KR20010107862A - 발포용 알루미늄 다중판 제조방법 - Google Patents

Abstract

원심분무법과 쌍롤법을 이용하여 저렴하게 알루미늄 분말과 알루미늄 합금 분말을 제조하는 방법과, 발포재 분말을 맷돌분쇄혼합기에서 발포재의 분포가 균일한 구형 복합분말을 고속으로 제조하는 방법과, 이들 구형 복합분말과 알루미늄 분말을 층층으로 공급하여 다층분말압분판 제조방법과, 이들 다층분말압분판을 금속판 코일사이에 넣어 냉간 압접, 가열, 및 온간 압연하여 여러 가지 용도의 발포용 알루미늄다중판을 저비용으로 고속 생산하는 방법이 제시된다.

본 발명은 원심분무 및 쌍롤법으로 알루미늄분말과 알루미늄합금분말을 만들고, 상기 분말과 발포재분말을 맷돌분쇄혼합기에서 혼합하여 분말압분판제조기로 다층분말압분판을 만든 후 상기 다층분말압분판을 금속판 코일사이에 넣어 압접시켜 알루미늄다중판을 제조하고, 상기 알루미늄다중판을 가열하여 온간압연에 의해 최종 두께를 갖는 발포용 알루미늄다중판을 제조하는 방법으로 구성된다.

Description

발포용 알루미늄 다중판 제조방법 {Manufacturing Method of Foamable Aluminum Multi-Layer Sandwich Panel}

알루미늄 다공질 소재는 밀도가 극히 낮을 뿐만 아니라 우수한 기계적 성질, 전기적 성질, 열적 성질, 및 음향적 성질을 고루 갖춘 금속 신소재이다. 이러한 특성으로 인하여 경량 고강도 부품, 충격 흡수용 구조물, 방화벽, 흡음벽 및 진동흡수재 등으로 쓰이고 있다. 그러나 알루미늄 다공질 소재는 굽힘강도가 낮고 용접성 및 연성이 나쁜 것이 단점이다. 이들 단점을 극복하기 위하여 알루미늄 다공질 샌드위치판 및 복합구조재가 개발되고 있다.

알루미늄 다공질 샌드위치판은 크게 2가지 방법에 의해 제조되고 있다. 화학접착재를 이용하여 알루미늄 다공질 샌드위치판을 제조하는 방법과 고온 확산을 이용하여 금속간에 금속결합을 부여하여 알루미늄 샌드위치판을 제조하는 방법이 있다. 알루미늄 다공질판 양면 또는 한면에 접착제를 바른후 알루미늄 박판, 강판 또는 다른 금속판재를 붙여 알루미늄 다공질 샌드위치판을 제조하는 것이 화학접착재를 사용하는 기술이다. 이 기술은 알루미늄 다공질판을 별도로 만들어야하기 때문에 비용이 많이 들고, 고온에서 접착재가 견디지 못하고 독가스를 발생시키는 단점이 있다.

알루미늄분말과 발포재분말을 혼합하여 압분시킨 후 열간 압출하여 판재를 제조한 후 이 판재를 피복하고자 하는 금속판재 사이에 넣어 압연으로 접합시키는 기술이 금속결합이용 기술이다. 그러나 이 기술은 압분, 압연과 같은 많은 공정이 필요하여 비용이 많이 들고, 특히 800mm 이상의 광폭 샌드위치판 제조가 어려운 것이 단점이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 기존의 가스분무법에 비해 매우 저렴한 원심분무법과 쌍롤법으로 제조한 알루미늄분말과 알루미늄 합금분말을 사용함으로써 원자재 비용을 낮추고, 맷돌분쇄혼합기를 사용하여 상기 분말과 발포재 분말을 균일하고도 저렴하게 유동성이 좋은 구형복합분말을 제조하여, 층상분말공급기에 장입하여 알루미늄분말/혼합분말/알루미늄분말의 다층분말을 특수강 벨트와 분말가이드가 장치된 분말압분판제조기에서 다층분말압분판을 제조하여 압접기에서 양면에 금속판재를 공급하면서 그 사이에 상기 다층분말압분판을 공급하면서 압연하여 양면에 금속판이 부착된 다중판을 제조하여, 상기 다중판을 가열로에서 가열시켜 온간 압연기에서 다용도 광폭 발포용알루미늄다중판을 환경 친화적이면서, 재활용이 가능하고, 저 비용으로 연속 대량생산이 가능하도록 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1 발포용알루미늄다중판 제조 공정

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1-층상분말 공급기 2-알루미늄 분말 3-혼합분말 4-특수강 벨트

5-아이들롤러 6-소형 압분롤러 7-대형 압분롤러 8-다층분말 압분판

9-금속판 코일 10-가이드 롤러 11-금속 판재 12-압접롤러

13-가열로 14-온간 압연기 15-치수조절 압연기 16-발포용알루미늄다중판 17-분말가이드 18-다중판 19-방향조절용 아이들롤러

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 알루미늄 분말(2) 및 알루미늄 합금분말을 제조하는 방법에 있어서 원심분무법과 쌍롤법을 이용하여 알루미늄분말(2)와 알루미늄합금분말을 제조하는 단계(S1).

상기 단계(S1)에서의 분말에 발포재 분말을 첨가하여 맷돌분쇄혼합기로 구형 복합분말을 제조하는 단계(S2).

상기 단계(S2)에서의 구형 복합분말을 알루미늄합금분말과 혼합하여 층상분말공급기(1)에 넣어 압분판제조기에 다층으로 분말을 공급하여 다층분말압분판(8)을 연속으로 제조하여 냉간압접기(12)의 금속판재(11) 사이에 공급하여 냉간압접(12)시킨 후 가열로(13)을 통과하여 온간 압연기(14)에서 여러 가지 두께의 광폭 발포용알루미늄다중판(16)을 제조하는 단계(S3)로 구성됨을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판(16) 제조 방법을 제공한다.

상기 단계 S1에서 원심분무법은 턴디쉬에 용융 알루미늄 또는 용융 알루미늄합금을 장입하고 턴뒤쉬 하부의 노즐을 통하여 하방으로 유출시켜 노즐하부에 설치된 평판 회전자의 중심으로 떨어지게 하여 원심력으로 분산시켜 평균 직경이 500㎛의 급속응고 침상형 알루미늄분말 및 알루미늄합금분말로 제조하는 것이 바람직하다.

쌍롤법은 턴뒤쉬에 용융알루미늄 또는 용융알루미늄합금을 장입하고 턴디쉬 하부의 노즐을 통하여 하방으로 유출시켜 노즐하부에 설치된 수냉식쌍롤 사이에 떨어지게 하여 평균 두께가 30㎛인 플레이크형 알루미늄박편 및 알루미늄 합금박편을 제조하는 것이 바람직하다.

상기 단계 S2에서는 상기 급속응고 침상 알루미늄 분말과 발포재 분말 0.6 ∼ 1.2％를 맷돌분쇄혼합기에 함께 넣어 알루미늄분말 표면 및 내부에 발포재 분말이 압입된 구형 발포용 알루미늄복합분말을 제조한다.

상기 단계 S3에서는 상기 S1에서 제조한 알루미늄합금분말과 상기 S2에서 제조한 구형 발포용 알루미늄복합분말을 5:5로 혼합하여 혼합분말(3)을 제조해서 층상분말공급기(1)에 넣어 특수강 벨트(4)와 분말가이드(17)로 구성된 압분판 제조기에 알루미늄분말(2), 혼합분말(3), 및 알루미늄분말(2) 순으로 다층분말을 공급하여 다층분말압분판(8)을 연속으로 제조하고, 다층분말 압분판(8)을 금속판코일(9)사이로 공급하여 냉간압접(12)시킨 후 300℃ ∼ 450℃로 유지된 가열로(13)에 통과시켜 온간압연(14)하여 0.8mm ∼ 50mm범위의 두께를 갖는 폭 1000 ∼ 1500mm의 광폭 발포용알루미늄다중판(16)을 제조한다.

이하에서는 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기 단계 S1에서 알루미늄합금분말의 조성은 차량용 다층판재인 경우 합급분말의 점도를 높이고, 소성가공성을 좋게 하기 위하여 Al-(1∼2％)Si-(2∼4％)Mg가 적합하며, 선박 및 건축용의 경우 점도와 강도를 높이기 위하여 Al-(1∼3％)Si-(2-5％)Mg-(1∼3％)Cu가 적합하다.

상기 단계 S3에서 특수강 벨트(4)와 분말가이드(17)로 구성된 압분판제조기에서 벨트의 변형경화를 방지하기 위하여 아이들롤러(Idle Roller)(5)의 직경은 500 ∼ 800mm가 적합하고, 분말가이드(17) 소재는 내마모강이 적합하며, 소형압분롤러(6)의 개수는 2 ∼ 5개, 직경은 250 ∼ 400mm가 적합하며, 대형압분롤러(7)의 직경은 500 ∼ 800mm가 적합하다.

상기 단계 S3에서 금속판 코일(9)은 자동차 및 선박용일 경우 0.5 ∼ 2.0mm 탄소강 코일이 적합하며, 건축용일 경우 0.6 ∼ 1.2mm 탄소강 코일, 1 ∼ 2mm 알루미늄코일, 0.5 ∼ 1.0mm 스텐레스강 코일, 0.5 ∼ 1.2mm 황동판코일이 적합하다.

상기 단계 S3에서 냉간압접(12)시킬 때 다층분말압분판(8)과 금속판재(11)사이에 강한 결합을 위해 압연롤러(12)의 직경을 500 ∼ 800mm로 하고, 압연율은 40 ∼ 60％로 하며, 다층분말압분판(8)의 두께는 차량용일 경우 5∼ 15mm, 선박 및 건축용인 경우 5 ∼ 20mm가 적합하다.

