KR20230081814A - Hot isostatic pressure powder metallurgy canning container for preventing can pollution by diffusion and the hot isostatic pressure metallurgy method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 열간 등방압 가압 분말야금용 캐닝용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열간 등방압 가압 분말야금의 수행시 제품으로 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 오염을 방지할 수 있는 캐닝용기 및 이를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기는, 내부에 분말야금 소재 분말이 장입되는 수용공간이 형성된 용기 본체부; 및 상기 용기 본체의 내 벽면에 분말야금 소재 분말의 장입 영역을 한정하도록 형성되는 확산 방지부;를 포함한다.One embodiment of the present invention relates to a canning vessel for hot isostatic pressing powder metallurgy, and more particularly, to prevent contamination due to diffusion of ingredients contained in the canning vessel into products during hot isostatic pressing powder metallurgy. It relates to a canning container that can be used and a hot isostatic pressing powder metallurgy method using the same.
A canning container for preventing diffusion contamination for hot isostatic pressure powder metallurgy according to an embodiment includes: a container main body having an accommodation space into which powder metallurgy material powder is charged; and a diffusion preventing unit formed on an inner wall of the container body to limit an insertion region of powder metallurgy material.
Description
본 발명은 열간 등방압 가압 분말야금용 캐닝용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열간 등방압 가압 분말야금의 수행시 제품으로 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 오염을 방지할 수 있는 캐닝용기 및 이를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a canning vessel for hot isostatic pressing powder metallurgy, and more particularly, to a canning vessel capable of preventing contamination due to diffusion of ingredients contained in the canning vessel into products during hot isostatic pressing powder metallurgy. and a hot isostatic pressing powder metallurgy method using the same.
일반적으로, 열간 등방압 가압 성형 공정(hot isostatic pressing, HIP)은 연강이나 스텐레스강 등과 같이 고내열성 소재로 제조한 캐닝용기에 금속 분말을 채워 넣고, 캐닝용기 내부의 공기를 제거한 후(degassing) 압력 용기에 장입하여 고온에서 아르곤이나 질소와 같은 불활성 가스를 공급하여 등방압(isostatic pressure)으로 가압하여 성형과 소결을 동시에 수행하는 분말야금 방법의 일종이다. In general, in the hot isostatic pressing (HIP) process, metal powder is filled into a canning container made of a highly heat-resistant material such as mild steel or stainless steel, and the air inside the canning container is removed (degassing). It is a type of powder metallurgy method in which molding and sintering are simultaneously performed by charging a container, supplying an inert gas such as argon or nitrogen at a high temperature, and pressurizing at an isostatic pressure.
상기 열간 등방압 가압 성형에 의해 제조한 제품은 타공법에 의해 제작된 제품 대비 품질이 우수하여 물성이 매우 중요하고 신뢰를 요하는 제품을 제조하기 위해 열간 등방압 가압 성형 공정을 활용하고 있다. The product manufactured by the hot isostatic pressing process is superior in quality compared to products manufactured by other methods, and thus, the hot isostatic pressing process is used to manufacture products that require reliability and have very important physical properties.
특히, 열간 등방압 가압 성형 공정은 티타늄 합금(Ti-6Al-4V)이나 인코넬(inconel) 부품 등 금속, 합금, 세라믹 또는 이들의 복합체 소재 제품 제조에 주로 사용되며 냉간등방가압 성형 공정(cold isostatic pressing, CIP)과 비교하여 소결 공정이 없으며 CIP공정보다 크기가 큰 부품의 제조가 가능하다는 장점이 있어 널리 활용되고 있다.In particular, the hot isostatic pressing process is mainly used for manufacturing metal, alloy, ceramic, or composite material products such as titanium alloy (Ti-6Al-4V) or Inconel parts, and the cold isostatic pressing process Compared to pressing, CIP), there is no sintering process, and it is widely used because it has the advantage of being able to manufacture larger parts than the CIP process.
최근에는 반도체 산업에서 수명 및 특성이 향상된 세라믹 부재를 제조하기 위해 열간 등방압 가압 성형 공정 기술을 활용하고 있다.Recently, in the semiconductor industry, a hot isostatic pressure forming process technology is being used to manufacture a ceramic member having improved lifespan and characteristics.
