KR101143887B1 - 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말 - Google Patents

가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 용탕에 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 첨가한 후 교반하여 혼합용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 혼합용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조되는 금속복합분말에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 가스분무법을 이용하여 금속 기지상에 강화상이 입내(intra-granular) 구조로 분포하는 금속복합분말을 대량으로 생산할 수 있고, 강화상의 균일분포로 금속의 인장강도 및 내마모성을 향상시키므로, 금속복합분말 제조에 유용하게 이용할 수 있다.
가스분무법, 기지상, 강화상, 입내 구조, 인장강도, 내마모성

Description

가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말{The method for preparation of metal matrix powder using gas atomization and metal matrix powder thereby}
본 발명은 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말에 관한 것이다.
일반적으로 금속분말을 제조하는 방법으로는 고체금속을 분쇄하는 분쇄법과 석출과 같은 화학적 방법을 통한 습식법, 그리고 금속소재를 용융시킨 뒤 분사노즐을 이용하여 분무하는 분무법 등이 사용된다. 상기 방법 중, 상기 분무법은 사용하는 냉각매체에 따라 물과 같은 액체를 사용하는 수분사법과 가스를 사용하는 가스분무법으로 구분할 수 있다.
종래 가스분무법(Gas Atomization)에 의한 금속분말제조 방법은 일반적으로 용융금속을 분사노즐을 통하여 흘려주면서 상온의 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스를 분사하여 금속분말을 제조하며, 제조된 금속분말의 입자크기가 평균 100㎛ 정도로 형성되었다.
금속은 용융온도에 따라 아연(Zn), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 등과 같이 낮은 융점을 갖는 소재와 스테인레스강, 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등과 같이 높은 융점을 갖는 금속 또는 다원계 합금 등으로 구분할 수 있다. 한편, 상기와 같이 다양한 종류로 구분되는 금속소재들은 강화상(Reinforcing phase)이 포함되어 금속소재의 특성을 향상시키게 되며, 이와 같이 강화상을 함유한 금속소재는 주로 강화상을 투입한 뒤 용융주조법을 통하여 제조된다. 그러나, 상기와 같이 용융주조법을 통하여 제조된 금속소재는 계면을 따라 강화상이 분리될 우려가 높아 제조된 제품의 실형상 가공이 어려우며, 낮은 용융점을 가지는 기지상(Matrix phase) 소재와 높은 용융점을 가지는 강화상 소재를 혼합하는 별도의 용융 혼합과정이 추가된다.
또한, 상기와 같은 혼합과정을 포함하여 용융주조된 금속소재는 강화상과 기지상이 혼합될 때, 상기 강화상이 응집되어 불균일 분포가 발생하게 되며, 이로 인하여 강화상의 양이나 크기, 형상, 분포 등의 제어가 어려운 문제가 있고, 강화상 함유 금속소재의 크기 또한 조절하기 어려운 문제가 있다. 또한, 강화상과 기지상의 젖음성이 낮아 계면특성저하로 인하여 복합재료의 특성을 저하시키는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 금속복합분말의 제조방법을 연구하던 중 가스분무법을 이용하여 기지상에 입내구조를 생성시키고, 금속의 인장강도 및 내마모성을 향상시 키는 금속복합분말의 제조방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조되는 금속복합분말을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 용탕에 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 첨가한 후 교반하여 혼합용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 혼합용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조하고, 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 첨가한 후 교반하여 혼합용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말을 제공한다.
본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 가스분무법 을 이용하여 금속 기지상에 강화상이 입내(intra-granular) 구조로 분포하는 금속복합분말을 대량으로 생산할 수 있고, 강화상의 균일분포로 금속의 인장강도 및 내마모성을 향상시키므로, 금속복합분말 제조에 유용하게 이용할 수 있다.
본 발명은
강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 용탕에 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 첨가한 후 교반하여 혼합용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 제조된 혼합용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 1은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조하는 단계이다.
이때, 상기 단계 1의 용융은 550 - 600 ℃ 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 용융이 550 ℃ 미만인 경우에는 강화상이 포함된 Al-Si계 합금이 용융되지 않는 문제가 있고, 600 ℃를 초과하는 경우에는 에너지 효율을 측면에서 과량의 에너지가 소모되는 문제가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 용탕에 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 첨가한 후 교반하여 혼합용탕을 제조하는 단계이다.
