초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
• 10% 수율 향상을 위한 고진공 다이캐스팅 공정 기술개발
• 상용 마그네슘 AZ91D 합금 대비 10% 이상의 고방열/고유동 특성을 가진 합금개발
• 고유동/고방열 합금 반응고 다이캐스팅 공정기술 개발 및 이를 활용한 IT 산업용 박육대면적 마그네슘 부품 개발

□ 개발내용 및 결과
• 주조/응고 시뮬레이션을 통한 주조방안 도출
-. 선정된 개발 대상제품의 3D 모델링 형상을 이용하여 runner, ingate, overflow, 진공도 등의 다양

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
• 10% 수율 향상을 위한 고진공 다이캐스팅 공정 기술개발
• 상용 마그네슘 AZ91D 합금 대비 10% 이상의 고방열/고유동 특성을 가진 합금개발
• 고유동/고방열 합금 반응고 다이캐스팅 공정기술 개발 및 이를 활용한 IT 산업용 박육대면적 마그네슘 부품 개발

□ 개발내용 및 결과
• 주조/응고 시뮬레이션을 통한 주조방안 도출
-. 선정된 개발 대상제품의 3D 모델링 형상을 이용하여 runner, ingate, overflow, 진공도 등의 다양한 조건의 시뮬레이션 수행을 통해 주조방안을 도출하고 이를 바탕으로 하여 금형 설계, 제작함.
• 금형설계, 제작 및 수정
-. 주조/응고 해석을 통해 도출된 주조 방안을 기초로하여 1단계별 tablet PC bracket, 2단계 X-ray detector backcover의 개발 대상 제품의 금형을 설계, 제작한 후 시험 성형을 통해 주정, 보완을 실시함.
-. 고진공 시스템의 원활한 적용과 금형내의 진공도 유지를 위해 밀페력을 향상시키는 방안을 적용함. 금형의 main core를 mold base에 비해 약 0.05mm 돌출시켜 습합부를 관리 방법으로 금형 수정하여 밀폐력을 향상시킴. 또한 금형의 제품 cavity 외곽으로 O-ring을 설치하여 금형 실링 처리를 실시함.
• 칙소몰딩 공정에 진공 시스템 적용 시제품 주조
-. 고진공 시스템 칙소몰딩 공정 기술의 개발을 위해 1단계에서는 chill vent 및 vacuum valve 진공 시스템을 적용하여 다양한 시험편 금형과 7inch급 시제품을 대상으로 성형공정 조건을 확립함.
-. 2단계에서는 1단계에서 확보된 50mbar 고진공 시스템을 14inch급 시제품 성형에 적용하였으며, 1차년에서는 AZ91D 합금을 이용하여 기초 기술을 확보하고 2, 3차년 고방열 개발합금에 대해 성형기술을 확보함.
• 표면처리 및 도장 공정 확립
-. 개발 제품의 내식성 확보를 위해 PEO 표면처리와 도장공정 확립하였으며 다양한 조건을 적용한 시험 평가를 통해 우수한 피막 성질을 가지는 조건을 확보함.
-. 형성된 표면처리 피막에 대해서 성상관찰, 두께 균일성 평가, 피막 경도 측정을 실시하고, 도장 층에 대해서는 밀착성 테스트를 실시한 결과, 개발 목표를 만족하는 우수한 특성을 가짐.
• 시제품 시험 평가
-. 다양한 진공도 조건에서 주조한 시제품에 대해 각각 내부기공도를 평가함. 진공도가 높을수록 시제품의 내부건전성이 개선되는 경향을 확인하였고, 각 년차별 개발 목표를 만족하였으며 최종적으로 기공의 0.1% 내외의 우수한 특성을 확보함.
-. 시제품에서 인장시험편의 채취가 불가능함에 따라 시험편 금형을 이용하여 AZ91D 및 개발합금에 대한 고진공 칙소몰딩 성형 소재에 대한 특성을 파악함. 개발합금의 경우 240MPa 이상의 인장강도로 최종목표(230MPa) 상회하는 결과를 만족함.
-. 제품의 내식성 확보를 위해 PEO 표면처리 공정기술을 확보하였으며 내식성, 표면처리 피막의 성상, 경도 등의 특성을 파악함. 최종적으로 100시간 이상의 염부분무 내식성과 피막의 두께 균일성(편차)이 10%이내, 300Hv 이상의 경도 특성을 확보함. 시제품에 전착도장 또는 분체도장을 실시하여 도장 밀착성을 확보함으로써 양산에 대비함.
-. 개발합금에 대한 열전도특성을 평가하여 방열성을 검토한 결과 AZ91D에 비해 개발합금의 경우 48%(ZC계), 30%(ZA계) 이상 개선되는 효과를 확보함.
-. 제품의 두께, 유동성 수율 등은 자체평가 방법으로 진행하는 것으로 협약하였으나, 중간평가시 공인시험 평가로 의견이 개진됨에 따라 공인시험기관에 의뢰하여 입회시험을 진행함. 전체적으로 개발 목표를 만족하는 결과를 확보함.

