KR20120042728A - Process for producing a turbine wheel for an exhaust gas turbocharger - Google Patents

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안드레아스 케른
마르틴 블뢰마허
프란츠-디터 마르티쉬우스
마르쿠스 스테펜
마트 요한 터
아른트 톰
한스 볼프롬
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바스프 에스이
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Abstract

본 발명은 금속 분말 사출 성형에 의한 배기 가스 터브과급기용 터빈 휠의 제조 방법에 관한 것으로서, (a) 금속 분말과 바인더를 포함하는 공급원료를 제공하는 단계, (b) 터빈 휠의 금속 분말 사출 성형을 위해 제조하고자 하는 터빈 휠의 음각 몰드를 포함하는 툴을 제공하는 단계, (c) 바인더를 포함하는 회전 대칭 코어를 공정 단계 (b)에서 제공된 툴의 음각 몰드로 도입하고, 제조하고자 하는 터빈 휠의 회전 축에 대하여 코어가 대칭으로 정렬되도록 코어를 정렬하는 단계, (d) 코어 주위에 공정 단계 (a)에서 제공된 공급원료의 금속 분말 사출 성형에 의해 생소지(green body)를 형성하는 단계, (e) 바인더 제거 단계를 실시하여 생소지로부터 바인더를 제거하여 터빈 휠 형상의 성형체를 얻는 단계, 및 (f) 성형체의 소결 단계를 포함한다. The present invention relates to a method for manufacturing a turbine wheel for exhaust gas turbocharger by metal powder injection molding, comprising the steps of: (a) providing a feedstock comprising a metal powder and a binder, (b) metal powder injection molding of a turbine wheel Providing a tool comprising a negative mold of a turbine wheel to be manufactured for the purpose of (c) introducing a rotationally symmetric core comprising a binder into the negative mold of the tool provided in process step (b) and Aligning the cores such that the cores are symmetrically aligned with respect to the axis of rotation of (d) forming a green body by metal powder injection molding of the feedstock provided in process step (a) around the core, (e) performing a binder removal step to remove the binder from the raw material to obtain a turbine wheel-shaped molded body, and (f) sintering the molded body.

Description

배기 가스 터보과급기용 터빈 휠의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING A TURBINE WHEEL FOR AN EXHAUST GAS TURBOCHARGER}Manufacturing method of turbine wheel for exhaust gas turbocharger {PROCESS FOR PRODUCING A TURBINE WHEEL FOR AN EXHAUST GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 금속 분말 사출 성형에 의해 내연 기관의 배기 가스 터보과급기용의 경량화 터빈 휠을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a lightweight turbine wheel for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine by metal powder injection molding.

내연 기관용 터보과급기는, 내연 기관의 배기 가스 스트림 내에 마련되고 내연 기관의 흡입 영역의 압축기에 샤프트에 의해 연결된 배기 가스 터빈을 포함한다. 터빈은 내연 기관의 배기 가스 스트림에 의해 회전하도록 되어 있고 압축기 휠을 구동시킨다. 압축기 휠은 내연 기관의 흡입 영역의 압력을 증가시켜 흡인 엔진의 경우에서보다 흡입 단계 동안 더욱 다량의 공기를 실린더로 들어가도록 한다. 따라서, 상응하여 더욱 다량의 연료의 연소를 위해 더욱 많은 산소를 이용할 수 있다. 배기 가스 스트림에 노출된 "고온부" 측의 터빈 휠은 복잡한 기하형상을 가지며, 일반적으로 정밀 주조법으로 고온 내성 재료로 제조되며 마찰 압접에 의해 샤프트에 연결된다. 압축기 휠은, 예를 들어 스크류 연결에 의해 샤프트 대향 말단에 설치된다. 터보과급기 작동 중에, 최대 약 300,000 rpm의 2개의 휠과 함께 샤프트 회전 속도가 대단히 높아진다. 터보과급기의 매우 빠른 반응을 실현하기 위해서, 회전부 관성이 매우 낮아야 한다. A turbocharger for an internal combustion engine comprises an exhaust gas turbine provided in an exhaust gas stream of the internal combustion engine and connected by a shaft to a compressor in the suction region of the internal combustion engine. The turbine is adapted to rotate by the exhaust gas stream of the internal combustion engine and drives the compressor wheel. The compressor wheel increases the pressure in the intake zone of the internal combustion engine, allowing more air to enter the cylinder during the intake phase than in the case of a suction engine. Thus, more oxygen can be used for combustion of correspondingly higher amounts of fuel. Turbine wheels on the “hot” side exposed to the exhaust gas stream have a complex geometry and are generally made of high temperature resistant materials by precision casting and connected to the shaft by friction welding. The compressor wheel is installed at the opposite end of the shaft, for example by screw connection. During turbocharger operation, the shaft rotation speed becomes very high with two wheels up to about 300,000 rpm. In order to realize a very fast response of the turbocharger, the rotor inertia must be very low.

터보과급기 부품의 경량화와 관련된 문헌 중 하나는 일본 공개 공보 JP 2007-120409이다. 이 문헌에는 감량을 위해 터빈 휠의 코어를 제거하여 재료를 절감하는 것이 개시되어 있다. 코어를 제거한 터빈 휠은 정밀 주조 공정으로 제조한다. 그러나, 개시된 정밀 주조 공정은 복잡하고 고비용이라는 것이 단점이다. One of the documents related to the weight reduction of turbocharger parts is Japanese Laid-Open Patent Publication JP 2007-120409. This document discloses saving material by removing the core of the turbine wheel for weight reduction. The turbine wheel with the core removed is manufactured by a precision casting process. However, the disadvantage is that the disclosed precision casting process is complicated and expensive.

금속 분말 사출 성형(MIM)은 금속 부품, 특히 최종 치수에 가까운 치수를 갖는 유형의 부품의 양산 방법으로 알려져 있다. MIM 공정으로 소형에서부터 중형에 이르는 복잡한 형상의 부품을 저렴하고 자동화된 방식으로 대량 제조할 수 있다. Metal powder injection molding (MIM) is known as a method of mass production of metal parts, in particular parts of a type having dimensions close to the final dimension. The MIM process enables the mass production of intricately shaped parts from small to medium size in a low cost and automated manner.