구체적으로, 상기와 같은 세라믹 부재는, 세라믹 분말을 캔닝용기의 내부에 장입하고, 분말 사이의 공간을 모두 폐기공으로 만든 다음 열간 등방압 가압 성형 공정으로 분말야금을 진행하여 제조하고 있다. 상기와 같은 열간 등방압 가압 성형 공정을 통해 분말야금을 진행하는 경우, 일반적인 소결 온도의 30%에서 기공이 거의 없는 치밀한 소결제품을 제조할 수 있지만, 용접이 원활하고 단가가 저렴한 철계 소재의 캔을 주로 이용하기 때문에 소결 후, 캐닝용기에 포함된 성분이 성형 제품의 표면에 확산되어 오염을 피할 수 없는 문제점이 있다.Specifically, the ceramic member as described above is manufactured by charging ceramic powder into a canning container, making all spaces between the powders into closed pores, and then performing powder metallurgy in a hot isostatic pressing process. When powder metallurgy is performed through the hot isostatic pressing process as described above, a dense sintered product with almost no pores can be manufactured at 30% of the general sintering temperature, but cans made of iron-based materials with smooth welding and low unit cost can be produced. Since it is mainly used, after sintering, there is a problem in that the components included in the canning container are diffused on the surface of the molded product and contamination is unavoidable.
구체적으로, 도 1은, (a) 해당 캐닝용기를 활용하고, (b) 중간입도(D50)가 0.4 ㎛인 알루미늄 분말 소재와 (c) 중간입도(D50)가 3 ㎛인 알루미늄 분말 소재(b)를 열간 등방압 가압 분말야금 공정으로 제조한 알루미나 소결체를 촬영한 실제 이미지로서, 확산오염 범위(P)를 확인할 수 있다.Specifically, FIG. 1 shows (a) utilizing the canning container, (b) an aluminum powder material having a median particle size (D 50 ) of 0.4 μm and (c) an aluminum powder material having a median particle size (D 50 ) of 3 μm (b) is an actual image obtained by photographing an alumina sintered body manufactured by a hot isostatic pressing powder metallurgy process, and the diffusion contamination range (P) can be confirmed.
도 1을 참조하면, 분말야금 시 일반적으로 소결성은 분말의 입도에 반비례하여 고품질 제품일수록 입도가 작은 분말을 사용하지만, 확산에 대한 오염은 분말의 입도가 작을수록 더 범위가 증가하는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.Referring to FIG. 1, in powder metallurgy, sinterability is generally in inverse proportion to the particle size of the powder, so the higher the quality of the product, the smaller the particle size. Research on how to supplement this is needed.
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 열간 등방압 가압 분말 야금 공정을 수행하여 제품을 성형할 때, 성형 완료 제품으로 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 오염을 방지할 수 있는 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기 및 이를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.Therefore, in one embodiment of the present invention to solve the above-described problems of the prior art, when a product is formed by performing a hot isostatic pressing powder metallurgy process, contamination due to diffusion of components included in a canning container into a molded product It is an object to solve the problem of providing a canning container for preventing diffusion contamination for hot isostatic pressing powder metallurgy capable of preventing and a hot isostatic pressing powder metallurgy method using the same.
실시예에 따른 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기는, 내부에 분말야금 소재 분말이 장입되는 수용공간이 형성된 용기 본체부; 및 상기 용기 본체의 내 벽면에 분말야금 소재 분말의 장입 영역을 한정하도록 형성되는 확산 방지부;를 포함한다.A canning container for preventing diffusion contamination for hot isostatic pressure powder metallurgy according to an embodiment includes: a container main body having an accommodation space into which powder metallurgy material powder is charged; and a diffusion preventing unit formed on an inner wall of the container body to limit an insertion region of powder metallurgy material.
