정밀장치용 초저열팽창 주조합금 개발

전문가 제언

○ 최근 공업기술의 발전으로 특히 전기, 전자, 반도체 등 초정밀 가공이 필요한 제조 분야에서 가공 정밀도에 대한 요구가 절실하게 요구되고 있다. 또한 가공 기계의 고속작업으로 열팽창이 발생하여 이를 최소화하기 위한 기계적 성질이 요구되기도 한다.

 

○ 이를 해결하기 위한 재료로 대표적인 합금이 불변강(invariable steel)으로 Fe-Ni합금 불변강은 인바효과(invar effects)로 상온에서 온도에 따른 열팽창계수가 매우 낮다.

 

○ 대부분의 강자성 합금은 단일 강자성상으로 이루어져 있으나 불변강 합금은 자기스핀이 반대방향으로 배열된 반강자성상을 동시에 포함하고 있어 온도에 따른 체적자기변형(Magnetos-triction)효과가 격자 팽창에 의한 체적의 팽창을 상쇄시키기 때문에 열팽창이 적어진다.

 

○ 강자성이 소멸되는 큐리 온도(Curie temperature)이상의 온도에서는 강자성이 소멸되어 체적자기변형 효과가 상실되어 열팽창계수가 다시 증가한다. 실제로 Fe-36%Ni인바 합금의 큐리 온도는 약 280℃로 200℃이상에서는 열팽창계수가 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.

 

○ 주철계와 주강계를 비교하면 주강계는 비교적 열팽창계수가 작고 인장강도와 연신율이 크다. 반면 주철계는 다량의 흑연이 존재하기 때문에 열팽창과 기계적 성질은 주강계보다 작지만 주조성, 절삭성 및 흡진성 등이 우수하다. 이들의 공통적인 문제점은 기지조직이 오스테나이트로 경도가 낮아 실용적인 합금으로 사용하기 위해서는 경도 상승이 반드시 해결 되어야 한다고 생각된다.

 

○ 국내에서도 저열팽창합금에 대한 인식이 높아지고 있어 한국생산기술연구원에서는 이미 저열팽창 주조재를 이용한 정밀공작기계 부품 제조기술을 개발하였고, 2010년에는 한국기계연구원의 부설 재료연구소에서 반도체/디스플레이 제조용 고기능 Susceptor부품을 위한 기반기술을 연구하여 발표하였다. 저열팽창합금 분야는 계속 연구해야 할 과제가 많고 앞으로 그 수요가 많은 분야라고 생각한다.

저자

Handa Takuo, Kurusu Naotoshi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

55(12)

잡지명

素形材

과학기술
표준분류

재료

페이지

28~33

분석자

이*식

분석물

• 정밀장치용 초저열팽창 주조합금의 개발.pdf [339,296 byte]

이미지변환중입니다.