MIM 공정은 바인더에 의해 구형 또는 부정 형상(분말의 입도는 일반적으로 100 ㎛ 미만임)을 가지는 금속 분말을 가소화시켜 공급원료를 제공하는 것을 포함한다. 공급원료의 균질화를 혼련기에서 실시한 후, 공급 원료를 사출 성형기로 도입한다. 바인더(예, 적절한 왁스) 부분을 가열 대역에서 용융시켜 용융물을 얻는다. 그 다음 스크류가 이 용융물을 분할가능한 몰드로 수송한다. 몰드 충전이 완료된 후에, 용융물이 고화되어 몰드로부터 부품을 빼낼 수 있게 된다. 소결 전에 바인더 제거 단계로 바인더를 제거한다. 바인더에 따라서, 각종 방식으로 부품으로부터 바인더를 제거한다. The MIM process involves plasticizing a metal powder having a spherical or irregular shape (the particle size of the powder is generally less than 100 μm) by means of a binder to provide a feedstock. After homogenization of the feedstock is carried out in a kneader, the feedstock is introduced into an injection molding machine. The binder (eg suitable wax) portion is melted in the heating zone to obtain a melt. The screw then transports this melt into a splittable mold. After the mold filling is complete, the melt is solidified so that the part can be removed from the mold. The binder is removed by a binder removal step before sintering. Depending on the binder, the binder is removed from the part in various ways.

바인더 제거의 경우, 가열 바인더 제거(기상을 통한 바인더 분해 또는 융해), 용매 추출 및 촉매적 바인더 제거 사이에는 일반적으로 차이가 있다. 바인더 제거 단계 후에 소결 공정을 실시하는데, 이 공정에서는 확산 처리에 의해 이론 밀도의 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상으로 성분이 고밀화된다. In the case of binder removal, there is generally a difference between heated binder removal (binder decomposition or melting through a gas phase), solvent extraction and catalytic binder removal. A sintering process is carried out after the binder removal step, in which the component is densified to at least 95%, preferably at least 98%, of the theoretical density by diffusion treatment.

배기 가스 터보과급기 부품의 제조에 있어서 금속 분말 사출 성형의 사용이 지금까지는 실패하였는데, 그 이유는 통상적인 제조 공정인 정밀 주조법을 대신하기에는 충분히 경제적이지 않았기 때문이다. The use of metal powder injection molding in the manufacture of exhaust gas turbocharger parts has so far failed because it has not been economical enough to replace the precision casting process which is a conventional manufacturing process.

본 발명의 목적은 배기 가스 터보과급기용의 경량화 터빈 휠을 단순한 방식으로 제조할 수 있는 수단으로 내연 기관의 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠을 제조하는 신규하고 경제적인 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a novel and economical method for producing a turbine wheel for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine by means that can be produced in a simple manner for a lightweight turbine wheel for an exhaust gas turbocharger.

상기 목적은 하기 a) 내지 f) 단계를 포함하는, 금속 분말 사출 성형에 의한 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠의 제조 방법에 의해 실현된다:This object is achieved by a method for producing a turbine wheel for exhaust gas turbocharger by metal powder injection molding, comprising steps a) to f):

a) 금속 분말과 바인더를 포함하는 공급원료를 제공하는 단계,a) providing a feedstock comprising a metal powder and a binder,

b) 터빈 휠의 금속 분말 사출 성형을 위해 제조하고자 하는 터빈 휠의 음각 몰드를 포함하는 툴을 제공하는 단계,b) providing a tool comprising a negative mold of the turbine wheel to be manufactured for metal powder injection molding of the turbine wheel,

c) 바인더를 포함하는 회전 대칭 코어를 공정 단계 (b)에서 제공된 툴의 음각 몰드로 도입하고, 제조하고자 하는 터빈 휠의 회전 축에 대하여 코어가 대칭으로 정렬되도록 코어를 정렬하는 단계,c) introducing a rotationally symmetric core comprising a binder into the engraved mold of the tool provided in process step (b) and aligning the core so that the core is symmetrically aligned with respect to the axis of rotation of the turbine wheel to be manufactured,

d) 코어 주위에 공정 단계 (a)에서 제공된 공급원료의 금속 분말 사출 성형에 의해 생소지(green body)를 형성하는 단계,d) forming a green body around the core by metal powder injection molding of the feedstock provided in process step (a),

e) 바인더 제거 단계를 실시하여 생소지로부터 바인더를 제거하고, 동시에 코어를 제거하여 터빈 휠 형상의 성형체를 얻는 단계, 및e) performing a binder removal step to remove the binder from the raw material, and at the same time removing the core to obtain a turbine wheel-shaped molded body, and

f) 성형체의 소결 단계.f) sintering the shaped body.

본 발명의 방법으로 내부 구조가 한정된 중공 공간을 가지는 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠을 간단하고 저렴하게 제조할 수 있다. 중공 공간을 한정하는 내부 구조는 공정 단계 (e)에서 실시되는 바인더 제거 단계에서 코어를 제거하여 형성한다. 이로 인해, 지금까지는 정밀 주조법에 의해 고형 부품으로서 제조하여 왔던 터빈 휠을 중공 부품으로서 대량으로 제조할 수 있어 경제적이며, 그 결과 터보과급기를 유의적으로 경량화시킬 수 있다. 이러한 경량화는 저급 연료 요건과 관련된 반응을 더욱 빠르게 하고 내연 기관의 효율 증가와 재료의 상당한 절감을 가져올 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 종래 공지된 정밀 주조 공정과는 대조적으로, 벽두께가 0.1?1 mm 범위인 특히 섬세한 디자인의 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠을 제조할 수 있게 한다. The turbine wheel for exhaust gas turbocharger having a hollow space with limited internal structure can be produced simply and inexpensively by the method of the present invention. The internal structure defining the hollow space is formed by removing the core in the binder removal step carried out in process step (e). For this reason, the turbine wheel which has been manufactured as a solid part by the precision casting method until now can be manufactured in large quantities as a hollow part, and it is economical, As a result, a turbocharger can be significantly reduced in weight. This reduction in weight can lead to faster reactions associated with lower fuel requirements, increased efficiency of internal combustion engines and significant savings in materials. In addition, the method of the invention makes it possible to produce turbine wheels for exhaust gas turbochargers of particularly delicate design, in contrast to the conventionally known precision casting process, having a wall thickness in the range of 0.1 to 1 mm.