일 실시예에 따르면, 상기 확산 방지부는, 상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조한 벌크 또는 시트로 형성할 수 있고, 또는, 상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조하고, 상기 분말야금 소재 분말의 평균입자 크기 대비 1.1 내지 1,000배의 평균입자 크기를 갖는 조대 입자로 형성할 수 있다. According to an embodiment, the diffusion preventing unit may be formed of a bulk or sheet made of the same material as the powder metallurgy material powder, or made of the same material as the powder metallurgy material powder, and the powder metallurgy material powder It can be formed into coarse particles having an average particle size of 1.1 to 1,000 times the average particle size of
한편, 실시예에 따른 확산 오염 방지 캐닝용기를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법은, 열간 등방압 가압 성형용 캐닝용기의 용기 본체부의 내 벽면에 형성되고, 상기 용기 본체부의 수용공간에서 분말야금 소재 분말의 장입 영역을 한정하도록 확산 방지부를 형성하는 캐닝용기 제작단계; 상기 용기 본체부의 소재 분말 장입 영역에 분말야금 소재 분말을 장입하는 소재 분말 장입단계; 및 상기 분말야금 소재 분말을 장입한 상기 캐닝용기를 이용하여 열간 등방압 가압 성형 공정을 수행하는 열간 등방압 가압 성형 단계;를 포함한다.On the other hand, in the hot isostatic pressing powder metallurgy method using the diffusion contamination prevention canning container according to the embodiment, the powder metallurgy material is formed on the inner wall of the container body portion of the canning container for hot isostatic pressure molding, and the powder metallurgy material is stored in the receiving space of the container body portion. A canning vessel manufacturing step of forming a diffusion preventing portion to limit a powder loading area; a material powder charging step of charging powder metallurgy material powder into the material powder input region of the container body; and a hot isostatic pressure molding step of performing a hot isostatic pressure molding process using the canning container loaded with the powder metallurgy material powder.
일 실시예에 따르면, 상기 확산 방지부는, 상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조한 벌크 또는 시트로 형성할 수 있고, 상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조한 조대 입자로 형성하고, 상기 조대 입자는, 상기 분말야금 소재 분말의 평균입자 크기 대비 1.1 내지 1,000배의 평균입자 크기를 갖는 것을 사용할 수 있다.According to an embodiment, the diffusion preventing unit may be formed of a bulk or sheet made of the same material as the powder metallurgy material powder, and may be formed of coarse particles made of the same material as the powder metallurgy material powder, and the coarse The particles may have an average particle size of 1.1 to 1,000 times the average particle size of the powder metallurgy material powder.
상술한 구성의 실시예에 따른 캐닝용기는, 캐닝용기의 용기 본체부 내 벽면과 분말야금 소재 분말 사이에 확산 방지부를 형성하여 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 성형 완료 제품의 오염을 방지할 수 있어, 고품질 성형 제품을 제작할 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다.In the canning container according to the embodiment of the above-described configuration, a diffusion preventing part is formed between the inner wall of the container body portion of the canning container and the powder metallurgy material powder to prevent contamination of the molded product by diffusion of the components included in the canning container. Therefore, it is possible to provide an effect enabling to manufacture a high-quality molded product.
도 1은, (a) 해당 캐닝용기를 활용하고, (b) 중간입도(D50)가 0.4 ㎛인 알루미늄 분말 소재와 (c) 중간입도(D50)가 3 ㎛인 알루미늄 분말 소재를 열간 등방압 가압 분말야금 공정으로 제조한 알루미나 소결체를 촬영한 실제 이미지이다.
도 2는 일 실시예에 따라, (a) 시트를 이용해 형성한 확산 방지부, (b) 벌크를 이용해 형성한 확산 방지부 및 분말야금 소재 분말이 충전된 상태의 캐닝용기를 나타낸 단면도이다.
도 3는 일 실시예에 따라, 조대 입자를 이용해 형성한 확산 방지부 및 분말야금 소재 분말이 충전된 상태의 캐닝용기를 나타낸 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법을 나타낸 순서도이다.1 shows (a) utilizing the canning container, (b) an aluminum powder material having a median particle size (D 50 ) of 0.4 μm and (c) an aluminum powder material having a median particle size (D 50 ) of 3 μm are hot isotropically This is an actual image taken of an alumina sintered body manufactured by the pressing powder metallurgy process.
2 is a cross-sectional view showing (a) a diffusion preventing portion formed using a sheet, (b) a diffusion preventing portion formed using a bulk, and a canning container filled with powder metallurgy material powder, according to one embodiment.
