KR20180136465A - 서멧 또는 초경 합금의 3 차원 인쇄 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물에 관한 것으로, 상기 분말 혼합물은 평균 입자 크기 (D50) 가 10-35 ㎛ 인 65-85 wt% 의 다공성 초경 합금 또는 서멧 입자들 및 평균 입자 크기 (D50) 가 3-10 ㎛ 인 15-35 wt% 의 고밀도 초경 합금 또는 서멧 입자들을 포함한다. 또한, 본 발명은 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 상기 분말 혼합물을 형성하는 단계, 상기 분말 혼합물 및 인쇄 바인더를 이용하여 보디를 3D 인쇄하고, 그럼으로써 3D 인쇄된 서멧 또는 초경 합금 그린 보디를 형성하는 단계, 및 상기 그린 보디를 소결하고, 그럼으로써 서멧 또는 초경 합금 보디를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

서멧 또는 초경 합금의 3 차원 인쇄
본 발명은 서멧 또는 초경 합금 보디를 3 차원 인쇄하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 3 차원 인쇄에서 사용되는 분말 혼합물에 관한 것이다. 분말 혼합물은 고밀도 및 다공성 서멧 및/또는 초경 합금 분말을 포함한다.
3 차원 (3D) 인쇄 또는 적층 가공 (additive manufacturing) 은 분말로부터 3 차원 보디를 인쇄할 수 있게 하는 유망한 제조 기술이다. 보디의 모델은 통상적으로 컴퓨터 프로그램에서 생성되고, 그런 다음 이러한 모델은 3 차원 인쇄 머신 또는 장치에서 인쇄된다. 3 차원 인쇄는 유망한 제조 기술인데, 왜냐하면 이는 종래의 제조 프로세스들을 통해서는 달성될 수 없는 복잡한 구조체들 및 보디들을 제조할 수 있기 때문이다.
일 유형의 3 차원 인쇄는, 잉크젯 유형의 프린터 헤드가 얇은 층의 분말에 바인더를 분무하는데 사용되는 바인더 분사에 기초하고, 이는 설정 시에 대상의 주어진 층에 대해 분말과 함께 접착된 시트를 형성한다. 바인더가 설정된 후에, 다음 얇은 층의 분말이 원래의 층 위로 분무되고, 바인더의 인쇄된 분사가 그러한 층에 대해 패턴으로 반복된다. 바인더로 인쇄되지 않은 분말은 이것이 원래 디포짓된 곳에 남아 있고, 또한 인쇄된 구조체에 대한 지지부로서 그리고 기초로서 역할을 한다. 대상의 인쇄가 완료될 때에, 바인더는 증가된 온도에서 경화되고, 후속하여 바인더로 인쇄되지 않은 분말은 예를 들어 공기 스트림 또는 브러싱에 의해 제거된다.
서멧 및 초경 합금 재료들은 예를 들어 Co 의 금속 바인더상에서 WC 또는 TiC 와 같은 카바이드 및/또는 니트라이드의 경질 성분으로 이루어진다. 이러한 재료들은 높은 인성과 함께 높은 경도 및 높은 내마모성으로 인해 매우 까다로운 적용에 유용하다. 적용 영역의 예는 금속 절삭용 절삭 공구, 암석 드릴링용 드릴 비트 및 마모 부품이다.
여기에는 서멧 및 초경 합금 보디들의 성공적인 3 차원 인쇄 방법을 찾을 필요성이 존재한다. 어려움 중 하나는, 최종 생성물이 구조에 있어서 그리고 조성에 있어서 매우 균질해야 한다는 것이다. 다른 어려움은 공극의 밀도가 매우 제한되어야 한다는 것이다.
Kernan 등, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 25 (2007), p. 82-94 에 의해, "코발트 옥사이드 전구체를 이용한 텅스텐 카바이드-10wt% 코발트의 3 차원 인쇄" 는, 소결 단계 동안 코발트 금속으로 환원되는 코발트 옥사이드를 이용한 초경 합금 인서트의 슬러리 기반의 3 차원 인쇄를 개시한다.
본 발명의 목적은 서멧 또는 초경 합금 보디들의 3 차원 인쇄에 사용하기 적합한 분말 혼합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 균일한 조성을 갖는 그리고 최소의 공극을 갖는 3 차원 (3D) 인쇄된 서멧 또는 초경 합금을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들 중 적어도 하나는 청구항 1 에 따른 분말 혼합물로 그리고 청구항 9 에 따른 방법으로 달성된다. 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들에서 제시된다.
본 발명은 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물에 관한 것으로, 상기 분말 혼합물은
- 평균 입자 크기 (D50) 가 10-35 ㎛, 바람직하게는 10-25 ㎛, 더 바람직하게는 15-20 ㎛ 인 65-85 wt%, 바람직하게는 65-75 wt% 의 다공성 초경 합금 및/또는 서멧 입자들, 및
- 평균 입자 크기 (D50) 가 3-10 ㎛, 바람직하게는 4-10 ㎛, 더 바람직하게는 4-8 ㎛ 인 15-35 wt%, 바람직하게는 25-35 wt% 의 고밀도 초경 합금 및/또는 서멧 입자들을 포함한다.
