게시 및 게시 날짜 : 2006/09/04

저급 원료를 사용하여 고강도 라이트닝 바카라 질화물 달성

- 비용 절감과 환경 영향 감소 -

포인트

  • 저렴한 가격으로저급 원료환경 영향이 낮은 공정을 통해 열과 내식성이 우수한 고강도 라이트닝 바카라을위한 제조 기술을 개발하는 데 사용됩니다
  • 이것은 그것을 의미합니다라이트닝 바카라 질화물저렴한 비용으로 부품을 제조 할 수 있으며 향후 캐스트 알루미늄 부품과 같은 큰 부품으로 확장 될 수 있습니다

요약

바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[부서 책임자, Mitome hideto] 고온 성분 프로세스 연구 그룹 Kita Hideki 등은 Kubota Co, Ltd와 협력하여 저급 라이트닝 바카라 원료를 사용하여 고강도 라이트닝 바카라 천질을 사용하여 고강도 라이트닝 바카라 천질 물질을 합성하는 기술을 개발했습니다 Ltd)

오늘날 개발 한 라이트닝 바카라 질화물은 순도가 낮고 거친 라이트닝 바카라 분말과 촉매 기능을 가지고 있습니다소결 보조의 혼합 분말 짧은 시간 안에 물과 혼합되어 성형질화소결로 생성 할 수있는 특성이 있습니다 실제 라이트닝 바카라 질화물 샘플이 짧은 기간 동안 혼합되었지만, 원료의 입자 크기는 그 상태에서 성형되고 소결 되더라도, 구조가 기존의 미세 원료의 구조와 비교할 수 있음을 확인했으며 (도 1 참조), 기계적 특성도 동일한 수준에 있음을 확인했다 이번에 개발 된 라이트닝 바카라 질화물은 용매로 물을 사용하여 만들어 질 수 있으므로 환경 영향이 거의없고 저품질 원료를 사용할 수 있으므로 가격은 이전 모델의 1/5 ~ 1/5로 약 1/5 ~ 1/25가 될 것이며 총 비용의 원료 비용이 많이 사용되는 대규모 성분에 적용될 것으로 예상됩니다

이 기술에 대한 자세한 내용은 9 월 19 일부터 21 일까지 야마나시 대학교에서 개최 될 Japan Ceramics Association Autumn Symposium에서 발표 될 예정입니다

소결 후 원료 분말 특성 및 구조의 이미지
원시 분말 특성 (거친, 넓은 입자 크기 분포) 소결 구조 (조밀하고 미세)
(그림 1)


개발의 사회적 배경

이산화탄소 배출량을 조절하는 세계적인 움직임이 있으며, 연료 효율을 향상시키는 데 효과적인 부품을 개선하기 위해 알루미늄을 사용하는 것이 진행되고 있습니다 엔진 등에 적용 할 수있는 알루미늄 부품중력/저압 주물, 다이 캐스트・ 공정에 의해 제조 공정에서 열 에너지 손실을 줄이고 캐스트 멤버의 장기간 유지 보수가 필요합니다 특히, 알루미늄 주조 공정에서, 열과 부식성이 우수한 라이트닝 바카라 질화물 세라믹은 위의 문제를 해결하기 위해 사용된다보호 튜브, 래들, 스토크, 히터 튜브와 같은 제조 부품으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다 그러나 우수한 특성을 가진 라이트닝 바카라 질화물 세라믹을 생산하려면 고가의 원료를 사용해야하며 높은 비용이 주요 문제입니다 따라서 저비용 재료를 사용할 때에도 우수한 특성을 나타내는 라이트닝 바카라 질화물 세라믹을 실현하는 것이 바람직했습니다

연구 이력

AIST는 Kubota Co, Ltd와 협력하여 고가의 라이트닝 바카라 질산 구멍 파우더와 비교하여 출발 재료로서 상당히 저렴한 저렴한 저렴한 저급 라이트닝 바카라 (Si) 분말을 사용하여 밀도가 높고 고강도 라이트닝 바카라 질화물을 개발하고 있습니다

라이트닝 바카라 및 소결 보조제, 질화 및 밀도를 사용하여 성형 신체를 만드는 방법은 오랫동안 알려져 왔지만, 고강도 라이트닝 바카라 질화물을 얻기 위해서는 혼합 공정 동안 라이트닝 바카라 분말을 개선 할 필요가 있었다 또한, 라이트닝 바카라은 분말 상태에있을 때 활성화되므로 알코올과 같은 유기 용매를 혼합 용매로 사용해야합니다 결과적으로 원자재가 저렴하더라도 프로세스에서 발생하는 비용은 높으며 환경 영향 증가와 같은 문제는 달성되지 않았습니다

다른 한편으로, 라이트닝 바카라 분말이 거칠면 불활성이므로 유기 용매가 필요하지 않지만 질화는 어려워지고 오랜 시간이 걸리므로 전체 공정을 살펴보면 비싸다

연구 컨텐츠

비용을 절감하기 위해, 우리는 먼저 주요 원료가 주요 원료로서 저렴한 라이트닝 바카라이라는 가정하에 소결 보조제와 소결 온도의 영향을 먼저 조사했습니다 결과적으로,도 2에서 볼 수 있듯이, 원료가 평균 입자 크기에서 45 μm의 거친 입자를 함유하는 분말, 약 100 µm, 심지어 99% 이하의 고급 순도가없는 저급 라이트닝 바카라 분말을 함유하는 분말이더라도지르코니아andSpinel소결 원조가 추가되었습니다 또한,도 1에 도시 된 바와 같이 3, 질화 속도는 사용 된 지르코니아의 유형에 따라 달랐다

