KR20040031084A - 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법 - Google Patents

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KR20040031084A
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코루스 알루미늄 발쯔프로두크테 게엠베하
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor

Abstract

본 발명은 금속 코어 층과 금속 코팅 층을 포함하고, 납땜 시트 스크랩 피스와 같이, 금속 코팅 층의 액상선 온도가 금속 코어 층의 고상선 온도보다 낮은 금속 코팅 스크랩 피스, 또는 금속 코팅 층의 용융 범위의 상부가 금속 코어 층의 용융 범위의 하부와 겹쳐지는 금속 코팅 스크랩 피스(7)를 디코팅하는 방법에 있어서, 상기 금속 코팅 층의 고상선 온도보다 높고 상기 금속 코어 층의 액상선 온도보다 낮은 고온(T)에서 연마 입자와 함께 상기 스크랩 피스(7)를 요동시키는 것에 의해 상기 스크랩 피스(7)의 금속 코어 층에서 적어도 부분적으로 상기 금속 코팅 층을 제거하고, 상기 연마 입자는 상기 금속 코팅 스크랩 피스(7)의 요동동안에 액화되어 유동층(15)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법{METHOD OF DE-COATING METALLIC COATED SCRAP PIECES}
본 발명은 금속 코어 층과 금속 코팅 층을 포함하고, 납땜 시트 스크랩 피스와 같이, 금속 코팅 층의 액상선 온도가 상기 금속 코어 층의 고상선 온도보다 낮은 금속 코팅 스크랩 피스, 또는 금속 코팅 층의 용융 범위의 상부(upper part)가 금속 코어 층의 용융 범위의 하부(lower part)와 겹쳐지는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅(de-coating)하는 방법에 관한 것으로, 상기 금속 코팅 층의 고상선 온도보다 높고 상기 금속 코어 층의 액상선 온도보다 낮은 고온(T)에서 연마 입자와 함께 상기 스크랩 피스를 요동시키는 것에 의해 상기 스크랩 피스의 금속 코어 층에서 적어도 부분적으로 상기 금속 코팅 층을 제거하는 것이다.
본 발명은 하기에서 납땜 시트 스크랩에 대하여 설명하지만, 본 발명의 방법은 금속 코어상의 또 다른 유형의 금속 코팅 층에서도 사용될 수 있다.
납땜 시트 제조 동안, 납땜 시트의 금속 코어에 대하여 상대적으로 낮은 Si 함유량을 가지는 알루미늄 합금 플레이트는 롤 접착에 의해 하나 또는 두 측면이 금속 코어상의 클래드 층에 대하여 높은 Si 함유량을 가지는 알루미늄 합금 플레이트와 클래드된다. 금속 코어 플레이트와 클래드 플레이트 겹침은 금속 코어 층에 클래드 층을 결합시키고 예를 들어 자동차용 열교환기 제조시에 사용하기 위해0.1mm와 3mm사이의 두께를 가지는 납땜 시트 제품을 제조하기 위해 실질적으로 압연된다.
납땜 시트의 제조동안, 예를 들어 각각 열간 또는 냉간 압연후 겹침 플레이트의 선미 및 후미에서 상당한 양의 스크랩이 발생된다. 상기 스크랩은 높은 Si 함유량을 가지는 알루미늄 합금과 낮은 Si 함유량을 가지는 알루미늄 합금 모두를 포함하기 때문에, 단순한 스크랩의 용융은 금속 코어의 Si 함유량을 비교할때 Si 함유량이 상승된 알루미늄 합금을 생성하고, 이 알루미늄 합금은 유사한 유형의 금속 코어 플레이트를 제조하기에는 Si 함유량이 너무 높기 때문에 매우 낮은 Si 함유량을 가지도록 희석시켜야 한다.
또 다른 납땜 시트 스크랩은, 사용된 열교환기와 같이, 납땜 시트로 만들어진 제품으로 형성된다.
스크랩에 있는 금속 코어 합금으로부터 클래드 합금을 디코팅시키는 방법은 여러가지 있다. 이 방법중 하나는 국제출원공개번호 제 WO 99/32260 호에서 기술된다. 이 방법에 따르면, 금속 코팅 층은, 다중 충돌이 발생되도록 연마 입자와 함께 금속 스크랩 피스를 요동시키는 것처럼, 연마 입자와 함께 용기안에서 스크랩 금속 피스를 회전되게 뒤집거나 흔드는 것에 의해 금속 코어로부터 분리되고, 이것에 의해 금속 코팅층은 금속 코어로부터 적어도 부분적으로 제거된다. 요동동안에, 용기는 스크랩 금속 피스의 온도가 금속 코팅 층의 고상선 온도보다 높고 금속 코어의 액상선 온도보다 낮은 온도가 되도록 유지된다.