본 발명에 있어서, 용어 "공급원료"는 일반적으로 소결가능한 금속 또는 세라믹 분말과 바인더를 포함하는 조성물을 의미하는 것으로서 금속 분말 사출 성형에 사용하기에 적당하다. 그러한 조성물은 당업자에게 공지되어 있다. 용어 "금속 분말"은 본 발명에 있어서 가루 금속 또는 가루 금속 합금 또는 이의 혼합물을 의미한다. 공급원료에서 분말 형태로 포함될 수 있는 금속으로서는, 예를 들어 철, 코발트, 니켈, 크롬, 티탄, 몰리브덴, 니오븀 및 알루미늄을 들 수 있으며; 합금은 예를 들어 니켈계 합금 또는 티탄계 합금이다. 합금은, 예를 들어 상표명 Inconel 713으로 입수할 수 있는 니켈계 합금이 바람직하며; 이들은 74 중량%의 니켈, 12.5 중량%의 크롬, 4.2 중량%의 몰리브덴, 2 중량%의 니오븀, 6 중량%의 알루미늄, 0.8 중량%의 티탄 및 0.12 중량%의 탄소를 포함한다. 또한, 니켈계 합금의 경우에 상표명 Inconel 718로 입수할 수 있는 합금이 바람직하다. 이 베이스 합금은 50?55 중량%의 니켈, 17?21 중량%의 크롬, <24 중량%의 철, 2.8?3.3 중량%의 몰리브덴, 4.8?5.5 중량%의 니오븀, 0.2?0.8 중량%의 알루미늄, 0.7?1.1 중량%의 티탄 및 0.08 중량% 미만의 탄소를 포함한다. 또한, 니켈계 합금의 경우 NIMONIC 90이 바람직하다. NIMONIC 90은 0.13 중량% 미만의 탄소, 2?3 중량%의 티탄, 1?2 중량%의 알루미늄, 1.5 중량% 미만의 철, 15?21 중량%의 코발트, 18?21 중량%의 크롬을 포함하고, 나머지는 니켈이다. 니켈계 합금으로서 HASTELLOY X가 더욱 바람직하다. HASTELLOY X는 0.05?0.15 중량%의 탄소, 0.5 중량% 미만의 알루미늄, 0.5?2.5 중량%의 코발트, 8?10 중량%의 몰리브덴, 17?20 중량%의 철, 20?23 중량%의 크롬과 나머지는 니켈을 포함하는 합금이다. 추가의 적절한 합금은 약 15 중량%의 크롬, 약 10 중량%의 철, 5 중량%의 몰리브덴, 2 중량%의 티탄, 니오븀 및 니켈을 포함하는 합금이다. 공급원료 중 금속 분말의 비율은 광범위하게 다양할 수 있으며, 일반적으로 공급원료를 기준으로 40?70 부피%, 바람직하게는 45?60 부피%이다.In the present invention, the term "feedstock" generally refers to a composition comprising a sinterable metal or ceramic powder and a binder and is suitable for use in metal powder injection molding. Such compositions are known to those skilled in the art. The term "metal powder" refers to a powdered metal or powdered metal alloy or mixtures thereof in the present invention. Metals that may be included in powder form in the feedstock include, for example, iron, cobalt, nickel, chromium, titanium, molybdenum, niobium, and aluminum; The alloy is, for example, a nickel-based alloy or a titanium-based alloy. As the alloy, for example, a nickel-based alloy available under the trade name Inconel ? 713 is preferable; These include 74 weight percent nickel, 12.5 weight percent chromium, 4.2 weight percent molybdenum, 2 weight percent niobium, 6 weight percent aluminum, 0.8 weight percent titanium and 0.12 weight percent carbon. In addition, in the case of nickel-based alloys, an alloy available under the trade name Inconel ? 718 is preferable. The base alloy is 50-55 wt% nickel, 17-21 wt% chromium, <24 wt% iron, 2.8-3.3 wt% molybdenum, 4.8-5.5 wt% niobium, 0.2-0.8 wt% aluminum , 0.7-1.1 weight percent titanium and less than 0.08 weight percent carbon. In the case of a nickel-based alloy, NIMONIC ? 90 is preferable. NIMONIC 90 contains less than 0.13% carbon, 2-3% titanium, 1-2% aluminum, less than 1.5% iron, 15-21% cobalt, 18-21% chromium And the rest is nickel. As the nickel-based alloy, HASTELLOY ? X is more preferable. HASTELLOY X is 0.05 to 0.15 wt% carbon, less than 0.5 wt% aluminum, 0.5 to 2.5 wt% cobalt, 8 to 10 wt% molybdenum, 17 to 20 wt% iron, 20 to 23 wt% chromium And the rest are alloys containing nickel. Further suitable alloys are alloys comprising about 15 wt% chromium, about 10 wt% iron, 5 wt% molybdenum, 2 wt% titanium, niobium and nickel. The proportion of metal powder in the feedstock can vary widely and is generally 40-70% by volume, preferably 45-60% by volume, based on the feedstock.

본원에서 적절한 "바인더"는 원칙적으로 종래 기술로부터 공지된 모든 시스템으로서, 금속 분말 사출 성형에 사용하기 적당하다. 공급원료 중 바인더의 비율은 광범위하게 다양할 수 있으며, 공급원료를 기준으로 일반적으로 10?60 부피%, 바람직하게는 30?50 부피%이다. 적절한 바인더는 일반적으로 열가소성 수지, 예컨대 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체이다. 그러한 바인더는, 예를 들어 3?8 시간 동안 300?500℃의 온도로 가열함으로써 생소지로부터 제거될 수 있다. 여기서, 바인더는 열 분해된다. 추가의 적절한 바인더는 용매 추출에 의해 생소지로부터 제거될 수 있는 것들이다. 폴리옥시메틸렌계 바인더가 또한 적절하며, 기상의 산 포함 분위기에서 생소지를 처리하여 제거된다. 이들 공정에서 사용되는 산은 일반적으로 양성자성 산, 즉 물과의 반응시 양성자(수화됨) 및 음이온으로 해리되는 산이다. Suitable “binders” herein are in principle all systems known from the prior art, which are suitable for use in metal powder injection molding. The proportion of binder in the feedstock can vary widely and is generally 10-60% by volume, preferably 30-50% by volume, based on the feedstock. Suitable binders are generally thermoplastics such as polystyrene, polypropylene, polyethylene and ethylene-vinyl acetate copolymers. Such a binder can be removed from raw material by, for example, heating to a temperature of 300 to 500 ° C. for 3 to 8 hours. Here, the binder is thermally decomposed. Further suitable binders are those that can be removed from the dough by solvent extraction. Polyoxymethylene based binders are also suitable and are removed by treating the dough in a gaseous acid containing atmosphere. Acids used in these processes are generally protic acids, ie acids that dissociate into protons (hydrated) and anions upon reaction with water.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 공급원료는 In a preferred embodiment of the invention, the feedstock is

A) 소결가능한 가루 금속 또는 가루 금속 합금 또는 이의 혼합물 40?90 부피%, A) 40-90% by volume sinterable flour metal or powder metal alloy or mixtures thereof,

B) 하기 B1) 및 B2)의 혼합물 10?60 부피%:B) 10-60% by volume of a mixture of the following B1) and B2):

B1) B)를 기준으로, 폴리옥시메틸렌 단독중합체 또는 공중합체 80?98 중량%, 특히 85?98 중량%, 및 B1) 80 to 98% by weight, in particular 85 to 98% by weight, based on B), of polyoxymethylene homopolymer or copolymer, and

B2) 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 혼합물 2?20 중량%, 특히 2?15 중량%를 포함한다. B2) 2-20% by weight of polyolefins or polyolefin mixtures, in particular 2-15% by weight.

