KR101294733B1 - 경량화 합금소재 및 그의 제조방법 - Google Patents

경량화 합금소재 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성이 강화되고, 중량이 경량화된 구성의, 경량화 합금소재 및 그의 제조방법에 관한 것으로,
알루미늄 소재 또는 알루미늄이 혼합 구성된 알루미늄 합금소재에 있어서,
본 발명 구성의 경량화 합금소재 및 그의 제조방법으로 인하여;
종래 기술의 알루미늄 소재 또는 알루미늄 합금소재에 비하여,
특히, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성 강화 및 중량이 경량화 되어, 내열성과 내마모성, 인장강도의 강성이 요구되는 산업용 소재와 항공기, 자동차를 비롯한 각종 수송기구로 사용이 가능하고,
보관 및 운반이 용이하며, 작업성이 향상되는 동시에,
단열성 기능 또한 향상되어, 건축용 소재인 건축물의 내, 외장재 또는 벽면에 설치되어, 건축물의 단열성능이 향상되며, 그의 제조가 용이하여 생산성이 향상된 구성의, 경량화 합금소재 및 그의 제조방법에 관한 매우 유용한 발명이다.

Description

경량화 합금소재 및 그의 제조방법{light weight alloy material composition and preparing method thereof}
본 발명은, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성이 강화되고, 중량이 경량화된 구성의, 경량화 합금소재 및 그의 제조방법에 관한 것으로,
발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄이 혼합 구성된 알루미늄 합금소재에 있어서, 본 발명 구성의 경량화 합금소재 및 그의 제조방법으로 인하여;
종래 기술의 발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄 합금소재에 비하여,
특히, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성 강화 및 중량이 경량화 되어, 내열성과 내마모성, 인장강도의 강성이 요구되는 산업용 소재와 항공기, 자동차를 비롯한 각종 수송기구로 사용이 가능하고,
보관 및 운반이 용이하며, 작업성이 향상되고, 원가절감이 되는 동시에,
단열성 기능 또한 향상되어, 건축용 소재인 건축물의 내, 외장재 또는 벽면에 설치되어, 건축물의 단열성능이 향상되며, 그의 제조가 용이하여 생산성이 향상된 구성의, 경량화 합금소재 및 그의 제조방법에 관한 매우 유용한 발명이다.
도 6에 도시한바와 같이, 일반적으로 소재의 인장강도, 내마모성 강성과 경량화를 위한 소재로, 알루미늄 기재(510)와 상기 알루미늄 기재에 발포제를 첨가 발포한 발포 셀(520)로 구성된 발포 알루미늄 소재(500)가 많이 사용하고 있다.
상기한 발포 알루미늄 소재(500)는, 소재의 경량화에 기여할 수 있는 가장 대표적인 금속재료로서 이는 알루미늄 재질의 특성에 기인하며,
특히, 알루미늄 소재(500)는 소재의 경량화 뿐만 아니라 합성수지 또는 목재에 비하여 인장강도와 내마모성 강성이 우수하여, 알루미늄 소재인 기재(510)에 발포제가 첨가되어 발포 셀(520)로 발포된 구성의 발포 알루미늄 소재로 제조되어, 산업재의 경량화 및 인장강도와 내마모성 강성이 요구되는 산업재로 널리 사용되고 있다.
