KR20220033173A - LAMINATION METHOD OF Fe-Cu BASED ALLOY - Google Patents
LAMINATION METHOD OF Fe-Cu BASED ALLOY Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220033173A KR20220033173A KR1020200115231A KR20200115231A KR20220033173A KR 20220033173 A KR20220033173 A KR 20220033173A KR 1020200115231 A KR1020200115231 A KR 1020200115231A KR 20200115231 A KR20200115231 A KR 20200115231A KR 20220033173 A KR20220033173 A KR 20220033173A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- based alloy
- present
- lamination method
- laminate
- laser
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 85
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 229910002549 Fe–Cu Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 238000003475 lamination Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 230000012447 hatching Effects 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000000306 component Substances 0.000 description 7
- DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N beryllium copper Chemical compound [Be].[Cu] DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910017532 Cu-Be Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003483 aging Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/10—Formation of a green body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/40—Radiation means
- B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
- B22F12/43—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam pulsed; frequency modulated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 Fe-Cu계 합금 적층에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, Fe-Cu계 합금의 고효율 열전도 특성을 활용하기 위한 복합형상 제조를 위한 Fe-Cu계 합금 적층 방법에 관한 것이다.The present invention relates to Fe-Cu-based alloy lamination, and more particularly, to a Fe-Cu-based alloy lamination method for manufacturing a composite shape to utilize the high-efficiency heat conduction properties of the Fe-Cu-based alloy.
일반적으로 Cu-Be 합금은 인장강도, 전기전도율, 경도, 열전도율 등이 우수한 소재로 접속기, 릴레이 등의 전기전자용 핵심부품 소재로 이용되고 있다.In general, Cu-Be alloy is a material with excellent tensile strength, electrical conductivity, hardness, and thermal conductivity, and is used as a material for electrical and electronic core components such as connectors and relays.
종래 배릴륨동 합금의 제조방법으로 Cu, Be 및 기타 보조 성분으로 구성된 주괴를 만들고, 용체화 처리한 다음, 냉간 가공하고, 시효 경화시켜 소기의 베릴륨동 합금을 얻는 방법이 알려져 있다.As a conventional method for manufacturing a beryllium copper alloy, a method of preparing an ingot composed of Cu, Be and other auxiliary components, solution heat treatment, cold working, and aging hardening to obtain a desired beryllium copper alloy is known.
또한 한국공개특허공보 제1988-6721호에는 Be가 0.05 ~ 2.0중량%, Co 및 Ni중 적어도 한 종류가 0.1 ~ 10.0중량%, 그리고 나머지가 실질적으로 Cu로 구성되는 합금을 용해하여 주괴를 제조하고, 이 주괴를 800 ~ 1000℃의 온도범위에서 용체화처리하며, 냉간 가공한 다음, 용체화처리 온도보다 20 ~ 200℃ 낮은 750 ~ 950℃의 온도범위에서 소둔하고, 이어서 시효경화 처리하여 베릴륨동 합금을 제조하는 방법이 기술되어 있다.In addition, in Korea Patent Application Laid-Open No. 1988-6721, Be is 0.05 to 2.0% by weight, at least one of Co and Ni is 0.1 to 10.0% by weight, and the remainder is substantially prepared by dissolving an alloy composed of Cu, and , This ingot is solution heat treated in a temperature range of 800 to 1000 ° C, cold worked, and then annealed in a temperature range of 750 to 950 ° C, which is 20 to 200 ° C lower than the solution heat treatment temperature, followed by an age hardening treatment for beryllium copper A method of making the alloy is described.
그러나 상술한 종래기술의 고 베릴륨동 제조공정에서 베릴륨 증기의 맹독성으로 인한 위험성 때문에 대체소재가 필요하게 되었다. 이에 따라, MTA 사에서 Fe 기지 내 Cu 균일 고용을 이용한 Fe-10Cu 합금 분말을 개발하였다.However, an alternative material is needed because of the risk due to the high toxicity of beryllium vapor in the above-mentioned high beryllium copper manufacturing process of the prior art. Accordingly, MTA has developed a Fe-10Cu alloy powder using a uniform solution of Cu in the Fe matrix.