폴리옥시메틸렌 단독중합체 또는 공중합체는 그 자체로 당업자에게 공지되어 있으며 문헌에 개시되어 있다. 일반적으로 단독중합체는, 바람직하게는 적절한 촉매의 존재 하에, 포름알데히드 또는 트리옥산의 중합에 의해 제조된다. 바람직한 폴리옥시메틸렌 공중합체는 반복 단위 -OCH2- 외에, 하기 (I)의 반복 단위를 최대 50 몰%, 바람직하게는 0.1?20 몰%, 특히 바람직하게는 0.3?10 몰% 포함한다. Polyoxymethylene homopolymers or copolymers are known per se to those skilled in the art and are disclosed in the literature. In general, homopolymers are prepared by polymerization of formaldehyde or trioxane, preferably in the presence of a suitable catalyst. Preferred polyoxymethylene copolymers contain, in addition to the repeating unit —OCH 2 —, the repeating unit of the following (I) at most 50 mol%, preferably 0.1-20 mol%, particularly preferably 0.3-10 mol%.

Figure pct00001
Figure pct00001

상기 식에서, Where

R1 내지 R4는 각각, 상호 독립적으로 수소 원자, C1-C4-알킬기 또는 탄소 원자가 1?4개인 할로겐 치환된 알킬기이고, R5는 -CH2-, -CH2-O-, C1-C4-알킬 또는 C1-C4-할로알킬에 의해 치환된 메틸렌기 또는 상응하는 옥시메틸렌기이고 n은 0?3이다. 이들 기는 환형 에테르의 개환에 의해 공중합체로 도입되는 것이 유리할 수 있다. 바람직한 환형 에테르는 하기 화학식 (II)의 화합물이다. R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a C 1 -C 4 -alkyl group or a halogen substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 5 is —CH 2 —, —CH 2 —O—, C 1 -C 4 - alkyl or C 1 -C 4 -? oxymethylene group to a methylene group or a corresponding substituted by haloalkyl and n is 0 3. These groups may be advantageously introduced into the copolymer by ring opening of the cyclic ethers. Preferred cyclic ethers are compounds of formula (II)

Figure pct00002
Figure pct00002

상기 식에서, R1 내지 R5와 n은 상기 정의한 바와 같다. 순전히 예로서, 환형 에테르로서 에틸렌 옥사이드, 1,2-프로필렌 옥사이드, 1,2-부틸렌 옥사이드, 1,3-부틸렌 옥사이드, 1,3-디옥산, 1,3-디옥솔란 및 디옥세판과 공중합체로서 선형 올리고포르말 또는 폴리포르말, 예컨대 폴리디옥솔란 또는 폴리디옥세판을 언급할 수 있다. Wherein R 1 to R 5 and n are as defined above. Purely by way of example, as cyclic ethers, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,3-butylene oxide, 1,3-dioxane, 1,3-dioxolane and dioxepane and As the copolymer, mention may be made of linear oligoformal or polyformal such as polydioxolane or polydioxepan.

성분 B1)으로서 적절한 추가의 중합체는, 예를 들어 상기 개시된 환형 에테르 중 하나인 트리옥산과 제3 단량체, 바람직하게는 하기 화학식 (III)의 이작용성 화합물의 반응으로 제조되는 옥시메틸렌 삼원중합체이다. Further polymers suitable as component B1) are, for example, oxymethylene terpolymers prepared by the reaction of a trioxane, which is one of the cyclic ethers disclosed above, with a third monomer, preferably a bifunctional compound of formula (III)

Figure pct00003
Figure pct00003

상기 식에서, Z는 화학 결합, -O- 또는 -ORO-(R = C1-C8-알킬렌 또는 C3-C8-사이클로알킬렌)이다. Wherein Z is a chemical bond, -O- or -ORO- (R = C 1 -C 8 -alkylene or C 3 -C 8 -cycloalkylene).

이러한 종류의 바람직한 단량체는 에틸렌 디글리시드, 글리시딜 에테르 및 몰비 2:1의 글리시딜과 포름알데히드, 디옥산 또는 트리온산의 디에테르와, 또한 글리시딜 화합물 2 몰과 탄소 원자 2?8개의 지방족 디올 1 몰로부터 유도된 디에테르이며, 예컨대 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 시클로부탄-1,3-디올, 1,2-프로판디올 및 사이클로헥산-1,4-디올의 디글리시딜 에테르를 예로 들 수 있다. Preferred monomers of this kind include ethylene diglysid, glycidyl ether and glycidyl in a molar ratio of 2: 1 and diethers of formaldehyde, dioxane or trionic acid, and also 2 moles of glycidyl compound and 2 carbon atoms? Diethers derived from one mole of eight aliphatic diols, such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, cyclobutane-1,3-diol, 1,2-propanediol and cyclohexane-1, Diglycidyl ethers of 4-diol are exemplified.

상기 단독중합체 및 공중합체를 제조하는 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 개시되어 있어, 추가의 세부내용이 여기서는 필요하지 않다. 바람직한 폴리옥시메틸렌 단독중합체 및 공중합체는 융점이 150℃ 이상이고 분자량(중량 평균)이 5000?150,000. 바람직하게는 7000?60,000이다. Methods of making such homopolymers and copolymers are known to those skilled in the art and are disclosed in the literature, so further details are not required here. Preferred polyoxymethylene homopolymers and copolymers have a melting point of 150 ° C. or higher and a molecular weight (weight average) of 5000 to 150,000. Preferably it is 7000-60,000.

성분 B2)는 폴리올레핀 또는 이의 혼합물을 포함한다. 폴리올레핀으로서, 탄소 원자 2?8개, 특히 2?4개를 가지는 것과 이의 공중합체를 언급할 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 이의 공중합체가 특히 바람직하며, 예를 들어 상표명 Lupolen 및 Novolen으로 BASF SE로부터 시판된다. Component B2) comprises a polyolefin or mixtures thereof. As polyolefins, mention may be made of those having from 2 to 8 carbon atoms, in particular from 2 to 4, and copolymers thereof. The particularly preferred polyethylene and polypropylene and copolymers thereof as known in the art and, for example, under the trade name Lupolen? And Novolen? As is available from BASF SE.

