안녕하세요! 금속 3D 프린팅, 열 분사 또는 고급 제조 부품을 사용해 본 적이 있다면 "합금 분말"이라는 용어를 많이 들어보셨을 것입니다. 하지만 많은 사람들, 특히 게임에 막 입문한 사람들을 당황하게 만드는 문제는 다음과 같습니다.~이다합금분말의 입자크기는? 이해합니다. 프로세스에서 가장 매력적인 부분은 아니지만 저를 믿으세요. 이것이 최종 제품이 어떻게 나올지에 대한 성패를 좌우합니다. 10년 넘게 합금 분말 업계에 몸담아온 사람으로서 저는 이 질문에 수백 번 대답했습니다. 따라서 제 사무실에 들어오는 새로운 고객을 대하는 것처럼 이 질문을 분석해 보겠습니다.
우선, 너무 복잡하게 만들지 말자. 합금 분말 입자 크기는 배치에 포함된 작은 금속 입자가 얼마나 큰(또는 작은)지를 나타내는 척도일 뿐입니다. 그렇게 간단합니다. 그러나 이는 모든 경우에 적용되는 숫자가 아닙니다. 범위죠? 마찬가지로, 모든 입자가 정확히 20미크론인 것은 아닙니다. 배포판이 있고 그 배포판이 가장 중요합니다. 문맥상 1마이크론은 100만분의 1미터입니다. 따라서 모래 알갱이는 일반적으로 90마이크론 이상인 반면 사람의 머리카락 두께는 약 50마이크론입니다. 알았어? 따라서 분말 크기에 관해 이야기할 때 우리는 아주 작은 세계에 있는 것입니다.
저는 모든 종류의 작업에 대해 다양한 유형의 합금 분말을 판매하므로 이를 실제 용어로 설명하겠습니다. 예를 들어 티타늄 합금 분말을 분말층 융합 3D 프린팅(파우더 층을 녹여 부품을 만드는 멋진 종류)에 사용하는 경우 크기 범위는 15~45미크론 정도가 좋습니다. 너무 크면 프린터가 충분히 얇은 레이어를 놓을 수 없으므로 부품에 틈이 생기거나 약해질 수 있습니다. 너무 작으면 분말이 덩어리지고 흐르기 어려워지며 먼지 문제가 발생할 수 있습니다. 티타늄은 반응성이 있기 때문에 매우 조심스럽게 다루어야 합니다. 다양한 응용 분야에는 다양한 범위가 필요하므로 항상 프로세스의 사양을 확인하세요. 자세한 내용이 필요하시면 티타늄 합금 분말 페이지에서 다양한 사용 사례에 대해 제공되는 정확한 범위를 확인하세요.
잠깐, 단순히 "흐르거나" "인쇄"하는 것 이상으로 크기가 왜 중요한지 이야기해 봅시다. 부품을 녹슬지 않거나 초경도로 만들기 위해 합금철 분말을 사용하여 부품을 코팅한다고 가정해 보겠습니다. 입자가 너무 거칠면 코팅이 고르지 않게 됩니다. 두꺼운 반점과 얇은 반점이 생기고 얇은 점은 빨리 마모됩니다. 그러나 너무 미세하면 분무할 때 분말이 바로 "튀지" 않을 수 있으므로 잘 보호되지 않는 거칠고 다공성 코팅이 생성됩니다. 합금철 분말의 경우 일반적으로 열 분사 용도로 45~150미크론 범위를 사용하며 작동하는지 확인하기 위해 계속해서 테스트를 거칩니다. 이것이 바로 우리가 무작위 분말을 판매하는 것이 아니라 최종 결과에 직접적인 영향을 미치기 때문에 크기 분포를 결정하는 이유입니다.
