KR0140773B1 - 내마모성이 우수한 과공정 Ai-Si 합금의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초정Si과 공정Si의 조직을 미세화 하여 기계적 성질, 특히 내마모성의 향상을 극대화시킬 수 있는 내마모성이 우수한 Al-Si합금의 제조방법을 제공하기 위하여 중량 퍼센트로 12.6%이상의 Si을 함유하는 과공정 합금의 용탕을 용해 제조하는 제1공정과; 이 제1공정에서의 과공정 합금의 용탕에 40∼200ppm의 첨가량으로 AlCuP형태의 Al모합금을 첨가하는 제2공정과; 이와 같이 Al 모합금이 첨가된 과공정 합금의 용탕을 출탕하여 주괴로 응고시키는 제3공정과; 이 주괴를 다시 용탕으로 재용해하고, 재 용해된 상기 용탕에 중량 퍼센트로 10%의 Sr을 함유하는 Al 모합금을 Sr함량을 기준하여 0.01∼0.03%의 량으로 첨가하는 제4공정과; 이와 같이 Sr을 함유하는 Al 모합금이 첨가되는 상태로 재 용해된 용탕을 출탕하여 주괴로 응고시키는 제5공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

내마모성이 우수한 과공정 Al-Si합금의 제조방법

제1도는 본 발명에 의한 Al-Si합금의 초정 Si조직을 나타내는 사진,

제2도는 본 발명에 의한 Al-Si합금의 초정 Si조직을 나타내는 사진이다.

본 발명은 내마모성이 우수한 과공정 Al-Si합금의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 초정 Si과 공정 Si의 크기를 미세하게 하므로써 강도와 내마모성의 향상을 극대화할 수 있는 내마모성이 우수한 과공정 Al-Si합금의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 과공정 Al-Si합금은 Al에 Si이 12.6% 이상 함유되어 있는 합금으로 내마모성과 내식성 및 고온강도를 보유하며, 열팽창계수가 낮고 열전도가 높으며, 주조성이 좋기 때문에 주로 엔진블록 및 피스톤과 실린더 등과 같은 자동차 부품재나 항공기 부품재로 사용되고 있다.

상기한 과공정 Al-Si합금의 우수한 제반특성은 합금의 조직내에 존재하는 초정 Si과 Si에 의한 것으로 이들의 조직을 미세하게 할수록 그 특성을 더욱 극대화 할 수 있다.

이와같은 이유로 종래에 공정 Si의 미세화를 위해 Sr을 첨가시 용탕내에 불순물로 존재하며 상기 첨가된 Sr과 반응하여 유해한 반응물을 생성하는 P의 함량을 규제하면서 Al-Si합금을 제조하는 방법이 있었지만 상기와 같은 종래의 Al-Si합금의 제조방법은 공정 Si의 조직만을 미세화 하므로써 조직 미세화에 의한 내마모성과 내식성 및 고온강도와 낮은 열팽창계수, 그리고 주조성의 향상등과 같은 제반특성의 극대화에 그 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 초정 Si 및 공정 Si를 동시에 미세화시키기 위해 첫 용해시 AlCuP형태의 모합금을 첨가하여 초정 Si을 미세화 시키고, 두 번째 용해시 Al-Sr모합금을 첨가하여 공정 Si을 미세화하여 초정 Si 및 공정 Si등의 조직을 동시에 미세화하므로써 내마모성과 강도의 향상을 극대화 할 수 있게 하는 내마모성이 우수한 과공정 Al-Si합금의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 과공정 Al-Si합금의 용탕을 용해 제조하는 단계와, 상기 과공정 Al-Si합금의 용탕에 AlCuP형태의 Al모합금을 40∼200ppm첨가하는 단계와, 상기 Al모합금이 첨가된 과공정 Al-Si합금의 용탕을 10분 이상 유지한 후 출탕하여 주괴로 응고시키는 단계와, 상기 주괴를 다시 용탕으로 재용해하고, 재용해된 상기 용탕에 Al-Sr을 첨가하는데 이때 상기 Sr의 함량을 전체 용탕대비 0.01∼0.03중량%로 하는 단계와, 상기와 같이 Sr을 함유하는 Al모합금이 첨가되는 상태로 재용해된 용탕을 10분 이상 유지한 후 출탕하여 제2주괴로 응고시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 과공정 Al-Si합금의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 과공정 Al-Si합금을 제조하는 다수의 공정을 제공하는데, 먼저 중량%로 12.6% 이상의 Si을 함유하는 과공정 Al-Si합금의 용탕을 720℃에서 용해한다.

