Effect of De-graphitization Heat Treatment on Interfacial Bonding Properties of Flake Graphite Cast Iron-Aluminum Dissimilar Materials Produced by High Pressure Die Casting

In this study, to improve the interfacial bond strength of cast iron-aluminum dissimilar materials, graphite was removed to a certain depth from the cast iron surface through de-graphitization heat treatment. As the heat treatment time increased, the depth at which graphite was removed increased, showing a linear relationship between the heat treatment time and depth. Aluminum was filled to a certain depth on the de-graphitized cast iron surface through die-casting method, and no intermetallic compounds were formed on the cast iron-aluminum interface. The interfacial bonding strength showed a value of 90 MPa regardless of the heat treatment time, which is very high compared to the 12MPa bonding strength of the material without de-graphitization heat treatment. This result is thought to be due to the mechanical bonding of the undercut structure as the liquid aluminum, penetrated by the high pressure die-casting process, solidified in the de-graphitized region of the cast iron.

고압 다이캐스팅법으로 제조한 편상흑연주철 -알루미늄 이종소재의 계면접합특성에 미치는 탈흑연 열처리의 영향

본 연구에서는 주철-알루미늄 이종재료의 계면결합강도를 향상시키기 위하여 탈흑연 열처리를 통해 주철 표면에서 일정 깊이까지의 흑연을 제거하였다. 열처리 시간이 증가함에 따라 흑연이 제거되는 깊이는 증가하였으며, 열처리 시간과 깊이 사이에 선형 관계가 나타났다. 일정 깊이의 흑연이 제거된 주철에 알루미늄을 다이캐스팅 공법으로 주조접합하여 주철에서 흑연이 제거된 공간을 알루미늄으로 채운 후, 계면 반응 및 알루미늄 침투 깊이를 조사하고 계면접합강도를 평가하였다. 다이캐스팅 공법을 통한 알루미늄은 탈흑연 열처리된 주철 표면에서 일정한 깊이까지 채워지는 것으로 확인되었으며, 주철-알루미늄 계면에 금속간화합물이 생성되지는 않은 것으로 확인되었다. 계면접합강도는 열처리 시간과는 큰 관계없이 90MPa 수준의 접합강도를 나타내었으며 이는 탈흑연 열처리를 하지 않은 소재의 접합강도 12MPa에 비해 매우 높은 강도이며, 주철의 탈흑연 영역에서 고압 다이캐스팅 공정에 의해 침투된 알루미늄 용탕이 응고되면서 언더컷 구조의 기계적 결합에 의한 것으로 생각된다.