KR100267714B1 - Process for manufacturing surface infiltration type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면침투형 과공정 Al-Si 합금의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 Al 빌레트(billet)를 무른 상태가 되는 온도(Mushy Zone : 바람직하게는 560 내지 610℃)로 가열하고 특히, 슬러리 상태로 가열하고 이 Al 빌레트에 Si를 분사하여 Al의 표면으로 Si가 침투하게 하여 과공정 Al-Si합금을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 표면침투형 과공정 Al-Si 합금의 제조방법은 Si 크기, 형태, 분산도를 용이하게 제어할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a surface-permeable hypereutectic Al-Si alloy, in particular, heating the Al billet to a temperature (Mushy Zone: preferably 560 to 610 ℃) to a soft state, in particular, The present invention relates to a method for producing an over-process Al-Si alloy by heating in a slurry state and injecting Si into the Al billet to allow Si to penetrate into the surface of Al. The method for producing the surface-penetrating hyperprocess Al-Si alloy of the present invention can easily control the size, shape, and dispersion of Si.
일반적으로 Al-Si 합금은 공정형으로서 Al에 대한 Si의 용해도가 적으므로 열처리효과를 기대하기가 어렵다. 공정점 부근의 조성의 것을 실루민(Silumin)이라 하여 실용하고 있다. 공정 부근의 주조조직에 나타나는 Si는 6각판상의 조대한 결정이 되어 약해서 실용할 수 없다. 그런데 1920년 용탕 중에 불화알칼리를 첨가함으로써 Si의 결정을 미세화하여 이 합금을 실용화할 수 있게 되었다. 불화알칼리외에도 금속나트륨을 알루미늄박에 싸서 넣거나 가성소오다, 알칼리염류 등을 넣어도 미세화효과가 있다.In general, Al-Si alloy is a process type, so the solubility of Si in Al is difficult to expect the heat treatment effect. The thing of the composition near a process point is used as a silica (Silumin). Si which appears in the casting structure near a process becomes a hexagonal plate-shaped coarse crystal, and is weak and cannot be used. However, by adding alkali fluoride to the molten metal in 1920, the crystals of Si were refined to make this alloy practical. In addition to alkali fluoride, metal sodium may be wrapped in aluminum foil, or caustic soda or alkali salt may also be used to refine the effect.
종래에는 과공정 Al-Si 합금을 제조하기 위해서는 까다로운 공정을 거쳐야 한다. 즉, Si 함량이 적은 Al 잉곳(Ingot)을 용해하고 여기에다 원하는 양의 Si를 첨가한 후 나트륨염과 같은 알칼리염류 또는 Cu-P 등을 초정 Si, 공정 Si 미세화제로서 첨가하여 Si 크기, 형태, 분산 정도를 제어하여 과공정 Al-Si 합금을 제조한다. 그러나 초정, 공정 Si를 동시에 미세화하기가 힘들 뿐만아니라 미세화 공정은 첨가제의 첨가시기, 온도 등에 아주 민감하므로 좋은 품질의 과공정 Al-Si 합금을 제조하는 것이 까다롭다는 문제점이 있다.Conventionally, in order to manufacture an over-processed Al-Si alloy has to go through a difficult process. That is, the Al ingot having a low Si content is dissolved and a desired amount of Si is added thereto, followed by addition of alkali salts such as sodium salt or Cu-P as primary Si, process Si refiner, The degree of dispersion is controlled to produce an over eutectic Al-Si alloy. However, it is difficult to simultaneously refine the primary and process Si, and the micronization process is very sensitive to the addition time and temperature of the additive, which makes it difficult to manufacture a good quality over-process Al-Si alloy.
이에 본 발명자는 종래의 방법과는 달리 Si 크기, 형태, 분산도의 제어가 용이한 새로운 표면침투형 과공정 Al-Si 합금의 제조방법을 연구한 결과 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have completed the present invention as a result of studying a method for preparing a new surface-permeable hyper-eutectic Al-Si alloy, which is easy to control the size, shape, and dispersion of Si, unlike the conventional method.
