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Nikkei X-TECH_2020.10.15

열가변성 CFRP와 Al 합금을 볼트나 접착제 없이 가열∙가압으로 접합
닛폰아비오닉스

닛폰아비오닉스(Nippon Avionics)는 링크 부품이나 접착제를 사용하지 않고 탄소섬유 강화 열가변성 수지(열가변성 CFRP)와 알루미늄 합금(Al)을 접합하는 이종(異種) 재료 접합 기술을 개발했다. 닛폰아비오닉스의 접합 장치 ‘펄스히트(열융착) 장치’를 이용해 약 5x20mm의 범위를 직접 접합한 결과, 당김 전단강도에서 30MPa의 접합 강도를 얻을 수 있었다고 한다.

이번 신기술은 펄스히트 장치를 통해 접합물에 압력을 가해 누르는 용접용 헤드에 전기를 흐르게 한 다음, 저항 발열로 가열해 대상물을 접합하는 기술이다. 헤드에 탑재된 금속 히터 칩에는 열전대가 장착되어 있다. 이 열전대로 온도를 피드백 해 높은 정밀도로 온도를 제어, 가열 과다로 인한 수지 열화를 억제하면서 이종 재료를 접합할 수 있다.

접합물에는 사전에 표면 처리가 시행된다. 이 표면 처리는 약품을 사용하지 않는 드라이 프로세스를 통해 접합 부분을 선택적으로 처리할 수 있어 접합 범위 밖으로의 영향을 최소화할 수 있다.

닛폰아비오닉스에 따르면 열경화성 CFRP는 최근 항공기∙자동차 분야를 중심으로 도입이 늘고는 있지만, 2차 가공이 어렵고 냉장 관리가 필요하며, 양산성이 낮고 리사이클이 어렵다는 등의 단점이 있어 열가변성 CFRP의 수요가 점차 확대. 앞으로 소형 정보기기 및 소형 정밀 부품에서도 열가변성 CFRP와 금속의 접합 부품이 채택될 것으로 보인다. 하지만 금속과 열가변성 CFRP의 접합 방법으로는 볼트 등을 통해 연결하는 기계적 접합과 접착제를 이용한 접착 접합이 주류이다. 닛폰아비오닉스는 링크 부품과 접착제를 사용하지 않는 접합 기술이 요구될 것으로 보고 이번 신기술을 개발했다.

이번 신기술로 이종 재료를 접합할 경우, 제품의 소형화∙경량화가 가능하고 부품 개수와 공수(工數)도 줄일 수 있다. 접착제를 사용하지 않기 때문에 환경 부하를 저감할 수 있으며, 접착제 관리에 소요되는 시간과 노동력을 줄일 수 있는 등의 이점도 있다. 닛폰아비오닉스는 향후, 접합 강도와 내구성 향상을 도모하고 범용성이 높은 수지 재료와 그 외 다른 금속 재료에도 응용하는 등 적용 범위를 확대해나갈 계획이다.

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