그러나, 공지된 방법은 연마 입자에 의해 얇은 게이지의 마모가 심해 재료의손실이 발생되기 때문에 처리가 어렵다는 문제점이 있다.
공지된 방법의 또 다른 문제점으로는 금속 코팅 층을 고온에서 처리하는 동안 하나 이상의 합금 원소가 금속 코어로 확산되어, 금속 코어 재료가 오염된다는 것이다.
공지된 방법의 또 다른 문제점으로는 제거된 금속 코팅 재료가 연마 입자에 부착되는 위험이 존재한다는 것이다. 이것은 연마 특성을 감소시킨다.
본 발명의 목적은 금속 스크랩 피스의 금속 코어 층에서 금속 코팅 층을 제거하는 것에 의해, 납땜 시트 스크랩과 같은, 금속 코팅 스크랩 피스를 효과적으로 디코팅시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 금속 코팅 스크랩 피스를 넓은 범위의 시트 두께로, 특히 2mm 두께보다 적은 두께를 가지는 금속 스크랩 시트를 포함하는 범위로 적합하게 디코팅시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스크랩되고 시레드된 열교환기처럼, 불규칙한 형상을 갖는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다량의 스크랩을 처리할 수 있으면서, 납땜 시트 스크랩과 같은 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스크랩을 경제적 견지에서 산업적 규모로 디코팅시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 새로운 시트 재료 제조용으로 쉽게 사용할 수 있는 재생 금속 코어 및/또는 금속 코팅 합금을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 따르면, 이러한 하나 이상의 목적들은 금속 코어 층과 금속 코팅 층을 포함하고, 납땜 시트 스크랩 피스와 같이, 금속 코팅 층의 액상선 온도가 금속 코어 층의 고상선 온도보다 낮은 금속 코팅 스크랩 피스, 또는 금속 코팅 층의 용융 범위의 상부가 금속 코어 층의 용융 범위의 하부와 겹쳐지는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법에서, 상기 금속 코팅 층의 고상선 온도보다 높고 상기 금속 코어 층의 액상선 온도보다 낮은 고온(T)에서 연마 입자와 함께 상기 스크랩 피스를 요동시키는 것에 의해 상기 스크랩 피스의 금속 코어 층에서 적어도 부분적으로 금속 코팅 층을 제거하고, 상기 연마 입자는 금속 코팅 스크랩 피스의 요동동안에 액화되어 유동층을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법을 제공하는 것에 의해 얻어질 수 있다.
액화는 고체 입자의 층을 다량의 유체를 가지는 확장되고 서스펜드된 덩어리로 전환시킨다. 연마 입자는 다량의 입자를 통해 가스의 균일한 유동을 수직으로 공급하는 것에 의해 액화될 수 있다. 액화된 입자는 금속 코팅 층을 충분히 제거할 수 있는 연마 작용을 하며, 동시에 금속 코어상의 마모를 충분히 제한하는 것이 발견되었다. 금속 코어상에 제한된 마모때문에, 얇은 스크랩 피스는 디코팅될 수 있다.
더구나, 유동층의 유체와 같은 특성은 금속 스크랩 피스가 폴드 또는 밴드와 같은 복잡한 형상을 가지는 경우라도 금속 코팅 층을 일정하게 제거할 수 있다. 연마 입자에 대한 연마된 금속의 점착은 감소될 수 있고 그 결과 유동층을 통해 연속 가스 유동이 발생된다.
스크랩 피스가 특정 온도 범위내의 온도(T)에 있으면, 금속 코팅 층은 매우 희박하게 나타나고 부분적으로 용융되며 유동 입자의 연마 작용에 의해 제거될 수 있다. 금속 코어 층상의 마모는 스크랩 피스의 온도(T)가 금속 코어 층의 고상선 온도보다 낮게 유지되면 더욱 회피될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 유동층은 금속 코팅 스크랩 피스가 유동층으로 도입되기 전에 적어도 온도(T)가 유동층 온도로 예열된다. 유동층에서 금속 코팅 스크랩 피스까지의 열전달은 매우 효과적이다. 따라서 금속 코팅 층에서 금속 코어 층까지 합금 원소의 확산량이 제한되기 때문에, 디코팅 처리는 상대적으로 짧아진다.
