알루미늄 버블이 필요한 이유
사람들은 종종 알루미늄 시트의 표면 결함을 마치 금속이 살아서 숨을 내쉬는 것처럼 "버블링"이라고 묘사합니다. 멀리서 보면 그렇게 보일 수 있습니다. 롤링, 성형, 페인팅, 분체 코팅, 양극 처리 또는 서비스 중에 나타나는 작은 돔, 기포 또는 융기된 패치입니다. 그러나 재료의 관점에서 보면 알루미늄은 액체처럼 거품이 나지 않습니다. 당신이 보고 있는 것은 이미 내부에 있던 가스, 습기, 함유물, 오염 또는 불안정한 인터페이스가 열, 압력 또는 화학에 의해 바깥쪽으로 밀려난 것을 드러내는 시트입니다.
알루미늄 버블링을 이해하는 독특한 방법은 시트를 밀봉된 봉투처럼 취급하는 것입니다. 봉투가 가열되거나 변형될 때 봉투 내부의 어떤 것이 팽창하거나 반응하거나 접착력을 잃으면 공간을 만들려고 합니다. 결과는 물집입니다.
알루미늄 시트에서 "버블링"이 어떻게 보이는지
실제 생산에서 "알루미늄 버블"은 여러 관련 현상을 나타낼 수 있습니다.
페인팅 또는 파우더 코팅 후 부풀어 오른 물집, 종종 오븐 경화 후 눈에 띌 수 있음
아노다이징 후 기포 발생, 때로는 압연 방향을 따라 국지화됨
딥 드로잉, 스탬핑 또는 굽힘 후 돌출
열 노출 후에만 눈에 보이는 표면 아래 박리
겉모습은 비슷해도 근본 원인은 다릅니다. 거품이 나타나는 때는 코팅 전, 성형 중, 경화 중 또는 현장 노출 후입니다.
주요 원인은 '압력+약점'으로 설명
알루미늄 버블링에는 거의 항상 두 가지 재료가 필요합니다.
압력원: 가스를 팽창시키거나 발생시키는 것
약점: 분리될 수 있는 인터페이스 또는 결함
수소와 수분: 고전적인 압력 소스
수소는 수포와 관련된 가장 일반적인 가스입니다. 이는 용융, 주조, 부적절한 탈기, 젖은 스크랩, 윤활유 또는 수질 오염 중에 도입될 수 있습니다. 수소는 액체 알루미늄에 용해되지만 고체 알루미늄에는 훨씬 덜 용해되므로 응고 중에 다공성을 형성할 수 있습니다. 이러한 다공성은 나중에 열로 인해 가스가 팽창할 때까지 보이지 않는 상태로 남아 있을 수 있습니다.
코팅 라인에서 코팅 아래에 갇힌 수분이나 용제는 경화 중에 압력을 생성할 수도 있습니다. 전처리와 건조를 제어하지 않으면 코팅은 "봉투"가 되고, 갇혀 있는 휘발성 물질은 "압력"이 됩니다.
압연, 어닐링 및 갇힌 결함: 약점
기공이 있는 경우에도 압연, 어닐링, 용체화 처리 전까지는 기포가 보이지 않을 수 있습니다. 롤링은 공극을 늘릴 수 있습니다. 어닐링을 통해 가스가 합쳐질 수 있습니다. 열처리 가능한 합금의 용체화 열처리는 내부 결함을 확장하여 특히 두꺼운 시트나 플레이트에서 기포로 나타날 수 있습니다.
약한 부분은 비금속 개재물, 산화막 또는 주조 결함으로 인한 결합 불량으로 인해 생성될 수도 있습니다. 주조 또는 열간 압연 중에 산화물 "필름"이 금속으로 접혀지면 미리 만들어진 균열 평면처럼 작용합니다. 열과 압력을 가해 표면을 들어 올려 물집을 만듭니다.
표면 오염: 기포가 실제로 코팅 불량인 경우
최종 사용자가 보고한 많은 "거품"은 금속 물집이 아닌 코팅 물집입니다. 금속은 괜찮을 수 있지만 오일, 롤링 윤활제, 지문(염화물), 불충분한 변환 코팅 또는 부적절한 양극 산화 밀봉으로 인해 알루미늄과 코팅 사이의 인터페이스가 실패합니다. 코팅의 접착력이 떨어지면 내부 증기압으로 인해 기포가 눈에 띄게 됩니다.
합금 및 템퍼: 왜 일부 시트는 다른 시트보다 거품이 더 많이 발생합니까?
다양한 알루미늄 합금과 템퍼는 구성, 석출 거동 및 일반적인 가공 경로가 다르기 때문에 다르게 작용합니다.
비열처리 합금(1000, 3000, 5000 시리즈)은 종종 우수한 성형성을 가지며 일반적으로 시트에 사용됩니다. 이러한 계열의 버블링은 열처리 기포보다는 주조/압연 청결도, 수소 다공성 또는 코팅 공정 문제와 관련이 있는 경우가 많습니다.
열처리 가능한 합금(2000, 6000, 7000 시리즈)은 용체화 열처리 또는 고온 노출 중 기포 발생에 더 민감할 수 있습니다. 내부 다공성이 존재하는 경우 열 주기가 높아질수록 나타날 수 있습니다. 자동차 및 건축용 시트에 사용되는 6xxx 합금에서는 전처리와 기판 청결도가 일치하지 않으면 페인트 베이킹 주기 후에 기포가 발견되는 경우가 있습니다.
기질도 중요합니다. 완전히 어닐링된 O 템퍼는 더 부드럽고 쉽게 형성되며 나중에 가열할 때까지 내부 결함을 "가릴" 수 있습니다. H 템퍼(변형 경화)는 성형 중 결함이 열리는 방식에 영향을 미칠 수 있는 다양한 잔류 응력을 가지고 있습니다. T 템퍼(열처리)에는 내부 가스가 있을 경우 기포를 유발할 수 있는 열 단계가 필요합니다.
일반적인 시트 템퍼와 그 의미:
O 성질: 단련되고 성형성이 가장 좋지만 나중에 가열하면 잠재 다공성이 나타날 수 있습니다.
H14/H24: 변형 경화(H24의 경우 부분적으로 어닐링), 성형에 안정함; 기포 발생은 일반적으로 기판 결함이나 표면 준비/코팅 문제를 나타냅니다.
T4/T6(6xxx의 경우 일반적): 용액 처리 및 노화가 포함됩니다. 품질이 일관되지 않으면 열에 노출되면 내부 가스 관련 물집이 드러날 수 있습니다.
실제로 물집 위험에 영향을 미치는 매개변수
물집이 생기는 것은 무작위가 아닙니다. 측정 가능한 매개변수에 반응합니다.
온도와 흡수 시간이 가장 큰 요인입니다. 더 높은 경화 온도, 더 긴 체류 시간 및 더 빠른 램프 속도는 내부 압력을 증가시키고 금속/코팅 인터페이스를 부드럽게 합니다.
시트 두께가 중요합니다. 두꺼운 시트는 열 구배를 가두어 더 큰 주조 관련 기공을 포함할 수 있는 반면, 얇은 게이지는 코팅 대 기판 비율이 더 높기 때문에 표면 오염에 더 민감할 수 있습니다.
표면 거칠기와 청결도는 코팅 기포 발생에 결정적인 영향을 미칩니다. 거칠기는 습윤에 영향을 미칩니다. 오염되면 접착력이 저하됩니다. 전처리 화학 및 탈이온수 품질은 기포 저항성에 큰 영향을 미칩니다.
심각도를 형성하는 것이 중요합니다. 딥 드로잉과 좁은 반경 굽힘은 표면 아래 적층이나 다공성을 열어 눈에 보이지 않는 결함을 눈에 보이는 돔으로 바꿀 수 있습니다.
구현 표준 및 품질 관리 접점
생산 및 구매 시, 알루미늄 시트 사양을 인정된 표준 및 공정 검사와 연결함으로써 기포 제어를 가장 효과적으로 처리할 수 있습니다.
알루미늄 시트 및 플레이트는 일반적으로 화학적 조성, 기계적 특성 및 치수 공차를 정의하는 ASTM B209(또는 유럽의 EN 485 시리즈)에 공급됩니다. 항공우주 또는 고신뢰성 용도의 경우 내부 품질에 대한 추가 요구 사항이 지정될 수 있습니다.
코팅의 경우 전처리 및 테스트 표준도 마찬가지로 중요합니다. 변환 코팅 및 양극 산화 처리는 일반적으로 공정 사양에 따라 제어되며, 기포 저항성은 종종 습도 테스트, 염수 분무 테스트 또는 경화 후 접착 테스트를 통해 확인됩니다.
기포 발생 위험을 줄이는 실질적인 제어에는 용융 가스 제거, 여과, 깨끗한 주조 관행, 중요한 판에 대한 초음파 검사, 제어된 압연 및 어닐링 일정, 코팅 전 엄격한 전처리/건조가 포함됩니다.
화학적 특성표(일반 조성, 중량%)
아래는 일반적인 알루미늄 시트 합금에 대한 간략한 참고 자료입니다. 값은 일반적인 표준에 따른 일반적인 최대값 또는 범위입니다. 정확한 한계는 관련 사양(ASTM B209, EN 573 등)에 따라 다릅니다.
| 합금 | 그리고 (%) | 철(%) | 구리(%) | 망간 (%) | 마그네슘(%) | 아연(%) | 크롬(%) | 의 (%) | 알 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1050 | 0.25 | 0.40 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | - | 0.03 | 균형 |
| 1060 | 0.25 | 0.35 | 0.05 | 0.03 | 0.03 | 0.05 | - | 0.03 | 균형 |
| 1100 | 0.95(Si+Fe) | - | 0.05~0.20 | 0.05 | - | 0.10 | - | - | 균형 |
| 3003 | 0.60 | 0.70 | 0.05~0.20 | 1.0~1.5 | - | 0.10 | - | - | 균형 |
| 5052 | 0.25 | 0.40 | 0.10 | 0.10 | 2.2~2.8 | 0.10 | 0.15~0.35 | - | 균형 |
| 5083 | 0.40 | 0.40 | 0.10 | 0.40–1.0 | 4.0–4.9 | 0.25 | 0.05~0.25 | 0.15 | 균형 |
| 6061 | 0.4–0.8 | 0.70 | 0.15~0.40 | 0.15 | 0.8~1.2 | 0.25 | 0.04~0.35 | 0.15 | 균형 |
| 6063 | 0.2~0.6 | 0.35 | 0.10 | 0.10 | 0.45–0.9 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 균형 |
고객이 직면한 시사점: 버블링은 "시스템" 문제입니다.
시트의 관점에서 볼 때 단일 요인으로 인해 버블이 발생하는 경우는 거의 없습니다. 이는 일반적으로 기판 품질, 열 이력, 표면 준비 및 마감 공정 간의 상호 작용입니다. 물집 없는 결과를 원한다면 다음 요소를 정렬하세요.
사용할 성형 및 가열 단계에 적합한 합금과 템퍼를 선택하세요.
표준을 명확하게 지정하고(ASTM B209 / EN 485) 필요한 경우 내부 품질 요구사항을 추가합니다.
경화 또는 용액 처리 시 열 주기를 제어하고 수분/용매가 갇히는 것을 방지합니다.
코팅이나 아노다이징 전 강력한 표면 청결도와 전처리 일관성이 요구됩니다.
알루미늄이 "거품"을 일으킬 때 그것은 잘못된 행동이 아니라 의사소통을 하는 것입니다. 시트는 가스가 갇힌 위치, 접착력이 약한 위치 또는 공정 화학 및 온도로 인해 재료가 조용한 한계를 넘은 위치를 알려줍니다. 그 메시지를 듣는 것은 외관상 결함을 제어 가능한 변수로 바꾸는 방법입니다.
