KR20230151198A - 금속테두리 기초제품의 제조를 위한 금속분말 사출성형품 시스템 및 이를 이용한 금속테두리 기초제품 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대폰, 스마크키, 리모컨 등과 같은 전자제품의 부품으로 이용되는 금속테두리를 생산하는데 이용되는 금속테두리 기초제품의 제조 방법에 관한 것으로, 금속분말과 바인더를 포함하는 금속분말 바인더 혼합체를 이용하여 제조된 금속분말 사출성형품과 상기 금속분말 사출성형품의 소결시 성형품 측벽이 길이방향으로 축소되지 않도록 고정시켜주는 지지수단을 포함하는 금속분말 사출성형품 시스템을 제공한다. 상기 시스템을 이용하여 제조된 금속테두리 기초제품을 이용함으로써 금속테두리의 대량 생산이 용이하고 생산단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 금속테두리의 제조에 소비되는 금속의 양을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 휴대폰, 스마크키, 리모컨 등과 같은 전자제품의 부품으로 이용되는 금속테두리(프레임)를 생산하는 방법에 관한 것으로, 금속분말을 소결하여 금속테두리를 제조할 수 있도록 새롭게 고안된 금속분말 사출성형품 시스템 및 이를 이용한 금속테두리 기초제품 제조방법에 관한 것이다.
다시 말하면, 본 발명은 종래 금속테두리 제조에는 적용된 적이 없는 소결금속을 이용하여 금속테두리 제품을 생산하기 위한 금속분말 사출성형품 시스템 및 이를 이용한 금속테두리 기초제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소결금속을 이용하여 금속테두리의 생산에 적용될 수 있도록 고안된 새로운 형상과 기능을 가진 금속분말 사출성형품 시스템 및 이를 이용한 금속테두리 기초제품의 제조 방법에 관한 것이다.
금속테두리는 휴대폰, 스마크키, 리모컨 등과 같은 전자제품의 강도를 향상시키고 심미성을 향상시키기 위하여 널리 사용되고 있다.
종래의 금속테두리는 도 1에 나타난 바와 같이 선반 등 각종 장비를 이용하여 금속 덩어리를 절단하고, 깎는 등의 많은 공정(과거 팬택에서는 30개 공정이 요구됨)을 통하여 만들어졌다.
따라서, 종래의 방식은 실제 완제품으로 사용되는 금속 양에 비해 절삭되어 나가는 금속의 양이 많아 원재료의 손실이 많을 뿐만 아니라 생산원가의 대부분을 금속테두리 자체의 금속 가격보다는 가공비가 차지하게 된다.
그러므로 금속 테두리가 가지는 많은 장점에도 불구하고 삼성전자 등과 같은 완제품 업체들은 높은 생산 가격과 수급 상의 문제 등을 이유로 오랜 기간 동안 이를 채택하지 못하였다.
한편, 금속분말 사출성형(Metal Injection Molding; MIM)은 일반적인 플라스틱 사출성형과 분말야금분야에서 개발된 금속분말 소결 기술이 접목되어 만들어진 성형법이다.
금속분말 사출성형은 금속, 세라믹, 초경, 금속간 화합물 등 모든 분말 재료에 의한 3차원 정밀 부품의 제조가 가능하며, 난가공재나 주조 불가재 등과 같이 정밀하고 복잡한 부품을 후가공이 거의 필요 없는 단계까지 성형할 수 있기 때문에 대량 생산이 가능한 장점을 가진다.
하지만 고비중의 금속분말을 사출을 통해 성형하고자 할 때, 금속분말 간의 결합성과 사출 유동성을 부여하기 위해 수지와 왁스 등이 혼합된 바인더를 금속분말과 혼합하여 사용하게 되므로 바인더의 특성에 따라 사출성형품의 성형품질에 영향을 주며, 바인더를 제거하는 탈지공정이 요구되므로 사출성형품으로부터 제조되는 소결품의 품질과 생산성에 많은 영향을 주게 된다.
또한, 소결시 사출성형품의 수축이 발생하므로 금속테두리와 같이 전체 크기에 비하여 두께가 얇고 폭이 작은 부분을 갖는 부품의 경우 소결에 의한 변형 및 파괴가 발생하기 쉬우므로 금속분말 사출성형을 이용하여 금속테두리를 제조하는 것은 시도된 바 없다.
본 발명은 휴대폰, 스마트키 등과 같은 전자제품의 케이스 내에 삽입되는 금속테두리의 제조 방법에 있어서, 종래 기술의 문제점을 해결한 새로운 방식의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 과제는, 금속 덩어리의 절삭 가공을 통해 금속테두리를 만드는 공정은 지극히 노동집약적이고 개별제품을 각각 만드는 방식으로서 대량 생산이 어렵다는 점을 해결하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 종래의 금속테두리 제조는 무수한 개별공정들을 거치므로 시간이 대단히 많이 소요되고 단가가 높다는 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 생산되는 금속테두리의 양에 비해 절삭되어 버려지는 금속의 양이 너무 많은 문제를 해결하는 것이다.
본 발명은 종래에는 전혀 적용된 적이 없는 소결금속을 이용한 전자제품용 금속테두리 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 금속분말 사출성형법을 사용하여 성형된 사출성형품을 소결함으로써 금속테두리 기초제품을 생산하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 사용되는 새로운 형상과 기능을 가진 금속분말 사출성형품 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속분말 사출성형품은 소결후에 금속테두리 기초제품을 형성하는 성형품 측벽 및 상기 성형품 측벽의 길이방향 일단 또는 양단에 연장 형성되는 고정수단을 포함할 수 있다.
상기 성형품 측벽은 2개 이상이 서로 교차하도록 구성될 수 있으며, 상기 고정수단은 소결시 성형품 측벽이 길이방향으로 축소되지 않도록 고정시켜주고 소결후 절단되어 성형품 측벽으로부터 제거가능하게 형성될 수 있다.
금속테두리 기초제품은 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이 전체 크기에 비하여 가늘고 긴 성형품 측벽이 요구되고, 이러한 가늘고 긴 측벽을 금속분말 사출성형품을 소결하여 제조하는 것은 용이하지 않다.
이는 금속분말 사출성형품의 소결시 발생하는 성형품 측벽의 수축에 따라 성형품 측벽에 비틀림 등의 변형과 절단 등의 파괴가 발생하기 때문이다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 소결시 발생하는 성형품 측벽의 변형, 파괴를 방지하고자 성형품 측벽의 일단 또는 양단에 고정수단을 형성하고 상기 고정수단이 별도의 지지수단에 의해 지지, 고정된 상태에서 금속분말 사출성형품을 소결함으로써 성형품 측벽이 소결단계에서 변형, 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 성형품 측벽은 한개 이상의 측벽을 포함하며, 상기 측벽들은 서로 예각, 둔각 또는 직각으로 교차되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 고정수단은 상기 성형품 측벽의 길이 방향으로 양 끝단에 연장 연결된 고정 기부 및 상기 고정기부 내에 형성된 고정부; 또는 성형품 측벽의 끝단에 좌, 우측 어느 하나의 방향 이상으로 형성된 고정가로대; 또는 성형품 측벽의 끝단에서 일측으로 형성된 절곡부를 가지는 끝단 코너 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있으며, 이외 다양한 형태의 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 일방향으로 개방되거나 폐쇄된 형상을 가질 수 있으며, 상기 형상은 ㄴ자형, 세 개의 측벽을 형성하는 ㄷ자형, 4개의 측벽을 형성하는 네모형 중 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 성형품 측벽이 교차되는 부분에 형성된 고정수단이 하나로 각각의 측벽을 고정하도록 하나로 통합되어 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 금속분말 및 바인더를 포함하는 금속분말 바인더 혼합체를 포함한다.
전술한 바와 같이 금속분말 사출성형품을 이용하여 금속테두리를 제조하기 위해서는 소결시 성형품 측벽의 변형 및 파괴를 방지할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 금속분말 사출성형품을 구성하는 금속분말과 바인더를 포함하는 금속분말 바인더 혼합체의 적절한 선택이 요구된다.
즉 요구되는 금속테두리 기초제품의 형상으로 쉽게 성형이 될 수 있고, 상기 성형된 형상이 소결시에도 유지될 수 있는 금속분말 바인더 혼합체가 필요하다.
