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KR101531347B1 - Method for manufacturing iron-based diffusion bonding powders - Google Patents

Method for manufacturing iron-based diffusion bonding powders Download PDF

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KR101531347B1
KR101531347B1 KR1020120152421A KR20120152421A KR101531347B1 KR 101531347 B1 KR101531347 B1 KR 101531347B1 KR 1020120152421 A KR1020120152421 A KR 1020120152421A KR 20120152421 A KR20120152421 A KR 20120152421A KR 101531347 B1 KR101531347 B1 KR 101531347B1
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KR
South Korea
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powder
iron
heat treatment
manganese oxide
manganese
Prior art date
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KR1020120152421A
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Korean (ko)
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KR20140083164A (en
Inventor
김영석
이언식
김하늘
강희수
박선종
서일록
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/01Reducing atmosphere

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 철계 확산접합분말의 제조방법에 관한 것으로, 용강을 수분사하여 표면이 산화된 철계분말을 제조하고, 상기 표면이 산화된 철계분말과 산화망간 분말을 균일하게 혼합하며, 상기 혼합된 분말을 환원성 분위기의 열처리로에서 상기 철계분말과 산화망간 분말을 환원시키면서, 상기 산화망간 분말을 상기 철계분말 표면에 확산접합시킨 다음, 상기 확산접합된 분말을 파쇄하는 단계를 포함하는 철계 확산접합분말의 제조방법이 개시된다. The present invention relates to a method of producing an iron-based diffusion bonded powder, comprising the steps of: preparing an iron-based powder having a surface oxidized by spraying molten steel; uniformly mixing the oxidized iron- Based diffusion powder to a surface of the iron-based powder while reducing the iron-based powder and the manganese oxide powder in a heat treatment furnace in a reducing atmosphere, and then crushing the diffusion-bonded powder A manufacturing method is disclosed.

Description

철계 확산접합분말 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING IRON-BASED DIFFUSION BONDING POWDERS}METHOD FOR MANUFACTURING IRON-BASED DIFFUSION BONDING POWDERS [0002]

본 발명은 철계 확산접합분말 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화망간 분말을 이용하여 확산접합시키는 철계 확산접합분말의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an iron-based diffusion bonded powder, and more particularly, to a method of producing an iron-based diffusion bonded powder by diffusion bonding using manganese oxide powder.

최근, 분말야금을 이용한 자동차 부품의 수요가 높아지고 있다. 그 이유는 기계적 특성은 가공 부품에 비해 떨어지지만 정밀하고 복잡한 부품을 낮은 단가로 대량 생산할 수 있기 때문이다. Recently, the demand for automobile parts using powder metallurgy is increasing. This is because mechanical properties are lower than that of processed parts, but precise and complex parts can be mass-produced at low cost.

특히, 자동차용 소결부품을 제조하기 위해서는 경량화 및 고강도, 고인성의 특성을 나타내는 소결체가 요구된다.Particularly, in order to manufacture sintered parts for automobiles, a sintered body which is light in weight and exhibits properties of high strength and high toughness is required.

일반적으로 분말야금에 의하여 제조된 철계 소결부품은 단조 또는 압연공정을 거쳐 제조되는 제품에 비하여 품질이 우수하고, 경제적이다. 그러나, 소결제품은 제조과정의 특성상 필연적으로 제품 내에 기공이 형성되며, 이러한 잔류기공은 소결된 제품의 기계적 특성을 저하시킨다. 이는 기공이 응력집중부로 작용하며 응력을 받는 유효부피를 감소시키기 때문이다. In general, iron-based sintered parts manufactured by powder metallurgy are superior in quality and economical to those manufactured by forging or rolling. However, due to the nature of the manufacturing process, sintered products necessarily form pores in the product, and these residual pores degrade the mechanical properties of the sintered product. This is because the pores act as a stress concentration part and reduce the effective volume to receive the stress.

