KR100886112B1 - 분말 금속 스크롤 - Google Patents

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KR100886112B1
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마크 제이. 스캔캐럴로
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

완전하게 또는 섹션으로부터 함께 조립되는 하나 이상의 제품형상에 가까운 분말 금속 프로세스로 제조된 스크롤. "통상적인" 프레스와 소결 방법 그리고 금속 사출성형 방법 모두에 대해서 설명된다.
스크롤 부재, 철 분말, 퍼얼라이트, 베이스 플레이트, 돌출부, 홈, 바인더, 몰드, 허브

Description

분말 금속 스크롤{POWDER METAL SCROLLS}
본 발명은 일반적으로 압축기에 관한 것이며 보다 상세하게는 압축기의 구성요소를 성형하기 위한 방법에 관한 것이다.
스크롤을 제조하는 현재의 방법은 용융 금속 프로세스("주조")로부터 파생되었다. 대표적으로, 액상의 회주철은 특별하게 합금되고, 접종되며 응고후에 스크롤을 형성하는 캐비티내에 주입된다. 현재의 주조 프로세스는 대략 ± 0.020 인치/인치의 선형 치수 정확성을 갖는 주물 스크롤을 생산한다. 게다가, 주조에 의해 야기되는 본질적인 금속표면 결함 때문에, 이러한 허용 오차에 부가적으로 여분의 가공 스톡(약 0.060 인치)이 더해져서 약 0.060 ± 0.020 인치의 전체 스톡을 나타내며 변화량은 절삭가공된다. 모래(또는 세라믹)와 금속 인터페이스에서의 응고 및 냉각시에 복잡한 열역학, 동력학 그리고 야금학적/화학적인 상호작용 때문에 스킨 효과가 발생된다.
그 안에 용융 금속이 주입되는 주조 프로세스에 사용되는 몰드는 모래, 바인더, 및/또는 세라믹 코팅으로 구성되며 구조적으로 완전히 단단하지 않다. 액상의 철이 몰드 벽표면과 접촉할 때, 몰드에 압력이 가해져서 몰드 벽 팽창을 야기한다. 높은 탄소 및 그라파이트 함량 때문에, 특히 회주철은 응고 팽창하는 경향이 있다. 이런 현상은 치수 변화의 주요 원인이며 언급한 바와 같이 허용 오차를 증가시킨다.
적절하게 작동하기 위해서 스크롤은 누출, 마멸 또는 파손되지 않아야하며, 따라서 매우 정확한 최종 치수가 유지되어야 한다. 이것을 성취하기 위해서, 현재의 주조 제조방법으로 얻은 원료 주물을 사용가능한 스크롤로 전환하기 위하여 대규모이고, 복잡하며 비용이 많이 드는 가공이 실행된다. 그러므로, 현재의 주조 프로세스의 앞서 언급한 특성으로 인하여, 절삭이 필요한 재료의 전단량 때문에 과도한 가공 스톡은 대량 생산성의 주요 장애가 된다. 스크롤 영역 즉, 가공하기 가장 어려운 것이 인벌류트 스크롤 형상부이다. 이 부분의 밀링가공은 가장 심한 공구 마모를 야기하며 가공하기 위해 가장 긴 시간이 걸린다. 그러므로, "인벌류트 스크롤 형상부"의 치수 정확성이 가장 중요하다.
여기서 설명되는 분말금속 제조 프로세스의 2가지 기본적인 타입은 보다 적은 "스킨 효과"층과 보다 우수한 치수 허용 오차를 갖는 한편, 스크롤 기능을 위해 필요한 심한 응력 및 압력 요구조건에 부합되는 스크롤을 제조할 수 있다. 이것은 금속 사출성형과 통상적인 프레스 및 소결 분말야금이다. 두가지 프로세스는 최종적인 형상의 스크롤 또는 최종 형상에 가까운 것을 제조하는데 유용하며 실질적인 분말야금방법을 이용할 수 있는 것과 관련된 실시예를 갖는다. 스크롤은 완전하게 성형되거나 또는 부품으로 성형되고 전체 스크롤 구성요소를 만들기 위해 그 후에 결합된다.
일반적으로, 본 발명은 스크롤 압축기용 스크롤 구성요소의 성형에 분말 금속을 사용하는 것을 지향한다. 전체 스크롤 구성요소는 분말 금속 기술을 이용하여 성형될 수 있도록 계획되었다. 더욱이, 스크롤 압축기 부재의 부분은 분말야금 기술을 이용하여 생산될 수 있도록 계획되었다. 매우 높은 정도의 치수 허용 오차를 요구하는 스크롤의 인벌류트 구성요소와 같은 부분은 주조, 단조와 같은 기술에 의해 성형된 스크롤 구성요소의 다른 부분에 또는 다른 분말금속 부품에 고정된다.
본 발명의 응용에 대한 다른 영역은 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명과 특정 실시예는 설명의 목적을 위해 의도된 것이며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다.
본 발명에 따르면, 스크롤 압축기용 스크롤 구성요소의 성형에 있어서 매우 높은 수준의 치수 허용 오차를 요구하는 스크롤의 인벌류트 구성요소와 같은 부분을 분말 금속 기술을 이용하여 성형할 수 있다.
본 발명을 제한하는 것이 아니라 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하기 위한 목적으로 도시된 도면들을 참조하여 설명한다. 도 1 과 2 는 본 발명에 따라 생산된 스크롤 구성요소의 사시도를 나타낸다.
인벌류트 스크롤 형상부(10)는 베이스(14)와 허브(16)로 형성되는 베이스 플레이트(12)에 결합된다. 도시된 인벌류트 스크롤 형상부(10)는 분말금속이며 베이 스 플레이트(12)는 회주철(등급 최소 30)이다. 바람직하게, 베이스 플레이트(12)는 경제적인 이유로 수직으로 분할된 프로세스(DISA 등)와 같은 종래의 사형 주조 기술로 만들어진다.
