KR20030023714A - 응집에 의한 금속체의 제조 방법 및 제조된 금속체 - Google Patents

응집에 의한 금속체의 제조 방법 및 제조된 금속체 Download PDF

Info

Publication number
KR20030023714A
KR20030023714A KR10-2003-7001159A KR20037001159A KR20030023714A KR 20030023714 A KR20030023714 A KR 20030023714A KR 20037001159 A KR20037001159 A KR 20037001159A KR 20030023714 A KR20030023714 A KR 20030023714A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy
relative density
powder
compression
impact
Prior art date
Application number
KR10-2003-7001159A
Other languages
English (en)
Inventor
올슨켄트
리 지앙구
Original Assignee
씨케이 매니지먼트 에이비 유비
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 씨케이 매니지먼트 에이비 유비 filed Critical 씨케이 매니지먼트 에이비 유비
Publication of KR20030023714A publication Critical patent/KR20030023714A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/006—Pressing and sintering powders, granules or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/14—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/14—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps
    • B29C43/146—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps for making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/16—Forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0658—PE, i.e. polyethylene characterised by its molecular weight
    • B29K2023/0683—UHMWPE, i.e. ultra high molecular weight polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2033/00—Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2033/04—Polymers of esters
    • B29K2033/12—Polymers of methacrylic acid esters, e.g. PMMA, i.e. polymethylmethacrylate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2033/00—Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2033/18—Polymers of nitriles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
    • B29L2031/7532—Artificial members, protheses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

응집에 의해 금속체를 제조하는 방법으로서, 여기에서 방법은 a) 예비-압축 몰드를 분말, 펠릿, 그레인 등의 형태의 금속 재료로 충전하는는 단계, b) 재료를 적어도 1회 예비-압축하는 단계, 및 c) 적어도 1회 타격에 의해 압착 몰드에서 재료를 압착하는 단계를 포함하며, 여기에서 타격 유닛은 압착 몰드에 삽입된 재료를 타격할 때, 물체를 형성할 만큼 충분한 운동 에너지를 방출하여 재료의 응집을 일으킨다. 응집에 의해 금속체를 제조하는 방법으로서, 여기에서 방법은 적어도 1회 타격에 의해 압착 몰드에서 솔리드 금속체의 형태로 재료를 압착하는 단계를 포함하며, 여기에서 타격 유닛은 물체에서 재료의 응집을 일으킬 만큼 충분한 에너지를 방출한다.