성분 C)로서, 본 발명의 방법에 사용되는 바인더는 0?6 부피%, 바람직하게는 1?5 부피%의 분산제를 포함할 수 있다. 순전히 예로서, 평균 분자량이 200?600인 올리고머 폴리에틸렌 옥사이드, 스테아르산, 스테아르아미드, 하이드록시스테아르산, 지방 알콜, 지방 알콜 설포네이트 및 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체를 예로 들 수 있다. As component C), the binder used in the process of the invention may comprise 0-6% by volume, preferably 1-5% by volume of dispersant. Purely examples include oligomeric polyethylene oxides, stearic acid, stearamides, hydroxystearic acids, fatty alcohols, fatty alcohol sulfonates and average copolymers of ethylene oxide and propylene oxide having an average molecular weight of 200 to 600.

또한, 바인더는 성형 과정에서 혼합물의 물성에 바람직한 영향을 주는 통상의 첨가제 및 처리 조제를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the binder may further comprise conventional additives and processing aids which have a desirable effect on the properties of the mixture during molding.

일반적으로 공급원료는, 성분 B)를, 바람직하게는 트윈-스크류 압출기에서, 바람직하게는 150?220℃, 특히 170?200℃의 온도에서 용융시켜 제조한다. 이어서, 금속 분말 A)를 동일한 범위의 온도에서 바인더(성분 B))의 용융 스트림으로 필요량 도입한다. In general, the feedstock is prepared by melting component B), preferably in a twin-screw extruder, preferably at a temperature of from 150 to 220 ° C, in particular from 170 to 200 ° C. The metal powder A) is then introduced in the required amount into the melt stream of the binder (component B) at the same range of temperatures.

본 발명의 방법의 공정 단계 (b)에서, 제조하고자 하는 터빈 휠의 음각 몰드를 포함하는 툴이 제공된다. 본 발명에 따르면, 이것은 터빈 휠의 금속 분말 사출 성형에 적합하다. 그러한 툴은 당업자에게 공지되어 있으며, 여기서 더욱 상세하게 개시하지 않는다. 일반적으로, 툴은 코어가 빠지도록 되는 툴이다. In process step (b) of the method of the invention, a tool is provided which comprises a negative mold of a turbine wheel to be manufactured. According to the invention, it is suitable for metal powder injection molding of turbine wheels. Such tools are known to those skilled in the art and are not disclosed in more detail here. In general, a tool is a tool whose core is missing.

제조하고자 하는 터빈 휠의 음각 몰드를 포함하는 툴을 제공한 후에, 회전 대칭 코어를 본 발명의 공정 단계 (c)의 툴의 음각 몰드로 도입한다. 회전 대칭 코어는 보조물로서, 이에 의해 중공 공간 구조물이 터빈 휠로 도입된다. 본 발명에 따라서, 제조하고자 하는 터빈 휠의 회전축에 대해 대칭으로 존재하게 하는 방식으로 음각 몰드에 코어의 중심을 맞춘다. "회전축에 대해 대칭"이란 정렬의 결과로서 제조되는 터빈 휠의 불균형을 유발하지 않는 방식으로 음각 몰드에 코어가 정렬된다는 것을 의미한다. 상기 코어는 상기 정의된 바인더를 포함하거나, 또는 상기 정의된 바와 같은 바인더로 이루어지며, 그 결과 본 발명의 공정이 실시된 후에 터빈 휠의 제조 과정에서 터빈 휠로부터 완전히 제거되어, 회전축에 대칭으로 배치되는 중공 공간 구조물이 남는다. 본 발명의 일반적인 구체예에 따르면, 적절한 수용 장치 상에서 코어를 툴로 도입하여 위치를 유지한다. 수용 장치는 예를 들어 코어가 위치하는 로드 또는 핀일 수 있다. 그 후 코어를 구성하는 바인더 또는 바인더의 구성 성분을, 바인더 제거 단계 동안 생소지에서 수용 장치가 남는 중공 공간으로부터 확산시킬 수 있다. After providing the tool comprising the negative mold of the turbine wheel to be manufactured, the rotationally symmetric core is introduced into the negative mold of the tool of process step (c) of the present invention. The rotationally symmetric core is an aid, whereby the hollow space structure is introduced into the turbine wheel. According to the invention, the core is centered in the intaglio mold in such a way that it is symmetrical about the axis of rotation of the turbine wheel to be manufactured. By "symmetrical about the axis of rotation" it is meant that the core is aligned in the intaglio mold in such a way that it does not cause an imbalance of the turbine wheel produced as a result of the alignment. The core comprises the binder as defined above, or consists of the binder as defined above, as a result of which the process of the invention is completely removed from the turbine wheel during the manufacture of the turbine wheel, symmetrically disposed on the axis of rotation. The hollow space structure remains. According to a general embodiment of the invention, the core is introduced into the tool on a suitable receiving device to maintain its position. The receiving device may for example be a rod or pin on which the core is located. The binder or constituents of the binder that make up the core can then be diffused from the hollow space left in the receiving material in the dough during the binder removal step.

본 발명의 공정 단계 (d)에서, 공정 단계 a)에 제공되는 공급원료를 코어 주변의 음각 몰드로 주입하여 생소지를 형성한다. 공정 단계 (d)에서 사출 성형을 실시하기 위해 통상적인 스크류 또는 피스톤 사출 성형기를 사용할 수 있다. 일반적으로 공급원료의 성형은, 60?150℃의 온도를 가지는 툴에서 300?2000 bar의 사출 압력 및 60?200℃의 온도에서 실시한다. 이로써 바인더로 제조된 코어를 포함하고 제조하고자 하는 터빈 휠의 구조를 가지는 생소지가 제조된다. In process step (d) of the present invention, the feedstock provided in process step a) is injected into the intaglio mold around the core to form raw material. Conventional screw or piston injection molding machines can be used to effect injection molding in process step (d). In general, the molding of the feedstock is performed at an injection pressure of 300 to 2000 bar and a temperature of 60 to 200 ° C in a tool having a temperature of 60 to 150 ° C. This produces a green fabric that includes a core made of a binder and has a structure of a turbine wheel to be manufactured.

