KR20040030054A - 비균질적으로 녹는 성분의 균질 분포를 갖는 소결 금속부분과 이의 제조 공정 - Google Patents
비균질적으로 녹는 성분의 균질 분포를 갖는 소결 금속부분과 이의 제조 공정 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 균질하지 않게 녹는 성분이 균질 분포을 갖는, 근본적으로는 균질하지 않게 녹는 비철 금속 분말 혼합물 갖는 소결 금속부분에 관한 것으로, 이는 다음방식으로 생성된다. 즉, 혼하물을 갖는 높은 온도로 형형하게 프레스된 고체의 밀도를 실질적으로 대응하는 밀도를 얻기 위해 초기 재료을 연속적으로 평향압력으로 소결하고 융점, 바람직하기로는 금속 융점의 60%가지의 온도에서 분밞의 액체 상의 발생을 방지하는 상태에서 다이를 이용하고 소결윤곽을 형성하여 최종 윤곽을 처리한다.
Description
본명세서에서 사용된 비철이라는 용어는 대략 8wt%의 소량의 철(다시말해, 적은 소량의 철은 합금첨가물이어야 한다)을 함유하는 금속 혼합물을 의미한다.
균질하지 않게 녹는 금속 분말 혼합물로 된 소결 부분의 제조는 공지된 기술이다. 통상적으로, 뜨거운 평형 프레싱(HIP), 냉각 평형 프레싱(CIP) 뜨거운 소결은 분명한 해결책이다. 이들 공정의 모두는 금속 분말 혼합물이 완전히 녹는 것을 방지한다. 만일 완전히 녹는다면 분리현상이 발생할수 도 있기 때문이다. HIP 및 CIP을 이용하면, 부분이 압력실에서 불연속적으로 그리고 개별적으로 소결되어야 하는데, 일련의 형태의 생산을 위해 특별한 경우에만 생산이 허용가능하다.
무압력 가열 소결은 노력이 다소 덜 요구된다. 이 방법을 이용하여, 소결해야할 분말, 입상 및 그릿은 대체로 압축 지원 재료와 합께 단축으로 프레스되어 최종 윤곽에 가까운 형상을 형성한 다음 이 생성된 그린 압분체가 금속 분말의 녹는 또는 고체 온도의 2/3 과 4/5사이의 온도에서의 소결온도에서, 임의로는 보호대기에서 소결된다.
금속 분말을 압분하는 또 다른 공지된 기술은 분말 단조이다. 이는 또한 개별부분이 스웨이지에서 발생되는 불연속 공정이다.
일반적으로, 다중 위상 분말 및 분말 혼합물이 혼합물의 가장 낮은 녹는 성분의 녹는 또는 고체 온도 주위에서 소결된다. 용이하게 산화하는 재료의 경우에, 소결은 소결 온도에서 지연된 담금 시간 및 증가된 산화속도로 인해 보호 대기에서 흔히 발생한다. 그린 압분체의 압분화 다음에는 형성된 구조을 강화시키는 열처리가 행해진다. 다음에 마무리 또는 캘리브레이션이 행해지고 이동안해 소결된 부분이 최종형상으로 주어진다. 냉각동안 휘게 되는 뜨거운 소결된 부분의 경우, 이들 부가적인 작업이 비용이 많이들고 생산라인의 통합을 어렵게 한다.
일반적으로, 특히 비균질하게 녹는 분말 혼합물이 소결되는 경우, 비균질적으로 녹는 금속 혼합물을 이용한 공지된 방법을 이용하여 생긴 소결 부분은 흔히 성분의 상이한 분산 속도에의해 야기되고 혼합되지 않는 성분의 개별적인 상이한 비균질화적으로 결정화하는 다공 또는 분리영역을 갖는다. 이는 소결된 부분의 구조와 기계인 특성의 오래기간의 붕괴를 야기한다.