본 발명의 분말 혼합물은, 서멧 또는 초경 합금의 3 차원 보디들이 다공성 및/또는 금속 바인더상 풍부 구역들과 관련되는 특성들을 만족시키면서 성공적으로 인쇄될 수 있다는 이점들을 나타내었다. 고밀도 입자들 및 다공성 입자들의 함량 및 그들의 입자 크기는 서멧 또는 초경 합금 보디의 최종 밀도 및 균질성에 중요하다는 것이 밝혀졌다. 다공성 입자들은 3 차원 인쇄된 그린 보디에 대해 충분한 소결 활성 (sintering activity) 을 추가하는데 필요하다. 일반적으로, 더 작은 입자들이 더 큰 입자들보다 더 많은 소결 활성에 기여한다는 것이 공지되어 있다. 다공성 입자들의 특정 분획이 성공적으로 3D 인쇄된 서멧 또는 초경 합금 보디를 달성하기 위해 충분한 소결 활성을 추가할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
더욱이, 분말 혼합물이 고밀도 서멧 또는 초경 합금 입자들을 포함하는 경우, 인쇄된 그린 보디의 그린 강도는 충분한 레벨로 증가될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 분말 혼합물이 35 wt% 초과의 고밀도 입자들을 포함하는 경우, 인쇄 동안 분말 혼합물의 유동은 불충분해질 것이다. 고밀도 입자들의 양이 15 wt% 미만인 경우, 인쇄된 그린 보디의 그린 강도는 불충분해질 것이다. 또한, 고밀도 미립자의 첨가는 소결 활성에 기여하고, 그럼으로써 감소된 잔류 공극률에 기여한다. 고밀도 입자들은, 그린 강도가 충분해지도록, 인쇄 동안 분말 혼합물의 증가된 인쇄 바인더 (접착제) 로킹에 기여한다.
본 발명의 분말 혼합물은 고밀도 초경 합금 또는 서멧 입자들 및 다공성 서멧 또는 초경 합금 입자들을 포함하는 혼합물이다. 분말 혼합물은 일 실시형태에서 10 ㎛ 미만, 바람직하게는 2-10 ㎛, 더 바람직하게는 2-8 ㎛, 가장 바람직하게는 3-8 ㎛ 의 평균 입자 크기 (D50) 의 추가의 입자들을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어 금속 바인더상의 입자들, 예컨대 Co, 탄소 입자들 및/또는 경질 성분들, 예컨대 WC 가 분말 혼합물에 첨가될 수 있다.
서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄는 그 목적에 적합한 임의의 형상의 보디를 초래할 수도 있다. 서멧 및 초경 합금 모두는 금속 바인더상에서 경질 성분들을 포함한다. 초경 합금의 경우에, 경질 성분들의 적어도 일 부분은 WC 로 이루어진다. 본 발명의 일 실시형태에서, 3 차원 인쇄되어 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디에서 공극들의 개수 및 크기는 ISO4505-1978 에서 규정된 바와 같이 A06 및/또는 B06 보다 낮고, 바람직하게는 A04 및/또는 B04 보다 낮고, 더 바람직하게는 A02 및/또는 B02 보다 낮다. 본 발명의 일 실시형태에서, 3 차원 인쇄되어 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디에서 공극들의 개수 및 크기는 A02B00C00, A00B02C00 또는 A02B02C00 보다 낮다. 본 발명의 일 실시형태에서, 공극들은 3 차원 인쇄되어 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디에서 존재하지 않는다.
본원에서 용어 고밀도 입자는 1 vol% 미만의 공극들을 갖는 입자를 규정하도록 의도된다. 본원에서 용어 다공성 입자는 1 vol% 이상의 공극들을 갖는 입자를 규정하도록 의도된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 다공성 입자들의 평균 공극률은 10-40 vol%, 또는 15-35 vol%, 또는 17-30 vol% 또는 18-30 vol% 이다. 다공성 입자들에서 공극률은 인쇄된 그린 보디의 소결 동안 소결 활성에 기여한다. 다공성 입자들의 공극률이 너무 낮으면, 소결 동안 그린 보디에서 소결 활성이 감소될 것이고, 잔류 공극률 및/또는 개방 공극률은 소결 단계 후에 나타날 것이다. 다공성 입자들의 공극률이 너무 높으면, 그린 보디는 상대적으로 취약해질 것이다. 그 이유는 아마도 모세관 힘이 다공성 입자로의 인쇄 바인더의 흡인 (sucking up) 을 유발하고, 각 다공성 입자의 표면에 더 적은 인쇄 바인더를 남기고, 그럼으로써 다른 입자들에 더 약한 연결을 유발한다는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 분말 혼합물은 평균 입자 크기 (D50) 가 15-20 ㎛ 인 다공성 초경 합금 또는 서멧 입자들을 포함하고, 상기 다공성 입자들의 평균 공극률은 17 vol% 초과, 또는 18 vol% 초과, 또는 17-40 vol% 또는 18-35 vol% 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 다공성 입자들의 D90 는 < 40 ㎛, 바람직하게는 < 30 ㎛ 이다. 큰 다공성 입자들이 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디에서 금속 바인더상 풍부 구역들의 형성에 기여하므로, 이는 유리하다. 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디는 이상적으로 금속 바인더상에서 WC 와 같은 경질 성분으로 구성된 재료로 이루어지고, 상기 금속 바인더상은 보디 내에서 고르게 분포되고, 상기 금속 바인더상 풍부 구역들은 덜 두드러지거나, 무시할만하거나, 또는 심지어 발견하기 어렵다.
