KR20170124258A

KR20170124258A - 알루미늄 다공체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170124258A
Application number: KR1020160053940A
Authority: KR
Inventors: 신현창; 조성석
Original assignee: 주식회사 조은데코; 신현창; 조성석
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-11-10

Abstract

본 발명은 일정입도를 지닌 순알루미늄분말과 결합재로서 순알루미늄분말보다 작은 입도를 지닌 알루미늄합금분말을 일정비율로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계와, 다수개의 미세기공이 천공된 성형몰드 내에 상기 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 일정한 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하는 단계와, 일정한 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키되 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기를 제거하기 위하여 진공로를 초기압력보다 낮은 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하는 단계와, 탈가스처리후 추가 감압상태를 유지하면서 결합재인 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시킨 후 일정시간 유지하여 용융되지 않은 순알루미늄분말의 입자 사이를 용융된 알루미늄합금으로 연결하여 소결하는 단계와, 추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하는 단계를 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

알루미늄 다공체 및 그 제조방법{Porous aluminum body and the manufacturing method thereof}

본 발명은 높은 강도와 흡음성을 지닌 알루미늄 다공체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정입도를 지닌 순알루미늄분말과 결합재로서 순알루미늄분말보다 작은 입도를 지닌 알루미늄합금분말을 일정비율로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계와, 다수개의 미세기공이 천공된 성형몰드 내에 상기 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 일정한 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하는 단계와, 일정한 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키되 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기를 제거하기 위하여 진공로를 초기압력보다 낮은 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하는 단계와, 탈가스처리후 추가 감압상태를 유지하면서 결합재인 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시킨 후 일정시간 유지하여 용융되지 않은 순알루미늄분말의 표면을 둘러싼 산화피막이 알루미늄과 산화피막의 열팽창 차이에 따라 깨지면서 그 사이로 용융된 알루미늄합금이 침투되어 순알루미늄분말 입자 사이를 용융된 알루미늄합금으로 연결하여 소결되도록 하는 단계와, 추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하는 단계를 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄 다공체는 다공질(多孔質)로 되어 있어 경량성, 흡음성, 불연성, 에너지 흡수성, 단열성, 전자파 차폐성, 투수성 등이 우수하여 환경소음 및 자동차 충격 흡수재로 이용되고 있으며, 그 밖에 건축, 수송기기 및 산업기기 등의 산업전반에 걸쳐 이용되고 있다.

이러한 알루미늄 다공체의 종래 제조방법으로는 용융 알루미늄에 증점제를 첨가하여 증점시킨 후 발포제로서의 수소화티탄을 첨가하고 수소화티탄의 열분해 반응에 의해 생성되는 수소 가스를 이용하여 용융 알루미늄을 발포시키면서 고화시키는 발포용융법과, 스펀지 우레탄을 중자(中子)로 한 주형에 알루미늄을 압입하고 우레탄이 소실(燒失)되어 형성되는 공동에 알루미늄을 충전함으로써 스펀지 골격의 발포 알루미늄을 얻는 방법과, 중공 세라믹스로 이루어지는 강화재에 알루미늄 합금을 가압 침투시켜 강화재의 치수에 따른 500㎛ 이하의 구멍 직경의 폐기공을 갖는 알루미늄 다공체를 얻는 방법과, AlSi 합금 분말과 TiH₂ 분말의 혼합 분말을 알루미늄판재에 끼워 가열 압연함으로써 TiH₂ 분말의 분해에 의해 알루미늄을 발포시키는 방법이 알려져 있다.

또한, 상기와 같은 알루미늄 다공체를 제조하기 위한 종래기술로서 대한민국 등록특허공보 등록번호 제 10-1551003호에서는 Al 또는 Al합금 중 어느 하나 이상과 탄소나노입자의 혼합물을 제조하는 준비단계; 혼합물을 용해시키는 용해단계; 용탕에 산소 버블링을 가하는 산화단계; 및 응고시키는 응고단계;를 포함하는 다공성 알루미늄 제조방법이 개시되었다.

