KR20100138657A

KR20100138657A - 자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체

Info

Publication number: KR20100138657A
Application number: KR1020090057288A
Authority: KR
Inventors: 조철형; 김응기
Original assignee: 주식회사 비아이티범우연구소
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-12-31

Abstract

본 발명은 자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체에 관한 것이다. 상기 자용합금 분말의 단면형상은, 내부의 핵을 형성하는 철계 조성물과, 상기 철계 조성물을 링 형태로 둘러싸는 FeB 또는 Fe₂B로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 자용합금 분말의 제조방법은, 원통형 금속용기 내에 B₄C 분말 10 내지 40 중량%; AlF₃, NH₄Cl, NaF, CaF로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나의 첨가제 1 내지 5 중량%; 및 주철, 주강, 탄소강 및 합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 나머지 분말을 장입하고 용기를 밀봉하는 단계; 상기 금속용기를 300 내지 550℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 예비 가열 단계; 상기 예비 가열 단계 후, 상기 금속용기를 800 내지 980℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 가열 단계; 상기 가열 단계 후, 상기 금속용기를 300 내지 550℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

자용합금 분말, 예비 가열 단계, 가열 단계, 냉각 단계, 금속용기

Description

자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체 {Self-fluxing alloy powders, and method and assembly for manufacturing thereof}

본 발명은 자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 주로 보론이 함유된 자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체에 관한 것이다.

자용합금 분말(self-fluxing alloy powders)은 우수한 내마모성, 내식성 및 내열성을 갖는 금속 분말로서, 이러한 분말은 추가적인 용제(flux)나 보호된 작업환경이 필요없이 모재에 직접 용사하여 내마모성, 내식성 및 내열성을 갖는 피막층을 형성할 수 있어 기계부품의 표면경화처리에 널리 사용되고 있다.

자용합금 용사는 Ni-Cr, Co-Cr 및 이들에 WC를 함유시킨 재료를 주성분으로 하고, 보론(B) 및 규소(Si)를 용제로서 첨가하여 만들어진 자용합금 분말을 용융분사해서 용사층을 형성시킨 다음, 1000℃ 이상에서 재용융함으로써, 모재와의 경계에서 합금층을 형성시킴과 동시에 초경합금의 피막을 형성시키는 방법이다.

얻고자 하는 피막층의 성질에 따라 분말에 포함되는 금속성분의 비율을 조절 할 수 있으며, 보론 및 규소는 용사층 내의 금속산화물을 B₂O 및 SiO₂로 환원하여 용사층의 표면으로 부상되기 때문에 기공이 없는 치밀한 피막을 얻을 수 있어, 특히 내마모의 목적에 많이 사용되고 있다.

보론함유 자용합금 분말은 낮은 용융 온도를 제공하고, 용융된 표면에 잘 점착되고, 모재 표면의 산화막을 제거하고, 부분적으로 모재를 용해시키는 특성을 지닌다. 결과적으로, 보론함유 자용합금 분말은 낮은 기공률, 높은 점착성, 부드러운 코팅면을 가진 고품질의 코팅을 실현할 수 있어 내마모성이 필요한 부분에 널리 사용되고 있다.

종래에 보론함유 자용합금 분말을 제조하기 위해서는 Fe, Cr, Ni, C, B 등을 필요한 조성만큼 한꺼번에 함께 혼합하여 2000℃의 용융로에서 용융을 한 다음, 이 용융상태의 합금을 아르곤(Ar) 가스를 이용하여 산화를 차단한 상태에서 분출 분산장치를 통해 분산시켜 분말로 제조되었다.

도 1은 종래의 보론함유 자용합금 분말의 단면을 400배로 확대한 도면이다.

분말의 형상은 구형이나, 내부 조직은 보론이 Fe₂B의 형태로 흰색 침상구조를 이루면서 균일하게 분포되는 혼성 구조(heterogeneous structure)를 가지고 있다.

이러한 침상구조에서는, 용융분사에 의해 분말을 금속표면에 코팅시 고열에 의해 Fe₂B의 분해가 유도되어 균일한 코팅 조직을 얻는데 어려움이 있다. 또한, 각각의 분말에 함유된 보론의 양은 분말마다 편차가 심하여 분말재료에 포함되는 보 론의 양을 정확하게 조절하기 어려웠다. 따라서, 이러한 종래의 보론함유 자용합금 분말로는 용사에 의한 피막 형성시 원하는 최상의 코팅품질을 얻을 수가 없다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 높은 자용 능력을 보유하고 분말재료에 포함되는 보론의 양을 엄격하게 조절할 수 있어 용사에 의한 고품질의 코팅을 얻을 수 있는 내마모성, 내부식성 코팅을 위한 새로운 자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체를 제공하고자 함에 목적이 있다.