본 발명은 Si의 크기, 형태, 분산도의 제어가 용이하고 또한 알루미늄 금속의 내마모가 필요한 부분에만 Si를 부분적으로 합금시킬 수 있는 표면침투형 과공정 Al-Si 합금의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a method for producing a surface-permeable hyper-eutectic Al-Si alloy which is easy to control the size, shape, and dispersion of Si and partially alloys Si only in parts requiring wear resistance of aluminum metal. The purpose.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 표면침투형 과공정 Al-Si 합금의 제조방법은 Al 빌레트(billet)를 무른 상태가 되는 온도(Mushy Zone : 바람직하게는 560 내지 610℃)로 가열하는 단계, 상기 Al 금속 표면에 Si를 분사(Spray)하는 단계로 구성한다.In order to achieve the above object, the method for producing a surface-permeable hyper-eutectic Al-Si alloy of the present invention comprises the steps of heating the Al billet (Mushy Zone: preferably 560 to 610 ℃) to a soft state And spraying Si onto the Al metal surface.
본 발명에서 사용하는 Al은 순수한 알루미늄 뿐만아니라 다른 금속과의 합금도 포함한다.Al used in the present invention includes not only pure aluminum but also alloys with other metals.
본 발명은 종래의 Al 용탕에 미세화제를 첨가한 후 주조하여 과공정 Al-Si 합금을 제조하는 것과는 달리 Al 금속을 빌레트 상태로 사용한다. 즉, 본 발명은 알루미늄과 실리콘을 융해하여 합금을 제조하는 것이 아니라 고체 상태의 알루미늄 표면에 실리콘을 침투시킴으로써 합금을 제조하는 것이다.The present invention uses Al metal in a billet state, unlike preparing an over-processed Al-Si alloy by adding a refiner to the molten Al and then casting it. In other words, the present invention is not to melt the aluminum and silicon to produce an alloy, but to manufacture the alloy by infiltrating silicon into the aluminum surface in the solid state.
따라서 고체 상태의 알루미늄을 실리콘이 침투하여 확산이 일어날 수 있도록 가열하는 것이 필요하다. 가열온도는 알루미늄 빌레트가 무른 상태가 되는 정도의 온도(Mushy Zone)이며, 이는 합금에 따라 변동될 수 있으나 560 내지 610℃의 온도가 바람직하다. 또한, 가열상태는 실리콘의 분산에 영향을 미치므로 알루미늄 빌레트 전체를 균일하게 가열하는 것이 바람직하다.Therefore, it is necessary to heat the aluminum in the solid state so that silicon can penetrate and diffuse. The heating temperature is a temperature (Mushy Zone) to the extent that the aluminum billet is soft, which may vary depending on the alloy, but a temperature of 560 to 610 ℃ is preferred. In addition, since the heating state affects the dispersion of silicon, it is preferable to uniformly heat the entire aluminum billet.
그리고 알루미늄 빌레트를 슬러리(Slurry) 상태로 가열하는 것이 바람직한데 슬러리의 유동성으로 인하여 균일한 가열이 가능하며, 다음 공정인 실리콘 분사공정에서 실리콘의 균일한 분사가 가능하기 때문이다.And it is preferable to heat the aluminum billet in the slurry (Slurry) because the uniformity of the heating is possible due to the fluidity of the slurry, it is possible to uniform injection of silicon in the next silicon injection process.
알루미늄 빌레트를 무른 상태가 되는 온도(Mushy Zone)로 가열한 다음에는 그 온도를 유지하면서 실리콘을 알루미늄 금속 표면에 분사하여 알루미늄 금속의 표면을 통하여 실리콘이 침투하여 알루미늄 금속의 내부로 확산되도록 한다.After heating the aluminum billet to a mush zone, the silicon is sprayed onto the aluminum metal surface while maintaining the temperature so that the silicon penetrates through the surface of the aluminum metal and diffuses into the aluminum metal.
이 때 실리콘의 분사량은 원하는 량으로 조절할 수 있으며, 분사속도는 실리콘이 분사되어 알루미늄 금속의 표면에 부착될 수 있을 정도이면 충분하다.At this time, the injection amount of silicon can be adjusted to a desired amount, the injection speed is enough that the silicon can be injected and attached to the surface of the aluminum metal.
그리고 실리콘은 미세한 분말상태로 사용하며 보통 15 내지 50㎛의 분말을 사용하는 것이 바람직하다.And silicon is used in a fine powder state, it is preferable to use a powder of 15 to 50㎛ usually.