3 is a cross-sectional view showing a canning container in a state in which a diffusion preventing unit formed using coarse particles and powder metallurgy material powder are filled according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a hot isostatic pressing powder metallurgy method using a diffusion contamination prevention canning container for hot isostatic pressing powder metallurgy according to an embodiment.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 일 실시예에 따라, (a) 시트(21)를 이용해 형성한 확산 방지부(20), (b) 벌크(22)를 이용해 형성한 확산 방지부(20) 및 분말야금 소재 분말(M)이 충전된 상태의 캐닝용기(1a, 1b)를 나타낸 단면도이고, 도 3는 일 실시예에 따라, 조대 입자(23)를 이용해 형성한 확산 방지부(20) 및 분말야금 소재 분말(M)이 충전된 상태의 캐닝용기(1c)를 나타낸 단면도이다.Figure 2 shows, according to one embodiment, (a) a
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 캐닝용기(1a, 1b, 1c)는 용기 본체부(10) 및 확산 방지부(20)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
용기 본체부(10)는 내부에 수용공간이 형성되어 분말야금 소재 분말(M)이 장입될 수 있고, 제조를 위한 성형 제품의 외형에 대응하는 형상을 가지도록 성형된 구조를 갖는다. 용기 본체부(10)는 연강, 스테인레스강 등과 같이 고내열성 소재를 이용해 용기 형상으로 제조한 것을 사용할 수 있다.The container
상기 용기 본체부(10)는 상부에 주입구(11)가 추가로 형성된 구조를 가질 수 있으며, 주입구(11)를 통해 용기 본체부(10)의 수용공간으로 분말야금 소재 분말(M)을 장입할 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 상기 주입구(11)는 양측이 개방된 구조를 갖는 관체 형상의 구조물로서, 상기 용기 본체부의 수용공간과 연통되는 구조를 형성하고, 분말야금 소재 분말을 장입한 다음에는 일단을 가압 등의 방식으로 밀봉하여 용기 본체부(10)의 수용공간을 외부로부터 분리하여 밀봉하는 구조를 형성할 수 있다. The
도 2 및 도 3에는 용기 본체부(10) 및 주입구(11)가 일체화된 형상의 구조만을 도시하고 있으나, 상기 용기 본체부(10)는 상면이 개방된 구조를 가지고, 용기 본체부(10)의 개방된 상면을 밀봉하는 상면 커버 및 상면 커버에 형성되는 주입구를 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 상기 상면 커버는 상기 용기 본체부에서 탈부착이 가능한 구조로 결합될 수 있으며, 용기 본체부(10)에서 탈착된 상태에서는 상기 용기 본체부(10)의 상면이 개방되어, 상면을 통해 확산 방지부(20)를 형성시키도록 한 다음, 분말야금 소재 분말(M)을 장입하고, 이후, 상면 커버를 부착하여 용기 본체부(10)의 내부 수용공간을 밀봉할 수 있다.2 and 3 show only the structure in which the
상기 확산 방지부(20)는 용기 본체부(10)의 내 벽면에 형성되어 분말야금 소재 분말(M)이 용기 본체부(10)의 내 벽면에 접촉되지 않도록 하여 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 성형 완료 제품의 오염을 방지할 수 있어, 고품질 성형 제품을 제작할 수 있도록 하는 구조를 형성하며, 용기 본체부(10)의 내부 수용공간에서 분말야금 소재 분말(M)의 장입 영역을 한정하는 역할을 한다. The
상기 확산 방지부(20)는 상기 분말야금 소재 분말(M)과 동일한 소재로 제조한 것을 사용하여 용기 본체부(10)의 내 벽면을 따라 적층되어 형성할 수 있으며, 시트, 벌크, 조대 입자 등을 이용해 형성할 수 있다. The
구체적으로, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 확산 방지부(20)는 분말야금 소재 분말(M)과 동일한 소재로 제조한 한 개 이상의 시트(21)를 이용해 형성할 수 있으며, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 분말야금 소재 분말(M)과 동일한 소재로 제조한 벌크(22)를 이용해 형성할 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 분말야금 소재 분말(M)과 동일한 소재로 제조한 조대 입자를 이용해 형성할 수도 있다.Specifically, as shown in FIG. 2 (a), the
