KR20220098784A

KR20220098784A - 적층 제조용 금속 분말

Info

Publication number: KR20220098784A
Application number: KR1020227020043A
Authority: KR
Inventors: 발레리 데슐레; 프레데릭 보네; 페르난데스 로살리아 레멘테리아; 페레스 디에고 알레한드로 세고비아
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-07-12
Also published as: CN114786844B; CN114786844A; MX2022007705A; WO2021123895A1; BR112022011692A2; CA3162927A1; ZA202205724B; JP2023507186A; EP4076802A1; US20230030877A1

Abstract

본 발명은, 중량으로 함량이 표현된 다음의 원소: 0.01% ≤ C ≤ 0.2%, 2.5% ≤ Ti ≤ 10%, (0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04%, N ≤ 0.05%, O ≤ 0.05% 를 포함하고, 선택적으로: Si ≤ 1.5%, Mn ≤ 3%, Al ≤ 1.5%, Ni ≤ 1%, Mo ≤ 1%, Cr ≤ 3%, Cu ≤ 1%, Nb ≤ 0.1%, V ≤ 0.5% 를 함유하고, TiB₂ 및 선택적으로 Fe₂B 의 공정 석출물들을 포함하고, 잔부가 Fe 및 정교화로부터 기인한 불가피한 불순물들인, 조성을 갖고, 상기 금속 분말은 적어도 0.70 의 평균 진원도를 갖는다. 본 발명은 또한 아르곤 분무에 의해 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

적층 제조용 금속 분말

FeTiB₂ 강은 그 우수한 높은 탄성 계수 E, 낮은 밀도 및 높은 인장 강도로 인해 많은 주목을 받고 있다. 그러나, 이러한 강 시트들은 높은 수율로 종래 루트에 의해 생산이 어려우며, 이는 그 사용을 제한한다.

본 발명은 강 부품의 제조, 특히 적층 제조를 위한 금속 분말에 관한 것이다. 본 발명은 또한 금속 분말을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 양호한 사용 특성을 유지하면서, 적층 제조 방법들에 의해 부품들을 제조하는데 효율적으로 사용될 수 있는 FeTiB₂ 분말들을 제공함으로써 이러한 단점들을 개선하는데 있다.

이를 위하여 본 발명의 제 1 주제는 다음과 같은 원소를 중량 당 함량으로 포함하는 조성을 갖는 적층 제조용 금속 분말로 이루어진다:

0.01% ≤ C ≤ 0.2%

2.5% ≤ Ti ≤ 10%

(0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%

S ≤ 0.03%

P ≤ 0.04%

N ≤ 0.05%

O ≤ 0.05% 를 포함하고,

선택적으로:

Si ≤ 1.5%

Mn ≤ 3%

Al ≤ 1.5%

Ni ≤ 1%

Mo ≤ 1%

Cr ≤ 3%

Cu ≤ 1%

Nb ≤ 0.1%

V ≤ 0.5% 를 함유하고,

TiB₂ 및 선택적으로 Fe₂B 의 석출물들을 포함하고, 잔부가 Fe 및 정교화로부터 기인한 불가피한 불순물들인, 조성을 갖고, 상기 금속 분말은 적어도 0.70 의 평균 진원도를 갖는다.

본 발명에 따른 금속 분말은 또한 개별적으로 또는 조합하여 고려되는, 청구항 2 내지 9 중 어느 하나에 열거된 선택적 특징을 가질 수 있다.

