KR100741515B1 - An Al alloy materal for foaming by waste Al and Al alloy chip scrap, and a method of thereof - Google Patents
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Abstract
공해의 원인이 되는 폐알루미늄을 효율적으로 자원재활용하는 방법을 개발하는 것이 자원재활용 및 에너지 절감측면에서 요구되고 있다. 특히 알루미늄이 다양한 기계부품 등에 사용되면서 절단 및 기계가공에 의한 폐칩이 다량 발생하고 있으나, 현재의 기술로는 산화에 의한 손실로 인해 회수율이 낮은 재용해하여 주괴제조 이외에는 뚜렸한 재활용방법이 없는 것이 현실이다. 그러므로 세척 및 건조과정의 전처리를 거친 가공용 알루미늄 폐칩에 발포용 분말을 혼합하여 고부가가치의 제품제조 기술을 개발함으로써 효율적인 재활용이 가능하게 하였다. 또한 칩형태이외의 및 폐알루미늄은 에너지 절감측면에서 원심력을 이용하여 불순물이 포함된 발포용 알루미늄합금 분말을 제조하여, 세척 및 건조과정의 전처리를 거친 가공용 알루미늄 폐칩을 혼합하는 방법과 이들 분말을 첨가용 분말과 함께 발포용 분말을 혼합하여 이론 밀도에 가깝도록 압분, 압출 및 압연하여 우수한, 기계적 성질, 열적 성질, 음향성질, 에너지 흡수성질 등을 고루 갖춘 다기능 발포용 알루미늄합금소재를 저비용으로 고속생산이 가능하도록 하는 알루미늄 폐칩, 폐알루미늄, 및 알루미늄 합금 스크랩을 이용한 발포용 알루미늄 합금 소재의 제조 방법이 개시된다. 본 발명은 폐알루미늄 칩만을 발포용 분말과 혼합하여 냉간 압분한 압분체와 원심분무기에서 발포용 알루미늄합금분말을 만들고 상기 분말과 알루미늄 폐칩을 혼합하여 발포용 분말을 맷돌형 분쇄혼합기 (stone mill mixer)에서 혼합하여 냉간 압분한 압분체를 제조한 이후 상기 압분체를 열간압출하여 고밀도 압출재를 이용하여 발포 알루미늄합금부품, 발포 알루미늄합금판, 발포 알루미늄샌드위치판넬 및 발포 알루미늄샌드위치빔 제조용 발포 알루미늄합금소재를 제조하는 방법으로 구성된다. Developing a method for efficiently recycling waste aluminum that causes pollution is required in terms of resource recycling and energy saving. In particular, as aluminum is used in various mechanical parts, a large amount of waste chips are generated due to cutting and machining. However, the present technology does not have a recyclable method other than manufacturing ingot due to the low recovery rate due to loss due to oxidation. to be. Therefore, by mixing foaming powder with aluminum chips for processing after pre-treatment of washing and drying process, high value-added product manufacturing technology was developed to enable efficient recycling. In addition to the non-chip type and waste aluminum, in the energy saving aspect, using a centrifugal force to produce a foamed aluminum alloy powder containing impurities, a method of mixing the processed aluminum waste chips that have been pretreated in the washing and drying process and adding these powders High speed production of multifunctional foamed aluminum alloy material with excellent mechanical properties, thermal properties, acoustic properties, energy absorbing properties, etc. by mixing, extruding, and rolling to the theoretical density by mixing the foaming powder with the powder. Disclosed is a method for producing an aluminum alloy material for foaming using aluminum scrap chips, aluminum scrap, and aluminum alloy scrap to enable this. The present invention mixes the waste aluminum chip with the foaming powder to make a foamed aluminum alloy powder in a cold compacted green compact and a centrifugal spraying machine, and mix the powder and the aluminum waste chips to form a foaming powder millstone mixer (stone mill mixer) After manufacturing the green compacted powder by mixing in the cold pressed, the green compact is hot-extruded to produce a foamed aluminum alloy parts, foamed aluminum alloy plate, foamed aluminum sandwich panel and foamed aluminum sandwich material for the production of foamed aluminum sandwich beam using a high-density extrusion material It is configured in such a way.
