KR100679242B1 - 마그네슘합금 압출용 윤활제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘합금 압출용 윤활제 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명인 윤활제(L)는 베이스를 형성하는 기유로 50 내지 94중량%를 가지는 유기화합물과, 마모억제를 위한 중추제로 5 내지 40중량%를 가지는 금속비누와, 내하중성과 이형성을 위한 첨가제로 0.51 내지 25중량%를 가지는 무기화합물로 구성된다. 상기 유기화합물은 실리콘오일로 형성되고, 상기 금속비누는 리튬비누로 구성되고, 상기 첨가제는 이황화몰리브덴과 질화붕소로 구성된다. 그리고, 상기 이황화몰리브덴은 0.5 내지 20중량%로 조성되고, 상기 질화붕소는 0.01 내지 5중량%로 조성된다.

윤활제, 실리콘오일, 금속비누, 이황화몰리브덴, 질화붕소

Description

마그네슘합금 압출용 윤활제 및 그 제조방법{A Lubricant and A making method for extruding magnesium alloy}

도 1은 본 발명에 의한 마그네슘합금의 압출을 위한 압출기의 구성을 보인 측면도.

도 2는 본 발명의 실시예인 윤활제의 사용에 따른 압출성의 향상을 보인 그래프.

도 3은 본 발명의 실시예인 윤활제 사용시 기계적 특성의 변화를 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2: 압출기 4: 콘테이너

6: 실린더부 8: 피스톤부

10: 다이 12: 압출구

14: 다이홀더 b: 빌렛

L: 윤활제

본 발명은 윤활제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네슘합금의 압출과정에 있어 콘테이너 내벽의 마찰력을 줄이는 마그네슘합금 압출용 윤활제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

마그네슘 합금의 비중은 1.74g/㎤ 으로 알루미늄의 2.7g/㎤ 보다 가볍고 금속 중 비강도가 가장 크며 충격흡수성이 뛰어나 소음 발생을 저감시키고 전자파차폐 특성이 뛰어나기 때문에 선진국에서는 컴퓨터 전자통신용부품 및 기타 전자부품의 외장재로 적용범위가 확대되고 있다. 특히 연비향상을 위한 자동차 산업, 휴대성을 극대화하기 위한 전기전자산업 및 레져스포츠 산업의 경량화를 위해서는 철광 및 알루미늄의 대체소재로 각광받고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 마그네슘합금 압출을 하는 것은 다음과 같은 문제점들이 있다.

마그네슘합금의 결정구조는 조밀육방정으로 상온에서의 소성변형에서는 (0001)면만 슬립되게 때문에 상온소성가공이 어려워 높은 압출압력이 요구되며, 압출속도 또한 매우 느리게 진행된다. 또한, 온도를 상승시키면 슬립면이 증가하여 압출이 가능하게 되나 압출에 의한 발생열에 의해 산화 또는 발화가 발생된다.

그리고, 마그네슘합금은 열용량이 작기 때문에 온도변화에 민감하여 압출조건이 변화되어 공정변수에 대한 조절이 정확히 되지 않으면 압출 성형이 사용자가 원하는 대로 되지 않는다.

그리고, 마그네슘합금 압출시 메탈플로우에 의해 내부열이 발생되어 온도관리가 되지 않으면 압출결함이 발생된다.

따라서, 마그네슘합금과 같이 그 결정구조가 조밀육방정이고, 열용량이 작고, 쉽게 압출결함이 발생되는 합금이므로 압출을 하는 과정에서 마찰압력이 커서 압출속도가 느리고, 마찰열이 많이 발생되어 표면산화 또는 균열을 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 마그네슘합금의 압출과정에서 마찰압력을 줄여 압출속도를 증대시키고, 마찰열을 줄여 표면산화 또는 균열을 방지하는 마그네슘합금 압출용 윤활제를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 베이스를 형성하는 기유로 50 내지 94중량%를 가지는 유기화합물과; 마모억제를 위한 중추제로 5 내지 40중량%를 가지는 금속비누; 그리고 내하중성과 이형성을 위한 첨가제로 0.5 내지 20중량%의 이황화몰리브덴과, 0.01 내지 5중량%의 질화붕소;로 혼합하여 조성된다.

