WO2014017675A1 - 금속폼 스택의 제조방법 - Google Patents

금속폼 스택의 제조방법 Download PDF

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장명준
배정석
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김기영
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a metal foam stack, and more particularly, to manufacture a metal foam stack by stacking a metal foam sheet in a block shape so that the metal foam stack can be manufactured to a desired thickness without breaking pore structure. It is about a method.
  • metal foam refers to a porous metal having many bubbles in the metal material.
  • the metal foam is classified into an open cell type or a closed cell type according to the shape of bubbles contained therein.
  • Open cells have bubbles in an interconnected shape that facilitate the passage of gas or fluid along these bubbles.
  • closed cells bubbles are not connected to each other and exist independently, so that gas or fluid cannot be easily passed.
  • the structure is similar to the bone of the human body, and thus the structure is stable, and it can be used for various purposes because of the physical feature that the surface area per unit volume is extremely large and lightweight.
  • Such metal foams are used in various industrial fields such as battery electrodes, fuel cell parts, filters for soot filtration devices, pollution control devices, catalyst supports, and audio parts.
  • the present invention is to provide a method of manufacturing a metal foam stack by stacking the metal foam sheet in a block shape to be able to manufacture the metal foam stack to a desired thickness without breaking the pore structure.
  • Forming a metal foam stack by stacking the metal foam sheets in a block shape
  • a method of manufacturing a metal foam stack comprising a heat treatment step of heat-treating the metal foam stack for firm attachment between the metal foam sheets.
  • the slurry comprises a powder and a binder
  • the powder may comprise at least 15 wt% nickel (Ni) or at least 20 wt% chromium (Cr) as alloy powder.
  • the slurry is applied to the entire metal foam sheet when the stack of the metal foam stack,
  • the slurry may be directly applied to the metal foam sheet, or a powder may be applied after a binder is applied.
  • the metal foam sheet may be made of at least one selected from Ni-based metal foam, Fe-based metal foam, and Cu-based metal foam.
  • the pressing force applying step may include a plate arrangement step of disposing a plate on the upper surface of the metal foam sheet located at the top of the metal foam stack;
  • the pressing force removing step may include a loading member removing step of removing a loading member disposed on the plate;
  • It may include a plate removal step of removing the plate disposed on the upper surface of the metal foam sheet located on the top of the metal foam stack.
  • the plate may be made of a material of low reactivity molybdenum or titanium.
  • the heat treatment step may include a debinding step of removing a binder component from the metal foam stack;
  • It may include a sintering step of sintering the metal foam stack to be uniformly attached in the entire thickness range of the metal foam sheet.
  • the debinding step may be performed for 1 to 2 hours while maintaining 500 to 600 ° C.
  • the sintering step may be performed for 1 to 2 hours while maintaining 1100 to 1300 ° C.
  • a method of manufacturing a metal foam stack may be provided that includes applying a pressing force and a heat treatment step of heat treating the metal foam stack for firm attachment between the metal foam sheets while applying a pressing force of a predetermined size to the metal foam stack.
  • the metal foam sheet may be made of at least one selected from Ni-based metal foam, Fe-based metal foam, and Cu-based metal foam.
  • the slurry comprises a powder and a binder
  • the powder may comprise at least 15 wt% nickel (Ni) or at least 20 wt% chromium (Cr) as alloy powder.
  • the slurry is applied to the entire metal foam sheet when the stack of the metal foam stack,
  • the slurry may be directly applied to the metal foam sheet, or a powder may be applied after a binder is applied.
  • the pressing force application and heat treatment step may include a plate arrangement step of disposing a plate on the upper surface of the metal foam sheet located at the top of the metal foam stack;
  • the pressing force removing step may include a loading member removing step of removing a loading member disposed on the plate;
  • It may include a plate removal step of removing the plate disposed on the upper surface of the metal foam sheet located on the top of the metal foam stack.
  • the plate may be made of a material of low reactivity molybdenum or titanium.
  • the pressing force applying and heat treatment step may include a debinding step of removing the binder component from the metal foam stack while performing the loading member arrangement step, and the metal foam to be uniformly attached in the entire thickness range of the metal foam sheet. And a sintering step of sintering the stack.
  • the debinding step may be performed for 1 to 2 hours while maintaining 500 to 600 ° C.
  • the sintering step may be performed for 1 to 2 hours while maintaining 1100 to 1300 ° C.
  • the metal foam stack can be manufactured to a desired thickness without breaking the pore structure.