Description
본 발명은 공해의 원인이 되는 알루미늄 폐칩(chip), 폐알루미늄 및 알루미늄합금스크랩(scrap)등을 자원재활용 및 에너지절감 측면에서 폐칩은 세척 및 건조과정의 간단한 전처리를 거친 알루미늄 폐칩만을 발포용 분말과 혼합하여 고부가가치의 발포용소재를 제조하는 방법과 폐알루미늄 및 알루미늄합금 스크랩은 시설비가 저렴하고 제조조건이 간단한 원심분무장치를 이용하여 경제적이며 고부가가치를 갖는 발포용 폐알루미늄합금분말을 제조하는 방법과, 이들 알루미늄합금분말과 기계가공용 알루미늄 폐 칩(chip), 발포용 분말을 맷돌형 분쇄혼합장치에서 균일하게 혼합하여 고밀도 냉간압분체를 제조하여 이들 압분체를 열간압출하여 봉상, 프로파일 및 판상으로 제조하여 우수한 기계적성질, 열적성질, 음향성질, 에너지 흡수성질, 저밀도 등의 성질을 고루 갖춘 다기능 발포용 알루미늄합금소재를 제조하는 방법에 관한 것이다. According to the present invention, waste aluminum waste chips (waste chips, waste aluminum and aluminum alloy scraps), which are the causes of pollution, in terms of resource recycling and energy saving, the waste chips have only been subjected to simple pretreatment of washing and drying processes. The method of manufacturing high value-added foaming material by mixing and the method of manufacturing waste aluminum alloy powder for foaming with economical and high value by using centrifugal spraying device with low facility cost and simple manufacturing conditions And the aluminum alloy powder, machining aluminum waste chips, and foaming powder are uniformly mixed in a millstone grinding mixer to produce a high density cold pressed powder, which is hot-extruded to form rods, profiles and plates. Manufacture excellent mechanical properties, thermal properties, acoustic properties, energy absorption properties, low density It relates to a method of manufacturing the aluminum alloy material for a feature to be equally versatile foam.
생활수준의 향상과 산업의 고도화에 따라 수송장치의 경량화, 소음제거, 진동흡수, 충격에너지 흡수, 전자파차폐, 환경오염방지에 대한 요구가 세계적 추세이다. 이러한 요구에 부응하여 발포다공질 금속재료가 여러 가지 방법으로 개발되고 있다. 발포 다공질 금속제조법에는 크게 금속분말법과 주조법이 있다. 금속분말법은 금속분말제조, 금속분말과 발포용 분말의 혼합, 혼합분말의 압분, 압분체의 열간 성형, 성형체의 발포열처리 공정으로 구성되어 있다.
또한 알루미늄이 다양한 기계부품 등에 사용되면서 기계가공에 의한 폐칩이 다량 발생하고 있으나, 현재는 산화에 의한 손실로 인해 회수율이 낮은 재용해에 주괴제조 이외에는 뚜렸한 재활용방법이 없는 것이 현실이다.With the improvement of living standards and the advancement of the industry, there is a global trend to reduce the weight of transportation equipment, remove noise, absorb vibration, absorb shock energy, shield electromagnetic waves, and prevent environmental pollution. In response to this demand, porous porous metallic materials have been developed in various ways. Foamed porous metal manufacturing methods are mainly a metal powder method and a casting method. The metal powder method is composed of metal powder production, mixing of metal powder and powder for foaming, compacted powder of mixed powder, hot forming of the green compact, and heat treatment of foaming of the molded product.
In addition, as aluminum is used in various machine parts, a large amount of waste chips are generated by machining, but nowadays, there is no recyclable method other than manufacturing ingot in remelting with low recovery rate due to loss due to oxidation.
현재 사용되고 있는 알루미늄금속 분말법은 알루미늄분말 제조시에 순금속을 가스분무하여 사용하기 때문에 매우 비싼 것이 결점이다. 알루미늄분말과 발포용 분말을 혼합할 때 금속분말표면이 매끄러운 것을 사용하기 때문에 발포용 분말의 분포가 불균일하여 균일한 기공분포를 갖는 알루미늄발포 재료를 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 혼합분말을 금형에 넣고 압분할 때 작은 발포용 분말이 금형 밑바닥으로 몰리기 때문에 발포용 분말의 편석이 심하게 일어나 균일한 알루미늄발포 재료를 제조할 수 없는 문제점이 있었다.The aluminum metal powder method currently used is very expensive because pure metal is used by gas spraying in the production of aluminum powder. When the aluminum powder and the foaming powder are mixed, since the metal powder surface is smooth, the distribution of the foaming powder is non-uniform, which makes it difficult to produce an aluminum foaming material having a uniform pore distribution. In addition, when the mixed powder is put into a mold and compacted, the small foaming powder is driven to the bottom of the mold, causing segregation of the foaming powder to be severe, resulting in a problem that a uniform aluminum foaming material cannot be produced.