상기와 같은 확산 방지부(20)는 분말야금 소재 분말(M) 대비 소결 시간이 장시간 요구되어 열간 등방압 가압 분말야금 공정을 통해 분말야금 소재 분말(M)을 소결할 경우 일정 시간 동안 소결이 발생되지 않고, 분말야금 소재 분말(M)에 의해 형성되는 소결체, 즉, 성형 제품과 일체화되지 않으면서도, 캐닝용기의 내 벽면과 분말야금 소재 분말(M)을 분리하여 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 성형 완료 제품의 오염을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 분말야금 소재 분말(M)과 동일한 소재로 제조한 시트(21), 벌크(22), 조대 입자(23)를 이용해 형성함에 따라 성형 제품과 일체화되더라도, 연마, 쇼트 블라스팅 등과 같은 간단한 가공 공정을 통해 가공이 가능하며, 성형 제품의 물성에 영향을 미치지 않아 고품질 성형 제품을 제작할 수 있도록 하는 구조를 형성할 수 있다.The
상기 분말야금 대상 분말은 금속, 합금, 세라믹 또는 이들의 혼합물을 포함하는 소재를 이용해 제조한 것을 사용할 수 있다. 일례로, 상기 분말야금 대상 분말은 티타늄 합금(Ti-6Al-4V)으로 제조한 것을 대표적인 예로 들 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다.The target powder for powder metallurgy may be manufactured using a material including metal, alloy, ceramic, or a mixture thereof. As an example, a representative example of the powder metallurgy target powder is one made of a titanium alloy (Ti-6Al-4V), but is not limited thereto.
또한, 상기 분말야금 대상 분말은 평균입자 크기가 0.1 내지 5 ㎛인 것을 사용할 수 있다. In addition, the powder to be subjected to powder metallurgy may have an average particle size of 0.1 to 5 μm.
상기 조대 입자는 평균 입자 크기가 3 내지 1,000 ㎛인 것을 사용할 수 있다. 상기 조대 입자는 구형, 다면체형 등 형상에 제한받지 않는다. 상기 조대 입자는 분말야금 대상 분말 대비 직경이 큰 것을 사용하며, 성형 제품을 제조하기 위해 사용하는 분말야금 대상 분말의 입자 크기에 따라 적합한 크기를 갖는 조대 입자를 사용하도록 선택할 수 있다.The coarse particles may have an average particle size of 3 to 1,000 μm. The coarse particles are not limited to shapes such as spheres and polyhedrons. The coarse particles are larger in diameter than the powder metallurgy target powder, and coarse particles having a suitable size may be selected according to the particle size of the powder metallurgy target powder used to manufacture the molded product.
구체적으로, 상기 조대 입자는 상기 분말야금 소재 분말의 평균입자 크기 대비 1.1 내지 1,000배의 평균입자 크기를 갖는 것을 사용할 수 있다.Specifically, the coarse particles may have an average particle size of 1.1 to 1,000 times the average particle size of the powder metallurgy material powder.
보다 구체적으로, 분말야금 대상 분말을 1 내지 2 ㎛인 것을 사용하고, 조대 입자를 5 내지 10 ㎛인 것을 사용하여 열간 등방압 가압 공정을 통해 성형 제품을 제조할 경우 열간 등방압 가압 공정에서 분말야금 대상 분말은 10 내지 60분 이내에 압축 소결되어 성형 제품을 제조할 수 있는 반면에 조대 입자는 30 내지 120분 사이에 발생하여 분말야금 대상 분말과 조대 입자의 소결 시간의 차이를 이용해 성형 제품을 성형할 수 있다. More specifically, when a molded product is manufactured through a hot isostatic pressing process using powder metallurgy target powder of 1 to 2 μm and coarse particles of 5 to 10 μm, powder metallurgy in the hot isostatic pressing process While the target powder can be compressed and sintered within 10 to 60 minutes to produce a molded product, coarse particles are generated between 30 and 120 minutes, so a molded product can be molded using the difference in sintering time between the powder metallurgy target powder and coarse particles. can
그리고, 상기 조대 입자는 평균입자 크기가 상이한 이종 크기의 조대 입자를 1종 이상 혼합한 혼합물을 사용하여 확산 방지 효과를 향상시키도록 구성할 수도 있다. In addition, the coarse particles may be configured to enhance the anti-diffusion effect by using a mixture of one or more kinds of coarse particles having different average particle sizes.
