KR100838263B1

KR100838263B1 - 박판 내식성 클래드 판재 제조방법

Info

Publication number: KR100838263B1
Application number: KR1020070036550A
Authority: KR
Inventors: 정정운
Original assignee: 정정운
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-06-17

Abstract

본 발명은 박판 내식성 클래드 판재 제조방법에 관한 것으로, 모재의 편면 혹은 양면 표면거칠기를 5~25㎛로 가공한 후 상기 모재의 편면 혹은 양면에 중간접합재 및 두께 2mm 이하의 박판 내식성 금속을 차례로 적층하며, 이어 상기 적층된 내식성 금속의 표면에 냉각수를 분사하여 모재와 내식성 금속의 표면온도를 조절하면서 전기저항심용접함으로써 이때 상기 내식성 금속의 표면에서 생기는 표면흠 깊이가 0.1mm 이하인 내식성과 접합강도가 우수한 박판 클래드 판재를 제공한다.

이에 따라, 본 발명 박판 클래드 판재는 저렴한 비용으로 내식성 금속의 두께 감소가 거의 없어 우수한 내식성을 가지며, 장수명화가 가능하고, 접합강도도 우수하며, 제조도 용이하여 화학설비, 선박, 제지, 건설, 교량, 항만시설, 담수화설비, 침출설비, 발전설비, 탈황설비 등 각종 산업설비에 널리 사용될 수 있다.

표면흠, 박판, 클래드 판재, 모재, 중간접합재, 내식성 금속

Description

박판 내식성 클래드 판재 제조방법{METHOD OF MAKING THIN SHEETS CLAD PLATES WITH GOOD CORROSION RESISTANCE}

도 1은 종래 기술에 따른 전기저항심용접법에 의한 클래드 판재 제조과정을 보인 모식도,

도 2는 본 발명에 따른 전기저항심용접법에 의한 클래드 판재 제조과정을 보인 모식도,

도 3은 본 발명에 따른 전기저항심용접법에 의한 편면 클래드 판재 제조시 요부를 확대하여 보인 예시적인 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 전기저항심용접법에 의한 양면 클래드 판재 제조시 요부를 확대하여 보인 예시적인 단면도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....모재 200....중간접합재

300....내식성 금속 400a,400b....전극

500....냉각수 Ra....표면거칠기

T....표면흠 깊이

본 발명은 박판 내식성 클래드 판재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중간접합재와 내식성 금속 및 모재 접합부에 형성되는 공정합금의 두께 및 그 합금의 미세조직을 조절함과 동시에 모재의 거칠기를 조절함으로써 전기저항심용접시 발생하는 저항열과 가압력으로 인한 내식성 판재의 표면흠이 깊어지는 것을 막고, 접합강도는 높일 수 있도록 개선된 박판 내식성 클래드 판재 제조방법에 관한 것이다.

통상, 클래드 판재란 내식성, 내산성, 내마모성 등이 열악한 철과 같은 모재에 내식성, 내산성, 내마모성 등이 우수한 고가의 금속판을 포갠 다음 접합시킨 이종금속판의 일종으로서, 열교환기, 화학설비의 반응탱크, 제지, 건설, 교량, 압력용기, 침출설비, 담수화설비, 발전설비, 탈황설비 등 각종 첨단 산업설비의 핵심 소재로 널리 사용되고 있다.

특히, 내식성이 요구되는 산업설비에 사용되는 클래드 판재로는 비교적 가격이 저렴한 철, 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 된 모재의 표면에 내식성이 우수한 금속인 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 스텐레스강, 니켈 또는 이들의 합금으로 된 금속판을 접합한 것이 사용되고 있다.

이러한 클래드 판재를 제조하는 방법으로는 폭발용접법, 압연접합법, 브레이징법, 전기저항(스폿)용접법, 전기저항(심)용접법 등이 있으며, 각 방법의 장단점은 다음과 같다.

폭발용접법: 모재와 내식성 금속이 화약의 폭발에너지에 의하여 단시간에 접 합되기 때문에 중간접합재가 필요하지 않으며, 접합강도가 가장 우수하나 제조단가가 고가이고, 화약폭발시 발생되는 높은 폭발음에 의하여 공장설치 장소가 제한되고, 대형 클래드 판재로 제조가 불가능하며, 내식성 금속이 박판일 경우 화약의 폭발력에 의해 내식성 금속이 변형되고, 내식성금속의 특성이 저하되는 단점이 있어 두께 2mm 미만의 내식성 박판 클래드 판재의 제조는 불가능하다.