상기 단계 2의 금속 잉곳은 알루미늄(Al), 주석(Sn) 및 구리(Cu) 등을 사용할 수 있고, 합금 잉곳은 알루미늄-규소(Al-Si) 합금, 알루미늄-구리(Al-Cu) 합금 및 알루미늄-철(Al-Fe) 합금 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 단계 2의 혼합용탕은 강화상이 0.1 - 70 부피%로 존재하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 강화상이 0.1 부피% 미만인 경우에는 인장강도 및 내마모성이 향상되지 못하는 문제가 있고, 70 부피%를 초과하는 경우에는 용탕의 점성이 증가하여 가스분무법으로 금속복합분말을 제조하지 못하는 문제가 있다.
나아가, 상기 단계 2는 추가적으로 혼합용탕 온도를 700 - 800 ℃ 범위까지 5 - 30 분 동안 상승시키는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 공정을 수행함으로써 용탕의 점성이 낮아져 가스분무가 완활하게 수행되게 하되, 강화상이 편석되고 분해되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 혼합용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계이다.
상기 단계 3의 가스는 질소와 산소가 7~9:3~1의 분율로 이루어진 혼합가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 3의 분무는 5 - 100 bar 압력으로 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 분무가 5 bar 미만에서 수행되는 경우에는 제조된 금속복합분말의 크기가 증가하고 입경분포가 넓어지는 문제가 있고, 100 bar를 초과하는 경우에는 박편(flake) 형태로 제조되어 분말제조효율이 감소하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금과, 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 가열하여 용융시킨 후 교반하여 혼합용탕을 제조함으로써, 상기 단계 1 및 단계 2를 동시에 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말을 제공한다.
또한, 본 발명은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 용융시켜 용탕을 제조하고, 금속 잉곳 또는 합금 잉곳을 첨가한 후 교반하여 혼합용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말을 제공한다.
본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말은 직경이 1 - 500 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 만약, 상기 금속복합분말의 직경이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 분말의 성형 및 소결특성의 저하로 기계적 특성이 저하되는 문제가 있다.
나아가, 본 발명은 강화상이 포함된 Al-Si계 합금분말을 750 - 1100 ℃에서 5 - 60 분 동안 열처리하여 강화상의 크기를 조절하는 방법을 제공한다. 강화상이 포함된 Al-Si계 합금분말을 750 ℃ 미만으로 열처리하는 경우에는 Si 확산으로 Si 초정이 성장할 뿐 충분한 강화상의 분해가 일어나지 않는 문제가 있고, 1100 ℃를 초과하여 열처리하는 경우에는 강화상이 분해되어 기계적 특성이 저하되는 문제가 있다. 상기 열처리 시간 또한 5 - 60 분 범위를 벗어나는 경우에는 동일한 문제가 발생하므로, 상기 열처리는 750 - 1100 ℃에서 5 - 60 분 동안 열처리하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 가스분무법을 이용하여 금속 기지상에 강화상이 입내(intra-granular) 구조로 분포하는 금속복합분말을 대량으로 생산할 수 있고, 강화상의 균일분포로 금속의 인장강도 및 내마모성을 향상시키므로, 금속복합분말 제조에 유용하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 도 1에 도 시되어 있는 제조장치로 수행될 수 있으며, 본 발명의 제조방법이 상기 제조장치에 의해서만 제조되는 것으로 제한되는 것은 아니다. 도 1을 참조하면, 상챔버(100) 내부에는 기지상인 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 용융시키기 위한 도가니(120)와 히터(140)가 구비되고, 상기 도가니(120)의 상측으로 잉곳이 수용되는 투입수단(500)이 구비된다. 상기 도가니(120)는 상방이 개구되도록 형성되며, 상부에서 하부로 갈수록 수용면적이 좁아지도록 형성되어 하단에는 분무노즐(300)이 연결되어 구성된다. 