베이스 플레이트(12)의 매트릭스는 바람직하게 최소 90% 퍼얼라이트, 그리고 길이가 최대 약 0.64 ㎜의 편상 그라파이트를 가지고 있다. 그라파이트를 적절한 크기로 균일하게 분포하도록 보장하기 위하여 접종이 사용될 수 있다. 접종제로 기능하도록 분말 금속 혼합물에 희토류 원소가 첨가될 수 있다. 조립되는 부품에 대한 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 치수 정확성과 최종적인 형태의 수준이 필수적이지만, 베이스 플레이트(12)는 후처리 가공을 받을 수 있다. 기공을 제외하고, 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 매트릭스는 바람직하게 최소 90% 퍼얼라이트를 가지고 있다. 인벌류트 스크롤 형상부(10)에 그라파이트의 존재가 필수적인 것은 아니지만, 만약 존재한다면 마모 저항성을 더욱 향상시킨다.
회주철 베이스 플레이트(12)에 분말 금속 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 결합은 통상적인 저항 용접, 캐퍼시턴스 방전 용접(저항 용접의 변경), 납땜 또는 소결을 이용하여 성취될 수 있다. 캐퍼시턴스 방전 용접은 통상적인 저항 용접과 유사하며, 단지 열 입력이 매우 높은 비율로 일어난다. 단시간에 높은 전류를 허용하는 캐퍼시터의 방전은 높은 가열속도를 나타낸다. 이런 용접 방법의 주요한 장점은 이러한 응용에서 요구되는 고탄소 재료가 해로운 영향(균열 등)없이 용접될 수 있다는 것이다. 또한, 이 방법은 분말 금속 구성요소들이 액상 용접 금속의 위킹(wicking : 모세관 작용에 의해 운반되는 것) 또는 분말 금속 보이드에 들어간 처리 유체로부터의 역효과와 같이 어떤 해로운 영향없이 용접되도록 허용한다. 캐퍼시턴스 방전 용접은 또한 다른 금속들이 결합되도록 허용하며 베이스 플레이트(12)의 비용을 증가시키지 않고 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 마모, 피로 및 마찰 특성에 맞추도록 허용한다.
도 3a 와 3b 는 본 발명의 제2 실시예의 분해사시도를 나타내고 있다. 도시된 것은 분말 금속 기술로부터 하나로 성형된 인벌류트 스크롤 형상부(10)와 베이스(14)를 가진 스크롤 구성요소(8)이다. 앞서 언급한 표준 사형 주조기술 또는 분말 금속을 포함하는 다른 성형 프로세스를 사용하여 별개로 성형되는 허브(16)는 앞에서 설명된 용접기술을 이용하여 허브 홈(29)내로 분말 금속 인벌류트 베이스 서브조립체에 결합된다. 바람직하게, 분말 금속 허브는 납땜 재료를 사용하여 분말 금속 베이스 플레이트에 결합될 수 있다. 압분체 구성요소는 소결 프로세스 동안에 함께 납땜되어 조립된다. 선택적으로, 허브는 소결 프로세스 동안에 경화되는 재료를 이용하여 고정될 수 있다.
도 4a 와 4b 는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 도시된 것은 분말 금속으로 성형된 인벌류트 스크롤 형상부(10)와 파레트(palette)(20) 서브조립체(22)이다. 인벌류트 파레트 서브조립체(22)는 앞서 언급된 결합 기술을 이용하여 베이스 플레이트(12)에 결합된다. 인벌류트 파레트 서브조립체(22)의 성형은 파레트(20)의 경계면(24) 뿐만 아니라 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 매우 정밀한 성형을 허용한다는 것을 유의해야 한다. 가장 유리하게, 이것은 통상적인 저비용 기술을 사용하여 베이스 부재(12)의 저렴한 주조를 허용한다.
도 5a 와 5b 는 인벌류트 스크롤 형상부(10)를 받아들이기 위하여 베이스(12)에 성형되는 베이스 플레이트 홈(25)의 이용을 개시하고 있다. 베이스 플레이트 홈(25)은 베이스 플레이트(12)에 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 정렬 및 결합을 용이하게 한다. 베이스 플레이트 홈(25)은 또한 베이스 플레이트(12)와의 경계에서 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 피로 강도를 향상시킨다. 용접 프로세스는 용접 온도로부터의 빠른 냉각속도로 인해 형성될 수 있는 용접 경계에서의 경화 구역을 최소화하도록 실행된다. 용접 위치에 가까운 이러한 경화층은 경화 구역에서의 국부적인 낮은 인성으로 인해 균열의 근원이 될 수 있다. 캐퍼시턴스 방전 용접의 높은 열 입력 비율 및 열 제거 비율은 이러한 경화 구역의 폭을 최소화하도록 도와준다. 여기서 설명되는 재료와 같이 상대적으로 높은 탄소 함량을 가진 재료는 이러한 현상에 특히 민감하다. 베이스 플레이트 홈(25)은 벤딩 모멘트를 지지하고 앞서 언급한 경화 구역에서의 국부적인 변형을 최소화하도록 도와주며 결합부분에서의 피로 파괴의 가능성을 낮춘다. 베이스 플레이트 홈(25)은 션팅((shunting : 홈 벽에서 랩의 측면이 짧아지는 것)을 일으키는 단점이 된다. 인벌류트 스크롤 형상부(10) 또는 베이스 플레이트 홈(25)의 베이스 플레이트(12)에서 높은 임피던스 저항 코팅(21)은 션팅 영향을 최소화한다.
용접시에, 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 전체 길이는 연속적으로 용접되어야 한다. 이것은 길이를 따라 균일한 압력과 전류를 요구한다. 이것을 보장하기 위하여 특별한 고정 및 치수 정확성이 요구된다. 용접시의 변형은 고정에 의해 최소화된다. 빠른 열 입력 때문에, 캐퍼시턴스 방전 용접은 또한 보다 적은 변형을 나타낸다.