또한, 발포열처리를 행할 때 금형의 압력변화를 부여할 수 없기 때문에 발포부품 제조시 표면정도와 치수정도를 맞추는 것이 어렵고, 발포알루미늄합금을 코어로 하는 샌드위치 패널 제조시에는 발포알루미늄합금표면에 곧바로 다른 금속판을 냉간압접하기 때문에 결합력이 떨어지는 결점을 가지고 있다, In addition, since the pressure change of the mold cannot be imparted when the foaming heat treatment is performed, it is difficult to match the surface accuracy and the dimensional accuracy when manufacturing the foamed parts, and when the sandwich panel is manufactured using the foamed aluminum alloy as the core, the foamed aluminum alloy is immediately different from the surface of the foamed aluminum alloy. Cold welding of metal plate has a drawback of poor bonding strength.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 알루미늄 폐칩, 폐알루미늄과 알루미늄합금스크랩을 사용하므로써 저렴하게 발포용 알루미늄합금소재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 재활용처리 비용이 많이 소요되는 폐칩을 직접 발포 소재로 제조하기 위한 원소재로 활용하고, 원심분무법을 이용하여 폐 알루미늄합금스크랩에 들어있는 불순물 및 기합금 첨가물질인 철(Fe), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 규소(Si) 등을 이용하여 발포용 알루미늄합금의 점도와 강도를 증가시켜 균일한 기공크기와 분포를 얻는데 도움이 되도록 하고, 침상발포용 알루미늄합금분말 및 폐 칩을 맷돌형 분쇄혼합기(stone mill Mixer)를 사용하여 분말 및 폐칩 표면 및 내부에 발포용 분말이 박힐수 있도록하여 발포용 분말이 균일하게 섞이도록 한 후, 냉간압분하고 열간압출하여 기공의 크기와 분포를 균일하게 조절하고 표면정도와 치수정도를 높여 저밀도, 고강도, 높은 에너지 흡수능력, 소음흡수, 진동흡수 성질등을 고루 갖춘 다기능 발포용 알루미늄합금소재를 환경 친화적이면서 재활용이 가능하고 저비용으로 고속생산이 가능하도록 제조하는 방법 및 발포용 알루미늄 합금 소재를 제공하는데 있다. 또한 재활용 비용이 많이 소요되는 기계가공용 폐칩을 간단한 전처리 과정을 거쳐 고부가가치의 제품으로 100％ 재활용할 수 있는 방법을 제시하고자한다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above is an object of the present invention by using aluminum waste chips, waste aluminum and aluminum alloy scrap can be manufactured inexpensive aluminum alloy material at low cost as well as recycling treatment costs This waste chip is used as a raw material to directly manufacture the foam material, and by using the centrifugal spraying method, iron (Fe), copper (Cu), magnesium ( Mg), zinc (Zn), silicon (Si), etc. are used to increase the viscosity and strength of the foamed aluminum alloy to help to obtain a uniform pore size and distribution, and the needle-shaped aluminum alloy powder and waste chips Using a stone mill mixer, the foaming powder can be embedded on the surface and inside of the powder and waste chips, making the foaming powder uniform Multi-functional foamed aluminum with low density, high strength, high energy absorption capacity, noise absorption, vibration absorption properties, etc. after cold pressing and hot extrusion to uniformly control the size and distribution of pores and increase surface accuracy and dimension accuracy. The present invention provides a method for manufacturing an alloy material that is environmentally friendly, recyclable, and enables high-speed production at low cost, and to provide a foamed aluminum alloy material. In addition, this paper proposes a method to recycle 100% of waste chips for high-value products through simple pre-treatment.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 알루미늄 폐칩, 폐알루미늄 및 알루미늄 합금 스크랩을 이용한 발포용 알루미늄 합금 소재 제조 방법에 있어서, 세척 및 건조과정을 거친 알루미늄 폐칩을 준비하고, 폐알루미늄 및 알루미늄 합금 스크랩은 원심 분무법을 이용하여 발포용 알루미늄 합금 분말을 제조하는 단계(S1)In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a method for producing a foamed aluminum alloy material using aluminum waste chips, waste aluminum and aluminum alloy scrap, preparing aluminum waste chips that have undergone washing and drying, waste aluminum and Aluminum alloy scrap is a step of producing a foamed aluminum alloy powder using a centrifugal spray method (S1)
상기 단계(S1)에서의 폐칩단독 또는 합금분말과 폐칩의 혼합체에 첨가용 분말과 발포용 분말을 혼합하여 맷돌형 분쇄 혼합기로 혼합하여 폐칩이 섞인 혼합분말을 제조하는 단계(S2)In the step (S1), the waste chip alone or the alloy powder and the mixture of the waste chip and the powder for mixing and the powder for mixing to mix by milling mill mixer to produce a mixed powder mixed with the waste chip (S2)
상기 단계(S2)에서의 폐칩이 섞인 혼합분말을 압축기로 가압하여 압분체를 제조하는 단계(S3)Pressing the powder mixed with the waste chips in the step (S2) with a compressor to produce a green compact (S3)
그리고 상기 단계(S3)에서의 압분체를 열간 압출하는 단계(S4)로 구성됨을 특징으로 하는 발포용 알루미늄 합금 소재 제조 방법을 제공한다.And it provides a foamed aluminum alloy material manufacturing method comprising the step (S4) of hot pressing the green compact in the step (S3).
여기서 상기 폐칩의 전처리는 1차로 절단, 절삭등에 사용되는 오일류를 세척제를 포함하는 물에 세척하는 단계와 2차로 300～400℃의 온도에서 건조하는 단계를 거치는 것이 바람직하다.
