사출성형법에 의해 제작된 Fe-2%Ni연자성 소결체의 소결 및 자기적 특성 Densification Behavior and Magnetic Properties of Fe-2%Ni Sintered Compact Fabricated by Metal Injection Molding원문보기
미립의 3종류 Fe-2%Ni합금 분말(N사), Fe+2%Ni혼합 분말(B사 및 S사)을 항절력 시험편 및 링(ring)형상의 시험편으로 사출 성형, 탈지, 소결 조건(환원 및 소결 분위기, 소결 온도, 소결시간, 냉각속도)을 변화시켜 소결체를 제작하였다. 얻어진 소결체에 대하여는 소결체의 밀도 및 자기적 특성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 탈지한 각 성형체를 수소 중에서 $1123K{\times}3.6ks$유지하고, Ar중에서 $1623K{\times}14.4ks$로 소결할 경우 N(사), B(사), S(사)소결체의 밀도는 각각 96, 99, 99%로 나타났고, 소결체의 산소 탄소량은 각각 0.0041%O, 0.0006%C, 0.0027%O, 0.0022%C, 0.160%O, 0.0026%C의 값을 나타내었다. (2) 위에의 결과로부터 보면 B(사)의 소결체가 가장 우수한 결과를 나타내므로 B(사)의 Ar중 소결체에 대하여 자기적 특성을 조사한 결과, $B_{25}=14.3KG$, $B_r=7.75KG$, $H_c=2.1Oe$로 용해해서 만든 제품의 값에는 미치지 못했다. (3) B(사)의 성형체를 Ar가스 중에서 $1673K{\times}14.4ks$로 소결 후 1123K까지는 $0.83Ks^{-1}$로 냉각하고 1123K부터 실온까지는 $0.083Ks^{-1}$로 냉각한 소결체의 자기적 특성은 $B_{25}=14.8KG$, $B_r=8.3KG$, $H_c=1.3Oe$로 용해해서 만든 제품의 값과 거의 동일한 값을 얻었다. 이상, 소결 조건 제어(환원조건, 소결분위기, 소결온도, 소결시간) 및 냉각속도 제어를 통한 소결 공정으로 목적하는 연자성 재료특성을 얻었다.
미립의 3종류 Fe-2%Ni합금 분말(N사), Fe+2%Ni혼합 분말(B사 및 S사)을 항절력 시험편 및 링(ring)형상의 시험편으로 사출 성형, 탈지, 소결 조건(환원 및 소결 분위기, 소결 온도, 소결시간, 냉각속도)을 변화시켜 소결체를 제작하였다. 얻어진 소결체에 대하여는 소결체의 밀도 및 자기적 특성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 탈지한 각 성형체를 수소 중에서 $1123K{\times}3.6ks$유지하고, Ar중에서 $1623K{\times}14.4ks$로 소결할 경우 N(사), B(사), S(사)소결체의 밀도는 각각 96, 99, 99%로 나타났고, 소결체의 산소 탄소량은 각각 0.0041%O, 0.0006%C, 0.0027%O, 0.0022%C, 0.160%O, 0.0026%C의 값을 나타내었다. (2) 위에의 결과로부터 보면 B(사)의 소결체가 가장 우수한 결과를 나타내므로 B(사)의 Ar중 소결체에 대하여 자기적 특성을 조사한 결과, $B_{25}=14.3KG$, $B_r=7.75KG$, $H_c=2.1Oe$로 용해해서 만든 제품의 값에는 미치지 못했다. (3) B(사)의 성형체를 Ar가스 중에서 $1673K{\times}14.4ks$로 소결 후 1123K까지는 $0.83Ks^{-1}$로 냉각하고 1123K부터 실온까지는 $0.083Ks^{-1}$로 냉각한 소결체의 자기적 특성은 $B_{25}=14.8KG$, $B_r=8.3KG$, $H_c=1.3Oe$로 용해해서 만든 제품의 값과 거의 동일한 값을 얻었다. 이상, 소결 조건 제어(환원조건, 소결분위기, 소결온도, 소결시간) 및 냉각속도 제어를 통한 소결 공정으로 목적하는 연자성 재료특성을 얻었다.
3 kinds of fine powder, Fe-2%Ni alloy powder(N Ltd.) and Fe+2%Ni mixed powder(B Ltd. and S Ltd.), were fabricated into sintered compacts of bending strength specimens and ring type specimens by metal injection molding, debinding and controlling sintering conditions (reduction and sintering atmospher...
