KR20150011633A - 저압 주조기용 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

저압 주조기용 필터 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 압출성형 방식으로 형성되어 금형과 보온로를 연결하는 스토크상에 설치되는 저압 주조기용 필터에 관한 것으로, 상기 스토크에 위치할 수 있고, 상기 스토크를 통과하는 용탕 중에 혼합된 불순물을 여과하는 필터 본체 및 상기 필터 본체 외부 둘레면과 연결되어 있고, 상기 스토크의 내부면에 고정되는 결합링을 포함하며, 상기 필터 본체에는 복수의 필터 구멍이 형성되어 있다.

Description

저압 주조기용 필터 및 그 제조 방법{filter for low pressure die casting machine and method for manufacturing the same}
본 발명은 저압 주조기용 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 알루미늄 휠 따위는 저압 주조기에 의해 주조된다. 저압 주조기는 하형과 상형으로 이루어지는 금형의 아래쪽에 알루미늄 용탕이 저장된 보온로가 배치된다. 그리고 금형과 보온로는 스토크(STALK) 및 보조 스토크로 연결되어 있다.
보온로 내의 용탕을 가압하면, 용탕은 스토크, 보조 스토크 및 하형의 탕구를 통해 금형의 캐비티로 공급된다.
한편, 보온로 및 스토크 내에서 생성된 산화물이나 용탕의 이물질이 캐비티로 유입되는 것을 방지하기 위해 탕구 부분에는 스틸메쉬, 화이버그라스, 세라믹 폼 따위로 이루어진 필터가 설치되어 있다.
필터의 경우, 1회용으로 사용되고 있어 주조기에서 휠이 생산될 때마다 매번 필터를 교체해야 했다. 때문에 다음회의 주조를 행하기 이전에 주조기를 정지시켜서 필터를 교체한 후 다시 주조를 진행하게 되었다. 이에 따라 주조기를 연속적으로 가동할 수 없어 생산 효율이 떨어지게 되었다.
한편, 캐비티에 유입된 용탕이 응고되면서 휠에 형성되는데, 이때 필터가 설치된 탕구 부분의 용탕도 함께 응고된다. 탕구 부분의 용탕이 응고되면서 탕구에 설치된 필터가 붙게 된다.
휠 주조가 완료된 후 필터와 함께 휠에 붙은 응고 물을 제거하게 된다. 제거된 응고 물은 재활용을 하게 된다. 그러나 필터가 스틸메쉬 따위로 형성될 경우 알루미늄에 철(fe) 성분이 높아져 바로 재 사용할 수 없었다. 이에 따라 철 정제 공정을 진행한 후 재사용하게 되므로 재 사용률이 저하되었다.
등록특허공보 제10-1171172호 (2012.07.31) 등록특허공보 제10-0486857호 (2005.04.22)
본 발명은 저압 주조기용 필터에 있어 용탕내의 불순물과 공기가 접촉하여 생성되는 산화물을 효과적으로 제거하고, 주조가 완료된 휠에서 응고 물을 제거 후 바로 재사용할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저압 주조기용 필터는 진공 압출성형 방식으로 형성되어 금형과 보온로를 연결하는 스토크상에 설치되는 것으로, 상기 스토크에 위치할 수 있고, 상기 스토크를 통과하는 용탕 중에 혼합된 불순물을 여과하는 필터 본체 및 상기 필터 본체 외부 둘레면과 연결되어 있고, 상기 스토크의 내부면에 고정되는 결합링을 포함하며, 상기 필터 본체에는 복수의 필터 구멍이 형성된다.
상기 필터 본체는 실리카 100 중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400 중량부, 마그네슘 5 내지 50 중량부 및 바인더 1 내지 100 중량부를 포함하는 원료를 이용하여 제조된 것일 수 있다.
