KR20100027320A - Manufacturing method of fe-based sintered body for filter and fe-based sintered body for filter - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a Fe-based sintered body for a filter which has a thermal resistance function, and a Fe-based sintered body for a filter manufactured thereby are provided to easily sinter using cylindrical high-temperature sintering equipment. CONSTITUTION: A manufacturing method of a Fe-based sintered body for a filter which has a thermal resistance function is as follows. A molding body is manufactured by mixing and molding powder of Fe based alloy and powder for sintering. A Fe-based sintered body for a filter is manufactured to sinter the molding body. The average particle size of the powder of Fe based alloy is 100mesh or more, and 100mesh or less. The average particle size of the powder for sintering is 250mesh or more, and 100mesh or less. The powder for sintering is composed of Mn powder 95~45 weight% and Sn powder 5~55 weight%.

Description

내열성 저하를 방지한 필터용 철계 다공질 소결체 제조 방법 및 이에 의하여 제조되는 필터용 철계 다공질 소결체{Manufacturing method of Fe-based sintered body for filter and Fe-based sintered body for filter}Manufacturing method of iron-based porous sintered body for filter which prevents deterioration of heat resistance, and iron-based porous sintered body for filter produced by the same {Manufacturing method of Fe-based sintered body for filter and Fe-based sintered body for filter}

본 발명은 철기지용 분말과 소결조제용 분말을 이용하여 필터용 철계 다공질 소결체를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조되는 필터용 철계 다공질 소결체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an iron-based porous sintered body for a filter using an iron base powder and a powder for sintering aids, and to an iron-based porous sintered body for a filter produced thereby.

종래부터 필터용 철계 다공질 소결체 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 필터용 철계 다공질 소결체가 알려져 있다.BACKGROUND ART A method for manufacturing an iron-based porous sintered body for a filter and an iron-based porous sintered body for a filter produced thereby are known.

필터용 철계 다공질 소결체는, 철기지용 분말을 소결함으로써 제조되나, 사용되는 철기지용 분말의 입자크기가 너무 작으면 적정한 통기성을 구현할 수 없어 문제가 되며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 철기지용 분말의 입자크기가 굵게 되면 소결성이 떨어지게 된다.The iron-based porous sintered body for the filter is manufactured by sintering the iron base powder, but if the particle size of the iron base powder used is too small, it becomes a problem because it can not implement the proper air permeability, in order to solve this problem, the particle size of the iron base powder When the thickness is thick sintering is poor.

따라서 필터용 철계 다공질 소결체를 제조함에 있어, 적정한 통기성을 구현 하도록 철기지용 분말의 크기를 크게 하면서도, 철기지용 분말의 굵은 입자크기로 인한 소결성 저하를 보완하여 소결을 촉진하기 위하여 소결조제용 분말이 철기지용 분말에 함께 첨가되어 소결되도록 한다.Therefore, in manufacturing the iron-based porous sintered body for filter, the powder for sintering aids to increase the size of the iron base powder to realize the proper air permeability, to compensate for the decrease in sinterability due to the coarse particle size of the iron base powder to promote sintering It is added together to the fat powder to allow sintering.

필터용 철계 다공질 소결체의 제조에 있어서 첨가되는 소결조제용 분말로서, 철보다 낮은 용융점을 가지는 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn), 인(P), 붕소(B), 또는 코발트(Co)나 구리계의 합금 등의 원소가 이용된다.Powder for sintering aid added in the production of iron-based porous sintered body for filters, which has a lower melting point than iron (Cu), tin (Sn), zinc (Zn), phosphorus (P), boron (B), or cobalt Elements such as (Co) and copper alloys are used.

그러나 이와 같이 낮은 용융점을 가지는 소결조제용 분말을 철기지용 분말에 첨가하게 되면 소결시 용융에 의하여 액상이 형성됨으로써 소결성은 크게 향상되나, 완성된 소결체는 소결조제용 분말의 낮은 용융점으로 인하여 내열성이 저하되는 단점이 있을 뿐만 아니라 소결시 과용융에 의해 기공의 막힘이 발생하여 통기성이 떨어지는 문제점 또한 발생하게 된다.However, when the sintering aid powder having a low melting point is added to the iron base powder, the liquid phase is formed by melting during sintering, thereby greatly improving the sinterability, but the finished sintered body has a low heat resistance due to the low melting point of the sintering aid powder. Not only is there a disadvantage in that the pores are blocked due to over-melting during sintering, which also causes a problem of poor breathability.

즉, 소결조제용 분말로서 저융점 금속이나 저융점이 되도록 합금된 금속합금을 사용하는 경우 소결성과 내열성의 상반된 특성으로 인하여 소결성이 향상되는 반면 제품 자체의 내열성과 통기성이 저하되는 특성을 가지게 된다.That is, in the case of using a low melting point metal or a metal alloy alloyed to a low melting point as a powder for sintering aid, the sintering property is improved due to the opposite characteristics of sintering and heat resistance, but the heat resistance and breathability of the product itself are lowered.

이러한 문제는 매우 뜨거운 환경에 노출되는 필터에 있어서 특히 문제가 된다. 예컨대 자동차 에어백의 가스발생장치에 사용되는 필터의 경우, 화약 폭발에 의하여 고온, 고압의 가스가 발생하며, 필터는 이러한 고온, 가압의 가스에 견딜 수 있는 내열성과 적정한 통기성을 가져야 하나, 종래의 철계 다공질 소결체에 의하여는 적정한 통기성을 구현할 수 있지만 내열성의 문제에서는 취약하다는 단점을 가지게 된다.This problem is particularly problematic for filters that are exposed to very hot environments. For example, in the case of a filter used in a gas generator of an automobile air bag, a gas of high temperature and high pressure is generated by the explosive powder, and the filter must have heat resistance and adequate breathability to withstand such high temperature and pressurized gas. The porous sintered body can realize proper air permeability, but has the disadvantage of being weak in heat resistance.

필터용 철계 다공질 소결체가 고온 환경에서 용융되는 경우 이는 다공질 소결체의 강도를 저하시킴은 물론이며 심한 경우 다공질 소결체의 기공을 없애는 요인이 되어 다공질 소결체의 기능을 저하시키는 요인으로 작용한다.When the iron-based porous sintered compact for the filter is melted in a high temperature environment, it not only lowers the strength of the porous sintered compact, but also causes the pores of the porous sintered compact to be severely deteriorated, thereby acting as a factor that lowers the function of the porous sintered compact.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above.

한편, 본 발명의 출원인은 대한민국 특허출원번호 제10-2008-0076955호를 특허출원하였으며, 상기 특허출원에서는 비교적 큰 입자크기를 가진 철기지용 분말에 철과 전율고용체를 이루는 망간 분말을 소결조제용 분말로서 첨가하여 혼합한 후 이를 소결하면, 제조과정에서의 양호한 소결성을 기대할 수 있을 뿐만 아니라 완성된 소결체의 내열성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 기술을 제시하였다.On the other hand, the applicant of the present invention has filed a patent application of the Republic of Korea Patent Application No. 10-2008-0076955, the patent application in the powder for iron base powder having a relatively large particle size of the manganese powder constituting the sintered solid and iron powder for sintering aid powder When the mixture is added as a sinter and then sintered, it is possible to expect good sinterability during the manufacturing process and to propose a technique capable of preventing the heat resistance of the finished sintered body from being lowered.