본 발명의 자용합금 분말의 단면형상은, 내부의 핵을 형성하는 철계 조성물과, 상기 철계 조성물을 링 형태로 둘러싸는 FeB 또는 Fe₂B로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자용합금 분말의 제조방법은, 원통형 금속용기 내에 B₄C 분말 10 내지 40 중량%; AlF₃, NH₄Cl, NaF, CaF로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나의 첨가제 1 내지 5 중량%; 및 주철, 주강, 탄소강 및 합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 나머지 분말을 장입하고 용기를 밀봉하는 단계; 상기 금속용기를 300 내지 550℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 예비 가열 단계; 상기 예비 가열 단계 후, 상기 금속용기를 800 내지 980℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 가열 단계; 상기 가열 단계 후, 상 기 금속용기를 300 내지 550℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기는 예비 가열 단계, 가열 단계 및 냉각 단계에서 각각 90분간 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기 내에 장입되는 B₄C 분말 각각의 크기는 30 내지 150 미크론이고, 상기 나머지 분말 각각의 크기는 50 내지 1000 미크론인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기 내에 장입되는 분말의 체적은 상기 금속용기 체적의 40 내지 60%인 것을 특징으로 한다.

또한, 회전시에 상기 금속용기 내에 충전된 분말의 상승각도는 10 내지 12°인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기의 회전수는 이하의 식으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

n = 42.71

, min^-1

여기서, n은 금속용기의 분당 회전수이고, φ는 분말의 최적 상승각도로서 10 내지 12°이고, R은 금속용기의 내부 반경(m)이다.

또한, 상기 나머지 분말은 고철로부터 얻어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기는 횡방향으로 설치된 금속 파이프 내에 삽입되어 금속 파이프의 회전에 따라 함께 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기는 금속 파이프 내면으로부터 돌출된 지지부에 의해 파이프 내에 지지되어 금속 파이프의 회전에 따라 함께 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 파이프의 중앙부는 가열수단에 의해 800 내지 980℃로 가열되고, 상기 금속 파이프의 양측부는 열전도에 의해 300 내지 550℃로 유지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기는 상기 금속 파이프 내에서 일 측부, 중앙부 및 타 측부로 순차적으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 파이프 내에서 하나의 금속용기가 순차적으로 이동되면 그 위치에는 다른 금속용기가 삽입되고, 상기 금속용기들 사이의 간격은 간격유지부재에 의해 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기들 사이의 간격은 금속용기 내경의 4배 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체는, 내부에 횡방향으로 설치되어 회전하는 금속 파이프를 갖는 본체; 상기 금속 파이프의 중앙부를 800 내지 980℃로, 양측부를 300 내지 550℃로 유지시키는 가열수단; 원료 분말이 장입되고, 상기 금속 파이프 내에 삽입되어 파이프의 회전에 따라 함께 회전하는 복수의 원통형 금속용기; 상기 파이프 내에서 회전하는 상기 금속용기들 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 간격유지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기는 스테인레스 재질로 된 본체와, 스테인레스보다 열팽 창이 큰 금속 재질로 되어 상기 본체를 밀봉하는 밀봉마개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가열수단은 상기 금속 파이프의 중앙부만 800 내지 980℃로 가열하고, 상기 금속 파이프의 양측부는 열 전도에 의해 300 내지 550℃로 유지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속용기의 외경은 상기 금속 파이프 내경의 85 내지 95%인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간격유지부재는 3개의 원판이 이격되어 중심봉에 의해 연결된 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 입자의 표면층에 용융요소들이 집중되어 높은 자용 능력을 보유하고, 분말재료에 포함되는 보론의 양을 엄격하게 조절할 수 있어 용사에 의한 고품질의 코팅을 얻을 수 있는 내마모성, 내부식성 코팅을 위한 새로운 자용합금 분말 및 그 제조방법과 제조를 위한 조립체를 제공할 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

본 발명의 자용합금 분말은 보론(B)이 함유된 금속 분말을 화학열처리(chemico-thermal process)하는 방법으로 얻어진다.

도 2는 본 발명의 방법으로 제조된 보론함유 자용합금 분말의 단면을 400배로 확대한 도면이다.

