KR20180057482A

KR20180057482A - 샌드위치형 금속 판재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20180057482A
Application number: KR1020170044142A
Authority: KR
Inventors: 정재필; 정도현; 이정현; 노명환
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2018-05-30

Abstract

본 발명은 샌드위치형 금속 판재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 2매의 강판; 상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 및 상기 강판과 상기 중간재 사이에 위치하는 접합재;를 포함하며,
상기 강판과 상기 중간재 사이에 위치하는 접합재;는, 아연 도금층인 것인 샌드위치형 금속 판재를 제공한다.

Description

샌드위치형 금속 판재 및 이의 제조방법{SANDWICH TYPE STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}

본 발명의 일 구현예는 샌드위치형 금속 판재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 산업의 연비 규제 강화 추세와 에너지 자원 가격 상승으로 인해, 자동차 소재 경향도 연비 향상을 위한 새로운 소재가 자동차 산업에서 요구되고 있다. 자동차에 사용되는 소재의 53%는 철강으로, 무게가 무거우며, 이로 인해 연비가 낮아지는 문제점이 있다. 이러한 문제에 대한 유력한 대안은 소재 경량화를 통해 해결할 수 있으며, 알루미늄, 마그네슘 등 경량금속의 사용 증대와, 고강도 철강재 사용 경향이 가속화되고 있다.

그러나, 이러한 경량 소재들은 가공성 및 강도 등 자동차 제조공정에서 요구되는 특성과는 거리가 있기 때문에, 자동차용 소재로 사용되기 위해서는 새로운 기술의 개발이 필요한 현실이다.

자동차용 고 강도 강판을 이용하여 부품을 설계할 경우, 강판의 두께가 얇아지면, 부품의 강성이 저하되는 문제가 발생하여, 두께를 무제한으로 낮출 수 없는 문제가 있다. 따라서, 고 강도 강판을 이용한 부품 경량화에는 한계가 있다.

한편, 자동차에 여러 가지 소재가 혼합되어 사용됨에 따라, 샌드위치 판재에 대한 연구도 증가하고 있다. 샌드위치 판재는 다른 종류의 재료를 샌드위치 모양으로 쌓아 올려 접합재로 접착한 특수 합판이다. 일반적으로 표면판은 철판, 스테인리스판 등의 강도가 큰 재료를 사용하고, 중간재는 스티로폼, 플라스틱재 등을 삽입하여 보온, 방음, 강도, 무게, 내열성 등을 고려해 만들고 있다. 즉, 두 종류 혹은 그 이상의 재료들에 높은 압력을 가한 상태에서 압연 공정을 통해 제조하는 재료를 의미하며, 단일 금속으로는 가질 수 없는 특성을 보유한 재료이다.

이러한 샌드위치 판재는 고 강도 강판과는 달리 자동차 판재용 부품의 경량화에 활용되고 있다. 즉, 가공성이 우수한 경량 샌드위치 판재는 철계 강판 사이에 중간재를 포함하고 있어서, 사용 두께를 최소화하고, 무게가 작은 경량화 금속을 늘림으로써, 강판의 총 무게를 줄일 수 있다. 또한, 이 경우는 강판 전체 두께가 증가하므로, 부품의 강성도도 유지할 수 있는 장점이 있다.

샌드위치형 금속 판재는 건축용 소재로도 사용된다. 기존 제품의 경우, 철판 사이에 스티로폼을 중간재로 끼워서 샌드위치형 판재를 제조한다. 이러한 판재는 화재 시, 스티로폼이 가연성이어서 쉽게 불이 붙어 화재에 취약하고, 심각한 인명 피해가 일어나기도 한다.

본 발명의 목적은 종래의 샌드위치형 금속 판재에 비해 접합 강도가 우수하고, 경량, 고강도, 및 단열화 특성을 갖는 샌드위치형 금속 판재 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 구현예인 샌드위치형 금속 판재는, 2매의 강판; 상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 및 상기 강판과 상기 중간재 사이에 위치하는 접합재;를 포함하며, 상기 강판과 상기 중간재 사이에 위치하는 접합재;는, 아연 도금층인 것인 샌드위치형 금속 판재를 제공할 수 있다.

