KR20070014314A

KR20070014314A - 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말제조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070014314A
Application number: KR1020050068829A
Authority: KR
Inventors: 정태호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-01

Abstract

본 발명은 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스분무법을 이용한 엔진블록 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 고주파 유도로 내에 장착한 용해도가니에 순도 99%이상의 알루미늄 및 15∼30 중량% 범위의 순도 99%이상의 실리콘을 계량한 후,장입 밀봉하여, 900℃ 온도에서 용해시키는 단계와; 상기 용해도가니 바닥의 출구을 막고 있던 스토퍼를 개방하는 동시에 용탕의 상부쪽에 질소가스를 일정 압력(1∼2기압)으로 가압 공급하여 용탕이 출구를 통하여 줄기모양으로 배출되도록 한 단계와; 질소가스를 일정 압력(1∼10기압)으로 가스분무노즐로 공급하는 동시에, 이가스분무노즐을 통하여 나오는 고속의 질소가스를 상기 줄기모양으로 배출되는 용탕을 향하여 분사함으로써, 알루미늄 합금 용탕이 분쇄되는 단계와; 분쇄된 합금 분말이 가스와 함께 포집장치인 싸이클론으로 통과되며 분리되어 포집장치로 포집되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진블록 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법 및 장치를 제공한다.

고규소 알루미늄 합금, 분말, 용해도가니, 질소가스, 가스분무법

Description

엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법 및 장치{Method and device for manufacturing Al alloy powder included high Si}

도 1은 본 발명에 따른 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 장치를 나타내는 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밀봉챔버 12 : 고주파유도로

14 : 용해도가니 16 : 밀봉뚜껑

18 : 스토퍼 20 : 가스분무노즐

22 : 용탕가압용 가스관 24 : 분무용 가스관

26 : 질소가스통 28 : 분말포집장치

30 : 분말포집통

현재 엔진용 알루미늄 블록의 보어 보강재로 사용되고 있는 알루미늄 실린더 라이너 제조용 소재는 각각의 합금 성분 원소 분말을 제조한 후, 이를 기계적으로 혼합한 다음 교반하여 합금화하거나(Mechanical Alloying, MA), 각각의 합금 성분 원소분말을 교반 혼합하여 성형체 형태로 제조하는 방법이 사용되고 있다.

상기 기계적인 합금화(MA)법의 경우, 본 발명에서 사용하고자 하는 고규소 알루미늄 합금의 성분 원소인 알루미늄과 실리콘의 기계적인 교반 혼합시 알루미늄에 비해 상대적으로 고경도인 실리콘의 분쇄 및 합금화가 어렵고, 실린더 라이너에서 요구하는 20마이크로 이하 크기의 실리콘 입자를 구현하는데 많은 시간이 소모되며, 그 분포 또한 불균일해지는 문제점을 가지고 있다.

또 다른 방법인 상기 각 합금 성분 원소 분말을 혼합하여 성형체를 제조하는 방법의 경우, 고경도의 실리콘의 미세한 분말 제조가 어렵고, 균일한 실리콘의 분포 또한 효과적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 현재 알루미늄 라이너 소재를 제조하는 방법 중의 하나인 알루미늄 합금분말을 이용한 제조공정에 사용되는 분말제조를 위한 방법으로써 고규소 알루미늄 합금 분말을 가스분무에 의한 급속응고법을 통해 제조하여 실린더 라이너에서 요구되는 미세하고 균일한 실리콘 의 형상, 크기 및 분포를 효과적으로 구현할 수 있는 고품위의 원료 분말을 제조할 수 있도록 한 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법은: 고주파 유도로 내에 장착한 용해도가니에 순도 99%이상의 알루미늄 및 15∼30 중량% 범위의 순도 99%이상의 실리콘을 계량한 후,장입 밀봉하여, 900℃ 온도에서 용해시키는 단계와; 상기 용해도가니 바닥의 출구을 막고 있던 스토퍼를 개방하는 동시에 용탕의 상부쪽에 질소가스를 일정 압력(1∼2기압)으로 가압 공급하여 용탕이 출구를 통하여 줄기모양으로 배출되도록 한 단계와; 질소가스를 일정 압력(1∼10기압)으로 가스분무노즐로 공급하는 동시에, 이가스분무노즐을 통하여 나오는 고속의 질소가스를 상기 줄기모양으로 배출되는 용탕을 향하여 분사함으로써, 알루미늄 합금 용탕이 분쇄되는 단계와; 분쇄된 합금 분말이 가스와 함께 포집장치인 싸이클론으로 통과되며 분리되어 포집장치로 포집되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 장치는: 고주파 유도로 및 이 고주파 유도로 내에 장착된 용해도가니와; 상기 용해도가니의 하단에 형성된 출구의 개폐 역할을 하는 스토퍼와; 상기 용해도가니의 출구에 인접 배열되는 가스분무노즐과; 상기 용해 도가니의 상단에 형성된 입구측에 연결되는 용탕가압용 가스관 및 상기 가스분무노즐에 연결되는 분무용 가스관과; 상기 용탕가압용 가스관 및 분무용 가스관이 하나로 합쳐져 연결되는 질소가스통과; 상기 가스분무노즐의 하단부에 배치되는 밀봉챔버와; 상기 밀봉챔버의 하단에 연결되는 분말포집장치 및 분말포집통을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 장치를 나타내는 모식도이다.