  • FIG. 1 is a configuration diagram according to a method of manufacturing a metal foam stack according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram according to a method of manufacturing a metal foam stack according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram according to a method of manufacturing a metal foam stack according to a first embodiment of the present invention.
  • a method of manufacturing a metal foam stack according to a first embodiment of the present invention includes preparing a metal foam sheet (S10) for preparing a plurality of metal foam sheets having a predetermined size and shape;
  • Slurry coating step (S20) for applying a slurry on the surface of the metal foam sheet
  • After performing the pressing force removing step (S50) may include a heat treatment step (S60) for heat-treating the metal foam stack for firm attachment between the metal foam sheet.
  • the metal foam prepares a conductive porous body by depositing titanium or titanium alloy on the surface of the organic porous body by electroplating, and passes the metal electroplating solution through the conductive porous body to electroplat the metal on the surface of the conductive porous body, Heat-treating the plated conductive porous body to remove the organic porous component.
  • the manufacturing method of such a metal foam is general and its detailed description will be omitted.
  • the metal foam sheet may be made of at least one selected from a pure foam (pure foam), such as Ni-based metal foam, Fe-based metal foam, Cu-based metal foam.
  • a pure foam such as Ni-based metal foam, Fe-based metal foam, Cu-based metal foam.
  • the metal foam sheet is a sheet-shaped metal foam cut to a predetermined size, may be formed in a rectangular shape, but is not limited to this may be formed in various shapes.
  • the organic porous body of the metal foam may use a polyurethane
  • the metal foam sheet may be formed to a thickness of up to 5mm, particularly preferably formed of a thickness of 1.6mm ⁇ 3.0mm.
  • the slurry applying step (S20) when the slurry is laminated in the metal foam stack forming step (S30), the slurry may be applied to the contact surface of the metal foam sheet and the metal foam sheet.
  • the slurry may be applied to the entire metal foam sheet or may be applied as the metal foam sheet is immersed in the slurry.
  • the slurry may include a liquid, powder and a binder (binder).
  • the powder may comprise at least 15 wt% nickel (Ni) or at least 20 wt% chromium (Cr) as alloy powder.
  • the powder may include, for example, 20 wt% nickel (Ni), 35 wt% iron (Fe), 35 wt% chromium (Cr), and 10 wt% aluminum (Al).
  • the method of applying the slurry to the metal foam sheet includes a method of directly applying the slurry to the metal foam sheet, and a separation coating method of applying powder to the entire metal foam sheet after applying a binder to the entire metal foam sheet. It may include.
  • the powder and the binder of the slurry may be mixed by a mixer, and at this time, a liquid such as water may be used for easy mixing of the powder and the binder.
  • the powder contained in the slurry not only ensures good bonding between the metal foam sheet and the metal foam sheet, but can also be used for alloying.
  • the metal foam stack may be formed by, for example, stacking two or more metal foam sheets having a rectangular shape in a block shape.
  • It may include a loading member arrangement step (S42) for placing the loading member on the plate so as to load the whole section of the plate.
  • the plate may be made of a material such as molybdenum or titanium having low reactivity.
  • the loading member may include, for example, 3 to 4 g / cm of the metal foam stack so that the thickness of the metal foam stack can be reduced within a range of 5 to 10% when the metal foam stack is pressed in the pressing force applying step (S40). It is preferable to pressurize at the pressure of 2 .
  • the weight of the loading member is formed in a predetermined size, it may be variously changed according to the compression ratio of the metal foam stack.
  • It may include a plate removing step (S52) for removing the plate disposed on the upper surface of the metal foam sheet located on the top of the metal foam stack.
  • the heat treatment step (S60) includes a debinding step (S61) of removing the binder component from the metal foam stack;
  • It may include a sintering step (S62) for sintering the metal foam stack to be uniformly attached in the full thickness range of the metal foam sheet.
  • the debinding step (S61) may be performed for about 1 to 2 hours while maintaining about 500 to 600 ° C. to completely remove the binder component from the metal foam stack.
  • the sintering step (S62) may be performed for about 1 to 2 hours while maintaining about 1200 ⁇ 1300 °C to have a uniform thickness in the entire thickness range of the metal foam sheet.
  • FIG. 1 a process of a method of manufacturing a metal foam stack according to a first embodiment of the present invention will be described.
  • the slurry is applied to the surfaces of the metal foam sheet to be in contact with each other during the lamination of the five metal foam sheet (S20).