본 발명의 제 2 주제는 다음을 포함하는 적층 제조를를 위한 금속 분말을 제조하기 위한 방법으로 이루어진다:

- 중량으로 함량이 표현되는, 0.01% ≤ C ≤ 0.2%, 2.5% ≤ Ti ≤ 10%, (0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04%, N ≤ 0.05%, O ≤ 0.05% 를 포함하고, 선택적으로 Si ≤ 1.5%, Mn ≤ 3%, Al ≤ 1.5%, Ni ≤ 1%, Mo ≤ 1%, Cr ≤ 3%, Cu ≤ 1%, Nb ≤ 0.1%, V ≤ 0.5% 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 정교화로부터 기인한 불가피한 불순물인 용융된 조성을 얻도록 액상선 온도보다 적어도 50℃ 높은 온도에서 원소들 및/또는 금속-합금들을 용융시키는 단계,

- 가압된 아르곤 가스로 노즐을 통해 용융된 조성을 분무하는 단계.

본 발명에 따른 방법은 또한 개별적으로 또는 조합하여 고려되는, 청구항 11 내지 13 중 어느 하나에 열거된 선택적 특징을 가질 수 있다.

본 발명의 제 3 주제는 본 발명에 따른 금속 분말을 사용하는 적층 제조 프로세스에 의해 제조되거나 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 금속 부품으로 이루어진다.

본 발명은 참조로써, 단지 설명의 목적으로만 제공되고, 비제한적으로 의도된 다음의 설명을 정독한다면 보다 양호하게 이해될 것이다.

- 도 1 은 질소로 분무화함으로써 얻어진 본 발명을 벗어난 분말의 현미경 사진이다.
- 도 2 는 아르곤으로 분무화함으로써 얻어진 본 발명에 따른 분말의 현미경 사진이다.

본 발명에 따른 분말은 부품을 제조하기 위해 사용될 때 양호한 특성을 얻을 수 있도록 밸런싱된 특정 조성을 갖는다.

탄소 함량이 0.20% 를 초과할 경우 HAZ(열 영향 존)에서 인성 및 내한 균열성이 감소될 때의 용접성으로 인해 탄소 함량은 제한된다. 상기 탄소 함량이 0. 050중량% 이하일 경우 특히 저항 용접성이 개선된다.

강의 티타늄 함량으로 인해, 탄소 함량은 액체 금속에서 TiC 및/또는 Ti(C,N)의 1차 석출을 회피하도록 제한되는 것이 바람직하다. 최대 탄소 함량은 TiC 및/또는 Ti(C,N) 석출물을 주로 고화 동안 또는 고체 상에서 제조하기 위해, 바람직하게는 0.1% 로, 그리고 심지어 보다 양호하게 0.080% 로 제한되어야 한다.

규소는 선택적이지만, 첨가될 때 고용체 경화로 인해 인장 강도를 증가시키는데 효과적으로 기여한다. 그러나, 규소의 과도한 첨가는 제거하기 어려운 접착성 산화물의 형성을 야기한다. 양호한 표면 특성을 유지하기 위해, 규소 함량은 1.5 중량%를 초과하지 않아야 한다.

망간 원소는 선택적이다. 그러나, 0.06% 이상의 양에서 망간은 경화성을 증가시키고 고용체 경화에 기여하고 따라서 인장 강도를 증가시킨다. 극것은 존재하는 임의의 황과 조합하고 따라서 열간 균열의 위험을 감소시킨다. 그러나, 3 중량%의 망간 함량 초과에서, 고화 동안 망간의 유해한 편석을 형성할 위험이 더 크다.

알루미늄 원소는 선택적이다. 그러나, 0.005% 이상의 양에서 알루미늄은 강을 탈산시키기 위해 매우 효과적인 원소이다. 그러나, 1.5 중량% 이상의 함량에서 알루미나의 과도한 1차 석출이 발생하여 프로세싱 문제를 야기한다.

0.030% 를 초과하는 양에서, 황은 유해한 망간 황화물 형태로 과도하게 다량으로 석출되는 경향이 있다.

인은 그레인 바운더리에서 석출되는 것으로 알려진 원소이다. 그 함량은 충분한 고온 연성을 유지하여 균열을 회피하도록 0.040% 를 초과하지 않아야 한다.