본 발명은 실리콘 20∼30 중량%를 함유한 고규소 실리콘 알루미늄합금을 가스분무 급속응고법을 통해 크기 100∼200마이크로 크기의 합금화된 분말을 제조함으로써, 알루미늄 실린더 라이너에서 요구되는 직경 20∼30마이크로 이하의 실리콘크기를 획득할 수 있고, 기존의 분말 혼합법에서 문제되는 합금성분원소의 불균일한 분포문제를 해결함과 함께 균일한 조직을 효과적으로 최종 제품에 부여함으로써 균일하고 우수한 품질의 알루미늄 실린더 라이너 제조에 사용되는 분말을 제조할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위한, 본 발명의 장치에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 장치에서 있어서, 호퍼 형상의 밀봉챔버(10)의 상단에 고주파 유도로(12) 및 이 고주파 유도로(12) 내에 장착된 용해도가니(14)가 장착 배열된다.

또한, 상기 용해도가니(14)의 상단에는 개폐 가능한 밀봉 뚜껑(16)이 장착되 고, 상기 용해도가니(14)의 하단에 형성된 출구의 개폐 역할을 하는 스토퍼(18)가 용해도가니(14)의 상단 및 밀봉 뚜껑(16)을 통하여 외부로 노출된 상태가 된다.

따라서, 상기 스토퍼(18)를 들어주면 용해도가니(14)의 출구가 개방되고, 그대로 놓으면 용해도가니(14)의 출구가 밀폐된다.

특히, 상기 용해도가니(14)의 출구 바로 아래쪽 즉, 상기 밀봉챔버(10)의 상단에는 가스분무노즐(20)이 고정 장착된다.

상기 용해도가니(14)의 입구측에는 용탕가압용 가스관(22)의 일측단이 배열되는 바, 이 용탕가압용 가스관(22)으로부터 분사되는 가스로 인하여 용해도가니(14)에 충진되는 용탕의 상부가 가압된다.

또한, 상기 가스분무노즐(20)에는 분무용 가스관(24)의 일측단이 연결된다.

이때, 상기 용탕가압용 가스관(22) 및 분무용 가스관(24)의 타단은 하나로 합쳐져 질소가스통(26)에 연결된다.

한편, 상기 밀봉챔버(10)의 하단에는 분말포집장치(28: 싸이클론) 및 분말포집통(30)이 차례로 연결된다.

이러한 구성을 통하여 수행되는 본 발명의 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

실린더 블록용 실린더 라이너소재 제조에 사용되는 분말을 제조하기 위하여 순도 99%이상의 알루미늄 및 15∼30 중량% 범위의 순도 99%이상의 실리콘을 계량한 다음, 상기 고주파 유도로(12) 내에 장착한 용해도가니(14)에 장입하게 된다.

이렇게 용해도가니(14)에 장입된 소재를 900℃ 온도에서 용해시키게 된다.

다음으로, 상기 용해도가니(14) 바닥의 출구을 막고 있던 스토퍼(18)를 들어서 출구를 개방하는 동시에 용탕의 상부쪽에 질소가스를 일정 압력(1∼2기압)으로 가압 공급하여 용탕이 출구를 통하여 줄기모양으로 배출되도록 한다.

즉, 상기 질소가스통(26)과 연결된 용탕가압용 가스관(22)을 통하여 질소가스가 일정 압력(1∼2기압)으로 분사되어, 그 아래쪽의 용해도가니(14)내의 용탕을 가압시켜 용탕이 출구를 통하여 줄기모양으로 용이하게 배출되어진다.

이때, 상기 질소가스통(26)과 연결된 분무용 가스관(24)으로 질소가스가 일정 압력(1∼10기압)으로 공급되는 동시에 상기 가스분무노즐(20)을 통하여 분사되는 바, 이 가스분무노즐(20)을 통하여 나오는 고속의 질소가스는 상기 줄기모양으로 배출되는 용탕을 향하여 분사된다.

따라서, 상기 용해도가니(14)의 출구를 통하여 배출되는 알루미늄 합금 용탕이 분쇄되는 고속의 질소가스에 의하여 분말 형태로 분쇄되어진다.

한편, 상기 질소가스통(26)과 연결된 용탕가압용 가스관(22)을 통하여 나오는 질소가스가 1∼2기압으로 정한 것과, 질소가스통(26)과 연결된 분무용 가스관(24)으로 배출되는 질소가스압력을 1∼10기압으로 정한 것은 분말의 크기 제어를 위해 필요한 것으로서, 100∼200마이크로 크기의 합금화된 분말을 얻기 위해 정한 것이다.

이렇게 분쇄된 알루미늄 합금 분말은 밀봉챔버(10)의 하부로 낙하된 후, 질소가스와 함께 포집장치인 싸이클론(28)으로 통과되면서 가스는 분리되고 분말만이 분말포집장치(28)로 포집된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법 및 장치에 의하면, 실리콘 20∼30 중량%를 함유한 고규소 실리콘 알루미늄합금을 가스분무 급속응고법을 통해 크기 100∼200마이크로 크기의 합금화된 분말을 제조함으로써, 알루미늄 실린더 라이너에서 요구되는 직경 20∼30마이크로 이하의 실리콘 크기를 획득할 수 있어, 고기능, 고품위의 실린더 라이너 제조에 사용되는 합금분말을 얻을 수 있다.

특히, 기존의 분말 혼합법에서 문제되는 합금성분원소의 불균일한 분포문제를 해결함과 함께 균일한 조직을 효과적으로 최종 제품에 부여함으로써 균일하고 우수한 품질의 알루미늄 실린더 라이너 제조에 사용되는 분말을 제조할 수 있다.

Claims

고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법에 있어서,

고주파 유도로 내에 장착한 용해도가니에 순도 99%이상의 알루미늄 및 15∼30 중량% 범위의 순도 99%이상의 실리콘을 계량한 후,장입 밀봉하여, 900℃ 온도에서 용해시키는 단계와;

상기 용해도가니 바닥의 출구을 막고 있던 스토퍼를 개방하는 동시에 용탕의 상부쪽에 질소가스를 일정 압력(1∼2기압)으로 가압 공급하여 용탕이 출구를 통하여 줄기모양으로 배출되도록 한 단계와;

질소가스를 일정 압력(1∼10기압)으로 가스분무노즐로 공급하는 동시에, 이가스분무노즐을 통하여 나오는 고속의 질소가스를 상기 줄기모양으로 배출되는 용탕을 향하여 분사함으로써, 알루미늄 합금 용탕이 분쇄되는 단계와;

분쇄된 합금 분말이 가스와 함께 포집장치인 싸이클론으로 통과되며 분리되어 포집장치로 포집되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 방법.
고규소 알루미늄 합금 분말 제조 장치에 있어서,

고주파 유도로 및 이 고주파 유도로 내에 장착된 용해도가니와;

상기 용해도가니의 하단에 형성된 출구의 개폐 역할을 하는 스토퍼와;

상기 용해도가니의 출구에 인접 배열되는 가스분무노즐과;

상기 용해도가니의 상단에 형성된 입구측에 연결되는 용탕가압용 가스관 및 상기 가스분무노즐에 연결되는 분무용 가스관과;

상기 용탕가압용 가스관 및 분무용 가스관이 하나로 합쳐져 연결되는 질소가스통과;

상기 가스분무노즐의 하단부에 배치되는 밀봉챔버와;

상기 밀봉챔버의 하단에 연결되는 분말포집장치(싸이클론) 및 분말포집통을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진블럭의 알루미늄 라이너용 고규소 알루미늄 합금 분말 제조 장치.