개발된 Fe-10Cu 합금은 고 베릴륨동에 근접한 열전도성(75 W / M*K)을 보유한다. 또한, Fe계 소재 특성상 가공성이 우수하여 정밀 성형이 가능하고, 금형재, 방열재, 금속 분말, 판재, 선재, 용접봉, 자기센서, 전자기파 흡수차폐재, 플라즈마 전극, 노이즈 필터, 항균소재 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 장점을 가진다.The developed Fe-10Cu alloy has thermal conductivity (75 W / M*K) close to that of high beryllium copper. In addition, due to the characteristics of the Fe-based material, it can be precisely molded due to its excellent processability, and is used in various fields such as mold materials, heat dissipation materials, metal powders, plates, wires, welding rods, magnetic sensors, electromagnetic wave absorption shielding materials, plasma electrodes, noise filters, and antibacterial materials. It has the advantage that it can be applied.
따라서 Fe-10Cu 등의 Fe-Cu계 합금의 고효율 열전도 특성을 활용하기 위한 복합형상 제조를 위한 Fe-Cu계 합금 적층 기술 개발이 요구되었다.Therefore, it was required to develop a Fe-Cu-based alloy stacking technology for manufacturing a complex shape to utilize the high-efficiency heat conduction characteristics of Fe-Cu-based alloys such as Fe-10Cu.
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, Fe-Cu계 합금의 다양한 분야에의 적용을 위해 가공을 용이하게 하도록 고품질을 가지는 Fe-Cu계 합금 적층체를 제조할 수 있도록 하는 Fe-Cu계 합금 적층 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, an embodiment of the present invention for solving the problems of the prior art described above, to manufacture a Fe-Cu-based alloy laminate having high quality to facilitate processing for application in various fields of the Fe-Cu-based alloy. An object of the present invention is to provide a Fe-Cu-based alloy lamination method that allows
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, Fe-Cu계 합금 적층체의 수축 결함 방지를 위해 멜트 풀(melt pool)의 크기를 감소시키도록 용융레이저의 파워를 50 W 내지 320 W로 Fe-Cu계 합금에 조사하여 Fe 기지 내에 Cu가 고용된 Fe-Cu계 합금 적층체를 형성하는 Fe-Cu계 합금 적층 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention for achieving the above-described problem of the present invention, the power of the melting laser to reduce the size of the melt pool (melt pool) to prevent shrinkage defects of the Fe-Cu-based alloy laminate is 50 W to 320 W to irradiate the Fe-Cu-based alloy to provide a Fe-Cu-based alloy lamination method for forming a Fe-Cu-based alloy laminate in which Cu is dissolved in a Fe matrix.
상기 용융레이저는, 볼링(balling) 방지를 위해 570 mm/s 내지 1,500 mm/s의 스캔 속도로 스캔 조사되는 것을 특징으로 한다. The molten laser is characterized in that it is scanned and irradiated at a scan speed of 570 mm/s to 1,500 mm/s to prevent balling.
상기 용융레이저는, 가스트랩을 방지하여 키홀(Key-hole) 생성을 방지하고 완전 용융을 위해, 1,080 nm의 파장에서 흡수율이 0.37 내지 0.38을 기준으로 7.78 내지 15.56 J/mm3의 에너지 밀도로 조사되는 것을 특징으로 한다. The fusion laser is irradiated with an energy density of 7.78 to 15.56 J/mm 3 based on an absorption rate of 0.37 to 0.38 at a wavelength of 1,080 nm for preventing the generation of a key-hole by preventing gas trap and for complete melting. characterized by being
상기 용융레이저는, 레이저 스팟의 크기(Spot size)가 0.1 내지 0.2 mm에서 해칭 거리(hatching distance)가 0.05 mm 내지 0.15 mm인 것을 특징으로 한다. The melting laser is characterized in that the size (Spot size) of the laser spot is 0.1 to 0.2 mm, and the hatching distance is 0.05 mm to 0.15 mm.