상기 아연 도금층은 나노 입자 분말을 더 포함할 수 있다.

상기 아연 도금층 100중량%에 대해 상기 나노 입자 분말은 0.01 내지 0.3중량% 포함할 수 있다.

상기 나노 입자 분말은, B(붕소), Ti(티타늄), Al(알루미늄), V(바나듐), Cr(크롬), Mn(망간), Fe(철), Co(코발트), Ni(니켈), Zr(지르코늄), Nb(나이오븀), Mo(몰리브덴), Y(이트륨), La(란타늄), Sn(주석), Si(실리콘), Ag(은), Bi(비스무트), Cu(구리), Au(금), Mg(마그네슘), Pd(팔라듐), Pt(백금), Zn(아연)이 원소가 포함된 산화물, 질화물, 탄화물, 붕소화물, 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 나노 입자 분말은 TiO₂를 포함할 수 있다.

상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 는, 알루미늄, 마그네슘, 또는 이들의 조합인 합금을 포함할 수 있다.

상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는, 톱니바퀴 형태의 요철 구조일 수 있다.

상기 톱니바퀴 형태의 요철 구조에서, 상기 요철 구조의 최대 각도는 60°내지 170°일 수 있다.

상기 2매의 강판 사에 위치하는 중간재;는, 1매 또는 2매 이상일 수 있다.

구체적으로, 상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는, 2매 이상이고, 상기 중간재는 상, 하 방향이 상이하게 위치할 수 있다.

보다 더 구체적으로, 상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는, 2매 이상이고, 상기 중간재 사이에 단열재가 충전된 것일 수 있다.

상기 강판은 각각 전체 100중량%에 대해, C: 0.01 내지 0.2중량%, Si: 0.1 내지 0.25중량%, Mn: 0.3 내지 0.5중량%, S: 0.02 내지 0.05중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법은, 2매의 강판을 준비하는 단계; 중간재를 준비하는 단계; 상기 강판, 상기 중간재, 또는 이들의 조합의 표면에 아연 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 2매의 강판 사이에 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계; 를 포함하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법을 제공할 수 있다.

상기 아연 도금층은 나노 입자 분말을 더 포함할 수 있다.

상기 강판, 상기 중간재, 또는 이들의 조합의 표면에 아연 도금층을 형성하는 단계; 이후에, 톱니바퀴를 이용하여 상기 중간재를 요철 구조화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

톱니바퀴를 이용하여 상기 중간재를 요철 구조화하는 단계;에서, 상기 중간재의 최대 각도는 60°내지 170°범위로 요철 구조화할 수 있다.

상기 중간재를 준비하는 단계;에서, 상기 중간재는 1매 또는 2매 이상 적층할 수 있다.

상기 중간재를 준비하는 단계;에서, 상기 중간재는 2매 이상이고, 상기 중간재를 상, 하 방향이 상이하게 적층할 수 있다.

상기 중간재를 준비하는 단계;에서, 상기 중간재는 알루미늄, 마그네슘, 또는 이들의 조합인 합금을 포함할 수 있다.

상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;는, 비산화성 분위기 또는 대기 중에서 압연할 수 있다.

상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;는, 상온 내지 550℃ 온도 범위에서 압연할 수 있다.

상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;에 의해, 상기 2매의 강판과 상기 중간재는 접합될 수 있다.

상기 2매의 강판을 준비하는 단계; 에서, 상기 강판은 전체 100중량%에 대해, C: 0.01 내지 0.2중량%, Si: 0.1 내지 0.25중량%, Mn: 0.3 내지 0.5중량%, S: 0.02 내지 0.05중량%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니며, 상기 강판은 스테인리스 강판일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의한 샌드위치형 금속 판재는, 반복적 요철 구조의 중간재를 이용하여 재료의 강도를 확보할 수 있다. 또한, 화재에 강한 합금을 사용하여 내열성을 향상시킬 수 있다.

기존의 경량 철강 판재의 인장강도는 270 내지 300MPa인데 비하여, 본 발명의 일 구현예는 반복적 요철 구조의 중간재를 이용함으로써 샌드위치형 금속 판재의 인장강도를 600 내지 1,200MPa 범위까지 향상시킬 수 있다.

또한, 경량 합금을 중간재로 사용함으로써, 기존의 철강 판재에 비해 가벼울 뿐 아니라, 제조 공정이 간단하여 공정비용을 줄일 수 있다.

이에, 경량화, 고강도 및 고 내열성이 요구되는 자동차 부품 등에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 중간재를 톱니바퀴 형태의 요철 구조로 제조하는 방법을 개시한 것이다.
도 2는 실시예 1의 압연 단계를 단면 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 2에 의한 샌드위치 금속 판재의 제조방법을 모식도로 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1에 의해 제조된 샌드위치 금속 판재와 실시예 2에 의해 제조된 중간재 및 이의 접합 계면을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1에 의한 중간재와 실시예 2에 의해 제조된 샌드위치 금속 판재에 글래스울을 충전한 모습이다.
도 6은 본원 실시예 1에 의한 아연 도금층과 본원 실시예 3의 나노 입자 분말이 첨가된 아연 도금층의 퍼짐성을 비교한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

보다 구체적으로, 아연 도금층은 상기 강판과 상기 중간재 간에 접합재 역할을 함으로써, 강판과 중간재의 접합을 용이하게 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 구현예인 샌드위치형 금속 판재는 별도의 접착제 없이, 이종의 금속을 일체로 접합시킬 수 있다. 이로 인해, 샌드위치형 금속 판재의 강도를 향상시킬 수 있다.

상기 아연 도금층의 두께는 2 내지 100㎛일 수 있다.

상기 두께 범위인 경우, 강판과 중간재를 효율적으로 접합할 수 있다.

상기 아연 도금층은 나노 입자 분말을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 아연 도금층 100중량%에 대해 상기 나노 입자 분말은 0.01 내지 0.3중량% 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0.01 내지 0.1중량% 포함할 수 있다.

보다 더 구체적으로, 상기 나노 입자 분말은, B(붕소), Ti(티타늄), Al(알루미늄), V(바나듐), Cr(크롬), Mn(망간), Fe(철), Co(코발트), Ni(니켈), Zr(지르코늄), Nb(나이오븀), Mo(몰리브덴), Y(이트륨), La(란타늄), Sn(주석), Si(실리콘), Ag(은), Bi(비스무트), Cu(구리), Au(금), Mg(마그네슘), Pd(팔라듐), Pt(백금), Zn(아연)이 원소가 포함된 산화물, 질화물, 탄화물, 붕소화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

보다 더 구체적으로는, 상기 나노 입자 분말은 TiO₂일 수 있다.

구체적으로, 아연 도금층에 나노 입자 분말을 포함함으로써, 금속의 결정립을 미세화하여 합금의 강도를 향상시키고, 아연과의 퍼짐성을 향상시킬 수 있다.

또한, 나노 입자 분말은 핵생성 사이트 역할을 하여, 솔더 응고 시 많은 핵생성이 발생해 기지의 결정립을 미세화 시키므로 강도를 향상시킬 수 있다. 일반적으로 금속의 결정립이 미세화되면 아래와 같은 Hall-Petch 식에 의해 항복강도와 인장 강도가 증가한다.

또한, 상기 나노 입자 분말의 입경은 100nm 이하일 수 있다.

나노 입자 분말의 입경이 상기와 같을 경우, 분산 강화 효과가 더욱 우수할 수 있다.

이때, 상기 강판은 상용되는 철계 합금이면 모두 사용 가능하다.

보다 구체적으로는, 상기 강판은 전체 100중량%에 대해, C: 0.01 내지 0.2중량%, Si: 0.1 내지 0.25중량%, Mn: 0.3 내지 0.5중량%, S: 0.02 내지 0.05중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것일 수 있다.

보다 더 구체적으로, 상기 강판은 스테인리스 강판일 수 있다.

상기 강판의 두께는 각각 0.2 내지 3.0mm일 수 있다.