따라서, 기공에 의한 특성저하를 방지하기 위하여 철계 소결부품의 경우 여러 금속을 첨가하여 제조된 철계 합금분말을 이용하는 기술이 많이 개발되고 있다. 특히, 탄소, 구리, 니켈은 순철분말에 주로 첨가되는 합금원소로써 소결체의 기계적 특성, 성형성, 소결성에 영향을 미치게 되어 적절한 비율로 혼합하여 사용한다.Therefore, in order to prevent deterioration of properties due to pores, a technique using iron-based alloy powder prepared by adding various metals has been developed in the case of iron-based sintered parts. In particular, carbon, copper, and nickel are alloying elements that are mainly added to pure iron powder, which affects the mechanical properties, moldability, and sinterability of the sintered body and is mixed at an appropriate ratio.

상기 탄소는 가장 흔하게 첨가되는 원소이며 소결체의 강도 및 경도의 증가에 효과적이며 보통 그래파이트 분말(Graphite powder)의 형태로 성형공정 전에 첨가된다. 상기 탄소를 예비합금화하여 제조된 분말은 탄소의 강화 효과로 철계분말의 압축성이 저하된다. The carbon is the most commonly added element and is effective in increasing the strength and hardness of the sintered body and usually added in the form of graphite powder before the molding process. The powder prepared by pre-alloying the carbon has a reduced compressibility of the iron-based powder due to the strengthening effect of carbon.

구리는 소결온도에서 액상으로 확산되어 소결성을 촉진시키며 소결체의 경화성을 높여주는 역할을 하지만 소결공정 중에 팽창하는 단점을 가지고 있다.Copper diffuses into the liquid phase at sintering temperature to promote sinterability and increase the hardenability of the sintered body, but it has the disadvantage of expanding during the sintering process.

니켈은 여러 첨가금속 중 인장강도 향상을 위하여 사용되는 금속이며 단독으로 사용되기보다는 몰리브덴, 구리 등과 같이 사용될 경우 효과가 크다. Nickel is a metal used for improving tensile strength among various additive metals, and is effective when used with molybdenum, copper, etc. rather than being used alone.

그러나, 이와 같은 금속합금분말의 경우 고가의 합금원소인 니켈, 몰리브덴 등을 다량 함유하고 있으므로 그 금속합금분말의 가격은 매우 고가이다.However, in the case of such a metal alloy powder, the cost of the metal alloy powder is extremely high because it contains a large amount of nickel, molybdenum and the like which are expensive alloying elements.

최근 자동차 부품의 사용 추세를 살피면 제품 가격 중 원재료가 차지하는 비중이 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 니켈은 매우 고가이며 그 단가가 상승하고 있으므로 이러한 니켈을 함유한 금속합금분말로 인하여 제품 가격 대비 원재료가 차지하는 비중은 계속 증가하고 있다. 따라서, 우수한 기계적 특성을 갖추며 경제적인 자동차 부품을 제조할 수 있는 철계합금분말이 절실히 요구된다.If we look at trends in the use of auto parts in recent years, the share of raw materials in product prices is steadily increasing. In particular, because nickel is very expensive and its price is rising, the proportion of the raw material to the price of the product is continuously increasing due to the nickel alloy powder containing nickel. Therefore, iron-based alloy powder which is capable of producing an economical automobile part having excellent mechanical properties is desperately required.

