KR20240012767A - Mixed powder for powder metallurgy and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분말야금용 혼합분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말은, 혼합분말 전체 중량에 대하여 크롬 1.0 내지 10%, 탄소 1.0 내지 4.3%, 인 0.1 내지 1.0%, 윤활제 0.1 내지 2.0% 및 잔부 철을 포함한다. The present invention relates to mixed powder for powder metallurgy and a method for producing the same.
The mixed powder for powder metallurgy according to an embodiment of the present invention contains 1.0 to 10% chromium, 1.0 to 4.3% carbon, 0.1 to 1.0% phosphorus, 0.1 to 2.0% lubricant, and the balance iron, based on the total weight of the mixed powder.
Description
본 발명은 분말야금용 혼합분말 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to mixed powder for powder metallurgy and a method for producing the same.
분말야금은 복잡한 형상의 부품 성형, 합금설계의 용이성, 간단한 제조 공정 등의 장점으로 인해, 다양한 산업 분야에서 사용되는 기술로써, 최근 설비의 자동화와 탄소중립 등의 이유로 점차 확대되고 있는 실정이다.Powder metallurgy is a technology used in various industrial fields due to its advantages such as forming parts of complex shapes, ease of alloy design, and simple manufacturing process, and is gradually expanding due to recent equipment automation and carbon neutrality.
그러나 일반적으로 분말야금에 의해 제조된 제품은 금속의 용해, 주조, 가공 등에 의해 제조되는 제품보다 물리적으로 열악하기 때문에 분말야금 제품의 확대에 장애가 되고 있으며, 분말야금 제품의 물리적인 특성(밀도, 경도)을 높이기 위한 노력이 끊임없이 진행되고 있다.However, in general, products manufactured by powder metallurgy are physically inferior to products manufactured by melting, casting, or processing metals, which is an obstacle to the expansion of powder metallurgy products, and the physical properties (density, hardness, etc. ) Efforts to increase are constantly underway.
일반적으로 물리적인 특성을 높이는 방법으로, 기저 분말의 합금화 또는 경도가 높은 분말들을 혼합하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 성형 압력을 높이거나, 혼합 후 분말의 편석이 발생하는 문제가 있다. 또한 원재료 비용의 상승으로 산업적으로 사용이 어렵다.Generally, methods to increase physical properties include alloying the base powder or mixing powders with high hardness. However, these methods have the problem of increasing the molding pressure or causing segregation of the powder after mixing. In addition, it is difficult to use industrially due to the increase in raw material costs.
또한 높은 압력으로 성형하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 금형의 파손으로 인해 금형 수명 단축과 많은 불량률을 발생시키며, 높은 온도에서 소결하는 방법은 유지비용의 증가와 수축률 제어가 어려워 칫수 정밀도를 높이기 어렵다. 따라서 이러한 방법들은 제품의 제조 비용을 높이는 단점을 가지고 있다.There is also a method of molding at high pressure, but this method shortens the life of the mold and causes a high defect rate due to damage to the mold, and the method of sintering at high temperature increases maintenance costs and makes it difficult to control shrinkage, making it difficult to increase dimensional precision. Therefore, these methods have the disadvantage of increasing the manufacturing cost of the product.
선행기술문헌인 한국 등록특허공보 제10-1856387호는 다양한 윤활제와 온간 성형을 통한 방법을 이용하여 성형 압력을 감소시키고 금형의 수명을 높이는 방법을 제시하고 있다. Korean Patent Publication No. 10-1856387, a prior art document, proposes a method of reducing molding pressure and increasing the life of the mold by using various lubricants and a method of warm molding.
본 발명은 소결체의 물리적 특성이 우수한 분말야금용 혼합분말 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a mixed powder for powder metallurgy with excellent physical properties of the sintered body and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 소결체의 소결 밀도가 7.4 g/cm3 이상, 로크웰 경도(Rockwell hardness) C스케일이 45 이상을 가질 수 있다. In addition, in the present invention, the sintered body may have a sintering density of 7.4 g/cm 3 or more and a Rockwell hardness C scale of 45 or more.
또한, 복잡한 형상의 제품을 제조할 수 있고, 제조가 용이하다. Additionally, products of complex shapes can be manufactured and are easy to manufacture.
본 발명의 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말은, 혼합분말 전체 중량에 대하여 크롬 1.0 내지 10%, 탄소 1.0 내지 4.3%, 인 0.1 내지 1.0%, 윤활제 0.1 내지 2.0% 및 잔부 철을 포함한다. The mixed powder for powder metallurgy according to an embodiment of the present invention contains 1.0 to 10% chromium, 1.0 to 4.3% carbon, 0.1 to 1.0% phosphorus, 0.1 to 2.0% lubricant, and the balance iron, based on the total weight of the mixed powder.
또한, 혼합분말 전체 중량에 대하여 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, the mixed powder may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말은, 기저분말, 상기 기저분말의 표면의 일부에 배치된 기능성분말 및 상기 기저분말의 표면의 일부에 배치된 윤활제를 포함한다. A mixed powder for powder metallurgy according to another embodiment of the present invention includes a base powder, a functional powder disposed on a portion of the surface of the base powder, and a lubricant disposed on a portion of the surface of the base powder.
상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10% 및 잔부 철을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 상기 혼합분말 전체에 포함된 탄소의 함량이 1 내지 4.3% 및 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 탄소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2.0%이다. The base powder contains 1 to 10% of chromium and the remaining iron based on the total weight of the mixed powder, and the functional powder has a carbon content of 1 to 4.3% based on the total weight of the mixed powder. It contains at least one of carbon and phosphorus so that the phosphorus content contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0%, and the content of the lubricant is 0.1 to 2.0% based on the total weight of the mixed powder.
상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. The base powder may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight of the mixed powder. In another embodiment, the functional powder may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight of the mixed powder.
또한, 상기 기저분말은 탄소 1.0% 미만 및 인 0.1 내지 1.0% 미만 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.Additionally, the base powder may further include at least one of less than 1.0% carbon and 0.1 to 1.0% phosphorus.
본 발명의 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말의 제조방법은 기저분말, 기능성분말 및 윤활제를 혼합하고 교반하는 단계를 포함한다. The method for producing mixed powder for powder metallurgy according to an embodiment of the present invention includes mixing and stirring base powder, functional powder, and lubricant.
일 실시 예에서, 상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10% 및 잔부 철을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 상기 혼합분말 전체에 포함된 탄소의 함량이 1 내지 4.3% 및 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 탄소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2.0%일 수 있다. In one embodiment, the base powder contains 1 to 10% of chromium and the balance iron based on the total weight of the mixed powder, and the functional powder has a content of carbon contained in the entire mixed powder based on the total weight of the mixed powder. It contains at least one of carbon and phosphorus so that the content of phosphorus contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0%, and the content of the lubricant may be 0.1 to 2.0% based on the total weight of the mixed powder. there is.
상기 기저분말은 탄소 1.0% 미만 및 인 1.0% 미만 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. The base powder may further contain at least one of less than 1.0% carbon and less than 1.0% phosphorus.
상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The base powder may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight of the mixed powder. In another embodiment, the functional powder may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight of the mixed powder.
본 발명의 실시 예를 따르는 소결체는 앞서 설명한 분말야금용 혼합분말을 소결하여 제조된 것으로서, 소결 밀도가 7.4g/cm3 이상이고, 로크웰 경도(Rockwell hardness) C스케일이 45 이상을 가질 수 있다. The sintered body according to an embodiment of the present invention is manufactured by sintering the mixed powder for powder metallurgy described above, and may have a sintered density of 7.4 g/cm 3 or more and a Rockwell hardness C scale of 45 or more.