그러나, 상기 발포 알루미늄 소재(500)는 알루미늄 소재 자체의 가격이 고가로 제조원가가 상승되고,
알루미늄 소재의 내열성이 630 내지 660℃로 내열성이 제한되어, 고열의 내열성이 요구되는 산업재로는 사용이 곤란하며,
합성수지 또는 목재에 비하여는 인장강도와 내마모성 강성이 강화되나, 타 금속재료 소재에 비하여는 인장강도와 내마모성 강성이 저하되어, 고강성이 요구되는 산업재로는 사용이 곤란한 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
또한, 상기와 같은 문제점을 개선코저 알루미늄 또는 발포 알루미늄 소재에 아연 또는 구리가 첨가된 합금소재를 이용하여, 상기 알루미늄 또는 발포 알루미늄 소재의 인장강도와 내마모성 강성이 강화되는 용도의 산업재로 사용되고 있으나,
이 또한, 아연의 내열성이 400 내지 420℃로 내열성이 저하되어 고열의 내열성이 요구되는 산업재로는 사용이 곤란하며,
구리는 내열성이 1050 내지 1080℃로 내열성은 우수하나, 구리 원자재의 가격이 고가로 제조원가가 상승되고, 구리를 이용한 합금소재의 중량이 고중량으로 경량화 되지 않아 작업성이 저하되며, 운반 및 취급이 불편한 문제점이 발생되고 실정이다.
또한, 상기 아연 역시 아연 원자재의 가격이 고가로 제조원가가 상승되고, 아연을 이용한 합금소재의 중량이 고중량으로 경량화 되지 않아 작업성이 저하되며, 운반이 불편한 문제점이 발생되고 실정이다.
본 발명 구성의 경량화 합금소재 및 그의 제조방법으로 인하여, 종래 기술의 발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄 합금소재에 비하여;
특히, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성 강화 및 중량이 경량화 되어, 내열성과 내마모성, 인장강도의 강성이 요구되는 산업용 소재와 항공기, 자동차를 비롯한 각종 수송기구로 사용이 가능하고, 보관 및 운반이 용이하며, 작업성이 향상되고, 원가절감이 되는 동시에,
단열성 기능 또한 향상되어, 건축용 소재인 건축물의 내, 외장재 또는 벽면에 설치되어, 건축물의 단열성능이 향상되며, 그의 제조가 용이하여 생산성이 향상된 구성의, 경량화 합금소재 및 그의 제조방법을 제공 함을, 본 발명의 목적 및 본 발명의 해결하고저 하는 과제로 한다.
본 발명 구성의, "경량화 합금소재 및 그의 제조방법"에 의하여, 상기 과제를 해결코저 한다.
본 발명 구성의 경량화 합금소재 및 그의 제조방법에 의하여;
종래 기술의 발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄 합금소재에 비하여,
특히, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성 강화 및 중량이 경량화 되어, 내열성과 내마모성, 인장강도의 강성이 요구되는 산업용 소재와 항공기, 자동차를 비롯한 각종 수송기구로 광범위하게 사용이 가능한 효과 및;
보관 및 운반이 용이하고, 작업성이 향상되고, 원가절감 효과를 가져오는 동시에,
단열성 기능 또한 향상되어, 건축용 소재인 건축물의 내, 외장재 또는 벽면에 설치되어, 건축물의 단열성능이 향상되는 효과와;
그의 제조가 용이하여, 생산성이 향상된 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명 경량화 합금소재를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명 경량화 합금소재의 제조방법을 개략적으로 도시한 FLOW-SHEET,
도 3 내지 도 5는 본 발명 경량화 합금소재의 다른 실시상의 제조방법을 개략적으로 도시한 FLOW-SHEET,
도 6은 종래 기술의 발포 알루미늄 소재를 도시한 사시도.
본 발명은, 알루미늄 소재 또는 알루미늄이 혼합 구성된 알루미늄 합금소재에 있어서, 본 발명 구성의 경량화 합금소재 및 그의 제조방법으로 인하여;
종래 기술의 발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄 합금소재에 비하여,
특히, 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성 강화 및 중량이 경량화 되어, 내열성과 내마모성, 인장강도의 강성이 요구되는 산업용 소재와 항공기, 자동차를 비롯한 각종 수송기구로 사용이 가능하고;
보관 및 운반이 용이하며, 작업성이 향상되고 원가절감이 되는 동시에, 단열성 기능 또한 향상되어, 건축용 소재인 건축물의 내, 외장재 또는 벽면에 설치되어, 건축물의 단열성능이 향상되며;
그의 제조가 용이하여, 생산성이 향상된 구성의; "경량화 합금소재 및 그의 제조방법"에 관한 발명이다.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 경량화 합금소재에 대하여 상세히 설명키로 한다.