유기화합물은 실리콘오일로 형성되고, 상기 금속비누는 리튬비누로 구성되고, 상기 첨가제는 이황화몰리브덴과 질화붕소로 구성됨이 바람직하다.

본 발명인 윤활제는 상기의 방법으로 제조된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 마그네슘합금 압출용 윤활제 및 그 제조방법에 의하면, 마그네슘합금을 압출시 컨테이너의 내벽에 윤활제를 도포하여, 마그네슘합금과 컨테이너 내벽 사이에서 발생되는 마찰력이 줄어 압출속도가 빨라지고, 마찰열이 발생되지 않고 표면산화 또는 균열이 발생되지 않아 가공능력이 향상되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 마그네슘합금 압출용 윤활제 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 마그네슘합금의 압출을 위한 압출기의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 실시예인 윤활제의 사용에 따른 압출성의 향상을 보인 그래프가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 실시예인 윤활제 사용시 기계적 특성의 변화를 보인 그래프가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 마그네슘합금을 압출하기 위한 압출기(2)가 구비된다. 상기 압출기(2)의 압출방식으로는 직접압출과 간접압출으로 구분되는데, 본 실시예에서는 직접압출에 대해 설명한다.

상기 압출기(2)에는 콘테어너(4)가 구비된다. 상기 콘테어너(4)는 상기 압출기(2)의 몸체를 형성하는 것으로, 내부에는 빌렛(b)이 주입될 실린더부(6)가 구비된다. 상기 실린더부(6)는 전후로 관통되어 있는데, 후방에는 실린더부(6)를 따라 이동하는 피스톤부(8)가 구비된다. 상기 피스톤부(8)는 상기 실린더부(6)에 주입된 빌렛(b)에 압력을 가하는 것이다.

상기 실린더부(6)의 전방은 금형을 위한 다이(10)가 구비된다. 상기 다이(10)에는 압출구(12)가 구비되며, 상기 압출구(12)는 만들고자 하는 소정의 모양, 즉 봉, 관, 바, 선, 튜브 등의 형상으로 형성된다. 상기 다이(10)의 가장자리에는 다이홀더(14)가 마련된다. 상기 다이홀더(14)는 상기 다이(10)를 소정의 위치에 정확히 위치하도록 고정하는 역할을 한다.

또한, 상기 실린더부(6)에 주입되는 빌렛(b)이 구비된다. 상기 빌렛(b)은 금속원자재를 녹여서 주조하고 균질화 처리한 것이다. 상기 균질화 처리를 하는 것은 상기 주조한 빌렛(b)의 압출성을 높이기 위함이다.

그리고, 상기 빌렛(b)이 상기 실린더부(6)에 주입될 때, 가공능력 향상을 위해 윤활제(L)가 주입된다. 상기 윤활제(L)는, 유기화합물과 무기화합물이 소정의 조성비로 혼합된 것으로, 페이스트(paste)형상을 한다.

실리콘오일 + 금속비누(Li soap) + MoS ₂ + BN --> 윤활제

화학식 1에 기재된 바와 같이, 상기 윤활제(L)는, 윤활제(L)의 베이스인 기유와, 마모억제를 위한 중추제와, 내하중성을 위한 첨가제로 구성된다. 상기 기유는 50 내지 94중량%의 실리콘오일(Silicon oil)이 사용된다. 상기 기유는 윤활제(L)의 기본 베이스 역할을 한다. 물론, 상기 기유는 상기 실리콘오일과 유사한 특성을 가지는 여러 유기화합물이 사용될 수도 있다.

상기 중추제는 5 내지 40중량%의 금속비누가 사용된다. 상기 금속비누는 카르복실산 골격 등으로 구성된 비누구조에 리튬이 결합된 것이 사용되어질 수 있다. 물론, 상기 리튬을 대신해서 나트륨, 칼슘, 알루미늄, 바륨 등의 여러 금속이 사용될 수 있다. 상기 중추제는 금속재의 압출시 밀착되는 부분의 마모를 억제하고, 고 압특성을 잘 나타낸다.