Description

응집에 의한 금속체의 제조 방법 및 제조된 금속체{A METHOD OF PRODUCING A METAL BODY BY COALESCENCE AND THE METAL BODY PRODUCED}
WO-A1-9700751에 충격 기계 및 이 기계로 봉(rod)을 컷팅하는 방법이 설명된다. 또한, 이 문헌은 금속체를 변형하는 방법을 설명한다. 이 방법은 이 문헌에 설명된 기계를 이용하며, 솔리드 형태 또는 그레인, 펠릿 등과 같은 분말 형태의 금속 재료가 바람직하게는 몰드, 홀더 등의 단부에 고정되고, 이 재료에 충격 램과 같은 타격 유닛에 의한 단열 응집이 행해지며, 램의 동작이 액체에 의해 행해진다는 점에서 특징적이다. 이 기계는 WO 문헌에 완전하게 설명된다.
WO-A1-9700751에 성분들을 구와 같은 모양으로 만드는 것이 설명된다. 금속 분말이 2개 부분으로 나누어진 도구에 공급되며, 분말은 연결 튜브를 통해 공급된다. 금속 분말은 바람직하게 기체-분산된다. 연결 튜브를 통해 지나가는 봉에 충격 기계로부터 충격이 가해져서, 구형 몰드에 넣어진 재료에 영향을 미친다. 그러나, 어떤 구체예에서도 이 방법에 따라서 물체를 어떻게 제조하는지에 대한 파라미터를 명시하고 있지 않다.
이 문헌에 따르는 압축은 몇 단계로 수행되는데, 예를 들면 3 단계이다. 이들 단계는 매우 빠르게 수행되며, 3회의 타격이 아래 설명된 대로 수행된다.
타격 1: 분말로부터 공기 대부분을 강제로 내보내며, 분말 입자를 배향시켜 큰 불규칙성이 없도록 확실히 하는, 극도로 가벼운 타격.
타격 2: 분말 입자를 국부적 단열 응집하여, 그것들을 서로에 대해 극도로 높은 밀도로 압착시키기 위한, 매우 높은 에너지 밀도 및 높은 충격 속도를 갖는 타격. 각 입자의 국부적 온도 증가는 타격 동안의 변형도에 의존한다.
타격 3: 실질적인 압분 물체의 최종 성형을 위한, 중간 내지 높은 에너지 및 높은 접촉 에너지를 갖는 타격. 그 후, 압분체는 소결될 수 있다.
SE 9803956-3에 물체의 변형을 위한 방법 및 장치가 설명된다. 이것은 실질적으로 WO-A1-9700751에 설명된 본 발명의 발전이다. 이 스웨덴 출원에 따르는 방법에서, 타격 유닛은 타격 유닛의 적어도 1회의 반동 가격이 생성되는 그러한 속도에 의해 재료로 가져와지며, 여기에서 반동 가격은 반작용되어, 타격 유닛의 적어도 1회의 추가 타격이 생성된다.
WO 문헌의 방법에 따르는 타격은 재료에 국부적으로 매우 높은 온도 증가를 제공하며, 이것은 가열 또는 냉각 동안 재료의 상변화를 가져올 수 있다. 반동 가격의 반작용을 사용할 때, 그리고 적어도 1회의 추가 타격이 생성될 때, 이 타격은 앞뒤로 왔다 갔다 하는, 제 1 타격의 운동 에너지에 의해 생성된 파동에 기여하며, 이것은 장기간 동안 계속된다. 이것은 더 이상의 재료 변형을 가져오며, 반작용이 없을 때 필요한 것보다 더 적은 충격을 사용한다. 이들 언급된 문헌에 따르는 기계가 그다지 잘 작동하지 않는다는 것이 현재 알려져 있다. 예를 들어, 그것들이 언급하고 있는 타격간 시간 간격을 얻는 것은 불가능하다. 더 나아가서, 물체가 형성될 수 있다는 것을 나타내는 구체예는 알려지지 않았다.
본 발명은 응집에 의한 금속체의 제조 방법, 및 이 방법에 의해 제조된 금속체에 관한 것이다.
도 1은 분말, 펠릿, 그레인 등의 형태로 재료를 변형시키는 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 24, 및 도 26 내지 도47은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도, 질량 당 충격 에너지, 충격 속도, 및 타격 회수를 나타내며, 이것은 실시예로부터의 결과를 보여준다.
도 25는 총 충격 에너지의 함수로서 총 기공율(5)을 나타낸다.
본 발명의 상세한 설명
본 발명은 응집에 의해 금속체를 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기에서 방법은
a) 예비-압축 몰드를 분말, 펠릿, 그레인 등의 형태의 금속 재료로 충전하는 단계,
b) 재료를 적어도 1회 예비-압축하는 단계, 및
c) 적어도 1회의 타격에 의해 압착 몰드에서 재료를 압착하는 단계를 포함하며, 여기에서 타격 유닛은 압착 몰드에 삽입된 재료를 타격할 때, 물체를 형성할 만큼 충분한 운동 에너지를 방출하여 재료의 응집을 일으킨다.
예비-압축 몰드는 압착 몰드와 동일할 수 있으며, 이것은 재료가 단계 b)와 c) 사이에 이동될 필요가 없다는 것을 의미한다. 또한, 상이한 몰드를 사용하여, 단계 b)와 c) 사이에 예비-압축 몰드에서 압착 몰드로 재료를 이동시키는 것이 가능하다. 이것은 물체가 예비-압축 단계에 있는 재료로 형성되는 경우에만 행해질 수 있다.
도 1의 장치는 타격 유닛(2)을 포함한다. 도 1의 재료는 분말, 펠릿, 그레인 등의 형태이다. 장치는 타격 유닛(3)과 함께 정렬되며, 이것은 강한 충격을 사용하여 물체(1)의 비교적 큰 변형을 즉시 달성할 수 있다. 또한, 본 발명은 물체의 압착으로 언급되며, 이것은 하기에 설명될 것이다. 그러한 경우에, 솔리드 균질 금속체와 같은 솔리드체(1)가 몰드에 두어질 것이다.
타격 유닛(2)은 그것에 작용하는 중력의 영향하에서, 그것이 재료(1)에 대해 가속되도록 정렬된다. 타격 유닛(2)의 질량 m은 바람직하게 재료(1)의 질량보다본질적으로 더 크다. 그것에 의해, 타격 유닛(2)의 높은 충격 속도의 필요성이 다소 줄어들 수 있다. 타격 유닛(2)은 재료(1)를 치도록 허용되고, 타격 유닛(2)은 압착 몰드에 있는 재료를 타격할 때, 압착하여 물체를 형성할 만큼 충분한 운동 에너지를 방출한다. 이것은 국부적인 응집을 일으키며, 이로써 재료(1)의 결과적인 변형이 달성된다. 재료(1)의 변형은 소성이며, 결과적으로는 영구적이다. 파동 또는 진동이 타격 유닛(2)의 충격 방향으로 재료(1)에서 발생된다. 이들 파동 또는 진동은 높은 운동 에너지를 가지며, 재료의 슬립면(slip plane)을 활성화시키고, 또한 분말의 그레인들의 상대적인 변위를 일으킬 것이다. 응집은 단열 응집일 가능성이 있다. 온도의 국부적 증가는, 밀도가 증가하는 재료에서 스팟 용접(입자간 용융)을 발생시킨다.
예비-압축은 매우 중요한 단계이다. 이것은 공기를 밖으로 몰아내고 재료에 있는 입자들을 배향시키기 위해 행해진다. 예비-압축 단계는 압착 단계보다 훨씬 더 느리며, 따라서 공기를 밖으로 몰아내는 것이 더 쉽다. 매우 빠르게 행해지는 압착 단계는 공기를 밖으로 몰아낼 수 있는 동일한 가능성을 가지지 않을 수 있다. 그러한 경우에는 공기가 제조된 물체에 들어 있을 수 있으며, 이것은 유리하지 못하다. 예비-압축은 최대 등급의 패킹 또는 입자간 최대 접촉 표면을 가져오는 입자들을 얻기에 충분한 최소 압력에서 수행된다. 이것은 재료 의존성이며, 재료의 연성 및 녹는점에 의존한다.
실시예에서 예비-압축 단계는 약 117680N의 축방향 하중으로 압축함으로써 수행되었다. 이것은 예비-압축 몰드 또는 최종 몰드에서 행해진다. 본 명세서의실시예에 따르면, 이것은 원통형 몰드에서 행해졌는데, 이 몰드는 도구의 일부이며, 300mm 직경의 원형 단면을 가지고, 단면적이 약 7cm2이다. 이것은 약 1.7x108N /m2의 압력이 사용되었음을 의미한다. 스테인레스강에 대해서, 이 재료는 적어도 약 0.25x 108N/m2의 압력으로, 더 바람직하게는 적어도 약 0.6x108N/m2의 압력으로 예비-압축된다. 이것은 재료 의존성이며, 더 무른 금속에 대해서는 약 2000N/m2의 압력에서 압축하는 것이 충분할 수 있다. 다른 가능한 값은 1.0x108N/m2, 1.5x108N /m2이다. 본 출원에서 행해진 연구는 실온의 공기 중에서 행해진다. 따라서, 연구에서 얻어진 모든 값은 실온의 공기 중에서 달성된다. 진공 또는 가열된 재료가 사용된다면 더 적은 압력을 사용하는 것이 가능할 수 있다. 원통의 높이는 60mm이다. 청구항에서 타격 면적이 언급되는데, 이 면적은 몰드에 있는 재료에 작용하는 타격 유닛의 원형 단면의 면적이다. 이 경우 타격 면적은 단면적이다.
청구항에서는 또한, 실시예에서 사용된 원통형 몰드가 언급된다. 이 몰드에서는 타격 면적의 면적과 원통형 몰드의 단면적이 동일하다. 그러나, 구형 몰드와 같은 다른 구성의 몰드가 사용될 수 있다. 그러한 몰드에서 타격 면적은 구형 몰드의 단면보다 적을 것이다.
더 나아가서, 본 발명은 응집에 의해 금속체를 제조하는 방법을 포함하는데, 여기에서 이 방법은 적어도 1회의 타격에 의해 압착 몰드에서 솔리드 금속체의 형태로 재료를 압착하는 단계를 포함하며, 여기에서 타격 유닛은 금속체에서 재료의 응집을 일으킬 만큼 충분한 에너지를 방출한다. 슬립면이 재료에서의 큰 국부적 온도 증가 동안 활성화되며, 이로써 변형이 달성된다. 또한, 본 방법은 금속체를 변형시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 다음 방식으로 설명될 수 있다.
1) 분말을 프레스하여 미가공체를 만들고, 미가공체를 충격에 의해 (반) 솔리드체로 압착한 후, 에너지 보유가 후-압축에 의해 솔리드체에서 달성될 수 있다. Dynamic Forging Impact Energy Retention(DFIER)로서 설명될 수 있는 과정은 3가지 주요 단계를 포함한다.
a) 가압
가압 단계는 냉각식 및 가열식 가압과 매우 유사하다. 목적은 분말로부터 미가공체를 얻는 것이다. 이것은 분말의 2회 압축을 수행하는데 가장 유리하다고 드러났다. 1회 압축은 분말의 2회 연속 압축보다 약 2 내지 3% 더 낮은 밀도를 제공한다. 이 단계는 공기의 배출에 의한 분말의 제조이며, 유리한 방식으로 분말 입자를 배향시킨다. 미가공체의 밀도 값은 보통의 냉각식 및 가열식 가압에 대한 것과 어느 정도 동일하다.
b) 충격
충격 단계는 실제로 고속 단계이며, 여기에서 타격 유닛은 한정된 면적으로 분말을 타격한다. 분말에서 물질파가 시작되고, 입자간 용융이 분말 입자들 사이에서 발생한다. 타격 유닛의 속도는 초기의 매우 짧은 시간 동안에만 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 분말의 질량 및 재료의 특성은 발생하는 입자간 용융의 정도를 결정한다.
c) 에너지 보유
에너지 보유 단계는 제조된 솔리드체 내부에 전달된 에너지를 계속 유지하는 것이 목적이다. 그것은 분말의 예비-압축과 적어도 동일한 압력을 갖는 물리적 압축이다. 결과적으로 제조된 물체 밀도가 약 1 내지 2% 까지 증가한다. 그것은 충격 후 타격 유닛을 솔리드체 상의 적소에 머물게 하고, 예비-압축에서와 적어도 동일한 압력으로 프레스함에 의해, 또는 충격 단계 후 타격 유닛을 떼어냄에 의해 수행된다. 이 아이디어로 분말의 더 많은 변형이 제조된 물체에서 발생할 것이다.
본 방법에 따라서, 압착 타격은 실온의 공기중에서 7cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 100Nm에 상응하는 총 에너지를 방출한다. 다른 총 에너지의 레벨은 적어도 300, 600, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 및 3500Nm일 수 있다. 또한, 적어도 10000, 20000Nm의 에너지 레벨이 사용될 수 있다. 1회의 타격에서 60000Nm로 타격하는 용량을 가진 새로운 기계가 있다. 물론, 그러한 높은 값도 사용될 수 있다. 몇번의 그러한 타격이 사용된다면, 에너지의 총량은 수 100000Nm에 도달할 수 있다. 에너지 레벨은 사용된 재료에 의존하고, 그러한 응용에서 제조된 물체가 사용될 것이다. 하나의 재료에 대한 상이한 에너지 레벨은 재료 물체의 상대 밀도를 상이하게 할 것이다. 에너지 레벨이 높으면 높을수록, 보다 고밀도의 재료가 얻어질 것이다. 상이한 재료는 동일한 밀도를 얻기 위하여 상이한 에너지레벨이 필요할 것이다. 이것은 예컨대 재료의 경도 및 재료의 녹는점에 의존한다.
본 발명에 따라서, 압착 타격은 실온의 공기 중에서 7cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 5Nm에 상응하는 질량 당 에너지를 방출한다. 다른 질량 당 에너지는 적어도 20Nm/g, 50Nm/g, 100Nm/g, 150Nm/g, 200Nm/g, 250Nm/g, 350 Nm/g 및 450Nm/g일 수 있다.
질량 당 에너지가 동일하면, 상대 밀도는 보다 큰 질량에 대해 보다 높은 레벨에 도달하고, 보다 작은 질량에 대해 보다 낮은 레벨에 도달할 것이다. 상이한 질량의 이러한 상대 밀도의 차이는 질량 당 에너지가 적을수록 더 커진다. 이것은 실시예의 스테인레스강에 대한 질량 파라미터 연구에서 설명되어 있고, 상대 밀도를 질량 당 충격 에너지의 함수로서 표시한 도 26에 도시되어 있다. 2x28g 샘플은 질량 당 에너지가 동일할 때 보다 낮은 밀도를 가지는 0.25x28g 샘플과 비교하여, 보다 낮은 질량 당 에너지에 대하여 보다 높은 밀도가 얻어진다. 또한, 그것은 상대 밀도를 총 충격 에너지의 함수로 표시한 도 27에서 알 수 있다. 2x28g의 질량에 대하여, 11Nm/g에 상응하는 625Nm의 총 에너지에서 약 80%의 상대 밀도가 얻어진다. 0.25x28g 샘플이 80%의 상대 밀도를 얻기 위해서 필요한 총 에너지는 35Nm/g에 상응하는 약 220Nm이다. 따라서, 보다 큰 질량이 동일한 상대 밀도를 얻기 위하여는 보다 낮은 질량당 에너지가 요구된다.
질량 파라미터 연구로서, 실시예에서 테스트된 샘플에 대하여, 그 결과 값은 다음과 같다. 본질적으로 보다 높은 밀도가 얻어진 경우에는, 그 방법은 질량 당에너지에 의존하지 않고, 총 에너지는 질량에 무관한 것으로 보인다. 따라서, 압착 타격에 대하여 동일한 총 에너지는 중량에 무관하게 제조된 물체에 대하여 동일한 밀도를 가지게 한다. 도 27에서, 모든 질량에 대한 그래프는 본질적으로 저밀도에서는 분리되고, 본질적으로 고밀도에서는 서로 근접하게 된다. 이것은 총 에너지는 본질적으로 고 밀도에서는 질량에 무관하다는 것을 의미한다. 이것은 스테인레스강에서도 보여지는데, 곡선의 분리점과 곡선의 교차점 또는 고밀도와 저밀도 사이의 한계는 약 90%이고, 총 에너지는 스테인레스강에 대하여 90%에서 약 1500Nm 이다.
이러한 값은 어떠한 재료가 사용되느냐에 따라 변할 것이다. 당업자는 어떠한 값에서 질량 의존성이 유효할 것인지와, 질량 무관성이 언제 유효하기 시작할 것인지를 테스트할 수 있을 것이다. 저밀도로부터 고밀도로의 변환은 재료에 따라 달라질 것이다.
에너지 레벨은 수정되고, 몰드의 형태 및 구성에 적합하게 될 필요가 있다. 예컨대, 몰드가 구형이면, 또 다른 에너지 레벨이 필요할 것이다. 당업자는 상기 소정의 값의 도움 및 지도에 따라, 특별한 형태에 대하여 어느 정도의 에너지 레벨이 요구되는지를 테스트할 수 있을 것이다. 에너지 레벨은 그 물체가 무슨 용도로 사용될 것이냐, 즉 요구되는 상대 밀도, 몰드의 기하구조 및 재료의 특성에 의존한다. 타격 유닛은 압축 몰드에 삽입된 재료를 타격할 때 물체를 형성할 만큼의 충분한 운동 에너지를 방출해야만 한다. 타격 속도가 높아짐에 따라, 진동의 증가, 입자간 마찰의 증가, 국부적 열의 증가, 및 재료의 입자간 용융의 증가가 얻어질수 있을 것이다. 타격 면적이 크면 클수록, 보다 심한 진동이 얻어진다. 재료보다는 도구로 보다 많은 에너지가 전달된다는 한계가 있다. 따라서, 또한 재료의 높이에 대한 최적 조건이 있다.
금속 재료의 분말이 몰드에 삽입되고, 이 재료가 타격 유닛에 의해 타격될 때, 분말 재료에서 응집이 달성되고, 재료는 부유할 것이다. 재료에서의 응집은 타격 유닛이 몰드 있는 물체 또는 재료로부터 반동되는 순간에 앞뒤로 발생되는 파동으로부터 기인한다는 설명이 가능하다. 이러한 파동은 물체에 운동 에너지를 발생시킨다. 전달된 에너지 때문에, 국부적인 온도 상승이 일어나서 입자를 부드럽게 변형시키고, 입자의 표면이 녹을 것이다. 입자간 용융은 입자가 함께 재고화되도록 하며, 조밀한 재료가 얻어질 수 있다. 이것은 물체 표면의 평탄함에도 영향을 미친다. 더 많은 재료가 응집 기술에 의해 압착될 수록 더 매끄러운 표면이 얻어진다. 표면 및 재료의 기공율은 상기 방법에 의해 영향을 받는다. 기공성 표면이나 물체가 바람직하다면, 재료는 더 적은 기공성 표면이나 물체가 바람직한 경우 만큼 많이 압착되어서는 안된다.
개개의 타격은 재료의 배향, 공기배출, 예비-몰딩, 응집, 도구 충전 및 최종 검정에 영향을 미친다. 앞뒤로 왔다 갔다 하는 파동은, 본질적으로 타격 유닛의 타격 방향으로, 즉 타격 유닛에 의해 타격되는 물체의 표면에서 몰드의 바닥에 대해 놓여진 표면까지 이동한 후, 다음에 뒤로 이동한다.
에너지 변환 및 파동 발생에 대해 상술된 바는 또한 솔리드체로서 언급된다. 본 발명에서 솔리드체는 특수한 용도에 대한 목표 밀도가 달성된 솔리드체를 말한다.
타격 유닛은 필요한 에너지 레벨의 충격을 제공하기 위해 타격 동안 바람직하게 적어도 0.1m/s 또는 적어도 1.5m/s의 속도를 가진다. 선행 분야에서의 기술에 따르는 것보다 더 적은 속도가 사용될 수 있다. 속도는 타격 유닛의 중량 및 요구되는 에너지에 의존한다. 압착 단계에서의 총 에너지 레벨은 적어도 약 100 내지 4000Nm이다. 그러나, 더 높은 에너지 레벨이 사용될 수도 있다. 총 에너지는 합해진 모든 타격에 대한 에너지 레벨을 의미한다. 타격 유닛은 적어도 1회의 타격 또는 수회의 연속 타격을 만든다. 실시예에 따른 타격간 간격은 0.4 및 0.8초이다. 예를 들어, 적어도 2회의 타격이 사용될 수 있다. 실시예에 따르면, 1회의 타격은 상당한 결과를 보였다. 이러한 실시예는 실온의 공기 중에서 행해졌다. 예를 들어, 진공 및 가열 또는 다른 향상된 처리가 사용된다면, 아마 더 낮은 에너지가 양호한 상대 밀도를 얻기 위해 사용되어 질 수 있다.
금속은 70%, 더 바람직하게는 75%의 상대 밀도로 압착될 수 있다. 또한, 더욱 바람직한 상대 밀도는 80% 및 85%이다. 다른 바람직한 밀도는 90% 내지 100%이다. 그러나, 다른 상대 밀도도 역시 가능하다. 미가공체가 제조되어야 한다면, 약 50 내지 60%의 상대 밀도를 가지는 것으로 충분하다. 저 부하 임플란트는 90% 내지 100%의 상대 밀도가 바람직하고, 어떤 생물학적 재료에서는 약간의 기공율을 가지는 것이 좋다. 최대 5%의 기공율이 획득되고, 이것이 사용하기에 충분하다면, 추가의 후-프로세싱이 필요 없다. 이것은 어떤 용도에 따라 선택할 수 있는 것이다. 95% 이하의 상대 밀도가 획득되고, 이것이 충분하지 않다면, 소결과 같은 추가의프로세싱을 계속할 필요가 있다. 이 경우에 있어서도 종래의 제조 방법에 비해 수회의 제조 단계가 생략된다.
이 방법은 적어도 2회 재료를 예비-압축하는 단계를 또한 포함한다. 이것이 동일한 총 에너지와 함께 사용된 타격 및 단지 1회 예비-압축에 비하여, 높은 상대 밀도를 얻는데 유리할 수 있다는 것이 실시예에서 보여진다. 2회의 압축은 사용된 재료에 따라 1회 압축보다 약 1-5% 더 높은 밀도를 제공한다. 이러한 증가는 다른 재료에서 더 높을 수 있다. 예비-압축이 2회 행해질 때, 압축 단계는 약 5초와 같은 짧은 간격으로 행해진다. 제 2의 예비-압축에서 대략 동일한 압력이 사용될 수 있다.
더욱이, 본 방법은 압착 단계 후에 적어도 1회 재료를 압축하는 단계를 또한 포함하고 있다. 이것은 또한 대단히 양호한 결과를 제공한다. 후-압축은 예비-압축 압력, 즉 0.25×108N/m2와 적어도 동일한 압력에서 실행되어야 한다. 다른 가능한 값은 1.0×108N/m2이다. 예비-압축 압력의 2배인 압력과 같이, 더 높은 후-압축 압력이 또한 요구된다. 스테인레스강에 대해서, 예비-압축 압력은 적어도 약 0.25 N/m2이며, 이것은 스테인레스강을 위한 가장 작은 후-압축 압력일 수 있다. 예비-압축 값은 모든 재료에 대해 테스트되어야 한다. 후압축은 예비-압축과 상이하게 샘플에 행해진다. 타격으로부터 분말 입자 간의 국부적 온도를 증가시키는 전달된 에너지가 장기간 동안 보존되고, 샘플은 타격 후 장기간 동안 굳혀질 수 있다. 이 에너지는 제조된 솔리드체 내부에 유지된다. 아마도, 샘플에서 물질파의 "수명"이증가되고, 장기간 동안 샘플에 영향을 미칠 수 있으며, 더 많은 입자가 함께 용융될 수 있다. 후압축 또는 후-압축은 충격 후 솔리드체 상의 적소에 타격 유닛을 머물게 하고, 예비-압축에서와 적어도 동일한 압력, 즉 스테인레스강에 대해 적어도 약 0.25N/m2으로 프레스함에 의해 수행된다. 더욱이, 분말의 변형은 생성된 물체에서 발생할 것이다. 이 결과는 생성된 물체의 밀도를 약 1-4%까지 증가시키며, 또한 재료 의존성이다.
예비-압축 및/또는 후압축을 사용할 때, 가벼운 타격 및 더 높은 예비- 및/또는 후압축을 사용할 수 있고, 이것은 더 낮은 에너지 레벨이 사용될 수 있으므로 도구의 절약을 가져올 것이다. 이것은 의도된 용도 및 무슨 재료가 사용되었는가에 의존한다. 또한, 이것은 더 높은 상대 밀도를 얻기 위한 방법일 수 있다.
향상된 상대 밀도를 얻기 위하여 프로세스 전에 재료를 예비-프로세스하는 것이 가능하다. 분말을 부드럽게 하기 위해 분말이 가볍게 아닐링되며, 이것은 분말을 압축하기 더 쉽게 만들 수 있다. 분말의 다른 준비 프로세스는, 예열되는 재료 종류에 따라서 분말이 약 200-300℃ 또는 그 이상으로 예열될 수 있다. 분말은 재료의 녹는점에 근접한 온도로 예열될 수 있다. 통상, 오븐에서 분말을 가열하는 것과 같은 적절한 가열 방법이 사용될 수 있다. 한 방법은 분말을 가열하기 위하여 전류를 분말을 통하여 전도하는 방법이다. 예비-압축 단계 동안에 더 밀도가 높은 재료를 얻기 위하여, 진공 또는 불활성 기체가 사용될 수 있다. 이것은 프로세스 동안, 공기가 동일한 정도로 재료 내에 들어가지 않도록 하는 효과를 가질 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 물체는 압착 또는 후-압축 후의 어떤 시간에 가열 및/또는 소결될 수 있다. 후-가열은 재료내의 결합(증가된 결합 응력에 의해서 얻어진)을 완화하는데 사용된다. 본 압분체가 다른 타입의 분말 압착에 의해서 얻어진 압분체보다 더 높은 밀도를 가진다는 사실 때문에 더 낮은 소결 온도가 사용될 수 있다. 이것은 더 높은 온도가 구성 재료의 분해 또는 변형을 일으킬 수 있기 때문에 유리하다. 또한, 제조된 물체는 HIP(고온 등정압 가압)과 같은 다른 방식으로 처리된 후에 있을 수 있다.
더욱이, 제조된 물체는 미가공체일 수 있고, 이 방법은 미가공체를 소결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 미가공체는 임의의 첨가제를 사용하지 않고 응집성 통합체를 제공한다. 따라서, 제조된 미가공체는 저장 및 취급될 수 있고, 또한 가공될 수 있는데, 예를 들어 폴리싱되거나 또는 컷팅될 수 있다. 또한, 어떤 소결 단계를 개입시키지 않고, 마무리된 제품으로서 미가공체를 사용하는 것이 가능하다. 이것은 미가공체가, 임플란트가 뼈에 흡수되는 경우의 본임플란트 또는 대체물인 때이다.
이 금속은 경금속, 또는, 합금, 철 기재 합금, 비철 기재 합금 및 고용융성 금속 또는 경질(hard) 합금을 포함하는 군으로부터 선택된다. 금속은 알루미늄, 티타늄 및 이들 중의 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 한편, 철 기재 합금은 스테인레스강, 마르텐사이트강, 연강 및 도구강을 포함하는 군으로부터 선택되고, 고용융성 금속 또는 경질 합금은 Co, Cr, Mo 및 Ni 뿐만아니라 이들 중의 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 의료용 임플란트의 바람직한 합금은 TiAlV 및 CoCrMo일 수 있다. CoCrMo의 바람직한 합금은 Co28Cr6Mo(28 중량퍼센트의 Cr, 6 중량퍼센트의 Mo 및 잔여 Co)이고, TiAlV의 바람직한 합금은 Ti6Al4V(6 중량퍼센트의 Al, 4 중량퍼센트의 V 및 잔여 Ti)이다.
압착 타격은 경금속에 대하여 7cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 100Nm에 상응하는 총 에너지를 방출해야 한다. 철금속에 대한 동일한 값은 100Nm이고, 고용융성 및 경질 합금에 대하여는 100Nm이다. 압착 타격은 금속에 대하여 7cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 5Nm/g에 상응하는 질량 당 에너지를 방출해야 한다.
불규칙한 입자 구조를 갖는 입자에 대해서는 더 나은 결과를 얻을 수 있다는 것을 이미 보았다. 입자 크기 분포는 광범위하여야 할 것이다. 작은 입자는 큰 입자 사이의 빈 공간을 채울 수 있다.
금속 재료는 윤활제 및/또는 소결 조제를 포함할 수 있다. 윤활제는 재료와 혼합하는 데 유용할 수 있다. 때로, 물체를 용이하게 꺼내기 위해서, 재료는 몰드 내에 윤활제를 필요로 하기도 한다. 어떤 경우에 있어서, 윤활제가 재료 내에 사용되는 경우가 선택될 수 있는데, 이것은 또한 몰드로부터 물체를 꺼내는 것을 더 용이하게 하기 때문다.
윤활제는 냉각시키고, 공간을 메우고, 재료 입자를 윤활한다. 이것은 부정적이기도 하고 긍정적이기도 하다. 내부 윤활은 입자가 적절히 더 용이하게 미끄러져서, 물체를 더 압축할 것이기 때문에 좋다. 그것은 순수 압축에도 좋다. 내부 윤활은 입자 사이의 마찰을 감소시킴으로써 더 적은 에너지를 방출하고, 그 결과는 더 적은 입자간 용융이다. 그것은 고밀도를 성취하기 위한 압착에는 좋지 않고, 윤활제는 예를 들어 소결로 제거되어야 한다. 외부 윤활은 재료에 전해진 에너지의 양을 증가시키고, 이로써 도구에 대한 하중을 간접적으로 줄인다. 결과는 재료내에서의 더 많은 진동, 증가된 에너지, 및 더 큰 정도의 입자간 용융이다. 재료는 몰드에 덜 들러붙고, 물체는 압출하기에 더 용이하다. 그것은 압축 및 압착 모두에 좋다. 윤활제의 예는 아크라왁스 C이지만, 다른 통상의 윤활제가 사용될 수도 있다. 재료가 의료용 물체에서 사용될 것이라면, 윤활제는 의학적으로 허용가능한 것이어야 하거나, 또는 프로세스 동안 어떠한 방식으로 제거되어야 한다.
도구의 폴리싱 및 클리닝은 도구가 윤활되고 분말이 예열된다면 회피될 수 있다.
소결 조제도 재료내에 포함될 수 있다. 소결 조제는 소결 단계와 같은 나중 프로세싱 단계에서 유용할 수 있다. 그러나, 어떤 경우에 있어서, 소결 조제는 소결 단계를 포함하지 않는 방법의 실시 동안에는 그다지 유용하지 않다. 소결 조제는 붕산 또는 Cu-Mg, 또는 몇몇 다른 통상의 소결 조제일 수 있다. 그것도 의료용 물체에서 사용된다면, 윤활제처럼 의학적으로 허용가능한 것이거나 또는 제거되어야 한다.
어떤 경우에 있어서, 윤활제 및 소결 조제 모두를 사용하는 것이 유용할 수있다. 이것은 사용된 프로세스, 사용된 재료, 및 제조된 물체의 의도된 용도에 의존한다.
어떤 경우에 있어서, 물체를 용이하게 꺼내기 위해서 몰드 내에 윤활제를 사용하는 것이 필수적일 수 있다. 몰드 내에 코팅을 사용하는 것 또한 가능하다. 코팅은 예를 들어 TiNA1 또는 Balinit Hardlube로 만들어질 수 있다. 도구가 최적 코팅을 갖는다면, 재료가 도구 부분에 들러붙지 않고, 전해진 에너지의 일부를 소비하지 않을 것이어서, 분말에 전해지는 에너지를 증가시킨다. 시간이 걸리는 윤활은 형성된 물체를 꺼내는 것이 어려운 경우에 필수적인 것은 아니다.
실시예 4에서, 몇몇 외부 윤활제가 사용된다. 그리스 및 그라피트를 함유한 그리스가 예를 들어 오일보다 더 나은 결과를 보임을 알 수 있다.
금속 재료가 응집에 의해 제조될 때, 매우 조밀한 재료, 그리고 재료에 따라서는 경질인 재료가 달성될 것이다. 재료의 표면은 매우 매끄러울 것인데, 몇몇 용도에 있어서 중요하다.
수회의 타격이 사용된다면, 그것들은 연속하여 실행될 수 있거나 또는 다양한 간격이 타격 사이에 삽입될 수 있고, 이로써 타격에 대하여 광범위한 변화를 제공한다.
예를 들어, 1 내지 약 6회의 타격이 사용될 수 있다. 에너지 레벨은 모든 타격에 대해 동일할 수 있고, 에너지는 증가 또는 감소할 수 있다. 타격 시리즈는 동일한 레벨을 갖는 적어도 2회의 타격으로 시작할 수 있고, 마지막 타격은 두배의 에너지를 갖는다. 반대도 사용될 수 있다. 연속되는 시퀀스에서 상이한 종류의타격에 대한 연구가 한 실시예에서 수행된다.
최고 밀도는 1회 타격으로 총 에너지를 전달함으로써 얻어진다. 대신에 총 에너지가 수회의 타격에 의해 전해진다면, 더 낮은 상대 밀도가 얻어지지만, 도구는 절약된다. 따라서, 다수-타격은 최대 상대 밀도가 필수적인 것은 아닌 용도에서 사용될 수 있다.
일련의 급속한 충격을 통하여 물체는 앞뒤로 왔다 갔다 하는 파동이 계속되도록 기여하는 운동 에너지를 계속적으로 공급받는다. 이것은 새로운 충격이 재료의 소성 영구 변형을 더 발생시킬 때, 동시에 재료의 변형의 발생을 더 지속한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 타격 유닛이 물체를 때리는 충격은 일련의 타격에서 각각의 타격에 대하여 감소한다. 제 1 및 제 2 타격 사이의 차이는 큰 것이 바람직하다.
그와 같은 단주기(바람직하게는 약 1ms) 동안 제 1 충격 보다 작은 충격을 갖는 제 2 타격을, 예를 들어 반동 가격의 유효한 감소에 의해 달성할 수 있게 된다. 그러나, 필요할 경우엔 제 1 또는 이전 타격 보다 큰 충격을 적용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따라, 다양한 변형 충격도 사용할 수 있다. 후속 타격에서 적은 충격을 사용하기 위해 타격 장치의 반작용을 사용할 필요는 없다. 예를 들어, 충격이 후속 타격, 또는 단 1회의 타격에서만 증가하는 경우에, 높거나 낮은 충격을 갖는 다른 변형이 사용될 수 있다. 수회 상이한 일련의 충격이, 충격간 상이한 시간 간격으로 가해질 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 금속체는, 예를 들어 임플란트 또는 의료기, 예를 들어 수술칼 및 진단 장치와 같은 의료 장치에 사용될 수 있다. 그러한 임플란트는 예를 들어 본임플란트 또는 치아 보철물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 재료는 의학적으로 허용될 수 있다. 그러한 재료로는 예로서, 티타늄, Ti6Al4V, 스테인리스강 및 Co28Cr6Mo과 같은 적절한 금속이다.
임플란트에 사용되는 재료는 상기한 바와 같은 티타늄 또는 다른 적합한 급속과 같은, 물리적으로 내구성을 지니고, 생체적합성이고, 혈액적합성이어야 한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 다른 금속 및 합금은 NiTi, ZrxTiy, CoCrMo 등이다. 다른 예로는 철족 금속, 희토류 금속 및 백금족 금속 등이다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 물체는, 예를 들어 볼베어링, 컷팅 도구, 의복 표면, 및 인쇄 회로와 같은 전기 회로에 사용되는 전기 구성요소, 예를 들어 웨이퍼와 같은 비의료용 제품일 수 있다. 웨이퍼 제조시 물체는 소량의 도핑 첨가제를 함유할 수 있다.
이하에 몇몇 재료에 의한 다양한 응용분야를 설명한다. 스테인리스강: 힙볼, 내부식성을 필요로 하는 구성요소. 도구강: 드릴, 해머, 스크루 드라이버 및 접합용 끌. 알루미늄 합금: 자동차에서 중량을 감소시키는 경우, 저밀도, 고내부식성, 고전도성, 고강도 및 양호한 작업성을 필요로 하는 응용 분야. 티타늄: 플레이트, 스쿠루 및 재건성 관절 보철물과 같은 임플란트 응용 분야. Ti6Al4V: 엉덩이 보철물의 대퇴부 부분과 같은 정형외과용 임플란트. 니켈 합금: 내부식성 때문인 습윤 환경, 휨강도가 여전히 높은 고온, 레지스터 요소 및 핫플레이트. Co28Cr6Mo: 관절 질환 관련 정형외과용 임플란트. 본 발명은 이와 같이 본 발명에 따른 제품 의 제조에 관해 커다란 응용분야를 갖는다.
몰드에 삽입된 재료가 응집되어지는 경우, 경질이고, 매끈하며, 조밀한 표면이 형성된 물체 상에 형성된다. 이것은 물체의 중요한 특성이다. 경질 표면은 상기 물체에 높은 내마모성 및 내긁힘성과 같은 뛰어난 기계적 특성을 제공한다. 매끈하고 조밀한 표면은 재료가, 예를 들어 부식 등에 견딜 수 있게 한다. 기공이 적을 수록 제품은 더 큰 강도를 획득한다. 이것은 열린 기공 및 기공의 총수에 연관된다. 종래 방법에서, 궁극적인 목표는 열린 기공의 수를 감소시키는 것인데, 이것은 열린 기공이 소결에 의해 감소될 수 없기 때문이다.
최적의 특성을 갖는 물체를 얻기 위해선 분말 혼합물이 가능한 균질해질때 까지 이들 분말 혼합물을 혼합시키는 것이 중요하다.
본 발명의 방법에 따라 코팅도 행해질 수 있다. 한 금속 코팅은 다른 금속 으로 된 금속 요소 또는 어떤 다른 재료로 된 표면 상에 형성될 수 있다. 코팅된 요소를 제조하는 경우, 이 요소는 몰드에 두어지고, 종래의 방식으로 거기에 고정된다. 코팅 재료는, 예를 들어 기체-분무에 의해 코팅될 요소를 둘러싼 몰드에 삽입되고, 그 후 코팅이 응집에 의해 형성된다. 코팅될 요소는 본 발명에 따라 형성된 임의의 재료일 수 있거나, 종래 방법으로 형성된 임의의 재료일 수 있다. 이러한 코팅은 매우 유익한데, 이는 상기 요소에 특별한 특성을 부여할 수 있기 때문이다.
코팅은 또한 딥 코팅 및 스프레이 코팅과 같은, 종래 방식으로 본 발명에 따라 제조된 물체에 적용될 수 있다.
또한, 적어도 1회의 타격에 의해 제 1 몰드에 있는 재료를 제 1 압착할 수 있다. 그 후, 재료는 또 다른 보다 큰 몰드로 이동되어 추가의 금속 재료가 그 몰드에 삽입될 수 있는데, 그 후 재료는 적어도 1회의 타격에 의해 제 1 압착된 재료의 위 또는 옆에서 압착된다. 타격 에너지 선택 및 재료의 선택에 있어서, 많은 다른 조합이 가능하다.
발명은 또한 상기 방법에 의해 얻어진 제품에 관한다.
본 발명에 따른 방법은 프레싱에 비하여 몇가지 이점을 갖는다. 프레싱 방법은 소결 조제를 포함하는 분말로부터 미가공체를 형성하는 제 1 단계를 포함한다. 이러한 미가공체는 제 2 단계에서 소결되는데, 내부의 소결 조제는 연소되거나, 후속 단계에서 연소될 수 있다. 프레싱 방법은 또한 표면이 기계적으로 작업될 필요가 있기 때문에, 제조된 물체의 마무리 작업을 요한다. 본 발명의 방법에 따라, 1 단계 또는 2 단계로 물체를 제조하는 것이 가능하고, 물체 표면에 어떠한 기계적인 작업도 필요하지 않다.
종래 프로세스에 따라 보철물을 제조할 때, 보철물에 사용되는 재료의 봉은 컷팅되고, 얻어진 봉 조각은 용융되며, 강제로 몰드에서 내보내져 소결된다. 그 후, 폴리싱을 포함하는 작업 단계로 들어간다.
종래 프로세스는 시간 및 에너지 소모적이고, 시료의 20% 내지 50%의 손실을포함할 수 있다. 따라서, 보철물이 1 단계에서 만들어질 수 있는 본 프로세스는 재료 및 시간 절약적이다. 또한, 종래 프로세스와 동일한 방식으로 분말을 준비할 필요도 없다.
본 프로세스를 사용함으로써 하나의 조각에서 큰 물체를 제조하는 것이 가능하다. 주조를 포함하여 현재 사용되는 프로세스에 있어서는, 대개 의도된 물체가 사용전에 결합되어야 하는 몇개의 조각으로 제조되는 것이 필수적이다. 이러한 조각들은 예컨대 나사못이나 접착제 또는 나사못과 접착제를 조합하여 결합될 수 있다.
더 나은 이점은 본 발명의 방법은 분말을 중성화하는 단계 없이, 입자를 반발시키는 전하를 지니는 분말에 대해 사용될 수 있다는 것이다. 본 프로세스는 분말 입자의 전하나 표면장력과 독립적으로 수행될 수 있다. 그러나, 이것은 추가 분말 또는 반대 전하를 지니는 첨가제의 가능한 사용을 배제하지는 않는다. 본 방법의 사용에 의하여, 제조된 물체의 표면장력을 제어하는 것이 가능하다. 액체막을 필요로 하는 의복 표면을 위한 것과 같은 어떤 예에서는, 낮은 표면장력이 요구될 수 있으나, 다른 예에서는 높은 표면 장력이 요구된다.
이하에서 본 발명을 설명하는 몇몇예가 기술된다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 금속으로부터 제품을 효과적으로 제조하는 방법을 달성하는 것이다. 이들 제품은 의료용 임플란트, 의료기, 예를 들어 수술칼, 또는 진단 장치와 같은 의료 장치, 또는 볼베어링, 컷팅 도구, 의복 표면, 또는 전기 구성요소와 같은 비의료 장치일 수 있다. 다른 목적은 설명된 종류의 금속 제품을 달성하는 것이다.