상기 Fe-10Cu계 합금 분말은 0.025 mm 내지 0.035 mm의 두께(Layer thickness)로 적층되는 것을 특징으로 한다. The Fe-10Cu-based alloy powder is characterized in that it is laminated to a thickness of 0.025 mm to 0.035 mm (Layer thickness).
본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예의 Fe-Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 Fe-Cu계 합금 적층체를 제공한다. Another embodiment of the present invention provides an Fe-Cu-based alloy laminate laminated by the Fe-Cu-based alloy lamination method of an embodiment of the present invention.
상기 Fe-Cu계 합금 적층체는, 인장강도가 600 MPa 내지 1,000 MPa인 것을 특징으로 한다. The Fe-Cu-based alloy laminate has a tensile strength of 600 MPa to 1,000 MPa.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법 및 Fe-10Cu계 합금 적층체는, 종래기술의 고 베릴륨동 제조공정에서 베릴륨 증기의 맹독성으로 인한 위험성을 해소하면서 인장강도, 전기전도율, 경도, 열전도율 등이 우수한 소재로 접속기, 릴레이 등의 전기전자용 핵심부품 소재를 Fe-10Cu계 합금으로 용이하게 제조할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. The Fe-10Cu-based alloy lamination method and the Fe-10Cu-based alloy laminate according to an embodiment of the present invention described above have tensile strength, electrical As a material with excellent conductivity, hardness, and thermal conductivity, it provides the effect of making it possible to easily manufacture materials for key electrical and electronic components such as connectors and relays with Fe-10Cu-based alloys.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu 합금 적층 방법에 의해 적층된 Fe-10Cu계 합금 적층체 시편의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 시편들에 대한 레이저 조사 조건(파워, 스캔 속도 및 에너지 밀도)이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 시편들에 대한 레이저 조사 조건에 따른 마이크로 구조를 분석한 결과를 보인 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체로서, 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편의 키홀(key-hole) 결함을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체로서, 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편의 수축(shrinkage) 결함을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체로서, 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편의 볼링(balling) 결함을 나타내는 사진이다.
도 7은 Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast), 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체 및 Fe-10Cu 분말(powder)의 XRD 분석 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 SLM이 적용된 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 생성된 FeCu_SLM 적층체(FeCu_SLM)와 FeCu 주조물(FeCu cast)의 미세조직 분석 결과를 나타내는 SEM 사진이다.
도 9는 Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast), 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체 및 Fe-10Cu 소결체(sintered)의 인장강도 비교 그래프이다.
도 10은 Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast), 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체 및 Fe-10Cu 소결체(sintered)의 비커스경도 비교 그래프이다. 1 is a perspective view of an Fe-10Cu-based alloy laminate specimen laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method of an embodiment of the present invention.
2 is a view showing laser irradiation conditions (power, scan speed, and energy density) for specimens according to embodiments of the present invention.
3 is an SEM photograph showing the results of analyzing microstructures according to laser irradiation conditions for specimens according to embodiments of the present invention.
Figure 4 is a Fe-10Cu-based alloy laminate of an embodiment of the present invention, a photograph showing the keyhole (key-hole) defect of the specimen manufactured by the process conditions out of the process conditions.
5 is a photograph showing a shrinkage defect of a specimen manufactured by a process condition outside of the process condition as an Fe-10Cu-based alloy laminate according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing a balling defect of a specimen manufactured by a process condition outside of the process condition as an Fe-10Cu-based alloy laminate according to an embodiment of the present invention.
7 is an XRD analysis of a cast of an Fe-10Cu alloy, a laminate laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, and an Fe-10Cu powder (powder) This is the result graph.
8 is an SEM photograph showing the microstructure analysis results of the FeCu_SLM laminate (FeCu_SLM) and the FeCu cast (FeCu cast) produced by the Fe-10Cu alloy lamination method to which SLM is applied according to an embodiment of the present invention.