도면을 참조하면, 자용합금 분말 단면의 내측에는 철계 조성물(Fe-based composite)이 위치하여 핵을 형성하고 있고, 상기 철계 조성물의 주위에는 FeB 또는 Fe₂B가 링 형태로 둘러싸고 있다.

이러한 단면 형태를 갖는 보론함유 자용합금 분말에 따르면,

1) 입자의 표면층에 용융요소(보론)들이 집중되어 높은 자용(self-flux) 능력을 가질 수 있고,

2) 보론이 분말의 주위에 링 형태로 집중되므로, 각각의 분말에 포함된 보론의 양을 비교적 정확하게 알 수 있어 전체 분말재료에 포함되는 보론의 양을 엄격하게 조절할 수 있고, 그에 따라 용사에 의한 고품질의 코팅 특성을 얻을 수 있다.

이하에서는, 상술한 단면 형상을 갖는 본 발명의 자용합금 분말을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.

도 3은 금속 분말이 장입되는 용기를 도시하는 도면이고, 도 4는 용기를 가열하기 위한 전기로를 나타내는 도면이고, 도 5는 전기로의 파이프 내부에 용기가 삽입된 상태를 나타내는 도면이다.

먼저, 동일한 크기의 속이 빈 원통형의 금속용기(1)(이하, 용기)를 3개 이상 준비한다. 각각의 용기(1)에는 자용합금 분말 제조를 위한 금속 분말들을 장입한다.

상기 금속 분말들의 종류와 배합비는 다음과 같다. B₄C 분말 10 내지 40 중량%; AlF₃, NH₄Cl, NaF, CaF로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나의 첨가제 1 내지 5 중량%; 및 주철, 주강, 탄소강 및 합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 나머지 분말을 용기(1)에 장입하고 밀봉한다. 이때, 상기 나머지 분말은 고철을 가공하여 얻어지는 분말을 사용할 수 있어, 원료의 원가절감 측면이나 자원 재활용 측면에서 바람직하다.

상기 B₄C 분말의 크기는 30 내지 150 미크론인 것이 바람직하다. 상기 나머지 분말은 고철로부터 얻어지는 구형 또는 편상의 분말일 수 있으며, 그 크기는 50 내지 1000 미크론인 것이 바람직하다.

상기 용기(1)는 스테인레스(조성비: 0.12% C, 18% Cr, 9% Ni) 재질로 된 본체(1a)와, 스테인레스보다 열팽창이 큰 금속 재질, 예를 들어 구리(Cu)로 되어 상기 본체(1a)를 밀봉하는 밀봉마개(1b)로 이루어진다.

용기에 금속 분말을 장입한 후에, 용기(1)는 전기로(10) 내에 수평으로 설치된 금속 파이프(11)(이하, 파이프) 속으로 삽입된다. 상기 파이프(11)는 회전축(12)을 중심으로 일정한 속도로 회전되고, 그에 따라 파이프(11) 내에 삽입된 용 기(1)도 함께 회전된다. 이때, 회전축(12)은 원통형 용기(1)가 횡방향으로 놓인 상태에서 용기(1)의 중심을 따라 연장되는 축이 된다.

상기 파이프(11)의 중앙에는 전기히터(13)가 파이프 외부를 둘러싸고 있고, 이러한 전기히터(13)에 의해 파이프(11) 중앙부는 약 800~980℃로 가열된다. 파이프(11)의 양측부에는 별도의 가열수단이 없지만, 중앙부의 가열에 의한 온도전이로 약 300~550℃로 유지된다. 따라서, 파이프(11)는 가열되는 온도에 따라 차례로 예비 가열 구역(A), 가열 구역(B) 및 냉각 구역(C)으로 나누어진다. 파이프(11)의 중앙부에 위치한 가열 구역(B)의 온도는 약 800~980℃로 유지되고, 파이프(11)의 양측부에 위치한 예비 가열 구역(A)과 냉각 구역(C)의 온도는 약 300~550℃로 유지된다. 온도의 유지를 위해 파이프(11)의 외면은 단열재로 둘러싸이는 것이 바람직하다.

파이프(11) 내로 삽입된 용기(1)는 처음에 예비 가열 구역(A)에서 1 내지 2 시간, 바람직하게는 약 90분간 파이프(11)의 회전에 따라 함께 회전하면서 가열된다.

