KR20080006724U - 스테인리스/구리 클래드판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스테인리스/구리 클래드판에 관한 것으로, 스테인리스 강판 및 구리판의 접합면을 표면처리 하여 적층한 후 압연 및 후열처리 공정을 통해 신소재의 클래드판을 제조함에 따라 특정 재질로 이루어진 클래드판의 생산효율성을 높이고 제조원가를 절감할 수 있도록 한 스테인리스/구리 클래드판을 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판은, 모재층을 구성하는 스테인리스 강판 및, 부재층을 구성하는 구리판 또는 구리 합금판의 접합면에 각각 표면처리 작업을 행하여 요철을 형성하는 표면처리 단계와; 상기 모재층 및 부재층을 순차적으로 2층 이상의 다층으로 적재하는 적층단계와; 상기 적층된 모재층 및 부재층을 40 내지 80%의 압하율로 냉간 또는 온간 압연하여 클래드판으로 제조하는 압연단계 및; 제조된 클래드판을 500 내지 1100℃ 사이의 온도로 열처리하여 클래드판의 접합력 및 기계적 강도치를 조절하는 후열처리 단계;를 통해 제조된다.

Description

스테인리스/구리 클래드판 {STAINLESS STEEL / COPPER CLAD PLATE}

본 고안은 스테인리스/구리 클래드판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인리스 강판 및 구리판의 접합면에 표면처리를 행한 후 적층하고, 적층된 판재에 압연 및 후열처리 작업을 행함에 따라 스테인리스 강판의 일면 또는 양면에 구리판이 접합되어 구성되는 클래드판이 제조되도록 한 스테인리스/구리 클래드판에 관한 것이다.

일반적으로, 클래드판이라 함은 서로 다른 2종류 이상의 금속판을 적층하여 일체로 구성한 것으로서, 이에 따라 상기 클래드판은 서로 다른 다수 개의 금속판이 지니고 있는 장점을 모두 포함한 상태로 제조되게 되므로, 이를 다양한 산업분야에 적용시켜 매우 유용한 효과를 얻을 수가 있는 것이다.

한편, 스테인리스강(STAINLESS STEEL; STS)은 크롬과 탄소 외에 용도에 따라 니켈, 텅스텐, 바나듐, 구리, 규소 따위의 원소를 함유하는 내식성 강철로서, 녹이 슬지 않고 약품에도 잘 부식되지 않는 특성을 갖으며, 구리(Cu)는 가공성 및 열전도성이 뛰어난 금속으로서, 이러한 특성에 따라 브래이징(brazing) 재료로도 널리 사용되고 있다.

상술한 바와 같은 특성에 따라, 상기 스테인리스강 및 구리는 에어컨이나 방열기, 오일쿨러 재료 및, 전기전도성을 요구하는 전자부품의 프레임 등과 같이 다양한 제품에 적용되게 된다. 이를 위해, 먼저 오일 쿨러(Oil Cooler) 계열에서 상기 스테인리스 강판을 다수 층으로 적층하여 소정 판재로 가공할 시에는 상기 스테인리스 강판의 사이에 상기 구리판을 삽입하여 브래이징재로 이용하게 된다.

그러나, 상기 스테인리스 강판 사이에 구리판을 브레이징재로 삽입하여 다수 층으로 이루어진 판재를 제조하는데 있어서는 반복 작업에 따른 작업자의 삽입 실수로 인해 소정 판재가 누락되거나 작업자의 핸들링 공정 중에 브레이징재로 사용할 판재가 오염되면서 불량률이 높아지게 되는 문제점이 발생하게 됨과 아울러, 그에 따른 생산성의 저하 및 제조 원가의 상승이 초래되는 문제점도 발생하게 되었다.

