KR20170074037A - 고밀도 소결부품 제조방법 - Google Patents

고밀도 소결부품 제조방법 Download PDF

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KR20170074037A
KR20170074037A KR1020150183022A KR20150183022A KR20170074037A KR 20170074037 A KR20170074037 A KR 20170074037A KR 1020150183022 A KR1020150183022 A KR 1020150183022A KR 20150183022 A KR20150183022 A KR 20150183022A KR 20170074037 A KR20170074037 A KR 20170074037A
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alloy powder
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권기혁
정은진
신홍철
강희수
이언식
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주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

고밀도 소결부품 제조 방법에 관한 것으로, Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계; 및 상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하고, 상기 z는 4 이상, 및 5 이하인 것인, 고밀도 소결부품 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

고밀도 소결부품 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH DENSITY SINTERED OBJECT}
고밀도 소결부품 제조방법에 관한 것이다.
기존의 철계분말의 소결부품은, 성형 시 정해지는 밀도를 소결공정으로 높이기에 매우 어려운 문제가 있다. 즉 성형부품 내에 존재하는 기공이 소결공정으로 제거되기 어려워 소결공정으로 밀도를 높이는 것은 한계가 있다.
따라서 고밀도의 분말소결부품을 제작하기 위해서는 소결 공정 시 기공의 양을 최소화하여 고밀도화를 달성할 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해 기존에는 높은 소결온도 혹은 장시간의 소결공정을 거쳐 고밀도화를 달성하였지만 이러한 방법은 공정비용을 상승시키는 문제점이 있다.
일부 고밀도 소결부품을 제작하기 위해서 소결온도 보다 낮은 온도에서 액상이 되는 Fe-B 혹은 Fe-P 합금분말을 사용하나, 이 경우 추가 분말을 투입해야 하므로 원재료 비용이 상승하게 된다.
기존의 고밀도 철계분말의 소결 시 발생하는 공정비용 상승, 또는 합금조성의 변경 없이 소결 밀도를 높일 수 있는 고밀도 소결부품 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계; 및 상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하고, 상기 z는 4 이상, 및 5 이하인 것인,고밀도 소결부품 제조 방법을 제공한다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 혼합되는 각 물질의 함량은, 전체 혼합물 100중량%에 대하여, Fe 분말 65중량% 이상, 및 99.5중량% 이하, Fe-z중량%C 합금 분말 0.5중량% 이상, 및 35중량% 이하인 것일 수 있다.
상기 고밀도 소결부품 제조 방법은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 윤활제를 더 혼합하는 것일 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 더 혼합되는 윤활제의 함량은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말; 총량 100중량부에 대하여, 0.3중량부 이상, 및 1.0중량부 이하인 것일 수 있다.
상기 고밀도 소결부품 제조 방법은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 흑연 분말을 더 혼합하는 것일 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 더 혼합되는 흑연 분말의 함량은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말; 총량 100중량부에 대하여, 0.5중량부 이상, 및 1.5중량부 이하인 것일 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 z는 4.2 이상, 및 4.5 이하인 것일 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 Fe-z중량%C 합금 분말은, 가스분사로 제조되는 것일 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 윤활제는, 스테아린산 아연, 스테아린산 리튬, 에틸렌비스 스테아라마이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 수지 분말, 폴리아미드, 스테아린산 아미드, 올레인산, 스테아린산 칼슘, 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 혼합은, 더블 콘믹서(double-cone mixer), 브이믹서(v-mixer), 볼 밀(ball mill), 또는 이들의 조합에 의해 수행되는 것일 수 있다.
상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계;에서, 상기 압축 성형은, 2축 성형방식에 의해 수행되는 것일 수 있다.
상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의, 상기 소결은 수소(H2) 분위기에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의, 상기 소결은 1100℃ 이상, 및 1200℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의, 상기 소결은 30분 이상, 및 2시간 이하의 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 제조된 고밀도 소결부품의 소결밀도는, 6.57g/cm3 초과, 및 7.04g/cm3 이하인 것일 수 있다.
기존의 고밀도 철계분말의 소결 시 발생하는 공정비용 상승, 또는 합금조성의 변경 없이 소결 밀도를 높일 수 있는 고밀도 소결부품 제조방법을 제공한다.
도 1은, Fe-C 합금을 이용하여 고밀도의 소결부품이 제조되는 과정에 대한 간략한 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 비교예 및 실시예에서 제조된 소결 부품의 소결 밀도 측정 결과 데이터이다.
