다이케스팅 금형에서의 Al-Fe반응에 관한 연구

Abstract

알루미늄합금을 이용한 다이캐스팅에서 소착은 용융된 알루미늄이 금형에 달라붙는 현상을 말한다. 소착은 2가지 형태가 있으며 하나는 높은 온도에서 금형과 용융 알루미늄 사이의 금속간 화합물 반응에 의하여 생성되고 다른 하나는 낮은 온도에서 기계적인 반응에 의하여 생성된다. 이러한 현상으로 금형 표면의 손상과 제품의 표면품질이 저하가 일어난다. 주조조건은 금형 표면의 보호필름을 벗겨내는 washout이라는 현상과 관련이 있으며 washout은 용융알루미늄 합금이 금형의 보호필름을 파괴하면서 일어난다. 그런 결과로 금형 표면에 소착이 생기게 된다. 이번 연구에서는 고압조건, 저압조건, chill time, 냉각의 조건의 변화를 시도하여 금형 표면의 washout현상에 원인을 미치는 영향을 관찰하였다. 이러한 주조조건의 변화를 통하여 금형의 표면에 형성된 소착층의 형태,조성,두께 등을 SEM으로 관찰하였으며 주조 조건에 따른 소착의 형태가 금형과 합금간의 화학적 반응에 의한 것인지 아니면 낮은 온도에 의한 기계적 반응인지를 파악하였다. 그 결과 mold 표면에 형성된 소착층의 대부분은 화학적 반응에 의해 형성된 금속간 화합물이 었으며 100% FeAl3로 관찰되었다. 더욱이 소착층의 형성속도(두께)는 주조의 냉각조건 및 주조 속도에는 크게 의존하지 않았다.; During the diecasting of Al alloys , soldering is a phenomenon in which molten aluminum ‘weld’ to the die surface . Two type of soldering are identified, one occurs at high temperatures due to a chemical reaction between the molten Al- alloys and die the other occurs at low temperatures due to mechanical reaction. Resulting in damaged to the die and poor surface quality of casting, Soldering is closely related to the ‘washout’ of protective film on the die surface, washout occurs when the molten aluminum alloy destroys the protective film on the die. As are sult, soldering is formed on the surface. In this study it is tried to changing casting condition (high pressure, low pressure, chill time, cooling rate) and observated the effect of washout condition in the mold-surface. Through Change of casting condition, the morphology of the surface between intermetallic layer and the die surface was observed by SEM. type of die soldering tested chemical reaction between die material and the alloy or occurring at low temperatures due to me chanical interaction for casting condition Most of Fe reaction layer(soldering layer) forced on Fe die surface was found to be are sult of chemical reaction between al alloy liquid and Fe base die surface. The chemistry of Fe layer was only FeAl₃ compound. this study revealied that the casting conditions (cooling rate and casting speed) did not affect the type and formation rate of Fe layer. Also the reaction layer/soldered layer can not form if the temperature of die surface is maintained be low 400℃ .