본 발명은 이에 더 나아가 소결조제용 분말로서 망간 분말을 기본으로 하여 이에 주석 분말을 혼합하여 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말로 이루어진 소결조제용 혼합분말을 철기지용 분말에 혼합하여 소결함으로써 상기 특허출원과 같은 소결성의 증대 및 내열성의 증대 효과는 물론이며, 제조된 소결체의 압환강도 향상을 달성하고자 한다.The present invention further goes to the above patent application by mixing tin powder based on manganese powder as the sintering aid powder and sintering the mixed powder for sintering aid consisting of a mixed powder of manganese powder and tin powder to the iron base powder and sintering. As well as the effect of increasing the sintering property and the heat resistance, as well as to improve the crushing strength of the manufactured sintered body.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 순철 또는 철계합금인 철기지용 분말과 소결조제용 분말을 혼합 및 성형하여 성형체를 제작한 후 상기 성형체를 소결하는 필터용 철계 다공질 소결체의 제조 방법에 있어서 : 상기 철기지용 분말은 평균입자크기가 100메쉬 이상 10메쉬 이하인 조대 구형 분말이며 ; 상기 소결조제 용 분말은 평균입자크기가 250메쉬 이상 100메쉬 이하이며 중량비 95:5 내지 45:55인 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말로서, 상기 소결조제용 분말은 상기 철기지용 분말에 대하여 1wt%~5wt%로 혼합되며, 상기 성형체의 소결은 1100℃~1350℃사이에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, in the manufacturing method of the iron-based porous sintered body for a filter for sintering the molded body after producing a molded body by mixing and molding the powder for iron base and powder for sintering aids of pure iron or iron alloy: The iron base powder is a coarse spherical powder having an average particle size of 100 mesh or more and 10 mesh or less; The powder for sintering aid is a mixed powder of manganese powder and tin powder having an average particle size of 250 mesh or more and 100 mesh or less and a weight ratio of 95: 5 to 45:55, wherein the powder for sintering aid is 1wt% with respect to the iron base powder. It is mixed at ~ 5wt%, characterized in that the sintering of the molded body is made between 1100 ℃ ~ 1350 ℃.

상기에 있어서, 상기 철기지용 분말은 평균입자크기가 40메쉬 이상 10메쉬 이하인 것이 바람직하다.In the above, the iron base powder is preferably an average particle size of more than 40 mesh 10 mesh.

이에 의하여 제조되는 필터용 철계 다공질 소결체는 소결체를 구성하는 소결입자의 표면부 및 목부가 대부분 Fe-Mn 고용체로 이루어진다.The iron-based porous sintered compact for filters produced by this is mostly composed of Fe-Mn solid solution in the surface and neck of the sintered particles constituting the sintered compact.

본 발명은 필터를 제조함에 있어서, 순철 또는 철계합금인 철기지용 분말의 평균입자크기 100메쉬 이상 10메쉬 이하인 조대 구형 분말을 소결할 때 망간 분말과 주석 분말이 혼합된 혼합 분말을 소결조제용 분말로서 첨가 혼합함으로써 소결을 촉진하여, 통상의 고온 소결 설비를 이용하여 용이하게 소결하는 것이 가능하며 동시에 완성된 필터용 소결체의 내열성 저하와 통기성 저하를 방지하며 압환강도의 향상을 달성할 수 있다.In the present invention, in the manufacture of a filter, when a coarse spherical powder having a mean particle size of 100 mesh or more and 10 mesh or less of pure iron or iron alloy powder is sintered, a mixed powder of manganese powder and tin powder is mixed as a sintering aid powder. By adding and mixing, the sintering can be promoted, and the sintering can be easily performed using a normal high temperature sintering equipment, and at the same time, the heat resistance and the air permeability of the completed filter sintered body can be prevented and the improvement of the crushing strength can be achieved.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.Hereinafter, specific contents for the practice of the present invention will be described.

통상적으로 필터용 철계 다공질 소결체를 제조하는 방법은, i) 분말들을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계와, ii) 상기 혼합물을 적절한 압력으로 가압 성형하여 성형체(green body)를 제작하는 단계와, iii) 상기 성형체를 소결하는 단계로 이루어진다.In general, a method for manufacturing an iron-based porous sintered body for a filter includes: i) mixing powders to form a mixture, ii) press forming the mixture to an appropriate pressure to produce a green body, and iii) Sintering the molded body.

이하에서는 일반적인 필터용 철계 다공질 소결체 제조 방법에 대한 설명은 가급적 생략하며, 본 발명의 실시례에서 특이하거나 유의하여야 할 점들을 주로 설명한다. Hereinafter, a description of a general method for manufacturing an iron-based porous sintered body for a filter will be omitted as much as possible, and the following will mainly describe specific or significant points in an embodiment of the present invention.

(1) 혼합물의 형성(1) formation of mixture

혼합물을 형성하기 위하여, 철기지용 분말과 소결조제용 혼합 분말(망간분말과 주석분말의 혼합 분말)과 윤활제를 적절히 혼합하게 된다.In order to form a mixture, the iron base powder, the mixed powder for sintering aids (mixed powder of manganese powder and tin powder), and a lubricant are mixed suitably.

윤활제는 분말야금에서 일반적으로 사용되는 윤활제라면 적절히 적용될 수 있을 것이라 이해된다.It is understood that the lubricant may be suitably applied as long as it is a lubricant generally used in powder metallurgy.

혼합물 형성 방법은 소결을 위한 통상적인 혼합 방법이 사용될 수 있으며, 특이한 사항은 혼합물을 이루는 철기지용 분말의 입자크기, 소결조제용 분말의 입자 크기, 철기지용 분말에 대한 소결조제용 분말의 혼합 비율, 소결조제용 분말에서의 망간 분말과 주석 분말의 혼합 비율이다.The method of forming the mixture may be used a conventional mixing method for sintering, the specific matters are the particle size of the powder for the iron base, the particle size of the powder for the sintering aid, the mixing ratio of the powder for the sintering aid to the powder for the iron base, The mixing ratio of manganese powder and tin powder in the sintering aid powder.

철기지용 분말에 대하여 1wt%~5wt%의 소결조제용 혼합분말이 혼합되며, 철기지용 분말은 평균입자크기가 100메쉬 이상 10메쉬 이하인 조대 구형분말이며, 소결 조제용 혼합 분말은 평균입자크기가 250메쉬 이상 100메쉬 이하인 것이 바람직하다.1wt% ~ 5wt% of mixed powder for sintering aid is mixed with powder for iron base, iron base powder is coarse spherical powder with average particle size of 100 mesh or more and 10 mesh or less, and mixed powder for sintering aid has an average particle size of 250 It is preferable that they are mesh or more and 100 mesh or less.

철기지용 분말로서 순철 분말 또는 철계합금분말이 이용될 수 있다.Pure iron powder or iron-based alloy powder may be used as the iron base powder.

