파우더 금속공학에 대한 상세한 소개

I. 기본 개념

II. 기본 과정 단계

1. 분말 제조
   • 방법: 기계적 분쇄 (예를 들어, 공 밀링, 턱 분쇄), 물리적 증기 퇴적 (PVD), 화학적 환원 (예를 들어, 철 분말의 수소 환원),원소화 (연금 가루에 대한 물/공기 원소화).
   • 주요 매개 변수: 파우더 입자 크기 (미크론 수준, 형성 밀도에 영향을 미치기), 순수성 및 형태 (구형/불규칙, 유동성에 영향을 미치기)
     [사진: 구형 합금 가루 를 생산 하는 가루 분자화 장비]
2. 혼합 및 변경
   • 금속 분말은 비금속 첨가물 (예를 들어, 탄소, 강도를 위해 구리) 및 윤활료 (예를 들어, 덩굴화성을 위해 아연 스테아라트) 을 혼합합니다.
3. 형성
   • 압축형조: 고압 (50~300 MPa) 인 폼에서 간단한 대칭 모양에 적합한 "녹색 컴팩트"를 형성합니다.
   • 금속 주사형조 (MIM): 파우더-결합물 혼합물은 복잡한 정밀 부품 (예: 시계 기어, 의료기기) 를 위해 곰팡이에 주입되고, 부착되고, 합쳐집니다.
   • 동역 압축: 고밀도 재료 (예: 항공우주 초연금 부품) 를 위해 액체를 통한 균일 압력 (냉면/온난한 동전 압력)
     [그림: 냉정 동역 압축 장비의 그림]
4. 시너지
   • 보호 대기 (아르고, 수소) 또는 진공에서 금속의 녹는점의 60~80%까지 가열하여 밀도와 강도를 향상시키기 위해 원자 확산을 통해 입자를 결합합니다.
   • 중요 매개 변수: 온도, 대기 시간, 대기 조절
5. 후처리
   • 밀도화: 압축/재산화; 기계적 특성을 위해 핫 스프링.
   • 표면 처리: 전압, 페인트, 탄화화
   • 가공: 높은 정밀도를 위한 소형 절단 (부어, 밀링)

III. 기술적 특징

1. 장점
   • 높은 재료 효율성: 거의 네트워크 모양은 폐기물을 줄이고 (<5%) 비용을 줄입니다.
   • 복합 구조 제조: 마이크로홀, 다중재료 복합재질 또는 경사 특성을 가진 부품을 직접 형성합니다. (예를 들어, 기름에 浸透된 베어링, 기어박스).
   • 고성능 물질:
     • 불투명 금속 (통프스텐, 몰리브덴) 및 복합물 (금속-매트릭스 세라믹 강화물)
     • 포러스 물질 (필터, 히트 싱크) 및 반 마찰 물질 (자유 윤활용 베어링)
   • 에너지 효율성: 주름/조각보다 낮은 에너지 사용, 대량 생산에 이상적입니다.
2. 제한
   • 포러시티 영향: 시너지 가공 물질은 5~20%의 포러스성을 유지하며 밀도를 위해 후처리를 필요로 합니다.
   • 곰팡이 의존성: 고정밀 폼은 비싸고 복잡하며 중·대량 생산에 적합합니다.
   • 크기 제한: 전통적인 굴착은 부품 크기를 제한합니다. 큰 부품은 동역 압축 또는 3D 프린팅이 필요합니다.

IV. 주요 재료 및 응용

1. 일반 재료
   • 철/보리 원료: 70% 이상의 응용 프로그램, 기어, 베어링 및 구조 부품 (예를 들어 자동차 엔진 부품) 에 사용됩니다.
   • 불소화 금속: 항공우주 고온 부품 (로켓 노즐, 위성 히트 싱크) 의 텅프렌, 몰리브덴 합금
   • 특수 합금: 티타늄 합금, 항공기 엔진 블레이드 및 의료 임플란트 (티타늄 뼈 나사) 를 위한 슈퍼합금 (인코넬)
   • 합성물: 금속-세라믹 (다이아몬드 톱 블레이드), 포러스 금속 (에너지 흡수, 촉매 지원).
2. 전형적 사용법
   • 자동차: 엔진 밸브 좌석, 변속기 (30% 무게 감소), 터보 충전기 부품.
   • 전자제품: MIM 기반의 스마트폰 카메라 브래킷, 5G 히트 싱크 (고열 전도성 구리), 자기 파우더 (인덕터).
   • 항공우주: 뜨거운 동전 압축 초연금 터빈 디스크, 티타늄 구조 부품 (중량 감소).
   • 의학적포러스 티타늄 임플란트 (골 세포 통합), MIM 치아 프레임.
   • 새로운 에너지: 리?? 배터리 전극 분말 (NCM), 연료전지 양극판 (무화강).
     [사진: 전기차 모터 의 분말 금속 공학 부품]

최첨단 기술 및 추세 (2025년 전망)

1. 첨가 제조와 통합
   • 금속 3D 프린팅 (SLM/LMD): 파우더에서 복잡한 부품을 직접 인쇄합니다 (예: 항공 우주 임플러) 전통적인 폼링 한계를 극복합니다.
   • 3D 프린팅: 소형 부품 대량 생산을 위해 비용 효율적이며, 기존 MIM보다 저렴합니다.
     [사진: SLM을 통해 3D 프린팅된 티타늄 항공기 부품]
2. 나노 파우더 와 고성능
   • 나노 크리스탈린 분말(예를 들어, 나노 구리, 나노 티타늄) 고품질 도구와 갑옷에 대한 강도를 50% 이상 높입니다.
   • 그라디언트 재료: 표면 마모 저항과 내부 강도를 가진 부품에 대한 층형 분말 형식.
3. 친환경 제조
   • 물 기반 결합제는 오염을 줄이기 위해 MIM에서 유기 용매를 대체합니다. 분말 재활용의 90% 이상이 탄소 중립 목표에 부합합니다.
4. 스마트 생산
   • 인공지능 최적화 합금 오븐 실시간 온도 조절; 온라인 분말 테스트 (레이저 입자 크기 분석, XRD) 품질 제어.

VI 결론