도 3은, Fe-C 합금의 상평형도이다.
도 4는, 본 발명의 제조예에서 제조된 Fe-C 합금의 열분석 결과 데이터이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 제조된 Fe-C 합금 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 다른 정의가 없다면 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한 본 명세서에서 "%"는 별다른 정의가 없는 한, 중량%를 의미한다.
본 발명의 일 구현예는, 소결공정 시 액상이 형성되어, 소결 부품의 소결 전 단계인 성형 과정에서 생성되는 기공을 감소시키고, 기존의 고밀도 철계분말의 소결 시 발생하는 공정비용 상승, 또는 합금조성의 변경 없이 소결 밀도를 높일 수 있는 소결부품 제조방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 구현예는, Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계; 및 상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하고, 상기 z는 4 이상, 및 5 이하인 것인, 고밀도 소결부품 제조 방법을 제공한다.
이 때, Fe-z중량%C의 "z중량%C"는, Fe-C 합금분말 총량 100중량%을 기준으로, 합금 내 포함되어 있는 탄소의 함량을 의미하며, 이러한 Fe-z중량%C 합금 분말은, 합금분말 총량 100중량%을 기준으로, z 중량%의 C 및 잔부인 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진 것일 수 있다.
소결 부품의 소결 단계는 일반적으로 1100℃ 이상, 및 1200℃ 이하 정도의 온도에서 수행된다. 이러한 소결단계에서, 도 3의 Fe-C 합금의 상평형도에서 볼 수 있듯이 특정 범위의 탄소 함량을 갖는 Fe-C 합금분말을 투입할 경우 Fe-C 합금은 소결 단계에서 액상으로 형성될 수 있다. 이러한 액상의 Fe-C 합금은, 성형과정에서 발생한 기공을 채움으로써 최종적으로 제조되는 소결 부품의 밀도를 향상시킬 수 있다.
Fe-C 합금 분말에 포함된 C의 함량은, Fe-C 합금 분말 총량 100중량%에 대하여 4중량% 이상, 및 5중량% 이하인 것일 수 있다. Fe-C 합금 분말에 포함된 C의 함량이 상기 범위 내인 경우, 약 1100℃ 이상, 및 1200℃의 소결 온도에서 Fe-C 합금 분말이 액상으로 되어, 성형 과정에서 발생한 기공을 채워 소결밀도를 향상시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 가장 흔히 사용되는 소결온도(약 1120℃ 이상, 및 1180℃ 이하)를 고려했을 때 상기 C의 함량은 4.2중량% 이상, 및 4.5중량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 범위의 C 범위를 갖는 경우, 상기와 같은 소결온도 약 (1120℃ 이상, 및 1180℃ 이하) 에서 Fe-C 합금 분말이 액상이 될 수 있어, 기공을 채워 소결 밀도가 향상될 수 있다.
또한, 일반적으로 철계 분말의 소결 시에는 기본이 되는 철분말과 철의 강도를 높이기 위해 흑연을 반드시 사용하게 된다. 이때 흑연은 C의 소스로서 사용이 된다.
그러나, 흑연은 공정 중 분진을 유발하고 공정상 다루기 힘든 단점이 있다. 본 발명의 일 구현예와 같이 흑연분말 대신 Fe-C 합금분말을 투입할 경우 상술한 바와 같이 소결 부품의 밀도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, Fe-C 내의 C는 철의 강도를 높이는 역할로도 사용될 수 있어, 추가적인 흑연분말 투입이 필요 없는 장점이 있다.
상기와 같은 특정 범위의 C 함량을 갖는 Fe-C 합금 분말은, 일반적인 소결 온도에서 액상이 되어 성형 과정에서 발생한 기공을 채워 밀도를 향상시키며, 이후 C는 Fe 기지 내로 확산되어 철의 강도를 향상시킨다. Fe-C 합금 분말의 Fe는 기공을 채운 상태로 그대로 남게 되어 소결 부품의 고밀도가 구현될 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 혼합되는 각 물질의 함량은, 전체 혼합물 100중량%에 대하여, Fe 분말 65중량% 이상, 및 99.5중량% 이하, Fe-z중량%C 합금 분말 0.5중량% 이상, 및 35중량% 이하인 것일 수 있다.
상기 Fe-z중량%C 합금 분말에 관한 다른 설명은 상술한 바와 같다.
