KR930001950B1

KR930001950B1 - 회전소재용 알루미늄 합금

Info

Publication number: KR930001950B1
Application number: KR1019900005381A
Authority: KR
Inventors: 배형균
Original assignee: 주식회사 금성사; 이헌조
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1993-03-20
Also published as: KR910018567A

Abstract

내용 없음.

Description

회전소재용 알루미늄 합금

본 발명은 브이 씨 알(Video Cassette tape Recorder) 및 디에이티(Digital Audio tape recorder)의 회전 헤드드럼(Head Drum)용 알루미늄 합금에 관한 것으로, 특히 내마모성, 내식성 테이프 주행성 및 절삭성이 우수하게 되는 회전소재용 알루미늄 합금에 관한 것이다.

종래 회전 헤드드럼용 알루미늄 합금에 요구되는 특성은 다음과 같다.

1) 비자성체일 것,

2) 경량일 것,

3) 테이프 주핼성이 좋을 것,

4) 테이프에 의한 헤드드럼의 마모가 적을 것,

5) 내식성이 좋을 것,

6) 절삭성이 좋고 절삭면의 상태가 좋을 것,

종래에는 헤드드럼용 소재로서 AC5A 주물재나 2218 단조재가 사용되었으나, 이들은 다음과 같은 문제점이 있었다.

1) 미소산화물, 조대한 공정화합물 때문에 최종정밀절삭 가공시 표면 결함이 많고 이들 결함부에 자기테이프의 자성분이 누적되어 영상을 어지럽히게 된다.

2) 단조시, 공정화합물이나 금속간 화합물이 조대해서 내마모성이 나쁘다.

3) 10∼30㎛정도의 공정화합물 입자가 20㎛정도의 입자간격으로 분산되기 때문에 테이프와 회전부품간의 마찰이 커져서 테이프의 주행성이 좋지 않다.

4) 절삭성이 나쁘고 정밀 절삭가공후 표면상태가 나쁘다.

5) 가격이 높다.

이와같은 문제점을 해결하기 위하여 2000계 알루미늄 합금인 2218 단조재가 개발되어 실용화되고 있지만 브이 씨 알의 성능이 향상되고 디에이티가 급속테이프를 사용함에 따라 요구되는 높은 내마모성을 만족시켜 주지 못하는 실정이다.

다음은 사용되고 있는 합금의 예를 보인 것이다.

[AHS-T6 합금의 조성표]

[2218 합금(VHS 헤드드럼)의 조성표]

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로 AC5A 주물계에서의 결함이 없고, 2218 단조재 보다 경도, 내마모성 등이 우수한 알루미늄 합금재로서 특히 브이 씨 알 및 디에이티의 회전부품에 적합한 회전소재용 알루미늄 합금을 제공하려는 것이다.

본 발명에 의한 합금의 주성분과 함량(중량%)은 Si : 8-10, Cu : 1.5-2.5, Mg : 0.15-1, Mn : 0.4-1.5, Zn : 0.02-1, Pb : 0.15-1, Sn : 0.15-1, Cd : 0.05-0.3이고, 나머지는 Al과 불순물로 구성된다.

불순물은 Fe, Cr, Ti등으로서 그 함량은 합해서 0.2이하이다.

상기한 바와같은 본 발명의 합금에 첨가되는 각 성분의 첨가 의의는 다음과 같다.

Si : 경도와 내마모성을 향상시키지만 상한치(10wt%)이상 첨가시에는 절삭성이 저하된다.

Cu : Mg와 공존하여 합금에 시효강화성(Age-Hardening)을 부여하여 경도와 내마모성을 향상시키지만, 상한치를 넘어서는 내식성이 저하된다.

Mg : Si나 Zn과 공존하여 합금에 시효경과성을 부여하고, 경도나 내마모성을 향상시키지만 상한치를 넘어서는 열간가공(Hot Working)성이나 냉각단조(Cold Forging)성이 저하된다.

Zn : Mg와 공존하여 합금에 시료경화성을 부여하고 경도나 내마모성의 향상에 기여하지만 상한치를 넘어서면 내식성이 저하된다.

Mn : 미세한 금속간화합물을 형성하여 조직의 미세화와 내마모성을 향상시키지만 상한치를 넘어서면 거대한 금속간 화합물이 형성되어 좋지 않다.

Pb, Sn : 이들은 서로 공존하여 절삭성을 개량하는 효과가 있지만 상한치를 넘어서면 열간가공성이나 냉간가공성이 저하된다.

Cd : 합금에 시효강화 속도를 증가시키고 경도를 증가시키며 Al-Cu-Zn합금시 문제가 되는 부식을 억제하는 역활을 한다.

본 발명에 따른 합금의 제조공정은 용탕처리, 균질화처리, 압출가공, 단조가공, 열처리 및 절삭가공순으로 행하여진다.

상기 용탕 처리공정에서는 Al합금의 용해 후 주조시 용탕을 필터(Filter)처리하여 미소산화물을 제거하게 된다.

상기 균질화 처리공정에서는 주괴조직을 균질화시키기 위하여 주괴를 가열하며, 가열조건은 400∼480℃×2∼40시간이다.

상기 압출 가공공정에서는 주괴를 350∼480℃에서 75%이상의 가공도(단면감소율)로서 열간압출 가공한다. 상기 단조 가공공정에서는 압출재를 실린더 형상으로 가공한다.

상기 열처리 공정에서는 소입(Quenching), 소려(Tempering)처리한다. 그리고 상기 고정을 거친 소재를 절삭가공하여 브이 씨 알이나 디에이티용 헤드드럼을 제작한다.

상술한 공정에서 알루미늄 합금소재를 제조할 때는 Al-Si, Al-Cu, Al-Mg등의 합금을 미리 만들고 그들을 배합하여 각 성분의 조성비를 조절한 후 나머지 성분을 첨가하게 되는바, 먼저 Al과 Si를 섞어 Si가 약 10wt%인 Al-Si모합금을 제조하고 마찬가지로 융점이 높은 Cu, Mn성분으로 Al-Cu, Al-Mn모합금을 만든다.

본 발명에 적합한 합금을 만들기 위하여, Al-Si, Al-Cu, Al-Mn을 중량비로 Al : 80, Si : 10, Cu : 1.5∼2.5, Mn : 0.4∼1.5가 되도록 섞어 만든 후 나머지 합금원소(Zn, Mg, Pb, Sn, Cd)를 용탕속에 원하는 양만큼 넣는다.

이때 휘발(Volatile)하기 쉬운 성분인 Mg는 플런저(Plunger)에 담아 용탕바닥에 집어 넣어 휘발하는 양을 줄인다.

이와같이 하여 제조된 용탕은 세라믹 폼 필터(Sedex)로 필터 처리하여 불순물을 제거한 후 상기한 바와 같이, 주괴를 형성하고, 균질화 처리, 압출가공, 단조가공, 열처리 및 절삭가공을 순차적으로 행하게 된다.

이하에서는 본 발명을 실시예를 종래의 합금과 비교하여 설명한다.

[실시예]

[조성표] (단위 : wt%)

상기 표의 시험재는 각 성분을 배합하여 용해하고 용탕을 필터 처리하여 8"ø의 환봉으로 주조하고, 470℃에서 24시간동안 균질화 처리한후, 450℃에서 압출하여 65㎜ø로 만들고 냉간단조를 거쳐 500℃에서 1시간 가열 후 수냉하고, 170℃에서 8시간 동안 유지하는 T₆열처리를 행하여 제조하였다.

다음 표는 상술한 실시예에서 제조된 시험재의 제특성을 상술한 종래의 합금(AC5A, 2218)과 비교하여 나타낸 것이다.

[특성 비교표]

상기 표에서 마모량^*은 산화철계 자기테이프로 4,000시간 주행시킨 후의 마모량을 측정한 것이며, 실린더 지름은 60㎜ø, 회전수는 2,000/분이다.

절삭성^**은 절삭후 절분 1g당 절분의 수를 표시한 것이고, 절삭조건은 회전수 2,000rpm, 총절삭 깊이 0.2㎜, 이송속도 0.05∼0.1㎜/rev이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 회전소재용 알루미늄 합금은 종래의 합금(AC5A, 2218)에 비하여 내마모성이 우수하여 테이프에 의한 헤드드럼의 마모가 적다. 또한, Pb, Sn의 첨가에 의하여 절삭시 절삭공구의 마모가 적고, Cd첨가에 의하여 Cu, Zn첨가시 우려되는 부식 문제를 줄여서 내식성이 향상된다.

Claims

중량비로 Si : 8∼10, Cu : 1.5∼2.5, Mg : 0.8∼2.0, Mn : 0.4∼1.5, Zn : 0.02∼1, Pb : 0.15∼1, Sn : 0.15∼1, Cd : 0.05∼0.3, Fe, Cr, Ti : 각 0.2이하와, Al로 구성되어 내마모성, 내식성 및 절삭성을 가지는 회전소재용 알루미늄 합금.