 분말의 산소농도를 N/O분석기(제조사 : LECO, 모델명 TC-600)를 이용하여 분석한 결과 산소 농도가 0.6 중량%임을 확인할 수 있었다. 제조된 철계 분말 내 산소 농도가 현저히 감소된 것을 알 수 있었다.As a result of analyzing the oxygen concentration of the powder prepared in Example 5 using an N/O analyzer (manufacturer: LECO, model name TC-600), it was confirmed that the oxygen concentration was 0.6% by weight. It was found that the oxygen concentration in the prepared iron-based powder was significantly reduced.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 환원공정을 생략함으로써 기존에 상용화 되고 있는 철계 분말 제조 방법에 비해 저원가 고순도의 철계 분말을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, it was found that by omitting the reduction process, it was possible to manufacture iron-based powder with high purity at a low cost compared to the conventionally commercialized iron-based powder manufacturing method.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can take other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it can be implemented as Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (22)

Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni 및 V 중 1종, 또는 이들 중 2종 이상의 난환원성 원소를 포함하는 철계 용강을 준비하는 단계;
상기 용강을 배출하는 단계;
상기 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계;
상기 철계 분말과 수분을 분리하는 단계; 및
상기 철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계;
를 포함하고,
상기 철계 분말에 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하는 단계;에서
초음파의 주파수는 70 내지 100kHz이고,
5분 내지 120분 동안 초음파를 가하여 위성 분말을 제거하고,
최종 제조된 철계 분말의 구형도는 90 내지 95인 철계 분말의 제조 방법.
Mn, Si, Al, Mg, Ti, Zr, Ca, Cr, Mo, Ni and V, comprising the steps of preparing an iron-based molten steel containing one, or two or more of these non-reducing elements;
discharging the molten steel;
preparing an iron-based powder by spraying a spraying liquid on the discharged molten steel;
separating the iron-based powder and moisture; and
removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder;
including,
removing the satellite powder by applying ultrasonic waves to the iron-based powder; in
The frequency of ultrasound is 70 to 100 kHz,
Remove the satellite powder by applying ultrasonic waves for 5 to 120 minutes,
A method for producing an iron-based powder having a sphericity of 90 to 95 of the finally prepared iron-based powder.
제1항에 있어서,
상기 철계 용강을 준비하는 단계;에서
상기 용강은 상기 난환원성 원소 1 내지 80 중량% 및 철을 잔부로 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
In the step of preparing the iron-based molten steel;
The molten steel is a method for producing an iron-based powder comprising 1 to 80% by weight of the non-reducing element and iron as the balance.
제1항에 있어서,
상기 용강을 배출하는 단계는
상기 용강을 턴디쉬에 주입하는 단계 및 상기 턴디쉬에 연결된 노즐을 통해 용강을 배출하는 단계를 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
The step of discharging the molten steel is
A method for producing iron-based powder comprising the steps of injecting the molten steel into a tundish and discharging the molten steel through a nozzle connected to the tundish.
제1항에 있어서,
상기 용강을 배출하는 단계;에서,
불활성 기체 및 수소(H2) 기체를 포함하는 분위기로 제어되는 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
discharging the molten steel; in,
Method for producing iron-based powder controlled in an atmosphere containing an inert gas and hydrogen (H 2 ) gas.
제4항에 있어서,
상기 불활성 기체는 Ar, N2, 또는 이들의 조합인 철계 분말의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The inert gas is Ar, N 2 , or a combination thereof.
제4항에 있어서,
상기 분위기는 상기 수소 기체를 1부피% 내지 90부피% 및 상기 불활성 기체를 잔부로 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The atmosphere is a method for producing an iron-based powder comprising 1% to 90% by volume of the hydrogen gas and the inert gas as the balance.
제6항에 있어서,
상기 분위기는 상기 수소 기체를 25부피% 내지 75부피% 및 상기 불활성 기체를 잔부로 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The atmosphere is a method of producing an iron-based powder comprising 25% to 75% by volume of the hydrogen gas and the inert gas as the balance.
제7항에 있어서,
상기 분위기는 상기 수소 기체를 30부피% 내지 60부피% 및 상기 불활성 기체를 잔부로 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The atmosphere is a method for producing an iron-based powder comprising 30% to 60% by volume of the hydrogen gas and the inert gas as the balance.
제1항에 있어서,
상기 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계;에서, 상기 분사액의 분사 압력은 100 bar 내지 2000 bar인 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
Preparing an iron-based powder by spraying the jetting liquid onto the discharged molten steel; in the method for producing an iron-based powder, the injection pressure of the jetting liquid is 100 bar to 2000 bar.
제1항에 있어서,
상기 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계;에서, 상기 분사액의 분사 압력은 900 bar 내지 1800 bar인 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
Preparing an iron-based powder by spraying the jetted liquid onto the discharged molten steel; in, the injection pressure of the jetting solution is 900 bar to 1800 bar.
제1항에 있어서,
상기 배출되는 용강에 분사액을 분사하여 철계 분말을 제조하는 단계;에서,
상기 분사액은 방청제를 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
Preparing an iron-based powder by spraying a spraying liquid to the discharged molten steel; In,
The injection liquid is a method of manufacturing an iron-based powder containing a rust inhibitor.
제11항에 있어서,
상기 분사액 내 방청제의 함량은, 분사액 총량 100중량%에 대하여, 0.01중량% 내지 20중량%인 철계 분말의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The content of the rust preventive agent in the spray solution, based on the total amount of the spray solution 100% by weight, 0.01% to 20% by weight of the iron-based powder manufacturing method.
제11항에 있어서,
상기 방청제는, 수용성, 또는 기화성 방청제인 철계 분말의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The said rust preventive agent, the manufacturing method of the iron-type powder which is a water-soluble or vaporization rust preventive agent.
제11항에 있어서,
상기 방청제는 아민계 화합물, 인산염계 화합물, 질산염계 화합물, 및 붕산염계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The rust inhibitor is an amine-based compound, a phosphate-based compound, a nitrate-based compound, and a method for producing an iron-based powder comprising at least one of a borate-based compound.
제11항에 있어서,
상기 방청제는 트리에탄올아민(triethanol amine), 칼슘 포스페이트(Calcium phosphate), 칼슘 나이트라이트(Calcium nitrite), 및 붕산칼슘(Calcium borate)을 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The rust inhibitor is triethanolamine (triethanol amine), calcium phosphate (Calcium phosphate), calcium nitrite (Calcium nitrite), and a method of producing an iron-based powder comprising calcium borate (Calcium borate).
제1항에 있어서,
상기 철계 분말 및 수분을 분리하는 단계; 이후에
상기 철계 분말을 건조하는 단계;를 더 포함하는 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
separating the iron-based powder and moisture; Since the
Drying the iron-based powder; Method for producing an iron-based powder further comprising.
제16항에 있어서,
상기 철계 분말을 건조하는 단계;는 30℃ 내지 250℃의 온도에서 30분 내지 및 24시간 동안 수행되는 것인 철계 분말의 제조 방법.
17. The method of claim 16,
Drying the iron-based powder; is a method for producing an iron-based powder is carried out at a temperature of 30 ℃ to 250 ℃ for 30 minutes to and 24 hours.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
최종 제조된 철계 분말의 입경은 20 내지 150㎛이고, 철계 분말의 산소 농도는 0.01 내지 2.0 중량%인 철계 분말의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing an iron-based powder, wherein the final prepared iron-based powder has a particle diameter of 20 to 150㎛, and the oxygen concentration of the iron-based powder is 0.01 to 2.0% by weight.
삭제delete
KR1020160042976A 2016-04-07 2016-04-07 Method for manufacturing iron-based powders KR102402938B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160042976A KR102402938B1 (en) 2016-04-07 2016-04-07 Method for manufacturing iron-based powders

