KR20030006564A - 텅스텐-구리 분말합금 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 텅스텐-구리 분말합금의 제조방법에 관한 것으로, 반응기에 구리 분말과 텅스텐 분말, 미량의 teflon 분산제를 볼과 함께 소정의 비율로 장입하고 반응기를 고속으로 회전시킴으로써, 방열판이나 용접봉 등으로 사용될 수 있고 고경도와 내마모성을 지닌 텅스텐-구리 분말합금을 제조할 수 있도록 된 것이다.

Description

텅스텐-구리 분말합금 제조방법{ Manufacturing method of W-Cu alloy}

본 발명은 텅스텐과 구리의 합금을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 기계적 합금화를 이용하여 텅스텐과 구리의 합금을 제조하는 텅스텐-구리합금 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 텅스텐-구리 합금은 각종 용접봉, 방열판 및 방전가공에 주로 많이 사용되는데, 따라서 텅스텐-구리 합금은 마찰에 의해 발생하는 기계적 마모와, 아크에 의해 발생하는 전기적 마모가 적은 것이 요구되고, 높은 경도와 내아크성, 내마모성, 열전도성과 전기전도성이 높은 특성을 지녀야 한다.

종래의 텅스텐-구리 합금을 제조하는 방법에는 분말혼합법과 용사법이 있는데, 종래의 분말혼합법은 텅스텐 분말에 구리 분말을 첨가하여 혼합한 후 성형하여 소결하는 방법으로 밀도, 경도 및 전도성을 감소시켜 일반 중전기용 차단기에만 이용하여 왔다.

분말혼합법은 사용되는 입자의 입도, 입도분포, 형상, 순도 및 표면상태 등에 따라 제품의 품질에 영향을 주므로 분말의 제조에 주의를 기울여야 하는 문제점이 있었다.

종래의 용사법에 의한 합금제조는 먼저 텅스텐과 구리 혼합용액을 용사하여 환원시킨 후 성형하여 소결하여 이루어지고, 용사법에서는 압축된 공기를 용융 금속중에 보내어 금속을 분사하는 기계적 용사가 이루어지기 때문에 비용이 높아 전체 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 기계적 합금화를 통해 텅스텐 분말과 구리 분말을 서로 융착결합시킴으로써 텅스텐-구리 분말합금을 제조할 수 있는 텅스텐-구리 분말합금 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반응기에 구리 분말과 텅스텐 분말, 미량의 teflon 분산제를 볼과 함께 장입하고 반응기를 고속으로 회전시켜, 텅스텐 분말의 표면에 구리 분말이 융착 도포되도록 하는 것이다.

따라서, 이와 같은 기계적 합금화를 통해 높은 경도와 내마모성을 지닌 텅스텐-구리 분말합금을 제조할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 텅스텐-구리합금 제조방법은, 반응기에 구리 분말과 텅스텐 분말, 미량의 분산제를 볼과 함께 소정의 비율로 장입하고 반응기를 고속으로 회전시켜, 텅스텐 분말의 표면에 구리 분말이 융착 도포되도록 하는 것이다.

본 발명에 따라 텅스텐 분말과 구리 분말, 미량의 분산제를 소정의 크기로된 다수개의 볼과 함께 반응기에 투입하고 반응기를 고속으로 일정시간 회전시키게 되면, 두 분말은 볼과 볼 사이에서 물리적 힘에 의해 텅스텐 입자 표면에 구리 입자가 융착하여 도포되는 반응이 생기게 되고, 이러한 반응에 의해 높은 경도와 내마모성을 지닌 텅스텐-구리 분말합금을 생성할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 방법에 사용되는 기계적 합금화(Mechanical Alloying)는 금속 혹은 세라믹 분말을 다수의 볼과 함께 용기내에 장입하여 높은 기계적 에너지로 교반하는 건식 볼밀링 공정으로, 공정중 각 원소분말은 볼 사이에서 미세 파단과 냉간압접(cold welding)을 반복하여 최종적으로는 원자크기 규모 까지 혼합되어 특수한 미세구조의 분말이 합성되는 것이다.