상기 조대 입자의 입자크기가 상기 범위 보다 작은 것을 사용할 경우 열간 등방압 가압 분말야금 공정에서 소결에 의해 성형 제품과 일체화될 우려가 있고, 1,000 ㎛를 초과할 경우 성형 제품의 치수 정밀도가 저하될 우려가 있다. When using the coarse particles with a particle size smaller than the above range, there is a risk of being integrated with the molded product by sintering in the hot isostatic pressing powder metallurgy process, and if it exceeds 1,000 ㎛, the dimensional accuracy of the molded product may deteriorate there is.
상기 벌크는 분말야금 대상 분말을 가공하기 전 상태의 덩어리를 의미하며, 평균입자 크기가 1 내지 20 mm인 것을 사용할 수 있다. The bulk refers to a lump in a state before processing the powder to be subjected to powder metallurgy, and an average particle size of 1 to 20 mm may be used.
상기 시트는 분말야금 대상 분말을 가공하여 제조한 판재 형상의 구조물을 의미하며, 두께가 0.001 내지 5 mm인 것을 사용할 수 있다. 상기 시트의 두께가 얇을 경우 1층 이상 적층하여 확산 방지부를 형성할 수도 있다.The sheet refers to a plate-shaped structure manufactured by processing powder for powder metallurgy, and a sheet having a thickness of 0.001 to 5 mm may be used. When the thickness of the sheet is thin, one or more layers may be laminated to form a diffusion preventing part.
상기 확산 방지부의 두께는 0.1 내지 50 mm의 두께로 상기 용기 본체부의 내 벽면을 따라 형성할 수 있으며, 상기 확산 방지부의 두께가 0.1 mm 미만일 경우 확산 방지효과를 구현하기 어렵고, 50 mm를 초과할 경우 가압에 의한 정밀한 성형이 불충분해 성형 제품의 치수 정밀도가 크게 저하되어 정확한 형상으로 성형이 어렵다는 문제가 발생할 수 있다.The thickness of the diffusion preventing part may be formed along the inner wall of the container body with a thickness of 0.1 to 50 mm, and when the thickness of the diffusion preventing part is less than 0.1 mm, it is difficult to implement the diffusion preventing effect, and when the thickness exceeds 50 mm Since precise molding by pressing is insufficient, the dimensional accuracy of the molded product is greatly deteriorated, which may cause a problem in that it is difficult to mold into an accurate shape.
상기한 바와 같은, 실시예에 따른 캐닝용기는, 캐닝용기의 용기 본체부 내 벽면과 분말야금 소재 분말 사이에 확산 방지부를 형성하여 캐닝용기에 포함된 성분의 확산에 의한 성형 완료 제품의 오염을 방지할 수 있어, 고품질 성형 제품을 제작할 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다. As described above, in the canning container according to the embodiment, a diffusion preventing portion is formed between the inner wall of the container main body of the canning container and the powder metallurgical material powder to prevent contamination of the molded product due to diffusion of components included in the canning container. Therefore, it is possible to provide the effect of making a high-quality molded product possible.