또한 상기 원심 분무법은 턴디쉬에 용융 알루미늄을 장입하고 턴디쉬 하부의 노즐을 통하여 하방으로 유출시켜 노즐하부에 설치된 평탄회전자의 중심으로 떨어지게 하여 원심력으로 분산시켜 80～700㎛크기의 급속응고 침상형 알루미늄 합금 분말로 제조하는 것이 바람직하다. Here, the pre-treatment of the waste chip is preferably subjected to a step of washing the oils used for cutting, cutting, etc. in water containing a cleaning agent and drying at a temperature of 300 ~ 400 ℃ second.
In the centrifugal spraying method, the molten aluminum is charged into the tundish and flows downward through the nozzle at the bottom of the tundish to fall to the center of the flat rotor installed at the lower part of the nozzle. It is preferable to make from aluminum alloy powder.
또한 상기 알루미늄 합금 분말은 폐알루미늄 및 알루미늄 합금 스크랩을 용융시킨후 알루미늄 합금 소재의 점도를 높이고 소성가공성과 발포성형성을 좋게 하기 위하여 중량으로 전체 중량 대비 Si가 4～8％, Cu가 2～6％ 및 Mg가 4～7％ 포함되게 하며, 상기 첨가용 분말은 Al2O3분말, SiC분말중 1이상의 분말이고, 상기 발포용 분말은 기공분포성과 크기를 조절하기 위하여 TiH2, ZrH2 또는 Na2CO3중 1또는 1이상의 혼합분말로 하는 것이 바람직하다.In addition, the aluminum alloy powder is Si to 4 to 8% by weight and Cu to 2 to 6% by weight in order to increase the viscosity of the aluminum alloy material and to improve plastic workability and foamability after melting the waste aluminum and aluminum alloy scrap. Mg is included 4 ~ 7%, the addition powder is Al 2 O 3 powder, at least one powder of SiC powder, the foaming powder is TiH 2, ZrH 2 or Na to control the pore distribution and size 2 is preferably set to 1 CO 3 or the mixed powder of at least one of.
여기서, 상기 첨가용 분말의 양은 점도, 성형성 및 강도 조절을 위하여 5～20％이며, 상기 발포용 분말의 양은 기공크기와 분포를 조절하기 위하여 0.5％～1.0％로 한다. 본 발명에서의 ％는 중량％를 나타낸다.Here, the amount of the powder for addition is 5 to 20% for the control of viscosity, formability and strength, and the amount of the foaming powder is 0.5% to 1.0% for controlling the pore size and distribution. % In this invention represents the weight%.
또한, 상기 첨가용 분말은 점도와 경도를 높이기 위하여 SiC분말 5～20％와 Al2O3분말을 5～10％로 구성되게 하는 것이 바람직하다.In addition, in order to increase the viscosity and hardness, the powder for addition preferably comprises 5 to 20% of SiC powder and 5 to 10% of Al 2 O 3 powder.
또한, 상기단계(S1)에서의 회전자는 내열성과 내열충격성을 높게하기 위하여 Si3N4 소재로 하며 그 속도는 25,000～40,000rpm으로 하고, 용윰금속은 103～105K/sec로 급속응고 되게 하며, 상기 단계(S1)에서의 폐칩은 세척, 건조과정을 거쳐 가공유등 불순물을 제거하는 것이 바람직하며, 상기 단계(S4)에서의 열간 압출은 압분체 예열 온도가 360～410℃, 콘테이너 온도가 370～450。C 및 금형온도가 380～450℃로 함이 바람직하다.In addition, the rotor in the step (S1) is made of Si 3 N 4 material in order to increase the heat resistance and thermal shock resistance, the speed is 25,000 ~ 40,000rpm, molten metal is 10 3 ~ 10 5 K / sec rapid solidification In the step (S1), the waste chips are preferably washed and dried to remove impurities such as processing oil, and the hot extrusion in the step (S4) has a compact preheating temperature of 360 to 410 ° C. and a container temperature. It is preferable that the temperature is 370 to 450 ° C and the mold temperature is 380 to 450 ° C.
또한, 상기 폐알루미늄 합금 [Al-(4～8)％Si-(2～6)％Cu-(4～7)％Mg-Fe] 분말 50％ 과 폐칩 50％의 혼합체(A)와 첨가용 분말(B)의 혼합비를 점도와 성형성을 높이기 위하여 A : B = (7.5～10) : (0.1～2.5)로 하고, 점도, 소성가공성 및 발포성형성을 높이기 위하여는 알루미늄 합금 분말과 폐칩의 혼합체(A) , 첨가용(B) 및 발포용 분말(C)의 혼합비율이 A : B : C = (7.5～10) : (0.1～2.5) : (0.04～0.12)이 되게 한다.In addition, a mixture (A) of 50% of the above-mentioned waste aluminum alloy [Al- (4-8)% Si- (2-6)% Cu- (4-7)% Mg-Fe] powder and 50% of waste chips is used. The mixing ratio of the powder (B) is A: B = (7.5 to 10): (0.1 to 2.5) in order to increase the viscosity and formability, and in order to increase the viscosity, plastic workability and foamability, a mixture of aluminum alloy powder and waste chips. The mixing ratio of (A), addition (B) and foaming powder (C) is A: B: C = (7.5-10): (0.1-2.5): (0.04-0.12).