Fe-C 합금 분말을 너무 많이 투입할 경우 Fe-C 합금 분말은 순철분말에 비해 경도가 높기 때문에, 과하게 첨가되면 성형성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. Fe-C 합금 분말을 너무 적게 투입할 경우 소결시 형성되는 액상량이 적어서 소결부품의 밀도 상승효과가 미미한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 고밀도 소결부품의 제조 방법은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 윤활제를 더 혼합하는 것일 수 있다.
상기 윤활제는, 성형시 금형 벽면과 성형체 사이의 마찰력을 줄여주기 위한 목적을 위해 첨가되는 것으로, 스테아린산 아연, 스테아린산 리튬, 에틸렌비스 스테아라마이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 수지 분말, 폴리아미드, 스테아린산 아미드, 올레인산, 스테아린산 칼슘, 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 윤활제가 없으면 마찰력이 너무 높아져, 성형체가 금형에서 빠져나오기 어렵게 될 수 있으며, 성형체를 금형에서 빼낼 때 성형체가 깨지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 상기 더 혼합되는 윤활제의 함량은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말; 총량 100중량부에 대하여, 0.3중량부 이상, 및 1.0중량부 이하인 것일 수 있다.
윤활제는 소결 후 기화되서 제거되고 원래 있던 자리가 기공으로 남게 되어 전체적으로 밀도를 낮추게 된다. 그러나, 기공이 많으면 소결부품의 강도나 인성이 저하될 수 있다. 이에, 윤활제 함량이 너무 많으면 최종 소결밀도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 윤활제 함량이 너무 적으면 성형체가 금형에서 빠져나오기 힘들어 성형체가 파손되는 현상이 발생할 수 있다.
상기 고밀도 소결부품의 제조 방법은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서, 흑연 분말을 더 혼합하는 것일 수 있다. 흑연 분말은 철분말과 철의 강도를 높이기 위해 선택적으로 더 첨가될 수 있으며, 그 함량은, 상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말; 총량 100중량부에 대하여, 1.5중량부 이하인 것일 수 있다. 구체적으로는 0.5 중량부 이상, 및 1.5 중량부 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예의 고밀도 소결부품 제조시 사용되는 상기와 같은 Fe-C 합금 분말은, 수분사, 또는 가스분사로 제작될 수 있다.
미분의 수율을 높이려면 고압을 사용하는 수분사 공정이 적합하나, 수분사로 분말을 제작할 경우 분무 후 공정수를 제거하는 탈수/건조 공정을 거쳐야 하며, 산화된 분말 표면층을 환원시키기 위한 추가적인 열처리 공정이 필요하게 되는 번거로움이 있다.
반면 가스분사로 분말을 제작할 경우 공정수를 사용하지 않기 때문에 가스분무 후 바로 분말을 얻을 수 있고, 수분사와 같이 추가적인 공정을 수행하지 않아 공정이 간단하여, 가스분사에 의한 제조가 보다 바람직하다.
구체적으로, 수분사를 하게 되면 물에 의해 Fe가 산화되기 때문에 추가로 환원공정을 거쳐야 하나, 불활성 기체를 이용해서 가스분사를 하면 환원공정을 생략할 수 있는 이점이 있다.
상기 Fe 분말; Fe-z중량%C 합금 분말; 및 윤활제를 혼합하는 단계;에서,
상기 혼합은, 더블 콘믹서(double-cone mixer), 브이믹서(v-mixer), 볼 밀(ball mill) 볼 밀 ,또는 이들의 조합에 의해 수행되는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고 혼합이 용이하다면, 통상적으로 공지되어 있는 다양한 혼합 방법에 의해 혼합할 수 있다.
상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계;에서, 상기 압축 성형은, 상하 양방향에서 가압하는 2축 성형방식에 의해 수행되는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고 다른 적절한 압축 성형 방법을 채용하여 수행할 수 있다.
상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의, 상기 소결은 수소(H2) 분위기에서 수행되는 것일 수 있다. 소결을 수소분위기에서 수행하는 것은 소결 분위기를 환원 분위기로 제어하여, 소결시 Fe이 산화하는 것을 방지하기 위함이다..
상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의, 상기 소결은 1100℃ 이상, 및 1200℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 1120℃ 이상, 및 1180℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
소결 온도가 너무 높은 경우 물질이동, 확산이 잘 일어나 밀도가 상승될 수 있지만, 심하게 수축되어 형상이 뒤틀리는 문제가 발생할 수 있다. 반면, 소결 온도가 너무 낮은 경우, 확산이 이루어지지 않아 즉, 소결이 완벽해지지 않아서 원하는 밀도나 기계적특성을 얻지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의, 상기 소결은 30분 이상, 및 2시간 이하의 시간동안 수행되는 것일 수 있다.
소결 시간이 너무 긴 경우 과하게 소결되어 형상이 뒤틀리는 문제가 발생할 수 있다. 소결 온도가 너무 낮은 경우 물질 간 확산 시간이 짧아져서 원하는 물성을 얻기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 제조된 고밀도 소결부품의 소결밀도는, 6.57g/cm3 초과, 및 7.04g/cm3 이하인 것일 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 : Fe-4.3%C 합금 분말의 제조
단계 1 : 철(Fe) 95.7 중량%, 탄소(C) 4.3 중량%의 비율로 원료 잉곳(ingot)을 제조한 후, 상기 원료 잉곳(ingot)을 1000 ℃의 온도인 도가니 내로 투입하여 용탕을 형성시켰다.
단계 2 : 상기 단계 1에서 형성된 용탕을 직경 3 mm인 튜브를 이용하여 도가니 내로부터 출탕시켰다. 이때, 상기 튜브는 700 ℃ 온도로 가열하여 용탕이 튜브 내에서 굳는 것을 방지하였다.
단계 3 : 상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 초고순도 헬륨가스(100% 헬륨)를 이용하여 초음속 제트노즐을 통해 분사하여 액적을 형성시켰다. 이때, 상기 헬륨가스의 압력은 6 MPa로 제어하여 분사를 수행하였다.
단계 4 : 상기 단계 3에서 형성된 액적을 1000 ℃/초의 냉각속도로 급속 냉각하여 Fe-4.3%C 분말을 제조하였다.
도 5는 제조된 Fe-4.3%C의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다. 제조된 Fe-4.3%C 분말은 구형 내지 불규칙한 형상을 갖는 분말로 구성되어 있었다.
실시예 및 비교예 : 소결 부품의 제조
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1
상기 제조예에서 제조된 Fe-4.3%C 분말, Fe 분말, 흑연 분말, 및 윤활제를 하기 표 1의 조성으로 혼합하였다. 윤활제는 소결 후 기화되서 제거된다. 표 1에서, Fe 분말, Fe-4.3%C 분말, 및 흑연분말의 함량은, 최종 소결부품을 이루는 상기 세 물질의 총량 100중량%에 대한 각각의 중량%를 의미한다. 윤활제의 함량은, 최종 소결부품을 이루는 상기 세 물질의 총량 100중량부에 대한 중량부를 의미한다.
최종 소결부품 내의 C 함량을 전체 소결부품 100중량%에 대하여 1.3중량%가 되도록 조절하였으며, 윤활제는 ZS-1000F(제조사 : 서울정밀화학)를 사용하였다.
이 후, 상기 혼합가루들을 금형에 장입해 2축 성형 유압프레스를 이용하여 6.5g/cm3로 2축 성형하였다.
성형된 성형체를 100% 수소(H2) 분위기, 및 1180℃에서 60분간 소결하여, 최종적으로 제조된 소결 부품을 수득하였다.
Fe분말 Fe-4.3%C분말 흑연분말 윤활제(중량부)
비교예 1 98. 7% 0% 1.3% 0.5
실시예 1 84.35% 15% 0.65% 0.5
실시예 2 70% 30% 0% 0.5
상기 표 1에서, Fe 분말, Fe-4.3%C 분말, 및 흑연분말의 함량은, 최종 소결부품을 이루는 Fe 분말, Fe-4.3%C 분말, 및 흑연분말 세 물질의 총량 100중량%에 대한 각각의 중량%를 의미한다.
상기 표 1에서, 윤활제의 함량은, 최종 소결부품을 이루는 Fe 분말, Fe-4.3%C 분말, 및 흑연분말 세 물질의 총량 100중량부에 대한 중량부를 의미한다.
평가예
평가예 1 : Fe-C 분말의 DSC 분석
상기 제조예에서 제조된 Fe-4.3%C 분말에 대한 열분석을 시차주사열량계(DSC, 장치명 : DSC404 F3 제조사 : NETZSCH)를 이용하여 수행하였다.(승온속도 : 50℃/min)
그 결과는 도 4에 나타내었다.
도 4에서 알 수 있듯이, 약 1160℃부근에서 Fe-4.3%C 합금분말이 용융되어 액상이 형성되었다. 이에, 소결부품 제조시의 소결 온도인 1180℃에서, 첨가된 Fe-4.3% 합금 분말이 액상으로 형성되었음을 확인할 수 있었다.
평가예 2 : 소결 부품의 소결밀도 측정
상기 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1에서 제조된 소결 부품에 대하여, 아르키메데스법으로 소결 밀도를 측정하였다. 그 결과는 표 2 및 도 2에 나타내었다. 도 2의 A는 비교예 1, B는 실시예 1, C는 실시예 2를 나타낸다.
표 2 및 도 2에서 알 수 있듯이, 소결온도에서 용융하는 저융점 분말인 Fe-4.3%C 분말을 첨가한 실시예들의 소결 밀도가, 이를 첨가하지 않은 비교예의 경우보다 소결 부품의 밀도가 현저히 향상되었다. 구체적으로, 6.5g/cm3 밀도의 성형체를 소결한 뒤 얻어진 소결부품의 밀도가 비교예 1의 경우 6.57 g/cm3로 성형체와 거의 동등한 수준이나, 실시예 1은 7.04 g/cm3, 실시예 2는 6.87g/cm3로, Fe-4.3%C 분말이 소결 중 용융 되어, 성형체의 기공이 채워져 밀도가 향상된 것을 알 수 있었다.
평가예 3 : 소결 부품의 소결경도(H RB ) 측정
상기 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1에서 제조된 소결 부품에 대하여, 로크웰 경도기(장치명 : HR522, 제조사 : MITUTOYO)를 이용하여 로크웰 경도를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
표 2에서 알 수 있듯이, 흑연 대신 Fe-4.3%C 분말을 사용여도 충분한 강도가 확보될 수 있었다.
소결밀도 (g/cm3) 소결경도
(HRB)
비교예 1 6.57 71
실시예 1 7.04 71
실시예 2 6.85 86
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;
    상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계; 및
    상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하고,
    상기 z는 4 이상, 및 5 이하인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  2. 제 1항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    혼합되는 각 물질의 함량은, 전체 혼합물 100중량%에 대하여,
    Fe 분말 65중량% 이상, 및 99.5중량% 이하,
    Fe-z중량%C 합금 분말 0.5중량% 이상, 및 35중량% 이하인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  3. 제 2항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    윤활제를 더 혼합하는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  4. 제 3항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    상기 더 혼합되는 윤활제의 함량은,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말; 총량 100중량부에 대하여,
    0.3중량부 이상, 및 1.0중량부 이하인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  5. 제 2항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    흑연 분말을 더 혼합하는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  6. 제 5항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    상기 더 혼합되는 흑연 분말의 함량은,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말; 총량 100중량부에 대하여,
    0.5중량부 이상, 및 1.5중량부 이하인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  7. 제 1항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    상기 z는 4.2 이상, 및 4.5 이하인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  8. 제 1항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    상기 Fe-z중량%C 합금 분말은,
    가스분사로 제조되는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  9. 제 1항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    상기 윤활제는,
    스테아린산 아연, 스테아린산 리튬, 에틸렌비스 스테아라마이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 수지 분말, 폴리아미드, 스테아린산 아미드, 올레인산, 스테아린산 칼슘, 또는 이들의 조합인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  10. 제 1항에서,
    상기 Fe 분말; 및 Fe-z중량%C 합금 분말;을 혼합하는 단계;에서,
    상기 혼합은,
    더블 콘믹서(double-cone mixer), 브이믹서(v-mixer), 볼 밀(ball mill), 또는 이들의 조합에 의해 수행되는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  11. 제 1항에서,
    상기 혼합된 혼합물을 압축 성형하는 단계;에서,
    상기 압축 성형은,
    2축 성형방식에 의해 수행되는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  12. 제 1항에서,
    상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의,
    상기 소결은 수소(H2) 분위기에서 수행되는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  13. 제 1항에서,
    상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의,
    상기 소결은 1100℃ 이상, 및 1200℃ 이하의 온도에서 수행되는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  14. 제 1항에서,
    상기 압축 성형된 성형체를 소결하는 단계;의,
    상기 소결은 30분 이상, 및 2시간 이하의 시간 동안 수행되는 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
  15. 제 1항에서,
    상기 제조된 고밀도 소결부품의 소결밀도는,
    6.57g/cm3 초과, 및 7.04g/cm3 이하인 것인,
    고밀도 소결부품 제조 방법.
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