도 7a 에 잘 나타나 있는 바와 같이, 바람직하게는 베이스 플레이트(12)상의 에지 접촉을 최소화하도록 랩에 챔퍼(26)가 성형됨으로써 상응하게 션팅을 최소화하고 결합시에 자체 정렬하도록 도와준다. 저항 용접은 용접 경계에 위치되는 감소된 면적의 돌출부(37)를 필요로 한다. 용접시에, 돌출부(37)는 전류를 집중시켜 용해를 촉진한다. 돌출부(37)는 용접시에 부분적으로 붕괴된다. 돌출부(37)는 랩 둘레에서 서로 소정의 간격을 두고 분리되어 위치되거나 또는 연속적일 수 있다. 도 7b 와 7c는 저항 용접되는 것이다. 저항 용접은 감소된 면적을 필요로 한다. 용접시에, 돌출부(37)는 전류를 집중시키고 용접하는 동안에 붕괴한다.
베이스 플레이트(12)의 베이스 플레이트 홈(25)은 베이스 플레이트(12)에 인벌류트 스크롤 형상부(10)를 결합 및 정렬시키기 위하여 사용될 수 있다. 베이스 플레이트 홈(25)은 베이스 플레이트(12)에 인벌류트 스크롤 형상부(10)를 결합하기 이전에 가공된다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트 홈(25)을 사용함이 없이 직접 베이스 플레이트(12)에 인벌류트 스크롤 형상부(10)를 정렬하는 것이 또한 가능하다. 이것은 비용이 추가되는 베이스 플레이트 홈(25)을 밀링가공해야 하는 필요성을 없애준다.
도 7d 와 7e 에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(12)에 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 결합을 용이하게 하도록 납땜 재료(28)를 이용하는 것이 가능하다. 부가적으로, 납땜 재료(28)는 허브(16)를 베이스 플레이트(12) 뒷면의 허브 홈(29)내에 결합하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 상술한 용접에서와 같이 경화 구역이 결합 경계면에 형성되는 장점을 갖는다. 여기에 설명된 회주철 또는 그라파이트 분말 금속과 같이, 그 안에 그라파이트를 가진 납땜 재료(28)에 대한 한가지 문제는 그라파이트가 금속의 표면을 코팅하는 경향이 있으며 납땜 재료(28)의 습윤을 지연시키는 것이다. 이 문제에 대한 해결책의 하나는 습윤이 일어날 수 있는 적합한 분위기내에서 납땜을 가열하는 것이다. 다른 해결책은 습윤을 허용하도록 충분하게 그라파이트를 제거하는 플럭스를 갖는 납땜 재료(28)를 사용하는 것이다(블랙 타입 플럭스 AWS FB3-C 또는 AMS 3411). 다른 해결책은 납땜 전에 별도의 단계에서 그라파이트 스크롤 부품을 미리 세척하는 것이다. 또 다른 해결책은 주철 타입의 재료에 잘 습윤되는 경향이 있는 BNi-7 과 같은 납땜 재료를 사용하는 것이다. Bag-3, Bag-4, Bag-24 또는 RBCuZn 타입 용가재와 같은 합금들이 또한 주철 타입 재료에 성공적으로 사용되었다.
이러한 클리너의 하나는 용융염이다. 용융염 프로세스는 탱크로부터 격리된 욕에 부품을 침적하는 단계를 포함하며 직류가 부과되고 극성은 세척되는 표면을 산화시키거나 또는 환원하도록 설정된다. 극성에 따라 필요하다면 그라파이트와 산화물은 제거될 수 있다. 경제적인 이유로, 바람직한 상태는 납땜하기 이전에 클리너 기제의 알카리 물과 같은 곳에서 회주철 스크롤을 통상적으로 세척하는 것이 가능해야 한다. 표면을 세척하는 다른 방법은 예를 들면 니켈 또는 강철 숏(shot)으로 연마 가공하는 것이다.
분말 금속의 납땜에 대한 다른 문제는 납땜 재료(28)가 다공성 분말 금속 부품내로 과도하게 위킹되는 경향이 있다는 것이다. 만약 과도하다면, 납땜 재 료(28)가 결합 표면으로부터 제거되기 때문에 이것은 열악한 납땜 결합을 야기한다. 이에 대한 해결책은 위킹 효과를 최소화하는 납땜 재료(28)를 사용하는 것이다. 필요한 납땜 합금은 분말 금속 표면과 반응해야 한다. 이러한 반응은 납땜 온도보다 높은 온도에서 용해되는 금속 화합물을 생성함에 의해 발생하는 위킹의 정도를 최소화한다. 이런 납땜 합금의 하나는 30-50% 구리, 10-20% 망간, 3-25% 철, 0.5-4% 실리콘, 0.5-2% 붕소, 그리고 나머지(30-50%) 니켈의 중량 조성을 갖는 SKC-72 이다. 우수한 압분체 강도 및 베이스 금속 용해의 만족스러운 수준은 어떤 원소, 특히 철의 추가에 의해 충족된다.
납땜 재료(28)는 연신재, 페이스트 또는 금속 분말, 또는 주조 예비성형품, 또는 바람직하게 납땜 이전에 베이스 플레이트(12)의 베이스 플레이트 홈(25)내에 또는 허브 홈(29)에 위치되는 고체 분말 금속 예비성형 슬러그가 될 수 있다. 페이스트를 사용하는 경우, 납땜하는 동안 가스가 발생하기 않도록 보장하기 위하여 세심한 주의를 기울여야 한다. 납땜 방법은 국부적인 저항 가열식 또는 가열 납땜식이 될 수 있다. 저항 납땜은 가열이 국부적이기 때문에 변형과 관련된 최소한의 열이 발생한다는 장점을 갖는다. 가열 납땜은 습윤을 도와주는 보호 분위기에서 납땜할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 납땜은 경제적으로 유리하게 되도록 소결과 동시에 실행될 수 있다.
도 7d 는 선택적인 챔퍼(26)를 갖는 납땜 형태를 도시하고 있다. 비록 평탄한 스트립이 도시되어 있으나 와이어, 예비성형된 부품 또는 페이스트(플럭스가 있거나 또는 없는)와 같이 다른 형태의 납땜이 사용될 수 있다. 결합 클리어런스는 사용되는 납땜 합금의 종류에 대한 AWS 표준에 따라야 한다. 예를 들면, 여기서 언급한 SKC-72 합금에 대해서 최적의 결합 갭은 0.002 내지 0.005 인치 사이가 되어야 한다. 바람직한 "분말 금속 슬러그"는 대략 4.5 내지 6.5 g/cc의 밀도를 가지며, 보다 바람직하게는 대략 5.5 g/cc 이다. 분말 금속 예비성형된 슬러그의 밀도는 양호한 납땜능력을 성취하는데 중요하다.
