저비용·경제적·고속 제조가 가능한 내수소취성 부품제조용 금속 3D 프린팅 기술

C09

특허명 : 내수소취화 금속부품 제조… 외 1

Metal 3D printing technology for low-cost, economical, and high-speed production of hydrogen-brittle-resistant parts

TRL5 :Pilot단계/시작품성능평가

한줄 기술 요약

금속 3D 프린팅으로 제조되는 금속부품에 대해, 특히 수소부식(수소취성) 문제가 중요한 수소인프라용 수소대면 금속부품제조에 있어,

원하는 부위(수소에 대면하는 수소취성에 대한 저항성이 필요한 부위)만 효율적으로 수소취성 저항성을 극대화 시킬 수 있는 고부가가치 금속부품 제조용 금속 3D 프린팅 기술

개발배경 및 해결과제

수소를 안전하게 생산·저장·이송하기 위해서는 수소를 대면하는 금속부품 (용기, 배관, 밸프 등)의 부식을 최소화하는 기술이 필수적임

– 수소에 의한 균열이 빠른 속도로 확대시, 금속부품의 취성으로 누출 등 심각한 안전문제 발생

– 수소인프라용 금속 부품은 수소와 직접 접촉함으로 수소취성에 대한 저항이 특히 우수해야 함

– 기존 내수소취성 금속재료는 높은 니켈 함량 등에 의해 소재가 비싸 금속부품의 소재 및 공정 단가가 높음

기술의 우수성 / 차별성

내수소취화 특성을 향상시킨 금속 3D 프린팅 기술이 적용된 금속부품 제조 장치 및 방법

비교적 값이 싼 Low Ni 함량 분말 소재를 사용하고, 금속 3D 프린팅 공정 중 토출되는 분말 소재의 질소 함량을 국소적으로 정밀하게 제어하여 수소에 대면하는 수소취성 저항성이 필요한 원하는 부위만 수소부식 저항성을 향상시키는 효율적이고 경제적인 금속 3D 프린팅 제조장치 및 방법

기술의 차별성

수소에 노출되고 대면하는 부위만 선택적으로 내수소취화 효과를 증대
금속 3D 프린팅 기술을 적용하므로 자유로운 형상의 내수소취화 부품 제조 가능
수소취성 저항성이 필요치 않은 부분은 값싼 소재를 그대로 사용하고, 저항성이 필요한 부분(주로 수소에 대면하는 내벽 부위)만 공정 중에 가스를 토출하여 부품을 경제적으로 제조

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기술구현 개념

금속 3D 프린팅 공정 중 원하는 공정 단계 또는 내부식성능이 필요한 특정 부위를 형성하는 국소 금속용융풀에 가스를 동시 주입하여, 소재의 성능을 향상시키는 소재 개질 단계가 부가된 제조장치와 제조방법

기술구현 상세

일반적 금속 3D 프린팅 장치의 분말 토출부, 레이저 조사부 외에 별도의 가스 주입부를 구성
금속 3D 프린팅 공정 중 원하는 공정 단계 또는 내부식성능이 필요한 특정 부위를 형성하는 국소 금속용융풀에 가스를 동시 주입

기술 동향 / 활용

3D 프린팅은 최근 세계적으로 빠르게 확산되고 있으며, 공정스크랩 발생량 저하로 인한 생산 단가 절감, 기존 제조 기술 대비 제조비용 절감이 가능
고성능의 특수 금속부품을 값싸게 제조 가능
금속 3D 프린팅을 이용하여 저가소재 사용, 고경제성, 고속의 내수소취성 금속부품 제조 가능