또 다른 큰 것: 텅스텐 카바이드 코발트 분말. 그 물건은 절단 도구, 드릴 비트 및 두들겨야 하는 부품에 사용됩니다. 여기서 입자 크기는비판적인경도와 인성을 위해. 더 미세한 텅스텐 카바이드 입자(예: 1~10 마이크론)가 있으면 가장자리를 더 오래 유지할 수 있는 더 단단한 도구를 얻을 수 있지만 좀 더 부서지기 쉽습니다. 더 거친 입자(10~30미크론)를 사용하면 공구가 더 강해지지만 더 빨리 마모됩니다. 따라서 여기서 우리의 혼합은 고객의 요구 사항에 따라 균형을 맞추는 것입니다. 이전에 고객이 절단 블레이드에 잘못된 크기의 분말을 사용하여 성능이 좋지 않아 불량 배치를 가지고 우리를 찾아온 적이 있습니다. 그런 실수를 하지 마십시오. 여기서는 크기가 전부입니다.
좀 더 친숙한 알루미늄 청동 분말로 기어를 바꿔 보겠습니다. 장식용 부품이나 베어링, 밸브 부품 등에 자주 사용되는 금색 합금이다. 장식용 부품과 같이 매끄러운 마감이 필요한 부품의 경우 10~50 마이크론과 같은 더 작은 입자 크기를 사용합니다. 입자 크기가 고르게 배치되고 멋지고 균일한 모양을 제공하기 때문입니다. 하지만 베어링의 경우 약간 더 큰 입자가 베어링이 움직일 때 윤활성에 도움이 되므로 약간 더 거친 범위(50~100미크론)를 사용할 수 있습니다. 고객에게 알루미늄 청동 분말을 사용하여 맞춤형 금속 장신구를 만들게 한 적이 있는데, 주조 조각이 가장자리가 거칠지 않고 실제 청동처럼 보이기 때문에 크기가 아주 좋다고 확신했습니다. 이것이 바로 테이블에 제공되는 세부 크기입니다.
그리고 니켈 합금 분말은 제트 엔진 부품이나 산업용 용광로와 같은 고온 응용 분야에 사용됩니다. 그 부분은 엄청난 열을 견뎌야 하기 때문에 가루가 고르게 녹고 강하게 접착되어야 합니다. 입자 크기가 너무 고르지 않으면 일부 입자가 다른 입자보다 먼저 녹아 최종 부품에 약한 부분이나 불일치가 발생합니다. 레이저 분말층 융합에 사용되는 니켈 합금 분말의 경우 15~53미크론을 고수하고, 고열 부품용 용사 코팅의 경우 조금 더 거친(45~150미크론)을 사용합니다. 우리는 1,000°C에서 작동하는 용광로에서 이 물질을 테스트했는데, 적절한 크기의 분말은 깨지거나 조각이 나지 않습니다. 크기가 잘못되어 빨리 파손됩니다. 이것이 우리 고객이 기대하는 신뢰성이며, 올바른 크기를 찾는 것부터 시작됩니다.
자, 실제로 이 크기를 어떻게 측정할까요? 물론 자를 사용하는 것과는 다릅니다. 우리는 레이저 회절이라는 것을 사용합니다. 분말 샘플을 통해 레이저를 쏘면 빛이 산란되는 방식으로 입자의 크기를 알 수 있습니다. 빠르고 정확하기 때문에 모든 우수한 분말 공급업체가 이를 사용합니다. 또한 우리는 다양한 메쉬 크기를 통해 분말을 선별하여 입자를 특정 범위로 분리합니다. 예를 들어 15~45미크론만 원하는 경우 15보다 작고 45보다 큰 것은 걸러냅니다. 때때로 우리는 분말이 작업 현장에 닿을 때 어떤 놀라움도 원하지 않기 때문에 다시 확인하기 위해 레이저 회절과 체 분석을 모두 수행합니다.