다음에, 용기(1)는 가열 구역(B)으로 이동하여 1 내지 2 시간, 바람직하게는 약 90분간 가열된 후 냉각 구역(C)으로 이동한다. 냉각 구역(C)에서 용기(1)는 1 내지 2 시간, 바람직하게는 약 90분간 가열된 후 파이프(11)로부터 꺼내진다. 파이프(11)로부터 꺼내진 용기(1) 내에는 본 발명에 따른 완성된 자용합금 분말들이 위치하게 된다. 이 작업은 연속적으로 이루어져야 하므로, 처음 삽입된 용기(1)가 파이프(11) 내에서 회전하면서 각각의 구역을 거쳐 파이프(11)로부터 꺼내지기까지 약 270분이 소요된다.

이때, 한 용기(1)가 다음 구역, 예를 들어 예비 가열 구역(A)에서 가열 구역(B)으로 이동하면 다른 용기(1)가 파이프(11) 내의 예비 가열 구역(A)에 삽입된다. 따라서, 처음 파이프(11) 내로 삽입된 용기(1)가 냉각 구역(C)으로 이동하는 시간, 즉 약 180분이 지난 후에는 도 5에 도시된 것처럼 예비 가열 구역(A), 가열 구역(B) 및 냉각 구역(C) 모두에 용기(1)가 위치하게 된다.

파이프(11) 내로 삽입된 용기(1)는 처음에 예비 가열 구역(A)에서 서서히 온도가 상승한다. 다음에, 800~980℃로 유지되는 가열 구역(B)에서 용기(1) 내에 장입된 보론(B) 분말은 FeB 또는 Fe₂B가 되어 분자화되고, 90분간 가열되는 동안 이러한 분자들이 확산되어 철계 조성물에 링 형태로 달라붙게 된다. 다음에, 분말재료는 300~550℃로 유지되는 냉각 구역(C)에서 회전하면서 냉각되어 본 발명에 따른 구형의 자용합금 분말을 형성하게 된다.

상기 용기(1)가 한 구역에서 다른 구역으로 이동될 때의 이동거리, 즉 인접하는 2개의 용기(1) 사이의 간격(각각의 구역 사이의 거리)은 용기(1) 내경의 4배 이하인 것이 바람직하다. 이는 전기히터(13)로 파이프(11) 중앙부만을 약 800~980℃로 가열하면서, 파이프(11)의 양측부를 온도전이에 의해 약 300~550℃로 유지하기 위한 적절한 간격이 된다.

용기(1)와 용기(1) 사이에는 파이프(11)의 회전 중에 용기(1)가 파이프(11)의 축을 따라 이동하여 각각의 구역을 이탈하는 것을 방지하기 위한 간격유지부 재(2)가 제공된다. 상기 간격유지부재(2)는 예를 들어, 3개의 원판을 봉으로 연결한 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상은 간격유지부재(2)에 의한 온도전이를 최소한으로 하면서, 용기(1)가 각각의 구역을 이탈하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 한다.

도 6은 파이프(11) 내의 용기(1)를 지지하기 위한 지지부(11a)를 도시하는 단면도이다. 상기 용기(1)는 파이프(11)의 내면으로부터 돌출된 지지부(11a)에 의해 파이프(11) 내부에 지지되어 파이프(11)의 회전에 따라 함께 회전된다. 처음에 용기(1)를 파이프(11) 내에 삽입했을 때는 파이프의 지지부(11a)와 용기(1) 사이에는 미세한 간극이 존재할 수 있지만, 전기히터(13)에 의한 가열로 용기(1)가 열팽창되면 용기(1)는 파이프(11) 내의 지지부(11a)에 완전히 지지되어, 파이프(11)가 회전함에 따라 용기(1)도 미끄러짐 없이 함께 회전하게 된다.

가열 중에 스테인레스 용기(1)가 팽창되는 것을 고려할 때, 상기 용기(1)의 외경은 상기 파이프(11) 내경의 85 내지 95%인 것이 바람직하다. 즉, 파이프(11) 내경이 100mm라고 할 때, 용기(1)의 외경은 85 내지 95mm 인 것이 바람직하다. 상기 용기(1)의 외경이 파이프(11) 내경의 95%를 초과할 경우, 최종 단계를 거친 후 열팽창된 용기(1)를 파이프(11) 외부로 꺼내기가 어려우므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 링 형태의 자용합금 분말을 제조하기 위해서는 회전하는 파이프(11) 내의 작업온도 및 각각의 구역에서의 체류시간의 준수도 중요하지만, 용 기(1) 내에 장입되는 분말의 체적 및 용기(1)의 회전속도도 중요하다.

