철분 가루 은 자기적 특성, 높은 강도, 연성 및 다양한 분말 크기로 인해 다양한 산업 및 상업적 용도로 사용되는 다목적 철 소재입니다. 이 가이드에서는 철 분말의 다양한 유형, 사양, 제조 방법, 용도, 가격, 비교 및 자주 묻는 질문에 대해 자세히 설명합니다.
철분 개요
철 분말은 일반적으로 크기가 500마이크론 미만인 철 금속의 미세한 알갱이를 말합니다. 높은 투자율을 나타내며 실리콘, 니켈, 몰리브덴 또는 구리와 같은 소량의 합금 원소를 함유하여 자기적 또는 구조적 특성을 변경하는 경우가 많습니다.
철 분말을 산업 전반에 걸쳐 유용하게 만드는 주요 속성:
- 고순도 철분 함량(98%)
- 제어된 파우더 형태 및 입자 크기
- 전기 저항 값의 범위
- 조정 가능한 자기 특성
- 우수한 가공성 및 압축성
- 기계적 강도를 조정하는 기능
- 상업적 대량 구매 가능
- 고철보다 낮은 제작 비용
- 스크랩/폐 분말의 재활용 가능성
전 세계 수요가 연간 800킬로톤에 이를 것으로 예상되는 가운데, 자동차, 전기 및 납땜 산업 분야에서 철 분말의 생산량과 종류가 계속 증가하고 있습니다.
철분 성분의 종류
철분 분말은 일반적으로 성분, 제조 공정, 입자 모양, 분말 크기 및 분말 밀도에 따라 분류됩니다:
표 1: 철분 성분의 주요 유형
| 유형 | 설명 |
|---|---|
| 카보닐 철 | 철 펜타카보닐 분해를 통해 생산되는 초미세 고순도 분말 |
| 물 분무 | 노즐을 통해 펌핑된 용철을 분무하여 불규칙한 모양으로 제작됩니다. |
| 전해질 | 수용성 철염 용액에서 음극에 증착됨 |
| 철분 감소 | 400-700°C에서 H2/CO 환원을 통해 밀 스케일에서 생산됩니다. |
| Annealed | 전해질/물 분무 분말을 어닐링하여 생성된 부드러운 분말 |
| 합금 | 분말 특성을 변경하기 위해 Si, Al, Cu, Mo를 소량 첨가합니다. |
| 절연 다리미 | 무기 절연 층으로 코팅된 각 입자 |
| 샌드 아이언 | 주철을 분쇄/밀링하여 만든 불규칙한 덩어리 |
모양: 주로 구형, 수지상, 세분화되고 불규칙한 덩어리 입자가 보입니다.
크기: 10마이크론에서 1밀리미터 사이; 작을수록 비용이 많이 듭니다.
겉보기 밀도가볍게 포장한 경우 2g/cc, 프레스 압축 분말의 경우 최대 4g/cc.
조성 외에도 분말 생산 방법과 어닐링, 코팅 또는 윤활제 첨가 등의 후처리에 따라 특성이 결정됩니다.
주요 특성 및 속성 철분 가루
시중에서 판매되는 철 분말은 다양한 물리적, 화학적, 전기적, 자기적 특성을 나타냅니다:
표 2: 철분 특성 및 시험 측정 방법
| 속성 | 일반적인 값 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 화학 성분 | 98% Fe, 0.8% O2, 0.1% N2, 0.1% C | 연소 분석, XRF |
| 겉보기 밀도 | 2-4 gr/cc | 홀 유량계 |
| 탭 밀도 | 최대 6.5g/cc | 바인딩 분수 |
| 흐름 속도 | 응집력은 중력 하에서 분말 흐름에 영향을 미칩니다. | 홀 유량계 |
| 압축성 | 일반적으로 35-65%의 녹색 압축 | 프레스 도구 테스트 |
| 수소 손실 | 어닐링에서 150ppm 미만 | 불활성 가스 융합 방법 |
| 투과성 | 어닐링 철의 경우 70-150 | 히스테리시스 그래프 테스트 |
| 저항률 | 10-18 μOhm-cm; 합금으로 인해 감소합니다. | 네 가지 프로브 방법 |
| 손실 계수 | 10kHz에서 15kW/m3 미만 | 히스테리시스 그래프 |
| 경도 | 최대 90 HRB 포스트 소결 | 로크웰 경도 |
산업용으로의 적합성을 결정하는 주요 요소:
- 흐름 특성
- 밀도 일관성
- 자기 전위
- 제작 편의성
- 순도 수준
- 입자 크기 분포
철 분말 생산 공정
다양한 등급의 철 분말을 생성하는 주요 제조 경로는 다음과 같습니다:
표 3: 주요 철분 생산 공정 개요
| 방법 | 설명 | 일반적인 출력 |
|---|---|---|
| 가스 분무 | 질소/아르곤 제트에 의해 분해되는 용철 흐름 | 미세한 구형 분말 |
| 물 분무 | 고압의 물은 철 용융물을 과립으로 분해합니다. | 불규칙한 수지상 분말 |
| 전기 분해 | 음극에 도금된 수용액의 철 이온 | 가벼운 해면질 침전물 |
| 카보닐 분해 | 철 펜타카보닐의 열 균열 | 초미립자 고순도 분말 |
| 기계적 분쇄 | 주철/선철 파쇄 및 연삭 | 큰 알갱이 크기의 분말 |
| 수소 감축 | 수소 분위기에서 환원된 산화철 분말 | 다공성 저밀도 파우더 |
| 전기 증착 | 용해성 양극에서 음극으로 철을 전기 도금하기 | 고밀착 파우더 |
어닐링, 분쇄, 분류, 코팅 및 윤활과 같은 포스트 프로덕션 2차 공정은 입자 크기, 모양, 밀도 및 흐름 특성과 같은 분말 특성을 추가로 수정할 수 있습니다.