선택적으로, 니켈, 구리 또는 몰리브덴이 첨가될 수 있으며, 이들 원소는 강의 인장 강도를 증가시킨다. 경제적인 이유로, 이러한 첨가물은 1 중량% 로 제한된다.

선택적으로, 크롬은 인장 강도를 증가시키기 위해 첨가될 수 있다. 그것은 또한 많은 양의 탄화물이 석출되게 허용한다. 그러나, 그 함량은 보다 덜 비싼 강을 제조하도록 3중량% 로 제한된다. 0.080% 이하의 크롬 함량이 바람직하게 선택된다. 이는 크롬의 과다한 첨가가 보다 많은 탄화물이 석출되게 하기되기 때문이다.

또한, 선택적으로, 니오븀과 바나듐은 미세한 석출 탄질화물 형태의 상보적 경화를 얻도록 각각 0.1% 이하 및 0.5% 이하의 양으로 첨가될 수 있다.

티타늄과 붕소는 본 발명에 따른 분말에서 중요한 역할을 한다.

티타늄은 2.5% 내지 10%의 양으로 존재한다. 티타늄의 중량 함량이 2.5% 미만이면, TiB₂ 석출이 충분한 양으로 일어나지 않는다. 이는 석출된 TiB2 의 부피 분획이 5% 미만이고, 이로써 220 GPa 미만으로 유지될 수 있는 탄성률의 상당한 변화를 방지하기 때문이다. 티타늄의 중량 함량이 10% 를 초과하는 경우, 조질의 1차 TiB₂ 석출이 액체 금속에서 발생하고 제품에 문제를 야기한다. 더욱이, 액상선 지점이 증가하여 50℃ 의 최소 과열도가 더 이상 달성될 수 없게 되어, 분말 제조는 수행하는 것이 불가능하게 된다.

FeTiB₂ 공정 석출은 고화시 일어난다. 석출물의 공정 성질은 기계적 특성에 유리한 특정 미세성 및 균질성을 형성된 미세구조에 제공한다. TiB₂ 공정 석출물의 양이 5 부피% 를 초과하는 경우, 압연 방향으로 측정된 강의 탄성률은 약 220 Gpa 를 초과할 수 있다. TiB₂ 공정 석출물의 10 부피% 를 초과하는 경우, 모듈러스는 약 240 Gpa 를 초과할 수 있고, 이에 의해 상당히 경량화된 구조가 설계되는 것을 가능하게 한다. 이러한 양은 크롬 또는 몰리브덴과 같은 합금 원소를 포함하는 강의 경우, 약 250 GPa 를 초과하도록 15 부피% 로 증가될 수 있다. 이는 이들 원소가 존재하는 경우, 공정 석출의 경우에 얻어질 수 있는 TiB₂ 의 최대량이 증가하기 때문이다.

전술한 바와 같이, 티타늄은 내인성(endogenous) TiB₂ 형성을 야기하기에 충분한 양으로 존재해야 한다.

본 발명에 따르면, 티타늄은 또한 TiB₂ 에 기초하여 계산된 붕소에 대한 반-화학양론적 비율로 매트릭스의 주위 온도에서 용해됨으로써 존재할 수 있다. 이러한 아공정 강을 얻기 위해, 티타늄 함량은 바람직하게는 2.5% ≤ Ti ≤ 4.6% 로 된다. 티타늄의 중량 함량이 4.6% 미만일 때, TiB₂ 석출물은 석출된 부피 분획이 10% 미만이 되는 방식으로 발생된다. 탄성률은 220 GPa 내지 약 240 Gpa 이다.

본 발명에 따르면, 티타늄은 또한 TiB₂ 에 기초하여 계산된 붕소에 대한 초-화학양론적 비율로 매트릭스의 주위 온도에서 용해됨으로써 존재할 수 있다. 이러한 과공정 강을 얻기 위해, 티타늄 함량은 바람직하게는 4.6% ≤ Ti ≤ 10% 로 된다. 티타늄의 중량 함량이 4.6% 이하일 때, TiB₂ 석출물은 석출된 부피 분획이 10% 이하가 되는 방식으로 발생된다. 탄성률은 그 후 약 240 GPa 이상이다.