9 is a cast of an Fe-10Cu alloy, a laminate laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, and the tensile strength of a Fe-10Cu sintered body (sintered) This is a comparison graph.
10 is a Vickers hardness of a cast of an Fe-10Cu-based alloy, a laminate laminated by the Fe-10Cu-based alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, and a Fe-10Cu sintered This is a comparison graph.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예의 Fe-Cu계 합금 적층 방법은, Fe-Cu계 합금의 선택적 레이저 용융에 의한 적층 방법에 있어서, Fe-Cu계 합금 적층체의 수축을 최소화하기 위해, Fe-Cu계 합금 분말을 적층한 후, 멜트 풀(melt pool)의 크기를 최소화하도록 용융레이저의 파워를 50 W 내지 320 W로 조사하여 적층체를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Fe-Cu-based alloy lamination method of an embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention, in the lamination method by selective laser melting of the Fe-Cu-based alloy, to minimize the shrinkage of the Fe-Cu-based alloy laminate In order to do this, after laminating the Fe-Cu-based alloy powder, it is characterized in that it is configured to form a laminate by irradiating the power of the melting laser to 50 W to 320 W to minimize the size of the melt pool.
상기 Fe-Cu계 합금 분말은 나노크기 또는 마이크로크기를 가지는 것을 사용할 수 있으며, 이는 예를 들어 평균입도 0.2㎛ ~ 50㎛, 또는 평균입도 10㎛ ~ 30㎛의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. The Fe-Cu-based alloy powder may be used to have a nano size or a micro size, which may be used, for example, having an average particle size of 0.2㎛ ~ 50㎛, or an average particle size of 10㎛ ~ 30㎛.
상기 용융레이저는, 볼링(balling) 방지를 위해 570 mm/s 내지 1,500 mm/s의 스캔 속도로 스캔 조사될 수 있다.The molten laser may be irradiated by scanning at a scan speed of 570 mm/s to 1,500 mm/s to prevent balling.
또한, 상기 용융레이저는, 가스트랩을 방지하여 키홀(Key-hole) 생성을 방지하고 완전 용융을 위해, 1,080 nm의 파장에서 흡수율이 0.37 내지 0.38을 기준으로 7.78 내지 15.56 J/mm3의 에너지 밀도로 조사될 수 있다.In addition, the melting laser prevents the generation of a key-hole by preventing gas trap and for complete melting, the absorption rate at a wavelength of 1,080 nm is 7.78 to 15.56 J/mm 3 Energy density of 7.78 to 15.56 J/mm 3 based on 0.37 to 0.38 can be investigated with
또한, 상기 용융레이저는, 레이저 스팟의 크기(Spot size)가 0.1 내지 0.2 mm에서 해칭 거리(hatching distance)가 0.05 mm 내지 0.15mm일 수 있다.In addition, the melting laser, the size of the laser spot (Spot size) is 0.1 to 0.2 mm hatching distance (hatching distance) may be 0.05 mm to 0.15 mm.
상기 Fe-Cu계 합금 분말은, 0.025 mm 내지 0.035 mm의 두께로 적층된 후 용융레이저에 의해 용융 적층되는 것을 특징으로 한다.The Fe-Cu-based alloy powder, after being laminated to a thickness of 0.025 mm to 0.035 mm, is characterized in that it is melt laminated by a melting laser.
또한, 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 일 실시예의 Fe-Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 Fe-Cu계 합금 적층체를 제공한다.In addition, another embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention provides a Fe-Cu-based alloy laminate laminated by the Fe-Cu-based alloy lamination method of the embodiment of the present invention described above.
본 발명의 실시예의 Fe-Cu계 합금 적층체는 인장강도가 800 MPa 내지 1,000 MPa이고, 비커스경도가 400 Hv 내지 480 인 것을 특징으로 한다.The Fe-Cu-based alloy laminate of the embodiment of the present invention is characterized in that the tensile strength is 800 MPa to 1,000 MPa, and the Vickers hardness is 400 Hv to 480.
