소결 및 금속 사출 성형 공정

소결은 재료가 액화되지 않도록 융점에 가까운 온도로 가열하는 공정으로, 일반적으로 원하는 기계적 특성을 얻기 위해 금속 입자들을 결합하는 것을 목적으로 합니다. 금속 사출 성형(MIM) 공정의 일반적인 공정인 소결을 거치면 재료의 원자가 경계를 넘어 확산되어 서로 융합되고 하나의 부품을 형성합니다. 소결은 재료를 실제로 녹일 필요가 없기 때문에 몰리브덴과 텅스텐처럼 융점이 높은 금속을 성형하는 데 특히 널리 사용됩니다.

이 글에서는 금속 사출 성형(MIM) 공정에서의 소결과 기존 야금 공정의 소결이 어떻게 다른지 살펴봅니다.

MIM에서의 소결 개요

소결에 사용되는 결합제는 일반적으로 왁스와 폴리프로필렌 같은 폴리머이며, 분말 금속과 혼합되어 피드스톡을 형성합니다. 

MIM 공정에서는 피드스톡에 열을 가해 결합제를 액화하고, 결합제가 분말 금속 재료를 금형 안으로 운반합니다. 캐비티에 재료가 채워지면 금형을 냉각하여 결합제와 분말 금속 재료를 고형화합니다. 그런 다음 금형이 열리고 부품이 배출되며 - 이 단계의 부품을 “그린 파트”라고 합니다.

촉매 공정, 용제, 가열과 같은 방법으로 결합제를 제거하면 취성이 높은 다공성 재료가 생성되며, 이를 브라운 파트라고 합니다. 이후 원치 않는 화학 반응을 방지하기 위해 부품을 보호 분위기에서 소결합니다. 

MIM에서는 금속을 부분적으로 용융시키는 액상 소결을 사용하는 경우가 많습니다. 금속이 응고되면 최종 제품은 기존 금속 가공 기술로 제작한 부품과 유사한 기계적 및 물리적 특성을 갖게 됩니다.

소결은 부품을 어떻게 개선할까요?

가공 금속은 압연 방향으로 시험하는지 압연 방향을 가로질러 시험하는지에 따라 기계적 특성이 달라질 수 있습니다. MIM에는 이러한 공정이 포함되지 않으므로 MIM 부품은 일반적으로 모든 방향에서 균일한 특성을 갖습니다. 특성의 방향성이 없는 것은 금속 미세조직의 균일성 때문이기도 합니다.

금속 사출 성형으로 제조 역량을 강화하세요

앞서 살펴본 것처럼 소결된 MIM 부품은 재현성이 매우 높으며, 기존 방식으로 제조한 부품과 유사한 특성을 보입니다.

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