상기 바인더는 이산화타이타늄 100 중량부에 대하여 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 저압 주조기용 필터는 상기 필터 본체의 외부 표면에 도포된 지르코늄 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 저압 주조기용 필터는 상기 필터 본체와 상기 결합링 사이에 위치한 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 저압 주조기용 필터 제조 방법은 필터 본체의 원료를 제조하는 단계, 상기 원료를 기설정된 모양으로 진공압출 성형하는 단계, 성형이 완료된 상기 원료를 기설정된 크기로 절단하는 단계, 절단된 상기 원료를 건조하는 단계, 건조된 상기 원료를 900℃ 내지 1000℃에서 소성 가공하는 단계, 그리고 소성 가공된 원료의 외부 표면을 지르코늄으로 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 혼합하는 단계에서, 상기 원료는 실리카 100중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400중량부, 마그네슘 5 내지 50중량부 및 바인더 1 내지 100중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 바인더는 이산화타이타늄 100중량부에 대하여 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 소성 가공 이후, 소성 가공된 상기 원료의 외부 둘레면을 따라 결합링을 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 결합링의 원료는 상기 필터 원료와 동일할 수 있다.
상기 결합링은 결합링의 원료를 제조하는 단계, 상기 결합링 원료를 기설정된 모양으로 진공압출 성형하는 단계, 성형이 완료된 상기 결합링 원료를 기설정된 크기로 절단하는 단계, 절단된 상기 결합링 원료를 건조하는 단계, 그리고 건조된 상기 결합링 원료를 900° 내지 1000°에서 소성 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결합링 원료는 실리카 100중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400중량부, 마그네슘 5 내지 50중량부 및 바인더 1 내지 100중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 바인더는 이산화타이타늄 100중량부에 대하여 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지르코늄으로 이루어진 코팅층에 의해 필터 표면 산화에 의한 침식을 방지할 수 있다. 또한, 지르코늄에 의해 필터의 표면이 강화될 수 있다. 즉, 필터의 표면 강도가 높아질 수 있다. 지르코늄은 알루미늄 용탕과 반응하지 않으므로 용탕의 흐름이 원활해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 필터 본체를 감싸는 결합링이 필터 본체의 직경을 확장시킨다. 필터 본체의 직경을 확장 시킨 결합링 스토크의 내부면에 삽입 고정된다. 필터 본체가 스토크 내에 직접적으로 고정되지 않고 결합링이 직접 고정되므로, 필터의 고정력이 향상되며, 스토크에 필터를 장착하면서 발생할 수 있는 필터 본체의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 필터를 스토크 상에 설치함으로써 기존 탕구에 설치되는 필터 사용을 생략할 수 있다. 이에 따라 탕구 부분의 용탕이 응고되면서 휠에 형성된 응고 물에 불순물이 포함되지 않는다. 이에 따라 응고 물을 휠에서 제거한 후 바로 재사용할 수 있어 작업성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지르코늄으로 이루어진 코팅층에 의해 필터의 표면 강도가 향상되고, 필터의 표면이 알루미늄으로부터 산화되는 것을 예방할 수 있다. 이에 따라 저압 주조기용 필터의 수명이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 저압 주조기용 필터를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 저장 주조기용 필터를 자른 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 저압 주조기용 필터 설치 상태도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 저압 주조기용 필터 제조 블록도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 스토크는 주 스토크, 보조 스토크, 그리고 중간 노즐을 포함하는 것이다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 저장 주조기용 필터에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 저압 주조기용 필터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 저장 주조기용 필터를 자른 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시한 저압 주조기용 필터 설치 상태도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 저압 주조기용 필터(100)는 금형과 보온로를 연결하는 스토크 상에 설치되어 스토크를 통과하는 알루미늄 용탕 중에 포함된 불순물을 여과한다. 저압 주조기용 필터(100)는 필터(100)는 필터 본체(110), 결합링(120), 그리고 코팅층(140)을 포함한다.
여기서, 필터 본체(110)와 결합링(120)은 진공 압출성형 방식으로 각각 형성되어 접착층에 의해 서로 결합된다.
