KR100289805B1 - 폐알루미늄및알루미늄스크랩박편및분말제조방법과이들분말의가압접촉가열에의한소결체제조방법 - Google Patents

폐알루미늄및알루미늄스크랩박편및분말제조방법과이들분말의가압접촉가열에의한소결체제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공해의 원인이 되는 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩을 자원 재활용 및 에너지 절감 측면에서 롤 사이간격이 자동 조절되는 수냉식 쌍롤을 이용하여 고부가가치를 갖는 급냉박편을 제조하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩박편 제조방법과, 급냉박편을 수냉식 맷돌로 불활성 분위기에서 분쇄하여 경제적이며 고부가가치의 분말을 제조하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말 제조방법과, 금형 저항열을 이용하여 이들 분말을 가압접촉가열에 의한 액상소결로 흡음 및 필터용 단층 다공질 및 다층 다공질재를 제조하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말의 소결체 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 용융시켜 롤 사이간격이 자동조절되는 수냉식 쌍롤을 통과시켜 급속응고 특성을 갖는 급냉박편을 만들고 상기 급냉 박편을 수냉식 맷돌 분쇄기에 공급하여 불활성 분위기에서 분말을 만들며, 이들 분말을 금형저항열로 가압접촉가열에 의한 액상소결로 다공질 소결체를 제조하므로써 이루어진다.

Description

폐알루미늄 분말 및 알루미늄스크랩 박편 및 분말 제조방법과 이들 분말의 가압접촉가열에 의한 소결체 제조방법{Using waste aluminum and aluminum scrap flake, powder, and compound making method using heat}
본 발명은 공해의 원인이 되는 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩을 자원 재활용 및 에너지 절감 측면에서 롤 사이간격이 자동 조절되는 수냉식 쌍롤을 이용하여 고부가가치를 갖는 급냉박편을 제조하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩박편 제조방법과, 급냉박편을 수냉식 맷돌로 불활성 분위기에서 분쇄하여 경제적이며 고부가가치를 갖는 분말을 제조하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말 제조방법과, 금형 저항열을 이용하여 이들 분말을 가압접촉가열에 의한 액상소결로 흡음 및 필터용 단층 다공질 및 다층 다공질재를 제조하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말의 소결체 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.
생활 수준의 향상과 산업의 고도화에 따라 알루미늄을 재료로 하는 제품의 수요가 매년 증가하고 있으며, 이것으로 인하여 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩이 많이 발생하므로 공해의 원인이 될 뿐만 아니라, 자원 재활용 및 에너지 절감 차원에서 이들 재료의 경제적인 처리가 세계적으로 관심거리가 되고 있다.
또한, 공장소음, 고속전철소음, 고속도로소음, 철로변소음, 항공기소음, 자동차소음, 생활소음, 건축 공사장소음 등은 인체에 해로운 공해가 되고 있다.
따라서, 공해의 원인이 되는 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩을 이용하여 다공질재의 흡음판 또는 필터를 제조할 경우 소음공해, 자원 재활용, 에너지 절감 등의 이중효과를 볼 수 있으나 현재기술로는 알루미늄 분말의 제조비용이 높은 관계로폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 이용하여 흡음재 또는 필터로 재활용하는데 걸림돌이 되고 있다.
현재 알루미늄 소재의 분말제조에는 가스분사법(Gas Atomizstion)과 원심분무법(Centrifugal Atomization)이 주로 사용되고 있으나 이들 바업은 시간당 생산량이 500kg 이하이고, 시설비가 높으며, 조업조건이 까다로운 단점이 있다.
특히 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩과 같이 값이 싼 재로의 분말제조에는 비용이 너무 많이 드는 것이 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩의 재활용에 커다란 단점이 되고 있다.
그리고 알루미늄 분말을 가공하여 다공질재로 만드는 방법에는 진공소결법, 분위기 가스 소결법 등이 있으나, 이들 방법에 의한 소결에서는 기지(matrix) 알루미늄의 결합을 위해 융점이 낮은 결합재(binder) 알루미늄합금을 혼합하여 다공질재를 제조하고 있으나 이들 방법은 소결조건이 까다롭고, 비용이 많이 들며, 생산속도가 느린 것이 커다란 단점이다.
