KR20040091627A - 안정화된 입자 크기의 난융 금속 분말 야금 밀 제품 - Google Patents

안정화된 입자 크기의 난융 금속 분말 야금 밀 제품 Download PDF

Info

Publication number
KR20040091627A
KR20040091627A KR10-2004-7011314A KR20047011314A KR20040091627A KR 20040091627 A KR20040091627 A KR 20040091627A KR 20047011314 A KR20047011314 A KR 20047011314A KR 20040091627 A KR20040091627 A KR 20040091627A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
niobium
ppm
low oxygen
refractory metal
Prior art date
Application number
KR10-2004-7011314A
Other languages
English (en)
Inventor
아이몬폴알.
골드버그호와드브이.
말렌리차드
모스토마스에이.
쿠마프라바트
울렌허트헤닝
Original Assignee
에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨
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 에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨 filed Critical 에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨
Publication of KR20040091627A publication Critical patent/KR20040091627A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14—Treatment of metallic powder
    • B22F1/145—Chemical treatment, e.g. passivation or decarburisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0031—Matrix based on refractory metals, W, Mo, Nb, Hf, Ta, Zr, Ti, V or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F2003/1032—Sintering only comprising a grain growth inhibitor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/002—Tools other than cutting tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Abstract

본 발명은 분말 금속(P/M) 밀 제품 그리고 고온 분야에서 요구되는 바와 같은 난융 금속 입자 크기 안정화를 달성하는 공동 조립을 위한 산화물 첨가제(MgO, SiO2및 Y2O3등)를 사용하여 저산소(<400 ppm) 난융 금속 또는 그 합금으로부터 이러한 제품을 조립하는 방법에 관한 것이다. 하나의 이러한 제품이 입자 크기 안정제로서 산화물 입자를 함유하는 작은 입자 크기를 갖는 시트이다. 이러한 제품은 밀 제품 내의 분말의 난융 금속 유도체 내에서 그리고 큰 편의 시트(측방향 치수)로서 구매 가능하면 양호한 기계적 성질 및 낮은 산소 함량을 갖는다. 금속 분말은 상이한 방법에 의해 23 ㎏(50 파운드) 이상의 중량을 가질 수 있는 시트 바에 압밀된다.

Description

안정화된 입자 크기의 난융 금속 분말 야금 밀 제품{STABILIZED GRAIN SIZE REFRACTORY METAL POWDER METALLURGY MILL PRODUCTS}
난융 금속의 사용자는 탄탈(tantalum)을 니오븀(niobium)으로 대체하는 데 오랫동안 지속되는 관심을 갖고 있었다. 이러한 탄탈의 대체를 위한 하나의 구동력은 탄탈의 제한된 효용성뿐만 아니라 가격이다. 다수의 밀 제품은 조립 및/또는 사용에서 고온 노출을 포함한다. 고온은 입자 성장을 유발시킬 수 있다. 다양한 분야에서, 이러한 입장 성장의 결과로서의 큰 입자는 재료의 성능에 불리하다. 이는 탄탈에 대한 니오븀 대체의 제한이었다. 다른 제한은 조립되었을 때의 니오븀 및 그 합금의 낮은 강도 및 경도를 포함한다.
기존에, 관심 영역은 합성 퍼니스 부품, 소결 트레이 그리고 합성 다이아몬드를 제조하는 데 사용되는 것과 같은 딥 드로잉 컵(deep drawn cup)을 포함한다. 이들 제품은 작은 입자 크기를 갖는 재료를 요구한다. 퍼니스 부품은 특히 기계적성질의 조기 악화를 방지하기 위해 재료가 서비스 중 느린 입자 성장을 가질 것을 요구한다.
안정화된 입자 크기를 갖는 기존의 탄탈 재료는 합금 첨가물 또는 다른 인공물로 인해 와이어 또는 시트를 위해 사용된다. 일 실시예 또는 상호 작용의 상태에서, SiO2는 입자 안정제로서 사용된다. 입자 크기가 안정화된 탄탈 분말 야금(P/M) 재료를 위한 이러한 제조 방법의 단점은 탄탈에 대해 14 ㎏(30 파운드) 그리고 니오븀에 대해 대략 7 ㎏(15 파운드)의 로트(lot) 크기로 제한된다는 점이다. 각각 454 ㎏(1000 파운드)의 탄탈 그리고 227 ㎏(500 파운드)의 니오븀까지의 로트 크기로 제조하는 것이 바람직하다.