  • a method of applying the slurry a separate coating method of applying powder after applying a binder to the metal foam sheet will be described as an example.
  • the powder is applied to the entire metal foam sheet, and the binder is applied to the entire metal foam sheet which is located at the bottom when the metal foam sheet is laminated.
  • the powder is applied to the entire metal foam sheet, and the binder is applied to the entire metal foam sheet, which is located at the middle part of the metal foam sheet, and then the powder is applied to the entire metal foam sheet.
  • the metal foam sheet coated with the binder and powder is laminated in a block shape to form a metal foam stack (S30), wherein the metal foam sheet and the metal foam sheet are adhered by a binder applied to the contact surface. .
  • the pressing member is disposed on the upper surface of the metal foam sheet located at the top of the metal foam stack (S41), and the loading member is disposed on the upper surface of the pressing member at regular intervals (S42).
  • the metal foam stack is pressed by the loading member, for example, at a pressure of 4 g / cm 2 , so that the thickness of the metal foam stack is reduced to 10% range.
  • the loading member is removed from the plate (S51), the plate is removed from the metal foam sheet (S52), and the pressing force applied to the metal foam stack is removed, and then the metal foam stack is about 500 to 600 ° C.
  • Debinding step (S51) is performed for about 1 to 2 hours while maintaining, to completely remove the binder component from the metal foam stack.
  • FIG. 2 is a configuration diagram according to a method of manufacturing a metal foam stack according to a second embodiment of the present invention.
  • the method of manufacturing the metal foam stack according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment except for the matters specifically described below, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the manufacturing method of the metal foam stack according to the second embodiment of the present invention after performing the metal foam stack forming step (S30), while applying a pressing force of a predetermined size to the metal foam stack to ensure a firm adhesion between the metal foam sheet
  • a pressing force of a predetermined size to ensure a firm adhesion between the metal foam sheet
  • a heat treatment step S70
  • the pressing force application and heat treatment step (S70) may include a pressing force removing step (S80) for removing the pressing force applied to the metal foam stack.
  • the pressing force application and heat treatment step (S70) is a plate arrangement step (S71) for placing a plate on the upper surface of the metal foam sheet located on the top of the metal foam stack;
  • Debinding step (S73) for removing the binder component from the metal foam stack while performing the loading member arrangement step (S72), and the metal foam stack to be uniformly attached in the entire thickness range of the metal foam sheet Sintering step (S74) may be included.
  • the plate may be made of a material such as molybdenum or titanium having low reactivity.
  • the loading member has a weight of a predetermined size, so that the thickness of the metal foam stack to be reduced within the 5 ⁇ 10% range when pressing the metal foam stack in the pressing force application and heat treatment step (S70) It is preferable to press the foam stack to a pressure of, for example, 3 to 4 g / cm 2 .
  • the debinding step S73 may be performed for about 1 to 2 hours while maintaining about 500 to 600 ° C. to completely remove the binder component from the metal foam stack.
  • the sintering step (S74) may be performed for about 1 to 2 hours while maintaining about 1100 ⁇ 1300 °C to have a uniform thickness in the entire thickness range of the metal foam sheet.
  • It may include a plate removing step (S82) for removing the plate disposed on the upper surface of the metal foam sheet located on the top of the metal foam stack.
  • a powdered metal foam sheet having a pore size of 800 ⁇ m was laminated. Then, a pressing force is applied to the stacked metal foam stacks, and then released and sintered.
  • a powdered metal foam sheet having a pore size of 800 ⁇ m was laminated. Then, a pressing force is applied to the laminated metal foam stack and sintered.

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Description

금속폼 스택의 제조방법
본 발명은 금속폼 스택의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 기공 구조가 파괴되지 않으면서도 금속폼 스택을 원하는 두께로 제조할 수 있도록 한 금속폼 스택의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 금속 폼(metal foam)은 금속재료 내부에 수 많은 기포를 가진 다공질(porous) 금속을 지칭한다.
이러한 금속 폼은 내부에 포함된 기포의 형상에 따라 개방형 셀(open cell type) 또는 폐쇄형 셀(closed cell type)로 구분된다. 개방형 셀은 기포들이 상호 연결된 형상으로 존재하여 이 기포들을 따라 기체나 유체의 통과가 용이하다. 반면 폐쇄형 셀은 기포들이 서로 연결되어 있지 않고 독립적으로 존재하여 기체나 유체의 통과가 용이하지 않다.