이와같이 용융된 과공정 Al-Si합금의 용탕에는 이 용탕이 720℃로 유지될 때 40∼200ppm의 첨가량으로 AlCuP형태의 Al모합금을 첨가한다.

상기 AlCuP형태의 Al 모합금은 중량%로 Cu:19%, P:1.4%, 잔부 Al로 조성되어 용탕중에서 초정 Si의 핵생성제인 AlP화합물을 형성함으로써, 초정 Si을 균일하고, 미세하게 분산시키는데 용탕중에 40ppm이하로 첨가될 때 첨가 효과가 미약하며, 200ppm이상 첨가될 경우에는 더 이상의 첨가효과를 나타내지 않으므로 40∼200ppm의 범위내로 첨가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 AlCuP형태의 Al 모합금이 첨가된 과공정 합금의 용탕을 10분 이상 유지한 후 출탕하여 주괴로 응고시킨다.

상기와 같이 AlCuP형태의 Al 모합금이 첨가된 과공정 합금을 응고시키는 이유는 P가 존재하는 용탕내에 다음 공정인 Sr의 첨가시 서로 반응하여 유해한 화합물을 만들기 때문이다.

그리고, 상기한 바와 같이 응고된 주괴를 다시 용탕으로, 재용해하고, 재용해된 상기 용탕에 Al-Si합금을 Sr함량이 전체용탕에 대해 0.01∼0.03중량%로 첨가될 수 있도록 투여한다.

상기 Al-Sr모합금은 용탕중에서 공정 Si을 개량 처리하여 미세화시키는 역할을 하는 것으로 0.01%이하로 첨가될 때 첨가 효과가 미약하며, 0.03%이상 첨가될 때 과개량처리로 공정 Si은 오히려 조대해지기 때문에 0.01∼0.03%내의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같이 Sr을 함유하는 Al모합금이 첨가된 상태로 재용해된 용탕을 10분 이상 유지한 후 출탕하여 주괴로 응고시킨다.

상기 공정중 합금을 첨가한 후 10분간 유지하는 것은 첨가된 합금의 충분한 반응을 위해서이다.

이하, 본 발명의 각 공정에 따른 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

상기 표1에 나타낸 각 공정을 통해 제조되는 과공정합금의 대표적인 A390 합금을 용해하여 720℃를 유지시키고, 이러한 출탕직전의 용탕에 AlCuP형태의 모합금을 첨가하였으며, AlCuP형태의 모합금을 첨가한 후 15분간 경과시킨 후 출탕하여 주괴를 제조하였다.

또, 상기 주괴를 재용해하여 재용해된 용탕에 Al-10중량%Sr을 첨가하여 20분간 경과한 후 출탕하여 다시 주괴를 제조하였다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 내마모성이 우수한 Al-Si합금의 제조방법은 조직상에서 초정 Si과 공정 Si의 입도를 제2도와 제3도의 사진에서와 같이 미세화 시킨다.

한편, 본 발명에 의해 제조된 Al-Si합금의 초정 Si과 공정 Si의 입도를 종래 비교예와 비교하여 표2에 표시하고, 합금의 기계적 성질을 표3에 나타내었다.

상기 표2에서 비교예 1은 용탕에 AlCuP형태의 모합금과 Sr을 동시에 첨가하여 제조한 미합금의 초정 Si 및 공정 Si의 입도를 나타내고, 표2의 비교예 2는 용탕에 Sr을 첨가한 후 AlCuP을 첨가한 Al합금의 초정 Si 및 공정 Si의 입도를 나타낸다.

상기한 바와 같은 표3은 본 발명에 의해 제조된 Al합금이 종래의 방법에 의해 제조된 Al합금에 비해 인장강도가 높고 마모량이 작아 내마모성이 향상되었음을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 내마모성이 우수한 Al-Si합금의 제조방법은 표3에서와 같이 합금조직을 미세화하여 기계적 성질, 특히 내마모성의 향상을 극대화시키는 이점이 있다.

Claims (1)

1. Al-Si과공정합금을 용해하는 단계와; 상기 Al-Si과공정합금의 용탕에 AlCuP형태의 Al모합금을 40∼200ppm 첨가하는 단계와; 상기 용탕을 출탕하여 주괴로 응고시키는 단계와; 상기 주괴를 재용해하고 재용해된 상기 용탕에 Al-Si합금을 전체용탕에 대해 Sr함량이 0.01∼0.03중량%가 되도록 첨가하는 단계와; 상기 용탕을 출탕하여 주괴로 응고시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 과공정 Al-Si합금의 제조방법.