□ 기술개발 배경
• 칙소몰딩 공정에 진공 시스템 적용
-. 대부분의 다이캐스팅 공정은 공정 특성상 제품 내부에 기포가 존재할 수 밖에 없으며, 기포를 줄이기 위한 방법으로 진공 다이캐스팅 공법이 적용되고 있음. 국내에서는 일반적인 다이캐스팅 공정에 주로 사용되었으며, 본 연구를 수행하기 전까지 반응고 다이캐스팅 공정인 칙소몰딩 공정에서 진공 시스템이 적용된 바 없음.
-. 칙소몰딩 공정이 일반다이캐스팅 공정에 비해 고난이도 기술이 필요하나, 균일하고 건전한 미세조직을 얻을 수 있으며, 기계적 특성도 우수함. 특히 최근 제품의 요구 성능이 높아지고 대면적 부품에 대한 적용 증가 추세에 대응하기 위해 기술의 확보가 중요함.
• 고유동/고방열 합금 개발의 필요
-. 현재 전기전자산업에서 마그네슘 합금이 주로 적용되는 제품은 스마트폰, tablet PC 부품이며 알루미늄, 플라스틱과 같은 경량소재와 경쟁관계에 있음. 타소재 대비 우수한 특성과 기술적 차별성을 가지기 위해서는 대면적 제품 제조, 고기능 소재기술의 개발이 필요함. 이를 위해 현재 사용 중인 상용 합금에 비해 우수한 특성을 가진 합금의 개발이 필요.
-. 전기전자, IT 부품의 슬림화 추세에 따른 회로 부품들의 고집적화로 인해 내부에 상당한 열이 발생하여 기기 오작동, 내구성 저하의 문제가 발생함. 이러한 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있는 방열특성의 확보가 요구됨에 따라 방열성이 우수한 소재의 적용이 필요함. 또한 박육대면적 부품의 경우 사용 소재가 우수한 유동성을 필요로 함.
-. 따라서 열방출 특성을 가진 고품위 박육대면적 IT 부품 제조를 위해서는 고유동/고방열 합금의 개발과 진공 시스템을 적용한 칙소몰딩 공정 기술의 확보가 필요함.

□ 핵심개발 기술의 의의
• 스마트폰 및 tablet PC의 경우 다양한 모델이 있으며, 일반다이캐스팅 공정에 의해 제조되고 있음. 그러나 미성형, 내부 기포가 존재하는 등의 결함으로 인한 높은 불량률을 보이고 있음.
• 칙소몰딩 공정의 경우 일반다이캐스팅에 비해 제조기술의 난이도는 높은 편이나 개선된 주조품질을 얻을 수 있음. 특히 칙소몰딩 공정에 진공 시스템을 적용함으로써 더욱 고품위의 주조품과 품질의 안정성을 확보할 수 있음에 따라 불량률 저감에 크게 기여할 수 있을 것으로 확인됨.
• 특히 고유동/고방열 특성을 가진 합금과 고진공 칙소몰딩 공정 기술을 함께 적용할 경우 그간 적용이 힘들었던 14inch급 이상의 박육대면적 제품의 제조 기술을 확보함.

□ 적용 분야
• 진공 칙소몰딩 공정 기술의 확립을 통해 고품위 부품 제조가 가능해짐에 따라 전통적인 적용분야인 소형 IT 부품뿐만 아니라 본 연구의 개발 제품인 의료용 장비 케이스와 같은 방열성이 필요한 대면적 제품 등의 다양한 제품군에 대한 적용이 가능할 것으로 판단됨.
• 또한 진공 시스템의 적용으로 개선된 품질, 기계적 특성의 향상을 기대할 수 있어 자동차 및 우주/항공/군수 산업 부품 적용화대가 가능함.
• 특히 고유동/고방열 합금의 적용을 통해 더욱 다양한 제품군으로 사용이 가능하며, 제품의 요구 성능에 부합하는 특성을 가질 수 있어 마그네슘 합금의 적용 한계를 다소 해소할 것으로 기대함.

(출처 : 최종보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 15
• 제 1 장 서 론 ... 17
• 제 1 절 과제의 개요 ... 17
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 19
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 19
• 1. 최종 개발 목표 ... 19
• 2. 평가 방법 ... 20
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 22
• 1. 1단계 개발 목표 ... 22
• 2. 2단계 개발 목표 ... 22
• 제 3 절 연차별 개발 목표 및 개발 내용 ... 23
• 1. 연차별 개발 목표 ... 23
• 2. 개발내용 ... 24
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 80
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 80
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 81
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 81
• 1. 정량적 목표 최종 결과 ... 81
• 2. 기술개발 추진일정 ... 89
• 3. 기술개발 성과 ... 94
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 95
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 99
• 제 4 절 자체 보안관리 진단표 ... 100
• 제 4 장 사업화 계획 ... 101
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 101
• 제 2 절 사업화 계획 ... 102
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 103
• 끝페이지 ... 105