공급원료로부터 바인더를 제거하고 생소지로부터 코어를 제거하기 위해서, 바인더 제거 단계, 즉 공정 단계 (e)를 실시하여 터빈 휠 형상의 성형체를 얻는다. 바인더 제거 단계는 선택된 바인더에 따라서 실시한다. 바인더 제거 단계의 진행은, 예를 들어 생소지의 중량 변화를 측정하여, 당업자가 모니터링할 수 있다. 성분 A), B) 및 경우에 따라 C)를 포함하는 바람직한 바인더를 사용하는 경우, 바인더 제거 단계는 일반적으로 기상의 산 포함 분위기에서 0.1?24 시간, 바람직하게는 0.5?12 시간 동안 20?180℃ 범위의 온도에서 실시한다. 이러한 처리를 위해 적절한 산은 실온에서 기상이거나, 또는 적어도 처리 온도에서 기화될 수 있는 무기산이다. 예를 들어 할로겐화수소 및 HNO3를 모니터링할 수 있다. 적절한 유기산은 대기압에서 130℃ 미만의 비점을 가지는 것들, 예컨대 포름산, 아세트산, 또는 트리플루오로아세트산 또는 이의 혼합물이다. 추가의 적절한 산은 BF3 및 이의 유기 에테르와의 부가물이다. 필요한 처리 시간은 매우 일반적으로 처리 분위기에서의 산의 농도와 처리 온도에 따라서 달라진다. 캐리어 가스가 사용되는 경우, 이것이 일반적으로 산을 통해 먼저 통과하고 산이 로딩된다. 로딩된 캐리어 가스를 처리 온도가 되게 하는데, 이러한 처리 온도는 산의 응축을 피하기 위해서 로딩 온도보다 높은 것이 유리하다. 계량 장치를 통해 산을 캐리어 가스로 혼합하는 것이 바람직하며, 산이 더 이상 응축할 수 없는 정도로 혼합물을 가열한다. In order to remove the binder from the feedstock and remove the core from the raw material, a binder removal step, that is, process step (e), is carried out to obtain a turbine wheel-shaped molded body. The binder removal step is performed according to the selected binder. The progress of the binder removal step can be monitored by one skilled in the art, for example, by measuring the weight change of the dough. When using a preferred binder comprising components A), B) and optionally C), the binder removal step is generally carried out for 20 to 180 for 0.1 to 24 hours, preferably 0.5 to 12 hours in a gaseous acid containing atmosphere. It is carried out at a temperature in the range of ℃. Suitable acids for such treatments are inorganic acids which can be gaseous at room temperature or at least vaporized at treatment temperatures. For example, hydrogen halides and HNO 3 can be monitored. Suitable organic acids are those having a boiling point of less than 130 ° C. at atmospheric pressure, such as formic acid, acetic acid, or trifluoroacetic acid or mixtures thereof. Further suitable acids are adducts with BF 3 and organic ethers thereof. The required treatment time very generally depends on the concentration of acid in the treatment atmosphere and the treatment temperature. If a carrier gas is used, it generally passes first through the acid and the acid is loaded. The loaded carrier gas is brought to a treatment temperature, which is advantageously higher than the loading temperature to avoid acid condensation. It is preferable to mix the acid into the carrier gas via a metering device, and the mixture is heated to the extent that the acid can no longer condense.

또한 바인더 제거 단계는, 예를 들어 2 단계로 실시할 수 있다. 제1 단계의 처리는, 바인더의 폴리옥시메틸렌 성분 B1)이 80 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상으로 제거될 때까지 실시한다. 이는 생소지의 중량 감소로 쉽게 인지할 수 있다. 그 후 이러한 방식으로 얻은 성형체를 250?500℃, 바람직하게는 350?450℃에서, 0.1?12 시간, 바람직하게는 0.3?6 시간 동안 가열하여 실질적으로 모든 잔존하는 바인더를 제거한다. In addition, the binder removal step can be carried out in two steps, for example. The treatment of the first step is carried out until the polyoxymethylene component B1) of the binder is removed to at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight. This is easily recognized by the weight reduction of the dough. The molded article obtained in this manner is then heated at 250 to 500 ° C, preferably 350 to 450 ° C, for 0.1 to 12 hours, preferably 0.3 to 6 hours, to remove substantially all of the remaining binder.

바인더 제거 단계에서 바인더를 제거한 성형체를 일반적인 방식으로 소결에 의해 금속 성형체로 전환시킬 수 있다. 소결 과정에서, 성형체를 고밀화하고 수축시켜 최종 기하학적 성질을 가지는 부품을 형성한다. 소결 동안, 상응하여 성형체가 작아지며, 이 때 공간내 모든 3 방향에서 치수가 균일하게 수축된다. 바인더 함량에 따라서, 선형 수축은 일반적으로 10?20%이다. 각종 보호성 가스 또는 감압 하에 소결을 실시할 수 있다. 공정 단계 (f)는 일반적으로 250?1500℃ 범위의 온도에서 실시한다. 소결 시간은 일반적으로 1?12 시간 범위, 바람직하게는 2?5 시간 범위이다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 부품의 변형을 적어도 대부분 방지하기 위해서 소결 동안 성형체를 지지하는 홀딩 장치를 공정 단계 (f)에서 소결 과정에서 사용한다. 본 발명의 구체예에서, 홀딩 장치는 맨드렐 형태로 부품에 고정한다. 본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 재료 조성 및 벽 두께가 제조하고자 하는 터빈 휠의 조성 및 벽 두께에 매칭되는 하나 이상의 홀딩 장치를 소결 동안 사용한다. 이는 소결하고자 하는 성형체와 대응하는 홀딩 장치가 소결 동안 동일한 범위로 강화 및 수축되도록 한다. 소결 과정에서 부품과 홀딩 장치의 반응 또는 확산을 방지하여 부품과 홀딩 장치가 함께 소결되는 것을 피하기 위해서, 각 홀딩 장치의 한 표면을 적어도 단면에서 코팅한다. 적어도 홀딩 장치가 소결하고자 하는 성형체와 접촉하는 단면에서 표면을 코팅한다. 또한 홀딩 장치를 모든 면에서 코팅할 수도 있다. 물론, 사용되는 코팅은 소결하고자 하는 성형체의 재료 또는 재료 조성에 따라 달라진다. 홀딩 장치용 아질산티탄 코팅 또는 세라믹 코팅을 사용하는 것이 바람직하다. In the binder removal step, the molded body from which the binder is removed can be converted into a metal molded body by sintering in a general manner. In the sintering process, the compacts are densified and shrunk to form parts with final geometrical properties. During sintering, the shaped bodies are correspondingly smaller, with the dimensions uniformly shrinking in all three directions in the space. Depending on the binder content, the linear shrinkage is generally 10-20%. Sintering can be performed under various protective gases or reduced pressure. Process step (f) is generally carried out at a temperature in the range from 250 to 1500 ° C. The sintering time is generally in the range of 1 to 12 hours, preferably in the range of 2 to 5 hours. In a preferred embodiment of the invention, a holding device for supporting the shaped body during sintering is used in the sintering process in process step (f) to at least prevent most deformation of the part. In an embodiment of the invention, the holding device is fixed to the part in the form of a mandrel. In a particularly preferred embodiment of the invention, at least one holding device is used during sintering whose material composition and wall thickness match the composition and wall thickness of the turbine wheel to be manufactured. This allows the shaped body to be sintered and the corresponding holding device to be strengthened and retracted in the same range during sintering. One surface of each holding device is coated at least in cross section to avoid reaction or diffusion of the part and the holding device in the sintering process to avoid sintering of the part and the holding device together. The surface is coated at least at the cross section in contact with the shaped body to be sintered. The holding device can also be coated on all sides. Of course, the coating used depends on the material or material composition of the shaped body to be sintered. Preference is given to using titanium nitrite coatings or ceramic coatings for holding devices.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 공정 단계 (c)에서 도입된 코어는 공급원료 내에 포함된 동일한 바인더를 포함한다. 이것은 공급원료 내에 포함된 바인더 및 코어의 제거를 동일한 공정 단계로 실시할 수 있게 하여 유리하다. In a preferred embodiment of the invention, the core introduced in process step (c) comprises the same binder contained in the feedstock. This is advantageous in that the removal of the binder and the core contained in the feedstock can be carried out in the same process step.

