KR950004434B1 - 성형가공용 알미늄 스텐레스강의 클래드(clad)판 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

성형가공용 알미늄 스텐레스강의 클래드(CLAD)판 제조방법

제1도는 압연판(스텐레스강판)을 브러싱 또는 샌드브라스트 처리하여 산모양을 형성한 단면

제2도는 브러싱 또는 샌드브라스트 처리한 다음 다시 화학 또는 전해부식 처리후의 단면도.

제3도는 압접한 후의 클래드판의 단면도.

제4도는 스테인레스강판을 브러싱 또는 샌드브라스트 처리한 다음 이를 화학 또는 전해부식 처리후 상하에 적층하고 그 중간에 알루미늄판을 개입시켜 열간압연한 상태의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스텐례스강판 2 : 알루미늄판(알미늄 합금판)

3 : 산모양 4 : 나무뿌리 형상

4a : 둥근항아리 형상 5 : 접착부

본 발명은 성형가공용 알루미늄 스텐레스강의 클래드판의 제조방법에 관한 것으로 특히 서로다른 개질의 알루미늄과 스테인레스를 화학 또는 전해부식 처리한 후 성형성 및 접착력을 현저히 향상시킨 클래드판의 제조방법에 관한 것이다.

금속재료중 알루미늄(Aluminum)은 다금속 재료에 비해 가볍고 열전도성 또한 우수한 편이지만 내식성이 약하다. 따라서, 타금속 재료와 합금에 의하여 내식성 향상 및 강도를 강화 개선시킬 수는 있으나, 강성,내부식성 자기특성 등이 타금속 재료에 비하여 떨어지는 경우가 있고 특히 끓임 용기로 사용할 경우 물속에 함유된 타 이온과 반응하여 수산화알미늄[Al(OH₃)] 등을 생성함으로서 색상이 검게 변하는 경우가 있다.

이러한 점을 개선하기 위하여 최근에는 타의 이종금속이나 기타 복합화한 재료를 사용하여 상기 문제점을 해결하고 있는바, 그 일종으로서 클래드판이 잘 알려져 있다. 종래의 이렇나 쿨래드판 제조방법은 폭발 압전법, 용접법, 가열 압접법, 압연법 등이 알려져 있다.

이 가운데 압연에 의한 압전방법이 능률적이고 양산이 가능한데 이러한 압접방법은 냉간압접과 열간압접법이 있다. 그중 열간압접법의 경우, 소재표면을 브러싱 처리하여 브러쉬한 면의 산화방지용 환원성 분위기로에서 가열 또는 한정된 온도 가열속도로 산화를 적게하여 압접하는 것이 알려져 왔다.

이러한 방법에 의하여 클래드판을 성형가공하는 경우 판의 평탄도, 비틀림 현상 뿐아니라 성형가공에 알맞은 접착강도를 얻을 수 있는 적당한 압연 압접조건을 결정하기가 매우 어려웠다.

특히, 성형용 알미늄 스텐레스강 클래드판의 제조에는 열간연질 스텐레스강을 가공경화시키지 않고 압연,압접강도를 높이는 것이 매우 중요하다. 따라서, 종래의 열간압연 압접법으로 접착강도를 높이기 위해서는 압연 개시온도를 높게 설정하고 압하율을 가능한한 높이는 것이 필요하지만 필요이상으로 높이면 재료의 파가 발냉하여 양호한 클래드판을 얻기가 어렵고, 또한 소재가 늘어나면서 가공경화하여 성형가공성이 떨어진다.

그리고, 이를 풀림(annealing: 소둔) 처리하여도 클래드판 접착력 유지온도 한계에서는 경화된 스텐레스판이 풀림처리되지 않아 성형가공이 현저히 떨어지는 결점이 있다.이와 같은 제반 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에서는 순수 알루미늄 또는 알미늄 합금판과 연질 스텐레스강판을 브러싱 또는 샌드브라스트 처리한뒤 나시 화학 또는 전해부식시킨 다음 이를 서로 상하에 적층하여 그 사이에 알루미늄을 위치시킨 후 가열하는 열간압연을 통해 스텐레스에 가공경화를 거의 주지 않으면서 접착력이 현저히 향상된 클래드판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위한 방법으로, 스텐레스강판의 주면을 화학, 전해부식 처리하여 홈을 형성하는 공정과, 상기 스텐레스강판의 복수개를 대향시켜 알루미늄판을 그 사이에 개입시켜 가열하는 공정과, 상기 알루미늄의 가열후 가압하는 공정을 포함하여, 상기 스텐레스강판에 가열된 연질의 알루미늄판이 스텐레스의 홈에 확산 침투되도록 하여 접착력이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

스텐레스강판(1)의 주면에 화학, 전해부식 처리하여 홈을 형성하는 공정과, 상기 스텐레스강판(1)의 복수개를 대향시켜 알루미늄산(2)을 그 사이에 개입시켜 300∼500℃이하로 가열하는 공정과, 상기 알루미늄(2)의 가열후 가압성형(DRAWING)하는 공정과, 상기 가압된 상태에서 재차 300∼500℃온도로 0.5∼1시간 가열하여(풀림처리)하는 공정을 포함하여, 상기 스텐레스판 사이에 개입된 알루미늄이 주면에 형성된 홈에확산 침투되어 접착되도록 구성한다.

