스테인리스 스틸 파우더 만드는 방법

산업 분야에서 스테인리스 분말 생산의 핵심 기술은 단 하나의 키워드, 즉 분무화입니다.

간단히 말해, 고압 가스(가스 분무, 구형 분말 생산에 사용) 또는 고압 물(물 분무, 불규칙한 분말 생산에 사용)을 매체로 사용하여 용융된 강철을 분사하고 금속 흐름을 미세한 방울로 분쇄한 다음 냉각하여 분말로 응고시키는 것입니다. 물론 초순수 구형 분말을 만드는 데 특별히 사용되는 플라즈마 회전 전극(PREP)과 같은 보다 구체적인 공정도 있습니다. 이러한 공정을 설계할 때 목표는 매우 분명합니다. 3D 프린팅(적층 제조) 또는 소결 공정에 원료를 제공하는 것입니다.

주요 산업 분무 방법

스테인리스 분말을 만드는 방법을 제대로 이해하려면 특정 분무 기술을 구분해야 합니다. 공정 선택에 따라 분말의 형태와 순도가 직접 결정되며, 이는 궁극적으로 적층 제조 또는 기존 소결에 적합한지 여부를 결정합니다.

가스 분무

이것은 현재 고품질 파우더를 생산하는 주류 방법이며, 제가 매일 가장 많이 접하는 공정이기도 합니다.

공정: 스테인리스 스틸 원재료는 먼저 유도 용광로에서 녹습니다. 용융 금속이 특수 노즐을 통과하면서 불활성 가스(보통 질소 또는 아르곤)의 고속 흐름과 만나게 됩니다. 가스의 운동 에너지가 금속 흐름에 부딪혀 금속을 미세한 물방울로 잘게 부숴버립니다.

요점 왜 그렇게 중요한가요? 물방울은 불활성 분위기에서 냉각되기 때문에 응고되기 전에 완벽한 구형으로 수축할 수 있는 충분한 시간을 갖습니다. 또한 불활성 가스의 보호는 산화를 효과적으로 방지하여 낮은 산소 함량을 제어하는 데 필수적입니다.

응용 분야: 구형 분말은 유동성이 뛰어나 적층 제조(AM) 및 금속 사출 성형(MIM)의 업계 표준으로 사용됩니다.

물 분무

물 분무의 논리는 기체 분무의 논리와 비슷하지만 매체를 변경하면 매우 다른 결과가 나옵니다.

프로세스: 가스 대신 고압 물총을 사용하여 스테인리스 스틸 흐름에 충격을 가합니다. 물의 비열 용량은 가스보다 훨씬 크기 때문에 용융된 물방울이 물에 닿는 순간 순간적으로 "급냉"됩니다.

결과: 이 극단적인 냉각으로 인해 물방울이 공 모양으로 줄어들기에는 너무 늦어 결국 불규칙한 모양의 입자를 형성하게 됩니다. 물과 접촉하면 산소 함량이 약간 높아질 수 있지만 이 방법의 생산 효율은 매우 높으며 보행량에 적합합니다.

적용 분야: 불규칙한 분말은 압착 시 우수한 연동 특성을 가지므로 비용에 민감한 기존의 '프레스 소결' 공정에서 가장 먼저 선택됩니다.

플라즈마 회전 전극 방식(PREP)

고객이 청결에 대한 극단적인 요구 사항이 있는 경우 일반 분무만으로는 충분하지 않습니다. 이때는 PREP에 따라 다릅니다.

프로세스: 표준 분무 용융강과 달리 PREP은 단단한 스테인리스 스틸 막대를 전극으로 사용합니다. 플라즈마 건이 회전봉의 끝을 녹이고, 봉이 고속으로 회전하면서 원심력이 용융 방울을 표면에서 떨어뜨립니다.

결과: 전체 공정 동안 금속이 세라믹 도가니나 가이드 노즐에 닿지 않아 세라믹 내포물의 위험이 완전히 제거되었습니다. 그 결과 매우 순도 높은 구형의 파우더가 탄생했습니다.

적용 분야: 이 고급 파우더는 일반적으로 재료 고장이 절대 허용되지 않는 중요한 고성능 부품에 사용됩니다.

단계별 워크플로

가스가 되었든 물이 되었든 스테인리스 분말의 산업 생산의 기본 논리는 동일합니다. 합금 원료에서 완제품에 이르기까지 다음 순서를 엄격하게 따라야 합니다:

1단계: 녹이기

이 모든 것은 용광로, 보통 인덕션 퍼니스에서 시작됩니다. 스테인리스강 합금은 용융 상태로 가열됩니다. 온도 제어는 매우 중요하며, 분무 단계에서 후속 금속 흐름의 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.

2단계: 원자화

이것이 핵심 변환 단계입니다. 금속 스트림은 분무 챔버에 부어져 분무 매체를 만납니다. 고압 가스인 경우 유체는 공 모양으로 부서지고, 고속 물 흐름인 경우 유체는 불규칙한 모양으로 부서집니다.

3단계: 고형화

금속 스트림은 물방울로 분해된 후 응고되어야 합니다. 에어로졸화에서는 물방울이 거대한 분무 타워에 떨어지면서 응고되고, 물 분무에서는 물과 접촉하는 순간 냉각이 거의 즉각적으로 이루어집니다.

4단계: 수집 및 사후 처리

마지막 단계는 가루를 수확하는 것입니다.

탈수 및 건조: 물 분무 분말의 경우, 이 단계는 녹을 방지하기 위해 수분을 빠르게 제거해야 합니다.

체질: 파우더를 체에 통과시켜 입자 크기에 따라 분류합니다. 이 단계가 제대로 수행되지 않으면 제품이 3D 프린팅 또는 소결의 특정 사양을 충족하는지 여부에 직접적인 영향을 미칩니다.

작성자： 데이비드 첸

저는 분말 야금을 전문으로 하는 선임 재료 엔지니어입니다. 산업용 분무에 중점을 두고 다음과 같은 인사이트를 공유합니다. 스테인리스 스틸 파우더 만드는 방법 가스, 물, PREP 기술을 사용하여 적층 제조 애플리케이션을 위한 고순도를 보장합니다.