강의 티타늄과 붕소의 백분율로 표현되는 중량 함량은 다음과 같다:

(0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%

이는 다음과 같이 동등하게 표현할 수 있다:

-1.35 ≤ B (0.45×Ti) ≤ 0.70

티타늄과 붕소의 중량 함량이 다음과 같은 경우:

o B - (0.45×Ti) > 0.70, 과도한 Fe₂B 석출물이 존재하고 이는 연성을 저하시키고,

o -1.35 < B - (0.45×Ti), TiB₂ 의 충분한 석출물이존재하지 않는다.

본 발명의 프레임에서, "유리 Ti" 는 여기에서 석출물의 형태 하에서 바인딩되지 않은 Ti 의 함량을 나타낸다. 유리 Ti 함량은 유리 Ti = Ti - 2.215 x B 로서 평가될 수 있으며, B 는 분말에서 붕소 함량을 나타낸다. 이러한 자유 Ti 의 값에 따라 분말의 미세조직이 상이할 수 있으며, 이는 지금 설명된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 티타늄의 양은 적어도 3.2% 이고, 티타늄 및 붕소 중량 함량은,

(0.45xTi) - 1.35 ≤ B ≤ (0.45xTi) - 0.43 이다.

그러한 조성 도메인에서, 유리 Ti 함량은 0.95% 초과이고, 분말의 미세조직은 어떤 온도일지라도 (T 액상선 미만) 주로 페라이트계이다. "주로 폐라이트계" 는 분말의 조직이 페라이트, 석출물 (특히 TiB₂ 석출물) 및 최대 10% 의 오스테나이트로 이루어진다는 것으로 이해되어야 한다. 결과적으로, 분말의 고온 경도는 종래의 강에 비해 현저히 감소되어, 열간 성형성이 매우 증가된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 티타늄 및 붕소 함량은,

-0.35 ≤ B (0.45×Ti) < -0.22 이다

양 B - (0.45×Ti) 은 -0.35 이상 -0.22 미만일 때, 유리 Ti 의 양은 0.5 내지 0.8% 이다. 이러한 양은 Fe₂B 의 석출 없이, TiB₂ 만으로 구성된 석출을 얻는데 특히 적합한 것으로 입증된다. 매트릭스에 용해된 티타늄의 양은 상당히 낮으며, 이는 티타늄의 첨가가 생산성 관점에서 특히 효과적이라는 것을 의미한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 티타늄 및 붕소 함량은 다음과 같다:

-0.22 ≤ B (0.45×Ti) ≤ 0.70

상기 범위에서, 유리 Ti 의 함량은 0.5% 미만이다. 석출은 2개의 연속적인 공정 형태로 일어난다: 첫째, FeTiB₂ 및 그후 Fe₂B, Fe₂B, 이러한 제 2 내인성 석출은 합금의 붕소 함량에 따라 더 많거나 더 적은 양으로 일어난다. Fe₂B 의 형태로 석출되는 양은 최대 8 부피% 일 수 있다. 이러한 제 2 석출 또한 공정 계획에 따라 발생하여 미세한 균일한 분포를 얻을 수 있고 이로써 기계적 특성의 양호한 균일성을 보장한다.

Fe₂B 의 석출은 TiB₂ 의 석출을 완료하고, 그 최대량은 공정에 링크연결된다. Fe₂B 는 TiB₂ 와 유사한 역할을한다. 그것은 탄성률을 높이고 밀도를 감소시킨다. 따라서, TiB₂ 석출에 비해 Fe₂B 석출의 보완을 변화시킴으로써 기계적 특성을 미세하게 조정하는 것이 가능하다. 이는 특히 강에서의 250 GPa 초과의 탄성률 및 제품의 인장 강도의 증가를 얻기 위해 사용될 수 있는 하나의 수단이다. 강이 4 부피% 이상의 Fe₂B 의 양을 함유하는 경우, 탄성률은 5 GPa 초과만큼 증가한다. Fe₂B 의 양이 7.5 부피% 초과인 경우, 탄성률은 10 GPa 초과만큼 증가된다.