상술한 본 발명의 실시예의 Fe-Cu계 합금 적층체는 제조된 후 열처리를 수행하는 것에 의해 종래기술의 베릴륨동을 적용한 Cu-Be 합금에 비해 더욱 높은 인장강도, 전기전도율, 경도, 열전도율 등을 가질 수 있게 된다. The above-described Fe-Cu-based alloy laminate of the embodiment of the present invention has higher tensile strength, electrical conductivity, hardness, thermal conductivity, etc. compared to Cu-Be alloy to which copper beryllium of the prior art is applied by performing heat treatment after being manufactured be able to have
[실시예][Example]
이하, 실시예를 예시한다. 하기의 실시예에서는 Fe-Cu계 합금 적층체를 제조하기 위해 평균입도(D50) 약 27.5㎛의 Fe-10Cu계 합금 분말을 사용하였다. Examples are exemplified below. In the following examples, Fe-10Cu-based alloy powder having an average particle size (D 50 ) of about 27.5 μm was used to prepare an Fe-Cu-based alloy laminate.
<실혐예> <Example of shame>
실험예는 레이저 파워가 80 내지 480 W, 스캔속도 380mm/s 내지 2300mm/s, 에너지 밀도 1.30 J/mm3 내지 38.90 J/mm3의 조건에서 같이 스캔속도(mm/s)-파워(W)-에너지 밀도(J/mm3)-해칭간격-적층 두께-레이저 흡수율 가변하면서 용융레이저를 조사하여 36 개의 시편을 제작한 후 다공성 마이크로 구조 분석, 키홀(key-hole) 결함 분석, 수축(shrinkage) 결함 분석, 볼링(balling) 결함 분석, XRD 분석, 미세조직 분석, 상분포 분석, 인장강도 분석을 포함하는 분석 실험을 수행하였다.Experimental example is
도 1은 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu 합금 적층 방법에 의해 적층된 Fe-10Cu계 합금 적층체 시편(S)의 사시도이다.1 is a perspective view of a Fe-10Cu-based alloy laminate specimen (S) laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method of an embodiment of the present invention.
상술한 실험예의 조건 도 1과 같이 가로-세로-높이가 7mm-7mm-7mm인 육면체 시편(S)을 제작하였다.Conditions of the above-described experimental example As shown in FIG. 1 , a hexahedral specimen (S) having a width-length-height of 7mm-7mm-7mm was prepared.
상술한 실험예의 조건에 따른 적층 공정에 의해 제작된 시편(S)들에 대한 다공성 마이크로 구조를 분석한 결과, 본 발명의 공정 조건을 벗어난 경우 키홀 결함 영역, 수축결함 영역 및 볼링 결함 영역을 가지는 Fe-10Cu계 합금 적층체가 얻어졌다. As a result of analyzing the porous microstructure of the specimens (S) manufactured by the lamination process according to the conditions of the above-described experimental examples, Fe having a keyhole defect region, a shrinkage defect region, and a bowling defect region when the process conditions of the present invention are deviated A -10Cu-based alloy laminate was obtained.
도 2은 36개의 시편들에 대한 레이저 조사 조건(파워, 스캔 속도 및 에너지 밀도)을 보인 것이다. 또한, 도 3은 36개의 시편들에 대한 레이저 조사 조건에 따른 마이크로 구조를 분석한 결과를 보인 SEM 사진이다. 2 shows laser irradiation conditions (power, scan speed, and energy density) for 36 specimens. In addition, FIG. 3 is an SEM photograph showing the results of analyzing the microstructures according to laser irradiation conditions for 36 specimens.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체의 사진으로서, 도 4는 본 발명의 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편(S)의 키홀(key-hole) 결함을 나타내는 도면이다.4 is a photograph of an Fe-10Cu-based alloy laminate of an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a keyhole (key-hole) defect of the specimen (S) manufactured by the process conditions out of the process conditions of the present invention It is a drawing.