본 발명의 일 실시형태에서, 고밀도 입자들의 D90 는 < 20 ㎛, 바람직하게는 < 15 ㎛ 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 분말 혼합물은 구형 다공성 입자들을 포함한다. 구형 입자들은 우수한 유동 특성을 가지고, 이는 루즈한 분말이 인쇄된 분말로부터, 즉 3D 인쇄된 서멧 또는 초경 합금 그린 보디로부터 제거되어야 할 때에 분말 제거 단계에서 인쇄 동안 그리고 인쇄 후에 유리해진다. 그린 보디가 격자 구조 또는 캐비티를 포함하는 경우, 분말 제거 단계는 상당히 까다로울 수 있고, 그런 다음 구형 입자들을 포함하는 분말 혼합물이 유리해진다.
본 발명의 일 실시형태에서, 분말 혼합물이 크러시형 또는 불규칙하게 형상화된 고밀도 입자들을 포함한다. 고밀도 입자들의 불규칙한 외부 형상은 이것이 인쇄 동안 분말 베드에 안정성을 제공한다는 점에서 유리하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 서멧 및/또는 초경 합금 입자들은 금속 바인더상을 포함하고, 분말 혼합물에서 금속 바인더상의 평균 함량은 10 wt% 초과 또는 11 wt% 초과, 바람직하게는 11-13 wt% 이다. 이러한 범위 내의 금속 바인더상 함량은 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디에서 공극들의 밀도가 매우 제한될 수도 있다는 점에서 유리하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 서멧 및/또는 초경 합금 입자들은 금속 바인더상을 포함하고, 상기 금속 바인더상은 Co 를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 금속 바인더상은 90 wt% 초과의 Co 를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 금속 바인더상은 Co 로 이루어진다.
본 발명의 일 실시형태에서, 초경 합금 입자들은 WC 를 포함하고, 평균 WC 입자 크기는 0.5-10 ㎛, 바람직하게는 0.5-5 ㎛ 또는 0.5-2 ㎛ 이다.
또한, 본 발명은 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은
- 65-85 wt%, 바람직하게는 65-75 wt% 의 다공성 입자들 및 15-35 wt%, 바람직하게는 25-35 wt% 의 고밀도 입자들을 포함하는 분말 혼합물을 형성하기 위하여, 평균 입자 크기 (D50) 가 5-35 ㎛ 인 다공성 서멧 및/또는 초경 합금 입자들의 분말을, 평균 입자 크기 (D50) 가 3-15 ㎛ 인 고밀도 서멧 및/또는 초경 합금 입자들의 분말과 혼합하는 단계,
- 3D 인쇄된 서멧 또는 초경 합금 그린 보디를 형성하기 위하여, 상기 분말 혼합물 및 인쇄 바인더를 이용하여 보디를 3D 인쇄하는 단계,
- 서멧 또는 초경 합금 보디를 형성하기 위하여 상기 그린 보디를 소결하는 단계를 포함한다.
인쇄 바인더는 인쇄 동안 부분적으로 증발하는 용매를 포함한다. 인쇄 바인더는 수성일 수 있다.
경화는 인쇄 단계의 일부로서 일반적으로 수행된다. 인쇄 바인더는 경화되고, 그로 인해 그린 보디가 충분한 그린 강도를 얻는다. 경화는 과잉의 분말을 제거하기 전에 인쇄된 그린 보디를 150-250℃ 와 같은 증가된 온도로 처리함으로써 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 경화는 비산화 환경에서, 예컨대 Ar 에서 수행된다.
일 실시형태에서, 3 차원 인쇄는 3 차원 인쇄 머신, 예컨대 바인더 제트 3 차원 인쇄 머신에서 수행된다.
일 실시형태에서, 소결은 소결 노에서 수행된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 방법은 소결 단계에 후속되거나 소결 단계에 통합되어 서멧 또는 초경 합금 보디를 소결-HIP 또는 GPS (가스 압력 소결; gas pressure sintering) 하는 단계를 더 포함한다. 소결-HIP 는 1300-1500℃ 의 온도에서 수행될 수도 있다. 소결-HIP 는 20-100 bar 의 압력에서 수행될 수도 있다. 예를 들어 통상의 진공 소결에 이어서, 압력은 증가된 온도에서 인가된다. 소결-HIP 단계의 목적은 재료의 밀도를 높임으로써 소결 후에 남은 어떠한 공극률도 감소시키는 것이다. 소결된 보디에서 임의의 폐쇄 공극률은 캡슐화되고, 인가된 압력은 공극률을 감소시키는 저압 HIP (즉, 소결-HIP) 를 제공할 것이다. 반면에, 개방 공극률은 소결-HIP 를 이용하여 감소될 수 없다.
본 발명의 일 실시형태에서, 3 차원 인쇄는 바인더 분사이다. 바인더 분사는 이것이 비교적 저렴한 3 차원 인쇄 방법이라는 점에서 유리하다.
보디를 그라인딩 또는 폴리싱하는 단계는 소결 단계 후에 최종 단계로서 추가될 수 있다.
또한, 본 발명은 인서트, 드릴 또는 엔드 밀과 같은 금속 절삭용 절삭 공구 또는 드릴 비트와 같은 채광 적용용 절삭 공구, 또는 마모 부품의 3 차원 인쇄에서 상기 분말 혼합물의 사용과 관련된다.