본 발명자는 순철 분말 이외에도, 철계합금분말로서 Fe-5.0wt%Sn-0.5wt%P-0.3~0.7wt%C, Fe-4wt%Ni-0.5wt%Mo- 1.5wt%Cu-0.3~0.7wt%C, Fe-0.1wt%Mo-2.0wt%Cu-0.1wt%S-0.3~0.7wt%C 등에 대하여 실험을 진행하여 본 발명의 효과를 검증하였으나, 상기의 철계합금분말 이외에도 다양한 조성의 철계합금분말이 본 발명의 철기지용 분말로서 사용될 수 있을 것이라 이해된다.In addition to the pure iron powder, the inventors found that Fe-5.0wt% Sn-0.5wt% P-0.3 ~ 0.7wt% C, Fe-4wt% Ni-0.5wt% Mo-1.5wt% Cu-0.3 ~ 0.7wt as iron alloy powder. Experiments were conducted on% C, Fe-0.1wt% Mo-2.0wt% Cu-0.1wt% S-0.3 ~ 0.7wt% C, etc., but the effects of the present invention were verified, but in addition to the iron-based alloy powder, It is understood that the alloy powder can be used as the iron base powder of the present invention.

철기지용 분말로서 순철인 경우에 비하여 철에 불순물이 첨가되어 있거나 혹은 철계합금분말인 경우에는 통상 철보다 낮은 용융점을 가지게 되어 소결온도를 낮추는 효과가 있다.When iron is added as an iron base powder, or when iron is added to impurities or iron-based alloy powders have a lower melting point than iron, thereby lowering the sintering temperature.

예컨대 철에 함유된 탄소의 함량에 따른 영향을 살펴보면, 철의 용융점은 1538℃이며, 철-탄소 상태도에서 철과 탄소는 1123℃에서 공정을 형성하므로 4.3%의 탄소를 함유한 철 조성물은 1123℃에서 녹게 된다. 그러나 통상 소결재료로 사용하는 철기지용 분말은 탄소 함유량이 1.2% 미만인 것이 일반적이며, 탄소 함유량 1.2% 미만인 구간에서는 철의 용융점보다 조금 낮은 정도이며, 이와 같이 탄소에 의하여 철기지용 분말의 용융점이 낮아지면 그 낮아지는 정도 만큼 소결온도는 낮아질 수 있다.For example, the effect of the carbon content in the iron, the melting point of iron is 1538 ℃, iron and carbon in the iron-carbon state diagram forms a process at 1123 ℃, iron composition containing 4.3% of carbon is 1123 ℃ Will melt in. However, iron base powders commonly used as sintering materials generally have a carbon content of less than 1.2%. In the section having a carbon content of less than 1.2%, they are slightly lower than the melting point of iron. The lower the sintering temperature can be lowered.

철계 다공질 소결체의 기지분말로 이용되는 철기지용 분말의 평균입자크기는 100메쉬 이상 10메쉬 이하인 것이 바람직하다.The average particle size of the iron base powder used as the known powder of the iron-based porous sintered body is preferably 100 mesh or more and 10 mesh or less.

일반적인 철계 소결체의 경우 철기지용 분말의 입자크기는 통상 100메쉬 이하이다. 그러나 필터용 다공질 소결체의 경우는 양호한 통기성을 확보하기 위하여 평균 입자 크기가 100메쉬 이상인 것이 바람직하다. 철기지용 분말의 평균입자크기가 클수록 통기성은 증가하나, 이에 따라 분말의 표면적 감소로 소결성은 감소한다. 분말의 표면적은 반지름의 3승에 비례하기 때문에, 분말의 입자크기가 굵어지면 표면적은 빠르게 감소하며, 따라서 소결성이 급격히 악화되는 것이다.In the case of a general iron-based sintered body, the particle size of the iron base powder is usually 100 mesh or less. However, in the case of the porous sintered body for the filter, in order to ensure good air permeability, the average particle size is preferably 100 mesh or more. As the average particle size of the iron base powder increases, the air permeability increases, but the sinterability decreases due to the reduction of the surface area of the powder. Since the surface area of the powder is proportional to the third power of the radius, the larger the particle size of the powder, the faster the surface area decreases, and thus the sinterability deteriorates rapidly.

따라서 철기지용 분말의 평균입자크기는 매우 바람직하게는 40메쉬 이상 10메쉬 이하이다.Therefore, the average particle size of the iron base powder is preferably 40 mesh or more and 10 mesh or less.

철기지용 분말의 입자크기 증가에 따른 소결성 악화를 방지하기 위하여 소결조제용 분말로서 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말이 첨가되어 혼합된다.A mixed powder of manganese powder and tin powder is added and mixed as a sintering aid powder in order to prevent sintering deterioration due to the increase in the particle size of the iron base powder.

소결조제용 분말로서 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말이 철기지용 분말에 첨가된다.A mixed powder of manganese powder and tin powder is added to the iron base powder as the sintering aid powder.

본 필터용 철계 소결체를 제조할 때 소결성과 이에 따른 내열성의 저하를 방지하기 위하여 소결조제용 분말의 45wt% ~95wt%가 망간 분말로 구성된다.45 wt% to 95 wt% of the sintering aid powder is composed of manganese powder in order to prevent sintering and deterioration of heat resistance when manufacturing the iron-based sintered body for the filter.

망간 분말의 경우 산소와의 높은 친화력을 가지고 있기 때문에 분말의 입자크기가 작을 경우 산소와의 반응성이 높아 보관과 취급이 어렵다. 이러한 문제로 인하여 일반적으로 입자크기가 325메쉬 이상을 사용하는 것이 좋다.Since manganese powder has a high affinity with oxygen, when the particle size of the powder is small, it is difficult to store and handle due to its high reactivity with oxygen. Because of this problem, it is generally recommended to use a particle size of more than 325 mesh.

그러나 상기와 같은 취급이나 산화 문제 이외에도 미세한 입자의 응집 등을 고려하여 망간 분말의 평균입자크기는 250메쉬 이상인 것이 바람직하다.However, in addition to the above handling and oxidation problems, the average particle size of the manganese powder is preferably 250 mesh or more in consideration of aggregation of fine particles.

한편, 망간 분말의 입자 크기가 굵어질수록 편석에 대한 우려와 부분적인 과대 액상이 발생할 수 있기 때문에 철기지용 분말보다 더 작은 크기의 평균입자크기를 가지는 것이 바람직하다. 따라서 망간 분말의 평균입자크기는 100메쉬 이하인 것이 바람직하다.On the other hand, the larger the particle size of the manganese powder, it is preferable to have an average particle size of a smaller size than the powder for iron base because the concern about segregation and partial excessive liquid phase may occur. Therefore, the average particle size of the manganese powder is preferably 100 mesh or less.

이와 같은 점을 고려하여 망간 분말의 평균입자크기는 250메쉬 이상 200메쉬 이하인 것이 가장 바람직하다.In consideration of this point, the average particle size of the manganese powder is most preferably 250 mesh or more and 200 mesh or less.

도 1은 Fe-Mn 상태도이다.1 is a Fe-Mn state diagram.

도 1에서 확인되는 바와 같이 순수한 망간은 용융점이 1246℃이며, 순수한 철은 용융점이 1538℃이다As can be seen in Figure 1 pure manganese has a melting point of 1246 ℃, pure iron has a melting point of 1538 ℃

또한 철과 망간은 어떠한 비율에도 모두 고용되는 전율 고용체를 형성한다. 망간 이외에도 철에 대하여 전율 고용체를 이루는 원소들(니켈(Ni), 크롬(Cr), 코발트(Co), 바나듐(V), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh))이 있지만 망간 이외의 원소들은 대부분 가격이 매우 높으며 용융점이 매우 높아 소결성을 향상시키지 못한다.Iron and manganese also form a shiver solid solution that is employed at all rates. In addition to manganese, there are elements that make up the solid solution to iron (nickel (Ni), chromium (Cr), cobalt (Co), vanadium (V), platinum (Pt), palladium (Pd) and rhodium (Rh)). Most of the other elements are very expensive and the melting point is very high, which does not improve the sinterability.

즉, 일반적으로 철에 대하여 전율 고용체를 이루는 원소들의 경우 내열성을 높이기 위한 목적으로 철기지용 분말에 첨가될 수도 있지만, 이러한 원소들은 매우 높은 용융점을 가지기 때문에 소결성 촉진 목적으로는 사용될 수 없다. 이러한 원소를 사용하는 경우에는 통상의 고온도 영역의 소결온도인 1250℃보다 훨씬 더 높은 소결온도를 요구하기 때문에 통상의 소결장치로서는 소결을 할 수 없으며 특수 한 소결장치를 필요로 하게 된다. 게다가 철기지용 분말의 입자 크기가 굵어지면 분말의 표면적이 줄어들면서 철기지용 분말은 더욱 안정화되며, 소결의 원리는 분말의 입도가 작아서 표면적이 증가되면 불안정해지면서 소결 구동력이 발생하고 소결 중에 낮은 소결온도에서도 표면적을 줄여 안정화하려는 경향때문에 확산 현상이 발생하여 소결이 촉진되기 때문에, 굵은 입도를 가진 철기지용 분말의 경우 이러한 소결 구동력이 작거나 없어서 상기와 같은 원소들을 이용하여 소결을 촉진하기는 더욱 어렵게 된다.That is, in general, elements that make up a solid solution to iron may be added to the iron base powder for the purpose of improving heat resistance, but these elements have a very high melting point and thus cannot be used for the purpose of promoting sinterability. The use of such elements requires a much higher sintering temperature than 1250 ° C., which is the sintering temperature in the normal high temperature range, and therefore cannot be sintered with a conventional sintering apparatus and requires a special sintering apparatus. In addition, if the particle size of the iron base powder is thicker, the surface area of the powder is reduced and the iron base powder is more stabilized.The principle of sintering is that the particle size of the powder is small. Because of the tendency to stabilize and reduce the surface area, the diffusion phenomenon occurs and sintering is promoted. Therefore, in the case of iron base powder having a large particle size, such sintering driving force is small or absent, so that it is more difficult to promote sintering using the above elements. .

그러나 철기지용 분말과 망간 분말이 혼합된 상태로 소결되면 망간 분말의 낮은 용융점으로 인하여 전체적인 소결 온도를 낮출 수 있으며, 또한 이렇게 소결된 소결체에서 망간은 철에 고용되어 Fe-Mn 고용체를 이루게 되며, Fe-Mn 고용체는 그 성분비에 따라 상이하나 비교적 높은 용융점을 가지게 되므로 내열성이 향상된다. However, when the iron base powder and the manganese powder are sintered in a mixed state, the overall melting temperature of the manganese powder can be lowered due to the low melting point of the manganese powder.In addition, in the sintered sintered body, manganese is dissolved in iron to form Fe-Mn solid solution. The -Mn solid solution is different depending on the component ratio, but has a relatively high melting point, thereby improving heat resistance.

또한 망간 분말의 첨가량이 많아질수록 소결성이 촉진되기 때문에 소결 온도는 더욱 낮아질 수 있으며, 이렇게 망간 분말이 첨가되는 경우에도 그 첨가율이 철기지용 분말에 비하여 일정 비율 이하로 한정된다면 완성된 소결체는 철기지용 분말의 융점에 더 많은 영향을 받게 된다. 즉, 망간 분말 첨가량이 첨가될 경우 완성된 소결체는 비교적 높은 내열성(즉, 철의 용융점에 가까운 용융점)을 가지게 된다.In addition, as the amount of manganese powder is increased, the sintering property may be accelerated because the sintering property is promoted. The melting point of the powder is more affected. That is, when the manganese powder addition amount is added, the finished sintered compact has relatively high heat resistance (that is, a melting point close to the melting point of iron).

상기와 같이 철기지용 분말에 망간 분말이 소결조제용 분말로서 혼합되면, 소결성이 향상될 뿐만 아니라 소결조제용 분말로 인한 내열성 저하를 방지할 수 있 다.When the manganese powder is mixed with the iron base powder as the sintering aid powder as described above, not only the sintering property can be improved but also the heat resistance deterioration due to the sintering aid powder can be prevented.

본 필터용 철계 소결체를 제조할 때 소결체의 압환 강도를 향상시키기 위하여 소결조제용 분말의 5wt%~55wt%가 주석 분말로 구성된다. 또한 주석 분말이 55wt% 이상이 되면 소결 촉진 효과가 급격하게 향상되어 소결성이 더욱 증대되나, 소결 중 조대 구형분말 사이의 표면 확산이 증가되어 조대 구형분말 사이의 기공 막힘 현상이 증가되어 통기성이 저하되고 잔류 주석으로 인하여 내열성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 주석 분말이 5wt% 이하일 경우에는 주석의 첨가 효과가 극히 미미하게 된다. 따라서 소결조제용 분말에서 망간 분말과 주석 분말은 중량비 95:5 내지 45:55로 혼합되는 것이 바람직하다.In order to improve the crushing strength of the sintered compact when manufacturing the iron-based sintered compact for the filter, 5 wt% to 55 wt% of the sintering aid powder is composed of tin powder. In addition, when the tin powder is 55wt% or more, the sintering promoting effect is sharply improved to increase the sintering ability, but the surface diffusion between the coarse spherical powders is increased during sintering, which increases the pore blockage between the coarse spherical powders and thus lowers the breathability. Due to the residual tin, there is a problem that the heat resistance is lowered. When the tin powder is 5 wt% or less, the effect of adding tin is extremely small. Therefore, the manganese powder and the tin powder in the sintering aid powder are preferably mixed in a weight ratio of 95: 5 to 45:55.

이와 같이 본 실시례는 소결조제용 분말로서 망간 분말을 사용할 뿐만 아니라 망간 성분에 의한 내열성 저하 방지의 효과에 영향을 미치지 않을 정도의 주석 분말을 더 첨가하여 사용함으로써 소결체의 압환 강도가 향상되도록 한다. As described above, the present embodiment not only uses manganese powder as the powder for sintering aid, but also adds tin powder to the extent that it does not affect the effect of preventing the lowering of heat resistance by the manganese component, thereby improving the crushing strength of the sintered compact.

망간 분말과 주석 분말을 중량비 95:5 내지 45:55로 혼합한 소결조제용 혼합 분말이 철기지용 분말에 혼합되면, 낮은 주석 분말의 융점(232℃)으로 인하여 소결 중 주석 분말이 망간 분말보다 먼저 용융되어 철기지용 분말과 반응하여 α-Fe를 형성하면서 확산속도가 빨라지면서 주석의 대부분은 망간과 반응하기 전에 철기지용 분말로 확산되며, 극히 일부가 소결이 계속 진행되면서 망간에 용융된 후 철기지용 분말과 반응하게 되어, 완성된 소결체는 철기지용 분말을 소결입자로 하여 그 표면부와 목부위 대부분은 Fe-Mn 고용체로 이루어지게 된다. 그러나 소결조제용 분 말에서 주석 분말이 55wt% 이상이 되면 소결 촉진 효과가 급격하게 향상되어 소결성이 더욱 증대되나, 소결 중 조대 구형분말 사이의 표면 확산이 증가되어 조대 구형분말 사이의 기공 막힘 현상이 증가되어 통기성이 저하되고 잔류 주석으로 인한 내열성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.When the mixed powder for sintering aids in which manganese powder and tin powder are mixed in a weight ratio of 95: 5 to 45:55 is mixed with the iron base powder, the tin powder during sintering precedes the manganese powder due to the low melting point (232 ° C) of the tin powder. As the molten metal reacts with the iron base powder to form α-Fe, the diffusion speed increases, and most of the tin diffuses into the iron base powder before reacting with manganese. After the reaction with the powder, the finished sintered body is made of iron base powder as sintered particles, and most of the surface part and the neck part are made of Fe-Mn solid solution. However, when the tin powder is 55wt% or more in the powder for sintering aid, the sintering promoting effect is sharply improved and the sintering property is further increased. Increased air permeability is lowered and heat resistance due to residual tin is lowered.

주석과 대비될 수 있는 원소로서, 소결조제용으로 사용될 수 있는 융점이 낮은 원소인 구리(Cu, 융점 1083℃)와 아연(Zn, 융점 420℃)의 경우에는 소결조제용으로 첨가될 경우 소결 촉진 효과가 발생하여 소결성이 향상되지만, 구리와 아연의 경우에는 소결 중 구리 또는 아연이 먼저 용용되어 철기지용 분말과 반응하여 γ-Fe를 형성하면서 확산속도가 느리기 때문에 철기지용 분말로 확산되지 못하고 대부분이 망간분말과 반응하여, 완성된 소결체는 철기지용 분말을 소결입자로 하여 그 표면부와 목부위에 다량의 Fe-Mn-Cu 고용체 또는 Fe-Mn-Zn 고용체를 형성하기 때문에 망간 분말의 첨가를 통한 Fe-Mn 고용체 형성에 의한 내열성 저하 방지의 효과를 오히려 저해시키는 요인이 된다.As an element that can be contrasted with tin, copper (Cu, melting point 1083 ° C) and zinc (Zn, melting point 420 ° C), which are low melting point elements that can be used for sintering aids, promote sintering when added for sintering aids. Although the effect occurs, the sinterability is improved, but in the case of copper and zinc, copper or zinc is first melted during sintering to react with the iron base powder to form γ-Fe, and the diffusion rate is slow. Reacted with manganese powder, the finished sintered compact forms a large amount of Fe-Mn-Cu solid solution or Fe-Mn-Zn solid solution on the surface and the neck by using the iron base powder as sintered particles. It becomes a factor which rather inhibits the effect of the heat resistant fall prevention by Fe-Mn solid solution formation.

즉, 철기지용 분말과, 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말이 혼합된 상태로 소결되면 망간 분말과 주석 분말의 낮은 용융점으로 인하여 전체적인 소결 온도를 낮출 수 있으며, 또한 이렇게 소결된 소결체에서 주석은 그 대부분이 먼저 철에 확산되어 고용되고 일부 주석이 망간에 고용된 후 철에 고용되어, 소결체의 소결입자를 이루는 철기지용 분말의 표면부와 목부는 대부분 Fe-Mn 고용체로 이루어지게 되며 극미량의 Fe-Mn-Sn을 포함하게 된다.That is, when the iron base powder and the mixed powder of manganese powder and tin powder are sintered, the overall melting temperature of the sintered compact can be lowered due to the low melting point of the manganese powder and tin powder. First of all, the surface part and the neck part of the iron base powder, which are dissolved in iron and some of the tin is dissolved in manganese, and then dissolved in iron to form the sintered particles of the sintered body, are mostly composed of Fe-Mn solid solution. It will contain Sn.

따라서 소결입자의 표면부와 목부가 대부분 Fe-Mn 고용체로 이루어지는 소결 체는 비교적 높은 용융점을 가지게 되어 소결체의 내열성 저하를 방지할 수 있으며, 또한 주석의 첨가로 인하여 소결성의 증대는 물론이며 소결체의 압환강도와 같은 물리적 특성이 향상된다.Therefore, the sintered body composed mainly of Fe-Mn solid solution of the surface part and the neck part of the sintered particles has a relatively high melting point to prevent a decrease in heat resistance of the sintered body. Physical properties such as strength are improved.

이와 같은 이유로 망간 분말과 주석 분말의 혼합분말인 소결조제용 분말은 그 평균입자크기가 250메쉬 이상 100메쉬 이하, 더욱 바람직하게는 250메쉬 이상 200 메쉬 이하인 것이 바람직하며, 소결조제용 분말의 망간 분말과 주석 분말의 혼합비는 중량비로 95:5 내지 45:55인 것이 바람직하다.For this reason, the sintering aid powder, which is a mixed powder of manganese powder and tin powder, preferably has an average particle size of 250 mesh or more and 100 mesh or less, more preferably 250 mesh or more and 200 mesh or less, and manganese powder of the sintering aid powder. The mixing ratio of and tin powder is preferably 95: 5 to 45:55 by weight.

소결조제용 혼합분말의 첨가 비율은 바람직하기로는 철기지용 분말에 대하여 1wt% 내지 5wt%로 혼합되는 것이 바람직하다.The addition ratio of the mixed powder for sintering aid is preferably mixed at 1wt% to 5wt% with respect to the iron base powder.

소결조제용 혼합분말의 첨가 비율은, 망간 분말과 주석 분말의 입자크기 및 철기지용 분말의 입자크기와도 연관성이 있지만 어느 경우에도 철기지용 분말에 대하여 0.5wt% 이하로 첨가될 경우에는 소결촉진제로서의 역할이 미미하게 된다. 따라서 소결조제용 혼합분말은 철기지용 분말에 대하여 1wt%이상 첨가되는 것이 바람직하다.The addition ratio of the mixed powder for the sintering aid is related to the particle size of the manganese powder and the tin powder and the particle size of the iron base powder, but in any case, when it is added at 0.5 wt% or less with respect to the iron base powder, The role is minimal. Therefore, the mixed powder for the sintering aid is preferably added 1wt% or more based on the iron base powder.

또한 망간 분말과 주석 분말의 혼합분말이 철기지용 분말에 대하여 10wt%이상 첨가하게 되면 소결시 과다한 액상의 발생이나 혹은 접합면의 발생으로 통기도에 악영향을 주며 치수 관리나 형상 유지에도 어려움을 준다. 따라서 망간 분말과 주석 분말의 혼합분말은 철기지용 분말에 대하여 5wt% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.In addition, when the mixed powder of manganese powder and tin powder is added more than 10wt% with respect to the iron base powder, the excessive liquidity or sintering surface adversely affects air permeability, and also causes difficulty in dimensional management or shape maintenance. Therefore, the mixed powder of manganese powder and tin powder is preferably added at 5wt% or less relative to the iron base powder.

