일반기술

다중금속판재의 확산접합 및 성형

해당 기술은 미리 가공한 얇은 두께의 금속판재들을 적층시켜 확산접합하는 방식에 의해 티타늄합금과 같이 가공성이 좋지 않은 소재의 경우에도 이종물질의 도움이나 구조 강도의 손실 없이 필요로 하는 구조물 또는 부품으로 간단히 성형할 수 있는 기술로써, 용접기술 중 고상용접에 적용 가능하다. 해당 기술의 확산접합용 치구는 적층된 다중 금속판재를 고체상태에서 확산접합이 가능하도록 다음과 같이 구성된다. ○ 상부가스 주입용 통로가 형성된 상부치구 ○ 상부치구와 결합되며, 다중 금속판재를 내부에 안치하는 중부치구 ○ 중부치구와 결합되어 다중 금속판재를 유지하며, 하부가스 주입용 및 진공 형성용 통로가 형성된 하부치구 ○ 상부치구와 중부치구 사이에 게재된 밀폐판재 다양한 기술분야에서 활용도가 높은 초합금·티타늄 등을 이용한 내열합금은 절삭·단조·압연·압출과 같은 기계가공이 어렵고, 일반금속에 비하여 용융점이 높아서 일반적인 용해방법으로 주조하기도 어렵다. * 절삭가공 : 절삭공구의 수명이 짧고, 절삭률이 매우 적어 많은 비용이 들며, 후가공시 발생하는소재의 손실이 큼 * 초소성 가공 : 두께가 얇은 판금에 이용이 제한됨 * 브레이징(Brazing), 천이 액상 확산접합(Transient Liquid Phase Diffusion Bonding): 중간에 이종금속이나 활성화재료(Activator Materials)를 사용하며 공정 중에 액상을 이용하므로 접합면의 물성이 모재와 달라 기계적 강도가 떨어짐 해당 기술은 복잡한 형상의 구조물을 제작하기 위하여 미리 가공한 얇은 두께의 금속판재를 여러 장 적층하여 이종물질 없이 고체상태에서 확산접합을 통한 정형가공(Near Net Shape)으로 성형하는 방법이다. * 미리 가공한 최소한의 소재만을 사용하기 때문에 성형후 공차를 맞추기 위한 단순 기계적 후처리 가공만이 요구되어 원소재비용 및 가공비용을 크게 줄일 수 있음 * 이종소재를 사용하지 않으므로 높은 구조 강도를 얻을 수 있으므로 기존의 구조물보다 정밀도와 신뢰성과 내구성이 높음 * 프레스나 롤러(Hot Roller) 등에 의한 기계적인 압력뿐만 아니라 기체압력을 사용할 수 있으므로 접촉압력을 균일하게 할 수 있음 □ 국내외 시장현황티타늄 및 티타늄 합금은 가볍고 견고하면서도 내식성이 양호하기 때문에 항공우주 산업, 석유화학장치 산업 등에 주로 이용되어 왔다. 그러나 최근 산업의 발전과 더불어 생활수준이 향상되면서 환경 및 스포츠·레저에 대한 관심이 높아짐에 따라, 기존의 군수용이나 항공우주용에 용도가 한정되어 있던 티타늄을 민수용으로 활용하고자, 이를 소재로 한 각종 제품의 개발이 활기를 띠게 되었다. 그 예로 건축, 토목, 자동차 부품, 생체의료 부품, 그리고 악세사리에 이르기까지 다양한 용도로의 적용이 시도되고 있다. 세계 티타늄 시장규모는 최종 완성품 기준 10조원 규모로 추정된다. 이 중 우주항공 및 군수 시장이 4.7조원, 화학ㆍ발전 등 일반산업 시장이 3.8조원, 기타 소비재 시장이 1.5조원을 차지한다. 국내에서 사용되는 티타늄은 대부분 수입에 의존해 오고 있는 실정으로, 과거 국내에 기초 소재 형태로 수입된 순수 티타늄 및 티타늄 합금은 IMF 직후를 제외하면 수요가 꾸준히 증가하여 2000년에는 이미 수입량이 약 4000톤(약 725억원)을 넘어섰다. 국내 산업이 발전함에 따라 특수한 물성을 갖는 재료의 수요가 점증하게 되고, 최근 들어서는 재료의 경량화, 화학적 안정화 등을 이용한 시스템의 효율 향상, 환경오염방지 등과 같은 목적으로 사용 재료의 고급화 추세가 현저해짐에 따라 티타늄 재료에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 이에 따라 기존에 거의 전량을 수입하던 티타늄 제품의 국산화를 적극 추진하면서, 수입대체가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.