또한, 알루미늄 액상금속에 발포제를 이용한 다공질 재료 제조법이 있으나 이 방법도 기공의 크기, 기공의 분포 등의 조절이 어렵고, 연결된 연속기공이 생성되지 않기 때문에 흡음율이 낮고 생산속도가 느린 것이 매우 큰 단점이다.
본 발명은 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 금속학적으로는 급소응고의 특징을 가지며, 경제적으로 제조원가가 낮은 분말을 대량생산할 수 있도록 하고, 결합재의 혼합 없이 가압접촉가열에 의한 액상소결 가공법으로 다공질 소결체를 제조할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 본 발명은 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 용융시켜 롤 사이간격이 자동조절되는 수냉식 쌍롤을 통과시켜 조업중단 없이 급속응고 특성을 갖는 급냉박편을 만들고, 상기 급냉 박편을 수냉식 맷돌 분쇄기에 공급하여 불활성 분위기에서 분말을 만들며, 이들 분말을 금형저항열로 가압접촉가열에 의한 액상소결로 다공질 소결체를 제조하는 것이다.
본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편 제조방법은 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 용해시킨 용해금속을 알루미늄 용탕과 잘 반응하지 않고 열전도도가 좋은 금속으로 제조되고 롤 사이간격을 자동으로 조절하는 스프링이 부착되며 100∼1,000rpm의 회전속도를 갖는 수냉식 쌍롤사이에 투입시킴으로써 조업중단 없이 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편을 얻도록 한다.
본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말 제조방법은 알루미늄 급냉박편을 상,하부 맷돌의 칼날높이 1∼5mm이고 하부맷돌이 100∼1,500rpm으로 회전되는 수냉식 맷돌 분쇄기에서 불활성 분위기로 상,하부 맷돌사이간격을 0.1∼0.5mm로 변화시켜가며 분쇄시킴으로써 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 얻도록 한다.
본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말의 소결체 제조방법은 탄화물 소결체, SiC피복흑연 또는 흑연을 소재로 하는 금형에 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 충진시키고 불활성 분위기에서 10∼150A/㎠의 전류밀도로 금형에 통전시켜 100∼2,500℃로 승온되는 금형의 저항열로 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 접촉 가열시키면서 1∼50Kg/㎠의 압력을 가함으로써 다공질 소결체를 얻도록한다.
본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 소결시켜 제조되는 제품에는 소음을 흡수하는 흡음재와, 기공의 크기를 변화시켜 사용용도에 따라 선택 사용하는 필터가 있으며 상기 흡음재와 필터는 그 형상 및 기공의 크기를 금형의 형상과 가압정도에 따라 자유롭게 변형 가능한 것으로 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 금속망과 함께 소결시킬 경우 강도를 보강시킨 보강흡음재 및 필터재를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩박편(flake)을 제조하는 롤갭조정용스프링(roll gap control spring)이 부착된 수냉식쌍롤 박편제조 장치도
도 2의 (가),(나)는 본 발명의 수냉식쌍롤박편 제조장치로 제조한 폐알루미늄과 알루미늄스크랩 박편의 형상 사진
도 3은 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 박편을 분쇄하여 분말을 제조하는 수냉식 맷돌분쇄기의 장치도
도 4는 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 박편을 분쇄하여 분말을 제조하는 수냉식 맷돌분쇄기의 정단면도
도 5의 (가),(나)는 본 발명의 수냉식 맷돌분쇄기로 제조한 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩의 분말형상 사진
도 6은 본 발명중 폐알루미늄 치 알루미늄스크랩 분말의 가압접촉가열에 의한 액상소결 장치도
도 7은 본 발명의 페알루미늄 및 알루미늄스크랩 분말을 이용한 가압접촉가열에 의한 액상소결 공정도