상기 첨가제는 무기화합물이 사용된다. 상기 첨가제는 0.5 내지 20중량%의 분말형태의 이황화몰리브덴(MoS₂)과, 0.01 내지 5중량%의 질화붕소(BN)의 화합물이 사용된다. 상기 첨가제 중 이황화몰리브덴은 윤활제(L)에 첨가됨으로써 윤활제(L)의 밀착성이 우수하도록 하고, 윤활제(L)의 내하중성이 좋아지도록 하는 역할을 한다. 그리고, 상기 질화붕소는 상기 윤활제(L)에 첨가됨으로써 윤활제(L)의 이형성이 좋아지도록 하는 역할을 한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 마그네슘 합금의 압출용 윤활제의 제조과정 및 작용을 상세하게 설명한다.

먼저 윤활제의 제조과정을 설명하면, 기유로서 실리콘오일을 사용하면서, 여기에 윤활특성을 부여하기 위해 중추제인 금속비누, 즉 리튬비누를 섞는다. 이때, 상기 실리콘오일은 50 내지 94중량%이고, 상기 금속비누는 5 내지 40중량%의 조성비를 가진다.

상기 실리콘오일과 상기 리튬비누가 섞인 화합물에 첨가제로 이황화몰리브덴과 질화붕소를 첨가한다. 상기 이황화몰리브덴은 조성비를 0.5 내지 20중량%로 하고, 질화붕소는 조성비를 0.01 내지 5중량%로 한다.

상기 실리콘오일과 리튬비누와 이황화몰리브덴과 질화붕소를 섞은 화합물은 페이스트로 형성된다. 즉, 상기의 방식으로 윤활제(L)가 만들어 진다.

다음으로 마그네슘합금의 압출가공과정에 따른 윤활제의 작용을 설명하면, 작업하고자 하는 다이(10)가 구비된 압출기(2)를 준비한다. 상기 압출기(2)에서 실린더부(6)의 내측면에 윤활제(L)를 골고루 도포한다. 상기 윤활제(L)가 도포된 실린더부(6)에 마그네슘합금의 빌렛(b)을 주입한다. 이때, 상기 빌렛(b)은 상기 실린더부(6)에 주입되기 전에 균질화 처리 및 예열된 상태로 준비된다.

상기 빌렛(b)이 주입된 실린더부(6)에 피스톤부(8)을 설치하고 압출구(12) 방향으로 밀어서 압력을 가한다. 상기 피스톤부(8)를 밀게 되면, 상기 실린더부(6) 내부의 빌렛(b)은 다이(10)의 압출구(12)로 압출된다. 상기 빌렛(b)이 압출되면서, 윤활제(L)에 의해 압출속도가 증대된다. 상기 윤활제(L)의 사용에 의해 증대된 압출속도의 변화는 도 2에 도시된 바와 같다.

그리고, 일반적으로 압출속도가 증가하면 인장강도 및 항복강도는 많이 감소하는 경향을 보이는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 윤활제(L)의 사용여부에 따른 인장강도 및 항복강도는 5 내지 10Mpa 감소하였지만, 미국재료시험협회(ASTM)의 규격치를 상회하는 결과를 나타낸다. 즉, 기계적특성이 미약하게 감소하였지만 20 내지 35%의 압출속도가 월등하게 향상됨을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 마그네슘합금 압출용 윤활제에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 마그네슘합금을 압출시 컨테이너의 내벽에 윤활제를 도포하여, 마그네슘합금과 컨테이너 내벽 사이에서 발생되는 마찰력을 줄여 압출속도가 빨라지고, 마찰열이 발생되지 않아 표면산화 또는 균열이 발생되지 않고 가공능력이 향상되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 베이스를 형성하는 기유로 50 내지 94중량%를 가지는 유기화합물과;

   마모억제를 위한 중추제로 5 내지 40중량%를 가지는 금속비누; 그리고

   내하중성과 이형성을 위한 첨가제로 0.5 내지 20중량%의 이황화몰리브덴과, 0.01 내지 5중량%의 질화붕소;로 혼합하여 조성되는 마그네슘합금 압출용 윤활제의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유기화합물은 실리콘오일로 형성되고, 상기 금속비누는 리튬비누로 구성되고, 상기 첨가제는 이황화몰리브덴과 질화붕소로 구성됨을 특징으로 하는 마그네슘합금 압출용 윤활제의 제조방법.
3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항의 방법으로 제조됨을 특징으로 하는 마그네슘합금 압출용 윤활제.

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