본 발명의 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말 및 그 제조방법은 소결체의 물리적 특성이 우수하다.The mixed powder for powder metallurgy and its manufacturing method according to the embodiment of the present invention have excellent physical properties of the sintered body.
또한, 본 발명은 소결체의 소결 밀도가 7.4 g/cm3 이상, 로크웰 경도(Rockwell hardness) C스케일이 45 이상을 가질 수 있다. In addition, in the present invention, the sintered body may have a sintering density of 7.4 g/cm 3 or more and a Rockwell hardness C scale of 45 or more.
또한, 복잡한 형상의 제품을 제조할 수 있고, 제조가 용이하다. Additionally, products of complex shapes can be manufactured and are easy to manufacture.
도 1 내지 도 4는 각각 실시 예1 내지 4에서 제조한 분말야금용 혼합분말의 SEM 사진이다.Figures 1 to 4 are SEM photographs of mixed powders for powder metallurgy prepared in Examples 1 to 4, respectively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Additionally, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the relevant technical field. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation, and elements indicated by the same symbol in the drawings are the same elements. In addition, the same symbols are used throughout the drawings for parts that perform similar functions and actions. In addition, throughout the specification, “including” a certain element means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본 발명의 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말은, 혼합분말 전체 중량에 대하여 크롬(Cr) 1.0 내지 10%, 탄소(C) 1.0 내지 4.3%, 인(P) 0.1 내지 1.0%, 윤활제 0.1 내지 2.0% 및 잔부 철(Fe)을 포함한다. 또한, 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다. 또한, 혼합분말 전체 중량에 대하여 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The mixed powder for powder metallurgy according to an embodiment of the present invention contains 1.0 to 10% of chromium (Cr), 1.0 to 4.3% of carbon (C), 0.1 to 1.0% of phosphorus (P), and 0.1 to 1.0% of a lubricant, based on the total weight of the mixed powder. Contains 2.0% and the balance iron (Fe). Additionally, it may further contain unavoidable impurities. In addition, the mixed powder may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight.
본 발명의 실시 예의 분말야금용 혼합분말은 철(Fe)계 합금 분말일 수 있다. 이를 통해 제조 비용을 낮출 수 있으며, 우수한 물성을 얻을 수 있다. The mixed powder for powder metallurgy in an embodiment of the present invention may be an iron (Fe)-based alloy powder. Through this, manufacturing costs can be lowered and excellent physical properties can be obtained.
상기 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)은 소결체의 경도를 높이는 기능을 수행한다. The chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) function to increase the hardness of the sintered body.
각 성분의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 할 때, 크롬(Cr) 1.0 내지 10%, 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0%, 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0%이다. 상기 크롬(Cr)은 바람직하게는 4 내지 8%를 포함할 수 있다. 상기 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)의 함량이 해당 함량보다 높은 경우에는 분말 입자의 경도가 상승하여, 성형압력을 높이는 문제가 있고, 분말 사이의 마찰이 커져 윤활제의 함량을 더 높여야 하는 문제가 있다. 상기 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)의 함량이 해당 함량보다 낮은 경우에는 소결체의 경도가 낮아지는 문제가 있다.The content of each component is 1.0 to 10% for chromium (Cr), 0.1 to 2.0% for molybdenum (Mo), and 0.1 to 3.0% for nickel (Ni), based on the total weight of the mixed powder. The chromium (Cr) may preferably contain 4 to 8%. If the content of chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) is higher than the corresponding content, the hardness of the powder particles increases, causing a problem of increasing molding pressure, and the friction between powders increases, increasing the lubricant content. There is a problem that needs to be raised further. If the contents of chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) are lower than the corresponding contents, there is a problem that the hardness of the sintered body is lowered.
상기 탄소(C) 및 인(P)은 철의 융점을 낮춰 소결 과정에서 액상 소결이 가능하도록 하며, 이로 인해 소결력(결합력)이 상승하여, 소결 밀도가 증가하도록 하는 기능을 수행한다. The carbon (C) and phosphorus (P) lower the melting point of iron to enable liquid sintering during the sintering process, which increases the sintering force (bonding force) and functions to increase the sintering density.
각 성분의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 할 때, 탄소(C)는 1.0 내지 4.3%, 바람직하게는 2.0 내지 3.0%이고, 인(P)은 0.1 내지 1.0%, 바람직하게는 0.3 내지 1.0%이다. 탄소(C)의 함량이 해당 함량보다 높은 경우에는 소결체에 시멘타이트(Fe3C)의 함량이 증가하여 취약해지는 문제가 있고, 탄소(C)의 함량이 해당 함량보다 낮은 경우에는 액상 소결을 위한 소결 온도가 높아지기 때문에 형상 및 치수 제어가 어렵고 제조 비용이 상승하는 문제가 있다. 인(P)은 해당 함량 범위에서 철(Fe)의 융점을 낮춰주어 상대적으로 낮은 온도에서 소결이 가능하도록 한다. 인(P)의 함량이 해당 함량보다 높은 경우에는 혼합분말의 경도가 높아지게 되어 성형압력이 높아지는 문제가 있고, 인(P)의 함량이 해당 함량보다 낮은 경우에는 액상 소결을 위한 소결 온도가 높아지기 때문에 형상 및 치수 제어가 어렵고 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.The content of each component is 1.0 to 4.3% for carbon (C), preferably 2.0 to 3.0%, and 0.1 to 1.0% for phosphorus (P), preferably 0.3 to 1.0%, based on the total weight of the mixed powder. %am. If the carbon (C) content is higher than the corresponding content, there is a problem that the sintered body becomes vulnerable due to an increase in the cementite (Fe 3 C) content, and if the carbon (C) content is lower than the corresponding content, sintering for liquid phase sintering As the temperature rises, shape and dimension control becomes difficult, and manufacturing costs rise. Phosphorus (P) lowers the melting point of iron (Fe) within the relevant content range, making sintering possible at a relatively low temperature. If the phosphorus (P) content is higher than the corresponding content, the hardness of the mixed powder increases, causing a problem of increased molding pressure, and if the phosphorus (P) content is lower than the corresponding content, the sintering temperature for liquid sintering increases. There is a problem that shape and dimension control is difficult and manufacturing costs increase.
상기 탄소(C)는 카본블랙, 그래핀, CNT, 카본파이버, 판상형의 흑연 등의 형태로 공급할 수 있으며, 바람직하게는 판상형의 흑연 형태로 공급할 수 있다. The carbon (C) can be supplied in the form of carbon black, graphene, CNT, carbon fiber, plate-shaped graphite, etc., and is preferably supplied in the form of plate-shaped graphite.
상기 인(P)은 인화합물을 공급함으로써 첨가할 수 있다. 상기 인화합물은 FeP, Fe2P, Fe3P, Cu3P 및 NiP 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The phosphorus (P) can be added by supplying a phosphorus compound. The phosphorus compound may be at least one of FeP, Fe 2 P, Fe 3 P, Cu 3 P, and NiP.
상기 윤활제는 성형 시 금속 분말 사이의 마찰과, 금속 분말 및 금형 사이의 마찰을 감소시켜 성형압력을 낮추는 기능을 수행한다. 또한, 이를 통해 금형을 보호하여 금형의 수명을 늘리고 작업 능률을 높이는 기능을 할 수 있다. 또한, 이후 설명하는 기저분말과 기능성분말로 된 실시 예에서, 상기 기능성분말을 상기 기저분말의 표면에 배치되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. The lubricant functions to lower molding pressure by reducing friction between metal powders and between metal powders and molds during molding. In addition, this can protect the mold, extend the life of the mold, and increase work efficiency. In addition, in the embodiment of the base powder and the functional powder described later, the function of placing the functional powder on the surface of the base powder may be performed.
