질화 붕소 코팅은 알루미늄 주조를 위한 최고의 “백색 흑연” 솔루션으로, 용융 금속 접착을 방지하고 내화성을 연장하는 100% 비습윤 인터페이스를 제공합니다. 수명 최대 300%까지 증가하며 고정밀 야금 작업에서 무결점 표면 마감을 보장합니다.

최신 알루미늄 파운드리의 경우 용융 금속과 기판 표면 사이의 상호 작용이 품질을 확보하거나 잃게 되는 중요한 파괴 지점입니다. 애드테크의 첨단 질화붕소(BN) 코팅은 이러한 역학을 근본적으로 변화시킵니다. 이 코팅은 산화 분위기에서 최대 1000°C(불활성 가스에서는 1800°C)까지 유효성을 유지하는 불활성 고온 안정 장벽을 생성함으로써 기존 흑연 또는 규산염 기반 이형제의 일반적인 “고착” 및 산화 문제를 제거합니다. 시설 운영자에게 즉각적인 결과는 세척을 위한 가동 중단 시간이 눈에 띄게 줄어들고 내포물이나 표면 결함으로 인한 폐기율이 현저히 감소하는 것입니다.

질화 붕소가 “백색 흑연”으로 선택되는 이유

질화붕소(BN)는 흑연과 유사한 육각형 결정 구조를 가지고 있어 윤활성이 뛰어나기 때문에 흔히 “백색 흑연'이라고 불립니다. 그러나 검은색이고 지저분하며 전기 전도성이 있는 흑연과 달리 BN은 흰색이고 화학적으로 불활성이며 전기 절연체 역할을 합니다. 이러한 차이는 오염과 전도성으로 인해 최종 합금의 품질이 저하될 수 있는 알루미늄 가공에 있어 매우 중요합니다.

젖지 않는 물리학

알루미늄 가공 장비에 질화붕소 코팅을 적용하는 주요 가치 제안은 “비습윤성'에 있습니다. 용융 알루미늄은 대부분의 금속 및 세라믹 표면에 대한 친화력이 높기 때문에 접착력이 강합니다. 세탁기, 국자 또는 금형에 AdTech BN을 코팅하면 용융 알루미늄의 접촉각이 150도를 초과합니다. 이로 인해 액체 금속이 퍼지거나 달라붙지 않고 구슬처럼 뭉쳐서 굴러 떨어집니다. 이러한 물리적 특성은 일반적으로 내화 라이닝을 손상시키는 기계적 칩핑이 필요한 “빌드업” 또는 드로스(내화 라이닝을 손상시키는 과정)의 형성을 방지합니다.

열 전도성 및 열 관리

애드테크의 질화붕소 코팅은 화학 반응을 차단하면서 효율적인 열 전달을 촉진하도록 설계되었습니다. 직접 냉각(DC) 주조와 같은 작업에서는 열 추출 속도를 관리하는 것이 가장 중요합니다. BN 코팅은 일관된 열전달 계수를 제공하여 알루미늄이 균일하게 응고되도록 합니다. 이를 통해 최종 빌릿 또는 잉곳에 수축 결함이나 균열을 유발하는 “핫 스팟'을 방지할 수 있습니다.

알루미늄 파운드리의 핵심 애플리케이션

질화붕소의 다용도성 덕분에 주조 공장의 다양한 중요 접점에 질화붕소를 배치할 수 있습니다.

1. 내화성 보호(세탁 및 물통)

세탁기와 유통 트로프는 용해로에서 주조 구덩이로 용융 알루미늄을 운반합니다. 보호 장치가 없으면 내화물이 알루미늄을 흡수하여 오염과 빠른 침식을 초래합니다. AdTech BN 코팅층을 적용하면 내화물의 다공성을 밀봉할 수 있습니다. 이는 러너의 수명을 연장할 뿐만 아니라 코팅이 기판 라이닝의 급격한 열 손실을 방지하는 열 장벽 역할을 하므로 운송 중 용융물의 온도가 유지되도록 합니다.

2. 빌렛 및 슬래브 주조(트랜지션 플레이트)

DC 주조에서 전이판(또는 핫 탑 링)은 내화물 저장소를 수냉식 금형에 연결합니다. 이 부분은 용융 금속이 얼어붙으면 잉곳 쉘에 “끊김” 또는 찢어짐이 발생할 수 있는 고응력 영역입니다. BN 코팅을 정밀하게 도포하면 이 인터페이스에 윤활유를 발라 알루미늄의 고형화 스킨이 찢어지지 않고 금형 안으로 부드럽게 미끄러질 수 있습니다.

3. 세라믹 폼 필터 박스

필터 박스는 극심한 열 충격에 노출되어 막힐 가능성이 있습니다. 필터 박스의 내부 벽을 질화붕소로 코팅하면 알루미늄이 측면에 얼어붙는 것을 방지할 수 있어 캐스트 사이에 필터를 교체할 때 큰 세척 없이 훨씬 쉽게 필터를 교체할 수 있습니다.

4. 국자 및 스키머

드로스를 스키밍하거나 용융물을 옮기는 데 사용되는 수공구와 로봇 국자는 고형화된 알루미늄 층이 쌓이는 것으로 악명이 높습니다. BN 스프레이 또는 브러시 온 코팅을 매일 바르면 이러한 도구를 세게 두드리지 않고도 간단히 두드리는 것만으로 세척할 수 있습니다.

비교 분석: 질화 붕소 코팅과 기존 코팅 비교

애드테크 질화붕소 전환의 투자 수익률(ROI)을 이해하려면 업계 표준인 흑연과 직접 비교하는 것이 도움이 됩니다.

표 1: 질화 붕소와 흑연의 성능 비교

애드테크 질화붕소 코팅의 기술 사양

애드테크는 브러싱, 스프레이 또는 딥핑에 적합한 특정 점도 및 접착력 요건을 충족하도록 코팅을 제조합니다.

표 2: 애드테크 BN 코팅 기술 데이터

사례 연구: 베트남 알루미늄 주조 공장의 효율성 오버홀

시간: 2023년 11월
지역: 호치민시, 베트남
클라이언트: 대규모 알루미늄 빌릿 주조 설비
문제: 빌렛 굽힘 및 표면 찢김으로 인한 높은 스크랩률.

도전 과제

베트남의 한 유명 알루미늄 파운드리는 심각한 운영 병목현상에 직면해 있었습니다. 6000 시리즈 알루미늄 빌릿 생산량 중 15%의 불량률이 발생하고 있었습니다. 주요 결함은 알루미늄 통나무가 금형에서 나올 때 휘어지는 “빌릿 굽힘'과 표면이 심하게 찢어지는 현상이었습니다. 시설 관리자는 처음에 흑연 링에 결함이 있다고 의심했고, 소모품을 대량으로 구입하면 마모 문제를 해결할 수 있을 것으로 믿고 AdTech에 연락하여 2,000개의 교체용 링을 구매했습니다.

애드테크 개입

애드테크의 기술 영업팀은 요청을 분석한 결과 단순히 흑연 링을 교체하는 것만으로는 근본 원인을 해결할 수 없다는 사실을 깨달았습니다. 15%의 불량률은 단순히 마모된 부품이 아니라 윤활 및 이형 공정에 근본적인 문제가 있음을 의미했습니다. 애드테크는 현장 감사를 위해 중국에서 주조 전문가 팀을 베트남 시설로 파견했습니다.

검사 결과, 주조 테이블과 내화 라이닝에 사용되는 이형제가 열등한 오일 기반 흑연 혼합물이라는 사실을 발견했습니다. 이 혼합물은 주조 온도(약 720°C)에서 너무 빨리 연소되어 내화 표면이 끈적끈적한 상태로 남았습니다. 이로 인해 용융된 알루미늄이 금형 벽에 끌리면서 고르지 않은 냉각 응력이 발생하여 빌릿이 구부러지고 표면이 찢어졌습니다.

솔루션 및 결과

애드테크 팀은 즉시 다음과 같이 전환했습니다. 애드테크 질화붕소 코팅(수성).

1. 준비: 내화 러너와 핫탑 트랜지션 플레이트는 오래된 흑연 잔여물을 철저히 청소했습니다.

2. 애플리케이션: 1:4로 희석한 AdTech BN 코팅을 세탁기에 분사하고 전이판에 브러시로 닦았습니다.

3. 치료: 부품을 300°C로 예열하여 코팅이 완전히 건조되고 접착되었는지 확인했습니다.

결과:

• 제로 벤딩: BN 코팅의 우수한 윤활성 덕분에 빌릿이 마찰 저항 없이 금형을 통과할 수 있어 굽힘을 유발하는 응력을 제거할 수 있었습니다.

• 스크랩 감소: 거부율이 15%에서 48시간 이내에 1% 미만으로 떨어졌습니다.

• 비용 절감: 이 시설은 재용융 비용과 생산 시간 손실로 매달 약 $45,000달러를 절약했습니다. 이 고객은 적절한 코팅 유지보수로 기존 링의 수명이 크게 연장되었다는 사실을 깨닫고 2,000개의 흑연 링에 대한 긴급 주문을 취소했습니다.

단계별 애플리케이션 가이드

올바른 도포는 재료 자체만큼이나 중요합니다. 코팅이 제대로 적용되지 않으면 코팅이 벗겨져 내포물이 생길 수 있습니다.

1단계: 표면 준비

질화붕소를 도포하기 전에 기판(세라믹, 강철, 철 등)이 깨끗한 상태여야 합니다.

• 청소: 오래된 코팅, 알루미늄 찌꺼기, 기름, 녹의 흔적을 모두 제거하세요. 금속 도구에는 샌드블라스팅을, 내화물에는 뻣뻣한 와이어 브러싱을 사용하는 것이 좋습니다.

• 예열: 인쇄물을 약 60°C~80°C로 예열하세요. 이렇게 하면 코팅의 수분 함량이 접촉 시 빠르게 증발하여 흘러내리거나 떨어지는 것을 방지할 수 있습니다.

2단계: 희석 및 혼합

AdTech BN 코팅은 종종 농축액으로 제공됩니다.

• 교반: 질화붕소 입자는 시간이 지남에 따라 가라앉습니다. 사용 전 5~10분간 기계적으로 저어주어야 합니다.

• 희석: 증류수와 섞어줍니다.

  • 칫솔질: 코팅 1 : 물 3 비율.

  • 스프레이: 코팅 1 : 물 5 비율.

• 참고: 미네랄 함량이 높은 수돗물은 접착력에 영향을 줄 수 있으므로 절대 사용하지 마세요.

3단계: 적용

• 기술: 얇고 고르게 펴 바릅니다. 한 번 두껍게 바르는 것보다 여러 번 얇게 바르는 것이 좋습니다. 두꺼운 코팅은 마를 때 “진흙 갈라짐”이 발생하기 쉽습니다.

• 목표 두께: 이상적인 드라이 필름 두께는 50~100미크론입니다. 단단한 흰색 달걀 껍질 마감처럼 보여야 합니다.

4단계: 건조 및 경화

• 공기 건조: 코팅된 부분을 상온에서 30분간 그대로 두세요.

• 베이킹: 100°C - 300°C에서 강제 건조.

• 중요한 규칙: 용융 금속이 젖은 코팅에 닿지 않도록 주의하세요. 증기가 급격히 팽창하면 폭발 또는 “스팔링'이 발생하여 코팅이 파괴되고 작업자가 부상을 입을 수 있습니다.

BN을 사용한 일반적인 캐스팅 결함 문제 해결

최고의 소재를 사용하더라도 매개변수가 잘못되면 문제가 발생할 수 있습니다. 코팅을 변수로 사용하여 문제를 진단하는 방법은 다음과 같습니다.

표 3: 문제 해결 가이드

시맨틱 확장: 프로세스 신뢰성 향상

알루미늄 주조 공정을 완전히 최적화하려면 이형제 외에도 여러 요소를 고려해야 합니다. 다음의 통합 질화 붕소 는 종종 다음을 포함하는 더 큰 야금 전략의 일부입니다. 가스 제거 장치, 세라믹 폼 필터, 및 플럭스.

세라믹 폼 필터와의 상호 작용

AdTech 세라믹 폼 필터(CFF)를 사용할 때 필터의 개스킷 시트 주변에 질화붕소 페이스트 테두리를 바르면 밀폐 상태를 확인하는 데 도움이 됩니다. 이렇게 하면 용융된 알루미늄이 필터 프레임 주위로 스며드는 “바이패스'를 방지하여 100% 여과 효율을 보장합니다.

곡물 정제에서의 역할

Al-Ti-B(알루미늄-티타늄-붕소) 곡물 정련기를 사용하는 공정에서는 BN 코팅의 화학적 불활성이 매우 중요합니다. 티타늄과 반응할 수 있는 규산염 코팅과 달리 BN은 수동적인 상태를 유지하여 곡물 정련기가 의도한 대로 알루미늄 결정을 생성할 수 있도록 합니다.

환경 및 안전상의 이점

• 질화 붕소는 독성이 있나요? 아니요. 화학적으로 불활성이며 무독성입니다.

• 연기가 발생하나요? 애드테크의 수성 제형은 액체 금속과 접촉 시 심한 연기와 다환방향족탄화수소(PAH)를 방출하는 유성 흑연과 달리 휘발성 유기 화합물(VOC)이나 유해한 연기를 발생시키지 않습니다. 따라서 파운드리 직원에게 더 깨끗하고 건강한 작업 환경을 조성합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1. 질화붕소 코팅은 세탁 시 얼마나 오래 지속되나요?

수명은 유속과 금속 속도에 따라 달라집니다. 일반적인 세탁에서 적절하게 도포되고 건조된 코팅은 주조 1~2교대(8~16시간) 동안 지속될 수 있습니다. 그러나 충격 패드와 같이 마모가 심한 부위의 경우 교대 근무마다 터치업이 필요할 수 있습니다.

2. 질화붕소 코팅을 뜨거운 표면에 적용해도 되나요?

예, 하지만 주의하세요. 표면 온도는 60°C에서 100°C 사이가 가장 이상적입니다. 그래야 물이 폭발적으로 끓지 않고 빠르게 증발할 수 있습니다. 200°C보다 더 뜨거운 표면에 적용하면 워터 바인더가 플래시 증기를 발생시켜 다공성의 약한 코팅 구조를 만들 수 있습니다.

3. 알루미늄 주조에 질화 붕소가 흑연보다 더 나은가요?

예. 흑연은 가격이 저렴하지만 450°C 이상의 온도에서 산화(연소)됩니다. 질화붕소는 공기 중에서 최대 1,000°C까지 안정적으로 유지됩니다.13] 또한 BN은 젖지 않는 반면(알루미늄이 굴러 떨어짐) 흑연은 가스 층에만 의존하여 방출되므로 신뢰성이 떨어집니다.

4. 오래된 질화붕소 코팅은 어떻게 제거하나요?

오래된 BN 코팅은 일반적으로 부드럽습니다. 가벼운 샌딩, 와이어 브러싱 또는 샌드블라스팅으로 제거할 수 있습니다. 코팅이 세라믹 부품에 있는 경우 기판이 손상되지 않도록 조심하세요.

5. 이 코팅을 마그네슘 또는 아연 합금에 사용할 수 있나요?

당연하죠. 질화붕소는 마그네슘, 아연, 납, 구리 합금을 포함한 거의 모든 용융 금속에 화학적으로 불활성입니다. 산화물 기반 코팅에서 흔히 볼 수 있는 격렬한 반응을 방지하기 때문에 마그네슘에 특히 효과적입니다.

6. 애드테크 질화붕소 코팅의 유통기한은 어떻게 되나요?

서늘하고 건조한 곳(5°C~30°C)에 밀폐된 용기에 넣어 보관하면 일반적으로 유통기한은 12개월입니다. 고형물이 가라앉은 경우 세게 저어주면 현탁액을 작동 상태로 복원할 수 있습니다.

7. 건조 후 코팅이 갈라지는 이유는 무엇인가요?

흔히 “진흙 갈라짐'이라고 불리는 균열은 코팅을 한 번에 너무 두껍게 바르면 발생합니다. 이 문제를 해결하려면 한 번에 두껍게 바르지 말고 3~4번 아주 얇게 도포하고 그 사이에 몇 분간 건조시키세요.

8. 코팅이 알루미늄의 전기 전도도에 영향을 주나요?

아니요. 코팅이 공구 또는 금형 표면에 남아 있습니다. 용융물에 극미량이 들어가더라도 BN은 불활성이며 알루미늄 격자에 용해되지 않으므로 합금의 전도도나 기계적 특성을 저하시키지 않습니다.

9. 코팅을 수돗물로 희석해도 되나요?

권장하지 않습니다. 수돗물에는 미네랄(칼슘, 마그네슘)과 염소가 포함되어 있어 바인더 시스템에 영향을 미쳐 접착력을 떨어뜨리거나 코팅에 거품을 일으킬 수 있습니다. 희석할 때는 항상 증류수나 탈이온수를 사용하세요.

10. 질화붕소 코팅은 전기 전도성이 있나요?

아니요, 육방정 질화 붕소는 전기 절연체입니다. 이는 전도성인 흑연과 달리 단락을 방지하기 때문에 열전대 튜브나 히터 보호 덮개를 코팅할 때 중요한 안전 기능입니다.

결론

금속 산업에 즉각적인 주조 문제를 해결할 뿐만 아니라 공장의 전반적인 효율성을 높이는 소재를 제공하는 것이 ADtech의 분명한 사명입니다. 질화붕소 코팅으로의 전환은 단순한 소모품의 변경이 아니라 더 깨끗하고 정밀하며 수익성이 높은 주조 공정으로의 업그레이드입니다. 베트남에서 빌렛 절곡을 처리하든 오하이오에서 드로스 축적을 처리하든 질화붕소의 물리학적인 특성은 동일하게 유지되며, 견고한 보호와 우수한 이형성을 제공합니다.