압연접합법: 모재와 내식성 금속이 압연기의 압하력과 열에 의해 접합되는 것으로 클래드 판재를 대량으로 제조할 수 있으나 고가의 설비와 접합이 고온에서 이루어지기 때문에 모재와 내식성 금속계면에 취성이 강한 탄화물 및 금속간화합물이 생성될 가능성이 높고, 두께 2mm 미만의 내식성 박판 글래드 판재의 제조는 거의 불가능하고 경제성이 없다.

브레이징법: 모재와 내식성 금속사이에 고가의 용가재를 삽입한 후 적층 판재를 진공 또는 불활성 분위기의 열처리로에 삽입한 후 용가재의 용융점보다 높은 온도로 가열하여 접합을 행해야 하므로 장시간이 소요되고, 변형으로 인한 뒤틀림 등으로 대형 클래드 판재를 제조할 수 없다는 단점이 있으며 접합강도가 용착이 아니므로 취약하고 구조물에는 사용할 수가 없다.

전기저항(스폿)용접법: 모재와 내식성 금속을 접합하기 위해 다수의 스폿용접을 실시하여야 하기 때문에 접합에 많은 시간이 소요되고 대형 판재의 제작이 곤란하고 소형 제품 제조에 주로 사용되고 있으며, 접합강도가 낮아 구조물에는 사용하지 않는다.

전기저항(심)용접법: 두 개의 회전체로 구성된 전극 사이에 모재와 내식성 금속을 적층하여 삽입한 후 전극에 전류와 압력을 동시에 가하여 통과시키므로 비교적 단시간에 접합하기 때문에 접합부가 거의 산화되지 않고, 접합강도가 양호한 대형 클래드 판재를 제조할 수 있으며, 제조원가가 저렴하고 생산성이 뛰어난 장점이 있다. 그러나, 이 용접법의 경우에도 두 전극의 저항열과 가압력으로 인해 내식성 금속의 두께가 감소되고 과도한 열과 가압력으로 인하여 내식성 금속의 비이드 부분에 조직 및 특성이 저하되는 단점이 있다.

이와 같은 각 접합방법상의 특징 때문에 폭발용접법, 압연접합법 등은 내식성 금속이 박판일 경우 제작에 어려움이 많아 최소 두께 2~3mm 이상의 내식성 금속으로 클래드 판재를 제조하여야 하며, 설혹 두께 2~3mm 미만의 클래드 판재를 제조한다 하더라도 경제적인 비용 및 클래드시 내식성 금속의 조직 및 특성의 저하로 인해 상업적으로 활용되지 못하고 있는 실정이다.

또한, 다른 접합방식에 비해 제조가 용이하고, 경제성 및 생산성이 우수하여 클래드 판재의 제조에 주로 활용되고 있는 전기저항심용접법의 경우에도 도 1의 예시와 같이, 중간접합재(5)의 개재하에 모재(4)에 접합되는 내식성 금속판재(1)가 전극(2a,2b)에 의해 가해지는 높은 가압력과 저항열로 용접비이드(3) 부분이 심하게 눌려져서 그 표면흠의 깊이(T)가 대략 0.4mm 이상까지 얇아지는 현상이 발생되어 클래드 판재의 내식수명이 짧아지고, 뿐만 아니라 지속적인 저항열 누적 때문에 내식성 금속판재(1)의 전극과 접하는 용접비이드(3) 부분의 표면은 물론 내부조직의 변화로 인해 본래의 특성 및 성질이 저하되는 현상이 유발되므로 결국 이러한 용접법에 의해서도 박판(두께 2mm 미만) 내식성 금속으로 클래드 판재를 제조하는 데에는 기술적인 한계가 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 접합강도의 증가는 물론 전기저항심용접시 불가피하게 발생되는 저항열 및 가압력으로 인한 내식성 금속의 표면흠 깊이가 냉각수와 모재의 거칠기 조절을 통해 과도하게 깊어지지 않도록 방지하고, 중간접합재와 금속반응을 원활하게 유도하여 전극과 접하는 용접비이드 부분의 조직 및 특성도 변화시키지 않으면서 내식성은 극대화시킬 수 있도록 한 박판 클래드 판재 및 그 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 모재의 편면 혹은 양면 표면거칠기를 5~25㎛로 가공하는 단계와; 상기 모재의 편면 혹은 양면에 중간접합재 및 두께 2mm 이하의 박판 내식성 금속을 차례로 적층하는 단계와; 상기 적층된 내식성 금속의 표면에 냉각수를 분사하여 모재와 내식성 금속의 표면온도를 조절하면서 전기저항심용접하는 단계로 구성되는 박판 내식성 클래드 판재 제조방법을 제공함에도 그 특징이 있다.