또한, 상기 문헌에 설명된 방법들보다 훨씬 적은 속도에서 신규한 방법을 수행하는 것이 가능해야 한다. 더욱이, 본 방법은 상기 설명된 기계를 사용하는데 제한되어서는 안된다.
본 발명의 간단한 설명
놀랍게도 청구항 1항에 규정된 신규한 방법에 따라서, 상이한 금속과 금속 합금을 압착할 수 있다는 것이 발견되었다. 재료는 예를 들어 분말, 펠릿, 그레인 등의 형태이며, 몰드에 충전되고, 예비-압축되고, 적어도 1회의 타격에 의해 압착된다. 본 방법에 사용되는 기계는 WO-A1-9700751 및 SE 9803956-3에 설명된 것일 수 있다.
본 발명에 따르는 방법은 충격 기계에서의 수력학을 이용하는데, 이것은 WO-A1-9700751 및 SE 9803956-3에서 이용된 기계이다. 이 기계에 있는 순수한 수압 수단을 사용할 때, 타격 유닛은, 압착될 재료와의 충돌시, 타격 유닛이 응집이 달성되기에 충분한 속도로 충분한 에너지를 방출하는 그러한 움직임으로 제공될 수 있다. 이 응집은 단열일 수 있다. 타격은 빠르게 행해지며, 어떤 재료에 대해서는 재료의 파동이 5 내지 15밀리세컨드로 저하된다. 또한, 수압 사용은 압축 공기의 사용에 비해, 더 나은 시퀀스 제어 및 더 적은 가동 비용을 제공한다. 스프링-작동 충격 기계는 사용하기 더 복잡하며, 그것을 다른 기계와 통합할 때 긴 세팅 시간 및 불량한 유연성이 생긴다. 따라서, 본 발명에 따르는 방법은 비용이 적게 들고 실행하기 더 쉬울 것이다. 최적의 기계는 예비-압축 및 후-압축을 위한 커다란 프레스, 그리고 고속의 작은 타격 유닛을 가진다. 그러므로, 그러한 구성에 따르는 기계는 아마도 사용하기에 더욱 흥미로울 것이다. 또한, 상이한 기계들, 즉 예비-압축 및 후-압축을 위한 것, 그리고 압착을 위한 것이 사용될 수 있다.
9개 금속, 즉 알루미늄 합금, 스테인레스강, 마르텐사이트강, 연강, 도구강, Co28Cr6Mo 합금, Ti6Al4V 합금, 티타늄 및 니켈 합금을 조사하였다.
실시예 1
에너지 및 첨가제 연구, 열 연구
재료는 첨가제와 함께, 그리고 첨가제 없이 테스트되었다. 타격의 에너지 레벨이 비교되었다. 각각의 금속중에서 그들중 2개(티탄 및 티탄 합금, 티탄이 존재할 때 아무런 소결 조제가 필요하지 않다)를 제외한 4개의 배치가 테스트되었다. "배치 1"은 순수 분말이고, "배치 2"는 윤활제(아크라왁스)를 갖는 분말이고, "배치 3"은 소결 조제(붕산 또는 Cu-Mg)를 갖는 분말이고 "배치 4"는 윤활제(아크라왁스 C) 및 소결 조제(붕산 또는 Cu-Mg)를 갖는 분말이다. 그러나, 4개의 배치는 도면에서 스테인레스강에 대해서만 도시되었다. 다른 금속에 대해서는 배치 1 및 배치 2에 대한 그래프만이 도시되었다.
분말 준비
특별한 말이 없으면 모든 금속에 대한 준비는 동일하였다. 순수 분말, 배치 1은 분말내에 균일한 입자 크기 분포를 얻기 위하여 초기에 10 분동안 건조 혼합되었다.
윤활제를 갖는 분말, 배치 2는 분말내의 균일한 입자 크기 분포를 얻기 위하여 15분 동안 1 wt% 아크라왁스 C로 초기에 건조 혼합되었다.
알루미늄 합금의 분말, 배치 3은 이미 소결 조제(Cu-Mg)를 함유하였고, 그래서 분말내의 균일한 입자 크기 분포를 얻기 위하여 10 분동안만 혼합되었다.
모든 다른 금속 타입, 배치 3에 대하여, 메탄올에 붕산이 혼합되었고 분말과 함께 휘저어졌다. 이 혼합물은 건조되었고, 그후에 금속과 붕산 사이에 요구되는 반응이 일어나도록 하기 위해 30 분동안 310℃에 놓여졌다. 그후에, 분말은 냉각되도록 방치되고, 그후에 분말내의 균일한 입자 크기 분포를 얻기 위하여 15 분 동안 건조 혼합되었다.
알루미늄 합금 분말, 배치 4는 소결 조제(Cu-Mg) 역시 함유하고 있고 따라서, 분말과 윤활제 사이의 균일한 혼합 및 분말내의 균일한 입자 크기 분포를 얻기 위하여 15 분동안 1 wt% 아크라왁스 C와 함께 혼합된 분말일 뿐이었다.
모든 다른 금속 타입, 배치 4에 대해서, 메타올은 붕산과 함께 혼합되었고 분말과 함께 휘저어졌다. 혼합물은 건조되었고 그후에 금속과 붕산 사이의 요구되는 반응이 일어나도록 하기 위해 30 분안 310℃에 놓여졌다. 그다음, 분말은 냉각되도록 방치되었고, 그후에 분말내의 균일한 입자 크기 분포를 얻기 위하여 15 분 동안 1wt% 아크라왁스 C와 함께 건조 혼합되었다.
설명
에너지 및 첨가제 연구에 포함된 모든 4개의 배치내의 제1 샘플은 117680 N 축상 로드로 1회에 예비-압축된다. 다음의 샘플은 먼저 1회 예비-압축되고, 그후에, 1회의 충격 타격으로 압축된다. 이러한 시리즈의 충격 에너지는 150과 4050 Nm 사이에 있었고(일부 배치는 보다 낮은 임팩트 에너지에서 정지되었다), 각각의 충격 에너지 단계 간격은 150 Nm 또는 300 Nm이었다.
각각의 샘플이 제조된 후에, 모든 도구 부분은 장착해제되었고 샘플은 릴리스되었다. 직경 및 두께는 전자 마이크로미터로 측정되었고, 이것은 본체의 체적을 나타냈다. 그후에, 하중은 디지털 스케일로 측정되었다. 마이크로미터 및 스케일로부터의 모든 입력값은 각각의 배치에 대한 별개의 서류에 자동적으로 레코드되어 저장되었다. 이러한 결과에서, 밀도(1)은 하중을 체적으로 나눔으로써 얻었다.
다음 샘플에 대해 계속할 수 있도록, 도구에 있는 재료를 제거하기 위하여 가끔 도구를 아세톤만으로 깨끗이 하거나 또는, 사포으로 도구 표면을 폴리싱하여 깨끗이할 필요가 있다.
제조된 샘플의 상태를 보다 용이하게 확립하기 위해, 가시 지수가 사용된다. 가시 지수 1은 분말 샘플에 상응하고, 가시 지수 2는 취성 샘플에 상응하고 가시 지수 3은 솔리드 샘플에 상응한다.
이론적인 밀도는 제조자에 의해 취해지거나 특정 재료의 퍼센티지에 의존하여 모든 포함된 재료의 하중을 취함으로써 계산된다.
상대 밀도는 각각의 샘플에 대해 이론적인 밀도로 나누므로서 얻어진 밀도를 취하여 얻어진다.
부력방법으로 측정된 밀도2는 모든 샘플에 수행되었다. 각각의 샘플은 3회 측정되었고 그리고 이것으로 3개의 밀도가 얻어졌다. 이들 밀도중에서 중간밀도가 취해졌고 그리고 도면에 사용되었다. 우선 첫째로, 모든 샘플은 오븐에서 110℃로 3시간 건조되어, 내포된 수분을 증발시킬 수 있다. 샘플이 냉각된 후, 샘플의 건조중량이 결정되었다(m0). 그리고 물침투공정이 이루어지는데 샘플은 진공과 물에 유지되고, 2방울의 습윤제가 물에 첨가되었다. 진공은 결과적인 공기를 밀어내고 그리고 기공은 대신 물로 채워진다. 한시간 후, 물(m2) 및 공기(m1)양자에서 샘플의 중량이 측정되었다. m0,m1,m2그리고 물의 온도로, 밀도2가 결정되었다.
열린 기공 및 닫힌 기공의 체적이 역시 측정되었다. 열린 기공은 물로 채워지고 그리고 이러한 물의 체적은 계산될 수 있었다. 전체 기공의 중량%는 100%와 상대 밀도사이의 차이이고 그리고 닫힌 기공은 전체 기공의 중량%와 열린 기공사이의 차이로서 계산될 수 있다.
샘플치수
이들 테스트에서 제조된 샘플의 치수는 직경이 ~30.0mmㅓ이고 그리고 높이가 5-10mm인 디스크이다. 높이는 얻어진 상대 밀도에 따른다. 100%의 상대 밀도가 얻어진다면, 두께는 모든 금속의 질량이 선택되어 동일한 체적이 주어지므로, 모든 타입의 금속에서 5.00mm이다.
몰딩 다이(도구의 일부)에서 직경 30.00mm의 구멍이 뚫어졌다. 높이는 60mm이다. 2개의 스탬프가 사용되었다(역시 도구의 일부). 하부 스탬프는 몰딩 다이의 하부에 위치된다. 몰딩 다이와 하부 스탬프사이에 만들어지는 공동에 파우더가 채워진다. 그리고 충격 스탬프가 몰딩 다이의 상부에 위치되고 그리고 타격이 수행될 준비가 된다.
에너지 및 첨가제 연구에서 배치2,3 및 4의 이론적인 밀도는 이론적인 밀도가 첨가제가 가해질 때 상당히 계산하기 어려워지기 때문에 순수한 분말과 동일하게 결정된다.
상대 밀도 대 전체 충격에너지 그리고 상대 밀도 대 질량당 에너지가 모든금속에 대해 선택된다. 하지만, 스테인리스강 316L에 대하여, 상대 밀도 대 충격속도가 도면에 도시되어 있다. 4개의 배치가 스테인리스강에 대하여 구성되었지만, 곡선 사이의 차이가 유사하므로, 다른 금속에 대하여는 단지 2개의 배치를 구성하였다. 밀도2는 밀도2를 측정하기가 불가능할 때를 제외하고, 대부분의 경우에 사용되었다.
어떤 경우에는 외부 윤활제인 아크라왁스 C(아크라왁스 C)가 사용되어 더 용이하게 샘플을 제거하였다. 어떤 때에는 공정중에 달라붙은 재료를 제거하여 깨끗히 하기 위해 도구가 필요하다.
결과
표1 및 2는 금속 종류에 대한 특성을 도시하고 있다. 표1은 비철 기재 금속을 포함하고 그리고 표2는 철 기재 금속을 포함한다. 티타늄은 Good Fellow에서 제작한 것이고 그리고 이들은 입자분포를 알 수 없다.
스테인레스 스틸 316LHD(Hoganas)
샘플 중량은 28g이다. 만들어진 샘플 수에 있어서 배치1은 28, 배치2는 11, 배치3은 21, 배치4는 11이다. 배치1에 대한 단계 간격은 150Nm이고, 배치2, 3 및 4에 대해서는 300Nm이다.
도 2는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 휘발제를 포함하는 배치 및 소결 조제를 포함하는 배치로부터 예비-압축 샘플을 제외하면 모든 샘플은 솔리드상태이다. 소결 조제만을 가진 배치의 예비-압축 후에는, 분말만이 얻어졌다. 윤활제만 첨가된 배치의 경우에는 취성을 가진 샘플이 얻어졌다.
최저 총 에너지 300Nm를 가진 타격이 실행될 때, 솔리드상태의 샘플이 모든 배치(순수 배치에 대해서는 150Nm)에서 얻어졌다.
순수 분말에 대한 최대 상대 밀도는 3450Nm에서 95.1%가 얻어지고, 윤활제를 포함하는 배치에 대해서는 2550Nm에서 90.5%가 얻어지고, 소결 조제를 포함하는 배치에 대해서는 3300Nm에서 93.3%가 얻어지며 윤활제 및 소결 조제를 포함하는 배치에 대해서는 3150Nm에서 89.6%가 얻어진다.
도 3은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 순수 분말에 대한 최대 상대 밀도는 123Nm/g에서 95.0%가 얻어진다. 윤활제를 포함하는 배치에 대한 최대 상대 밀도는 91Nm/g에서 91.4%가 얻어진다. 소결 조제만을 포함하는 배치에 대한 최대 상대 밀도는 80.2Nm/g에서 85.6%가 얻어진다. 윤활제 및 소결 조제를 포함하는 배치에 대한 최대 상대 밀도는 113Nm/g에서 89.6%가 얻어진다.
도 4는 타격 유닛의 충격속도의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다.
순수 배치와 윤활제를 포함하는 배치 사이의 밀도 차는 제조된 물체내의 윤활제의 부피에 의해 유발될 수 있다.
상기 소결 조제는 어느 정도만 종래의 소결작용에서와 같이 반응하거나 또는 전혀 종래의 소결작용과 같이 반응하지 않는다. 순수 분말에 비해 약간 작은 상대 밀도를 가진 물체가 생성되는 것을 알 수 있다.
이하의 금속에 대해서는 그래프상에서 배치1 및 배치2만 도시되어 있다.
마르텐사이트 강 (410L, Hoganas)
샘플 중량은 27.1g이다. 만들어진 샘플 수에 있어서 배치1은 21, 배치2는 11이다. 배치1에 대한 충격 에너지 단계 간격은 150Nm이고, 배치2에 대해서는 300Nm이다.
도 5는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 예비 압축후에 순수 배치는 솔리드상태이다(가시 지수 3). 휘발제를 포함하는 배치에 대해서는, 제 1 물체 샘플이 300Nm의 충격 타격 에너지에서 얻어졌다. 배치2의 예비 압축된 샘플은 가시 지수 1을 가졌다. 순수 분말에 대한 최대 밀도는 2250Nm에서 96.6%의 밀도에 달하였고 배치2에 대해서는 3000Nm에서 92.5%의 밀도에 달하였다.
도 6은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다.
연강 (Astaloy CrM, Hoganas)
샘플 중량은 27.4g이다. 만들어진 샘플 수에 있어서 배치1은 29, 배치2는 11이다. 배치1에 대한 충격 에너지 단계 간격은 150Nm이고, 배치2에 대해서는 300Nm이다. 이 재료는 소프트 아닐링되었다.
도 7은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 윤활 첨가제가 없는 배치의 샘플은 예비 압축시에 솔리드 물체였다(가시 지수 3). 윤활 첨가제를 포함하는 배치에 대해서는 제 1 솔리드 물체 샘플은 300Nm의 충격 타격 에너지에서 얻어졌다. 윤활 첨가제를 포함하는 배치에서 예비 압축된 샘플은 취성을 가지고 있어서 접촉하게 되면 떨어져 나간다(가시 지수 2). 배치1에 대한 최대 상대 밀도는 3000Nm에서 97.6%가 얻어졌고, 배치2에 대한 최대 상대 밀도는 2400Nm에서 93.1%가 얻어졌다.
도 8은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다.
도구강 (H13, Powdrex(Hoganas, Great Britain)
샘플 중량은 27.4g이다. 배치1에 대한 충격 에너지 단계 간격은 150Nm이고, 배치2에 대해서는 300Nm이다. 이 재료는 아닐링되었다.
도 9는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 예비 압축후에 이 샘플은 솔리드 상태였다. 최대 상대 밀도는 2700Nm에서 95.6%가 얻어졌다.
도 10은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다.
알루미늄 합금 Al12Si(12 중량 퍼센트 Si 및 그 나머지 Al), (Eckart-granules)
샘플 중량은 9.4g이다. 만들어진 샘플 수에 있어서 배치1은 21, 배치2는 11이다. 배치1에 대한 충격 에너지 단계 간격은 150Nm이고, 배치2에 대해서는 300Nm이다.
도 11은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 예비 압축 처리후에 순수 분말 배치에 솔리드상태의 샘플이 얻어졌다. 윤활제만이 첨가된 배치에는 취성의 샘플이 얻어졌다(가시 지수 2).
300Nm의 제 1 타격이 실행될 때, 솔리드상태의 샘플이 모든 배치에서 얻어졌다(배치1에 대해서는 150Nm). 윤활제만을 포함하는 배치는 3000Nm에서 최대 밀도 98.2%에 달한다. 배치1에 대한 최대 밀도는 3750Nm에서 97.1%이다.
도 12는 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다.
알루미늄 합금은 표면상에 산화층을 가지고 있고, 이 산화층은 상기 프로세스 동안에 단점을 제공하고, 사용되기 위해서는 보다 높은 에너지 레벨을 필요로 할 수 있게 된다.
99.5% 순도의 티타늄(Goodfellow)
샘플 중량은 16g이다. 만들어진 샘플 수에 있어서 배치1은 25, 배치2는 11이다. 배치1에 대한 충격 에너지 단계 간격은 150Nm이고, 배치2에 대해서는 300Nm이다.
도 13은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 보여주고 있다. 솔리드 샘플(가시 지수 3)이 예비압축공정 후에 순수 분말 배치를 가지고 얻어졌다. 배치를 윤활제 아크라왁스 C를 가지고 예비 압축한 후에, 취성 샘플이 얻어졌다(가시 지수 2).
각각 150 및 300 Nm로 제1 타격이 실행되었을 때 솔리드 샘플이 양 배치에서 얻어졌다.
1050 Nm 보다 낮은 충격 에너지에서는 순수 분말 배치의 상대 밀도는 윤활제가 가해진 배치보다 낮지만, 1050 Nm 보다 큰 경우에는 윤활제가 제외된 배치의 커브를 편평하게 만들지만, 순수 분말 배치는 여전히 증가한다.
배치 1에 대해 얻어진 최대 상대 밀도는 97.0 %이고 배치 2에 대해서는 93.9 % 이다.
도 14는 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다.
Ti6A14V(Sulzer)
샘플 중량은 16 g이다. 만들어진 샘플 수는 배치 1은 20, 배치 2는 11이다. 충격 에너지 단계 간격은 배치 1은 150 Nm, 배치 2는 150 Nm, 300 Nm이다. 도 15는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다. 솔리드 샘플(가시 지수 3)이 예비-압축 공정 후에 수순 분말 배치를 가지고 얻어졌다. 배치를 윤활제 아크라왁스 C를 가지고 예비-압축한 후에, 취성 샘플이 얻어졌다(가시 지수 2).
150 Nm의 순수 분말 배치의 제1 타격과 1200 Nm의 윤활제를 가진 배치의 제4 타격이 실행되었을 때 솔리드 샘플이 얻어졌다. 따라서, 가시 지수 2가 배치 2에 대한 300, 600 및 900 Nm에 대해 얻어진다. 가시 지수 2는 3000 Nm에 대해서도 얻어졌다. 최대로 얻어진 상대 밀도는 배치 1에 대하여 2550 Nm에서의 93.5 %이다.
도 16은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다.
니켈 합금(Hastelloy X, Hoganas)
샘플 중량은 23 g이다. 만들어진 샘플 수는 배치 1은 27, 배치 2는 11이다. 충격 에너지 단계 간격은 배치 1은 150 Nm, 배치 2는 300 Nm이다. 도 17은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다. 솔리드 샘플이 예비압축공정 후에 수순 분말 배치를 가지고 얻어졌다. 배치 2의 예비-압축 후에, 분말 샘플이 얻어졌다(가시 지수 1).
300 Nm의 제1 타격이 실행되었을 때 가시 지수 2가 배치 2에 대해 그리고 가시 지수 3이 600-3000 Nm에 대해 얻어졌다. 배치 1에 대한 91.8 %의 최대 상대 밀도는 41700 Nm에서 얻어진다.
도 18은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다.
Co28Cr6Mo(Stellite, Hoganas)
