KR20160143798A

KR20160143798A - 비정질상 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20160143798A
Application number: KR1020167031362A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 엘젠; 아네테 루카스; 한스-위르겐 바흐터
Original assignee: 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-12-14
Also published as: US20170151609A1; TW201610187A; PL2944401T3; CN106413948A; CN106413948B; JP6370925B2; EP2944401B1; TWI557242B; WO2015173211A1; EP2944401A1; JP2017520677A; ES2727507T3

Abstract

본 발명은, 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금의 분말을 준비하는 단계로서, 이 경우 분말은 구형의 분말 입자로 이루어지고, 분말 입자는 125 ㎛ 미만의 직경을 갖는, 상기 준비하는 단계; 생성될 부품의 원하는 형태로 분말을 가압하는 단계; 금속 합금의 비정질상의 변형 온도와 결정화 온도 사이에 놓여 있는 온도에서의 가압 동안에 또는 가압 후에 분말의 온도 처리에 의해서 분말을 압축 및 소결하는 단계로서, 이 경우 온도 처리 기간은, 부품이 온도 처리 후에는 소결되어 85% 이상의 비정질 비율을 갖도록 선택된되는, 상기 압축 및 소결하는 단계. 본 발명은 또한 가압되고 소결된 구형의 비정질 금속 합금 분말로 이루어진 부품과도 관련이 있고, 이 경우 부품은 85% 이상의 비정질 비율을 가지며, 더 나아가서는 이와 같은 부품을 기어 휠, 연마 숫돌(abrasive wheel), 내마모성 구성 요소, 하우징, 시계 케이싱(watch casing), 기어 또는 반제품의 부분에 사용하는 용도와도 관련이 있다.

Description

비정질상 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법{METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT FROM AN AMORPHOUS-PHASE METAL ALLOY}

본 발명은, 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 비정질상을 갖는 금속 합금으로 이루어진 부품 및 이와 같은 부품의 용도와도 관련이 있다.

비정질 금속 및 그의 합금은 수십 년 전부터 공지되어 있다. 얇은 스트립 및 그의 제조는 예컨대 공개문 DE 35 24 018 A1호에서 기술되며, 이 경우에는 지지체 상에서 용융상으로부터의 급랭에 의해서 얇은 금속 유리가 발생된다. 또한, 예컨대 특허 명세서 EP 2 430 205 B1호에서는, 자신의 제조를 위해 102 K/s의 냉각 속도를 필요로 하는, 비정질 합금으로 이루어진 합성물이 기술된다. 이와 같은 제조 방식에서의 단점은, 이와 같은 공지된 방식으로써는 다만 수 밀리미터의 횡단면을 갖는 얇은 층 또는 매우 콤팩트한 부품만 구성될 수 있다는 것이다.

또 다른 문제점은, 비정질 구조를 갖는 크기가 큰 부품을 복합적인 형태로 제조하는 데 있다. 용적이 큰 복합 부품 및 반제품을 위해서 반드시 필요한 냉각 속도가 기술적으로 구현될 수 없다. WO 2008/039134 A1호에는, 비정질 금속 분말로부터 크기가 더 큰 부품을 제조하는 방법이 공지되어 있다. 이 목적을 위해 부품은 3D 프린팅 유형에 따라 층 방식으로 구성되며, 이 경우 이들 층의 부분 영역은 전자 빔에 의해서 용융된다.

이와 같은 제조 방식에서의 단점은, 이 방법이 다만 매우 복잡하게만 그리고 비싼 비용으로만 실행될 수 있다는 것이다. 또한, 이와 같은 방법에 의해서는, 생성된 부품의 물리적인 특성들의 충분한 균질성에 도달할 수 없다. 용융물의 냉각 속도가 지나치게 느리게 진행하는 경우에는, 분말의 국부적인 용융 및 재냉각에 의해서 결정화 온도가 점 형태로 초과하게 되어 합금의 결정화가 야기된다. 더 정확하게 말하자면, 표면에 가까운 분말의 국부적인 용융 및 재냉각시의 열 도입에 의해서, 더 낮은 장소에 놓여 있고 이미 비정질 상태로 응고된 층들에서 결정화 온도의 점 형태의 초과 및 합금의 결정화가 야기될 수 있다. 그럼으로써, 부품 내에 있는 결정상에서 원치 않는 양 및 불균일한 분포가 생성된다.

본 발명의 과제는, 선행 기술의 단점들을 극복하는 데 있다. 특히, 0.1 ㎤ 이상, 바람직하게는 1 ㎤ 이상의 용적을 갖고 상이하고도 복합적인 형태로 발생될 수 있는, 비정질 비율을 갖는 금속 합금으로부터 부품을 제조할 수 있는, 간단하고도 경제적으로 구현될 수 있는 방법이 개발되어야만 한다. 생성된 부품은 또한 비정질상의 물리적인 특성 및 분포와 관련해서 가급적 높은 균질성도 가져야만 한다.본 발명의 과제는 또한, 이와 같은 부품을 제공하는 것이다. 이때, 제조 방법은 간단하게 실행되어야만 하고, 우수하게 재생할 수 있는 결과들을 전달해야만 한다. 생성된 부품은 가급적 높은 비율의 비정질 금속상을 가져야만 한다. 또한, 생성된 부품이 가급적 콤팩트하고 다만 소수의 공극만을 구비하는 경우도 바람직하다. 또 다른 과제는, 비정질상을 갖는 가급적 많은 수의 상이한 합금들로써 방법이 실행될 수 있다는 데에서 발견될 수 있다. 또한, 가급적 간단하면서도 작업장 내에 통상적으로 존재하는 장비 및 공구에 의해서 방법이 실행될 수 있는 경우도 바람직하다.

본 발명의 과제들은, 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법에 의해서 해결되며, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

A) 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로 구성된 분말을 준비하는 단계로서, 이 경우 분말은 구형의 분말 입자로 이루어지고, 분말 입자는 125 ㎛ 미만의 직경을 갖는, 상기 준비하는 단계;

B) 생성될 부품의 원하는 형태로 분말을 가압하는 단계;

C) 금속 합금의 비정질상의 변형 온도와 결정화 온도 사이에 놓여 있는 온도에서의 가압 동안에 또는 가압 후에 분말의 온도 처리에 의해서 분말을 압축 및 소결하는 단계로서, 이 경우 온도 처리 기간은, 부품이 온도 처리 후에는 소결되어 85% 이상의 비정질 비율을 갖도록 선택되는, 상기 압축 및 소결하는 단계.