이 방법으로 생기 분말 소결부분의 특성은 발생을 예측할수 없는 이들 붕괴영역으로 인해 역효과가 발생하고 개변적으로 생긴 소결된 부분사이에서 큰차이가 발생하여 재료가 비균질화 영역을 따라 깨지는 경향이 발생하여 탄성도가 감소하게된다. 이는 소결된 부분이 기어 힐 및 펌프 힐과 같은 얼테 매팅 로드(altemating)로 작동되고 높은 낭비로 인해 비용이 증가하게 된다. 마지막으로 가열 비용은 열처리 및 소결자체의 여러 단계동안 높은 가열비용이 발생하고 종래의 뜨거운 소결은 에너지가 많이 소모된다.
본 발명은 균일하지 않은 비철 금속 분말 혼합물로부터 비균질하게 녹는 성분중 균질의 분포을 가진 소결 금속 부분에 관한 것은 물론, 이를 제조하는 공정에 관한 것이다.
도 1은 알루미늄 실리콘 합금의 종래의 소결 프레싱에 비교한 공정 단계의개략도.
도 2는 본 발명에 의한 방법후 및 종래의 소결후에 금속 형 캐스팅을 녹게 함으로써 발생한 AlSi14%합금으로부터의 고체 마이크로색션의 마이크로 사진을 도시한다.
도 3은 본 발명에 의한 부분을 가지는 뜨거운 압력 시험을 도시한다.
도 4는 소결에 의해 생성된 부분과 본 발명에 의한 방법에 의해 생성된 부분, 즉 100Cr6에 대한 AlSi14%의 마찰 계수 곡선의 도면.
도 5는 비균질 단면을 가진 소결 재품의 단면도.
도 6은 비균질 단면을 가진 소결 재품의 생성에서의 공정순서도.
결론적으로, AlSi14%형성된 부분의 생성을 기반으로 본 발명의 바람직한 실시예의 설명이 주어져서 뜨겁게 소결되지만 본 발명은 이 예 제한되지는 않지만 소결 가능한 금속 분말이 예를들어 Ti, Ta, Mg, Be, Cs, Cu와 같은 이 방법을 이용하여 처리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 설명에 의한 처리 과정의 개략도이다. 도시되어 있듯이, 이 방법은 다이판에 의해 근접된 소결형상으로부터 윤활유없이 소결 가능한 재료 혼합물의 연속평형 프레싱에의해 발생된 연속 소결 부분의 제조를 포함한다.
이러한 점에서, 더 균질적이고 더 균일한 금속 구조을 갖고 노력이 덜들고 비용이 절감되게 만들수 있는 소결된 부분을 생선하는 것이 본 발명의 과제이다.
이러한 과제는 분말의 유체상의 발생을 방지하는 조건하에서 물드을 통해 초기 금속 분말 혼합물의 주요 성분의 녹는점의 약 70%의 온도에서 연속 평형 압력으로 소결하하여 최종 윤곽에 가까운 소결된 윤곽이 형성된다.
더구나, 본발명은 최종 윤곽에 가까운 소결 금속 부분의 제조를 위한 공정에 관한 것으로 최종윤곽에 가깝지 않은 분말 압분체의 생성 다음식에의한 압력에서 연속 평형 압력소결을 특징으로 한다.
여기서 δγ(T)는 투사된 압력 소결온도에서의 재료의 항복 응력은 나타내고 D는 냉각의 형형으로 예비 압축된 초기 재픔의 상대 밀도이다. 이 상대밀도는 예비압축 초기 재품(ρ0)의 절대 밀도와 고체 합금(ρB)의 밀도의 몫이다.
압력소결작업은 두측의 개구된 몰드를 통하여 행해져서 소결된 윤곽을 형성한다. 소결된 윤곽을 절달하여 소결된 재품을 형성하고 이 소결된 윤곽 또는 소결된 재품을 열처리하고 이를 마루리한다.
장점의 개발은 독립항으로부터 알수 있을 것이다.