상기 윤활제는 지방 제1차 모노아마이드, 비스 아마이드 및 금속비누 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 지방 제1차 모노아마이드 (Fatty primary monoamide)는 불포화 지방산 (Unsaturated fatty acid) 및 포화 지방산(Saturated fatty acid) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 이 경우, 상기 불포화 지방산은 올레아마이드(Oleamide), 에루카아마이드(Erucamide) 및 베헨아마이드(Behenamide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 포화 지방산은 스테아라마이드(Stearamide) 및 팔미트아마이드(Palmitamide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 비스아마이드 (Bis amide)는 에틸렌비스 스테아라마이드(Ethylenebis stearamide)일 수 있다. 상기 금속비누(Metallic soap)는 스테아린산 아연(Zinc stearate) 또는 스테아린산 리튬(Lith stearate)일 수 있다. The lubricant may include at least one of fatty primary monoamide, bisamide, and metallic soap. The fatty primary monoamide may be at least one of unsaturated fatty acid and saturated fatty acid. In this case, the unsaturated fatty acid may be at least one of Oleamide, Erucamide, and Behenamide. The saturated fatty acid may be at least one of stearamide and palmitamide. The bis amide may be ethylenebis stearamide. The metallic soap may be zinc stearate or lithium stearate.
상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 할 때 0.1 내지 2.0%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5%일 수 있다. 상기 윤활제의 함량이 너무 높은 경우에는 겉보기 밀도(apparent density)가 낮아지는 문제가 있으며, 분말의 흐름성이 낮아져서 금형에 충진할 때 브릿지 현상(bridge effect)이 발생하여 불필요한 공극이 형성되거나 충진이 되지 않는 문제가 있다. 반대로, 윤활제의 함량이 너무 낮은 경우에는 성형압력을 낮추거나 금형을 보호하는 기능이 감소할 수 있다. The content of the lubricant may be 0.1 to 2.0%, preferably 0.5 to 1.5%, based on the total weight of the mixed powder. If the content of the lubricant is too high, there is a problem that the apparent density is lowered, and the flowability of the powder is lowered, resulting in a bridge effect when filling the mold, resulting in the formation of unnecessary voids or failure of filling. There is a problem. Conversely, if the lubricant content is too low, the molding pressure may be lowered or the function of protecting the mold may be reduced.
일 실시 예에서, 분말야금용 혼합분말은 기저분말의 표면에 기능성분말 및 윤활제가 배치된 것일 수 있다. In one embodiment, the mixed powder for powder metallurgy may be a functional powder and a lubricant disposed on the surface of the base powder.
상기 기저분말은 철(Fe)계 합금분말로서, 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서 상기 기저분말은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있고, 또 다른 실시 예에서 상기 기저분말은 탄소(C) 및 인(P) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다. 상기 철(F), 크롬(Cr), 탄소(C), 인(P), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)은 앞서 설명한 것과 같다. The base powder is an iron (Fe)-based alloy powder and may contain chromium (Cr). In another embodiment, the base powder may include chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni), and in another embodiment, the base powder may include at least one of carbon (C) and phosphorus (P). It may further include. Additionally, it may further contain unavoidable impurities. The iron (F), chromium (Cr), carbon (C), phosphorus (P), molybdenum (Mo), and nickel (Ni) are the same as previously described.
상기 기저분말은 원형, 타원형 또는 불규칙한 형상일 수 있으며, 크기는 30 내지 325 mesh(50% 이상 통과 기준)일 수 있다. The base powder may have a circular, oval, or irregular shape, and may have a size of 30 to 325 mesh (based on passing more than 50%).
상기 기저분말의 각 성분의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 할 때 크롬(Cr) 1.0 내지 10% 및 잔부 철(Fe)일 수 있다. 다른 실시 예에서는, 여기에 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0%, 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0% 및 탄소(C) 1.0% 미만 중 적어도 어느 하나의 성분을 더 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서는 인(P)을 1.0% 미만, 보다 바람직하게는 0.4 내지 0.6% 더 포함할 수 있다. The content of each component of the base powder may be 1.0 to 10% of chromium (Cr) and the balance of iron (Fe) based on the total weight of the mixed powder. In another embodiment, it may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum (Mo), 0.1 to 3.0% nickel (Ni), and less than 1.0% carbon (C). In another embodiment, it may contain less than 1.0% phosphorus (P), more preferably 0.4 to 0.6%.
상기 기능성분말은 분말야금용 혼합분말에 탄소(C), 인(P) 등의 성분을 추가하여 융점을 낮추거나, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등의 성분을 더 추가하여 소결체의 경도를 높이는 기능을 수행한다. 또한, 일 실시 예에서는 구리(Cu)를 더 포함할 수 있다. 구리(Cu)는 분말 형태로 첨가되어 제조된 소결체의 표면에 일부가 배치될 수 있으며, 이러한 소결체는 베어링으로 사용하기에 적합하다. The functional powder lowers the melting point by adding components such as carbon (C) and phosphorus (P) to the mixed powder for powder metallurgy, or increases the hardness of the sintered body by adding more components such as molybdenum (Mo) and nickel (Ni). It performs the function of height. Additionally, in one embodiment, copper (Cu) may be further included. Copper (Cu) may be added in powder form and partially disposed on the surface of the manufactured sintered body, and this sintered body is suitable for use as a bearing.
상기 기능성분말은 그 형상이나 크기를 특별히 제한하지 않지만, 기저분말과의 반응을 높이기 위해 크기가 작을수록 바람직하다. 상기 기능성분말의 평균 지름(장축 거리 및 단축 거리의 평균)은 50㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하일 수 있다. The shape or size of the functional powder is not particularly limited, but a smaller size is preferable in order to increase reaction with the base powder. The average diameter (average of the long axis distance and the short axis distance) of the functional powder may be 50 μm or less, preferably 20 μm or less.
상기 기능성분말의 형상은 상기 기저분말의 사이에서 기능하기 위해 판상인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 기능성분말의 장축의 거리는 수 내지 수십 μm일 수 있다. 이 경우, 탄소(C)나 인(P)(인화합물 형태로 첨가) 등 첨가되는 성분이 각각 독립된 판상을 가질 수 있으며, 다른 경우에는 하나의 판상으로 된 입자에 탄소(C)나 인(P)(인화합물 형태로 첨가) 등 첨가되는 성분이 포함된 것일 수 있다. 또한, 탄소(C)나 인(P)(인화합물 형태로 첨가)은 판상이고, 몰리브덴(Mo)이나 니켈(Ni)은 불규칙한 분말 형태의 것을 사용할 수 있다. The shape of the functional powder is preferably plate-shaped in order to function among the base powder. At this time, the distance of the long axis of the functional powder may be several to tens of μm. In this case, the added components such as carbon (C) or phosphorus (P) (added in the form of a phosphorus compound) may each have an independent plate shape, and in other cases, carbon (C) or phosphorus (P) may be added to a single plate-shaped particle. ) (added in the form of a phosphorus compound) may be included. Additionally, carbon (C) or phosphorus (P) (added in the form of a phosphorus compound) can be used in the form of a plate, and molybdenum (Mo) or nickel (Ni) can be used in the form of an irregular powder.
