안녕하세요! 공급업체로서적층 가공용 마그네슘, 최근 적층 가공에 적합한 마그네슘 합금 유형에 대해 많은 질문을 받고 있습니다. 그래서 저는 잠시 시간을 내어 이 주제에 대한 몇 가지 통찰력을 공유해야겠다고 생각했습니다.
먼저 적층 제조에 대해 조금 이야기해 보겠습니다. 전통적인 제조 방식처럼 재료를 잘라내는 대신 부품을 층별로 쌓아 올리는 매우 멋진 프로세스입니다. 이를 통해 매우 복잡한 설계가 가능하며 많은 시간과 재료를 절약할 수 있습니다. 그러나 적층 제조에 마그네슘 합금을 사용하는 경우 모든 합금이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다.
적층 제조에 가장 널리 사용되는 마그네슘 합금 중 하나는 AZ91입니다. 이 합금은 강도와 내식성이 우수한 것으로 알려져 있습니다. 알루미늄 함량이 높아 강도가 높으며, 부식 방지를 위해 소량의 아연이 첨가되어 있습니다. AZ91은 적층 제조 공정에서 사용하기가 상대적으로 쉽고 기계적 특성이 우수한 부품을 생산할 수 있습니다. 항공우주 및 자동차 산업과 같이 중량 절감이 중요한 응용 분야에 자주 사용됩니다.
또 다른 훌륭한 옵션은 WE43입니다. 이 합금은 희토류를 함유한 마그네슘 합금입니다. 이트륨 및 네오디뮴과 같은 희토류 원소는 WE43에 탁월한 고온 강도와 크리프 저항성을 제공합니다. 이는 WE43으로 만든 부품이 고온 및 장기간의 응력 하에서도 모양과 성능을 유지할 수 있음을 의미합니다. 이는 엔진 부품과 같이 고온 성능이 중요한 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다.
다음은 ZK60입니다. 이 합금은 아연 함량이 높아서 우수한 강도와 연성을 제공합니다. ZK60은 가공성이 좋은 것으로도 알려져 있는데, 이는 제조 공정에서 추가 보너스입니다. 일부 스포츠 장비나 전자 인클로저와 같이 강도와 유연성이 모두 필요한 부품에 탁월한 선택입니다.
이제 이러한 합금을 적층 가공에 적합하게 만드는 몇 가지 요소를 살펴보겠습니다. 한 가지 핵심 요소는 녹는점입니다. 마그네슘 합금은 일반적으로 다른 금속에 비해 녹는점이 낮기 때문에 적층 제조 공정에서 녹고 증착하기가 더 쉽습니다. 예를 들어, AZ91은 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 금속 분말을 층별로 녹이고 융합시키는 분말층 융합 기술에 매우 적합한 범위의 녹는점을 가집니다.
합금분말의 유동성도 중요하다. 적층 가공에서는 균일한 층 증착을 보장하기 위해 분말이 원활하게 흘러야 합니다. ZK60과 같은 합금은 우수한 분말 흐름 특성을 갖고 있어 일관된 특성을 지닌 고품질 부품을 만드는 데 도움이 됩니다.
또 다른 측면은 합금의 응고 거동입니다. 적층 가공 공정 중에 용융 금속이 빠르게 응고됩니다. 균열이나 다공성과 같은 결함을 너무 많이 형성하지 않고 응고할 수 있는 합금이 이상적입니다. 예를 들어 WE43은 고성능 응용 분야에 필수적인 조밀하고 결함 없는 부품을 형성할 수 있는 응고 특성을 가지고 있습니다.
그러나 햇빛과 무지개가 전부는 아닙니다. 적층 가공에서 마그네슘 합금을 사용하는 작업에는 몇 가지 어려움이 따릅니다. 마그네슘은 특히 용융 상태일 때 반응성이 매우 높습니다. 공기 중의 산소와 쉽게 반응하여 부품에 산화 및 원치 않는 산화물이 형성될 수 있습니다. 이를 극복하기 위해서는 산화를 방지하기 위해 아르곤과 같은 불활성 가스 환경을 이용하는 등 특수한 가공 조건이 필요하다.
또한 일부 마그네슘 합금의 가격도 요인이 될 수 있습니다. WE43과 같은 희토류 원소가 포함된 합금은 이러한 원소의 제한된 가용성으로 인해 더 비싼 경향이 있습니다. 그러나 이들이 제공하는 성능 이점은 특히 고급 애플리케이션에서 더 높은 비용을 정당화할 수 있습니다.
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참고자료
- BL Mordike 및 T. Ebert의 "마그네슘 합금 및 응용 분야"
- Ian Gibson, David W. Rosen 및 Brent Stucker의 "적층 제조 기술"