그러나, 상기 종래기술들에 의한 알루미늄 다공체는 발포를 통해 알루미늄에 공극을 형성하는 기술들로서 일정하고 균일한 크기의 공극을 지닌 알루미늄 다공체를 제조하기 어렵고 알루미늄 등의 혼합물을 완전 용해시킨 후 높은 온도에서 버블링이나 발포시키기 위한 공정이 복잡할 뿐 아니라 이로 인한 설비의 제작 및 유지보수가 어렵고 탄소나노입자 등의 소요비용이 과다하게 소요되어 제품 생산단가가 높게 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 순알루미늄분말과 결합재로서 알루미늄합금분말을 혼합하여 미세기공이 천공된 성형몰드에 충진시키고 진공로에 투입 후 일정압력으로 감압시켜 내부의 산소제거로 가열과정에서 산화피막의 추가형성을 방지하고, 진공로에서 가온시 400 ~ 500℃에서 추가감압으로 탈가스처리하여 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기의 제거로 순알루미늄분말 표면을 둘러싼 산화피막의 수분흡수가 방지되면서 열팽창과정에서 산화피막이 늘어나지 않고 잘 깨지도록 하며, 탈가스처리후 결합재인 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시켜 순알루미늄분말의 표면을 둘러싼 산화피막이 깨지도록 하면서 그 사이로 용융된 알루미늄합금이 침투되어 순알루미늄분말 입자 사이에 공극을 형성하면서 소결처리함으로써 높은 강도 및 흡읍성을 지닌 알루미늄 다공체를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 일정입도를 지닌 순알루미늄분말과 결합재로서 순알루미늄분말보다 작은 입도를 지닌 알루미늄합금분말을 일정비율로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계와, 다수개의 미세기공이 천공된 성형몰드 내에 상기 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 일정한 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하는 단계와, 일정한 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키되 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기를 제거하기 위하여 진공로를 초기압력보다 낮은 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하는 단계와, 탈가스처리후 추가 감압상태를 유지하면서 결합재인 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시킨 후 일정시간 유지하여 용융되지 않은 순알루미늄분말의 표면을 둘러싼 산화피막이 알루미늄과 산화피막의 열팽창 차이에 따라 깨지면서 그 사이로 용융된 알루미늄합금이 침투되어 순알루미늄분말 입자 사이를 용융된 알루미늄합금으로 연결하여 소결되도록 하는 단계와, 추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하는 단계로 구성된 것에 본 발명의 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 순알루미늄분말과 결합재로서 알루미늄합금분말을 혼합하여 미세기공이 천공된 성형몰드에 충진시키고 진공로에 투입 후 일정압력으로 감압시켜 내부의 산소제거로 가열과정에서 산화피막의 추가형성을 방지할 수 있고, 진공로에서 가온시 400 ~ 500℃에서 추가감압으로 탈가스처리하여 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기의 제거로 순알루미늄분말 표면을 둘러싼 산화피막의 수분흡수가 방지되면서 열팽창과정에서 산화피막이 늘어나지 않고 잘 깨지도록 하며, 탈가스처리후 결합재인 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시켜 순알루미늄분말의 표면을 둘러싼 산화피막이 깨지도록 하면서 그 사이로 용융된 알루미늄합금이 침투되어 순알루미늄분말 입자 사이에 공극을 형성하면서 소결처리됨으로써 저비용과 간단한 방법으로 높은 강도 및 흡읍성을 지닌 알루미늄 다공체를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 다공체의 제조방법을 단계별로 나타낸 제조공정도
도 2는 본 발명에 따른 성형몰드에 알루미늄혼합분말이 충진되는 상태의 단면개략도
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 다공체의 소결처리단계에서 순알루미늄분말 표면을 둘러싼 산화피막이 깨지면서 그 사이로 융융된 알루미늄합금이 침투되는 상태의 확대 단면개략도
도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 다공체의 주파수에 따른 흡음성을 나타낸 그래프

본 발명에 따른 알루미늄 다공체 및 그 제조방법은 도 1에 도시된 단계별 제조공정도와 같이 순알루미늄분말과 결합재로서 알루미늄합금분말을 일정비율로 혼합하는 혼합분말형성단계와, 성형몰드에 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 감압시키는 산소제거단계와, 진공로의 내부온도를 가온시키면서 일정온도에 도달시 진공로를 초기압력보다 낮은 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 제거하는 탈가스처리단계와, 탈가스처리후 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시켜 순알루미늄분말의 입자사이가 용융된 알루미늄합금으로 연결되게 하는 소결단계와, 추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시키는 알루미늄다공체완성단계로 구성된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 혼합분말형성단계

일정입도를 지닌 순알루미늄분말과 결합재로서 순알루미늄분말보다 작은 입도를 지닌 알루미늄합금분말을 일정비율로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계로서, 순알루미늄분말은 용융점이 660.32℃인 순수 알루미늄(Al)을 공지의 제조방법에 따라 일정입도를 지닌 분말형태로 제조한 것으로 본 발명에서는 순알루미늄분말의 평균입도가 2 ~ 6mm인 것이 사용되며, 알루미늄합금분말은 알루미늄(Al)에 마그네슘(Mg)이나 구리(Cu)가 일정비율로 혼합된 알루미늄합금을 공지의 제조방법에 따라 일정입도를 지닌 분말형태로 제조한 것으로 본 발명에서는 알루미늄합금분말의 평균입도가 1 ~ 1.8mm로 순알루미늄분말보다 작은 입도를 지닌 것을 사용하게 되어 순알루미늄분말의 입자들 사이에 알루미늄합금분말이 개재(介在)되어 용융처리되면서 순알루미늄분말의 입자 사이을 연결하도록 되어 있다.

또한, 본 발명에서 상기 알루미늄합금분말은 Al-Cu(30%)이나 Al-Zn(40%) 또는 Al-Si(12%)이 사용되며 용융점이 550 ~ 620℃ 정도로 순알루미늄분말 보다 낮아 소결단계에서 알루미늄합금분말만 용융처리되면서 순알루미늄분말의 입자 사이를 연결하는 결합재로 사용되도록 되어 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 순알루미늄분말과 알루미늄합금분말이 5 ~ 6 : 5 ~ 4의 중량비로 혼합되는데, 상기 알루미늄합금분말이 5중량비를 초과하여 혼합되는 경우에는 순알루미늄분말의 입자 사이에 형성되는 공극에 알루미늄합금분말이 과도하게 채워져 알루미늄 다공체의 공극이 감소되면서 흡음성, 경량성이 저하되는 문제점이 있으며, 상기 알루미늄합금분말이 4중량비 미만으로 혼합되는 경우에는 순알루미늄분말의 입자 사이를 융융된 알루미늄합금이 제대로 연결하지 못하여 알루미늄 다공체의 강도가 저하되는 문제점이 발생된다.

2. 산소제거단계

다수개의 미세기공이 천공된 성형몰드 내에 상기 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 일정한 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하는 단계로서, 도 2에 도시된 바와 같이 성형몰드(1)는 흑연 또는 세라믹 등의 재질로 형성되며 알루미늄혼합분말이 일정두께로 충진되는 하부몰드(2)와 상기 하부몰드(2)에 충진된 알루미늄혼합분말의 상부를 가압한 상태로 덮혀 씌워지는 상부몰드(3)로 이루어지며 상기 상부몰드(3)에는 다수개의 미세기공(4)이 천공되어 있어 진공로에 투입되어 감압처리시 상부몰드(3)에 천공된 미세기공(4)을 통해 알루미늄혼합분말 사이의 잔류 공기가 흡입되면서 산소가 제거되도록 되어 있되, 상기 미세기공(4)은 상부몰드(3)를 상하로 관통하여 천공되며 그 직경이 0.5 ~ 1mm로 형성되어 있어 감압과정에서 미세기공(4)을 통해 내부에 충진된 알루미늄혼합분말이 외부로 빠져나오지 않도록 되어 있다.

상기와 같이 진공로에서 일정한 압력을 감압처리하여 미세기공(4)을 통한 성형몰드(1) 내부의 산소를 제거함에 따라 알루미늄혼합분말의 가열과정에서 알루미늄과 산소의 반응으로 발생되는 산화알루미늄(Al₂O₃)이 순알루미늄분말의 표면에 산화피막을 추가적으로 형성하지 않아 순알루미늄분말 표면의 산화피막이 초기와 같이 얇은 상태로 유지되어 진공로에서의 가열로 열팽창되는 순알루미늄분말이 표면의 산화피막을 쉽게 깨뜨리도록 되어 있다.

또한, 본 발명에서는 진공로에서의 초기 감압조건이 10^-3 ~ 10^-4 torr로 감압유지하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 성형몰드(1)는 하부몰드(2)와 상부몰드(3) 사이에 하나 또는 복수개의 중간몰드(도시하지 않음)가 상하 적층되어 다층몰드 형태로 하나의 성형몰드(1)에서 복수개의 알루미늄 다공체를 성형가능하도록 할 수 있다.

3. 탈가스처리단계

진공로의 내부온도를 가온시키면서 일정온도에 도달시 진공로를 초기 압력보다 낮은 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 제거하는 단계로서, 초기 감압조건이 10^-3 ~ 10^-4 torr로 감압유지되는 진공로의 내부온도를 가온시키되 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기를 제거하기 위하여 진공로를 초기압력보다 낮은 10^-4 ~ 10^-5 torr의 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하여 제거하게 된다.

상기와 같이 진공로의 내부를 가온시 성형몰드(1)에 충진된 알루미늄혼합분말로부터 수증기가 발생되며 수증기 존재하에 알루미늄합금분말을 계속적으로 가온시키면 순알루미늄분말의 표면에 형성된 산화피막에 수증기가 흡수되면서 산화피막에 연성이 부여되어 소결단계에서 순알루미늄분말의 열팽창시 산화피막이 함께 열팽창되면서 잘 깨지지 않고 그대로 유지되어 산화피막에 의해 용융된 알루미늄합금과 순알루미늄분말의 결합력 저하로 알루미늄 다공체의 강도가 저하되는 문제점이 발생된다.

이에 따라 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 추가 감압으로 탈가스처리하여 진공로 내부의 수증기를 제거에 따라 용융된 알루미늄합금과 순알루미늄분말의 결합력을 향상시키며, 상기 진공로의 내부온도가 400℃ 미만에서 탈가스처리시 잔류 수증기가 존재하는 문제점이 발생되고 진공로의 내부온도가 500℃를 초과한 상태에서 탈가스처리하면 진공로 내부의 수증기가 순알루미늄분말의 산화피막과 일부 반응하게 되는 문제점이 발생된다.

4. 소결단계

탈가스처리후 알루미늄합금분말의 용융점까지 진공로의 내부온도를 가온시켜 순알루미늄분말의 입자사이가 용융된 알루미늄합금으로 연결되게 하는 단계로서, 탈가스처리후 진공로의 내부압력을 10^-4 ~ 10^-5 torr의 추가 감압상태를 유지하면서 결합재인 알루미늄합금분말의 용융점인 550 ~ 620℃ 까지 진공로의 내부온도를 가온시킨 후 10 ~ 20분간 유지하여 도 3에 도시된 바와 같이 용융되지 않은 순알루미늄분말의 표면을 둘러싼 산화피막이 내부의 열팽창율이 큰 알루미늄과 열팽창율이 작은 산화피막의 열팽창 차이에 따라 깨지면서 그 산화피막의 틈새 사이로 용융된 알루미늄합금이 침투되어 순알루미늄분말의 입자 사이를 연결하여 일체로 소결(燒結)되도록 하는데, 진공로의 내부 온도를 550 ~ 620℃까지 가온시킨 후 10 ~ 20분간 유지하지 않으면 순알루미늄분말의 표면을 둘러싼 산화피막이 깨지지 않고 그대로 유지되어 융용된 알루미늄합금이 산화피막에 의해 순알루미늄분말과의 결합력이 저하되어 제대로 소결되지 않고 완성된 알루미늄 다공체의 강도가 저하되어 쉽게 부서지는 문제점이 발생된다.

상기와 같이 소결단계에서 순알루미늄분말의 입자 사이를 용융된 알루미늄합금이 연결하여 소결되는 과정에서 알루미늄합금분말보다 더 큰 입도를 지닌 순알루미늄분말의 입자 사이에 공극이 형성되어 알루미늄 다공체를 이루게 된다.

5. 알루미늄다공체완성단계

추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하는 단계로서, 진공로의 내부압력을 10^-4 ~ 10^-5 torr의 추가 감압상태로 유지하면서 진공로의 온도를 상온으로 냉각시켜 순알루미늄분말 입자 사이에 용융된 알루미늄합금이 소결된 상태로 견고하게 연결되어 일체화되며 상온으로 냉각된 상태에서 성형몰드(1)로부터 알루미늄 다공체를 탈형시켜 완제품으로 제조하게 된다.

상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 알루미늄 다공체는 다수개의 공극이 조밀하게 형성되어 있어 높은 강도와 경량성을 지니면서 도 4에 도시된 바와 같이 일정한 주파수의 소음을 흡음처리하여 건축용 흡음재 등의 다양한 용도로 사용된다.

이하 본 발명에 따른 실시예는 다음과 같다.

< 실시예 1 >

평균입도가 4mm인 순알루미늄분말과 평균입도가 1.2mm인 Al-Cu(30%)의 알루미늄합금분말을 6 : 4의 중량비로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하며 직경 1mm의 미세기공이 다수개 천공되고 내부 공간의 크기가 가로 30cm, 세로 30cm, 높이 5mm로 된 성형몰드에 알루미늄혼합분말을 충진시킨 다음 통상의 진공로에 투입하며 진공로의 내부를 10^-3torr의 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하고, 상기 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키면서 진공로의 내부온도가 450℃에 도달시 진공로의 내부압력을 10^-4torr로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하고, 진공로의 내부압력을 10^-4torr로 유지하면서 진공로의 내부온도를 620℃까지 가온시킨 후 15분간 유지하여 알루미늄합금분말이 용융되면서 소결되도록 한 후 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하였다.

< 비교예 1 >

평균입도가 4mm인 순알루미늄분말과 평균입도가 1.2mm인 Al-Cu(30%)의 알루미늄합금분말을 6 : 4의 중량비로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하며 미세기공이 없고 내부 공간의 크기가 가로 30cm, 세로 30cm, 높이 5mm로 된 성형몰드에 알루미늄혼합분말을 충진시킨 다음 통상의 가열로에 투입하고, 가열로의 내부온도를 가온시키면서 가열로의 내부온도를 620℃까지 가열한 뒤 15분간 유지하여 알루미늄합금분말이 용융되면서 소결되도록 한 후 가열로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하였다.

< 비교예 2 >

평균입도가 4mm인 순알루미늄분말과 평균입도가 1.2mm인 Al-Cu(30%)의 알루미늄합금분말을 4 : 6의 중량비로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하며 미세기공이 없고 내부 공간의 크기가 가로 30cm, 세로 30cm, 높이 5mm로 된 성형몰드에 알루미늄혼합분말을 충진시킨 다음 통상의 진공로에 투입하며 진공로의 내부를 10^-3torr의 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하고, 상기 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키면서 진공로의 내부온도를 620℃까지 가온시킨 후 15분간 유지하여 알루미늄합금분말이 용융되면서 소결되도록 한 후 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하였다.

상기와 같이 제조된 실시예 1과 비교예 1,2의 알루미늄 다공체를 각각 동일한 조건에서 밀도(경량성)와 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 아래 <표 1>에 나타내었다.

실시예 1과 비교예 1,2의 압축강도 측정결과

	실시예 1	비교예 1	비교예 2
밀도 (g/㎤)	1.8	-	2.4
압축강도 (N/㎠)	82	-	58

상기 <표 1>의 측정결과와 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예 1의 알루미늄 다공체는 순알루미늄분말 사이에 공극이 원활하게 형성되어 비교예 2보다 밀도가 0.75배 정도 작아 경량성을 나타낼 뿐 아니라 압축강도가 82N/㎠로 비교예 2의 압축강도보다 1.4배 정도 높아 높은 강도와 경량성을 지닌 알루미늄 다공체를 제공하게 되며, 비교예 1의 경우 일반 가열로에서 감압조건없이 가열과정이 이루어져 가열로에 존재하는 산소가 순알루미늄분말 표면에 산화피막을 더욱 두껍게 형성하면서 가열시 내부에 잔존하는 수증기 등에 의해 산화피막이 연성을 나타내어 순알루미늄분말 입자의 열팽창시에도 두꺼운 산화피막이 함께 팽창되면서 깨지지 않고 순알루미늄분말 입자를 둘러싼 상태로 유지되어 융융된 알루미늄합금이 산화피막에 의해 순알루미늄분말 입자 사이를 연결하지 못하여 소결되지 않아 일정한 형상으로 형성되지 않으며 이에 따라 밀도와 압축강도의 측정이 불가하였다.

또한, 비교예 2의 알루미늄 다공체의 경우 진공로에서 초기 감압조건에 따라 진공로 내부의 산소를 제거한 상태로 가열하여 순알루미늄분말 입자에 추가적인 산화피막이 형성되지 않으나 탈가스처리과정이 없어 가열시 내부에 잔존하는 수증기 등에 의해 순알루미늄분말 입자의 산화피막이 연성을 나타내어 잘 깨지지 않고 순알루미늄분말과 알루미늄합금분말의 배합비가 4 : 6의 중량비로 알루미늄합금분말의 과량첨가에 따라 순알루미늄분말의 입자 사이에 형성되는 공극에 알루미늄합금분말이 과도하게 채워져 알루미늄 다공체의 공극이 감소되면서 밀도가 높아져 흡음성, 경량성이 저하되는 문제점이 발생하였다.

다음으로, 상기 실시예 1에서 제조된 알루미늄 다공체의 흡음성을 측정하기 위하여 수직으로 세운 알루미늄 다공체를 벽면과 0mm, 20mm, 30mm, 50mm 이격시켜 배후공기층(airgap)을 형성하고 주파수에 따른 흡음성을 측정하였으며, 그 결과를 아래 < 표 2 >와 도 4의 그래프로 나타내었다.

실시예 1의 흡음성 측정결과

배후공기층 (mm)	주파수(Hz)
배후공기층 (mm)	125	250	500	1000	2000	2500
0	0.03	0.03	0.03	0.07	0.19	0.31
20	0.08	0.14	0.34	0.87	0.83	0.66
30	0.13	0.24	0.54	0.99	0.70	0.54
50	0.27	0.50	0.87	0.94	0.49	0.28

상기 주파수별 측정수치는 흡수계수(Absorption coefficient)를 나타내는 것으로, 상기 흡음계수에 100을 곱하면 흡음율(%)을 알 수 있으며, 도 4에서와 같이 본 발명에 따른 실시예 1의 알루미늄 다공체는 벽면과 일정간격 이격시켜 배후공기층(airgap)의 간격을 각각 다르게 시공함에 따라 다양한 주파수 범위의 입사음이 효과적으로 흡음되어 소음이 제거됨을 알 수 있었다.

1. 성형몰드 2. 하부몰드
3. 상부몰드 4. 미세기공

Claims

일정입도를 지닌 순알루미늄분말과 결합재로서 순알루미늄분말보다 작은 입도를 지닌 알루미늄합금분말을 일정비율로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계와, 다수개의 미세기공이 천공된 성형몰드 내에 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 일정한 압력으로 감압시켜 내부의 산소를 제거하는 단계와, 일정한 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키되 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기를 제거하기 위하여 진공로를 초기압력보다 낮은 압력으로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하는 단계와, 탈가스처리후 추가 감압상태를 유지하면서 진공로의 내부온도를 550 ~ 620℃까지 가온시킨 후 일정시간 유지하여 용융되지 않은 순알루미늄분말 입자 사이를 용융된 알루미늄합금으로 연결하여 소결하는 단계와, 추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하는 단계를 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공체의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계는 순알루미늄분말의 평균입도가 2 ~ 6mm이고 알루미늄합금분말의 평균입도가 1 ~ 1.8mm이며, 상기 순알루미늄분말과 알루미늄합금분말이 5 ~ 6 : 5 ~ 4의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공체의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 산소를 제거하는 단계는 진공로의 내부압력을 10^-3 ~ 10^-4 torr로 감압시키며, 상기 탈가스처리하는 단계는 진공로의 내부압력을 10^-4 ~ 10^-5 torr의 압력으로 추가 감압하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공체의 제조방법.
평균입도가 2 ~ 6mm인 순알루미늄분말과 결합재로서 평균입도가 1 ~ 1.8mm인 알루미늄합금분말을 5 ~ 6 : 5 ~ 4의 중량비로 혼합하여 알루미늄혼합분말을 형성하는 단계와, 0.5 ~ 1mm의 직경의 미세기공이 다수개 천공된 성형몰드 내에 알루미늄혼합분말을 충진시키고 진공로에 투입하여 10^-3 ~ 10^-4 torr로 감압시켜 내부의 산소를 제거하는 단계와, 일정한 압력으로 감압유지된 진공로의 내부온도를 가온시키되 진공로의 내부온도가 400 ~ 500℃에 도달시 알루미늄혼합분말로부터 발생되는 수증기를 제거하기 위하여 진공로를 초기압력보다 낮은 10^-4 ~ 10^-5 torr로 추가 감압하여 진공로 내부의 수증기를 탈가스처리하는 단계와, 탈가스처리후 추가 감압상태를 유지하면서 진공로의 내부온도를 550 ~ 620℃까지 가온시킨 후 10 ~ 20분간 유지하여 용융되지 않은 순알루미늄분말 입자 사이를 용융된 알루미늄합금으로 연결하여 소결하는 단계와, 추가 감압상태를 유지하면서 진공로를 상온으로 냉각시켜 알루미늄 다공체를 완성하는 단계를 통해 제조된 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공체.