초기 금속 분말 혼합물의 주요성분의 녹는점의 약 70%까지의 온도에서의 일반적으로 연속적으로 평형의 압력 소결이 공정 파라미터에 적합된 가압 사출 프레스로 수행하는 것이 바람직하다.따라서 융점부근의 온도에서 균질하게 녹는 재료을 위해 이용되는 종래의 사출 몰딩은 사출의 과도한 가열로 인해 치수의 정밀도가 낮은 사출이 야기되어 이들 재품이 프레스나 단조로 마무리되어야 한다. 또한, 상기 식에 의해 이용된 매우 높은 압력에서의 연속 평형 압력 소결은 마찰로 인해 야기된 사출이 고려되어야 하는 온도를 선택할수 있게 한다. 초기 CIP의 실질적인 예열온도(Tγ)는 다음 식예 따라 결정된다.
여기서, T는 재료의 상승 온도에서의 항복점의 온도를 나타내고, QB는 초기 재료에 공급된 열량을 나타내고 Qλ는 공구 표면에 방출된 열량을 나타내고, I는 능동 공구 길이를 나타며 CB는 압축 속도를 나타낸다.
공정은 분말재료가 종래의 사출과는 달리 예열온도의 가능한 감소로 인해 적고 간단히 가열되는데, 프레스된 재료에 있어서의 균일하고 더 높은 온도 상승이 바람직하다.
본 발명에 의해 분말이 상대적으로 냉각될때 분말이 높은 압력에서 프레스되기 때문에, 유체상은 실질적으로 방지되고 금속 분말을 연속적이고 상대적으로 낮은 온도에서 소결하여 윤곽을 형성하는 놀라운 가능성이 있었고 이 분말은 주성분의 녹는점의 80%-90%의 온도에서 장시간 녹색의 압분체를 소결하는 공정에서 만 가능하다고 전에 채택되었다. 이 평형적으로 연속한 압력소결은 이들 상대적으로 낮은 온도에서 발생할수 있는 것을 전혀 기대할수 없어서 50-150μ의 평균 알갱이 크기를 갖는 미세한 초기 분말을 상용하여 Nabarro-Herrring 오프세 그리프(offset creep) 와 같은 뜨거운 평형 프레스로 알려진 부가적인 압축 기계를 이용할수있다.
이 공정은 혼합가능하지 않은 성분의 매우 균질한 분포을 특징으로 하는 보다 우수한 알캥이 구조을 갖는 소결부분을 생성하여 종래의 공정과 분발 단조 공정에 의해 발생한 소결부분과 비교하여 탄성특성과 연성이 향상되었다는 것을 알수 있다. 이는 개별적인 상의 분리와 조잡성을 야기하는 바고 그온도에 의존하는 체적 분산을 거의 완전히 압축함으로써 성취된다.
본 발명에 따라, 연속 평형 프레싱을 위해 이용된 바람직한 초기 재료는 미끄럼 추과, 윤활 또는 소결의 도움없이 공지된 프레싱 방사을 이용하여 압축된 분말 프레스 압분체이다. 이 분말 프레스 압분체는 특히 비균질소결 부품, 즉 합성 부분이 생성되어질 경우, 비균질 재료 분포을 이미 갖을수 있다.
일반적인 특성은 분말 금속파이프 또는 디스크에서 처럼 어떤 부식 안정성이 내부 또는 외부층에 요구되는 경우 상이한 화학적 또는 물리적으로 더 저항이 강한 재료의 외부채료층이 있다. 이 분말 프레스 압분체가 다음 다이판을 가진 프레스에서 평형적 생대적으로 냉각 프레스/소결되고 분리르 야기할수 있는 유체상의 발생없이 프레싱 동안 시어력으로 인해 성분의 알갱이 경계에서 결합 반작용을 받는다. 이 방법에서, 균질 소결 재품이 더 우수한 재료 특성으로 생길수 있다.
