KR950004230B1 - Method of manufacturing aluminium composite materials - Google Patents
Method of manufacturing aluminium composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- KR950004230B1 KR950004230B1 KR1019920025739A KR920025739A KR950004230B1 KR 950004230 B1 KR950004230 B1 KR 950004230B1 KR 1019920025739 A KR1019920025739 A KR 1019920025739A KR 920025739 A KR920025739 A KR 920025739A KR 950004230 B1 KR950004230 B1 KR 950004230B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal
- preform
- aluminum
- composite material
- organic binder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
제1도는 금속이 피복된 알루미늄 단섬유의 온도에 따른 자화특성변화를 나타내는 그래프.1 is a graph showing the change in magnetization characteristics with temperature of metal-coated aluminum short fibers.
제2도는 피복용 졸 용액의 점도에 따른 최종 코발트 피복층의 주사현미경사진.2 is a scanning micrograph of the final cobalt coating layer according to the viscosity of the coating sol solution.
제3도는 종래방법 및 본 발명에 의해 제조된 알루미늄 복합재료의 미세조직사진.3 is a microstructure photograph of the aluminum composite material prepared by the conventional method and the present invention.
본 발명은 항공기 동체 및 자동차부품 등에 사용되는 알루미늄 복합재료를 가압주조법에 의하여 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 금속이 피복된 알루미나 단섬유를 이용하여 가압주조법에 의해 알루미늄 복합재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum composite material used for aircraft fuselage and automobile parts by a pressure casting method, and more specifically, to produce an aluminum composite material by a pressure casting method using alumina short fibers coated with metal. It is about how to.
금속복합재료는 비교적 낮은 인장강도와 낮은 탄성율을 갖는 경량인 금속기지에 높은 강도와 높은 탄성율의 세라믹 강화재를 사용하므로써 고온경량 구조재로써 주목을 받고 있다. 또한 특별한 용도의 강화재를 첨가함에 따라 기계적 특성이외에 열전도도, 전기전도도, 내식성 등의 요구하는 물리적, 화학적 성질을 얻을 수도 있다.Metal composite materials have attracted attention as high temperature and light weight structural materials by using ceramic reinforcement materials of high strength and high modulus in lightweight metal bases having relatively low tensile strength and low modulus. In addition to the addition of a special purpose reinforcing material, in addition to the mechanical properties, it is also possible to obtain the required physical and chemical properties such as thermal conductivity, electrical conductivity, corrosion resistance.
금속복합재료에 사용되는 강화재는 기지금속보다 강한 섬유나 입자상 그리고 휘스커이며, 그 첨가량에 따라 재료의 물성이 크게 변화한다. 금속복합재료는 1차적으로 분말야금(P/M), 가압주조법, 콤포캐스팅(compo casting)에 의해 제조되며, 필요에 따라 2차 가공인 압출(extmsion), 냉간압연(cold-rolling) 및 드로잉(drawing) 등을 행한다.Reinforcing materials used in metal composite materials are fibers, particles, and whiskers stronger than the base metal, and the physical properties of the material change greatly depending on the amount of the reinforcing material. Metal composites are primarily manufactured by powder metallurgy (P / M), pressure casting, or compo casting, and, as necessary, secondary processing, extrusion, cold-rolling and drawing. (drawing) and the like.
상기 가압주조법(통상, "용탕단조법"이라 함)은 액상성형법의 하나로서, 용융상태 혹은 고액공존상태에 있는 금속에 기계적으로 30∼150MPa 정도의 높은 압력을 가하여, 그 상태에서 응고시키는 방법이며, 특히 Al계 합금의 주조에 널리 응용되고 있다. 또한, 이 방법은 기지금속용탕과 강화재간의 젓음성이 좋지않은 경우에도 기계적인 가압력에 의해 복합화가 가능하며, 복합화에 요구되는 시간이 짧고, 우수한 물성을 나타내는 금속복합재료를 제조할 수 있는 방법인데, 이 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.The pressure casting method (commonly referred to as "melt forging method") is a liquid-forming method, which is a method of solidifying in such a state by applying a high pressure of about 30 to 150 MPa mechanically to a metal in a molten state or a solid-liquid coexistence state. In particular, it is widely applied to the casting of Al-based alloys. In addition, this method can be compounded by mechanical pressing force even if the stir between the molten base metal and the reinforcing material is not good, and it is possible to produce a metal composite material having a short time required for compounding and exhibiting excellent physical properties. This method is described as follows.