또한, 본 발명은 서멧 및/또는 초경 합금 입자들을 포함하는 3 차원 인쇄된 그린 보디와 관련되고, 상기 서멧 및/또는 초경 합금 입자들의 65-85 wt% 는 평균 입자 크기 (D50) 가 10-35 ㎛ 인 다공성 초경 합금 및/또는 서멧 입자들이고, 상기 서멧 및/또는 초경 합금 입자들의 15-35 wt% 는 평균 입자 크기 (D50) 가 3-10 ㎛ 인 고밀도 초경 합금 및/또는 서멧 입자들이다.
또한, 본 발명은 분류 A00B00C00 의 미세조직을 갖는 서멧 또는 초경 합금의 3 차원 인쇄된 보디와 관련된다.
일 실시형태에서, 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디는 금속 바인더상 함량이 > 11 wt% 이다.
일 실시형태에서, 소결된 서멧 또는 초경 합금 보디는 금속 절삭용 절삭 공구이다.
본 발명의 추가의 다른 목적들 및 특징들이 첨부된 도면들과 함께 고려되는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 샘플 B 의 단면의 LOM (광학 현미경; light optical microscope) 이미지이다. 공극들이 이미지에서 보이지 않는다.
도 2 는 샘플 B 의 단면의 LOM 이미지이고, 여기에서 미세조직이 보인다. WC 입자들은 색깔이 회색이고, Co 금속 바인더상은 흰색이다.
도 3 은 PP1 의 다공성 입자들의 단면의 LOM 이미지이다.
도 4 는 PP2 의 다공성 입자들의 단면의 LOM 이미지이다.
도 5 는 DP2 의 고밀도 입자들의 단면의 SEM (주사 전자 현미경; Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 6 은 DP3 의 고밀도 입자들의 단면의 SEM 이미지이다.
도 7 은 샘플 D 의 단면의 LOM 이미지이다. 그래파이트는 이미지에서 어두운 영역들로 보인다.
도 8 은 샘플 E 의 단면의 LOM 이미지이다. 공극들은 이미지에서 어두운 영역들로 보인다.
도 9 는 샘플 F 의 단면의 LOM 이미지이다. 공극들은 이미지에서 어두운 영역들로 보인다.
도 10 은 샘플 G 의 단면의 LOM 이미지이다. 공극들은 이미지에서 어두운 영역들로 보인다.
도 11 은 3D 인쇄되어 소결된 초경 합금 보디의 LOM (light optical microscope) 이미지이다.
도 12 는 3D 인쇄되어 소결된 초경 합금 보디의 LOM (light optical microscope) 이미지이다.
정의
본원에서 용어 "서멧" 은 금속 바인더상 내에 경질 성분을 포함하는 재료를 의미하도록 의도되고, 상기 경질 성분은 TiN, TiC 및/또는 TiCN 과 같은 Ta, Ti, Nb, Cr, Hf, V, Mo 및 Zr 중 하나 이상의 카바이드 또는 카보니트라이드를 포함한다.
본원에서 용어 "초경 합금" 은 금속 바인더상 내에 경질 성분을 포함하는 재료를 의미하도록 의도되고, 상기 경질 성분은 WC 입자들을 포함한다. 또한, 경질 성분은 TiN, TiC 및/또는 TiCN 과 같은 Ta, Ti, Nb, Cr, Hf, V, Mo 및 Zr 중 하나 이상의 카바이드 또는 카보니트라이드를 포함할 수 있다.
서멧 내의 또는 초경 합금 내의 금속 바인더상은 금속 또는 금속 합금이고, 금속은 예를 들어 Cr, Mo, Fe, Co 또는 Ni 로부터 단독으로 또는 임의의 조합으로 선택될 수 있다. 바람직하게는, 금속 바인더상은 Co, Ni 및 Fe 의 조합, Co 및 Ni 의 조합, 또는 Co 만을 포함한다. 금속 바인더상은 당업자에게 공지된 바와 같은 다른 적합한 금속들을 포함할 수 있다.
입자 크기 분포는 본원에서 D10, D50 및 D90 값에 의해 제시된다. 중앙값인 D50 은, 모집단의 절반이 이러한 값보다 작은 크기를 가지는 입자 직경으로서 정의된다. 유사하게, 분포의 90% 는 D90 값보다 작고, 모집단의 10% 는 D10 값보다 작다.
실시예
본 발명의 실시형태들은 이하의 실시예와 관련하여 보다 상세하게 개시될 것이다. 실시예는 예시적이고 비제한적인 실시형태들로 간주되어야 한다.
고밀도 분말 DP1 은 Tikomet Oy 의 제품 코드 Grade F (미세) 를 갖는 재활용 WC-Co 분말이다. 또한, 고밀도 분말 DP2 은, Tikomet Oy 에 의해 Grade F 로 제조되었지만 약간 더 미세한 입자 크기로 밀링된 재활용 WC-Co 분말이다. 분말 DP2 의 단면은 도 5 에 도시되어 있다.
DP3 은 WC, Co 및 PEG 의 과립들을 분무 건조하고, 분무 건조된 과립들을 소결함으로써 제조된 분말이다. 소결은 PEG 를 제거하기 위해, 그리고 또한 공극률을 제거하기 위해, 그로 인해 구형 형상의 고밀도 초경 합금 입자들을 제공하기 위해 수행된다. DP3 분말을 제조하는 방법은 WO2015/162206 에서 더 상세하게 개시되어 있다. DP3 분말의 단면은 도 6 에 도시되어 있다. 공극률은 소결 단계에서 조절될 수 있고, 입자 크기 분포는 후속 체질 (sieving) 단계 또는 공기 분류 단계에서 조정될 수 있다.
