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1P-742 Si 고형 첨가제가 Al-Si7Mg 합금 주조 시 주물에 미치는 영향
배민아,김명환,이만식 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
알루미늄 및 다른 경금속 주조 산업에 있어 광범위하게 사용되는 주물사용 바인더는 성형체 자체 중량만으로는 변형되지 않는 보형성과 외부의 큰 힘에는 변형되는 유동성을 동시에 가져야 한다. 일반적으로 이러한 특징을 가지고 있으며 대량 생산방식에서 소형 및 다형상 중자 조형이 가능한 유기 바인더가 다년간 폭넓게 사용되고 있으나, 유기바인더는 중자 조형 시 열분해 되어 다량의 CO와 VOCs(휘발성 유기화합물)가 발생하게 되는데 이는 환경에 악영향을 미친다. 이에 유기바인더를 대체하고, 주물사의 재활용이 가능한 무기바인더의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 물유리(xSiO<sub>2</sub>-yNa<sub>2</sub>O)를 주원료로 하는 무기바인더는 주조 시 알루미늄 표면에 모래를 잔류시키는 문제점을 가지는데 이에 중자 제조 시 고형 첨가제를 모래에 혼합하여 소착 문제를 방지한다. 본 연구는 Si 고형 첨가제의 함량을 0.5wt%~3wt%로 조절하여 이에 따라 Al-Si7Mg 합금 주조 시 주물에 미치는 영향을 확인하였다.
무기바인더 내 알칼리 금속이 인공사 중자 강도에 미치는 영향
배민아,이만식,김경호,백재호 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
사형 주조에서 사용되는 천연사의 대안으로 관심 받고 있는 세라믹 인공사는 천연사에 비해 불순물 함량이 적고, 높은 내화도로 인한 낮은 열팽창율을 가지고 있어 주조 결함을 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 천연사의 고갈에 따른 주물사 공급의 문제와 더불어 국제 환경규제 강화로 인해 친환경적인 주조 환경을 만들기 위해 인공사와 인공사에 적용할 수 있는 무기바인더의 개발이 동시에 진행되고 있다. 이에 본 연구는 무기바인더를 인공사에 적용할 시 나타나는 물리 화학적 특성 및 강도, 내수강도를 확인하였으며, 실제 상용 중자(core) 생산 테스트를 진행하여 상용화 가능 여부를 확인하였다. 천연사에 사용하는 무기바인더의 경우 인공사에 적용할 시 초기강도가 낮게 발현되는데, 이를 개선하기 위해 무기바인더 내 알칼리 금속(K, Na)의 함량을 높여 바인더 초기 강도를 높이고자 하였으며 강도 평가와 상용화 테스트를 동시에 진행하였다. 그 결과 무기바인더 내 알칼리 금속의 함량이 높을수록 초기 강도는 126.4N/㎠에서 203.2N/㎠까지 증가하였으며, 성공적으로 상용품을 제작할 수 있음을 확인하였다.
물유리계 바인더의 첨가제가 Al-Si7Mg 합금 주조 시 소착에 미치는 영향
배민아,김명환,박정욱,이만식 대한금속·재료학회 2018 대한금속·재료학회지 Vol.56 No.4
Traditional organic binders used by the foundry industry produce problems such as generation of volatile organic compounds(VOCs), smoke and etc. A water glass binder system has been developed to improve the casting strength and to solve the environmental problems. However the water glass binder has a serious problem of sand burning. In this study, a commercial water glass binder was modified to reduce sand burning during aluminium casting by the addition of Calcium carbonate, activated carbon, and monosaccharide. The modified water glass binder was characterized by XRF, viscometer and TGA-DTA. We then evaluated the water glass binder core strength. Casting tests were conducted using Al-Si7Mg alloy to compare the ability to prevent sand burning in a sand mold. The XRF results of the prepared modified water glass binder showed a similar molar ratio of SiO2/Na2O to the commercial one. From the TGA-DTA analysis and gas emission calculation, it was considered that gas generation and corresponding inhibition of sand burning would be maximized with the monosaccharide-added water glass binder. Casting evaluation showed reduced sand burning for the water glass binder with mono saccharide. Also, core strength was found to be similar to the commercial water glass binder. These results prove that the monosaccharide-added water glass binder could replace the traditional organic binder.
배민아,김명환,이만식 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
최근 주조업계는 고부가가치 제품 기술 및 친환경 공정 기술 개발에 주력을 다하고 있고, 친환경 주조공정 개발의 일환으로 사형 중자를 제조할 시 사용되는 유기바인더를 무기바인더로 대체하는 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 물유리(xSiO<sub>2</sub>-yNa<sub>2</sub>O)를 주원료로 하는 액상 무기바인더는 모래와 혼합하여 혼련사를 제조 할 시 wet 한 상태가 되는데 이는 혼련사의 유동성을 저하시켜 중자의 충진밀도에 악영향을 미친다. 본 연구는 무기바인더에 의해 wet한 상태가 된 혼련사의 유동 특성을 확인하였고, 무기바인더에 계면활성제를 합성하여 혼련사의 유동성을 향상시키고자 하였다. 이때 사용 된 계면활성제는 Alkyldiphenyloxide Disulfonate이며, 1wt% 합성으로도 혼련사의 유동성이 크게 증가하는 것을 확인하였다.
The Effect of the Surface Energy of Water Glass on the Fluidity of Sand
배민아,이만식,백재호 대한금속·재료학회 2020 대한금속·재료학회지 Vol.58 No.5
In recent years, the metal casting industry has sought to meet ever more stringent environmental standards. Inorganic binders based on silicate chemistry have many advantages with respect to environmental issues, but often suffer from reduced strength, burn-on and poor water-resistance. In particular, when sand is mixed with a water glass based inorganic binder, it adversely affects fluidity. In this study, a Powder flow test (PFT) analysis was conducted to confirm the effect of the surface tension of water glass on mixed sand. Certain additives were selected as surfactants to lower the surface tension of the water glass. The characteristics of the samples were measured using the PFT. A correlation between the surface tension of the water glass and the fluidity of the mixed sand was established. We then evaluated the effect of the inorganic binder on core strength. Using the surfactants, the fluidity of the mixed sand increased by 66%. However, strength and water resistance were reduced by approximately 45%. As a result, it was found that when 1.5% of surfactant was added, the resulting fluidity and humidity strength characteristics produced a mixed sand with good properties. Water glass with improved fluidity can produce a high quality core and mold. Finally, we used a practical application prove that an inorganic binder can replace organic binders in foundry cores.