샘플 중량은 30 g이다. 만들어진 샘플 수는 배치 1은 26, 배치 2는 11이다. 충격 에너지 단계 간격은 배치 1은 150 Nm, 배치 2는 300 Nm이다. 도 19는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다. 거의 모든 샘플들은 취성이었고 그것들 중 몇몇은 샘플의 일부분이 손실되었다. 순수 분말과 윤활제를 함유한 배치에 대해서는, 제1 타격이 실행되었을 때 형성된 물체는 없었다(여전히 분말상태). 제1 솔리드 물체, 가시 지수 2가 2개의 배치에 대해 600 Nm에서 얻어졌다. 최대 상대 밀도는 배치 1에 대해 3900 Nm에서 87.3 % 이고 배치 2에 대해 1800 Nm에서 83.3 % 이다.
도 20은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다.
도 21은 비철 기재 금속에 대한 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 도 22는 철 기재 금속에 대한 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타낸다. 알루미늄 합금은 그것이 연성 합금이고 낮은 용융점을 가지고 있기 때문에기대될 수 있는 최고의 밀도를 나타낸다. 티타늄은 높은 충격 에너지에서 거의 동일한 상대 밀도를 나타낸다. 철 기재 금속에 대해, 연강은 낮은 충격 에너지에서 치고의 밀도를 나타내는 한편, 도구강은 높은 에너지 레벨에서 거의 동일한 밀도를 얻는다.
내부 윤활제가 대부분의 경우에 외부 윤활제를 피할 수 있게 해 주었다. 첨가된 재료를 가진 금속 배치에 대해, 낮은 상대 밀도가 일반적으로 얻어졌다. 이는 재료가 첨가되었을 경우 상대 밀도의 계산을 수행하기 어렵다는 것에 따른 것이다. 그것은 또한 재료가 첨가제를 함유하고 있을 경우에 높은 상대 밀도를 얻어내기 더 어렵다는 것에 따른 것이다. 예컨대 예비-압축 후의 가시 지수의 차이는 윤활제나 소결 첨가제가 사용된 샘플이 배치 1, 순수 분말보다 낮은 상대 밀도를 었었다는 것을 보여주었다. 붕산은 그것이 분말과 교반되기 전에 메탄올에 용해되어, 붕산은 각각의 입자 둘레의 코팅으로서 도포된다. 그것은 분말 입자들 사이에서 내부 입자 용융을 얻는 것을 더 어렵게 만들 수 있었다. 내부 윤활제, 아크라왁스 C는 분말 내에서 공간을 차지하는 것으로 생각된다. 분말은 용해되지 않으며, 윤활제로 각각의 입자 둘레로 코팅되지 않지만, 입자들이 아크라왁스 C를 융해시키는 경우 입자들은 내부 입자 용융을 방해할 것이다. 모든 첨가제는 소결과 같은 후공정 동안에 자주 제거되어져야 한다. 이 결과는 첨가제를 함유한 재료가 솔리드 물체로 압착시킬 수 있다는 것을 보여준다. 예컨대 Co28Cr6Mo와 같은 경도가 높은 금속일수록 압축하고 높은 상대 밀도를 가진 솔리드 샘플에 이르기가 더 어렵다는 경향이 있다. 소프트 아닐링된 분말은 그 경도가 감소되기 때문에 압축하기가 더 쉽다.
도 23은 비철 기재 금속에 대한 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있고 도 24는 철 기재 금속에 대한 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 나타내고 있다. 도 23의 75 Nm/g보다 작은 질량당 충격 에너지에서, 최대 상대 밀도는 알루미늄 합금으로 얻어졌다. 그 다음, 연속적으로 티타늄, 니켈 합금, Co-28Cr-6Mo, Ti-6Al-4V 순이다. 하지만 75 Nm/g 보다 높은 질량당 충격 에너지에서넌, 각각의 재료 형태에 대해 얻어진 상대 밀도는 상이하게 발달하였다. 이제는 티타늄늄은 97.0 % 의 최고 상대 밀도를 얻었다. 그 다음, 연속적으로 알루미늄 합금이 마찬가지로 97.0 % 의 최고 상대 밀도를 얻었지만, 티타늄에 대해서보다 높은 질량당 충격 에너지에서 최고 상대 밀도를 얻었다.
그에 따라 Ti-6A1-4V, 니켈 함금 91.8% 및 Co-28Cr-6Mo 87.3%에 대하여 95.0%가 얻어졌다.
도 24에 있어서, 철을 주성분으로 한 재료 타입 중에서, 저연강이 최고 상대 밀도 97.6%를 얻었다. 그리고, 연속하여 마르텐사이트강 97.0%, 스테인리스강 316L 95.5% 및 도구강 95.0%이었다.
닫힌 기공만이 소결에 의해 감소될 수 있기 때문에 샘플이 임의의 열린 기공을 함유하지 않는 것이 중요하다. 재료의 강도는 전체 및/또는 열린 기공의 양을 감소시킴에 따라 증가한다. 이 방법에 의해서는 3 체적%의 닫힌 기공 및 0 체적%의 열린 기공 또는 그 이상이 얻어질 수 있고, 소결전에 종래의 분말 처리에 비해 양호하다. 도 25는 알루미늄 합금에 대한 기공의 양의 함수로서 전체 기공도를 도시하고 있다. 3개의 커브는 테스트된 샘플에 있어서의 전체 기공, 닫힌 기공 및 열린 기공에 해당한다. 가장 많은 기공을 함유하고 있는 샘플은 최저 에너지 레벨로 압착된다.
열린 기공에 대한 커브는 18 체적% 로부터 0 체적%까지 감소한다. 닫힌 기공에 대한 커브는 ∼12 체적%로부터 ∼2.7 체적%까지 감소한다. 2.7 체적% 닫힌 기공 및 0 체적% 열린 기공을 가진 샘플은 97.1%의 상대 밀도를 가지고 있고 2100Nm의 충격 에너지로 압착된다.
그 결과로부터, 이 방법은 종래의 분말 처리와 비교하여 기공도에 있어서 유사한 결과를 달성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
열 연구
Co-28Cr-6Mo가 열 연구에서 테스트되었다. Co-28Cr-6Mo 분말은 적절하게 압착하여 밀도를 높이기 어려웠다.
열 테스트의 목적은 상이한 재료의 예열이 압축 공정 및 샘플의 밀도에 어떻게 영향을 미치는지를 평가하는 것이다.
우선 분말은 210℃에서 2시간 동안 예열되어 분말에 있어서 균일한 온도를 얻었다. 그리고 나서 분말은 템퍼링된 몰드 공간에 주입되었고 분말의 온도는 몰드에 주입하는 동안 측정되었다. 가능한한 빨리 도구가 장착되어 117680N의 축방향 하중으로 예압축되고 300 내지 3000Nm사이에서 타격되었다. 그리고 나서 그 결과는 비예열 테스트 시리즈와 비교되었다.
질화 규소, Co-23Cr-6Mo에 대한 밀도는 부력법으로 측정되었고, 모든 샘플로수행되었다. 각 샘플은 3회 측정되었고 그로 인해 3개의 밀도가 얻어졌다. 3개의 밀도로부터, 평균 밀도가 얻어졌고 도면에 사용되었다. 밀도는 상기와 같이 측정되었다.
도 44 및 45는 Co-28Cr-6Mo에 대한 전체 충격 에너지 및 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 분말은 압축전에 150-180℃ 사이의 온도를 가지고 있었다.
분말은 압축전에 170-190℃ 사이의 온도를 가지고 있었다. 샘플 중량은 30.0g이었다. 비예열된 것에 대해서는 샘플 번호가 26이고 예열된 것에 대해서는 샘플 번호가 8이다. 2개의 커브는 서로 따른다. 예열 분말 및 비예열 분말 사이의 차이점은 예열 샘플이 300Nm의 충격 에너지에서 이미 가시 지수 3에 먼저 도달하였다는 점이다. 예열 테스트를 위한 샘플은 취성이 작았고 폴리싱 가공된 것과 같은 고운 외부 표면을 가지고 있었다. 비예열 테스트에서의 샘플과 비교하면, 1200Nm에서 제 1 솔리드 물체가 얻어졌다. 예비-압축된 샘플 양자는 가시 지수 1을 가지고 있었다.
예열은 제거후에 샘플의 상태에 긍정적인 영향을 나타내었다. Co-28Cr-6Mo는 취성이 보다 작아 보였고 작은 충격 에너지에서 보다 양호한 가시 지수에 도달하였다. 예열 Co-28Cr-6Mo 분말을 압착한 후에 도구에 있어서의 재료 코팅이 보다 적었다.
에너지 연구
에너지 연구는 다중 타격 시퀀스를 사용하여 스테인리스강으로 수행되었고각 타격은 1200 또는 2400의 충격 에너지를 가지고 있었다. 그리고 나서 샘플은 타격 사이에 0.4 또는 0.8초의 시간 간격으로 1 내지 5 타격 사이에서 타격되었다.
도 46은 상이한 시간 간격으로 타격당 2400Nm에 대한 커브를 도시하고 있다. 이 커브는 평행하고 그래서 0.4 또는 0.8초 사이에서의 시간 간격의 변화는 결과에 영향을 주지 않았다. 이 커브는 5 타격에서 최고 밀도 96.6%에 도달하는데, 이 타격은 이 경우에 12000Nm에 상당한다.
실시예 2
파라미터 연구
이 파라미터 연구는 중량 연구, 속도 연구, 시간 간격 연구 및 타격 회수 연구를 포함하고 있다. 이들 연구는 스테인리스강 316L에 대해서만 행해졌다.
파라미터 연구를 위해 순수 분말이 사용되었고, 이것은 10분 동안 분말을 건식 혼합함으로써 준비되었다는 것을 의미한다.
설명
중량 연구에 있어서, 충격 에너지 간격은 300Nm 충격 간격으로 300 내지 3000Nm이었다. 변화된 유일한 파라미터는 샘플의 중량이었다. 이것은 질량당 충격 에너지를 상이하게 하였다.
속도 연구에 있어서, 충격 에너지 간격은 300Nm 충격 간격으로 300 내지 3000Nm이었다. 그러나 상이한 최대 충격 속도를 얻기 위해서 여기에서는 상이한 타격 장치(중량차)가 사용되었다.
시간 간격 연구 및 타격 회수 연구에 있어서, 전체 충격 에너지 레벨은1200Nm 또는 2400Nm이었다. 2 내지 6 타격의 시퀀스가 조사되었다. 충격 타격 시퀀스에 앞서, 표본은 117680N의 정적 축방향 압력을 사용하여 예압축되었다. 시퀀스에 있어서 타격 사이의 시간 간격은 0.4 또는 0.8초였다. 타격 회수 연구에 있어서, 5개의 상이한 타격 프로파일 시퀀스가 조사되었다.
샘플의 동일한 분리 및 샘플 밀도의 측정은 예 1과 같이 수행되었다.
중량 연구
스테인리스강 분말은 세개의 상이한 샘플 중량의 세가지 시리즈를 위해 HYP 35-18 충격기를 사용하여 압축되었다. 28 g 샘플 시리즈는 스테인리스강을 위한 예 1에 기재된 시리즈이다. 7 g, 14 g, 56 g은 28 g 샘플의 1/4, 절반, 두배에 해당한다. 이 시리즈들은 에너지 단계 간견이 증가함에 따라 최소 충격 레벨로부터 최대로 되는 단일 타격으로 실행되었다. 최대, 최소 및 단계 에너지는 표 1에 수집되어 있다. 모든 샘플은 충격 타격 이전에 예비-압축된다.
도 26 및 27 에서 4개의 테스트 시리즈는 질량당 충격 에너지와 전체 충격 에너지의 함수인 상대 밀도에 대하여 기록되어 있다. 가장 큰 최대 충격 에너지가 일정(최대 3000 Nm)하기 때문에, 1/2 중량 및 1/4 중량 시리즈는 질량당 보다 높은 에너지 레벨에 도달할 것이다. 도달된 최대 상대 밀도는 각각 94.4, 94.3, 95.6 및 94.5% 이다. 이러한 결과는 질량당 주어진 에너지 레벨에 대하여 샘플 질량이 증가되었을 때 보다 높은 밀도가 얻어진다는 것을 나타낸다. 이러한 결과는 동일한 밀도에 도달하기 위하여 이 방법이 보다 작은 질량을 가진 물체와 비교하여 보다 큰 질량을 가진 물체에 대하여 보다 적은 에너지를 요구한다는 것을 나타낸다.도 26에서 알 수 있듯이 보다 큰 물체가 더 빨리 최대 밀도를 얻는다.
이 결과는 본질적으로 낮은 밀도가 얻어지므로 본 방법이 질량당 에너지에 의존한다는 것을 나타낸다. 본질적으로 보다 높은 밀도가 얻어질 때, 본 방법은 질량당 에너지에 의존하지 않지만 총 에너지는 질량에 무관한다. 이것은 이전의 설명에 기술되어 있다.
속도 연구
스테인리스강 분말은 HYP 35-18, HYP 36-60 및 고속 충격기를 사용하여 압착되었다. 고속 충격기에 있어서 충격 램 중량은 변경될 수 있으며 세가지 상이한 질량(7.5, 14.0 및 20.6 kg)이 사용되었다. HYP 35-60을 위한 충격 램 중량은 1200 kg, 그리고 HYP 35-18에 대해서는 350 kg이다. 샘플 중량은 28 g이었다. 모든 샘플은 단일 타격으로 실행되었다. 시리즈는 예비압축으로부터 최대 3000 Nm까지 범위의 300 Nm의 단계에서 에너지가 증가하게 실행되었다. 또한 모든 샘플은 충격 타격 이전에 예비-압축되었다. HYP 35-18을 위한 예비-압축력은 135 kN, HYP 35-60에 대해서는 260 kN 그리고 고속 충격기에 대해서는 18 kN 이었다. 3000 Nm의 에너지 레벨을 위한 HYP 35-60 기계에서 가장 빠른 충격 속도 28.3 m/s는 7 kg 충격 램으로 얻어지고, 가장 느린 충격 속도 2.2 m/s는 충격 램 질량 1200 kg으로 얻어진다.
도 28에는 5개의 테스트 시리즈가 질량당 충격 에너지의 함수인 상대 밀도에 대해 도시되어 있다. 도 29는 최대 충격 에너지의 함수인 상대 밀도를 나타내고 도 30은 충격 속도의 함수인 상대 밀도를 나타낸다. 5개의 시리즈에 대한 최대 밀도 사이의 차이는 최대 10 퍼센트이다. 이 결과는 충격 램 질량이 증가되거나 또는 감소된 충격 속도와 동등할 때 상대 밀도의 보다 빠른 증가가 얻어진다는 것을 나타낸다. 에너지가 증가될 때 효과는 감소된다. 예비-압축시의 상대 밀도는 정압에 상당히 의존한다. 7.5, 14.0 및 20.6 kg 충격 램에 대한 예비압축된 샘플은 솔리드 물체로 변태되지 않았으나 분말 대신에 가시 지수 1로 기술된다. 도 31은 1500, 2100 및 3000 Nm의 전체 충격 에너지 레벨에서 충격 속도의 함수인 상대 밀도를 나타낸다. 도면에서 충격 속도가 감소될 때 상대 밀도는 증가하는 것을 알 수 있다.
시간 간격 연구 및 타격 회수 연수
이 연구의 샘플은 1200 Nm와 2400 Nm중 하나의 최대 충격 에너지 레벨을 가진 다수 타격 시퀀스를 사용하여 제조된다. 2 내지 6 타격의 시퀀스는 각각의 타격을 위한 동일한 에너지를 가지고 조사되었다. 사용된 재료는 순수한 스테인리스강 분말 316L 이다. 충격 타격 시퀀스 이전에 샘플은 117680 Nm의 정압을 사용하여 예비-압축되었다. 시퀀스에서 타격 사이의 시간 간격은 0.4 또는 0.8 s 였다. "저-고", "고-저", "계단식 오름", "계단식 내림", "평탄"의 5가지 상이한 타격 프로파일 시퀀스가 조사되었다. "저-고" 시퀀스에서, 시퀀스의 최종 타격은 이전 타격의 동일 레벨의 합에 대한 에너지 레벨의 두배이다. 그러므로, "고-저" 시퀀스는 초기의 높은 충격 에너지 타격을 가진 거울상 시퀀스가다. 계단식 상승 및 하강 시퀀스는 동일한 시퀀스에서 에너지 레벨을 계단식으로 증가시키거나 감소시킨다. 시퀀스의 모든 단계에서 증가 또는 감소가 동일하다. "평탄" 시퀀스는 동일한 충격 에너지 레벨에서 각각의 타격으로 실행된다. 샘플 중량은 28.0 g 이었다.
도 32 및 33은 각각 1200, 2400 Nm의 레벨 타격 시퀀스를 나타낸다. 각각의 에너지 레벨은 t1= 0.4 s 와 t2= 0.8 s 의 타격 사이의 두 시간에 대해서 실행된다. 도 32를 참조하면 총 에너지가 다수의 타격으로 분할될 때 밀도가 t = 0.4 s 시퀀스에 대하여 감소되는 것을 볼 수 있다. 충격 타격의 회수가 증가할 때 t = 0.8 s 시퀀스는 어떤 방향에 대해서도 밀도의 변화를 나타내지 않는다. 2400 Nm 에너지 레벨에 대하여, 도 32는 두가지 t = 0.4 s 및 t = 0.8 s 간격 시퀀스가 타격의 회수에 따라 밀도가 감소하는 것을 나타낸다. 그러나, 이것은 t = 0.8 s 시퀀스에 대해서 더욱 두드러진다. 일반적으로 두개의 에너지 레벨에 대하여 시퀀스의 평균값을 연구하므로써, t = 0.8 s 시퀀스가 t = 0.4 s 시퀀스보다 더 높은 밀도를 부여한다. 1200 Nm 시리즈에 대해서 t = 0.4 s 는 89.8의 평균을 가지며 t = 0.8 s는 90.4% 상대 밀도를 가진다. 2400 Nm 시리즈에 대하여 대응되는 값은 92.4와 92.8% 상대 밀도이다.
도 34는 t = 0.4 s 및 에너지 레벨 1200 Nm에 대한 타격 프로파일을 나타낸다. 네개의 개별적인 타격 설정의 HYP 장치 프로그램의 제한 때문에 "계단식" 시퀀스는 2, 3, 및 4 타격 시퀀스로 제한되었다.
처음 3회의 타격 동안에 전반적으로 밀도는 증가한다. 다섯번째 및 여섯번째 타격 시퀀스 동안에 밀도가 감소함을 나타낸다. 그러나 후자는 계단 시퀀스로 결론 나지는 않는다. "계단식 오름" 및 "저-고" 시퀀스는 이들의 대응인 "계단식내림" 및 "저-고"보다 고밀도임을 나타낸다. 또한 동일 지시는 도시는 되지 않았으나 1200 Nm t = 0.8 s로 볼 수 있다. 전반적으로 사소한 차이는 동일 총 충격에너지에 대하여 상이한 타격 형태 시퀀스로 볼 수 있다. 최대 밀도는 "저-고"를 구비한 4회의 2400 Nm 타격의 시퀀스동안에 94.7%의 상대 밀도로 얻어진다.
실시예 3
압축 연구
스테인레스강이 이 연구에서 사용된다. 분말은 처음 10분동안에 건조 혼합되어 균일한 분배 입자 크기를 분말에서 얻을 수 있다.
테스트를 포함하여 상이하게 5회 실시되었다. 모든 시리즈는 각각의 테스트사이에서 300 Nm의 에너지 간격으로 300 Nm에서 3000 Nm까지 충격을 준다.
첫번째 시리즈는 이중의 예비-압축 시리즈이다. 모든 샘플은 그들 사이에서 대략 5-10초에 117680N의 2배의 축하중으로 예비-압축된다.
세번째 시리즈에서 샘플은 첫째로 예비-압축되어 충격을 주고 타격후 직접적으로 115720 N의 축방향 하중으로 압축된 후, 이것은 충격 유닛이 분말에 충격을 준 후에 초기 위치로 복귀하지 않음을 의미한다. 충격 유닛은 가장 낮은 충격 위치에서 5초 동안에 유지되고 압축 샘플을 가압한다.
네번째 시리즈에서 샘플은 제 1 예비-압축되고, 충격을 주고 타격후 직접적으로 115720 N의 축방향 하중으로 압축된 후, 그러나 10초의 지연이 있고, 이것은 충격을 준 후 충격 유닛이 처음 위치로 되돌아 오고 그리고 117680 N의 축방향 하중으로 샘플을 압축한 후이다.
다섯번째 시리즈에서 샘플은 117680 N의 축방향 하중으로 2회 예비-압축되고, 충격을 주고 충격후 직접적으로 115720 N의 축방향 하중으로 압축된다.
밀도는 예 1 및 예 2에서 사용된 방법에 따라 측정된다.
도 35는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고, 이것은 상이한 압축 시리즈가 서로 비교되는 모든 것을 도시하고 그리고 도 36은 질량당 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시한다. 양 도면에 있어서 x축은 각각 600 Nm 및 20 Nm에서 시작하고 y축은 83%에서 시작한다.
가장 큰 예비-압축의 결과, 즉 59.5%는 3회 예비-압축을 위하여 얻어지고 단일 예비-압축된 샘플과 비교하면은 1.2% 더 크다. 모든 예비-압축된 샘플은 도구로부터 제거된 후에 가시 지수 2를 갖는다. 가시 지수 3을 갖는 제 1 물체는 300 Nm(11 Nm/g, 1.3 m/s)의 충격 에너지로 모든 테스트 시리즈를 위하여 얻어지고, 여기서 가장 크게 얻어진 상대 밀도는 단일 예비-압축을 위하여 77.7% 얻어지고 압축된 샘플 후 이다.