제가 흔히 받는 질문은 다음과 같습니다. '더 미세하다'는 것이 '더 좋다'는 뜻인가요? 짧은 대답: 아니요. 단단해야 하는 부분에 분말을 사용하는 경우에는 더 거친 것이 더 나을 수 있습니다. 매끄러운 마감이나 엄격한 공차가 필요한 경우 미세한 것이 좋습니다. 그것은 모두 프로세스와 부품이 수행할 작업에 따라 다릅니다. 한때 더 강한 3D 프린팅 부품을 만들 것이라고 생각하여 초미세 티타늄 분말을 주문한 고객이 있었는데, 결국 프린터에서 흐름 문제를 일으키고 다공성이 더 많은 부품을 만들었습니다. 우리는 그를 20-63 미크론 범위로 조정했고 그의 부품은 훨씬 더 좋아졌습니다. 그렇기 때문에 크기에 대해 이야기하는 것은 단지 숫자에 관한 것이 아니라 해당 숫자를 귀하의 특정 요구 사항에 맞추는 것입니다.
명심해야 할 또 다른 사항: 입자 모양도 크기와 연관될 수 있지만 이는 완전히 다른 대화입니다. 둥근 입자는 더 잘 흐르기 때문에 많은 분말이 원자화됩니다(구로 굳어지는 작은 물방울로 분사됩니다). 불규칙한 입자는 크기 분포가 다를 수 있지만 금속 사출 성형과 같은 특정 응용 분야에 적합합니다. 하지만 모양이 중요하더라도 크기는 여전히 모든 것의 기본입니다. 크기가 잘못된 둥근 가루가 있어도 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.
따라서 합금 분말을 찾고 있다면 "합금 분말"만 묻지 말고 입자 크기 범위에 대해 문의하십시오. 3D 프린팅을 위한 티타늄, 코팅을 위한 철합금, 절단 도구를 위한 텅스텐 카바이드 코발트, 장식 부품을 위한 알루미늄 청동, 고열 작업을 위한 니켈 합금이 필요한지 여부에 따라 크기가 프로젝트의 성패를 좌우할 것입니다. 그런데 맞춤형 범위도 있습니다. 기성품이 아닌 제품이 필요한 경우 필요한 정확한 크기로 전화를 걸 수 있도록 협력할 수 있습니다.
결국, 나는 사람들이 믿을 수 있는 가루만을 원한다는 것을 알 만큼 오랫동안 이 일을 해왔습니다. 그들은 분말의 크기가 잘못되어 부품이 고장나거나 범위를 잘못 선택하여 전체 배치를 재작업해야 하는 문제를 다루고 싶지 않습니다. 그렇기 때문에 우리는 여기서 투명성을 중요하게 생각합니다. 우리는 귀하가 얻고 있는 크기, 측정 방법, 해당 범위가 귀하의 응용 분야에 적합한 이유를 정확히 알려드립니다. 세부사항 없이 "분말"만 판매하는 공급업체와 거래하는 데 지쳤다면 당사에 문의하세요. 우리는 기꺼이 귀하의 프로젝트를 살펴보고, 입자 크기에 관한 모든 질문에 답변하고, 귀하의 작업에 적합한 합금 분말을 찾아드립니다. 입자 크기와 같은 작은 세부 사항으로 인해 다음 대규모 프로젝트가 엉망이 되는 일이 없도록 하십시오. 저희에게 연락하시면 정확히 필요한 것을 얻을 수 있도록 도와드리겠습니다.
참고자료:
- ASTM B821-21, 레이저 회절에 의한 금속 분말 및 관련 화합물의 입자 크기 분포에 대한 표준 테스트 방법
- 파월, GL, & Edington, JW(1980). 소결합금의 특성에 대한 분말입자크기의 영향. 재료과학저널, 15(10), 2570-2578.
- 열분무학회. (2020). 열 분사 기술 핸드북(2판). ASM 인터내셔널.
- Kruth, JP, Levy, G., Klocke, F., & Childs, THC (2007). 레이저 및 파우더 베드 기반 적층 제조의 통합 현상. CIRP 연대기 - 제조 기술, 56(2), 730-759.