도 1은, 본 발명 경량화 합금소재의 발포된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시한바와 같이;
본 발명의 경량화 합금소재(100)는,
1) 분말상의 알루미늄 또는 괴 형태의 알루미늄 괴와, 분말상의 마그네슘, 분말상의 제올라이트가 혼합된 합금소재 혼합체인 기재(110)와,
2) 상기 기재(110)에 발포제인 분말상의 규소와, 발포조절제인 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3)이 첨가되어, 합금소재 발포체인 발포 셀(cell: 120)로 발포된 구성의, 경량화 합금소재(100)로 구성된다.
본 발명의 경량화 합금소재(100)는,
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로,
분말상의 알루미늄 또는 알루미늄 원재료인 괴 형태의 알루미늄괴 30 내지 60중량%와, 분말상의 마그네슘 30 내지 55중량%와, 분말상의 제올라이트 10 내지 15중량% 조성의 합금소재 혼합체인 기재(110)가 조성되며;
상기 합금소재 혼합체인 기재 100중량부에 대하여,
발포 및 점도 성형성을 향상하기 위한 발포제인 분말상의 규소(Si) 3 내지 5중량부와,
기공 분포성과 발포 크기를 조절하기 위한 분말상의 발포조절제인 수소화티탄(TiH2) 또는 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3) 1 내지 3중량부;가 첨가된 조성으로, 합금소재 발포체인 발포 셀(cell: 120)로 발포된 구성의, 본 발명의 경량화 합금소재(100)로 구성된다.
상기 기재(110)는,
입자크기 50 내지 500㎛인 분말상의 알루미늄 또는 알루미늄 원재료인 괴 형태의 알루미늄 괴 30 내지 60중량%와,
입자크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 30 내지 55중량%와,
300 내지 700℃에서 1차 가열 및 1100 내지 1300℃에서 2차로 가열된 입자크기 50 내지 300㎛인 분말상의 제올라이트 10 내지 15중량%가 혼합된 조성의 합금소재 혼합체로 구성되어 있다.
또한, 상기 구성의 기재(110)인 합금소재 혼합체에 발포제와 발포조절제가 첨가되어, 발포 셀(120) 구조로 발포된 합금소재 발포체 구성의, 본 발명의 완제품인 경량화 합금소재(100)로 구성된다.
상기 발포제는, 합금소재 혼합체의 발포 및 점도 성형성을 향상하기 위한 용도의, 50 내지 300㎛ 입자 크기의 분말상의 규소(Si)로 구성되며, 상기 합금소재 혼합체 100중량부에 대하여, 3 내지 5중량부가 첨가된 조성으로 구성되어 있다.
또한, 상기 발포조절제는, 상기 합금소재 혼합체의 발포시에 기공 분포성과 발포크기를 조절하기 위한 용도의, 50 내지 500㎛ 입자 크기의 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 분말상의 탄산나트륨(Na2Co)으로 구성되며, 상기 합금소재 혼합체 100중량부에 대하여, 1 내지 3중량부가 첨가 된 조성으로 구성되어 있다.