한편, 도 4는 실시예에 따른 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법을 나타낸 순서도이다.Meanwhile, FIG. 4 is a flowchart illustrating a hot isostatic pressing powder metallurgy method using a diffusion contamination prevention canning container for hot isostatic pressing powder metallurgy according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기(1a, 1b, 1c)를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법은, 열간 등방압 가압 성형용 캐닝용기(1a, 1b, 1c)의 용기 본체부(10)의 내 벽면에 분말야금 소재 분말(M)의 장입 영역을 한정하도록 확산 방지부(20)를 형성하는 캐닝용기 제작단계(S100); 상기 용기 본체부(10)의 소재 분말 장입 영역에 분말야금 소재 분말(M)을 장입하는 소재 분말 장입단계(S200); 및 상기 분말야금 소재 분말(M)을 장입한 상기 캐닝용기(1a, 1b, 1c)를 이용하여 열간 등방압 가압 성형 공정을 수행하는 열간 등방압 가압 성형 단계(S300);를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the hot isostatic pressing powder metallurgy method using the diffusion contamination
상기 캐닝용기 제작단계(S100)는, 분말야금 소재 분말(M)과 동일한 소재로 제조한 시트(21), 벌크(22), 조대 입자(23) 또는 이들의 혼합물을 이용해 용기 본체부(10)의 내 벽면에 분말야금 소재 분말(M)의 장입 영역을 한정하도록 확산 방지부(20)를 형성할 수 있다.In the canning container manufacturing step (S100), the
본 단계에서는, 후술할 단계에서 용기 본체부에 장입하는 분말야금 소재 분말(M)의 장입량, 분말야금 소재 분말(M)의 평균 입자 크기 등을 고려하여 시트(21), 벌크(22), 조대 입자(23) 또는 이들의 혼합물을 이용해 형성하는 확산 방지부의 두께, 사용량 등을 조절할 수 있다.In this step, the
상기 소재 분말 장입단계(S200)는 용기 본체부(10)의 소재 분말 장입 영역에 분말야금 소재 분말(M)을 장입할 수 있다.In the material powder charging step (S200), the powder metallurgy material powder M may be charged into the material powder charging area of the
상기 열간 등방압 가압 성형 단계(S300)는 상기 분말야금 소재 분말(M)을 장입한 상기 캐닝용기(1a, 1b, 1c)를 이용하여 열간 등방압 가압 성형 공정을 수행하여 성형 제품을 제조할 수 있다.In the hot isostatic pressing step (S300), a molded product can be manufactured by performing a hot isostatic pressing process using the
아울러, 본 단계에서는 열간 등방압 가압 성형 공정을 수행하여 성형 제품을 제조한 다음, 상기 성형 제품을 연마, 샌드 블라스팅, 쇼트 블라스팅 등과 같은 방법을 통해 표면처리하는 표면 처리단계를 더 포함할 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다.In addition, this step may further include a surface treatment step of manufacturing a molded product by performing a hot isostatic pressure molding process and then surface-treating the molded product through methods such as polishing, sand blasting, and shot blasting, It is not limited to this.
상기 열간 등방압 가압 성형 공정은 캐닝용기(1a, 1b, 1c)에 장입된 분말야금 소재 분말(M)을 압축 소결하여 성형 제품을 제조할 수 있도록 한다.In the hot isostatic pressing process, molded products can be manufactured by compressing and sintering the powder metallurgy material powder M charged into the
본 단계에서는, 고온 하에서 고압의 가스를 사용하여 등방 가압하여 치밀한 조직을 갖는 성형 제품을 제조할 수 있으며, 압력 용기, 히터, 압축기 및 컨트롤러가 구비된 열간 등방압 가압 장치를 이용해 수행할 수 있다. In this step, a molded product having a dense structure may be manufactured by isostatic pressurization using high-pressure gas under high temperature, and may be performed using a hot isostatic pressurizing apparatus equipped with a pressure vessel, a heater, a compressor, and a controller.
구체적으로, 본 단계에서는, 캐닝용기(1a, 1b, 1c)를 압력 용기에 공급하고, 500 내지 2,200 ℃의 온도 조건에서 아르곤 가스, 질소 가스 등과 같은 불활성 가스를 공급해 5 내지 300 MPa의 압력으로 가압하고 0.1 내지 24시간 동안 수행하는 열간 등방압 가압 방법으로 분말야금 소재 분말(M)을 압축 소결하여 성형 제품을 제조할 수 있다.Specifically, in this step, the
또한, 본 단계에서는 성형 제품을 제조하기 위해 사용하는 분말야금 소재 분말(M)의 입자 크기, 확산 방지부의 두께 및 활용 소재의 종류에 따라 열간 등방압 가압 공정의 조건을 조절하여 성형 제품을 제조할 수 있다. In addition, in this step, the molded product can be manufactured by adjusting the conditions of the hot isostatic pressing process according to the particle size of the powder metallurgy material powder M used to manufacture the molded product, the thickness of the diffusion preventing part, and the type of material used. can
실시예에 따른 캐닝 프리 열간 등방압 가압 분말야금 방법은 캐닝용기에 포함된 성분이 성형 제품으로 확산되는 것이 방지되어 각종 금속 및 합금뿐만 아니라, 세라믹, 고융점금속, 금속-비금속 복합재료 등 분말야금 산업 전반에서 제품 제조를 위해 활용이 가능하다.The canning-free hot isostatic pressure powder metallurgy method according to the embodiment prevents the components contained in the canning container from being diffused into the molded product, thereby preventing not only various metals and alloys, but also powder metallurgy such as ceramics, high melting point metals, and metal-non-metal composite materials. It can be used for manufacturing products across industries.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in a preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for explanation and not for limitation. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will be able to understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1a, 1b, 1c : 캐닝용기