상기 금속분말은 몰리브덴, 텅스텐 등과 그 합금체; Fe를 주성분으로 하는 합금강; SUS630, SUS316, SUS304과 같은 스테인리스 합금강; 티타늄 및 티타늄 합금체에서 선택된 하나 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 혼합물로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 바인더 혼합체는 금속분말로 수산화티타늄을 포함할 수 있으며, 상기 금속분말 바인더 혼합체는 수소화티타늄 금속분말 45~75 부피%와; 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 25~55 부피%로; 포함될 수 있다. 상기 바인더는 파라핀 왁스 40~60 중량%, 폴리프로필렌 15~30 중량%, 폴리에틸렌 10~30 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 파라핀 왁스 55~60 중량%, 폴리프로필렌 15~20 중량%, 폴리에틸렌 15~20 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 금속분말 바인더 혼합체는 금속분말로 스테인리스 합금강 금속분말을 포함할 수 있으며, 상기 금속분말 바인더 혼합체는 스테인리스 합금강 금속분말 47.5~65 부피%와 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 35~52.5 부피%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 스테인리스 합금강 금속분말이 55~60 부피%; 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 40~45 부피%로 포함될 수 있다. 그리고 상기 바인더는 폴리프로필렌 10~20 중량%, 폴리아세탈 25~35 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%, 파라핀 왁스 45~55 중량% 및 카나우바 왁스 1~10 중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 바인더가 폴리프로필렌 10~15 중량%, 폴리아세탈 25~30중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%, 파라핀 왁스 45~50 중량%, 카나우바 왁스 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 성형품 측벽과 고정수단 사이에 절삭선이 더 포함될 수 있으며, 금속분말 사출성형품을 소결한 다음 상기 절삭선을 따라 고정수단이 제거됨으로써 금속테두리 기초제품의 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품의 고정수단은 비반응성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 비반응성 물질은 고정수단과 지지수단이 소결시 반응하는 것을 방지하여 소결후에 금속테두리 기초제품이 지지수단으로부터 쉽게 분리될 수 있도록 한다.
상기 비반응성 물질은 지지수단 또는 고정수단의 전체 또는 일부분에 비반응성 물질을 포함하는 용액을 바른 후 건조 또는 소결하여 제작될 수 있으며, 상기 비반응성 물질은 세라믹 분말 또는 그래파이트 분말 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 별도의 지지수단에 지지, 고정되어 소결되어 금속테두리 기초제품으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 금속분말 사출성형품의 형상을 설계하는 단계; 상기 형상에 따른 금형을 제작하는 단계; 금속분말 및 바인더를 혼합하여 금속분말 바인더 혼합체를 제조하는 단계; 상기 금속분말 바인더 혼합체를 금속분말 사출성형품의 형상에 맞게 제조된 금형에 사출하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명은 전술한 금속분말 사출성형품을 지지, 고정시킨 상태에서 소결 할 수 있는 지지수단을 포함하는 금속분말 사출성형품 시스템을 제공한다.
상기 지지수단은 금속분말 사출성형품의 고정수단에 결합되어 성형품 측벽이 소결시에 길이방향으로 수축되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 고정수단은 성형품 측벽의 길이 방향으로 양 끝단에 연장 연결된 고정 기부 및 상기 고정기부 내에 형성된 고정부; 또는 성형품 측벽의 끝단에 좌, 우측 어느 하나의 방향 이상으로 형성된 고정가로대; 또는 성형품 측벽의 끝단에서 일측으로 형성된 절곡부를 가지는 끝단 코너 중 하나이며, 상기 지지수단은 상기 고정부에 결합 가능하도록 구성된 하나 이상의 고정핀; 또는 고정가로대에 의해 형성되는 안측 코너 또는 끝단 코너의 안측 코너에 접하는 하나 이상의 코너내측지지물 중의 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 고정수단에 결합 가능하도록 구성된 하나 이상의 고정핀; 또는 고정가로대에 의해 형성되는 안측 코너 또는 끝단 코너의 안측 코너에 접하는 하나 이상의 코너내측지지물은 지지수단에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 고정수단과 지지수단은 소결후 분리가 용이하도록 구성될 수 있다. 즉 상기 고정수단과 지지수단은 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고정부와 고정핀, 고정가로대 또는 끝단 코너와 코너내측지지물은 서로 반응하지 않도록 처리될 수 있으며, 상기 처리는 고정핀 또는 코너내측지지물 전체를 성형품 측벽과 반응하지 않는 비반응 물질로 제작하거나; 고정핀 또는 코너내측지지물 내부에 강성의 금속을 끼우고 그 외부를 성형품 측벽에 대한 비반응 물질로 구성하거나; 고정부 또는 고정가로대 또는 끝단 코너와 고정핀 또는 코너내측지지물이 접촉하는 하나 이상의 접촉면에 비반응 물질이나 용액을 발라 건조 또는 소결하여 제작할 수 있으며, 상기 비반응 물질은 세라믹 분말 또는 그래파이트 분말 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물일 수 있다.
그리고 상기 지지수단 역시 비반응 물질로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품 시스템은 성형품 측벽이 교차되는 중간절곡부; 또는 고정수단이 교차하도록 구성되는 측벽의 중간 코너의 내측면;을 따라 하나 이상의 내부고정지지물이 더 부가될 수 있다.
상기 내부고정지지물은 고정핀 또는 코너내측지지물과 더불어 중간절곡부 또는 중간 코너의 내측면을 부가적으로 지지함으로써 소결시 성형품 측벽이 특정한 방향으로 수축하는 것을 방지하여 다양한 형상의 금속테두리를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품 시스템은 복수의 금속분말 사출성형품을 동시에 지지할 수 있는 지지수단을 포함할 수 있으며, 상기 지지수단은 복수의 금속분말 사출성형품의 고정이 가능하도록 상기 복수의 금속분말 사출성형품의 고정수단을 동시에 고정시키는 수단을 포함할 수 있다.
상기 복수의 금속분말 사출성형품의 고정수단을 동시에 고정시키는 수단은 복수의 금속분말 사출성형품 측벽의 길이 방향으로 양 끝단에 연장 연결된 고정 기부 및 상기 고정기부 내에 형성된 고정부; 또는 성형품 측벽의 끝단에 좌, 우측 어느 하나의 방향 이상으로 형성된 고정가로대; 또는 성형품 측벽의 끝단에서 일측으로 형성된 절곡부를 가지는 끝단 코너 중 선택되는 어느 하나를 고정할 수 있는 상기 복수의 고정부에 결합 가능하도록 구성된 하나 이상의 다연결고정핀; 또는 상기 복수의 고정가로대에 의해 형성되는 안측 코너 또는 끝단 코너의 안측 코너에 접하는 하나 이상의 다연결코너내측지지물; 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 금속분말 사출성형품을 동시에 지지할 수 있는 지지수단은 복수의 금속분말 사출성형품 사이에 배치되는 이격부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 금속분말 사출성형품을 동시에 지지할 수 있는 지지수단은 복수의 금속분말 사출성형품 측벽이 교차되는 중간절곡부 또는 고정수단이 교차하도록 구성되는 측벽의 중간 코너의 내측면을 따라 하나 이상의 다연결내부고정지지물을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 금속분말 사출성형품 시스템은 성형품 측벽의 형상 유지와 처짐을 방지하기 위한 가이드물을 더 포함할 수 있으며, 상기 가이드물은 성형품 측벽의 두께, 폭 방향을 지지함으로써 성형품 측벽의 형상을 다양하게 변경할 수 있도록 한다.
본 발명은 휴대폰, 스마트키 등과 같은 전자제품의 케이스 내에 삽입되는 금속테두리의 제조시 새로운 방법을 제공함으로써 금속테두리의 대량 생산이 용이하고 생산단가를 낮출수 있게 한다. 또한 종래의 금속테두리 제조에 비하여 적은 양의 금속을 사용함으로써 자원을 절약할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 금속테두리 생산공정 사진이다.
도 2a 내지 도 2d는 금속테두리용 금속분말 사출성형품으로부터 제조된 금속테두리 기초제품을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 금속테두리용 금속분말 사출성형품 및 지지수단을 포함하는 금속분말 사출성형품 시스템의 일례를 도시한 것으로, 금속분말 사출성형품의 일측 고정 기부와 그 반대측 고정 기부 및 상기 고정 기부와 닿는 면에 소결 과정에서 고정 기부와 반응하지 않도록 처리된 고정핀, 고정핀을 고정되게 지지하는 지지 수단을 포함하는 금속테두리용 금속분말 사출성형품과 지지수단의 대표적인 4가지 형상을 예시적으로 보여준다.
도 3e는 서로 교차되는 2개 이상의 성형품 측벽을 갖는 ㄷ자형 금속분말 사출성형품에 있어서, 2개의 측벽이 교차하는 부분의 바깥면에 소결시 2개의 측벽이 길이방향으로 수축하는 것을 막아주는 고정기부가 하나로 구성된 실시예이다.
도 3f는 하나의 측벽만으로 구성된 금속테두리 금속분말 사출성형품 사시도이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 다른 실시예로서 2개 이상의 금속분말 사출성형품을 동시에 적층하여 소결할 수 있는 금속분말 사출성형품 시스템들을 나타낸 것이다.