상기와 같은 구성으로, 본 발명의 경량화 합금소재(100)는, 종래 기술의 발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄에 아연과 구리가 첨가된 알루미늄 합금소재에 비하여,
용융온도 660℃의 분말상의 알루미늄 또는 알루미늄 괴와, 용융온도 650℃의 분말상의 마그네슘에, 300 내지 700℃에서 1차 가열 및 1100 내지 1300℃에서 2차로 가열되어 내열성이 더욱 강화된 구성의 분말상의 제올라이트가 혼합 조성된 합금소재 혼합체인 기재(110)에 의하여, 기재(110)의 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성이 강화된 기술구성과;
합금소재 혼합체인 기재를 조성하는 합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로, 30 내지 55중량%가 함유된 분말상의 마그네슘의 조성에 의한 본 발명의 완제품인 경량화 합금소재(100)의 중량이 더욱 경량화 되어, 보관 및 운반이 용이하며, 작업성이 향상된 기술구성과;
기재(110)에 발포제인 분말상의 규소와, 발포조절제인 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3)이 첨가되어 합금소재 발포체인 발포 셀(cell: 120)로 발포된 구성의, 본 발명의 경량화 합금소재(100)에 의하여 단열성 기능 또한 더욱 향상된 기술구성과;
본 발명 경량화 합금소재(100)를 구성하는 원재료가 종래기술의 원재료에 비하여 저렴하여, 완제품인 경량화 합금소재(100)의 원가가 절감된 기술구성으로 이루어져 있다.
또한, 상기 구성에 의하여 내열성과 내마모성, 인장강도의 강성이 요구되는 산업용 소재와 항공기, 자동차를 비롯한 각종 수송기구로 사용이 가능하고, 단열성능이 요구되는 건축용 소재인 건축물의 내, 외장재 또는 벽면에 설치 사용이 가능토록 구성되어 있다.
이하, 본 발명의 경량화 합금소재(100)의 다른 실시상태를 설명키로 한다.
필요에 따라, 상기 도 1 구성의 본 발명의 상기 경량화 합금소재(100)의 기재(110)가,
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로,
분말상의 알루미늄 또는 알루미늄 원재료인 괴 형태의 알루미늄괴 35 내지 65중량%와, 분말상의 마그네슘 35 내지 65중량% 조성의 합금소재 혼합체인 기재(110)로, 조성될 수도 있고;
또한, 본 발명의 상기 경량화 합금소재(100)가,
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로,
분말상의 알루미늄 또는 알루미늄 원재료인 괴 형태의 알루미늄괴 30 내지 60중량%와, 분말상의 마그네슘 30 내지 55중량%와, 분말상의 제올라이트 10 내지 15중량% 조성의 합금소재 혼합체인 기재(110)로만 구성된, 경량화 합금소재(100)로 조성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 경량화 합금소재의 제조방법에 대하여 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명키로 한다.
도 2는 본 발명 경량화 합금소재의 제조과정을 도시한 개략도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시상의 경량화 합금소재의 제조과정을 도시한 개략도이다.
도 2에 도시한바와 같이;(제품 구성 및 상세 조성: 도 1 참조)
산업용 소재 또는 수송기구, 건축용 소재로 사용되는, 본 발명의 경량화 합금소재(100)는 다음과 같은 S1 내지 S4 단계의 제조방법으로 제조된다.
S1 단계; 분말상의 알루미늄 제조 단계
알루미늄 원재료인 알루미늄 괴를 원심분무법으로 50 내지 500㎛ 크기로 급속 응고시켜, 입자크기 50 내지 500㎛인 분말상의 알루미늄으로 제조한다.
S2 단계; 제올라이트 분말 1,2차 가열 단계
입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 제올라이트를 가열로에 투입, 가열온도 300 내지 700℃로 1차 가열 및 상온에서 냉각 후, 가열온도 1100 내지 1300℃로 2차 가열하여, 1,2차로 가열되어 내열성이 강화된 분말상의 제올라이트가 제조된다.
S3 단계; 기재인 합금소재 혼합체의 제조 단계
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
상기 S1 단계를 거친 분말상의 알루미늄 30 내지 60중량%와, 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 30 내지 55중량%, 상기 S2 단계를 거친 분말상의 제올라이트 10 내지 15중량%를 교반기에 투입, 교반하여 분말상의 알루미늄과 분말상의 마그네슘, 분말상의 제올라이트가 교반 혼합된 기재(110)인 분말상의 합금소재 혼합체가 제조된다.
S4 단계; 합금소재 발포체의 제조 단계
상기 기재(110)인 합금소재 혼합체 100중량부를 기준으로;
발포 및 점도 성형성을 향상하기 위한 용도의, 발포제인 입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 규소(Si) 3 내지 5중량부와,
기공 분포성과 발포 크기를 조절하기 위한 용도의, 발포조절제인 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3) 1 내지 3중량부가 첨가, 발포성형기에 투입되어, 발포온도 660 내지 850℃, 발포압력 1 내지 3㎏/㎠, 발포두께 2 내지 3.5㎜로 발포 후, 상온에서 냉각되어, 상기 기재가 발포 셀(120) 구조로 발포 성형된 합금소재 발포체 구성의, 완제품인 경량화 합금소재(100)가 제조된다.
상기와 같은, S1 내지 S4 단계의 경량화 합금소재의 제조방법으로;
본 발명의 경량화 합금소재(100)의 제조방법은, 종래 기술의 발포 알루미늄 소재 또는 알루미늄에 아연과 구리가 첨가된 알루미늄 합금소재의 제조방법에 비하여,
분말상의 알루미늄과 마그네슘, 제올라이트가 교반기에서 교반 혼합 및 발포기에서 발포되어 완제품인 경량화 합금소재로 제조 됨에 의한, 완제품인 경량화 합금소재(100)의 제조가 용이하여 생산성이 향상된 구성의 제조방법과;
용융온도 660℃의 분말상의 알루미늄 또는 알루미늄 괴와, 용융온도 650℃의 분말상의 마그네슘에, 300 내지 700℃에서 1차 가열 및 1100 내지 1300℃에서 2차로 가열되어 내열성이 더욱 강화된 구성의 분말상의 제올라이트가 혼합 조성된 합금소재 혼합체인 기재(110)에 의하여, 기재(110)의 내열성과 내마모성, 인장강도의 물성이 강화된 구성의 제조방법과;
합금소재 혼합체인 기재(110)를 조성하는 합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로, 30 내지 55중량%가 함유된 분말상의 마그네슘의 조성에 의한 본 발명의 완제품인 경량화 합금소재(100)의 중량이 더욱 경량화 되어, 보관 및 운반이 용이하며, 작업성이 향상된 구성의 제조방법과;
기재(110)에 발포제인 분말상의 규소와, 발포조절제인 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3)이 첨가되어 합금소재 발포체인 발포 셀(cell: 120)로 발포된 구성의, 본 발명의 경량화 합금소재(100)에 의하여 단열성 기능 또한 더욱 향상된 구성의 제조방법과;
본 발명 경량화 합금소재(100)를 구성하는 원재료가 종래기술의 원재료에 비하여 저렴하여, 완제품인 경량화 합금소재(100)의 원가가 절감된 구성의 제조방법으로 구성되어 있다.
이하, 본 발명의 경량화 합금소재 제조방법의 다른 실시상태를 설명키로 한다.
도 3에 도시한바와 같이; (제품 구성 및 상세 조성: 도 1 참조)
필요에 따라, 상기 도 2의 본 발명 경량화 합금소재(100)의 제조방법이;
다음과 같은, S11 단계, S2단계, S31 단계, S4 단계의 제조방법으로, 경량화 합금소재(100)가 제조 될 수도 있다.
S11 단계; 알루미늄 원재료인 알루미늄 괴의 준비 단계
알루미늄 원재료인 알루미늄 괴를 준비한다.
S2 단계; 제올라이트 분말 1,2차 가열 단계
입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 제올라이트를 가열로에 투입, 가열온도 300 내지 700℃로 1차 가열 및 상온에서 냉각 후, 가열온도 1100 내지 1300℃로 2차 가열하여, 1,2차로 가열되어 내열성이 강화된 분말상의 제올라이트가 제조된다.
S31 단계; 기재인 합금소재 혼합체의 제조 단계
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
상기 S11 단계의 알루미늄 괴 30 내지 60중량%와, 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 30 내지 55중량%, 상기 S2 단계를 거친 분말상의 제올라이트 10 내지 15중량%를 가열로에 각기 투입, 700 내지 900℃로 가열, 용융 후, 상온에서 냉각하여 알루미늄 괴와 분말상의 마그네슘, 분말상의 제올라이트가 용융된 기재(110)인 합금소재 혼합체가 제조된다.
