KR910008569B1 - 알루미늄 합금의 열분석용 도가니 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

알루미늄 합금의 열분석용 도가니

본 발명은 알루미늄 합금, 특히 과공정량(hypereutectic amount)의 실리콘을 포함하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니에 관한 것이다.

알루미늄 합금 주물기술분야의 숙련자는 주로 실리콘을 포함하는 합금을 이용한다. 상기 실리콘 함유 합금중에서 12.5중량% 이상의 실리콘을 함유하는 합금은 과공정합금으로 구분할 수 있다.

상기 합금이 주조될 때, 응고중에 제일 먼저 실리콘의 결정이 형성되며 이 결정형성은 초기 응고 온도에서 일어나고, 이어서 알루미늄― 실리콘의 공정결정의 형성이 일어난다.

자연적으로 형성된 실리콘의 초정크기는 비교적 크므로 적당한 특성을 갖는 주물제품을 제조하는 데에는 불리하다. 그런 이유 때문에 가능한한 상기 결정의 크기를 줄이기 위해서 합금의 정련처리를 액체상태에서 수행한다.

상기 정련효과는 처리하고자 하는 합금에 포함된 실리콘 및 다른 원소의 함량비에 따라 큐프로―인(cupro―phosphorus)의 첨가량을 변화시킴으로써 성취할 수 있다.

그러나 똑같은 합금에 대해서도 금속에 가해지는 처리의 종류와 용융방법 및 특정 불순물의 존재여부에 따라 정련제의 양은 변화시킬 수 있다.

이와같은 이유때문에 일반적으로 정련제가 과량으로 첨가된다. 그러나, 유감스럽게도 정련제의 과잉첨가는 합금을 희석시키므로 정련효과를 수정한다면 합금의 실리콘 함유량은 바람직한 조성이 될 수 없다.

또한 정련제는 합금에 처음 첨가되어 주조되기까지 정련작용이 금방 소실되어 버린다는 플리이팅효과(fleeting effect)가 있음을 숙련자들은 잘 알고 있다.

현재, 주물작업실에서는, 대부분의 경우에 다수개의 주형을 연속적으로 공급하는데 합금의 레이들(ladl)을 사용하며, 이러한 방법으로 정련효과를 제1주형의 공급시에 보정한다면 정련효과는 그 다음의 주형에 대해서는 부적합하거나 심지어는 전혀 없게 된다.

그래서 어느때라도 합금 조의 정련상태를 인지할 수 있어서 필요에 따라 정련제를 첨가할 수 있고 이로인해 원하는 특성을 갖지 않은 주물제품을 피할 수 있는 방법을 제공해야할 필요가 있다. 마찬가지로, 보충량의 실리콘을 부가함으로써 합금에 함유되 있는 실리콘의 조성 비율을 수정할 수 있도록 주물공정전에 정련제의 첨가로 희석된 합금에 포함되 있는 실리콘의 정확한 비율을 측정하는 방법이 필요하다.

합금내에 함유되 있는 실리콘 조성비율을 결정하는 방법은 모든 조물공장에 이미 알려져 있다. 그 방법에는 열분석 도가니의 사용방법이 포함된다. 상기와 같은 도가니는 프랑스공화국 특허 제2,357,891호에 설명되어 있다. 상기 도가니는 바닥 및 측벽으로 이루어진 실린더로 구성되는데, 상기 실린더는 전부가 코어용 주물사로 만들었거나 측벽이 주로 금속으로 만들어지기도 한다. 상기 실린더내에는 열전대가 삽입되어 있는 외장이 배설되며, 그 열전대의 감지단부는 합금이 액체상태로 상기 도가니에 부어질 때 분석하고자 하는 합금과 접촉하게 된다.

이러한 도가니는 합금의 응고중에 온도변화를 감지할 수 있을 뿐 아니라 특히 온도곡선의 기울기 변화가 명백한 초기 응고 온도(TC)를 검출해 낼 수 있다. 과공정 알루미늄―실리콘 합금의 경우에, 실리콘의 조성 비율이 증가함에 따라 상기 초기 응고 온도(TC)가 증가하므로 초기 응고 온도(TC)에 따른 실리콘 조성 비율을 나타내는 선행추정 곡선과 비교함으로써 합금에 포함된 실리콘 양의 분석은 쉽게 할 수 있다.