금속 스크랩 피스가 주위 실온(T) 이하의 온도에서 금속 스크랩 피스를 가지는 유동층 안으로 도입되면 합금 원소의 확산이 덜 회피된다.
유동층에서 상승 온도는 다양한 방법으로 도달될 수 있고 및/또는 유지될 수 있으며, 이러한 방법중 하나는 입자를 액화시키는 가열 가스 유동을 이용하는 것이다.
본 발명의 방법의 상세 항목으로는 처리 시간, 온도, 연마 입자의 크기 및 유형, 스크랩 피스의 크기, 가스 유동 속도, 및 디코팅되어지는 스크랩 피스의 유형등이 있다. 이러한 상세 항목은 금속 스크랩 피스의 코어상에 금속 코팅 층의 제거가 원하는 데로 얻어질 수 있도록 최적화 될 수 있다.
실시예에서, 스크랩 피스는 연마 입자와 함께 액화되도록 요동된다. 이에 의해 금속 코팅 층의 높은 제거 효율이 얻어진다. 또한 디코팅 작용의 높은 획일성이 얻어진다. 스크랩 피스가 연마 입자와 함께 액화되기 위해, 스크랩 피스의형상 및 크기는 유동층안에 스크랩 피스를 삽입하기전에, 전단, 커팅 또는 초핑을 포함하는 기계처리장치를 이용하여, 바람직하게는 분쇄기를 이용하여 연마 입자의 형상 및 밀도와 상대적으로 맞추어져야 한다.
어떤 경우에, 이것은 금속 코팅 층의 액상선 온도 이하나 금속 코어 층의 고상선 온도 이하로 스크랩 피스의 온도(T)를 유지시키는 잇점이 있다. 이것에 의해 연마되고 제거되는 금속 코팅 층 재료의 연마 입자로의 점착이 감소될 수 있고 그 결과 재료의 양이 액상 상태에서 더 작아진다.
연마 입자로는 금속의 입자 또는 덩어리, 광물, 세라믹 또는 유사한 단단한 재료가 적합하다. 연마 재료는 덩어리와 같이 불규칙한 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한 피라미드나 각기둥과 같은 불규칙한 형상이 사용될 수 있다. 연마 입자는, 예를 들어, Al2O3, SiC, 첨정석(spinel), 보크사이트, 아르데너 스플릿트(ardenner split), 강 슬래그, 및 연마 입자의 부식을 제한하는 경도를 가지는 세라믹 로토피니시(rotofinish) 입자등에서 선택될 수 있다.
또 다른 재료의 연마 입자가 더 적합할 수도 있지만, 제거된 금속 코팅 또는 클래딩 재료가 연마 입자로 점착되는 것을 최소화시키기 위해서, 비활성인 상기의 재료중 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 이용되는 연마 입자는, 알루미늄 납땜 시트 스크랩 피스의 경우의 알루미늄처럼, 요동동안 존재하는 금속 스크랩 피스의 용융 합금 성분과 반응할 수 있는 상당한 양의 어떤 재료를 포함하지 않는다.
특히 본 발명은 알루미늄 납땜 시트 피스, 또는 알루미늄 납땜 시트를 포함하는 제품을 디코팅시키는데 적합하다. 본 발명에 따른 방법으로 사용되는 알루미늄 납땜 시트의 특성중 하나는 금속 코팅 층의 용융 범위가 금속 코어 층의 용융 범위와 비교하여 낮게 유지되는 것이다.
일반적으로 적합한 알루미늄 납땜 시트는 알루미늄 협회 AA 6xxx 또는 AA 3xxx 알루미늄 합금, 특히 AA 6063, AA 6060, AA 3003, AA 3103, 또는 AA 3005 알루미늄 합금의 코어 층, 및 AA 4343, AA 4047, AA 4004, 또는 AA 4104과 같은 AA 4xxx 형 알루미늄 합금의 클래드 층을 가질 수 있다. 이러한 유형에서, 코어의 Si 함유량은 0.6중량%보다 적고, 클래드 층의 Si 함유량은 6.8 내지 13중량%이다.
본 발명의 실시예에서 스크랩 피스는 본질적으로 알루미늄 납땜 시트로 구성되고, 알루미늄 납땜 시트의 온도(T)는 500℃와 620℃ 사이의 값으로 설정된다. 이 온도 범위에서, 상기 방법은 알루미늄 납땜 시트의 금속 코팅의 적어도 일부분을 제거하는데 적합하고, 여기서 금속 코팅은 주 합금 원소인 Si를 5 내지 15중량% 범위로 포함하는 알루미늄 납땜 합금이다. 알루미늄 납땜 시트인 금속 코어 층의 고상선 온도는 일반적으로 620℃보다 더 높다. 또한, 주 합금 원소인 Zn을 포함하는 알루미늄 합금의 층은 이 온도 범위에서 매우 효과적으로 제거될 수 있다.