P : 확산오염 범위
M : 분말야금 소재 분말
10 : 용기 본체부
11 : 주입구
20 : 확산 방지부
21 : 시트
22 : 벌크
23 : 조대 입자1a, 1b, 1c: canning container
P: range of diffuse contamination
M: powder metallurgy material powder
10: container body
11: inlet
20: diffusion prevention unit
21: sheet
22: Bulk
23: Coarse Particles
Claims (6)
상기 용기 본체의 내 벽면에 분말야금 소재 분말의 장입 영역을 한정하도록 형성되는 확산 방지부;를 포함하는 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기.a container main body having an accommodation space into which powder metallurgy material powder is charged; and
A canning container for preventing diffusion contamination for hot isostatic pressing powder metallurgy, comprising: a diffusion preventing portion formed on an inner wall of the container body to limit an input region of the powder metallurgy material.
상기 확산 방지부는, 상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조한 벌크 또는 시트로 형성하는 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기.According to claim 1,
The diffusion preventing part is formed of a bulk or a sheet made of the same material as the powder metallurgy material powder.
상기 확산 방지부는, 상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조하고, 상기 분말야금 소재 분말의 평균입자 크기 대비 1.1 내지 1,000배의 평균입자 크기를 갖는 조대 입자로 형성하는 열간 등방압 가압 분말야금용 확산 오염 방지 캐닝용기.According to claim 1,
The diffusion preventing part is made of the same material as the powder metallurgy material powder and is formed of coarse particles having an average particle size of 1.1 to 1,000 times the average particle size of the powder metallurgy material powder. Contamination-resistant canning containers.
상기 용기 본체부의 소재 분말 장입 영역에 분말야금 소재 분말을 장입하는 소재 분말 장입단계; 및
상기 분말야금 소재 분말을 장입한 상기 캐닝용기를 이용하여 열간 등방압 가압 성형 공정을 수행하는 열간 등방압 가압 성형 단계;를 포함하는 확산 오염 방지 캐닝용기를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법.A canning container manufacturing step of forming a diffusion preventing portion on an inner wall of a container body portion of a canning container for hot isostatic pressure molding to limit a charging area of powder metallurgy material powder;
a material powder charging step of charging powder metallurgy material powder into the material powder input region of the container body; and
A hot isostatic pressing step of performing a hot isostatic pressing process using the canning container loaded with the powder metallurgy material powder; hot isostatic pressing using a diffusion contamination prevention canning container.
상기 확산 방지부는,
상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조한 벌크 또는 시트로 형성하는 확산 오염 방지 캐닝용기를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법.According to claim 4,
The diffusion prevention unit,
A hot isostatic pressure powder metallurgy method using a diffusion contamination prevention canning container formed of a bulk or sheet made of the same material as the powder metallurgy material powder.
상기 확산 방지부는,
상기 분말야금 소재 분말과 동일한 소재로 제조한 조대 입자로 형성하고,
상기 조대 입자는, 상기 분말야금 소재 분말의 평균입자 크기 대비 1.1 내지 1,000배의 평균입자 크기를 갖는 확산 오염 방지 캐닝용기를 이용한 열간 등방압 가압 분말야금 방법.According to claim 4,
The diffusion prevention unit,
It is formed of coarse particles made of the same material as the powder metallurgy material powder,
The hot isostatic pressure powder metallurgy method of claim 1 , wherein the coarse particles have an average particle size of 1.1 to 1,000 times the average particle size of the powder metallurgy material powder.
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| JP2011045927A (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | General Electric Co <Ge> | Method and device for hot isostatic pressing of alloyed material |
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- 2021-11-29 KR KR1020210167744A patent/KR102609282B1/en active IP Right Grant
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