합금의 제조방법에는 일반적인 혼합기를 이용한 단순혼합, 용강상태에 합금원소를 첨가하여 예비합금화하는 방법 등이 있다. 이러한 방법들은 편석 발생 또는 성형성 저하의 여러 문제점을 갖게 되며 이를 해결하기 위하여 철계분말 표면에 첨가금속을 확산시켜 접합하는 확산접합분말 제조방법을 사용한다. 확산접합분말의 제조방법은 환원된 철분말과 금속분말 또는 금속계산화물을 첨가하여 무산소 분위기 또는 환원 분위기에서 열처리하여 철분말 표면에 첨가 금속을 확산시켜 제조하게 된다. 이때 환원 철분말 제조시 환원 공정과 확산접합분말 제조시 열처리 공정이 필요하기 때문에 확산접합분말의 가격은 순철 분말에 비하여 통상 2배 가량 높은 가격에 판매된다.Examples of the method for producing the alloy include simple mixing using a general mixer, and preliminary alloying by adding an alloy element to the molten steel state. These methods have various problems such as generation of segregation or deterioration of formability. To solve this problem, a diffusion bonded powder manufacturing method is used in which an additive metal is diffused and bonded to the surface of an iron-based powder. The diffusion bonded powder is prepared by adding a reduced iron powder, a metal powder or a metal oxide and heat-treating the powder in an oxygen-free atmosphere or a reducing atmosphere to diffuse the additive metal on the surface of the iron powder. In this case, since the reducing process for producing reduced iron powder and the heat treatment process for preparing the diffusion bonded powder are required, the price of diffusion bonded powder is usually twice as high as that of pure iron powder.

한편, 고망간강은 원자재 가격 상승에 따른 효율적인 자원 이용에 대한 사회적 요구가 증가됨에 따라 고강도 및 고연성의 기계적 성질의 철강 소재의 요구에 대응하기 위하여 개발되었다. 고망간 TWIP(Twinning-Induced Plasticity)강의 경우 소성변형 중 오스테나이트 조직 내 변형쌍정(deformation twin)을 발생시켜 높은 가공경화를 보이기 때문에 우수한 강도 및 연신율을 보인다. Meanwhile, high manganese steel has been developed in order to meet the demand for high strength and high ductility mechanical properties as the social demand for efficient resource utilization increases with rising raw material prices. In the case of high manganese twin-induced plasticity (TWIP) steels, deformation twin in the austenite structure during plastic deformation is generated, resulting in high work hardening, resulting in excellent strength and elongation.

이와 같은 우수한 기계적 특성은 망간의 함유량에 따라 변하며 C, Al, Si, Cr등의 원소를 10%이내 함유되어 영향을 미치기 때문에 적절한 비율의 합금설계가 필요하다. 높은 망간의 함량은 제조 공정 부하와 재료 가격의 상승을 수반하기 때문에 망간의 함량을 줄이는 합금개발이 요구되고 있는 실정이다. Such excellent mechanical properties vary depending on the content of manganese, and contain an element such as C, Al, Si, Cr, etc. within 10%. Therefore, an appropriate proportion of alloy design is required. Since the content of high manganese is accompanied by an increase in manufacturing process load and material price, development of an alloy which reduces the content of manganese is required.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 니켈 또는 몰리브덴과 같은 고가의 첨가금속 대신 비교적 값싼 망간을 이용하여 철계 합금분말을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing an iron-based alloy powder using manganese which is relatively inexpensive instead of expensive additive metal such as nickel or molybdenum.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 용강을 수분사하여 표면이 산화된 철계분말을 제조하는 단계; 상기 표면이 산화된 철계분말과 산화망간 분말을 균일하게 혼합하는 단계; 상기 혼합된 분말을 환원성 분위기의 열처리로에서 상기 철계분말과 산화망간 분말을 환원시키면서, 상기 산화망간 분말을 상기 철계분말 표면에 확산접합시키는 단계; 및 상기 확산접합된 분말을 파쇄하는 단계를 포함하는 철계 확산접합분말의 제조방법이 제공될 수 있다.According to one or more embodiments of the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel sheet, comprising the steps of: preparing an iron-based powder having a surface oxidized by spraying molten steel; Uniformly mixing the surface-oxidized iron-based powder and the manganese oxide powder; And reducing the iron-based powder and the manganese oxide powder in a heat treatment furnace in a reducing atmosphere to diffusion-bond the manganese oxide powder to the surface of the iron-based powder; And a step of crushing the diffusion bonded powder may be provided.

