쌍롤법에 의한 Al-Sn합금의 strip제조 및 특성에 관한 연구

초록

Al-Sn합금은 내피로성, 내식성, 내마모성에 있어서 white metal은 물론 동연합금계 베어링에 비해 우수한 성능을 나타내어 최근 각광을 받고 있다. 그러나 Al-20%Sn이상의 경우는 용해/주조시 심한 편석현상으로 인하여 인고트의 제조가 어려운 상태이다. 따라서 Al-Sn합금계와 같이 편석발생이 심하고 조대한 미세조직을 갖는 합금들을 개량할 수 있는 새로운 제조공법 중의 하나가 쌍롤법이다. 이 방법은 급속응고 효과에 의한 결정립의 미세화 및 분산상의 미립화에 따른 윤활특성 및 경도특성의 향상이 기대되며, 무편석의 고 Sn합금을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 또한 쌍롤법을 이용할 경우 롤갭을 자유롭게 변화함으로서 얇은 판상의 형태로 near net shape의 박판제조가 가능한 특징을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 Al-Sn합금의 중력금형 주조시 심한 편석현상을 없애고, 다단계 압연공정을 감소시킴으로서 설비비 및 제조원가의 절감이 가능한 쌍롤법을 개발하고자 하였다. 쌍롤법 적용시 Al-Sn합금은 고액공존역이 매우 크기 때문에 기존의 알루미늄 합금들과는 다른 주조특성(hair crack, tin sweating)을 나타내었다. 건전한 strip을 제조하기 위한 각 합금의 용탕온도 및 선속도의 공정조건을 확립하였다. 또한 롤갭 및 선속도 변화에 따른 공정조건을 설정한 결과 선속도 증가에 따라 건전한 strip 제조를 위한 롤갭은 점차적으로 감소하여 나타났다. 각 합금의 열처리 온도 및 시간변화에 따른 접합강도를 측정한 결과 열처리온도 및 시간증가에 따라 접합강도는 증가하는 경향을 보였다. 또한 A20합금의 접합강도가 A40합금에 비해 우수한 것으로 나타났다. 또한 마모시험 결과 A20합금에 비해 A40합금이 저속, 고속의 모든 시험조건에서 우수한 내마모성을 보였다.