윤활제는 성형이 용이하게 이루어지도록 첨가되며, 통상의 분말야금용 윤활제가 사용되는 것으로 충분하다. 윤활제는 소결온도에 이르기 위하여 성형체를 가열할 때 중간과정에서 제거된다. 윤활제의 대표적인 예는 스테아린산(stearic acid)이다. 스테아린산은 보통 분말 전체 중량에 대하여 약 0.5wt%~1.0wt% 첨가될 수 있다.Lubricant is added to facilitate molding, and it is sufficient that a conventional powder metallurgical lubricant is used. Lubricant is removed during the process of heating the shaped body to reach the sintering temperature. A representative example of a lubricant is stearic acid. Stearic acid may usually be added in an amount of about 0.5 wt% to 1.0 wt% based on the total weight of the powder.

(2) 성형체 성형 단계(2) molding body forming step

상기와 같은 혼합물로 성형체를 제작하는 것은 종래의 일반적인 방법이 그대로 이용될 수 있다.Producing a molded body from the mixture as described above may be used as is conventional conventional methods.

예컨대, 상기와 같은 혼합에 의하여 얻어진 혼합물을 600 내지 700MPa의 압력으로 성형하여 성형체를 제조할 수 있다. 그러나 성형 압력은 요구되는 제품의 성능에 따라 다양한 범위의 성형 압력이 이용될 수 있으며, 성형 방법 또한 가압성형은 물론 충진성형 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.For example, a molded article may be manufactured by molding the mixture obtained by the above mixing at a pressure of 600 to 700 MPa. However, the molding pressure may be used in a variety of molding pressure depending on the performance of the product required, the molding method may also be used in a variety of ways, such as pressure molding as well as filling molding.

(3) 소결 단계(3) sintering step

소결 단계는 본소결과 윤활제 제거를 위한 예비소결로 구분될 수 있지만, 예비소결은 본소결을 위하여 소결로 내의 온도를 높이는 과정에서 자연스럽게 해결되므로 본 발명의 핵심이라고 볼 수 없다. The sintering step can be divided into the main sintering and the pre-sintering for removing the lubricant, but the pre-sintering is naturally solved in the process of raising the temperature in the sintering furnace for the main sintering, and thus cannot be regarded as the core of the present invention.

상기와 같이 제조된 성형체를 보호분위기가 유지된 소결로 또는 가열장치에 서 1100℃ 내지 1350℃ 사이에서 소결한다.The molded product prepared as described above is sintered between 1100 ° C. and 1350 ° C. in a sintering furnace or heating apparatus in which a protective atmosphere is maintained.

소결온도는 철기지용 분말의 조성, 철기지용 분말의 입자크기, 소결조제용 분말의 입자 크기, 망간 분말과 주석 분말의 첨가 비율 등에 따라 1100℃ 내지 1350℃ 사이에서 적정한 온도를 선택할 수 있다.The sintering temperature may be selected from 1100 ° C to 1350 ° C according to the composition of the iron base powder, the particle size of the iron base powder, the particle size of the sintering aid powder, the addition ratio of manganese powder and tin powder.

즉 본 발명의 소결온도는 통상적인 소결온도인 1100℃ 내지 1350℃이며, 이는 소결조제용 분말로서 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말을 첨가하였기 때문이다. 즉 본 발명의 소결온도는 매우 큰 입자크기를 가진 철기지용 분말을 소결함에도 불구하고 1350℃ 이상의 통상의 소결로 소결할 수 없는 매우 높은 소결온도를 필요로 하지 않는다.That is, the sintering temperature of the present invention is 1100 ° C to 1350 ° C, which is a typical sintering temperature, because a mixed powder of manganese powder and tin powder is added as a sintering aid powder. That is, the sintering temperature of the present invention does not require a very high sintering temperature that cannot be sintered by a normal sintering of 1350 ° C. or more even though the powder for iron base having a very large particle size is sintered.

소결온도로서 적정한 온도는 앞서 설명한 바와 같이, 입자 크기가 작을 수록 낮아지며, 망간 분말과 주석 분말의 첨가 비율이 높을 수록 낮아지며, 철기지용 분말에 포함된 철 이외의 원소량에 따라 낮아지는 것이 일반적이다.As described above, the appropriate temperature as the sintering temperature is lower as the particle size is smaller, and as the addition ratio of manganese powder and tin powder is higher, it is generally lowered according to the amount of elements other than iron contained in the iron base powder.

또한 본 발명에 따른 소결은, 소결에 의하여 완성된 소결체의 융점이 낮아지지 않도록 전율고용체를 이루는 Fe-Mn 고용체가 형성되도록 하여 철합금에 비하여 내열성이 떨어지지 않도록 하여 내열성 저하를 방지하며, 종래의 소결조제에 비하여 내열성이 향상되는 효과를 기대할 수 있으며, 주석 분말이 망간 분말과 혼합됨으로써 더욱 향상된 소결성을 기대할 수 있어 소결체의 압환 강도의 증대를 기대할 수 있다.In addition, the sintering according to the present invention is formed so that the Fe-Mn solid solution forming the electrified solid so that the melting point of the sintered compact completed by sintering is not lowered, so that the heat resistance is not lowered compared to the iron alloy to prevent heat resistance lowering, conventional sintering The effect of improving heat resistance can be expected as compared with the preparation, and further improved sinterability can be expected by mixing tin powder with manganese powder, thereby increasing the crushing strength of the sintered body.

상기와 같은 일련의 제조방법에 의하여 제조된 필터용 철계 다공질 소결체는 우수한 통기성과 비교적 높은 내열성, 및 높은 압환강도를 가지게 된다.The iron-based porous sintered body for the filter manufactured by the series of manufacturing methods as described above has excellent breathability, relatively high heat resistance, and high rolling strength.

도 2는 여러가지 조성에 의하여 제조된 필터용 철계 다공질 소결체의 조직 사진이다.2 is a structure photograph of an iron-based porous sintered body for filters manufactured by various compositions.

좌측의 사진(A)은 소결조제용 분말이 첨가되지 않은 경우의 조직 사진이며, 중간의 사진(B)은 소결조제용 분말이 철기지용 분말에 대하여 3wt%로 첨가되되 소결조제용 분말은 망간분말과 주석분말이 80:20의 중량비로 혼합된 경우의 조직 사진이며, 우측의 사진(C)은 소결조제용 분말이 철기지용 분말에 대하여 3wt%로 첨가되되 소결조제용 분말은 망간분말과 주석분말이 20:80의 중량비로 혼합된 경우의 조직 사진이다.Picture (A) on the left is a structure picture when the powder for sintering aid is not added. Picture (B) in the middle shows that the powder for sintering aid is added at 3wt% relative to the powder for iron base, but the powder for sintering aid is manganese powder. And the tin powder is a photograph of the structure when the weight ratio of 80:20, the photo on the right (C) shows that the sintering aid powder is added in 3wt% to the iron base powder, but the sintering aid powder is manganese powder and tin powder It is a structure | tissue photograph when it mixes in the weight ratio of 20:80.