본 발명에 따른 금속 분말의 형태는 특히 우수하다.

실제로, 본 발명에 따른 금속 분말의 평균 진원도는 0.70, 바람직하게는 적어도 0.75 의 최소값을 갖는다. 평균 진원도는 b / l 로 규정되며, 여기서 l 은 입자 프로젝션의 가장 긴 치수이고 b 는 가장 작은 치수이다. 진원도는 분말 입자의 형상이 1.0 의 진원도를 갖는 수학적으로 완벽한 원의 형상에 얼마나 가깝게 접근하는지를 나타내는 척도이다. 이러한 높은 진원도로 인해 금속 분말은 유동성이 높다. 결국에, 적층 제조가 용이해지고 프린팅된 부품들은 조밀화 및 경화된다.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 금속 분말의 평균 구형도 SPHT 는 또한 0.75, 바람직하게는 적어도 0.80 의 최소값으로 개선된다.

평균 구형도는 Camsizer 에 의해 측정될 수 있고, 4πA/P² 로서 ISO 9276-6 에서 규정되고, 여기서 A 는 입자 프로젝션에 의해 커버되는 측정된 면적이고, P 는 입자 프로젝션의 측정된 주변/원주이다. 1.0 값은 완벽한 구를 나타낸다.

바람직하게는, ISO13320:2009 또는 ASTM B822-17 에 따른 레이저 회절에 의해 측정될 때, 금속 분말의 적어도 75% 는 15 ㎛ 내지 170 ㎛ 범위의 크기를 갖는다.

분말은, 예를 들어, 원재료 물질로서 순수 원소 및/또는 합금철을 1차 혼합 및 용융함으로써 얻어질 수 있다. 대안적으로, 분말은 예비-합금화된 조성을 용융시킴으로써 얻어질 수 있다.

순수 원소는 일반적으로 합금철로부터 너무 많은 불순물이 나오는 것을 회피하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 이러한 불순물은 결정화를 완화시킬 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 경우, 합금철로부터 나오는 불순물은 본 발명의 달성에 해롭지 않은 것으로 관찰되었다.

당업자는 어떻게 상이한 합금철과 순수한 원소를 혼합하여 타겟의 조성에 도달하는 자를 알고있다.

일단 조성이 적절한 비율로 순수 원소 및/또는 합금철의 혼합에 의해 얻어지면, 조성은 그 액상선 온도보다 적어도 100℃ 높은 온도에서 가열되고 이러한 온도에서 유지되어 모든 원재료를 용융시키고 용융물을 균질화시킨다. 이러한 과열로 인해, 용융된 조성의 점도 감소는 양호한 특성의 분말을 얻는 데 도움이 된다. 즉, 표면 장력이 온도에 따라 증가함에 따라, 조성을 그 액상선 온도보다 450℃ 더 높은 온도에서 가열하지 않는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 조성은 그 액상선 온도보다 적어도 100℃ 높은 온도에서 가열된다. 더욱 바람직하게는, 조성은 그 액상 온도 보다 300 내지 400℃ 높은 온도에서 가열된다.