상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 는, 알루미늄, 마그네슘, 또는 이들의 조합인 합금일 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.

상기 중간재의 두께는 0.1 내지 1.0mm 일 수 있다.

이에 의해, 상기 중간재의 한 면은 톱니 바퀴 형태로 돌출된 볼록부 형태일 수 있고, 상기 중간재의 이면은 오목부 형태일 수 있다.

구체적으로, 상기 중간재를 평면이 아닌 톱니바퀴 형태로 요철을 발생시킴으로써, 접합 강도 상승 효과를 수득할 수 있다.

상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는, 1매 또는 2매 이상 위치할 수 있다.

구체적으로, 상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는, 2매 이상 위치할 수 있다. 이때, 상기 중간재는 상, 하 방향이 상이하게 위치할 수 있다.

보다 구체적으로, 톱니바퀴 형태의 요철 구조인 중간재를 2매 이상 적층 시, 상기 중간재 각각의 오목부가 접합되도록 위치할 수 있다.

이에 따라, 상기 중간재가 2매 이상일 경우, 중간재는 육각형의 벌집 구조일 수 있다.

또한, 육각형의 벌집 구조인 상기 중간재 사이에 단열재가 충전될 수 있다.

구체적으로, 단열재는 글래스울(glass wool), 폴리우레탄, 아이소핑크, 미네랄울 또는 이들의 조합일 수 있다.

이로 인해, 본 발명의 일 구현예인 샌드위치형 금속 판재는 단열성이 우수할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 구현예인 샌드위치형 금속 판재는, 상기 2매의 강판;과, 상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 간에 접합 계면을 포함할 수 있다.

따라서, 가볍고 고강도의 샌드위치형 금속 판재를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법은, 2매의 강판을 준비하는 단계; 중간재를 준비하는 단계; 상기 강판, 상기 중간재, 또는 이들의 조합의 표면에 아연 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 2매의 강판 사이에 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계; 를 포함할 수 있다.

전술하였지만, 상기 아연 도금층은 상기 2매의 강판 사이에 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계; 에서, 압연 시 상기 강판과 상기 중간재 간의 접합재 역할을 할 수 있다.

이때, 상기 아연 도금층은 나노 입자 분말을 더 포함할 수 있다.

상기 아연 도금층 100중량%에 대해 상기 나노 입자 분말은 0.01 내지 0.3중량% 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0.01 내지 0.3중량% 포함할 수 있다.

상기 2매의 강판을 준비하는 단계;에서, 상기 강판은 상용되는 철계 합금이면 모두 사용 가능하다.

보다 구체적으로는, 상기 강판은 전체 100중량%에 대해, C: 0.01 내지 0.2중량%, Si: 0.1 내지 0.25중량%, Mn: 0.3 내지 0.5중량%, S: 0.02 내지 0.05중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 강판을 2매 준비할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 강판을 표면 처리할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.

상기 중간재를 준비하는 단계;는, 알루미늄, 마그네슘, 또는 이들의 조합인 합금을 준비할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 합금을 표면 처리할 수 있다.

보다 더 구체적으로, 합금 표면을 연마, 산 세척할 수 있다.

이때, 합금 표면을 연마하는 것은 일반적인 연마법, 에어나이프(Air knife), 또는 이들의 조합으로 연마할 수 있다.

합금 표면을 연마함으로써, 균일한 표면을 확보할 수 있다. 이를 통해, 재료의 경량화 및 고강도화 확보에 기여할 수 있다.

이후에, 상기 강판, 상기 중간재, 또는 이들의 조합의 표면에 아연 도금층을 형성하는 단계;를 실시할 수 있다.

이때, 톱니바퀴를 이용하여 상기 중간재를 요철 구조화하는 단계;에서, 상기 중간재의 최대 각도는 60°내지 170°범위로 요철 구조화할 수 있다.

또한, 상기 중간재를 준비하는 단계;에서, 상기 중간재는 1매 또는 2매 이상 적층할 수 있다.

상기 중간재가 2매 이상일 경우, 상기 중간재를 상, 하 방향이 상이하게 적층할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 중간재는 톱니바퀴로 요철 구조화된 것이며, 이에 따라 중간재의 한 면은 톱니 바퀴 형태로 돌출된 볼록부 형태일 수 있고, 중간재의 이면은 오목부 형태일 수 있다.

따라서, 2매 이상 적층 시, 상기 중간재 각각의 오목부가 접합되도록 적층할 수 있다.

이에 따라, 상기 중간재는 육각형의 벌집(honeycomb) 구조일 수 있다.

상기 육각형의 벌집 구조에 단열재가 충전될 수 있다.

이때, 단열재는 글래스울(glass wool), 폴리우레탄, 아이소핑크, 미네랄울 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

구체적으로, 상온 내지 550℃ 온도 범위에서 압연할 수 있다.

보다 더 구체적으로, 상기 조건에서 압연함으로써 생산성 향상 및 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.

상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;에 의해, 상기 2매의 강판과 상기 중간재 간에 접합 계면을 형성할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 1]

2매의 강판을 준비하는 단계

전체 100중량%에 대해, C: 0.1중량%, Si: 0.12중량%, Mn: 0.3중량%, S: 0.02중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강판을 2매 준비하였다.

중간재를 준비하는 단계

이후, 두께 0.5mm 의 알루미늄 합금 판재를 준비하였다. 구체적으로, 상기 알루미늄 합금 판재를 표면 연마 후 산 세척하여 준비하였다.

이후, 산 세척된 알루미늄 합금 판재 표면에 아연 도금층을 형성하여 중간재를 제조하였다. 이때, 상기 아연 도금층의 두께는 10 ㎛로 형성하였다.

이후, 상기 도금층 표면을 연마한 후, 상기 중간재를 톱니바퀴를 이용하여 톱니바퀴 형태의 요철 구조로 제조하였다.

이때, 상기 중간재의 요철 구조의 최대 각도는 60° 내지 170° 범위일 수 있으나, 본원 실시예 1은 최대 170°를 가지는 요철 구조로 중간재를 제조하였다.

보다 구체적으로, 톱니바퀴 형태의 요철 구조인 중간재를 제조하는 방법은 본원 도 1에도 개시되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 중간재를 톱니바퀴 형태의 요철 구조로 제조하는 방법을 개시한 것이다.

도 1에 개시된 바와 같이, 본원 중간재는 톱니바퀴 형태의 요철 구조로 제조될 수 있다.

상기 2매의 강판 사이에 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계

이후, 상기 2매의 강판 사이에 상기 제조된 중간재를 적층한 후 압연하였다. 이때, 470℃ 및 대기 중에서 압연하였다.

강판과 중간재를 적층하여 압연하는 단계는 본원 도 2에도 개시되어 있다.

도 2는 실시예 1의 압연 단계를 단면 모식도로 나타낸 것이다.

본원 도 2에 개시된 바와 같이, 톱니바퀴 형태의 요철 구조인 중간재는 2매의 강판 사이에 적층되어 압연되는 것을 알 수 있다. 따라서, 압연에 의해 중간재와 강판의 접합부는 접합될 수 있다.

[ 실시예 2]

톱니바퀴 형태의 요철 구조인 중간재를 2매 준비한 것 외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 샌드위치 금속 판재를 제조하였다.

구체적으로, 톱니바퀴 형태의 요철 구조인 중간재 2매 제조 후, 그 중 1매는 나머지 1매와 상, 하 방향이 상이하게 위치하도록 적층하였다.

그 결과, 육각형의 벌집 구조 형태인 중간재를 제조하였다.

이는 본원 도 3에도 개시되어 있다.

도 3은 실시예 2에 의한 샌드위치 금속 판재의 제조방법을 모식도로 나타낸 것이다.

본원 도 3에 개시된 바와 같이, 2매의 중간재를 제조한 후 각각 1매씩 상, 하 방향이 상이하게 적층하여 육각형의 벌집 구조 형태로 중간재를 제조하였다. 이후, 2매의 강판 사이에 상기 벌집 구조 형태의 중간재를 적층하여, 상기 실시예 1과 같은 조건으로 압연하였다.