도 8은 본 발명의 분말소결에 사용되는 접촉가열용 금형 모양의 예시도
도 9의 (가),(나)는 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 분말로 제조한 다공질재의 현미경 사진
도 10은 본 밤령의 단층 다공질재와 다층 다공질재의 기공율에 따른 인장강도의변화를 나타낸 그래프
도 11은 본 발명의 단층 다공질재의 다층 다공질재의 주파수에 따른 흡음율의 변화를 나타낸 그래프
도 12는 본 발명 다공질재의 기공율에 따른 흐름저항의 변화를 나타낸 그래프
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 용탕저장로(tundish) 2 : 노즐(nozzle)
3,3a :수냉식쌍롤(water cooled twin roll)
4,4a : 롤갭조정용스프링(roll gap control spting)
5,5a : 냉각수주입구(colding water inlet)
6 : 박편저장통(flake tank) 7 : 상부맷돌(upper millstone)
8 : 하부맷돌(lower millstone) 10 : 분말배출구(powder outlet)
11 : 모터(motor) 13 : 가스주입구(gas inlet)
19 : 쳄버(chamber) 20 : 가압프레스(press)
21 : 상부금형(upper mold) 22 : 하부금형(lower mold)
24 : 전극(electrode) F : 박편(flake)
도 1은 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편을 제조하는 롤갭조정용 스프링이 부착된 수냉식 쌍롤박편 제조장치도로써
내부에 냉각수주입구(5)(5a)를 통하여 냉각용 물이 유입되는 수냉식 쌍롤(3)(3a)은 하나의 롤(3)이 롤갭조정용 스프링(4)(4a)에 탄성적으로 유지되어 수냉식 쌍롤(3)(3a)의 사이간격을 탄성적으로 변화시키며, 상기 수냉식 쌍롤(3)(3a)의 상부에는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 용융시켠 액체금속이 담겨진 용탕저장로(1)를 부착시키되 용탕저장로(1)하부에는 노즐(2)을 위치시켜 액체금속을 수냉식 쌍롤(3)(3a)사이에 주입시키고, 상기 수냉식 쌍롤(3)(3a)은 서로 맞물려 회전되게 회전동력을 전달한다.
여기서 수냉식쌍롤(3)(3a)은 최적의 박편제조를 위하여 직경 200∼800mm, 폭 100∼500mm을 갖도록 하고, 소재는 알루미늄용탕과 잘 반응하지 않고 열전도도가 좋도록 하기 위하여 (10∼20)%Sn청동, (10∼15)%Al청동, (1∼2)%Be청동,(30∼40)%Zn황동을 사용하며, 최적크기를 갖는 박편제조를 위하여 100∼1,000rpm으로 회전되게 한다.
즉 본 발명은 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편(F)을 제조할 때, 수냉식쌍롤(3)(3a)의 사이간격이 자동으로 조절되는 롤갭조정 스프링(4)(4a)이 부착되어 있고, 회전속도가 100∼1,000rpm으로 회전하는 수냉식쌍롤 박편 제조장치에 의해 저렴한 비용으로 도 2와 같은 급속응고 특성을 가진 두께50∼1,000㎛, 폭10∼20㎜, 길이 30∼100㎜정도 크기의 알루미늄박편(F)을 시간당 1∼5ton정도로 대량생산할 수 있다.
상기된 알루미늄 박편(F)의 크기는 맷돌 분쇄방식으로 분말화시키는데 최적의 크기이다.
도 3은 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편을 분쇄하여 분말을 제조하는 수냉식 맷돌 분쇄기의 장치도이고 도 4는 그 정단면도로써
고정된 상부 맷돌(7)과 회전되는 하부맷돌(8)사이에 알루미늄 박편(F)을 투입하여 알루미늄 박편(F)을 분쇄시키는 것으로 박편저장통(6)에 담긴 알루미늄 박편(F)이 상부맷돌(7)에 뚫린 공급홈(9)으로 공급스크류(6a)에 의해 일정량 공급되게 하고, 칼날높이가 1∼5mm, 경사각도가 5∼30°, 칼날의 경사방향이 반대인 하부맷돌(8)을 모터(11)로 벨트(11a)를 회전시켜 알루미늄 박편(F)을 분새시킨다.
여기서 상,하부 맷돌(7)(8) 내부에는 수냉코일(14a)(14b)을 설치한 후 상기 수냉코일(14a)(14b)에 냉각라인(12a)(12b)(12c)(12d)을 통하여 냉각수를 공급하므로써 80℃ 이하로 유지시키고 내부는 산화방지를 위해 가스주입구(13a)(13b)로 가스를 주입시켜 불활성 분위기로 유지시키며, 하부맷돌(8)은 100∼1,500rpm으로 회전시키고 상,하부맷돌(7)(8)의 사이간격은 01.∼0.5mm로 변화시킴으로서 도 5와 같은 직경 20∼1,000㎛의 구형 또는 속이 빈 구형 알루미늄 분말을 얻어낸다.