상기 열처리로의 온도는 600~900℃의 온도범위인 것을 특징으로 하고, 상기 열처리로에서의 환원 시간은 20~120분인 것을 특징으로 한다.
The temperature of the heat treatment furnace is in the range of 600 to 900 占 폚, and the reduction time in the heat treatment furnace is 20 to 120 minutes.

상기 산화망간 분말은 망간 금속으로 환산했을 경우, 5~40중량%인 것을 특징으로 하며, 상기 환원성 분위기는 수소와 질소의 혼합가스로 이루어지며, 수소와 질소의 혼합가스 내 수소의 비율이 30 중량% 이상인 것을 특징으로 한다.Wherein the reducing atmosphere comprises a mixed gas of hydrogen and nitrogen, and the ratio of hydrogen in the mixed gas of hydrogen and nitrogen is 30 wt% % Or more.

본 발명의 실시예에 따르면 동등한 기계적 특성을 가지며 보다 값싼 망간으로 대체하여 원자재 가격을 낮출 수 있으며, 2회 실시하던 고온 열처리 공정을 1회만 실시하여 생산성을 높이고 보다 경제적으로 철계 확산접합분말을 제조할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to lower the price of raw materials by replacing the manganese having equivalent mechanical properties with cheaper manganese, and to perform the high-temperature heat treatment process twice to increase the productivity and to manufacture the iron- .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 확산 접합분말의 제조공정도이다.1 is a view illustrating a manufacturing process of a diffusion bonded powder according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.

일반적인 철계분말에는 낮은 망간 함량을 유지하며 기계적 특성 향상을 위하여 니켈, 몰리브덴 등과 같은 고가의 금속을 사용하나, 본 발명에 따른 실시예에서는 TWIP(Twinning-Induced Plasticity)강 또는 하드필드강(Hadfield Steel)과 같은 철강제품에서 사용되는 망간의 함량을 높여 고강도, 고인성의 특성을 갖는 소결용 합금분말을 제조하는 방법이 개시된다.In general iron-based powders, an expensive metal such as nickel or molybdenum is used to maintain a low manganese content and to improve mechanical properties. However, in the embodiment of the present invention, TWIP (Twinning-Induced Plasticity) steel or Hadfield Steel A method for producing an alloy powder for sintering having high strength and high toughness properties by increasing the content of manganese used in steel products such as aluminum alloys.

본 발명에 따른 실시예에서는 수분사와 건조 공정만을 통하여 제조된 미환원 철계분말과 금속계 산화물 분말을 혼합 후 1회의 열처리를 통하여 환원 및 확산공정을 동시에 실시하여 생산성을 높이고 보다 경제적으로 확산접합분말을 제조할 수 있다.In the examples according to the present invention, the irreducible iron-based powder and the metal-based oxide powder prepared through the water-drawing process and the drying process are mixed, and the reduction and diffusion process are simultaneously performed through one heat treatment to increase the productivity and manufacture the diffusion- can do.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 확산접합 분말의 제조공정도인데, 이하에서는 도 1을 참조하여 확산접합 분말의 제조공정 순서에 대하여 간략히 설명한다.1 is a view illustrating a process for manufacturing a diffusion bonded powder according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a process of manufacturing a diffusion bonded powder will be briefly described with reference to FIG.

먼저, 순철 용강을 사용하여 수분사 및 건조하여 표면이 산화된 철계분말을 제조(S10)하고, 제조된 미환원 철계분말과 산화망간 분말을 균일하게 혼합(S20)한 다음, 혼합된 분말을 환원성 분위기 또는 무산화 분위기에서 환원 및 확산접합을 위한 열처리(S30)를 실시하고, 마지막으로 접합된 분말들이 고온에서 서로 엉겨 붙어 만들어진 덩어리를 파쇄(S40)하여 떼어 놓는 과정을 포함한다.First, iron-based powder whose surface is oxidized by water jetting and drying using pure iron molten steel is prepared (S10), and the prepared unfermented iron-based powder and manganese oxide powder are uniformly mixed (S20) (S30) for reducing and diffusion bonding in an atmospheric or non-oxidizing atmosphere, and finally, crushing (S40) and breaking apart the masses of the finally bonded powder which are clumped together at a high temperature.