우선, 세라믹 단섬유 등의 강화재를 용매와 바인더를 첨가한 용액에 혼합하여 원하는 형태의 틀에 충진한후, 용매를 추출제거하여 예비성형체를 제조한다. 이와같이 제고된 예비성형체를 용탕단조장치의 금형에 장입한 후 소정의 온도로 가열 유지하며, 이어서 Al용탕을 주입하고 적정 압력으로 가압하면 예비성형체의 기공에 용탕이 침투되어 복합재료가 제조된다.First, a reinforcing material such as ceramic short fibers is mixed with a solution to which a solvent and a binder are added and filled into a mold of a desired form, and then a solvent is extracted to prepare a preform. The preform thus prepared is charged into a mold of a molten metal forging apparatus and then heated and maintained at a predetermined temperature. Then, when molten Al is injected and pressurized at an appropriate pressure, the molten metal penetrates into the pores of the preform to produce a composite material.
그러나, 가압주조압에서는 균일한 분포를 갖는 예비성형체의 제소와 강화재 부피분율제어가 어려우며, 고온의 제조온도로 인한 계면성질의 저하 및 높은 가압력으로 인한 섬유의 손상 등을 일으키는 문제점이 있다.However, in the pressure casting pressure, it is difficult to control the preform having a uniform distribution and to control the volume fraction of the reinforcing material, and there is a problem of deteriorating the interfacial property due to the high production temperature and damaging the fiber due to the high pressing force.
이에 본 발명자는 균일한 분포의 예비성형체를 제조하기 위한 수단으로, 진공흡입구가 설치된 예비성형체 제조장치에 역사다리을 원통형태의 압력조절 부제를 설치하여 용매를 균일하게 침출시켜 강화재의 분포를 균일하게 제어하는 방법을 제안하여 특허출헌한 바 있다 (대한민국 특허출원 제91-18624호) 또한, 제조공정조건에 변형을 주어 가압주조법의 장점을 유지하면서 계면성질을 향상시키는 방법으로, 금형온도와 예비성형체 온도를 달리하여 즉, 금형온도를 250∼3001˚C의 낮은 온도로 유지하고, 금형에 장입전, 예비성형체온도를 ＜기지금속의 용융점 -50˚C＞ 내지 ＜기지금속의 용융점＞ 범위내로 예열시킨 후 금형에 장입하여복합재료를 제조하는 방법을 제안하여 특허출원한 바 있다. 대한민국 특허출원 제91-22406호)The present inventors, as a means for producing a preform having a uniform distribution, by installing a pressure regulating sub-cylindrical of the inverted leg in the preform manufacturing apparatus equipped with a vacuum suction port to uniformly leach the solvent to uniformly control the distribution of the reinforcing material (Korean Patent Application No. 91-18624). A method for improving the interfacial properties while maintaining the advantages of the pressure casting method by modifying the manufacturing process conditions, and the mold temperature and the preform temperature. In other words, the mold temperature was maintained at a low temperature of 250 to 3001 ° C., and the preform temperature was preheated in the range of <melting point of base metal -50 ° C> to <melting point of base metal> before charging the mold. It was then applied for a method of manufacturing a composite material by charging in a mold and has applied for a patent. Republic of Korea Patent Application No. 91-22406
또한, 금속아세테이트의 가수분해를 이용하여 세라믹 강화재에 금속산화물을 피복시킨 후 환원하여 원하는 금속을 피복시키므로써, 금속복합재료의 물성을 결정하는 중요한 요소인 강화재와 기지금속간의 젖음성과 계면성질을 향상시키는 방법을 제안하여 특허출원한 바 있다.(대한민국 특허출원 제91-25142호)In addition, by coating metal oxide on the ceramic reinforcing material by using hydrolysis of metal acetate and then reducing and coating the desired metal, wetting and interfacial properties between the reinforcing material and the base metal, which are important factors for determining the physical properties of the metal composite material, are improved. He proposed a method to make a patent and filed a patent. (Korean Patent Application No. 91-25142)
그러나, 상기 특허출원 제91-25142호의 경우에는 강화재의 피복층이 부분적으로 피복되지 않은 곳, 모단입자, 그리고 피복입자의 크기 차이 등에 의해 불균일한 조직을 가질수 있다는 단점이 있다.However, in the case of the patent application No. 91-25142, there is a disadvantage in that the coating layer of the reinforcing material may have a non-uniform structure due to the place where the coating layer of the reinforcing material is not partially covered, the parent particles, and the size difference of the coating particles.
한편, 예비성형체는 통상 무기 또는 유기바인더를 사용하여 원하는 형태와 강도를 갖도록 제조된다.On the other hand, the preform is usually prepared to have the desired shape and strength using an inorganic or organic binder.
그러나, 무기바인더를 사용하는 경우에는 예비성현체 제조후 무기물의 잔류로 인해 소량을 첨가하여야 하기 때문에 부피분율의 제어기 어렵다는 단점이 있는데, 상기한 특허출원 제91-18264호의 경우도 Al2O3단섬유의 경우 15% 이하의 부분율을 얻을 수 없다.However, in the case of using an inorganic binder, the preliminary sages body because the required addition of a small amount due to the inorganic residue after manufacturing there is a drawback of difficult control the volume fraction, when the above-mentioned Patent Application 91-18264 arc also Al 2 O 3 dan For fibers, no fraction below 15% can be obtained.