온도(T)는 알루미늄 납땜 시트 재료의 금속 코어 층의 액상선 온도를 초과하지 않기 위해서, 500℃와 580℃ 사이의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 금속 코어 재료상의 연마 작용은 최소로 유지되고, 이것은 얇은 스크랩 피스의 경우에 특히 유익하다.
실시예에서, 연마 입자는 3 내지 7g/cm3범위의 밀도를 가지며 3 내지 10mm 범위의 체분급물(sieve fraction) 크기를 가진다. 이것에 의해 입자들의 연마 충격사이에서 양호한 밸런스가 얻어지고 연마 입자에서 제거되는 금속 코팅 층 재료와 남아있는 금속 코어 재료를 쉽게 분리할 수 있다. 밀도 범위의 최소 한계는 알루미늄 밀도 이상이다. 특히 4g/cm3의 밀도를 가지는 Al2O3입자는 연마 입자로 유용하게 사용될 수 있음이 증명되었다.
스크랩 피스는 0.1 내지 2mm의 두께를 가질 수 있고, 스크랩 피스의 밀도 및 두께에 따라 약 4 내지 40cm2의 면적을 가질 수 있다.
하기에서는 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 실시하는 장치의 개략 단면도;
도 2는 참조를 위해 디코팅된 금속 스크랩 피스와 코팅된 금속 스크랩 피스의 사진 영상을 도시하는 도면;
도 3은 실험에서 처리 시간에 따른 Si 제거량을 측정한 그래프를 도시하는 도면;
도 4는 실험에서 처리 시간에 따른 Mg 제거량을 측정한 그래프를 도시하는 도면; 및
도 5는 참조를 위해 핀 형의 디코팅된 라디에이터 피스와 코팅된 라디에이터 피스의 사진 영상을 도시하는 도면이다.
일반적인 유동층 장치의 세부 구성요소는 예를 들어 페리의 화학 엔지니어링 핸드북 제 6판에서 공지되어 있다.
도 1에서는 유동층(15)을 형성하기 위해 연마 입자를 액화시키는 수단이 제공된 챔버(1)를 개략적으로 도시한다. 상기 수단은 가스 분배 챔버(2)와 유동층 챔버(3)를 포함하고, 분배기(4)에 의해 서로 분리되며, 미세하게 구멍이 뚫린 스크린일 수 있다. 상기 가스 분배 챔버(2)에는 가스 입구(5)가 제공된다.
상기 유동층 챔버(3)에는 축(16) 주위로 회전가능한 구멍이 뚫린 드럼(6)이 제공된다. 상기 유동층 챔버(3)에서는 스크랩 재료용 입구(17)가 존재하고 상기 스크랩 재료(7)는 상기 입구(17)에서 드럼(6)안으로 도입될 수 있다. 드럼(6)의 구멍은 연마 입자나 가스가 드럼을 통과할 수 있도록 하고, 드럼 내부에서는 스크랩 피스가 유지된다. 또한 드럼(6)은 그 내부에서 스크루 프로파일(screw profile)(8)을 제공할 수 있다.
드럼에서는 입구(17)와 대향되게 마주보는 유동층 챔버(3)의 측면이 존재하고, 여기에서 출구(9)가 제공된다. 이 출구는 도관을 통해 시빙 수단(sieving means)과 연결되고, 이 도관은 화살표 "18"에 의해 개략적으로 표시된다. 시빙 수단은 화살표 "10"에 의해 개략적으로 표시되고, 입구(17)에 연결된다.
유동층 챔버(3)는 그 상부에서 가스 유동 출구(11)가 제공된다. 또한 도 1에서는 화살표 "19"에 의해 나타나는 도관을 통해 가스 유동 출구(11)와 연결되는 분리 수단(12)이 도시된다. 분리 수단(12)은 예를 들어 여과 수단, 또는 집진 수단, 또는 다른 공지된 산업적 분리 수단일 수 있다. 화살표 "13"에 의해 표시되는회귀 도관은 입구(5)를 통해 가스를 분배 챔버(2)로 회귀시키기 위해 제공된다. 이 회귀 가스를 재가열하기 위해 가열 수단이 존재한다.