바람직하게, 온도 처리 기간은, 이 기간이 적어도 온도 처리 후에 분말이 소결될 정도의 길이를 갖도록 그리고 이 기간이 온도 처리 후에 부품이 85% 이상의 비정질 비율을 계속해서 유지할 정도의 최대 길이를 갖도록 선택된다.

바람직하게, 분말은 분말 입자들로 이루어지며, 이들 분말 입자 중 100%가 125 ㎛ 미만의 직경을 갖는다. 이와 같은 입자 크기 및 입자 분포는 자주 D₁₀₀ = 125 ㎛로도 지칭된다.

물리학 및 화학 분야에서 비정질 재료로서는, 원자들이 질서정연한 구조를 갖지 않고 오히려 불규칙한 패턴을 형성하며, 다만 근거리 질서(short range order)만을 이용하고 원거리 질서는 이용하지 않는 재료가 지칭된다. 비정질 재료와 달리, 규칙적으로 구조화된 재료들은 결정으로서 지칭된다.

본 발명의 의미에서, 구형 입자는 기하학적으로 완전한 구(sphere)일 필요는 없으며, 오히려 구 형태로부터 벗어날 수도 있다. 바람직한 구형 분말 입자는 라운딩 처리된 적어도 거의 구 형상의 형태를 갖고, 최대 2:1에 해당하는 최장 횡단면 대 최단 횡단면의 비율을 갖는다. 다시 말해, 본 발명의 의미에서 구형 기하학은 엄격히 기하학적이거나 수학적인 구를 의미하지 않는다. 이때, 횡단면은 분말 입자 내부에서 뻗는 극단적인 치수와 관련이 있다. 특히 바람직한 구형 분말 입자는 최대 1.5 대 1에 해당하는 최장 횡단면 대 최단 횡단면의 비율을 가질 수 있거나 아주 특히 바람직하게는 구 형상일 수 있다. 이때, 본 발명에 따라서는 분말 입자의 최대 횡단면이 직경으로서 간주된다.

분말 입자의 구 형태는 다음과 같은 장점들을 갖는다:

구형 입자는 유동 가능한 분말을 형성하며, 이와 같은 상황은 특히 분말 탱크(powder tank) 및 닥터 블레이드(doctor blade)를 통해서 층 방식으로 가공할 때에 도움이 된다;

분말의 높은 부피 밀도에 도달할 수 있다;

분말 입자는, 동일한 조건(온도 및 시간 또는 동일한 열 에너지 도입)에서 온도 처리할 때 연화되는 - 또는 적어도 거의 근사한 동일 조건에서 연화되는 - 거의 곡선의 표면을 갖는다.

그럼으로써, 이들 분말 입자는 짧은 시간 간격 안에 또는 사전에 공지된 시점에 또는 사전에 공지된 시간 간격 후에 이웃하는 분말 입자와 결합되거나 특히 우수하게 소결된다. 높은 부피 밀도의 또 다른 장점은, 소결시 부품의 수축이 적다는 것이다. 그럼으로써, 최종 형태에 가까운 제작이 가능해진다.

부품은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 이 부품이 특히 완전히 비정질인 금속 합금의 이론적인 밀도의 적어도 97%에 해당하는 밀도를 갖는 경우에 소결된 것으로서 간주될 수 있다.

본 발명의 틀 안에서 "소결" 또는 "소결하다"라는 표현은, 분말 입자가 표면에서 연화되고 서로 결합되며 냉각 후에 결합된 상태로 유지되는 과정으로서 이해된다. 그럼으로써, 분말로부터 응집 몸체 또는 응집 부품이 발생된다.

비정질상의 변형 온도는 자주 유리 전이 온도 또는 변형점 또는 유리 전이점으로서도 지칭되며, 이와 같은 지칭에 의해서는, 그와 같은 등가의 용어들이 변형 온도를 의미한다는 사실이 해명될 것이다.

바람직하게는, 분말이 몰드 내부에 또는 공구 내부에 채워지고, 그 다음에 이어서 분말이 몰드 내에서 또는 공구 내에서 가압되거나 공구에 의해 가압됨으로써, 분말이 형태를 갖추게 된다.

변형 온도에 도달할 때까지 가열시키고 냉각시키는 과정은 본 발명에 따라 가급적 신속하게 이루어져야만 하는데, 그 이유는 이와 같은 변형 온도 아래에 있는 온도에서도 필연적으로 존재하는 종자 결정(seed crystal)의 결정화가 이루어지지만, 분말의 소결을 야기할 수 있는 분말 입자의 연화에는 아직까지 도달하지 않기 때문이다. 본 발명에 따라서는, 분말의 압축 및 이로써 분말의 가속된 소결을 야기하는 분말 입자의 소성 변형에 도달해야만 한다. 이 경우, 온도가 원하는 설정 온도 또는 최종 온도를 초과하는 상황은 가급적 적게 발생해야만 한다.

분말의 분말 입자 크기 또는 분말의 분말 입자 크기 분포는 제조 공정에 의해서 그리고 출발 분말의 여과에 의해서 달성될 수 있다. 다시 말해, 본 발명에 따라 준비된 분말은, 이 분말이 본 발명에 따른 방법을 위해 준비되거나 사용되기 전에 이루어지는 출발 분말의 여과에 의해서 제조된다. 그 이유는, 출발 분말이 제조 공정 후에 이미 원하는 특성을 갖기 때문이다. 또한, 여과에 의해서는, 다수 분말 입자의 소결에 의해서 생성된(소위 위성 형성) 그리고 출발 분말 내에 포함된, 구 형태로부터 심하게 벗어나는 형태를 갖는 분말 입자의 개수가 줄어들거나 최소로 될 수 있다는 사실도 보장될 수 있다.

본 발명에 의해서는, 온도 처리가 진공하에서 이루어지는 것도 방법의 바람직한 실시예로서 제안되며, 이 경우에 바람직하게 분말은 적어도 10^-3 mbar의 진공에서의 온도 처리에 의해서 압축된다.

그럼으로써, 분말의 표면이 주변 가스와 덜 강하게 반응할 수 있는 상황에 도달하게 된다. 다시 말해, 금속 산화물 및 다른 반응 생성물은 결정상을 위한 종자 형성제로서, 생성된 부품 내에 있는 비정질상의 순도에 부정적인 영향을 미친다.