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160042976A KR102402938B1 (en) 2016-04-07 2016-04-07 Method for manufacturing iron-based powders

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170115374A KR20170115374A (en) 2017-10-17
KR102402938B1 true KR102402938B1 (en) 2022-05-26

Family

ID=60298206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160042976A KR102402938B1 (en) 2016-04-07 2016-04-07 Method for manufacturing iron-based powders

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102402938B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240085079A (en) 2022-12-07 2024-06-14 한국생산기술연구원 Satellite powder removal device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3576578B2 (en) * 1993-10-18 2004-10-13 Jfeスチール株式会社 Atomized iron powder for sinter forging and method for producing the same
JP3454890B2 (en) * 1993-11-17 2003-10-06 セイコーエプソン株式会社 Method for producing metal or alloy powder
JP3149783B2 (en) * 1996-05-10 2001-03-26 住友金属工業株式会社 Processing method of hydrogen storage alloy powder
JP2011157260A (en) * 2010-01-07 2011-08-18 Mitsubishi Materials Corp Synthetic amorphous silica powder and method for producing same
KR20140090709A (en) * 2012-12-20 2014-07-18 주식회사 포스코 Method for manufacturing iron-based powders

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240085079A (en) 2022-12-07 2024-06-14 한국생산기술연구원 Satellite powder removal device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170115374A (en) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6040163B2 (en) Iron powder for powder injection molding
EP3362210B1 (en) Iron based powders for powder injection molding
CN112517911B (en) Sintering process of high-nitrogen nickel-free stainless steel
JP6249774B2 (en) Method for producing iron-based powder
KR101632381B1 (en) Method of producing an iron-based metal parts using iron-based metal powder granules
KR102402938B1 (en) Method for manufacturing iron-based powders
KR20140087361A (en) Method for reduction of iron powders
KR20170074612A (en) Method for manufacturing iron-based powders
KR102649433B1 (en) High purity titanium powder, method for manufacturing of the same, and manufacturing device of the same
KR101657464B1 (en) Method for manufacturing iron-based powders
KR102271296B1 (en) Fe-cu alloy powder, method for manufacturing of the same, and sintered product using the same
JP2015151586A (en) Method for producing sintered metal component
TW201522659A (en) Alloy powder and laser additive manufacturing process applying the same
KR20170033921A (en) Method for manufacturing copper-ferrous alloy powder and copper-ferrous alloy powder using the same
KR100796150B1 (en) Producing method for vehicle in solenoid valve seat housing
KR102007898B1 (en) Soft magnetic powders for inductor core and method for manufacturing of the same
JPH0313329A (en) Sintered metal composite material excellent in corrosion resistance, dimensional accuracy and economical efficiency and preparation thereof
JP7124081B2 (en) Method for manufacturing dust core
JPS5935601A (en) Production of atomized steel powder having high compressibility
US20230193436A1 (en) Stainless steel powder composition, preparing method thereof and method of preparing stainless steel workpiece by laser additive manufacturing
CN105108166B (en) A kind of preparation method of injection moulding iron(-)base powder
CN107578911B (en) Method for manufacturing soft magnetic metal powder magnetic core with low loss
KR101806749B1 (en) Method for manufacturing phosphorous alloy powder
TW201730899A (en) Method of fabricating iron-based soft magnetic powder
KR970002092B1 (en) Method of manufacturing iron powder

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant