KR102273220B1 - 에나멜 코팅용 알루미늄 합금 및 다이캐스팅법에 의해 제조된 알루미늄 합금 프라이팬의 제조방법 - Google Patents

에나멜 코팅용 알루미늄 합금 및 다이캐스팅법에 의해 제조된 알루미늄 합금 프라이팬의 제조방법 Download PDF

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Abstract

에나멜 코팅용 알루미늄 합금 및 다이캐스팅법에 의해 제조된 알루미늄 합금 프라이팬의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 다이캐스팅법에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법은 알루미늄 합금의 용탕을 제공하는 단계, 상기 알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅하여 제조하되, 합금 용탕을 다이캐스팅 금형내 주입하기 전에 다이캐스팅 금형내에 용탕과 반응하는 가스를 주입하고 이후에 용탕을 주입함으로써 주입된 합금 용탕과 반응가스를 발열반응시키고 이후에 주형내에서 합금용탕을 응고시켜 프라이팬을 제조하는 단계 및 상기 프라이팬을 550℃-570℃의 온도범위에서 에나멜 코팅을 하는 단계를 포함한다.

Description

에나멜 코팅용 알루미늄 합금 및 다이캐스팅법에 의해 제조된 알루미늄 합금 프라이팬의 제조방법{ALUMINUM ALLOY FOR ENAMEL COATING AND METHOD FOR MANUFACTURING DIE CASTED ALUMINUM ALLOY FRYING PAN}
본 발명은 에나멜 코팅용 알루미늄 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온에서의 에나멜 코팅시 브리스트가 발생하지 않는 에나멜 코팅용 알루미늄 합금 및 이러한 알루미늄 합금을 다이캐스팅에 의하여 제조한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법에 관한 것이다.
종래기술에 의한 에나멜 코팅 알루미늄 프라이팬(frying pan)은 프레스 성형, 다이캐스팅 및 중력주조 또는 용탕단조법에 의하여 제조되고 있다.
알루미늄 판재의 프레스 성형에 의하여 제조하는 방법은 알루미늄 판재를 프레스 성형후 내부에 불소수지, 외부에는 세라믹 또는 에나멜을 코팅하는 방법으로 생산성이 우수하여 저가의 생산이 가능하며, 570℃ 이상으로 가열하여도 프라이팬 표면에 부풀어 오름(브리스트)과 같은 형상 변화가 없어 세라믹 혹은 에나멜 코팅이 가능하다.
한편, 알루미늄 판재의 프레스 성형법은 프레스 성형에 의해 제조된 프라이팬의 저면과 측면의 두께가 일정하여 조리음식물이 과도하게 국부적으로 과열되는 현상이 나타나며, 손잡이 부분을 피스로 고정시켜야 하는 등의 제품 디자인 자유도가 한정된 문제점이 있다.
알루미늄 합금을 다이케스팅 공법에 의하여 프라이팬을 제조하는 방법은 ADC 12 혹은 ADC 10 등과 같이 실리콘(Si) 함량이 높아 유동성이 우수한 알루미늄 합금을 이용하여 다이케스팅 하는 방법이다.
다이캐스팅법에 의한 프라이팬의 제조방법은 프레스 성형법과는 달리 프라이팬의 저면과 측면의 두께에 변화를 부여할 수 있으므로(일반적으로 측면은 2mm, 저면은 6~8mm 정도의 두께) 조리음식물이 과도하게 국부적으로 과열되는 현상은 없으며, 손잡이 부분의 결합방식도 다양화 할 수 있는 등의 제품 디자인 자유도가 높다.
그러나, 다이캐스팅법에 의한 프라이팬 제조방법은 프라이팬을 400℃이상으로 가열할 경우 표면형상의 변화(브리스트)가 발생되어 에나멜 코팅이 불가능하며, 불소수지 혹은 세라믹 코팅과 같이 400℃이하의 저온 코팅밖에 할 수 없다.
