일반기술

표면육성 복합화에 의한 고내마모성 알루미늄 브레이크 디스크로터 및 그 제조방법

알루미늄제 브레이크 디스크 로터(이하 로터)의 주물에 브레이크 패드와 마찰될 부분에만 선택적으로 플라즈마 이행 아크법(Plasma transferred arc welding:PTAW)을 이용 표면육성 복합화 처리를 하여 가볍고 고내마모성을 가지는 로터를 만드는 것에 관한 것이다. 기존의 주철제 로터는 소재자체의 특성으로 중량이 너무 무겁고 열균열 등의 문제가 있다. 또 교반주조법에 의한 알루미늄 복합재로 조제된 경우에는 주조시 냉각중에 세라믹 강화입자의 침강, 소재의 난삭성, 소재의 경제성 등에 난점이 있어 실용화에 걸림돌이 되고 있다. 이에 세라믹분말 또는 세라믹/금속혼합분말을, PTAW을 사용하여 주물용 합금으로 주조된 알루미늄제 로터의 표면에 국부적으로 복합화시키면 주철제에 비해 가벼워진 고내마모성의 로터를 만들수 있다. 제조방법은 다음과 같다. 먼저 알루미늄 합금을 사형 주조 또는 다이캐스팅을 사용하여 주조한다. 이어 그 외관에 이물질이나 기포의 유무 등을 검사한 후 브레이크 패드와 마찰되는 부분만 복합화 처리를 한다. 마지막으로 다결정 다이아몬드 공구나 초경공구를 써서 선반가공에 의해 표면을 가공하여 완성한다 본기술의 핵심부분인 선택적 복합화처리하는 방법은 다음과 같다. 주조된 로터 주물을 회전판 위에 장착하고, 브레이크 패드와 마찰 부위에 토치를 위치시키고 강화재분말(세라믹 또는 세라믹/금속 혼합)을 뿌린 후 플라즈마 아크를 가하여 복합화층을 형성시키는 플라즈마 이행 아크법에 의해 선택적 복합화처리를 한다. 1회 처리마다 약 10mm의 폭을 가지는 복합화 처리부가 형성되므로 로터의 폭에 맞도록 여러 차례 반복해야 한다. 이 때 사용하는 강화재 분말은 150메쉬(mesh;1인치 길이 안에 들어 있는 눈금의 수)의 SiC와 Cu를 4:1의 중량비로 혼합하여 사용한다. 본 기술을 이용해 만든 로터는 주철제품 대비 약60%의 경량화 효과를 가지는 반면 표면강화처리에 의해 주철과 같거나 그 이상의 내마모 성능을 나타내게 된다. 또 기존의 교반주조법에 의한 알루미늄 복합재료와 비교하면 같은 경량화 효과를 내면서도 선택적 표면처리에 의해 고가의 강화용 첨가제의 투입량을 감소시키고 난삭성 가공부위의 면적을 최소화하여 가공비를 감소시킬 수 있다