일반기술

알루미늄 합금의 표면 복합· 합금화

-Al 합금 재료는 일반적으로 가볍고, 연질이며, 우수한 가공성 등의 특징이 있어서 넓은 영역에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있으며 향후 고도화 시회로의 이행에 의해 각종 민생용 기기나 산업용 기기에 대해 경량재료의 요구가 더욱 높아질 것으로 예상됨에 따라 그 이용의 다변화가 기대된다. 그러나 Al 합금재료는 부품으로 사용되는 경우 강도 및 내마모성이 나빠서 표면이 손상되기 쉬운 단점이 있다. 그래서 이를 보완하기 위해 종래에는 각종 도금법, 경질 Alumite처리, 이온 주입법, 확산침투법 등의 방법을 이용한 표면경화기술이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 방법에 의해 형성된 경화층의 경우 두께가 수십㎛ - 수백㎛ 정도의 박막 경화층밖에 형성할 수 없었다. 따라서 고온, 대하중 및 면압하중을 받는 상태에서는 이러한 박막경하층의 경우 강도 및 내마모성이 충분하지 못하므로 경화층이 변형되거나 박리 및 파괴가 일어나는 등의 문제점이 발생한다. 따라서 변형 및 박리 되지 않는 수 mm 두께의 후막경화층의 형성이 요구되고 있으며, 이와 같은 후막 표면경화층을 형성시키기 위한 기술로서 Electron Beam, Laser Beam, Plasma Arc 등의 열원을 이용한 표면용융 복합합금화법의 개발이 절실히 요구되고 있다. 만약 이러한 후막 경화층 형성기술을 이용하여 Al 합금 표면에 강도 및 내마모성, 내열성 등이 우수한 후막 표면경화층을 형성할 수 있다면 Al 합금의 활용 범위는 크게 넓어질 것이다. 따라서 본 연구에서는 plasma transferred arc(PTA) 분체 육성법을 이용하여 Al 합금 재료에 금속 분말 또는 세라믹스 분말을 첨가하여 강도 및 내마모성이 우수한 후막 표면경화층을 형성하였으며, 이러한 후막경화층의 공업적 적용 가능성을 알아보고자 현재 실제 상용 자동차에 쓰이고 있는 자동차 piston top ring groove에 응용하였다. 이러한 후막 표면 경화기술의 개발은 앞으로 신제품의 수명연장, 강도 및 내마모성 향상, 가격절감, 수입대체효과 및 수출향상 등의 측면에서 향후 그 전망이 기대된다.