도 4와 같이, 본 발명의 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편(S)들의 경우, 키홀 구조(Key hole geometry)의 내부에 공극(pore)(11)이 크게 형성되는 키홀 결함들이 발생하였다.As shown in Figure 4, in the case of the specimens (S) manufactured by the process conditions outside the process conditions of the present invention, key hole defects in which the
도 5는 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체의 사진으로서, 도 5는 본 발명의 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편(S)의 수축(shrinkage) 결함을 나타내는 도면이다. 5 is a photograph of an Fe-10Cu-based alloy laminate of an embodiment of the present invention. .
도 5와 같이, 본 발명의 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편(S)들의 경우, 미세 조직의 갈라짐(31)이 형성된 수축 결함들이 발생하였다. As shown in FIG. 5 , in the case of the specimens (S) manufactured by process conditions outside the process conditions of the present invention, shrinkage defects in which microstructure cracks 31 were formed occurred.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체의 사진으로서, 도 6은 본 발명의 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편(S)의 볼링(balling) 결함을 나타내는 도면이다. 6 is a photograph of an Fe-10Cu-based alloy laminate of an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view showing a balling defect of the specimen (S) manufactured by the process conditions outside the process conditions of the present invention .
도 6과 같이, 본 발명의 공정 조건을 벗어난 공정 조건에 의해 제작된 시편(S)들의 경우, 미세 조직의 내부에 다수의 볼(51)이 형성되는 볼링 결함들이 발생하였다. As shown in FIG. 6 , in the case of the specimens S manufactured by the process conditions outside the process conditions of the present invention, bowling defects in which a plurality of
도 7은 Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast), 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체 및 Fe-10Cu 분말(powder)의 XRD 분석 결과 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예의 SLM이 적용된 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 생성된 FeCu_SLM 적층체(FeCu_SLM)와 FeCu 주조물(FeCu cast)의 미세조직 분석 결과를 나타내는 SEM 사진이다. 7 is an XRD analysis of a cast of an Fe-10Cu-based alloy, a laminate laminated by a Fe-10Cu-based alloy deposition method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, and an Fe-10Cu powder (powder) It is a graph of the results, and FIG. 8 is an SEM photograph showing the microstructure analysis results of the FeCu_SLM laminate (FeCu_SLM) and the FeCu cast (FeCu cast) produced by the Fe-10Cu-based alloy lamination method to which SLM of an embodiment of the present invention is applied. .
도 7의 XRD 분석 결과 그래프 및 도 8의 SEM 사진과 같이, 본 발명의 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체(SLM)의 경우, Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast)에 비해 Cu가 Fe 기지 내에서 균일하게 고용된 것을 확인할 수 있었다.As shown in the XRD analysis result graph of FIG. 7 and the SEM photograph of FIG. 8, in the case of a laminate (SLM) laminated by the Fe-10Cu-based alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, It was confirmed that Cu was uniformly dissolved in the Fe matrix compared to the cast of the Fe-10Cu-based alloy.
도 9는 Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast), 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체 및 Fe-10Cu 소결체(sintered)의 인장강도 비교 그래프이고, 도 10은 Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast), 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체 및 Fe-10Cu 소결체(sintered)의 비커스경도 비교 그래프이다. 9 is a cast of an Fe-10Cu alloy, a laminate laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, and the tensile strength of a Fe-10Cu sintered body (sintered) It is a comparative graph, and FIG. 10 is a cast of an Fe-10Cu alloy, a laminate laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, and a Fe-10Cu sintered body (sintered) ) is a graph of Vickers hardness comparison.