여기서 수냉식 쌍롤(3)(3a)의 직경과 폭은 여기서 맷돌의 칼날높이 및 경사각도와 회전속도를 한정한 것은 알루미늄 박편(F)을 분말화시키는데 최적이기 때문이다.
도 6은 본 발명의 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말의 가압접촉 가열에 의한 액상소결 장치도로써
탄화물소결체, SiC피복흑연 또는 흑연을 소재로 하는 금형(21)(22)에 알루미늄 분말(15)을 충진한 후, 금형(21)(22) 및 전극(24)의 산화를 방지하기 위하여 불활성 분위기 중에서 10∼150A/㎠의 전류밀도로 전기장치(23)에서 금형(21)922)에 통전시켜 금형(21)(22)의 저항열이 순간적으로 100∼2,500℃로 승온되도록 하여 충진된 알루미늄 분말(15)을 접촉가열 시키면서 가압프레스(20)로 1∼50㎏/㎠의 압력을 가하여 0.5∼30분 유지시킨 후 냉각시키면 흡음판 또는 필터로 사용되는 다공질 알루미늄 소결체를 얻게 된다.
본 발명은 흡음특성을 향상시키기 위해 다공질이 다층구조를 갖도록 하는 것과 도 5와 같은 구형 및 속이 빈 구형분말을 사용하는 것, 그리고 상부금형(21)과 하부금형(22)에 기하학적 무늬를 각인하여 다공질 소결제품에 무늬(29)와 보강 덧살(30)을 줌으로써 흡음 중심주파수 범위, 강도, 미적효과를 증대시키게 된다.
상기된 소결방법에 의해 제조된 소결체는 가압프레스(20)의 압력에 따라 기공의 크기와 기공율을 조정하므로써 흡음재 또는 필터의 제작이 가능하고 금속망과 함께 소결킬 경우 강도가 보강되어 두께를 감소시키는 한편 기공을 확대시킨 흡음재 또는 필터를 제작할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1.
폐알루미늄 또는 알루미늄스크랩을 이용한 알루미늄 박편(F)의 제조 및 방법을 도 1에 의거 살펴본다.
용해로에서 폐알루미늄 또는 알루미늄스크랩을 용해시킨 후 용탕저장로(1)에 공급하면 노즐(2)을 통하여 액체금속이 흘러나오게 된다.
흘러나온 액체금속은 수냉식쌍롤(3)(3a)의 사이간격이 자동으로 조절되는 롤갭조정용 스프링(4)(4a)이 부착되어 있고, 회전속도가 100∼1,000rpm으로 회전하는 수냉식쌍롤(3)(3a)사이로 들어가 도 2와 같은 두께 50∼1,000㎛, 폭10∼50mm, 길이30∼100mm 정도 크기의 급속응고 특성을 가진 알루미늄 박편(F)을 얻게 된다.
상기된 알루미늄 박편(F)의 크기가 맷돌에서 분말시키는데 최적의 크기이다.
용탕저장로(1)에는 내경 5∼20mm, 길이 20∼100mm인 노즐(2)를 1∼5개 설치함이 적합하다.
수냉식쌍롤(3)(3a)의 크기는 직경200∼800mm, 폭100∼500mm을 갖도록 함이 적당하고, 롤 소재는 열전달이 잘되고 강도가 우수하고 알루미늄 용탕과 잘 반응하지 않는 (10∼20)%Sn청동, (10∼15)%Al청동, (1∼2)%Be청동, (30∼40)%Zn황동을 사용하여 롤을 수냉시키므로써 액체금속이 103∼105K/sec의 속도로 냉각되어 급속응고특성을 가진 알루미늄 박편(F)이 제조된다.