이때, 본 발명에 따른 실시예에서는 수분사로 제조된 미환원 철계분말은 각각 탄소 0.2중량%이하, 산소 1.2중량%이하의 함유량을 가지며 이외에 분순물 함량은 1.5중량%인 것을 사용하며, 접합용 분말로써 금속계산화물을 사용하는데, 본 발명에 따른 실시예에서는 산화망간을 사용한다. At this time, in the embodiment of the present invention, the unreduced iron-based powders made of water-dispersed powder have a content of less than 0.2% by weight of carbon and less than 1.2% by weight of oxygen and an impurity content of 1.5% by weight, Metal oxide is used as the metal oxide. In the embodiment according to the present invention, manganese oxide is used.

상기 산화망간은 망간(Mn)과 산소(O)가 이루는 모든 화합물을 포함하며, 바람직하게는 Mn3O4, Mn2O3를 사용한다. 상기 Mn3O4 는 추가적인 방법 없이 천연에서 구할 수 있으며 환원성 분위기에서 쉽게 환원되어 철계 표면에 반응을 일으키며, Mn2O3는 500℃ 이상으로 가열하면 Mn3O4가 생성되어 확산반응이 일어나기 좋은 환경을 만들어 준다. 반면, MnO의 경우에는 1200℃의 고온에서도 환원반응이 쉽지 않아 접합용 분말로 사용하기 적합하지 못하다.The manganese oxide includes all compounds formed by manganese (Mn) and oxygen (O), preferably Mn 3 O 4 and Mn 2 O 3 . The Mn 3 O 4 can be obtained from natural sources without any additional method and is easily reduced in a reducing atmosphere to cause reaction on the iron-based surface. Mn 2 O 3 is Mn 3 O 4 produced by heating at 500 ° C. or higher, It makes the environment. On the other hand, in the case of MnO, the reduction reaction is not easy even at a high temperature of 1200 ° C, which is not suitable for use as a bonding powder.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기 산화망간의 함량은 금속망간으로 환산하였을 경우 5~40중량%일 수 있으며, 만약, 상기 범위를 벗어나면 오스테나이트 조직이 생성되지 못하거나 소결체의 내충격성이 떨어질 수 있으므로, 본 발명에 따른 실시예에서의 산화망간의 함량은 상기 범위로 한정한다. 더 바람직하게는 10~30중량%일 수 있다.
In the embodiment according to the present invention, the content of manganese oxide may be 5 to 40 wt% when converted to metal manganese. If the content is outside the above range, austenite structure may not be formed or the impact resistance of the sintered body may be deteriorated Therefore, the content of manganese oxide in the examples according to the present invention is limited to the above range. More preferably 10 to 30% by weight.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 철계 확산접합분말 제조 과정에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an iron-based diffusion bonded powder according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 전로 또는 전기로 등을 이용하여 철계 분말을 제조하기 위한 용강을 제조한다. 이때 용강의 성분 제어를 통하여 목표로 하는 기타 금속성분들을 제어할 수 있다.First, a molten steel for producing an iron-based powder is prepared by using a converter or an electric furnace. At this time, it is possible to control the target other metallic components through the component control of the molten steel.

상기와 같이 제조된 순철 분말을 수거하여 소정의 탈수 장비를 이용하여 탈수하고 건조하여 수분사시 철계분말과 혼재되어 있는 수분을 제거할 수도 있다.The pure iron powder prepared as described above may be collected, dewatered using a predetermined dewatering equipment, and dried to remove moisture mixed with the iron-based powder.