본 발명은 다음과 같이 작동한다. 가스는 분배 챔버(2)로 주입된다. 가스가 분배기(4)를 통해 유동함에 따라, 유동층 챔버(3)에서 균일하고 실질적으로 수직한 가스 유동이 얻어진다. 유동층 챔버(3)내에 존재하는 연마 입자는 균일하고 수직한 가스 유동 결과 액화되고, 유동층(15)을 형성한다.
연마 입자는 금속의 덩어리 또는 입자, 광물, 세라믹 또는 유사한 단단한 재료인 것이 적당하고, 덩어리와 같이 불규칙한 형상을 가지는 것이 바람직하다. 그러나 피라미드 또는 각기둥과 같은 어떤 규칙적인 형상이 사용될 수 있다. 연마 입자는, 예를 들어, Al2O3, SiC, 첨정석, 보크사이트, 아르데너 스플릿트(ardenner split), 강 슬래그, 및 연마 입자의 부식을 제한하는 경도를 가지는 세라믹 로토피니시 입자등에서 선택될 수 있다.
스크랩 피스는 입구(17)를 통해 유동층(15)안으로 도입된다. 드럼(6)은 드럼의 축(16) 주위로 회전된다. 이 회전 운동은 스크랩 피스를 요동시킬 수 있다. 또한, 스크랩 피스는 연마 입자와 함께 액화될 수 있는 밀도와 형상을 가진다. 또한 스크랩 피스와 연마 입자가 결합된 것이 사용될 수 있다. 디코팅은 유동층(15)에서 발생한다.
드럼이 회전하면, 스크루 프로파일(8)은 드럼의 회전축(16)을 따라 단위 질량 분배를 일으킨다. 따라서 디코팅된 스크랩 피스는 결국에는 출구(9)에 도달하게 되고, 연마 입자로부터 스크랩 피스를 분리시키는 시빙 수단(14)으로 인도되고,출구(9)를 통해 유동층 챔버(3) 밖으로 인도된다. 연마 입자는 리드(lead)(10)를 통해 유동층 챔버로 복구되거나 회귀될 수 있다. 디코팅된 스크랩 피스는 다른 경우 예를 들어 유사한 유형의 금속 코팅 제품을 제조하기 위해 수집되거나 재생될 수 있다.
금속 코팅 재료가 가스 유동을 통해 유동층에서 떨어지지 않는 경우에는, 시빙에 의해 연마 입자로부터 제거되는 금속 코팅 재료를 분리시킬 필요가 있다.
그러나, 어떤 처리 유형에서, 스크랩 피스에서 제거되어진 금속 코팅 재료는 먼지와 같이 미세하게 분배되는 입자의 형태로 유동층에서 떨어지게 되고, 가스와 함께 유동하여 출구(11)를 통해 유동층 챔버(3)를 떠나게 된다. 이 금속 코팅 재료는 분리 수단(12)에 의해 가스에서 여과될 수 있고, 분리 재생 제품(20)으로 수집될 수 있다. 가스는 복구될 수 있고, 재가열될 수 있고, 도관(13)을 통해 분배 챔버(2)로 인도될 수 있다.
유동층(15)의 온도는 금속 스크랩 피스가 본 발명에 따른 온도 범위에 있는 소정 온도가 되도록 사용할 수 있다. 10중량%의 Si를 포함하는 알루미늄 클래드층 합금에서는 소정 온도가 예를 들어, 575℃이다.
금속 코팅층이 균일하게 제거되기 때문에, 본 발명은 특히 알루미늄 납땜 시트 재료를 이용하여 만들어지는 스크랩되고 시레드된 열교환기를 처리하는데 적합하다.
도면에서는 본 발명을 실시할 수 있는 한가지 예를 개략적으로 도시하고, 본발명은 이에 제한되지 않는다.
실시예 1
실험실 실험에서, 3mm와 5mm사이의 입자 크기를 가지는 10kg의 Al2O3연마 입자와 25×25mm2으로 측정되는 0.5mm 게이지 납땜 시트의 160g의 작은판의 혼합물은 실온에서 액화시킨다. 남겨진 Al2O3입자와 작은판은 균일한 유동층에서 혼합되고 분리가 발생되는 것은 발견되지 않았다.
실시예 2
또 다른 실험실 실험은 유동 가스 순환에서 미립자를 분리시키기 위하여 집진 수단을 이용하는 폐쇄-루프 실험용 세트업을 이용하여 실시한다. 실험용 세트업은 도 1에 도시된 바와같이 회전 드럼뿐만 스크랩 입구 및 출구에서도 제공되지 않는다.
이 실험실 실험에서, (실질적으로 Mg 없이, 0.20중량% Si를 포함하는)AA 3003 합금의 코어 및 (9.5와 10중량% 사이의 Si와 1.5중량% Mg을 포함하는)AA 4004 합금의 각 측면상에서 40㎛의 얇은 코팅 층을 구비하는 0.4mm의 게이지 납땜 시트로 만들어지는, 튜브형의 스크랩된 라디에이터 피스, 얇은 핀 형의 스크랩된 라디에이터 피스 및 25×25㎟으로 측정되는 3백개의 얇은 판은 3mm와 5mm 사이의 입자 크기를 갖는 10kg의 보크사이트 입자와 함께 액화되는 것에 의해 디코팅된다. 유동층의 온도와 처리 시간은 각각 500℃ 내지 620℃의 범위 및 10분 내지 60분의 범위에서 다양하게 적용된다. 이 실험의 목적을 위해, 유동층의 온도는 유동 가스의 온도로 주어진다.
도 2는 디코팅 처리를 하기전에 (“Vor Rec"로 표시된)작은판의 사진 영상을 도시하고, 작은판은 각각 500℃에서 10분, 30분 및 60분, 550℃에서 10분, 30분 및 60분, 600℃에서 10분, 30분 및 60분, 620℃에서 10분 및 30분의 조건으로 디코팅 처리된다.
도시된 바와같이, 0.4mm의 두께 게이지를 가지는 피스는 상기 방법을 견딜 수 있다. 온도가 높고 및/또는 처리 시간이 길면 둥글어진 코너를 얻을 수 있는데 이것은 온도가 낮고 및/또는 처리 시간이 짧은 경우보다 작은판에 마모가 더 많이 되기 때문이다. 유동층의 온도가 600℃가 될 때까지 얻어진 작은판을 보존할 수 있다. 620℃의 유동층 온도에서 10분동안 디코팅된 작은판은 상대적으로 높게 마모된다. 30분동안 처리후에는 코팅 층의 용융에 관련된 스티킹(sticking) 효과 때문에 일부 작은판에서 클러스터가 발견되고, 대부분의 작은판은 완전하게 마모되거나 및/또는 피스로 부서진다. 따라서, 620℃보다 높지 않은 온도로 처리하는 것이 바람직하다.
상술한 바와같이 작은판을 처리한 후에, 작은판들은 재용융되고 스파크 방출 분광기에 의해 화학적으로 분석된다. 이 분석 결과는 디코팅 처리가 되지 않은 재용융된 작은판의 스파크 방출 분광기 분석 결과와 비교된다.
Si 제거량은, 퍼센티지로 나타내고, 하기의 식에 의해 결정한다.
Si 제거량 =(1-(Siafter-Sicore)/(Sibefore-Sicore))×100%
여기서 Siafter은 디코팅 처리후 재용융된 것으로부터 화학적으로 분석된 Si의 양을 나타내고, Sibefore은 디코팅 처리전에 재용융된 것으로부터 화학적으로 분석된 Si의 양을 나타내고, Sicore은 코어 층에서 화학적으로 분석된 Si의 양만을 나타낸다.
도 3은 처리시간에 따른 유동층 온도가 각각 500℃, 550℃, 및 600℃일 때, 참조되는 작은판과 비교하여 제거되는 Si를 퍼센티지로 나타낸 그래프를 도시한다. 도시된 바와같이, Si의 50% 이상은 온도가 600℃일때 제거된다. Si 제거는 최초 처리 10분동안에 이루어짐이 발견되었다. 이것은 Si가 600℃의 온도에서 금속 코팅 층으로부터 금속 코어로 확산되기 때문으로 믿어지며, 이러한 이유 때문에 600℃에서의 제거가능한 Si의 퍼센티지는 시간에 따라 감소한다.
반면에, 본 실험에서 이용되는 합금은 상당한 시간동안 디코팅할 수 있는 충분히 높은 연마 작용을 얻기위해 유동층 온도가 550℃ 이상이 되는 것이 바람직하다.
도 4는 처리 시간에 따른 유동층의 온도가 각각 500℃, 550℃ 및 600℃일 때 참조된 작은판과 비교하여 제거되는 Mg의 퍼센티지를 그래프로 도시한 도면이다. 도시된 바와같이, 각 온도에서 Mg은 현저하게 제거된다. 제거되는 Mg의 양은 시간 및 온도에 따라 증가한다. 600℃의 유동층 온도에서 10분내의 디코팅은 60% 이상의 Mg을 제거한다. 이러한 Mg의 능률적인 제거는 한편으로는 처리동안에 제거되고 동시에 벌크밖으로 확산되는 Mg이 보충되는 Mg-리치 표면 산화물을 포함하는 동적 평형의 결과로 믿어진다.
