WO2021117731A1 - エナメルコーティング用アルミニウム合金およびダイカスト法により製造されたエナメルコーティングフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパン - Google Patents

エナメルコーティング用アルミニウム合金およびダイカスト法により製造されたエナメルコーティングフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパン Download PDF

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恭子 廣川
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俊 洙 金
恭子 廣川
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    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy for enamel coating, and more specifically, an aluminum alloy for enamel coating in which blister does not occur during enamel coating at a high temperature, and a method for producing an enamel-coated frying pan obtained by die-casting such an aluminum alloy. And enamel coated frying pan.
  • Conventional enamel-coated aluminum frying pans are manufactured by press molding, die casting, and gravity casting or molten metal forging.
  • the method of manufacturing by press-molding an aluminum plate is a method in which the aluminum plate is press-molded and then coated with fluororesin on the inside and ceramic or enamel on the outside, which enables excellent productivity and low-cost production at 570 ° C. Even if it is heated above, the surface of the frying pan does not change its shape like a bulge (blister), and ceramic or enamel coating is possible.
  • the thickness of the bottom surface and the side surface of the frying pan manufactured by press molding is constant, and the cooking food is excessively overheated locally.
  • the degree of freedom in product design is limited, such as having to be fixed.
  • the method of manufacturing a frying pan by die-casting an aluminum alloy is a method of die-casting using an aluminum alloy having a high silicon content and excellent fluidity, such as ADC12 or ADC10.
  • the method of manufacturing a frying pan by the die casting method can give a change in the thickness of the bottom surface and the side surface of the frying pan (generally, the side surface is 2 mm thick and the bottom surface is about 6 to 8 mm thick).
  • the side surface is 2 mm thick and the bottom surface is about 6 to 8 mm thick.
  • there is no phenomenon of excessive local overheating and there is a high degree of freedom in product design, such as the ability to diversify the connection method of the handle part.
  • the method of manufacturing a frying pan by gravity casting or molten metal forging is that even if the die-cast product is heated to 570 ° C or higher in the painting process as in the die-casting method, the surface shape does not change (blister) and the ceramic or enamel coating is applied. There are possible advantages.
  • Patent Document 1 discloses that the inner and outer surfaces of a metal frying pan are enamel-coated, the inner surface is sandblasted, and then Teflon (registered trademark) is coated to improve wear resistance and sinterability. , The problems related to the above-mentioned enamel (enamel) coating are not disclosed.
  • the present invention is for providing an aluminum alloy for frying pan production that solves the above-mentioned problems of enamel coating by the die casting method, a method for producing a die casting frying pan using the same, and an enamel coating frying pan.
  • the present invention is for solving various problems including the above-mentioned problems, and an enamel coating in which local melting does not occur and blister does not occur in the temperature range in which the enamel coating is applied is provided. It is an object of the present invention to provide a possible aluminum alloy.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a die-cast frying pan and an enamel-coated frying pan, which are improved and have considerably reduced defects such as pores.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 1 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron and 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon in weight percent (wt%), and the balance is aluminum. It is characterized by containing unavoidable impurities and maintaining high temperature strength in the temperature range of enamel coating of 550 ° C to 570 ° C.
  • iron is 1.2 wt% to 3.4 wt%
  • silicon is 0.8 wt% to 3.8 wt%
  • nickel is 0 in weight percent (wt%). It contains 2 wt% to 1.0 wt%, the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and is characterized by maintaining high-temperature strength in the temperature range of enamel coating of 550 ° C to 570 ° C.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 3 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron, 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon, and 0 manganese in weight percent (wt%). It contains .4 wt% to 1.8 wt%, the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and is characterized by maintaining high temperature strength in the temperature range of enamel coating of 550 ° C to 570 ° C.
  • iron is 1.2 wt% to 3.4 wt%
  • silicon is 0.8 wt% to 3.8 wt%
  • titanium is 0 in weight percent (wt%). It is characterized by containing 1 wt% to 0.5 wt%, the balance containing aluminum and unavoidable impurities, and maintaining high temperature strength in the temperature range of enamel coating of 550 ° C to 570 ° C.
  • iron is 1.2 wt% to 3.4 wt%
  • silicon is 0.8 wt% to 3.8 wt%
  • nickel is 0 in weight percent (wt%).
  • wt% 0.8 wt% to 3.8 wt%
  • nickel is 0 in weight percent (wt%).
  • wt% 0.8 wt% to 3.8 wt%
  • nickel is 0 in weight percent (wt%).
  • wt% 0.8 wt% to 3.8 wt%
  • nickel is 0 in weight percent (wt%).