도 5a 및 5e는 본 발명에 따른 고정수단 및 지지수단의 다른 일실시예를 도시한 것이다.
도 5b 내지 도 5d 및 도 6a 내지 6e는 서로 교차하는 성형품 측벽이 2개인 ‘ㄴ’자형, 세개의 측벽인 ‘ㄷ’자형, 4개인 네모형 금속분말 사출성형품에 있어서, 성형품 측벽이 교차되는 중간절곡부 또는 고정수단이 교차하도록 구성되는 측벽의 중간 코너의 내측면을 따라 하나 이상의 내부고정지지물이 더 부가되는 경우를 나타낸다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 고정수단으로 고정가로대와 끝단코너를 구비한 금속분말 사출성형품의 경우 2개 이상의 금속분말 사출성형품을 동시에 적층하여 소결할 수 있는 다양한 금속분말 사출성형품 시스템을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 다른 형태의 금속테두리용 금속분말 사출성형품 시스템으로, 성형품 측벽의 두께, 폭 등의 형상을 다양하게 형성하기 위한 가이드물이 더 포함된 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 금속테두리용 금속분말 사출성형품으로부터 제조된 금속테두리 기초제품을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 금속테두리용 금속분말 사출성형품 및 지지수단을 포함하는 금속분말 사출성형품 시스템의 일례를 도시한 것으로, 금속분말 사출성형품의 일측 고정 기부와 그 반대측 고정 기부 및 상기 고정 기부와 닿는 면에 소결 과정에서 고정 기부와 반응하지 않도록 처리된 고정핀, 고정핀을 고정되게 지지하는 지지 수단을 포함하는 금속테두리용 금속분말 사출성형품과 지지수단의 대표적인 4가지 형상을 예시적으로 보여준다.
도 3e는 서로 교차되는 2개 이상의 성형품 측벽을 갖는 ㄷ자형 금속분말 사출성형품에 있어서, 2개의 측벽이 교차하는 부분의 바깥면에 소결시 2개의 측벽이 길이방향으로 수축하는 것을 막아주는 고정기부가 하나로 구성된 실시예이다.
도 3f는 하나의 측벽만으로 구성된 금속테두리 금속분말 사출성형품 사시도이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 다른 실시예로서 2개 이상의 금속분말 사출성형품을 동시에 적층하여 소결할 수 있는 금속분말 사출성형품 시스템들을 나타낸 것이다.
도 5a 및 5e는 본 발명에 따른 고정수단 및 지지수단의 다른 일실시예를 도시한 것이다.
도 5b 내지 도 5d 및 도 6a 내지 6e는 서로 교차하는 성형품 측벽이 2개인 ‘ㄴ’자형, 세개의 측벽인 ‘ㄷ’자형, 4개인 네모형 금속분말 사출성형품에 있어서, 성형품 측벽이 교차되는 중간절곡부 또는 고정수단이 교차하도록 구성되는 측벽의 중간 코너의 내측면을 따라 하나 이상의 내부고정지지물이 더 부가되는 경우를 나타낸다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 고정수단으로 고정가로대와 끝단코너를 구비한 금속분말 사출성형품의 경우 2개 이상의 금속분말 사출성형품을 동시에 적층하여 소결할 수 있는 다양한 금속분말 사출성형품 시스템을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 다른 형태의 금속테두리용 금속분말 사출성형품 시스템으로, 성형품 측벽의 두께, 폭 등의 형상을 다양하게 형성하기 위한 가이드물이 더 포함된 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 금속테두리용 금속분말 사출성형품이라는 개념과 소결 시간을 종래의 소결금속 제작시보다는 현저히 지연시켜 탈지(Debinding)와 소결(Sintering) 공정에서 손상 없이 길이 방향의 수축율을 최소화시키는 개념을 적용하여 생산된 1개의 측벽으로 된 일자형, 서로 교차되는 2개의 측벽으로 된 ㄴ자형, 서로 교차되는 3개의 측벽으로 된 ㄷ자형, 서로 교차되는 4개의 측벽으로 된 네모형 중 어느 하나의 금속테두리가 만들어지기 전 본 발명이 적용된 금속테두리들의 기초제품들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
여기서, "금속테두리 기초제품"이라 함은 가공을 거쳐 금속테두리가 되기 전 본 발명의 최종제품을 말한다. 금속테두리 기초제품은 소결과정을 거치고 나온 금속분말 사출성형품에서 지지수단에 의해 고정되어 있던 금속분말 사출성형품을 떼어내어 금속분말 사출성형품의 고정수단을 잘라낸 뒤의 제품을 말한다.
도 3a 내지 도 3d는 금속테두리용 금속분말 사출성형품 및 지지수단을 포함하는 금속분말 사출성형품 시스템의 일례를 도시한 것으로, 성형품 측벽의 폭보다 긴 길이 방향 중 어느 하나 이상의 그 길이 방향 일단의 바깥에 연결되어 형성된 일측 고정 기부와 그 반대측 고정 기부를 포함하는 금속분말 사출성형품과 상기 고정 기부와 닿는 면에 소결 과정에서 고정 기부와 반응하지 않도록 처리된 고정핀, 고정핀을 고정되게 지지하는 지지 수단의 대표적인 4가지 형상을 예시적으로 보여준다.
도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 금속분말 사출성형품 시스템은 4측면 중 1측면 이상의 금속테두리 기초제품 제조를 위한 성형품 측벽; 및 상기 각 성형품 측벽이 이후 소결공정에서 길이방향으로 축소되지 못하도록 고정시켜주는 상기 각 성형품 측벽의 길이 방향으로 양 끝단에 연장 연결된 고정 수단을 포함하는 금속분말 사출성형품; 및 각 성형품 측벽이 이후 소결공정에서 길이 방향으로 축소하려는 힘을 버텨낼 수 있도록 상기 고정수단에 체결되는 지지수단;을 포함한다.
상기 고정 수단은 상기 각 성형품 측벽의 길이 방향으로 양 끝단에 연장 연결된 고정 기부와 상기 고정기부 내에 형성된 고정부를 포함하며, 상기 지지수단은 상기 고정부에 체결될 수 있는 고정핀을 포함할 수 있다.
다시 말하면 금속분말 사출성형품은 성형품 측벽 폭보다 긴 길이 방향 중 어느 하나 이상의 그 길이 방향으로 마주보는 끝단의 바깥에 연결되어 형성된 일측 고정 기부와 그 반대측 고정 기부를 가진다. 이 고정 기부는 소결 시 성형품 측벽이 길이 방향으로 줄어들지 못하게 잡아주기 위한 것이다.
즉, 고정 기부의 고정부에 고정핀이 체결됨으로써 금속분말 사출성형품의 성형품 측벽이 지지수단에 의하여 고정되고 소결시에도 금속분말 사출성형품의 성형품 측벽의 형상이 유지될 수 있게 되어 목적하는 바와 같은 치수 및 형상을 가지는 금속테두리 기초제품을 생산할 수 있다.
특히, 도 3b 내지 도 3d를 참조하면, 성형품 측벽은 복수로 구비되어 대략 수직하게 교차될 수 있고, 각각의 측벽의 길이 방향을 따른 양단에는 각각 고정기부가 형성될 수 있다.
도 3e는 금속테두리용 금속분말 사출성형품이 2개 이상의 측벽을 갖는 ㄷ자형에 있어서, 2개의 측벽이 교차하는 부분의 바깥면에 소결시 2개의 측벽이 길이방향으로 수축하는 것을 막아주는 고정기부가 하나로 구성된 실시예이다.
상기 고정수단은 측벽들의 길이방향으로 소결과정에서 축소되지 않도록 유지할 수 있는 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
도 3f는 하나의 측벽만 가진 금속테두리 금속분말 사출성형품 사시도이다.
이하 금속분말 사출성형품을 제조하는데 요구되는 금속분말 바인더 혼합체에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품은 바인더와 금속분말을 포함하는 금속분말 사출성형공법으로 제조될 수 있다.
즉 분말체를 적당한 형상으로 사출 성형하되, 상기 분말체는 세라믹 소결, 금속분말 소결 또는 이들의 혼합체 소결 등이 적용될 수 있다.
금속분말 사출성형품의 제조를 위해서는 상기 분말체 이외에도 금속분말에 유동성을 부여하고 형상을 유지하는 바인더(결합제)가 사용되며 바인더의 주요 성분은 왁스와 다양한 고분자 재료가 사용될 수 있다. 이와 같이 바인더가 사용되는 경우에는 바인더 제거 공정이 추가적으로 수행되어야 함은 물론이다.
상기 금속분말과 바인더가 혼합된 사출성형용 혼합체는 일반 플라스틱용 정밀사출기 등으로 사출성형이 가능하므로 사출기를 이용하여 다양한 형태의 금속분말 사출성형품의 제조가 가능하다.