또 다른 실시예에서, 다이판에 의해 형성된 연속 생성된 소결된 재품은 미세 알갱이 상태가 담금질에 의해 성취되거나 한정된 열처리 예를들어 알루미늄 합금에 대한 T4열처리가 발생할수 있는 방식으로 제어된 냉각, 예를들어 물을 스프레이함으로써 냉각될수 있다. 이 냉각된 사출품이 기게적으로 여열될수 있다. 예를들어, 연속적으로 생기 윤곽형태의 소결 재품은 당업자가 아는 톱질, 워터 커팅, 레이저 커팅 또는 기타 방법에 의해 재품 높이가 통상적으로 절단된다. 연속적으로 생긴 소결 재품의 한정된 크기의 이들 단면이 마무리후, 예를들어 표면처리 또는 캘리브레이션이 이용될 수 있다. 이 방법을 이용하여 재품길이가 절된된 소결 재품은 열처리를 받아 재로구조을 변경하거나 탭퍼한다. 이 경우에 유체상이 발생하지 않도록 열처리가 되어야 한다.
본 발명에 의해 소결재품의 일반적인 형태의 마무리가 프레스상에서의 캘리브레이션이어 재품의 최종형태의 치수적으로 매우 근접한 공차를 얻은다. 머싱이 통상적으로 요되지 않는다.
사실, 주 성분의 융점의 최고 70%의 온도에서 소결이 이루어진 재품은 이미 최종윤곽을 갖는데 이는 마무리단계가 거의 노력이 요구되지 않는다는 것을 의미한다.
공정이 연속적이 때문에, 우수한 특성을 나타내는 소결 부분의 생산속도가소결 부분의 생성을 위한 불연속적 단축 또는 평형 프레싱 방법을 지금까지 이용 가능한 것보다 상대적으로 더 높다. 재품이 평형적으로 연속하는 압력소결이라는 사실 때문에, 유체상에서 분말성분의 확산으로 인한 더 높은 소결 온도에서 발생할수 있는 분리현사이 방지될 수 있다. 균질적으로 녹은 재료의 더 미세하고 더 균질한 구조가 상당한 분산 처리, 특히 압축의 최종단계에서의 체적분산이 더 많은 조잡을 야기할수 있고 분리를 갖는 결정화 현상이 발생할 수 있는 종래의 뜨거운 균형 프레싱 방법에서 보다 얻어진다. 본 발명에 의해 생긴 비균질적으로 녹는 금속 환합물로 된 소결부분이 기술 상태에 따른 방법을 이용하여 생선된 것보다 더 작업성과 좋고 더 유연하며 더 신장된것을 보여준다. 또 다른 생성 단계에서, 이것은 향상된 작업성이 나타난다. 이러한 성분을 이용하기 위해, 소결된 부분의 기게적인 파라미터, 탄성도, 장력 및 신장도가 매우바람직하게 영향을 받는다. 예를들어, 13중량 %을 갖는 아루미늄 합금으로된 압력없이 소결된 성분은 깨짐 신장도가 0.5%이하이고 본 발명에 의한 방법에 의해 발생한 아루미늄 합금으로 된 성분은 깨짐 값이 일반적으로 7-12%이다. 이 것은 녹는 상의 형성의 압축에 의해 형성되어 구조가 비균일적으로 부분적으로 결정화하지 않는다.
공정 기술에 관하여, 본 발명에 의해 발생된 소결부분의 재료 파라미터의 비산은 동이한 혼합물의 소결된 부분보다 매우 적다. 즉, 이들 부분은 종래의 HIP의 경우에서보다 더 근접한 재료 파라미터 제한을 갖는다. 녹는 상의 발생을 방지할 지라도, 경화 상과 같은 혼합할수 없는 성분은 물론 종래의 소결 방법에 따라 거의 접근할 수 없거나 접근할 수 없는 재료가 협체될 수 있어 균질화하게 분포된다. 일반적으로 이용되는 재료분말은 금속의 분말 혼합물 또는 이들의 합금 및 붕소탄화물, BN과 같은 손상 및 분열의 캐리어와 같은 또 다른 재료이다.
이 방식에서, 금속 매트릭스 혼합물을 생성할 수 있어서 제 2성분이 섬유형이거나 입자형이다.