개방형 셀을 갖는 금속 폼의 경우 그 구조가 인체의 뼈와 유사하여 구조가 안정하며, 단위 체적당 표면적비가 극도로 크면서도 경량이라는 물리적 특징 때문에 다양한 용도로 사용될 수 있다.
이러한 금속폼은 배터리 전극, 연료전지의 부품, 매연 여과장치용 필터, 오염제어 장치, 촉매 지지체, 오디오 부품과 같은 다양한 산업분야에 사용되고 있다.
그러나, 종래에는 금속폼 스택을 제조하기 위하여 금속폼과 금속폼을 단순히 적층한 후 소결 프로세서를 행하기 때문에, 제조된 금속폼 스택의 가운데 부분과 측면 부분에서 수축이 심하게 발생되므로, 기공 구조가 파괴될 뿐만 아니라 원하는 두께의 금속폼 스택의 제조가 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명은 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 기공 구조가 파괴되지 않으면서도 금속폼 스택을 원하는 두께로 제조할 수 있도록 한 금속폼 스택의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일정한 크기와 형상을 갖는 복수개의 금속폼 시트를 준비하는 금속폼 시트 준비 단계;
상기 금속폼 시트의 표면에 슬러리를 도포하는 슬러리 도포 단계;
상기 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 금속폼 스택을 형성하는 금속폼 스택 형성 단계;
상기 금속폼 스택에 일정한 크기의 가압력을 인가하는 가압력 인가 단계;
상기 가압력 인가 단계를 행한 후 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거하는 가압력 제거 단계; 및
상기 가압력 제거 단계에서 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거한 후, 상기 금속폼 시트간 견고한 부착을 위하여 상기 금속폼 스택을 열처리 하는 열처리 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법이 제공될 수 있다.
상기 슬러리는 파우더와 바인더(binder)를 포함하고,
상기 파우더는 합금 분말로서 최소한 15 중량% 이상의 니켈(Ni)을 포함하거나 또는 최소한 20 중량% 이상의 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.
상기 슬러리는 상기 금속폼 스택의 적층시 상기 금속폼 시트 전체에 도포되고,
상기 금속폼 시트에는 상기 슬러리가 직접 도포되거나, 또는 바인더가 도포된 후 파우더가 도포될 수 있다.
상기 금속폼 시트는 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, Cu계 금속폼 중 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 가압력 인가 단계는, 상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 플레이트를 배치하는 플레이트 배치 단계; 및
상기 플레이트의 전구간을 로딩할 수 있도록 상기 플레이트 위에 로딩 부재를 배치하는 로딩 부재 배치 단계를 포함할 수 있다.
상기 가압력 제거 단계는, 상기 플레이트 위에 배치된 로딩 부재를 제거하는 로딩 부재 제거 단계; 및
상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 배치된 플레이트를 제거하는 플레이트 제거 단계를 포함할 수 있다.
상기 플레이트는 반응성이 낮은 몰리브덴, 또는 티타늄의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 열처리 단계는 상기 금속폼 스택에서 바인더 성분을 제거하는 디바인딩(debinding) 단계; 및
상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일하게 부착될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 소결하는 소결 단계를 포함할 수 있다.
상기 디바인딩 단계는 500~600℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행되고, 상기 소결 단계는 1100~1300℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일정한 크기와 형상을 갖는 복수개의 금속폼 시트를 준비하는 금속폼 시트 준비 단계;
상기 금속폼 시트의 표면에 슬러리를 도포하는 슬러리 도포 단계;
상기 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 금속폼 스택을 형성하는 금속폼 스택 형성 단계; 및
상기 금속폼 스택에 일정한 크기의 가압력을 인가하면서 상기 금속폼 시트간 견고한 부착을 위하여 상기 금속폼 스택을 열처리 하는 가압력 인가 및 열처리 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법이 제공될 수 있다.
상기 가압력 인가 및 열처리 단계를 행한 후, 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거하는 가압력 제거 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속폼 시트는 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, Cu계 금속폼 중 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 슬러리는 파우더와 바인더(binder)를 포함하고,
상기 파우더는 합금 분말로서 최소한 15 중량% 이상의 니켈(Ni)을 포함하거나 또는 최소한 20 중량% 이상의 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.
상기 슬러리는 상기 금속폼 스택의 적층시 상기 금속폼 시트 전체에 도포되고,
상기 금속폼 시트에는 상기 슬러리가 직접 도포되거나, 또는 바인더가 도포된 후 파우더가 도포될 수 있다.