본 발명에 따른 금속분말은 몰리브덴, 텅스텐 및 그 합금체; Fe를 주성분으로 하는 합금강; SUS630, SUS316, SUS304과 같은 스테인리스 합금강; 티타늄 및 티타늄 합금체에서 선택된 하나 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 혼합물로 구성될 수도 있으며, 바람직하게는 수소화티타늄 또는 스테인리스 합금강이 사용될 수 있다.
상기 바인더로의 왁스 성분으로는 파라핀 왁스, 카나우바 왁스 및 이의 혼합물이 사용될 수 있으며, 이 이외의 다양한 왁스가 사용될 수 있다.
상기 바인더의 고분자 재료로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아세탈, 무정형 폴리알파올레핀 등 및 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.
금속분말 사출성형품을 제조하기 위한 하나의 예시적인 단계는 아래와 같다.
1) 혼련
상기 단계는 금속분말에 바인더를 혼합하는 공정이다. 혼련기를 100~250도로 예열하고 미리 칭량된 금속분말과 바인더를 혼련기에 투입하여 금속분말바인더 혼합체를 제조하는 단계이다. 예를 들면 100~250도까지 바람직하게는 140~170도로 설정된 혼련기 내부에 금속분말과 바인더를 투입 후 혼합하여 주고, 이때 가열된 높은 온도로 인해 바인더는 녹아 분말 사이에 침투하여 반죽이 된다. 이 과정을 약 1~3시간 정도 진행하여 금속분말 사이에 바인더가 균일하게 혼합되도록 하여 금속분말 바인더 혼합체를 제조할 수 있다.
2) 사출
상기 단계는 사출기에 금속분말 바인더 혼합체을 투입하여 노즐을 통해 금형으로 이동시켜 금속분말 사출성형품의 형상을 제조하는 단계이다. 사출기는 재료투입구로 금속분말 바인더 혼합체을 투입시켜 스크류로 재료를 밀어낸다. 이때 스크류의 속도는 20~50m/s이며, 노즐의 온도는 120~150도가 바람직하며 노즐을 통해 나오는 재료는 금형으로 이동하게 되며 금형에서 제품의 형상을 갖추게 된다. 사출시 800~1000kgf 정도의 보압을 가하고 금형온도를 30~50도로 설정하는 것이 바람직하다.
3) 초임계 탈지
상기 단계는 이산화탄소를 확산속도가 높고 표면장력이 낮은 초임계 상태로 만들어 금속분말 사출성형품 내의 왁스를 제거하는 단계이다. 초임계상태의 이산화탄소는 금속분말 사출성형품 내의 미세기공 속으로 빠르게 침투하여 왁스를 후 빠르게 빠져나오므로 효과적인 탈지가 가능하다. 상기 초임계 탈지 단계의 바람직한 예는 200~250bar의 압력과 70~80℃의 온도에서 5~10 시간 동안 진행된다.
4) 열탈지
상기 단계는 탈지 단계를 마친 금속분말 사출성형품에 열을 가하여 바인더 성분의 하나인 고분자 재료를 제거하는 단계이다. 초임계 탈지 단계에서 왁스를 제거한 뒤에 남아있는 바인더 성분인 고분자 재료를 300℃ 이상에서 열을 가하여 완전히 제거 한다. 열탈지 단계의 바람직한 예로는 아르곤 분위기 하에서 300℃에서 30분 유지한 다음 450℃에서 30분 유지한다.
5)소결
상기 단계는 탈지된 금속분말 사출성형품을 900~1600도로 설정된 소결로에서 소결하여 금속테두리 기초제품를 제조하는 단계이다. 상기 범위에서는 금속분말의 소결이 용이하게 진행되며, 소결체의 기계적 강도 및 표면 특성이 우수하다. 소결온도가 900도 미만인 경우 소결체의 표면 특성 및 기계적 물성이 저하되며, 1600도를 초과하여 실시되는 경우 상기 소결체의 기계적 물성이 저하될 수 있다. 상기 소결은 수소 및 아르곤 중 하나 이상을 포함하는 가스 분위기 또는 진공 하에서 이루어질 수 있다. 상기 조건에서 소결시 산소의 유입으로 인한 산화 현상이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품을 제조하기 위한 구체적인 실시예의 하나는 아래와 같다.
금속분말로 스테인리스강의 하나인 SUS316을 사용하고 표 1에 기재된 것과 같은 부피비율로 바인더와 혼련하여 금속분말 바인더 혼합체를 제조한다.
표 1에서 바인더를 구성하는 왁스와 고분자 재료의 조성비는 중량%로, 상기 금속분말 바인더 혼합체를 구성하는 바인더와 금속분말의 조성비는 부피%로 기재한다.
SUS 금속분말 사출성형품의 제조를 위한 금속분말로 그 입자크기가 2~20 ㎛인 금속분말이 사용될 수 있다. 바인더로는 다양한 왁스와 다양한 고분자 재료가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 왁스로 융점이 55~75도이고 밀도가 0.85~0.92인 파라핀 왁스, 카나우바 왁스 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 고분자 재료로는 융점이 140~170도이고 밀도가 1.05~1.20인 폴리아세탈(POM, polyacetal), 융점이 130~165도이고 밀도가 0.85~0.97인 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 융점이 95~135도이고 밀도가 0.91~0.97인 폴리에틸렌(PE, plyethylene), 융점이 90~100도이고 밀도가 0.85~0.92인 무정형 폴리알파올레핀(APAO, amorphous polyalphaolefin) 및 이들 중에서 선택되는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 파라핀 왁스 45~55 중량%, 카나우바 왁스 1~10 중량%, 폴리프로필렌 10~20 중량%, 폴리아세탈 25~35 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 파라핀 왁스 45~50 중량%, 카나우바 왁스 1~5 중량%, 폴리프로필렌 10~15 중량%, 폴리아세탈 25~30중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
상기 고분자 재료로 사용되는 무정형 폴리알파올레핀은 금속분말 혼합체의 결속력을 향상시켜 금속분말 사출성형품의 형태 안정성을 향상시킴으로써 소결시 우수한 금속테두리 기초제품을 얻을 수 있게 한다.
표 1에 따른 조성비를 갖는 금속분말 바인더 혼합체를 금형에 사출하여 도 3d에 도시된 것과 같은 형태의 성형품 측벽 및 고정수단을 가지는 금속분말 사출성형품을 제조하였다. 상기 금속분말 사출성형품은 가로 156mm, 세로 74mm, 두께 9mm의 크기를 가지며 성형품 측벽의 폭은 7mm를 갖는다.
바인더의 조성비 및 상기 바인더와 금속분말의 조성비에 따른 사출 가능 여부를 표 1의 ‘사출성능 평가’에 나타낸다.
‘사출성능 평가’에 기재된 ‘○’는 금속분말 바인더 혼합체가 금속분말 사출성형품의 형태로 안정적으로 성형되는 것을 의미하고, ‘△’는 형상을 유지하지만 내부결함이 발생한 것을의미하며, ‘×’는 금속분말 바인더 혼합체가 금형 내에서 금속분말 사출성형품의 형태를 갖추지 못하는 것을 의미한다.
표 1에서 보는 바와 같이 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 60~40 중량%로 구성된 바인더가 27.5~57.5 부피% 사용되고 금속분말이 42.5~72.5 부피%를 함유하는 금속분말 혼합체가 양호한 사출 성능을 나타낸다.
금속분말이 일정 이상 부피%를 초과하는 경우 금속분말 바인더 혼합체의 유동성이 부족하여 사출기 막힘 현상이 발생하기 쉽고 금형에 쉽게 달라 붙을 수 있다. 그리고 금속분말의 함량이 너무 낮은 경우 유동성이 높아 성형이 이루어지지 않고 금형에 오염이 발생하기 쉽다.
안정적으로 성형된 금속분말 사출성형품을 초임계 탈지, 열탈지 시킨 다음 도 3d에 도시된 바와 같이 지지수단에 고정시킨 다음 소결하여 금속테두리 기초제품을 제조하였다.
특히 본 발명에 따른 소결은 소결로 내에서 약 1300도까지 승온하되, 통상적으로 사용되는 분당 1~5도의 승온 속도 보다 느린 0.5도 이하로 승온 속도로 제어되는 것이 바람직하다. 이는 측벽의 길이 방향을 따라 양단에 형성된 고정 기부가 고정핀에 의해 구속되어 길이 방향의 변형이 억제된 상태에서 소결이 진행되므로 측벽의 길이 방향을 제외한 방향으로의 변형이 유도되는 과정 발생되어 측벽의 파단이 일어나지 않는 적절한 분당 승온 속도가 요구되기 때문이다.