표 4: 철분 제조 장비 및 시스템 공급업체
| 회사 | 오퍼링 |
|---|---|
| BASF | 가스 분무 장비 |
| 샌드빅 오스프리 | 물 분무 턴키 시스템 |
| 이탈프로세스 | 수소 환원 장치 |
| ECKA 과립 | 어닐링, 파쇄, 분류 |
| 호가나스 | 완벽한 파우더 생산 솔루션 |
| Kastwel | 분말 처리 장비 |
가스, 물, 수소 기반 환원 플랜트의 생산 용량은 시간당 200-2000kg이 일반적입니다.
철분 가루의 응용 및 용도
철 분말의 주요 산업 응용 분야 및 상업적 용도는 다음과 같습니다:
표 5: 철분 분말의 주요 응용 분야
| 산업 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 자동차 | 분말 금속 기어, 엔진 베어링, 오일 펌프 부품, 브레이크 패드, 마찰 부품 |
| 전기 | 페라이트, 인덕터, 전자기 차폐, 접점 |
| 건설 | 금속 기판 위 마감용 파우더 코팅 공급 원료 |
| 제조 | 복잡한 그물 모양 부품의 분말 사출 성형 |
| 필터링 | 비소, 크롬 오염 물질 제거를 위한 철 매체를 사용한 수처리 |
| 인쇄 | 복사기, 레이저 프린터용 토너 분말 |
| 용접 | 열을 발생시키는 발열 용접 플럭스 혼합물의 바인더 |
| 야금학 | 소결강에 철 분말을 첨가하여 기계적 특성 향상 |
| 화학 | 촉매 및 안료 소스로 사용 |
| 윤활유 | 브레이크 오일, 변속기 오일의 마찰 제어 첨가제 |
| 전자레인지 | 전자파 흡수를 위한 철 손실 소재 |
이 중 분말 야금과 마찰 부품 제조는 현재 철 분말 소비의 50% 이상을 차지합니다.
철분 사양
철분 분말은 입자 크기, 모양, 밀도 및 조성에 따라 정의된 다양한 표준 등급으로 시판되고 있습니다:
표 6: 사용 가능한 철 분말 등급의 일반적인 사양
| 속성 | 범위 |
|---|---|
| 크기 범위(미크론) | 10 ~ 500 |
| 모양 | 구형, 과립형, 수지상세포 |
| 합금 원소 | Cu: 1-4%, Mo: 0.2-5%, Si: 0.1-6% |
| 겉보기 밀도(g/cc) | 2-4.5 |
| 탭 밀도(g/cc) | 최대 6.5 |
| 최소 철분 분석 | 98% |
| 최대 산소 | 0.8% |
| 최대 질소 | 0.1% |
| 수분 함량 | 0.1 중량 % |
| 흐름 속도 | 응집력은 중력 하에서 분말 흐름에 영향을 미칩니다. |
이 외에도 침탄 및 절연 철 분말에는 고유한 용도에 맞는 특수한 하위 등급 사양이 있습니다.
철분 분말에 대한 국제 표준
전 세계적으로 거래되는 철 분말은 산업 표준에 따라 확립된 품질 매개변수를 준수합니다:
표 7: 주요 국제 철분 등급 표준
| 표준 | 정의된 주요 측면 |
|---|---|
| ISO 4491 | 홀 유량계를 사용하여 분말 유량을 경험적으로 측정하는 방법 |
| ISO 4490 | 벌크 밀도 및 탭 밀도 측정 절차 |
| ISO 4497 | 입자 크기 분포를 파악하는 체질 기술 |
| ASTM B831M | 체질을 통한 금속 분말의 입자 크기 분포에 대한 표준 테스트 방법 |
| JIS Z 2508 | 압축 및 녹색 밀도 특성을 결정하는 방법을 지정하는 일본 표준 |
| DIN 51733 | 분말 흐름 특성 평가를 위한 독일 표준 테스트 절차 |
평판이 좋은 제조업체는 ISO 9001과 같은 품질 인증과 함께 생산 중 화학적, 기능적, 물리적 특성을 검증하고 사용자 승인을 위한 완벽한 설비를 갖춘 실험실을 갖추고 있습니다.