도 7e 은 인벌류트 스크롤 형상부(10)가 베이스 플레이트 홈(25)내에 삽입된 후에 베이스 플레이트(12)의 상부에 납땜 재료(28)의 배치를 도시한 것이다. 모세관 작용은 갭(30)내로 그리고 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 바닥(32) 둘레로 납땜 재료(28)를 끌어들인다. 선택적으로, 인벌류트 스크롤 형상부(10)와 베이스 플레이트(12)는 함께 성형될 수 있지만, 베어링 허브(16)는 별개로 만들어져 베이스 플레이트(12)에 결합된다.
도 3b 는 베이스 플레이트(12)에 베어링 허브(16)의 연결을 도시하고 있는데, 이것은 도 3a 에 도시된 바와 같이 분말 야금 기술을 통하여 하나로 만들어 진다. 베어링 허브(16)는 별개의 분말 금속 부분으로 만들어지고 앞서 논의한 납땜 방법을 통하여 스크롤/베이스 플레이트 조립체로 결합된다. 이러한 접근법에서, 베어링 허브(16)는 통상적인 철강, 분말 금속 또는 주철이 될 수 있다.
여기에 개시된 방법들은 스크롤 압축기용 스크롤의 인벌류트 부분을 성형하는 방법으로 설명된다. 개시된 금속 사출성형 프로세스는 분말 입자가 폴리머 "바인더"로 코팅되어 있는 아주 미세한 철 분말을 사용한다. 분말/폴리머 조합("공급원료")은 그 다음에 가열되고 사출성형기를 사용하여 스크롤을 성형하기 위한 몰드 다이내로 주입된다. 바인더는 사출성형을 촉진하도록 도와주는 캐리어와 같은 기능을 한다. 금속 사출성형의 기본적인 절차는 플라스틱 사출성형과 유사하다. 성형 압력과 온도는 인벌류트 스크롤 형성부의 적절한 충진을 허용하도록 사용되는 특정 분말/바인더 시스템에 대해 최적화된다. 사출장치내의 조건은 사실상 틱소트로픽(thixotropic)(사출 프로세스에 의한 전단 응력으로 야기되는 열이 증가할 때 점성은 감소)이다. 성형된 스크롤과 같은 결과물은 디바운딩(바인더 제거)되고 그 후에 소결(완전 치밀화)된다. 이들 2 단계는 결합된 작업으로 또는 분리된 작업으로 수행될 수 있다. 특정 프로세스 경로 및 사용되는 재료는 치수 변화(허용 오차)를 최소화하고 기하학적 형상의 변형을 최소화하도록 선택된다. 선형 치수 허용 오차는 대략 0.3% 가 될 것으로 예상되며, "스킨 효과"를 위한 스톡 여유는 필요치 않다. 다이 드래프트 각도는 대략 0.5도 이다.
비용을 줄이기 위하여, 가능한 가장 큰 평균 입자 크기를 갖는 철 분말이 사용된다(대략 5㎛ 초과). 대략 2 내지 20㎛의 입자 크기가 적당한 소결 시간과 적절한 성형성을 허용한다. 둥근 입자는 보다 치밀하게 채워지고 보다 빠르게 소결되며 보다 적은 바인더를 필요로 하지만, 그러나 디바인딩 및 소결시에 형상 변형을 저지시키지는 못한다. 불규칙한 형상의 분말 입자는 구형보다 좋은 부품 형상을 유지한다. 구형 입자는 보다 높은 탭 밀도(체적을 최소화하도록 분말 샘플을 진동시킨 이후에 달성되는 가장 높은 밀도)를 갖는다. 100% 불규칙한 형상의 보다 큰 입자가 경제적인 이점을 갖지만, 처리의 어려움 때문에 구형과 불규칙한 형상을 모두 가지고 있는 입자의 혼합 또는 분포를 사용하는 것이 필요할 수 있다. 100% 구형, 100% 불규칙한 형상 또는 각각의 어떤 비율이 사용될 수 있다.
인벌류트 스크롤 형상부를 성형하기 위해 정확한 공급원료 점성이 사용되어야 한다. 보다 높은 금속 장입은 보다 높은 점성 공급원료를 나타낸다. 만약 점성이 너무 높으면, 재료는 사출성형되지 않는다. 그러나, 매우 낮은 점성은 사출성형하는 동안에 금속 바인더가 분리되는 경향이 있는 원료공급이 일어나도록 한다.
스크롤 성형 프로세스에서 사용하기 위해 계획된 몇가지 바인더 시스템에는 왁스-폴리머, 아세틸 기제, 수용성, 한천-물 기제 그리고 수용성/교차 결합된 것이 있다. "아세틸" 기제의 바인더 시스템은 소량의 폴리오레핀을 가지고 있으며 주성분으로 폴리옥시메틸렌 또는 폴리아세틸을 가지고 있다. 아세틸 바인더 시스템은 특성상 결정체이다. 결정체이기 때문에, 성형 점성이 아주 높으며 성형 온도에 대해 세심한 제어를 필요로 한다. 이 바인더는 낮은 온도에서 질산에 의한 폴리아세틸 성분의 촉매 화학적 분해로 디바인딩 된다. 이 바인더와 디바인딩 프로세스는 두꺼운 부품에 대해 특히 더 빠르다. 성형 온도는 대략 180℃이고 몰드 온도는 대략 100-140℃ 로 상대적으로 높다.
또한 "왁스-폴리머" 바인딩 시스템이 사용될 수 있다. 이 바인딩 시스템은 우수한 성형성을 갖지만 디바인딩 동안에 왁스가 연화되므로 변형이 관심사항이다. 고정 또는 최적화된 디바인딩 사이클이 요구되며 이것을 극복할 수 있다. 복수-성분 바인더 조성이 사용될 수 있으므로 특성은 온도에 따라 점차적으로 변화한다. 이것은 보다 넓은 프로세스 윈도우를 허용한다. 왁스-폴리머 시스템은 분위기하에 서 또는 진공노에서 그리고 용매 방법에 의해 디바인딩 될 수 있다. 일반적인 재료 성형 온도는 175℃이고 몰드 온도는 일반적으로 40℃이다.
