알루미늄 합금 사출 성형 부품

금속 사출 성형(MIM)은 분말과 바인더를 균일하게 혼합한 다음, 과립기를 통해 혼합물을 과립화하고 금형 캐비티에 사출하여 원하는 형상을 만드는 공정입니다. 혼합된 용융물은 가열 후 유동성이 좋아 사출 시 제품 성형에 유리하며 제품의 밀도 균일성도 유지합니다. 성형된 제품은 탈지한 후 소결로에 넣어 소결해야 합니다. 일부 제품은 탭 가공, 연마, 코팅과 같은 후처리도 필요합니다.

그러나 알루미늄을 사용하면 문제가 발생합니다. 알루미늄 입자 주위의 산화층은 매우 높은 온도에서만 제거할 수 있기 때문입니다. 동시에 알루미늄의 녹는점은 상대적으로 낮아 최대 소결 온도가 제한됩니다. 따라서 전체 금속 부품이 용융되기 전에 알루미늄 분말의 산화층을 제거하는 것은 불가능합니다.

MIM 원료에서 금속 분말을 결합하는 바인더 재료 역시 열처리를 통해 제거되며, 이는 온도를 높일 때만 진행됩니다. 바인더 제거와 소결의 온도 범위가 겹치기 때문에 알루미늄을 다른 금속과 동일한 방식으로 가공하면 바인더 잔류물이 소결된 가공물에 포함됩니다.

이 문제에 대한 해결책이 이제 성공적으로 개발되었습니다. 핵심은 소결로 내부에 적절한 분위기를 조성하는 것입니다. 일반적으로 금속 분말의 완전한 산화를 방지하기 위해 저산소 환경을 사용합니다. 반면 알루미늄에는 산소가 풍부한 분위기가 유리합니다. 입자에는 매우 두꺼운 산화알루미늄층이 있어 입자의 완전한 산화를 방지합니다. 동시에 산소는 바인더 재료의 탄소 성분을 태우는 데 도움을 줍니다.

첫 번째 단계가 끝나면 산소 분위기를 질소로 바꾸고 온도를 더 높입니다. 마그네슘의 추가적인 도움으로 산화알루미늄층이 결국 파괴되고 환원됩니다. 액상이 형성되면서 알루미늄 입자가 소결되어 고체 금속 시트를 만듭니다. 이 방법을 사용하면 두 공정 단계를 분리할 수 있습니다. 즉, 탄소 잔류물 제거와 알루미늄 입자 소결을 분리하여 두 단계를 모두 첫 번째 공정에서 완료할 수 있습니다.

알루미늄 합금 분말 사출 성형 공정은 다른 방법으로는 제작이 불가능하거나 상당한 노력이 필요한 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 알루미늄 분말은 비교적 저렴하므로 MIM 기준에 맞는 대형 부품도 합리적인 비용으로 생산할 수 있습니다. 따라서 대량 생산에서는 기존 생산 방식과 비교하여 재료와 중량을 최대 50%까지 절감할 수 있을 것으로 기대됩니다.

이 첨단 기술은 매우 복잡한 일부 3차원 형상을 비롯해 복잡한 부품을 대량 생산하는 데 적합합니다. 또한 생산된 제품은 기계 가공이 필요하지 않거나 소량의 가공만 필요하므로 생산 비용을 절감하고 생산 효율과 작업 효율을 향상시킵니다.