상기 가압력 인가 및 열처리 단계는, 상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 플레이트를 배치하는 플레이트 배치 단계; 및
상기 플레이트의 전구간을 로딩할 수 있도록 상기 플레이트 위에 로딩 부재를 배치하는 로딩 부재 배치 단계를 포함할 수 있다.
상기 가압력 제거 단계는, 상기 플레이트 위에 배치된 로딩 부재를 제거하는 로딩 부재 제거 단계; 및
상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 배치된 플레이트를 제거하는 플레이트 제거 단계를 포함할 수 있다.
상기 플레이트는 반응성이 낮은 몰리브덴, 또는 티타늄의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 가압력 인가 및 열처리 단계는, 상기 로딩 부재 배치 단계를 행하면서, 상기 금속폼 스택에서 바인더 성분을 제거하는 디바인딩 단계, 및 상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일하게 부착될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 소결하는 소결 단계를 포함할 수 있다.
상기 디바인딩 단계는 500~600℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행되고, 상기 소결 단계는 1100~1300℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 기공 구조가 파괴되지 않으면서 금속폼 스택을 원하는 두께로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법에 따른 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법에 따른 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법에 따른 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법은, 일정한 크기와 형상을 갖는 복수개의 금속폼 시트를 준비하는 금속폼 시트 준비 단계(S10);
상기 금속폼 시트의 표면에 슬러리를 도포하는 슬러리 도포 단계(S20);
상기 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 금속폼 스택을 형성하는 금속폼 스택 형성 단계(S30);
상기 금속폼 스택에 일정한 크기의 가압력을 인가하는 가압력 인가 단계(S40);
상기 가압력 인가 단계(S40)를 행한 후 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거하는 가압력 제거 단계(S50); 및
상기 가압력 제거 단계(S50)를 행한 후 상기 금속폼 시트간 견고한 부착을 위하여 상기 금속폼 스택을 열처리 하는 열처리 단계(S60)를 포함할 수 있다.
상기 금속폼은 유기 다공체의 표면에 전기도금을 이용하여 티타늄 또는 티타늄 합금을 증착시켜 전도성 다공체를 준비하고, 상기 전도성 다공체에 금속 전기도금액을 통과시켜 전도성 다공체의 표면에 금속을 전기도금하고, 금속이 도금된 상기 전도성 다공체를 열처리하여 상기 유기 다공체 성분을 제거하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다. 이러한 금속폼의 제조 방법은 일반적인 것으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 금속폼 시트는 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, Cu계 금속폼 등의 순수 폼(pure foam) 중 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 금속폼 시트는 금속폼을 시트형으로 일정한 크기로 절단한 것이며, 사각형상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 여러 가지 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속폼의 유기 다공체는 폴리우레탄을 사용할 수 있으며, 상기 금속폼 시트는 최대 5mm 이하의 두께로 형성될 수 있으며, 특히 1.6mm~3.0mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 슬러리 도포 단계(S20)에서 상기 슬러리는 상기 금속폼 스택 형성 단계(S30)에서 적층될 때, 상기 금속폼 시트와 금속폼 시트가 접촉되는 면에 도포될 수 있다.
상기 슬러리는 상기 금속폼 시트 전체에 도포하거나 또는 상기 금속폼 시트를 슬러리에 담금으로서 도포될 수 있다.
또한, 슬러리 도포 단계(S20)에서 상기 슬러리는 액체, 파우더와 바인더(binder)를 포함할 수 있다.
상기 파우더는 합금 분말로서 최소한 15 중량% 이상의 니켈(Ni)을 포함하거나 또는 최소한 20 중량% 이상의 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 상기 파우더는 일 실시예로서, 20 중량%의 니켈(Ni), 35 중량%의 철(Fe), 35 중량%의 크롬(Cr), 10 중량%의 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
상기 금속폼 시트에 슬러리를 도포하는 방법은, 상기 금속폼 시트에 슬러리를 직접 도포하는 방법과, 상기 금속폼 시트 전체에 바인더를 도포한 후 상기 금속폼 시트 전체에 파우더를 도포하는 분리 도포 방법을 포함할 수 있다.
상기 슬러리 도포 단계(S20) 이전에, 상기 슬러리의 파우더와 바인더를 믹서에 의하여 혼합합 수 있으며, 이 때, 파우더와 바인더의 용이한 혼합을 위하여 물 등과 같은 액체를 이용할 수 있다.
상기 슬러리에 포함된 파우더는 금속폼 시트와 금속폼 시트 사이의 양호한 접합을 보장할 뿐만 아니라 합금화를 위하여 사용될 수 있다.
