금속 사출 성형(MIM) 최적화: 일반적인 문제와 검증된 해결책

MIM 기술은 소재 구성 비율의 정확성과 균일성을 보장할 수 있어 신소재 문제 해결의 열쇠가 되었고, 신소재 개발에서 결정적 역할을 합니다.

이 글에서는 MIM 기술 사용 시 주의사항과 다음 두 측면에서 제조 공정을 제어하여 양질의 제품을 생산하는 방법을 주로 다룹니다:

이 글을 읽으면 어떤 방법이 필요한지 알고 공정 중 제조 효율을 개선할 수 있습니다.

1. 금속 분말 제조 방법

분말 제조는 MIM의 첫 단계입니다. 분말 야금 산업의 발전에 따라 점점 더 다양한 유형의 분말이 필요해지고 있습니다.

예를 들어 소재 범위 측면에서 금속 분말뿐만 아니라 합금 분말, 금속 화합물 분말도 사용되며, 입자 크기 측면에서는 500~1000μm 조립 분말부터 0.5μm 미만의 초미세 분말까지 다양한 입자 크기의 분말이 수요가 많습니다.

분말에 대한 다양한 요구를 충족하기 위해 분말 제조에는 다양한 방법이 있습니다. 이 방법들은 고체, 액체, 기체 상태의 금속 또는 합금을 분말 상태로 변환하는 것에 불과합니다.

(1) 고체 금속과 합금으로부터 금속 및 합금 분말을 제조하는 기계적 분쇄 및 전기화학적 부식 방법.

(2) 고체 금속 산화물과 염으로부터 금속 및 합금 분말을 제조하는 환원법.

(3) 금속 및 합금 분말, 금속 산화물, 비금속 분말로부터 금속 화합물 분말을 제조하는 환원-화학 처리.

(1) 액체 금속과 합금으로부터 합금 분말을 제조하는 분무법(Atomization).

(2) 금속 염 용액으로부터 금속 합금 및 코팅 분말을 제조하는 치환법 및 용액 수소 환원법; 용융염 침전법으로 금속 분말 제조.

(1) 금속 분말 제조를 위한 증기 응축법.

(2) 금속, 합금, 코팅 분말로부터 기체 상태 금속 탄소 기질을 분리하는 탄소 기반 열분해법.

하지만 공정의 본질에서 기존 방법들은 크게 기계적 방법과 물리화학적 방법 두 가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다.

기계적 방법은 원료를 기계적으로 분쇄하여 화학 조성이 실질적으로 변하지 않는 공정이며, 물리화학적 방법은 화학적 또는 물리적 작용으로 원료의 화학 조성이나 응집 상태를 변화시켜 분말을 얻는 공정입니다.

MIM 공정은 주로 피드스톡 배합, 사출, 탈바인더, 소결 단계로 구성됩니다. 이 절차들에서 많은 문제가 발생할 수 있습니다. 다음으로 이 문제들에 초점을 맞추고 해결 제안을 드리겠습니다.

A. 에지 붕괴(Edge collapse)

에지 붕괴는 일반적으로 불균일한 소재 밀도와 부적절한 탈형으로 인해 발생합니다. 프레싱 방법 개선과 탈형 조건 개선으로 이 문제를 해결할 수 있습니다.

B. 크랙(Cracks)

크랙은 주로 잘못된 탈형 방식과 소재의 나쁜 프레싱 성능으로 인해 발생합니다. 이에 대해 분말 압축 유형 개선과 올바른 금형 이형 방법 채택이 중요합니다.

C. 치수 결함(Size defects)

과도한 금형 마모나 불합리한 공정 파라미터 설정으로 치수 결함이 발생할 수 있습니다. 초경 금형 사용과 제조 공정 조정을 통해 이런 문제를 예방할 수 있습니다.

D. 표면 스크래치(Surface scratch)

금형 캐비티의 경도가 낮아 캐비티 표면이 부분적으로 긁힙니다. 윤활유를 추가해 이 문제를 방지해야 합니다.

A. 접착성 탄소 퇴적(Adhesive carbon deposit)

소결 부품의 고밀도, 부적절한 예열 온도, 불합리한 로 온도 설정, 큰 메쉬 벨트 하중이 접착성 탄소 퇴적을 유발합니다. 대책: 하중 감소, 예열 구역 연장, 속연 장치 설치.

B. 입상 탄소 퇴적(Granular carbon deposit)

분위기 가스 이동이 너무 느리거나 배기관 설계가 부적절하면 미립자 탄소 퇴적이 존재할 수 있습니다. 분위기 가스 총 유량 증가, 분위기 가스 흐름 방향 변경, 배기관 환기 제어로 개선해야 합니다.

C. 심각한 산화(Severe oxidation)

로에 유입되는 분위기 가스가 너무 습하거나 로 양단 압력 차가 적절하지 않으면 제품이 심각하게 산화됩니다. 생산 공정 중 산화원 수리가 필요합니다.

D. 탈탄(Decarburization)

생산 공정 중 공기가 로로 새어 들어가거나 분위기 가스의 이산화탄소 함량이 높으면 탈탄이 발생할 수 있습니다.

탈탄 방지를 위해 완랭 구역에 질소와 천연가스를 추가하거나, 초기 흑연 첨가량을 제어할 수 있습니다.

이상이 금속 MIM에 대해 알아야 할 품질 이슈들입니다. 도움이 되셨길 바랍니다! 질문 있으시면 주저 말고 아래 댓글 남겨 주세요.

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