또한, 유기바인더를 사용하는 경우에는 바인더의 완전한 제거로 인해 낮은 부피분율을 얻을 수 있으나, 이를 위해서는 고온(10O˚C 이상)에서 착화시켜야하므로, 금속피복된 강화재를 이상할 경우 피복층의 두께가 수백mm에 불과하여 고온에서 대부분이 산화되는데, 이를 제1도를 통해 설명하면 다음과 같다.In addition, when the organic binder is used, a low volume fraction can be obtained due to the complete removal of the binder. However, this requires complexing at a high temperature (10O˚C or more). Most of them are oxidized at a high temperature of only mm, which is explained with reference to FIG.
제1는 Co, Ni 피복된 알루미늄(Al2O3) 단섬유의 온도에 따른 지력특성(대기중에서)을 나타낸 것으로서, 강자성인 Co, Ni이 300˚C 이상이 되면 급격히 자력이 떨어짐을 알 수 있다. 이와같은 현상은 금속피복층이 산화되었기 때문으로, 이로 인하여 기지금속과 강화재간의 젖음성 향상을 기대할 수 없다.The first is to show the strength characteristics (in air) according to the temperature of Co, Ni coated aluminum (Al 2 O 3 ) short fibers, it can be seen that the magnetic force drops sharply when the ferromagnetic Co, Ni is more than 300˚C have. This phenomenon is because the metal coating layer is oxidized, and therefore, it is not expected to improve the wettability between the base metal and the reinforcing material.
또한, 유기바인더의 사용시 바인더의 제거로 인해 예비성형체가 강모를 잃게 되어 가압주조시 형태의 변화와 부피분율의 변화가 일어난다.In addition, when the organic binder is used, the preform loses bristles due to the removal of the binder, resulting in a change in form and volume fraction during press casting.
한편, 가압주조 과정에서도 예비성형체를 300˚C 이상에서 예열하면 피복층이 산화되어 피복목적중의 하나인 젖음성 향상을 기대하기 어렵다.On the other hand, even in the pressure casting process, if the preform is preheated at 300 ° C or more, the coating layer is oxidized, so that it is difficult to expect the improvement of wettability, which is one of the coating purposes.
본 발명은 상기한 제반문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 알루미늄 단섬유에 균일한 입자의 금속피복층을 형성하고, 이 피복층의 손상이 없고, 기지금속에 내한 알루미늄 단섬유의 부피분율제어가 가능한 알루미늄 복합재료의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and to form a metal coating layer of uniform particles in the aluminum short fibers, without damaging the coating layer, aluminum capable of controlling the volume fraction of the aluminum short fibers in the base metal To provide a method for producing a composite material, the purpose is.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.
본 발명은 강화재료서 알루미늄 단섬유를 사용하여 가압주조법에 의해 알루미늄 복합재료를 제조하는 방법에 있어서, 피복용 금속아세테이트를 용매에 용해시킨 용액을 탈이온수와 산을 첨가, 교반하여 금속산화물 졸 용액을 제조한 다음, 강화재인 알루미늄 단섬유를 상기 용액에 침적, 건조시켜 강화재에 금속산화물을 피복시킨 후, 환원성 분위기의 노에 장입하여 상기 금속산화물을 금속으로 환원하므로서 알루미늄 단섬유에 금속을 피복시키는 단계; 유기바인더 및 무기바인더가 용해된 용액에 상기와 같이 금속이 피복된 알루미나 단섬유를 균일하게 분산시긴 후 이 분산액을 예비성형체 제조장치에 장입, 침출시켜 예비성형체를 제조하는 단계; 상기와 같이 제조된 예비성형체를 가열하여 유기바인더를 제거하는 단계; 및 상기와 같이 제조된 예비성형체를 300˚C 이하로 가열하여 금형에 장입한 후 용융된 알루미늄 합금을 상기 금형에 주탕하여 가압하므로서 복합화하는 단계를 포함하여 알루미늄 복합재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an aluminum composite material by press casting method using a short aluminum fiber as a reinforcing material, a metal oxide sol solution by adding and stirring deionized water and acid to a solution in which the coating metal acetate is dissolved in a solvent After preparing, the aluminum short fiber as a reinforcing material was deposited in the solution and dried to coat the metal oxide in the reinforcing material, and then charged in a furnace in a reducing atmosphere to reduce the metal oxide to the metal to coat the metal with the short aluminum fiber. step; Preparing a preform by uniformly dispersing the metal-coated alumina short fibers in a solution in which an organic binder and an inorganic binder are dissolved, and then discharging the dispersion into a preform manufacturing apparatus; Heating the preform manufactured as described above to remove the organic binder; And it relates to a method for manufacturing an aluminum composite material comprising the step of heating the preform prepared as described above to 300 ° C or less and charged into the mold and then by pouring molten aluminum alloy in the mold and pressurized.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(알루미늄 단섬유에 금속을 피복하는 단계)(Step of coating metal on short aluminum fiber)
알루미늄 단섭유에 금속을 피복하는 긍정은 금속아세테이트를 용매에 용해시킨 용액을 탈이온수와 산을 첨가하여 교반한 후 금속산화물 졸 용액을 제조하는 과정, 알루미늄 단섬유를 상기 솔 용액에 침적, 건소시켜 강화재에 금속산화물을 피복시키는 과정, 및 환원성 분위기의 노에서 금속으로 환원하는 과정을 포함한다.The affirmation of coating the metal with aluminum single layer oil is a process of preparing a metal oxide sol solution by stirring a solution of a metal acetate dissolved in a solvent by adding deionized water and an acid, and dipping and drying the short aluminum fiber in the sol solution. Coating a metal oxide on the reinforcing material; and reducing the metal oxide in a furnace in a reducing atmosphere.