가장 크게 얻어진 상대 밀도는 압축 후에 2회 플러스 방향으로 예비-압축을 위하여 3000 Nm(109 Nm/g, 4.1 m/s) 및 2400 Nm(86 Nm/g, 3.7)에서 얻어진 충격후 나중의 1회 예비-압축 시리즈를 위하여 95.7% 얻어진다.
이것은 1회 예비-압축된 시리즈와 비교하면은 1.5 % 더 큰 상대 밀도이다.
이러한 테스트로 얻어진 데이터는 표 3으로 나타내어 진다.
예비-압축된 샘플의 상대 밀도 2(%) 첫번째 얻어진 물체의 상대 밀도 2(%) 최대 상대 밀도 2 (%) 최대 상대 밀도 2에서의 충격 에너지(0과 3000 Nm사이)
1회 예비-압축 58.5 71.8 94.2 2400
2회 예비-압축 59.5 77.3 94.7 2400
3회 예비-압축 59.7 76.7 94.5 3000
단일+ 압축후 58.5 77.2 95.1 2700
단일+나중 압축후 59.2 77.7 95.7 3000
2회 예비-압축 + 압축 후 59.5 76.9 95.3 2400
모든 테스트 시리즈는 동일 지시를 도시했음: 여러 예비-압축 또는 압축 후에는 상대 밀도가 증가한다. 보다 큰 압력을 갖춘 예비-압축은 분말에서 공기를 강제로 빼낼 수 있는 하나의 이유가 있다. 이 결과 2회 압축은 1회 압축보다 더 좋은 결과를 나타내고, 이것은 분말이 충격을 받기 전에 최고의 압분체 밀도를 얻기 위하여 필요한 총 압력이 2회 예비-압축임을 의미한다.
압축 후에는 예비-압축과 다르게 샘플에 영향을 미친다. 타격으로부터 분말 입자사이의 국부 온도를 증가시키는 전달된 에너지는 보다 긴 시간동안 보전되고 타격 후에 더 장기간 동안 굳어지도록 샘플에 영향을 미칠 수 있는 가능성 있는 일들이 있다. 타격후에 재료에서 발생하는 물질파가 이러한 결과에 의하여 지지된다는 이론이 있다. 바람직하게 샘플에서의 물질파의 "수명"은 증가되고 그리고 더 장기간 동안 샘플에 영향을 미칠 수 있고, 보다 많은 입자와 함께 용융될 수 있다.
어떤 커브에 있어서, 상대 밀도는 측정할 수 없고 이러한 지점은 빠져버린다.
도 47은 여러 타격의 함수로서 상대 밀도를 도시한다. 샘플은 3000 Nm 및 4000 Nm의 총 충격 에너지로서 1 내지 21의 타격로 충격을 받는다. 2개의 커브는 도 47와 비교된다.
2회의 타격에 대해서 최대로 도달한 상대 밀도는 95.1%이고, 총 충격에너지는 4000Nm이다. 4000Nm곡선은 타격 회수의 증가에 따라서 상대 밀도를 95.1%에서 84%로 약 11% 규칙적으로 감소한다. 3000Nm 곡선은 4000Nm 곡선의 2% 밑에 위치하는데, 이와 같은 경향을 뒷받침한다. 상대 밀도가 93%에서 82%로 감소하였는데, 이는 또한 밀도에 있어서 11%가 감소한 것이다.
실시예 4
윤활제 테스트
몇몇의 윤활제를 몰드에 사용하는 외부 윤활제로서 테스트했다. 스테인레스강 316L 및 순수한 티타늄을 가지고 테스트를 행했다. 순수한 티타늄은 스테인레스강 316L보다 도구표면에 달라붙기는 하지만, 테스트의 대부분을 순수한 티타늄을 가지고 행했다. 테스트된 윤활류는 상이한 양의 흑연이 첨가된 Li-CaX 그리스, 다양한 점성을 갖는 오일, 테플론 스프레이 및 테플론 그리스, 흑연이 첨가된 그리스, 다양한 조성의 활석이 첨가된 그리스, 다양한 양의 붕소 질산염이 첨가된 LiX그리스 및 다른 타입의 그리스 및 오일이다.
사용된 윤활제는 다음과 같다:
샤시 그리스와 혼합된 흑연 3 내지 9 중량%
식용유
모타 오일
MoS2그리스
순수 또는 샤시 그리스 3-9중량%이 혼합된 형태의 활석분말
분무형태의 테플론 오일
글라이드 웨이 220(윤활오일)
체인 웨이 BioPine(체인 소우 오일)
그리스 웨이 CaH(윤활 그리스)
그리스가 첨가된 Li 스테아린산염 (LiX 복합체)
순수 또는 5내지 15중량%의 그리스와 혼합된 형태의 붕소질산염(Lix복합체)
순수 또는 5내지 15중량%의 흑연과 혼합된 형태의 Li-Ca 스테아린산염 (Li-CaX)
180 점도의 에스테르 기재 오일
650 점도의 에스테르 기재 오일
1050 점도의 에스테르 기재 오일
테플론 그리스
외부윤활제를 페인트솔을 사용해서 하부 스탬프(분말에 접촉하는 측면 및 몰딩 다이와 접촉하는 측면), 몰딩 다이 및 충격 스탬프(분말과 접촉하는 측면 및 몰딩 다이와 접촉하는 측면의 양방)에 도포했다. 스탬프 및 시료의 용이한 방출을 가능하게 하고 분말을 방지할 수 있는 모든 수단을 도구에 도포했다.
또한, 얻어지는 상대 밀도에 다양한 윤활제가 얼마나 영향을 주는지에 대해서도 테스트할 것이다. 상이한 파라미터들이 어떻게 변하는지에 대해서 몇몇 형태의 윤활제를 테스트했다. 흑연의 양, 두가지 형태의 흑연, 그리스중의 붕소 질산염의 양 및 점도를 모두 테스트해서 각각의 파라미터의 동정을 결정했다.
스테인레스강 316L 및 티타늄을 10분동안 최초로 건조 혼합해서 균일한 입자 크기 분포를 갖는 분말을 얻었다.
각각의 윤활제 타입을 도구 표면에 도포했다. 몇몇의 배치중 최초 시료를 117680N 축방향 하중으로 예비-압축하고 몇몇 배치는 압축하지 않았다. 다음 시료들(및 몇몇 배치중의 최초시료)을 최초로 예비-압축시키고 이어서 1회의 충격 타격을 가했다. 일련의 테스트에 있어서, 충격에너지는 도구 표면에 잔존하는 재료의 양에 따랐다. 각각의 테스트는 300에서 시작했고, 충격 단계 간격을 300Nm로해서 증가시켰다.
각 샘플간에, 도구상에 남아있는 재료를 제거하기 위해서, 도구는 헝겊 또는 아세톤으로 클리닝되거나, 사포로 도구 표면을 폴리싱할 필요가 있다.
샘플을 제조한 다음에, 도구의 클리닝에 요구되는 상태를 용이하게 하기 위해서, 6개의 접착성 지수를 사용했다. 각 접착성 지수의 설명은 표4에 기술된다.
접착성 지수 설명
0 마른 헝겁으로 도구 표면을 닦는다.
1 아세톤으로 도구 표면을 닦는다.
2 〈1분동안 사포로 폴리싱 한다.
3 1-10분동안 사포로 폴리싱 한다.
4 〉10분동안 사포로 폴리싱 한다.
5 폴리싱 기계 또는 손으로 도구 표면을 폴리싱하기 위해서 도구가 꺼낼 필요가 있다
밀도는 실시예 1 및 2에 기술된 방법에 따라서 측정되었다.
상이한 양의 흑연이 첨가된 Li-CaX 그리스
도 37은 총 충격에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시한다. 아크라왁스 C 에대한 곡선은 상이한 양의 흑연이 첨가된 Li-CaX 의 곡선에 대한 기준 곡선으로 사용된다. 이것은 또한 다른 윤활제에 대한 기준 곡선이다. 표 5는 상이한 충격에너지에 대한 접착성 지수를 포함한다.
총충격에너지(Nm) 접착성 지수
Li-CaX Li-CaX, 5wt% 흑연 Li-CaX,10wt%흑연 Li-CaX, 15wt%흑연 아크라왁스 C
0 0 0 0 0 2
300 1 1 0 0 2
600 3 2 0 1 2
900 2 0 1 2
1200 2 0 4 3
1500 2 1 3
1800 4 3 3
2100 4
2400 4
2700 4
모든 샘플은 가시 지수 3을 가졌다. 모든 배치에 대하여 얻어진 상대 밀도는 유사하였다. 10중량% 흑연을 가지는 Li-CaX 에 대한 접착성 지수는 접착성 지수 0 내지 1500 Nm 인 반면에, 다른 배치는 더욱 낮은 충격에너지에서 더욱 높은 접착성 지수였다.
상이한 점성을 가지는 오일
도 38은 총충격에너지의 함수로서 상대 밀도를 보여준다. 윤활제로서 식용유의 사용은 다른 윤활제와 비교하여, ~5% 더욱 낮은 상대 밀도를 얻었다. 나머지 오일의 점성이 가장 높은 상대 밀도를 얻는지를 결정할 수는 없었다. 650 및 1050 PaS 를 가진 오일의 경우에 샘플은 가시 지수 2를 가졌다. 식용유 및 180 PaS 를 가진 오일의 경우에 샘플은 가시 지수 3을 가졌다. 아크라왁스 C 는 모든 오일과비교될 때 가장 높은 상대 밀도였다.
상이한 점성을 가진 오일의 접착성 지수의 결과에 대하여 표 6을 참조한다.
총 충격에너지(Nm) 접착성 지수
식용유 오일, 180PaS 오일, 650PaS 오일, 1050PaS 아크라왁스C
0 0 1 0 2
300 0 0 1 0 2
600 0 2 1 2 2
900 0 3 3 2 2
1200 0 4 3 3 3
1500 1 2 2 3
1800 1 3 3 3
2100 2 3 3 4
2400 3 3 3 4
2700 4 3 4 4
3000 4 3 4
테플론 스프레이 및 테프론 그리스
도 39는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 그리스 내의 테플론은 가시도 지수 2의 샘플을 나타내었으나, 오일 (스프레이) 내의 테플론은 가시 지수 3을 가지고 있었다.
얻어진 테플론 오일의 상대 밀도는 테플론 그리스보다 더 높았으나, 많은 재료 잔류물이 테플론 오일의 도구면에 부착하여 더 이상의 테스트가 수행되지 않았다. 아크라왁스 C와 테플론 그리스의 상대 밀도는 600 Nm로 유사하였다. 더 높은 충격 에너지에서는 아크라왁스 C가 테플론 그리스보다 더 높은 상대 밀도를 나타내었다. 2700 Nm에서는 아크라왁스 C와 테플론 그리스 모두가 거의 동일한 상대 밀도를 수용하였다.
그리스에 대한 테플론 오일의 접착성 지수의 결과는 표 7을 참조한다.
총 충격 에너지 (Nm) 접착성 지수
테플론 오일 테플론 그리스 아크라왁스 C
0 0 0 2
300 1 0 2
600 4 1 2
900 2 2
1200 2 3
1500 0 3
1800 0 3
2100 2 4
2400 3 4
2700 3 4
3000 3 4
백색 흑연을 구비한 그리스
도 40은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 그리스에 3 중량% 백색 흑연이 첨가된 윤활제로는 가시 지수 2가 얻어졌다. 그리스에 9 중량%의 백색 흑연이 첨가된 경우 샘플은 가시 지수 3을 가지고 있었다.
얻어진 모든 배치의 상대 밀도는 매우 유사하였다. 어느 정도 양의 흑연이 가장 높은 상대 밀도를 나타내는지의 경향은 없다. 그러나 이들 윤활제 모두는 아크라왁스 C와 비교하면 ∼2 %의 높은 상대 밀도를 나타낸다.
상이한 양의 흑연이 첨가된 그리스의 접착성 지수의 결과는 표 8을 참조하면 된다.
총 충격 에너지 (Nm) 접착성 지수
그리스 내의 3 중량% 흑연 그리스 내의 9 중량% 흑연 아크라왁스 C
0 1 1 2
300 1 1 2
600 1 1 2
900 2 2 2
1200 3 2 3
1500 4 3 3
1800 4 3 3
2100 4 3 4
2400 4 3 4
2700 4
3000 4
서로 다른 조합의 활석을 구비한 그리스
도 41은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 모든 샘플은 가시도 지수 3을 가지고 있었다.
얻어진 배치의 상대 밀도는 서로 상이하였다. 활석이 도구면에 뿌려진 샘플은 다른 배치와 비교하여 더 낮은 상대 밀도를 나타내었다. 이는 실제로 900 내지 1500 Nm 사이에서 감소하였다. 다른 배치에 대하여는 얻어진 상대 밀도는 유사하였다. 그러나 9 중량%의 그리스가 가장 높은 상대 밀도를 나타내었고, 그 다음으로는 아크라왁스 C, 미리 그리스처리된 도구면 상의 활석 그리고 3 중량% 흑연로 가장 낮은 상대 밀도였다.
상이한 양의 활석이 첨가된 그리스의 접착성 지수의 결과는 표 9을 참조하면 된다.
총 충격 에너지(Nm) 접착성 지수
순수 활석 예비-윤활된 표면상의 활석 3중량% 활석 포함 그리스 9중량% 활석 포함 그리스
0
300 1 0 0 0
600
900 5 1 0 0
1200
1500 5 2 2 0
1800
2100 2 0
2400
2700 4 2 1
3000 5 2 1
다른 양의 붕소 질화물이 첨가된 LiX 그리스
도 42는 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 5 중량% 붕소 질화물을 포함하는 LiX 그리스가 윤활제로서 존재하는 일부 샘플은, 300, 600, 1500, 1800, 2100, 2400, 2700 Nm 예비-압축에 대해서 가시 지수 2를 가졌다. 다른 윤활제는 가시 지수 3이 되게 하였다.
배치들의 얻어진 상대 밀도들은 낮은 충격에너지에서 불규칙하였다. 모든 윤활제들은 대략 동일한 상대 밀도가 되게 하였다. 접착제 지수는 윤활제마다 달랐다. 아크라왁스 C는 이미 처음부터 상당히 높은 접착제 지수, 2에서 시작하였다. 순수 LiX, 5중량%를 포함한 LiX, 그리고 15중량%를 포함한 LiX가 그 뒤를 뒤따랐다.
상이한 양의 붕소 질화물이 첨가된 LiX 그리스의 접착제 지수의 결과에 대해서는 표 10을 참조하면 된다.
총 충격 에너지(Nm) 접착성 지수
LiX 그리스 5중량% 붕소 질화물 포함 LiX 그리스 15중량% 붕소 질화물 포함 LiX 그리스 아크라왁스 C
0 0 0 0 2
300 1 1 1 2
600 2 1 2
900 3 2 2
1200 4 3 3
1500 4 3 3
1800 3 3
2100 3 4
2400 4 4
2700 4
3000 4
윤활제로서 그리스 및 오일의 다른 형태들
도 43은 총 충격 에너지의 함수로서 상대 밀도를 도시하고 있다. 윤활제로서 MoS2그리스를 가진 배치는 가시 지수 2인 샘플로 되었다. 다른 배치들, 자동차 오일, 윤활 오일, 전동톱 오일, 윤활 그리스 및 아크라왁스 C는 가시 지수 3이 되었다.
배치들의 얻어진 상대 밀도들은 달랐다. 윤활제로서 전동톱 오일을 포함하는 배치는 모든 샘플에서 낮은 상대 밀도로 만들었으나, 2700 Nm에서 상대 밀도는 다른 윤활제로 얻어진 상대 밀도의 레벨까지 상승된다. 1200 Nm에 대한 윤활 오일 및 윤활 그리스에 의한 테스트들은 도구 표면상의 잔류물들로 인해 600에서 정지하였다. 발견되는 것은 아크라왁스 C는 가장 높은 상대 밀도를 만들고, MoS2, 윤활 그리스, 그리고 자동차 오일이 그 뒤를 따랐다는 것이다.
접착성 지수에 관하여, 아크라왁스 C는 접착제 지수 2에서 시작한다. 윤활 그리스와 오일은 접착성 지수 1에서 시작하지만, 다른 것들은 가시 지수 3을 가진다. 어떠한 윤활제도 깨끗한 도구 표면을 만들지 않았다.
다른 그리스 및 오일의 접착성 지수의 결과에 대해서는 표11을 참조하라.
총 충격에너지(Nm) 모터 오일 MoS2 윤활 오일 체인톱 오일 윤활 그리스 아크라왁스 C
0 0 0 0 2
300 0 0 0 2 1 2
600 2 3 3 2
900 1 2 4 2 2
1200 2 4 3
1500 3 2 3 3
1800 3 3
2100 3 3 4 4
2400 3 4
2700 5 4 4
3000 5 4 4
오일에 대해서는, 상대 밀도가 다른 윤활제보다 더 낮았다. 이 윤활제 타입의 테스트에서 9wt% 활석을 갖는 그리스는 가장 높은 상대 밀도를 얻었다. 이것은 아크라왁스 C보다 더 높다. 그런데 9wt% 활석을 가는 그리스는 가장 낮은 접착성 지수를 얻었다.
다른 윤활제인 MOLYKOTE는 Co28Cr6Mo에 대해 사용되고 아크라왁스 C와 비교되었다. 그러나 MOLYKOTE가 더 좋은 상대 밀도를 가지는 것으로 나타났지만, MOLYKOTE는 의료용 제품에는 적당하지 않고 소결하는 것이 불가능하다.
외부 윤활제가 도구 표면의 접착성 및 상대 밀도 양쪽에 영향을 준다는 것이 나타났다. 일부 윤활제는 도구 표면과 분말 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 이 경우에, 더 높은 상대 밀도는 높은 마찰을 갖는 윤활제와 비교함으로써 얻어질 수 있다. 낮은 마찰에 대해, 타격 유닛은 구비된 충격 에너지를 갖는 타격을 행할 수 있고, 더 높은 밀도가 얻어질 수 있다. 그러나 윤활제의 결과는 많은 경우에 두가지 방법에서 상이하다. 만약 윤활제가 상대 밀도를 증가시키면, 몰드에 대한 접착성이 그렇게 좋지는 않을 것이고, 그 반대의 경우도 마찬가지다. 그러나 90% 활석을 갖는 그리스는 높은 상대 밀도와 낮은 접착성 지수를 모두 얻었고, 이것은 큰 장점이다.
재료의 경도는 결과에 영향을 끼치는 것같다. 재료가 더 부드러울수록 입자는 더 부드럽게 되고 변형된다. 이것은 입자간 용융이 발생하기 전에 입자가 부드러워지고 변형되고 압축되도록 한다. Co28Cr6Mo 및 다른 재료 사이의 누적된 연구 및 에너지에는 상이점이 보일 수 있다. Co28Cr6Mo의 경도는 약 480-830 HV 이고, 이것은 다른 재료의 경도보다 더 높은데, 예를 들어, 티타늄은 60 HV, 연강은 130-280 HV이다. 실시예에서 아래에 설명된 가시 지수의 차이점은, 테스트된 금속 종류 사이의 및 경도를 가진 결과의 지시를 제공한다. 에너지 및 누적된 연구에 포함된 배치중 일부에서, 분말의 제조 공정에서 탄소가 합금됨으로써, 최종 성분의 경도를 증가시킨다. 최종 성분의 특성을 변화시킬 필요없이 분말의 경도를 증가시키기 위해, 분말은 소프트 아닐링될 수 있다. 이렇게 예비-처리된 분말은 더 높은 상대 밀도를 가능하게 할 것이다. 다른 재료의 일부도 역시 경도가 있지만, 그러나 예를 들어 도구 표면이 소프트 아닐링되고 이것은 얻어진 상대 밀도를 증가시키도록 한다.
녹는점은 재료의 압축 정도에 영향을 미치는 것 같다. 예를 들어 알루미늄 합금의 녹는점은 예컨대 니켈 합금의 1/3이다. 에너지 및 누적된 연구에서 모든 알루미늄 합금 배치는 높은 상대 밀도에 도달하였다. 반대로, 니켈 합금은 높은상대 밀도를 얻는데 성공하기 어렵다. 이 파라미터는 압축정도에 영향을 주는 다른 것들 중 하나가 될 수 있다.
예비-압축 및 일부 경우에는 후-압축을 모두 포함하고 재료에 대한 적어도 1회의 타격이 있는 신규한 방법이 개시되었다. 이 신규한 방법은 매우 우수한 결과를 제공하고 또한 선행기술에 따른 향상된 공정이다.
본 발명은 상기 설명된 실시예 및 예시에 제한되지 않는다. 본 공정은 소결 조제의 사용을 필요로하지 않고, 또한 응집성 미가공체를 만들지 않고, 더 낮은 소결 온도를 사용하게 한다는 장점이 있다. 그러나 일부 실시예에서 장점으로 입증된다면, 소결 조제, 윤활제, 또는 다른 첨가제를 사용하는 것도 가능하다. 유사하게, 압착되고 있는 물체의 산화를 방지하기 위해 진공이나 불활성 기체를 사용할 필요가 없다. 그러나 극도의 순도 혹은 고밀도의 물체를 만들기 위해 일부 재료는 진공이나 불활성 가스를 필요로 할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 비록 소결 조제, 진공, 및 불활성 가스의 사용이 불필요하지만 이것들의 사용이 배제되는 것은 아니다. 아래 청구범위 범위내에서의 본 발명의 방법 및 물품의 다른 변형도 또한 가능할 것이다.