그러나, 유감스럽게도 실리콘의 초정결정의 크기가 초기 응고 온도(TC)에 영향을 미친다. 실제로 초정결정 크기가 커지면 초기 응고 온도(TC)는 낮아진다.

위에서 지적한 바와같이, 공업용 합금의 정련정도는 상당히 변할 수 있으며, 마찬가지로 정련제 첨가로 인한 희석으로 인해 실리콘 조성비율도 변하게 된다. 그래서, 분석중에 초기 응고 온도(TC)를 알아도 실리콘의 조성비율을 정확히 결정할 수 없는데, 이것은 상당부분의 실리콘과 큰 결정이 조합하고 일부분의 실리콘과 작은 결정이 조합함으로써 온도가 결정되기 때문이다.

이같은 이유때문에 본 출원인은 실리콘의 양을 정확히 결정하며 그와 동시에 분석하고자하는 합금의 정련정도를 확실히 하기 위해서 결정크기가 초기 응고 온도(TC)에 영향을 미치지 않는 방법을 개발하였다.

본 발명의 방법을 수행하기 위한 수단은 종래 기술에서 설명한 것과 동일한 도가니를 포함하고 있으나, 적어도 그것의 측벽이 내측에 적어도 부분적으로 정련제의 막으로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 출원인은 상기 도가니를 사용함으로써, 분석하고자 하는 합금이 상기 도가니에 가득찼을 때, 결정의 크기가 전혀 영향을 미치지 않으며 측정된 온도 TC가 문제의 합금의 실리콘 함유량에만 의존하므로 합금의 완전한 정련을 수행할 수 있음을 알아냈다.

막에 의해 도가니 벽이 완전히 피복되었을 때, 0.1mm 내지 0.01mm의 얇은 두께는 정련효과를 얻기에 적합하지 않으므로 더 두꺼운 두께가 필요하다.

부분적으로 벽이 피복되는 경우에는, 막의 두께는 연속적인 막에 포함되 있는 것과 똑같은 양의 정련제를 제공할 수 있도록 두꺼워야 한다.

그러나, 피복 효과는 사용되는 정련제에 따라서 커질 수도 있고 작아질 수도 있다. 그래서 적인이 본 발명에 가장 적당한 정련제로 판명되었으며, 특히 크기가 100μm 이하인 과립형태일 때 적당하다. 쉽게 발화하고 생산 작업환경이 조악하기 때문에 공업적으로는 이용될 수 없는 상기 정련제는 적은 양을 사용함으로써 도가니에 특별한 위험없이 쉽게 사용할 수 있다.

도가니 벽에 완전히 부착된 균일 막을 형성시키기 위해서, 적인을 500g/ℓ분량의 알루미늄 디포스페이트 수용액과 같은 결합제와 혼합하여 적인대 결합제의 중량비가 1:4 내지 1:1이 되도록 하고, 100℃ 내지 150℃의 온도에서 건조시킨 후 적당한 도막을 형성하도록 도가니의 벽을 피복할 수 있는 반액체 상태의 물질로 만드는 것이 바람직하다.

따라서 이와같은 도가니를 사용하여 실리콘 함유량에만 영향을 받는 초기 응고 온도(TC)를 확실히 할 수 있으며 그로부터 동일 종류의 합금에 대한 이론적인 TC(℃)(적당하다면 실리콘과 기타 합금 원소의 %) 곡선에 의해 주어지는 초기 응고 온도(TC)를 비교함으로써 상기 합금중의 실리콘 함량을 정확히 추정할 수 있다. 상기 합금중의 실리콘 추정량은 알루미늄―실리콘 모합금을 첨가함으로써 주물래이들에서 수정할 수 있다.

매우 빠르고 단순한 상기 방법은 중성자 활성화와 같은 복잡한 실리콘 양측정방법을 대체할 수 있다.

또한 상기 도가니는 주물전에 합금조의 정련정도를 확실히 할 수 있게 한다.

실제로, 이같은 목적을 위해 합금조에서 샘플을 추출하여 본 발명의 도가니와 종래의 피복되지 않은 도가니에서의 초기 응고 온도(TC)를 측정하여 양쪽의 온도를 비교해볼 필요가 있다. 측정된 두 온도가 똑같다면, 합금조는 완전히 정련되어 주물작업을 할 수 있고 결정의 미세 정도와 결합된 최상의 특성을 갖고 있음을 확인해 주는 것이다.

반면에 종래의 도가니에서 측정한 온도(Tc1)이 본 발명의 도가니에서 측정한 온도(Tc2)보다 낮다면, 합금조의 정련이 잘 이루어지지 않은 것이기 때문에 정련제를 합금조에 첨가하여야 하며, 그 정련제의 첨가량은 측정된 온도 차이에 따라 달라져야 한다.

다음은 실시예에 의거하여 본 발명의 이용방법을 설명한다.

실리콘 중량이 17%, 구리중량이 4%로 구성된 과공정 알루미늄―실리콘 합금을 2톤의 래이들에서 주물전에 샘플을 추출하여 종래의 도가니와 측벽이 두께가 0.05mm인 막으로 피복된 도가니에서 열적분석을 수행하였으며, 상기 막은 Al₂(HPO₄)₃가 500g/ℓ 포함되 있는 용액 70g에 대해서 입도가 20 내지 90μm인 적인 30g으로 구성된 것이었다.

그 측정온도는 각각 다음과 같다.

Tc1=607℃ Tc2=640℃

초기 응고 온도 Tc2로부터 합금의 실리콘 함량이 17%임을 추정할 수 있고, 온도차 즉 Tc2―Tc1로부터 정련효과가 완전하지 않았음을 추정할 수 있다. 인의 중량이 7%인 큐프로―인 2.5kg을 합금조에 첨가한 후, 열분석을 되풀이 하여 Tc2보다 낮은 초기 응고 값 Tc'2=620℃를 얻어 내었는 바 이것은 합금조가 정련제에 의해 의석되었음을 나타내는 것이며, 또한 새로운 초기 응고 온도 Tc'1이 Tc'2와 같게되었는 바, 이것은 합금조의 정련이 완벽하게 되었음을 나타내는 것이다.

본 발명은 과공정 알루미늄 실리콘 합금의 정련정도 및 실리콘 함량을 동시에 측정하는데 이용된다.

Claims (8)

1. 알루미늄 합금의 열분석용 도가니에 있어서, 상기 도가니의 적어도 측벽의 그 내측이 적어도 부분적으로 정련제 막에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니.
2. 제1항에 있어서, 상기 정련제 막이 벽을 완전히 피복하고 있으며 그 막 두께는 0.01 내지 0.1mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니.
3. 제1항에 있어서, 상기 정련제는 적인임을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니.
4. 제3항에 있어서, 상기 적인은 입도가 100μm 이하인 분말형태임을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니.
5. 제3항에 있어서, 상기 적인은 알루미늄 디포스페이트를 500g/ℓ 포함하는 용액에 의해서 측벽에 결합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 적인대 결합제의 중량비는 1:4 내지 1:1 임을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 열분석용 도가니.
7. 제1항의 도가니에서 합금의 초기 응고 온도를 측정하고 그 온도를 동일 종류의 합금에 대해서 실리콘 함량에 따라 초기 응고 온도를 구하는 이론적 곡선으로부터 추정한 온도와 비교하는 것을 특징으로 하는 과공정 알루미늄 합금의 실리콘 함유량 측정을 위한 제1항의 도가니 이용 방법.
8. 피막이 없는 도가니와 제1항의 도가니에서의 합금의 초기 응고 온도를 측정하고, 이들을 비교하는 것을 특징으로 하는 알루미늄―실리콘 과공정합금의 정련도 측정을 위한 제1항의 도가니 이용 방법.