공정 단계 (c)로 도입된 회전 대칭 코어의 크기 및/또는 기하형상은 광범위하게 다양할 수 있다. 일반적으로, 코어의 크기는 터빈 휠의 약 5?60 부피%, 바람직하게는 45?55 부피%인 부피를 가지도록 선택한다. 코어와 이로부터 생기는 중공 공간 구조물의 도입으로, 간단한 방식으로 제조할 수 있고 종래 공지된 터빈 휠과 비교하여 유의적으로 중량이 감소된 터빈 휠이 얻어진다. 또한, 본 발명의 공정으로 로스트 코어를 가지는 터빈 휠을 제조할 수 있다. The size and / or geometry of the rotationally symmetric core introduced into process step (c) can vary widely. In general, the size of the core is chosen to have a volume of about 5 to 60% by volume, preferably 45 to 55% by volume of the turbine wheel. The introduction of the core and the hollow space structure resulting therefrom results in a turbine wheel which can be manufactured in a simple manner and which is significantly reduced in weight compared to conventionally known turbine wheels. It is also possible to manufacture a turbine wheel having a lost core by the process of the invention.

상당한 두께와 축적 질량을 가지는 터빈 휠의 중앙 영역으로 코어를 도입하면 일반적으로 발생하는 공극과 결함을 피할 수 있다. 코어 기하형상은 터빈 휠의 기하형상에 따라서 당업자가 선택할 수 있다. 원뿔형 기하형상, 공형 기하형상(구형 기하형상), 타원형 기하형상, 원통형 기하형상 또는 매우 일반적인 회전 대칭 기하형상을 가지는 코어가 일반적으로 적절하다. 본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 코어의 기하형상이 터빈 휠의 기하형상을 대략적으로 재현할 수 있는 코어를 코어로서 선택할 수 있으며, 그 결과 조작 과정에서 터빈 휠에 작용하는 힘을 견딜 수 있도록 벽 두께가 선택된, 특히 중량 최적화된 터빈 휠을 얻을 수 있다. Introducing the core into the central region of the turbine wheel, which has significant thickness and accumulated mass, avoids commonly occurring voids and defects. The core geometry can be selected by one skilled in the art according to the geometry of the turbine wheel. Cores with conical geometry, spherical geometry (spherical geometry), elliptical geometry, cylindrical geometry or very common rotationally symmetrical geometry are generally suitable. In a preferred embodiment of the invention, the geometry of the core can be selected as the core, which can roughly reproduce the geometry of the turbine wheel, as a result of which the wall can withstand the forces acting on the turbine wheel in the course of operation. It is possible to obtain turbine wheels of selected thickness, in particular weight optimized.

본 발명의 터빈 휠의 제조 후에, 일반적으로 마찰 압접 또는 직접 사출 성형으로 터빈 휠을 샤프트에 연결한 후 균형을 잡는다. After manufacture of the turbine wheel of the present invention, it is generally balanced after connecting the turbine wheel to the shaft by friction welding or direct injection molding.

본 발명의 일 구체예에서, 공정 단계 (f)에서 얻은 터빈 휠을 추가의 공정 단계 (g)에서 금속 사출 성형에 의해 샤프트에 연결한다. In one embodiment of the invention, the turbine wheel obtained in process step (f) is connected to the shaft by metal injection molding in further process step (g).

본 발명은 하기 도면 및 실시예에 의해 예시된다. The invention is illustrated by the following figures and examples.

도 1은 내연 기관의 배기 가스 터보과급기용의 터빈 휠(1)의 단면도를 도시한다. 1 shows a sectional view of a turbine wheel 1 for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine.

도 1에 도시된 내연 기관의 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠(1)은 본 발명의 공정에 의해 형성된 중공 공간 구조(2)를 가진다. 중공 구조는 터빈 휠의 중심에 위치하며, 터빈 휠(1)의 회전축에 대하여 대칭이다. The turbine wheel 1 for the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine shown in FIG. 1 has a hollow space structure 2 formed by the process of the present invention. The hollow structure is located at the center of the turbine wheel and is symmetrical about the axis of rotation of the turbine wheel 1.

실시예Example

공급원료로서, 상표명 Catamold N90으로 BASF SE에서 시판되는, 내열성 니켈 초합금(DIN 2 4632)의 소결된 성형체를 제조하기 위한 사출 성형가능한 펠릿화 재료를 이용한다. As a feedstock, under the trade name Catamold?, Heat-resistant nickel-base superalloy is used for the injection moldable pelletized material for the manufacture of a sintered molded article of (2 DIN 4632), available from BASF SE as N90.

공급원료는 Engel ES80/10 열가소성 사출 성형기에서 처리하였다. The feedstock was processed on an Engel ES80 / 10 thermoplastic injection molding machine.

성형기에서의 설정은 하기와 같다:The settings in the molding machine are as follows:

Figure pct00004
Figure pct00004

사출 성형을 실시하기 전에, 바인더를 포함하고 부피가 약 6 cm3인 코어를 툴의 음각 몰드로 도입하였다. Prior to injection molding, a core containing a binder and about 6 cm 3 in volume was introduced into the negative mold of the tool.

HNO3 분위기에서 110℃에서 바인더 제거를 실시하였다. 부피가 50 ℓ이고 30 ml/h의 산 도입과 500 ℓ/h의 플러싱 가스류(질소)가 제공되는 Heraeus VT 6060 MU2 바인더 제거 오븐을 이러한 용도로 사용하였다. 생소지의 출발 중량을 기초로 7.7%의 바인더가 소실된 후에 바인더 제거 공정을 완료하였다. HNO 3 in an atmosphere of the binder removal was performed at 110 ℃. Heraeus VT 6060 MU2 binder removal oven was used for this purpose with a volume of 50 L and 30 ml / h of acid introduction and 500 L / h of flushing gas stream (nitrogen). The binder removal process was completed after 7.7% of the binder was lost based on the starting weight of the dough.