산화철은 라이트닝 바카라 질화물 촉매로서 효과적인 것으로 간주되었지만, 산화철의 경우, 질화 라이트닝 바카라과의 친화력이 낮고 소결 후 결함이되어 쉽게 강도를 감소시킬 수있다 한편, 지르코니아는 라이트닝 바카라 질화에 의해 생성 된 열을 제어하는 ​​기능을 가지고 있으며, 용융을 억제하고 질화를 촉진하는데 효과적이며, 라이트닝 바카라 질화물과 높은 친화력을 갖는 것으로 생각되며, 소결 원조로 효과적이다

질화의 메커니즘이 또한 명확 해졌으며, 예로서, 샘플의 구조는 1,750 ℃에서 소결된다 4 또한, 기계적 강도와 관련하여, 표 1에 도시 된 바와 같이,이 재료는 평균 700mPA11227_11299 |보다 큰 강도를 가진 소결 된 몸체 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 112279 | 1122799 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 |보다 큰 강도를 가진 소결 된 몸체 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 112279 | 1122799 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 | 11227_11299 기존의 것과 비슷한 수준의 강도를 달성합니다

라이트닝 바카라 원료 분말의 특성 및 질화 소결 바디의 구조
그림 2 라이트닝 바카라 원료 분말 특성 그림 4 소결 라이트닝 바카라 질화물 구조

라이트닝 바카라 질화에 대한 yttrium 함량이 다른 지르코니아 첨가 효과의 그림
그림 3 yttrium (y) 함량이 다른 지르코니아 (ZRO2) 라이트닝 바카라 질화에 대한 첨가 효과 (질소 스트림에서 1300 ° C에서 유지)

표 1
원자재 가격과 소결 신체 강도의 비교 예
원자재 가격 및 소결 신체 강도의 비교 사례 테이블

미래 계획

이번에 개발 된 재료를 사용하여 우리는 대규모 부품, 주로 알루미늄 주조 부품을 전환하는 기술을 설립했으며 실용적으로 만들기 위해 노력하고 있습니다



터미널 설명

◆ 저급 원료
일반적으로 미세한 세라믹 원자재는 잘 정화되고 문자 그대로 고품질이 고품질입니다 (예 : 1 µm 이하의 고순도, 곡물로 가득 차) 대조적으로, 낮은 품질은 "모든 곡물이 아니라 불순물이 풍부하다"는 것을 의미하는 데 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 소결 (소결 바디, 소결)
소결은 접촉중인 입자가 용융점 아래의 온도에서 유지 될 때 전체 입자 시스템의 표면 에너지가 감소하는 방향으로 재료가 움직이는 현상으로 정의되며,이 현상은 입자의 접촉이 결합되어 파동 및 밀도가 발생합니다 대부분의 도자기에서, 미세 분말로 만든 성형 몸체는 상기 소결 현상을 사용하여 경화되고, 얻어진 생성물은 "소결 된 몸체"이며, 소결 몸체를 얻는 과정은 "발사"입니다[참조로 돌아 가기]
◆ 소결 보조
SI3N4SIC 세라믹은 소결 성이 좋지 않으므로 고온에서 유지 되더라도 충분히 밀도가 어렵습니다 따라서, 고온 범위에서 액체 상을 형성하는 알루미나와 같은 소량의 산화물을 첨가하여 소결 성을 증가시킬 수있다 이런 종류의 기능을 수행하는 것을 소결 보조 장치라고합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 질화
금속 요소와 질소 사이의 주요 반응은 두 화합물을 형성하는 것이지만,이 기사에서는 질산 질화물을 얻기 위해 라이트닝 바카라의 질소 반응을 지칭한다[참조로 돌아 가기]
◆ 라이트닝 바카라 질화물
대표적인 구조적 세라믹이며, 라이트닝 바카라과 질소의 화합물입니다 우수한 열 충격 저항 및 부식 저항, 고강도 및 골절 강인성[참조로 돌아 가기]
◆ 중력/저압 주물, 다이 캐스팅
알루미늄 부품을 성형하는 방법 최종 제품의 크기, 모양 및 정확도에 따라 사용할 수 있습니다
저압 주물, 중력 주조 : 다양한 합금을 주로 곰팡이에 주로 주로 주로 주조 할 때, 저압 주조는 저압에서 아래쪽으로 향하는 목욕 구멍이 저압에서 부어지는 방법이며, 중력 주물은 주로 중력 만 사용하여 주로 가벼운 합금이 쏟아지는 방법입니다
다이 캐스트 : 용융 금속에 압력을 가해 곰팡이에 주입하여 정밀 주물이 생성됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 보호 튜브, 래들, 스토크, 히터 튜브
알루미늄 부품의 제조 (주조)에 사용되는 부품 보호 튜브는 온도 측정 열 이동성을위한 보호 튜브이며, 래들은 용융 금속을 퍼 내고 운반하는 용기이며, 스토크는 용해 탱크와 곰팡이 사이의 통로이며 히터 튜브는 용융을위한 가열원이며,이 부품은 최근 세라마 화되고 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 지르코니아
ZRO2그것은 온도 범위에서 발생하는 결정 변환을 특징으로하며,이 변형으로 대량 팽창이 발생합니다 y2O3(yttria)의 여러 몰을 추가하고 결정 구조에 용해시키는 것이 효과적인 것으로 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ Spinel
복합 산화물 세라믹 유형 mgo-sio2-al2O3로 구성됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ PA (Pascal)
압력과 응력 단위 그것은 제곱 미터당 하나의 뉴턴 힘에 의해 적용되는 압력 또는 응력으로 정의됩니다 MPA (megapascal)는 백만 pa입니다 700 MPa의 강도는 재료가 스트레스를 받고 제곱 밀리미터 당 약 70 kgf의 하중으로 부러 졌음을 의미합니다[참조로 돌아 가기]


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