또한, 상기 도가니(120)의 외측에는 도가니를 가열하기 위한 히터가 구비되어, 내부에 수용되는 강화상이 포함된 Al-Si계 합금을 도가니(120)와 함께 가열할 수 있도록 한다. 상기 투입수단(500)은 수용부(520)와 조작부(540)를 포함하여 구성되며, 원통 형상으로 형성되어 내부에 잉곳이 수용되는 수용부(520)는 도가니 중심에서 일방향으로 치우친 부분에 회전축이 형성되어 회전축을 중심으로 회동할 수 있도록 형성된다. 상기 수용부(520)의 몸체 일측에는 사용자 조작에 의해 수용부(520)를 일방향으로 기울여 수용부(520)의 내부에 수용된 잉곳이 도가니(120) 내부로 투입될 수 있도록 하는 조작부(540)가 연결된다. 즉, 상기 조작부(540)는 일단이 상기 수용부(520)와 연결되고, 타단이 상기 상챔버(100)의 외측으로 노출되도록 형성되어 사용자가 노출된 타단을 파지하여 당기게 되면 상기 수용부(520)가 회전축을 중심으로 파지하는 방향으로 상승하게 되어 내부에 수용된 잉곳이 상기 도가니(120) 내부로 투입된다. 이때, 모터와 조작스위치 등을 구비하여 사용자가 조작스위치를 조작함으로써, 상기 수용부(520)가 상기 모터의 작동에 의해 일방향으로 기울어지도록 구성하는 것도 가능할 것이다. 한편, 상기 도가 니(120) 내부에는 강화상이 포함된 Al-Si계 합금이 수용되어 상기 히터(140)에 의해 가열됨으로써 용탕이 되고, 상기 용탕에 잉곳이 투입되어 교반할 수 있도록 교반수단(400)의 일부가 수용된다. 상기 교반수단(400)은 상기 상챔버(100) 일측에 구비되어 회전력을 생성하는 교반모터(420)와, 상기 교반모터(420)의 회전축과 연결되며, 상기 도가니(120) 내부에 수용되어 용탕 즉, 용융상태의 강화상이 포함된 Al-Si계 합금과 잉곳이 교반되도록 회전하는 임펠러(440)를 포함하여 구성된다. 상기 분무노즐(300)은 도가니(120)의 하단에 연결되어 혼합용탕이 고압의 가스와 함께 상기 하챔버(200) 내부로 분사되면서 분말 형태로 제조되고, 상기 하챔버(200) 내부에서 회수된다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
Al-Si-SiC계(Al 기지에 SiC가 20 부피%로 함유되어 있고, Si는 8 - 9 중량%, Fe는 최대 0.2 중량%, Cu는 최대 0.2 중량%, Mg는 0.45 - 0.65 중량%, Ti는 최대 0.2 중량% 함유되어 있는 잉곳, MC21사로부터 구입) 합금 잉곳 1 ㎏을 가스아토마이저 상챔버 내부의 도가니에 장입한 후 약 580 ℃까지 유도가열하여 모재를 용융시켜 용탕을 제조하여 교반한 후 용탕온도를 750 ℃까지 10 분 이내에 급상승시켰 다. 상기 혼합용탕을 직경이 3 ㎜인 노즐을 통해 분출시키면서 질소와 산소가 8:2의 부피분율로 이루어진 혼합가스를 사용하여 20 bar 압력으로 용탕에 분사시켜 금속복합분말을 제조하였다.
<실시예 2>
Al-Si-SiC계(Al 기지에 SiC가 20 부피%로 함유되어 있고, Si는 8 - 9 중량%, Fe는 최대 0.2 중량%, Cu는 최대 0.2 중량%, Mg는 0.45 - 0.65 중량%, Ti는 최대 0.2 중량% 함유되어 있는 잉곳, MC21사로부터 구입) 합금과 Al-Si-Cu-Fe-Mg-Mn계(Al:Si:Cu:Fe:Mg:Mn=69.5:20:3.5:5.5:1.2:0.5 무게비) 합금 잉곳을 용탕에 첨가하여 융용시키고 교반한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금속복합분말을 제조하였다.
<실시예 3>
Al-Si-SiC계(Al 기지에 SiC가 20 부피%로 함유되어 있고, Si는 8 - 9 중량%, Fe는 최대 0.2 중량%, Cu는 최대 0.2 중량%, Mg는 0.45 - 0.65 중량%, Ti는 최대 0.2 중량% 함유되어 있는 잉곳, MC21사로부터 구입) 합금 잉곳을 500 g 사용하고, SiC의 분율제어를 위해 동일 부피의 순수한 Al 잉곳을 첨가한 후 660 ℃에서 용융시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금속복합분말을 제조하였다.
<비교예 1>
용탕온도를 850 ℃까지 15 분 이내에 급상승시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금속복합분말을 제조하였다.
<비교예 2>
용탕온도를 950 ℃까지 15 분 이내에 급상승시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금속복합분말을 제조하였다.
<비교예 3>
Al-Si-SiC계(Al 기지에 SiC가 20 부피%로 함유되어 있고, Si는 8 - 9 중량%, Fe는 최대 0.2 중량%, Cu는 최대 0.2 중량%, Mg는 0.45 - 0.65 중량%, Ti는 최대 0.2 중량% 함유되어 있는 잉곳, MC21사로부터 구입) 합금을 진공에서 750 ℃로 가열시켜 용탕을 제조한 후 냉각시켜 시편을 제조하였다.
분석
1. 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 성분 분석
본 발명에 따른 금속복합분말의 성분을 알아보기 위해 전계방사형 주사전자현미경(SEM-EDS, HITACHI, S-4200)으로 분석하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 금속복합분말은 Al 기지내에 SiC가 입내(intra-granular) 구조로 분포하고 있음을 알 수 있다.
2. SiC 분율에 따른 금속복합분말의 표면 분석
본 발명에 따른 제조방법으로 Al 기지내 SiC 분율을 달리하여 제조된 금속복합분말의 표면을 분석하기 위해 광학현미경(OM, NIKON, EPIPHOT)으로 분석하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3의 (a)는 SiC를 20 부피% 포함한 금속복합분말을 나타내며, (b)는 SiC를 30 부피%로 포함한 금속복합분말을 나타낸다.
3. SiC 크기에 따른 금속복합분말의 표면 분석
본 발명에 따른 제조방법으로 Al 기지내 SiC 크기를 달리하여 제조된 금속복합분말의 표면을 분석하기 위해 광학현미경(OM)으로 분석하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4의 (a)는 SiC가 17 ㎛인 금속복합분말을 나타내며, (b)는 SiC가 12 ㎛인 금속복합분말을 나타내고, (c)는 SiC가 6.5 ㎛인 금속복합분말을 나타낸다. 또한, (d)는 SiC가 12 ㎛인 금속복합분말을 진공에서 750 ℃로 가열시키고 30 분 동안 유지한 후 냉각시켜 SiC의 크기가 약 1 ㎛인 금속복합분말을 나타낸다.
4. Al 합금 첨가에 따른 금속복합분말의 표면 분석
본 발명에 따른 실시예 2 및 3에서 제조된 금속복합분말의 표면을 분석하기 위해 광학현미경(OM)으로 분석하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5의 (a)는 Al-Si-SiC계 잉곳에 Al 잉곳을 포함하여 제조된 실시예 3을 나타내며, (b)는 Al-Si-SiC계 잉곳에 Al-Si-Cu-Fe-Mg-Mn계 잉곳을 포함하여 제조된 실시예 2를 나타낸다.
<실험예 1> 용탕온도에 따른 금속복합분말의 표면 분석
용탕온도에 따른 금속복합분말의 표면을 분석하기 위해 광학현미경(OM)으로 분석하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6의 (a)는 Al-Si-SiC계 주조재를 나타낸 사진이고, 도 6의 (b)는 상기 실시예 1을 나타내며, 도 6의 (c) 및 (d)는 비교예 1 및 2를 각각 나타내고, 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1의 용탕온도인 750 ℃가 금속복합분말을 제조하는 데 적합한 온도이며, 비교예 1 및 2에서는 용탕의 점성이 낮아지고 용융시간이 길어지므로 SiC가 편석되고 분해되는 것을 알 수 있다.
<실험예 2> 가스분무법으로 제조된 분말 시편과 용해주조한 시편의 표면 분석
가스분무법으로 제조된 분말 시편과 용해주조한 시편의 표면을 분석하기 위해 광학현미경으로 분석하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1(도 7의 (b))은 비교예 3(도 7의 (a)) 보다 Al-SiC의 젖음성(wettability)이 향상되고 SiC가 균일하게 분포되며 입내(intra-granular) 분포를 나타내는 것을 알 수 있다.
<실험예 3> 금속복합분말로 제조된 압출재 열처리방법에 따른 인장강도 분석
본 발명의 제조방법으로 제조된 실시예 1의 금속복합분말로 압출재를 제조하여 열처리방법에 따른 인장강도를 분석하고, 그 결과를 도 8 및 하기 표 1에 나타내었다.
예 최대인장강도(MPa) 영강도(MPa) 연신율(%)
T-6 heat-treated 382 334 7
압출재(as-extruded) 209 133 15
열처리(annealed) 188 114 18
주조물(as-casted) 310 255 5
상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조된 Al-Si-SiC계 금속복합분말을 약 470 ℃에서 캔리스(canless)압출로 압출재를 제조한 뒤 압출응력을 제거하기 위해 압출재를 350 ℃에서 30 분간 열처리하였다. 또한, 석출경화를 통한 기계적 특성을 향상시키기 위하여 압출재를 540 ℃에서 8 시간 열처리한 후 수냉 처리하고 이어서 170 ℃에서 4 시간 동안 열처리한 후 냉각하여 T-6 열처리를 수행하였다. 주조재의 수치는 MC21사에서 T-6 처리를 거친 후 시험한 결과를 인용하였다.
도 8 및 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따른 금속복합분말을 T-6 열처리하여 제조된 압출재의 경우 주조물(as-casted)보다 최대인장강도는 약 23%, 영강도은 약 31% 및 연신율은 40% 향상된 것을 알 수 있다.
<실험예 4> 제조방법에 따른 시편의 내마모성 분석
제조방법에 따른 시편의 내마모성을 분석하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9에 나타난 바와 같이, 50 MPa의 압력에서 용탕단조법(squeeze casting)으로 제조된 시편을 T-6 열처리한 경우에는 비마모율(specific wear rate)이 2189 10-15 ㎥/Nm이었으며, SiC가 20 부피%로 포함하여 용탕단조법으로 제조하여 T-6 열처리한 경우에는 비마모율이 1395 ㎥/Nm이었고, 본 발명에 따른 실시예 1의 금속복합분말을 압출하여 제조된 시편의 경우에는 비마모율이 594 ㎥/Nm이었으며, 본 발명에 따른 실시예 1의 금속복합분말을 압출하여 제조된 시편을 열처리한 경우에는 비마모율이 1931 ㎥/Nm로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예 1의 금속복합분말을 압출하여 제조된 시편은 비마모율이 크게 향상된 것을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태로 사용할 수 있는 제조장치의 모식도이고;
도 2는 본 발명에 따른 금속복합분말의 성분을 나타낸 전계방사형 주사전자현미경 결과이고;
도 3은 본 발명에 따른 제조방법으로 Al 기지내 SiC 분율을 달리하여 제조된 금속복합분말의 표면을 나타낸 광학현미경(OM) 사진이고((a): 20 부피% SiC, (b): 30 부피% SiC);
도 4는 본 발명에 따른 제조방법으로 Al 기지내 SiC 크기를 달리하여 제조된 금속복합분말의 표면을 나타낸 광학현미경(OM) 사진이고((a): 17 ㎛, (b): 12 ㎛, (c): 6.5 ㎛, (d): 1 ㎛);
도 5는 본 발명에 따른 실시예 2 및 3에서 제조된 금속복합분말의 표면을 나타낸 광학현미경(OM) 사진이고((a): 실시예 3, (b): 실시예 2);
도 6은 용탕온도에 따른 금속복합분말의 표면을 나타낸 광학현미경(OM) 사진이고((a): Al-Si-SiC계 주조재, (b): 실시예 1, (c): 비교예 1, (d): 비교예 2);
도 7은 가스분무법으로 제조된 분말 시편과 용해주조한 시편의 표면을 나타낸 광학현미경(OM) 사진이고((a): 비교예 3, (b): 실시예 1);
도 8은 본 발명의 제조방법으로 제조된 실시예 1의 금속복합분말로 압출재를 제조하여 열처리방법에 따른 인장강도를 나타낸 그래프이고; 및
도 9는 제조방법에 따른 시편의 내마모성을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 상챔버 120: 도가니
140: 히터 200: 하챔버
300: 분무노즐 400: 교반수단
420: 교반모터 440: 임펠러
500: 투입수단 520: 수용부
540: 조작부

Claims (14)

  1. 강화상으로서 SiC가 포함된 Al-Si계 합금을 가열하여 550 - 600 ℃에서 용융시켜 용탕을 제조하고 교반하는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1에서 제조된 용탕을 700 - 800 ℃ 범위까지 5 - 30 분 동안 상승시키고 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 2)를 포함하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 강화상으로서 SiC가 포함된 Al-Si계 합금에알루미늄(Al) 잉곳, 알루미늄-규소(Al-Si) 합금, 알루미늄-구리(Al-Cu) 합금 또는 알루미늄-철(Al-Fe) 합금 잉곳을 더 첨가하여 용탕을 제조하는 것을 특징으로 하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 용탕은 강화상이 0.1 - 70 부피%로 존재하는 것을 특징으로 하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 가스는 질소와 산소가 7~9:3~1의 부피분율로 이루어진 혼합가스인 것을 특징으로 하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 분무는 5 - 100 bar 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 강화상으로서 SiC가 포함된 Al-Si계 합금 용탕에 알루미늄(Al) 잉곳, 알루미늄-규소(Al-Si) 합금, 알루미늄-구리(Al-Cu) 합금 또는 알루미늄-철(Al-Fe) 합금 잉곳의 용탕을 더 첨가하여 용탕을 제조하는 것을 특징으로 하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속복합분말의 직경은 1 - 500 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 가스분무법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  14. 삭제
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