그후, 용융된 조성은 용융된 금속 스트림을 오리피스인 노즐을 통해 적절한 압력으로 강제하고, 가스의 제트(가스 분무) 또는 물의 제트(물 분무)로 충돌시킴으로써, 미세한 금속 액적으로 분무화된다. 가스 분무화의 경우에, 가스는 노즐을 떠나기 직전에 금속 스트림 내로 도입되어, 비말동반된 가스가 (가열로 인해) 팽창하고 큰 수집 체적인, 분무화 타워 내로 빠져나갈 때 난류를 생성하는 역할을 한다. 후자는 용융된 금속 제트의 추가적인 난류를 촉진하기 위해 가스로 충전된다. 금속 액적은 분무 타워에서의 그 낙하 동안 냉각된다. 가스 분무화는 높은 원형도 및 낮은 양의 부수체 (satellite) 를 갖는 분말 입자의 생산을 선호하기 때문에 바람직하다.

분무화 가스는 아르곤이다. 그것은 더 작은 입자 크기의 형성을 촉진하는 다른 가스, 예를 들어, 헬륨보다 더 느리게 용융 점도를 증가시킨다. 그것들은 또한 화학물질의 순도를 제어하고, 바람직하지 않은 불순물을 회피하며, 분말의 양호한 형태를 만드는 중요한 역할을 하고, 이는 예들에서 증명된다.

가스 압력은 금속 분말의 미세구조 및 입자 크기 분포에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 중요하다. 특히 압력이 높을수록 냉각 속도가 높아진다. 결과적으로, 가스 압력은 10 내지 30 bar 로 설정되어 입자 크기 분포를 최적화하고 마이크로/나노-결정질 상의 형성을 선호한다. 바람직하게는, 가스 압력은 14 내지 18 bar 로 설정되어, 그 크기가 적층 제조 기술과 가장 양립가능한 입자의 형성을 촉진한다.

노즐 직경은 용융된 금속 유량에, 따라서 입자 크기 분포 및 냉각 속도에 직접적인 영향을 미친다. 최대 노즐 직경은 보통 4mm 로 제한되어 평균 입자 크기의 증가 및 냉각 속도의 감소를 제한한다. 노즐 직경은 입자 크기 분포를 보다 정확하게 제어하고 특정 미세조직의 형성을 선호하도록 바람직하게는 2 내지 3 mm 이다.

가스 유량 (Kg/h)과 금속 유량 (Kg/h) 사이의 비로 규정되는 가스 대 금속 비는 바람직하게는 1.5 내지 7, 더욱 바람직하게는 3 내지 4 로 유지된다. 그것은 냉각 속도를 조정하는 것을 돕고 따라서 특정 미세조직의 형성을 더욱 촉진한다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 습도 흡수의 경우, 분무화에 의해 얻어진 금속 분말은 그 유동성을 더욱 향상시키도록 건조된다. 건조는 바람직하게는 진공 챔버에서 100℃ 로 수행된다.

분무화에 의해 얻어진 금속 분말은 이와 같이 사용될 수 있거나, 그 크기가 이후 사용될 적층 제조 기술에 더 적합한 입자를 유지하기 위해 시빙될 수 있다. 예를 들어, Powder Bed Fusion 에 의한 적층 제조의 경우, 20-63㎛ 의 범위가 바람직하다. Laser Metal Deposition 또는 Direct Metal Deposition 에 의한 적층 제조의 경우, 45-150㎛ 의 범위가 바람직하다.

본 발명에 따른 금속 분말로 제조된 부품은 분말 베드 융합(LPBF), 직접 금속 레이저 소결(DMLS), 전자 빔 용융(EBM), 선택적 열 소결(SHS), 선택적 레이저 소결(SLS), 레이저 금속 디포지션(LMD), 직접 금속 디포지션(DMD), 직접 금속 레이저 용융(DMLM), 직접 금속 인쇄(DMP), 레이저 클래딩(LC), 바인터 젯팅(BJ)과 같은 적층 제조 기술에 의해 얻어질 수 있고, 본 발명에 따른 금속 분말로 제조된 코팅은 또한 콜드 스프레이, 서멀 스프레이, 고속 산소 연료(High Velocity Oxygen Fuel)와 같은 제조 기술에 의해 얻어질 수 있다.