중력주조 혹은 용탕단조법에 의한 프라이팬 제조방법은 다이캐스팅법에서와 같이 다이캐스팅 제품을 도장공정에서 570℃이상으로 가열하여도 표면형상의 변화(브리스트)가 발생되지 않아 세라믹 혹은 에나멜 코팅이 가능한 장점이 있다.
그러나 중력주조 혹은 용탕단조법은 제품 코팅을 위하여 570℃ 정도로 가열시 주조 제품 내부에 기포 혹은 주조결함이 발생하지 않으나 2mm 정도의 두께로 주조하기가 어려워, 먼저 후육으로 주조후 기계가공 공정에 의해 프라이팬 두께를 조정해야 하므로, 제조공정이 복잡한 문제점이 있다.
선행문헌(실용신안등록 제20-0301176호)은 금속재의 프라이팬의 내외면에 법랑 코팅후 내면에 샌드브라스트 처리를 한 후 테프론 코팅을 하여 내마모성과 소결성을 증대시킨 내용을 개시하고 있으나 전술한 에나멜(법랑) 코팅과 관련한 문제점에 대하여는 개시하고 있지 않다.
본 발명은 전술한 다이캐스팅법에 의한 에나멜 코팅의 문제점을 해결한 프라이팬 제조용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 다이캐스팅 프라이팬의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 에나멜 코팅이 실시되는 온도범위에서 국부적인 용해가 일어나지 않아 브리스트가 발생하지 않는 에나멜 코팅이 가능한 알루미늄 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실리콘 함량이 적은 알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅법에 의해 프라이팬을 제조시, 용탕주입전 반응성 가스를 금형내 주입한 후 용탕을 주입함으로써 용탕의 유동성을 개선하여 기공등의 결함이 매우 저감된 다이캐스팅 프라이팬의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 니켈(Ni) 0.2 내지 1.0% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 망간(Mn) 0.4 내지 1.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 4 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 타이타늄(Ti) 0.1 내지 0.5% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 5 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 니켈(Ni) 0.2 내지 1.0%, 망간(Mn) 0.3 내지 0.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법은 알루미늄 합금의 용탕을 제공하는 단계, 상기 알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅하여 제조하되, 합금 용탕을 다이캐스팅 금형내 주입하기 전에 다이캐스팅 금형내에 용탕과 반응하는 가스를 주입하고 이후에 용탕을 주입함으로써 주입된 합금 용탕과 반응가스를 발열반응시키고 이후에 주형내에서 합금용탕을 응고시켜 프라이팬을 제조하는 단계 및 상기 프라이팬을 550℃-570℃의 온도범위에서 에나멜 코팅을 하는 단계를 포함한다.
상기 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법에서 상기 반응성 가스는 산소(O2)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 에나멜 코팅 프라이팬은 프라이팬의 내부에 1 마이크론(㎛) 미만의 미세한 산화물 입자(Al2O3)가 분포하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 에나멜 코팅이 실시되는 550℃-570℃ 온도범위에서 국부적인 용해가 일어나지 않음으로서 브리스트가 발생하지 않는다.
또한, 본 발명에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 고온(590℃ 이상)으로 가열하여도 국부적으로 용해가 일어나지 않도록 공정온도가 높은 것을 특징으로 하며, 합금을 다이케스팅후 금형에서 취출시 변형이 발생되지 않을 정도의 강도를 보유하며 에나멜 코팅시 접착강도가 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법은 실리콘(Si) 함량이 적어 용탕의 유동성이 낮은 알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅에 의해 프라이팬의 제조시 금형내 용탕주입전 반응성 가스를 주입한 후 용탕을 주입함으로써 반응성 가스와 용탕간 발열반응에 의해 용탕의 유동성을 양호하게 유지함으로써 기공이 없거나 매우 저감된 다이캐스팅 프라이팬을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 에나멜 코팅 프라이팬은 반응성 가스와 용탕간의 반응에 의하여 형성된 미세한 산화물이 균일하게 분포됨으로써 인장특성이 향상된다.
본 발명에 의하면 에나멜 코팅이 가능한 프라이팬을 다이캐스팅 공정으로 제작할 수 있고, 그로 인해 생산성이 우수하며, 제조시간이 단축되어 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 에나멜 코팅을 하기 전의 프라이팬을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 것으로 570℃에서 에나멜 코팅된 프라이팬을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금 및 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 의한 방법에 의해 제조된 알루미늄 합금 다이캐스팅 프라이팬을 도시한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
알루미늄 합금 제품의 저온 에나멜 코팅은 일반적으로 에나멜(enamel)의 용융온도인 550℃-570℃ 범위에서 실시한다. 에나멜이 녹는 온도에서 알루미늄 합금의 다이캐스팅시 다이캐스팅 제품(가령, 후라이팬)은 응고 잔류응력에 의해 열적으로 변형이 발생되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 다이캐스팅시 제품내 국부용해 및 제품내에 잔존하는 미세 기포가 부피 팽창을 하더라도 이를 억누를 수 있을 정도의 고온강도가 요구된다.
본 발명의 제 1 실시예에 의한 알루미늄 합금(P590)에서 철(Fe)은 그 함량을 1.2~3.4로 한다. 고속고압으로 금형내에 용융 알루미늄을 주입하는 다이캐스팅공법에서는 철(Fe)의 함량이 0.8% 미만이 되면 금형 표면에 제품의 소착이 발생되며, 1.2% 초과하게 되면 다이캐스팅과 같이 냉각속도가 빠른 공정에서는 철(Fe)-알루미늄(Al)-실리콘(Si) 계의 매우 미세한 금속간화합물이 생성되어 에나멜 코팅이 실시되는 온도범위(550~570℃)에서 고온강도가 향상된다.
특히 이러한 철-알루미늄-실리콘계 금속간화합물은 제품의 공융점을 저하시키지도 않으며, 에나멜층과의 결합력을 강화시키는 역할을 한다. 철(Fe)의 함량이 3.4 초과하게 되면 매우 취약하여 다이캐스팅시 제품에 균열이 발생된다.
실리콘(Si)은 에나멜 코팅층과의 접착력을 향상시키며, 철(Fe)과 함께 제품의 고온강도를 향상시키는 매우 미세한 금속간화합물을 만들어 에나멜 코팅온도 범위에서도 제품의 변형을 방지한다. 실리콘(Si) 함량이 0.8% 미만에서는 이러한 효과가 미비하고 용탕의 유동성이 저하되어 제품 성형이 어려워진다.
또한, 실리콘(Si) 함량이 3.8% 초과하게 되면 550℃에서 용해되는 Al-Si 공정조직이 다량으로 생성되어 에나멜 코팅시 (570℃에서) 표면에 브리스트가 발생하게 되며, 에나멜 코팅층의 접착강도가 저하될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 니켈(Ni) 0.2 내지 1.0% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 550℃-570℃의 온도에서 에나멜 코팅이 가능하다.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 알루미늄 합금은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 알루미늄 합금(AP590)에서 에나멜 코팅층과 접착력을 향상시키기 위해 니켈(Ni)을 추가적으로 첨가한다.
니켈(Ni)을 0.2~1.0% 첨가하면 알루미늄(Al)-철(Fe)-니켈(Ni)의 미세한 금속간화합물이 생성되며 알루미늄 조직이 미세화되어 고온에서의 강도를 보다 더 향상 시킬수 있다. 또한 알루미늄(Al)-철(Fe)-니켈(Ni)의 금속간화합물은 제품의 용융온도를 저하시키지 않으며, 에나멜 코팅시 에나멜 코팅층과의 결합력을 향상시킨다.
니켈의 함량이 0.2% 미만의 경우는, 합금의 고온강도 향상효과가 미미하며, 1.0% 초과하게 되면, 알루미늄 합금의 유동성이 저하되어 다이케스팅후 응고시 균열이 발생될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 망간(Mn) 0.4 내지 1.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 550℃-570℃의 온도에서 에나멜 코팅이 가능하다.
본 발명의 제 3 실시예에 의한 알루미늄 합금(AP605)는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 알루미늄 합금에서 고온강도를 향상시키기 위하여 망간(Mn)을 추가적으로 첨가한다.
망간(Mn)을 0.4~1.8% 첨가하면 응고중에 생성되는 알루미늄(Al)-철(Fe)계 금속간 화합물의 생성 형상이 구형으로 그 형태가 개량되므로 응고중에 발생되는 균열을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
망간(Mn) 함량이 0.4% 미만인 경우, 철(Fe)-알루미늄(Al)계 금속간화합물의 형태 개량 효과가 미비하며, 망간(Mn) 함량이 1.8% 초과하게 되면, 에나멜 코팅층과의 결합력을 저하시킬수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 타이타늄(Ti) 0.1 내지 0.5% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 550℃-570℃의 온도에서 에나멜 코팅이 가능하다.
본 발명의 제 4 실시예 의한 알루미늄 합금(AP606)은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 알루미늄 합금(AP590)에서 선택적으로 알루미늄 합금의 조직을 미세화시켜 강도를 향상시키기 위하여 타이타늄(Ti)을 추가적으로 첨가한다.
타이타늄(Ti)를 0.1~0.5% 첨가하면 공점온도를 저하시키지 않으면서 알루미늄 합금의 조직과 알루미늄(Al)-철(Fe)계 금속간화합물의 생성 형상을 미세화시켜 응고 중에 발생되는 균열을 방지하는 효과을 얻을 수 있다.
또한, 타이타늄(Ti)을 첨가하면 에나멜 코팅층과의 결합력을 향상시킬 수 있다. 타이타늄(Ti) 함량이 0.1% 미만인 경우, 알루미늄 합금의 조직의 미세화효과는 얻을 수 있으나, 철(Fe)-알루미늄(Al)계 금속간화합물의 생성형태의 개량효과가 미비하다.
타이타늄(Ti) 함량이 0.5% 초과하게 되면, 유동성이 저하되어 응고과정에서 균열이 발생할 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 의한 에나멜 코팅용 알루미늄 합금은 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 니켈(Ni) 0.2 내지 1.0%, 망간(Mn) 0.3 내지 0.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 550℃-570℃의 온도에서 에나멜 코팅이 가능하다.
본 발명의 제 5 실시예 의한 알루미늄 합금(AP610)은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 알루미늄 합금(AP600)에서 생성되는 철(Fe)-알루미늄(Al)-니켈(Ni)계의 금속간화합물의 형상을 미세화시켜, 고온강도를 향상시키기 위해서 망간(Mn)을 추가한 것이다.
망간(Mn)은 0.3~0.8%을 첨가하며, 이에 의해 응고중에 형성되는 철(Fe)계 금속간화합물이 미세화되면서 그 형상이 구형으로 형태가 개량되므로 제품 성형중 응고시 발생되는 균열을 방지할 수 있으며, 고온에서의 강도를 향상시킬 수 있다.
망간(Mn)의 함량이 0.3% 미만에서는 그 효과가 미비하며, 0.8% 초과하게 되면, 알루미늄의 유동성이 저하되며 에나멜 코팅층의 접착강도가 저하될 수 있다.
상기 본 발명에 의한 제 1 실시예 내지 제 5 실시예에 의한 알루미늄 합금에서, 주요 성분이외에 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 아연(Zn)은 불순물로서 함유될 수 있으나, Cu(구리), 아연(Zn)의 경우 각각의 그 함량이 중량 퍼센트로 0.25%을 초과되면, 공정온도가 저하되므로 에나멜 코팅온도에서 국부적으로 용해되는 부분이 발생될 수 있다,
특히, 마그네슘(Mg)은 고온산화가 심하게 발생되어 에나멜 코팅층의 결합강도를 현저하게 저하시키므로 그 함량을 중량 퍼센트로 0.1% 이하로 규제하는 것이 바람직하다.
아래 표1에는 본 발명에 의한 에나멜 코팅이 가능한 알루미늄 합금의 성분범위를 보다 구체적으로 구분하여 나타내었다.