  • 0.3 wt% -0.8 wt% manganese the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and maintains high temperature strength in the enamel coating temperature range of 550 ° C to 570 ° C. It is characterized by doing.
  • the method for producing an enamel-coated frying pan includes a step of providing a molten aluminum alloy and a die-casting of the molten aluminum alloy, but before the molten aluminum alloy is injected into a die-casting mold.
  • a reactive gas that reacts with the molten aluminum alloy is injected into the die casting mold, and then the molten aluminum alloy is injected to cause the injected molten aluminum alloy and the reactive gas to undergo an exothermic reaction.
  • the step of solidifying the molten aluminum alloy in the die casting mold to produce a frying pan, and the step of enamel coating the frying pan in a temperature range of 550 ° C. to 570 ° C. are included.
  • the reactive gas in the method for producing an enamel-coated frying pan is oxygen.
  • the enamel-coated frying pan according to another embodiment of the present invention is characterized in that fine oxide particles (Al 2 O 3) of less than 1 ⁇ m are distributed inside the frying pan.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to the present invention does not generate blister because local melting does not occur in the temperature range of 550 ° C to 570 ° C to which the enamel coating is applied.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to the present invention is characterized in that the process temperature is high so that local melting does not occur even when heated to a high temperature (590 ° C. or higher). It is characterized by having strength to the extent that deformation does not occur when it is taken out, and high adhesive strength during enamel coating.
  • the method for producing an enamel-coated frying pan when the aluminum alloy molten metal having a low silicon content and low fluidity of the molten metal is die-cast to produce a frying pan, a reactive gas is applied before the aluminum alloy molten metal is injected into the mold. After injection, by injecting the molten aluminum alloy, the die casting has no pores or is considerably reduced by maintaining good fluidity of the molten aluminum alloy by the exothermic reaction between the reactive gas and the molten aluminum alloy. A frying pan can be manufactured.
  • the tensile properties are improved by uniformly distributing fine oxides formed by the reaction between the reactive gas and the molten aluminum alloy.
  • a frying pan capable of enamel coating can be manufactured by a die casting process, which has an effect of excellent productivity, shortening of manufacturing time, and maximizing productivity.
  • FIG. 1 is a drawing illustrating an aluminum alloy die-cast frying pan manufactured by the method according to the present invention.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 1 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron and 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon in weight percent (wt%), and the balance is aluminum. It is characterized by containing unavoidable impurities and maintaining high temperature strength in the temperature range of enamel coating of 550 ° C to 570 ° C.
  • the low temperature enamel coating of aluminum alloy products is generally applied in the range of 550 ° C to 570 ° C, which is the melting temperature of enamel.
  • the die-cast product for example, a frying pan
  • the compressive residual stress is not thermally deformed by the compressive residual stress.
  • the content of iron in the aluminum alloy (P590) according to Example 1 of the present invention is 1.2 wt% to 3.4 wt%.
  • the die casting method in which molten aluminum is injected into the mold at high speed and high pressure, if the iron content is less than 0.8 wt%, the product will be seized on the mold surface, and if it exceeds 1.2 wt%.
  • a Fe—Al—Si-based extremely fine metal-to-metal compound is produced, and high-temperature strength is improved in a temperature range (550 ° C. to 570 ° C.) where an enamel coating is applied.
  • such an Fe-Al-Si-based intermetallic compound plays a role of strengthening the bonding force with the enamel layer without lowering the co-melting point of the product.
  • the iron content exceeds 3.4 wt%, it becomes very fragile and cracks occur in the product during die casting.
  • Silicon improves the adhesive strength with the enamel coating layer, and together with iron, creates a very fine intermetallic compound that improves the high temperature strength of the product and prevents deformation of the product even in the temperature range of the enamel coating. If the silicon content is less than 0.8 wt%, such an effect is insufficient, and the fluidity of the molten metal decreases, making it difficult to mold the product.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 2 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron, 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon, and 0.2 wt% of nickel in weight percent (wt%). It contains% to 1.0 wt%, the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and enamel coating is possible at a temperature of 550 ° C to 570 ° C.
  • nickel is further added to the aluminum alloy according to Example 1 of the present invention (AP590) in order to improve the adhesive force with the enamel coating layer.
  • the nickel content is less than 0.2 wt%, the effect of improving the high temperature strength of the alloy is insignificant, and when it exceeds 1.0 wt%, the fluidity of the aluminum alloy is lowered and the aluminum alloy is solidified after die casting. Cracks can occur.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 3 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron, 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon, and 0.4 wt% of manganese in weight percent (wt%). It contains% to 1.8 wt%, the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and enamel coating is possible at a temperature of 550 ° C to 570 ° C.