소결조제용 분말이 첨가된 경우 망간 분말과 주석 분말의 혼합비율에 따라 소결입자의 표면부와 목부위의 조직사진이 다르게 나타남을 확인할 수 있다. When the sintering aid powder is added, it can be seen that the texture photographs of the surface and the neck of the sintered particles are different depending on the mixing ratio of the manganese powder and the tin powder.

사진에서 소결체의 조직을 이루는 소결입자는 철기지용 분말이며, 망간 분말과 주석 분말을 80:20으로 하여 제조된 소결체(B)의 경우 소결입자의 표면부와 목(neck)부 대부분은 망간이 확산되어 철에 고용된 Fe-Mn 고용체의 리치(rich)상으로 존재하게 되며, 또한 소결입자 사이에 형성되는 기공은 소결체의 외부와 통기되는 열린 기공을 이루고 있다.In the picture, the sintered particles forming the structure of the sintered body are iron base powder, and in the case of the sintered body (B) manufactured with manganese powder and tin powder at 80:20, most of the surface and neck portions of the sintered particles are diffused with manganese. Therefore, it exists in the rich (rich) phase of the Fe-Mn solid solution dissolved in iron, and the pores formed between the sintered particles form open pores vented to the outside of the sintered body.

그러나 망간 분말과 주석 분말을 20:80으로 하여 제조된 소결체(C)의 경우 망간이 철에 고용된 Fe-Mn 고용체는 부분적으로 존재하게 된다. 즉, C의 경우 소결입자의 표면부와 목부의 형성은, 소결이 진행되면서 주석분말이 용융하면서 확산에 의하여 소결된 것이 대부분이며, 그 결과 소결입자의 표면부와 목부의 대부분은 철 이 주석과 반응하여 형성되는 비교적 융점이 낮은 Fe-Sn의 금속간화합물로 이루어지게 되며, 이렇게 제조된 철계 다공질 소결체의 경우 고온에서 내열성이 저하되는 문제점을 초래하게 된다. However, in the case of the sintered compact (C) prepared by using manganese powder and tin powder at 20:80, Fe-Mn solid solution in which manganese is dissolved in iron is partially present. That is, in the case of C, the surface portion and the neck portion of the sintered particles are mostly sintered by diffusion while the tin powder melts as the sintering proceeds. It is made of a relatively low melting point Fe-Sn intermetallic compound formed by the reaction, the iron-based porous sintered body thus produced causes a problem that the heat resistance at a high temperature is lowered.

(실험례 1)Experimental Example 1

순철 조성을 가지는 평균입자크기 20메쉬의 철기지용 조대 구형 분말에 평균입자크기 200메쉬의 소결조제용 분말(망간 분말과 주석 분말을 45:55의 중량비로 혼합한 혼합분말)을 철기지용 분말 중량에 대하여 0.1wt%에서 7wt%로 첨가하여 혼합 후 1500kgf/cm2으로 가압 성형하여 각각 동일한 형태의 성형체를 제작한 후, 이 성형체를 보호분위기가 유지된 소결로에서 1300℃에서 60분동안 소결하였다.Iron coarse spherical powder having an average particle size of 20 mesh and a sintering aid powder having a mean particle size of 200 mesh (a mixed powder obtained by mixing a manganese powder with a tin powder in a weight ratio of 45:55) having a pure iron composition, based on the weight of the iron base powder. After mixing from 0.1wt% to 7wt% and mixing under pressure at 1500kgf / cm 2 to produce molded bodies of the same type, the molded bodies were sintered at 1300 ° C. for 60 minutes in a sintering furnace with a protective atmosphere.

이렇게 제작된 필터용 철계 다공질 소결체의 특성(압환강도, 목크기)을 확인하였다.The characteristics (pressure strength, neck size) of the iron-based porous sintered compact for filters were confirmed.

실험번호Experiment number 소결조제용 분말 첨가율 (wt%)Powder addition rate for sintering aid (wt%) 특 성Characteristics 압환강도 (kgf/mm2)Rolling strength (kgf / mm 2 ) 목크기 (μm)Neck size (μm) 비 고Remarks 1-011-01 0.10.1 5151 150~200150-200 NGNG 1-021-02 0.30.3 5555 250~300250-300 NGNG 1-031-03 0.50.5 6262 350~400350-400 NGNG 1-041-04 1One 9090 550~850550-850 OKOK 1-051-05 33 115115 650~950650-950 OKOK 1-061-06 55 134134 850~1150850 ~ 1150 OKOK 1-071-07 77 177177 1300~17001300-1700 과용융발생Over melting occurrence

상기 실험결과에서 확인되는 바와 같이, 소결조제용 분말의 첨가율이 높아질수록 소결체의 압환 강도는 향상되며, 목(neck)의 크기가 커진다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the above test results, as the addition rate of the powder for sintering aid increases, the crushing strength of the sintered body is improved, and it can be seen that the size of the neck becomes large.

실험번호 1-01 내지 1-03은 너무 낮은 강도를 가지므로 불량으로 판단하였으며, 실험번호 1-07은 소결조제용 분말의 과용융발생으로 통기성이 불량하여 불량으로 판단하였다.Experiment Nos. 1-01 to 1-03 were determined to be poor because they had too low strength, and Experiment Nos. 1-07 were determined to be poor because of poor air permeability due to overmelting of the sintering aid powder.

한편, 소결조제용 분말에서 주석 분말의 영향으로 인한 압환강도의 변화를 확인하기 위하여, 상기와 동일한 실험조건에서 소결조제용 분말을 망간 단일 분말로 한 경우와 소결조제용 분말이 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말인 경우 양자에 대하여, 소결조제용 분말의 첨가량을 변화시켰을 때의 소결체의 압환강도를 도 3에 표시하였다.On the other hand, in order to confirm the change in the crushing strength due to the influence of the tin powder in the powder for sintering aid, when the sintering aid powder is a manganese single powder and the sintering aid powder is manganese powder and tin powder In the case of the mixed powder of, the crushing strength of the sintered compact when the addition amount of the powder for sintering aid was changed with respect to both is shown in FIG.

도시된 바와 같이 소결조제용 분말이 철기지용 분말에 대하여 1wt%이상 첨가된 경우에는 소결조제용 분말이 혼합 분말(망간 분말과 주석 분말의 혼합)인 경우가 소결조제용 분말이 망간 단일 분말인 경우에 비하여 약 20%의 강도 증가를 나타내고 있다.As shown, when the powder for sintering aid is added in an amount of 1wt% or more with respect to the iron base powder, the powder for sintering aid is a mixed powder (mixing of manganese powder and tin powder) when the powder for sintering aid is a single manganese powder. Compared with the strength increase of about 20%.

(실험례 2)(Experiment 2)

순철 조성을 가지는 평균입자크기 20메쉬의 철기지용 조대 구형 분말에 평균입자크기 200메쉬의 소결조제용 분말(망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말)을 철기지용 분말 중량에 대하여 3wt%로 첨가하여 혼합 후 1500kgf/cm2으로 가압 성형하여 각각 동일한 형태의 성형체를 제작한 후, 이 성형체를 보호분위기가 유지된 소결로에서 1300℃에서 60분동안 소결하였다.Sintering aid powder (mixed powder of manganese powder and tin powder) with an average particle size of 200 mesh was added to the coarse spherical powder having an average particle size of 20 mesh with a pure iron composition at a weight of 3 wt% based on the weight of the iron base powder, and then 1500 kgf. The molded articles of the same shape were prepared by pressure molding at / cm 2, and the molded bodies were sintered at 1300 ° C. for 60 minutes in a sintering furnace maintained with a protective atmosphere.