상기 기능성분말의 성분이나 함량은 상기 기저분말에 포함된 성분이나 함량에 의해 조절될 수 있다. 분말야금용 혼합분말 전체에 포함되는 각 성분의 함량이 혼합분말 전체 중량에 대하여 크롬(Cr) 1.0 내지 10%, 탄소(C) 1.0 내지 4.3%, 인(P) 0.1 내지 1.0%, 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0%, 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0%가 되도록 기능성분말의 성분 및 함량이 조절될 수 있다. The components or content of the functional powder can be adjusted by the components or content contained in the base powder. The content of each component included in the entire mixed powder for powder metallurgy is 1.0 to 10% of chromium (Cr), 1.0 to 4.3% of carbon (C), 0.1 to 1.0% of phosphorus (P), and molybdenum (Mo) based on the total weight of the mixed powder. ) The components and content of the functional powder can be adjusted to 0.1 to 2.0% and nickel (Ni) 0.1 to 3.0%.
일 실시 예에서, 상기 기저분말이 크롬(Cr) 1.0 내지 10% 및 잔부 철(Fe)로 된 경우, 상기 기능성분말은 탄소(C) 1.0 내지 4.3%(바람직하게는 2.0 내지 3.0%) 및 인(P) 0.1 내지 1.0%(바람직하게는 0.3 내지 1.0%)을 포함할 수 있고, 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수도 있다. In one embodiment, when the base powder contains 1.0 to 10% chromium (Cr) and the balance iron (Fe), the functional powder contains 1.0 to 4.3% (preferably 2.0 to 3.0%) carbon (C) and phosphorus. (P) may contain 0.1 to 1.0% (preferably 0.3 to 1.0%), and may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel.
다른 실시 예에서, 상기 기저분말이 크롬(Cr) 1.0 내지 10% 및 잔부 철(Fe) 이외에, 탄소(C) 1.0% 미만, 인(P) 1.0% 미만, 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0% 및 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함한 경우에는 상기 기능성분말은 상기 기저분말에 포함된 성분을 제외하여 포함하거나 상기 기저분말에 포함된 성분의 함량을 고려하여 그 함량범위가 탄소 1.0 내지 4.3%, 인 0.1 내지 1.0%, 몰리브덴 0.1 내지 2.0%, 니켈 0.1 내지 3.0%를 벗어나지 않는 범위에서 더 포함할 수 있다. In another embodiment, the base powder contains, in addition to 1.0 to 10% chromium (Cr) and the balance iron (Fe), less than 1.0% carbon (C), less than 1.0% phosphorus (P), 0.1 to 2.0% molybdenum (Mo), and When it further contains at least one of 0.1 to 3.0% of nickel (Ni), the functional powder excludes the components included in the base powder, or considers the content of the components included in the base powder, and the content range is carbon. It may further include 1.0 to 4.3%, phosphorus 0.1 to 1.0%, molybdenum 0.1 to 2.0%, and nickel 0.1 to 3.0%.
일 예로, 상기 기저분말이 크롬(Cr) 1 내지 10%, 탄소(C) 0.1 내지 0.9% 및 잔부 철(Fe)로 된 경우, 상기 기능성분말은 탄소(C) 0.1 내지 4.2% 및 인(P) 0.1 내지 1.0%를 포함할 수 있고, 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0% 및 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수도 있다.As an example, if the base powder is composed of 1 to 10% chromium (Cr), 0.1 to 0.9% carbon (C), and the balance iron (Fe), the functional powder contains 0.1 to 4.2% carbon (C) and phosphorus (P). ) may contain 0.1 to 1.0%, and may further include at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum (Mo) and 0.1 to 3.0% nickel (Ni).
소결체의 경도 등 물성을 고려할 때 가장 바람직한 실시 예는, 상기 기저분말에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)이 포함되는 경우이다. 바람직한 실시 예의 하나는, 상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10%, 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0%, 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0% 및 잔부 철(Fe)을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 탄소 1.0 내지 4.3% 및 인 0.1 내지 1.0%를 포함하는 경우이다. 바람직한 실시 예의 다른 하나는, 상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10%, 인(P) 0.1 내지 1.0% 미만, 몰리브덴(Mo) 0.1 내지 2.0%, 니켈(Ni) 0.1 내지 3.0% 및 잔부 철(Fe)을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 탄소(C) 1.0 내지 4.3%를 포함하고, 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 인을 포함하는 것이다. 여기서 상기 기능성분말은 인(P)을 포함하지 않을 수 있다. Considering the physical properties such as hardness of the sintered body, the most preferred embodiment is when the base powder contains chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni). In one preferred embodiment, the base powder contains 1 to 10% chromium, 0.1 to 2.0% molybdenum (Mo), 0.1 to 3.0% nickel (Ni), and the balance iron (Fe), based on the total weight of the mixed powder, The functional powder contains 1.0 to 4.3% of carbon and 0.1 to 1.0% of phosphorus based on the total weight of the mixed powder. In another preferred embodiment, the base powder contains 1 to 10% chromium, 0.1 to less than 1.0% phosphorus (P), 0.1 to 2.0% molybdenum (Mo), and 0.1 to 3.0% nickel (Ni) based on the total weight of the mixed powder. % and the balance iron (Fe), the functional powder contains 1.0 to 4.3% carbon (C) based on the total weight of the mixed powder, and the phosphorus content contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0%. It includes phosphorus. Here, the functional powder may not contain phosphorus (P).
일 실시 예에서, 상기 기저분말 또는 기능성분말은 구리(Cu)를 더 포함할 수 있다. 구리(Cu)가 첨가되는 경우, 상기 구리(Cu)의 함량은 혼합분말 전체 중량에 대하여 1 내지 30%, 바람직하게는 5 내지 10%일 수 있다. 이를 통해 소결체가 베어링으로써 적합한 물성을 가질 수 있다. In one embodiment, the base powder or functional powder may further include copper (Cu). When copper (Cu) is added, the content of copper (Cu) may be 1 to 30%, preferably 5 to 10%, based on the total weight of the mixed powder. Through this, the sintered body can have physical properties suitable as a bearing.
상기 윤활제의 기능 및 종류는 앞서 설명한 것과 같다. The function and type of the lubricant are the same as described above.
상기 윤활제는 그 형상이나 크기를 특별히 제한하지 않지만, 상기 기저분말의 사이에서 기능하기 위해 크기는 작은 것이 바람직하고 형상은 구형인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 윤활제의 장축의 거리는 수 내지 수십 μm일 수 있다. The shape or size of the lubricant is not particularly limited, but in order to function between the base powders, the lubricant is preferably small in size and spherical in shape. At this time, the distance of the long axis of the lubricant may be several to tens of μm.
상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량에 대하여 0.1 내지 2.0%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5%일 수 있다. 상기 윤활제의 함량이 너무 높은 경우에는 분말의 흐름성이 낮아져서 금형에 충진할 때 브릿지 현상(bridge effect)이 발생하여 불필요한 공극이 형성되거나 충진이 되지 않는 문제가 있다. 반대로, 윤활제의 함량이 너무 낮은 경우에는 성형압력을 낮추거나 금형을 보호하는 기능이 감소할 수 있다. The content of the lubricant may be 0.1 to 2.0%, preferably 0.5 to 1.5%, based on the total weight of the mixed powder. If the content of the lubricant is too high, the flowability of the powder is lowered and a bridge effect occurs when filling the mold, resulting in the formation of unnecessary voids or failure of filling. Conversely, if the lubricant content is too low, the molding pressure may be lowered or the function of protecting the mold may be reduced.