그 결과, 상기 실시예 1과 같이, 압연에 의해 중간재와 강판의 접합부가 접합됨을 확인할 수 있었다.

도 4는 실시예 1에 의해 제조된 샌드위치 금속 판재와 실시예 2에 의해 제조된 중간재 및 이의 접합 계면을 나타낸 것이다.

도 4에 개시된 바와 같이, 본원 실시예 2에 의한 중간재는 알루미늄 합금 판재 표면의 아연 도금층으로 인해, 알루미늄과 알루미늄 표면이 접합된 계면을 확인할 수 있었다.

또한, 본원 실시예 1에 의해 제조된 샌드위치 금속 판재는 강판과 중간재(Al) 표면의 아연 도금층으로 인해, 접합된 계면을 확인할 수 있었다.

즉, 본원에 의한 샌드위치 금속 판재는 별도의 접착제 없이 이종의 금속을 일체로 접합한 것임을 알 수 있다.

도 5는 실시예 1에 의한 중간재와 실시예 2에 의해 제조된 샌드위치 금속 판재에 단열재를 충전한 모습이다.

이때, 단열재로는 글래스울을 사용하였으나, 이에 제한하는 것은 아니다.

상기 도 5에 개시된 바와 같이, 본원에 의한 샌드위치 금속 판재는 내열성 목적으로도 이용할 수 있다.

[ 실시예 3]

실시예 3은 아연 도금층이 형성된 중간재에 나노 입자 분말을 더 첨가한 것 외에는, 본원 실시예 1과 같은 조건에서 샌드위치형 금속 판재를 제조하였다.

보다 구체적으로, 상기 시료 아연 100중량%에 대해 나노 입자 분말인 TiO₂를 0.1중량% 첨가하였다.

구체적으로, 본원 실시예 1에 의한 아연 도금층과 본원 실시예 3의 나노 입자 분말이 첨가된 아연 도금층의 퍼짐성 및 젖음성을 평가하여, 각 도금층의 솔더링성을 비교하였다.

이때, 퍼짐성시험 (규격 JIS-Z-3197)으로 평가하였고, 젖음성시험 (규격 KS C IEC60068)으로 평가하였다.

그 결과는 본원 도 6에 개시된 바와 같다.

도 6은 본원 실시예 1에 의한 아연 도금층과 본원 실시예 3의 나노 입자 분말이 첨가된 아연 도금층의 퍼짐성을 비교한 것이다.

퍼짐성 비교 실험을 위해, 0.03g의 플럭스(flux)와 약 0.3g의 시료 아연을 알루미늄 판재의 중앙에 놓았다.

이후, 알루미늄 판재를 420에서 유지되는 핫플레이트 조(bath)에 올려 놓았다. 시료 아연은 곧 용융되기 시작하였으며, 30초 후에 알루미늄 판재를 핫플레이트에서 꺼내 상온에서 식힌 후 퍼짐 비율을 측정하였다.

나노 입자 분말인 TiO₂가 첨가되지 않은 실시예 1과, 나노 입자 분말인 TiO₂가 첨가된 실시예 3에 의한 아연 도금층의 퍼짐성을 비교해 보면, 실시예 1의 경우 퍼짐율은 87.50%, 89.81%이고, 실시예 3의 경우 퍼짐율은 90.97%, 92.13%로 측정되었다.

퍼짐성이 우수할수록 솔더링성이 우수함을 의미한다.

따라서, 나노 입자 분말을 포함하는 아연 도금층이 형성된 실시예 3의 경우, 나노 입자 분말이 포함되지 않은 실시예 1에 비해 아연 도금층의 퍼짐율이 더 높게 측정되었다.