상기 금속폼 스택 형성 단계(S30)에서 상기 금속폼 스택은, 예컨대, 사각형상을 갖는 2개 이상의 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 이루어질 수 있다.
상기 가압력 인가 단계(S40)는, 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 플레이트를 배치하는 플레이트 배치 단계(S41); 및
상기 플레이트의 전구간을 로딩할 수 있도록 상기 플레이트 위에 로딩 부재를 배치하는 로딩 부재 배치 단계(S42)를 포함할 수 있다.
상기 플레이트는 반응성이 낮은 몰리브덴, 또는 티타늄 등의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 로딩 부재는 상기 가압력 인가 단계(S40)에서 상기 금속폼 스택을 가압할 시 상기 금속폼 스택의 두께가 5~10% 범위 내에서 감소될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 예컨대, 3~4g/cm2의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 금속폼 스택의 충분한 결합 강도는 압축률이 적어도 10% 이내일 때 얻어 질 수 있다.
상기 로딩 부재의 무게는 일정한 크기로 형성하고 있지만, 상기 금속폼 스택의 압축률에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 상기 가압력 제거 단계(S50)는, 상기 플레이트 위에 배치된 로딩 부재를 제거하는 로딩 부재 제거 단계(S51); 및
상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 배치된 플레이트를 제거하는 플레이트 제거 단계(S52)를 포함할 수 있다.
상기 열처리 단계(S60)는 상기 금속폼 스택에서 바인더 성분을 제거하는 디바인딩(debinding) 단계(S61); 및
상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일하게 부착될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 소결하는 소결 단계(S62)를 포함할 수 있다.
상기 디바인딩 단계(S61)는 금속폼 스택에서 바인더 성분이 완전하게 제거될 수 있도록 약 500~600℃를 유지한 상태에서 약 1~2 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 상기 소결 단계(S62)는 상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일한 두께를 갖도록 약 1200~1300℃를 유지한 상태에서 약 1~2 시간 동안 수행될 수 있다.
이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법의 과정에 대해서 설명한다.
먼저, 일정한 크기를 갖는 사각형상의 금속폼 시트를 예컨대, 5개 준비한다(S10).
그리고, 5개의 상기 금속폼 시트 중에서 적층시 서로 접촉될 금속폼 시트의 면에 슬러리를 도포한다(S20). 여기서는, 상기 슬러리를 도포하는 방법으로서 상기 금속폼 시트에 바인더를 도포한 후 파우더를 도포하는 분리 도포 방법을 예로서 설명하기로 한다.
즉, 금속폼 시트의 적층시 최상부에 위치하는 금속폼 시트 전체에 바인더를 도포한 후 상기 금속폼 시트 전체에 파우더를 도포하고, 금속폼 시트의 적층시 최하부에 위치하는 금속폼 시트 전체에 바인더를 도포한 후 상기 금속폼 시트 전체에 파우더를 도포하고, 금속폼 시트의 적층시 중간부에 위치하는 금속폼 시트 전체에 각각 바인더를 도포한 후 상기 금속폼 시트 전체에 파우더를 도포한다.
또한, 상기와 같이 바인더와 파우더를 도포한 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 금속폼 스택을 형성하는데(S30), 이 때 금속폼 시트와 금속폼 시트는 그 접촉면에 도포된 바인더에 의하여 접착된다.
이러한 상태에서, 상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상단면에 가압 부재를 배치하고(S41), 상기 가압 부재의 상면에 일정한 간격으로 로딩 부재를 배치한다(S42).
이 때, 상기 금속폼 스택은 상기 로딩 부재에 의하여, 예컨대, 4g/cm2의 압력으로 가압되어, 상기 금속폼 스택의 두께가 10% 범위로 감소된다.
그리고, 상기 로딩 부재를 플레이트로부터 제거하고(S51), 상기 플레이트를 상기 금속폼 시트로부터 제거하여(S52), 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거한 후, 상기 금속폼 스택을 약 500~600℃를 유지한 상태에서 약 1~2 시간 동안 디바인딩 단계(S51)를 수행하여, 금속폼 스택에서 바인더 성분을 완전하게 제거한다.
또한, 상기 디바인딩 단계(S61)를 수행한 후, 상기 금속폼 스택을 약 1100~1300℃를 유지한 상태에서 약 1~2 시간 동안 소결 단계를 수행하여(S62), 상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일한 두께를 갖도록 한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법에 따른 구성도이다.