Claims (34)

  1. a) 예비-압축 몰드를 분말, 펠릿, 그레인 등의 형태의 금속 재료로 충전하는는 단계,
    b) 재료를 적어도 1회 예비-압축하는 단계, 및
    c) 적어도 1회 타격에 의해 압착 몰드에서 재료를 압착하는 단계를 포함하며, 여기에서 타격 유닛은 압착 몰드에 삽입된 재료를 타격할 때, 물체를 형성할 만큼 충분한 운동 에너지를 방출하여 재료의 응집을 일으키는 것을 특징으로 하는, 응집에 의해 금속체를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 예비-압축 몰드와 압착 몰드는 동일한 몰드인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 재료는 적어도 약 0.25 x 108N/m2의 압력으로 실온의 공기 중에서 예비-압축되는 것을 특징으로 하는 스테인레스 강체를 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 재료는 적어도 약 0.6 x 108N/m2의 압력으로 예비-압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 재료를 적어도 2회 예비-압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 솔리드 금속체 형태의 재료를 적어도 1번 타격에 의하여 압착 몰드에서 압착시키는 단계를 포함하며, 여기에서 타격 유닛은 금속체에서 재료의 응집을 일으킬 만큼 충분한 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는, 응집에 의하여 금속체를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 또는 제 6 항에 있어서, 압착 타격은 실온의 공기 중에서 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 100 Nm에 상응하는 총 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 300 Nm에 상응하는 총 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 600 Nm에 상응하는 총 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 1000 Nm에 상응하는 총 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 2000 Nm에 상응하는 총 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 또는 제 6 항에 있어서, 압착 타격은 실온의 공기 중에서 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 5 Nm/g에 상응하는 질량당 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 20 Nm/g에 상응하는 질량당 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 100 Nm/g에 상응하는 질량당 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서적어도 250 Nm/g에 상응하는 질량당 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 압착 타격은 7 cm2의 타격 면적을 갖는 원통형 도구에서 적어도 450 Nm/g에 상응하는 질량당 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속은 적어도 70 %, 바람직하게는 75 %의 상대 밀도로 압착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 금속은 적어도 80 %, 바람직하게는 85 %의 상대 밀도로 압착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 금속은 적어도 90 % 내지 100 %의 상대 밀도로 압착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 압착 단계 후, 적어도 1회 재료를 후-압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속은 경금속 또는 합금, 철 기재 합금, 비철 합금 및 경질 용융 금속 또는 경질 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 금속은 알루미늄, 티타늄 및 그것 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 철 기재 합금은 스테인레스강, 마르텐사이트강, 연강 및 도구강을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 고용융 금속 또는 경질 합금은 Co, Cr, Mo, 및 Ni 뿐만 아니라, 그것의 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 제조된 금속체는 골격 또는 치아 보철물과 같은 의료용 임플란트인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 압착 또는 후-압축 후 어떤 시점에서 금속체를 후-가열하고 및/또는 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 제조된 금속체는 미가공체인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 미가공체를 소결하는 추가적 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 재료는 의학적으로 허용되는 재료인 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 재료는 윤활제 및/또는 소결 조제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 6 항에 있어서, 금속체를 변형시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 얻어진 제품.
  33. 제 32 항에 있어서, 의료 장치 또는 기기인 것을 특징으로 하는 제품.
  34. 제 32 항에 있어서, 비의료 장치인 것을 특징으로 하는 제품.
KR10-2003-7001159A 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 금속체의 제조 방법 및 제조된 금속체 KR20030023714A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0002770-6 2000-07-25
SE0002770A SE0002770D0 (sv) 2000-07-25 2000-07-25 a method of producing a body by adiabatic forming and the body produced
PCT/SE2001/001670 WO2002007916A1 (en) 2000-07-25 2001-07-25 A method of producing a metal body by coalescence and the metal body produced