100% 아르곤 대기 하에 소결을 실시하였다. 사용된 아르곤을 클리닝하고 건조하였다(99.98%, 이슬점 <-80℃). 소결 사이클은 다음과 같았다. Sintering was performed under 100% argon atmosphere. Argon used was cleaned and dried (99.98%, dew point <-80 ° C). The sintering cycle was as follows.

실온 - 5 K/분 - 60℃, 1 시간 유지,Room temperature-5 K / min-60 ° C., held for 1 hour,

600℃ - 5 K/분 -1325℃, 3분간 유지,600 ° C-5 K / min -1325 ° C, hold for 3 minutes,

노 냉각.Furnace cooling.

터빈 휠의 밀도를 매우 높게 하기 위해서, 1000 bar의 압력에서 4 시간 동안 1185℃의 온도에서 부품을 유지하였다. In order to make the turbine wheel very high, the parts were held at a temperature of 1185 ° C. for 4 hours at a pressure of 1000 bar.

강도 성질을 추가로 최적화하기 위해서, 후속으로 2 단계 가열 처리를 실시하였다. 단계 1에서, 900 mbar의 아르곤 하에서 8 시간 동안 1080℃에서 감압 하에 터빈 휠을 가열하였다. 단계 2에서, 900 mbar의 아르곤 하에서 16 시간 동안 705℃에서 감압 하에 워크피스를 처리하였다.In order to further optimize the strength properties, a two step heat treatment was subsequently carried out. In step 1 the turbine wheel was heated under reduced pressure at 1080 ° C. for 8 hours under argon of 900 mbar. In step 2, the workpiece was treated under reduced pressure at 705 ° C. for 16 hours under 900 mbar of argon.

그 결과 부피가 7.5 cm3이고 고체 터빈 휠보다 1/3 경량인 터빈 휠을 얻었다. The result is a turbine wheel with a volume of 7.5 cm 3 and one third lighter than a solid turbine wheel.

Claims (9)

a) 금속 분말과 바인더를 포함하는 공급원료를 제공하는 단계,
b) 터빈 휠(1)의 금속 분말 사출 성형을 위해 제조하고자 하는 터빈 휠(1)의 음각 몰드를 포함하는 툴을 제공하는 단계,
c) 바인더를 포함하는 회전 대칭 코어를 공정 단계 (b)에서 제공된 툴의 음각 몰드로 도입하고, 제조하고자 하는 터빈 휠(1)의 회전 축에 대하여 코어가 대칭으로 정렬되도록 코어를 정렬하는 단계,
d) 코어 주위에 공정 단계 (a)에서 제공된 공급원료의 금속 분말 사출 성형에 의해 생소지(green body)를 형성하는 단계,
e) 바인더 제거 단계를 실시하여 바인더를 제거하고, 동시에 코어를 제거하여 터빈 휠(1) 형상의 성형체를 얻는 단계, 및
f) 성형체의 소결 단계
를 포함하는, 금속 분말 사출 성형에 의한 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠(1)의 제조 방법.
a) providing a feedstock comprising a metal powder and a binder,
b) providing a tool comprising a negative mold of the turbine wheel 1 to be manufactured for metal powder injection molding of the turbine wheel 1,
c) introducing a rotationally symmetric core comprising a binder into the engraved mold of the tool provided in process step (b) and aligning the core so that the core is symmetrically aligned with respect to the axis of rotation of the turbine wheel 1 to be manufactured,
d) forming a green body around the core by metal powder injection molding of the feedstock provided in process step (a),
e) performing a binder removal step to remove the binder, and at the same time to remove the core to obtain a shaped body of the turbine wheel 1 shape, and
f) sintering the shaped bodies
The manufacturing method of the turbine wheel (1) for exhaust gas turbocharger by metal powder injection molding containing a.
제1항에 있어서, 공정 단계 (a)에서 제공되는 공급원료에 포함되는 바인더를 포함하는 코어가 공정 단계 (c)에서 도입되는 제조 방법. A process according to claim 1 wherein a core comprising a binder included in the feedstock provided in process step (a) is introduced in process step (c). 제1항 또는 제2항에 있어서,
(A) 소결가능한 가루 금속 또는 가루 금속 합금 또는 이의 혼합물 40?90 부피%,
(B) 바인더로서의 하기 (B1) 및 (B2)의 혼합물 10?60 부피%:
(B1) 폴리에틸렌 단독중합체 또는 공중합체 80?98 중량%,
(B2) 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 혼합물 2?20 중량%; 및
C) 분산제 0?5 부피%를 포함하는 공급원료가 공정 단계 (a)에서 제공되는 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
(A) 40-90% by volume of sinterable powdered metals or powdered metal alloys or mixtures thereof,
(B) 10 to 60% by volume of the mixture of the following (B1) and (B2) as a binder:
(B1) 80 to 98% by weight polyethylene homopolymer or copolymer,
(B2) 2 to 20% by weight of polyolefins or polyolefin mixtures; And
C) A process for preparing a feedstock comprising 0-5% by volume dispersant in process step (a).
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 금속 분말로서 니켈계 합금 또는 티탄계 합금을 포함하는 공급원료가 공정 단계 (a)에서 제공되는 제조 방법.  The process according to any one of claims 1 to 3, wherein a feedstock comprising a nickel-based alloy or a titanium-based alloy as the metal powder is provided in process step (a). 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 성형체가 공정 단계 (f)에서 하나 이상의 홀딩 장치에 설치되는 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the shaped body is installed in one or more holding devices in process step (f). 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 터빈 휠의 부피의 5?60%의 부피를 가지는 코어가 공정 단계 (c)에서 도입되는 제조 방법. 6. The process according to claim 1, wherein a core having a volume of 5 to 60% of the volume of the turbine wheel is introduced in process step (c). 7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공정 단계 (e)가 20?180℃ 범위의 온도에서 실시되는 제조 방법.The process according to any one of claims 1 to 6, wherein process step (e) is carried out at a temperature in the range from 20 to 180 ° C. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공정 단계 (f)가 250?1500℃ 범위의 온도에서 실시되는 제조 방법. The process according to any one of claims 1 to 7, wherein process step (f) is carried out at a temperature in the range from 250 to 1500 ° C. 터빈 휠의 회전 축에 대하여 대칭이고 터빈 휠 부피의 5?60%의 부피를 가지는 중공 공간 구조를 가지는 배기 가스 터보과급기용 터빈 휠.


Turbine wheel for exhaust gas turbocharger having a hollow space structure symmetrical about the axis of rotation of the turbine wheel and having a volume of 5 to 60% of the volume of the turbine wheel.


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