상기 용기(1) 내에 장입되는 분말의 체적은 상기 용기(1) 체적의 40 내지 60%인 것이 바람직하다. 용기(1) 내의 분말재료의 체적이 상기 용기(1) 체적의 60%를 초과할 경우, 용기(1) 내의 분말들이 잘 섞이지 않아서 본 발명에 따른 자용합금 분말의 생성이 원활하지 않다. 용기(1) 내에 장입되는 분말 재료의 체적이 너무 작을 경우 특정 분말의 공급이 과잉되고, 자용합금 분말의 생산량이 적어서 바람직하지 않다.

도 7은 용기(1)의 회전속도[파이프(11)의 회전속도와 동일하다고 본다]에 따른 용기(1) 내의 분말(3)의 계면 형태를 도시하는 도면이다.

도 7의 (a)는 용기(1)의 회전수가 낮아서, 용기(1) 내에서 분말(3)의 계면이 처음의 형태를 유지하고 있는 상태를 나타낸다. 이 경우, 분말(3)들이 잘 섞이지 않아서 보론 분자가 철계 조성물 내로 잘 확산되기 어렵다. 도 7의 (c)는 용기(1)의 회전수가 너무 높아서, 분말(3)이 용기(1) 벽면에 부착된 상태로 회전되는 모습을 나타낸다. 이 경우에도 분말들이 잘 섞이지 않아서, 보론 분자가 철계 조성물 내로 잘 확산되기 어렵다.

도 7의 (b)는 용기(1)의 회전수가 적절하여, 분말(3)의 계면이 상승함과 동시에 분말들 간의 혼합이 원활히 이루어지는 상태를 나타낸다. 이 경우, 용기(1)의 회전에 따라 분말들이 잘 혼합되어 보론 분자가 철계 조성물 내로 잘 확산될 수 있다.

도 8은 용기(1)의 회전시에 용기 내에 장입된 분말(3)의 상승각도를 설명하 기 위한 도면이다. 여기서, 분말의 상승각도(φ)는 분말(3)의 상승이 시작되는 지점(p)에서 원주면에 대한 접선(x)과 그 지점에서의 분말의 계면이 이루는 궤적에 대한 접선(y)이 이루는 각을 말한다. 분말들의 혼합이 잘 이루어지도록 하기 위한 분말의 최적 상승각도(φ)는 10 내지 12°인 것이 바람직하다.

이때, 상기 용기(1)의 회전수는 이하의 식(1)로 결정된다.

n = 42.71

, min^-1 식(1)

여기서, n은 용기(1)의 분당 회전수이고, φ는 분말(3)의 최적 상승각도로서 10 내지 12°이고, R은 용기(1)의 내부 반경(m)이다. 예를 들어, 용기(1)의 내경이 90mm 이고, 분말(3)의 최적 상승각도를 12°로 할 경우, 회전수 n은 분당 약 21회가 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 자용합금 분말은 핵을 형성하는 철계 조성물의 주위에 FeB 또는 Fe₂B가 링 형태로 둘러싸는 단면 형태를 가짐으로써, 입자의 표면층에 용융요소들이 집중되어 높은 자용 능력을 보유하게 된다. 또한, 각각의 분말에 포함되는 보론의 양을 비교적 정확하게 알 수 있어 전체 분말재료에 포함되는 보론의 양을 엄격하게 조절할 수 있고, 그에 따라 용사에 의한 고품질의 코팅 특성을 얻을 수 있다. 또한, 회전하는 금속 파이프(11)를 갖는 전기로(10), 원료 분말(3)이 장입되는 금속용기(1), 금속용기들 사이의 간격을 유지시키기 위한 간격유지부재(2)로 이루어지는 본 발명에 따른 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체를 제공함으로써, 핵을 형성하는 철계 조성물의 주위에 FeB 또는 Fe₂B가 링 형태로 둘러싸는 단면 형태를 갖는 자용합금 분말을 효율적으로 제조할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래의 보론함유 자용합금 분말의 단면을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 방법으로 제조된 보론함유 자용합금 분말의 단면을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 금속 분말이 장입되는 금속용기를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 금속용기를 가열하기 위한 전기로를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 전기로의 금속 파이프 내부에 금속용기가 삽입된 상태를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 금속 파이프 내의 금속용기를 지지하기 위한 지지부를 도시하는 단면도.