롤 간격을 자동으로 조절하는 롤갭조정용 스프링(4)(4a)은 최고수명을 위하여 고탄소강(0.5∼0.85%C, 0.1~0.4%Si, 0.5~0.8%Mn), 규소망간강(0.45∼0.65%C, 1.5∼2%Si, 0.6∼1%Mn) 또는 크롬강(1%Cr)인 직경40~100mm, 길이50mm~150mm 크기를 갖는 것을 사용하며, 롤갭조정용 스프링(4)(4a)은 미리 응고된 덩어리가 수냉식쌍롤(3)(3a)에 인입될 때 롤사이간격을 벌려 빠르게 빠져 나가게 한 후 다시 롤사이간격을 유지시킴으로써 알루미늄 박편(F) 제조시 표면에서의 불균일 응고에 따른 조업중단을 받지할 수 있다.
이와 같은 요소, 재질 및 크기로 구성 될 때, 급속응고 특성을 가지면서 생산속도가 높고 경제적인 도 2 와 같은 알루미늄 박편(F) 제조가 가능하다.
상기와 같은 방법으로 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 박편(F)을 제조했을 때의 모양은 도 2 의 (가), (나)와 같으며 그 형상은 나무를 대패질했을 때의 모양과 유사한 대팻밥 형태를 가지게 된다.
여기서 수냉식 쌍롤(3)(3a)의 롤 회전수를 높일수록 두께가 얇고 크기가 작은 알루미늄 박편(F)이 제조된다.
실시예 2.
실시예 1에서 제조된 폐알루미늄 또는 알루미늄스크랩 박편(F)을 이용한 알루미늄 분말(15) 제조방법을 도 3 및 도 4 에 의거 살펴본다.
박편저장통(6)에 수냉식쌍롤법으로 제조한 폐알루미늄 또는 알루미늄스크랩 박편(F)을 넣고, 박편(F)을 공급스크류(6a)로 일정량씩 공급홉(9)에 공급하면서, 수냉식 맷돌분쇄기를 돌리면 분말배출구(10)에서 도 5 와 같은 구형 또는 속이빈 구형 알루미늄 분말(15)을 얻는다.
맷돌분쇄기는 상부맷돌(7)과 하부맷돌(8)로 이루어지고 상, 하부 맷돌(7)(8)내부에는 수냉코일(14a)(14b)을 설치하여 맷돌의 온도를 80℃ 이하로 유지시키며, 수냉식 맷돌분쇄기의 내부 분위기는 제조분말의 산화를 방지하기 위하여 불활성 분위기로 유지시켜 준다.
수냉식 맷돌분쇄기에서 맷돌의 소재는 (0.25~0.45)%C - (11~15)%W - (2~13)%Cr - Fe와 (1.5~2.5)%C - (1~2)%Mo - (10~12)%Cr - Fe이며, 크기는 지름 200∼1,500mm, 두께 10∼50mm이고, 상ㆍ하부맷돌(7)(8)의 칼날높이는 1∼5mm이며 경사도는 5∼30°, 칼날의 경사방향은 상부맷돌(7)과 하부맷돌(8)이 서로 반대이다.
상부맷돌(7)은 고정되어 있고 하부맷돌(8)은 100∼1,500rp,으로 회전하며, 상부맷돌(7)과 하부맷돌(8)의 사이 간격은 0.1∼0.5mm로 변화시킨다.
이와 같은 조건으로 알루미늄 박편(F)을 분쇄하면 알루미늄 박편(F)은 나뭇잎이 말리듯이 말려진 다음 도 5와 같은 구형 및 속이 빈 구형분말(15)로 분쇄된다.
상기와 같은 요소, 재질 및 크기로 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 박편(F)을 분쇄하면 직경이 20∼1,000㎛인 구형 및 속이 빈 구형분말을 경제적으로 대량생산할 수 있으며 이렇게 생산된 분말은 구형이므로 유동성이 좋아서 분말 가공작업이 용이하며, 다공질 소결체 제조시 흡음특성을 향상시킨다.
도 5의 (가),(나)는 수냉식 맷돌분쇄기로 제조한 폐알루미늄과 알루미늄스크랩 박편(15)의 형상 사진으로 구형을 이루면서 속이 비어있는 것을 볼 수 있다.
이렇게 속이 빈 구형분말로 다공질재로 만들면 흡음특성이 향상된다.
실시예 3
본 실시예 2에서 제조한 폐알루미늄 또는 알루미늄스크랩 분말(15)의 가압접촉가열에 의한 액상소결 장치와 다공질 소결체 제조방법을 도 6에 의거 살펴본다.