예들

아래에 제시된 다음의 예 및 테스트는 본질적으로 제한되지 않으며 예시 목적으로만 고려되어야 한다. 그것들은 본 발명의 유리한 특징들, 광범위한 실험들 후에 발명자들에 의해 선택된 파라미터들의 중요성을 예시할 것이며, 본 발명에 따른 금속 분말에 의해 달성될 수 있는 특성들을 추가로 확립할 것이다.

표 1 에 따른 금속 조성은 먼저 합금철과 순수 원소를 적절한 비율로 혼합 및 용융하거나, 합금화 전 조성을 용융함으로써 얻었다. 첨가된 원소의 조성(중량%) 이 표 1 에 모아졌다.

표 1 - 용융물 조성

이들 금속 조성을 가열하고, 그후 표 2 에 모아진 프로세스 조건에서 아르곤 또는 질소로 가스 분무화하였다.

표 2 - 분무화 파라미터들

모든 시도에 대해, 분무기 BluePower AU3000 의 공통 입력 파라미터는 다음과 같다:

시작 ΔP 60 mbar

종료 ΔP 140 mbar

시간 ΔP 1.5 min

아르곤 가스 압력 24 bar

가스 시작 지연 시간 1-2s

도가니/스토퍼 로드 재료 Al₂O₃ /Al₂O₃

도가니 출구 직경 3.0 mm

도가니 출구 재료 질화 붕소

그후 얻어진 금속 분말을 진공 하에서 0.5 내지 1일 동안 100℃ 에서 건조하고 시빙하여 크기에 따라 3개의 분획 F1 내지 F3 으로 분리하였다.

분말의 원소 조성을 중량% 로 분석하고, 주요 원소를 표 3 에 모았다. 모든 다른 원소의 함량은 본 발명의 범위에 속하였다.

표 3 - 분말 조성

1 내지 19㎛ 의 크기를 갖는 분말 입자를 모은, 분말들 중 F1 분획의 형태를 결정하고 표 4 에 모았다.

표 4 - F1 분획 형태

20 내지 63㎛ 의 크기를 갖는 분말 입자를 모은, 분말들 중 F2 분획의 형태를 결정하고 표 5 에 모았다.

표 5 - F2 분획 형태

64 ㎛ 초과의 크기를 갖는 분말 입자를 모은, 분말들 중 F3 분획의 형태를 결정하고 표 6 에 모았다.

표 6 - F3 분획 형태

본 발명에 따른 분말의 모든 분획이 참조 예에 비해 개선된 형태 및 특히 개선된 평균 진원도를 나타낸다는 것은 예들로부터 명백하다.

이는 도 1 및 도 2 에 도시된 현미경 사진으로 확인되며, 여기서 도 2 에 도시된 본 발명에 따른 분말의 개선된 형태가 명확하게 보인다.