피복용액의 점도가 증가함에 따라 피복층의 두께가 증가하고 상당한 표면굴곡이 발생하며, 각이진 입자로 구성되어지는데, 이는 점도가 증가함에 따라 가열시 피복층의 수축이 크게 일어나게 되기 때문으로 여겨진다.As the viscosity of the coating solution increases, the thickness of the coating layer increases and significant surface bending occurs, and it is composed of angular particles, which is considered to be due to the large shrinkage of the coating layer upon heating as the viscosity increases.
또한, 피복횟수가 증가함에 따라 입자의 크기는 변화되지 않지만, 표면굴곡이 증가하게 된다.In addition, as the number of coatings increases, the size of the particles does not change, but surface curvature increases.
따라서, 본 발명에 있어서, 금속아세테이트 졸 용액의 바람직한 점도는 2∼5cps 보다 바람직하게는 2cps이고, 그리고 바람직한 피복횟수는 1회이며, 이러한 조건으로 피복처리하는 경우 피복된 입자가 보다 각이 없고, 보다 균일한 크기를 갖는 피복층이 제조된다.Therefore, in the present invention, the preferred viscosity of the metal acetate sol solution is more preferably 2 cps than 2 to 5 cps, and the preferred number of coatings is one time. A coating layer having a more uniform size is produced.
상기 졸 용액의 형성시 금속아세테이트에 대해 1.5∼2.0mole비의 질산(HNO3)을 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의해 알루미늄 탄성유에 피복되는 금속으로는 천이금속을 들 수 있는데, 보다 바람직하게는 Co, Ni 및 Cr 등을 들 수 있다.In forming the sol solution, it is preferable to add 1.5 to 2.0 mole ratio of nitric acid (HNO 3 ) to the metal acetate. Transition metals are mentioned as a metal coat | covered by aluminum elastic oil by this invention, More preferably, Co, Ni, Cr, etc. are mentioned.
(예비성형체 제조단계)(Preform Manufacturing Step)
예비성형체는 강화재의 집합체로세, 통상, 바인더가 함유된 뭍 또는 유기용매에 강화재를 분산시킨 후 분산액을 예비성형체 제조장치에 주입하여 강제적인 방법으로 용매를 제거하여 소정의 밀도가 되게 한 후 건조시키는 방법으로 제조된다.The preform is a collection of reinforcing materials. In general, after dispersing the reinforcing material in a binder or organic solvent containing binder, the dispersion is injected into the preform manufacturing apparatus to remove the solvent by a forcible method to a predetermined density, and then dried. It is prepared by the method.
본 발명에서는 무기바인더와 유기바인더를 동시에 첨가하며, 각 바인더의 성질을 이용하는 것을 필수요건으로 하고 있다.In the present invention, an inorganic binder and an organic binder are added at the same time, and it is essential to use the properties of each binder.
상기 무기바인더는 복합화가 끝날때까지 예비성형체가 일정 부피분율과 형태를 유지하도록 예비성형체에 강도를 부여하는 역활을 하게되고, 상기 유기바인더는 예비성형체내의 기공을 조절하는 역활을 하게 된다.The inorganic binder serves to impart strength to the preform so that the preform maintains a constant volume fraction and shape until the end of the compounding, and the organic binder plays a role of controlling pores in the preform.
상기 유기바인더로는 예비성형체 제조후에 낮은 온도에서 휘발제거되어 예비성형체내에 기공을 형성할 수 있는 것이면 어느 것이나 가농한데, 바람직하게는, 나프탈렌이나 캄펜 등을 들 수 있다. 그리고, 그 사용량은 상기 알루미늄 단섬유에 대한 목적하는 예비성형체의 부피분율, 바람직하게는 5.0∼50.0%의 부피분율에 근거하여 결정된다.As the organic binder, any one may be concentrated as long as it can volatilize at a low temperature after preparation of the preform to form pores in the preform, and preferably naphthalene or camphor. The amount used is determined on the basis of the volume fraction of the desired preform relative to the short aluminum fiber, preferably a volume fraction of 5.0 to 50.0%.