동일한 이유에서, 본 발명에 따라 추가로 또는 대안적으로는, 온도 처리가 보호 가스 하에서 이루어지는 것, 특히 예를 들어 아르곤과 같이 바람직하게 99.99% 이상의 순도를 갖는, 특히 바람직하게는 99.999% 이상의 순도를 갖는 불활성 가스 하에서 이루어지는 것도 제공될 수 있다. 바람직하게, 이와 같은 실시예들에서는, 가압 및 온도 처리가 이루어지거나 다만 온도 처리만 이루어지는 분위기에서 다수 회의 진공에 의해 그리고 불활성 가스, 특히 아르곤을 이용한 세척에 의해 전반적으로 잔류 가스가 제거되는 것이 제공될 수 있다.

본 발명에 따라 대안적으로는, 방해 작용하는 금속 산화물의 양을 가급적 적게 유지하기 위하여, 온도 처리가 환원 가스 하에서 이루어지는 것, 특히 형성 가스 하에서 이루어지는 것도 제공될 수 있다.

부품 내에서 금속 산화물의 개수를 줄이기 위한 또 다른 한 가지 조치는, 분말을 온도 처리할 때 그리고/또는 분말을 제조할 때 산소 게터(getter)를 적용함으로써 성취될 수 있다.

또한, 본 발명에 따라서는, 분말이 고온 등압 성형 또는 고온 가압 성형에 의해서 압축되는 것도 제공될 수 있다.

가압 처리와 온도 처리의 조합은 더 콤팩트한 부품을 야기한다. 또한, 결합 상태가 분말 입자들의 상호 소성 변형에 의해서 개선되고, 소결 동작이 가속됨으로써, 결과적으로 더 짧은 기간의 온도 처리가 선택될 수 있고, 부품 내에 있는 결정상의 비율도 줄어들게 된다.

본 발명의 일 개선예에 따라, 부품이 90% 이상의, 바람직하게는 95% 보다 큰, 특히 바람직하게는 98% 이상의 비정질 비율을 갖도록 온도 처리 기간이 선택되는 것도 제공될 수 있다.

부품 내에 있는 비정질상의 비율이 높을수록, 완전히 비정질상으로 이루어진 부품의 원하는 물리적인 특성에 더 많이 가까워진다.

본 발명의 바람직한 실시예들에서는 또한, 50 중량-% 이상의 지르코늄을 함유하는 비정질 금속 합금 또는 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로 이루어진 분말이 사용되는 것도 제공될 수 있다.

지르코늄을 함유하는 비정질 금속 합금은 본 발명에 따른 방법을 실행하기에 특히 우수하게 적합한데, 그 이유는 상기와 같은 다수의 합금에서는 변형 온도와 결정화 온도 간에 큰 차이가 존재하고, 이로 인해 방법이 더 용이하게 실행될 수 있기 때문이다.

본 발명의 아주 특히 바람직한 실시예들에서는,

a) 58 내지 77 중량-%의 지르코늄,

b) 0 내지 3 중량-%의 하프늄,

c) 20 내지 30 중량-%의 구리,

d) 2 내지 6 중량-%의 알루미늄, 및

e) 1 내지 3 중량-%의 니오븀으로 구성된 비정질 금속 합금 또는 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로 이루어진 분말이 제공되는 것도 제안될 수 있다.

이때, 100 중량-%까지의 잔류 비율은 지르코늄이다. 통상적인 불순물이 합금 내에 함유되어 있을 수 있다. 이와 같은 지르코늄을 함유하는 비정질 금속 합금은 본 발명에 따른 방법을 실행하기에 아주 특히 우수하게 적합하다.

더 나아가서는, 용융물 분무에 의해서, 바람직하게는 불활성 가스 내부에, 특히 아르곤 내부에 용융물을 분무함으로써, 특히 바람직하게는 99.99%, 99.999%의 순도 또는 더 높은 순도를 갖는 불활성 가스 내부에 용융물을 분무함으로써 구형의 비정질 금속 합금 분말이 제조되는 것도 제공될 수 있다. 본 발명의 틀 안에서는, 금속 합금이 85 용적-% 이상의 비정질상 비율을 갖는 경우도 비정질 금속 합금으로서 언급된다.

분말의 제조는 당연히 분말을 준비하기 전에 이루어진다. 용융물 분무에 의해서는, 구 형태를 갖는 분말 입자가 간단하고도 경제적인 방식으로 제조된다. 용융물을 분무할 때 불활성 가스, 특히 아르곤 또는 고순도의 아르곤을 사용하는 것은, 금속 산화물과 같이 방해 작용을 하는 불순물이 분말 내에 가급적 적게 함유되어 있는 상황을 야기한다.

본 발명의 일 개선예에 따라서는, 분말이 5 ㎛ 보다 작은 직경을 갖는 입자를 1 중량-% 미만으로 구비하거나, 분말이 여과되거나, 공기 분리(air separation)에 의해 처리됨으로써, 결과적으로 이 분말이 5 ㎛ 보다 작은 직경을 갖는 입자를 1 중량-% 미만으로 구비하게 되는 것도 제공될 수 있다.

본 발명에 따라 바람직하게는, 5 ㎛ 미만의 직경을 갖는 분말 입자가 공기 분리에 의해서 제거되거나 더 정확하게 말하자면 5 ㎛ 미만의 직경을 갖는 분말 입자의 비율이 공기 분리에 의해서 줄어든다.

5 ㎛ 보다 작은 직경을 갖는 분말 입자의 비율이 낮으면, 주변 가스에 의한 분말 입자의 산화에 민감하거나 다른 방해적인 화학 반응에 민감한 분말의 표면적(모든 분말 입자의 표면적의 총합)이 제한된다. 또한, 분말의 입자 크기의 제한에 의해서는, 분말 입자의 연화가 (온도 및 시간 또는 이루어진 에너지 도입과 관련된) 유사한 조건에서 이루어지는 것도 보장되는데, 그 이유는 이 경우에는 표면의 곡률 및 분말 입자의 용적이 비슷하고, 이로써 가압에 의해 분말의 콤팩트한 충진에 도달하기 때문이다. 미세 분말 입자(5 ㎛ 이하)의 비율이 낮은 것은 단점으로 작용하지 않는데, 그 이유는 이와 같은 분말 입자가 더 큰 입자들 사이에 있는 중간 공간에 침전될 수 있고, 이로써 소결되지 않은 분말의 밀도가 증가하기 때문이다. 하지만, 미세 분말 입자의 양이 지나치게 많은 경우는 분말의 유동성에 단점적으로 작용하여 결과적으로 미세 분말 입자가 바람직하게 제거된다. 다시 말해, 미세한 (크기가 작은) 분말 입자는 크기가 더 큰 입자들과 함께 덩어리를 형성하는 경향을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 개선예에서는, 분말의 온도 처리가 변형 온도와 최대 온도 사이의 온도(T)에서 이루어지는 것이 제안되며, 이 경우 최대 온도는 금속 합금의 비정질상의 변형 온도(T_T)와 결정화 온도(T_K) 간의 온도차로부터 약 30%만큼 변형 온도(T_T) 위에 놓여 있으며, 이 경우 바람직하게 최대 온도는 금속 합금의 비정질상의 변형 온도(T_T)와 결정화 온도(T_K) 간의 온도차로부터 약 20% 또는 10%만큼 변형 온도(T_T) 위에 놓여 있다.