큰 P/M 시트 크기/스트립 길이를 위한 기존의 제조 방법은 큰 편의 시트 또는 긴 코일의 시트에 동일한 낮은 수준의 산소 함량 및 양호한 기계적 성질을 제공할 수 없다.
본 발명의 목적은 큰 로트 내에서의 난융 금속의 조립으로의 분말 야금(P/M) 경로에 저산소 함량을 제공하고 최종 밀 제품에 저산소 함량을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 밀 제품 및 최종 밀 제품을 위한 P/M 소스에 더욱 미세한 입자 그리고 잉곳 소스 재료로써 달성되는 것보다 감소된 입자 성장을 제공하는 것이다.
이들 목적은 난융 금속 특히 니오븀 및 그 합금에 적용 가능하다.
본 발명의 후술된 목적뿐만 아니라 전술된 목적 그리고 다른 목적 및 장점은후술된 바와 같이 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명은 일반적으로 원소 금속 및 그 합금을 함유하는 난융 금속의 분말로부터 제조된 금속 밀 제품에 관한 것으로, 특히 고온 인가 용법 및/또는 고온 조립 공정이 적용되는 밀 제품 및 조립된 부품의 입자 크기 안정화를 위한 산화물 도펀트(dopant0의 사용에 관한 것이다.
도1은 안정화된 입자 크기의 분말을 생성시키는 본 발명의 공정을 도시하는 흐름도이다.
도2 내지 도4는 안정화된 입자 크기의 분말로 제조된 제품을 생성시키는 압밀 단계의 예를 도시하는 흐름도이다.
본 발명은 난융 금속 분말로부터 금속 밀 제품을 제조하는 공정에 관한 것으로, (a) 저산소 난융 금속 분말을 제공하는 단계와, (b) 분말을 압밀하기 전 저산소 난융 금속 분말에 입자 성장 억제제를 첨가하는 단계와, (c) 열간 정수압 가압 성형, 압출 또는 또 다른 열기계 가공 공정에 의해 분말을 압밀하는 단계와, (d) 후속의 열기계 처리를 압밀된 분말에 적용함으로써 밀 제품을 형성하는 단계를 포함한다.
입자 성장 억제제는 압밀 전 SiO2또는 Y2O3등의 억제제를 혼합하거나 마그네슘이 니오븀 분말로부터 산소를 포획하고 탈산 공정 중 마그네슘 산화물을 형성하도록 첨가되는 탈산 공정의 잔여물로서 니오븀 분말에 첨가된다.
분말은 열간 정수압 가압 성형(HIP), 압출 또는 다른 열기계 가공 공정에 의해 압밀된다. 이러한 압밀 방법은 적절한 P/M 시트 바에 318 ㎏(700 파운드) 예컨대 227 ㎏(500 파운드), 454 ㎏(1000 파운드) 이상까지의 중량을 제공할 수 있다. P/M 시트의 후속의 열기계 처리가 잉곳 소스로부터의 금속에 대해 P/M 유도 난융 금속에도 적용된다.
본 발명은 고온 노출 중 니오븀 P/M 시트에서 입자 성장을 억제한다. 저산소 니오븀 분말(<약 400 ppm, 바람직하게는 <200 ppm)이 출발 재료로서 필요하다. 산소 함량이 높은 분말은 완전 치밀화로 압밀될 수 없고/없거나 양호한 기계적 성질을 나타내지 않을 것이다.
본 발명은 난융 금속 분말로부터 금속 밀 제품을 제조하는 공정에 관한 것으로, (a) 저산소 난융 금속 분말을 제공하는 단계와, (b) 분말을 압밀하기 전 저산소 난융 금속 분말에 입자 성장 억제제를 첨가하는 단계와, (c) 열간 정수압 가압 성형, 압출 또는 또 다른 열기계 가공 공정에 의해 분말을 압밀하는 단계와, (d) 후속의 열기계 처리를 압밀된 분말에 적용함으로써 밀 제품을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 이러한 공정으로부터 제조된 제품에 관한 것이다.
저산소 니오븀 분말은 본 발명에 따라 사용될 때 사용자가 본 발명의 목적을 충족시키게 할 수 있는 임의의 분말이다. 본 발명의 안정화된 입자 크기를 갖는 금속 분말은 바람직하게는 미국 특허 제6,261,337호에 논의된 바와 같은 다음의 절차를 통해 생성되며, 이는 전체적으로 여기에 수록되어 있다. 또한, 니오븀 합금도 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 니오븀 분말을 사용하는 대신에, 하프늄, 몰리브덴, 레늄, 탄탈, 텅스텐, 바나듐 및 지르코늄 금속으로부터 제조된 분말이 사용될 수도 있다.또한, 이들 금속의 합금이 사용될 수도 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 저산소 니오븀 및 입자 성장 억제제 분말(예컨대, SiO2또는 Y2O3)이 입자 크기 억제제를 갖는 저산소 분말을 형성하도록 혼합된다. 도2 내지 도4는 마스터 혼합물과의 압밀을 도시하고 있다. 혼합 및 압밀의 물리적 공정은 분말 금속 시트 바에서 입자 성장 억제 입자의 균일한 분포를 달성한다. 분말은 미국 특허 제6,261,337호에 기재되고 여기에 기재된 공정에 의해 제조된다.
이들 분말은 원하는 합금 조성을 생성시키도록 혼합된다. 다음에, 분말은 진공 캔 내에서 밀봉되고, 원하는 온도까지 가열되고 압출비가 적어도 8:1이 되도록 압출된다. 이는 니오븀 및 함유된 억제제를 완전히 압밀하도록 수행된다. 캔은 압연 작업 직전 또는 직후 제거될 수 있다.
전술된 공정은 최종 재료 내에서 더욱 안정된 입자 크기, 더욱 균일한 재료 특성(극한 인장 강도 및 경도), 낮은 제조 비용, 섬유 크기의 양호한 제어 그리고 합금 개질 및 특성의 제어를 위한 큰 융통성의 장점을 제공할 수 있다.
니오븀 및 입자 억제제 예컨대 실리콘의 분말 혼합물로부터 생성된 니오븀 시트가 입자 성장, 극한 인장 강도 및 경도를 위해 시험된다. 시험 결과는 표1에 제시되어 있다.
실리콘(ppm) 1065℃@90분(ASTM) 1150℃@180분(ASTM) 1300℃@180분(ASTM) 극한 인장강도(KSI) 경도(VICKERS)
0 9.5 9.5 7.5 49.3 114
150 9.5 9.0 8.0 50.3 117
300 9.5 9.5 8.5 49.5 125
Nb I/M 5.5 <1 <1 32 72
0, 150 및 300 ppm의 입자 성장 억제제 바람직하게는 실리콘을 갖는 P/M 시트는 0.015 인치의 두께까지 열기계 처리되고 대략 ASTM 9.5의 입자 크기를 생성시키도록 90분 동안 1065℃에서 소둔(aneal)된다. 잉곳 야금(I/M)으로부터 생성된 니오븀 시트는 동일한 소둔 열처리 하에서 대략 ASTM 5.5의 입자 크기를 갖는다. P/M 및 I/M 시험 샘플에는 180분 동안 1150℃ 그리고 180분 동안 1300℃에서 추가의 소둔 열처리가 적용된다. P/M 시험 샘플은 ASTM 1보다 거친 입자 크기를 나타내는 I/M 시험 샘플에 비해 ASTM 7.0보다 큰 입자 크기를 나타낸다.
추가로, 49.3 KSI, 50.3 KSI 및 49.5 KSI의 높은 P/M 극한 인장 강도 그리고 114 VHN, 117 VHN 및 125 VHN의 경도는 32 KSI의 극한 인장 강도 및 72 VHN의 경도의 전형적인 I/M 재료보다 상당한 개선이다. P/M 재료의 열처리 후 미세한 입자 크기 그리고 개선된 인장 강도 및 경도는 큰 양의 변형이 딥 드로잉된 다이아몬드 컵 또는 커패시터 캔 등의 조립 중 요구되는 분야에서 I/M 재료에 비해 상당한 장점이다.
대신에, 혼합된 분말은 도2에 도시된 바와 같이 캐닝 및 압출 전 바 내로 정수압 가압 성형될 수 있다. 이러한 방법의 장점은 압밀을 보조하고 압출 당 수율을 증가시키도록 압출 전 컴팩트 내로 높은 중량을 놓는 것이다.
이제, 도1을 재참조하면, 니오븀 하이드라이드 분말은 칼슘 또는 마그네슘 바람직하게는 마그네슘 등의 산소에 대한 높은 친화도를 갖는 금속도 담은 진공 챔버 내로 놓인다. 바람직하게는, 출발 하이드라이드 분말은 약 1000 ppm보다 적은 산소 함량을 갖는다. 챔버는 수소를 제거하도록 탈수 온도까지 가열되고, 약 400 ppm보다 적고 바람직하게는 200 ppm보다 낮고 그리고 더욱 바람직하게는 100 ppm보다 낮은 목표의 감소된 산소 함량을 갖는 니오븀의 분말 또는 니오븀의 합금을 생성시키도록 탈산 온도까지 가열된다. 다음에, 산소를 함유하는 마그네슘은 증발에 의해 그리고 후속적으로 분말의 선택적 화학 침출 또는 용해에 의해 금속으로부터 제거된다.
예컨대, 400 ppm보다 적은 산소를 갖는 니오븀 분말은 아르곤의 분압 하에서 니오븀 하이드라이드의 탈산에 의해 생성될 수 있다. 니오븀 하이드라이드 분말은 0.3 중량% 마그네슘으로써 혼합되고, 진공되어 아르곤으로써 재충전되는 진공 퍼니스 리토르트 내에 놓인다. 퍼니스 내의 압력은 아르곤 유동 및 진공 펌프 운영으로써 약 100 마이크론으로 설정된다.
퍼니스 온도는 대략 50℃ 증분으로 약 650℃까지 상승되고, 온도가 평형될 때까지 유지되고, 대략 50℃ 증분으로 950℃까지 상승된다. 온도가 950℃에서 평형될 때, 약 2시간 동안 유지된다. 이러한 유지 후, 퍼니스는 폐쇄된다. 퍼니스가 냉각되면, 그 분말 함량은 리토르트로부터 제거된다.
다음에, 산소를 함유하는 마그네슘은 300 ppm보다 적은 산소 함량을 갖는 최종 니오븀 분말을 생성시키도록 산 침출에 의해 금속 분말로부터 제거된다.
전술된 바와 같이, 형성된 니오븀의 분말 금속 제품을 생성시키는 공정에서, 금속 하이드라이드 분말은 약 400 ppm보다 적은 산소 함량까지 탈산된다. 분말은 약 400 ppm보다 낮거나, 약 300 ppm보다 낮거나, 약 200 ppm보다 낮거나, 약 100 ppm보다 낮지만, 다수의 분말 야금 목적을 위해 약 100 ppm 내지 150 ppm 사이의 산소 함량을 갖는 니오븀 또는 합금 제품을 형성하도록 압밀된다. 본 발명에 따르면, 안정화된 입자 크기를 갖는 형성된 난융 금속 제품(니오븀 제품)이 임의의 공지된 분말 야금 기술에 의해 전술된 바와 같이 처리됨에 따라 금속 하이드라이드 분말로부터 생성될 수 있다.
이러한 제품을 형성하는 데 사용되는 예시적인 이들 분말 야금 기술들은 단계들이 성능의 순서로 나열된 다음의 것이다. 다음의 단일 기술 또는 일련의 기술들 중 임의의 것이 본 발명에서 이용될 수 있다. 즉, 냉간 정수압 가압 성형, 소결, 캡슐화, 열간 정수압 가압 성형 및 열기계 처리; 냉각 정수압 가압 성형, 소결, 열간 정수압 가압 성형 및 열기계 처리; 냉간 정수압 가압 성형, 캡슐화, 열간 정수압 가압 성형 및 열기계 처리; 냉간 정수압 가압 성형, 캡슐화 및 열간 정수압 가압 성형; 캡슐화 및 열간 정수압 가압 성형; 냉간 정수압 가압 성형, 소결, 캡슐화, 압출 및 열기계 처리; 냉간 정수압 가압 성형, 소결, 압출 및 열기계 처리; 냉간 정수압 가압 성형, 소결 및 압출; 냉간 정수압 가압 성형, 캡슐화, 압출 및 열기계 가압 성형; 냉간 정수압 가압 성형, 캡슐화 및 압출; 캡슐화 및 압출; 기계 가압 성형, 소결 및 압출; 냉간 정수압 가압 성형, 소결, 캡슐화, 단조 및 열기계 처리; 냉간 정수압 가압 성형, 캡슐화 및 단조; 냉간 정수압 가압 성형, 소결 및단조; 냉간 정수압 가압 성형, 소결 및 압연; 캡슐화 및 단조; 캡슐화 및 압연; 냉간 정수압 가압 성형, 소결 및 열기계 처리; 기계 가압 성형 및 소결; 그리고 기계 가압 성형, 소결, 재가압 성형 및 재소결; 압밀, 가열 및 변형의 다른 조합도 이용될 수 있다.
안정된 입자 크기를 갖는 형성된 니오븀 제품의 생성은 컴팩트를 형성하는 각종의 공지된 니오븀 분말의 냉간 정수압 가압 성형, 컴팩트를 치밀화하는 열간 정수압 가압 성형(HIP) 그리고 도3에 도시된 바와 같이 추가의 치밀화 및 결합의 완료를 위한 분말 컴팩트의 열기계 처리에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 입자 크기 억제제를 갖는 니오븀 분말이 직사각형 바람직하게는 둥근 단면을 갖는 컴팩트로 60,000 psi 및 실온에서 냉간 정수압 가압 성형되고, 밀폐 방식으로 캡슐화되고, 4시간 동안 40,000 psi 및 1300℃에서 열간 정수압 가압 성형(HIP)된다. HIP된 컴팩트는 캡슐화 해제되고 열기계 처리 단계에 의해 시트 또는 포일로 변환된다.
300 ppm보다 적은 산소 함량을 갖는 니오븀 분말을 사용하여 냉간 정수압 가압 성형, 소결 및 열기계 처리의 도4에 도시된 바와 같은 유사한 공정이 바 형상 예비 성형체로 60,000 psi의 냉간 정수압 가압 성형에 의해 수행될 수 있다. 이러한 예비 성형체는 약 95% 이론 밀도(Th)의 밀도 그리고 400 ppm 미만의 산소를 갖는 예비 성형체를 나타내도록 약 0.001 토로 미만의 진공에서 2시간 동안 1500℃에서 소결된다. 소결된 예비 성형체는 열기계 처리 단계에 의해 시트 및 포일로 변환된다.
열간 압출 및 열기계 처리에 의해 안정된 입자 크기를 갖는 형성된 니오븀 시트 또는 포일의 생성이 출발 분말로서 400 ppm보다 적은 산소 함량을 갖는 니오븀 분말을 사용하여 수행될 수 있다. 다음에, 이러한 분말은 밀폐 방식으로 캡슐화될 수 있고, 400 ppm보다 적은 산소 함량을 갖는 압출 제품을 생성시키도록 1000℃에서 직사각형 또는 바람직하게는 둥근 다이를 통해 압출될 수 있다. 압출 제품은 열기계 처리에 의해 시트 또는 포일로 변환될 수 있다.
산소 함량이 400 ppm보다 적은 니오븀 시트 또는 포일이 냉간 정수압 가압 성형, 열간 압출 및 열기계 처리에 의해 생성될 수 있다. 냉간 정수압 가압 성형에 의해 제조된 이러한 컴팩트는 밀폐 상태로 캡슐화될 수 있고, 열기계 처리 단계에 의해 시트 및 포일로 변환될 수 있는 산소 함량이 약 300 ppm인 압출 제품을 생성시키도록 1000℃에서 압출될 수 있다.
안정된 입자 크기를 갖는 니오븀 제품이 기계적 가압 성형, 소결, 재가압 성형 및 재소결에 의해 준비될 수 있다.
400 ppm보다 적은 산소 함량을 갖는 니오븀 분말 혼합물은 출발 분말로서 이용될 수 있다. 이는 다이 내에 놓이고 단축 압력을 사용하여 기계적으로 가압 성형된다. 다음에, 가압된 태블릿은 약 0.001 토르 미만까지 진공된 진공에서 2시간 동안 1500℃에서 소결되어야 한다. 다음에, 소결된 태블릿은 약 재가압 성형되고 0.001 토르 미만까지 진공된 진공에서 2시간 동안 1500℃에서 재소결된다.
재소결된 태블릿은 약 400 ppm보다 적은 산소 함량을 갖고 형성된 니오븀 제품을 생성시키도록 열기계 처리를 위해 적절하다.
일 실시예에서, 구리 또는 강철 용기가 니오븀 분말로써 충전되고, 진공되고, 밀봉되고, 10:1 압출비를 제공하도록 다이를 통해 압출된다. 구리 용기는 산 처리에 의해 제거되고 압출된 바는 시트 형태 플랫으로 열기계 처리된다. 또 다른 실시예에서, 강철 용기가 니오븀 분말로써 충전되고, 진공되고, 밀봉되고, HIP된다. 강철 용기는 기계 가공되고 HIP된 편은 강철 형태 플랫으로 기계적으로 처리된다.
소둔(aneal)이 2개의 변형 단계들 사이에서 재료의 가공성을 개선시키는 데 또는 최종 소둔이 필요하지 않더라도 재결정을 통한 입자 크기 및 조직을 조절하는 데 사용될 수 있다. 분말이 (대개 고온 환경으로부터 보호하도록) 압밀 중 캐닝될 때, 캔은 니오븀에 결합된다.
또 다른 실시예에서, 이러한 공정은 전형적으로 23 ㎏(50 파운드) 이하인 시트 제조를 위한 종래의 P/M 공정보다 높은 수율이 가능한 양호한 기계적 성질 그리고 작은 안정된 입자 크기를 갖는 큰 크기[>45 ㎏(100 파운드)]의 P/M 시트를 제공한다. 400 ppm보다 적으며 바람직하게는 150 ppm보다 적은 비구상 입자이고 250 마이크론 FAPD(피셔 평균 입자 직경)보다 작은 크기의 저산소 니오븀이 여기에서 설명된 공정마다 제공된다. 산소 함량이 높은 분말이 완전 치밀화로 압밀될 수 없고/없거나 양호한 기계적 성질을 나타내지 않는다. 분말은 HIP(고온 정수압 가압 성형)에 의해 또는 압출에 의해 완전 치밀화로 압밀된다. 모든 압밀 방법은 적절한 P/M 시트 바에 수백 파운드까지의 중량을 제공할 수 있다.
P/M 시트 바의 열기계 처리는 표준 공정에 유사하다.
다수의 변동예 및 변형예가 본 발명으로부터 벗어나지 않고 명확하게 이루어질 수 있다. 따라서, 전술된 본 발명의 형태는 예시일 뿐이고 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것이 아닌 것이 명확하게 이해되어야 한다.

Claims (24)

  1. 난융 금속 분말로부터 금속 밀 제품을 제조하는 공정이며,
    (a) 저산소 난융 금속 분말을 제공하는 단계와,
    (b) 분말을 압밀하기 전 저산소 난융 금속 분말에 입자 성장 억제제를 첨가하는 단계와,
    (c) 열간 정수압 가압 성형, 압출 또는 또 다른 열기계 가공 공정에 의해 분말을 압밀하는 단계와,
    (d) 후속의 열기계 처리를 압밀된 분말에 적용함으로써 밀 제품을 형성하는 단계를 포함하는 공정.
  2. 제1항에 있어서, 난융 금속은 니오븀 또는 니오븀 합금인 공정.
  3. 제1항에 있어서, 난융 금속은 하프늄, 몰리브덴, 레늄, 탄탈, 텅스텐, 바나듐 및 지르코늄 금속, 전술된 금속의 합금, 그리고 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 공정.
  4. 제1항에 있어서, 분말을 압밀하기 전, 입자 성장 억제제는 (i) 분말과 억제제 성분 또는 (ⅱ) 탈산 공정의 잔여물을 혼합함으로써 분말에 첨가되는 공정.
  5. 제4항에 있어서, 잔여물은 탈산 공정에서 형성된 잔여물이며, 마그네슘이 니오븀 분말로부터 산소를 포획하도록 첨가되고 마그네슘 산화물이 탈산 공정 중 형성되는 공정.
  6. 제4항에 있어서, 억제제 성분은 SiO2, Y2O3및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 공정.
  7. 제1항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 400 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 공정.
  8. 제1항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 300 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 공정.
  9. 제1항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 200 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 공정.