섬유로서, 짧거나 긴 섬유가 첨가되거나 체적의 5-30%의 비율의 입자가 첨가될수 있다. 짧은 섬유 또는 위스커(whisker)는 섬유 직경의 100보다 상당히 짧은 길이를 갖는다. 길고 끊이없거나 연속 섬유는 섬유길이가 직경의 100배이상의 섬유이다. 섬유는 소결부분의 강도를 향상시키는 역할을 한다.
이 방법에 이해 보증된 동질의 고수준으로 인해, Ti 합금, 특히 용융금속에 의해 발생될 수 없는 고열 저장 능력을 가진 Co-Ti-B Mg+SiC, 붕소 탄화물, Al203 또는 AlPb합금은 물론, Ti/Nb합금, TiAl Nb 와 같은 일반적으로 소결된 합금이 처리될 수 있다. 즉, 소결 합성 재료 부분, 또는 베리늄 부분, 마그네슘부분이 연속적으로 생성될 수 있다. 일반적인 혼합물의 예는 Si, Mg, Cu, Zn, Fe을 갖는 알루미늄, 예를들어, 10-40%Si, Mg 0-3%, Cu 0-5%, Zn 및 Fe 0-7%을 갖는 알루미늄은 물론 마그네슘, 칼슘, 베리늄등과 같은 기타 경 금속 합금이다. 소결된 알류미늄 부분으로, AlSi, AlSiCu가 이용가능하다. 알류미늄 소결 재료, 즉, Al Cu 3.8-4.4, Mg 0.5-1.0을 갖는 AlCuMg: ALSi 0.4-0.8, Mg 0.5-1.0, AlZnMgCu0.05-0.6, Cu 0.25-1.6, Mg 0.1-1.5, Zn 1.5-8.0을 갖는 AlMgSi 약 7%Si이상을 갖는 AlSi가 이용가능하다. 특히, 본 발명은 기계가공하기 어려운 경금속 합금으로된 소결 경금속부분에 관한 것이다. 과공석 합금이 생성될수 있고 전문가는 그의 전문 지식때문에또 다른 장점을 알 것이다.
다음은 본 발명에 의해생긴 소결된 부분의 장점이다. 손상 또는 마모의 캐리어의 매우 미세하고 균일한 알갱이 크기, 마모 또는 손상의 매우 미세한 분포, 액화 또는 분리 없음, 완전한 균질화 구조는 물론 매우 높은 치수 정밀도등의 장점이 있고 뜨거운 소결로 발생하는 굽힘이 본 발명에 의한 방법에 의해 발생하지 않아서 치수적으로 매우 정밀한 부분의 생성을 야기한다. 본 발명에 의한 방법에서, 전의 분말 입자는 마이크로스코프하에서는 더 이상 검출되지 않는 반면, 이 구조의 매우 미세한 알갱이 구조가 이 방법으로 생긴 소결 합성물의 기계적인 강도을 강화시키는 신장된 변형을 갖는다. 마지막으로, 본 발명에 의한 소결된 부분은 분말 단조, 소결 또는 케스팅에 의해 생긴 동일한 재료 합성물의 신장보다 높은 적어도 150%이다.
마모 및 인열의 캐리어의 협체가 일반적이다. 마모 및 인열의 캐리어의 매우 섬세하고 균일한 알갱이 크기가 성취됨은 물론, 기타 방법에 비교하여 이의 매우 섬세한 분포가 성취된다. 액화 및 분리가 발생하지 않아 균일화 구조가 야기된다. 이 것은 매우 높은 치수 정밀도를 갖는 내마모성 소결 금속 성분의 제조를 위한 매우 간단한 공정이다. 과공석 합금이 또한 생성될 수 있다. 세라믹 섬유, 탄화 섬유 또는 경화 재료 섬유와 같은 섬유 소결에 의한 합체를 통해 더 높은 강도가 얻어진다. 다시말해, 장력의 향상, 항복점의 증가, 탄성 몰드의 증가, 향상된 고온 강도 및 그리프 저항을 갖고, 또한 열팽창계수의 감소를 가져온다. SiC입자, AIN, BN, TiB2, 붕소탄화물, SiO2, 텅스턴 탄화물이 마모 또는 인열의 캐리어와 경화재료, 탄화물 섬유, 금속섬유, 세라믹 또는 유리 섬유와 같은 섬유가 일반적이다.