"수용성" 바인더가 사용될 수 있다. "수용성" 바인더는 폴리에틸렌에 약간의 폴리프로필렌, 부분적으로 가수분해된 찬물에 용해가능한 폴리비닐 알콜, 물 그리고 가소제로 조성된다. 바인더의 일부는 대략 80-100℃ 물에 의해 제거될 수 있다. 성형 온도는 대략 185℃이다. 이 시스템은 환경적으로 안전하고, 무해하며 미생물에 의해 분해가능하다. 낮은 디바인딩 온도 때문에, 디바인딩시에 변형에 대한 경향이 낮다.
또한 "한천-물" 기제의 바인더가 사용되도록 계획되었다. 물의 증발이 디바인딩을 일으키는 현상이기 때문에 한천-물 기제의 바인더는 장점을 가지며 별도의 디바인딩 프로세스 단계가 필요없다. 디바인딩은 프로세스의 소결 단계에 통합될 수 있다. 성형 온도는 대략 85℃이고 몰드 온도는 더 낮다. 한가지 주의사항은 성형하는 동안에 물의 손실이 일어나서 금속 장입 및 점성에 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 그러므로, 프로세스 동안에 증발을 회피하도록 세심한 제어가 필요하다. 다른 단점은 성형된 상태의 부품이 연약하며 특별한 취급 대책이 필요하다는 것이다. 취급을 보조하기 위하여 성형 후에 즉시 특별한 건조가 통합될 수 있다.
또한 "수용성/교차 결합" 바인더가 사용되도록 계획되었다. 수용성/교차 결합 바인더는 초기에 부분적으로 디바인딩 되도록 물속에 담그는 단계를 포함하며 그 다음에 교차 결합하는 단계가 적용된다. 이것은 가끔 반응 합성 공급원료로서 언급된다. 주성분은 메톡시폴리에틸렌 글리콜과 폴리옥시메틸렌이다. 이 바인더/디바인딩 시스템은 낮은 변형 및 낮은 치수 허용 오차를 나타낸다. 또한 상이한 분말 타입이 혼합될 때 높은 금속 장입이 성취될 수 있다.
선택적으로, 디바인딩 및/또는 소결시의 고정은 부품이 빠지는 것을 방지하는데 도움이 된다. "아소결(under-sintering)"(여전히 밀도/강도 기준이 충족되는 것으로 치밀화됨)이 치수 제어를 유지하는데 도움이 된다는 것을 알게 되었다. 고정은 그라파이트 또는 변형을 최소화하는 세라믹 스크롤 형상부를 사용함으로써 달성된다.
스크롤의 설계 형상은 금속 사출성형을 위해 최적화되어야 한다. 벽 두께는 가능한 부품 전체적으로 균일하고 얇아야 하며, 이것을 달성하기 위하여 적절한 곳에 코어가 사용되어야 한다. 균일한 최소의 벽 두께는 변형을 최소화하고, 디바인딩과 소결을 빠르게 하고, 재료 비용을 감소시킨다.
개시된 금속 사출성형 프로세스는 매우 치밀한 부품(종종 비중 7.4를 초과)을 만들어 내는 것을 알게 되었다. 이것은 금속 사출성형의 독특한 양상이며 현재의 주철 설계보다 얇고 가벼운 스크롤을 허용하는 우수한 고강도 재료를 만들어낸다. 그러므로, 금속 사출성형은 종래기술의 회주철 스크롤을 능가하는 강도를 제공할 수 있다.
스크롤 부품(고정식 및 선회식)의 최종 소결 밀도는 대략 최소 6.5 gm/cm3(바람직하게 최소 6.8 gm/cm3 )이다. 밀도는 가능한 균일하게 분포되어야 한 다. 최소 밀도는 스크롤의 피로 강도 필요조건을 따르도록 유지되어야 한다. 압축기 효율의 손실 때문에 상호연결된 금속 기공을 통한 누출이 또한 관심사항이다. 다른 어떠한 처리없이 보다 높은 밀도의 결합은 압력 내밀성을 나타내는데 충분할 수 있다. 만약 필요하다면 상호연결된 기공을 밀봉하기 위해서 기공에 함침, 스팀 처리 또는 용침(중합체, 금속 산화물 또는 금속제)이 수행될 수 있다.
최종 부품의 재료 조성은 대략 0.6-0.9% 탄소(유리 그라파이트가 존재할 경우 3.0-3.3%), 0-10% 구리, 0-5% 니켈, 0-5% 몰리브덴, 0-2% 크롬 및 나머지가 철이다. 경화능 또는 퍼얼라이트 미세 분포와 같은 미세조직의 양상을 개량하거나 향상시키기 위하여 다른 미량 성분이 첨가될 수 있다. 최종 재료 미세조직은 주철과 유사하다. 비록, 압축기 분야의 트라이볼러지 필요조건에 따라 그라파이트를 포함하는 조직이 요구될 수 있지만, 분말 금속을 위한 바람직한 미세조직은 유리 그라파이트(free graphite)를 전혀 포함하지 않는다. 유리 그라파이트의 존재는 분말의 압축성을 감소시키고 치수 정밀도 및 허용 오차에 부정적인 영향을 미친다. 하나의 스크롤(예를 들면, 고정된 것은 그라파이트를 포함하고 있으며 선회하는 것은 그라파이트를 포함하고 있지 않음)을 생각할 수 있다. 바람직하게 최종 부품이 체적을 기준으로(보이드는 제외) 최소 90% 퍼얼라이트인 매트릭스 조직을 포함하도록 소결 사이클이 실행될 수 있다. 만약 유리 그라파이트가 존재하면, 이것은 불규칙하게 형성된 구형 또는 편상 형태이다. 유리 그라파이트의 체적 백분율은 바람직하게 5% 내지 20% 이다. 바람직하게는 대략 10-12% 그라파이트이다. 그라파이트 입자 크기(직경)는 유효 직경으로 대략 40-150 ㎛이다.