도 2을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법은, 하기에서 특히 설명하는 사항 이외에는 상기 제1 실시예와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 금속폼 스택의 제조 방법은, 상기 금속폼 스택 형성 단계(S30)를 행한 후, 상기 금속폼 스택에 일정한 크기의 가압력을 인가하면서 상기 금속폼 시트간 견고한 부착을 위하여 상기 금속폼 스택을 열처리 하는 가압력 인가 및 열처리 단계(S70)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압력 인가 및 열처리 단계(S70)를 행한 후, 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거하는 가압력 제거 단계(S80)를 포함할 수 있다.
상기 가압력 인가 및 열처리 단계(S70)는 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 플레이트를 배치하는 플레이트 배치 단계(S71);
상기 플레이트의 전구간을 로딩할 수 있도록 상기 플레이트 위에 로딩 부재를 배치하는 로딩 부재 배치 단계(S72); 및
상기 로딩 부재 배치 단계(S72)를 행하면서, 상기 금속폼 스택에서 바인더 성분을 제거하는 디바인딩 단계(S73), 및 상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일하게 부착될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 소결하는 소결 단계(S74)를 포함할 수 있다.
상기 플레이트는 반응성이 낮은 몰리브덴, 또는 티타늄 등의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 로딩 부재는 일정한 크기의 무게를 가지고 있어, 상기 가압력 인가 및 열처리 단계(S70)에서 상기 금속폼 스택을 가압할 시 상기 금속폼 스택의 두께가 5~10% 범위 내에서 감소될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 예컨대, 3~4g/cm2의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.
상기 디바인딩 단계(S73)는 금속폼 스택에서 바인더 성분이 완전하게 제거될 수 있도록 약 500~600℃를 유지한 상태에서 약 1~2 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 상기 소결 단계(S74)는 상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일한 두께를 갖도록 약 1100~1300℃를 유지한 상태에서 약 1~2 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 상기 가압력 제거 단계(S80)는, 상기 플레이트 위에 배치된 로딩 부재를 제거하는 로딩 부재 제거 단계(S81); 및
상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 배치된 플레이트를 제거하는 플레이트 제거 단계(S82)를 포함할 수 있다.
실시예 1
금속폼 스택을 제조하기 위하여 기공이 800㎛인 파우더를 바른 금속폼 시트를 적층함. 그리고, 적층된 금속폼 스택에 가압력을 인가한 후 해제하고 소결함.
가로와 세로가 30mmⅩ60mm인 5개의 금속폼 시트를 높이(h) 12.5mm부터 하기의 두께(압축률)로 각각 압축하여 3개의 금속폼 시트를 소결함.
a) h = 11.25mm(10%)
b) h = 10.0mm(20%)
c) h = 8.75mm(30%)
여기서, 금속폼 시트의 압축률이 10%~20% 사이에서, 충분한 접합 강도가 얻어질 수 있음.
컷팅 휠과 같은 기계적 컷팅 후 어떠한 층간 균열(delamination)도 발생하지 않음.
실시예 2
금속폼 스택을 제조하기 위하여 기공이 800㎛인 파우더를 바른 금속폼 시트를 적층함. 그리고, 적층된 금속폼 스택에 가압력을 인가하고 소결함.
가로와 세로가 75mmⅩ75mm인 5개의 금속폼 시트를 높이(h) 12.5mm부터 하기의 두께(압축률)와 무게(가압력)로 각각 압축하여 5개의 금속폼 시트를 소결함.