본 발명은 기저분말이나 기능성분말에 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며, 이러한 불순물은 원재료나 최종제품의 제조, 보관 및 유통과정에서 첨가되는 것일 수 있다. 상기 불순물은 실리콘(Si), 망간(Mn), 산소(O), 황(S) 등일 수 있으며 그 함량은 혼합분말 전체 중량에 대하여 1.5% 미만일 수 있다. The present invention may contain unavoidable impurities in the base powder or functional powder, and these impurities may be added during the manufacturing, storage, and distribution of raw materials or final products. The impurities may be silicon (Si), manganese (Mn), oxygen (O), sulfur (S), etc., and their content may be less than 1.5% based on the total weight of the mixed powder.
본 발명의 실시 예를 따르는 분말야금용 혼합분말의 제조방법은 기저분말, 기능성분말 및 윤활제를 혼합하고 교반하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 기저분말, 기능성분말 및 윤활제는 앞서 설명한 것이다. The method for producing mixed powder for powder metallurgy according to an embodiment of the present invention includes mixing and stirring base powder, functional powder, and lubricant. Here, the base powder, functional powder, and lubricant are as described above.
상기 교반하는 단계에서 투입하는 기저분말, 기능성분말 및 윤활제의 성분 및 함량은 앞서 설명한 것과 같다.The components and contents of the base powder, functional powder, and lubricant added in the stirring step are the same as described above.
일 실시 예에서, 상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10%, 몰리브덴 0.1 내지 2.0%, 니켈 0.1 내지 3.0% 및 잔부 철을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 상기 혼합분말 전체에 포함된 탄소의 함량이 1 내지 4.3% 및 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 탄소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2.0%일 수 있다. In one embodiment, the base powder contains 1 to 10% of chromium, 0.1 to 2.0% of molybdenum, 0.1 to 3.0% of nickel, and the remainder of iron, based on the total weight of the mixed powder, and the functional powder is based on the total weight of the mixed powder. It contains at least one of carbon and phosphorus so that the content of carbon contained in the entire mixed powder is 1 to 4.3% and the content of phosphorus contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0%, and the content of the lubricant is mixed. It may be 0.1 to 2.0% based on the total weight of the powder.
다른 실시 예에서, 상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10%, 탄소 1.0% 미만, 인 1.0% 미만, 몰리브덴 0.1 내지 2.0%, 니켈 0.1 내지 3.0% 및 잔부 철을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 상기 혼합분말 전체에 포함된 탄소의 함량이 1 내지 4.3% 및 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 탄소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2.0%일 수 있다. In another embodiment, the base powder includes 1 to 10% chromium, less than 1.0% carbon, less than 1.0% phosphorus, 0.1 to 2.0% molybdenum, 0.1 to 3.0% nickel, and the balance iron, based on the total weight of the mixed powder, The functional powder contains at least one of carbon and phosphorus so that the carbon content contained in the entire mixed powder is 1 to 4.3% and the phosphorus content contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0% based on the total weight of the mixed powder. It includes, and the content of the lubricant may be 0.1 to 2.0% based on the total weight of the mixed powder.
본 단계는 가열이 가능한 혼합기를 이용하여 수행할 수 있다. 일 예로, 고속 믹서기(High speed mixer), 라우터 믹서(Lauter mixer), 교반기(Agitator), 니더기(Kneader machine), 어트리터(Attritor) 등을 사용할 수 있다. This step can be performed using a mixer capable of heating. For example, a high speed mixer, router mixer, agitator, kneader machine, attritor, etc. can be used.
본 단계는 기저분말, 기능성분말 및 윤활제를 용기에 넣고 가열하면서 교반하여 수행할 수 있다. 본 단계에서 가열 온도는 상기 윤활제의 융점 이하의 온도일 수 있으며, 더 바람직하게 융점 이상의 온도일 수 있다. 융점 이하의 온도인 경우에는 윤활제의 형상 및 크기가 각 성분의 분산성에 영향을 주는 바 크기가 작고 구형인 것이 바람직할 수 있다. 융점 이상의 온도에서는 윤활제의 형상 및 크기에 상관없이 분산성이 우수하다. 상기 가열 온도는 50 내지 200℃, 바람직하게는 50 내지 150℃일 수 있다. 상기 윤활제가 지방 제1차 모노아마이드인 경우에는 50 내지 100℃, 비스 아마이드인 경우에는 120 내지 160℃, 금속비누인 경우에는 100℃ 이상일 수 있다. This step can be performed by placing the base powder, functional powder, and lubricant in a container and stirring while heating. In this step, the heating temperature may be below the melting point of the lubricant, and more preferably above the melting point. In the case of temperatures below the melting point, the shape and size of the lubricant affects the dispersibility of each component, so it may be desirable for the lubricant to be small and spherical. At temperatures above the melting point, dispersibility is excellent regardless of the shape and size of the lubricant. The heating temperature may be 50 to 200°C, preferably 50 to 150°C. If the lubricant is a fatty primary monoamide, the temperature may be 50 to 100°C, if the lubricant is a bis amide, the temperature may be 120 to 160°C, and if the lubricant is a metallic soap, the temperature may be 100°C or higher.
본 단계에서 교반속도는 50 내지 100 RPM일 수 있으며, 가열온도가 설정 온도에 도달한 후 10 내지 20 분간 교반을 수행할 수 있다. In this step, the stirring speed may be 50 to 100 RPM, and stirring may be performed for 10 to 20 minutes after the heating temperature reaches the set temperature.
본 단계는 기저분말, 기능성분말 및 윤활제를 모두 투입한 후에 가열 및 교반을 진행할 수 있다. 보다 바람직하게는, 기저분말 및 윤활제를 투입한 후 가열 및 교반하고 이후 상기 기저분말 및 윤활제가 설정온도까지 가열되면 기능성분말을 투입할 수 있다. 상기 기저분말의 표면에 윤활제가 배치된 후에 상기 기능성분말을 투입함으로써, 상기 기능성분말이 상기 기저분말 상에 안정적으로 배치될 수 있고, 기능성분말끼리 뭉치는 문제를 방지할 수 있다. In this step, heating and stirring can be performed after adding all the base powder, functional powder, and lubricant. More preferably, the base powder and lubricant are added, then heated and stirred, and then, when the base powder and lubricant are heated to the set temperature, the functional powder can be added. By adding the functional powder after the lubricant is disposed on the surface of the base powder, the functional powder can be stably placed on the base powder and the problem of functional powders clumping together can be prevented.
상기 교반하는 단계 이후에 분말야금용 혼합분말을 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 단계는 상기 교반하는 단계에서 사용한 혼합기에서 혼합분말을 지속적으로 교반하면서 냉각하여 수행할 수 있다. 이 때, 질소 등의 불활성 가스를 투입하여 빠르게 냉각할 수 있다. A step of cooling the mixed powder for powder metallurgy may be further included after the stirring step. This step can be performed by cooling the mixed powder while continuously stirring it in the mixer used in the stirring step. At this time, rapid cooling can be achieved by adding inert gas such as nitrogen.
본 발명의 실시 예를 따르는 소결체는 앞서 설명한 분말야금용 혼합분말을 소결하여 제조된 것으로서, 소결 밀도가 7.4g/cm3 이상이다. 또한, 로크웰 경도(Rockwell hardness) C스케일이 45 이상을 가질 수 있다. 상기 소결 공정은 분말야금 분야에서 일반적으로 사용하는 장치 및 조건에서 수행할 수 있다. The sintered body according to an embodiment of the present invention is manufactured by sintering the mixed powder for powder metallurgy described above, and has a sintered density of 7.4 g/cm 3 or more. Additionally, the Rockwell hardness C scale may be 45 or higher. The sintering process can be performed under equipment and conditions generally used in the powder metallurgy field.