이때, 건조된 철계분말의 불순물을 분리하는 과정이 더 포함될 수 있으며, 표면이 산화된 철계분말을 접합용분말인 산화망간 분말과 균일하게 혼합한다. 이때 브이믹서(V-mixer) 또는 더블콘믹서(Double cone mixer)와 같은 일반적인 혼합기를 사용할 수 있다. At this time, it is possible to further include a step of separating the impurities of the dried iron-based powder, and the oxidized iron-based powder having the surface is uniformly mixed with the manganese oxide powder for bonding. In this case, a general mixer such as a V-mixer or a double cone mixer can be used.

균일하게 혼합된 분말은 컨베이어 벨트 타입 로(Conveyor Belt Furnace)를 사용하여 열처리를 실시할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에서의 열처리로의 온도는 600~900℃이며 환원시간은 20~120분으로 한정한다.The uniformly mixed powders can be heat-treated using a conveyor belt type (Conveyor Belt Furnace). In the embodiment according to the present invention, the temperature of the heat treatment furnace is 600 to 900 ° C. and the reduction time is limited to 20 to 120 minutes.

만약, 상기 열처리로의 온도가 600℃보다 낮은 경우에는 환원 및 확산접합반응의 시간이 오래 걸려 생산성이 저하될 수 있는 반면, 상기 열처리로의 온도가 900℃보다 높은 경우에는 표층의 반응속도가 빨라 가소결됨에 따라 깊이 방향으로 환원가스가 투입되지 못하기 때문에 부분적으로 환원이 되지 않을 수 있으므로 본 발명에 따른 실시예에서의 열처리로의 온도는 상기 범위로 한정한다.If the temperature of the heat treatment furnace is lower than 600 ° C, the reduction and diffusion bonding reaction may take a long time and the productivity may be lowered. On the other hand, when the temperature of the heat treatment furnace is higher than 900 ° C, The temperature of the heat treatment furnace in the embodiment according to the present invention is limited to the above range since the reducing gas may not be introduced partially in the depth direction due to the plasticization.

또한, 본 발명에 따른 실시예에서의 열처리를 20분 미만으로 실시하는 경우에는 환원 및 확산접합이 충분히 일어나지 않을 수 있으며, 120분을 초과하는 경우에는 추가적인 장점이 발생하지 않으므로 본 발명에 따른 실시예에서의 열처리 시간은 상기 범위로 한정한다. In addition, when the heat treatment in the embodiment of the present invention is performed for less than 20 minutes, the reduction and diffusion bonding may not be sufficiently performed, and if it exceeds 120 minutes, no additional advantage is generated. Is limited to the above range.

또한, 본 발명에 따른 실시예에서의 환원성 분위기는 수소와 질소의 혼합가스를 사용할 수 있으며, 수소와 질소의 혼합가스 내 수소의 비율이 30 중량% 이상이 되도록 한다. 만약, 수소 비율이 30% 미만인 경우에는 과량의 질소 분위기로 인하여 질소 트랩(trap)현상이 발생되어 분말의 물성을 저하시킬 수 있으므로 본 발명에 따른 실시예에서의 환원성 분위기 가스는 수소의 비율을 30%이상으로 한정한다. In the reducing atmosphere in the embodiment according to the present invention, a mixed gas of hydrogen and nitrogen can be used, and the ratio of hydrogen in the mixed gas of hydrogen and nitrogen is 30 wt% or more. If the hydrogen ratio is less than 30%, the trapping of nitrogen may occur due to an excessive amount of nitrogen atmosphere, which may reduce the physical properties of the powder. Therefore, the reducing atmosphere gas in the embodiment of the present invention has a hydrogen ratio of 30 %.

상기 열처리시 로(furnace)내 산소 농도는 10ppm이하로 유지하여 고온에서 분말의 산화를 방지하며, 고온의 열처리를 통하여 얻어진 철계분말 덩어리를 볼밀(ball mill), 해머크러셔(hammer crusher)등과 같은 일반적인 파쇄기를 통하여 엉겨 붙은 확산접합분말들을 서로 분리시켜 철계 확산접합분말을 제조한다.The oxygen concentration in the furnace during the heat treatment is maintained at 10 ppm or less to prevent oxidation of the powder at a high temperature, and the iron-based powder mass obtained through the heat treatment at a high temperature is supplied to a general mill Diffusion bonded powders clumped through a crusher are separated from each other to prepare an iron - based diffusion bonded powder.

