Transcript 재료의 종류

Korea University
재료의 종류 및 활용
2004. 5. 18.
Nano-Interfacial Engineering Laboratory
DooHo Yang
Dept. of Chemical & Biological Engineering
자동차 재료의 필요 특성
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
경량,고성능화, 외관향상
고면압력화, 피로강도 향상
열피로 강도 향상
내 마찰성 향상
성형성 향상, 가공성 향상
주물의 고밀도화
생산성 향상
 자동차 구성재료의 추이 - 알루미늄과 프라스틱의 비중이 증가
금속이 70%, 프라스틱이 약7%
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PART I . 철강 재료
 강판
 강관
 구조용강
 주철재료
 소결재료
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강판
 강판 : 저탄소강을 얇게 압연시킨 재료로 자동차에 가장 많이 사용
- 알루미늄, 강화플라스틱에 비해 강도, 강성, 가공성에서 뛰어남
 강판재료 : 냉간압연강판, 표면처리강판, 열간압연강판
 요구사항 : 주행성능, 방청성능, 진동·소음저감 향상
- 경량화 : 수지, 알루미늄 등 저비중재료 사용
고장력강판 (철판의 두깨를 줄임)
- 방청성능향상 : Zn계 합금 사용(Zn, Zn-Fe, Zn-Ni)
유기복합형 피막강판
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냉연강판
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강관
 강관재료 : 구조용강관, 배관용강관
 Propeller Shaft, Shock absorber : 고강력 강관, 중량화
 Exhaust Manifold : 엔진성능, 경량화 (주물 => 스테인레스 강관)
 배관용, 구조용, 송유관, 열전달용, 철탑용
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PART II . 비철금속재료
 알루미늄합금
 마그네슘합금, 티타늄합금
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알루미늄 합금
 경량화를 통한 연비개선을 위해 경합금으로 알루미늄 사용 증가
- 주물 관련부품 (실린더블럭, 실린더 헤드, 피스톤, 알루미늄 휠,
라디에이터, 범퍼 바디 하우징)
- 혼다 NSX : 바디 전체를 알루미늄으로 제조
(210 kg 스틸을 140 kg 감소)
- 삼성자동차 : SM5 상급모델의 엔진블럭 자체를 알루미늄합금으로 제조
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마그네슘·티타늄 합금
 마그네슘 합금 : 경량화와 고도정밀성의 요구에 따라 일부 부품에 사용
- 가장 경량의 실용 금속재료로 알루미늄의 대체 가능성
 티타늄 합금 : 고도정밀 가공부품에 일부 사용되기 시작
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PART III . 비금속재료
 세라믹스
 내장재
 고무
 접착재료
 도료
 윤활재료
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세라믹스
 고온성, 고강도성, 내마모성, 화학적 안정성 등 신소재 개발로 확대
용도
- 기능성 세라믹스 : 전자기적, 광학적 특성 이용
(자동차용 각종 센서나 표시장치에 적용)
- 구조용 세라믹스 : 경량, 고온강도, 내마모성
(디젤엔진부품으로 사용)
 문제점 : 양산성 성형가공 불가능,
세라믹의 파괴는 금속과 달리 결정적이 복잡한 2차 파괴로
나타나 설계나 접합기술상 어려움
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내장재
 내장재 섬유소재 : 나일론, 폴리에스테르, 레이온, 아크릴, 양모, 면
- 자연소재인 피혁, 울 등 소재 사양 증가
 사용 부품에 따라 : 의장용, 방음용, 보안용, 완충용
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고무
 차량중량의 10% 이상 사용
 타이어, 튜브
 방진고무 : 자동차의 진동 감쇠
 Hose 및 Seal : 유체 통로 확보, 누유 방지
 Weatherstrip : wind noise 유입방지, 불순물 침입 방지
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접착재료(1)
 접착 : 화학적 침입으로 재료와 재료를 연결, 접합, 밀봉
용접 보강, 방청, 강성 보완
실리콘 실런트, 헤밍실러, 스팟실러, 혐기성 접착제, 순간접착제
 점착 : 화학적 침입으로 재료를 접합시키지만 끈기를 가진 재료로서
단순한 물리적 부착력을 가짐
포스트잇
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접착재료(2)
 실링용 접착
- 현장 성형 가스켓 : 공기중의 수분과 반응하여 경화
Oil Pan Gasket, Water Pump, AT Case 접합시 사용
- 혐기성 접착제 : 공기과의 차단 금속과의 접촉으로 경화
엔진·샤시계, 용접 대처, 볼트/너트 수를 줄임
 구조용
- MASTIC 실러 : 합성고무(주성분) , 외판과 내판사이를 접합
- HEMMING 실러 : EPOXY(주성분), Moving Part 내부에 적용
- SPOT 실러 : 합성고무(주성분), Gap이 큰 부위에 사용(수밀, 방청)
 도장용
- 도장실러 : PVC(주성분), 수밀, 충진, 방청용으로 사용
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도료(1)
