붕소 질화물 코팅은 알루미늄 주조용 최상급 “백색 흑연” 솔루션으로, 용융 금속 부착을 방지하고 내화물 수명을 연장하는 100% 비습윤 계면을 제공합니다. 수명 최대 300%까지 증가하며 고정밀 야금 작업에서 무결점 표면 마감을 보장합니다.

현대식 알루미늄 주조 공장에서 용융 금속과 기판 표면 간의 상호작용은 품질이 확보되거나 손실되는 결정적 분기점입니다. AdTech의 첨단 질화 붕소(BN) 코팅은 이러한 역학을 근본적으로 변화시킵니다. 이 코팅은 산화성 환경에서 최대 1000°C(불활성 가스 환경에서는 1800°C)까지 효과적인 불활성 고온 안정성 장벽을 형성함으로써, 기존 흑연 또는 규산염 기반 이형제에서 흔히 발생하는 “접착” 및 산화 문제를 해결합니다. 시설 운영자에게 즉각적인 효과는 세척을 위한 가동 중단 시간의 가시적 감소와 내포물 또는 표면 결함으로 인한 불량률의 현저한 하락입니다.

왜 질화 붕소가 선택받는 “화이트 그래파이트”인가

질화붕소(BN)는 흑연과 유사한 육방정계 결정 구조를 공유하여 탁월한 윤활성을 지니기 때문에 흔히 “백색 흑연”이라 불린다. 그러나 검고, 부스러지기 쉬우며 전도성을 지닌 흑연과 달리, BN은 백색이며 화학적 비활성이고 전기 절연체이다. 이러한 차이는 오염과 전도성이 최종 합금 품질을 저해할 수 있는 알루미늄 가공 과정에서 매우 중요하다.

젖지 않는 물리학

알루미늄 가공 장비에 질화 붕소 코팅을 적용하는 주요 가치 제안은 그 “비습윤” 특성에 있다. 용융 알루미늄은 대부분의 금속 및 세라믹 표면에 대한 친화력이 높아 공격적인 접착을 유발합니다. 용해로, 래들 또는 금형에 AdTech BN을 코팅하면 용융 알루미늄의 접촉각이 150도를 초과합니다. 이로 인해 액체 금속은 퍼져 달라붙기보다 구슬 모양으로 뭉쳐 흘러내립니다. 이러한 물리적 특성은 일반적으로 기계적 칩핑으로 제거해야 하는 “빌드업” 또는 슬래그 형성을 방지합니다. 이 과정은 내화 라이닝을 손상시킵니다.

열 전도성 및 열 관리

애드테크의 질화 붕소 코팅은 효율적인 열전달을 촉진하면서 화학 반응을 차단하도록 설계되었습니다. 직접 냉각(DC) 주조와 같은 공정에서는 열 추출률 관리가 가장 중요합니다. BN 코팅은 일관된 열전달 계수를 유지하여 알루미늄이 균일하게 응고되도록 합니다. 이는 최종 빌릿이나 잉곳에서 수축 결함이나 균열을 유발하는 “핫 스팟”을 방지합니다.

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 전환판(또는 핫 탑 링)은 내화성 저장조와 수냉식 주형을 연결합니다. 이 부분은 응고 중인 용융 금속이 잉곳 외피에 “걸림 현상'이나 균열을 일으킬 수 있는 고응력 영역입니다. BN 코팅을 정밀하게 도포하면 이 접합면을 윤활하여 알루미늄의 응고 피막이 균열 없이 주형 안으로 매끄럽게 미끄러지도록 합니다.

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 주요 알루미늄 주조 공장이 심각한 운영 병목 현상에 직면했습니다. 6000 시리즈 알루미늄 빌릿 생산 과정에서 15% 불량률이 발생하고 있었습니다. 주요 결함은 “빌릿 휨” 현상—알루미늄 덩어리가 금형에서 나오면서 휘어지는 현상—과 심각한 표면 파열이었습니다. 시설 관리자들은 초기에는 흑연 링의 결함을 의심하고, 소모품의 대량 투입만으로 마모 문제를 해결할 수 있을 것이라 믿으며 AdTech에 연락해 2,000개의 교체용 링을 구매했다.

애드테크 개입

애드테크의 기술 영업팀은 요청 사항을 분석한 결과, 단순히 흑연 링을 교체하는 것만으로는 근본 원인을 해결할 수 없다는 점을 파악했습니다. 15%의 불량률은 단순히 부품 마모가 아닌 윤활 및 이형 공정 자체의 근본적인 결함을 시사했습니다. 이에 애드테크는 중국에서 주조 전문가 팀을 베트남 공장으로 파견하여 현장 감사를 실시했습니다.

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.

• 예열기판을 약 60°C~80°C로 가열하십시오. 이렇게 하면 코팅재의 수분 함량이 접촉 시 빠르게 증발하여 흘러내림이나 물방울 생성을 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

• 기술얇고 고르게 여러 겹으로 도포하십시오. 한 번에 두껍게 칠하는 것보다 여러 번 얇게 칠하는 것이 더 효과적입니다. 두껍게 칠한 경우 건조 시 “진흙 갈라짐” 현상이 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.

• 베이킹부품을 100°C ~ 300°C에서 강제 건조하십시오.

• 중요한 규칙: 용융 금속이 젖은 코팅에 닿지 않도록 주의하세요. 증기의 급격한 팽창은 폭발 또는 “박리”를 일으켜 코팅을 파괴하고 작업자에게 부상을 입힐 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) 사용 시, 필터 개스킷 장착부 주변에 질화 붕소 페이스트를 테두리 형태로 도포하면 완벽한 밀봉 상태를 확인할 수 있습니다. 이는 용융 알루미늄이 필터 프레임 주변으로 새어 나가는 “바이패스” 현상을 방지하여 100%의 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.

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.