WO2019107816A1 - 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법 - Google Patents

텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법 Download PDF

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WO2019107816A1
WO2019107816A1 PCT/KR2018/014143 KR2018014143W WO2019107816A1 WO 2019107816 A1 WO2019107816 A1 WO 2019107816A1 KR 2018014143 W KR2018014143 W KR 2018014143W WO 2019107816 A1 WO2019107816 A1 WO 2019107816A1
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reducing
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powder
tungsten
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PCT/KR2018/014143
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김인호
조봉휘
김태욱
김상욱
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엔에이티엠 주식회사
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Publication date
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    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/25—Oxide

Definitions

  • a method for producing a tungsten-molybdenum alloy comprising the steps of: (a) mixing tungsten oxide powder (WO 3 ) and molybdenum oxide powder (MoO 3 ); (b) stirring the mixture mixed in step (a) (C-1) a first reducing step of reducing the mixture at a first temperature, (c-2) a second reducing step of reducing the first reduced material at a second temperature, (c-3) A third reducing step of reducing the second reduced material at a second temperature, (d) a molding step in which the reduced metal powder is put into a mold to produce a formed body, and (e) a sintering step of sintering the formed body produced in the step (d) Wherein the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder have an average particle size of 5 to 40 ⁇ ⁇ (micrometers), the first temperature is 480 to 620 ⁇ ⁇ , the second temperature is 570 to 740 ⁇ ⁇ , And the third temperature is in the range of 7
  • Tungsten is a very strong metal.
  • tungsten carbide tungsten is widely used as a high-strength material with hardness comparable to that of diamond.
  • Molybdenum is widely used for high temperature and high pressure applications.
  • tungsten has a disadvantage in that it can be easily broken if it contains impurities even though its strength is excellent, and molybdenum has a disadvantage that machining is difficult because of high mechanical strength.
  • the tungsten-molybdenum alloy is a metal material that is widely used in electronic parts and aerospace fields.
  • the density is somewhat low.
  • tungsten powder and molybdenum The mixing time of the powders is required for a long time.
  • tungsten powder and molybdenum powder are mixed, molded, and sintered.
  • Korean Patent No. 10-0210525 discloses a molybdenum-tungsten material for wiring formation, a molybdenum-tungsten target for wiring formation, a method of manufacturing the same, and a molybdenum-tungsten wiring thin film, and discloses a method for manufacturing a tungsten-molybdenum alloy , There is no disclosure of a method for improving the process efficiency by shortening the time required for a large-scale process, and for producing an alloy excellent in the density and strength of the alloy even in a short time.
  • the inventors of the present invention at the end of a recognized the above problems and repeat a number of experiments and studies to solve this, the tungsten as molybdenum alloy production process, (a) tungsten powder (WO 3) and molybdenum oxide powder oxide (MoO 3 (C) a first reducing step of reducing the mixture at a first temperature; (c) a second reducing step of reducing the mixture at a first temperature; (C) a third reducing step of reducing the second reduced material at a second temperature, (d) a third reducing step of reducing the reduced metal powder at a second temperature, (c) And (e) a sintering step of sintering the molded body manufactured in the step (d), wherein the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder have an average particle size of 5 to 40 ⁇ m (micrometer)
  • the first temperature is 480 to 620 ⁇ ⁇
  • the second temperature is 570 To 740 ⁇ ⁇
  • the third temperature is 730
  • the tungsten according to the present invention for achieving the above object-molybdenum alloy manufacturing method is a tungsten-mixing to mix a process for producing a molybdenum alloy, (a) the tungsten oxide powder (WO3) and molybdenum trioxide powder (MoO 3) (C-1) a first reducing step of reducing the mixture at a first temperature; (c-2) a step of reducing the first reducing material, (C-3) a third reducing step of reducing the second reduced material at a second temperature; (d) a third reducing step of reducing the reduced metal powder at a second temperature, And (e) a sintering step of sintering the formed body produced in step (d), wherein the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder have an average particle size of 5 to 40 ⁇ m (micrometer), the first temperature is 480 To 620 ⁇ , the second temperature is from 570 to 740 ⁇ , Group third temperature has a configuration of 730,
  • the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder are mixed so that the tungsten content is 50 to 95 at% (atomic percent) and the molybdenum content is 5 to 50 at% (atomic percent) based on the total metal atoms constituting the mixture of the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder. It can be mixed.
  • the step (b) may be performed for 12 to 70 minutes based on 100 g of the mixture.
  • the steps (c-1), (c-2), and (c-3) may be performed for 50 to 100 minutes, respectively.
  • the step (d) may be performed by pressing the powder at a pressure of 500 to 5000 bar while the powder is filled in the mold, and the step (e) may be performed at a temperature of 1000 to 3000 ° C.
  • the step (c-1) comprises a step of mixing 2,3-dimethyl-2-butene and Butylmethoxydibenzoylmethane in an amount of 5 to 15% by weight based on 100 parts by weight of the mixture
  • the step (c-2) comprises adding the additive in an amount of 0.1 to 3 wt% %. ≪ / RTI >
  • the lowest temperature of the second temperature is higher by 90 to 120 ° C than the highest temperature of the first temperature and the lowest temperature of the third temperature is higher by 160 to 320 ° C than the highest temperature of the second temperature.
  • the method for manufacturing a tungsten-molybdenum alloy according to the present invention has a remarkably reduced process time than the time required for a general tungsten-molybdenum alloy manufacturing process.
  • the present invention can produce a tungsten-molybdenum alloy having an equivalent or superior level of density and strength to an alloy produced using a metal oxide having a fine particle size, thereby reducing the manufacturing cost of the alloy or pulverizing it into fine particles And the process efficiency is improved.
  • the tungsten-molybdenum alloy product manufactured according to the present invention has a higher density than the alloy product manufactured according to the conventional manufacturing method, and has an excellent strength and an effect of not being broken by external pressure.