  10. 제1항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 100 ppm 내지 약 150 ppm의 범위를 갖는 산소 함량을 갖는 공정.
  11. 제1항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 100 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 공정.
  12. 제1항에 있어서, 밀 제품은 산화물 입자를 함유하는 시트인 공정.
  13. 제1항에 있어서, 밀 제품은 포일인 공정.
  14. 제1항에 있어서, 밀 제품은 약 45 ㎏(100 파운드)의 중량을 갖는 시트인 공정.
  15. (a) 저산소 난융 금속 분말을 제공하는 단계와,
    (b) 저산소 난융 금속 분말에 입자 성장 억제제를, 분말을 압밀하기 전 첨가하는 단계와,
    (c) 열간 정수압 가압 성형, 압출 또는 또 다른 열기계 가공 공정에 의해 분말을 압밀하는 단계와,
    (d) 후속의 열기계 처리를 압밀된 분말에 적용함으로써 밀 제품을 형성하는 단계를 포함하는 공정으로부터 제조되는 안정화 입자 크기를 갖는 밀 제품.
  16. 제15항에 있어서, 난융 금속은 니오븀 또는 니오븀 합금인 하는 밀 제품.
  17. 제15항에 있어서, 난융 금속은 하프늄, 몰리브덴, 레늄, 탄탈, 텅스텐, 바나듐 및 지르코늄 금속, 전술된 금속의 합금, 그리고 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 밀 제품.
  18. 제15항에 있어서, 분말을 압밀하기 전, 입자 성장 억제제는 (i) 억제제 성분 또는 (ⅱ) 탈산 공정의 잔여물을 혼합함으로써 분말에 첨가되는 밀 제품.
  19. 제15항에 있어서, 잔여물은 탈산 공정에서 형성된 잔여물이며, 마그네슘이 니오븀 분말로부터 산소를 포획하도록 첨가되고 마그네슘 산화물이 탈산 공정 중 형성되는 밀 제품.
  20. 제18항에 있어서, 억제제 성분은 SiO2, Y2O3및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 밀 제품.
  21. 제15항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 400 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 밀 제품.
  22. 제15항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 약 300 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 밀 제품.
  23. 제15항에 있어서, 저산소 니오븀 분말은 시트 또는 포일인 밀 제품.
  24. 니오븀 분말로부터 금속 밀 제품을 제조하는 공정이며,
    (a) 약 400 ppm보다 작은 산소 함량을 갖는 저산소 니오븀 분말을 제공하는 단계와,
    (b) 분말을 압밀하기 전 (i) 억제제 성분 또는 (ⅱ) 탈산 공정의 잔여물을 혼합함으로써 저산소 니오븀 분말에 입자 성장 억제제를 첨가하는 단계로서, 상기 잔여물은 탈산 공정에서 형성된 잔여물이며, 상기 마그네슘이 니오븀 분말로부터 산소를 포획하도록 첨가되고 마그네슘 산화물이 탈산 공정 중 형성되는 첨가 단계와,
    (c) 열간 정수압 가압 성형, 압출 또는 또 다른 열기계 가공 공정에 의해 분말을 압밀하는 단계와,
    (d) 밀 제품을 형성하도록 후속의 열기계 처리를 압밀된 분말에 적용하는 단계를 포함하는 공정.
