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[금속]마그네슘과 그 합금

보 고 서마그네슘과 그 합금과 목 명: 비철 재료학학 과: 신소재공학과학 번: 2000170038이 름: 박 용 수담당교수: 김정근 교수님목 차?마그네슘이란??마그네슘의 장점?마그네슘의 물리적 기계적 성질?마그네슘합금?마그네슘합금의 성형?마그네슘금형?마그네슘도장?마그네슘의 적용부분?마그네슘의 문제점?뉴스 및 마그네슘소식?마그네슘에 관한논문마그네슘이란?- 1808년 영국의 화학자 H.데이비가 발견하였는데, 마그네시아알바를 금속칼륨으로 환원시켜 소량의 금속을 얻은 데서 마그네시아의 이름을 따서 명명되었다. 마그네시아라는 이름은 고대 소아시아의 왕국인 리디아의 도읍 마그네시아에서 유래되었다. 마그네슘(MAGNESIUM) 은 지상의 금속에서 6번째로 풍부한 광물로 존재하고 있으며, 바다 속에도 대량으로 포함되어 있어 인류가 무한정으로 사용할 수 있는 금속이며, 외관은 은백색이며 끊는 점은 알루미늄과 거의 같은 650℃로 타 금속과 합금으로도 사용이 가능하다.(마그네슘-알루미늄 합금이 일반적임)마그네슘은 실용금속 중에서 가장 가볍다 (알루미늄1.5배, 아연4배, 철4.5배 무거움) 으로 플라스틱과 비교해서 강도 및 강성이 우수하고 가공하기 쉬운 이유 등으로 최근에 주목받고 있는 신 재료 이다.? 존 재- 자연계에 유리(遊離)상태로는 산출되지 않지만, 탄산염 ·황산염 ·규산염 등으로 지구상에 널리 그리고 다량으로 존재하며, 지각(地殼) 내의 존재량은 나트륨 ·칼륨에 이어 제8위이다. 클라크수 1.93이다. 주요 광석은 마그네사이트 ·카널라이트 ·돌로마이트 ·활석 ·사문석 ·석면 등이며, 이 밖에 휘석 ·각섬석 등에도 함유되어 있다. 또 가용성 염류(可溶性鹽類)로서 바닷물 ·광천(鑛泉) 등에도 함유되어 있으며, 식물의 엽록소 속에는 클로로필(마그네슘의 킬레이트화합물)로서 함유되어 있다. 또한, 동물의 생리에서도 중요한 역할을 한다.? 성 질- 은백색의 가벼운 금속으로 연성(延性)이 있어, 얇은 박(箔)이나 가는 철사로 만들 수 있다. 굳기 2.6이다. 가공 및 융해는 융제본적으로 금속 소재는 전자파 차폐성이 있는 것으로 알려져 있음.특히, 도전율이 좋은 금속일수록 전자기파 흡수내지는 차폐성이 뛰어남. 따라서 현재의 전자파 방지 제품은 COPPER 및 CARBON의 합성 PAINT를 표면 처리하여 전자파 차폐용으로 사용하고 있으나 이는 환경 문제, 공정의 추가뿐만 아니라 밀도 효과가 떨어지기 때문에 전자파 차폐 효율이 매우 낮은 것으로 알려져 있음. Mg합금의 도전율은 상당히 높고 또한 BULK상태의 제품이므로 전자파 차폐 효과는 거의 완벽에 가까움. 전자기기의 보급과 함께 그로 인해 발생하는 전자파로 인한 인체의 영향이 지적되고 차폐효과가 높은 제품의 개발이 요구되고 있다. 전자파는 전자기기의 전기적 장치 수신부에서 발생하는 전자기적 에너지로 이는 인체에 악영향을 미칠 뿐 아니라 제품의 수명을 단축하는 원인이 되기도 하기 때문에 전자부품에서는 차폐성이 중요시되고 있다. 마그네슘합금은 경량합금이지만 전자파 차폐성이 우수하여 최근까지 휴대폰 EMI shield panel로 각광을 받아 가장 많이 사용되고 있다. 전자파의 차폐성에 대해서 마그네슘은 플라스틱과 알루미늄과 비교할 수 있는데 플라스틱은 부도체이기 때문에 표면처리 혹은 내부에 부재를 투입하는 2차적인 처리 공정이 필요하게 된다. 표면처리는 금속성 물질과 같은 전도성 충진재를 이용하게 되는 데 이러한 공정은 비용을 증가시켜 최종적으로 제품의 단가를 높이는 원인이 된다. 마그네슘의 전자파 차폐성을 알루미늄과 비교해 볼 때, 마그네슘이 보다 효과적이다. 왜냐하면, 주파수가 증가함에 따라서 EMI 차폐를 위한 유효두께가 줄어들고, 마그네슘합금이 알루미늄합금에 비해 밀도가 낮을 뿐 아니라 얇게 주조할 수 있기 때문이다. 따라서 1MHz 이상의 주파수에서는 저밀도의 마그네슘이 알루미늄보다 효과적으로 전자파를 차단하며, 실제 전자기기에 대한 적용 범위도 더 광범위하다.다. 우수한 진동 흡수성- Mg합금은 진동 흡수성이 우수하기 때문에 반복 운동이나 단속 운동하는 부분에 사용함으로써 기단가를 낮출 수 있다고 보고하고 있다. 예를 들어, 산악용 자전거 부품인 suspension fork를 다이캐스팅에 의해 제조한다면 마그네슘합금의 경우, 알루미늄합금에 비해 금형의 수명이 2배 이상 길고, 생산성이 높기 때문에 궁극적으로 부품 1개 생산 시 드는 단가는 원소재의 가격이 비싸다 하더라도 알루미늄합금 소재를 이용하여 생산하는 경우의 단가보다도 더 싸게 제조할 수 있다는 것이다. 특히, 기계 가공을 할 필요가 없을 만큼 near net shape의 부품을 제조하는 경우에는 단가를 더욱 낮출 수 있다는 것을 알 수 있다. 현재 마그네슘의 소재가격은 거래되는 마켓에 따라 다르지만 대략 $1,800~2,500/톤 의 범위에 있다. 특히 경쟁이 되고 있는 알루미늄합금과의 가격 차이가 중요한 이슈가 되는데, 최근 마그네슘합금 부품의 전자제품 및 자동차부품에의 수요 증가에 따라 순 마그네슘의 가격이 수년간 계속적으로 하락하고 있다. 현재 알루미늄합금 거래 가격이 $1,600/톤 이라는 사실과 알루미늄과의 비중 차이에 의한 부피를 고려하면, 마그네슘가격이 알루미늄에 비해 충분히 경쟁력이 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 마그네슘합금 가격은 최근 수년간 하락된 반면, 알루미늄가격은 변동이 큰 동시에 1998년 이후 오히려 상승세를 보이고 있으며, 이는 마그네슘합금의 범용화에 고무적인 사실이다. 한편, 중국산 마그네슘잉곳은 미국시장에서 톤당 $1,300~1,400에 거래되고 있으나, 이스라엘 및 러시아 산 잉곳과 함께 덤핑판정을 받은 상태이다. 그러나, 향후 마그네슘 제조업체들이 마그네슘 잉곳 생산비용을 현재의 $1,630/톤(캐나다 Hydro사)에서 향후 $1,212/톤 까지 낮출 계획을 세우고 있는 상황이므로 마그네슘 잉곳 가격은 점차 낮아질 전망이다.차. 재생성이 우수함 - 환경친화적인 소재임- 마그네슘합금은 종류에 따라서 다소 차이가 있으나 650~680℃의 저온에서 용해가 가능하기 때문에 재생에 필요한 에너지 소모가 적다. 특히, 최초의 마그네슘 잉곳 제조41, PC102박형, 경량화 가능1mm이하 초박형 가능, 플라스틱 2mm 이상방열성, 열 분상성이 크다Mg 열전도율 72 (KW/Mk), Al100, Fe42, ABS0.2, PC0.2전기파 차단성이 크다전자파 차단성이 크다미국UL규격으로V0이상난연성이 뛰어남치수안전성, 주조성,절삭 가공성 우수도전성이 있슴정밀기기의 오작동을 막기 위한 전자 노이즈를 차단할 수 있으며 절연성 플라스틱에 행해지는 진공 증착, 도금과정 생략비금속성이다산화방지를 위한 방식, 표면처리 필수? 마그네슘 합금의 성형- 마그네슘 성형은 새로운 합금의 개발과 장비의 출현으로 점점 발전되고 있으며, 이에 따라 고정밀 금형 기술이 요구되며 현재 주로 사용되고 있는 마그네슘 성형가공 방법에는 다이캐스트법과 딕소몰드법이 있다.? 마그네슘 성형 방식 특징구분HOTCHAMBERCOLDCHAMBER딕스몰드법설비 공유성형체력금형가주면적급탕급탕온도주입압력가스유입생산성열효율안전성내식성실가스장비가격소모부품발화위험성아연, 마그네슘성형900톤 형체력 최대소형(중심 게이트 가능)작다구즈넥식으로 자동화620℃(완전융용 상태)낮다(200-300Kg/㎠)적다좋다보통높다(밀폐로)좋다SF6사용고가(마그네슘전용)고가적다알루미늄과 공용4000톤으로 광범위대형크다자동 급탕기 도입620℃(완전융용 상태)높다(400-700Kg/㎠)높다(슬리브 급탕)좋다좋다보통(용탕 넘침)좋다SF6사용저가(Al사용가능)저가보통마그네슘 전용대형 온도조절작다피드식으로 자동570℃(반융용 상태)높다(400-700Kg/㎠)적다보통좋다높다(용해로불필요)보통필요 없슴고가(마그네슘 전용)적다특징박형 소형 제품에 적합대형(7-8Kg)에 유리 금형 수명이 길다.(주조 박형 성형품에서 수축압력)균열이 적다.(성형온도 자동화가 쉽다가 낮아서 수축이 적다)사이클 타임이 짧다.박형, 복잡형상 제품가능표면의 수축, 균열 등 결함이 작다.박형 성형품 뒤틀림 적다유입기포가 적어 공극율이 낮은 제품을 얻을 수 있다.안전성. 조작성이 우수 생산성이 우수단점금형 온도조절기 필요자동 , 디지털 카메라, TV 카메라, MD/CD 플레이어, 액정프로젝터 등에 적용되면서 본질적으로 디자인성, 외관마무리, 제품 사이클 등이 엄격하게 요구되고 성형제품의 표면품질의 불안정으로 인하여 도장 및 도료기술에 대한 중요성이 대두되고 있다.1. 도장공정분류도장공정적용A프라이머(밑도장)→마무리 도장표면결함이 적은 부품B프라이머(밑도장)→퍼티부착→연마(선팅)→중간도장(프라이머)→마무리 도장표면결함이 중간인 부품형상이 단순한 부품C프라이머(밑도장)→퍼티부착→연마(선팅)→중간도장(프라이머)→퍼티부착→연마(선팅)→중간도장→(연마)→마무리도장표면결함이 많고 형상이복잡한 부품2. 도장공정 핵심사항(1) 마그네슘합금의 부식성-방식 밑처리 철저: 산제처리, 화성처리, 프라이머처리(2) 성형품의 표면결함 수정-기계적인 전처리 및 가공, 프라이머에서 수정퍼티부착/표면연마, 마무리도료로 결함커버(3) 도료의 밀착성-화학적 처리(탈지처리, 산세처리, 화성처리) 프라이머설계(4) 제품의 의장성, 기능성 부여-프라이머/마무리도료의 설계? 마그네슘 성형품의 전처리 / 도장공정 단위조작 목적과 내용스텝분류공정내용상세한단위조작1마그네슘성형다이캐스트,딕소몰드,프레스성형마그네슘제품의 성형가공2기계가공기계적가공(기계적제품가공)(표면연삭가공)기계가공(게이트처리, 언더컷)burr제거, 트리밍, 홀가공기계가공(그라인더, 샌드페이퍼)3화학적전처리탈지처리유기용제에멀젼탈지알카리탈지(알카리성수산화물외)이형제, 절삭유, 유기물 등의 제거주형사, 산화물, 부식생성물 등의 제거부착성 향상Ph11.5 이상에서 부동태 피막 형성산세처리에칭처리(무수크롬산,초산,제2철,불화수소산,인산외)표면산화피막, 부식생성물, 투입한 연마제,연소된 윤할제 쇼트, 주물사 등의 제거금속간 화합물등의 불순물제거표면전위의 균일성(부분부식회피)표면에 가는 크랙이 생성앵커효과에 의한 도막형성4화성처리화성처리산화혼원반응주체의표면처리(크롬산계, 중크롬메이트계, 인산망산계, tin산계, 지르코늄계)표면에 내부식성 피막을 형성시키는 공정방청처리(내식성하우징

공학/기술| 2005.10.08| 24페이지| 1,000원| 조회(1,363)

금속, 마그네슘, mg

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