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이때, 상기 제조방법중에 사용되는 모재는 철, 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나이고; 상기 중간접합재는 니켈, 구리, 스텐레스 또는 이들 합금 중에서 선택된 어느 하나이며; 상기 내식성 금속은 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 스텐레스, 니켈 또는 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나인 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 전기저항심용접 단계에서, 모재와 내식성 금속의 표면온도는 0~25℃의 냉각수를 분사하여 조절하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 냉각수에 의해 조절되는 모재의 표면온도는 80~400℃, 내식성 금속의 표면온도는 50~150℃ 인 것에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전기저항심용접법에 의한 클래드 판재 제조과정을 보인 모식도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기저항심용접법에 의한 편면 클래드 판재 제조시 요부를 확대하여 보인 예시적인 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기저항심용접법에 의한 양면 클래드 판재 제조시 요부를 확대하여 보인 예시적인 단면도이다.

먼저, 본 발명은 내식성 금속과 모재 사이에 내식성 금속 또는 모재와 금속반응을 형성하는 중간접합재를 한 층 또는 다층으로 삽입한 다음 적층판재에 전류와 압력을 동시에 가하는 종래 전기저항심용접법에 추가하여 별도의 미세조정에 의한 전류, 가압력, 속도, 냉각수 등이 최적의 클래딩 요건으로 수치제어 되어지는 것은 물론 클래딩하기전 이종금속 표면조도를 계량화하여 내식성 및 기계적 특성과 접합강도를 높일 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명의 특징을 요약하자면 다음과 같다.

첫째, 박판인 내식성 금속과 중간접합재 또는 중간접합재와 모재의 금속용융반응을 원활히 유도하기 위하여 모재를 특수 고안된 자동 그라인딩 기계를 이용하여 표면거칠기(Ra)가 5~25㎛가 되도록 하고, 전극에 의한 가압력은 0.1~1.0MPa가 되도록 하여 내식성 금속의 표면흠 깊이가 0.1mm 이상 더 깊어지지 않도록 하며; 둘째, 0~25℃의 냉각수를 분사하여 박판인 내식성 금속 표면온도는 50~150℃, 모재 표면온도는 80~400℃로 유지함으로써 전극과 접촉하는 용접비이드 부분에서의 내식성 금속의 특성 및 성질 변화를 억제하도록 한 것이다.

본 발명은 도 2에서와 같이, 접합강도와 내식성이 우수한 박판 클래드 판재를 제조하기 위해 자동 그라인딩 기계를 이용하여 모재(100)의 표면거칠기(Ra) 5~25㎛가 되게 처리함이 바람직하다.

이때, 표면거칠기(Surface Roughness)란 금속표면을 다듬질가공할 때에 표면에 생기는 미세한 요철(凹凸)의 정도를 일컫는 것으로, 표면조도(表面粗度)라고도 한다.

이러한 표면거칠기는 가공에 사용되는 공구, 가공법의 적부(適否), 표면에 긁힌 흠, 녹 등에 의해서 생기는 것이 일반적이며, 거칠기의 정도는 표면을 그것과 직각인 평면으로 절단하고 그 단면을 보면 어떤 곡선을 이루는데, 이 곡선의 가장 낮은 곳에서 가장 높은 곳까지의 높이를 취하여 이것을 최고값거칠기라고 하고 Rmax 또는 R로 표시하고 있는 바, 본 발명에서는 그 표면거칠기(Ra)가 5~25㎛를 유지하도록 함에 그 특징이 있다.

따라서, 도 3의 예시와 같은 편면 클래드 판재의 경우에는 상술한 표면거칠기(Ra)를 갖는 모재(100)의 표면 위에 중간접합재(200)가 적층되고, 이 모재(100)에 가접합된 상기 중간접합재(200) 위에 내식성 금속(300)이 적층되어 위로부터 내식성금속(300)-중간접합재(200)-모재(100)의 순서로 배열된 구조를 갖게 된다.

한편, 도 4의 예시와 같은 양면 클래드 판재의 경우에는 상기 모재(100)의 양쪽 표면이 모두 상기 범위값의 표면거칠기(Ra) 갖도록 가공되고, 그 부위에 각각 중간접합재(200)가 가접합되며, 이후 상기 모재(100)를 중심으로 그 양쪽면에 내식성 금속(300)이 적층되어 위로부터 내식성 금속(300)-중간접합재(200)-모재(100)-중간접합재(200)-내식성 금속(300)의 순서로 배열된 구조를 갖게 된다.

여기에서, 본 발명에 따른 모재(100)는 철, 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금이 바람직하고, 또한 상기 모재(100)에 가접되는 중간접합재(200)로는 니켈, 구 리, 스텐레스 또는 그 합금으로 이루어진 박판재이며, 아울러 상기 내식성 금속(300)은 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 스텐레스, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어진 박판이 바람직하다.

이와 같은 구조로 적층된 편면 혹은 양면 적층판재에 롤형 전극(400a,400b)을 접촉시킨 상태에서 짧은 시간동안 전류와 압력을 동시에 가하고, 박판 내식성 금속(300)의 표면에는 분사노즐(미도시)을 통해 공급되는 냉각수(500)를 분사하여 내식성 금속(300) 및 모재(100)의 표면온도를 하기한 표 1과 같은 조건으로 제어하여 박판 내식성 금속(300)의 표면흠 깊이(도 2의 'T')가 0.1mm 이하(0.01~0.09mm)가 되도록 함으로써 접합강도도 우수하고 내식성 금속(300)의 사용수명도 연장시킬 수 있는 박판 내식성 클래드 판재를 제조할 수 있게 된다.

하기한 표 1은 본 발명에 따른 용접조건을 종래와 비교하여 대비한 것이다.

구분		종래 용접조건	본 발명 용접조건
용접전류		7~50 KA	5~50 KA
용접시간		0.001~10 초	0.001~5 초
냉각시간		0.001~10 초	0.001~5 초
가압력		1~200 MPa	0.1~1 MPa
전극종류	내식성 금속면	구리 또는 구리합금	구리 또는 구리합금
전극종류	모재면	구리 또는 구리합금	지르코늄동, 베릴리움동
전극두께	내식성 금속면	5~30 mm	5~15 mm
전극두께	모재면	5~30 mm	5~30 mm
전극직경		200~250 mm	100~260 mm
용접속도		100~10000 mm/min	100~3000 mm/min
냉각수온도		-	0~25℃
내식성 금속 표면온도		-	50~150℃
탄소강 모재 표면온도		-	80~400℃
모재 표면거칠기		-	Ra 5~25㎛

상기 표 1에서와 같이, 본 발명에 따른 박판 내식성 금속(300)과 모재(100) 또는 내식성 금속(300)과 중간접합재(200) 사이의 금속용융반응을 이용하여 접합하기 때문에 박판 내식성 금속(300)과 중간접합재(200)의 접합부 또는 중간접합재(200)와 모재(100)의 접합부가 균일하게 용융되도록 용접조건을 적절히 조절하여야 한다.

특히, 용접속도가 아주 느리거나 용접전류가 높을 경우 박판 내식성 금속(300)의 온도가 지나치게 상승하여 그 표면이 손상되거나 내부식성이 현저히 저하되는 단점이 발생하고, 용접전류가 너무 낮으면 박판 내식성 금속(300)과 중간접합재(200)가 제대로 용착이 되지 않아 박판 내식성 클래드 판재의 접합강도가 현저히 낮아지므로 용접조건을 적절히 조절할 필요성이 있는 바, 이러한 용접속도와 용접전류는 상기 표 1과 같은 범위가 바람직하다.

아울러, 상기 표 1에 제시된 전기저항심용접에 필요한 조건들은 종래의 범위내에서 보다 미세하게 제어되도록 함이 바람직하고, 본 발명에서의 특징적인 사항은 모재의 표면거칠기를 특별한 범위값으로 가공형성한다는 점과, 심용접시 냉각수(500)를 분사하여 내식성 금속(300)의 표면온도를 50~150℃의 범위로 계속 유지토록 한다는 점에 있는 것이다.

이때, 냉각수(500)의 온도를 0~25℃로 유지하는 이유는 내식성 금속(300)의 표면온도를 50~150℃로 맞추기 위한 적정온도이기 때문이며, 상기 내식성 금속(300)의 표면온도를 상기와 같이 한정하는 이유는 표면온도가 50℃ 이하가 되게 되면 중간접합재와 금속용융반응을 일으키기 어렵고, 150℃ 이상이면 내식성 금속(300)의 특성이 저하되므로 이와 같이 한정함이 바람직하며, 또한 상기 모재(100)의 표면온도를 80~400℃로 한정하는 이유는 80℃ 이하에서는 금속용융반응을 일으키기 어렵고, 400℃ 이상이면 탄소강 모재 금속의 강도 및 연성이 저하되므로 탄소강 모재 표면온도를 이와 같이 한정함이 바람직하고, 나아가 상기 표면거칠기(Ra)를 5~25㎛로 한정하는 이유는 표면거칠기(Ra)가 5㎛ 이하로 되면 낮은 가압력으로 접합하기가 어렵고, 25㎛를 넘어서게 되면 중간접합재와 접합부분이 일정하게 전면적에 걸쳐 고루 접합되지 않기 때문에 오히려 접합강도를 떨어뜨리므로 상기 범위로 한정함이 특히 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.

[실시예 1] 박판 스텐레스 클래드 판재의 제조

본 발명 실시예 1에서는, 내식성이 우수한 두께 2mm 이하인 박판(1.0mm, 1.2mm, 1.5mm) 스텐레스 금속을 내식성 금속으로 하고, 비교적 가격이 저렴한 두께 6mm의 탄소강을 모재로 하며, 중간접합재로는 니켈을 사용하여 상술한 본 발명의 제조방법에 따라 하기한 표 1과 같은 전기저항심용접 조건을 변경하면서 편면 박판 클래드 판재(발명재 1~9)를 제조하였다.

이때, 내식성 금속인 스텐레스는 304와 316과 같은 기존의 스텐레스강은 물론 내식성을 위해 개발된 크롬, 니켈, 질소, 몰리브덴, 텡스텐 등이 단독 혹은 동시에 다량 함유한 스텐레스강도 포함된다.

그런 후, 각 발명재들의 내식성 금속 표면흠 깊이와 접합강도를 측정하였으며, 이또한 표 2에 나타내었고, 그 결과에 따른 값들을 종래 방법에 따른 클래드 판재의 그것과 비교하여 표 3에 나타내었다.

내식성 금속	내식성 금속두께	탄소강모재 두께	탄소강 모재 표면조도	냉각수 온도	내식성 금속 표면 온도	탄소강모재 표면 온도	가압력 (MPa)	내식성 금속 표면흠 깊이	접합강도 (MPa)
발명재1	1.0mm	6.0mm	Ra 8㎛	4℃	80℃	170℃	0.9	-0.03mm	260
발명재2	1.0mm	6.0mm	Ra 16㎛	11℃	95℃	180℃	0.6	-0.02mm	400
발명재3	1.0mm	6.0mm	Ra 20㎛	20℃	110℃	190℃	0.3	-0.01mm	310
발명재4	1.2mm	6.0mm	Ra 9㎛	5℃	80℃	180℃	0.9	-0.03mm	250
발명재5	1.2mm	6.0mm	Ra 17㎛	12℃	95℃	190℃	0.6	-0.02mm	380
발명재6	1.2mm	6.0mm	Ra 21㎛	23℃	110℃	200℃	0.3	-0.01mm	330
발명재7	1.5mm	6.0mm	Ra 10㎛	3℃	80℃	190℃	0.9	-0.04mm	270
발명재8	1.5mm	6.0mm	Ra 18㎛	13℃	95℃	200℃	0.6	-0.02mm	370
발명재9	1.5mm	6.0mm	Ra 22㎛	22℃	110℃	210℃	0.3	-0.01mm	300

구 분	종래 클래드 판재 성능	본 발명 클래드 판재 성능
접합강도	200~320 MPa	250~400 MPa
내식성 금속 표면흠 깊이	0.4mm 이상	0.01~0.04mm
용접비이드 부분의 내식성능	성능 저하	변화 없음

상기 표 3에서와 같이, 본 발명에 따른 박판 클래드 판재가 종래에 비해 접합강도와 내식성 금속의 표면흠 깊이 및 용접비이드 부분의 특성 변화 유무에 있어서 훨씬 우수한 것임을 확인할 수 있었고, 특히 내식성 금속의 표면흠 깊이가 깊어지지 않아 두께 2mm 이하의 박판 내식성 금속을 접합하여 클래드 판재 제조후 그 사용수명을 더욱 연장할 수 있음도 확인하였다.

[실시예 2] 박판 티타늄 클래드 판재의 제조

본 발명 실시예 2에서는, 내식성이 우수한 두께 2mm 이하인 박판(1.0mm, 1.2mm, 1.6mm) 티타늄을 내식성 금속으로 하고, 비교적 가격이 저렴한 두께 6mm의 탄소강을 모재로 하며, 중간접합재로는 니켈을 사용하여 상술한 본 발명의 제조방법에 따라 하기한 표 4와 같은 전기저항심용접 조건을 변경하면서 편면 박판 클래드 판재(발명재 10~18)를 제조하였다.

그런 후, 각 발명재들의 내식성 금속 표면흠 깊이와 접합강도를 측정하였으며, 이또한 표 4에 나타내었고, 그 결과에 따른 값들을 종래 방법에 따른 클래드 판재의 그것과 비교하여 표 5에 나타내었다.

내식성 금속	내식성 금속두께	탄소강모재 두께	탄소강 모재 표면조도	냉각수 온도	내식성 금속 표면 온도	탄소강모재 표면 온도	가압력 (MPa)	내식성 금속 표면흠 깊이	접합강도 (MPa)
발명재10	1.0mm	6.0mm	Ra 9㎛	4℃	90℃	150℃	0.8	-0.07mm	290
발명재11	1.0mm	6.0mm	Ra 16㎛	11℃	100℃	170℃	0.6	-0.03mm	370
발명재12	1.0mm	6.0mm	Ra 22㎛	20℃	110℃	190℃	0.4	-0.01mm	310
발명재13	1.2mm	6.0mm	Ra 10㎛	5℃	90℃	160℃	0.8	-0.08mm	270
발명재14	1.2mm	6.0mm	Ra 17㎛	12℃	100℃	180℃	0.6	-0.04mm	360
발명재15	1.2mm	6.0mm	Ra 23㎛	23℃	110℃	190℃	0.4	-0.02mm	300
발명재16	1.6mm	6.0mm	Ra 11㎛	3℃	90℃	170℃	0.8	-0.09mm	280
발명재17	1.6mm	6.0mm	Ra 18㎛	13℃	100℃	190℃	0.6	-0.04mm	350
발명재18	1.6mm	6.0mm	Ra 24㎛	22℃	110℃	210℃	0.4	-0.02mm	250

구분	종래 클래드 판재 성능	본 발명 클래드 판재 성능
접합강도	200~340MPa	250~370MPa
내식성금속 표면흠 깊이	0.4mm 이상	0.01~0.09mm
용접비이드 부분의 내식성능	성능 저하	변화 없음

상기 표 5에서와 같이, 본 발명에 따른 박판 클래드 판재가 종래에 비해 접합강도와 내식성 금속의 표면흠 깊이 및 용접비이드 부분의 특성 변화 유무에 있어서 훨씬 우수한 것임을 확인할 수 있었고, 특히 내식성 금속의 표면흠 깊이가 깊어지지 않아 두께 2mm 이하의 박판 내식성 금속을 접합하여 클래드 판재 제조후 그 사용수명을 더욱 연장할 수 있음도 확인하였다.

[실시예 3] 박판 니켈합금 클래드 판재의 제조

본 발명 실시예 3에서는, 내식성이 우수한 두께 2mm 이하인 박판(1.0mm, 1.2mm, 1.6mm) 니켈합금을 내식성 금속으로 하고, 비교적 가격이 저렴한 두께 6mm의 탄소강을 모재로 하며, 중간접합재로는 니켈을 사용하여 상술한 본 발명의 제조방법에 따라 하기한 표 4와 같은 전기저항심용접 조건을 변경하면서 편면 박판 클래드 판재(발명재 19~27)를 제조하였다.

그런 후, 각 발명재들의 내식성 금속 표면흠 깊이와 접합강도를 측정하였으며, 이또한 표 6에 나타내었고, 그 결과에 따른 값들을 종래 방법에 따른 클래드 판재의 그것과 비교하여 표 7에 나타내었다.

내식성 금속	내식성 금속두께	탄소강모재 두께	탄소강 모재 표면조도	냉각수 온도	내식성 금속 표면 온도	탄소강모재 표면 온도	가압력 (MPa)	내식성 금속 표면흠 깊이	접합강도 (MPa)
발명재19	1.0mm	6.0mm	Ra 8㎛	4℃	90℃	160℃	0.8	-0.04mm	290
발명재20	1.0mm	6.0mm	Ra 16㎛	11℃	100℃	170℃	0.6	-0.03mm	390
발명재21	1.0mm	6.0mm	Ra 20㎛	20℃	110℃	180℃	0.4	-0.01mm	310
발명재22	1.2mm	6.0mm	Ra 9㎛	5℃	90℃	170℃	0.8	-0.04mm	270
발명재23	1.2mm	6.0mm	Ra 17㎛	12℃	100℃	180℃	0.6	-0.03mm	370
발명재24	1.2mm	6.0mm	Ra 21㎛	23℃	110℃	190℃	0.4	-0.02mm	300
발명재25	1.6mm	6.0mm	Ra 10㎛	3℃	90℃	170℃	0.8	-0.04mm	280
발명재26	1.6mm	6.0mm	Ra 18㎛	13℃	100℃	190℃	0.6	-0.03mm	380
발명재27	1.6mm	6.0mm	Ra 22㎛	22℃	110℃	200℃	0.4	-0.02mm	240

구분	종래 클래드 판재 성능	본 발명 클래드 판재 성능
접합강도	200~330MPa	240~390MPa
내식성금속 표면흠 깊이	0.4mm 이상	0.01~0.04mm
용접비이드 부분의 내식성능	성능 저하	변화 없음

상기 표 7에서와 같이, 본 발명에 따른 박판 클래드 판재가 종래에 비해 접합강도와 내식성 금속의 표면흠 깊이 및 용접비이드 부분의 특성 변화 유무에 있어서 훨씬 우수한 것임을 확인할 수 있었고, 특히 내식성 금속의 표면흠 깊이가 깊어지지 않아 두께 2mm 이하의 박판 내식성 금속을 접합하여 클래드 판재 제조후 그 사용수명을 더욱 연장할 수 있음도 확인하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 박판 클래드 판재는 저렴한 비용으로 내식성 금속의 표면흠 깊이가 깊어지지 않아 박판의 내식성 클래드 판재의 제조가 용이하며, 장수명화가 가능하고, 접합강도도 우수하며, 제조도 용이하여 화학설비, 선박, 제지, 건설, 교량, 항만시설, 담수화설비, 침출설비, 발전설비, 탈황설비 등 각종 산업설비에 널리 사용될 수 있다.

Claims

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모재(100)의 편면 혹은 양면 표면거칠기(Ra)를 5~25㎛로 가공하는 단계와;

상기 모재(100)의 편면 혹은 양면에 중간접합재(200) 및 두께 2mm 이하의 박판 내식성 금속(300)을 차례로 적층하는 단계와;

상기 적층된 내식성 금속(300)의 표면에 냉각수(500)를 분사하여 모재(100)와 내식성 금속(300)의 표면온도를 조절하면서 전기저항심용접하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판 내식성 클래드 판재 제조방법.
청구항 4에 있어서;

상기 모재(100)는 철, 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나이고;

상기 중간접합재(200)는 니켈, 구리, 스텐레스 또는 이들 합금 중에서 선택된 어느 하나이며;

상기 내식성 금속(300)은 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 스텐레스, 니켈 또는 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박판 내식성 클래드 판재 제조방법.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서;

상기 전기저항심용접 단계에서, 모재(100)와 내식성 금속(300)의 표면온도는 0~25℃의 냉각수(500)를 분사하여 조절하는 것을 특징으로 하는 박판 내식성 클래드 판재 제조방법.
청구항 6에 있어서;

상기 냉각수(500)에 의해 조절되는 모재(100)의 표면온도는 80~400℃, 내식성 금속(300)의 표면온도는 50~150℃ 인 것을 특징으로 하는 박판 내식성 클래드 판재 제조방법.