공급업체 및 가격
주요 금속 분말 제조업체에서 생산하는 대량 상품인 철 분말의 현재 가격은 다음과 같이 다양합니다. 킬로그램당 $1.5 ~ $5 를 기반으로 합니다:
표 8: 철 분말 가격의 주요 결정 요인
| 매개변수 | 가격에 미치는 영향 |
|---|---|
| 생산 프로세스 | 가장 비싼 전해질 및 카보닐 |
| 순도 수준 | 순도가 높을수록 프리미엄 |
| 파우더 밀도 | 압축성 향상으로 용량 증가 |
| 입자 크기 | 더 미세한 분말은 더 많은 비용이 듭니다. |
| 구매 수량 | 대량 주문 시 할인 혜택 제공 |
| 제품 일관성 | 엄격한 배포 허용 오차로 인한 비용 증가 |
| 합금 원소 | 대부분의 합금 등급은 추가 비용이 발생합니다. |
| 위치 | 지역 운임 및 관세는 다음과 같은 영향을 미칩니다. |
표 9: 주요 글로벌 공급업체 및 철 분말의 일반적인 가격 범위
| 회사 | 제품 양식 | 가격 범위 |
|---|---|---|
| 호가나스 | 원자화된 물, 사전 합금 | 1.8-$3.5/kg |
| BASF | 카보닐, 전해질, 분무식 물 | 2-$4.8/kg |
| 리오 틴토 | 물 분무, 어닐링, 수소 환원 | 1.7-$3/kg |
| CNPC | 전해질, 합금 등급 | 1.5-$2.5/kg |
| JFE 스틸 | 카보닐, 합금 분무 | 2-$5/kg |
| 샌드빅 오스프리 | 가스 분무 | 3.5-$5/kg |
| AMETEK | 고급 스테인리스 스틸 피복 | 5-$7/kg |
가격은 연간 계약 물량과 보장된 사양의 폭에 따라 달라집니다. 철 분말을 조달할 때 단순히 최저 견적 가격 수준을 쫓는 것보다 품질 일관성과 인증을 우선순위로 삼으세요.
장단점 철분 가루
표 10: 철분 파우더의 장점과 한계 비교
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 경제적인 재료 및 처리 | 캐스트/가공 속성과 일치하지 않을 수 있음 |
| 그물 모양으로 쉽게 성형 | 강철 합금보다 낮은 강도 |
| 자기 투과성 범위 | 보호 마감 처리 없이 녹이 슬기 쉬움 |
| 대부분의 페라이트보다 높은 연성 | 판금 제작을 위한 제한된 성형성 |
| 재활용 가능한 스크랩 처리 | 분말 취급 시 주의해야 할 사항 |
| 프로세싱을 통한 맞춤형 균일성 | 배치 간 속성 가변성 가능 |
스프라켓이나 기어와 같은 작고 복잡한 부품의 경우 분말 야금 공정은 낮은 기계적 강도를 감안하더라도 상당한 비용 이점을 제공합니다. 그러나 대형 구조물 제작의 경우 전통적인 주조 또는 변형 가공이 더 좋습니다.
자주 묻는 질문
Q. 철분은 입자 크기에 따라 어떻게 분류되나요?
철분은 상업적으로 메시 크기에 따라 다음과 같이 분류됩니다:
- 거친 등급 &8211; 100 메쉬 크기(149 미크론) 미만
- 미세 등급 &8211; 100~400메시(37~149미크론)
- 초미세 등급 &8211; 400 메쉬 이상, 37 미크론 미만
Q. 가장 순도가 높은 철분은 어떤 등급인가요?
카보닐 및 전해철 분말을 사용하면 99.5% 이상의 순도를 얻을 수 있습니다. 분무 방식은 98%의 순도를 생성합니다.
Q. 겉보기 밀도와 탭 밀도의 차이점은 무엇인가요?
겉보기 밀도는 부드럽게 교반한 후 측정한 느슨한 패킹을 말하며, 탭 밀도는 하중이 실린 측정 실린더를 기계적으로 두드린 후 얻은 압축 증가를 나타냅니다.
Q. 유속이 철분 가루의 중요한 매개변수인 이유는 무엇인가요?
우수한 파우더 흐름은 중력에 의해 재료가 금형에 자유롭게 흘러야 하는 금속 사출 성형과 같은 부품 성형 및 야금 공정에 용이성, 일관성 및 자동화 적합성을 보장합니다.