  • the invention (a) a mixing step of mixing a tungsten oxide powder (WO 3) and molybdenum trioxide powder (MoO 3), (b) stirring step of stirring the mixed mixture in step (a), (c-1) (C-2) a second reducing step of reducing the first reducing material at a second temperature, (c-3) a second reducing step of reducing the second reducing material at a second temperature (D) a molding step of preparing a reduced metal powder into a mold, and (e) a sintering step of sintering the compact produced in the step (d), wherein the tungsten oxide
  • the powder and the molybdenum oxide powder have an average particle size of 5 to 40 ⁇ (micrometer), the first temperature is 480 to 620 ⁇ , the second temperature is 570 to 740 ⁇ , and the third temperature is 730 to 1060 ⁇
  • the tungsten-molybdenum alloy is a tungsten-molybdenum alloy.
  • the technique of making a metal material or a metal processed product by heating a metal powder or a metal oxide into a mold as in the present invention is referred to as powder metallurgy (P / M).
  • the powder metallurgy method has the advantage that it can work at a lower temperature compared to the method of producing a molded body by casting, and that the powder can be made into a complicated shape product by a simple process in which the powder is heated in a mold at a high temperature and a high pressure.
  • the powder metallurgy method is a method of forming a formed body by heating powder to mutually bond the powders, so that it is very important in the quality of the formed body that the metal powder or the metal oxide powder has a uniform and sufficiently small particle size. Therefore, in order to improve the quality of the formed body, it is common that a considerable amount of time is required for the milling and mixing process to form a homogeneous powder of fine particles.
  • the reduction process is subdivided and the (c-1) to (c-3)
  • the manufacturing process of the alloy is simplified, and the time required and the energy invested in the process are significantly reduced.
  • the first temperature may be 480 to 620 ° C
  • the second temperature may be 570 to 740 ° C
  • the third temperature may be 730 to 1060 ° C.
  • the first temperature to the third temperature may be independently determined within a range that satisfies the above range, but it is preferable that the respective temperatures are set to be different from each other.
  • the lowest temperature of the second reducing step is higher by 90 to 120 ° C than the highest temperature of the first reducing step, and the lowest temperature of the third reducing step is higher than the highest temperature of the second reducing step is 160 to 320 Lt; 0 > C.
  • the temperature difference between the first reducing step and the second reducing step is about 100 ° C or so so that the temperature difference between the second reducing step and the third reducing step is about 200 to 300 ° C,
  • an initial alloy state in which each metal element is heterogeneously mixed is formed.
  • partial crystallization and partial melting are repeated to form a more homogenized intermediate alloy phase , A tungsten-molybdenum alloy powder having improved alloy homogeneity is formed through the final third reduction process. Therefore, in the case where the above-mentioned temperature condition is subjected to the reduction step, the reduction can be completed uniformly throughout the mixture.
  • the step (c-1) comprises adding 2,3,3-dimethyl-2-butene and butylmethoxydibenzoylmethane to the mixture obtained in step (b) 1 to 1 by weight based on 100 parts by weight of the mixture, and the step (c-2) is carried out by adding the additive in an amount of 0.1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture, It is possible to obtain the effect that the reduction time is remarkably shortened and the process efficiency is further improved.
  • the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder have an average particle size of 5 to 40 ⁇ m (micrometer), and include only a uniform stirring process without further milling to form finer powder.
  • the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder preferably contain 50 to 95 at% (atomic percent) of tungsten and 5 to 50 at% (atomic percent) of molybdenum based on the total metal atoms constituting the mixture of the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder May be mixed as much as possible.
  • the atomic percent is a value representing the percentage of the corresponding atom based on the total number of atoms, and the atomic percent is obtained by (number of atoms / total number of atoms) * 100.
  • the number of tungsten atoms and molybdenum atoms is Is the calculated atomic percent value.
  • the step (b) may be a step of stirring for 12 to 70 minutes based on 100 g of the mixture.
  • the time may vary depending on the amount of powder. In the case of including the process of forming fine powder particles according to the prior art and mixing them, it took about 48 hours or more to waste a lot of time and resources, whereas in the case of manufacturing according to the production method according to the present invention And stirring without milling, and mixing powder having a relatively large size in comparison with using fine powder for producing a high-quality alloy has the effect that the stirring time is remarkably shortened and the processing time is remarkably shortened . For example, it is possible to shorten the time by about 20% or more as compared with mixing metal oxide powder having a particle size of 1 mu m.
  • This manufacturing method is characterized in that although the method for manufacturing a tungsten-molybdenum alloy according to the present invention uses metal oxide particles having a relatively large size, the alloy powder having excellent density and strength can be obtained by carrying out a three- Which is particularly suited for use in processes in industrial facilities for the manufacture of large quantities of alloys.
  • the powder is homogeneously mixed with 100 g of the mixture of the tungsten oxide powder and the molybdenum oxide powder at a stirring speed of 100 to 150 rpm for at least 40 minutes
  • stirring 1000 g of the mixture it is possible to uniformly mix the powder uniformly only by stirring at least 280 minutes at the same speed condition.
  • 10000 g of the mixture is stirred, It is possible to uniformly mix the powders uniformly only by stirring for 1100 minutes, so that the process time is remarkably shortened in the process for mass production.
  • the steps (c-1), (c-2), and (c-3) may be performed for 50 to 100 minutes, respectively. Preferably, it may be performed for 55 to 95 minutes.
  • the execution time of the three steps need not always coincide, and may be performed for different times in each step.
  • the reducing gas used in the steps (c-1) to (c-3) is a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and argon (Ar), and the reducing gas is used at a rate of 2000 to 6000 L / hr
  • the reaction proceeds under the conditions.
  • the reduced metal powder is filled in the mold through the steps (c-1) to (c-3), and a molded body is manufactured. Specifically, the powder is filled in a mold at a pressure of 500 to 5000 bar. The powder is pressurized for 5 to 30 minutes to produce a molded article. And may be manufactured using a cold isostatic pressing (CIP).