KR10-2004-7011314A 2002-01-23 2003-01-21 안정화된 입자 크기의 난융 금속 분말 야금 밀 제품 KR20040091627A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35114602P 2002-01-23 2002-01-23
US60/351,146 2002-01-23
PCT/US2003/001823 WO2003062482A2 (en) 2002-01-23 2003-01-21 Stabilized grain size refractory metal powder metallurgy mill products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040091627A true KR20040091627A (ko) 2004-10-28

Family

ID=27613465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2004-7011314A KR20040091627A (ko) 2002-01-23 2003-01-21 안정화된 입자 크기의 난융 금속 분말 야금 밀 제품

Country Status (16)

Country Link
US (1) US20050118052A1 (ko)
EP (1) EP1506322A2 (ko)
JP (1) JP2005516116A (ko)
KR (1) KR20040091627A (ko)
CN (1) CN1623005A (ko)
BR (1) BR0307073A (ko)
CA (1) CA2473493A1 (ko)
IL (1) IL162904A0 (ko)
MX (1) MXPA04007104A (ko)
NZ (1) NZ534212A (ko)
PL (1) PL371625A1 (ko)
RS (1) RS64904A (ko)
RU (1) RU2004125856A (ko)
TW (1) TWI262109B (ko)
WO (1) WO2003062482A2 (ko)
ZA (1) ZA200405764B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101364607B1 (ko) * 2013-09-11 2014-02-20 한국지질자원연구원 금속 몰리브덴 분말의 산소 저감에 의한 소결체의 결정립 미세화 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006517615A (ja) * 2003-01-31 2006-07-27 ハー ツェー シュタルク インコーポレイテッド 耐火金属アニーリングバンド
CN101808770A (zh) * 2007-10-15 2010-08-18 高温特殊金属公司 利用回收的废料作为源材料制备钽粉末的方法
US9238852B2 (en) * 2013-09-13 2016-01-19 Ametek, Inc. Process for making molybdenum or molybdenum-containing strip
CN106567048B (zh) * 2016-11-10 2018-11-27 洛阳科威钨钼有限公司 一种大型高纯钼合金旋转靶材的制造方法
US11274363B2 (en) * 2019-04-22 2022-03-15 Nxp Usa, Inc. Method of forming a sputtering target

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT386612B (de) * 1987-01-28 1988-09-26 Plansee Metallwerk Kriechfeste legierung aus hochschmelzendem metall und verfahren zu ihrer herstellung
US6261337B1 (en) * 1999-08-19 2001-07-17 Prabhat Kumar Low oxygen refractory metal powder for powder metallurgy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101364607B1 (ko) * 2013-09-11 2014-02-20 한국지질자원연구원 금속 몰리브덴 분말의 산소 저감에 의한 소결체의 결정립 미세화 방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW200307583A (en) 2003-12-16
PL371625A1 (en) 2005-06-27
JP2005516116A (ja) 2005-06-02
MXPA04007104A (es) 2004-10-29
CN1623005A (zh) 2005-06-01
NZ534212A (en) 2006-04-28
RS64904A (en) 2006-10-27
TWI262109B (en) 2006-09-21
CA2473493A1 (en) 2003-07-31
ZA200405764B (en) 2005-07-20
WO2003062482A3 (en) 2004-02-26
RU2004125856A (ru) 2005-06-10
US20050118052A1 (en) 2005-06-02
IL162904A0 (en) 2005-11-20
WO2003062482A2 (en) 2003-07-31
BR0307073A (pt) 2004-12-28
EP1506322A2 (en) 2005-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU766574B2 (en) Low oxygen refractory metal powder for powder metallurgy
US7767138B2 (en) Process for the production of a molybdenum alloy
US4612162A (en) Method for producing a high density metal article
US4851042A (en) Hardness and strength of heavy alloys by addition of tantalum
KR20040091627A (ko) 안정화된 입자 크기의 난융 금속 분말 야금 밀 제품
US3700434A (en) Titanium-nickel alloy manufacturing methods
EP0323628B1 (en) Fine grain tungsten heavy alloys containing additives
US5008071A (en) Method for producing improved tungsten nickel iron alloys
AU2003207637A1 (en) Stabilized grain size refractory metal powder metallurgy mill products
JPH0325499B2 (ko)
EP0326713A1 (en) Improved tungsten nickel iron alloys
JPH06100969A (ja) Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物焼結体の製造方法
JPS62188735A (ja) ＴｉＮｉ系合金線材又は板材の製造法
JP2515322B2 (ja) 焼結部材の製造方法
JP3413921B2 (ja) Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物焼結体の製造方法
JP2643329B2 (ja) 磁気特性および機械的強度に優れた希土類−コバルト系焼結磁石
KR850000618B1 (ko) 고밀도 분말소결 티타늄 합금 제조방법
JPH09172205A (ja) 熱電材料の製造方法
JPH0676642B2 (ja) 焼結高合金鋼の製造方法
JPS6330391B2 (ko)
JPH066763B2 (ja) 高強度アルミニウム合金焼結部材の製造方法
JP2002235103A (ja) 焼結体の製造方法及びこれにより製造される焼結体と磁歪材料
JPH07113134A (ja) 焼結チタン合金の製造方法
JPH0436403A (ja) 高強度構造部材の製造方法
JPH0257612A (ja) 加圧焼結法

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