금속분말 바인더 혼합체로부터 제조된 금속분말 사출성형품은 소결시 수축에 따른 변형이 발생하기 쉬우며 변형에 따른 뒤틀림, 절단 등에 의한 제품의 불량이 발생하게 된다. 금속분말 사출성형품을 소결하여 제조된 금속테두리 기초제품의 상태는 표 1의 ‘소결 상태’에 기재된 바와 같다.
‘소결상태’에 기재된 ‘◎’는 금속분말 사출성형품이 금속테두리 기초제품의 형태로 매우 안정적으로 소결 형성된 것을 의미하며, ‘○’는 안정적으로 소결 형성된 것을 의미하며, ‘△’는 다소 변형이 발생한 경우를, ‘×’는 심한 변형으로 인하여 금속테두리 기초제품의 형태를 갖추지 못한 경우를 나타낸다.
표 1에서와 같이 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 60~40 중량%로 구성된 바인더가 35~52.5 부피% 사용되고 금속분말이 47.5~65 부피%를 함유하는 금속분말 바인더 혼합체로부터 제조된 금속분말 사출성형품이 양호한 금속테두리 기초제품으로 소결될 수 있었으며, 특히 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 60~40 중량%로 구성된 바인더가 40~45 부피% 사용되고 금속분말이 55~60 부피%를 함유하는 금속분말 바인더 혼합체로부터 제조된 금속분말 사출성형품이 매우 양호한 금속테두리 기초제품으로 소결될 수 있었다.
상기 바인더로 파라핀 왁스 45~55 중량%, 카나우바 왁스 1~10 중량%, 폴리프로필렌 10~20 중량%, 폴리아세탈 25~35 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%가 사용된 경우 양호한 사출 성능 및 소결 상태를 나타내며, 더욱 바람직하게는 상기 바인더는 파라핀 왁스 45~50 중량%, 카나우바 왁스 1~5 중량%, 폴리프로필렌 10~15 중량%, 폴리아세탈 25~30중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
| 번호 | 금속분말 사출성형용 혼합체(부피%) | 사출성능 평가 | 소결 상태 | |||
| SUS316 | 바인더 | |||||
| 조성비(중량%) | ||||||
| 왁스 | 고분자 재료 | |||||
| 실시예 1 | 40 | 60 | 30 | 70 | × | |
| 실시예 2 | 42.5 | 57.5 | 40 | 60 | ○ | × |
| 실시예 3 | 45 | 55 | 50 | 50 | ○ | × |
| 실시예 4 | 47.5 | 52.5 | 60 | 40 | ○ | ○ |
| 실시예 5 | 50 | 50 | 70 | 30 | × | |
| 실시예 6 | 52.5 | 47.5 | 30 | 70 | × | |
| 실시예 7 | 55 | 45 | 40 | 60 | ○ | ◎ |
| 실시예 8 | 57.5 | 42.5 | 50 | 50 | ○ | ◎ |
| 실시예 9 | 60 | 40 | 60 | 40 | ○ | ◎ |
| 실시예 10 | 62.5 | 37.5 | 70 | 30 | × | |
| 실시예 11 | 65 | 35 | 30 | 70 | × | |
| 실시예 12 | 67.5 | 32.5 | 40 | 60 | ○ | △ |
| 실시예 13 | 70 | 30 | 50 | 50 | ○ | × |
| 실시예 14 | 72.5 | 27.5 | 60 | 40 | ○ | × |
| 실시예 15 | 75 | 25 | 70 | 30 | × | |
| 실시예 16 | 65 | 35 | 60 | 40 | ○ | ○ |
| 실시예 17 | 65 | 35 | 40 | 60 | ○ | ○ |
상기 실시예는 도 3d에 도시된 것과 같은 형태를 가지는 금속테두리 기초제품을 제조하는 방법에 대하여 예시하였으나, 이에 제한되지 않고 본 발명에 따른 형태의 금속테두리 기초제품 뿐만 아니라 다양한 형상, 두께를 가지는 금속테두리 기초제품에 적용될 수 있다.
소결 공정을 거친 금속분말 사출성형품을 지지 수단의 고정핀으로부터 뽑아 분리하고 고정기부를 절삭, 제거하여 도 2a 내지 도 2d와 같은 금속테두리 기초제품을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 금속분말 사출성형품을 제조하기 위한 또 다른 형태의 구체적인 실시예의 하나는 아래와 같다.
금속분말로 입자크기가 5~30㎛인 수소화티타늄을 사용하고 표 2에 기재된 것과 같은 부피비율로 바인더와 혼련하여 금속분말 바인더 혼합체를 제조한다.
티타늄은 비자성체로 낮은 열팽창계수, 우수한 내산화성을 가지고, SUS 합급강, 탄소강 등의 다른 금속재료에 비하여 강도가 우수한 반면에 비중이 낮아 경량의 금속테두리 기초제품을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 반면 고융점, 난가공성 때문에 티타늄을 이용하여 금속테두리를 대량으로 생산하는 것이 어렵다.
특히 금속분말 사출성형법의 적용이 가능한 수소화티타늄은 소결시 탈수소반응에 따른 수축이 더 크게 발생할수 밖에 없어 금속분말 사출성형품을 이용하여 금속테두리를 제조하는 것은 더욱 어렵다.
수소화티타늄을 이용한 금속테두리 기초제품의 제조 과정은 특별히 언급하지 않는 한 전술한 SUS 금속분말을 이용한 경우와 동일하다.
수소화티타늄 금속분말이 사용된 경우의 바람직한 바인더의 조성은 다음과 같다.
바인더로 융점이 55~75도이고 밀도가 0.85~0.92인 파라핀 왁스 40~60 중량%를 포함할 수 있으며, 고분자 재료 성분으로 융점이 130~165도이고 밀도가 0.85~0.97인 폴리프로필렌 15~30 중량%, 융점이 95~135도이고 밀도가 0.91~0.97인 폴리에틸렌 10~30 중량%, 융점이 90~100도이고 밀도가 0.85~0.92인 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 파라핀 왁스 55~60 중량%, 폴리프로필렌 15~20 중량%, 폴리에틸렌 15~20 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
바인더의 조성비 및 상기 바인더와 금속분말의 조성비에 따른 사출 가능 여부를 표 2의 ‘사출성능 평가’에 나타낸다.
표 2에서 보는 바와 같이 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 25~55 부피% 사용되고 금속분말이 45~75 부피%를 함유하는 금속분말 혼합체가 양호한 사출 성능을 나타낸다.
안정적으로 성형된 금속분말 사출성형품을 초임계 탈지, 열탈지 시킨다.
수소화티타늄을 사용한 경우 상기 탈지과정은 수소분위기 하에서 진행되어야 한다. 표 2에 구체적으로 기재하지 않았으나, 안정적으로 성형된 금속분말 사출성형품이라도 수소 분위기 하에서 탈지과정이 진행되지 않고 비수소 분위기에서 탈지과정이 진행되는 경우 소결후 얻어지는 금속테두리 기초제품의 소결상태가 불량해지기 때문이다. 이는 탈지과정에서 수소의 이탈이 발생하여 양호한 상태로 성형된 금속분말 사출성형품도 소결후 그 형태의 변형이 발생하기 때문이다.
탈지과정을 마친 금속분말 사출성형품을 도 3에 도시된 바와 같이 지지수단에 고정시킨 다음 소결하여 금속테두리 기초제품을 제조한다.
특히 본 실시예에 따른 수소화티타늄은 소결시 수소의 이탈이 발생하므로 SUS 금속분말을 사용한 금속분말 성형품에 비하여 더 큰 수축이 발생하게 된다. 따라서 셩형품 측벽과 내측코너지지물이 서로 접촉되도록 배치되는 경우(즉 구속 간격이 0%인 경우) 소결시 성형품 측벽이 뒤틀리거나 균열이 발생하게 된다. 따라서 탈지된 금속분말 사출성형품을 지지수단에 고정시킬 때 성형품 측벽 모서리 내측부분과 내부코너지지물 사이에 일정한 거리를 유지할 필요가 있다.