  • CIP cold isostatic pressing
  • the pressure is lower than the above-mentioned pressure, the density of the formed body is lowered. Therefore, there is a problem in that the strength of the final sintered body after the sintering step is lowered. It is preferable to pressurize in the above range.
  • the pressing time is also performed within the above range.
  • the shaped body after the step (d) proceeds with the first machining to improve the precision of the final product.
  • the primary machining can be carried out through a vertical shelf or a horizontal shelf.
  • the workpiece obtained by the primary processing of the formed body or the molded body after the step (d) is formed into a final alloy product through a step of sintering.
  • the sintering step may be performed at a temperature of 1000 to 3000 ° C and may be performed while supplying hydrogen gas.
  • the hydrogen gas may be supplied at a rate of 2000 to 6000 L / hr (liter / hr) depending on the time.
  • the temperature of the sintering step can be preferably sintered at a temperature of 2000 to 2200 ° C.
  • a high temperature there is a problem that a high temperature must be applied There is a disadvantage in terms of process time and process cost.
  • the method of manufacturing a tungsten-molybdenum alloy according to the present invention not only improves the production efficiency by simplifying the manufacturing process, reducing the time and material consumption in the manufacturing process, but also improving the density of the alloy Is improved and an alloy having improved strength can be produced.
  • Tungsten oxide powder (WO 3 ) having an average particle size of 15 ⁇ m and molybdenum oxide powder (MoO 3 ) were mixed and stirred based on Tables 1 and 2 below.
  • 100 g of the mixture was supplied into a mixed gas of hydrogen and argon in an atmosphere of 3000 to 5000 L / hr, followed by reduction in three steps.
  • the powder subjected to the reduction step was filled in a rubber mold, and then pressed with a CIP (cold isostatic pressing machine) at a pressure of 2000 bar for 10 minutes, and then the molded body was separated from the mold.
  • CIP cold isostatic pressing machine
  • the separated compact is firstly processed in consideration of the sintering shrinkage of the alloy, and hydrogen gas is supplied at a temperature of 2000 to 2200 ° C in an atmosphere of 3000 to 4000 L / hr to be sintered to produce a final sintered body.
  • Table 1 shows the mixing ratios of tungsten oxide and molybdenum oxide and the reduction rates and the completion of the reduction depending on the temperature for each reduction step.
  • the metal oxide particles were put into a mixing ball and mixed, and then the completion of the mixing was confirmed.
  • Table 6 shows values of mixing completion times of metal oxide particles having an average particle size of 1 ⁇ ⁇ (micrometer) and 50 ⁇ ⁇ , respectively.
  • W Mo (at%) Weight of mixture (g) Average particle size ( ⁇ ) of metal oxide Mixing Time (min) Carbide ball presence Whether the mixture is complete 50:50 100 15 15 X X 70:30 100 15 15 X X 90:10 100 15 15 X X 50:50 100 15 30 X X 70:30 100 15 30 X X 90:10 100 15 30 X X 50:50 100 15 45 X O 70:30 100 15 45 X O 90:10 100 15 45 X O 50:50 100 15 60 X O 70:30 100 15 60 X O 90:10 100 15 60 X O
  • W Mo (at%) Weight of mixture (g) The average particle size of the metal oxide Mixing Time (min) Mixing Time (min / 100 g) Carbide ball presence Whether the mixture is complete 50:50 1000 15 60 6 X X 70:30 1000 15 60 6 X X 90:10 1000 15 60 6 X X 50:50 1000 15 180 18 X X 70:30 1000 15 180 18 X X 90:10 1000 15 180 18 X X 50:50 1000 15 300 30 X O 70:30 1000 15 300 30 X O 90:10 1000 15 300 30 X O
  • W Mo (at%) Weight of mixture (g) The average particle size of the metal oxide Mixing Time (min) Mixing Time (min / 100 g) Carbide ball presence Whether the mixture is complete 50:50 10000 15 600 6 X X 70:30 10000 15 600 6 X X 90:10 10000 15 600 6 X X 50:50 10000 15 800 8 X X 70:30 10000 15 800 8 X X 90:10 10000 15 800 8 X X 50:50 10000 15 1200 12 X O 70:30 10000 15 1200 12 X O 90:10 10000 15 1200 12 X O
  • Tables 3 to 5 show the results of measuring the mixing time according to the weight of the mixture of tungsten oxide and molybdenum oxide.
  • Table 6 shows the time taken to completely mix the metal oxides having different average particle sizes when they were stirred.
  • metal oxide particles having an average particle size of 15 mu m were put into a mixing ball and mixed. Thereafter, 100 g of the mixture was mixed at a first temperature of 600 DEG C, a second temperature of 700 DEG C, Lt; 0 > C, and the third reduction step was carried out for 90 minutes, the reduction step was carried out based on the following table.
  • the additive added in the preparation example is an additive prepared by mixing 2, 3-dimethyl-2-butene and butylmethoxydibenzoylmethane in a ratio of 1: 1, and the first reducing step And 0.5 g in the second reducing step.

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Abstract

텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법으로서, (a) 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하는 혼합단계, (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 교반단계, (c-1) 상기 혼합물을 제1온도에서 환원시키는 제1환원단계, (c-2) 상기 제1환원물을 제2온도에서 환원시키는 제2환원단계, (c-3) 상기 제2환원물을 제2온도에서 환원시키는 제3환원단계, (d) 환원된 금속 분말을 몰드에 넣어 성형체를 제조하는 성형단계 및 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 성형체를 소결하는 소결단계를 포함하고, 상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)이며, 상기 제1온도는 480 내지 620 ℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며, 상기 제3온도는 730 내지 1060 ℃인 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법을 제공한다.

Description

텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법
본 출원은 2017년 11월 30일자 한국 특허 출원 제10-2017-0161808호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법으로서, (a) 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하는 혼합단계, (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 교반단계, (c-1) 상기 혼합물을 제1온도에서 환원시키는 제1환원단계, (c-2) 상기 제1환원물을 제2온도에서 환원시키는 제2환원단계, (c-3) 상기 제2환원물을 제2온도에서 환원시키는 제3환원단계, (d) 환원된 금속 분말을 몰드에 넣어 성형체를 제조하는 성형단계 및 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 성형체를 소결하는 소결단계를 포함하고, 상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)이며, 상기 제1온도는 480 내지 620 ℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며, 상기 제3온도는 730 내지 1060 ℃인 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법에 관한 것이다.
텅스텐은 강도가 매우 우수한 금속으로, 탄화 텅스텐(WC)의 경우에는 경도가 다이아몬드와 비슷할 정도의 고강도 재료로서 널리 사용되고 있으며, 몰리브덴은 내부식성이 강한 금속으로 고온 고압용 분야에 널리 사용되고 있다. 다만, 텅스텐은 강도가 우수함에도 불순물이 포함되는 경우에는 쉽게 부숴질 수 있는 단점이 있고, 몰리브덴은 기계강도가 높아 가공이 어려운 단점이 있다.
한편, 단일 금속 재료에 비해, 금속 합금의 경우, 각 금속의 우수한 특성을 가지면서도, 금속의 단점을 보완할 수 있고, 조합에 따라 새로운 성질이 나타나기도 하는 바, 최근의 금속 재료는 단일 금속 재료보다는 대부분이 합금 재료가 차지하고 있다.
텅스텐-몰리브덴 합금은 전자부품 및 항공우주 분야에서 널리 사용되는 금속 재료이나, 종래기술의 합금 제조방법에 따라 제조된 합금의 경우, 밀도가 다소 떨어지는 문제가 있고, 이를 제조하는 과정에서 텅스텐 분말과 몰리브덴 분말을 혼합하는 시간이 장시간 필요하여, 시간대비 생산효율이 떨어지는 단점이 있었다.
구체적으로, 텅스텐-몰리브덴 합금 제품을 제조하기 위해서는 텅스텐 분말과 몰리브덴 분말을 혼합한 뒤, 이를 성형하고, 소결하는 과정을 거친다. 이 때, 금속 분말을 혼합하는 과정에서 합금 제품의 밀도를 향상시키기 위해서는 금속 분말을 밀링하여 각 분말의 직경과 형태를 비슷하게 만드는 과정과, 분말을 균일하게 혼합하는 과정이 필요하다. 분말을 밀링하고 혼합하는 단계는 장시간이 소요되어, 합금의 생산 효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0210525호는 배선형성용 몰리브덴-텅스텐재, 배선형성용 몰리브덴-텅스텐 타깃과 그 제조방법 및 몰리브덴-텅스텐 배선박막에 관한 것으로서, 텅스텐-몰리브덴 합금을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 대규모 공정에서 소요되는 시간을 단축하여 공정 효율성을 향상시키고, 짧은 시간 동안 제조하더라도 합금의 밀도와 강도가 우수한 합금을 제조할 수 있는 방법에 대해서는 개시되어 있지 않다.
이에 따라, 종래의 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법에 비해 합금의 물성을 향상시키면서도 합금의 생산 효율이 향상된 텅스텐-몰리브덴 합금을 제조할 수 있는 기술 개발에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위해 수많은 실험과 연구를 반복한 끝에, 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법으로서, (a) 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하는 혼합단계, (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 교반단계, (c-1) 상기 혼합물을 제1온도에서 환원시키는 제1환원단계, (c-2) 상기 제1환원물을 제2온도에서 환원시키는 제2환원단계, (c-3) 상기 제2환원물을 제2온도에서 환원시키는 제3환원단계, (d) 환원된 금속 분말을 몰드에 넣어 성형체를 제조하는 성형단계 및 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 성형체를 소결하는 소결단계를 포함하고, 상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)이며, 상기 제1온도는 480 내지 620 ℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며,상기 제3온도는 730 내지 1060 ℃인 경우, 합금 제품의 밀도가 향상되고, 금속 간의 결합이 향상되어 높은 강도와 내식성을 갖는 효과를 가지는 것을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법은 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법으로서, (a) 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하는 혼합단계, (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 교반단계, (c-1) 상기 혼합물을 제1온도에서 환원시키는 제1환원단계, (c-2) 상기 제1환원물을 제2온도에서 환원시키는 제2환원단계, (c-3) 상기 제2환원물을 제2온도에서 환원시키는 제3환원단계, (d) 환원된 금속 분말을 몰드에 넣어 성형체를 제조하는 성형단계 및 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 성형체를 소결하는 소결단계를 포함하고, 상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)이며, 상기 제1온도는 480 내지 620 ℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며, 상기 제3온도는 730 내지 1060 ℃인 구성을 가진다.
상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말의 혼합물을 구성하는 전체 금속 원자들을 기준으로 텅스텐 50 내지 95 at %(원자퍼센트), 몰리브덴 5 내지 50 at %(원자퍼센트)가 되도록 혼합한 것일 수 있다.
상기 (b) 단계는 혼합물 100g을 기준으로 12 내지 70 분 동안 교반하는 것일 수 있다.
상기 (c-1), (c-2) 및 (c-3) 단계는 각각 50 내지 100분동안 수행하는 것일 수 있다.
상기 (d) 단계는 분말을 몰드에 충진한 상태에서 500 내지 5000 바(Bar)의 압력으로 가압하여 이루어질 수 있고, 상기 (e) 단계는 1000 내지 3000 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법은 상기 (c-1) 단계는 (b) 단계를 거친 혼합물에 2, 3-디메틸-2-부텐(2,3-Dimethyl-2-butene)과 부틸메톡시디벤조일메탄을 1:1로 혼합한 첨가제를 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량%로 첨가하고, 상기 (c-2) 단계는 상기 첨가제를 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 3 중량%로 첨가하는 것일 수 있다.
상기 제1온도의 최고 온도보다 제2온도의 최저 온도가 90 내지 120 ℃만큼 높고, 제2온도의 최고 온도보다 제3온도의 최저 온도가 160 내지 320 ℃만큼 높은 것일 수 있다.
본 발명에 따른 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법은 일반적인 텅스텐-몰리브덴 합금 제조 공정에서 소요되는 시간보다 공정 시간이 현저히 감축된 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 미세한 입자크기의 금속 산화물을 사용하여 제조된 합금과 동등하거나 우수한 수준의 밀도와 강도를 갖는 텅스텐-몰리브덴 합금을 제조할 수 있어 합금 제조비용을 절감하거나, 미세한 입자로 분쇄하는데 소모되는 시간을 절감하여 공정 효율성이 향상된 효과를 가진다.
본 발명에 따라 제조된 텅스텐-몰리브덴 합금 제품은 종래의 제조방법에 따라 제조된 합금 제품에 비해 높은 밀도를 가져 강도가 더욱 우수하고, 외부의 압력에 잘 부숴지지 않는 효과를 가진다.
본 연구는 엔에이티엠(주)의 주관 하에 대한민국 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원의 에너지자원순환기술개발사업의 지원에 의하여 이루어진 것으로, 연구과제명은 텅스텐 95%이상 폐자원으로부터 3N5급 고순도 텅스텐 분말 제조 상용플랜트 구축기술 개발사업이고(과제고유번호:1415145563), 연구기간은 2016.05. ~ 2016.12.31이다.
이하에서, 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명은 (a) 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하는 혼합단계, (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 교반단계, (c-1) 상기 혼합물을 제1온도에서 환원시키는 제1환원단계, (c-2) 상기 제1환원물을 제2온도에서 환원시키는 제2환원단계, (c-3) 상기 제2환원물을 제2온도에서 환원시키는 제3환원단계, (d) 환원된 금속 분말을 몰드에 넣어 성형체를 제조하는 성형단계 및 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 성형체를 소결하는 소결단계를 포함하고, 상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)이며, 상기 제1온도는 480 내지 620℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며, 상기 제3온도는 730 내지 1060℃인 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법을 제공한다.
본 발명과 같이 금속 분말 내지 금속 산화물을 몰드에 넣어 가열함으로써, 금속재료나 금속가공제품을 만드는 기술을 분말야금법(Powder Metallurgy, P/M)이라고 한다. 분말야금법은 분말을 몰드에 넣어 고온 고압으로 가열하는 간단한 공정만으로 복잡한 형상의 제품을 만들 수 있다는 점과 주조에 의한 성형체의 제조방법에 비해, 낮은 온도에서 작업이 가능하다는 장점이 있다.
그러나, 분말야금법은 분말을 가열하여 분말을 상호 결합시킴으로써, 성형체를 형성하는 방법이어서, 금속 분말 내지 금속 산화물 분말을 균일하고 충분히 작은 입경을 갖도록 하는 것이 성형체의 품질에 있어서 매우 중요하다. 따라서, 성형체의 품질을 향상시키기 위해서는 균일하고, 미세입자의 분말을 형성하기 위한 밀링과 믹싱 과정에 상당한 시간이 소요되는 것이 일반적이다.
본 발명에서는, 이와 같은 밀링과 믹싱 과정을 최소화하는 대신, 최종 합금 제품의 밀도를 향상시키기 위해 환원과정을 세분화하여, 서로 다른 온도 조건에서 환원하는 (c-1) 내지 (c-3)에 거친 순차적인 환원단계를 포함함으로써 합금의 제조 공정을 간소화하고, 소요시간 및 공정에 투자되는 에너지를 현저히 절감시킨다.
각 환원단계에서, 상기 제1온도는 480 내지 620 ℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며, 상기 제3온도는 730 내지 1060 ℃인 것일 수 있다.
상기 제1온도 내지 제3온도는 상기 범위를 만족하는 범위 내에서 독립적으로 결정될 수 있으나, 바람직하게는 각각의 온도가 모두 상이하게 설정되는 것이 바람직하다. 상세하게는, 제1환원단계에서의 최고 온도보다 제2환원단계의 최저 온도가 90 내지 120 ℃만큼 높은 것이 바람직하고, 제2환원단계의 최고 온도보다 제3환원단계의 최저 온도가 160 내지 320 ℃만큼 높은 것이 바람직하다.
제1환원단계와 제2환원단계의 온도차이가 약 100℃ 내외인 것과 대비하여, 제2환원단계와 제3환원단계의 온도차이가 약 200 내지 300 ℃의 내외를 갖도록 하여 열을 가함으로써, 금속 산화물들이 혼합상태에서 제1환원과정을 거쳐 각 금속 원소가 비균질적으로 혼합된 초기 합금상태가 형성되고, 제2환원과정에서 부분결정화와 부분용융을 반복하여 보다 균질화된 중간 합금단계가 형성된 후, 최종 제3환원과정을 통해 합금의 균질성이 향상된 텅스텐-몰리브덴 합금분말이 형성된다. 따라서, 상기와 같은 온도조건의 환원단계를 거치는 경우에, 혼합물 전체에서 균일하게 환원이 완료될 수 있다.
특히, 상기 환원단계에서, 상기 (c-1) 단계는 (b) 단계를 거친 혼합물에 2, 3-디메틸-2-부텐(2,3-Dimethyl-2-butene)과 부틸메톡시디벤조일메탄을 1:1로 혼합한 첨가제를 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부로 첨가하고, 상기 (c-2) 단계는 상기 첨가제를 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 3 중량부로 첨가함으로써, 동등 또는 그 이상의 합금 분말을 제조할 수 있으면서도 환원시간이 현저히 단축되어 공정 효율성이 더욱 향상된 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)인 것으로, 이보다 세밀한 분말을 형성하기 위한 추가 밀링 과정없이, 균일하게 교반하는 과정만을 포함한다. 더욱이, 미세입자의 분말을 혼합하는 것에 비해 짧은 시간 동안 교반하는 것만으로도 균일한 혼합물을 형성하는 것이 가능하여 교반시간을 현저히 단축할 수 있는 효과가 있다.
상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은, 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말의 혼합물을 구성하는 전체 금속 원자들을 기준으로 텅스텐 50 내지 95 at %(원자퍼센트), 몰리브덴 5 내지 50 at %(원자퍼센트)가 되도록 혼합한 것일 수 있다. 상기 원자 퍼센트는 총 원자수를 기준으로 해당 원자의 백분율을 나타낸 값으로, 원자퍼센트는 (해당 원자 수/총 원자수)*100으로 구해지며, 본 발명에서는 텅스텐 원자와 몰리브덴 원자수를 총 원자수로 보아 계산된 원자 퍼센트 값이다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 혼합물 100g을 기준으로 12 내지 70 분 동안 교반하는 것일 수 있다. 분말의 양에 따라 상기 시간은 변경될 수 있다. 종래기술에 따라 미세입자의 분말을 형성하고 이를 혼합하는 과정을 포함하는 경우에는, 대략 48 시간 이상이 소모되어, 시간과 자원의 낭비가 컸던 반면, 본 발명에 따른 제조방법에 따라 제조하는 경우에는, 밀링없이 교반하는 과정만을 포함하고, 고품질의 합금을 제조하기 위해 미세분말을 사용하는 것과 대비하여 비교적 큰 크기의 분말을 혼합함에 따라, 교반시간이 현저히 단축되어 공정시간이 현저히 단축되는 효과를 가진다. 예를 들어, 1㎛의 입자크기를 갖는 금속 산화물 분말을 혼합하는 경우와 대비할 때, 약 20 % 이상만큼 시간을 단축하는 것이 가능하다.
이러한 제조방법 상의 특징은, 본 발명에 따른 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법이 상대적으로 큰 크기의 금속 산화물 입자를 사용함에도 불구하고, 3단계에 거친 환원단계를 거침으로써, 밀도와 강도가 우수한 합금 분말을 얻을 수 있는 효과에 기인하는 것으로서, 대량의 합금을 제조하기 위한 산업시설 내에서의 공정에서 활용하기에 특히 적합하다.
구체적으로, 본 발명에 따른 합금 제조방법에 있어서, 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말을 혼합한 혼합물 100g을 기준으로, 교반기의 속도를 100 내지 150 rpm으로 하여 최소 40 분 교반하는 것만으로 분말을 균일하게 완전 혼합이 가능한 반면, 혼합물 1000g을 교반하는 경우에는, 동일한 속도 조건에서 최소 280 분 교반하는 것만으로 분말을 균일하게 완전 혼합하는 것이 가능하며, 혼합물 10000g을 교반하는 경우에는, 마찬가지로 동일한 속도 조건에서 최소 1100 분 교반하는 것만으로 분말을 균일하게 완전 혼합하는 것이 가능하여, 대량 생산을 위한 공정에서 공정시간이 현저히 단축되는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법에 있어서, 상기 (c-1), (c-2) 및 (c-3) 단계는 각각 50 내지 100분 동안 수행하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 55 내지 95 분동안 수행하는 것일 수 있다.
상기 시간보다 짧은 시간동안 환원하는 경우에는, 대상 분말을 활용하여 성형체를 형성하고 이를 소결하는 단계를 거쳐 최종적으로 얻어진 소결체에 균열이 형성되거나, 처음에는 균열이 없다가 1-2일 경과 후에 미세 균열이 나타나는 문제가 있고, 상기 시간보다 긴 시간 동안 환원하는 경우에는, 상기 시간만큼 환원하는 경우와 대비하여 품질의 차이가 없으므로, 상기 시간 이상만큼 환원시키는 것은 공정효율성 측면에서 불리한 면이 있다.
상기 세 단계로 이루어지는 환원 과정에 있어서, 세 단계의 수행시간이 반드시 일치할 필요는 없고, 각 단계별로 상이한 시간 동안 수행되더라도 무방하다.
상기 (c-1) 내지 (c-3) 단계에서 사용되는 환원가스는 수소(H2)와 아르곤(Ar) 혼합가스이고, 반응 시간에 따라, 2000 내지 6000 L/hr(리터/시)의 조건에서 반응이 진행된다.
상기 (c-1) 내지 (c-3) 단계를 거쳐 환원된 금속 분말을 몰드에 충진한 후 성형체를 제조한다. 상세하게는, 분말을 몰드에 충진한 상태에서 500 내지 5000 바(Bar)의 압력으로 가압하여 이루어지며, 5 내지 30분 간 가압하여 성형체를 제조한다. 냉간등방압 성형기(Cold Isostatic Pressing, CIP)를 사용하여 제조될 수 있다.
바람직하게는, 1500 내지 2500 바(Bar)의 압력으로 5 내지 15분간 가압하는 것이 바람직하다. 상기 압력보다 낮은 압력으로 가압하는 경우에는 성형체의 밀도가 떨어지므로, 소결단계를 거친 최종 소결체의 강도가 떨어지는 문제가 있고, 상기 압력보다 고압으로 압력하더라도 상기 범위로 가압한 것과 품질이나 공정에서의 특별한 효과가 없으므로, 상기 범위로 가압하는 것이 바람직하다.
마찬가지의 이유에서, 가압하는 시간 또한 상기 범위 내로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 (d) 단계를 거친 성형체는 최종 제품의 정밀도를 향상시키기 위해 1차 가공을 진행한다. 1차 가공의 경우, 이후 진행되는 소결단계에서 수축되는 것을 감안하여, 소결단계에 따른 가공물의 수축률과, 최종제품의 크기에 기반하여 1차 가공을 수행하는 것이 바람직하다. 1차 가공은 수직선반이나 수평선반을 통해 수행될 수 있다.
상기 (d) 단계를 거친 성형체 내지는 성형체를 1차 가공하여 얻어진 가공물은 소결하는 단계를 거쳐 최종 합금 제품으로 형성된다. 상세하게, 상기 소결단계는 1000 내지 3000℃의 온도에서 수행될 수 있고, 수소 가스를 공급하는 상태에서 이루어질 수 있다. 상기 수소 가스는 시간에 따라 2000 내지 6000 L/hr(리터/시)의 조건으로 공급될 수 있다.
상기 소결단계의 온도는 바람직하게는 2000 내지 2200℃의 온도에서 소결할 수 있다. 상기 소결온도가 낮아질수록, 소결단계를 거쳐 최종 완성된 소결체의 표면 강도가 떨어지는 문제가 있고, 상기 온도보다 높은 온도에서 소결하는 경우에는, 소결강도의 차이가 크지 않음에도 높은 온도를 가하여야 하는 문제가 있으므로, 공정시간 및 공정비용 측면에서 불리한 단점이 있다.
본 발명에 따른 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법은 제조공정을 간소화하고, 제조공정에서 소요되는 시간적, 물질적 소모를 줄여 생산 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라, 종래의 제조방법에 따라 제조된 합금에 비해 합금의 밀도가 향상되어, 강도가 향상된 합금을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되지 아니한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 그 내용에 의해 본 발명의 내용을 제한하지 아니한다.
제조예 1
하기 표 1 및 2에 기초하여, 평균입도가 15㎛인 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하여 교반하였다.
상기 혼합물 100g을 수소와 아르곤 혼합가스를 3000~5000 L/hr의 분위기로 공급하여 세 단계에 거쳐 환원하였다.
환원단계를 거친 분말을 러버몰드에 충진한 후, CIP(냉간 등방압 성형기)를 사용하여 2000 바의 압력으로 10분간 가압한 후 몰드에서 성형체를 분리했다.
분리된 성형체를 합금의 소결수축률을 고려하여 1차 가공하고, 2000~2200 ℃의 온도에서 수소가스를 3000~4000L/hr의 분위기로 공급하여 소결시켜 최종 소결체를 제조한다.
W:Mo(at%) 제1온도 제2온도 제3온도 환원단계수행시간 (단계별, min) Reduction Rate (환원후/환원전*100, %) 환원완료여부
50:50 500 600 750 60 79.95 일부미환원
70:30 500 600 750 60 81.03 일부미환원
90:10 500 600 750 60 81.93 일부미환원
50:50 600 700 800 60 77.56 일부미환원
70:30 600 700 800 60 80.31 일부미환원
90:10 600 700 800 60 80.85 일부미환원
50:50 600 700 1000 60 75.33 완료
70:30 600 700 1000 60 77.16 완료
90:10 600 700 1000 60 78.73 완료
W:Mo(at%) 제1온도 제2온도 제3온도 환원단계수행시간 (단계별) Reduction Rate (환원후/환원전*100, %) 환원완료여부
50:50 500 600 750 90 75.65 일부미환원
70:30 500 600 750 90 78.16 일부미환원
90:10 500 600 750 90 80.93 일부미환원
50:50 500 600 800 90 74.98 완료
70:30 500 600 800 90 77.05 완료
90:10 500 600 800 90 79.27 완료
50:50 500 600 900 90 75.05 완료
70:30 500 600 900 90 77.53 완료
90:10 500 600 900 90 78.99 완료
50:50 600 700 900 90 76.25 완료
70:30 600 700 900 90 77.28 완료
90:10 600 700 900 90 79.14 완료
상기 표 1은 산화 텅스텐과 산화 몰리브덴의 혼합 비율과 각 환원단계별 온도에 따른 환원율 및 환원완료여부를 나타낸 표이다.
표 1을 참조하면, 제1온도와 제2온도의 차이가 100℃ 가량 나고, 제2온도와 제3온도가 약 300℃ 가량 차이나도록 설정한 경우에 미환원된 부분 없이 완전한 환원이 이루어짐을 확인할 수 있었다.
표 2를 참조하면, 제1온도와 제2온도의 차이가 100℃ 가량 나고, 제2온도와 제3온도가 약 200 내지 300℃ 가량 차이나도록 설정한 경우에 미환원된 부분 없이 완전한 환원이 이루어짐을 확인할 수 있었다. 환원시간이 60분인 경우와 대비하여 90분간 환원시킴으로써, 제2온도와 제3온도의 차이가 약 200℃가량 되는 경우에도 혼합물의 전체에서 환원완료됨을 확인할 수 있었다.
제조예 2
하기 표 3 내지 5에 기초하여, 금속 산화물 입자를 믹싱볼에 넣고 혼합한 후, 혼합완료여부를 확인했다.
한편, 표 6에는 평균입도가 각각 1 ㎛(마이크로미터)와 50㎛인 금속 산화물 입자의 혼합완료시간을 비교한 값을 나타냈다.
W:Mo(at%) 혼합물 중량 (g) 금속산화물의 평균입도(㎛) Mixing Time (min) 초경 볼 유무 혼합완료여부
50:50 100 15 15 X X
70:30 100 15 15 X X
90:10 100 15 15 X X
50:50 100 15 30 X X
70:30 100 15 30 X X
90:10 100 15 30 X X
50:50 100 15 45 X O
70:30 100 15 45 X O
90:10 100 15 45 X O
50:50 100 15 60 X O
70:30 100 15 60 X O
90:10 100 15 60 X O
W:Mo(at%) 혼합물 중량 (g) 금속산화물의 평균입도 Mixing Time (min) Mixing Time (min/100g) 초경 볼 유무 혼합완료여부
50:50 1000 15 60 6 X X
70:30 1000 15 60 6 X X
90:10 1000 15 60 6 X X
50:50 1000 15 180 18 X X
70:30 1000 15 180 18 X X
90:10 1000 15 180 18 X X
50:50 1000 15 300 30 X O
70:30 1000 15 300 30 X O
90:10 1000 15 300 30 X O
W:Mo(at%) 혼합물 중량 (g) 금속산화물의 평균입도 Mixing Time (min) Mixing Time (min/100g) 초경 볼 유무 혼합완료여부
50:50 10000 15 600 6 X X
70:30 10000 15 600 6 X X
90:10 10000 15 600 6 X X
50:50 10000 15 800 8 X X
70:30 10000 15 800 8 X X
90:10 10000 15 800 8 X X
50:50 10000 15 1200 12 X O
70:30 10000 15 1200 12 X O
90:10 10000 15 1200 12 X O
W:Mo(at%) 혼합물 중량 (g) 금속산화물의 평균입도 혼합완료시간 (min) 초경 볼 유무 혼합완료여부
50:50 100 1 82 X O
70:30 100 1 90 X O
90:10 100 1 87 X O
50:50 100 50 16 X O
70:30 100 50 24 X O
90:10 100 50 30 X O
표 3 내지 5는 산화 텅스텐과 산화 몰리브덴의 혼합물 중량에 따른 혼합시간을 측정한 결과를 나타냈고, 표 6은 평균입도가 상이한 금속 산화물을 교반하는 경우에 완전히 혼합되기까지 소요된 시간을 나타냈다.
표 3 내지 6을 참조하면, 평균입도가 15 ㎛인 금속 산화물을 혼합하는 경우, 1 ㎛의 평균입도를 갖는 입자를 혼합하는 경우와 대비하여, 완전히 혼합된 상태의 혼합물을 제조하는데 걸리는 교반시간이 현저히 단축됨을 확인할 수 있다.
한편, 평균입도가 50 ㎛인 입자를 교반하는 경우에는 시간은 단축되기는 하나, 해당 혼합물을 이용하여, 환원, 성형 및 소결하여 얻어진 최종 소결체는 표면이 고르지 않고, 표면에 균열이 형성된 소결체가 얻어지는 문제가 있었다.
제조예 3
하기 표 7에 기초하여, 15 ㎛의 평균입도를 갖는 금속 산화물 입자를 믹싱볼에 넣고 혼합한 후, 혼합이 완료된 혼합물 100g을 제1온도가 600℃, 제2온도가 700℃, 제3온도가 900℃인 조건에서 환원시키되, 제3환원단계는 90분간 수행한 것을 제외하고는 하기 표에 기초하여 환원단계를 진행하였다.
해당 제조예에서 첨가된 첨가제는 2, 3-디메틸-2-부텐(2,3-Dimethyl-2-butene)과 부틸메톡시디벤조일메탄을 1:1로 혼합한 첨가제를 사용하고, 제1환원단계에서 10g, 제2환원단계에서 0.5g을 첨가하였다.
W:Mo(at%) 제1환원단계 첨가제 첨가여부 제2환원단계 첨가제 첨가여부 제1환원단계 수행시간 (min) 제2환원단계 수행시간 (min) 환원완료 여부
50:50 X X 45 45 일부미환원
70:30 X X 45 45 일부미환원
90:10 X X 45 45 일부미환원
50:50 O X 45 45 완료
70:30 O X 45 45 일부미환원
90:10 O X 45 45 일부미환원
50:50 X O 45 45 일부미환원
70:30 X O 45 45 일부미환원
90:10 X O 45 45 일부미환원
50:50 O O 45 45 완료
70:30 O O 45 45 완료
90:10 O O 45 45 완료
표 7을 참조하면, 첨가제를 첨가하지 않고 45분간 환원단계를 수행하는 경우, 일부 미환원되었으며, 제1환원단계와 제2환원단계 중 어느 하나에서 첨가체를 넣지 않은 경우에도 대부분 일부 미환원된 결과가 나타났다.
이는 표 1의 하단에서 제1환원단계와 제2환원단계를 90분간 수행한 경우와 대비할 때, 환원을 완료할 때까지 걸리는 시간이 제1환원단계와 제2환원단계에서의 시간보다 1/2로 절감할 수 있는 효과를 가진다. 더욱이, 상기 첨가제를 첨가하여 환원하는 경우에도, 최종 소결체의 강도, 밀도, 소결수축률 등에는 큰 차이가 없었는 바, 해당 첨가제를 첨가함으로써 공정 효율성이 크게 향상된다.

Claims (8)

  1. 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법으로서,
    (a) 산화 텅스텐 분말(WO3)과 산화 몰리브덴 분말(MoO3)을 혼합하는 혼합단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 교반단계;
    (c-1) 상기 혼합물을 제1온도에서 환원시키는 제1환원단계;
    (c-2) 상기 제1환원물을 제2온도에서 환원시키는 제2환원단계;
    (c-3) 상기 제2환원물을 제2온도에서 환원시키는 제3환원단계;
    (d) 환원된 금속 분말을 몰드에 넣어 성형체를 제조하는 성형단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 성형체를 소결하는 소결단계;
    을 포함하고,
    상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 평균입도가 5 내지 40 ㎛(마이크로미터)이며,
    상기 제1온도는 480 내지 620 ℃이고, 상기 제2온도는 570 내지 740 ℃이며,상기 제3온도는 730 내지 1060 ℃인 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말은 산화 텅스텐 분말과 산화 몰리브덴 분말의 혼합물을 구성하는 전체 금속 원자들을 기준으로 텅스텐 50 내지 95 at %(원자퍼센트), 몰리브덴 5 내지 50 at %(원자퍼센트)가 되도록 혼합한 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 혼합물 100g을 기준으로 12 내지 70 분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c-1), (c-2) 및 (c-3) 단계는 각각 50 내지 100분동안 수행하는 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 분말을 몰드에 충진한 상태에서 500 내지 5000 바(Bar)의 압력으로 가압하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 1000 내지 3000 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c-1) 단계는 (b) 단계를 거친 혼합물에 2, 3-디메틸-2-부텐(2,3-Dimethyl-2-butene)과 부틸메톡시디벤조일메탄을 1:1로 혼합한 첨가제를 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부로 첨가하고,
    상기 (c-2) 단계는 상기 첨가제를 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 3 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    제1환원단계에서의 최고 온도보다 제2환원단계의 최저 온도가 90 내지 120 ℃만큼 높고,
    제2환원단계의 최고 온도보다 제3환원단계의 최저 온도가 160 내지 320 ℃만큼 높은 것을 특징으로 하는 텅스텐-몰리브덴 합금 제조방법.
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