3 kinds of fine powder, Fe-2%Ni alloy powder(N Ltd.) and Fe+2%Ni mixed powder(B Ltd. and S Ltd.), were fabricated into sintered compacts of bending strength specimens and ring type specimens by metal injection molding, debinding and controlling sintering conditions (reduction and sintering atmospheres, sintering temperature, sintering time and cooling rates). Density and magnetic properties of the sintered compacts were evaluated with the following conclusions. (1) When each compact was hold at 1123K for 3.6ks in H2 and sintered at 1623K for 14.4ks in Ar, the density of N, B and S Ltd.'s sintered compacts were measured as 96, 99 and 99%, and oxygen/carbon contents were measured as 0.0041%O/0.0006%C, 0.0027%O/0.0022%C, and 0.160%O/0.0026%C, respectively. (2) Magnetic characteristics of B Ltd. compact in Ar with the best results showed $B_{25}=14.3KG$, $B_r=7.75KG$, and $H_c=2.1Oe$, but not enough as those made by melting process. (3) Magnetic properties of B Ltd. compact which were sintered at 1673K for 14.4ks in Ar gas, and cooled at $0.83Ks^{-1}$ to 1123K and then cooled at $0.083Ks^{-1}$ down to room temperature were measured as $B_{25}=14.8KG$, $B_r=8.3KG$, and $H_c=1.3Oe$, almost similar to those made by melting process. Objected soft magnetic materials properties were obtained through sintering process by controlling sintering conditions (reduction condition, sintering atmosphere, sintering temperature and sintering time) and cooling rates.
3 kinds of fine powder, Fe-2%Ni alloy powder(N Ltd.) and Fe+2%Ni mixed powder(B Ltd. and S Ltd.), were fabricated into sintered compacts of bending strength specimens and ring type specimens by metal injection molding, debinding and controlling sintering conditions (reduction and sintering atmospheres, sintering temperature, sintering time and cooling rates). Density and magnetic properties of the sintered compacts were evaluated with the following conclusions. (1) When each compact was hold at 1123K for 3.6ks in H2 and sintered at 1623K for 14.4ks in Ar, the density of N, B and S Ltd.'s sintered compacts were measured as 96, 99 and 99%, and oxygen/carbon contents were measured as 0.0041%O/0.0006%C, 0.0027%O/0.0022%C, and 0.160%O/0.0026%C, respectively. (2) Magnetic characteristics of B Ltd. compact in Ar with the best results showed $B_{25}=14.3KG$, $B_r=7.75KG$, and $H_c=2.1Oe$, but not enough as those made by melting process. (3) Magnetic properties of B Ltd. compact which were sintered at 1673K for 14.4ks in Ar gas, and cooled at $0.83Ks^{-1}$ to 1123K and then cooled at $0.083Ks^{-1}$ down to room temperature were measured as $B_{25}=14.8KG$, $B_r=8.3KG$, and $H_c=1.3Oe$, almost similar to those made by melting process. Objected soft magnetic materials properties were obtained through sintering process by controlling sintering conditions (reduction condition, sintering atmosphere, sintering temperature and sintering time) and cooling rates.
따라서 본 제품 개발 연구에서는 높은 포화자속 밀도가 얻어지는 Fe+2%Ni혼합 미분말 및 합금 미분말을 사용, 고성능 소결 전자석을 얻기 위하여 소결 거동 및 자기적 특성을 체계적으로 평가하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
미립의 Fe-2%Ni합금 분말 및 Fe+2%Ni혼합 분말을 열가소성 수지와 혼련하여 항절력 시험편 및 링(ring)형상의 시험편으로 사출 성형하여 결합재(binder)는 수중 에서 95%정도 탈지하고 나머지는 질소 분위기 중에서 가열 탈지하였다. 탈지체(성형체)에 대하여는 소결 조건 (환원 및 소결 분위기, 소결 온도, 소결시간, 냉각속도)을변화시켜 소결체를 제작하였다. 얻어진 소결체에 대하여는 소결체의 밀도 및 자기적 특성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
83Ks -1 로 하였다. 제조된 소결체에 대하여는 상대밀도 측정, 산소·탄소 분석, 조직관찰, 자기적 특성 평가 등을 실시하였다.