| 번호 | 금속분말 사출성형용 혼합체(부피%) | 사출성능 평가 | 구속 간격 | 소결 상태 | |||
| 수소화티타늄 | 바인더 | ||||||
| 조성비(중량%) | |||||||
| 왁스 | 고분자 재료 | ||||||
| 실시예 18 | 30 | 70 | 30 | 70 | × | ||
| 실시예 19 | 35 | 65 | 40 | 60 | ○ | 0.5% | × |
| 실시예 20 | 40 | 60 | 50 | 50 | ○ | 1% | × |
| 실시예 21 | 45 | 55 | 60 | 40 | ○ | 1.5% | ○ |
| 실시예 22 | 50 | 50 | 70 | 30 | × | ||
| 실시예 23 | 50 | 50 | 30 | 70 | × | ||
| 실시예 24 | 55 | 45 | 40 | 60 | ○ | 3% | ○ |
| 실시예 25 | 55 | 45 | 50 | 50 | ○ | 3.5% | ○ |
| 실시예 26 | 60 | 40 | 60 | 40 | ○ | 4% | ○ |
| 실시예 27 | 60 | 40 | 70 | 30 | × | ||
| 실시예 28 | 65 | 35 | 30 | 70 | △ | 5% | △ |
| 실시예 29 | 70 | 30 | 40 | 60 | ○ | 4% | ○ |
| 실시예 30 | 70 | 30 | 40 | 60 | ○ | 5.5% | △ |
| 실시예 31 | 75 | 25 | 50 | 50 | ○ | 6% | △ |
| 실시예 32 | 30 | 70 | 60 | 40 | ○ | 0% | × |
| 실시예 33 | 35 | 65 | 70 | 30 | × | ||
| 실시예 34 | 40 | 60 | 30 | 70 | × | ||
| 실시예 35 | 45 | 55 | 40 | 60 | ○ | 1.5% | ○ |
| 실시예 36 | 50 | 50 | 50 | 50 | ○ | 2% | ○ |
| 실시예 37 | 50 | 50 | 60 | 40 | ○ | 2.5% | ○ |
| 실시예 38 | 55 | 45 | 70 | 30 | × | ||
| 실시예 39 | 55 | 45 | 30 | 70 | × | ||
| 실시예 40 | 60 | 40 | 40 | 60 | ○ | 4% | ○ |
| 실시예 41 | 60 | 40 | 50 | 50 | ○ | 4.5% | ○ |
| 실시예 42 | 65 | 35 | 60 | 40 | ○ | 5% | △ |
| 실시예 43 | 70 | 30 | 70 | 30 | △ | 5.5% | △ |
| 실시예 44 | 75 | 25 | 30 | 70 | △ | 6% | △ |
성형품 측벽 모서리 내측부분과 내부코너지지물 사이에 일정한 거리는 구속 간격으로 표시되며, 상기 구속 간격은 성형품 측벽 부분과 내측코너지지물 사이의 거리를 성형품 측벽 부분과 내측코너 지지물사이의 거리방향의 성형품 길이로 나누고 100을 곱한값에 절반값으로 정의된다.
표 2에 나타낸 바와 같이 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 35~55 부피% 사용되고 금속분말이 45~75 부피%를 함유하는 금속분말 사출성형품이 1.5~5.5%의 구속 간격을 가지도록 지지수단에 고정된 경우 원하는 금속테두리 기초제품을 얻을 수 있으며, 특히 구속간격이 1.5~5%인 경우 양호한 형상의 금속테두리 기초제품을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 고정 기부와 고정부 및 고정핀과 지지수단의 다른 실시예에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 고정 기부의 고정부에 체결되는 고정핀은 그 고정핀의 타부분이 고정되는 지지수단을 포함한다. 상기 고정기부 및/또는 고정부와 고정핀은 소결후 분리가 용이하도록 구성될 수 있다. 즉 상기 고정핀은 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 고정핀은 고정기부 및/또는 고정부와 반응하지 않도록 처리될 수도 있다. 고정 기부 및/또는 고정부와 고정핀이 반응되지 않도록 처리되는 것은 고정핀 전체가 고정 기부와 반응하지 않는 비반응 물질로 제작되거나, 고정핀의 외부를 고정부와 반응하지 않는 비반응 물질로 구성하고 내부에 강성의 금속을 끼워 제작하거나, 고정 기부 및/또는 고정부와 고정핀이 체결 시 서로 닿는 어느 한 면 이상에 비반응 물질이나 용액을 발라 건조 또는 소결하여 제작할 수 있다. 상기 비반응 물질은 세라믹 분말 또는 그래파이트 분말 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물일 수 있다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시예로서 2개 이상의 금속분말 사출성형품을 동시에 적층하여 동시에 소결할 수 있는 금속분말 사출성형품 시스템들을 나타낸 것이다.
도 4a를 참조하면, 복수의 지지 수단을 관통하는 다연결 고정핀에 의해 각각의 지지 수단에 배치된 금속분말 사출성형품의 고정부가 관통되어 결합되어 고정될 수 있다. 다시 말해, 지지 수단이 복수로 구비되어 두께 방향을 따라 적층되도록 결합될 수 있으므로 여러 개의 금속테두리 기초제품을 동시에 생산할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 높이 방향을 따라 인접하는 고정기부 사이에 이격부재가 배치됨으로써 두께 방향을 따라 인접한 고정기부가 이격된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
이때, 금속분말 사출성형품 시스템은 다수의 금속분말 사출성형품을 적층하고 다수의 금속분말 사출성형품의 고정기부의 고정부를 동시에 관통하는 다연결 고정핀과 다연결 고정핀이 고정되게 지지하는 지지 수단 및 소결 공정에서 각 적층된 금속분말 사출성형품들 간에 반응이 일어나지 않도록 하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 다연결 고정핀을 고정되게 지지하는 지지수단은 금속분말 사출성형품들 사이에 위치하여 다연결 고정핀이 관통하도록 구성되며, 세라믹, 그래파이트 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물로 된 판일 수 있으며, 이외에도 세라믹, 그래파이트 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물로 된 분말이나 용액을 발라 건조 또는 소결하여 제조된 수단일 수 있다.
도 4c를 참조하면, 지면에 대하여 수직하게 배치되되 상호 평행하게 이격되어 배치되는 한 쌍의 지지 수단 및 지지 수단의 두께 방향을 따라 결합되는 다연결 고정핀이 구비될 수 있다. 즉, 복수의 고정기부의 각각의 고정부가 다연결 고정핀에 매달린 상태로 지면과 수직하게 적층되는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 인접하는 고정 기부의 고정부 간의 접촉된 상태에서 반응이 일어나지 않도록 인접하는 고정부 사이마다 이격 부재가 개재될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 금속분말 사출성형품 시스템에 있어서 그 고정수단 및 지지수단에 대한 다른 실시예를 설명한다.
도 5a에 다른 형태를 가지는 고정수단 및 지지수단의 일실시예를 도시하였다.
상기 고정수단은 성형품 측벽의 끝단에 좌, 우측 어느 하나의 방향 이상으로 형성된 고정가로대로 구성되거나 성형품 측벽의 끝단에서 일측으로 형성된 절곡부를 가지는 끝단 코너의 형상으로 구성될 수 있다.
그리고 지지수단은 성형품 측벽과 고정가로대에 의해 형성되는 안측 코너 또는 끝단 코너의 안측 코너에 접하는 하나 이상의 코너내측지지물을 포함할 수 있으며, 상기 코너내측지지물은 지지수단에 결합 고정될 수 있다. 그리고 상기 코너내측지지물은 고정가로대 및 끝단 코너의 측벽에 면접촉이 되도록 다양한 형상으로 구성될 수 있다.(도 5a, 5d 참조)
도 5a는 금속분말 사출성형품 측벽의 끝단에 접하여 끝단으로부터 좌측과 우측 어느 하나 이상의 방향으로 뻗은 고정가로대 또는 끝단 코너를 상기 성형품의 일부로 형성하고, 상기 성형품 측벽과 고정가로대 또는 끝단 코너에 의해 형성되는 안측 코너에 맞춰 그 코너에 접하는 코너내측지지물이 하나 이상 더 부가되고 코너내측지지물은 상기 지지수단에 체결되어 고정된 실시예를 나타낸다. 여기서, 코너내측지지물과 고정가로대 및/또는 끝단코너는 각각의 성형품 측벽이 이후 소결공정에서 길이 방향으로 축소되지 못하도록 성형품의 양단을 고정시키는 역할을 한다.
코너내측지지물은 소결과정에서 금속분말 사출성형품과 반응하는 것을 방지하기 위하여 비반응성 물질로 구성되거나, 고정가로대 또는 끝단 코너와 코너내측지지물의 접촉면이 서로 반응하지 않도록 처리될 수 있으며, 상기 처리 방법은 전술한 바와 같다.
도 5e에 도시된 것과 같이 금속분말 사출성형품의 측벽의 일단에 구비된 고정수단은 필요에 따라 일측은 고정부를 구비한 고정기부로 타측은 고정가로대 또는 끝단 코너로 구성될 수 있으며, 상기 고정수단의 종류에 따라 지지수단 역시 고정핀 또는 코너내측구조물로 구성될 수 있다.
도 5b 내지 도 5d 및 도 6a 내지 6e를 참조하면, 성형품 측벽이 2개인 ‘ㄴ’자형, 세개의 측벽인 ‘ㄷ’자형, 4개의 측벽인 네모형 중 어느 하나의 형상으로 이루어지는 경우 상기 측벽이 교차되는 중간절곡부 또는 고정수단이 교차하도록 구성되는 측벽의 중간 코너의 내측면을 따라 하나 이상의 내부고정지지물이 더 부가될 수 있으며 상기 내부고정지지물은 지지 수단에 체결되어 고정될 수 있다. 상기 내부고정지지물은 고정수단과 더불어 소결과정에서 측벽의 길이방향으로 축소되는 경향을 방지하는 역할을 한다.
