진공 소결로는 정밀하게 제어되는 환경을 조성합니다. 이는 특정 온도 램프, 고순도 분위기 및 최대 1500°C의 극한 온도를 특징으로 합니다.
중요한 것은 바인더를 안전하게 제거하기 위해 매우 느린 가열 속도(종종 0.2°C/min만큼 낮음)를 제공한 다음 고온 진공 또는 아르곤 분위기를 제공한다는 것입니다. 이 조합은 액상 소결을 가능하게 하여 코발트상이 녹고 흐르도록 하면서 탄화물 매트릭스의 산화 또는 탈탄을 방지합니다.
핵심 요점 진공 소결로는 단순한 히터가 아니라 열 탈바인더와 소결을 하나의 연속 공정으로 통합하는 화학 반응 용기입니다. 주요 기능은 불순물(바인더 및 산화물) 제거와 합금의 탄소 함량 보존의 균형을 맞춰 최종 재료가 구조적 결함 없이 이론적 밀도에 가까운 밀도를 달성하도록 하는 것입니다.
중요 공정 조건
탈바인더를 위한 정밀한 온도 제어
"그린" (미소결) 부품의 구조적 무결성을 보장하기 위해 로는 매우 느리고 제어된 가열 속도를 제공해야 합니다.
부드러운 바인더 제거 로는 온도 램프를 0.2°C/min만큼 느리게 올릴 수 있습니다. 이 점진적인 가열은 잔류 바인더가 재료 매트릭스에서 부드럽게 휘발되고 빠져나가도록 합니다. 이 단계에서 급격한 가열은 팽창하는 가스로 인한 내부 압력 축적을 유발하여 최종 제품에 균열이나 변형을 일으킬 수 있습니다.
고온 액상 소결
탈바인더가 완료되면 로는 소결 단계를 시작하기 위해 온도를 1420°C에서 1500°C 사이로 올립니다.
코발트의 액화 이 온도에서 코발트 바인더상은 액체 상태로 전환됩니다. 이 액체는 고체 텅스텐 카바이드 입자 사이를 흐르며 표면을 적십니다.
모세관력에 의한 밀집화 액체 코발트의 표면 장력은 강력한 모세관력을 생성합니다. 이 힘은 고체 텅스텐 카바이드 입자를 단단히 끌어당겨 기공을 제거하고 재료를 완전한 밀집화로 유도합니다.
대기 순도 및 보호
로의 대기—특히 진공 수준과 불활성 가스의 존재—는 초경합금의 화학적 순도를 결정하는 요인입니다.
산화물 및 흡착 가스 제거 고진공(예: 2.5×10^-2 Pa)은 분말 표면에 흡착된 가스를 적극적으로 제거하고 휘발성 불순물을 제거합니다. 산화물 필름의 이러한 감소는 높은 기계적 강도의 전제 조건인 깨끗한 결정립계를 보장합니다.
탈탄 방지 소결의 중요한 위험은 합금을 약화시키는 탄소 손실(탈탄)입니다. 로는 아르곤 가스를 보호 분위기로 사용하거나 흑연 용기 환경을 사용하여 이를 완화합니다. 이 탄소 풍부한 환경은 텅스텐 카바이드 상의 화학량론을 유지합니다.
절충안 이해
공정 속도 대 재료 무결성
진공 소결에서 생산 처리량과 재료 품질 사이에는 본질적인 긴장감이 있습니다.
품질 비용 효과적인 탈바인더에 필요한 느린 가열 속도는 전체 사이클 시간을 크게 증가시킵니다. 유도 가열 또는 열간 프레스와 같은 기술은 빠른 밀집화(최대 150°C/min의 가열 속도)를 달성할 수 있지만, 자연적인 입자 확산을 위한 시간이 부족하여 이를 보상하기 위해 추가적인 기계적 압력이 필요한 경우가 많습니다.
대기 제어의 복잡성 고진공은 불순물을 제거하지만, 최고 온도에서 압력이 너무 낮아지면 코발트 증발을 유발할 수도 있습니다. 따라서 로는 탄화물의 산화를 방지하면서 코발트 증발을 억제하기 위해 결정적인 순간에 불활성 가스(아르곤)의 부분 압력을 도입할 수 있어야 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
초경합금의 후처리 공정을 최적화하려면 로의 기능을 특정 재료 요구 사항과 일치시켜야 합니다.
- 결함 방지가 주요 초점인 경우: 중요한 탈바인더 단계 동안 가열 속도가 일정하게 유지되도록(0.2°C/min) 낮은 온도 제어 정밀도가 뛰어난 로를 우선적으로 고려하십시오.
- 화학 조성이 주요 초점인 경우: 로가 흑연 라이닝 챔버 또는 정밀한 부분 압력 아르곤 제어를 사용하여 텅스텐 카바이드의 탈탄을 엄격하게 방지하는지 확인하십시오.
- 초미세 분말의 밀집도가 주요 초점인 경우: 고진공 기능을 활용하여 표면적이 넓은 미세 분말에 더 흔한 가스 및 산화물의 탈착을 극대화하십시오.
초경합금 소결의 성공은 최대 온도보다는 고체에서 액체 상으로의 전환 중 대기 및 가열 램프의 정밀한 관리에 더 달려 있습니다.
요약표:
| 조건 | 목표 범위 / 값 | 중요 기능 |
|---|---|---|
| 가열 속도 | 0.2°C/min (초기) | 균열 방지를 위한 부드러운 바인더 제거 |
| 최대 온도 | 1420°C – 1500°C | 코발트 액상 소결 개시 |
| 진공 수준 | ~2.5×10^-2 Pa | 분말에서 산화물 및 흡착 가스 제거 |
| 대기 | 아르곤 / 흑연 라이닝 | 탈탄 및 코발트 증발 방지 |
| 물리적 힘 | 모세관 장력 | 밀집화 유도 및 내부 기공 제거 |
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참고문헌
- Julián David Rubiano Buitrago, Liz Karen Herrera. Fused Filament Fabrication of WC-10Co Hardmetals: A Study on Binder Formulations and Printing Variables. DOI: 10.3390/jmmp8030118
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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