또한, 실리콘 분말을 분사하기 위해서는 아르곤(Ar)과 같은 불활성기체의 흐름에 실리콘 분말을 실어 분사한다. 그리고 분사하기 위해서는 분사 노즐(Nozzle)을 사용하며, 분사 노즐은 통상적인 것을 사용할 수 있다.In addition, in order to inject the silicon powder, the silicon powder is injected to the flow of an inert gas such as argon (Ar). In order to spray, a spray nozzle is used, and a spray nozzle may be a conventional one.
또한, 본 발명은 알루미늄 빌레트 중에서 내마모가 필요한 부분에만 실리콘을 분사하여 부분적으로 합금시킬 수도 있다.In addition, the present invention may be partially alloyed by injecting silicon only in the portion of the aluminum billet which requires wear resistance.
본 발명은 상기와 같이 알루미늄 금속을 가열하여 무른 상태 또는 유동적인 상태로 만들고 실리콘 분말을 분사하여 알루미늄 금속 표면을 통하여 실리콘이 침투되게 함으로써 과공정 Al-Si 합금 빌레트를 얻을 수 있다.The present invention can obtain an over-processed Al-Si alloy billet by heating the aluminum metal to a soft state or fluid state as described above, and injecting silicon powder to allow silicon to penetrate through the aluminum metal surface.
또한, 본 발명은 과공정 Al-Si 합금 빌레트를 만든 후 단조, 주조하여 제품을 제조할 수도 있으나, 제품형태로 단조, 주조한 후에 상기 방법을 수행하여 즉, 제품형태의 알루미늄 금속을 가열하고 실리콘 분말을 분사하여 표면침투시킴으로써 과공정 Al-Si 합금 제품을 만들 수도 있다.In addition, the present invention may be manufactured by forging and casting a product after making an over-processed Al-Si alloy billet, but after the forging and casting to a product form by performing the above method, that is, heating the aluminum metal in the form of a product and silicon It is also possible to produce overprocessed Al-Si alloy products by spraying the powder and surface penetration.
이하에서는 실시예에 의하여 본 발명을 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention.
<실시예><Example>
저함량의 Si가 함유되고, 직경이 3인치이고 길이가 15cm인 원통형 Al 빌레트를 슬러리 상태로 600℃로 가열한 후에 30㎛ 크기의 실리콘 분말을 분사 노즐에 의하여 아르곤을 운반체로 하여 알루미늄 빌레트 표면에 분사하였다. 그리하여 표면침투형 과공정 Al-Si 빌레트를 얻었다.After heating a cylindrical Al billet of 3 inches in diameter and 15 cm in length to 600 ° C. in a slurry state, a 30 μm silicon powder is sprayed onto the aluminum billet surface with argon as a carrier by a spray nozzle. It was. Thus, a surface penetrating overprocess Al-Si billet was obtained.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 Al 빌레트(billet)를 무른 상태가 되는 온도(Mushy Zone : 바람직하게는 560 내지 610℃)로 가열하는 단계, 상기 Al 금속 표면에 Si를 분사(Spray)하는 단계로 구성되는 표면침투형 과공정 Al-Si 합금의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 종래의 알루미늄 용탕에 실리콘을 융해하여 과공정 Al-Si 합금을 제조하는 방법과는 달리 Si의 크기, 형태, 분산도의 제어가 용이하고 또한 알루미늄 금속의 내마모가 필요한 부분에만 Si를 부분적으로 합금시킬 수 있다는 잇점이 있다.As described above, the present invention is a step of heating the Al billet (Mushy Zone: preferably 560 to 610 ℃) to a soft state, the step of spraying Si on the Al metal surface (Spray) The present invention relates to a method for producing a surface-permeable hyper-eutectic Al-Si alloy, wherein the present invention relates to a method for manufacturing an over- eutectic Al-Si alloy by melting silicon in an aluminum molten metal. It is advantageous in that the degree of dispersion can be easily controlled and the Si can be partially alloyed only in parts where aluminum metal needs to be abrasion resistant.
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1997
- 1997-10-31 KR KR1019970057268A patent/KR100267714B1/en not_active IP Right Cessation
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