저항을 이용한 급속가열수단을 구비한 소성가공장치 document_id A220623112264

본 발명은 금속분말을 압연하여 저밀도판재를 성형하고, 저밀도판재에 급속가열수단의 저항 및 압력을 제공하여 가열 및 압연함으로써 열간압연이 가능하도록 한 저항을 이용한 급속가열수단을 구비한 소성가공장치에 관한 것이다. 일반적으로 금속소재의 경우 고온으로 가열하게 되면 소성가공을 위한 유동응력이 낮아지게 되어 성형이 용이하게 된다. 그러나, 금속소재 중에서 고온강도가 높고 고온에서 대기와의 반응성이 큰 소재의 경우 열간성형 방법을 쉽게 적용하기 어렵다. 이 경우 대부분 소재자체의 대기와의 반응을 줄이기 위한 다양한 방법이 소개되어 이용되고 있는 데, 전통적인 방법은 아래와 같다. 첫째 방법은 비교적 표면산화가 일어나지 않는 금속소재로 외부를 얇은 이종의 금속판재 등으로 포장하고, 내부를 진공으로 만든 후 밀폐한 후 열간압연 등을 수행하고, 마무리 공정으로 표면 포장재를 기계적 혹은 화학적 방법을 이용하여 제거하는 방법이다. 즉, US Patent 4,917,858에서는 Ti와 Al 분말을 이용하여 TiAl을 제조하기 위해 정량된 분말소재를 캔에 넣고 열간 혹은 냉간상태에서 압연한 후 외부의 캔소재를 제거하는 방법을 소개하고 있다. 그러나, 이 방법에 의하면 외부 피복재가 반드시 필요하고, 가공 후에는 외부 피복재를 다시 제거해야하는 어려움이 있으며, 외부피복재로 인해 치수제어에도 어려움이 있다. 둘째 방법은 열간성형하기 전에 성형재 표면에 합금의 표면에 유리섬유 등 산화방지제를 도장하고 열간성형하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법에서는 표면산화 방지 효과가 완벽하지 않아 도장된 산화방지층이 성형중 제거 혹은 파손되며 연속성형중 표면이 고온에서 대기에 노출되어 표면산화가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 별도의 코팅 공정을 통해 표면에 균일한 코팅층을 형성시키고 압연 후에는 코팅층을 제거하기 위한 후공정이 요구되며, 앞서 설명한 metal packing법과 비교하면 산화방지 효과는 떨어지는 문제점이 있다. 마지막으로, 소성가공 분위기 자체를 진공 혹은 불활성 분위기로 하여 판재를 성형하는 방법이다. 이러한 방법은 국제특허 공개번호 WO08/122075에 게시되어 있으며, 보다 상세히 살펴보면, 대기중에서 분말압연한 분말파우더 스트립을 알곤분위기에서 유도가열한 후 고온에서 열간압연하여 고밀도 판재를 제조하는 방법이다. 그러나 이러한 방법에서 사용되는 유도 가열은 열효율이 상대적으로 낮고, 자체 만으로는 이론밀도를 얻기가 어렵다. 즉, 원천적으로 strip 자체 내에 존재하는 기포를 제거할 수 있는 방법이 없어 초기에 형성된 분말입자 사이의 폐기공에 의해서 형성된 공동부위가 후공정 후에도 그대로 남아있고 이를 후공정에 의해서 압착한다 하더라도 closed pore 형태로 존재하는 공동에 의해서 최종 판재의 특성은 떨어지게 된다. 한편, 금속분말 소재를 이용하여 판재, 봉재, 형재를 압연하고자 할 때 금속분말이 고온에서 대기와의 반응성이 큰 금속 Ti, Zr, Nb, Mo 등이라면, 전술한 다양한 방법으로 성형하더라도 표면의 산화를 방지하는데 어려움이 있으며, 다수 공정이 요구됨에 따라 연속 성형이 불가능한 문제점이 있다.