상기와 같이 본 발명에 따른 실시예에서는 환원 열처리 공정과 접합 열처리 공정을 실시하여 총 2회의 열처리로 확산접합분말의 제조하던 종래방법 대신 1회의 열처리로 환원공정과 접합 공정을 동시에 실시하여 생산성 및 경제성을 향상시키도록 하였다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, the reduction process and the bonding process are simultaneously performed by a single heat treatment instead of the conventional method of manufacturing the diffusion bonded powder by performing the heat treatment for reducing heat treatment and the heat treatment for bonding, .

이하에서는 본 발명에 따른 실시예에 의해 제조한 고망간 철계 확산접합분말의 특성평가를 위하여 겉보기 밀도, 유동도, 성형강도, 인장강도 및 첨가분말의 분산도를 측정한 결과에 대하여 설명한다.Hereinafter, results of measurement of apparent density, flow, molding strength, tensile strength and dispersity of additive powder for evaluating the characteristics of the high manganese iron-based diffusion bonded powder produced by the examples according to the present invention will be described.

상기 제조 방법으로 철계확산 접합분말을 제조하였으며 철계분말 내의 망간 함유량은 13중량%로 하였다. 850℃, 60min의 열처리를 통하여 환원 및 확산접합을 실시하였으며 이때 열처리 분위기는 수소와 질소의 비율 1:1이었으며 로내 산소농도는 10ppm 미만으로 유지하였다. 물성비교를 위하여 망간을 확산접합시키지 않은 환원철분과 환원 철분에 금속망간 분말을 첨가한 혼합분말을 제조하였다. 표 1은 본 발명에 따른 실시예에 의해 제조한 순철분말(A), 단순혼합분말(B), 확산접합분말(C)의 성분 함량이다.
The iron-based diffusion bonded powder was prepared by the above-mentioned production method, and the content of manganese in the iron-based powder was 13 wt%. The reduction and diffusion bonding was performed at 850 ℃ for 60min. At this time, the heat treatment atmosphere was 1: 1 ratio of hydrogen to nitrogen and the oxygen concentration in the furnace was kept below 10ppm. For the comparison of the physical properties, a mixture of reduced iron and manganese powders were prepared. Table 1 shows the contents of the pure iron powder (A), the simple mixed powder (B) and the diffusion bonded powder (C) prepared by the examples according to the present invention.

구분division 화학성분(중량%)Chemical composition (% by weight) CC OO NN SS PP SiSi MnMn CrCr CuCu NiNi AlAl AA 0.0080.008 0.1250.125 0.00520.0052 0.020.02 0.0080.008 0.0090.009 0.130.13 0.080.08 0.120.12 0.070.07 0.120.12 BB 0.0060.006 0.110.11 0.00480.0048 0.0180.018 0.010.01 0.0090.009 13.413.4 0.070.07 0.120.12 0.070.07 0.120.12 CC 0.0080.008 0.1240.124 0.00510.0051 0.020.02 0.0080.008 0.0090.009 12.712.7 0.080.08 0.120.12 0.070.07 0.120.12

상기 제조된 분말에 상용윤활제 ZS1000F를 0.6중량%혼합 한 후 600MPa의 압력으로 링 형의 성형체 및 ASTM E8에 따른 인장강도를 측정하기 위한 인장강도 시편을 각각 10개씩 제조하여 900에서 120분 동안 소결 공정을 통하여 소결체를 제조하였다. 이때, 소결로의 분위기는 수소와 질소의 비를 1:3으로 진행하였다. 이때, 소결특성의 결과는 아래의 표 2와 같다.10 parts of a tensile strength specimen for measuring the tensile strength according to ASTM E8 was prepared at a pressure of 600 MPa after mixing 0.6 wt% of a commercial lubricant ZS1000F in the powder, To prepare a sintered body. At this time, the atmosphere of the sintering furnace was 1: 3 ratio of hydrogen to nitrogen. The results of the sintering characteristics are shown in Table 2 below.

구분division 최대인장강도(MPa)Maximum tensile strength (MPa) 항복강도 (MPa)Yield strength (MPa) 연신율 (% in 25.4mm)Elongation (% in 25.4 mm) AA 266±30266 ± 30 170±30170 ± 30 3.2±0.43.2 ± 0.4 BB 870±50870 ± 50 592±60592 ± 60 32±632 ± 6 CC 1157±151157 ± 15 674±10674 ± 10 37±137 ± 1

소결특성을 분석한 결과 순철분말(A)에 비하여 순철분말에 금속망간분말을 단순히 혼합한 분말과 확산접합분말의 강도 및 연신율이 증가됨을 확인할 수 있었다. As a result of analysis of sintering characteristics, it was confirmed that the strength and elongation of the pure manganese powder mixed with the pure iron powder and the diffusion bonded powder were increased compared with the pure iron powder (A).

이는 종래의 다량의 망간을 함유한 고망간강의 특성과 유사함을 보였다. 또한, 확산접합시켜 제조한 C분말의 소결체가 단순 혼합한 B분말의 소결체보다 강도 및 연신율이 높은 값을 보였으며 이와 같은 편차는 단순혼합 분말에 편석이 발생되어 강화제로 사용된 첨가분말 Mn의 분산도에 따른 영향으로 볼 수 있다.This is similar to that of conventional manganese containing high manganese content. In addition, the strength and elongation of the sintered body of the C powder prepared by the diffusion bonding were higher than those of the sintered body of the simple mixed B powder. Such a deviation was caused by the segregation of the simple mixed powder, The results are shown in Fig.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

Claims (5)

용강을 수분사하여 표면이 산화된 철계분말을 제조하는 단계;
상기 표면이 산화된 철계분말과 산화망간 분말을 균일하게 혼합하는 단계;
상기 혼합된 분말을 환원성 분위기의 열처리로에서 상기 철계분말과 산화망간 분말을 환원시키면서, 상기 산화망간 분말을 상기 철계분말 표면에 확산접합시키는 단계; 및
상기 확산접합된 분말을 파쇄하는 단계;를 포함하되,
상기 산화망간 분말은 망간 금속으로 환산했을 경우, 5~40 중량% 이고,
상기 혼합된 분말을 환원성 분위기의 열처리로에서 상기 철계분말과 산화망간 분말을 환원시키면서, 상기 산화망간 분말을 상기 철계분말 표면에 확산접합시키는 단계;는,
600~900℃의 온도범위에서 20~120분 동안 수행되는 것인 철계 확산접합분말의 제조방법.
Water-spraying molten steel to produce an iron-based powder whose surface is oxidized;
Uniformly mixing the surface-oxidized iron-based powder and the manganese oxide powder;
And reducing the iron-based powder and the manganese oxide powder in a heat treatment furnace in a reducing atmosphere to diffusion-bond the manganese oxide powder to the surface of the iron-based powder; And
And breaking the diffusion bonded powder,
When the manganese oxide powder is converted to manganese metal, it is 5 to 40 wt%
And a step of diffusively bonding the manganese oxide powder to the surface of the iron-based powder while reducing the iron-based powder and the manganese oxide powder in a heat treatment furnace in a reducing atmosphere,
Wherein the heat treatment is carried out at a temperature range of 600 to 900 占 폚 for 20 to 120 minutes.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 환원성 분위기는 수소와 질소의 혼합가스로 이루어지며, 수소와 질소의 혼합가스 내 수소의 비율이 30 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 철계 확산접합분말 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing atmosphere is composed of a mixed gas of hydrogen and nitrogen, and the ratio of hydrogen in the mixed gas of hydrogen and nitrogen is 30 wt% or more.
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