도 9 및 도 10과 같이, 본 발명의 선택적 레이저 용융(SLM)이 적용되는 Fe-10Cu계 합금 적층 방법에 의해 적층된 적층체의 경우, Fe-10Cu계 합금의 주조물(cast)나 Fe-10Cu 소결체(sintered)에 비해 인장 강도, 비커스경도가 모두 현저히 향상됨을 확인하였다.9 and 10, in the case of a laminate laminated by the Fe-10Cu alloy lamination method to which the selective laser melting (SLM) of the present invention is applied, a cast of Fe-10Cu alloy or Fe-10Cu It was confirmed that both tensile strength and Vickers hardness were significantly improved compared to the sintered body.
구체적으로, 본 발명의 실시예의 Fe-10Cu계 합금 적층체는 인장강도가 800 MPa 내지 1,000 MPa, 비커스경도가 400 Hv 내지 480 Hv 로 종래기술의 Fe-10Cu 합금 주조물이나 고 베릴륨동 합금에 비해 인장 강도, 비커스경도가 모두 현저히 향상됨을 확인하였다.Specifically, the Fe-10Cu-based alloy laminate of the embodiment of the present invention has a tensile strength of 800 MPa to 1,000 MPa, and a Vickers hardness of 400 Hv to 480 Hv, compared to conventional Fe-10Cu alloy castings or high beryllium copper alloys. It was confirmed that both strength and Vickers hardness were significantly improved.
또한, 공정제어를 통한 미세조직 제어를 통해 상기 인장강도는 600 Mpa 이하로, 상기 비커스 경도는 800 Hv 이상으로 더욱 크게 할 수 있었다.In addition, through microstructure control through process control, the tensile strength could be increased to 600 Mpa or less and the Vickers hardness to 800 Hv or more.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in the preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the description and not the limitation. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
11: 공극
31: 갈라짐
51: 볼
S: 시편11: Gap
31: crack
51: ball
S: Psalm
Claims (7)
A Fe-Cu-based alloy lamination method for forming a Fe-Cu-based alloy laminate in which Cu is dissolved in a Fe matrix by irradiating the power of a melting laser at 50 W to 320 W after laminating the Fe-Cu-based alloy powder.
볼링(balling) 방지를 위해 570 mm/s 내지 1,500 mm/s의 스캔 속도로 스캔 조사되는 것을 특징으로 하는 Fe-Cu계 합금 적층 방법.
According to claim 1, wherein the laser melting,
Fe-Cu-based alloy lamination method, characterized in that the scan is irradiated at a scan speed of 570 mm / s to 1,500 mm / s to prevent bowling.
1,080 nm의 파장에서 흡수율이 0.37 내지 0.38을 기준으로 7.78 내지 15.56 J/mm3의 에너지 밀도로 조사되는 것을 특징으로 하는 Fe-Cu계 합금 적층 방법.
According to claim 1, wherein the laser melting,
Fe-Cu-based alloy lamination method, characterized in that irradiated with an energy density of 7.78 to 15.56 J/mm 3 based on the absorption rate of 0.37 to 0.38 at a wavelength of 1,080 nm.
레이저 스팟의 크기(Spot size) 0.1 내지 0.2 mm에서 해칭 거리(hatching distance)가 0.05 mm 내지 0.15mm인 것을 특징으로 하는 Fe-Cu계 합금 적층 방법.
According to claim 1, wherein the laser melting,
The laser spot size (Spot size) 0.1 to 0.2 mm hatching distance (hatching distance) is a Fe-Cu alloy lamination method, characterized in that 0.05 mm to 0.15 mm.
Fe-Cu계 합금 분말은 0.025 mm 내지 0.035 mm의 두께(Layer thickness)로 적층되는 것을 특징으로 하는 Fe-Cu계 합금 적층 방법.
According to claim 1,
Fe-Cu-based alloy powder is a Fe-Cu-based alloy lamination method, characterized in that laminated to a thickness of 0.025 mm to 0.035 mm (Layer thickness).
A Fe-Cu-based alloy laminate laminated by the Fe-Cu-based alloy lamination method of any one of claims 1 to 5.