S4 단계; 합금소재 발포체의 제조 단계
상기 기재(110)인 합금소재 혼합체 100중량부를 기준으로;
발포 및 점도 성형성을 향상하기 위한 용도의, 발포제인 입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 규소(Si) 3 내지 5중량부와,
기공 분포성과 발포 크기를 조절하기 위한 용도의, 발포조절제인 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3) 1 내지 3중량부가 첨가, 발포성형기에 투입되어, 발포온도 660 내지 850℃, 발포압력 1 내지 3㎏/㎠, 발포두께 2 내지 3.5㎜로 발포 후, 상온에서 냉각되어, 상기 기재가 발포 셀(120) 구조로 발포 성형된 합금소재 발포체 구성의, 완제품인 경량화 합금소재(100)가 제조된다.
또한, 도 4에 도시한바와 같이;
필요에 따라, 상기 도 2 또는 도 3의 본 발명 합금소재의 S3 단계 또는 S31단계의 제조방법이, 다음과 같은 S311 또는 S312 단계의 제조방법으로, 경량화 합금소재(100)가 제조 될 수도 있다.

S311 단계; 기재인 합금소재 혼합체의 제조 단계
삭제
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
상기 S1 단계를 거친 분말상의 알루미늄 35 내지 65중량%와, 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 35 내지 65중량%를 교반기에 투입, 교반하여 분말상의 알루미늄과 분말상의 마그네슘이 교반 혼합된 기재(110)인 분말상의 합금소재 혼합체가 제조된다.
S312 단계; 기재인 합금소재 혼합체의 제조 단계
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
상기 S11 단계의 알루미늄 괴 35 내지 65중량%와, 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 35 내지 65중량%를 가열로에 각기 투입, 700 내지 900℃로 가열, 용융 후, 상온에서 냉각하여 알루미늄 괴와 분말상의 마그네슘이 용융된 기재(110)인 합금소재 혼합체가 제조된다.
또한, 도 5에 도시한바와 같이;
필요에 따라, 상기 도 2 또는 도 3의 본 발명 합금소재의 S4 단계의 제조방법이, 다음과 같은 S41 단계의 제조방법으로, 경량화 합금소재(100)가 제조 될 수도 있다.
S41 단계; 합금소재 혼합체를 열간, 압출하여 압출물인 경량화 합금소재의 제조 단계
상기 기재(110)인 합금소재 혼합체를 압출기에 투입, 압출기 온도 660 내지 850℃로 열간 압출된 압출물 구성의, 완제품인 경량화 합금소재(100)가 제조된다.
또한, 필요에 따라, 상기 S1 단계의 분말상의 알루미늄이;
알루미늄 원재료인 알루미늄 괴를 분쇄기에 투입, 입자크기 50 내지 500㎛인 분말상의 알루미늄으로 제조 할 수도 있으며,
상기 S2 내지 S4 단계의 분말상의 마그네슘 또는 제올라이트, 발포제, 발포조절제가;
각기 원심분무법으로 입자 크기 50 내지 500㎛인 마그네슘 또는 입자 크기 50 내지 300㎛의 제올라이트, 입자 크기 50 내지 500㎛의 발포제, 입자 크기 50 내지 500㎛의 발포조절제의 크기로 급속 응고, 또는 각기 분쇄기에서 상기 크기로 분쇄된 제조방법으로 구성 될 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예는, 상기 도 2에 언급된 S1 내지 S4 단계의 제조방법으로 제조된 기재(110)와 상기 기재가 발포된 발포 셀(120)로 구성된 본 발명의 경량화 합금소재(100)가 건축물의 벽면에 설치 사용된 제품이고;
비교예는, 알루미늄 기재(510)와 상기 알루미늄 기재에 발포제를 첨가, 발포한 발포 셀(520)로 구성된 발포 알루미늄 소재(500: 도6 참조)가 건축물의 벽면에 설치 사용된 시중제품으로서, 상기 실시예 및 비교예의 주요 물성 분석결과치는 표 1에 나타내었다.
[실시예]
합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 알루미늄 45중량%와; 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 40중량%와; 입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 제올라이트를 가열로에 투입, 가열온도 500도에서 1차 가열 및 상온에서 냉각 후, 가열온도 1300도에서 2차 가열하여, 1,2차로 가열된 분말상의 제올라이트 15중량%를;
교반기에 투입, 교반하여 분말상의 알루미늄과 분말상의 마그네슘, 분말상의 제올라이트가 교반 혼합된 기재인 분말상의 합금소재 혼합체가 제조되었으며;
상기 기재인 합금소재 혼합체 100중량부를 기준으로,
발포제인 입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 규소 5중량부와, 발포조절제인 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 수소화티탄 3중량부가 첨가되어;
발포성형기에서 발포온도 800℃, 발포압력 2.8㎏/㎠, 발포두께 2.5㎜로 발포 성형 후, 상온에서 냉각, 상기 기재가 두께 2.5㎜로 발포 성형된 합금소재 발포체 구성의, 완제품인 경량화 합금소재가 제조되었으며; 상기 경량화 합금소재를, 건축물의 벽면에 부착, 설치하였다.
(본 발명 실시예의 경량화 합금소재 관련 사진)
Figure 112011015625948-pat00001
[비교예]
두께 7.0㎜의 발포 알루미늄 소재를 시중에서 구입, 건축물의 벽면에 부착, 설치하였다.
(비교예의 발포 알루미늄 소재 관련 사진)
Figure 112011015625948-pat00002

시험방법
[내열성 시험방법] KSB 0802
[내마모성 시험방법] KSL 1001
[인장강도시험방법] KSB 0802
[열 관류율 시험방법] KSF 4914
[원가절감 효과] 재질과 단위면적당 중량에 의한 상대평가
[작업성 및 생산성] 단위면적당 중량에 의한 운반성, 시공성과 제조방법의 상대평가
구 분 단위 실시예 비교예
내열성 ℃ 1050 650
내마모성 g 0.01 0.05
인장강도 kgf/㎠ 78 36
열 관류율 kcal/㎡.h.℃ 0.435/우수 0.548/보통
원가절감 효과 - 3.5배 1배
작업성 및 생산성 - 우수 저하
상기 표 1에서 알수 있는바와 같이, 본 발명 실시예의 경량화 합금소재가, 비교예의 발포 알루미늄 소재에 비하여 내열성, 내마모성, 인장강도가 현저히 우수한 것으로 판명 되었으며;
특히, 비교예의 발포 알루미늄 소재에 비하여 두께가 1/3인 2.5㎜로 중량이 경량화 되었으며,
상기와 같이 중량이 경량화 되었음에도 내마모성과 인장강도가 우수한 것으로 판명 되었으며;
본 발명 실시예 경량화 합금소재가 벽면에 설치 사용시에, 본발명 조성물과 발포 셀 구조로 발포된 합금소재 발포체의 구성으로 열관류율 향상에 의한 단열기능이 강화되어, 건축물 내,외장재의 기준치(건축법 시행규칙) 0.55 내지 0.95 이하인 0.435로 단열성 기능 또한 우수한 것으로 판명 되었다.
또한, 비교예의 발포 알루미늄 소재의 경우는 발포 셀 구조로 발포된 알루미늄 발포체의 구성으로 기준치인 0.55 내지 0.95 이하에 충족되어 단열 기능은 사용 가능하나, 실시예에 비하여 단열성능이 저하되었으며;
두께가 7.0㎜ 임에도 내마모성과 인장강도, 내열성이 저하되어 사용상의 문제점이 있는 것으로 판명 되었으며;
특히, 본 발명의 실시예에 비하여 두께가 두꺼운 7.0㎜로 상기 두께에 의한 중량이 과다하여 작업성이 저하되고, 원재료비가 상승되는 것으로 판명 되었다.