또한, 상기 재질을 소정 전자부품의 칩 실드(Chip Shield) 계열이나 리드 프레임(Lead Frame) 계열로 구성하는 경우, 전자의 경우에는 실드만으로는 고정이 불가능 하므로 별도의 프레임을 갖추어야만 하는 문제점이 발생하게 되었으며, 후자의 경우에는 구리재질의 특성상 가공 시에 구리 도금층이 파괴되어 가공자체가 불가능한 문제점이 발생하게 되었다. 또한, 상기 스테인리스 및 구리판 사이에 알루미늄판을 삽입하여 상기 알루미늄판의 연신을 이용하여 스테인리스/알루미늄/구리로 이루어진 클레드판이 제조되기도 하는데, 상술한 바와 같은 클레드판은 중간재로 사용되는 알루미늄 재질의 융점이 660℃ 정도로 낮아 클레드판을 사용할 수 있는 온도범위가 매우 제한적이게 되는 문제점이 발생하게 되었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 스테인리스 강판 및 구리판의 접합면을 표면처리 하여 적층한 후 압연 및 후열처리 공정을 통해 클래드판을 제조함에 따라 특정 재질을 갖는 클래드판의 생산효율성을 높이고 제조원가를 절감할 수 있도록 한 스테인리스/구리 클래드판을 제공하고자 하는 것이다.

이러한, 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판은, 일면 또는 양면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 모재층을 구성하는 스테인리스 강판 및, 상기 스테인리스 강판과의 접합면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 부재층을 구성하는 구리판 또는 구리 합금판이 구비된 후, 상기 모재층 및 부재층이 2층 이상의 다층으로 적재된 상태에서 압연 및 후열처리 작업을 통해 일체로 접합되어 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판의 제조방법은, 모재층을 구성하는 스테인리스 강판 및, 부재층을 구성하는 구리판 또는 구리 합금판의 접합면에 각각 표면처리 작업을 행하여 요철을 형성하는 표면처리 단계와; 상기 모재층 및 부재층을 순차적으로 2층 이상의 다층으로 적재하는 적층단계 및; 상기 적층된 모재층 및 부재층을 40 내지 80%의 압하율로 냉간 또는 온간 압연하여 클래드판으로 제조하는 압연단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 압연단계 이후에는, 제조된 클래드판을 500 내지 1100℃ 사이의 온도로 열처리하여 클래드판의 접합력 및 기계적 강도치를 조절하는 후열처리 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 한다. 또한 바람직하게, 상기 표면처리 단계에서는, 산세(ETCHING)나 브러싱(BRUSHING), 페이퍼링(PAPERING) 또는 블레스팅(BLASTING) 중 하나 이상의 방법을 통해 상기 모재층 및 부재층의 접합면에 요철을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 압연단계에서는, 구리판 또는 구리 합금판과 롤러 사이에 압연류를 도포하여 마찰계수를 줄임에 따라, 구리판 또는 구리 합금판과 스테인리스의 연신량이 거의 동일한 상태에서 압연이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상술한 바와 같은 본 고안에 대해 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판을 나타내는 단면도, 도 2는 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판의 제조과정을 나타내는 공정도이다. 먼저, 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판은, 오스테나이트계 또는 페라이트계 스테인리스 강판을 매개로 모재층(10)이 구성되고, 상기 스테인리스 강판으로 이루어진 모재층(10)의 일면 또는 양면에는 구리판이나 구리 합금판을 매개로 이루어진 부재층(20)이 일체로 결합됨에 따라 달성된다.

이를 위해, 상기 스테인리스 강판으로 이루어진 모재층(10) 및 구리판이나 구리 합금판으로 이루어진 부재층(20)의 각각의 접합면은 소정의 표면처리 작업을 통해 요철이 형성된 상태에서 적어도 2층 이상의 다층으로 적재된 후, 압연 및 후열처리 작업을 거치면서 일체로 접합되어 스테인리스 및 구리를 포함하는 클래드판으로 제조되게 된다.

여기에서, 상술한 바와 같이 구성되는 스테인리스/구리 클래드판의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 고안에 따른 상기 스테인리스/구리 클래드판은 대략 표면처리 단계(100)와, 적층단계(200)와, 압연단계(300) 및, 후열처리 단계(400)의 과정을 거쳐 제조된다. 먼저, 상기 표면처리 단계(100)에서는 상기 모재층(10)을 구성하는 상기 스테인리스 강판 및, 부재층(20)을 구성하는 구리판이나 구리 합금판의 접합면에 산세(ETCHING)나 브러싱(BRUSHING), 페이퍼링(PAPERING) 또는 블레스팅(BLASTING) 중에서 한가지 이상의 방법을 통해 요철을 형성하게 된다. 여기에서, 상기 스테인리스 강판 및 구리판이나 구리 합금판의 접합면에 요철을 형성하는 방법 중, 상기 산세(ETCHING)는 산 또는 염기로 금속의 표면을 산화 또는 환원시켜 화학적으로 요철을 만드는 표면처리 방법이고, 상기 브러싱(BRUSHING)은 금속 브러시를 매개로 금속의 표면을 연마하여 거칠게 만드는 표면처리 방법이다.

또한, 상기 페이퍼링(PAPERING)은 사포(砂布)를 매개로 금속의 표면을 문질러 그 표면에 요철을 만드는 표면처리 방법이며, 상기 블레스팅(BLASTING)은 모레나 구형상의 작은 금속입자를 쇼트(shot) 또는 상기 쇼트를 불규칙한 형상으로 파쇄한 그리트(Grit) 등을 금속 표면에 분사하여 요철을 만드는 표면처리 방법이다. 상술한 바와 같은 기계적 또는 화학적 표면처리 과정을 거치게 되면, 상기 스테인리스 강판 및 구리판이나 구리 합금판의 접합면에 잔류하면서 접합을 방해하는 각종 오염물을 제거할 수가 있음과 동시에 표면적 증가에 의한 계면에너지의 증가로 접합 표면이 활성화 되면서 압연에 의한 접합력이 상승될 수 있게 된다.

그리고, 상기 적층단계(200)에서는 상기 스테인리스 강판으로 이루어진 모재층(10) 및 구리판이나 구리 합금판으로 이루어진 부재층(20)을 부재/모재, 부재/모재/부재 또는 그 이상의 다수 층으로 적층하게 되며, 상기 압연단계(300)에서는 다수 층으로 적층된 상기 스테인리스 강판 및 구리판이나 구리 합금판을 냉간 또는 온간 압연에 의해 시트(Sheet) 또는 연속 코일(coil) 방식으로 대략 40 내지 80%의 압하율로 일체로 결합시켜 클래드판을 제조하게 된다.

이때, 상기 압연단계에서의 냉간압연 시에는 구리판 또는 구리 합금판과 롤러 사이에 압연류를 도포하게 되는데, 이에 따라 상호간의 마찰계수를 줄어들면서 구리판 또는 구리 합금판과 스테인리스의 연신량이 거의 같아지게 된다. 따라서, 상기 냉간압연 시에 스테인리스에 비해 구리판 또는 구리 합금판의 단면감소가 증가되는 것을 방지할 수가 있는 것이다. 또, 상기 냉간압연의 초기작업 시에는 클레드판의 형상을 맞출 수 있도록 저속으로 작업을 진행하게 된다.

그리고, 상기 압연단계(300)를 거치면서 모재층(10) 및 부재층(20)이 일체로 결합되어 제조된 클래드판은 500 내지 1100℃ 사이의 온도로 열처리를 행하는 후열처리 단계(400)가 더 수행됨에 따라 금속판 사이의 접합력 및 기계적 강도치가 보다 우수한 클래드판으로 제조될 수 있게 된다.

상기와 같은 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판 및 그 제조방법에 따르면, 스테인리스/구리 클래드판을 기계적이나 화학적인 표면처리 과정과 냉간 또는 온간 압연 과정만으로 제조할 수가 있으므로, 매우 낮은 설비투자비를 소요하면서도 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다. 또한, 클래드판의 생산과정에서 제품의 두께를 조절할 수가 있음과 아울러 후열처리 작업을 통해 강도값의 조정도 가능하므로, 용도에 따라 다양한 물성치를 갖는 클래드판을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있게 되는 한편, 신소재로 이루어진 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판은 융점이 1000℃ 정도로 높아 강도가 우수하므로, 그 활용도도 매우 높은 유용한 효과도 있게 되는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판을 나타내는 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판의 제조과정을 나타내는 공정도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 모재층(스테인리스 강판), 20: 부재층(구리판 또는 구리 합금판)

100: 표면처리 단계, 200: 적층단계,

300: 압연단계, 400: 후열처리 단계.

상술한 과정을 통해 제조된 클래드판은 하기의 [표 1]에서는 압연단계에서의 압하율에 따른 클래드판의 접합력을 나타내고, 하기의 [표 2]에서는 후열처리 단계에서의 처리온도에 따른 클래드판의 접합력을 나타낸다. 이와 같이, 압연단계(300)에서의 압하율 및 후열처리 단계(400)에서의 처리온도에 따라 소정 접합력을 갖게 된다.

압하율(%)	접합력
30	×
40	△
50	○
60	◎
70	◎
80	◎

온도(℃)	접합력
400	×
500	△
600	○
700	○
800	◎
900	◎
1000	◎
1100	◎

상기 [표 1] 및 [표 2]에서, "×"는 클래드판을 구성하는 판재의 분리 상태를 나타내고, "△" 및 "○"는 클래드판의 굽힘 시험 시에 판재가 분리되는 접합불량이 각각 20% 및 5% 정도 발생되는 수준을 나타내며, "◎"는 1% 이하의 접합불량이 발생되는 수준을 나타낸다.

즉, 본 고안에 따른 스테인리스/구리 클래드판은 대략 40 내지 80%의 압하율로 압연단계(300)를 거치면서 제조됨과 아울러, 대략 500 내지 1100℃ 사이의 온도로 후열처리 단계(400)를 거치면서 제조될 수가 있게 되는 것이다. 이때, 바람직하게는 압연단계에서 60% 이상의 압하율을 갖도록 압연 되고, 후열처리 단계에서 800℃ 이상의 온도로 후열처리 됨에 따라 보다 우수한 품질을 갖는 클래드판으로 제조될 수가 있게 된다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어진 본 고안의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다. 상술한 과정을 거쳐 제조된 스테인리스/구리 클래드판은 구리재질의 우수한 전도성에 기인한 열확산에 의해 금속의 방열효율을 크게 증대시킬 수가 있음과 아울러, 모재층(10)을 구성하는 스테인리스 강판의 일면 또는 양면에 부재층(20)으로 구성된 구리판이나 구리 합금판을 이용하여 스테인리스 강판 보다 훨씬 낮은 온도에서 가열하여 접합을 행하는 브레이징(brazing) 재료로도 이용할 수가 있게 된다.

또한, 상기 스테인리스/구리 클래드판은 부재층(20)을 구성하는 구리 재질의 특성에 의해 전기전도성을 요구하는 전자부품의 프레임 부분 등에도 적용이 가능함은 물론, 모재층(10) 및 부재층(20)을 2층이나 3층 또는 그 이상의 다층 구조로 적층하여 제조하여 자동차, 가정용, 업무용 등에 사용되는 에어컨이나 방열기의 재료나 브레이징 시트, 열교환기용 파이프 및 적층판재의 소재 등과 같이 매우 다양한 분야에서 활용할 수도 있는 것이다.

한편, 본 고안에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 고안에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.

Claims (1)

1. 일면 또는 양면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 모재층을 구성하는 스테인리스 강판 및,

   상기 스테인리스 강판과의 접합면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 부재층을 구성하는 구리판 또는 구리 합금판이 구비된 후,

   상기 모재층 및 부재층이 2층 이상의 다층으로 적재된 상태에서 압연 및 후열처리 작업을 통해 일체로 접합되어 제조되는 것을 특징으로 하는 스테인리스/구리 클래드판.