이때 소결조제용 분말의 망간 분말과 주석 분말의 혼합 비율을 중량비로 80:20에서 20:80까지 변화시켜, 이렇게 제작된 필터용 철계 다공질 소결체의 특성(압환강도, 목크기, 내열성)을 확인하였다.At this time, the mixing ratio of the manganese powder and the tin powder of the sintering aid powder was changed from 80:20 to 20:80 by weight ratio, and thus the characteristics (pressure strength, neck size, heat resistance) of the iron-based porous sintered compact for the filter were confirmed. .

내열성의 평가는, 제작된 소결체를 고온에서의 내열성을 평가하기 위하여 1500℃로 유지된 로에 집어넣어 20초 동안 노출시킨 후 외관의 이상 유무를 확인하였다. The evaluation of heat resistance was carried out by placing the produced sintered compact in a furnace maintained at 1500 ° C. for 20 seconds in order to evaluate the heat resistance at a high temperature, and then confirming the appearance of abnormality.

실험번호Experiment number 망간 분말과 주석 분말의 혼합비(wt%)Mixing ratio of manganese powder and tin powder (wt%) 특 성 Characteristics MnMn SnSn 압환강도 (kgf/mm2)Rolling strength (kgf / mm 2 ) 목크기 (μm)Neck size (μm) 내열성Heat resistance 2-012-01 100100 00 102102 600~900600-900 OKOK 2-022-02 9595 55 104104 600~900600-900 OKOK 2-032-03 8080 2020 106106 600~900600-900 OKOK 2-042-04 7070 3030 108108 650~950650-950 OKOK 2-052-05 6060 4040 112112 650~950650-950 OKOK 2-062-06 5050 5050 113113 650~1050650 ~ 1050 OKOK 2-072-07 4545 5555 115115 700~1050700-1050 OKOK 2-082-08 4040 6060 122122 800~1100800-1100 NGNG 2-092-09 3030 7070 131131 850~1200850 ~ 1200 NGNG 2-102-10 2020 8080 134134 900~1200900-1200 NGNG

상기 실험결과에서 확인되는 바와 같이 망간 분말과 주석 분말의 혼합 비율 중 주석의 비율이 높아질수록 소결체의 강도는 향상되며, 목(neck)의 크기가 커지는 것을 확인할 수 있으며, 또한 주석 비율이 60%이상인 경우인 실험번호 2-08 내지 2-10은 내열성 평가시 소결입자의 표면부와 목부위에 용융 현상이 발생하여 내열성이 약하다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from the above test results, as the ratio of tin in the mixture ratio of manganese powder and tin powder increases, the strength of the sintered body is improved, and the size of the neck is increased, and the tin ratio is 60% or more. In case of experiment Nos. 2-08 to 2-10, it was confirmed that the heat resistance was weak due to the phenomenon of melting in the surface portion and the neck portion of the sintered particles during the heat resistance evaluation.

도 4는 본 실험례에 의하여 용융 현상이 나타나지 않은 필터용 소결체의 사진이며, 도 5는 본 실험례에 의하여 용융 현상이 나타난 필터용 소결체의 사진이다.4 is a photograph of a filter sintered body in which no melt phenomenon is observed by the present experimental example, and FIG. 5 is a photograph of a filter sintered body in which a melt phenomenon is shown by this experimental example.

상기의 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 본 발명의 범위에 속하는 것이다.The above embodiments are merely preferred embodiments of the present invention, and the technical spirit of the present invention may be variously modified or adjusted by those skilled in the art. Such modifications and adjustments fall within the scope of the present invention if the technical idea of the present invention is used.

본 발명은 필터용 철계 다공질 소결체를 제조함에 있어서, 필터용 철계 다공질 소결체의 소결을 촉진하는 동시에 내열성 저하를 방지할 수 있으며, 압환강도를 증가시킬 수 있다.In the present invention, in manufacturing the iron-based porous sintered body for the filter, it is possible to promote the sintering of the iron-based porous sintered body for the filter and to prevent the decrease in heat resistance, and to increase the rolling strength.

도 1은 Fe-Mn 상태도,1 is a Fe-Mn state diagram,

도 2는 필터용 다공질 소결체의 여러가지 조직 사진,2 is a photograph of various structures of a porous sintered body for a filter,

도 3은 소결조제용 분말의 성분과 철기지용 분말에 대한 첨가비에 따른 압환강도의 변화를 나타낸 그래프,3 is a graph showing the change in the crushing strength according to the addition ratio of the components of the powder for sintering aid and the powder for iron base,

도 4는 실험례 2에 의하여 용융 현상이 나타나지 않은 필터용 소결체의 사진, 4 is a photograph of a filter sintered compact in which no melting phenomenon is observed in Experimental Example 2;

도 5는 실험례 2에 의하여 용융 현상이 나타난 필터용 소결체의 사진.5 is a photograph of a sintered filter for filters in which a melting phenomenon is observed in Experimental Example 2. FIG.

Claims (3)

순철 또는 철계합금인 철기지용 분말과 소결조제용 분말을 혼합 및 성형하여 성형체를 제작한 후 상기 성형체를 소결하는 필터용 철계 다공질 소결체의 제조 방법에 있어서 :In the manufacturing method of the iron-based porous sintered body for the filter for producing a molded body by mixing and molding the iron base powder and the sintering aid powder of pure iron or iron alloy: 상기 철기지용 분말은 평균입자크기가 100메쉬 이상 10메쉬 이하인 조대 구형 분말이며 ;The iron base powder is a coarse spherical powder having an average particle size of 100 mesh or more and 10 mesh or less; 상기 소결조제용 분말은 평균입자크기가 250메쉬 이상 100메쉬 이하이며 중량비 95:5 내지 45:55인 망간 분말과 주석 분말의 혼합 분말로서, 상기 소결조제용 분말은 상기 철기지용 분말에 대하여 1wt%~5wt%로 혼합되며,The sintering aid powder is a mixed powder of manganese powder and tin powder having an average particle size of 250 mesh or more and 100 mesh or less and a weight ratio of 95: 5 to 45:55. Mixed at ~ 5wt%, 상기 성형체의 소결은 1100℃~1350℃사이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터용 철계 다공질 소결체의 제조 방법.The sintering of the molded body is made between 1100 ° C and 1350 ° C method for producing an iron-based porous sintered body for a filter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 철기지용 분말은 평균입자크기가 40메쉬 이상 10메쉬 이하인 것을 특징으로 하는 필터용 철계 다공질 소결체의 제조 방법.The iron base powder is a method for producing an iron-based porous sintered body for filters, characterized in that the average particle size is more than 40 mesh 10 mesh. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법에 의하여 제조되는 필터용 철계 다공질 소결체.Iron-based porous sintered body for a filter produced by the method of claim 1 or 2.
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