100 : 본 발명 경량화 합금소재
110 : 기재
120 : 발포 셀(cell)
500 : 종래 발포 알루미늄 소재
510 : 기재
520 : 발포 셀(cell)

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 산업용 소재 또는 수송기구, 건축용 소재로 사용되는 경량화 합금소재
    (100)가, 다음과 같은 S11 단계, S2단계, S31 단계, S4 단계의 제조방법으로 제조 됨을 특징으로 하는 경량화 합금소재(100)의 제조방법.

    S11 단계; 알루미늄 원재료인 알루미늄 괴의 준비 단계
    알루미늄 원재료인 알루미늄 괴를 준비한다.

    S2 단계; 제올라이트 분말 1,2차 가열 단계
    입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 제올라이트를 가열로에 투입, 가열온도 300 내지 700℃로 1차 가열 및 상온에서 냉각 후, 가열온도 1100 내지 1300℃로 2차 가열하여, 1,2차로 가열되어 내열성이 강화된 분말상의 제올라이트가 제조된다.

    S31 단계; 기재인 합금소재 혼합체의 제조 단계
    합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
    상기 S11 단계의 알루미늄 괴 30 내지 60중량%와, 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 30 내지 55중량%, 상기 S2 단계를 거친 분말상의 제올라이트 10 내지 15중량%를 가열로에 각기 투입, 700 내지 900℃로 가열, 용융 후, 상온에서 냉각하여 알루미늄 괴와 분말상의 마그네슘, 분말상의 제올라이트가 용융된 기재(110)인 합금소재 혼합체가 제조된다.

    S4 단계; 합금소재 발포체의 제조 단계
    상기 기재(110)인 합금소재 혼합체 100중량부를 기준으로;
    발포 및 점도 성형성을 향상하기 위한 용도의, 발포제인 입자 크기 50 내지 300㎛인 분말상의 규소(Si) 3 내지 5중량부와,
    기공 분포성과 발포 크기를 조절하기 위한 용도의, 발포조절제인 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 수소화티탄(TiH2) 또는 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 탄산나트륨(Na2Co3) 1 내지 3중량부가 첨가, 발포성형기에 투입되어, 발포온도 660 내지 850℃, 발포압력 1 내지 3㎏/㎠, 발포두께 2 내지 3.5㎜로 발포 후, 상온에서 냉각되어, 상기 기재가 발포 셀(120) 구조로 발포 성형된 합금소재 발포체 구성의, 완제품인 경량화 합금소재(100)가 제조된다.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 S31 단계가, 다음과 같은 S312 단계로 제조 됨을 특징으로 하는 경량화 합금소재(100)의 제조방법.

    S312 단계; 기재인 합금소재 혼합체의 제조 단계
    합금소재 혼합체 100중량%를 기준으로;
    상기 S11 단계의 알루미늄 괴 35 내지 65중량%와, 입자 크기 50 내지 500㎛인 분말상의 마그네슘 35 내지 65중량%를 가열로에 각기 투입, 700 내지 900℃로 가열, 용융 후, 상온에서 냉각하여 알루미늄 괴와 분말상의 마그네슘이 용융된 기재(110)인 합금소재 혼합체가 제조된다.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 S4 단계가, 다음과 같은 S41 단계로 제조 됨을 특징으로 하는 경량화 합금소재(100)의 제조방법.

    S41 단계; 합금소재 혼합체를 열간, 압출하여 압출물인 경량화 합금소재의 제조 단계
    상기 기재(110)인 합금소재 혼합체를 압출기에 투입, 압출기 온도 660 내지 850℃로 열간 압출된 압출물 구성의, 완제품인 경량화 합금소재(100)가 제조된다.
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