원래는 항공기 엔진소재인 니켈기 초내열 합금과 같은 분산 강화형 합금을 제조하기 위해 창안 되었으나, 80년대 후반 이후, 과고용합금, 비정질합금, 나노결정립 합금 등과 같은 준평형상재료 제조에도 사용될 수 있음이 알려져 세계적으로 많은 연구가 행해지고 있다.

한편, 볼밀링 중 볼과 용기내벽의 금속분말이 융착되어 공정을 어렵게 하고 분말 회수율이 감소하며, 기계적 합금화에 의해 생성되는 미세분말이 볼밀링 중 많은 내부에너지를 축적한 상태이므로 공기, 수분 등과의 반응성이 매우 높아 덩어리로 응집되는 것을 방지하기 위해 아르곤 가스나 헬륨 가스를 반응기 내에 충진시켜야 한다.

(실시예1)

구리분말 13 % 와 텅스텐 분말 87 %, 테프론 1 % 를 반응기 내에 투입하고반응기를 10분간 고속회전시켜 텅스텐-구리 분말합금을 제조한다.

본 실시예에 사용되는 볼은 steel 재질로 직경은 5 mm 이며, 볼과 혼합된 금속분말의 중량비가 20 : 1 이다.

구리와 텅스텐의 혼합비가 13 : 87 인 본 실시예를 통해 생성된 텅스텐-구리분말합금은 기계적 강도와 열전도성이 좋아 이동통신 등에 사용되는 방열판으로 사용이 가능하게 되는 것이다.

(실시예2)

구리분말 60 % 와 텅스텐 분말 40 % , 테프론 1 % 를 반응기 내에 투입하고 실시예1에서와 동일한 볼을 사용하며 반응기를 10분간 고속회전시켜 텅스텐-구리 분말 합금을 제조한다.

구리와 텅스텐의 혼합비가 60 : 40 인 본 실시예는 용접봉으로 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 실시예1과 실시예2 를 비롯한 본 발명은 그 반응시간( 반응기의 회전시간 )을 최소 10분 이상으로 하였을 때 우수한 품질의 합금분말을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 실시예에서는 기계적 합금화에 사용되는 분산제로 테프론을 사용하여 텅스텐과 구리의 결합력을 향상시키고, 기계적 합금화에 통상적으로 사용되는 분산제인 라우릴알콜(lauryl alchol)이나 아연스테아린산 등을 사용하는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 텅스텐-구리 분말합금 제조방법에 의하면, 건조상태의 물질제조가 용이하며 상호 고용도가 없는 합금간의 합금화가 가능할 뿐만 아니라 상온에서 화학반응을 유도할 수 있어, 높은 경도와 내마모성을 지닌 텅스텐-구리 분말합금을 제조할 수 있고, 특히 방열판으로 사용되거나 용접봉으로 사용이 가능하며 대량생산이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 반응기 내부에 구리 분말과 텅스텐 분말을 볼과 함께 장입하고 그 반응기를 고속으로 회전시킴으로써 볼의 원심력에 의해 구리가 텅스텐에 가압 융착되게 하여, 텅스텐-구리 분말합금을 생성하는 텅스텐-구리 분말합금 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 구리분말과 텅스텐 분말은 구리분말을 10-20%, 텅스텐 분말을 90-80% 로 하는 것을 특징으로 하는 텅스텐-구리 분말합금 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 구리분말과 텅스텐 분말은 구리분말을 50-70% : 텅스텐 분말을 50-30% 로 하는 것을 특징으로 하는 텅스텐-구리 분말합금 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 반응기 내에 테프론을 분산제로 투입하는 것을 특징으로 하는 텅스텐-구리 분말합금 제조방법.