온도 처리가 거의 변형 온도에서 또는 변형 온도 바로 위에서 이루어지면, 결정상의 생성 및 성장이 상대적으로 드물게 발생하고, 이로써 부품 내에서의 비정질상의 순도(비정질상의 비율)는 높아진다. 식으로 표현된 바와 같이, 금속 합금의 비정질상의 변형 온도(T_T) 및 결정화 온도(T_K)를 기준으로, 분말의 온도 처리가 이루어지는 온도(T)는 다음과 같은 조건들을 충족시켜야만 한다:

T_T< T < T_T+ (30/100)*(T_K- T_T) 또는

바람직하게 T_T< T < T_T+ (20/100)*(T_K- T_T) 또는

특히 바람직하게 T_T< T < T_T+ (10/100)*(T_K- T_T).

온도 처리가 이루어져야만 하는, 상기 수학식에 명시된 온도 범위로써는, 부품 내에서 결정상의 형성이 적은 상태에서 소결에 도달하게 된다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 일 실시예는, 온도 처리의 기간이 발생될 부품의 기하학적인 형태, 특히 두께에 따라 선택되는 것, 바람직하게는 발생될 부품의 최대 관련 직경에 따라 선택되는 것이 제공되는 경우에 나타난다.

발생될 부품의 기하학적인 형태, 또는 두께는, 형성된 분말 내에서의 또는 형성되는 부품 내부로의 열 도입이, 부품 내부에 있는 분말 및 내부에 있는 부품도 변형 온도까지 또는 변형 온도 위에까지 가열되기에 충분할 정도까지 고려되며, 그 결과 부품 내부에서도 분말이 소결이 이루어진다.

부품의 최대 관련 직경은, 부품 내부에 기하학적으로 제공될 수 있는 최대 구에 의해서 기하학적으로 결정될 수 있다. 최대 관련 직경을 결정하는 경우에는, 주변 가스 및/또는 다른 열원을 통한 열 도입에 전혀 기여하지 않거나 적은 정도로만(예를 들어 총합적으로 5% 미만만큼만) 기여하는, 몸체 내에 있는 채널 또는 간극은 고려되지 않은 상태로 유지된다.

바람직하게는, 온도 처리의 기간이 부품의 두께 혹은 벽 두께 또는 발생될 부품의 최대 관련 직경의 밀리미터 당 3초 내지 발생될 부품의 두께 또는 최대 관련 직경의 밀리미터 당 900초의 시간 범위 안에서 이루어지는 것이 제공될 수 있으며, 이 경우 바람직하게 온도 처리의 기간은 부품의 두께 혹은 벽 두께 또는 발생될 부품의 최대 관련 직경의 밀리미터 당 5초 내지 발생될 부품의 두께 또는 최대 관련 직경의 밀리미터 당 600초의 시간 범위 안에서 이루어진다.

부품의 형태, 두께 혹은 벽 두께 및/또는 부품의 최대 관련 직경을 고려함으로써, 온도 처리의 기간은, 분말의 충분한 소결이 이루어지는 동시에 부품 내에서의 결정상의 형성이 가급적 적게 유지되거나 이상적으로는 최소화되도록 선택된다. 특정 부품 및 몇몇 적용예에 대해서는, 다만 부품의 에지 영역만 완전히 소결되고 부품의 내부에는 아직까지 소결되지 않은 분말만이 존재하는 경우로 이미 충분할 수 있다. 그러나 바람직하게 부품은 완전히(내부에서도) 소결된다.

본 발명의 토대가 되는 과제는, 가압되고 소결된 구형의 비정질 금속 합금 분말로 이루어진 부품에 의해서도 해결되며, 이 경우 이 부품은 85% 이상의 비정질 비율을 갖는다.

이 경우에는, 부품이 본 발명에 따른 방법에 의해서 제조되는 것이 제공될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 방법은 전술되었다.

본 발명의 토대가 되는 과제는 또한, 상기와 같은 부품을 기어 휠, 연마 숫돌(abrasive wheel), 내마모성 구성 요소, 하우징, 시계 케이싱(watch casing), 기어 또는 반제품의 부분으로서 사용함으로써도 해결된다.

본 발명은, 적합한 크기의 구형 분말 입자의 사용 및 적합한 온도에서 적합한 단기간에 걸친 온도 처리에 의해서는, 비정질 금속 합금의 분말로부터 또한 더 크고/더 크거나 복합적인 부품들이 발생되는 것에 성공할 수 있다는 놀라운 인식을 토대로 하며, 이와 같은 부품들은 높은 비율(적어도 85 용적-%)까지 비정질상으로 이루어지고, 이로써 비정질 합금의 바람직한 물리적인 특성들을 구비한다. 이로써, 본 발명은, 비정질 금속 합금 또는 적어도 85%까지 비정질상으로 구성된 금속 합금으로 이루어진 부품이 분말의 소결에 의해서 발생될 수 있는 방법을 처음으로 기술하며, 이 경우에는 비정질상의 높은 비율이 유지된다. 이 경우에는 바람직하게, 분말의 소결시 가급적 높은 비율의 비정질상을 얻기 위해 또는 금속 합금 내에서 결정상의 비율을 가급적 낮게 유지하기 위해, 온도 처리의 기간이 발생될 부품의 치수에 매칭되어 있다. 동일한 목적을 위해서는, 금속 산화물, 또는 분말 내에 있는 그리고 이와 더불어 부품 내에 있는 공기와의 다른 반응 생성물을 가급적 낮은 비율로 발생시키기 위해, 온도 처리를 보호 가스 하에서 또는 진공 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 이 경우, 그와 같은 금속 산화물 및 다른 반응 생성물은 특히 결정화를 위한 종자로서 작용을 하고, 부품 내에서의 비정질상의 비율을 감소시킨다.