상기 내부고정지지물은 금속분말 사출성형품의 형상 및 크기에 다양한 크기 및 형상으로 구성될 수 있으며, 소결시 금속분말 사출성형품과 반응하는 것을 방지하기 위하여 코너내측지지물과 같은 방식으로 비반응성 물질을 포함하거나 비반응성을 가지도록 처리될 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 고정수단으로 고정가로대와 끝단 코너를 구비한 금속분말 사출성형품의 경우 2개 이상의 금속분말 사출성형품을 동시에 적층하여 제작할 수 있는 다양한 금속분말 사출성형품 시스템을 나타낸 것이다.
도 7a는 복수의 금속분말 사출성형품 사이에 판상의 지지수단이 배치되고 상기 지지수단을 관통하여 다연결코너내측지지물 및 다연결내부고정지지물이 배치된 금속분말 사출성형품 시스템을 나타낸다. 상기 다연결코너내측지지물 및 다연결내부고정지지물은 금속분말 사출성형품의 고정가로대 및 중간절곡부에 결합된다. 상기 지지 수단은 상기 금속분말 사출성형품들 사이에 위치하는 세라믹, 그래파이트 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물을 포함하는 판일 수 있다.
도 7b는 적층된 금속분말 사출성형품이 다연결 코너내측지지물에 고정되고 각 성형품들 사이에 이격부재가 삽입되어 금속분말 사출성형품들이 서로 분리되어 성형될 수 있도록 하는 실시예이다. 상기 이격부재는 다양한 형태로 구성될 수 있으며 상기 이격부재는 상기 금속분말 사출성형품들 사이에 위치하여 상기 다연결 코너내측지지물과 금속분말 사출성형품들을 분리 지지할 수 있는 판을 포함할 수 있으며, 상기 판은 세라믹, 그래파이트 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물일 수 있다.
도 7c는 또 다른 복수의 금속분말 사출성형품들을 적층하는 실시예로서 양쪽에 판상의 지지수단을 사용하면서 내측에 다수의 금속분말사출 성형품들을 적층하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 7a 내지 도 7c는 예시적인 실시예들로서 다양한 형태로 응용될 수 있다.
도 7d는 도 7c의 부분 상세도이다.
본 발명에 따른 다른 형태의 금속테두리용 금속분말 사출성형품 시스템을 도 8에 나타내었다. 도시된 바와 같이 금속테두리용 금속분말 사출성형품 시스템은 성형품 측벽의 두께, 폭 등의 형상을 다양하게 형성하기 위한 가이드물을 더 포함할 수 있으며 도 8에 도시된 가이드물은 성형품 측벽의 두께 및 폭 방향을 지지함으로써 소결시 두께가 얇은 부분이 형성되도록 돕는 역할을 하며, 상기 가이드물의 사용으로 인하여 금속테두리 기초제품의 형상을 다양하게 변경할 수 있어 다양한 형상을 가지는 금속테두리의 제조가 가능하다.
상기 가이드물 역시 소결시 금속분말 사출성형품과 반응이 일어나지 않도록 구성되어야 하며 이러한 방법으로는 상술한 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 금속테두리 기초제품 제조 방법은 금속분말 사출성형품에 있어서 폭보다 긴 길이 방향 중 어느 하나 이상의 그 길이 방향으로 마주보는 끝단의 바깥에 연결되어 형성된 일측 고정수단 그 반대측에 형성된 고정수단을 구비하고 소결 과정에서 고정수단과 반응하지 않도록 처리된 지지수단을 이용하여 소결 공정 중에 발생하는 길이 변형을 최소화하여 치수 정밀도가 우수한 금속테두리 제품을 안정적으로 제조할 수 있다.
이로 인하여 후가공의 양을 획기적으로 줄여 목적하는 형상의 금속테두리 제품을 제조할 수 있으므로, 금속테두리 제품의 제조 공정 시간과 비용을 크게 절약할 수 있고, 대량 생산이 가능해진다.
이상과 같이 본 발명에 따른 금속테두리 기초제품 제조 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.
100, 200, 300, 700, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500: 측벽
110, 1110, 1210, 1310, 1410: 고정 수단
111, 1111, 1211, 1311, 1411 : 고정 기부
112, 1112, 1212, 1312, 1412: 고정부
113, 1113, 1213, 1313, 1413: 고정핀
114, 214, 314, 414, 614, 714, 814, 1214: 지지 수단
119, 219, 220, 319, 320, 419, 420, 719, 720: 고정 가로대
120: 다연결고정핀
130, 700a, 719, 745: 이격부재
140, 141, 142, 143, 240, 241, 244, 243, 340, 341, 344, 345, 440, 441, 444, 445, 740, 741, 744, 743, 1140, 1141, 1144, 1145, 1240, 1241, 1243, 1244, 1340, 1341, 1343, 1344, 1441, 1441, 1443, 1444, 1540, 1541, 1544, 1543: 코너내측지지물 또는 다연결코너내측지지물
150, 1500a: 가이드물
170: 중간코너
180: 끝단코너
201, 301, 302, 401, 402, 701: 중간 절곡부
242, 342, 343, 442, 443, 742, 1040, 1142, 1143, 1242, 1342, 1442: 내부고정지지물 또는 다연결내부고정지지물
301: 절삭선
110, 1110, 1210, 1310, 1410: 고정 수단
111, 1111, 1211, 1311, 1411 : 고정 기부
112, 1112, 1212, 1312, 1412: 고정부
113, 1113, 1213, 1313, 1413: 고정핀
114, 214, 314, 414, 614, 714, 814, 1214: 지지 수단
119, 219, 220, 319, 320, 419, 420, 719, 720: 고정 가로대
120: 다연결고정핀
130, 700a, 719, 745: 이격부재
140, 141, 142, 143, 240, 241, 244, 243, 340, 341, 344, 345, 440, 441, 444, 445, 740, 741, 744, 743, 1140, 1141, 1144, 1145, 1240, 1241, 1243, 1244, 1340, 1341, 1343, 1344, 1441, 1441, 1443, 1444, 1540, 1541, 1544, 1543: 코너내측지지물 또는 다연결코너내측지지물
150, 1500a: 가이드물
170: 중간코너
180: 끝단코너
201, 301, 302, 401, 402, 701: 중간 절곡부
242, 342, 343, 442, 443, 742, 1040, 1142, 1143, 1242, 1342, 1442: 내부고정지지물 또는 다연결내부고정지지물
301: 절삭선
Claims (25)
1 측면 이상을 구비한 금속테두리 기초제품 제조를 위한 성형품 측벽 및 상기 성형품 측벽의 길이방향 일단 또는 양단에 연장 형성되어 소결시 성형품 측벽이 길이방향으로 축소되지 않도록 고정시켜주고 소결후 절단되어 성형품 측벽으로부터 제거가능하게 형성되는 고정수단을 포함하는 금속분말 사출성형품; 및 상기 고정수단에 결합되어 성형품 측벽이 소결시 길이방향으로 축소되는 것을 방지하는 지지수단;을 포함하는 금속분말사출성형품 시스템에 있어서, 상기 금속분말 사출성형품은 금속분말 45~75 부피% 및 바인더 25~55 부피%를 포함하는 금속분말 바인더 혼합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 1에 있어서, 금속분말은 몰리브덴, 텅스텐 및 그 합금체; Fe를 주성분으로 하는 합금강; SUS630, SUS316, SUS304와 같은 스테인리스 합금강; 티타늄 및 티타늄 합금체에서 선택된 하나 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 금속분말 바인더 혼합체는 금속분말로 수소화티타늄 45~75 부피%와; 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 25~55 부피%로; 포함된 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 바인더는 파라핀 왁스 40~60 중량%, 폴리프로필렌 15~30 중량%, 폴리에틸렌 10~30 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 바인더는 파라핀 왁스 55~60 중량%, 폴리프로필렌 15~20 중량%, 폴리에틸렌 15~20 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 3 내지 5에 있어서, 지지수단과 금속분말 사출성형품의 구속간격이 1.5~5.5%로 구성된 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 금속분말 바인더 혼합체는 스테인리스 합금강 금속분말 47.5~65 부피%와; 왁스 40~60 중량%와 고분자 재료 40~60 중량%로 구성된 바인더가 35~52.5 부피%로; 포함되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 7에 있어서, 금속분말은 SUS를 포함하며; 바인더로, 폴리프로필렌 10~20 중량%, 폴리아세탈 25~35 중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~10 중량%, 파라핀 왁스 45~55 중량% 및 카나우바 왁스 1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 7에 있어서, 바인더는 폴리프로필렌 10~15 중량%, 폴리아세탈 25~30중량%, 무정형 폴리알파올레핀 1~5 중량%, 파라핀 왁스 45~50 중량%, 카나우바 왁스 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형품 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 고정수단은 상기 성형품 측벽의 길이 방향으로 양 끝단에 연장 연결된 고정 기부 및 상기 고정 기부 내에 형성된 고정부; 또는 성형품 측벽의 끝단에 좌, 우측 어느 하나의 방향 이상으로 형성된 고정가로대; 또는 성형품 측벽의 끝단에서 일측으로 형성된 절곡부를 가지는 끝단 코너 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 지지수단은 상기 고정부에 결합 가능하도록 구성된 하나 이상의 고정핀; 또는 고정가로대에 의해 형성되는 안측 코너 또는 끝단 코너의 안측 코너에 접하는 하나 이상의 코너내측지지물 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 고정부와 고정핀; 및 고정가로대 또는 끝단 코너와 코너내측지지물은 서로 반응하지 않도록 처리되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 12에 있어서, 고정부와 고정핀; 및 고정가로대 또는 끝단 코너와 코너내측지지물은 서로 반응하지 않도록 처리되는 것은
(a) 상기 고정핀 및 코너내측지지물 전체가 상기 고정부 및 고정가로대 또는 끝단 코너와 반응하지 않는 비반응 물질로 제조되거나,
⒝ 상기 고정핀 및 코너내측지지물 외부에 상기 고정부 및 고정가로대 또는 끝단 코너와 반응하지 않는 비반응 물질을 배치하거나,
⒞ 상기 고정핀 및 코너내측지지물과 상기 고정부 및 고정가로대 또는 끝단 코너의 체결시 서로 닿는 어느 한 면 이상에 비반응 물질이나 용액을 발라 건조 또는 소결하여 제조되는 것을 특징으로하는 금속분말사출성형품 시스템.