필터 본체(110)는 스토크의 형상을 따라 형성되어 있다. 필터 본체(110)에는 복수의 필터 구멍(111)이 형성되어 있다. 필터 구멍(111)을 도면에서 사각으로 도시하였으나, 필터 구멍(111)은 원형으로 형성될 수도 있다. 필터 구멍(111)의 넓이는 3 내지 5㎟ 으로 형성될 수 있다. 필터 구멍(111)의 넓이가 3㎟ 이하로 형성되면 용탕의 흐름이 원활하게 이루어지지 않는다. 그리고 필터 구멍(111)의 넓이가 5㎟를 초과할 경우 불순물 여과성이 저하된다.
결합링(120)은 필터 본체(110)의 외부 둘레면을 따라 결합된다. 결합링(120)은 필터 본체(110)의 직경을 확장시킨다. 결합링(120)과 필터 본체(110) 사이에는 접착층(130)이 형성되어 있다. 접착층(130)은 결합링(120)과 필터 본체(110)가 분리되지 않도록 한다. 접착층(130)은 세라믹 본드 따위로 형성될 수 있다.
필터 본체(110)와 결합링(120)으로 이루어진 저압 주조기용 필터(100)의 표면에는 지르코늄 코팅층(140)이 형성되어 있다. 지르코늄 코팅층(140)은 저압 주조기용 필터(100) 표면의 산화를 방지한다. 즉, 지르코늄 코팅층(140)은 알루미늄 용탕으로부터 필터 본체(110)와 결합링(120)을 보호한다.
또한, 지르코늄 코팅층(140)은 필터 본체(110)와 결합링(120)의 표면을 강화시켜 표면 강도를 높인다.
또한, 지르코늄은 알루미늄과 반응하지 않는다. 이에 따라 알루미늄 용탕이 필터 구멍(111)을 통과할 때 저항이 발생하지 않는다. 이에 따라 알루미늄 용탕이 원활하게 필터 구멍(111)을 통과할 수 있다.
이와 같은 저압 주조기용 필터(100)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 보온로(1)와 연결된 주 스토크(3)와, 상형(21)과 하형(22)으로 이루어진 금형(2)의 캐비티(23)와 연결된 보조 스토크(4) 사이에 위치한다. 여기서, 주 스토크(3)와 보조 스토크(4) 사이에는 필터(100)을 고정하기 위한 중간 노즐(5)이 위치한다. 즉, 필터(100)가 중간 노즐(5) 상에 설치되어 있다.
이때 결합링(120)은 필터 본체(110)가 중간 노즐(5)에 설치될 때 중간 노즐(5)내부에 삽입된다. 아울러, 중간 노즐(5) 내부면에는 원주 방향을 따라 결합링(120)이 삽입되는 삽입홈이 형성되어 있다. 삽입홈에 결합링(120)이 삽입홈에 삽입되면서 필터 본체(110)가 중간 노즐(5)에 결합될 수 있다.
그러나, 필터(100)는 주 스토크(3) 또는 보조 스토크(4) 상에 설치될 수도 있다.
도 3에서 저압 주조기용 필터(100)를 하나만 도시하였으나, 저압 주조기용 필터(100)는 스토크(3, 4)내에서 간격을 두고 설치될 수도 있다.
이와 같이 주 스토크(3)와 보조 스토크(4) 사이에 배치된 저압 주조기용 필터(100)는 알루미늄 용탕 중에 포함된 불순물을 여과하게 된다.
아울러, 지르코늄으로 이루어진 코팅층(140)에 의해 저압 주조기용 필터(100)의 표면 강도가 향상되고, 저압 주조기용 필터(100)의 표면이 알루미늄으로부터 산화되는 것을 예방할 수 있다. 이에 따라 저압 주조기용 필터의 수명이 향상될 수 있다.
또한, 코팅층(140)에 의해 알루미늄 용탕이 필터 구멍(111)을 원활하게 통과하게 되면서 불순물 필터성 용이해질 수 있다
그리고 본 실시예에 따른 저압 주조기용 필터(100)를 중간 노즐(5) 상에 설치함으로써 기존 탕구에 설치되는 필터 사용을 생략할 수 있다. 이에 따라 탕구 부분의 용탕이 응고되면서 휠에 형성된 응고 물을 제거하여 바로 재사용할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 저압 주조기용 필터(100)는 수명 향상으로 휠 생산을 완료한 후 금형을 교체할 때 금형과 함께 필터를 교체하므로 휠 생산성이 향상될 수 있다.
다음으로 도 4를 참고하여, 본 실시예에 따른 저압 주조기용 필터의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따른 저압 주조기용 필터 제조 방법은 원료 제조 단계(S1), 성형 단계(S2), 절단 단계(S3), 건조 단계(S4), 소성 단계(S5), 결합 단계(S6), 그리고 코팅 단계(S7)를 포함한다.
원료 제조 단계(S1)에서는 알루미나, 실리카, 마그네슘, 그리고 바인더를 혼합하여 원료를 제조한다.
구체적으로, 상기 원료는 실리카 100중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400중량부, 마그네슘 5 내지 50중량부 그리고 바인더 1 내지 100중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 원료에 있어서 실리카(silica, SiO2)는 원료의 유리전이온도(Tg)를 높이고, 열팽창계수(TEC)를 낮추며, 화학적 안정성을 증가시키는 역할을 한다. 그 결과 저압 주조기용 필터의 제조에 사용시 필터의 기계적 강도 특성과 내구성, 내화학성 그리고 내열성을 증가시킨다.
상기 실리카는 분체일 수 있으며, 입자 형태는 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 파쇄형, 구형 또는 에지리스(edgeless)형일 수 있다.
또한 상기 실리카는 평균입경이 10㎛ 이하인 것이 바람직할 수 있다. 실리카의 평균입경이 10㎛를 초과할 경우 실리카 내 기공의 증가로 필터의 기계적 강도가 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.
또한, 상기 원료에 있어서 알루미나(alumina, Al2O3)는 원료의 유리전이온도를 증가시키고, 결정화도 및 열팽창계수를 낮추는 역할을 한다. 그 결과 저압 주조기용 필터의 제조에 사용시 필터의 내구성 및 내열성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 원료중 알루미나의 함량이 지나치게 높으면, 구체적으로 실리카 100중량부에 대하여 400중량부를 초과하여 포함될 경우, 상대적으로 실리카의 함량이 낮아지게 되고, 그 결과로 필터의 내화학성 그리고 내열성이 저하될 우려가 있다. 한편, 원료중 알루미나의 함량이 지나치게 낮으면, 구체적으로 실리카 100중량부에 대하여 25중량부 미만일 경우 필터에 대한 내구성 및 내열성 개선 효과가 미미하다. 이에 따라 상기 알루미나는 실리카 100중량부에 대하여 25 내지 400중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 알루미나는 분체일 수 있으며, 입자 형태는 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 파쇄형, 구형, 또는 에지리스형 등일 수 있다.
또한 상기 알루미나는 실리카와의 균일한 혼합을 고려할 때 실리카와 동등 수준의 입자직경을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로 상기 알루미나는 평균입경이 10㎛ 이하인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 원료에 있어서 마그네슘(magnesium)은 원료재료의 내부 조직을 균일하고 미세화하는 역할을 하는 것으로, 저압 주조기용 필터의 제조에 사용시 필터의 경도 또는 강도와 같은 기계적 특성을 증가시킬 수 있다. 그러나 마그네슘은 화학적으로 큰 활성을 갖는다. 따라서, 원료 중 마그네슘의 함량이 지나치게 많으면, 구체적으로 실리카 100중량부에 대하여 50중량부를 초과하여 포함될 경우, 필터의 내화학성이 저하될 우려가 있다. 한편, 원료 중 마그네슘의 함량이 지나치게 낮으면, 구체적으로 실리카 100중량부에 대하여 5중량부 미만일 경우 마그네슘 첨가에 따른 기계적 특성 개선 효과가 미미하다. 이에 따라 상기 마그네슘은 실리카 100중량부에 대하여 5 내지 50중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 마그네슘은 분체일 수 있으며, 입자 형태는 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 파쇄형, 구형, 또는 에지리스형 등일 수 있다.
또한 상기 마그네슘은 평균입경이 0.1 내지 5㎛인 것이 바람직할 수 있다. 마그네슘의 평균입경이 5㎛를 초과할 경우 필터의 내식성이 저하되고, 열전도도가 지나치게 증가할 우려가 있고, 0.1㎛ 미만일 경우 마그네슘 입자간의 응집으로 인해 원료조직의 균일 미세화가 어려울 수 있다.
또한, 상기 원료에 있어서 바인더는 실리카와 알루미나의 결집력을 높이는 역할을 한다. 그러나, 상기 저합 주조기용 필터 제조를 위한 원료 중 바인더의 함량이 지나치게 높으면, 구체적으로 실리카 100중량부에 대하여 100중량부를 초과할 경우 상대적으로 실리카 및 알루미나의 함량이 낮아지게 되어 필터의 물성적 특성이 저하될 우려가 있다. 한편, 원료 중 바인더의 함량이 지나치게 낮으면, 구체적으로 실리카 100중량부에 대하여 1중량부 미만이면 실리카와 알루미나에 대해 충분한 결집력 제공이 어렵기 때문에 필터의 내구성이 저하될 우려가 있다. 이에 따라 상기 바인더는 실리카 100중량부에 대하여 1 내지 100중량부로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
구체적으로 상기 바인더로는 이산화타이타늄(titanium dioxide, TiO2), 산화철(iron oxide, FeO, Fe3O4, 또는 Fe2O3 등), 지르코니아(zirconia, ZrO2), 산화아연(ZnO2), 탄산바륨(BaCO3) 등과 같은 무기 바인더; 또는 파라핀 왁스(paraffin wax), 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 우레아수지, 페놀수지, 스티렌-부타디엔 고무(stylene-butadiene-rubber, SBR), 염화비닐수지, 아크릴계 수지 등의 유기 바인더 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
이때 유기바인더를 단독으로 사용하여 필터를 제조할 경우 소성 전 유연성은 좋으나 소성 후 유기바인더가 완전히 소실되기 때문에 필터의 형태 유지가 어렵다. 한편 유기바인더와 무기바인더를 혼합하여 사용할 경우에는 소성전 강도를 유지할 수 있고, 소성후에는 용융실리카 및 알루미나의 표면에 부착된 무기바인더 입자가 서로 열융착함으로써 필터의 형태를 유지할 수 있다. 따라서, 유기바인더와 무기바인더를 적량 혼합 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 바인더로는 산화타이타늄, 산화철 및 파라핀 왁스의 혼합물이 바람직할 수 있으며, 보다 구체적으로는 이산화타이타늄 100중량부에 대하여, 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 혼합물이 바람직할 수 있다.
상기 바인더는 분체일 수 있으며, 입자 형태는 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 파쇄형, 구형 또는 에지리스형일 수 있다.
또한 상기 바인더는 평균입경이 0.1 내지 10㎛ 인 것이 바람직할 수 있다. 바인더의 평균입경이 10㎛를 초과할 경우, 필터의 기계적 강도가 저하될 수 있다. 한편, 바인더의 평균입경이 0.1㎛ 미만일 경우 바인더 끼리의 응집으로 원료내 바인더의 분산성이 저하되고, 그 결과로 용융실리카 및 알루미나에 대해 균일한 결착력 제공이 어려워 필터의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 저압 주조기용 필터의 원료는 상기한 성분들 외에 통상 필터의 제조시 사용되는 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 기능성 첨가제는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 또는 글리세릴 트리올레이트(glyceryl trioleate), 또는 스테아르산(stearic acid) 등과 같은 소포제 또는 분산제; 벤토나이트(bentonite), 몬몰릴로나이트(montmorillonite), 카올리나이트(kaolinite), 뮬라이트(mullite), 코디어라이트(Cordierite) 또는 규산소다(sodium silicate) 등과 같은 충진제 등을 더 포함할 수 있다.
이들 기능성 첨가제는 필터의 특성을 저하시키지 않는 함량 범위 내에서 첨가될 수 있으며, 구체적으로는 용융실리카 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
상기한 원료의 구성성분들을 용매, 구체적으로는 물 중에서 혼합하여 원료를 제조할 수 있다. 상기 용매의 사용량은 특별히 한정되지 않으며, 저압 주조기용 필터의 제조시 공정 효율을 고려하여 적절한 함량으로 사용될 수 있다.
이와 같은 비율로, 저압 주조기용 필터의 원료가 혼합되면, 성형 단계(S2)에서 반죽 원료를 진공압출 성형 장치를 이용하여 압출 성형한다. 반죽 원료를 진공압출 성형하게 되면, 반죽 원료는 성형 장치의 전방에 설치된 금형 형상으로 배출된다. 이때 압출 성형품에 필터 구멍이 형성된다.
압출 성형품은 일정한 모양의 단면을 가지고, 연속체로 형성된다. 이에 따라 절단 단계(S3)에서 압출 성형품을 기설정된 길이로 절단한다. 이때 압출 성형품의 절단된 길이는 5MM 내지 15MM 길이로 절단될 수 있다. 절단 길이가 5MM 이하일 경우, 두께가 얇게 형성되어 설치 및 용탕의 압력에 의해 파손될 수 있다. 절단 길이가 15MM를 초과할 경우 두께가 두껍게 형성되어 스토크에 설치 시 어려움이 발생할 수 있다. 또한 두께 증가로 중량이 증가하여 이송에 따른 불편함이 발생할 수 있다.
기설정된 길이로 압출 성형품이 절단되면, 건조 단계(S4)에서 절단 성형품을 건조시킨다. 이때 건조는 자연 건조를 실시한다.
절단 성형품의 건조가 완료되면 소성 단계(S5)에서 절단 성형품을 소성 가공한다. 이때 절단 품은 900℃ 내지 1000℃ 에서 소성 가공된다. 소성 가공에 의해 절단 품을 기설정된 강도를 갖는다. 이에 따라 절단 품은 외부 충격에도 파손되지 않을 정도로 단단해질 수 있다.
결합 단계(S6)는 소성이 완료된 소성품과 결합링을 결합하는 단계이다. 여기서 결합링은 원료 제조 단계(S1)에서와 동일한 원료에 의해 제조될 수 있으며, 이후 상기에서 설명한 바와 동일한 방법에 따라 성형 단계, 절단 단계, 건조 단계 및 소성 단계를 진행한다.
한편, 성형 단계에서 결합링을 성형할 때 결합링은 튜브 형태로 형성된다. 이때 결합링의 내경은 압출 성형품의 외경보다는 크게 형성된다.
이와 같은 결합링과 소성품을 결합한다. 이때 결합링과 소성품의 직경 차이에 의해 소성품은 결합링 내측에 위치한다. 그리고 결합링과 소성품 사이에 세라믹 본드로 이루어진 접착재를 도포하여 결합링과 소성품을 서로 결합한다.
결합링과 소성품이 결합되면 코팅 단계(S7)에서, 결합링과 소성품 표면에 코팅층을 형성한다. 이때, 진공 프라즈마 코팅장비를 이용하여 결합링과 소성품의 표면에 지르코늄을 분사하여 코팅층을 형성하여, 저압 주조기용 필터를 완성한다.
지르코늄으로 이루어진 코팅층에 의해 필터 표면 산화에 의한 침식을 방지할 수 있다. 또한, 지르코늄에 의해 필터의 표면이 강화될 수 있다. 즉, 필터의 표면 강도가 높아질 수 있다. 지르코늄은 알루미늄 용탕과 반응하지 않으므로 용탕의 흐름이 원활해질 수 있다.
상기한 바와 같은 제조방법에 의해 제조된 저압 주조기용 필터는 실리카와 함께 알루미나, 마그네슘 그리고 바인더를 최적 함량으로 포함하는 원료에 의해 제조됨으로써, 우수한 기계적 강도와 함께 개선된 내구성, 내화학성 및 내열성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 필터는 벌크 밀도가 1.6 내지 1.8g/cm3인 것일 수 있다. 또한 상기 필터는 0.28MPa 이상의 인장강도(tensile strength)를 갖는 것일 수 있다. 또한 상기 필터는 0.46W/MㅇK 이하의 열전도도를 갖는 것일 수 있으며, 또한 최대 온도(max. temperature)가 1450℃이고, 작동 온도(working temperature)가 1200℃인 것일 수 있다. 이와 같은 개선된 물성적 특성으로 인해 상기 저압 주조용 필터는 현저히 개선된 수명특성을 나타낼 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 필터 110: 필터 본체
111: 필터 구멍 120: 결합링
130: 접착층 140: 코팅층
1: 보온로 2: 금형
21: 상형 22: 하형
23: 캐비티 24: 탕구
3: 주 스토크 4: 보조 스토크
5: 중간 노즐

Claims (12)

  1. 진공 압출성형 방식으로 형성되어 금형과 보온로를 연결하는 스토크상에 설치되는 것으로, 상기 스토크에 위치할 수 있고, 상기 스토크를 통과하는 용탕 중에 혼합된 불순물을 여과하는 필터 본체 및 상기 필터 본체 외부 둘레면과 연결되어 있고, 상기 스토크의 내부면에 고정되는 결합링을 포함하며, 상기 필터 본체에는 복수의 필터 구멍이 형성되어 있는 저압 주조기용 필터.
  2. 제1항에서,
    상기 필터 본체는 실리카 100 중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400 중량부, 마그네슘 5 내지 50 중량부 및 바인더 1 내지 100 중량부를 포함하는 원료를 이용하여 제조된 것인 저압 주조기용 필터.
  3. 제2항에서,
    상기 바인더는 이산화타이타늄 100 중량부에 대하여 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 것인 저압 주조기용 필터.
  4. 제1항에서,
    상기 필터 본체의 외부 표면에 도포된 지르코늄 코팅층을 더 포함하는 저압 주조기용 필터.
  5. 제1항에서,
    상기 필터 본체와 상기 결합링 사이에 위치한 접착층을 더 포함하는 저압 주조기용 필터.
  6. 필터 본체의 원료를 제조하는 단계,
    상기 원료를 기설정된 모양으로 진공압출 성형하는 단계,
    성형이 완료된 상기 원료를 기설정된 크기로 절단하는 단계,
    절단된 상기 원료를 건조하는 단계,
    건조된 상기 원료를 900℃ 내지 1000℃에서 소성 가공하는 단계, 그리고
    소성 가공된 원료의 외부 표면을 지르코늄으로 코팅하는 단계
    를 포함하는 저압 주조기용 필터 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 원료는 실리카 100중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400중량부, 마그네슘 5 내지 50중량부 및 바인더 1 내지 100중량부를 포함하는 것인 저압 주조기용 필터 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 바인더는 이산화타이타늄 100중량부에 대하여 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 것인 저압 주조기용 필터 제조 방법.
  9. 제6항에서,
    상기 소성 가공 이후,
    소성 가공된 상기 원료의 외부 둘레면을 따라 결합링을 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 결합링의 원료는 상기 필터 원료와 동일한 저압 주조기용 필터 제조 방법.
  10. 제6항에서,
    상기 결합링은
    결합링의 원료를 제조하는 단계,
    상기 결합링 원료를 기설정된 모양으로 진공압출 성형하는 단계,
    성형이 완료된 상기 결합링 원료를 기설정된 크기로 절단하는 단계,
    절단된 상기 결합링 원료를 건조하는 단계, 그리고
    건조된 상기 결합링 원료를 900° 내지 1000°에서 소성 가공하는 단계
    를 포함하는
    저압 주조기용 필터 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 결합링 원료는 실리카 100중량부에 대하여 알루미나 25 내지 400중량부, 마그네슘 5 내지 50중량부 및 바인더 1 내지 100중량부를 포함하는 것인 저압 주조기용 필터 제조 방법.
  12. 제10항에서,
    상기 바인더는 이산화타이타늄 100중량부에 대하여 산화철 5 내지 15중량부 및 파라핀 왁스 1 내지 20중량부를 포함하는 것인 저압 주조기용 필터 제조 방법.
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