입자들은 특별한 트라이볼러지 특성을 요구하는 스크롤의 특정 위치에 집중될 수 있다(여기에 참고로 인용된 미국특허 제6,079,962 참조). 또는, 보다 바람직하게 스크롤 전체에 균일하게 분산된다. 입자 크기, 형상 및 산포는 만족스러운 피로 저항 및 트라이볼로지 특성(낮은 점착 및 마모)을 유지하는 것에 따르게 된다. 분말 금속은 압축기에서 마모를 일으키지 않고 작동될 수 있어야 한다. 짝을 이루는 스크롤중의 적어도 하나내에 그라파이트의 존재는 이러한 마모 커플이 성공적으로 존재하도록 허용한다. 만약 통합된다면 그라파이트의 추가에 따른 치수 변화 영향은 금속 사출성형 또는 분말 금속 공구의 설계에 고려되어야 한다.
최종 분말 금속조직에 유리 그라파이트를 유지하기 위하여, 둘 이상의 상이한 크기로 분포(미세한 것과 큰 것)하는 그라파이트 입자가 선택적으로 혼합된다. 미세한 그라파이트 입자는 소결시에 확산되어 퍼얼라이트를 형성한다. 조대한 그라파이트 입자는 유리 그라파이트로 잔존하거나 또는 부분적으로 잔존하다. 가공성을 현저하게 떨어뜨리는 유리 탄화물을 형성하지 않도록 열처리에 세심한 주의를 기울여야 한다. 선택적으로, 유리 상태에서 잔존하도록 요구되는 그라파이트를 구리 또는 니켈과 같은 금속으로 코팅함으로써 유리 그라파이트가 형성될 수 있다. 금속 코팅은 소결시에 탄소 확산을 방지하거나 적어도 최소화시킨다.
일반적으로, 분말 금속 또는 MIM(metal injection molded) 스크롤 구성요소는 전신재 또는 주조 구성요소보다 가공이 어렵다. 분말 금속의 감소된 가공성은 다공성 기공에 의해 야기되는데, 기공은 절삭 공구의 미세한 피로를 일으키며 절삭 공구로부터의 열 발산을 열악하게 한다. 가공성을 향상시키기 위해서, 그라파이트 를 포함하며 보다 높은 밀도를 갖는 조성이 되도록 한다. 또한 황화 망간을 형성하는 화학량적으로 망간과 황의 선택적인 통합이 가공성을 보조한다. 만족스러운 가공성을 성취하기 위하여 대략 0.5% 황화 망간이 사용되었다. 황화 망간의 첨가에 부가하여 스팀 산화처리가 프로세스 사이의 상호작용 때문에 향상된 표면 마무리를 나타낼 수 있다는 것을 알게 되었다. 양호한 공구 수명(가공성)을 유지하기 위한 바람직한 접근법은 폴리머로 분말 금속 스크롤을 밀봉(함침)하는 것이다. 보이드는 충전된다. 폴리머는 가공시에 공구를 윤활시킴에 의해서 가공성을 향상시키며 또한 보이드가 충전되기 때문에 미소한 피로 현상을 최소화시킨다. 만족스러운 폴리머 형태는 불포화 폴리에스테르와 혼합된 메타크리레이트이다. 열 또는 혐기성 타입 경화가 잘 작용한다. 분말 금속의 내부 보이드는 산소가 결핍되기 때문에 혐기성 합금 경화된 밀봉제가 이상적으로 적합하다.
인벌류트 스크롤 형상부(10)가 스크롤 중 가공하기 가장 어렵고 고가인 부분이기 때문에 높은 정밀도의 제조 프로세스로 베이스 플레이트(12)를 만드는 것이 필요하지는 않다. 따라서, 베이스 플레이트(12)는 수직으로 분리된 프로세스와 같이 통상적인 사형 주조 기술로 만들어 지는 반면에, 스크롤의 인벌류트는 분말 금속 기술로 만들어질 수 있다. 다른 주철 주조 프로세스에 비교하여 상대적인 경제적 이점 때문에 DISA(수직으로 분리된 생사)와 같은 주조 프로세스의 하나가 사용될 수 있다.
치수 정밀도를 유지하는 것, 인벌류트 스크롤 형상부(10)의 성형 및 소결시에 변형을 회피하는 것 그리고 툴(다이 및 펀치)이 중요하다. 인벌류트 툴 변형을 제어하기 위하여 아래의 가능한 분말 금속 기술중 하나 또는 조합이 요구될 수 있다.
"온간 성형"에서는, 가열될 때 우수한 유동 특성을 갖는 특수하게 결합된 분말 금속이 사용된다. 분말과 다이는 최대 약 300℉(성형하기 이전이나 성형하는 동안)로 가열된다. 온간 성형은 최종 소결 부품 뿐만 아니라 압분체 부품내에서 보다 높고 그리고 더욱 균일한 밀도 상태를 갖는 강한 압분체 분말 금속 부품을 만든다. 높은 밀도 균일성은 소결 변형이 일어나는 가능성을 감소시킨다. 게다가, 온간 성형된 압분체는 통상적인 성형 부품보다 강하며 따라서 취급하는 동안에 쉽게 균열이 생기지 않는다. 인벌류트 스크롤 형상부(10)를 온간 성형하는 것은 또한 성형 부품이 다이로부터 더욱 쉽게 분리되도록 허용하고, 이에 의해 방출 불량이 감소된다. 온간 성형의 독특한 다른 장점은 압분체 가공이라고 언급되는 압분체(프레스된 상태) 부품의 가공을 허용하는 것이다. 두가지 장점이 존재하는데, 부품이 최대 강도로 아직 소결되지 않았기 때문에 가공이 쉽고 그리고 압분체 부품이 강하므로 취급 및 척킹이 쉽다는 것이다.