(a) 상기 고정핀 및 코너내측지지물 전체가 상기 고정부 및 고정가로대 또는 끝단 코너와 반응하지 않는 비반응 물질로 제조되거나,
⒝ 상기 고정핀 및 코너내측지지물 외부에 상기 고정부 및 고정가로대 또는 끝단 코너와 반응하지 않는 비반응 물질을 배치하거나,
⒞ 상기 고정핀 및 코너내측지지물과 상기 고정부 및 고정가로대 또는 끝단 코너의 체결시 서로 닿는 어느 한 면 이상에 비반응 물질이나 용액을 발라 건조 또는 소결하여 제조되는 것을 특징으로하는 금속분말사출성형품 시스템.
청구항 13에 있어서, 상기 비반응성 물질은 세라믹 분말 또는 그래파이트 분말 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물인 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 1 또는 10에 있어서, 상기 성형품 측벽과 고정수단 사이에 절삭선이 더 포함된 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 성형품 측벽은 한 개의 측벽으로 구성된 일자형, 2개의 측벽으로 구성된 ㄴ자형, 세 개의 측벽을 형성하는 ㄷ자형, 4개의 측벽을 형성하는 네모형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 16에 있어서, 상기 성형품 측벽은 2개의 측벽으로 구성된 ㄴ자형, 세 개의 측벽을 형성하는 ㄷ자형, 4개의 측벽을 형성하는 네모형 중 어느 하나이며, 상기 교차되는 성형품 측벽 부분에 형성된 고정수단이 하나로 각각의 측벽을 고정하도록 하나로 통합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 11에 있어서, 금속분말 사출성형품은 복수의 지지수단 상에 다수개 적층되고, 상기 고정핀 및 코너내측지지물이 상기 지지수단을 관통하여 배치되어 상기 복수개의 금속분말 사출성형품의 고정부 또는 고정가로대 또는 끝단 코너를 관통하여 결합될 수 있는 다연결고정핀 또는 다연결코너내측지지물로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 11에 있어서, 금속분말 사출성형품은 이격부재에 의하여 분리된 상태로 다수개 척층되고, 지지수단 상에 고정된 고정핀 및 코너내측지지물이 상기 복수개의 금속분말 사출성형품의 고정부 또는 고정가로대 또는 끝단 코너를 관통하여 결합될 수 있는 다연결고정핀 또는 다연결코너내측지지물로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 지지수단은 2개가 서로 마주보며 세워진 형태로 배치되며, 상기 지지수단 사이에 금속분말 사출성형품이 이격부재에 의하여 복수개 분리 배치되고 상기 두 개의 지지수단을 통하여 고정되는 고정핀 및 코너내측지지물이 상기 복수개의 금속분말 사출성형품의 고정부 또는 고정가로대 또는 끝단 코너를 관통하여 결합될 수 있는 다연결고정핀 또는 다연결코너내측지지물로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 18 내지 20에 있어서, 상기 지지수단, 이격부재, 다연결고정핀 또는 다연결코너내측지지물은 성형품 측벽과 반응하지 않는 비반응성 물질로 제조되거나 비반응성 물질로 처리된 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 21에 있어서, 상기 비반응성 물질은 세라믹 분말 또는 그래파이트 분말 중 어느 하나이거나 둘 이상의 결합물인 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 1에 있어서 금속분말 사출성형품 시스템은 성형품 측벽의 내측면, 외측면, 내외측면, 폭 방향 또는 두께 방향 중 어느 하나 이상을 지지하는 가이드물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
청구항 23에 있어서, 가이드물은 성형품 측벽과 반응하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 사출성형품 시스템.
금속분말 사출성형품의 형상을 설계하는 단계;
상기 형상에 따른 금형을 제작하는 단계;
금속분말 및 바인더를 혼합하여 금속분말 바인더 혼합체를 제조하는 단계-상기 금속분말 45~75 부피% 및 바인더 22~55 부피%를 포함하며;
상기 금속분말 혼합체를 금속분말 사출성형품의 형상에 맞게 제조된 금형에 사출하는 단계-상기 금속분말 사출성형품은 4 측면 중 1 측면 이상의 휴대폰 금속테두리 제조를 위한 성형품 측벽 및 상기 성형품 측벽의 길이방향 일단 또는 양단에 연장 형성되어 소결시 성형품 측벽이 길이방향으로 축소되지 않도록 고정시켜주고 소결후 절단되어 성형품 측벽으로부터 제거가능하게 형성되는 고정수단을 포함하며;
상기 금속분말 사출성형품을 탈지 한 후 상기 고정수단에 결합되어 성형품 측벽이 소결시 길이방향으로 축소되는 것을 방지하는 지지수단 상에 고정시킨 다음 소결하는 단계;
금속테두리 기초제품을 지지수단으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 금속테두리 기초제품 제조방법.
상기 형상에 따른 금형을 제작하는 단계;
금속분말 및 바인더를 혼합하여 금속분말 바인더 혼합체를 제조하는 단계-상기 금속분말 45~75 부피% 및 바인더 22~55 부피%를 포함하며;
상기 금속분말 혼합체를 금속분말 사출성형품의 형상에 맞게 제조된 금형에 사출하는 단계-상기 금속분말 사출성형품은 4 측면 중 1 측면 이상의 휴대폰 금속테두리 제조를 위한 성형품 측벽 및 상기 성형품 측벽의 길이방향 일단 또는 양단에 연장 형성되어 소결시 성형품 측벽이 길이방향으로 축소되지 않도록 고정시켜주고 소결후 절단되어 성형품 측벽으로부터 제거가능하게 형성되는 고정수단을 포함하며;
상기 금속분말 사출성형품을 탈지 한 후 상기 고정수단에 결합되어 성형품 측벽이 소결시 길이방향으로 축소되는 것을 방지하는 지지수단 상에 고정시킨 다음 소결하는 단계;
금속테두리 기초제품을 지지수단으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 금속테두리 기초제품 제조방법.
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|---|---|---|---|
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| US18/521,392 US20240149338A1 (en) | 2021-06-10 | 2023-11-28 | Metal powder injection molding product for metallic frame, the system comprising the metal powder injection molding product and the manufacturing method using the system |
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| JPH05171218A (ja) | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Toyota Motor Corp | 中空部を有する焼結チタン合金部材の製造方法 |
| KR970002093A (ko) | 1995-06-21 | 1997-01-24 | 다카노 야스아키 | 액체연료 연소장치 |
| KR20050059280A (ko) | 2002-10-29 | 2005-06-17 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | 금속 분말 사출 성형 재료 및 금속 분말 사출 성형 방법 |
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2022
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05171218A (ja) | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Toyota Motor Corp | 中空部を有する焼結チタン合金部材の製造方法 |
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| KR20050059280A (ko) | 2002-10-29 | 2005-06-17 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | 금속 분말 사출 성형 재료 및 금속 분말 사출 성형 방법 |
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