본 발명의 틀 안에서는, 부품을 제조하기 위한 비정질 금속 분말이 용융물 분무를 통해서 제조되고, 분말이 X-선 비정질인 경우에는 본 발명에 따른 방법이 특히 우수한 결과를 야기한다는 사실이 발견되었으며, 이 경우 바람직하게 분말 입자의 크기는 125 ㎛ 이하이다. 용융물을 분무하는 경우에는, 합금의 생성되는 용융물 액체 방울이 공정 가스 흐름(아르곤)에 의해서 매우 신속하게 냉각되고, 이로 인해 비정질 분말 분획의 존재가 촉진된다. 본 발명의 일 개선예에서는, 상기 분말로부터 미세 먼지(5 ㎛ 보다 작은 입자) 및 125 ㎛ 이상의 거대 입자가 대체로 분리되고, 예를 들어 분말의 여과 및/또는 공기 분리에 의해서 제거되는 것이 제안된다. 이와 같은 분말 분획은, 추후에 가압 및 온도 처리에 의해서 복합적인 비정질 부품을 제조하기에 최상인 출발 물질(이 출발 물질이 분말을 제공함)이며, 이 경우에는 연속으로 실시되거나 조합되는 가압 단계 및 온도 단계가 부품의 비정질 특성과 관련된 매우 우수한 결과들을 갖는다. 이와 같이 제조된 분말에 의해서는, 비정질 금속상의 비율이 특히 높은 부품을 얻을 수 있다. 그와 동시에, 이와 같이 형성되었고 그와 같은 분말로부터 제조된 부품은 높은 정도의 소결된 분말 입자 및 낮은 다공도, 바람직하게는 5% 미만의 다공도를 갖는다. 입자 크기의 상부 한계는, 발생된 층들보다 큰 횡단면을 갖는 입자들이 그 다음에 닥터 블레이드로 제거될 수 있음으로써 층이 불완전하게 될 상황을 피한다.

이때 중요한 사실은, 이 방법에서는 비정질 분말이 결정화 온도까지 또는 이 결정화 온도를 초과하는 정도까지 가열되지 않는다는 것인데, 그 이유는 그렇지 않으면 결정화가 개시되어 합금의 비정질 특성이 상실되기 때문이다. 다른 한 편으로는, 물질을 적어도 변형 온도까지, 다시 말해 냉각 동안 금속 합금의 비정질상이 소성 범위로부터 응고 상태로 넘어가는 온도까지 가열하는 것이 필수적이다. 이와 같은 온도 범위에서는, 분말 입자들이 결합될 수는 있지만 결정화되지는 않는다. 변형 온도는 또한 유리 전이 온도로서도 지칭될 수 있고, 또한 자주 그와 같이 지칭된다.

하지만, 절대적으로 불순물이 없는 상태 그리고 특히 산소가 없는 상태를 만드는 것이 기술적으로 거의 불가능하고 경제적으로도 합리적이지 않기 때문에, 미세정질(microcrystalline) 구속을 피할 수는 없다. 두 자리의 ppm 범위 안에 있는 낮은 산소 비율은 합금의 산소 친화적인 구성 부품의 상응하는 산화물 형성을 야기한다. 그 다음에는 이들 부품이 작은 결정화 종자로서 존재하고, 1000배 확대한 마이크로그래프에서 또는 X-선 회절 분석기 검사에서 피크로서 검출될 수 있는 작은 입자들을 갖는 산화물 구속을 야기할 수 있다. 출발 물질의 추가의 또는 다른 불순물 및 예를 들어 질소와 같은 추가의 원소에 의해서도 유사한 효과가 생성될 수 있다.

온도 처리의 기간은 주로 부품 용적에 초점을 맞추고 있으며, 일반적으로는 지나치게 길게 지속해서는 안 되는데, 그 이유는 각각의 작은 결정 종자가 종자 결정으로서의 작용을 하여 결정들이 성장할 수 있거나, 이와 같은 원치 않는 결정상이 부품 내에서 확산되기 때문이다. 지르코늄을 기본으로 하는 합금을 이용한 시험에서는, 1 mm의 부품 횡단면당 최대 400초의 기간을 갖는 본 발명에 따른 온도 범위 안에서의 온도 처리가 특히 우수한 결과들을 전달한다는 사실이 나타날 수 있다. 가열상도 가급적 신속하게 이루어져야만 하는데, 그 이유는 변형 온도 아래의 50 켈빈(Kelvin)에서 이미 원치 않는 결정 성장이 부분적으로 개시되기 때문이다.

이하에서는, 본 발명의 또 다른 실시예들이 개략적으로 도시된 흐름도를 참조하여 설명되지만, 본 발명을 제한하지는 않는다.

상기 흐름도에서 T는 작업 온도를, T_T는 비정질 금속 합금의 변형 온도를, 그리고 T_K는 금속 합금의 비정질상의 결정화 온도를 지칭한다.

비정질상을 형성하기에 적합한 조성을 갖거나 이미 비정질상으로 이루어진 금속 합금으로부터는, 비정질 금속 분말이 발생된다. 그 다음에 이어서, 지나치게 작고 지나치게 큰 분말 입자가 특히 여과 및 공기 분리에 의해서 제거되는 분말 분획화가 이루어진다. 이때, 분말은 온도 도입된 상태에서 또는 온도 도입 없이 원하는 형태로 가압될 수 있다. 분말이 온도 도입 없이 형태로 가압되면, 그 다음에 이어서 본 발명의 틀 안에서 소결로 지칭되거나 소결을 야기하는 온도 처리가 이루어진다. 가압 동안의 또는 가압 후의 온도 처리는 1 mm 부품 횡단면당 최대 900초의 시간 간격 동안, 사용된 금속 합금의 비정질상의 변형 온도(T_T) 위에 있고 결정화 온도(T_K) 아래에 있는 온도에서 이루어진다.

본 발명에 따른 방법이 기술되고 이와 같이 얻어진 결과들의 평가가 이루어지는 구체적인 실시예들이 이어진다.