합금 실시예 AP590은 알루미늄 합금의 융점(melting point)이 590℃ 부근의 합금을 나타낸 것이며, AP600은 알루미늄 합금의 융점(melting point)이 600℃ 부근에 있는 합금을 나타낸 것이다.
또한, 합금 실시예 AP605, AP606 및 AP610은 각각 알루미늄 합금의 융점(melting point)이 605℃, 606℃ 및 610℃ 부근의 합금을 나타낸 것이다.
본 발명에 의한 에나멜 코팅이 가능한 온도범위에서 고온강도를 유지하는 알루미늄 합금은 Si 함량을 3.8% 이하로 조절함으로써 공정조직의 양을 최소화함으로써 국부적인 용해를 극소화 하였다.
또한, 본 발명에 의한 알루미늄 합금은 철(Fe)-알루미늄(Al), 니켈(Ni)-알루미늄(Al), 타이타늄(Ti)-알루미늄(Al) 등의 금속간화합물의 일정량을 냉각속도가 빠른 다이캐스팅 공법으로 응고시키면, 상기 금속간화합물이 미세하게 분산되므로 분산강화 효과에 의해 고온에서도 합금의 열변형과 브리스트가 발생되지 않는다.
< 본 발명에 의한 에나멜 코팅이 가능한 알루미늄 합금 실시예의 성분범위>
합금 실시예 Fe Si Ni Mn Ti 잔부(Al 및 불가피 불순물)
AP590 1.2~3.4 0.8~3.8
AP600 1.2~3.4 0.8~3.8 0.2~1.0
AP605 1.2~3.4 0.8~3.8 0.4~1.8
AP606 1.2~3.4 0.8~3.8 0.1~0.5
AP610 1.2~3.4 0.8~3.8 0.2~1.0 0.3~0.8
상기의 5 종류의 합금은 종래의 다이캐스팅 합금과는 달리 에나멜 코팅층과의 접착력을 향상시킬수 있으며, 알루미늄의 공정온도가 저하되지 않는 성분들과 함량으로 구성되어 있으므로 에나멜 코팅용 다이케스팅 프라이팬과 냄비 제조에 적합하다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법은 상기 제 1 실시예 내지 제 5 실시예에 의한 알루미늄 합금의 용탕을 제공하는 단계, 상기 알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅하여 제조하되, 합금 용탕을 다이캐스팅 금형내 주입하기 전에 다이캐스팅 금형내에 용탕과 반응하는 가스를 주입한 후 합금 용탕을 주입함으로써 주입된 합금 용탕과 반응가스를 발열반응시키고 이후에 주형내에서 합금용탕을 응고시켜 프라이팬을 제조하는 단계 및 상기 프라이팬을 550℃-570℃의 온도범위에서 에나멜 코팅을 하는 단계를 포함한다.
본 발명에서는, 전술한 실시예에 의한 AP590, AP600, AP605, AP606 및 AP610의 5 종류의 알루미늄 합금을 에나멜 코팅용 다이케스팅 프라이팬 제조에 사용한다. 이들 합금은 각각 용융온도가 590℃, 600℃, 605℃, 606℃, 610℃ 정도이므로 에나멜 코팅이 실시되는 고온영역인 550℃~570℃에서 국부적인 용해로 인한 브리스트가 발생되지 않아, 견고한 에나멜 코팅층의 접착강도를 확보할 수 있다.
그러나, 상기 알루미늄 합금의 합금의 주조시 유동성에 유리한 실리콘(Si) 함량이 낮아 용탕의 유동성이 저하됨으로써 다이케스팅 제품 내부에 주조결함이 발생될 수 있다. 따라서, 상기의 알루미늄 합금 용탕을 금형내에 고속주입하기 전에 금형 내부에 반응성 가스인 산소를 주입함으로써 알루미늄 합금 용탕의 주형내 충진성을 향상시킬 수 있다.