a) h = 11.25mm(10%), 250g(p=4.44 g/cm2)
b) h = 10.0mm(20%), 250g(p=4.44 g/cm2)
c) h = 8.75mm(30%), 250g(p=4.44 g/cm2)
d) h = 10.0mm(20%), 100g(p=1.78 g/cm2)
e) h = 10.0mm(20%), 50g(p=0.89 g/cm2)
여기서, 적어도 10%의 금속폼 시트의 압축률에서, 충분한 접합 강도가 얻어질 수 있음.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (19)

  1. 일정한 크기와 형상을 갖는 복수개의 금속폼 시트를 준비하는 금속폼 시트 준비 단계;
    상기 금속폼 시트의 표면에 슬러리를 도포하는 슬러리 도포 단계;
    상기 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 금속폼 스택을 형성하는 금속폼 스택 형성 단계;
    상기 금속폼 스택에 일정한 크기의 가압력을 인가하는 가압력 인가 단계;
    상기 가압력 인가 단계를 행한 후 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거하는 가압력 제거 단계; 및
    상기 가압력 제거 단계에서 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거한 후, 상기 금속폼 시트간 견고한 부착을 위하여 상기 금속폼 스택을 열처리 하는 열처리 단계
    를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리는 파우더와 바인더(binder)를 포함하고,
    상기 파우더는 합금 분말로서 최소한 15 중량% 이상의 니켈(Ni)을 포함하거나 또는 최소한 20 중량% 이상의 크롬(Cr)을 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬러리는 상기 금속폼 스택의 적층시 상기 금속폼 시트 전체에 도포되고,
    상기 금속폼 시트에는 상기 슬러리가 직접 도포되거나, 또는 바인더가 도포된 후 파우더가 도포되는 금속폼 스택의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속폼 시트는 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, Cu계 금속폼 중 선택된 적어도 하나로 이루어지는 금속폼 스택의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가압력 인가 단계는, 상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 플레이트를 배치하는 플레이트 배치 단계; 및
    상기 플레이트의 전구간을 로딩할 수 있도록 상기 플레이트 위에 로딩 부재를 배치하는 로딩 부재 배치 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가압력 제거 단계는, 상기 플레이트 위에 배치된 로딩 부재를 제거하는 로딩 부재 제거 단계; 및
    상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 배치된 플레이트를 제거하는 플레이트 제거 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 플레이트는 반응성이 낮은 몰리브덴, 또는 티타늄의 재질로 이루어지는 금속폼 스택의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 상기 금속폼 스택에서 바인더 성분을 제거하는 디바인딩(debinding) 단계; 및
    상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일하게 부착될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 소결하는 소결 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디바인딩 단계는 500~600℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행되고,
    상기 소결 단계는 1100~1300℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행되는 금속폼 스택의 제조 방법.
  10. 일정한 크기와 형상을 갖는 복수개의 금속폼 시트를 준비하는 금속폼 시트 준비 단계;
    상기 금속폼 시트의 표면에 슬러리를 도포하는 슬러리 도포 단계;
    상기 금속폼 시트를 블록형으로 적층하여 금속폼 스택을 형성하는 금속폼 스택 형성 단계; 및
    상기 금속폼 스택에 일정한 크기의 가압력을 인가하면서 상기 금속폼 시트간 견고한 부착을 위하여 상기 금속폼 스택을 열처리 하는 가압력 인가 및 열처리 단계
    를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압력 인가 및 열처리 단계를 행한 후, 상기 금속폼 스택에 인가한 가압력을 제거하는 가압력 제거 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 금속폼 시트는 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, Cu계 금속폼 중 선택된 적어도 하나로 이루어지는 금속폼 스택의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 슬러리는 파우더와 바인더(binder)를 포함하고,
    상기 파우더는 합금 분말로서 최소한 15 중량% 이상의 니켈(Ni)을 포함하거나 또는 최소한 20 중량% 이상의 크롬(Cr)을 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬러리는 상기 금속폼 스택의 적층시 상기 금속폼 시트 전체에 도포되고,
    상기 금속폼 시트에는 상기 슬러리가 직접 도포되거나, 또는 바인더가 도포된 후 파우더가 도포되는 금속폼 스택의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 가압력 인가 및 열처리 단계는, 상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 플레이트를 배치하는 플레이트 배치 단계; 및
    상기 플레이트의 전구간을 로딩할 수 있도록 상기 플레이트 위에 로딩 부재를 배치하는 로딩 부재 배치 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가압력 제거 단계는, 상기 플레이트 위에 배치된 로딩 부재를 제거하는 로딩 부재 제거 단계; 및
    상기 금속폼 스택 중 최상부에 위치한 금속폼 시트의 상면에 배치된 플레이트를 제거하는 플레이트 제거 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 플레이트는 반응성이 낮은 몰리브덴, 또는 티타늄의 재질로 이루어지는 금속폼 스택의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 가압력 인가 및 열처리 단계는, 상기 로딩 부재 배치 단계를 행하면서, 상기 금속폼 스택에서 바인더 성분을 제거하는 디바인딩 단계, 및 상기 금속폼 시트의 전 두께 범위에서 균일하게 부착될 수 있도록 상기 금속폼 스택을 소결하는 소결 단계를 포함하는 금속폼 스택의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 디바인딩 단계는 500~600℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행되고, 상기 소결 단계는 1200~1300℃를 유지한 상태에서 1~2 시간 동안 수행되는 금속폼 스택의 제조 방법.
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