적절한 금속상은 알루미늄, 티타늄, 동, 벨리늄, 마그네슘, 칼슘, 니켈, 리튬, 크롬, 몰리브덴, 텅스턴, 붕소, 니오브, 납, 아연 및 코발트로부터 선택될 수 있다.
용이하게 산화하는 Mg가 주 성분의 녹는점의 약 70%까지의 온도에서 소결되도록 선택되는 경우, 희유 기체, 질산, 이산화탄소와같은 불활성기체하에서 초기 금속 분말 혼합물의 주요 성분의 융점의 약 70%까지의 온도에서 연속 평형 압력 소결을 행하는 것이 또한 가능하다.
이 방법을 이용하면 상이한 합성물, 예를들어 층, 링 및 스트립을 가지는 소결부분의 여려 영역을 구성하는 합성물(바람직하기로는 분말 프레스 압분체)이가 소결되게 한다. 이것은 경화 층이 휠등을 절단하기위해 외부재료로 요구되지만 더 저렴하고 더 연질이고 더 탄성의 재료가 외부재료로 요구되는 경우 흥미롭다. 전에는 이러한 부분은 각각 생성되어야 했고 본 발명에 의한 공정은 조인트 평형 프레싱을 통해 한단계에서 발생을 허락하여 여러 재료을 함께 소결시킨다. 경화 절단 에지를 갖는 소결 부분이 다른 영역을 위해 이용되는 상이한 재료 성분으로부터 생성될 수 있다.
다른 목적, 특성 및 장점은 수반한 도면을 참고로하여 다음 설명 및 청구항을 참조하므로써 알수 있을 것이다.
예 1
AlSi14%소결된 디스크의 생성
초기재료, 즉, 13wt.%실리콘 분말을 가진 알루미늄의 균질하게 용해된 혼합물(AlSi만이 5-7%의 범위에서 균질하게 용해한다)이 균질하게 용해된 다음 분말 프레스에 이송되어 최종 윤곽에 가깝지 않은 분물 빌레트을 제조한다. 다음 고압하에서 냉각 압축되어 빌레트형 녹색의 압분체를 형성한다. 이 빌레트형 녹색의 압분체는 장치, 여기서는 압출 프레스에 이송되어 연속 평형 소결을 하고 다이판을 통해 프레스 될때 소결된다. AlSi14 소결된 부분이 연속 소결된 윤곽으로 주성분의 융점의 70%까지의 온도에서 다이판을 떠난다. 이 때 이 부분의 외부 윤곽은 최종형상에 가깝다. 연속적으로 소결된 윤곽이 요구된 디스크 높이에 따라 기계적으로 분리되고 재료 디스크가 30분 동안 250도에서 열처리된다. 소결된 디스크가 열처리 될 때 이 디스크는 150NK의 힘에서 캘리브레이션 프레스에서 치수가 측정된다. 즉 최종 형상이 매우 가까운 치수적인 공차로 성취된다. 동일한 성분으로 종래방식대로 뜨겁운 평형의 압축된 부분과는 달리, 이 방법으로 생성된 소결된 부분은 디갭슐화(decapsulate)하지 않고 캘리브레이션을 위해 적절한 유동 특성을 갖는다. 이들 은 다음 어떠한 따른 마무리없이 완성된 부분으로 이용될 수 있다.