실시예 1:

70.5 중량-%의 지르코늄(Haines&Maassen Metallhandelgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-Zirkon Crystalbar), 0.2 중량-%의 하프늄(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Hafnium Crystal Bar milled chips 99.7% 제품 번호 10204), 23.9 중량-%의 구리(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Copper plate, Oxygen free, High Conductivity(OFCH) 제품 번호 45120), 3.6 중량-%의 알루미늄(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Aluminium Ingot 99.999% 제품 번호 10571) 및 1.8 중량-%의 니오븀(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Niob Folie 99.97% 제품 번호 00238)으로 이루어진 합금이 유도 용융 설비(VSG, induktiv beheizte Vakuum-, Schmelz- und Giessanlage, Nuermont, Freiberg) 내에서 800 mbar 아르곤(Argon 6.0, Linde AG, Pullach) 하에서 용융되었고, 수냉된 구리 캐스팅 다이(casting die) 내부로 부어졌다. 이와 같이 형성된 합금으로부터, 예를 들어 WO 99/30858 A1호에 공지된 방법으로, Nanoval 용융물 분무 장치(Nanoval GmbH & Co. KG, Berlin) 내에서 아르곤 함유 용융물을 분무함으로써 미세한 분말이 발생되었다.

Condux-Feinstsicher CFS(Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb Deutschland)를 이용한 공기 분리에 의한 분리에 의해 미세 입자가 분리됨으로써, 결과적으로 0.1% 미만의 입자가 5 ㎛ 보다 작은 크기를 갖게 되는데, 다시 말하자면 99.9% 이상의 입자가 5 ㎛ 이상의 직경 또는 치수를 갖고, 125 ㎛의 메시(mesh) 폭을 갖는 분석 여과기(Ratsch GmbH, Haan- Deutschland, 제품 번호 60.131.000125)를 통과시키는 여과 공정에 의해서는, 125 ㎛보다 큰 모든 입자가 제거된다. 이와 같이 발생된 분말이 X-선 회절 분석기에 의해서 검사되었고 95% 보다 큰 비정질 비율을 갖는다.

이와 같이 획득된 분말 분획의 각각 5.0 g이 가압 공구(32 mm, P0764, mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin)를 구비하고 15 톤의 가압력을 갖는 Laborpresse 54MP250D(mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin) 내에서 압축된다. 그 다음에, 프레스 가공품이 진공 소결 장치(Gero Hochtemperatur-Vakuumtemperofen LHTW 100-200/22, Neuhausen) 내에서 410℃의 온도 및 대략 10^-5 mbar의 압력에서 120초 동안 압축된다. 그 다음에, 압축된 프레스 가공품이 200 메가 파스칼(200 MPa)의 압력으로 고순도 아르곤(Argon 6.0, Linde AG, Pullach) 하에서 400℃의 온도에서 90초 동안 고온 등압 성형에 의해 최종 압축되었다.

이와 같이 제조된 15개의 부품이 금속 조직학적인 마이크로그래프를 이용해서 구조 내에 있는 비정질 면적 비율에 대해 검사된다. 이때, 평균적으로 92%의 표면이 비정질이라는 사실이 나타난다.

실시예 2:

Condux-Feinstsicher CFS(Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb Deutschland)를 이용한 공기 분리에 의한 분리에 의해 미세 입자가 분리됨으로써, 결과적으로 0.1% 미만의 입자가 5 ㎛ 보다 작은 크기를 갖게 되고, 125 ㎛의 메시(mesh) 폭을 갖는 분석 여과기(Ratsch GmbH, Haan- Deutschland, 제품 번호 60.131.000125)를 통과시키는 여과 공정에 의해서는, 125 ㎛보다 큰 모든 입자가 제거되었다. 이와 같이 발생된 분말은 X-선 회절 분석기에 의해서 검사되었고 95% 보다 큰 비정질 비율을 갖는다.

이와 같이 획득된 분말 분획의 각각 15.0 g이 200 메가 파스칼(200 MPa)의 압력으로 그리고 400℃의 온도에서 3분 동안 고온 가압 성형에 의해서 소결되었다.

이와 같이 제조된 15개의 부품이 금속 조직학적인 마이크로그래프를 이용해서 구조 내에 있는 비정질 면적 비율에 대해 검사된다. 이때, 평균적으로 85%의 표면이 비정질이라는 사실이 나타난다.

실시예 3:

70.6 중량-%의 지르코늄(Haines&Maassen Metallhandelgesellschaft mbH Bonn, Zr-201-Zirkon Crystalbar), 23.9 중량-%의 구리(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Copper plate, Oxygen free, High Conductivity(OFCH) 제품 번호 45120), 3.7 중량-%의 알루미늄(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Aluminium Ingot 99.999% 제품 번호 10571) 및 1.8 중량-%의 니오븀(Alpha Aesar GmbH & Co KG Karlsruhe, Niob Folie 99.97% 제품 번호 00238)으로 이루어진 합금이 유도 용융 설비(VSG, induktiv beheizte Vakuum-, Schmelz- und Giessanlage, Nuermont, Freiberg) 내에서 800 mbar 아르곤(Argon 6.0, Linde AG, Pullach) 하에서 용융되었고, 수냉된 구리 캐스팅 다이(casting die) 내부로 부어졌다. 이와 같이 형성된 합금으로부터, 예를 들어 WO 99/30858 A1호에 공지된 방법으로, Nanoval 용융물 분무 장치(Nanoval GmbH & Co. KG, Berlin) 내에서 아르곤 함유 용융물을 분무함으로써 미세한 분말이 발생되었다.

Condux-Feinstsicher CFS(Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb Deutschland)를 이용한 공기 분리에 의한 분리에 의해 미세 입자가 분리됨으로써, 결과적으로 0.1% 미만의 입자가 5 ㎛ 보다 작은 크기를 갖게 되고, 125 ㎛의 메시(mesh) 폭을 갖는 분석 여과기(Ratsch GmbH, Haan- Deutschland, 제품 번호 60.131.000125)를 통과시키는 여과 공정에 의해서는, 125 ㎛보다 큰 모든 입자가 제거되었다. 이와 같이 발생된 분말이 X-선 회절 분석기에 의해서 검사되었고 95% 보다 큰 비정질 비율을 갖는다.

이와 같이 획득된 분말 분획의 각각 15.0 g이 200 메가 파스칼(200 MPa)의 압력으로 그리고 400℃의 온도에서 3분 동안 가압 성형에 의해서 소결되었다.

이와 같이 제조된 15개의 부품이 금속 조직학적인 마이크로그래프를 이용해서 구조 내에 있는 비정질 면적 비율에 대해 검사된다. 이때, 평균적으로 87%의 표면이 비정질이라는 사실이 나타난다.

