KR20040058613A - Manufacturing Method of Cu-Al-Stainless Steel Clad Plate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 클래드재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동과 알루미늄 및 스테인리스강으로 이루어진 3중 클래드 판재를 압연 공정에 의해 제조하기 위한 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cladding material, and more particularly, to a method for producing a copper-aluminum-stainless steel cladding material for producing a triple cladding sheet made of copper, aluminum and stainless steel by a rolling process.
클래드재는, 두 가지 이상의 금속재료의 표면을 금속학적으로 접합시켜 일체화한 적층형의 복합재료로 정의된다. 이러한 클래드재는, 다양한 재료를 적절히 조합하여 사용함으로써 소재의 성능을 극대화할 수 있고 고가의 소재를 절약할 수 있으므로 경제적으로도 큰 장점이 있기 때문에, 소재의 조합이 점차 다양해지고 있으며 적용 분야도 확대되고 있다.Clad material is defined as a laminated composite material in which the surfaces of two or more metal materials are joined by metal bonding. These clad materials are economically advantageous because they can maximize the performance of materials and save expensive materials by using various combinations of appropriate materials. Therefore, the combination of materials is gradually diversified and the field of application is expanded. have.
클래드재중에서 현재 가전제품용 소재로 가장 많이 적용되고 있는 것은 스테인리스강-알루미늄 클래드재인데, 이 소재는 스테인리스강과 알루미늄의 장점을 적절히 조합시켜 사용하기 위한 것으로서, 알루미늄의 낮은 비중과 높은 열전도도, 스테인리스강의 우수한 내식성 및 가공성 등의 장점을 가지고 있다. 이 때문에, 이것은 일반 가정용 조리 용기와 전자 조리용 기구 등에 이용되고 있으며, 건자재, 플랜트에 사용되는 열교환기용 소재, 자동차, 선박 등에도 일부 적용되고 있다.Among the cladding materials, the most widely used materials for home appliances are stainless steel-aluminum cladding materials, which are used to properly combine the advantages of stainless steel and aluminum, and have low specific gravity, high thermal conductivity, and stainless steel. It has the advantages of excellent corrosion resistance and workability of steel. For this reason, it is used for general household cooking containers, electronic cooking utensils, etc., and it is partially applied also to building materials, heat exchanger materials used for a plant, a motor vehicle, a ship, etc.
클래드재는 다양한 용도로 사용될 수 있기 때문에, 각 분야에서 기존의 단일 소재를 대체할 가능성이 높다. 이 같은 소재의 대체 현상은 주방 용기에서 매우 빠르게 진행되고 있으며, 기존의 스테인리스강이나 알루미늄 등의 단일 소재가 스테인리스강-알루미늄 또는 스테인리스강-알루미늄-스테인리스강 클래드재로 급속히 대체되어가고 있다.Since clad material can be used for various purposes, it is highly likely to replace the existing single material in each field. The replacement of such materials is rapidly progressing in kitchen containers, and existing single materials such as stainless steel or aluminum are rapidly being replaced by stainless steel-aluminum or stainless steel-aluminum-stainless steel cladding.
또한, 근래에 와서는 열원으로서 가스를 이용하는 대신 위험성도 적고 환경 친화적인 유도가열장치의 이용이 점차 증가함에 따라, 이에 적합한 소재로 열을 고르고 빠르게 전도할 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강-알루미늄-페라이트계 스테인리스강 클래드재의 이용이 증가하고 있다. 유도가열방식으로 가열을 하기위해서는, 소재에 자기(磁氣)가 있어야 하기 때문에, 이중판의 경우에는 외부를 페라이트계 스테인리스강으로 하고 음식물과 접촉하는 내부를 알루미늄에 수지 코팅을 하여 사용하는 한편, 삼중판의 경우에는 외부를 페라이트계 스테인리스강으로 하고 가운데를 알루미늄으로 하며 내부를 오스테나이트계 스테인리스강으로 구성하고 있다.In addition, in recent years, the use of less dangerous and environmentally friendly induction heating device instead of using gas as a heat source has gradually increased, and thus, an austenitic stainless steel-aluminum-ferrite which can evenly conduct heat and conduct heat to a suitable material. The use of system stainless steel cladding materials is increasing. In order to heat by induction heating method, the material must be magnetic, so in case of double plate, the outside is made of ferritic stainless steel, and the inside which is in contact with food is coated with resin on aluminum. In the case of the triple plate, the outside is made of ferritic stainless steel, the center is made of aluminum, and the inside is made of austenitic stainless steel.
그 외에도 최근에는, 유도가열 특성을 충분히 활용하기 위해서, 자기특성이 우수한 탄소강을 사용하고 있는데, 스테인리스강-알루미늄-탄소강-알루미늄-스테인리스강 클래드재 혹은 알루미늄-탄소강-알루미늄 클래드재가 그것이다.In addition, recently, in order to fully utilize induction heating characteristics, carbon steel having excellent magnetic properties is used, such as stainless steel-aluminum-carbon steel-aluminum-stainless steel cladding material or aluminum-carbon steel-aluminum cladding material.
이같은 클래드재들과 함께, 부가가치가 높고 외관이 미려하며 열전달 특성이 매우 우수한 동-알루미늄 클래드재에 대한 수요가 유럽을 중심으로 서서히 증가하고 있는 추세에 있는데, 클래드재의 외피로 이용되는 동은 기존의 스테인리스강에 비하여 전열 성능이나 열확산 성능이 매우 우수하다. 따라서, 동-알루미늄 클래드재를 조리기구용 소재로 이용하면 조리시간을 단축시킬 수 있으며, 이에 따라 에너지 절약도 가능하다. 아울러, 동-알루미늄 클래드재는 외관이 미려하기 때문에 장식용으로도 가치가 있으며, 히트 싱크재로도 이용할 수 있다.Along with these clad materials, the demand for copper-aluminum clad material with high added value, beautiful appearance and excellent heat transfer characteristics is gradually increasing around Europe. Compared with stainless steel, heat transfer performance and heat diffusion performance are very good. Therefore, when copper-clad cladding material is used as a material for cooking utensils, the cooking time can be shortened, and energy saving can be performed accordingly. In addition, copper-aluminum cladding material is valuable for decoration because of its beautiful appearance, and can be used as a heat sink material.
한편, 현재 사용되고 있는 클래드재의 제조방법으로는, 폭발 접합, 확산 접합, 압연법, 육성 용접 등이 있으며, 이들 방법이 조합되어 이용되는 경우도 많다.On the other hand, as a manufacturing method of the clad material currently used, there exist an explosion joining, the diffusion joining, the rolling method, the build-up welding, etc., and these methods are often used in combination.
이 가운데, 폭발 접합은, 접합시에 소음이 커서 작업 장소를 구하기가 어렵고, 작업도 위험할 뿐만 아니라, 박판재에 대해서는 표면 형상이 나빠지기 때문에적용할 수가 없다.Among them, explosion bonding cannot be applied because the noise is high at the time of joining, so that it is difficult to obtain a working place, the work is dangerous, and the surface shape deteriorates with respect to the thin plate material.
또, 확산 접합은, 접합력이 우수한 제품을 얻을 수는 있으나, 시간이 많이 소요되며, 제조원가가 높아 고가의 부품을 제외한 일반 공업용 소재 제조 공정으로는 경제성이 없다.In addition, diffusion bonding can produce a product having excellent bonding strength, but it takes a lot of time, and has high manufacturing cost, and thus it is not economical as a general industrial material manufacturing process excluding expensive components.
그리고, 육성 용접은, 동-알루미늄간이나 알루미늄-스테인리스강간의 직접 용접이 불가능하기 때문에 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재의 제조공정으로는 적용할 수가 없다.In addition, the wet welding cannot be directly applied between copper-aluminum and aluminum-stainless steel, and thus cannot be applied to the manufacturing process of copper-aluminum-stainless steel clad material.
따라서, 위에서 언급한 클래드재의 제조방법중, 제품을 가장 경제적으로 대량 생산할 수 있는 방법은 압연법이라고 할 수 있다.Therefore, among the methods for manufacturing the clad material mentioned above, the most economical mass production method can be said to be a rolling method.
특히, 열간 압연에 의해서 클래드를 제조하는 방법은 일종의 고상 접합으로서, 접합면에 존재하는 스케일, 기름, 때 등의 이물질을 제거하는 접합전 표면처리가 매우 중요하다. 접합시에도 접합 계면에 산화 피막이 생기지 않도록 충분한 주의를 기울여야 한다. 그런데, 제품을 대량 생산하는 상업 공정에서는 계면을 보호하기 위해서 진공 분위기에서 압연하거나 환원성 가스 분위기에서 압연하는 것이 곤란하다. 따라서, 판재에 표면처리를 하더라도 판재를 가열할 때 산화 피막이 다시 형성됨으로써 접합시에 문제를 일으키게 된다.In particular, the method of manufacturing the clad by hot rolling is a kind of solid state bonding, and surface treatment before bonding to remove foreign substances such as scale, oil, and dirt present on the bonding surface is very important. At the time of joining, care must be taken to prevent the formation of an oxide film at the joining interface. By the way, in the commercial process of mass-producing a product, in order to protect an interface, it is difficult to roll in a vacuum atmosphere or to roll in a reducing gas atmosphere. Therefore, even if the plate is surface treated, an oxide film is formed again when the plate is heated, which causes problems in bonding.
한편, 이하에서는 동-알루미늄 클래드재의 제조와 관련한 몇 가지 종래 기술을 살펴본다.On the other hand, the following looks at some of the prior art related to the production of copper-aluminum cladding material.
먼저, "시트 메탈 인더스트리(Sheet Metal Industry)" 제60권 제5호(1983년)에 발표된 자료에는, 동과 알루미늄을 압하율 55% 이상의 조건으로 100∼150℃의 온도 범위에서 압연한 후에 260∼300℃의 온도 범위에서 후열처리하는 방법이 개시되어 있다. 그런데, 이 방법을 이용하면 두 소재의 접합은 가능하지만, 소재의 가공경화가 너무 커서 주방용기 등의 최종 제품으로 가공하기 위한 소성가공시에 판이 파단되거나 접합부 벽개 현상이 일어나게 된다. 이 제품을 공지된 바와 같이 200∼400℃ 온도로 열처리하면 알루미늄은 가공경호를 완화시키는 효과를 낼 수도 있으나, 동은 융점이 1100℃ 정도이기 때문에 동에 대해서는 연화의 효과를 내기가 어렵다는 문제점이 있다.First, in the data published in "Sheet Metal Industry" Vol. 60, No. 5 (1983), copper and aluminum were rolled in a temperature range of 100 to 150 ° C. under a rolling reduction of 55% or more. A method of post-heat treatment in the temperature range of 260-300 degreeC is disclosed. By using this method, the joining of the two materials is possible, but the hardening of the work is so large that the plate breaks or the cleavage of the joint occurs during plastic processing for processing into a final product such as a kitchen vessel. When the product is heat-treated at a temperature of 200 to 400 ° C. as is known, aluminum may have an effect of alleviating the processing hardness. However, since copper has a melting point of about 1100 ° C., it is difficult to soften the copper. .
다음으로, 한국 공개특허공보 제2001-091951호는 동과 알루미늄 클래드재의 제조기술을 개시하고 있는데, 이 기술은, 무산소동과 알루미늄 합금판의 접합에 있어서 순 알루미늄을 중간재(insert metal)로 이용하고 있다. 즉, 무산소동과 순 알루미늄 판을 압하율 40∼70%의 조건에서 냉간 압연한 뒤, 이 클래드재를 다시 알루미늄 합금과 냉간 압연하거나 100∼350℃의 온도 범위에서 열간 압연하고 있다. 그러나, 이 기술 역시 전술한 바와 같이 후속 공정에서 접합부에 문제를 야기시킬 뿐만 아니라, 중간재를 사용하기 때문에 경제성 측면에서도 문제가 된다.Next, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-091951 discloses a manufacturing technique of copper and aluminum cladding material, which uses pure aluminum as an insert metal in joining an oxygen-free copper and an aluminum alloy plate. have. That is, after cold-rolling an oxygen-free copper and a pure aluminum plate on the conditions of 40 to 70% of a reduction ratio, this clad material is cold-rolled again with an aluminum alloy or hot-rolled in the temperature range of 100-350 degreeC. However, this technique also causes problems in the joints in subsequent processes as described above, and also in terms of economics because of the use of intermediate materials.
또, 공개된 기술은 아니나, 최근에는 동 또는 알루미늄 판위에 니켈을 도금한 후 접합하는 방법으로 제조된 알루미늄-동 클래드 제품이 생산되고 있지만, 니켈 도금은 생산 단가를 현저히 높이기 때문에 클래드 소재뿐 아니라 최종 제품의 가격 경쟁력을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, although it is not a publicly known technique, in recent years, aluminum-copper clad products manufactured by joining nickel or plated on copper or aluminum plates have been produced. However, since nickel plating significantly increases the production cost, it is not only a clad material but also a final product. There is a problem of lowering the price competitiveness of the product.
최근 공지된 한국 공개특허공보 제2002-052087호에서는 동과 알루미늄을 각각 다른 온도로 가열한 후에 적층시켜 압연함으로써 동-알루미늄 클래드재를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법은 소성 가공성을 확보할 수 있는 클래드재를 제조할 수는 있으나, 두 소재를 적층한 후 동시에 가열하여 접합하는 경우에 비해 생산성이 떨어지며, 동과 알루미늄 이외에 스테인리스강까지 접합하는 경우에는 적용하기가 곤란하다는 단점이 있다.Recently, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-052087 discloses a method of manufacturing a copper-aluminum clad material by heating copper and aluminum at different temperatures, and then laminating and rolling them. However, this method can produce a cladding material that can secure plastic workability, but productivity is lower than that of laminating two materials and heating them at the same time, and in the case of joining stainless steel other than copper and aluminum, The disadvantage is that it is difficult to apply.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 최종 제품으로 가공하기 위한 소성 가공성을 확보함과 아울러 생산성이 우수한 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재의 제조방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned general problems, and an object thereof is to provide a method for producing a copper-aluminum-stainless steel clad material having excellent productivity while securing plastic workability for processing into a final product. To provide.
도 1은 본 발명에 따른 클래드재의 제조방법을 간략히 도시한 도면.1 is a view briefly showing a method for producing a cladding material according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : Cu-Al-STS 적층판 1a : 동판1: Cu-Al-STS laminated sheet 1a: copper plate
1b : 알루미늄판 1c : 스테인리스강판1b: aluminum sheet 1c: stainless steel sheet
2 : 가열로 3 : 압연기2: heating furnace 3: rolling mill
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재의 제조방법은, 동판을 100∼200℃의 범위로 가열하여 표면의 오염물질을 제거하는 단계; 상기 동판과 알루미늄판을 산세하여 스케일을 제거하고, 스테인리스강판을 세척하는 단계; 상기 동판과 상기 알루미늄판의 표면에 각각 요철을 형성하는 단계; 상기 동판과 알루미늄판 및 스테인리스강판을 차례로 적층하여 200∼400℃의 범위로 가열하는 단계; 상기 가열된 동-알루미늄-스테인리스강 적층판을 분당 3미터 이하의 속도와 15∼30%의 압하율로 압연하여 접합시키는 단계를포함하는 것을 기술적 요지로 한다.Method for producing a copper-aluminum-stainless steel clad material according to the present invention for achieving the above object, the step of heating the copper plate in the range of 100 ~ 200 ℃ to remove contaminants on the surface; Pickling the copper plate and the aluminum plate to remove scale and washing the stainless steel plate; Forming irregularities on surfaces of the copper plate and the aluminum plate, respectively; Stacking the copper plate, the aluminum plate, and the stainless steel plate in sequence and heating them in a range of 200 to 400 ° C .; The technical subject matter includes the step of joining the heated copper-aluminum-stainless steel laminate at a rate of 3 meters per minute or less with a rolling reduction of 15-30%.
특히, 상기 동판과 상기 알루미늄판의 표면에 각각 형성되는 요철은, 폭이 0.5mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.In particular, the irregularities formed on the surfaces of the copper plate and the aluminum plate, respectively, are preferably formed with a width of 0.5 mm or less.
또, 상기 동판과 상기 알루미늄판의 표면에 각각 형성되는 요철은, 와이어의 직경이 0.5mm 이하인 쇠솔에 의해 형성되는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the unevenness | corrugation formed in the surface of the said copper plate and the said aluminum plate, respectively is formed by the iron brush whose wire diameter is 0.5 mm or less.
이하에서는 본 발명에 따른 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a copper-aluminum-stainless steel cladding material according to the present invention will be described in detail.
본 발명의 클래드재는 동판과 알루미늄판 및 스테인리스강판을 차례로 적층시켜 접합한 것으로서, 먼저, 상기 동판을 가열하여 동판 표면에 존재하는 기름이나 때 등의 오염 물질을 제거한다. 동판은 고온 가열시에 알루미늄이나 스테인리스강보다 산화에 훨씬 민감하고, 특히 표면에 오염 물질이 남아 있는 경우에는 그 부분에서 산화가 심하게 일어나 접합시에 접합 불량이 되기 때문이다. 특히, 동판 표면의 오염 물질은 산세와 같은 화학처리를 하더라도 완전히 제거하기는 곤란하지만, 약 100∼200℃로 가열하면 오염 물질을 거의 완전히 제거할 수가 있다.The cladding material of the present invention is obtained by laminating a copper plate, an aluminum plate, and a stainless steel plate in sequence, and first, heating the copper plate to remove contaminants such as oil and dirt present on the surface of the copper plate. This is because the copper plate is much more sensitive to oxidation than aluminum or stainless steel when heated at high temperatures, and particularly when contaminants remain on the surface, oxidation occurs severely at that portion, resulting in poor bonding at the time of joining. In particular, the contaminants on the surface of the copper plate are difficult to be completely removed even if subjected to chemical treatment such as pickling, but heating to about 100 to 200 ° C. can almost eliminate the contaminants.
다음 단계로, 상기 동판과 알루미늄판의 스케일을 제거한다. 이 때의 스케일 제거는 산세가 가장 바람직한데, 예를 들어 동판의 경우에는 질산 또는 황산 용액에 일정시간 침지하면 스케일을 제거할 수 있으며, 알루미늄의 경우에는 수산화나트륨 용액에 침지한 후 석유에테르 용액으로 세정하면 된다. 한편, 스테인리스강판은 표면 산화에 민감하지 않기 때문에 별다른 처리를 할 필요는 없고, 표면을 세척하는 것만으로도 적당하다.Next, the scale of the copper plate and the aluminum plate is removed. In this case, pickling is most preferable. For example, in the case of copper plate, the scale can be removed by immersion in nitric acid or sulfuric acid solution for a certain time, and in the case of aluminum, it is immersed in sodium hydroxide solution and then petroleum ether solution. You may wash. On the other hand, the stainless steel sheet is not sensitive to surface oxidation, so it does not need to be treated separately, and it is suitable only to clean the surface.
다음 단계에서는, 상기 동판과 알루미늄판의 표면에 각각 요철을 형성하는데, 이 요철의 크기는 폭 0.5mm 이하가 되도록 미세하게 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 요철의 크기가 0.5mm보다 크면 압연후 표면에 자국이 남을 수 있기 때문이다. 요철을 형성하는 방법으로는, 와이어의 직경이 0.5mm 이하인 쇠솔을 이용하는 것이 좋은데, 동판과 알루미늄판에 쇠솔질을 하게 되면, 소재의 표면에 미세한 홈들이 형성되어 이 홈들이 접합 면적을 넓히게 됨으로써 양호한 접합이 이루어지게 된다.In the next step, irregularities are formed on the surfaces of the copper plate and the aluminum plate, respectively, and the size of the irregularities is preferably formed to be 0.5 mm or less in width. This is because if the size of the unevenness is larger than 0.5 mm, marks may remain on the surface after rolling. As a method of forming the unevenness, it is preferable to use an iron brush having a wire diameter of 0.5 mm or less. If the iron brush is applied to the copper plate and the aluminum plate, fine grooves are formed on the surface of the material, so that the grooves increase the joint area. Bonding is made.
다음으로, 위와 같이 요철이 형성된 동판과 알루미늄판을 스테인리스강판과 함께 차례로 적층한 후, 200∼400℃의 온도 범위로 가열한다. 온도 범위를 이와 같이 한정한 것은, 만일 가열 온도가 400℃를 넘게 되면 동판의 표면 산화층의 두께가 급격히 증가하여 접합이 어려워지고, 200℃ 미만으로 가열하는 경우에는 소재의 연신, 특히 스테인리스강판의 연신에 많은 하중을 요하므로 상온 접합에서와 마찬가지로 후속 가공 공정에서 필요한 가공성을 확보하기가 곤란해지기 때문이다.Next, after laminating the copper plate and the aluminum plate in which the irregularities are formed as described above together with the stainless steel sheet, and then heated to a temperature range of 200 ~ 400 ℃. The temperature range is limited in this way, if the heating temperature exceeds 400 ° C., the thickness of the surface oxide layer of the copper plate is rapidly increased, so that the bonding becomes difficult. This is because it requires a lot of load, so that it is difficult to secure workability required in subsequent processing steps as in normal temperature bonding.
이어서 다음 단계에서는, 상기와 같이 가열된 동-알루미늄-스테인리스강(Cu-Al-STS)의 적층판을 열간 압연으로 접합한다. 통상적으로, 이러한 열간 압연에 의해 동과 알루미늄, 알루미늄과 스테인리스강의 클래드재를 만들기 위해서는 두 소재의 표면에 있는 원자들 사이에 확산이 일어나야 하는 바, 이와 같은 확산은 압연속도의 영향을 받는다. 본 발명에서는 이러한 확산을 위해 압연속도를 분당 3미터 이하로 제어하는 것이 바람직한데, 압연속도가 분당 3미터보다 빠르면 확산에필요한 시간이 너무 짧아 접합이 일어나지 않게 된다. 한편, 압하율에 있어서는 15∼30%로 제어하는 것이 바람직한데, 15% 미만에서는 충분한 접합력을 가할 수 없으며, 30%를 초과하는 경우에는 판재, 특히 스테인리스강판에 심한 변형을 주게 되어 가공경화 현상이 발생함으로써 제조된 클래드재를 주방용기 등으로 가공하기가 곤란해진다.In the next step, the laminated sheet of copper-aluminum-stainless steel (Cu-Al-STS) heated as above is joined by hot rolling. Typically, in order to make a clad material of copper and aluminum, aluminum and stainless steel by such hot rolling, diffusion must occur between the atoms on the surfaces of the two materials, and the diffusion is affected by the rolling speed. In the present invention, it is preferable to control the rolling speed to 3 meters per minute or less for such diffusion. If the rolling speed is faster than 3 meters per minute, the time required for diffusion is so short that bonding does not occur. On the other hand, the reduction ratio is preferably controlled to 15 to 30%. If it is less than 15%, sufficient bonding force cannot be applied. If the reduction rate is greater than 30%, the sheet material, especially stainless steel sheet, is severely deformed, resulting in work hardening. It becomes difficult to process the produced clad material by using a kitchen container.
이상의 설명에서와 같은 본 발명의 클래드재를 제조하는 데에 있어서, 사용되는 동판은 무산화동판이 가장 바람직하며, 알루미늄판과 스테인리스강판은 통상의 클래드재로 사용되는 것이면 된다.In producing the clad material of the present invention as described above, the copper plate used is most preferably copper oxide free, and the aluminum plate and the stainless steel plate may be used as a common clad material.
이하에서는 본 발명에 따른 제조방법에 의거하여 제조된 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재와 그렇지 않은 클래드재를 예로 들어 비교 설명한다.Hereinafter, the copper-aluminum-stainless steel cladding material prepared according to the manufacturing method according to the present invention and the cladding material not otherwise described will be described.
먼저, 동판을 가열로에서 가열하여 표면의 오염 물질을 제거한 뒤, 질산 용액에 10분 동안 침지시켜 스케일을 제거하였다. 그리고, 알루미늄판을 수산화나트륨 용액에 수초 동안 침지시킨 뒤, 석유에테르 용액으로 세정하여 스케일을 제거하였다. 또, 스테인리스강판 표면의 이물질을 아세톤으로 제거한 후, 온수로 세정하였다.First, the copper plate was heated in a heating furnace to remove contaminants on the surface, and then immersed in nitric acid solution for 10 minutes to remove scale. The aluminum plate was immersed in sodium hydroxide solution for several seconds, and then washed with petroleum ether solution to remove scale. In addition, the foreign matter on the surface of the stainless steel sheet was removed with acetone, and then washed with warm water.
이후, 스케일이 제거된 동판과 알루미늄판을 직경이 0.2mm인 와이어로 이루어진 쇠솔로 쇠솔질을 하여 각각의 표면에 요철을 형성하였다.Subsequently, the descaling copper plate and the aluminum plate were brushed with an iron brush made of a wire having a diameter of 0.2 mm to form irregularities on each surface.
그리고 나서, 첨부도면 도 1에서와 같이, 동판(1a)과 알루미늄판(1b) 및 스테인리스강판(1c)을 차례로 적층하여 가열로(2)에서 가열한 뒤, 이 적층판(1)을 압연기(3)로 접합하여 클래드재를 제조하였다(미설명 도면부호 4는 롤러 테이블임).Then, as shown in FIG. 1, the copper plate 1a, the aluminum plate 1b, and the stainless steel plate 1c are sequentially laminated and heated in the heating furnace 2, and then the laminated plate 1 is rolled into a rolling mill 3. ) To prepare a clad material (not shown 4 is a roller table).
이와 같은 방식으로 제조되는 클래드재에 대하여, 전처리 조건, 가열로에서의 가열 온도, 열간 압연 조건을 달리 적용한 여러 가지 실시예와 비교예를 만들어, 그에 따른 접합강도와 가공성(드로잉성)을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, 접합강도의 측면에서 접합 상태가 양호한가의 기준은 통상적인 경험치인 100N/cm로 정하였다.For the clad material manufactured in this manner, various examples and comparative examples were applied to the pretreatment conditions, the heating temperature in the furnace, and the hot rolling conditions, and the joint strength and workability (drawing properties) were evaluated accordingly. The results are shown in Table 1. Here, the criterion of the good bonding state in terms of the bonding strength was set to 100 N / cm, which is a typical experience value.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건에 따라 접합한 실시예 1∼4의 클래드재는 접합강도와 드로잉성이 모두 양호하였다. 그러나, 비교예 1과 같이 열처리는 하지 않고 화학처리만 하여 동판 표면의 오염 제거를 한 경우에는, 동-알루미늄 계면의 접합강도가 낮고, 후속 성형시 계면이 박리하는 현상이 발생하였다. 또, 비교예 2 및 4와 같이 가열 온도가 400℃보다 높은 경우에는 동-알루미늄 계면에서 박리 현상이 일어났고, 비교예 3과 같이 가열 온도가 200℃보다 낮은 경우에는 가공시에 스테인리스강판측의 심한 가공경화로 인하여 판 파단이 발생하였다. 또한, 비교예 5와 같이 압연속도가 분당 4미터 정도로 빨라지면, 동-알루미늄 계면의 접합력이 낮아지고, 성형시에 부분적으로 표면결함이 나타났다. 아울러, 비교예 6과 같이 압하율이 30%보다 높은 경우에는 스테인리스강판의 가공경화로 판 파단이 발생하였고, 비교예 7과 같이 압하율이 15%보다 낮은 경우에는 접합강도가 현저히 떨어졌다.As can be seen from Table 1, the cladding materials of Examples 1 to 4 bonded according to the conditions of the present invention had both good bonding strength and drawability. However, when the surface of the copper plate was decontaminated by chemical treatment without heat treatment as in Comparative Example 1, the bonding strength of the copper-aluminum interface was low, and the phenomenon of the interface peeling during subsequent molding occurred. When the heating temperature is higher than 400 ° C as in Comparative Examples 2 and 4, the peeling phenomenon occurred at the copper-aluminum interface. When the heating temperature is lower than 200 ° C as in Comparative Example 3, the stainless steel sheet was Severe work hardening caused plate failure. In addition, as in Comparative Example 5, when the rolling speed was increased to about 4 meters per minute, the bonding strength of the copper-aluminum interface was lowered, and the surface defects appeared partially during molding. In addition, when the reduction ratio was higher than 30% as in Comparative Example 6, the plate fracture occurred due to the work hardening of the stainless steel sheet, and when the reduction ratio was lower than 15% as in Comparative Example 7, the bond strength was significantly decreased.
주) O:양호, △:부분불량, X:불량Note) O: Good, △: Partial defect, X: Poor
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재의 제조방법에 의하면, 적절한 전처리와 가열 및 압연조건에 의하여 가공경화를 유발하지 않고 접합강도와 가공성이 모두 우수한 동-알루미늄-스테인리스강 클래드재를 제조할 수 있음과 아울러, 각각의 소재를 별도의 온도로 가열하지 않으므로 생산성에 있어서도 우수한 효과를 나타낸다.As described above, according to the method for producing a copper-aluminum-stainless steel cladding material according to the present invention, copper-aluminum-stainless steel having excellent bonding strength and workability without causing work hardening by appropriate pretreatment, heating, and rolling conditions. In addition to being able to manufacture steel cladding materials, each material is not heated to a separate temperature, and thus excellent effects are also exhibited in productivity.
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