또한, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조되는 발포용 알루미늄 합금 소재를 제공한다.In addition, the present invention provides a foamed aluminum alloy material produced by the above method.
이하에서는 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
먼저, 상기 폐칩은 1차로 절단, 절삭등에 사용되는 오일류들 오염물질을 세척제가 포함된 물에 세척하는 단계와 2차로 300～400℃의 온도에서 건조하는 단계를 거치는 것이 바람직하다.
상기 폐칩에 첨가용 분말과 발포용 분말을 첨가한 후 믹서기에 넣어 균일하게 혼합시켜 발포용 혼합분말을 만든 후 금형에 넣어 프레스를 이용하여 고밀도 압분체를 제조한다. 상기 고밀도 압분체를 열간 압출하여 봉상, 판상, 형상(PROFILE) 압출재를 제조하여 발포부품, 샌드위치빔, 또는 샌드위치판을 제조한다.
또한 폐알루미늄 및 알루미늄합금스크랩을 용융시킨 후 Si가 4～8％, Cu가 2～6％, Mg가 4～7％ 포함 되도록 한 후, 고속으로 회전하고 있는 Si3N4소재로 구성된 평판 회전자에 공급하여 저렴하게 발포용 알루미늄합금분말을 만든다.First, the waste chip is preferably subjected to a step of washing the contaminants of oils used for cutting, cutting, etc. in water containing a cleaning agent and drying at a temperature of 300 ~ 400 ℃ second.
After the addition powder and the foaming powder is added to the waste chip, the mixture is put into a mixer and uniformly mixed to make a foamed powder mixture, and then put into a mold to prepare a high density green compact using a press. The high-density green compact is hot-extruded to produce a rod-like, plate-shaped, profile-shaped extruded material to produce a foamed part, a sandwich beam, or a sandwich plate.
After melting the waste aluminum and aluminum alloy scraps, the plate is made of Si 3 N 4 material which is rotated at high speed after 4-8% of Si, 2-6% of Cu, and 4-7% of Mg. Supply the former to make foamed aluminum alloy powder at low cost.
상기 발포용 알루미늄합금분말과 폐칩을 1 : 1 비율이 되게 조절한 후 첨가용 분말과 발포용 분말을 맷돌형 분쇄혼합기에 넣어 균일하게 혼합시켜 발포용 혼합분말을 만든 후 금형에 넣어 프레스를 이용하여 고밀도 압분체를 제조한다. 상기 고밀도 압분체를 열간 압출하여 봉상, 판상, 형상(PROFILE) 압출재를 제조하여 발포부품, 샌드위치빔, 또는 샌드위치판을 제조한다. The foamed aluminum alloy powder and the waste chip are adjusted to a ratio of 1: 1, and then the additive powder and the foamed powder are put in a millstone grinding mixer to be uniformly mixed to form a foamed mixed powder and then put into a mold by using a press. A high density green compact is prepared. The high-density green compact is hot-extruded to produce a rod-like, plate-shaped, profile-shaped extruded material to produce a foamed part, a sandwich beam, or a sandwich plate.
본 발명의 발포용 알루미늄합금분말은 폐알루미늄 및 알루미늄합금 스크랩을 용해시켜 상기와 같은 조성범위가 되도록 한 후 25,000～40,000rpm으로 회전하고 있는 직경40～70㎜, 두께 2～4㎜의 평판회전자에 공급하여 직경 80～700㎛인 발포용 알루미늄합금분말을 얻는다. 또한 폐알루미늄분말과 혼합하여 사용되는 폐칩은 기계가공후의 부산물로서 재용해처리를 하여 주괴로 만드는 과정에 비표면적이 넓기 때문에 산화되어 금속손실율이 약 15～20％에 달하여 재활용비용이 많이 들게 되어 재활용이 어려운 면이 있으나, 본 발명에서는 이들 폐가공칩을 간단한 세척·건조과정을 거처 발포용 원소재로 직접 사용하기 때문에 100％ 재활용이 가능하도록 하였다.The aluminum alloy powder for foaming according to the present invention is a flat rotor having a diameter of 40 to 70 mm and a thickness of 2 to 4 mm rotating at 25,000 to 40,000 rpm after dissolving waste aluminum and aluminum alloy scrap to obtain a composition range as described above. To obtain an aluminum alloy powder for foaming having a diameter of 80 ~ 700㎛. In addition, waste chips used in the mixing with waste aluminum powder are by-products after machining and are oxidized because they have a large specific surface area in the process of remelting and ingot, which leads to high recycling costs as the metal loss rate is about 15-20%. Although it is difficult, in the present invention, these waste processed chips can be 100% recycled because they are directly used as raw materials for foaming through a simple washing and drying process.
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또한, 압출용 압분체는 직경70～200㎜인 금형에 분말·폐칩 혼합체를 넣고 압분하여 길이 200～600㎜인 혼합분말·폐칩 압분체를 얻도록 한다. 샌드위치판넬용 압분체는 외피의 두께 1～2㎜의 알루미늄분말과 발포용 혼합분말을 직경 70～200m, 길이 200～600㎜되도록 이중구조를 갖는 압분체를 얻도록 한다.Further, the green compact for extrusion is put into a mold having a diameter of 70 to 200 mm and pressed to obtain a mixed powder and closed chip green compact having a length of 200 to 600 mm. The green compact for sandwich panel is to obtain a green compact having a double structure such that aluminum powder having a thickness of 1 to 2 mm and a mixed powder for foaming are 70 to 200 m in diameter and 200 to 600 mm in length.
본 발명의 발포용 알루미늄합금 압출재 제조방법은 압분체 예열온도 360～410℃, 콘테이너 온도 370～450℃, 금형온도 380～450℃로 하여 직경 3～50㎜인 환봉, 두께 3～30㎜, 폭 30～600㎜의 판재 및 각종 모양의 형재(profile)를 얻도록 한다.The aluminum alloy extrusion material manufacturing method of the present invention is a round bar having a diameter of 3 to 50 mm, a thickness of 3 to 30 mm, a width of the green compact preheating temperature 360 ~ 410 ℃, container temperature 370 ~ 450 ℃, mold temperature 380 ~ 450 ℃ Plates of 30 to 600 mm and profiles of various shapes shall be obtained.
본 발명의 단계(S1)에서는 원심분무장치의 턴디쉬에 용융 알루미늄합금을 넣고 상기 턴디쉬의 하부에 설치된 노즐을 통하여 아래방향으로 유출시켜서 상기 노즐 아래쪽에 설치되어 회전하는 평판 회전자의 중심에 떨어지도록 하여 원심력으로 분산시켜서 직경 80～700㎛의 급속응고 침상 발포용 알루미늄합금분말을 제조한다. 급속응고 발포용 침상알루미늄합금분말속에는 미세한 불순물(Fe, Mg, Si, Zn, Cu)등이 균일하게 분포하여 발포시 점도를 증가시켜 기공의 크기와 분포를 균일하게 할 뿐만 아니라 발포금속의 강도를 증가시킨다. In the step (S1) of the present invention, the molten aluminum alloy is put into the tundish of the centrifugal spraying device and discharged downward through the nozzle installed in the lower part of the tundish to fall to the center of the rotating plate rotor installed below the nozzle. Dispersion is carried out by centrifugal force to prepare an aluminum alloy powder for rapid solidification acicular foam having a diameter of 80 ~ 700㎛. In the needle-shaped aluminum alloy powder for rapid solidification, fine impurities (Fe, Mg, Si, Zn, Cu) are uniformly distributed to increase the viscosity at the time of foaming, not only to uniform pore size and distribution, but also to increase the strength of the foamed metal. Increase.
본 발명에서의 원심분무기는 열적안정성과 내산화성이 우수한 Si3N4소재로 만든 직경 40～70㎜, 두께 2～4㎜인 평판회전자를 사용하며 출력 0.3～3마력, 회전수 25,000～40,000rpm인 공기모터 또는 전기모터로 구성되도록 한다. Centrifugal nebulizer in the present invention uses a plate rotor with a diameter of 40 ~ 70 mm, thickness 2 ~ 4 mm made of Si 3 N 4 material with excellent thermal stability and oxidation resistance, output 0.3 ~ 3 hp, rotational speed 25,000 ~ 40,000 It consists of air motor or electric motor which is rpm.
본 발명의 발포용 알루미늄합금분말 제조에 사용되는 폐알루미늄 또는 알루미늄합금스크랩에는 불순물로 철(Fe)이 주로 함유되어 있으므로 이 불순물을 이용하여 발포용 알루미늄합금의 점도를 높이고 강도를 높이도록 이용한다. 이때 발포용 알루미늄합금의 조성은 Si가 4～8％, Cu가 2～6％, Mg가 4～7％함유되도록 하여 발포시에 기공의 크기와 분포를 균일하게 되도록 한다. The waste aluminum or aluminum alloy scrap used in the manufacture of the foamed aluminum alloy powder of the present invention mainly contains iron (Fe) as an impurity, so that the impurity is used to increase the viscosity and increase the strength of the foamed aluminum alloy. At this time, the composition of the aluminum alloy for foaming is 4 to 8% of Si, 2 to 6% of Cu and 4 to 7% of Mg so that the size and distribution of the pores are uniform during foaming.
상기 단계(S2)에서는 상기 세척 및 건조과정으로 전처리된 폐칩, 급속응고 침상 발포용 알루미늄합금분말, 첨가용분말 및 발포용 분말을 맷돌형 분쇄혼합기(stone mill mixer)에 넣어 분말표면 및 내부에 발포용 분말이 압입 된 구형 발포용 알루미늄합금혼합분말을 제조한다. In the step (S2), the waste chips pretreated by the washing and drying process, rapid solidified needle-shaped aluminum alloy powder, additive powder, and foaming powder are put into a stone mill mixer and foamed on the powder surface and inside. Spherical foamed aluminum alloy mixture powder is prepared.
본 발명에 사용되는 맷돌형 분쇄혼합기는 열간가공공구강 소재로 만든 상판과 하판으로 구성된 것이며, 상판은 5개의 영역으로 구성되며 제1영역은 분말을 넣는 구멍이며, 제 2영역은 분말을 1차 분쇄하는 칼날을 갖고 있고, 제3영역은 분쇄된 분말표면에 발포용 분말이 박히도록 평탄부분으로 되어 있고, 제4영역은 2차분쇄를 위한 칼날영역으로 되어 있으며, 제5영역은 구형분말이 만들어 질 수 있도록 평평한 영역으로 구성되어 있다. 하판도 5개영역으로 구성되며 제1영역은 분말을 끌어들여 분배하는 영역으로 스크루형으로 되어 있으며, 제2영역은 공급된 분말을 1차분쇄하는 칼날을 가지고 있으며, 제3영역은 분쇄된 분말이 표면에 발포용 분말이 박히도록 평판부분으로 되어 있고, 제4영역은 2차분쇄를 위한 칼날영역으로 되어 있으며 제5영역은 혼합분말이 전단작용으로 구형분말이 되도록 평평한 영역으로 구성한다.The mill-type grinding mixer used in the present invention is composed of a top plate and a bottom plate made of a hot working oral material, the top plate is composed of five areas, the first area is a hole into which the powder is put, and the second area is the first grinding of the powder. The third region is a flat portion so that the foaming powder is embedded in the ground powder, the fourth region is a blade region for secondary grinding, and the fifth region is made of spherical powder. It is composed of flat areas so that it can The lower plate is also composed of five zones. The first zone is a screw-driven zone for attracting and distributing powder, the second zone has a blade for primary grinding of the supplied powder, and the third zone is for crushed powder. The flat portion is formed so that the foaming powder is embedded on the surface, the fourth region is a blade region for secondary grinding, and the fifth region is a flat region so that the mixed powder becomes a spherical powder by shearing action.
상기 맷돌형 분쇄혼합기는 불활성분위기(N2가스, Ar가스)로 유지하면서 상판과 하판에 냉각수를 공급하면서 150～900rpm으로 회전시키는 것이 분말표면 및 내부에 발포용 분말이 박힌 알루미늄합금혼합분말제조에 적합하다.The millstone grinding mixer is rotated at 150 to 900 rpm while supplying cooling water to the upper and lower plates while maintaining the inert atmosphere (N 2 gas, Ar gas) to produce an aluminum alloy mixture powder embedded with powder for foaming on the surface and inside. Suitable.
본 발명의 첨가용 분말은 발포용 알루미늄합금분말의 점도와 강도를 조절하는 역할을 하는 것으로 Al2O3분말, SiC분말중 하나 또는 하나 이상의 혼합 분말이 적합하다. 이들 분말을 폐칩, 발포용 알루미늄합금분말·폐칩과 혼합하여 기포의 크기와 분포를 균일하게 하며, 발포 알루미늄합금의 강도와 경도를 조절한다. The powder for addition of the present invention serves to control the viscosity and strength of the foamed aluminum alloy powder is suitable for one or more of Al 2 O 3 powder, SiC powder or mixed powder. These powders are mixed with waste chips, foamed aluminum alloy powder and waste chips to make the size and distribution of bubbles uniform, and to control the strength and hardness of the foamed aluminum alloy.
본 발명의 폐칩 또는 발포용 알루미늄합금분말·폐칩 혼합체에 혼합하는 첨가용 분말의 양은 기포의 크기와 분포를 균일하게 되도록 점도를 높이는 목적으로 사용할 때 5～15％가 적합하다. 발포알루미늄합금의 강도와 경도를 높이고자 할 때는 첨가용 분말의 양이 10～20％가 적합하다.The amount of the powder for addition to be mixed in the waste chip or foamed aluminum alloy powder and waste chip mixture of the present invention is preferably 5 to 15% when used for the purpose of increasing the viscosity so that the size and distribution of the bubbles are uniform. In order to increase the strength and hardness of the expanded aluminum alloy, the amount of the powder for addition is preferably 10 to 20%.
발포 샌드위치빔 제조용으로는 강도와 에너지흡수성이 높도록 하기위해 발포용 알루미늄합금분말에 5～20％의 SiC분말, 5～10％의 Al2O3분말을 혼합하는 것이 적합하다.For the production of foamed sandwich beams, it is suitable to mix 5-20% SiC powder and 5-10% Al 2 O 3 powder with foamed aluminum alloy powder in order to have high strength and energy absorption.
본 발명의 발포 알루미늄합금을 제조할 때 발포용 분말의 양은 0.5～1.0％의 TiH2나 ZrH2 또는 Na2CO3 혼합하는 것이 적합하다.When preparing the foamed aluminum alloy of the present invention, the amount of foaming powder is preferably 0.5-1.0% of TiH 2 , ZrH 2 or Na 2 CO 3 mixed.
상기 단계(S3)에서는 상기 발포용 혼합분말·폐칩 혼합체을 금형에 넣고 이론 밀도의 60～90％가 되도록 가압하여 압분체를 제조한다.In the step (S3), the foamed mixed powder / waste chip mixture is placed in a mold and pressurized to 60 to 90% of the theoretical density to prepare a green compact.
본 발명의 상기 압분체를 제조할 때 발포샌드위치판 제조용으로는 이중압분체를 제조하는 것이 적합하다. 외피는 알루미늄분말을 사용하여 2～4㎜두께를 갖는 지름 70～200㎜, 높이 200～600㎜인 2중 압분체를 얻도록 한다.When producing the green compact of the present invention, it is suitable to prepare a double green compact for producing a foamed sandwich plate. The outer shell is made of aluminum powder to obtain a double green compact having a diameter of 2 to 4 mm and a diameter of 70 to 200 mm and a height of 200 to 600 mm.
발포샌드위치빔용이나 일반부품제조용으로는 지름 70～200㎜, 높이 200～600㎜인 단일 압분체를 얻는 것이 적합하다.It is suitable to obtain a single green compact with a diameter of 70-200 mm and a height of 200-600 mm for foamed sandwich beams or for manufacturing general parts.
상기 단계(S4)에서는 상기 단일 압분체와 2중압분체를 360～410℃로 예열하여 콘테이너 온도 370～450℃, 금형온도 380～450℃로 한 후 20～300㎜/s의 압출속도로 직경 3～5㎜인 환봉이나 두께 3～30㎜, 폭 30～600㎜인 판재를 얻도록하며, 2중압분체는 두께 3～30㎜, 폭 30～600㎜의 2중 판재를 얻도록 하여 압접(cladding)소재와 알루미늄간에 부착력이 좋도록 제조한다.In the step S4, the single green compact and the double green compact are preheated to 360 to 410 ° C. to a container temperature of 370 to 450 ° C. and a mold temperature of 380 to 450 ° C., followed by a diameter of 3 at an extrusion speed of 20 to 300 mm / s. Obtain a round bar of ～ 5 mm or a sheet of 3 to 30 mm in thickness and a width of 30 to 600 mm, and the double press powder to obtain a double plate of 3 to 30 mm in thickness and 30 to 600 mm in width. ) Make good adhesion between material and aluminum.
본 발명으로 제조되는 발포용 알루미늄 합금 분말은 발포 알루미늄 합금 부품, 발포 알루미늄 합금판, 발포 알루미늄 샌드위치 판넬 및 발포 알루미늄 샌드위치빔 등의 제조에 용이하게 사용할 수 있는 알루미늄 합금 소재로 이용될 수 있고, 본 발명에서는 알루미늄 폐칩, 폐알루미늄이나 알루미늄 합금 스크랩을 사용함으로써 폐자원의 재활용에도 용이하며, 제조 공정이 간단하여 우수한 기계적, 열적, 음향성질 뿐 아니라 에너지 흡수성 등을 모두 갖춘 다기능 발포용 알루미늄 합금 소재를 저렴한 비용으로 제조할 수 있다. 또한 첨가용 분말을 사용함으로써 점도, 성형성 및 강도 조절이 용이하고 발포성형성도 높일 수 있는 효과가 있다.Foamed aluminum alloy powder produced by the present invention can be used as an aluminum alloy material that can be easily used in the production of foamed aluminum alloy parts, foamed aluminum alloy plate, foamed aluminum sandwich panel and foamed aluminum sandwich beam, the present invention Uses waste aluminum chips, waste aluminum, or aluminum alloy scraps to facilitate the recycling of waste resources, and the manufacturing process is simple, so that the multifunctional foamed aluminum alloy material with excellent mechanical, thermal and acoustic properties as well as energy absorption can be used at low cost. It can be prepared by. In addition, by using the powder for addition, it is easy to control the viscosity, formability and strength, and there is an effect of increasing the foamability.
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