내부공간이 가로 300∼600mm, 세로 300∼600mm, 두께 1.5∼10mm의 하부금형(22)에 100∼300㎛, 300∼600㎛, 600∼1,000㎛의 폐알루미늄 또는 알루미늄스크랩 분말(15)을 밑에서부터 차례로 같은 두께로 충진시킨 후, 금형(21)(22) 및 전극(24)의 산화를 방지하기 위하여 쳄버(19)를 불활성 분위기로 만들고 10∼150A/㎠의 전류밀도로 금형에 통전시키면 금형(21)(22)의 저향열에 의해 온도가 상승할 때, 가압프레스(20)로 1∼50kg/㎠의 압력을 가하여 0.5∼30분 유지시킨 후, 냉각시키면 다층 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 있다.
도 7에는 가압접촉가열에 의한 액상소결의 개략적인 공정을 나타내고 있으며 결합재의 혼합없이 폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 분말(15) 한가지만으로 상기의 공정에 의거 제조된 다공질 소결체는 형태에 따라 판상 다공질 소결체(25), 원통형 다공질 소결체(26), 반구형 다공질 소결체(27), 무늬가 각인된 판상 다공질 소결체(28) 등으로 제조되며 상기된 소결체는 흡음판 또는 필터로 이용된다.
여기서 금형(21)(22)의 소재로는 탄호물소결체, SiC피복흑연 및 흑연을 사용하며 상부금형(21)과 하부금형(22)에 서로 다른 기하학적무늬를 각인하여 제조한 무늬가 각인된 판상 다공질 소결체(28)는 다공질 구조의 특성과 각인된 무늬(29)에 의해 흡음특성이 양호하고 미적효과가 우수하며, 보강덧살(30)에 의해 소결체의 전체적인 강도가 증가된다.
금형(21)(22)의 무늬는 도 8에 도시된 바와 같이 여러 가지 용도에다라 정한다.
폐알루미늄 및 알루미늄스크랩 분말(15)의 충진법은 크기가 다른 분말을 단층, 2층, 다층으로 할 수 있으며, 용도에 따라 분말의 종류를 여러 가지로 할 수 있다.
이와 같은 요소, 재질, 크기 및 모양으로 구성될 때 도 9와 같은 구조를 가짐으로써 흡음효과, 필터효과, 내식효과, 강도효과 및 미적효과를 갖는 다양한 용도의 금속 다공질 제품이 고효율, 저비용으로 제조된다.
도 9의 (가),(나)는 상기 방식으로 제조되 다공질재의 현미경 사진이다.
가압접촉가열에 의한 액상소결로 결합재없이 소결하여 연결된 연속기공을 형성하였으며, 이러한 연결된 연속기공을 가진 다공질 소결체는 흡음효과와 접합강도가 좋다.
실시예4
폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 금형(21)(22)에 충진시킨 후 가압접촉가열에 의한 액상소결로 얻어지는 소결체로는 흡음재 및 필터재가 있으며 이같이폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말로 제작되는 흡음재는 연속기공에 의해 소음을 감소시키는 탁월한 효과가 있고, 필터재는 기공의 크기와 기공율에 차이를 두어 다양한 용도로의 사용이 가능하다.
특히 금형(21)(22)에 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 충진시킬 때 분말의 하부와 상부에 금속망이 위치되게 하거나 분말 중간에 금속망이 위치되게 한 후 가압접촉 가열에 의한 액상 소결체를 얻어낼 경우 분말이 금속망에 붙어서 소결되므로 강도가 향상되어 기공의 크기와 기공율을 변화시키면서도 두께는 감소시킬 수 있다.
따라서 기공의 크기와 기공율을 변화시키면서 강도가 큰 소결체를 원할 경우 금속망을 사용하면서 두께가 얇고 강도가 높은 흡음용 및 필터용 소결체를 제조할 수 있다.
도 10은 상기 방식으로 제조된 다공질재의 기공율에 따른 인장강도의 변화를 보여주고 있다.
다공질 소결체 제조시 결합재를 사용하지 않으므로 접합강도가 우수할 뿐만 아니라, 공정단축 효과, 원가절감 및 강도증가의 효과를 준다.