실시예 4:

Condux-Feinstsicher CFS(Netsch-Feinmahltechnik GmbH Selb Deutschland)를 이용한 공기 분리에 의한 분리에 의해 미세 입자가 분리됨으로써, 결과적으로 0.1% 미만의 입자가 5 ㎛ 보다 작은 크기를 갖게 되는데, 다시 말하자면 99.9% 이상의 입자가 5 ㎛ 이상의 직경 또는 치수를 갖고, 125 ㎛의 메시(mesh) 폭을 갖는 분석 여과기(Ratsch GmbH, Haan- Deutschland, 제품 번호 60.131.000125)를 통과시키는 여과 공정에 의해서는, 125 ㎛보다 큰 모든 입자가 제거되었다. 이와 같이 발생된 분말은 X-선 회절 분석기에 의해서 검사되었고 95% 보다 큰 비정질 비율을 갖는다.

이와 같이 획득된 분말 분획의 50 g이 가압 공구(32 mm, P0764, mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin)를 구비하고 25 톤의 최대 가압력을 갖는 Laborpresse 54MP250D(mssiencetific Chromatographie-Handel GmbH, Berlin) 내에서 압축되었고, 고순도 아르곤(Argon 6.0, Linde AG, Pullach) 하에서 410℃의 온도에서 5분 동안 소결되었다.

이와 같이 제조된 부품이 다수의 금속 조직학적인 마이크로그래프를 이용해서 구조 내에 있는 비정질 면적 비율에 대해 검사되었다. 이때, 평균적으로 90%의 표면이 비정질이라는 사실이 나타난다.

아래의 표에는, 기준 측정과 관련된 실시예 1 내지 4에 대한 측정 결과들이 도시되어 있다:

테스트 및 검사 방식

1) 금속 합금 분말의 입자 크기를 결정하기 위한 방식:

진동 덕트 도우징 장치 VIBRI(Sympatec GmbH)를 갖춘 RODOS/M 건조 분산 시스템이 설치된, Sympatec Helos BR/R3(Sympatec GmbH)를 이용한 레이저 광 분산에 의해서 무기 분말의 입자 크기가 결정되었다. 10 g 이상의 샘플량이 건조한 상태에서 제공되었고, 1 bar의 1차 압력에서 분산되었으며, 측정이 시작되었다. 시작 기준으로서는 1.9% 내지 2.1%의 광학 농도가 이용되었다. 측정 시간은 10초였다. 평가는 MIE 이론에 따라 이루어졌고, d50이 입자 크기를 위한 척도로서 사용되었다.

2) 밀도를 결정하기 위한 검사 방식

밀도를 결정하기 위하여, 기하학적으로 정확한 직육면체가 표면 연삭 가공에 의해 발생될 수 있음으로써, 결과적으로 이 직육면체는 디지털 브래킷 측정 나사(PR1367, Mitutoyo 측정 장치 Leonberg GmbH, Leonberg)로써 정확하게 측정될 수 있다. 이때는 용적이 수학적으로 결정된다. 그 다음에, 분석 저울(Mettler-Toledo GmbH의 XPE-분석 저울) 상에서 정확한 중량이 결정된다. 얻어진 중량 및 계산된 용적의 비율을 형성함으로써, 밀도가 나타난다.

비정질 합금의 이론적인 밀도는 용융점에서의 밀도에 상응한다.

3) 부품 내에 있는 비정질 면적 비율을 결정하기 위한 검사 방식

이 목적을 위해, 각각 15개의 금속 조직학적인 연삭부가 DIN EN ISO 1463에 의거하여 제작되었으며, 이 경우에는 SiC-박막 1200(Struers GmbH, Willich)으로 그리고 그 다음에 후속하는 6 ㎛, 3 ㎛ 및 1 ㎛의 다이아몬드 폴리싱 수단을 이용한 폴리싱 단계에서 그리고 마지막으로 케모-기계식 산화물 폴리싱 현탁액 OP-S(Struers GmbH, Willich)로써 폴리싱된다. 이와 같이 발생된 연삭 표면이 1000의 배율을 갖는 광 현미경(Leica DM 4000 M, Leica DM 6000 M) 아래에서 마이크로그래프 내에 있는 결정성 면적 비율에 대하여 검사된다. 이 경우에는, 소프트웨어 Leica Phase Expert를 이용하여 마이크로의 총 면적에 대한 결정성 비율의 면적 퍼센트에 따라 평가가 이루어지며, 이때 어두운 영역은 결정성으로서 평가되고, 밝은 영역은 비정질성으로서 평가된다. 이 목적을 위해, 비정질 매트릭스가 기준상으로서 규정되고, 전체 측정 면적의 백분율이 명시된다. 각각 10개의 상이한 샘플 면적이 측정되어 평균되었다.

4) 변환 온도를 결정하기 위한 검사 방식

본 검사 방식에서는, Rh-곡류 가열기를 갖는 고온 튜브 오븐, 집적된 조절 열전 소자 타입 S, DSC404F1A72 샘플 캐리어 시스템, 덮개를 갖고 Al₂O₃로 이루어진 도가니, 3개의 게터-링을 포함하여 측정 동안에 산소 미량을 제거하기 위한 OTS-시스템 및 2단 회전 펌프를 이용한 자동 작동을 위한 진공화 시스템이 설치된 Kalorimeter Netsch DSC 404 F1 Pegasus(Erich NETZSCH GmbH & Co. Holding KG)가 적용되었다. 모든 측정은 보호 가스(Argon 6.0, Linde AG, Pullach) 하에서 50 ml/min의 관류 속도로 실시되었다. 평가는 소프트웨어 Proteus 6.1을 이용해서 이루어졌다. TT를 결정하기 위해, 380℃ 내지 420℃의 범위 안에서 탄젠트 방식("Glass Transition(유리 전이)")이 사용되었다(Onset, Mid, Inflection, End). TK를 결정하기 위해서는 450 내지 500℃의 온도 범위 안에서 "Complex Peak"-평가가 사용되었고, Tm을 위해서는 875 내지 930℃의 온도 범위 안에서 "Complex Peak"-평가가 사용되었다(Area, Peak, Onset, End, Width, Height). 측정을 실시하기 위해, 25 mg +/- 0.5 mg의 샘플이 도가니 내부로 부어졌고, 아래의 가열 속도 및 온도 범위에서 측정이 실시되었다.