상기 스텐레스강판(1)에 홈을 화학, 전해부식 처리에 의해 나무뿌리형상(4)을 갖도록 한다. 또한, 상기 스텐레스강판(1)에 홈을 화학, 전해부식 처리에 의해 둥근항아리형상(4a)을 갖도록 한다. 이에 따른 방법을 구체적으로 설명하면, 성형가공용 알미늄 스텐레스강 클래드판을 제조하는 압연판의 구성비가 1:(10∼25): 1되는 알루미늄 또는 알미늄 합금판과 연질 스텐레스강판을 브러싱 또는 샌드바르스트 처리한다.

이후 브러싱 또는 샌드브라스트 처리하여 스텐레스강판(1)을 화학 또는 전해부식 처리하여서 홈을 산모양(3)으로 한 후 재차 화학 또는 전해부식 처리하여 나무뿌리 형상(걸고리 모양)(4)을 갖도록 한다(제1도 및 제 2 도 참조).

이와 같은 나무뿌리형상(4)을 형성한 스텐레스강판(1)을 2배 이상 적층하고, 그 사이에 위치한 알루미늄을 300-500℃ 이하로 가열한 뒤 즉시 10∼35% 열간압연을 하여 제4도에 도시된 바와 같이 가압접합한다.

즉, 상기 가열되는 알루미늄의 상하에 위치한 스텐레스강판이 화학. 전해부식되어 알루미늄이 나무뿌리형상(4)을 갖는 사이사이로 확산 침투 되어 접합되는 것이다.

그리고 상기와 같이 접합된 상태에서 다시 300∼500℃ 온도에 0.5∼1시간 가열하므로서 스텐레스강판에 현성된 나무뿌리형상(4)의 접합부(5)가 가공경화를 거의 주지 않으면서 접착력이 현저한 클래드판을 얻을수 있도륵 한다.

또한 스텐레스강판(1)의 주면에 홈을 둥근항아리형상(4a)을 갖도록 하여 화학, 전해부식 처리하여 상기와 같은 동일한 공정을 수행하여 접합되도록 할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 성형가공용 알미늄, 스텐레스 클래드판 제조방법에 사용하는 소재는 순수 알루미늄 또는 기타 불순물이 3% 이하인 알미늄 합금으로서 이를 산화방지용 환원성 분위기로 중에서 가열하지 않으며 산화가 빨리 일어나므로서, 이 산화막에 의해서 접합강도가 저하된다.

또한, 스텐레스강은 그 결정구조면에서 대변하면 퍼얼라이트계, 오스테나이트계 및 이 2종이 혼재한 3종으로 구분되는데, 알루미늄 또는 알미늄 합금접합때는 어떠한 종류도 사용된다. 이 스텐레스강에 있어서도 나무뿌리형상 표면처리와 열간 압접조건을 선정하면 충분한 접합강도를 얻게 된다. 그리고 이 스텐레스강은 압접후 가열소둔(확산소둔 포함) 처리에 의하여 열화되는 것이 아니므로 싱형용에는 연질재를 사용한다.

알루미늄-스텐레스강의 3겹 클래드판 제조에 있어 스텐레스: 알루미늄: 스텐레스의 비율은 1:(10∼25): 1로 한다. 이때, 스텐레스:알루미늄의 비율이 1: 25를 넘을 경우 스텐레스강판의 두께가 극단적으로 얇게되므로 압연중 스텐레스강판이 파열되기 쉽다.

또한, 프레스 성형(DRAWING)시에 스텐레스강판의 굴곡이 생기고 가열발생의 원인이 된다. 반대로 스텐레스 알루미늄의 비가 1 :5미만이면 알루미늄판이 얇게되어 열간압연시 스텐레스강판측에 신생면의 노출이 어렵게 되어 충분한 접착강도를 얻기가 어렵게 된다. 알루미늄 또는 알미늠 합금판과 스텐레스강판을 두겹이상 적층하는 것이지만 스텐레스+알루미늄十스텐레스의 3겹 적층은 평탄도가 좋은 클래드판을 얻을 수있다.

다음은 실시예를 들어 본 발명 성형가공용 알미늄-스텐레스강의 클래드판 제조방법에 대하여 알아본다.

(실시예 1)

스텐레스강 SUS 304 두께 t0.3, t0.4의 연질재와 알루미늄 1050,1100,3004,5052계열 합금의 두께 t2.7를 사용하여 첨부 도표 1의 조건에 의하여 두께 t2.6의 클래드판을 제작하여 400℃ 온도에서 1시간 풀림처리를 행하였다. 제작된 클래드판의 접합강도 및 성형성을 각 재질의 종류 및 조건에 따라 비교하면 다음의 도표 1과 같다.

[표 1]

*본 발명에 따른 CLAD강판 성형성 시험은 알루미늄 또는 알미늄 합금판

*스덴례스강판+알미늄 또는 알미늄 합금판의 샌드위치형으로 200

×130H의 냄비형상을 성형(DRAWING)했을시 판정함(O :양호, X: 불량)

(실시예 2)

알루미늄 또는 알미늄 합금판과 스텐레스강 SUS 430을 상기 도표 제1표의 조건과 같이 시험했을 시에도 상기 도표와 동일한 결과가 되므로 결국 SUS 430이나 SUS 304스텐레스강은 클래드판 제조에 성질상의 별차이가 없다(SUS는 JlS규격)

(실시예 3)

다음은 스텐레스강+순수 알루미늄판(알미늄 합금판)+스텐레스강을 그 구성비가 0.3+2 7+0.3의 샌드위치 상으로 하여 압연시의 압하율을 변형시켜 시험한 결과로서 첨부도표 제2표와 같다.

[표 2]

(실시예 4)

다음은 SUS 304 0.3t+알미늄 합금 3004 3.6t+SUS 304 0.3t 스텐레스강판을 샌드위치판형으로 하여 430℃로 가열한 후 즉시 전(全4)두께 15% 압하율로 압연을 실시하여 3.6t 클래드판을 만들고 이를 풀림처리 하였다.

첨부도표 제3표는 풀림처리 조건 및 접합강도를 나타낸 것이다.

[표 3]

본 발명에 따른 알미늄-스텐레스 클래드판 제조방법에 있어 전처리 가열압연의 풀림처리에 대하여 설명하면 본 발명에서는 양호한 접착강도를 갖는 클래드판을 얻기 위하여 진공 또는 분위기 및 가열속도 조정없이도 제조가 용이하며 접합면을 나무뿌리형으로 가공하여 압접하므로서 확산 침투 접합강도와 기계적 강도결합이기 때문에 종래보다 양호한 접착강도를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 화학, 전해부식되어 홈을 갖는 스텐레스강판을 상하에 적층되고 그 사이에 위치한 알루미눔에 의해 접합이된 상태에서 이를 다시 풀림처리를 하면 알루미늄과 스텐레스강의 금속 결합부에 원자확산이 일어나게 되어 확산 침투 접합강도+기계적 결합강도를 얻게 되어 접합강도를 향상시킨 것이다.

또한 본 발명은 압연시 압하율이 종전 두께의 30% 이상된 것을 15% 이하에서도 충분한 접합강도를 얻게되므로서 스텐레스강판의 압연 번형율이 적게되어 프레스 성형(DRAWING)성이 현저히 향상된 클래드판을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 성형가공용 스텐레스-알미늄판의 제조방법은 나무뿌리형 클래드판 제조방법에 의하여 상기 첨부한 도표 제1,2,3표에 나타난 바와 같이 접착강도 향상 및 성형성 향상으로 표면형성에 평탄도가 매우 양호하며 또한 성형시 파의 발생이 적고 스텐레스강판에 거의 번화가 없어서 가공경화가 없으므로 성형성이 극히 양호한 클래드판을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명은 보다 강력한 접착성과 성형성을 얻으면서도 공정관리상의 난이도가 적고 대량 생산이 가능하게 되므로서 제품의 품질재고 및 원가절감에 매우 큰 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 스텐레스강판(1)의 주면을 화학 부식처리하여 홈을 형성하는 공정과, 상기 스텐레스강판(1)의 복수개를 대향시켜 알루미늄판(2)을 그 사이에 개입시켜 가열하는 공정과, 상기 알루미늄판(2)의 가열후 가입하는 공정을 포함하여, 상기 스텐레스강판(1)에 가열된 연질의 알루미늄이 주면에 형성된 홈에 확산 침투되도록하여 접착되도록 하는 것을 특징으로 하는 성형가공용 알미늄 스텐레스강의 클래드(CLAD)판 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 샌드페이퍼로 상기 스텐레스강판의 주면을 브러싱 처리하는 공정을 상기 홈형성 공정이전에 수행하는 것을 특징으로 하는 성형가공용 알미늄 스텐레스강의 클래드(CLAD)판 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 화학부식에 의해 상기 스텐레스강판 주면의 홈이 나무뿌리형상(4)을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 성형가공용 알미늄 스텐레스강의 클래드(CLAD)판 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 화학부식에 의해 상기 스텐레스강판 주면의 홈이 둥근항아리형상(4a)을 갖도륵 하는 것을 특징으로 하는 성형가공용 알미늄 스텐레스강의 클래드(CLAD)판 제조방법.

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