단층 다공질과 다층 다공질의 인장강도는 큰 차이가 없다.
도 11은 상기 방식으로 제조되 다공질재의 주파수에 따른 흡음율의 변화를 보여주고 있다.
다층 다공질이 단층 다공질에 비해 흡음 중심주파수 범위가 넓고 흡음율도 약간 높다.
도 12는 상기 방식으로 제조된 다공질재의 기공율에 따른 필터 성능을 보여주고 있으며 기공율이 높을수록 흐름저항은 작아진다.
본 발명은 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 사용하여 양질의 분말을 제조함으로써 환경공해의 방지, 자원 재활용, 폐자원 및 재활용 자원의 고부가가치화, 에너지 절감을 이룩할 수 있을 뿐만 아니라, 이미 상술한 알루미늄 다공질 제품 제조시 발생하는 불균일한 다공질재 생산, 높은 생산비, 낮은 생산속도를 해소시킬 수 있는 가압접촉가열에 의한 액상소결 가공법을 제공하므로써 양질의 알루미늄 다공질재를 제조할 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. 알루미늄 용탕과 잘 반응하지 않는 금속으로 제조되고 롤 사이간격을 자동으로 조절하는 스프링이 부착되며 100∼1,000rpm의 회전속도를 갖는 수냉식 쌍롤사이에 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩을 용해시킨 용해금속을 노즐을 통하여 투입시킴으로써 두께 50∼1,000㎛, 폭 10∼50mm, 길이 30∼100mm 정도 크기의 급속응고 특성을 갖는 알루미늄 박편을 제조하는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편 제조방법.
  2. 제 1 항에서, 수냉식 쌍롤은 직경 200∼800mm, 폭100∼500mm를 갖고 (10∼20)%Sn청동, (10∼15)%Al청동, (1∼2)%Be청동, (30∼40)%Zn황동을 사용하여 액체금속을 103∼105K/sec속도로 급속응고시키는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편 제조방법.
  3. 제 1 항에서, 롤갭조정용 스프링(4)은 고탄소강(0.5∼0.85%C, 0.1∼0.4%Si, 0.5∼0.8%Mn), 규소망간강(0.45∼0.65%C, 1.5∼2%Si, 0.6∼1%Mn) 또는 크롬강(1%Cr)인 직경40∼100mm, 길이50∼150mm 크기를 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 박편 제조방법.
  4. 알루미늄 급냉박편을 상,하부 맷돌의 칼날높이가 1∼5mm이고 하부맷돌이 100∼1,500rpm으로 회전되고 상,하부 맷돌에 수냉코일을 배치하여 금속분말 제조시 발생열을 냉각시키는 수냉식 맷돌 분쇄기에서 불활성 분위기로 상,하부 맷돌사이 간격을 0.1∼0.5㎜로 변화시켜가며 분쇄시켜 직경이 20∼1,000㎛의 구형 또는 속이 빈 구형분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말 제조방법.
  5. 제 4 항에서, 수냉식 맷돌 분쇄기의 맷돌은 (0.25∼0.45)%C - (11∼15)%W - (2∼13)%Cr - Fe와 (1.5∼2.5)%C - (1∼2)%Mo - (10∼12)%Cr - Fe로 이루어지고 지름 200∼1,500㎜, 두께 10∼50㎜이며, 상하부 맷돌의 칼날 경사도는 5∼30°를 갖고 상,하부 맷돌의 칼날 경사방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말 제조방법.
  6. 탄화물소결체, SiC피복흑연 또는 흑연을 소재로 하는 금형에 결합제 없이 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 충진시키고 불활성 분위기에서 10∼150A/㎠의 전류밀도로 금형에 통전시켜 100∼2,500℃로 승온되는 금형의 저항열로 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 접촉 가열시키면서 1∼50㎏/㎠의 압력을 가하여 다공질 소결체를 제조하는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말의 소결체 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말을 금속망과 함께 금형에 충진시켜 가압접촉 가열에 의한 액상소결로 기공의 크기와 기공율을 조정하고 소결체의 두께를 감소시켜 강도와 휨성을 갖도록 하는 보강재를 갖는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄 및 알루미늄 스크랩 분말의 소결체 제조방법.
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