상기 단계 S3에서 가열로(13)의 내부크기는 폭 1500 ∼ 2000mm, 높이 100 ∼ 150mm가 적합하며, 가열로(13) 앞과 뒤에 방향조절용 아이들롤러(19)를 설치하여 다중판(18)의 위치를 제어하는 것이 적합하다. 상기 단계 S3에서 온간압연(14)할 때 다중판(18)의 온도는 300 ∼ 450℃로 하는 것이 적합하다.

본 발명으로 제조되는 발포용알루미늄다중판(16)은 자동차 바디, 차량용 구조재, 선박용 내·외장재, 건축용 내·외장재 등의 제조에 용이하게 사용할 수 있고, 우수한 기계적, 열적, 전자기적, 및 음향성질을 고루 갖춘 광폭발포용알루미늄다중판(16)을 간단한 연속공정에 의한 저렴한 비용으로 제조할 수 있다. 또한 합금분말을 사용함으로써 점도, 성형성 및 강도조절이 용이하고 발포성도 높일 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 소폭판재 제조 한계에서 벗어나 광폭판재의 제조를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 발포용알루미늄다중판 제조방법에 있어서 원심분무법과 쌍롤법을 이용하여 알루미늄 분말과 알루미늄합금 분말을 제조하는 단계(S1)

   상기 단계(S1)에서의 분말에 발포재 분말을 첨가하여 맷돌분쇄혼합기로 구형복합분말을 제조하는 단계(S2)

   상기 단계 S1에서 제조한 알루미늄합금 분말과 S2에서 제조한 구형복합분말을 첨가하여 혼합분말을 제조한 다음 층상분말공급기에 투입하여 알루미늄분말/혼합분말/알루미늄분말의 두께비가 1:8:1로 구성된 다층분말압분판을 연속으로 제조한 후, 냉간압접기의 금속판사이에 공급하여 냉간 압접시킨 후, 가열로를 통과시켜 온간 압연기에서 여러 가지 두께의 발포용 알루미늄 다중판을 제조하는 단계(S3)로 구성된 것을 특징으로 하는 발포용 알루미늄 다중판 제조방법
2. 제 1항에서 알루미늄분말에 TiH₂0.6 ∼ 1.2wt％를 첨가하여 맷돌분쇄혼합기를 사용하여 유동성이 좋고 TiH₂분포가 균일한 구형 알루미늄복합분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판용 소재 제조방법
3. 제 1항에서 알루미늄합금 분말의 점도를 높이고 고강도를 위해 알루미늄에 (1∼3％)Si-(2-5％)Mg-(1-3％)Cu가 포함되는 것을 특징으로 하는 선박 및 건축용발포용알루미늄다중판용 소재 제조방법
4. 제 2항, 제 3항 및 제 4항에 있어서 혼합분말의 소성가공성을 좋게하고, 발포성을 높이기 위하여 알루미늄합금분말에 40 ∼ 60％의 구형알루미늄복합분말이 포함되는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판용 소재 제조방법
5. 제 1항에 있어서 상기 알루미늄 분말과 혼합분말을 3개의 통로가 있는 층상분말 공급기가 1 : 8 : 1의 두께 비율이 만족되도록 알루미늄분말/혼합분말/알루미늄분말을 공급하여 금속판재와 강한 금속결합을 부여하는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판 제조방법
6. 제 1항과 제 5항에 있어서 Al분말/혼합분말/Al분말의 다층 분말을 특수강 밸트와 분말가이드로 구성된 압분판 제조기에 공급하여 다층분말압분판재를 제조하는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판 제조방법
7. 제1항 및 제 6항에 있어서, 특수강 벨트의 변형 경화를 방지하기 위해 아이들롤러의 직경은 500 ∼ 800mm로 하고, 분말이 옆으로 새는 것을 방지하기 위해 분말 가이드를 설치하고, 다층분말압분판의 균열을 방지하고 압분밀도를 높이기 위하여 소형압분롤러의 직경은 250 ∼ 400mm이고 개수는 2 ∼ 5개로 구성되며, 대형압분롤러의 직경은 500 ∼ 800mm로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층분말압분판 제조방법
8. 제 1항에 있어서 냉간압접은 다층분말압분판과 금속판재사이에 강한 금속결합을 위해 압연롤러의 직경을 500 ∼ 800mm로 하고, 압연율을 40 ∼ 60％로 하는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판제조 방법
9. 제 1항에 있어서 가열로는 제 8항의 냉간 압접된 다중판내에 존재하는 TiH₂의 분해를 막기위해 300 ∼ 450℃로 하며, 높이 100 ∼ 150mm, 폭 1500∼ 2000mm로 하고, 가열로 앞뒤에 냉간 압접판의 방향과 위치를 조정해 주는 아이들롤러를 갖는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판 제조방법
10. 제 1항의 온간압연은 내열공구강 소재로 높은 압연하중과 높은 압연속도에 적합하도록 직경 200 ∼ 600mm로 하며, 최종 압연두께는 0.6 ∼ 50mm로 하는 것을 특징으로 하는 발포용알루미늄다중판 제조방법