  • the aluminum alloy according to Example 3 of the present invention (AP605) is further added with manganese in order to improve the high temperature strength in the aluminum alloy according to Example 1 of the present invention.
  • the formed shape of the Al—Fe intermetallic compound produced during solidification is improved to be spherical, so that cracks generated during solidification are prevented. The effect can be obtained.
  • the manganese content is less than 0.4 wt%, the effect of morphological improvement of the Fe-Al intermetallic compound is insufficient, and when the manganese content exceeds 1.8 wt%, the bonding force with the enamel coating layer is insufficient. Can be reduced.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 4 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron, 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon, and 0.1 wt% of titanium in weight percent (wt%). It contains% to 0.5 wt%, the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and enamel coating is possible at a temperature of 550 ° C to 570 ° C.
  • titanium is further added in order to selectively refine the structure of the aluminum alloy and improve the strength in the aluminum alloy (AP590) according to Example 1 of the present invention. ..
  • the structure of the aluminum alloy and the formed shape of the Al—Fe intermetallic compound are made finer without lowering the process temperature, and cracks generated during solidification are prevented. The effect can be obtained.
  • the bonding force with the enamel coating layer can be improved.
  • the titanium content is less than 0.1 wt%, the effect of refining the structure of the aluminum alloy can be obtained, but the effect of improving the formation form of the Fe—Al intermetallic compound is insufficient.
  • the fluidity of the molten metal decreases and cracks may occur in the solidification process.
  • the aluminum alloy for enamel coating according to Example 5 of the present invention contains 1.2 wt% to 3.4 wt% of iron, 0.8 wt% to 3.8 wt% of silicon, and 0.2 wt% of nickel in weight percent (wt%). It contains% to 1.0 wt% and 0.3 wt% to 0.8 wt% of manganese, and the balance contains aluminum and unavoidable impurities, and enamel coating is possible at a temperature of 550 ° C to 570 ° C.
  • the aluminum alloy (AP610) according to Example 5 of the present invention has a high temperature strength by refining the shape of the Fe—Al—Ni-based intermetallic compound produced in the aluminum alloy (AP600) according to Example 4 of the present invention. Manganese is added to improve.
  • manganese As for manganese, 0.3 wt% to 0.8 wt% is added, and the shape of the Fe-based intermetallic compound formed during solidification is refined and the shape is improved to be spherical, so that the product is being molded. It is possible to prevent cracks that occur during solidification, and to improve the strength at high temperatures.
  • the manganese content is less than 0.3 wt%, the effect is insufficient, and if it exceeds 0.8 wt%, the fluidity of the aluminum alloy may decrease and the adhesive strength of the enamel coating layer may decrease.
  • magnesium, copper and zinc may be contained as impurities in addition to the main components, but in the case of copper and zinc, the respective contents are 0. If it exceeds 25 wt%, the process temperature is lowered, so that a portion that melts locally at the enamel coating temperature may occur.
  • magnesium causes intense high-temperature oxidation and significantly reduces the bond strength of the enamel coating layer, so it is preferable to limit the content to 0.1 wt% or less in terms of weight percent.
  • Table 1 below shows the component range of the aluminum alloy that can be enamel-coated according to the present invention in a more specific manner.
  • AP590 of the alloy example shows an alloy having a melting point of an aluminum alloy near 590 ° C.
  • AP600 shows an alloy having a melting point of an aluminum alloy around 600 ° C.
  • AP605, AP606 and AP610 of the alloy example show alloys having melting points of aluminum alloys around 605 ° C, 606 ° C and 610 ° C, respectively.
  • the aluminum alloy that maintains high temperature strength in the temperature range where enamel coating by the present invention is possible minimizes local dissolution by minimizing the amount of eutectic structure by adjusting the Si content to 3.8 wt% or less. It became.
  • the intermetallic compounds when a certain amount of intermetallic compounds such as Fe—Al, Ni—Al and Ti—Al are solidified by a die casting method having a high cooling rate, the intermetallic compounds are finely dispersed. Therefore, due to the dispersion strengthening effect, thermal deformation of the alloy and blister do not occur even at high temperatures.
  • the above-mentioned five types of alloys can improve the adhesive force with the enamel coating layer, and are composed of components and contents that do not lower the process temperature of aluminum. Suitable for making frying pans and pots.
  • the method for producing the enamel-coated frying pan according to another embodiment of the present invention includes the steps of providing the molten aluminum alloy according to Examples 1 to 5 and die-casting the molten aluminum alloy, but the molten aluminum alloy is produced. After injecting a reactive gas that reacts with the molten aluminum alloy into the die casting mold before injecting it into the die casting mold, the injected aluminum alloy molten metal and the reactive gas are heated and reacted by injecting the molten aluminum alloy. After that, a step of solidifying the molten aluminum alloy in a mold to produce a frying pan, and a step of enamel coating the frying pan in a temperature range of 550 ° C. to 570 ° C. are included.
  • five types of aluminum alloys of AP590, AP600, AP605, AP606 and AP610 are used for manufacturing a die-cast frying pan for enamel coating. Since the melting temperatures of these alloys are about 590 ° C, 600 ° C, 605 ° C, 606 ° C, and 610 ° C, respectively, blister is generated by local melting at 550 ° C to 570 ° C, which is a high temperature region where enamel coating is applied. It is possible to secure the adhesive strength of the solid enamel coating layer without using it.
  • the filling property of the molten aluminum alloy in the mold can be improved by injecting oxygen, which is a reactive gas, into the mold before the molten aluminum alloy is injected into the mold at high speed.
  • the reactive gas is oxygen
  • the reactive gas to be injected into the die casting mold before injecting the molten aluminum alloy contains, but is not limited to, oxygen that can react with the molten aluminum alloy in a short time, but is not limited to the molten aluminum alloy. Any gas that can react is possible.
  • the enamel-coated frying pan according to another embodiment of the present invention is characterized in that fine oxide particles (Al 2 O 3) of less than 1 ⁇ m are distributed inside the frying pan.

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Abstract

本発明によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することが可能である。また、本発明の他の実施例によるダイカスト法によるエナメルコーティングフライパンの製造方法は、アルミニウム合金溶湯を提供する工程と、合金溶湯をダイカストして製造するものの、合金溶湯をダイカスト金型内に注入する前にダイカスト金型内に合金溶湯と反応する反応性ガスを注入し、この後に合金溶湯を注入することにより注入された合金溶湯と反応性ガスを発熱反応させ、この後に金型内で合金溶湯を凝固させてフライパンを製造する工程と、および前記フライパンを５５０℃～５７０℃の温度範囲でエナメルコーティングをする工程と、を含む。

Description

エナメルコーティング用アルミニウム合金およびダイカスト法により製造されたエナメルコーティングフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパン
　本発明は、エナメルコーティング用アルミニウム合金に関することであり、より詳細には、高温におけるエナメルコーティング時にブリスタが発生しないエナメルコーティング用アルミニウム合金およびこのようなアルミニウム合金をダイカストによって製造したエナメルコーティングフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパンに関する。
　従来技術によるエナメルコーティングアルミニウムフライパンは、プレス成形、ダイカスト、および重力鋳造または溶湯鍛造法によって製造されている。
　アルミニウム板材のプレス成形によって製造する方法は、アルミニウム板材をプレス成形後、内部にフッ素樹脂、外部にはセラミックまたはエナメルをコーティングする方法により生産性に優れて低価格の生産が可能であり、５７０℃以上に加熱してもフライパンの表面に膨らみ（ブリスタ）のような形状変化がなくてセラミックもしくはエナメルコーティングが可能である。
　一方、アルミニウム板材のプレス成形法は、プレス成形によって製造されたフライパンの底面と側面の厚さが一定であって調理食材が過度に局部的に過熱される現象が現れ、また取手部分をピースで固定させなければならないなどの製品デザインの自由度が限定される問題点がある。
　アルミニウム合金をダイカスト工法によってフライパンを製造する方法は、ＡＤＣ１２もしくはＡＤＣ１０などのようにケイ素含量が高くて流動性に優れたアルミニウム合金を用いてダイカストする方法である。
　ダイカスト法によるフライパンの製造方法は、プレス成形法とは異なりフライパンの底面と側面の厚さに変化を付与できるので（一般的に側面は２ｍｍ、底面は６～８ｍｍ程度の厚さ）、調理食材が過度に局部的に過熱される現象はなく、取手部分の結合方式も多様化できるなどの製品デザインの自由度が高い。
　しかし、ダイカスト法によるフライパンの製造方法は、フライパンを４００℃以上に加熱する場合、表面形状の変化（ブリスタ）が発生してエナメルコーティングが不可能であり、フッ素樹脂もしくはセラミックコーティングのように４００℃以下の低温コーティングしかできない。
　重力鋳造もしくは溶湯鍛造法によるフライパンの製造方法は、ダイカスト法でのようにダイカスト製品を塗装工程で５７０℃以上に加熱しても表面形状の変化（ブリスタ）が発生せずにセラミックもしくはエナメルコーティングが可能な長所がある。
　しかし、重力鋳造もしくは溶湯鍛造法は、製品コーティングのために５７０℃程度に加熱する時、鋳造製品の内部に気泡もしくは鋳造欠陥は発生しないが、２ｍｍ程度の厚さに鋳造するのが難しく、まず厚肉に鋳造後、機械加工工程によりフライパンの厚さを調整しなければならないので、製造工程が複雑な問題点がある。
　特許文献１は、金属材のフライパンの内外面にホーローコーティング後、内面にサンドブラスト処理をした後にテフロン（登録商標）コーティングをして耐摩耗性と焼結性を高めた内容を開示しているが、前述したエナメル（ホーロー）コーティングと関連した問題点については開示していない。
　本発明は、前述したダイカスト法によるエナメルコーティングの問題点を解決したフライパン製造用アルミニウム合金およびこれを用いたダイカストフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパンを提供するためのものである。
大韓民国実用新案登録第２０－０３０１１７６号公報
　本発明は、上記のような問題点を含め様々な問題点を解決するためのものであって、エナメルコーティングが施される温度範囲で局部的な溶解が起きずにブリスタが発生しないエナメルコーティングが可能なアルミニウム合金を提供することを目的とする。
　また、本発明は、ケイ素含量の少ないアルミニウム合金溶湯をダイカスト法によってフライパンを製造する時、溶湯注入前に反応性ガスを金型内に注入した後、溶湯を注入することにより溶湯の流動性を改善して気孔などの欠陥がかなり低減されたダイカストフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパンを提供することを目的とする。
　本発明の実施例１によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することを特徴とする。
　また、本発明の実施例２によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することを特徴とする。
　また、本発明の実施例３によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、マンガンを０．４ｗｔ％～１．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することを特徴とする。
　また、本発明の実施例４によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、チタンを０．１ｗｔ％～０．５ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することを特徴とする。
　また、本発明の実施例５によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％、マンガンを０．３ｗｔ％～０．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することを特徴とする。
　本発明の他の実施例によるエナメルコーティングフライパンの製造方法は、アルミニウム合金溶湯を提供する工程と、前記アルミニウム合金溶湯をダイカストして製造するものの、前記アルミニウム合金溶湯をダイカスト金型内に注入する前に前記ダイカスト金型内に前記アルミニウム合金溶湯と反応する反応性ガスを注入し、この後に前記アルミニウム合金溶湯を注入することにより注入された前記アルミニウム合金溶湯と前記反応性ガスを発熱反応させ、この後に前記ダイカスト金型内で前記アルミニウム合金溶湯を凝固させてフライパンを製造する工程と、および前記フライパンを５５０℃～５７０℃の温度範囲でエナメルコーティングをする工程と、を含む。
　前記エナメルコーティングフライパンの製造方法において前記反応性ガスは、酸素であることを特徴とする。
　本発明の他の実施例によるエナメルコーティングフライパンは、フライパンの内部に１μｍ未満の微細な酸化物粒子（Ａｌ２Ｏ３）が分布することを特徴とする。
　本発明によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、エナメルコーティングが施される５５０℃～５７０℃の温度範囲で局部的な溶解が起きないことによりブリスタが発生しない。
　また、本発明によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、高温（５９０℃以上）に加熱しても局部的に溶解が起きないように工程温度が高いことを特徴とし、アルミニウム合金をダイカスト後、金型から取り出す時に変形が発生しない程度の強度を保有し、エナメルコーティング時に接着強度が高いことを特徴とする。
　また、本発明によるエナメルコーティングフライパンの製造方法は、ケイ素含量が少なく溶湯の流動性が低いアルミニウム合金溶湯をダイカストによってフライパンを製造する時、金型内へのアルミニウム合金溶湯注入前に反応性ガスを注入した後、アルミニウム合金溶湯を注入することにより反応性ガスとアルミニウム合金溶湯との間の発熱反応によってアルミニウム合金溶湯の流動性を良好に維持することにより気孔がないか、あるいはかなり低減されたダイカストフライパンを製造することができる。
　また、本発明によるエナメルコーティングフライパンは、反応性ガスとアルミニウム合金溶湯との間の反応によって形成された微細な酸化物が均一に分布されることにより引張特性が向上する。
　本発明によれば、エナメルコーティングが可能なフライパンをダイカスト工程で製作することができ、それにより生産性に優れ、製造時間が短縮されて生産性を極大化できる効果がある。
エナメルコーティングをする前のフライパンを図示した図面である。 本発明の実施例によって製造されたもので、５７０℃でエナメルコーティングされたフライパンを図示した図面である。
　本発明の利点および特徴、そして、これらを達成する方法は、添付された図面とともに詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され得るものであり、単に、本実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指し示す。
　以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例によるエナメルコーティング用アルミニウム合金およびエナメルコーティングフライパンの製造方法及びエナメルコーティングフライパンについて説明することにする。参考に本発明を説明するにあたり関連した公知の機能もしくは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曇らせ得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
　図１は、本発明による方法によって製造されたアルミニウム合金ダイカストフライパンを図示した図面である。
　本発明の実施例１によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持することを特徴とする。
　アルミニウム合金製品の低温エナメルコーティングは、一般的にエナメルの溶融温度である５５０℃～５７０℃の範囲で施す。エナメルが溶ける温度でアルミニウム合金をダイカストする際にダイカスト製品（例えば、フライパン）は、圧縮残留応力によって熱的に変形が発生しないことが好ましい。
　また、ダイカスト時の製品内の局部溶解および製品内に残存する微細気泡が体積膨張をしても、これを押さえ込める程度の高温強度が要求される。
　本発明の実施例１によるアルミニウム合金（Ｐ５９０）において鉄は、その含量を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％とする。高速高圧で金型内に溶融アルミニウムを注入するダイカスト工法では、鉄の含量が０．８ｗｔ％未満になると、金型表面に製品の焼着が発生し、１．２ｗｔ％を超えるようになると、ダイカストのように冷却速度の速い工程ではＦｅ－Ａｌ－Ｓｉ系の非常に微細な金属間化合物が生成されてエナメルコーティングが施される温度範囲（５５０℃～５７０℃）において高温強度が向上する。
　特に、このようなＦｅ－Ａｌ－Ｓｉ系金属間化合物は、製品の共融点を低下させることもせず、エナメル層との結合力を強化させる役割をする。鉄の含量が３．４ｗｔ％を超えるようになると、非常に脆弱になりダイカストの際に製品に亀裂が発生する。
　ケイ素は、エナメルコーティング層との接着力を向上させ、鉄とともに製品の高温強度を向上させる非常に微細な金属間化合物を作ってエナメルコーティングの温度範囲でも製品の変形を防止する。ケイ素含量が０．８ｗｔ％未満では、このような効果が不十分であり、溶湯の流動性が低下して製品の成形が難しくなる。
　また、ケイ素含量が３．８ｗｔ％を超えるようになると、５５０℃で溶解するＡｌ－Ｓｉ共晶組織が多量に生成されてエナメルコーティング時（５７０℃で）、表面にブリスタが発生するようになり、エナメルコーティング層の接着強度が低下し得る。
　本発明の実施例２によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、５５０℃～５７０℃の温度でエナメルコーティングが可能である。
　本発明の実施例２によるアルミニウム合金は、本発明の実施例１によるアルミニウム合金（ＡＰ５９０）においてエナメルコーティング層との接着力を向上させるためにニッケルをさらに添加する。
　ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％添加すると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｎｉの微細な金属間化合物が生成され、アルミニウム組織が微細化されて高温における強度をさらに向上させることができる。また、Ａｌ－Ｆｅ－Ｎｉの金属間化合物は、製品の溶融温度を低下させず、エナメルコーティング時にエナメルコーティング層との結合力を向上させる。
　ニッケルの含量が０．２ｗｔ％未満の場合は、合金の高温強度向上効果が微々であり、１．０ｗｔ％を超えるようになると、アルミニウム合金の流動性が低下してダイカスト後、凝固する際に亀裂が発生し得る。
　本発明の実施例３によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、マンガンを０．４ｗｔ％～１．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、５５０℃～５７０℃の温度でエナメルコーティングが可能である。
　本発明の実施例３によるアルミニウム合金（ＡＰ６０５）は、本発明の実施例１によるアルミニウム合金において高温強度を向上させるためにマンガンをさらに添加する。
　マンガンを０．４ｗｔ％～１．８ｗｔ％添加すると、凝固中に生成されるＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物の生成形状が球形にその形態が改良されるので、凝固中に発生する亀裂を防止する効果を得ることができる。
　マンガン含量が０．４ｗｔ％未満である場合、Ｆｅ－Ａｌ系金属間化合物の形態改良の効果が不十分であり、マンガン含量が１．８ｗｔ％を超えるようになると、エナメルコーティング層との結合力を低下させ得る。
　本発明の実施例４によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、チタンを０．１ｗｔ％～０．５ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、５５０℃～５７０℃の温度でエナメルコーティングが可能である。
　本発明の実施例４によるアルミニウム合金（ＡＰ６０６）は、本発明の実施例１によるアルミニウム合金（ＡＰ５９０）において選択的にアルミニウム合金の組織を微細化させて強度を向上させるためにチタンをさらに添加する。
　チタンを０．１ｗｔ％～０．５ｗｔ％添加すると、工程温度を低下させずにアルミニウム合金の組織とＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物の生成形状を微細化させて凝固中に発生する亀裂を防止する効果を得ることができる。
　また、チタンを添加すると、エナメルコーティング層との結合力を向上させることができる。チタン含量が０．１ｗｔ％未満である場合、アルミニウム合金の組織の微細化効果は得ることができるが、Ｆｅ－Ａｌ系金属間化合物の生成形態の改良効果が不十分である。
　チタン含量が０．５ｗｔ％を超えるようになると、溶湯流動性が低下して凝固過程で亀裂が発生し得る。
　本発明の実施例５によるエナメルコーティング用アルミニウム合金は、重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％、マンガンを０．３ｗｔ％～０．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、５５０℃～５７０℃の温度でエナメルコーティングが可能である。
　本発明の実施例５よるアルミニウム合金（ＡＰ６１０）は、本発明の実施例４によるアルミニウム合金（ＡＰ６００）において生成されるＦｅ－Ａｌ－Ｎｉ系の金属間化合物の形状を微細化させて、高温強度を向上させるためにマンガンを追加したものである。
　マンガンは、０．３ｗｔ％～０．８ｗｔ％を添加し、これによって凝固中に形成されるＦｅ系金属間化合物が微細化されながら、その形状が球形に形態が改良されるので、製品成形中の凝固時に発生する亀裂を防止することができ、高温における強度を向上させることができる。
　マンガンの含量が０．３ｗｔ％未満では、その効果が不十分であり、０．８ｗｔ％を超えるようになると、アルミニウム合金の流動性が低下し、エナメルコーティング層の接着強度が低下し得る。
　前記本発明による実施例１～実施例５によるアルミニウム合金において、主要成分以外にマグネシウム、銅、亜鉛は、不純物として含有され得るが、銅、亜鉛の場合、それぞれのその含量が重量パーセントで０．２５ｗｔ％を超えると、工程温度が低下するので、エナメルコーティング温度で局部的に溶解する部分が発生し得る。
　特に、マグネシウムは、高温酸化が激しく発生してエナメルコーティング層の結合強度を著しく低下させるので、その含量を重量パーセントで０．１ｗｔ％以下に規制することが好ましい。
　下表１には、本発明によるエナメルコーティングが可能なアルミニウム合金の成分範囲をより具体的に区分して表した。
　合金実施例のＡＰ５９０は、アルミニウム合金の融点が５９０℃付近の合金を示すものであり、ＡＰ６００は、アルミニウム合金の融点が６００℃付近にある合金を示したものである。
　また、合金実施例のＡＰ６０５、ＡＰ６０６およびＡＰ６１０は、それぞれアルミニウム合金の融点が６０５℃、６０６℃および６１０℃付近の合金を示したものである。
　本発明によるエナメルコーティングが可能な温度範囲において高温強度を維持するアルミニウム合金は、Ｓｉ含量を３．８ｗｔ％以下に調節することにより共晶組織の量を最小化することにより局部的な溶解を極小化した。
　また、本発明によるアルミニウム合金は、Ｆｅ－Ａｌ、Ｎｉ－Ａｌ、Ｔｉ－Ａｌなどの金属間化合物の一定量を冷却速度の速いダイカスト工法で凝固させると、前記金属間化合物が微細に分散されるので、分散強化効果によって高温でも合金の熱変形とブリスタが発生しない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　前記５種類の合金は、従来のダイカスト合金とは異なりエナメルコーティング層との接着力を向上させることができ、アルミニウムの工程温度が低下しない成分と含量で構成されているので、エナメルコーティング用ダイカストのフライパンと鍋の製造に適している。
　本発明の他の実施例によるエナメルコーティングフライパンの製造方法は、前記実施例１～実施例５によるアルミニウム合金溶湯を提供する工程と、前記アルミニウム合金溶湯をダイカストして製造するものの、アルミニウム合金溶湯をダイカスト金型内に注入する前にダイカスト金型内にアルミニウム合金溶湯と反応する反応性ガスを注入した後、アルミニウム合金溶湯を注入することにより注入されたアルミニウム合金溶湯と反応性ガスを発熱反応させ、この後に金型内でアルミニウム合金溶湯を凝固させてフライパンを製造する工程と、および前記フライパンを５５０℃～５７０℃の温度範囲でエナメルコーティングをする工程と、を含む。
　本発明では、前述した実施例によるＡＰ５９０、ＡＰ６００、ＡＰ６０５、ＡＰ６０６およびＡＰ６１０の５種類のアルミニウム合金をエナメルコーティング用ダイカストフライパンの製造に使用する。これらの合金は、それぞれ溶融温度が５９０℃、６００℃、６０５℃、６０６℃、６１０℃程度なので、エナメルコーティングが施される高温領域である５５０℃～５７０℃で局部的な溶解によるブリスタが発生せずに、堅固なエナメルコーティング層の接着強度を確保することができる。
　しかし、前記アルミニウム合金の鋳造時、流動性に有利なケイ素含量が低くて溶湯の流動性が低下することによりダイカスト製品の内部に鋳造欠陥が発生し得る。したがって、前記アルミニウム合金溶湯を金型内に高速注入する前に金型の内部に反応性ガスである酸素を注入することによりアルミニウム合金溶湯の金型内の充填性を向上させることができる。
　アルミニウム合金溶湯をダイカスト金型内に注入する前に金型内に酸素を注入した後、アルミニウム合金溶湯を高速で金型内に注入するようになると、アルミニウムと酸素が瞬間的に反応して発熱反応が起き、これによって発生した反応熱によりアルミニウム合金溶湯の流動性を確保することができて内部に鋳造欠陥のないフライパンの製造が可能である。
　これは、反応性ガスとアルミニウム合金溶湯との間の発熱反応によって溶湯の高温流動性を維持することにより気泡の発生を抑制し、反応性ガスとアルミニウムとの間に微細な金属酸化物（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）を形成することにより、合金の凝固組織内に微細な金属酸化物を形成することにより高温強度の向上を高めることができる。
　前記ダイカスト法によるエナメルコーティングフライパンの製造方法において、前記反応性ガスは、酸素であることを特徴とする。
　本発明においてアルミニウム合金溶湯を注入する前にダイカスト金型内に注入する反応性ガスは、アルミニウム合金溶湯と速い時間内に反応が起こり得る酸素を含むが、これに制限されず、アルミニウム合金溶湯と反応し得る気体であれば、何れも可能である。
　本発明のまた他の実施例によるエナメルコーティングフライパンは、フライパンの内部に１μｍ未満の微細な酸化物粒子（Ａｌ２Ｏ３）が分布することを特徴とする。
　ダイカスト金型内に注入される反応性ガスとアルミニウム合金との間の急激な反応によって合金の凝固組織内に微細な酸化物粒子（Ａｌ２Ｏ３）が分布するようになって最終鋳造品の引張特性および疲労特性を向上させるようになる。
　事前に金型内に酸素を注入した後、前記アルミニウム合金溶湯を高速で金型内に注入するようになると、アルミニウムと酸素が瞬間的に反応して急激な発熱反応が起き、これによって発生した反応熱によりアルミニウム合金溶湯の流動性を確保することができて内部に気孔などの鋳造欠陥のないフライパンの製造が可能である。
　本発明は、図面に図示された実施例を参考に説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施例が可能であるという点を理解するであろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付された特許請求範囲の技術的思想によって定められるべきである。

Claims (8)

  1. 　重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持するエナメルコーティング用アルミニウム合金。
  2. 　重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持するエナメルコーティング用アルミニウム合金。
  3. 　重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、マンガンを０．４ｗｔ％～１．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持するエナメルコーティング用アルミニウム合金。
  4. 　重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、チタンを０．１ｗｔ％～０．５ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持するエナメルコーティング用アルミニウム合金。
  5. 　重量パーセント（ｗｔ％）で鉄を１．２ｗｔ％～３．４ｗｔ％、ケイ素を０．８ｗｔ％～３．８ｗｔ％、ニッケルを０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％、マンガンを０．３ｗｔ％～０．８ｗｔ％含有し、残部はアルミニウムおよび不可避不純物を含有し、エナメルコーティングの温度範囲である５５０℃～５７０℃で高温強度を維持するエナメルコーティング用アルミニウム合金。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金溶湯を提供する工程と、
    　前記アルミニウム合金溶湯をダイカストして製造するものの、前記アルミニウム合金溶湯をダイカスト金型内に注入する前に前記ダイカスト金型内に前記アルミニウム合金溶湯と反応する反応性ガスを注入し、この後に前記アルミニウム合金溶湯を注入することにより注入された前記アルミニウム合金溶湯と前記反応性ガスを発熱反応させ、この後に金型内で前記アルミニウム合金溶湯を凝固させてフライパンを製造する工程と、
    　前記フライパンを５５０℃～５７０℃の温度範囲で前記エナメルコーティングをする工程と、を含むダイカスト法によるエナメルコーティングフライパンの製造方法。
  7. 　前記反応性ガスは、酸素であることを特徴とする請求項６に記載のダイカスト法によるエナメルコーティングフライパンの製造方法。
  8. 　請求項６に記載の製造方法によって製造されたエナメルコーティングフライパンであって、前記フライパンの内部に１μｍ未満の微細な酸化物粒子（Ａｌ２Ｏ３）が分布することを特徴とするエナメルコーティングフライパン。
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