즉, 아연 도금층에 나노 입자 분말을 포함하는 경우, 상기 나노 입자 분말이 아연 내 균일하게 분산되어 분산 강화 효과가 향상됨을 확인할 수 있었다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

2매의 강판;
상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 및
상기 강판과 상기 중간재 사이에 위치하는 접합재;를 포함하며,
상기 강판과 상기 중간재 사이에 위치하는 접합재;는,
아연 도금층인 것인 샌드위치형 금속 판재.
제1항에서,
상기 아연 도금층은 나노 입자 분말을 더 포함하하고,
상기 아연 도금층 100중량%에 대해 상기 나노 입자 분말은 0.01 내지 0.3중량% 포함하는 것인 샌드위치형 금속 판재.
제2항에서,
상기 나노 입자 분말은,
B(붕소), Ti(티타늄), Al(알루미늄), V(바나듐), Cr(크롬), Mn(망간), Fe(철), Co(코발트), Ni(니켈), Zr(지르코늄), Nb(나이오븀), Mo(몰리브덴), Y(이트륨), La(란타늄), Sn(주석), Si(실리콘), Ag(은), Bi(비스무트), Cu(구리), Au(금), Mg(마그네슘), Pd(팔라듐), Pt(백금), Zn(아연)이 원소가 포함된 산화물, 질화물, 탄화물, 붕소화물, 또는 이들의 조합인 것인 샌드위치형 금속 판재.
제3항에서,
상기 나노 입자 분말은 TiO₂를 포함하는 것인 샌드위치형 금속 판재.
제1항에서,
상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재; 는,
알루미늄, 마그네슘, 또는 이들의 조합인 합금을 포함하는 것인 샌드위치형 금속 판재.
제5항에서,
상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는,
톱니바퀴 형태의 요철 구조이고,
상기 요철 구조의 최대 각도는 60°내지 170°인 것인 샌드위치형 금속 판재.
제5항에서,
상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는,
1매 또는 2매 이상인 것인 샌드위치형 금속 판재.
제7항에서,
상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는,
2매 이상이고,
상기 중간재는 상, 하 방향이 상이하게 위치하는 것인 샌드위치형 금속 판재.
제10항에서,
상기 2매의 강판 사이에 위치하는 중간재;는,
2매 이상이고,
상기 중간재 사이에 단열재가 충전된 것인 샌드위치형 금속 판재.
2매의 강판을 준비하는 단계;
중간재를 준비하는 단계;
상기 강판, 상기 중간재, 또는 이들의 조합의 표면에 아연 도금층을 형성하는 단계; 및
상기 2매의 강판 사이에 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계; 를 포함하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 아연 도금층은 나노 입자 분말을 더 포함하고,
상기 아연 도금층 100중량%에 대해 상기 나노 입자 분말은 0.01 내지 0.3중량% 포함하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 나노 입자 분말은,
B(붕소), Ti(티타늄), Al(알루미늄), V(바나듐), Cr(크롬), Mn(망간), Fe(철), Co(코발트), Ni(니켈), Zr(지르코늄), Nb(나이오븀), Mo(몰리브덴), Y(이트륨), La(란타늄), Sn(주석), Si(실리콘), Ag(은), Bi(비스무트), Cu(구리), Au(금), Mg(마그네슘), Pd(팔라듐), Pt(백금), Zn(아연)이 원소가 포함된 산화물, 질화물, 탄화물, 붕소화물, 또는 이들의 조합인 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 강판, 상기 중간재, 또는 이들의 조합의 표면에 아연 도금층을 형성하는 단계; 이후에,
톱니바퀴를 이용하여 상기 중간재를 요철 구조화하는 단계;를 더 포함하며,
톱니바퀴를 이용하여 상기 중간재를 요철 구조화하는 단계;에서,
상기 중간재의 최대 각도는 60°내지 170°범위로 요철 구조화하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 중간재를 준비하는 단계;에서,
상기 중간재는 1매 또는 2매 이상 적층 하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 중간재를 준비하는 단계;에서,
상기 중간재는 2매 이상이고,
상기 중간재를 상, 하 방향이 상이하게 적층하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;는,
비산화성 분위기 또는 대기 중에서 압연하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제16항에 있어서,
상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;는,
상온 내지 550℃ 온도 범위에서 압연하는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.
제17항에 있어서,
상기 2매의 강판과 상기 중간재를 적층하여 압연하는 단계;에 의해,
상기 2매의 강판과 상기 중간재는 접합되는 것인 샌드위치형 금속 판재의 제조방법.