Claims

적층 제조용 금속 분말로서,
중량으로 함량이 표현된 다음의 원소들:
0.01% ≤ C ≤ 0.2%
2.5% ≤ Ti ≤ 10%
(0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%
S ≤ 0.03%
P ≤ 0.04%
N ≤ 0.05%
O ≤ 0.05% 를 포함하고,
선택적으로:
Si ≤ 1.5%
Mn ≤ 3%
Al ≤ 1.5%
Ni ≤ 1%
Mo ≤ 1%
Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0.1%
V ≤ 0.5% 를 함유하고,
TiB₂ 및 선택적으로 Fe₂B 의 석출물들을 포함하고, 잔부가 Fe 및 정교화로부터 기인한 불가피한 불순물들인, 조성을 갖고,
상기 금속 분말은 적어도 0.70 의 평균 진원도를 갖는, 금속 분말.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 분말은 적어도 0.75 의 평균 구형도를 갖는, 금속 분말.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 금속 분말을 구성하는 입자들의 75% 는 15㎛ 내지 170㎛ 범위의 크기를 갖는, 금속 분말.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 분말을 구성하는 입자의 적어도 35% 는 20 내지 63㎛ 의 범위의 크기를 갖는, 금속 분말.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
중량으로 함량이 표현된 다음의 원소들:
0.01% ≤ C ≤ 0.2%
3.2% ≤ Ti ≤ 10%
(0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) - 0.43%
S ≤ 0.03%
P ≤ 0.04%
N ≤ 0.05%
O ≤ 0.05% 를 포함하고,
선택적으로:
Si ≤ 1.5%
Mn ≤ 3%
Al ≤ 1.5%
Ni ≤ 1%
Mo ≤ 1%
Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0.1%
V ≤ 0.5% 를 함유하고,
TiB₂ 의 석출물들을 포함하는 조성을 갖는, 금속 분말.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
중량으로 함량이 표현된 다음의 원소들:
0.01% ≤ C ≤ 0.2%
2.5% ≤ Ti ≤ 10%
(0.45 xTi) - 0.35% ≤ B < (0.45 xTi) - 0.22%
S ≤ 0.03%
P ≤ 0.04%
N ≤ 0.05%
O ≤ 0.05% 를 포함하고,
선택적으로:
Si ≤ 1.5%
Mn ≤ 3%
Al ≤ 1.5%
Ni ≤ 1%
Mo ≤ 1%
Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0.1%
V ≤ 0.5% 를 함유하고,
TiB₂ 의 석출물들을 포함하는 조성을 갖는, 금속 분말.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
중량으로 함량이 표현된 다음의 원소들:
0.01% ≤ C ≤ 0.2%
2.5% ≤ Ti ≤ 10%
(0.45 xTi) - 0.22% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%
S ≤ 0.03%
P ≤ 0.04%
N ≤ 0.05%
O ≤ 0.05% 를 포함하고,
선택적으로:
Si ≤ 1.5%
Mn ≤ 3%
Al ≤ 1.5%
Ni ≤ 1%
Mo ≤ 1%
Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0.1%
V ≤ 0.5% 를 함유하고,
TiB₂ 및 Fe₂B 의 석출물들을 포함하는 조성을 갖는, 금속 분말.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
4.6% ≤ Ti ≤ 10% 인, 금속 분말.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
2.5% ≤ Ti ≤ 4.6% 인, 금속 분말.
적층 제조용 금속 분말을 제조하기 위한 방법으로서,
- 중량으로 함량이 표현되는, 0.01% ≤ C ≤ 0.2%, 2.5% ≤ Ti ≤ 10%, (0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04%, N ≤ 0.05%, O ≤ 0.05% 를 포함하고, 선택적으로 Si ≤ 1.5%, Mn ≤ 3%, Al ≤ 1.5%, Ni ≤ 1%, Mo ≤ 1%, Cr ≤ 3%, Cu ≤ 1%, Nb ≤ 0.1%, V ≤ 0.5% 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 정교화로부터 기인한 불가피한 불순물인 용융된 조성을 얻도록 액상선 온도보다 적어도 50℃ 높은 온도에서 원소들 및/또는 금속-합금들을 용융시키는 단계,
- 가압된 아르곤으로 노즐을 통해 용융된 조성을 분무하는 단계를 포함하는, 적층 제조용 금속 분말을 제조하기 위한 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 액상선 온도보다 적어도 100℃ 높은 온도에서 용융이 수행되는, 적층 제조용 금속 분말을 제조하기 위한 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 액상선 온도보다 최대 400℃ 높은 온도에서 용융이 수행되는, 적층 제조용 금속 분말을 제조하기 위한 방법.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
가스는 10 내지 30 bar 로 가압되는, 적층 제조용 금속 분말을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 금속 분말을 사용하여 적층 제조 프로세스에 의해 제조되거나 제 10 항 내지 제 13 항에 따른 방법에 의해 제조된 금속 부품.