사이클론 함유량은 600℃에서 처리한 후 분석된다. 0.5mm를 초과하는 입자는 본질적으로 보크사이트 입자와 관련되기 때문에 분석하지 않는다. 하기의 표 1은 웨트(wet) 화학 분석을 이용하여 0.5mm보다 작은 입자에서 Al의 퍼센티지를 나타낸다.
600℃에서의 처리 시간 금속 Al%
10분 37
30분 24
60분 16
상기 결과는 제거된 코팅 층이 적어도 부분적으로 사이클론에 운반되었음을 나타낸다. 그러나, 처리 시간이 증가되면, Al의 파편이 적어짐이 발견된다. 이것은 상대적으로 높은 알루미늄의 파편이 보크사이트 연마 입자에 부착되기 때문이다. 이것은 보크사이트 연마 입자가 회색으로 변화되는 것에 의해 확인된다.
도 5는 디코팅전의 스크랩된 라디에이터 피스(왼쪽)와 600℃의 유동층 온도에서 각각 10분 및 30분동안 디코팅한 후의 디코팅된 피스의 사진 영상을 도시한다. 디코팅 처리동안 라디에이터 일부는 부착된 핀이 완전하게 손실된다. 핀은 뜨거운 공기 흐름에 의해 유동층에서 제거되고 상술한 실험에서 마모된 실리콘을포함하는 층과 함께 사이클론에서 수집된다.
실시예 3
(본 발명의 실시예 2에서 도시되는 바와같이)실리콘을 제거하는 연마 입자의 체분급물 크기의 효과는 3mm와 5mm사이의 체분급물 크기를 가지는 10kg의 보크사이트 입자와 함께 액화되는 실시예 2의 작은판과 유사한 3백개의 작은판을 가지는 한 배치와, 1mm와 3mm사이의 체분급물 크기를 가지며 동일한 양의 보크사이트 입자를 이용하는 한 배치를 디코팅시키는 것에 의해 조사된다. 유동층의 온도는 600℃이다. 하기의 표 2에서는 그 결과를 나타낸다.
0.4mm 작은판을 5분 또는 12분동안 디코팅한 후의 Si 제거량
Si 제거량
5분후 12분후
3-5mm 보크사이트 40% 47%
1-3mm 보크사이트 60% 65%
하기의 표 3에서는 유사한 실험 결과를 도시하고, 여기서 상술한 바와 같은 유사한 알루미늄 합금의 0.15mm 클래드층과 코어층을 가지는 1.5mm의 200개의 작은판이 디코팅되었다.
1.5mm의 작은판을 10분, 20분 및 30분동안 디코팅한 후의 Si 제거량
Si 제거량
10분후 20분후 350분후
3-5mm 보크사이트 60% 64% 67%
1-3mm 보크사이트 67% 77% 77%
표 2와 표 3를 참조하면, 작은판용 연마 입자인 작은 크기의 보크사이트를 이용하면 더욱 좋게 실시됨을 알 수 있다. 유동층에서 존재하는 연마 입자의 수는 연마 입자의 총 질량에 대한 체분급물 크기 비율로 증가된다. 유동층에서 연마 입자의 수가 더 많이 존재하면, 작은판의 표면상에서 충돌 발생수가 증가되고, 디코팅 효과가 높게 된다. 각각의 연마 입자의 질량은 동일한 비율로 감소되기 때문에, 각 충돌의 디코팅 효과가 감소된다. 이러한 반대의 두 작용은 최적의 체분급물 크기에서 최상의 디코팅 효과를 발생시킨다.
실시예 4
실리콘을 제거하는 연마 입자의 체분급물 크기의 효과는, 1-3mm의 체분급물 크기를 가지는 10kg의 보크사이트 입자를 이용하여, 핀형의 스크랩된 라디에이터 피스 100g과 3-5mm의 체분급물 크기를 가지는 10kg의 보크사이트 입자를 디코팅시키는 것에 의해 조사된다.
라디에이터는 (실질적으로 Mg 없이, 0.20중량%의 Si를 포함하는)AA 3003 합금의 코어를 구비하는 0.4mm 게이지 납땜 시트와 (9.5와 10중량% 사이의 Si와 1.5중량%의 Mg를 포함하는)AA 4004 합금의 각 측면상에 40㎛의 얇은 코팅층으로 만들어진다.