분말야금용 혼합분말의 제조Manufacture of mixed powder for powder metallurgy
실시 예1: 기저분말로 일본 Daido steel사의 Alloy steel 8CR-#100(기저분말 전체 중량을 기준으로, 크롬(Cr) 7.5 내지 8.5%, 몰리브덴(Mo) 1.6 내지 1.8%, 니켈(Ni) 1.5 내지 1.7%, 실리콘(Si) 0.6 내지 1.0%, 인(P) 0.45 내지 0.55, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함)을 혼합분말 전체 중량의 96.4%가 되도록 첨가하였고, 기능성분말로 인조흑연인 Imery사의 F-10을 혼합분말 전체 중량의 2.4%가 되도록 첨가하였고, 윤활제로 Blachford사의 Caplub L(윤활제 전체 중량을 기준으로 EBS 70%, Li-St 20% 및 Oleamide 10%을 포함)를 혼합분말 전체 중량의 1.2%가 되도록 첨가하였다. 상기 혼합분말을 가열식 혼합기에 넣고 100℃에서 15분 동안 교반하였다. 교반을 완료한 후 혼합분말을 다른 용기에 옮겨 담아 냉각하였다. Example 1: Base powder: Alloy steel 8CR-#100 from Daido steel of Japan (based on the total weight of the base powder, 7.5 to 8.5% chromium (Cr), 1.6 to 1.8% molybdenum (Mo), 1.5 to 1.5% nickel (Ni) 1.7%, silicon (Si) 0.6 to 1.0%, phosphorus (P) 0.45 to 0.55, the balance including iron (Fe) and other inevitable impurities) was added to make up 96.4% of the total weight of the mixed powder, and artificial graphite was used as a functional powder. Imery's F-10 was added to make up 2.4% of the total weight of the mixed powder, and Blachford's Caplub L was mixed as a lubricant (containing 70% of EBS, 20% of Li-St, and 10% of Oleamide based on the total weight of the lubricant). It was added to make up 1.2% of the total weight of the powder. The mixed powder was placed in a heated mixer and stirred at 100°C for 15 minutes. After completion of stirring, the mixed powder was transferred to another container and cooled.
실시 예2: 기저분말로 Alloy steel 8CR-#100을 96.5%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 Blachford사의 Caplub K(윤활제 전체 중량을 기준으로 EBS 70%, Li-St 20% 및 Zn-St 10%을 포함)를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 130℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 2: 96.5% of Alloy steel 8CR-#100 as the base powder, 2.4% of F-10 as the functional powder, Caplub K from Blachford as a lubricant (70% of EBS, 20% of Li-St and 20% of Li-St based on the total weight of the lubricant) It was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.1% of Zn-St (containing 10% of Zn-St) was added, and the heating temperature of the heating mixer was set to 130°C.
실시 예3: 기저분말로 Alloy steel 8CR-#100을 96.5%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 Caplub K를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 150℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 3: 96.5% of Alloy steel 8CR-#100 was added as a base powder, 2.4% of F-10 was added as a functional powder, and 1.1% of Caplub K was added as a lubricant, except that the heating temperature of the heated mixer was set to 150°C. It was prepared in the same way as Example 1.
실시 예4: 기저분말로 Alloy steel 8CR-#100을 96.4%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 서울정밀화학의 ZS 2000F(윤활제 전체 중량을 기준으로 EBS 80%, 및 Zn-St 20%을 포함)를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 140℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 4: Base powder was 96.4% alloy steel 8CR-#100, functional powder was 2.4% F-10, and lubricant was Seoul Fine Chemical's ZS 2000F (80% EBS, and Zn-St based on the total weight of the lubricant). 20%) was added at 1.1%, and the heating temperature of the heating mixer was set to 140°C. It was prepared in the same manner as in Example 1.
실시 예5: 기저분말로 Hoganas사의 ASC100.29(철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함)을 93.3%, 기능성분말로 F-10을 2.4% 및 인화합물인 Fe3P를 3.2%, 윤활제로 Caplub K를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 150℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 5: 93.3% of Hoganas' ASC100.29 (including iron (Fe) and other inevitable impurities) as the base powder, 2.4% of F-10 as the functional powder, and 3.2% of Fe 3 P, a phosphorus compound, as a lubricant. It was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.1% of Caplub K was added, and the heating temperature of the heating mixer was set to 150°C.
실시 예6: 기저분말로 Daido steel사의 Alloy steel 1CR-#100(기저분말 전체 중량을 기준으로, 크롬(Cr) 0.8 내지 1.0%, 실리콘(Si) 0.5 내지 0.7%, 인(P) 0.45 내지 0.55, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함)을 96.5%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 Caplub K를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 150℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 6: Alloy steel 1CR-#100 from Daido steel as a base powder (based on the total weight of the base powder, 0.8 to 1.0% chromium (Cr), 0.5 to 0.7% silicon (Si), 0.45 to 0.55 phosphorus (P) , including the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities), 2.4% of F-10 as functional powder, and 1.1% of Caplub K as a lubricant were added, except that the heating temperature of the heating mixer was set to 150℃. It was prepared in the same way as Example 1.
실시 예7: 기저분말로 Hoganas사의 Astaloy CrM(기저분말 전체 중량을 기준으로, 크롬(Cr) 2.8 내지 3.2%, 몰리브덴(Mo) 0.45 내지 0.55%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함)을 93.3%, 기능성분말로 F-10을 2.4% 및 Fe3P를 3.2%, 윤활제로 Caplub K를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 150℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 7: Astaloy CrM from Hoganas as a base powder (based on the total weight of the base powder, including 2.8 to 3.2% chromium (Cr), 0.45 to 0.55% molybdenum (Mo), the balance iron (Fe) and other inevitable impurities) 93.3%, 2.4% of F-10 and 3.2% of Fe 3 P as functional powder, and 1.1% of Caplub K as a lubricant were added, and the heating temperature of the heated mixer was set to 150°C. Manufactured.
실시 예8: 기저분말로 Daido steel사의 Alloy steel 4CR-#100(기저분말 전체 중량을 기준으로, 크롬(Cr) 4.0 내지 4.6%, 몰리브덴(Mo) 0.8 내지 1.1%, 니켈(Ni) 0.6 내지 1.0%, 실리콘(Si) 0.6 내지 1.0%, 인(P) 0.45 내지 0.55, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함)을 96.5%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 Caplub K를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 150℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 8: Alloy steel 4CR-#100 from Daido steel as a base powder (based on the total weight of the base powder, 4.0 to 4.6% of chromium (Cr), 0.8 to 1.1% of molybdenum (Mo), and 0.6 to 1.0 of nickel (Ni) %, silicon (Si) 0.6 to 1.0%, phosphorus (P) 0.45 to 0.55, the balance including iron (Fe) and other inevitable impurities) is 96.5%, functional powder is 2.4% F-10, and Caplub K is a lubricant. 1.1% was added, and it was prepared in the same manner as Example 1, except that the heating temperature of the heating mixer was set to 150°C.