DP4 는 최종 초경 합금 보디에서 코발트 함량을 조절하는데 사용되는 코발트 분말이다. DP4 분말은 Freeport Cobalt 의 material 20060 의 R-125 코발트 분말 d25/450 이다.
다공성 분말들 PP1 및 PP2 은 이른바 H.C. Starck 의 "Amperit 519" WC-Co 88/12 이다. PP1 은 응집되어 소결된 45/15 ㎛ 의 Amperit 519.074 이고, PP2 는 응집되어 소결된 30/5 ㎛ 의 Amperit 519.059 이다. PP1 및 PP2 의 단면들은 도 3 및 도 4 에 각각 도시되어 있다.
PP3 은 WC, Co 및 PEG 의 과립들을 분무 건조하고, 분무 건조된 과립들을 부분 소결함으로써 제조된 다공성 분말이다. 부분 소결은 PEG 를 제거하기 위해, 따라서 구형 형상의 다공성 초경 합금 입자들을 제공하기 위해 수행된다.
공극률 측정은 ImageJ 로 스루-컷 (through-cut) 및 이미지 분석을 연구함으로써 수행되었다 (오픈 소스 소프트웨어 https://imagej.nih.gov/ij/index.html).
입자들의 형상은 SEM (Scanning Electron Microscope) 및 LOM (Light Optical Microscope) 에서 연구되었다. 입자 크기 분포 (D10, D50 및 D90) 는 RHODOS 건식 분산 시스템 및 레이저 회절을 갖는 Sympatec HELOS/BR 입자 크기 분석으로 분석되었다. 각 분말에서 대부분의 입자들이 가지는 형상은 표 1 에 제시된다.
Co 함량 및 Cr 함량은 ICP-MS 또는 XRF 에서 연구되었다. 결과들은 표 1 에 제시된다. 또한, 초경 합금 분말들은 표 1 의 Co 및/또는 Cr 값들로부터 최대 100% 를 추가되는 양으로 WC 를 포함한다.
표 1. 고밀도 및 다공성 분말들
Figure pct00001
분말 혼합물들은 표 2 에 나타낸 바와 같이 고밀도 및 다공성 분말을 분말 혼합물에 혼합시킴으로써 제조되었다.
인쇄는 100 ㎛ 의 인쇄 중 층 두께로 바인더 분사 인쇄 머신 "ExOne X1-lab" 에서 수행되었다. 인쇄 중 포화도는 표 2 에 나타낸 바와 같이 80% ~ 110% 였다. 인쇄 바인더의 포화도는 특정 분말 패킹 밀도 (여기에서 분말 패킹 밀도는 60% 로 설정됨) 에서 인쇄 바인더로 충전되는 허공 체적 (void volume) 의 백분율로서 정의된다. 더 작은 분율의 다공성 입자들에 비교하여 더 큰 분율의 다공성 입자들을 포함하는 분말 혼합물로 인쇄할 때에 더 높은 포화도가 필요하다. 수성의 인쇄 잉크 X1-Lab™ Aqueous Binder (7110001CL) 가 인쇄 바인더로서 사용되었다. 인쇄 동안, 각 층에 대한 순서는 다음과 같았다: 분말 혼합물들의 층이 베드 (bed) 위로 분무되었고, 인쇄 바인더는 CAD 모델에서 규정된 바와 같은 패턴으로 분무되었고, 뒤이어 인쇄 바인더의 용매를 제거하기 위해 인쇄 바인더가 건조되었다. 이는 보디의 전체 높이가 인쇄될 때까지 반복되었다. 그 후, 아르곤 분위기에서 195℃ 에서 8 시간 동안 경화가 수행되었다. 수동으로 소형 브러쉬 및 가압 공기를 이용하여 분말 제거 (depowdering) 가 수행되었다.
후속하여, 인쇄되어 경화된 그린 보디들은 소결된 초경 합금 보디들을 제공하기 위하여 소결되었다. 소결은 DMK80 소결 노에서 Y-코팅된 그래파이트 트레이들에서 수행되었다. 제 1 소결 프로세스에서, 보디들은, 500 ℓ/hour 의 H2 유동으로 소결 챔버에서 온도가 실온으로부터 480℃ 로 증가되는 바인더 제거 (debinding) 단계를 겪게 되었다. 온도가 480℃ 로부터 1380 ℃ 로 증가되어 30 분 동안 유지되는 진공 단계가 이어졌다. 이후에, 온도는 1410℃ 로 증가되어 1 시간 동안 유지되었다. 이후에, 챔버는 냉각되었고, 소결된 보디들은 챔버로부터 제거되었다.
소결된 보디들 (샘플 A-F, 샘플 G 는 아님) 은 그런 다음 30 분 동안 1410℃ 에서 온도를 유지시키는 단계, 이어서 압력 55 bar 에 도달하기 위하여 대략 13 분 동안 Ar 이 챔버로 도입되는 가압 단계, 이후에 이러한 압력을 15 분 동안 유지하는 단계를 포함하는 HIP-소결 프로세스를 겪게 되었다. 이후에, 챔버는 냉각되었고, 소결 및 HIP-소결된 보디들은 챔버로부터 제거되었다.
그린 보디에서 소결 및 HIP-소결된 보디까지 각 샘플의 선형 수축률은 약 25 ~ 30% 였다. 각 소결 및 HIP-소결된 샘플의 단면이 연구되었고, 코멘트가 표 2 에 나열되어 있다. 공극률은 ImageJ 에 의한 이미지 분석 및 ISO4505-1978 에 따른 초경 합금 ABC 판정 (cemented carbide ABC-judgment) 에 의해 조사되었다.
표 2. 분말 혼합물 및 인쇄된 샘플들
Figure pct00002
* 소결-HIP 프로세스를 겪지 않음
3 차원 인쇄된 초경 합금 보디들의 예들이 도 11 및 도 12 에 도시되어 있다.
본 발명이 여러 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태들에 한정되지 않는 다는 것이 이해되어야 하고; 반대로, 첨부된 청구 범위 내에서 여러 수정 및 등가의 배열체를 커버하는 것이 의도된다.

Claims (16)

  1. 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물로서, 상기 분말 혼합물은
    - 평균 입자 크기 (D50) 가 10-35 ㎛ 인 65-85 wt% 의 다공성 초경 합금 및/또는 서멧 입자들, 및
    - 평균 입자 크기 (D50) 가 3-10 ㎛ 인 15-35 wt% 의 고밀도 (dense) 초경 합금 및/또는 서멧 입자들을 포함하는, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 입자들의 평균 공극률이 10-40 vol% 인, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분말 혼합물은 평균 입자 크기 (D50) 가 15-20 ㎛ 인 다공성 초경 합금 또는 서멧 입자들을 포함하고, 상기 다공성 입자들의 평균 공극률이 18-40 vol% 인, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 입자들의 D90 는 < 40 ㎛ 인, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분말 혼합물은 구형 다공성 입자들을 포함하는, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분말 혼합물은 크러시형 (crushed) 고밀도 입자들을 포함하는, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서멧 및/또는 초경 합금 입자들은 금속 바인더상을 포함하고, 상기 분말 혼합물에서 상기 금속 바인더상의 평균 함량은 > 11 wt% 인, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서멧 및/또는 초경 합금 입자들은 금속 바인더상을 포함하고, 상기 금속 바인더상은 Co 를 포함하는, 서멧 또는 초경 합금 보디의 3 차원 인쇄를 위한 분말 혼합물.
  9. 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
    - 65-85 wt% 의 다공성 입자들 및 15-35 wt% 의 고밀도 입자들을 포함하는 분말 혼합물을 형성하기 위하여 평균 입자 크기 (D50) 가 5-35 ㎛ 인 다공성 서멧 및/또는 초경 합금 입자들의 분말을, 평균 입자 크기 (D50) 가 3-15 ㎛ 인 고밀도 서멧 및/또는 초경 합금 입자들의 분말과 혼합하는 단계,
    - 3D 인쇄된 서멧 또는 초경 합금 그린 보디를 형성하기 위하여 상기 분말 혼합물 및 인쇄 바인더를 이용하여 보디를 3D 인쇄하는 단계,
    - 서멧 또는 초경 합금 보디를 형성하기 위하여 상기 그린 보디를 소결하는 단계를 포함하는, 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소결하는 단계에 후속하여 또는 상기 소결하는 단계에 통합되어, 상기 서멧 또는 초경 합금 보디를 소결-HIP 하는 단계를 더 포함하는, 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    3 차원 인쇄는 바인더 분사 (binder jetting) 인, 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보디는 금속 절삭용 절삭 공구 또는 채광 적용 (mining application) 용 절삭 공구 또는 마모 부품인, 서멧 또는 초경 합금 보디를 제조하는 방법.
  13. 서멧 및/또는 초경 합금 입자들을 포함하는 3 차원 인쇄된 그린 보디로서,
    65-85 wt% 의 서멧 및/또는 초경 합금 입자들은 평균 입자 크기 (D50) 가 10-35 ㎛ 인 다공성 초경 합금 및/또는 서멧 입자들이고, 15-35 wt% 의 서멧 및/또는 초경 합금 입자들은 평균 입자 크기 (D50) 가 3-10 ㎛ 인 고밀도 초경 합금 및/또는 서멧 입자들인, 3 차원 인쇄된 그린 보디.
  14. 분류 A00B00C00 의 미세조직을 갖는 서멧 또는 초경 합금의 3 차원 인쇄된 보디.
  15. 제 14 항에 있어서,
    금속 바인더상의 함량이 > 11 wt% 인, 3 차원 인쇄된 보디.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 보디는 금속 절삭용 절삭 공구인, 3 차원 인쇄된 보디.
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017101050A1 (de) * 2017-01-20 2018-07-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung von hartmetallkörpern mittels 3d-druck
DE102017125734A1 (de) 2017-11-03 2019-05-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gesintertes Hartmetallgranulat und seine Verwendung
US11998987B2 (en) 2017-12-05 2024-06-04 Kennametal Inc. Additive manufacturing techniques and applications thereof
JP7206496B2 (ja) * 2017-12-26 2023-01-18 株式会社Moldino ドリル
US20200324338A1 (en) * 2018-01-02 2020-10-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Powder bed materials
JP7174049B2 (ja) * 2018-02-09 2022-11-17 ヒューレット-パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. 材料セット
WO2019231467A1 (en) * 2018-06-01 2019-12-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Material sets
US12109625B2 (en) * 2018-09-28 2024-10-08 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated TiN-based cermet cutting tool in which hard coating layer exhibits excellent chipping resistance
US20200148224A1 (en) 2018-11-08 2020-05-14 Mando Corporation Driver assistance apparatus, method of controlling the same, and driver assistance system
JP7201401B2 (ja) * 2018-11-12 2023-01-10 株式会社フジミインコーポレーテッド 粉末積層造形に用いるための粉末材料、これを用いた粉末積層造形法および造形物
WO2020102025A1 (en) 2018-11-12 2020-05-22 Desktop Metal, Inc. Techniques for controlling build material flow characteristics in additive manufacturing and related systems and methods
CN109692967B (zh) * 2019-02-15 2022-06-17 中圣德投资(深圳)有限公司 一种3d打印用团状粉料及其制备方法和打印方法
US12103073B2 (en) 2019-03-18 2024-10-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional object formation
CN113453822B (zh) * 2019-03-18 2023-09-26 惠普发展公司,有限责任合伙企业 三维金属对象成型
EP3715015A1 (en) 2019-03-25 2020-09-30 Hilti Aktiengesellschaft Manufacturing method of a hard metal part
WO2020198245A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Kennametal Inc. Additive manufacturing techniques and applications thereof
EP3715017A1 (en) 2019-03-25 2020-09-30 Hilti Aktiengesellschaft Additive manufacturing powder for a hard metal part and method for making the powder
EP3715016A1 (en) 2019-03-25 2020-09-30 Hilti Aktiengesellschaft Additive manufacturing of a hard metal part
CN109895397B (zh) * 2019-04-16 2020-12-15 深圳利佳鼎科技有限公司 一种3d打印中蜡模的制备装置
US20200346365A1 (en) * 2019-05-03 2020-11-05 Kennametal Inc. Cemented carbide powders for additive manufacturing
US20200353537A1 (en) * 2019-05-06 2020-11-12 Kennametal Inc. Sintered alloy articles and methods of making the same
CN114080286A (zh) * 2019-07-05 2022-02-22 山特维克加工解决方案股份有限公司 金属陶瓷或硬质合金的三维打印
DE102019130940A1 (de) * 2019-10-25 2021-04-29 Gühring KG Verfahren zur Herstellung einer Wendeschneidplatte sowie ein zerspanendes Werkzeug
WO2021110830A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Grundfos Holding A/S Method of manufacturing of a powder-metallurgical component, including drying with gas flow before sintering
CN111663067A (zh) * 2020-06-04 2020-09-15 杭州科技职业技术学院 一种用于3d打印的硬质合金材料及其制备工艺
CN111761059A (zh) * 2020-06-04 2020-10-13 杭州科技职业技术学院 一种3d打印制备pdc钻头的工艺
CN112207288A (zh) * 2020-09-16 2021-01-12 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种金属陶瓷复合部件及其制备方法
CN112692300A (zh) * 2020-12-14 2021-04-23 合肥新杉宇航三维科技有限公司 一种金属陶瓷复合材料的3d打印方法
CN113600830B (zh) * 2021-08-30 2022-06-21 北京工业大学 利用响应性聚合物基质进行硬质合金光打印的方法
CN114570939B (zh) * 2022-03-09 2024-06-18 广东金瓷三维技术有限公司 一种用于3d打印的硬质合金材料体系及3d打印方法
CN114535596B (zh) * 2022-03-09 2024-06-21 广东金瓷三维技术有限公司 一种用于3d打印的混合粉体及3d打印方法
CN115026301B (zh) * 2022-04-18 2024-04-16 合肥工业大学 一种粘结剂喷射3D打印制备WC-Co硬质合金的方法
CN114713827B (zh) * 2022-04-20 2024-01-30 赣南师范大学 一种3d打印用硬质合金/金属陶瓷粉末及其制备方法
CN114985748A (zh) * 2022-06-15 2022-09-02 西安铂力特增材技术股份有限公司 硬质合金复杂构件成形方法
WO2024089236A1 (de) 2022-10-28 2024-05-02 H. C. Starck Tungsten GmbH Granulat-mischung für die additive fertigung
WO2024143099A1 (ja) * 2022-12-26 2024-07-04 株式会社レゾナック 積層造形用粉末
US20240253114A1 (en) * 2023-01-27 2024-08-01 Kennametal Inc. Cemented carbide powders for additive manufacturing and sintered bodies made therefrom

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090104414A (ko) * 2008-03-31 2009-10-06 한국기계연구원 고밀도 초경합금의 제조방법
KR20110089281A (ko) * 2008-11-21 2011-08-05 쎄코 툴스 에이비 초경합금 또는 서멧 제품의 제조 방법
KR20120068741A (ko) * 2010-12-17 2012-06-27 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 서멧체 및 서멧체의 제조 방법