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030023714A true KR20030023714A (ko) 2003-03-19

Family

ID=20280589

Family Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7001161A KR20030023715A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 다층체의 제조 방법 및 제조된 다층체
KR10-2003-7001159A KR20030023714A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 금속체의 제조 방법 및 제조된 금속체
KR10-2003-7001163A KR20030036642A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 복합체 제조 방법 및 그 제조된 복합체
KR10-2003-7001160A KR20030022320A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 폴리머체의 제조 방법 및 제조된 폴리머체
KR10-2003-7001162A KR20030022321A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 세라믹체의 제조 방법 및 제조된 세라믹체

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7001161A KR20030023715A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 다층체의 제조 방법 및 제조된 다층체

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7001163A KR20030036642A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 복합체 제조 방법 및 그 제조된 복합체
KR10-2003-7001160A KR20030022320A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 폴리머체의 제조 방법 및 제조된 폴리머체
KR10-2003-7001162A KR20030022321A (ko) 2000-07-25 2001-07-25 응집에 의한 세라믹체의 제조 방법 및 제조된 세라믹체

Country Status (18)

Country Link
US (3) US20040164448A1 (ko)
EP (5) EP1417058A1 (ko)
JP (5) JP2004504195A (ko)
KR (5) KR20030023715A (ko)
CN (5) CN1455820A (ko)
AR (5) AR033990A1 (ko)
AU (5) AU2001282738A1 (ko)
BR (5) BR0112744A (ko)
CA (5) CA2417095A1 (ko)
MX (5) MXPA03001666A (ko)
NO (5) NO20030390L (ko)
NZ (1) NZ524335A (ko)
PL (5) PL365534A1 (ko)
RU (1) RU2003105284A (ko)
SE (1) SE0002770D0 (ko)
TW (5) TW546390B (ko)
WO (5) WO2002008478A1 (ko)
ZA (5) ZA200301478B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101293855B1 (ko) * 2012-01-12 2013-08-07 김영국 2사이클 엔진방식을 이용한 유기재료 및 무기재료 분말의 고화성형 장치

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0004122D0 (sv) * 2000-11-09 2000-11-09 Hoeganaes Ab High density compacts and method for the preparation thereof
DE10322871A1 (de) * 2003-05-21 2004-12-16 Kennametal Widia Gmbh & Co.Kg Sinterkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
AU2004261484A1 (en) 2003-07-30 2005-02-10 Cyclacel Limited 2-aminophenyl-4-phenylpyrimidines as kinase inhibitors
SE525853C2 (sv) * 2003-09-25 2005-05-17 Hydropulsor Ab Förfarande och anordning för formning av pulverformigt material
CN1938148B (zh) * 2004-03-30 2010-06-16 塑料成型股份公司 由热塑性材料制造成型体的方法
US20080202651A1 (en) * 2004-11-25 2008-08-28 Jfe Steel Corporation Method For Manufacturing High-Density Iron-Based Compacted Body and High-Density Iron-Based Sintered Body
DE102005045698B4 (de) * 2005-09-20 2010-11-11 Dentaurum J.P. Winkelstroeter Kg Formkörper aus einer Dentallegierung zur Herstellung von dentalen Teilen
WO2007068995A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Founders Company Limited Method and apparatus for manufacturing plastic products
JP2007191381A (ja) * 2005-12-19 2007-08-02 Denso Corp セラミックス原料及びセラミックス成形体の製造方法
KR100808801B1 (ko) * 2006-02-22 2008-02-29 (주)덴타임 세라믹 의치를 제조하기 위한 방법
CN101405224B (zh) * 2006-03-22 2013-06-19 3M创新有限公司 过滤器介质
KR100816371B1 (ko) * 2006-12-20 2008-03-24 (주) 제하 열간가압소결장치
US8678719B2 (en) * 2007-09-06 2014-03-25 Jtekt Corporation Cutting tip, method of forming cutting tip, and method of manufacturing cutting tip
CN101386926B (zh) * 2007-09-14 2011-11-09 清华大学 镁基复合材料的制备方法及制备装置
KR101543815B1 (ko) 2007-10-26 2015-08-11 코닝 인코포레이티드 나노-첨가제를 갖는 저-크리프 지르콘 물질 및 그 제조방법
US8986597B2 (en) * 2007-10-31 2015-03-24 Corning Incorporated Low creep refractory ceramic and method of making
FR2924192A1 (fr) * 2007-11-23 2009-05-29 Ct Tech Des Ind Mecaniques Procede de fabrication d'un joint d'etancheite comportant du polytetrafluoroethylene.
IL190022A (en) 2008-03-09 2014-01-30 Israel Aerospace Ind Ltd A device and method for controlling vehicles and vehicles controlled by them
US7780368B2 (en) * 2008-05-15 2010-08-24 International Business Machines Corporation Method and apparatus for reconfigurable key positioning on a keyboard
BRPI0803956B1 (pt) * 2008-09-12 2018-11-21 Whirlpool S.A. composição metalúrgica de materiais particulados e processo de obtenção de produtos sinterizados autolubrificantes
DE102008055060A1 (de) 2008-12-22 2010-06-24 Robert Bosch Gmbh Dosiermodul für ein flüssiges Reduktionsmittel
US20110253582A1 (en) * 2008-12-23 2011-10-20 Lenius Steven J Moldable articles, method of making same and method of molding
DE102009031478A1 (de) 2009-07-01 2011-01-05 Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg Mehrschichtkörper
DE102009029473A1 (de) 2009-09-15 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Dosiermodul für ein flüssiges Reduktionsmittel
MX343595B (es) * 2009-09-21 2016-11-11 Saint-Gobain Performance Plastics Corp * Metodo para formar un articulo a partir de polimeros o procesables por fusion y articulos formados de ese modo.
JP4802277B2 (ja) * 2009-12-28 2011-10-26 ナカシマメディカル株式会社 衝撃吸収構造体及びその製造方法
TWI408288B (zh) * 2010-02-12 2013-09-11 Yen Sun Technology Corp Manufacturing method of shaft tube for cooling fan
KR100972123B1 (ko) * 2010-05-14 2010-07-23 (주)힐닉스 조절식 척추 보조기
CN103210593B (zh) 2010-11-17 2015-04-08 华为技术有限公司 小区间干扰协调自组织网络的方法和装置
CN102653120B (zh) * 2011-03-02 2015-02-11 株式会社普利司通 隔震塞的制造方法、隔震塞以及隔震塞的制造装置
JP5856782B2 (ja) * 2011-08-25 2016-02-10 三菱マテリアルテクノ株式会社 粉末成形装置
US9147524B2 (en) * 2011-08-30 2015-09-29 General Electric Company High resistivity magnetic materials
JP5977599B2 (ja) * 2012-06-22 2016-08-24 株式会社ブリヂストン 免震プラグの製造方法
CN103834923B (zh) * 2012-11-27 2016-04-06 宁波江丰电子材料股份有限公司 钨钛靶材的制作方法
DE102013201885A1 (de) * 2013-02-05 2014-08-07 Urs Brodbeck Keramikkörper, insbesondere zur Verwendung in einem Knochenimplantat, insbesondere als Dentalimplantat
FR3006936B1 (fr) 2013-06-12 2015-07-03 Ct Tech Des Ind Mecaniques Procede et ensemble de production d'une piece mecanique par frittage d'un materiau pulverulent
RU2540227C2 (ru) * 2013-06-19 2015-02-10 Андрей Леонидович Калинин Способ формирования тонкопленочного защитного покрытия на базисах съемных зубных протезов, обтураторах и компонентах челюстно-лицевых протезов
WO2015125736A1 (ja) * 2014-02-19 2015-08-27 株式会社モリタ製作所 医療用機器要素、医療用機器、医療用機器構成部品、医療用ハンドピース、医療用機器要素の製造方法、及び医療用切削装置
WO2015168332A2 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Osseodyne Surgical Solutions, Llc Osseointegrative surgical implant
DE112015002611T5 (de) * 2014-06-02 2017-03-09 Temper Ip, Llc Vorform aus einem pulverförmigen Material und Verfahren zu deren Herstellung
US9498922B2 (en) * 2014-06-26 2016-11-22 Vertera, Inc. Apparatus and process for producing porous devices
US9504550B2 (en) 2014-06-26 2016-11-29 Vertera, Inc. Porous devices and processes for producing same
CN106975744A (zh) * 2017-03-01 2017-07-25 西南交通大学 一种冲击压缩制备铌铝合金的方法
DE102017118528A1 (de) 2017-08-14 2019-02-14 BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für die Herstellung dentaler Bauteile mittels subtraktiver CAD/CAM-Verfahren
CN110369655B (zh) * 2019-08-08 2020-08-21 无锡航亚科技股份有限公司 一种CoCrMo胫骨平台人工关节植入物的锻造方法
SE543868C2 (en) * 2020-04-02 2021-08-17 Cell Impact Ab An apparatus for material forming
CN111559078A (zh) * 2020-05-15 2020-08-21 清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地 一种用于降低增材制造层粗糙度的装置
CN112592244B (zh) * 2020-12-18 2022-11-25 大同市农产品质量安全检验检测中心 一种蔬菜有机肥及其制备方法
WO2023020745A1 (en) * 2021-08-17 2023-02-23 Sabic Global Technologies B.V. Process for the production of shaped objects of ultra-high molecular weight polyethylenes
CN116005031A (zh) * 2022-12-23 2023-04-25 深圳稀导技术有限公司 一种陶瓷轴承制造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE356716C (de) 1919-05-15 1922-07-27 Andre Gueret Verfahren und Maschine zur Herstellung von Legierungen und Agglomerierungen aus pulverfoermigen Metallen
US3065073A (en) * 1958-06-09 1962-11-20 Aluminium Ind Ag Method for producing composite bodies of aluminum and sintered aluminum powder
FR1328785A (fr) 1961-07-15 1963-05-31 Procédé et outil de façonnage pour la fabrication d'objets creux ou massifs en matières thermoplastiques ou thermodurcissables
DE1483706B2 (de) * 1965-04-01 1970-04-02 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Mehrschichten-Verbundmetall, insbesondere für hochbelastbare elektrische Kontakte und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1704144A1 (de) 1967-07-14 1971-05-06 Kabel Metallwerke Ghh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formkoerpern aus Polyamiden
CA989127A (en) 1971-03-01 1976-05-18 Norbert L. Bradley Scrapless forming of plastic articles
DE2611420C3 (de) 1976-03-18 1979-07-26 Vereinigung Zur Foerderung Des Instituts Fuer Kunststoffverarbeitung In Industrie Und Handwerk An Der Rhein.- Westf. Technischen Hochschule Aachen E.V., 5100 Aachen Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Polymeren durch Schlagschmelzen von pulver- oder granulatförmigen Rohstoffen
CH625442A5 (ko) * 1977-07-04 1981-09-30 Cerac Inst Sa
GB1582757A (en) 1977-10-17 1981-01-14 Aluminum Co Of America Method of pressing and forging metal powder
GB2193148A (en) * 1985-03-04 1988-02-03 Univ Queensland Dynamically loading solid materials or powders of solid materials
US4695321A (en) * 1985-06-21 1987-09-22 New Mexico Tech Research Foundation Dynamic compaction of composite materials containing diamond
US4717627A (en) * 1986-12-04 1988-01-05 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Dynamic high pressure process for fabricating superconducting and permanent magnetic materials
FR2697184B1 (fr) * 1992-10-28 1994-12-30 Univ Nantes Procédé de fabrication de matériaux, d'intérêt biologique simples ou multiphasés.
JPH11508187A (ja) * 1995-06-21 1999-07-21 ヒドロプルソール アーベー 衝撃装置
SE513170C2 (sv) * 1998-11-19 2000-07-17 Hydropulsor Ab Material och anordning för defromation av en materialkropp

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101293855B1 (ko) * 2012-01-12 2013-08-07 김영국 2사이클 엔진방식을 이용한 유기재료 및 무기재료 분말의 고화성형 장치

Also Published As

Publication number Publication date
NO20030388L (no) 2003-03-21
PL365560A1 (en) 2005-01-10
ZA200301478B (en) 2004-02-05
EP1417057A1 (en) 2004-05-12
NO20030389L (no) 2003-03-19
NO20030390D0 (no) 2003-01-24
KR20030023715A (ko) 2003-03-19
EP1399599A1 (en) 2004-03-24
NO20030388D0 (no) 2003-01-24
BR0112749A (pt) 2003-09-16
WO2002008478A1 (en) 2002-01-31
ZA200301474B (en) 2004-02-05
AU2001282737A1 (en) 2002-02-05
EP1385660A1 (en) 2004-02-04
MXPA03001664A (es) 2004-11-01
US20040164442A1 (en) 2004-08-26
ZA200301473B (en) 2004-02-05
TW509603B (en) 2002-11-11
PL365534A1 (en) 2005-01-10
CA2417095A1 (en) 2002-01-31
JP2004504195A (ja) 2004-02-12
NO20030391D0 (no) 2003-01-24
KR20030036642A (ko) 2003-05-09
WO2002007917A1 (en) 2002-01-31
PL365427A1 (en) 2005-01-10
NZ524335A (en) 2004-11-26
ZA200301472B (en) 2004-02-05
PL365527A1 (en) 2005-01-10
US20040164448A1 (en) 2004-08-26
NO20030391L (no) 2003-02-20
AR033990A1 (es) 2004-01-21
MXPA03001666A (es) 2004-11-01
CA2417094A1 (en) 2002-01-31
BR0112743A (pt) 2003-09-16
NO20030387L (no) 2003-03-21
CN1462215A (zh) 2003-12-17
CA2417158A1 (en) 2002-01-31
TW558461B (en) 2003-10-21
BR0112751A (pt) 2003-09-16
EP1417058A1 (en) 2004-05-12
CN1458871A (zh) 2003-11-26
ZA200301477B (en) 2004-02-05
CN1462214A (zh) 2003-12-17
AU2001280348A1 (en) 2002-02-05
JP2004504156A (ja) 2004-02-12
JP2004504489A (ja) 2004-02-12
JP2004504183A (ja) 2004-02-12
TW558460B (en) 2003-10-21
CN1457277A (zh) 2003-11-19
MXPA03001625A (es) 2004-09-10
KR20030022321A (ko) 2003-03-15
PL365320A1 (en) 2004-12-27
AU2001272878A1 (en) 2002-02-05
AR033991A1 (es) 2004-01-21
AU2001282738A1 (en) 2002-02-05
BR0112753A (pt) 2003-09-30
MXPA03001667A (es) 2004-11-01
BR0112744A (pt) 2003-09-16
AR033546A1 (es) 2003-12-26
JP2004504184A (ja) 2004-02-12
US20050012231A1 (en) 2005-01-20
CA2417157A1 (en) 2002-01-31
KR20030022320A (ko) 2003-03-15
RU2003105284A (ru) 2005-01-10
SE0002770D0 (sv) 2000-07-25
TW539601B (en) 2003-07-01
AR029985A1 (es) 2003-07-23
MXPA03001624A (es) 2004-09-10
AR029986A1 (es) 2003-07-23
CN1455820A (zh) 2003-11-12
NO20030390L (no) 2003-02-21
WO2002007910A9 (en) 2003-05-01
AU2001280347A1 (en) 2002-02-05
TW546390B (en) 2003-08-11
WO2002007910A1 (en) 2002-01-31
EP1377401A1 (en) 2004-01-07
WO2002007916A1 (en) 2002-01-31
NO20030387D0 (no) 2003-01-24
NO20030389D0 (no) 2003-01-24
WO2002007911A1 (en) 2002-01-31
CA2417218A1 (en) 2002-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20030023714A (ko) 응집에 의한 금속체의 제조 방법 및 제조된 금속체
US20050220658A1 (en) Process for producing a high density by high velocity compacting
JP4507348B2 (ja) 高密度鉄基粉末成形体および高密度鉄基焼結体の製造方法
AU2003206280A1 (en) A process for producing a high density by high velocity compacting

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid