일반기술

자기펄스 압축 성형에 의한 분말 성형 방법 및 장치

<기술개요 및 특징>자기펄스 압축 성형에 의한 분말 성형 방법 및 장치에 관한것으로, 그 목적은 나노(마이크로) 금속 혹은 세라믹 분말의 성형시 국부적인 성형을 억제하고 분말 전체에 일정한 힘이 작용하며, 동시에 분말간의 결합을 위해 운동에너지를 효과적으로 투입할 수 있는 동적성형 방법으로 자기 펄스 성형법을 제공하여 나노분말을 1회의 성형만으로도 95%이상의 진밀도 성형체를 제조하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.전도성이 있는 코일에 전류가 흘려 비오사바르(Biosavart) 법칙에 의해 일정 크기의 자기장이 발생하는 단계와; 시간에 따라 변화하는 자기장 속에 전도체를 위치시켜 패러데이(Faraday) 법칙에 의해 기전력(Electromotive force)을 형성시키는 단계와; 저항이 있는 전도체에 발생된 기전력(electromotive force)에 의해 옴(Ohm )법칙에 의하여 전류가 흐르게 하는 단계와; 초기에 발생한 자기장과 새롭게 형성된 전류 사이에 로렌츠(Lorentz)힘이 작용되도록 하여 이로부터 발생된 힘이 한쪽 방향으로 작용하면서 이 힘에 의해 압축력이 발생하여 분말의 성형이 이루어진 자기펄스압축성형 단계로 이루어지되, 상기 자기펄스압축성형단계는, 성형 몰드 안에 성형하고자 하는 분말을 일정량 장입하는 단계와; 분말이 장입되어 있는 성형 몰드를 자기펄스 압축 장치의 성형부인 진공챔버 내부에 위치시키는 단계와; 성형에 적합한 온도를 맞출 수 있도록 성형몰드의 온도를 대상 재료의 녹는점의 1/2 보다 낮은 온도에서 성형하도록 조절하는 단계와; 주어진 성형 온도조건이 된 것을 확인한 후 자기 펄스 에너지 공급부에 전기에너지를 공급하는 단계와; 원하는 압력을 얻을 수 있는 에너지가 충전된 것을 확인한 후 순간적으로 에너지를 방전하여 자기 펄스 압축력을 발생시키는 단계와; 압축 과정이 끝나면 성형 몰드를 자기 압축 성형부에서 분리한 후 분말 성형체를 성형 몰드로부터 분리하는 단계로 이루어지고, 상기 성형압축시 최소 압축력이 1GPa 이상의 압력을 유지하고, 압축력 인가시간이 300μsec 이하인 것을 특징으로 하는 자기펄스 압축 성형에 의한 분말 성형 방법종래의 정적 성형방법으로는 분말이 보다 미세화 되어 나노 크기가 되면 표면적이 급격하게 증가하고 이에 따라 분말간의 마찰력 및 접착력이 급격하게 증가하여 고밀도의 성형이 불가능하다는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점이 발생하는 이유는 국부적으로 분말간의 접촉이 일어나서 접촉이 일어난 부분에 압축력이 집중되어 전체적으로 고르게 압축하는 것이 불가능하기 때문이다.따라서 상기와 같은 방법으로 불균일하게 압축된 성형체는 적용시 밀도의 불균일한 분포로 인해 쉽게 파괴가 되므로 효과적인 이용이 불가능하다는 문제점이 있다.나노 금속 혹은 세라믹 분말의 성형시 국부적인 성형을 억제하고 분말 전체에 일정한 힘이 작용하며, 동시에 분말간의 결합을 위해 운동에너지를 효과적으로 투입할 수 있는 동적성형 방법으로 자기 펄스 성형법을 제공하여 나노분말을 1회의 성형만으로도 95%이상의 진밀도 성형체를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다.또한, 본 발명의 다른 목적은 매우 짧은 시간동안 매우 큰 힘을 분말에 가함으로써 에너지 효율 측면에서도 매우 효과적인 성형체를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다.또한, 본 발명의 다른 나노 분말을 효과적으로 압축할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 원리에 의해 기존의 마이크로 분말 또한 효과적으로 압축할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.