초록 ▼

○ 최근 차량의 연비 개선 요구가 증가함에 따라 Mg합금과 같은 경량 고강도 금속의 사용이 증가하고 있지만, 차량 제작의 주재료는 철강이기 때문에 이 두 금속 간의 접합기술이 필요하게 되었다. 불행히도 Fe와 Mg는 서로 섞이지 않기 때문에 용융용접이 곤란하다. 마찰교반용접(FSW: Friction Stir Welding)은 이와 같이 섞이지 않는 두 이종금속을 접합할 수 있는 유력한 수단이다. 본 연구에서는 AZ계열 Mg합금 중의 Al을 매개로 한 Mg합금/철강의 FSW 특성에 대해 조사하였다.

○ 본

○ 최근 차량의 연비 개선 요구가 증가함에 따라 Mg합금과 같은 경량 고강도 금속의 사용이 증가하고 있지만, 차량 제작의 주재료는 철강이기 때문에 이 두 금속 간의 접합기술이 필요하게 되었다. 불행히도 Fe와 Mg는 서로 섞이지 않기 때문에 용융용접이 곤란하다. 마찰교반용접(FSW: Friction Stir Welding)은 이와 같이 섞이지 않는 두 이종금속을 접합할 수 있는 유력한 수단이다. 본 연구에서는 AZ계열 Mg합금 중의 Al을 매개로 한 Mg합금/철강의 FSW 특성에 대해 조사하였다.

○ 본 연구에서는 순 Mg(99.9%Mg), AZ31(3%Al), AZ61(6%Al)의 세 가지 Mg/Mg합금과 연강(0.04%Fe)을 FSW에 의해 접합하였다. Mg합금 내의 Al이 철강 쪽의 Fe와 결합하여 형성하는 금속간화합물 Fe2Al5층이 Mg합금/철강의 접합을 위한 매개체로 작용하는 것이 밝혀졌다. Mg 합금 내의 Al농도가 클수록, 또 Fe2Al5층의 두께가 얇을수록 Fe/Mg 접합부의 강도가 증가하였다. 공구의 회전속도가 마찰열량의 대소를 결정하므로 적절한 회전속도로 Fe2Al5층의 두께를 조절할 필요가 있다.

○ Mg합금과 철강의 용접은 매우 어렵기 때문에 연구실적도 그리 많지 않다. 용융용접은 Ni을 매개로 한 AZ31B/연강의 하이브리드 레이저빔+TIG 용접이 유일하다(2010). 고상용접법인 FSW 연구도 역시 드물어서 AZ31/SUS400 용접(2006), AZ31/아연도강 및 연강 용접(2009, 2011) 등이 보고되어 있을 뿐이다. 이 FSW 연구들은 주로 작업조건이 용접부의 성질에 미치는 영향에 초점을 맞추었다. 본 연구는 접합 메커니즘에서의 Al의 역할을 규명했다는 점에서 진일보했다 할 수 있을 것이다.

○ 국내에서는 대학과 연구소 등에서 FSW 연구가 수행된 바 있고, ㈜윈젠이 FSW 설비를 제작 판매하고 있다. 이종금속 용접의 경우 Mg/Al FSW에 대해 발표된 것이 2건 정도 있다. 원천기술 보유자인 TWI의 독점적 지위 때문에 FSW에 대한 연구개발 및 산업 적용이 지연되고 있지만, 앞으로 그 응용분야가 크게 확대될 가능성이 있다. 특히 차량분야에 있어서 Mg합금/철강의 용접기술로는 FSW가 가장 유망하므로 국내에서도 그 기반 및 응용 기술의 확보에 노력할 필요가 있다.