KR20130076451A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 한국생산기술연구원 고강도 고인성 초경소재의 제조 방법
KR20150004757A (ko) * 2013-07-03 2015-01-13 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 소결된 본체 및 소결된 본체를 제조하는 방법

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01319601A (ja) * 1988-06-20 1989-12-25 Tokin Corp 焼結金属の製造方法
JPH07116492B2 (ja) * 1991-12-27 1995-12-13 株式会社神戸製鋼所 耐摩耗性超硬エンドミル
US5775402A (en) * 1995-10-31 1998-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Enhancement of thermal properties of tooling made by solid free form fabrication techniques
US5577424A (en) * 1993-02-05 1996-11-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitrogen-containing sintered hard alloy
JP4996016B2 (ja) 2001-06-01 2012-08-08 三井金属鉱業株式会社 酸化ニオブスラリー、酸化ニオブ粉末およびそれらの製造方法
US6746506B2 (en) * 2002-07-12 2004-06-08 Extrude Hone Corporation Blended powder solid-supersolidus liquid phase sintering
SE526601C2 (sv) * 2003-12-15 2005-10-18 Sandvik Intellectual Property Hårdmetallskär och sätt att tillverka detsamma
DE102006045481B3 (de) * 2006-09-22 2008-03-06 H.C. Starck Gmbh Metallpulver
CN101646527B (zh) 2007-01-26 2012-08-08 戴蒙得创新股份有限公司 等级钻削刀具
EP2184122A1 (en) * 2008-11-11 2010-05-12 Sandvik Intellectual Property AB Cemented carbide body and method
US9187810B2 (en) * 2008-12-16 2015-11-17 Sandvik Intellectual Property Ab Cermet body and a method of making a cermet body
JP5309394B2 (ja) * 2009-04-14 2013-10-09 住友電工ハードメタル株式会社 超硬合金
US9127335B2 (en) * 2009-04-27 2015-09-08 Sandvik Intellectual Property Ab Cemented carbide tools
US8945720B2 (en) 2009-08-06 2015-02-03 National Oilwell Varco, L.P. Hard composite with deformable constituent and method of applying to earth-engaging tool
US20120040183A1 (en) 2010-08-11 2012-02-16 Kennametal, Inc. Cemented Carbide Compositions Having Cobalt-Silicon Alloy Binder
JP5531179B2 (ja) 2011-03-24 2014-06-25 日本碍子株式会社 Cu薄板処理方法
DE112013002595T5 (de) * 2012-05-21 2015-03-12 Fujimi Incorporated Cermetpulver
TWI649294B (zh) * 2012-09-27 2019-02-01 美商艾洛米特公司 形成具有功能梯度材料之新穎組合物的金屬或陶瓷物件的方法及含該組合物的物件
WO2015073081A1 (en) 2013-08-20 2015-05-21 The Trustees Of Princeton University Density enhancement methods and compositions
US9475945B2 (en) * 2013-10-03 2016-10-25 Kennametal Inc. Aqueous slurry for making a powder of hard material
EP3685997A3 (en) * 2013-10-17 2020-09-23 Xjet Ltd. Support ink for three dimensional (3d) printing
RU2687332C2 (ru) * 2014-04-24 2019-05-13 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Способ создания порошка кермета или цементированного карбида
WO2015194678A1 (ja) * 2014-06-20 2015-12-23 株式会社フジミインコーポレーテッド 粉末積層造形に用いる粉末材料およびそれを用いた粉末積層造形法
CN104210172B (zh) * 2014-08-19 2016-08-31 天津市华辉超硬耐磨技术有限公司 一种凿岩工具用的硬质合金
CN104451321B (zh) * 2014-12-08 2016-05-04 长沙伟徽高科技新材料股份有限公司 一种碳化钨钛铌锆固溶体粉末及其制备方法
US10144065B2 (en) * 2015-01-07 2018-12-04 Kennametal Inc. Methods of making sintered articles
CN104862571B (zh) * 2015-06-16 2017-12-29 武汉理工大学 多尺度微纳米结构WC‑CoCr金属陶瓷复合粉末
GB201522503D0 (en) * 2015-12-21 2016-02-03 Element Six Gmbh Method of manufacturing a cemented carbide material
JP6170994B2 (ja) 2015-12-22 2017-07-26 株式会社フジミインコーポレーテッド 粉末積層造形に用いるための造形用材料
US20180236538A1 (en) * 2017-02-21 2018-08-23 Desktop Metal, Inc. Non-oxidizing aqueous solutions of metal nanoparticles for additive metal manufacturing
US20200346365A1 (en) * 2019-05-03 2020-11-05 Kennametal Inc. Cemented carbide powders for additive manufacturing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090104414A (ko) * 2008-03-31 2009-10-06 한국기계연구원 고밀도 초경합금의 제조방법
KR20110089281A (ko) * 2008-11-21 2011-08-05 쎄코 툴스 에이비 초경합금 또는 서멧 제품의 제조 방법
KR20120068741A (ko) * 2010-12-17 2012-06-27 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 서멧체 및 서멧체의 제조 방법
KR20130076451A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 한국생산기술연구원 고강도 고인성 초경소재의 제조 방법
KR20150004757A (ko) * 2013-07-03 2015-01-13 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 소결된 본체 및 소결된 본체를 제조하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
IL262284B2 (en) 2023-10-01
EP3442729B1 (en) 2022-02-23
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KR102514163B1 (ko) 2023-03-24
IL262285B1 (en) 2023-09-01
US11085106B2 (en) 2021-08-10
EP3442728A1 (en) 2019-02-20
US20190161837A1 (en) 2019-05-30
IL262284A (en) 2018-11-29
US11104979B2 (en) 2021-08-31
KR20180136466A (ko) 2018-12-24
CN109311091B (zh) 2021-01-29
WO2017178319A1 (en) 2017-10-19

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