인벌류트 스크롤 형상부(10) 분말 금속 생산을 위한 보조적인 다른 프로세스는 "다이 벽 윤활"이다. 이 기술에서, 고체 스프레이 또는 액체 형태이며 고온에서 안정한 특수 윤활제로 다이의 벽이 코팅된다. 이 윤활제는 분말-다이 벽 마찰을 감소시키는데, 이것은 분말의 유동 특성 및 밀도를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 다이 벽 윤활제는 분말 윤활(내부 윤활)의 대체(또는 부분적인 대체)로 사용될 수 있다. 내부 윤활은 대략 0.75% 윤활을 사용할 수 있으며, 이에 반해 다이 벽 윤활 은 대략 0.05% 내부 윤활을 나타낸다. 내부 윤활의 양이 낮을수록 보다 높은 밀도, 우수한 밀도 분포, 노내에 적은 그을음, 높은 압분체 강도, 성형 후에 보다 적은 압분체 상태 스프링 백, 우수한 표면 마무리, 및 요구되는 방출력이 더욱 적어진다. 다이 벽 윤활은 액체 또는 고체가 될 수 있다.
윤활제를 용해하기 위하여 다이 벽은 약 300℉의 온도로 가열되는 것이 필요할 수 있다. 용해된 윤활제는 보다 적은 금속 마찰을 나타낸다. 이에 대한 변경으로, 다이 벽 윤활제는 낮은 융점(가능하게는 100℉의 낮은 융점)을 갖는 것이 될 수 있다. 이런 특성하에서, 다이 벽 윤활제는 성형 프로세스 동안에 액체로 쉽게 전환될 수 있다. 저온 및 고온 윤활제의 혼합은 사용된 온도가 특정 임계값보다 높으면 혼합물의 유효 융점을 가장 높은 융점 성분의 온도 아래로 낮추게 된다. 윤활제 분말은 다이 캐비티내에 분사하기 이전에 잘 혼합되어야 한다. 유동화는 이것을 달성하기 위한 만족스러운 방법이다. 상이한 융점 윤활제의 혼합이 또한 유동화 효과를 보조한다. 혼합물에 대해서는 유동화 동안에 혼합된 윤활제의 물리적인 분리가 일어나지 않도록 세심한 주의를 기울여야만 한다. 윤활제의 이러한 조합의 하나는 에틸렌 비스-스테아라미드(EBS), 스테아르산, 및 라우르산으로 구성된다.
인벌류트 스크롤 형상부(10) 분말 금속 제조를 용이하게 하는 다른 기술은 소결 후에 원하는 치수로 압인 가공하는 것이다. 이 프로세스는 소결된 부품에 대하여 치수 허용 오차를 감소시키고 치수 정밀도를 갖게 하는 다이 세트에서 소결된 부품을 다시 가압하는 것을 수반한다. 이것은 부품을 최종 형상에 더 근접하도록 하며 약간 경화시킨다.
다이와 펀치에 대한 높은 응력의 문제를 회피하는 개념은 "액체 금속 보조 소결"을 이용하는 것이다. 가압된 압분체는 상술한 바와 같이 동일한 조성으로 이루어져 있으며, 단지 통상적인 것보다 낮은 압력에서 낮은 밀도 및 높은 기공의 수준을 나타낸다. 보다 낮은 가압력은 다이에 낮은 응력을 가하여 다이 수명을 증가시키고 방출 문제를 증가시킨다. 그 후, 소결하는 동안에 중량 백분율로 대략 10% 구리 합금이 부품 전체에 걸쳐서 용해된다. 용해된 구리 합금은 소결 속도를 높인다. 최종 소결된 부품에서, 구리 합금은 부품을 지탱하는 강도를 갖게 한다. 구리 합금이 없는 경우, 덜 가압된 부품은 그다지 강하지 않다. 부수적인 이점으로서, 최종적인 부품내에 분산된 구리는 압축기 작동시에 트라이볼러지 특성을 보조한다. 그러나, 액체 금속 보조 소결은 소결후에 스크롤에서의 변형 정도를 증가시킨다.
치수 변형을 최소화하기 위하여 소결 또는 납땜하는 동안 고정이 필요하다. 고정은 스크롤 랩 형상을 유지하도록 도와주는 그라파이트 또는 세라믹 스크롤 형상부를 사용함으로써 달성될 수 있다. 지지하기 위하여 스크롤 랩 사이에 놓여질 수 있는 구면체와 같은 다른 고정 형태가 사용될 수 있다. 또한, 소결하는 동안에 부품 형상 및 크기가 변하기 때문에, 부품과 홀딩 트레이 사이의 마찰력이 중요하다. 판단에 따라 마찰을 증가시키거나 또는 감소시키는 것이 필요하다. 마찰을 감소시키는 것은 변형을 감소시키는 가장 일반적인 방법이며 부품과 트레이 사이에 알루미나 분말을 도포함으로써 달성될 수 있다.
또한 분말 및 부품 조성의 균일성과 일관성이 치수 허용 오차를 최소화할 수 있다. 분말 공급시에 편석이 일어날 수 있다. 분말 편석을 회피하는 분말 공급 및 운반 메카니즘이 중요하다. 편석을 회피하는 한 방법은 사전 합금된 또는 확산 결합된 분말을 사용하는 것이다. 이 경우에, 각각의 분말 입자는 동일한 조성을 가지며 따라서 편석은 일어나지 않는다. 편석을 회피하는 또 다른 간단한 방법은 가능한 빠르게 충전하는 것이다. 바인더의 선택 및 결과적인 분말 유동은 부품을 따라 밀도 변화를 감소시킴으로써 치수 안정성(소결 변형)에 영향을 미친다. 두꺼운 부분에서 얇은 부분까지 균일한 밀도를 나타내도록 분말 유동은 충분히 높아야 하지만, 너무 높으면 입자 크기의 편석을 촉진한다. 또한 고온 바인더는 유동 문제를 방지하기 위해서 양호하게 작용한다.
분말 금속 스크롤 구성요소의 제조에 있어서 중요한 모든 단계에 대한 적합한 프로세스 제어는 또한 치수 정밀도와 공구 문제에 영향을 미친다. 체크해야 할 중요한 단계의 두가지 예는 압분체 부품 특성(밀도 및 치수)과 소결 온도 균일성이다.
마찰을 감소시키기 위하여 다이는 윤활제로 영구적으로 코팅될 수 있다. 다이아몬드 또는 크롬과 같은 코팅제가 사용되었다. 다이 코팅은 분말에 보다 적은 윤활제를 요구하므로, 앞서 다이 벽 윤활을 설명한 부분에서 언급한 바와 같이 블리스터를 감소시키고 압분체 강도 및 압축성을 증가시킨다.
변형을 최소화하기 위해서 재료 선택이 중요하다. 최적의 비율을 갖는 합금 원소를 선택하는 것이 치수 안정성을 위해 중요하다. 예를 들면, 탄소와 구리는 비례해야 하므로 특히 탄소 농도가 낮을 때(0.06% 미만) 높은 구리 함량(약 3-4%)은 피해야 한다. 게다가, 분말 합금 제조방법의 선택이 중요하다. 조성의 균일성 및 일관성이 혼합 방식에 견줄만한 결과를 나타내기 때문에 확산 또는 결합 합금 방법이 바람직하다. MPIF FD-0408 또는 FC-0208과 유사한 합금은 치수의 관점에서 스크롤용으로 아주 적합하다.
분말로 다이를 완전히 충전하는 것이 필수적이다. 다이에 분말을 완전히 충전하도록 스크롤 형상부 캐비티내로 분말의 운반을 도와주기 위하여 진동, 유동화 또는 진공이 이용될 수 있다. 상술한 바와 같이 분말의 편석은 진동시키는 동안에 방지되어야 한다. 또한 이러한 목적을 달성하기 위하여 분말의 하부 공급식 또는 하부 및 상부 공급식이 필요할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 전체 스크롤은 간단한 기하학적 형상으로 성형된다. 그 다음에, 성형된 또는 "압분체" 상태에서 인벌류트 스크롤 형상부(10), 허브(16) 및 베이스 플레이트(12)는 세밀하게 가공된다. 그 후에 스크롤은 정상적으로 소결된다. 그 다음에 스크롤은 그대로 사용되거나 또는 소결 변형을 보상하기 위하여 약간의 최종 가공이 요구된다. 컴퓨터 보조 가공 프로세스를 사용함으로써, 본 실시예가 요구하는 가공을 실행할 수 있다.
압분체 인벌류트 스크롤 형상부(10)는 가공하기 위해 필요한 클램핑 응력 및 가공 응력을 지탱하는 충분한 압분체 강도를 갖도록 허용하는 프로세스와 재료로 만들어진다. 이 경우에, 분말은 대략 300℉ 까지의 높은 성형 온도를 견딜수 있는 바인더로 코팅된다. 이 실시예를 위한 압분체 부품의 인장강도는 최소 3000 psi가 되어야 한다.
도 8 내지 10 은 본 발명이 스크롤 구성요소의 현미경사진을 나타낸다. 도 8 과 9 는 500 배율에서의 베이스 플레이트 그리고 인벌류트 스크롤 형상부의 선단부를 각각 나타낸다. 도시된 것은 그라파이트 조직이 전혀 존재하지 않는 퍼얼라이트 조직이다. 도 10 은 100 배율에서의 에칭하지 않은 분말 금속 인벌류트 스크롤 형상부를 나타낸다. 소결된 금속의 기공을 볼 수 있다. 폴리머 밀봉제는 기공내에 존재한다.
본 발명의 설명은 단지 예시적인 것이며 따라서 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않은 변경은 본 발명의 범주에 들어가도록 의도되었다. 이러한 변경이 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어난 것으로 간주되어서는 안된다.
도 1 과 2 는 본 발명에 따른 스크롤 구성요소의 사시도이다.
도 3a 와 3b 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스크롤 구성요소의 분해사시도이다.
도 4a 와 4b 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스크롤 구성요소의 분해사시도이다.
도 5a 와 5b 는 본 발명의 제4 실시예의 분해사시도이다.
도 6 은 본 발명의 제5 실시예의 분해사시도이다.
도 7 내지 7e 는 베이스 인터페이스에 대한 스크롤 인벌류트의 변경 단면도이다.
도 8 내지 10 은 본 발명의 스크롤의 금속조직 현미경사진이다.

Claims (13)

  1. 인벌류트 형상 부분 및 베이스 플레이트 부분을 가지고 있으며 금속 분말로 이루어진 인벌류트 스크롤 형상부를 분말 야금 공정을 통하여 성형하는 단계; 및
    상기 인벌류트 스크롤 형상부를 금속 허브에 결합하는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인벌류트 스크롤 형상부를 상기 허브에 결합하는 단계는 인벌류트 스크롤 형상부를 상기 허브에 캐퍼시터 방전 용접하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인벌류트 스크롤 형상부를 상기 허브에 결합하는 단계는:
    상기 인벌류트 스크롤 형상부 근처에 납땜 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 납땜 재료를 용해시키기 위하여 충분한 열을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 납땜 재료는
    30 - 50% 구리;
    10 - 20% 망간;
    3 - 25% 철;
    0.5 - 4% 실리콘;
    0.5 - 2% 붕소; 및
    밸런스가 니켈로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 납땜 재료를 용해시키기 위하여 충분한 열을 가하는 단계는 납땜 재료를 국부적으로 저항 가열하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 복수의 크기를 가진 금속 그라파이트 입자를 상기 금속 분말과 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 허브는 금속 분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 충분한 열을 가하는 단계는 인벌류트 스크롤 형상부를 소결시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 인벌류트 스크롤 형상부를 상기 허브에 결합하는 단계는:
    상기 인벌류트 스크롤 형상부 근처에 납땜 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 납땜 재료를 용해시키고 인벌류트 스크롤 형상부와 허브를 소결시키도록 충분한 열을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 인벌류트 스크롤 형상부의 상기 금속 분말은 5 ㎛ 보다 큰 평균 입자 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 인벌류트 스크롤 형상부는 체적 비율로 90% 이상의 퍼얼라이트 조직을 포함하고 있으며 6.5 g/㎤ 이상의 밀도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 분말은 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 금속 분말은 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 구성요소를 성형하는 방법.
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