Abstract
Tungsten alloys are used widely in general industrial fields, but they are difficult to cast, so products are manufactured using powder metallurgy. In this study, a mixed powder of tungsten, nickel, and iron homogenized using a ball mill was added to pure water as a solvent, and PVA as a binder was added to prepare a spray drying mixture. The mixed liquid was prepared using a spraying machine. A study was carried out to produce a granular powder that can reduce the variations between products during the molding and sintering process of the powder metallurgy method. A preliminary experiment was conducted to confirm the influence of the variables in the granulation process. Through the preliminary test results, this experiment was performed with the volume of solvent of the spray drying the mixture as an independent variable, and granular powder having a mean particle size similar to that of the existing mass-production conditions and an increased apparent density was prepared. In addition, a pilot test was conducted for the molding and sintering process. The improved granular powder reduced the characteristic variation (weight variation) of the mass-produced product.
텅스텐 합금은 일반 산업분야 뿐만 아니라, 방산 분야에서도 다양하게 활용되고 있다. 방산 분야에 활용되는 일반적인 합금의 제조 방법은 주조를 통하여 제조된 합금을 단조, 압연, 압출 등의 1차 가공 후 원소재로 공급하여 제품을 생산 한다. 하지만, 텅스텐 합금은 주조 공정에 어려움이 있어 분말야금법을 활용하여 제품을 제작하고 있다. 분말야금법은 미세한 분말을 이용하여 기계적 물성과 생산성을 높일 수 있으나, 양산 단계에서 제품 간 편차를 유발할 수 있다. 미세한 분말의 장점과 제품 간 편차를 감소하기 위하여 각 장점을 갖는 과립분말 제조에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 볼밀을 이용하여 균질화를 시킨 텅스텐과 니켈, 철의 혼합분말을 용매인 순수에 투입하고 결합제인 PVA를 첨가하여 분무건조용 혼합액을 제조하였다. 혼합액을 분무건조기를 이용하여 과립분말을 제조하였고, 분말야금법의 성형 및 소결 공정 중 제품 간 편차를 줄일 수 있는 과립분말의 제조를 목표로 연구를 수행하였다. 과립 공정에서는 다양한 변수(혼합물의 농도, 결합제의 용량, 분무건조기의 건조 온도, 분무 회전 속도) 간 영향성을 확인하기 위하여 예비 실험을 실시하였다. 예비 실험 결과를 통해 분무건조용 혼합물의 용매의 용량을 독립변수로 본 실험을 수행하였고, 기존 양산 조건과 유사한 평균 입도를 가지며, 겉보기 밀도가 증가한 개선된 과립분말을 제조하였다. 추가적으로 성형 및 소결 공정에 대한 파일럿 시험을 진행하여 개선된 과립분말이 양산 제품의 특성 편차(중량 편차)를 감소하는 것을 확인하였다.