상기 유기바인더의 크기는 100∼200μm 정도가 바람직한데, 그 이유는 이 범위를 벗어나는 경우 예비성형체내에서 강화재의 고른 분포를 얻기 어렵기 때문이다.The size of the organic binder is preferably about 100 ~ 200μm, because it is difficult to obtain an even distribution of the reinforcing material in the preform when out of this range.
예비성형체를 제조하기 위해서는 먼저, 유기바인더와 금속피복된 알루미늄 탄섬유를 소정 부피분율에 맞게 그 양을 측정하여 용매에 분산시켜 분산용액을 제조한다.In order to prepare the preform, first, the organic binder and the metal-coated aluminum carbon fiber are measured in accordance with a predetermined volume fraction and dispersed in a solvent to prepare a dispersion solution.
이때, 용매는 유기바인더를 용해시키지 않으면서, 균일한 혼합물을 만들 수 있는 것이면 어느 것이나 가능한데, 바람직하게는 증류수와 알코올을 50 : 50으로 섞어 사용하는 것이다.At this time, the solvent may be any solvent as long as it can form a uniform mixture without dissolving the organic binder. Preferably, a mixture of distilled water and alcohol is used at 50:50.
상기 분산용액에 무기바인더인 실리카 콜로이드를 알루미늄 단섬유량의 2.0∼4.0wt% 첨가하고 교반한다음, 예비성형체 제조장치에 장입하고, 진공펌프를 사용하여 용매를 침출시킴으로써 바인더와 금속피복된 알루미늄이 혼합된 예비성형체가 제조된다.To the dispersion solution, silica colloid, which is an inorganic binder, was added and stirred in an amount of 2.0 to 4.0 wt% of the short aluminum fiber, charged into a preform manufacturing apparatus, and leached a solvent using a vacuum pump to obtain a binder and metal-coated aluminum. Mixed preforms are prepared.
상기 무기바인더인 실리카의 첨가량이 2.0wt% 이하인 경우에는 예비성형체 제조후 취급시 파손됨 우려가 있으며, 4.0wt% 이상인 경우에는 견고한 예비성형체외 제조는 가능하지만, 복합재고 제조후에도 내부에 실리카 콜로이드가 상당량 존재하게 되어 인장강도 등의 물성에 악영향을 초래하게 되므로, 실리카의 첨가량은 2.0∼4.0wt%로 설정하는 것이 바람지하다.When the amount of the inorganic binder silica is 2.0 wt% or less, there is a risk of damage during handling after preparation of the preform, and when it is 4.0 wt% or more, it is possible to manufacture a rigid preform in vitro, but silica colloid may be formed inside the composite stock after preparation. Since the presence of a considerable amount will adversely affect the physical properties such as tensile strength, the addition amount of silica is preferably set to 2.0 to 4.0 wt%.
이때, 부피분율이 소정부피분율보다 낮다면 포레스를 이용, 기계적 방법으로 가압하여 소정부피분율과 일치되도록 할 수 있다.At this time, if the volume fraction is lower than the predetermined volume fraction, it may be pressurized by a mechanical method using a force to be consistent with the predetermined volume fraction.
(유기바인더 제거단계)(Organic binder removal step)
상기와 같이 제조된 예비성형체를 가열하여 나프탈렌이나 캄펜 등의 유기바인더를 제거하게 되는데, 이때 가열온도는 100˚C 정도가 바람직하다.The preform manufactured as described above is heated to remove organic binders such as naphthalene or camphor, and the heating temperature is preferably about 100 ° C.
이때, 금속피복된 알루미늄의 예비성형체는 피복층의 산화를 일으키지 않으며 실리카로 인해 단단해진다.At this time, the preform of the metal-clad aluminum does not cause oxidation of the coating layer and is hardened by silica.
(복합화단계)(Complex step)
상기 복합화단계는 금속피복된 알루미늄 예비성형체를 300˚C 이하로 가열하여 금형에 장입한 다음, A1합금을 용해한 기지금속을 금형내에 주탕하여 가압하면 예비성형체의 기공에 용탕이 침투, 응고하므로써 완료된다. 예비성형체를 300˚C 이상으로 가열하면 피복층의 산화가 일어나 바람직하지 앓기 때문에, 상기 성형체의 가열온도는 300˚C 이하로 설정하는 것이 바람직하다.The complexing step is completed by heating the metal-covered aluminum preform to 300 ° C or less, loading it into a mold, and then pouring and pressurizing the base metal dissolved in the A1 alloy into the mold to inject and solidify the molten metal into the pores of the preform. . When the preform is heated to 300 ° C. or higher, oxidation of the coating layer occurs, which is undesirable. Therefore, the heating temperature of the molded product is preferably set to 300 ° C. or lower.
일반적으로, 알루미늄 단섬유와 용탕 Al간의 젖음성도 그 접촉각이 90。이상으로 좋지 않으나, 본 발명에서의 알루미늄 단섬유에 금속(Co, Ni, Cr)을 미세하고 균일하게 피복하am로써 젖음성을 향상시킬 수 있고, 또한, 이를 이용한 복합재료 제조에서, 나프탈렌 또는 캄펜 등의 유기바인더를 사용함과 동시에 실리카 콜로이드를 바인더로 사용하여 예비성형체를 만든후 Al합금과 복합화함으로써 피복층의 산화를 방지할 수 있고 강화재의 부피분율을 자유롭게 조절할 수 있다. 또한 복합화 과정에서도 강화재와 Al용탕간의 젖음성 향상으로 낮은 가압력과 낮은 온도에서도 쉽게 복합화가 가능하게 된다.In general, the wettability between the short aluminum fiber and the molten Al is not good as the contact angle of 90 ° or more, but by improving the wettability by finely and uniformly coating metal (Co, Ni, Cr) on the short aluminum fiber of the present invention. In addition, in the manufacture of a composite material using the same, using an organic binder such as naphthalene or camphor, and using a silica colloid as a binder to make a preform and then composite with Al alloy to prevent oxidation of the coating layer and reinforcement material The volume fraction of can be adjusted freely. In addition, in the compounding process, the wettability between the reinforcing material and the molten Al is improved, so that the compounding can be easily performed at low pressure and low temperature.
상기와 같이 알루미늄 복합재료를 제조함으로써 기지금속에 대한 예비성형체의 부피분율을 5.0∼50.0%까지 제어가능하게 된다.By manufacturing the aluminum composite material as described above it is possible to control the volume fraction of the preform relative to the base metal to 5.0 to 50.0%.
상기한 알루미늄 복합재료에는 순수한 알루미늄 복합재료뿐만 아니라 알루미늄 합금 복합재료도 포함된다.The aluminum composite materials include not only pure aluminum composite materials but also aluminum alloy composite materials.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(실시예)(Example)
코발트 아세테이트와 에탄올을 섞어 만든 0.5M 용액과 증류수와 에탄올의 5M 수용액을 동일양을 섞어 아세테이트화합물과 증류수의 몰비가 1 : 10이 되게하여 60˚C의 중탕에서 계속 교반하여 가수분해가 진행되도록 하였다. 이때 코발트 아세테이트는 증류수와의 급속한 가수분해로 흰색의 미세한 침전물을 생성하였으며, 이로인해 용액의 겔화는 더이상 진행되지 않았다. 이를 방지하기 위해 질산을 질산/코발트 아세테이트의 몰비가 1.5∼2가 되게 첨가하였으며, 그 결과로 졸 용액의 투명도가 크게 증진되었다. 다음으로 용액을 가열, 교반하여 졸 용액의 점도를 2∼5cps로 변화시켰다. 이와같은 골 용액에 수산화나트륨(NaOH)으로 세척된 알루미늄 단섬유(지름 3μm, 가로 세로비 20∼30)을 주입한 후 초음파를 이용, 분산시킨다. 이어서 알루미늄 단섬유를 용매에서 걸러내어 80˚C 오븐에서 12시간 이상, 300˚C의 수소분위기 노에서 1시간 환원처리하여 순수한 코발트피복층을 형성시킨 다음, 피복용 졸 용액의 점도가 5cps[제2도(a)], 4cps[제2도(b)], 3cps[제2도(c)] 및 2cps[제2도(d)]인 경우에 대한 주사현미경사진을 관찰하고, 그 결과를 제2도에 나타내었다.0.5M solution made by mixing cobalt acetate and ethanol and 5M aqueous solution of distilled water and ethanol were mixed in the same amount so that the molar ratio of acetate compound and distilled water was 1: 10. . At this time, the cobalt acetate produced a fine white precipitate by rapid hydrolysis with distilled water, and the gelation of the solution did not proceed anymore. To prevent this, nitric acid was added so that the molar ratio of nitric acid / cobalt acetate was 1.5 to 2, and as a result, transparency of the sol solution was greatly enhanced. Next, the solution was heated and stirred to change the viscosity of the sol solution to 2 to 5 cps. Into this bone solution is injected aluminum short fibers (diameter 3μm, aspect ratio 20-30) washed with sodium hydroxide (NaOH) and then dispersed using ultrasonic waves. Subsequently, the short aluminum fibers were filtered out of a solvent and reduced in an 80 ° C. oven for 12 hours or more in a hydrogen atmosphere furnace at 300 ° C. for 1 hour to form a pure cobalt coating layer. Then, the coating sol solution had a viscosity of 5 cps [second (A)], 4 cps [FIG. 2 (b)], 3 cps [FIG. 2 (c)] and 2 cps [2 (d)]. It is shown in 2 degrees.
제2도에 나라난 바와같이, 점도가 증가함에 따라 피복층의 입자가 각이지고 불균일해지고, 피복충의 두께로 증가함을 암 수 있다, 특히, 졸 용액의 점도가 4cps 이상[제2도(a) 및 (b)]이 되면 피복충 입자의 큰 성장과 표면굴곡이 심하게 되어 복합재료에 하중이 가해질때 응력집중처로 작용하여 물성의 큰 감소를 초래할 수 있으므로, 보다 바람직한 피복층을 얻을수 있는 졸 용액의 정도는 2∼3cps임을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, it can be noted that as the viscosity increases, the particles of the coating layer become angled and uneven, and the thickness of the coating layer increases, in particular, the viscosity of the sol solution is 4 cps or more [FIG. ) And (b)] result in large growth and surface curvature of the coating particles, which can act as stress concentrations when a load is applied to the composite material, resulting in a large reduction in physical properties. It can be seen that the degree is 2-3 cps.
상기와 같이 제조한 강화재(졸 용액의 점도를 2cps로 하여 제조한 강화재)를 100∼200μm 크기의 나프탈렌과 실리카 콜로이드(섬유양의 3∼4wt%)가 포함된 용액(알코올 증류수의 비가 1.1임)에 균일하게 분산시킨 후, 분산액을 직경 80mm의 틀에 흡입, 여과하여 예비성형체를 제조하였다.A solution containing 100 to 200 μm of naphthalene and silica colloid (3 to 4 wt% of fiber content) of a reinforcing material prepared as described above (reinforcing material prepared by making the viscosity of the sol solution 2cps) (the ratio of alcohol distilled water is 1.1) After uniformly dispersing in, the dispersion was sucked into a mold having a diameter of 80 mm and filtered to prepare a preform.
상기와 같이 제조된 예비성형체를 100˚C로 유지된 오븐에서 24시간 동안 유지하여 유기바인더인 나프탈렌을 승화시켜 제거하였다.The preform prepared as described above was maintained in an oven maintained at 100 ° C. for 24 hours to remove the organic binder, naphthalene, by sublimation.
이때, 예비성형체는 실리카에 의해 견고하게 되었다.At this time, the preform was hardened by silica.
다음에, 상기와 같이 Co 피복된 알루미늄 단섬유의 예비성형체를 300˚C(Ar 분위기)에서 10분간 가열한후, 금형에 장입하여 Al합금용탕을 주입하고 50 및 75MPa의 압력으로 가압하여 알루미늄 복합재료를 제조한 다음, 조직사진을 관찰하고, 그 결과를 Co가 피복되지 않은 알루미늄 단섬유 복합재료에 대한 결과와 함께 제3도에 나타내었다.Next, the preform of the Co-coated aluminum short fibers as described above was heated for 10 minutes at 300 ° C. (Ar atmosphere), charged into a mold, injected with molten Al alloy, and pressed at a pressure of 50 and 75 MPa to form an aluminum composite. After the materials were prepared, the tissue photographs were observed and the results are shown in FIG. 3 with the results for Co-coated aluminum short fiber composites.
제3도에 나타난 바와같이, Co가 피복되지 않은 알루미늄 단섬유 강화복합재료의 경우에는 50MPa의 가압력에서는 조대한 기공이 관측되고[제3도(a)], 75MPa의 가압력에서는 기공이 관측되지 않음[제3도(b)]을 알 수 있는데, 이는 Co가 피복되지 않은 알루미늄 단섬유를 강화재료 사용하는 경우에는 가압력이 75Mpa 이상이 되어야만 기공의 형성을 억제할 수 있다는 것을 의미하는 것이다.As shown in Fig. 3, in the case of Co-coated aluminum short fiber reinforced composite material, coarse pores were observed at a pressing force of 50 MPa [Fig. 3 (a)], and no pores were observed at a pressing force of 75 MPa. It can be seen from FIG. 3 (b) that this means that when Co is coated with aluminum short fibers, the pressing force must be 75 Mpa or more to suppress the formation of pores.
반면에, Co가 피복된 알루미늄 단섬유 강화 복합재료의 경우[제3도(c)]에는 예비성형체 온도가 낮음에도 불구하고 50MPa의 가압력에서도 기공들이 없이 양호한 주조조직을 나타대고 있음을 알 수 있는데, 이는 Co 피복으로 인해 강화재와 Al용탕간의 젖음성이 개선되었기 때문이다.On the other hand, in the case of Co-coated aluminum short-fiber reinforced composite material [Fig. 3 (c)], even though the preform temperature is low, it can be seen that a good casting structure without pores is shown even at a pressing pressure of 50 MPa. This is because the wettability between the reinforcing material and the molten Al was improved due to the Co coating.
상술한 바와같이, 본 발명은 알루미늄 단섬유에 형성된 금속피복층을 초기 금속유기물의 졸 용액의 점도를 적절히 조절하므로써 양호한 피복층을 얻을 수 있으며, 유기 및 무기바인더를 적정량 첨가하여 예비성형체를 제조한 후 유기바인더를 휘발제거시키므로써, 강화재의 부피 분율제어와 함께 피복층의 산화를 방지할수 있을 뿐만 아니라 금속피복된 강화재를 사용하므로서 낮은 온도와 낮은 가압력하에서도 주조결함(기공)이 없는 양질의 알루미늄 복합재료를 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, a good coating layer can be obtained by appropriately adjusting the viscosity of the sol solution of the initial metal organic material in the metal coating layer formed on the short aluminum fiber, and by adding an appropriate amount of organic and inorganic binder to prepare a preform, By volatilizing the binder, it is possible to control the volume fraction of the reinforcing material, to prevent oxidation of the coating layer, and to use a metal-coated reinforcing material, so that a high quality aluminum composite material without casting defects (porosity) is produced even under low temperature and low pressure. There is an effect that can be produced.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920025739A KR950004230B1 (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Method of manufacturing aluminium composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920025739A KR950004230B1 (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Method of manufacturing aluminium composite materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR940013670A KR940013670A (en) | 1994-07-15 |
| KR950004230B1 true KR950004230B1 (en) | 1995-04-27 |
Family
ID=19346859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019920025739A KR950004230B1 (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Method of manufacturing aluminium composite materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR950004230B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030016696A (en) * | 2001-08-21 | 2003-03-03 | 현대자동차주식회사 | Manufacturing method of cylinder block for engine |
| KR100843747B1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-07-04 | 부산대학교 산학협력단 | The fabricating method of whisker preform for metal matrix composite |
-
1992
- 1992-12-28 KR KR1019920025739A patent/KR950004230B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940013670A (en) | 1994-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2004110680A2 (en) | Durable bn mould separating agents for the die casting of non-ferrous metals | |
| JPS6147891B2 (en) | ||
| CN112176262B (en) | High-volume-fraction multiphase hybrid reinforced magnesium-based composite material and preparation method thereof | |
| CN112281086A (en) | Preparation method of high-heat-resistance three-dimensional woven fiber reinforced magnesium-based composite material | |
| KR950004230B1 (en) | Method of manufacturing aluminium composite materials | |
| JP3314141B2 (en) | Preformed body for compounding, composite aluminum-based metal part obtained by compounding the preformed body, and method for producing the same | |
| DE10335224A1 (en) | Method for production of a molded body from ceramic material using metal powder and a colloidal sol useful in space shuttle-, microsystem-, fireproofing-, and/or foundry-, and/or biotechnology technology, e.g. chromatography | |
| CN107619282B (en) | Preparation method of high-toughness titanium silicon carbide-silicon carbide complex phase ceramic special-shaped part | |
| CN110699567B (en) | Silicon carbide particle reinforced aluminum matrix composite and preparation method thereof | |
| KR20180076355A (en) | Manufacturing method for mold for casting titanium alloy and mold for casting titanium alloy thereof | |
| Shaw et al. | AI2O3 Coatings as Diffusion Barriers Deposited from Particulate‐Containing Sol‐Gel Solutions | |
| JP3618106B2 (en) | Composite material and method for producing the same | |
| CN112247141B (en) | Slurry for extruding fiber reinforced metal matrix composite material for 3D printing and preparation method thereof | |
| JPS6363296B2 (en) | ||
| CN108129169B (en) | Metal ceramic product and preparation method thereof | |
| CN107573076B (en) | High-toughness titanium silicon carbide-silicon carbide complex phase ceramic special-shaped piece | |
| KR950002896B1 (en) | Making method of hgih strength composition aluminium material | |
| JPH0635630B2 (en) | Method for producing aluminum borate whisker reinforced metal matrix composite material | |
| KR0180104B1 (en) | Method of manufacturing aluminum alloy composite materials | |
| JP3962779B2 (en) | Method for producing preform for fiber reinforced composite material and method for producing fiber reinforced composite material | |
| DE102008031766A1 (en) | Production of a coated crucible used e.g. for heating silicon comprises applying an intermediate layer on the inner wall of the crucible green body or body, applying a layer containing silicon nitride on the intermediate layer and calcining | |
| JPH0775770B2 (en) | Method for producing preform for fiber-reinforced metal matrix composite material | |
| US20070181285A1 (en) | Die for producing a casting and method for making the die | |
| JPH0218364A (en) | Fiber reinforced mullite composite material subjected to particle dispersion strengthening and production thereof | |
| JPH02259031A (en) | Manufacture of reinforced metallic composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20000404 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |