분말 야금의 작업 공정

 

 

분말 야금의 작업 공정

 

 

1. 개요

 

분말 야금은 금속이나 비금속 분말을 사용하여 제품을 만드는 기술로서 소형이나 고 정도의 형상이 복잡한 제품 등에 적합하고 일반적인 제조 공정은 분말의 제조 , 혼합 , 압축, 소결 을 거처 생산된다.

 

 

2. 제조공정

 

  1) 분말제조

 

     분말을 제조하는 방법에는 용융 입자법, 회전 전극법, 산화물 제거법, 분쇄법 등이 있고 그중 좁고 가느다란
     출구를 통하여 용융 금속을 부으면서 가스 또는 액체를 뿜어 용융 금속을 흩어지게 하여 냉각 시키는 방법으로
     제조하는 용융입자법이 가장 많이 이용된다.

 

  * 분말의 특성

 

     ① 유동도(Flow Rate) : 분말이 금속 내부를 채우는 신속도, 용이성

     ② 겉보기 밀도(Apparent Density) : 외부 압력 없이 소요 공간을 채우는 능력

     ③ 압축성 (Compressibility) : 분말의 밀도를 높이는 필요한 압력에 대한 성질

     ④ 초기 강도(Green Strentgth) : 압축된 직후의 제품의 강도

 

  2) 혼합

 

     제품을 구성하는 금속 원소들을 혼합하는 공정으로 서로 각기 다른 성질을 가진 분말을 혼합 하다 보면
     잘 섞어지지 않으므로 스테아린산이나 흑연 같은 윤화제 등을 사용한다. 혼합하는 방법에는 습식과 건식이
     있으나 주로 건식이 사용된다.

 

  3) 압축

 

     ① 분말 야금 공정중 가장 중요한 공정으로 성형이라고도 한다.

     ② 압축 공정은 유압 프레스나 기계프레스를 이용하여 혼합된 금속 분말을 DIE 속에 넣고 눌러
         형상을 갖도록 하는 공정이며 압축강도는 다음 공정에 견딜 만한 충분한 강도를 주어야 한다.

     ③ 분말이 압축 될 때 압축 초기에는 미는 방향으로 분말이 움직이지만 점차 저항이 발생한다. 따라서
         두꺼운 제품은 밀 도가 균일하지 못하므로 상하에서 압력을 가하거나 다단 PUNCH를 이용하여 압축 한다

     ④ 성형 방법으로 압축 외에 압연, 압출, 사출성형, 무기압 성형 등이 있다.

 

  4) 소결( Sintering)

 

      압축된 성형 제품 들을 완전한 기계적 특성 및 강도를 갖도록 일정한 옹도 하에서 구워내는 작업으로
      다음 3단계로 이루어진다.( 주로 가열로는 Bench type나 연속로가 사용된다.)

 

     ① 내부 청소 및 소세 단계 : 결합을 방해하는 윤활제 또는 결합제를 제거하기 위해 고온의 공기로 태운다

     ② 고온 영역 : 실제적으로 분말 입자가 결합을 시도하는 상태 온도 영역으로 충분한 밀도가 나타날 때 까지
                        수분에서 수 시간이 될 수 있다

     ③ 냉각 영역 ; 제품이 갑자기 대기 중으로 방치될 때 일어나는 산화 또는 열충격을 막기 위해 온도를
                        강화시킴으로 결함을 방지 한다

 

  5) 후처리

 

     소결 후 치수 공차를 높이거나 제품 강도를 증가시키기 위해 정형(Sizing) 혹은 코이닝(Coining)의
     재압축 과정을 거친다.

 

  6) 분말야금의 장단점

 

  장점

     ① 가공이 간단하다

     ② 생산성이 높다.

     ③ 복잡한 형상에 적합하다.

     ④ 제품 성분 조절이 쉽다.

     ⑤ 가공 찌끼기가 없어 경제적이다

 

  단점

     ① 고가의 금형비

     ② 고가의 분말재료비

     ③ 크기나 두께의 제약을 받는다.

     ④ 강도 저하

 

 

3. 결언

 

  분말 야금은 가공이 간단하고 생산성이 높으며 복잡한 형상들의 제품을 경제적으로 생산 할 수 있다는 큰 장점이 있어서 고가의 금형비와, 분말 재료비, 설계의 난이도 등을 개선 한다면, 브레이징, 금속 필터 등의 기술 개발과 더불어 앞으로 계속 발전을 거듭 할 수 있는 제조법이다