실시 예9: 기저분말로 Daido steel사의 Alloy steel 8CR-#100(기저분말 전체 중량을 기준으로, 크롬(Cr) 7.5 내지 8.5%, 몰리브덴(Mo) 1.6 내지 1.8%, 니켈(Ni) 1.5 내지 1.7%, 실리콘(Si) 0.6 내지 1.0%, 인(P) 0.45 내지 0.55, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함)을 96.5%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 Caplub K를 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 150℃로 한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Example 9: Alloy steel 8CR-#100 from Daido steel as a base powder (based on the total weight of the base powder, chromium (Cr) 7.5 to 8.5%, molybdenum (Mo) 1.6 to 1.8%, nickel (Ni) 1.5 to 1.7 %, silicon (Si) 0.6 to 1.0%, phosphorus (P) 0.45 to 0.55, the balance including iron (Fe) and other inevitable impurities) is 96.5%, functional powder is 2.4% F-10, and Caplub K is a lubricant. 1.1% was added, and it was prepared in the same manner as Example 1, except that the heating temperature of the heating mixer was set to 150°C.
실시 예10: 기저분말로 Alloy steel 8CR-#100을 96.5%, 기능성분말로 F-10을 2.4%, 윤활제로 Caplub L을 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 130℃로 하고 12분 동안 교반한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다.Example 10: 96.5% of Alloy steel 8CR-#100 was added as a base powder, 2.4% of F-10 was added as a functional powder, and 1.1% of Caplub L was added as a lubricant, and the heating temperature of the heating mixer was set to 130°C for 12 minutes. It was prepared in the same manner as Example 1 except that it was stirred.
실시 예11: 기저분말로 Alloy steel 4CR-#100을 92.9%, 기능성분말로 F-10을 2.0%, 구리분말인 ㈜창성의 ACU-325를 3.0% 및 카본블랙인 Birla carbon사의 Raven 1010을 1.0%, 윤활제로 Caplub K을 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 130℃로 하고 12분 동안 교반한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다.Example 11: 92.9% of alloy steel 4CR-#100 as a base powder, 2.0% of F-10 as a functional powder, 3.0% of ACU-325 from Changsung Co., Ltd. as a copper powder, and 1.0% of Raven 1010 from Birla carbon as a carbon black. %, 1.1% of Caplub K was added as a lubricant, the heating temperature of the heating mixer was set to 130°C, and the mixture was stirred for 12 minutes.
실시 예12: 기저분말로 Alloy steel 8CR-#100을 92.9%, 기능성분말로 F-10을 2.0%, ACU-325를 3.0% 및 Raven 1010을 1.0%, 윤활제로 Caplub K을 1.1% 첨가하였고, 가열식 혼합기의 가열온도를 130℃로 하고 12분 동안 교반한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다.Example 12: 92.9% of alloy steel 8CR-#100 was added as a base powder, 2.0% of F-10, 3.0% of ACU-325, and 1.0% of Raven 1010 were added as functional powder, and 1.1% of Caplub K was added as a lubricant. It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature of the heating mixer was set to 130°C and stirred for 12 minutes.
비교 예1: 윤활제로 Caplub L를 0.2% 첨가한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 1: Prepared in the same manner as Example 1, except that 0.2% of Caplub L was added as a lubricant.
비교 예2: 윤활제로 Caplub L를 2.0% 첨가한 것을 제외하고 실시 예1과 동일하게 제조하였다.Comparative Example 2: Prepared in the same manner as Example 1, except that 2.0% of Caplub L was added as a lubricant.
비교 예3: 기능성분말을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시 예8과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 3: Prepared in the same manner as Example 8, except that functional powder was not added.
비교 예4: 기능성분말을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시 예9와 동일하게 제조하였다. Comparative Example 4: Prepared in the same manner as Example 9, except that functional powder was not added.
비교 예5: 기능성분말로 F-10을 1.2% 첨가한 것을 제외하고 실시 예9와 동일하게 제조하였다. Comparative Example 5: It was prepared in the same manner as Example 9, except that 1.2% of F-10 was added as a functional powder.
비교 예6: 기능성분말로 F-10을 3.6% 첨가한 것을 제외하고 실시 예9와 동일하게 제조하였다.Comparative Example 6: Functional powder was prepared in the same manner as Example 9, except that 3.6% of F-10 was added.
비교 예7: 기능성분말로 인화합물인 Fe3P을 첨가하지 않을 것을 제외하고 실시 예7과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 7: A functional powder was prepared in the same manner as Example 7, except that Fe 3 P, a phosphorus compound, was not added.
비교 예8: 기능성분말 중 인화합물인 Fe3P의 함량을 8.2% 첨가한 것을 제외하고 실시 예7과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 8: The functional powder was prepared in the same manner as in Example 7, except that 8.2% of Fe 3 P, a phosphorus compound, was added.
분말야금용 혼합분말의 겉보기밀도 및 유동도 측정Measurement of bulk density and fluidity of mixed powder for powder metallurgy
케이원나노(주)의 Hall Flowmeter(BT-202)를 사용하여 실시 예1 내지 4의 겉보기 밀도(Apparent density)와 유동도(Flowmeter)를 측정하였다. 측정한 결과는 표 1에 기재하였다. 표 1을 참고하면, 비교 예 1의 경우에는 윤활제의 첨가량이 적어서 윤활제를 첨가하지 않은 것과 큰 차이가 없고, 비교 예2는 윤활제의 함량이 너무 많아서 윤활제가 흐르지 않아 유동도와 겉보기밀도를 측정할 수 없었다. The apparent density and flowmeter of Examples 1 to 4 were measured using a Hall Flowmeter (BT-202) manufactured by K1 Nano Co., Ltd. The measured results are listed in Table 1. Referring to Table 1, in the case of Comparative Example 1, the amount of lubricant added was small, so there was no significant difference from not adding the lubricant, and in Comparative Example 2, the amount of lubricant was so high that the lubricant did not flow, making it impossible to measure fluidity and apparent density. There wasn't.
소결체의 제조Manufacturing of sintered body
실시 예13: 실시 예5에서 제조한 분말야금용 분말을 이용하였다. ㈜정화프레스사의 200톤 프레스를 이용하여, 단위면적당 6톤으로 성형하여 직경 3㎝, 높이 1㎝의 원반형상을 제작한 후 Fluidtherm사의 벨트 소결로에서 소결 온도 1,140℃(소결 분위기 수소 : 질소 = 1 : 9)로 소결하였다.Example 13: The powder for powder metallurgy prepared in Example 5 was used. Using a 200-ton press from Jeonghwa Press Co., Ltd., molded at 6 tons per unit area to produce a disk shape with a diameter of 3 cm and a height of 1 cm, and then sintered in a Fluidtherm belt sintering furnace at a temperature of 1,140°C (sintering atmosphere: hydrogen: nitrogen = 1). : 9) was sintered.
실시 예14: 실시 예6에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Example 14: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Example 6 was used.
실시 예15: 실시 예7에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Example 15: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Example 7 was used.
실시 예16: 실시 예8에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Example 16: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Example 8 was used.
실시 예17: 실시 예9에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Example 17: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Example 9 was used.
실시 예18: 실시 예11에서 제조한 분말야금용 분말을 이용하였다. ㈜정화프레스사의 200톤 프레스를 이용하여, 단위면적당 5톤으로 성형하여 직경 5㎝ × 5㎝ × 1㎝ 의 육면체를 제작한 후 Fluidtherm사의 벨트 소결로에서 소결 온도 1,125℃(소결 분위기 수소 : 질소 = 1 : 9)로 소결하였다.Example 18: The powder for powder metallurgy prepared in Example 11 was used. Using a 200-ton press from Jeonghwa Press Co., Ltd., it was molded at 5 tons per unit area to produce a hexahedron with a diameter of 5 cm It was sintered at 1:9).
실시 예19: 실시 예12에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예18과 동일하게 제조하였다. Example 19: It was prepared in the same manner as Example 18, except that the powder for powder metallurgy prepared in Example 12 was used.
