일반기술

기계적 특성이 개선된 다공성 Al 합금의 제조 방법

다공성 재료는 지금까지 대부분 세라믹이나 고분자 재료 등으로 제조되어 왔으나, 최근 우수한 특성을 갖는 금속성 발포재료를 비교적 손쉽게 만들 수 있는 방법들이 개발되었다. 이들 중 가장 대표적인 방법으로 용탕 발포법(melt foaming) 또는 분말소결발포(powder compact foaming)가 있다. 용탕 발포법은 금속용탕에 가스를 불어넣거나 발포제를 직접 첨가하여 성형하는 것이며, 분말소결 발포는 발포제와 금속분말을 먼저 압축성형한 후 고온에서 발포시키는 것이다. 이와 같은 방법을 이용한 금속 다공성 재료들은 금형의 형상대로 성형을 하거나 다층 구조재로의 제조가 용이하고 합금원소의 첨가나 밀도를 자유롭게 조절하여 다양한 물성을 얻을 수 있다는 큰 장점이 있다. 특히 Al 다공성 재료의 기계적 변형거동은 밀도나 재료 자체의 셀구조 외에도 Al 분말의 합금원소에 의해서도 큰 영향을 받는다. 즉 여러 종류의 Al 계 벌크 합금재료에서와 마찬가지로 다공성 재료의 기지조직에 첨가된 Mg, Si, Cu 등의 합금원소들은 열처리 후 다양한 석출상 조직을 발달시켜서 순수한 금속의 다공생 재료에서는 얻을 수 없었던 특성을 얻을 수 있다. 그러나 일반적으로 여러 합금 원소들이 첨가된 다공성 Al 합금을 고온에서 발포시키면 의도하지 않았던 상당히 큰 크기의 금속간 화합물들이 먼저 형성되는 경우가 많다. 또한 이렇게 형성되는 여러 종류의 조대한 금속간 화합물들은 취성이 상당히 크므로 기계적 변형시 균일한 물성제어를 어렵게 한다. 따라서 Al을 기지로 한 다공성 재료의 성질을 개선시키기 위해서 여러 종류의 합금 원소를 첨가할 경우 발포 과정에서 원하지 않게 발현되는 취성 증가의 현성을 해결해야 할 필요가 있다. 본 기술은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 Al 합금 재료를 발포하고 발포 후 연성화 열처리를 수행하여, 원치않는 취성 증가 현상을 해결하는 다공성 Al 합금의 제조 방법을 제공한다.Mg, Si, Cu 등을 함유한 Al 합금을 먼저 발포한 다음 연성화 열처리를 통해 발포시 형성되는 Al-Cu, Al-Mg 등의 석출물을 균일하게 제거하여 취성 증가를 제어할 수 있다.종래 연성화 열처리를 않은 다공성 Al 합금에 비해 낮은 취성과 우수한 에너지 흡수 특성을 나타낸다.발포금속의 세계시장규모는 3조원에 이르며 국내시장 규모는 2,000억원을 상회하는 수준에 있다. 발포알루미늄의 경우 고속전철 방음벽, 터널내부 압축 흡음재료로 각광을 받고 있으며, 특히 당산철교의 방음벽, 성내역(지하철) 방음벽, ASEM 빌딩 엘리베이터 등에 시공되어 국내외적으로 인정받고 있어 수요는 더욱 증가할 것으로 기대된다.