20 내지 375℃: 가열 속도 20 K/min

375 내지 500℃: 가열 속도 1 K/min

500 내지 850℃: 가열 속도 20 K/min

850℃ 초과: 가열 속도 10 K/min

부품의 비정질 비율을 결정하기 위해, 결정화 엔탈피가 "Complex Peak" 방식에 의해 결정되었으며, 이 경우에는 -47.0 J/g의 결정화 엔탈피를 갖는 100% 비정질 샘플(용융 방사(melt spinning)에 의해서 획득됨)이 이용되었다.

부품의 결정화 엔탈피 대 기준의 결정화 엔탈피의 비율이 비정질상의 비율을 나타낸다.

5) 방출 분광계식 분석(ICP)을 이용한 원소 조성의 결정:

방출 분광계 Varian Vista-MPX(Varian Inc. 사)가 사용되었다. 왕수 매트릭스(농축된 염산과 농축된 질산, 3:1의 비율로) 내에서 공지된 금속 함량(예컨대 1000 mg/l)을 갖는 표준 용액으로 이루어진 금속을 위해 각각 2개의 교정 샘플이 제조되고 측정되었다.

ICP-장치의 파라미터는:

출력: 1.25 kW

플라즈마 가스: 15.0 l/min (아르곤)

보조 가스: 1.50 l/min (아르곤)

분무 가스 압력: 220 kPa (아르곤)

반복: 20 s

안정화 시간: 45 s

관찰 높이: 10 mm

샘플 흡인: 45 s

세척 시간: 10 s

펌프 속도: 20 Upm

반복: 3

하나의 샘플을 측정하기 위해: 전술된 바와 같이 0.10 g +/- 0.02 g의 샘플이 3 ml의 질산 및 9 ml의 염산과 혼합되고, 800 내지 1,200 W의 전자레인지(Anton Paar 사, 장비: Multiwave 3000) 내에서 60분 이내에 분해된다. 분해된 샘플이 50 용적-%의 염산과 함께 100 ml의 피스톤 내부로 옮겨지고 측정된다.

전술된 상세한 설명, 청구범위, 흐름도 및 실시예들에 개시된 본 발명의 특징들은 개별적으로뿐만 아니라 각각의 임의의 조합으로도, 다양한 실시예들에서 본 발명을 실현하기 위해 중요할 수 있다.

Claims

적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법으로서,
상기 방법은 다음의 단계들, 즉
- 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로부터 분말을 준비하는 단계로서, 상기 분말은 구형의 분말 입자로 이루어지고, 상기 분말 입자는 125 ㎛ 미만의 직경을 갖는, 상기 준비하는 단계;
- 생성될 부품의 원하는 형태로 상기 분말을 가압하는 단계;
- 금속 합금의 비정질상의 변형 온도와 결정화 온도 사이에 놓여 있는 온도에서의 가압 동안에 또는 가압 후에 상기 분말의 온도 처리에 의해서 상기 분말을 압축 및 소결하는 단계로서, 온도 처리 기간은, 부품이 온도 처리 후에는 소결되어 85% 이상의 비정질 비율을 갖도록 선택되는, 상기 압축 및 소결하는 단계;
를 구비하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 온도 처리가 진공하에서 이루어지며, 바람직하게 상기 분말은 적어도 10^-3 mbar의 진공에서의 온도 처리에 의해서 압축되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분말이 고온 등압 성형 또는 고온 가압 성형에 의해서 압축되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부품이 90% 이상의, 바람직하게는 95% 보다 큰, 특히 바람직하게는 98% 이상의 비정질 비율을 갖도록 상기 온도 처리 기간이 선택되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 50 중량-% 이상의 지르코늄을 함유하는 비정질 금속 합금으로 이루어진 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
a) 58 내지 77 중량-%의 지르코늄,
b) 0 내지 3 중량-%의 하프늄,
c) 20 내지 30 중량-%의 구리,
d) 2 내지 6 중량-%의 알루미늄, 및
e) 1 내지 3 중량-%의 니오븀으로 구성된 비정질 금속 합금으로 이루어진 분말이 제공되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 용융물 분무에 의해서, 바람직하게는 불활성 가스 내부에, 특히 아르곤 내부에 용융물을 분무함으로써, 특히 바람직하게는 99.99%, 99.999%의 순도 또는 더 높은 순도를 갖는 불활성 가스 내부에 용융물을 분무함으로써 구형의 비정질 금속 합금 분말이 제조되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분말이 5 ㎛ 보다 작은 직경을 갖는 입자를 1 중량-% 미만으로 구비하거나, 또는 상기 분발이 여과되거나, 공기 분리에 의해 처리됨으로써, 결과적으로 상기 분말이 5 ㎛ 보다 작은 직경을 갖는 입자를 1 중량-% 미만으로 구비하게 되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분말의 온도 처리가 변형 온도와 최대 온도 사이의 온도(T)에서 이루어지며, 상기 최대 온도는 금속 합금의 비정질상의 변형 온도(T_T)와 결정화 온도(T_K) 간의 온도차로부터 약 30%만큼 변형 온도(T_T) 위에 놓여 있으며, 바람직하게 상기 최대 온도는 금속 합금의 비정질상의 변형 온도(T_T)와 결정화 온도(T_K) 간의 온도차로부터 약 20% 또는 10%만큼 변형 온도(T_T) 위에 놓여 있는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 처리의 기간이 발생될 부품의 기하학적인 형태, 특히 두께에 따라 선택되며, 바람직하게는 발생될 부품의 최대 관련 직경에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 처리의 기간이 발생될 부품의 두께 또는 최대 관련 직경의 밀리미터 당 3초 내지 발생될 부품의 두께 또는 최대 관련 직경의 밀리미터 당 900초의 시간 범위 안에서 이루어지며, 바람직하게 상기 온도 처리의 기간은 발생될 부품의 두께 또는 최대 관련 직경의 밀리미터 당 5초 내지 발생될 부품의 두께 또는 최대 관련 직경의 밀리미터 당 600초의 시간 범위 안에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분말 입자가 온도 처리에 의해서 소성 변형되는 것을 특징으로 하는, 비정질인 금속 합금으로부터 부품을 제조하기 위한 방법.
가압되고 소결된 구형의 비정질 금속 합금 분말로 이루어진 부품에 있어서,
상기 부품이 85% 이상의 비정질 비율을 갖는, 부품.
제13항에 있어서, 상기 부품이 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는, 부품.
제13항 또는 제14항에 따른 부품을 기어 휠, 연마 숫돌, 내마모성 구성 요소, 하우징, 시계 케이싱, 기어 또는 반제품의 부분으로서 사용하는, 부품의 용도.