비교 예9: 비교 예3에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 9: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Comparative Example 3 was used.
비교 예10: 비교 예4에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 10: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Comparative Example 4 was used.
비교 예11: 비교 예5에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 11: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Comparative Example 5 was used.
비교 예12: 비교 예6에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 12: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Comparative Example 6 was used.
비교 예13: 비교 예7에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 13: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Comparative Example 7 was used.
비교 예14: 비교 예8에서 제조한 분말야금용 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시 예13과 동일하게 제조하였다. Comparative Example 14: It was prepared in the same manner as Example 13, except that the powder for powder metallurgy prepared in Comparative Example 8 was used.
소결체의 소결밀도 및 경도의 측정Measurement of sintered density and hardness of sintered body
실시 예13 내지 19에 대하여 측정하였다. 소결밀도는 AlfaMirage사의 MD-300S를 이용하여 측정하였고, 경도는 Mitutoyo사의 HR-521를 이용하여 측정하였다. 측정한 결과는 표 2에 기재하였다. Measurements were made for Examples 13 to 19. Sintered density was measured using AlfaMirage's MD-300S, and hardness was measured using Mitutoyo's HR-521. The measured results are listed in Table 2.
(g/cm3)Sintered Density
(g/cm3)
(HRC)Hardness
(HRC)
기어 형상 소결체의 제조 및 관찰Manufacturing and observation of gear-shaped sintered body
실시 예20: 실시 예10에서 제조한 분말야금용 분말을 이용하였다. ㈜정화프레스사의 200톤 프레스를 이용하여, 단위면적당 6톤으로 도 5와 같은 기어 형상으로 성형한 후 Fluidtherm사의 벨트 소결로에서 소결 온도 1,140℃(소결 분위기 수소 : 질소 = 1 : 9)로 소결하였다. 도 5는 본 실시 예의 소결체를 도시한 것이다. Example 20: The powder for powder metallurgy prepared in Example 10 was used. Using a 200-ton press from Jeonghwa Press Co., Ltd., it was molded into a gear shape as shown in Figure 5 at 6 tons per unit area, and then sintered in a belt sintering furnace from Fluidtherm at a sintering temperature of 1,140°C (sintering atmosphere hydrogen: nitrogen = 1:9). . Figure 5 shows the sintered body of this embodiment.
실시 예20에 대하여 AlfaMirage사의 MD-300S를 이용하여 측정한 소결밀도는 7.619g/cm3이고, Mitutoyo사의 HR-521를 이용하여 측정한 경도는 HRC 60.5였다. Nikon사의 MA-100을 이용하여 촬영한 미세조식에서는 기지조직이 베이나이트(Bainite), 마르텐사이트(Martensite), 퍼얼라이트(Pearlite)로 이루어져 있으며, 탄화물은 Fe-Cr의 구형과 Fe-Cr-Mo의 다각형이 확인되었다(도 6 참조).For Example 20, the sintered density measured using AlfaMirage's MD-300S was 7.619 g/cm 3 , and the hardness measured using Mitutoyo's HR-521 was HRC 60.5. In the microstructure taken using Nikon's MA-100, the matrix structure is composed of bainite, martensite, and pearlite, and the carbide is spherical of Fe-Cr and Fe-Cr-Mo. The polygon was confirmed (see Figure 6).
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다. The present invention is not limited by the above-described embodiments and attached drawings, but is intended to be limited by the attached claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and change may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims, and this also falls within the scope of the present invention. something to do.
1, 4, 7, 10: 기저분말
2, 5, 8, 11: 기능성분말
3, 6, 9, 12: 윤활제1, 4, 7, 10: Base powder
2, 5, 8, 11: Functional powder
3, 6, 9, 12: Lubricant
Claims (6)
혼합분말 전체 중량에 대하여 크롬 1.0 내지 10%, 탄소 1.0 내지 4.3%, 인 0.1 내지 1.0%, 윤활제 0.1 내지 2.0% 및 잔부 철을 포함하는,
분말야금용 혼합분말.
In mixed powder for powder metallurgy,
The mixed powder contains 1.0 to 10% chromium, 1.0 to 4.3% carbon, 0.1 to 1.0% phosphorus, 0.1 to 2.0% lubricant, and the balance iron, based on the total weight of the mixed powder.
Mixed powder for powder metallurgy.
상기 분말야금용 혼합분말은 기저분말, 상기 기저분말의 표면의 일부에 배치된 기능성분말 및 상기 기저분말의 표면의 일부에 배치된 윤활제를 포함하고,
상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10% 및 잔부 철을 포함하고,
상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 상기 혼합분말 전체에 포함된 탄소의 함량이 1 내지 4.3% 및 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 탄소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2.0%인,
분말야금용 혼합분말.
In mixed powder for powder metallurgy,
The mixed powder for powder metallurgy includes a base powder, a functional powder disposed on a portion of the surface of the base powder, and a lubricant disposed on a portion of the surface of the base powder,
The base powder contains 1 to 10% chromium and the balance iron based on the total weight of the mixed powder,
The functional powder contains at least one of carbon and phosphorus so that the carbon content contained in the entire mixed powder is 1 to 4.3% and the phosphorus content contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0% based on the total weight of the mixed powder. Including,
The content of the lubricant is 0.1 to 2.0% based on the total weight of the mixed powder,
Mixed powder for powder metallurgy.
상기 기저분말은 탄소 1.0% 미만 및 인 1.0% 미만 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는,
분말야금용 혼합분말.
According to paragraph 2,
The base powder further contains at least one of less than 1.0% carbon and less than 1.0% phosphorus.
Mixed powder for powder metallurgy.
혼합분말 전체 중량에 대하여 몰리브덴 0.1 내지 2.0% 및 니켈 0.1 내지 3.0% 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는,
분말야금용 혼합분말.
According to any one of claims 1 and 2,
Further comprising at least one of 0.1 to 2.0% molybdenum and 0.1 to 3.0% nickel based on the total weight of the mixed powder,
Mixed powder for powder metallurgy.
기저분말, 기능성분말 및 윤활제를 혼합하고 교반하는 단계를 포함하고,
상기 분말야금용 혼합분말에서,
상기 기저분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 크롬 1 내지 10% 및 잔부 철을 포함하고, 상기 기능성분말은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 상기 혼합분말 전체에 포함된 탄소의 함량이 1 내지 4.3% 및 상기 혼합분말 전체에 포함된 인의 함량이 0.1 내지 1.0%가 되도록 탄소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 윤활제의 함량은 혼합분말 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2.0%인,
분말야금용 혼합분말의 제조방법.
In the method of manufacturing mixed powder for powder metallurgy,
Comprising the step of mixing and stirring the base powder, functional powder, and lubricant,
In the mixed powder for powder metallurgy,
The base powder contains 1 to 10% of chromium and the remaining iron based on the total weight of the mixed powder, and the functional powder has a carbon content of 1 to 4.3% based on the total weight of the mixed powder. It contains at least one of carbon and phosphorus so that the phosphorus content contained in the entire mixed powder is 0.1 to 1.0%, and the lubricant content is 0.1 to 2.0% based on the total weight of the mixed powder,
Method for manufacturing mixed powder for powder metallurgy.
소결체.
It is manufactured by sintering the mixed powder for powder metallurgy of claim 1, has a sintered density of 7.4 g/cm 3 or more, and has a Rockwell hardness C scale of 45 or more.
Sintered body.
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| KR101856387B1 (en) | 2016-12-15 | 2018-05-10 | 현대자동차주식회사 | High density molding method mixed powder |
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