하기의 표 4는 600℃에서 10분동안 디코팅한 후의 결과를 도시한다:
0.4mm의 스크랩된 라디에이터 피스를 10분동안 디코팅한 후의 Si 제거량
5분후의 Si 제거량
3-5mm 보크사이트 57%
1-3mm 보크사이트 39%
스크랩된 라디에이터 피스인 경우, 3mm와 5mm사이의 체분급물 크기는 더 좋은 결과를 발생시킨다. 이것은 개별 입자의 질량이 더 크고 체분급물 크기가 더 크기 때문에, 연마 입자와 스크랩된 라디에이터 피스사이의 충돌이 부착된 핀의 제거를 더 많이 하기 때문이다.
실시예 5
실리콘을 제거하는 연마 입자 양의 효과는 3백개의 작은판을 포함하는 한 배치를 디코팅한 것과 6백개의 작은판을 포함하는 또 다른 배치를 디코팅한 것을 비교하는 것에 의해 조사된다. 작은판은 실시예 2에서 0.4mm 두께를 가지는 작은판과 유사하다. 표 5는 1mm와 3mm사이의 체분급물 크기를 가지는 10kg의 보크사이트 입자와 함께 작은판을 액화시키는 것에 의해 디코팅한 후의 실리콘 제거량(결정 방법에 대해서는 실시예 2 참조)을 도시한다.
0.4mm의 작은판을 5분, 12분 및 20분동안 디코팅한 후의 Si 제거량
Si 제거량
5분후 12분후 20분후
300개의 작은판 60% 65% -
600개의 작은판 53% 55% 50%
도시된 바와같이, 600개의 작은판을 디코팅하는 것보다 300개의 작은판을 디코팅하는 것이 더 높은 디코팅 효과를 가진다.
이것은 유동층에 존재하는 연마 입자의 양과 관련하여 한 배치에서 코팅되는 전체 표면 면적과 관련되기 때문이다. 표 5의 상황에서, 작은판의 배치에서 존재하는 전체 표면 면적은 300개의 작은판에서는 대략 0.375m2이고 600개의 작은판에서는 대략 0.750m2이다.
따라서, 보크사이트와 같이, 3 내지 3.5g/cm3범위의 물질 밀도를 가지는 연마 입자에 대해서, 유동층에서 디코팅되어지는 표면 면적의 평방 미터당 연마 입자의 양은 적어도 10kg/m2으로, 바람직하게는 적어도 13kg/m2, 더욱 바람직하게는 적어도 20kg/m2으로 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 수치는 연마 입자의 체분급물의 크기 및 밀도가 적절하게 얻어질때 일반적으로 유효하다.

Claims (9)

  1. 금속 코어 층과 금속 코팅 층을 포함하고, 납땜 시트 스크랩 피스와 같이, 상기 금속 코팅 층의 액상선 온도가 상기 금속 코어 층의 고상선 온도보다 낮은 금속 코팅 스크랩 피스, 또는 상기 금속 코팅 층의 용융 범위의 상부가 상기 금속 코어 층의 용융 범위의 하부와 겹쳐지는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법에 있어서,
    상기 금속 코팅 층의 고상선 온도보다 높고 상기 금속 코어 층의 액상선 온도보다 낮은 고온(T)에서 연마 입자와 함께 상기 스크랩 피스를 요동시키는 것에 의해 상기 스크랩 피스의 금속 코어 층에서 적어도 부분적으로 상기 금속 코팅 층을 제거하고, 상기 연마 입자는 상기 금속 코팅 스크랩 피스의 요동동안에 액화되어 유동층을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 코팅 스크랩 피스가 상기 유동층안으로 도입되기 전에, 상기 유동층은 적어도 고온(T)인 유동층 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스크랩 피스는 상기 유동층안으로 침지되는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크랩 피스는 연마 입자와 함께 액화되는 것에 의해 요동되는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크랩 피스의 온도(T)는 상기 금속 코팅층의 액상선 온도 이하 및 상기 금속 코어층의 고상선 온도 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 코팅 스크랩 피스는 실질적으로 알루미늄 납땜 시트 피스로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 알루미늄 납땜 시트 피스의 온도(T)는 500℃ 내지 620℃ 범위 값, 바람직하게는 500℃ 내지 580℃ 범위 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 금속 코팅스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 3 내지 7g/cm3범위의 밀도와 3 내지 10mm 범위의 체분급물 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 3 내지 7g/cm3범위의 밀도와 0.5 내지 4mm 범위의 체분급물 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 스크랩 피스를 디코팅하는 방법.
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