예 2(비교시험)
AlSi14%소결된 부분이 종래의 방식대로 Hoechst Wqachs C 압축 보조 재료을 가지는 실리콘의 14wt.%을 가지는 알루미늄 분말로된 그린 압분체을 소결하고 프레싱하여 디스크가 생성된 다음, 이 디스크가 열처리단계에서 410도에서 20분동안 열처리되고 나서 소결노에서 590도에서 30분간 소결되어 비교재품으로 240분동안 400도에서 다시 한번 열처리된다.
도 2는 비교시험에 의한 종래의 뜨거운 소결로 발생된 AlSi소결된 알루미늄디스크와 본 발명에 의한 평형 프레싱에의해 발생된 AlSi소결된 디스크의 마이크로스트럭쳐의 비교를 도시한다. 본 발명에 의해 생성된 부분은 알갱이 크기가 작고 분종된 영역이 거의 없다. 다시말해 본 발명에 의해 생성된 소결 부분은 특성이 더 균질하다는 것이 분명하다.
도 3은 100Cr6에 대하여 본 발명에 의해 연속적으로 평평하게 압축 소결된 AlSi14%로 형성된 몸체와 뜨거운 형형 프레스된 AlSi14%로 형성된 몸체의 마찰게수를 도시한다.
균형 압력으로 소결된 재료는 처음에는 더 큰 표면 거칠기를 갖지만, 이 재료가 펼쳐져서 마찰 시험이 지속됨으로써 평형 압력으로 소결된 재료의 마찰계수는 뜨겁게 균형적으로 프래스된 재품의 마찰계수보다 작다. 이것은 평형적으로 압력 소결된 재료의 더 높은 연성을 나타낸다.
표1
(다른 진술이 없는 경우 온실 온도에서)(AlSi14%에 대한 재료 파라미터 범위)
합성물 HIP AlSi14 본발명에 의한 AlSi14 acc
강도 g/c.c 2.65 2.7
경도(브리넬) 95-150 80-105
장력 N/mm2210-250 260-280
항복점 N/mm2130-210 160-180
신장율 % 0.5 3-12
E-모듈 GPa <80 <80
Si 알갱이 크기(㎛에서의) 10-20 5-10
구조에 있어서의 Si 분포 상대적 균질 절대적 균질
150도에서의 표면압력 N/mm2780 550
-----------------------------------------------------------------------
표 1로 부터 본 발명에 의해 생긴 소결된 몸체는 낮은 비산을 갖는다. 다시말해, 이들 소결된 몸체는 더 정밀하게 설정될 수 있어서 낭비부분이 적게된다. 소결된 부분은 더 균질하고 더 신장될 수 있어서 강철 체인에 대한 체인 휠, 캠축조정 장치에서의 로우터와 스테이터 또는 오일 펌프 부품, 베어링 부품, 펌프휠등가 같은 기계적으로 스트레스 받는 부품에 특히 요구하듯이 향상된 탄성 작용을 제공한다.
마지막으로, 뜨거운 시험은 평형 압력으로 소결된 부분에 행해진다. 이는 생성된 AlSi14에 500 및 1000h동안 150도의 공기로 노출 한후에 특히 가열 압력 강도, 압력 신장율 또는 압력 항복점(표1)이 실질적으로 변경되지 않는다.
표 1에 의하면, 본 발명에 의해 생성된 평형으로 연속적으로 소결된 AlSi14 의 강도는 뜨거운 평형으로 가압된 부분의 강도보다 상당히 높다.
도 5는 상이한 재료 영역을 가는 본 발명에 의한 소결된 부분의 제조의 결과를 도시한다. 여기서 도 5a는 상이한 외부층을 갖는 둥근 소결된 부분의 단면도이고 도 5b는 두개의 층으로 된 정방형 소결 부분을 도시하고 도 5c는 상이한 층을 갖는 관형의 소결된 부분을 도시하고 도 5d는 소결된 부분의 스트립된 분포을 도시한다. 상이한 소결된 재료의 결합은 소결된 부분의 동시 생산이 가능하다. 예를들어, 분리 처리 단계로서 단단한 재료로 보강된 외부층의 적용은 직접적인 소결에 의한 적용을 이용하여 방지된다.
예3
경화 외부 재료와 용이하게 작업가능한 내부 재료로 소결된 재료의 생성
외부재료의 혼합물에 대한 2wt%실리콘 분말과 합금 AlMg1분말의 분말 합금과 외부 재료에 대한 알루미늄 분말과 40%SiC과의 분말 혼합물이 균질하게 혼합되고 코어로서 AlSi와 외부층으로서 AlSiC을 갖는 요구된 분말 빌래트을 발생하는 분할된 몰드에서 프레스된다. 분말 빌래트는 둥근 다이판을 갖는 연속 평형 프레스에 전달되어 주 성분의 녹는점의 70%까지의 온도에서 고압으로 처리되어 둥근 소결된 윤곽을 형성한다. 이 방법으로 생성된 소결된 윤곽이 워터 제트에 의해 높이가 15mm인 디스크로 절단된다. 이 디스크는 오일 및 물 펌프용 펌프 기어 휠로서 적절하고 상기 휠은 구멍을 드릴링하기 위한 용이하게 작업가능한 내부 존을 갖는 반면, SiC겨화부분 위상을 갖는 내부 존은 마찰에 의한 마모에 내성적이다.
본발명은 상술한 실시예에 한정하지 않고 여러 수정이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 경우 가능하다.
Claims (11)
- 비균일화 적으로 용해하는 비철 금속 분말 혼합물로부터 비균일화한 용해 성분 중의 균일화 분포을 가지는 소결 금속 부분은,금속 융점의 최고 70%, 바람직하기로는 금속 융점의 최고 60%의 온도에서 분말의 유체상의 발생을 방지하는 상태에서 다이판을 통해 동일한 혼합물의 뜨거운 평형적으로 가압된 고체의 강도에 실질적으로 상응하는 강도까지 최기 재료을 연속적으로 균형 가압 소결하고 최종 윤곽을 갖는 소결 윤곽을 생성함으로써 만들어 지는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1항에 있어서,재품의 길이 또는 높이와 같은 소결된 윤곽의 기계적인 처리하여 소결 제품을 만드는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1 또는 제 2항에 있어서,천연적으로 소결된 제품을 열처리하는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1 내지 제 3항 중 어느 한항에 있어서,소결된 금속 부분은 약 150%이상의 신장륭을 가지고 바람직하기로는 또거운 소결된 부분의 신장율보다 약 120%이상인 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1항에 있어서,피소결 재료 분말의 초기 혼합물은 금속 및 금속 합금은 물론, 소량의 합금 성분, 경화 재료 및 손상 및 마모의 캐리어 및 섬유로 구성된 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,하나이상의 금속은 Al,Ti, Cu, Mg, Be, Ni, Cr, Mo, W, 청동, Ni,Pb Co, Zn으로 부터 선택된 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 6항에 있어서,연속 압력 소결은 희유 기체 , 질산, 이산화탄소와같은 불활성 기체로 행해지는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,연속 냉각 균형처리을 위해 초기 제품으로 이용된 압분체는 상이한 재료 혼합을 갖는 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 8항에 있어서,소결 금속부분은 층, 스트립, 둥글게 포위된 형상, 다각형과 같은 상이한 구성을갖는 한정된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분.
- 제 1항 내지 제 9항중 어느 한항에 따라 최종 윤곽에 근접한 소결 금속 부분을 제조하는 공정에 있어서,분말 압분체을 생성하고 이 분말 압분체를 두개의 측이 개구된 몰드을 통해 연속적으로 냉각 평형 소결하여 고체의 밀도에 대응하는 밀도로 소결된 윤곽을 형성하고 이 소결된 윤곽을 절단하고 이 소결된 윤곽의 또는 소결된 제품을 열처리하고 이 를 마무리하는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분을 제조하는 공정.
- 제 10항에 있어서,상기 마무리는 캘리브레이션에서의 캘리브레이션 공정에서 캘리브레이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 소결 금속 부분을 제조하는 공정.
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