정밀 주조: 용해, 탈가스, 몰드 쉘 기공도 핵심 통찰

기공도는 정밀 주조 몰드 쉘의 중요한 성능 지표입니다. 몰드 쉘의 기공도는 정밀 주조품에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 주조품의 불충분한 주입(불완전한 형상과 둥근 모서리 포함)은 몰드 쉘의 열악한 기공도로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 또한 몰드 쉘의 기공도는 탈납 품질에 영향을 미치는 중요한 요소이기도 합니다.

가스 발생원

금속에 용해될 수 있는 가스는 주로 수소와 산소입니다. 용해 공정 중 주요 가스 발생원은 다음과 같습니다:

• 로 가스: 진공이 아닌 용해 중 로 가스는 금속 내 가스의 주요 발생원입니다. 산소와 질소 외에도 로 가스에는 수증기, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화황, 탄화수소가 포함됩니다. 로 가스 조성은 사용 연료와 연소 조건에 따라 달라집니다. 예를 들어 중유나 가스로 연소되는 반사로나 도가니로는 종종 5~10% 수증기와 더 많은 수소, 일산화탄소 등을 포함합니다.
• 로 투입물: 대부분의 전해 금속 표면에는 잔류 전해질이 남아 있고, 가공 공장에서 반환된 대부분의 재료에는 오일, 물, 에멀전 등이 포함됩니다. 대부분의 외부 스크랩에는 물, 부식물, 녹 등이 포함됩니다. 특히 야외 적재와 습한 계절에는 수분이 투입물 표면에 흡착됩니다. 이는 용해 공정 중 금속이 더 많은 수소를 흡수하게 만듭니다.
• 내화물: 내화물에 포함된 수분도 금속 흡수를 촉진할 수 있으며, 특히 새 로가 생산을 시작할 때 그렇습니다.
• 플럭스: 많은 플럭스에 수분이 포함되며, 일부(숯, 쌀겨 등)는 흡착 수분을, 일부(붕사 등)는 결정수를 포함합니다. 용해 공정 중 가스 발생원을 줄이기 위해 플럭스는 건조하거나 탈수해야 합니다.
• 작업 도구: 작업 도구의 불완전한 예열도 금속의 가스 함량을 증가시킬 수 있습니다.

가스의 용해 과정과 용해도

금속 내 가스 용해도: 금속이 고체일 때 가스 용해도는 매우 작습니다. 온도 상승에 따라 용해도는 천천히 증가하다가 융점에 도달하면 급격히 증가합니다. 용융 금속 온도를 계속 올리면 가스 용해도는 한계에 도달할 때까지 계속 증가합니다. 그 후 감소하기 시작하며, 금속 비점에 도달하면 가스 용해도는 거의 0에 가까워집니다.

Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

다른 합금 원소는 합금 내 가스 용해도에 다른 영향을 미칩니다. 니켈 같은 일부 원소는 가스와의 결합 능력이 더 강해 합금 내 가스 용해도를 증가시킵니다. 알루미늄과 주석 같은 다른 원소는 합금 내 가스 용해도를 감소시킬 수 있습니다. 구리 합금의 경우 합금 원소가 수소 용해도에 미치는 영향은 다음과 같습니다: Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

탈가스 방법

가스 탈가스법: 불활성 가스(N2 등) 또는 활성 가스(Cl2 등)를 사용합니다. 기포가 작을수록, 수가 많을수록 탈가스에 유리합니다. 그러나 기포의 부상 속도가 높기 때문에 용융물을 통과하는 시간이 짧고, 기포가 전체 용융물에 고르게 분포될 수 없어 이 방법으로 완전한 탈가스를 하기는 쉽지 않습니다. 용융물 내 수소 함량이 감소함에 따라 탈가스 능력도 현저히 감소합니다.

플럭스 탈가스법: 플럭스 탈가스는 용융염의 열분해 또는 금속과의 치환 반응을 이용해 용융물에 불용성인 휘발성 기포를 생성해 수소를 제거합니다. 예를 들어 크라이오라이트 플럭스는 알루미늄 브론즈 탈가스에 흔히 사용되며, 형석, 붕사, 탄산칼슘 등은 백동과 니켈 합금 탈가스에 흔히 사용됩니다. 탈가스를 개선하기 위해 건조 질소로 분말 플럭스를 용융 풀에 불어넣어 플럭스가 탈가스하면서 슬래그도 제거할 수 있습니다.

기타 탈가스 방법: 응축 탈가스, 진동 탈가스, 직류 전해 탈가스.