금형주조법과 쌍롤법에 의해 제조한 Al-Sn합금의 미세조직과 기계적특성에 관한 연구

초록

Al-Sn합금의 중력금형 주조시 발생하는 심한 편석현상을 없애고, 다단계 압연공정을 감소 시킴으로서 설비비 및 제조원가의 절감이 가능한 쌍롤법을 개발하고자 하였다. 중력금형주조법과 쌍롤법으로 제조한 Al-20Sn 및 Al-40Sn합금을 냉간압연후 열처리(290℃와 320℃에서 30분)하여 박판을 제조하였다. 쌍롤법으로 strip 제조시 공정변수 및 표면 미세 crack발생의 원인을 분석하였다. 제조한 박판의 공정별 미세구조(위치에 따른 Sn의 상분율 및 cell spacing변화), 인장특성, 경도, 마모특성을 평가/비교 하였다. 또한 제조한 박판과 back metal을 cladding 및 열처리(350℃에서 5분)후 접합강도를 평가하였으며, 이의 저하원인을 SEM/EDX를 사용하여 분석하였다. 쌍롤법 적용시 Al-Sn합금은 고액공존역이 매우 크기 때문에 기존의 알루미늄 합금들과는 다른 주조특성(hair crack, tin sweating)을 나타내었다. 중력금형 주조법에 비하여 쌍롤법에 의해 제조한 제조한 박판이 Sn상의 크기 및 편석도가 매우 적은 것으로 나타났으며, 열처리후 인장시험한 결과 우수한 인장강도값과 연신율을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 마모시험 결과 쌍롤법에 의해 제조한 시편이 저속, 고속의 모든 시험조건에서 우수한 내마모성을 보였으며, Sn의 함량이 증가할수록 상응성 및 윤활성이 개선되어 우수한 내마모성을 보였다. 접합강도를 측정한 결과 Sn의 함량이 20%에서 40%로 증가함에 따라 접합강도가 12∼18MPa정도 감소하여 나타났으며, 금형주조법에 의해 제조한 시편의 접합강도가 쌍롤법에 비해 우수함을 보였다. 접합강도의 저하원인을 알아보기 위하여 SEM/EDX분석결과 FeSn2화합물 형성에 의한 것으로 분석되었다.