 목적 : 재료를 보호하기 위해 내습성, 내수성, 내후성, 내유성, 내약품성
등을 부여하여 금속의 녹 발생, 목재의 부식 방지
- 자동차, 철교, 냉장고, 전기 세탁기
자유로운 색채, 광택, 평활성, 모양 등을 부여
- 안전표지, 광고, 간판, 색체조절
 성분 : 수지와 니스, 안료, 용제, 첨가제
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도료(2)
 자동차 도장 : 염해부식 대응 (아연철판, 유기피막강판, GA 강판)
Anion, Cation형 전착 프라이머, 내치핑 실러, RPP 사용
- 표면 처리 : 인산 아연계의 화성처리(스프레이, 디핑)
자동차 차제의 방청유, 절삭 찌꺼기 제거
 도료의 시험법 : 상태, 점도, 조도, 비중, 내충격성, 투명성, 건조시간 등
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윤활 재료(1)
 내구수명 향상, 배출가스 감소, 연비향상, 승차감 향상
 윤활유류 (엔진오일, 변속기유, 파워스티어링오일)
특수윤활재료(그리이스류, 기타 고체윤활재)
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윤활 재료(2)
자동차용 윤활유
- 엔진유 : 가솔린, 디젤, CNG (연비향상, 교환주기 연장)
- 변속기유 : 수동, 자동변속기유, 무단변속기유 (저마찰, Shift Feeling )
- 그리이스 : 샤시용, 베어링용, 특수 그리이스 (내구성 향상)
 액상재료
- 부동액 : 장수명, 환경친화형
- 브레이크액 : 고비점 브레이크액
- 파워스터어링액 : 저온성, 소음 방지형
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PART IV . 플라스틱
 내장 및 외장 플라스틱
- 감성품질 향상, 고기능성, 환경친화성, Weatherable
- 사출성형 적용(열가소성 수지 - PP)
- 모듈화(엔지니어링 플라스틱, 유리섬유 보강 복합재료 사용)
 차체 외판 및 구조용 플라스틱
- 경량화
 파워트레인 및 샤시 플라스틱
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내장 및 외장 플라스틱
 내장부품 : Crash Pad, Pillar Trim, Rear Package Tray 등
 외장부품 : Bumper, Wheel Cover, head Lamp, Door Handle 등
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차체 외판 및구조용 플라스틱
 성형공법 : 열가소성 수지 사출성형, 열경화성 수지 프레스 성형
 차체 외판 : Fender, Roof, Side Outer Paner, Quarter Panel
 Moving 부품 : Hood, Door, Tailgate, Trunk Lid
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파워트레인 분야
 엔진분야 : 흡기계, 구동계, 커버류, 워터 펌프 임펠러
 트랜스미션 분야 : 자동변속기용, 수동변속기용
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샤시 분야
 연료 시스템, 에어 인덕션 시스템, 프런트엔드 모듈
 트랜스미션 분야 : 자동변속기용, 수동변속기용
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PART V . 미국의 소재 관련 정책
 재료 분류 : Biomaterials, Ceramics, Composites,
Electronic materials, Magnetic materials, Metals,
Optical/Photonic materials, Polymers,
Superconducting materials
 집중 분야 : 우주항공분야, 자동차분야, 전자분야
환경기술분야, 하부구조
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재료 분류(1)
 생체재료 : 인간생체, 생물학적 세포와 상응되는 재료
- 치과용 필링이나 크라운
- 인공심장, 음식물 용기 (금속, 무기, 고분자 사용)
 무기재료 : 비금속 무기재료. 경량, 부식저항, 경도, 고온 특성
- Spark Plug Insulator
- 고온엔진재료, thermal coating재료
 복합재료 : 두개 혹은 그 이상의 재료가 혼합되는 재료
- 무기재료, 금속재료, 유기기지재료
- 섬유유리(epoxy 기지에 유리섬유가 혼합됨)
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재료 분류(2)
 전자재료 : 신호를 전달하는 반도체와 같은 재료. 전자회로에 중요
- Si, Ge, GaAs, InP
- 금속, 무기재료, 고분자재료
 자성재료 : 금속, 유기, 무기 재료를 바탕으로 전자스핀이 일정한 구조로
배열하여 각자의 방향에 따라 당기거나 밀거나 하는 행위를
하는 재료
- 철금속, 회토류 철합금자석
 금속재료 : 자유전자로 인해 높은 전기전도도, 빛의 반사성, 높은 열전도,
전성, 연성의 특성을 가짐
- 철, 알루미늄 및 그 합금
- 알루미늄, 니켈, 티타늄 합금 (경량, 고온, 고강도)
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재료 분류(3)
 광학재료 : 빛을 전달하는 재료
- 레이저
- 윈도우 페인, 광섬유 (유리가 사용)
 고분자재료 : 분자가 긴 체인 형태로 배열된 재료
- 플라스틱 컨테이너, LCD, 플라스틱 랩
- 전자패키징, 항공기재료
 초전도재료 : 전기저항 없이 전자의 흐름을 이룰 수 있도록 하는 재료
- 고온에서 초전도 성질을 나타내는 산화물, 유기재료 등
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