알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅 주형내에 주입하기 전에 금형 내에 산소를 주입한 후 알루미늄 합금 용탕을 고속으로 금형 내에 주입하게 되면, 알루미늄과 산소가 순간적으로 반응하여 발열반응이 일어나며, 이로 인해 발생된 반응열에 의해 알루미늄 합금의 유동성을 확보할 수 있어 내부에 주조결함이 없는 프라이팬 제조가 가능하다.
이는 반응성 가스와 알루미늄 용탕간의 발열반응에 의해 용탕의 고온 유동성을 유지함으로써 기포의 발생을 억제하고 반응성 가스와 알루미늄 간에 미세한 금속산화물(알루미나, Al2O3)를 형성함으로써 합금의 응고 조직내에 미세한 금속 산화물을 형성함으로써 고온강도 향상을 증진할 수 있다.
상기 다이캐스팅법에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법에서 상기 반응성 가스는 산소(O2)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 알루미늄 합금 용탕을 주입하기전 다이캐스팅 금형내에 주입하는 반응성 가스는 용탕과 빠른 시간내에 반응이 될 수 있는 산소를 포함하나 이에 제한되지 않고 알루미늄 용탕과 반응할 수 있는 기체라면 어느 것이라도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 에나멜 코팅 프라이팬은 프라이팬의 내부에 1 마이크론(㎛) 미만의 미세한 산화물 입자(Al2O3)가 분포하는 것을 특징으로 한다.
다이캐스팅 금형내 주입되는 반응성 가스와 알루미늄 합금간의 급격한 반응에 의하여 합금의 응고 조직내에 미세한 산화물 입자(Al2O3)가 분포하게 되어 최종 주조품의 인장특성 및 피로특성을 향상시키게 된다.
사전에 금형내에 산소를 주입한 후 상기의 개발 알루미늄합금 용탕을 고속으로 금형내에 주입하게 되면, 알루미늄과 산소가 순간적으로 급격한 발열반응이 일어나며, 이로 인해 발생된 발열반응열에 의해 알루미늄 합금 용탕의 유동성을 확보할 수 있어 내부에 기공(pore) 등의 주조결함이 없는 프라이팬 제조가 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 에나멜 코팅용 알루미늄 합금.
  2. 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 니켈(Ni) 0.2 내지 1.0% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 에나멜 코팅용 알루미늄 합금.
  3. 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 망간(Mn)0.4 내지 1.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 에나멜 코팅용 알루미늄 합금.
  4. 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 타이타늄(Ti) 0.1 내지 0.5% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 에나멜 코팅용 알루미늄 합금.

  5. 중량 퍼센트(wt%)로 철(Fe) 1.2 내지 3.4%, 실리콘(Si) 0.8 내지 3.8%, 니켈(Ni) 0.2 내지 1.0%, 망간(Mn) 0.3 내지 0.8% 및 잔부는 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물을 포함하며, 에나멜 코팅 온도범위인 550℃-570℃에서 고온강도를 유지하는 에나멜 코팅용 알루미늄 합금.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 의한 알루미늄 합금의 용탕을 제공하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 용탕을 다이캐스팅하여 제조하되, 합금 용탕을 다이캐스팅 금형내 주입하기 전에 다이캐스팅 금형내에 용탕과 반응하는 가스를 주입하고 이후에 용탕을 주입함으로써 주입된 합금 용탕과 반응가스를 발열반응시키고 이후에 주형내에서 합금용탕을 응고시켜 프라이팬을 제조하는 단계; 및
    상기 프라이팬을 550℃-570℃의 온도범위에서 에나멜 코팅을 하는 단계를 포함하는 다이캐스팅법에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반응하는 가스는 산소(O2)인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅법에 의한 에나멜 코팅 프라이팬의 제조방법.
  8. 제 6 항에 의한 제조방법에 의하여 제조된 에나멜 코팅 프라이팬으로서,
    프라이팬의 내부에 1 마이크론(㎛) 미만의 미세한 산화물 입자(Al2O3)가 분포하는 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 프라이팬.
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