도 7은 본 발명에서 금속용기의 회전속도에 따른 용기 내의 분말의 계면 형태를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명에서 금속용기의 회전시에 용기 내에 장입된 분말의 상승각도를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 금속용기

1a : 본체

1b : 밀봉마개

2 : 간격유지부재

3 : 분말

10 : 전기로

11 : 금속 파이프

11a : 돌출부

12 : 회전축

13 : 가열수단

A : 예비 가열 구역

B : 가열 구역

C : 냉각 구역

Claims

자용합금 분말에 있어서,

상기 자용합금 분말의 단면형상은, 내부의 핵을 형성하는 철계 조성물과, 상기 철계 조성물을 링 형태로 둘러싸는 FeB 또는 Fe₂B로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말.
제1항에 따른 자용합금 분말의 제조방법에 있어서,

원통형 금속용기 내에 B₄C 분말 10 내지 40 중량%; AlF₃, NH₄Cl, NaF, CaF로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나의 첨가제 1 내지 5 중량%; 및 주철, 주강, 탄소강 및 합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 나머지 분말을 장입하고 금속용기를 밀봉하는 단계;

상기 금속용기를 300 내지 550℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 예비 가열 단계;

상기 예비 가열 단계 후, 상기 금속용기를 800 내지 980℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 가열 단계;

상기 가열 단계 후, 상기 금속용기를 300 내지 550℃에서 1 내지 2 시간 동안 회전축을 중심으로 회전시키는 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 금속용기는 예비 가열 단계, 가열 단계 및 냉각 단계 에서 각각 90분간 회전되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 금속용기 내에 장입되는 B₄C 분말 각각의 크기는 30 내지 150 미크론이고, 상기 나머지 분말 각각의 크기는 50 내지 1000 미크론인 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 금속용기 내에 장입되는 분말의 체적은 상기 금속용기 체적의 40 내지 60%인 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제2항에 있어서, 회전시에 상기 금속용기 내에 충전된 분말의 상승각도는 10 내지 12°인 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 금속용기의 회전수는 이하의 식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.

n = 42.71, min^-1

여기서, n은 금속용기의 분당 회전수이고, φ는 분말의 최적 상승각도로서 10 내지 12°이고, R은 금속용기의 내부 반경(m)임.
제2항에 있어서, 상기 나머지 분말은 고철로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속용기는 횡방향으로 설치된 금속 파이프 내에 삽입되어 금속 파이프의 회전에 따라 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 금속용기는 금속 파이프 내면으로부터 돌출된 지지부에 의해 파이프 내에 지지되어 금속 파이프의 회전에 따라 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 금속 파이프의 중앙부는 가열수단에 의해 800 내지 980℃로 가열되고, 상기 금속 파이프의 양측부는 열전도에 의해 300 내지 550℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 금속용기는 상기 금속 파이프 내에서 일 측부, 중앙부 및 타 측부로 순차적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 금속 파이프 내에서 하나의 금속용기가 순차적으로 이동되면 그 위치에는 다른 금속용기가 삽입되고, 상기 금속용기들 사이의 간격은 간격유지부재에 의해 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 금속용기들 사이의 간격은 금속용기 내경의 4배 이하인 것을 특징으로 하는 자용합금 분말의 제조방법.
제1항에 따른 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체에 있어서,

내부에 횡방향으로 설치되어 회전하는 금속 파이프를 갖는 본체;

상기 금속 파이프의 중앙부를 800 내지 980℃로, 양측부를 300 내지 550℃로 유지시키는 가열수단;

원료 분말이 장입되고, 상기 금속 파이프 내에 삽입되어 파이프의 회전에 따라 함께 회전하는 복수의 원통형 금속용기;

상기 파이프 내에서 회전하는 상기 금속용기들 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 간격유지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체.
제15항에 있어서, 상기 금속용기는 스테인레스 재질로 된 본체와, 스테인레스보다 열팽창이 큰 금속 재질로 되어 상기 본체를 밀봉하는 밀봉마개로 이루어지 는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체.
제15항에 있어서, 상기 가열수단은 상기 금속 파이프의 중앙부만 800 내지 980℃로 가열하고, 상기 금속 파이프의 양측부는 열 전도에 의해 300 내지 550℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체.
제15항에 있어서, 상기 금속용기의 외경은 상기 금속 파이프 내경의 85 내지 95%인 것을 특징으로 하는 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체.
제15항에 있어서, 상기 간격유지부재는 3개의 원판이 이격되어 중심봉에 의해 연결된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자용합금 분말을 제조하기 위한 조립체.