초내열 합금 : 니켈(Nickel) 합금의 제조 (1)

안녕하세요. 주식회사 동아특수금속입니다. 당사는 특수금속 스크랩을 활용한 리사이클링 잉곳을 생산하고 있습니다. 그러다보니, 많은 기업들이 가장 고민하고 있는 것 중 하나가 합금인데요. 그 중에서 니켈(Ni) 합금 제조 공정에 대해 이야기 해보려고 합니다.

 

인코넬 625, 718 스크랩(Inconel 625, 718)

 

분철 스크랩은 보통 밀링기, CNC 공작기계로 작업 시 발생되는 스크랩으로써 당사는 이러한 분철 스크랩 또한 활발히 매입하고 있습니다. 통상적으로 이러한 분철 스크랩은 회사의 프로세스를 거쳐 리사이클링 되어 국내 제강사 또는 주물사에 공급되고 있습니다. ​

당사는 이러한 분철 스크랩을 압축할 수 있는 압축 장비를 보유 중으로 스크랩을 브리케팅(Briquetting) 형태로 만들 수 있습니다. 이렇게 브리케팅 형태로 제품을 만들면 VIM이나 진공로에서 녹여 합금용으로 사용할 수 있습니다. ​

제강용 원료는 통상 합금강을 만드는데 사용하는 원료로, 제강사에서 사용되는 원료입니다. 합금철이란 철강 제련과정에서 용탕의 탈산 혹은 탈류 등 불순물을 제거하거나 철강의 성질을 개선하기 위해 철 이외의 성분원소 첨가를 목적으로 사용되는 각종의 철합금입니다. ​

따라서 합금철은 강의 제조나 주철의 제조에 필수적을 사용되는 부원료입니다. 철강제조에서 순철을 사용하지 않고 철과 합금한 합금철을 사용하는 이유는 순금속은 가격이 높기 때문이며, 철합금은 용융점(Melting Point)이 낮아 저온에서 쉽게 녹고 용탕에 균일하게 분포되기 때문입니다. ​

타이타늄을 첨가하여 합금 시, 통상 타이타늄(티타늄) 스펀지를 사용하는데 이러한 타이타늄 스펀지는 철, 산소, 탄소 등의 불순물이 낮은 수준으로 최대 99.8%의 타이타늄을 함유한 금속 스폰지로, 잉곳 형태는 항공기 부품, 의료용 임플란트 및 고강도, 내구성 및 생체 적합성이 요구되는 기타 중요한 부품의 생산에 일반적으로 사용됩니다. 

 

티타늄 코블 퍽 (압축품)

 

 

퍽(Puck) 형태는 밀도가 높아 장입률이 높아져 사용하기 매우 편하고 무게도 일정하기에 사용성을 극대화 할 수도 있습니다. 그래서 해외에서는 브리케팅과 같은 압축된 형태의 타이타늄 스펀지의 요청이 많이 들어오고 있습니다.

 

니켈 합금 제조

우선 티타늄 스펀지(코블)이 필요한 강종부터 살펴 보겠습니다.

​		Ni	Cr	Mo	Nb	Co	Fe	Al	Ti
Inconel 713 LC		74.0	12.0	4.5	2.0	​	​	5.9	0.6
Inconel 718		52.5	19.0	3.0	5.3	​	18.5	0.5	0.9
Inconel 725		57.0	20.0	8.2	3.2	​	7.0	0.35	1.4
Inconel 825		42.0	21.5	3.0	​	​	32.0	0.15	0.9
Inconel 925		42.0	21.0	3.0	​	​	29.0	0.15	2.0

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위 표에서와 같이 티타늄 성분이 0.5~5.0% 정도 함유되어 있습니다. 상기 합금들은 수퍼 합금, 특수합금, 초내열 합금으로 불리우며 여러 산업 분야, 특히 가스터빈 및 항공용으로 사용되기에 전 세계적으로 생산되고 있습니다. ​

합금 비율에 맞게 Raw material (원재료)을 각각 준비해서 용해를 하는데, 이때 티타늄 성분을 맞추기 위해 사용되는 원료가 티타늄 스펀지 입니다. 여기서 티타늄 스펀지 대신 당사가 개발한 티타늄 코블을 사용할 수 있습니다. ​

그러다 보니, 선진 기술을 보유한 국내외 기업들의 경우 당사의 타이타늄 스펀지를 적극 구입하고자 구애를 하고 있으며, 당사 또한 완제품을 납품하고 있습니다. 다음 시간에는 플라즈마 장비를 사용하여 만들어지는 니켈 합금제조 공정에 대해 좀 더 자세히 이야기 해보려고 합니다. 감사합니다.
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동아특수금속 소개

동아특수금속은 국내 최초로 타이타늄을 리싸이클링하여 국내외 제강사 및 기업들에 리싸이클링된 제강용 원료를 공급하고 있으며 주로 희소금속 위주의 금속들을 리싸이클링하고 있습니다. 국내에는 아직 희소금속 리싸이클링과 관련된 산업이 발달하지 않아 산업 수준은 해외 선진국들에 비해 미비하지만 꾸준한 연구개발을 통해 다양한 장비를 도입하는 등 국내 희소금속 소재 국산화에 최선을 다하고 있는 회사입니다. 회사와 관련하여 합금을 위한 타이타늄(티타늄) 스펀지 대체품 구입이나, 니켈, 지르코늄, TiAl봉재, Zr봉재, 인코넬625봉재, 인코넬718봉재 등 다양한 희소금속에 대한 논의를 하고자 하신다면 다음 아래의 연락처로 연락주시기 바랍니다.

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