인장강도가 600 MPa 내지 1,000 MPa인 것을 특징으로 하는 Fe-Cu계 합금 적층체.7. The method of claim 6,
Fe-Cu-based alloy laminate, characterized in that the tensile strength of 600 MPa to 1,000 MPa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200115231A KR20220033173A (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | LAMINATION METHOD OF Fe-Cu BASED ALLOY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200115231A KR20220033173A (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | LAMINATION METHOD OF Fe-Cu BASED ALLOY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220033173A true KR20220033173A (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80937924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200115231A KR20220033173A (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | LAMINATION METHOD OF Fe-Cu BASED ALLOY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220033173A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR880006721A (en) | 1986-11-13 | 1988-07-23 | 오하라 시게또 | Method of manufacturing beryllium-copper alloy |
-
2020
- 2020-09-09 KR KR1020200115231A patent/KR20220033173A/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR880006721A (en) | 1986-11-13 | 1988-07-23 | 오하라 시게또 | Method of manufacturing beryllium-copper alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Recrystallization behavior and tensile properties of laser metal deposited Inconel 718 upon in-situ ultrasonic impact peening and heat treatment | |
| CN107971489B (en) | Copper alloy powder, method for producing laminated molded object, and laminated molded object | |
| Tang et al. | A study on the mechanical and electrical properties of high-strength CuCrZr alloy fabricated using laser powder bed fusion | |
| Mao et al. | Effects of process parameters on interfacial characterization and mechanical properties of 316L/CuCrZr functionally graded material by selective laser melting | |
| Kurzynowski et al. | Parameters in selective laser melting for processing metallic powders | |
| Puichaud et al. | Microstructure and mechanical properties relationship of additively manufactured 316L stainless steel by selective laser melting | |
| JP2021505760A (en) | High-strength aluminum alloy for rapid solidification | |
| KR101595436B1 (en) | Multi-layered nuclear fuel cladding and method for manufacturing therof | |
| CN111993755B (en) | Preparation method of magnesium/iron bimetal multilayer composite board | |
| JP2013522041A (en) | A method for producing a metal assembly comprising an aluminum sheet that has been heat-treated to obtain α-alumina, and another sheet that is embedded in the surface by joint rolling and has irregularities on the surface | |
| KR101616499B1 (en) | Heat treatment method for precipitation hardening of metal product manufactured by 3D printing | |
| CN112846233B (en) | A Method for Eliminating Cracks in Additively Manufactured Metal Materials | |
| CN114411035B (en) | Precipitation strengthening type medium-entropy alloy suitable for laser additive manufacturing and preparation method thereof | |
| KR20190113353A (en) | Quaternary high entropy alloy composition, Quaternary high entropy alloy using the same and Manufacturing method thereof | |
| US20150328713A1 (en) | Stainless steel, fluid machine, and method for producing stainless steel | |
| Sovizi et al. | The densification behavior of metals and alloys during spark plasma sintering: A mini-review | |
| ARAKI et al. | Parameter optimization on the fabrication of Al-10Si-0.4 Mg alloy using selective laser melting process | |
| Zhou et al. | Fabrication of a strong and ductile CuCrZr alloy using laser powder bed fusion | |
| Fu et al. | Laser alloying of aluminum alloy AA 6061 with Ni and Cr. Part 1. Optimization of processing parameters by X-ray imaging | |
| KR102194698B1 (en) | LAMINATION METHOD OF Fe-10Cu BASED ALLOY | |
| KR20220033173A (en) | LAMINATION METHOD OF Fe-Cu BASED ALLOY | |
| Kannan et al. | A review on additive manufacturing of AA2024 and AA6061 alloys using powder bed fusion | |
| CN117701943B (en) | Heterogeneous multi-element in-situ nanoparticle reinforced copper-based monotectic alloy and preparation method thereof | |
| Canillas et al. | On the feasibility to obtain CuCrZr alloys with outstanding thermal and mechanical properties by additive manufacturing | |
| Dománková et al. | Microstructure characteristics of borated austenitic stainless steel welds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20200909 |
|
| PG1501 | Laying open of application |