미립의 Fe-2%Ni합금 분말 및 Fe+2%Ni혼합 분말을 열가소성 수지와 혼련하여 항절력 시험편 및 링(ring)형상의 시험편으로 사출 성형하여 결합재(binder)는 수중 에서 95%정도 탈지하고 나머지는 질소 분위기 중에서 가열 탈지하였다. 탈지체(성형체)에 대하여는 소결 조건 (환원 및 소결 분위기, 소결 온도, 소결시간, 냉각속도)을변화시켜 소결체를 제작하였다. 얻어진 소결체에 대하여는 소결체의 밀도 및 자기적 특성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
원료분말로는 평균입도가 8㎛의 N(사)의 수분사Fe-2%Ni합금 분말과 평균입도가 5μm의 B(사)와 S(사)의 수분사 Fe분말, 평균입도가 10㎛의 W(사)의 카보닐 Ni분말을 사용하여 혼합한 2종류의 Fe+2%Ni혼합 분말을 사용하였다. 3종류의 분말을 열가소성 수지와 혼련하여 항절력 시험편 및 링(ring)형상의 시험편으로 사출성형 하였다. 결합재(binder)는 수중에서 95%정도 탈지하였고 나머지의 바인더는 질소 분위기 중에서 가열 탈지 하였다.
성능/효과
(2) 원감 절감을 위해 탈지한 각 성형체를 수소 중에서 1123K×3.6ks유지하고, Ar중에서 1623K× 14.4ks로 소결할 경우 N(사), B(사), S(사)소결체의 밀도는 각각 96, 99, 99%로 나타났고, 소결체의 산소· 탄소량은 각각 0.0041%O, 0.0006%C, 0.0027%O, 0.0022%C, 0.160%O, 0.0026%C의 값을 나타내 었다.
(3) 위에의 결과로부터 보면 B(사)의 소결체가 가장 우수한 결과를 나타내므로 B(사)의 Ar중 소결 체에 대하여 자기적 특성을 조사한 결과, B 25 =14.3KG, Br=7.75KG, Hc=2.1Oe로 용해해서 만든 제품의 값에는 미치지 못했다.
(4) B(사)의 성형체를 Ar가스 중에서 1673K×14.4ks로 소결 후 1123K까지는 0.83Ks -1 로 냉각하고 1123K부터 실온까지는 0.083Ks -1 로 냉각한 소결 체의 자기적 특성은 B 25 =14.8KG, Br=8.3KG, Hc=1.3Oe로 용해해서 만든 제품의 값과 거의 동일한 값을 얻었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미립의 3종류는?
미립의 3종류 Fe-2%Ni합금 분말(N사), Fe+2%Ni혼합 분말(B사 및 S사)을 항절력 시험편 및 링(ring)형상의 시험편으로 사출 성형, 탈지, 소결 조건(환원 및 소결 분위기, 소결 온도, 소결시간, 냉각속도)을 변화시켜 소결체를 제작하였다. 얻어진 소결체에 대하여는 소결체의 밀도 및 자기적 특성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
금속분말을 사용한 제품 제조공정에서 금속 사출성형법은 어디에 적합한가?
금속분말을 사용한 제품 제조(분말야금) 공정에서 금속 사출성형법을 적용하면 형상이 3차원적으로 복잡하고, 고성능을 요구하고, 기계가공이 곤란한 소형 연자성 (전자석) 부품 제조에 적합하다. 3차원적으로 복잡한 소형 연자성 부품을 주조법(용해+치절)으로 제조할 경우, 재료가 연성이 있으므로 기계가공(치절)공정에서 가공 팁이 바이트(치공구)에 걸려 바이트가 손상된다.
3차원적으로 복잡한 소형 연자성 부품을 제작할 수 없는 기계가공의 이유는?
금속분말을 사용한 제품 제조(분말야금) 공정에서 금속 사출성형법을 적용하면 형상이 3차원적으로 복잡하고, 고성능을 요구하고, 기계가공이 곤란한 소형 연자성 (전자석) 부품 제조에 적합하다. 3차원적으로 복잡한 소형 연자성 부품을 주조법(용해+치절)으로 제조할 경우, 재료가 연성이 있으므로 기계가공(치절)공정에서 가공 팁이 바이트(치공구)에 걸려 바이트가 손상된다. 이에 기계가공으로는 3차원적으로 복잡한 소형 연자성 부품을 제작할 수 없다.
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