Sachverhalt:
A. Der 1965 geborene K._ meldete sich am 18. Oktober 2005 bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle des Kantons Aargau klärte die beruflichen Verhältnisse ab, holte diverse Arztberichte ein und gab ein polydisziplinäres Gutachten beim Zentrum R._ in Auftrag, welches am 22. Dezember 2008 erstellt wurde. Gestützt hierauf und auf eine Stellungnahme ihres Regionalen Ärztlichen Dienstes (RAD) vom 9. Januar 2009 verneinte die IV-Stelle einen Rentenanspruch, da ihm sowohl die zuletzt ausgeübte Tätigkeit als Mitarbeiter bei der Firma B._ AG, wie jede andere Erwerbstätigkeit vollständig zumutbar sei (Verfügung vom 24. Februar 2009).
B. Die hiegegen geführte Beschwerde wies das Versicherungsgericht des Kantons Aargau nach Beiladung der Sammelstiftung berufliche Vorsorge Swiss Life zum Verfahren mit Entscheid vom 18. März 2010 ab.
C. K._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, in Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids sei ihm ab 1. November 2006 eine ganze Rente der Invalidenversicherung zuzusprechen. Ferner wird um unentgeltliche Rechtspflege ersucht.
Die IV-Stelle schliesst auf Abweisung der Beschwerde. Das kantonale Gericht, die Sammelstiftung berufliche Vorsorge Swiss Life und das Bundesamt für Sozialversicherungen verzichten auf eine Stellungnahme.
Erwägungen:
1. 1.1 Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann unter anderem die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (Art. 95 lit. a BGG). Die Feststellung des Sachverhalts kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG). Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zu Grunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG).
1.2 Die aufgrund medizinischer Untersuchungen gerichtlich festgestellte Arbeits(un)fähigkeit ist Entscheidung über eine Tatfrage (BGE 132 V 393 E. 3.2 S. 397 ff.), die Beachtung des Untersuchungsgrundsatzes und der Beweiswürdigungsregeln (Art. 61 lit. c ATSG; BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232; 125 V 351 E. 3a S. 352 mit Hinweis) Rechtsfrage. Die konkrete Beweiswürdigung betrifft eine Tatfrage (Urteile 8C_763/2008 vom 19. Juni 2009 E. 1, nicht publiziert in: BGE 135 V 306; 9C_39/2010 vom 25. März 2010 E. 4.1.2).
2. Die Vorinstanz hat die Grundlagen über die Erwerbsunfähigkeit (bis 31. Dezember 2007 Art. 7 ATSG, seit 1. Januar 2008 Art. 7 Abs. 1 ATSG; zu Art. 7 Abs. 2 ATSG vgl. BGE 135 V 215), die Invalidität (Art. 8 Abs. 1 ATSG; Art. 4 Abs. 1 IVG), die Voraussetzungen und den Umfang des Rentenanspruchs (bis 31. Dezember 2007 Art. 28 Abs. 1 IVG, seit 1. Januar 2008 Art. 28 Abs. 2 IVG), den invalidisierenden Charakter psychischer Gesundheitsschäden (BGE 131 V 49 E. 1.2 S. 50 f., 130 V 352 ff.) und den Beweiswert von Arztberichten (BGE 134 V 231 f. E. 5.1) richtig dargelegt. Darauf wird verwiesen.
Zu ergänzen ist, dass somatoforme Schmerzstörungen und ähnliche, ätiologisch-pathogenetisch unklare syndromale Zustände in der Regel keine lang dauernde, zu einer Invalidität im Sinne von Art. 4 Abs. 1 IVG führende Einschränkung der Arbeitsfähigkeit zu bewirken vermögen (BGE 130 V 352 E. 2.2.2 und 2.2.3 S. 353 ff.; SVR 2008 IV Nr. 62 S. 203, 9C_830/2007 E. 4.2).
3. 3.1 Die vorinstanzliche Annahme, die Arbeits- und Leistungsfähigkeit des Versicherten sei weder in seiner bisherigen Tätigkeit als Arbeiter in einer Stoffverarbeitungsfabrik, noch in einer Verweisungstätigkeit eingeschränkt, beruht im Wesentlichen auf den Schlussfolgerungen des als voll beweiskräftig eingestuften interdisziplinären Gutachtens des Zentrums R._ (vom 22. Dezember 2008): Danach liegt keine Diagnose mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit vor. Ohne Einfluss auf diese sei ein chronisches zervikozephales und rezidivierendes rechtsseitiges zervikobrachiales Schmerzsydrom mit/bei: Fehlhaltung, myostatischer Insuffizienz, aktuell ohne nachweisbares pathologisch-anatomisches Korrelat, eine rezidivierende depressive Störung, gegenwärtig, remittiert (ICD-10: F33.4), ein Cannabis-Abhängigkeitssyndrom (ICD-10: F12.2) sowie eine chronisch-rezidivierende Prostatitis mit/bei: Status nach mehrfacher antibiotischer Therapie.
3. 3.1 Die vorinstanzliche Annahme, die Arbeits- und Leistungsfähigkeit des Versicherten sei weder in seiner bisherigen Tätigkeit als Arbeiter in einer Stoffverarbeitungsfabrik, noch in einer Verweisungstätigkeit eingeschränkt, beruht im Wesentlichen auf den Schlussfolgerungen des als voll beweiskräftig eingestuften interdisziplinären Gutachtens des Zentrums R._ (vom 22. Dezember 2008): Danach liegt keine Diagnose mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit vor. Ohne Einfluss auf diese sei ein chronisches zervikozephales und rezidivierendes rechtsseitiges zervikobrachiales Schmerzsydrom mit/bei: Fehlhaltung, myostatischer Insuffizienz, aktuell ohne nachweisbares pathologisch-anatomisches Korrelat, eine rezidivierende depressive Störung, gegenwärtig, remittiert (ICD-10: F33.4), ein Cannabis-Abhängigkeitssyndrom (ICD-10: F12.2) sowie eine chronisch-rezidivierende Prostatitis mit/bei: Status nach mehrfacher antibiotischer Therapie.
3.2 3.2.1 Soweit der Beschwerdeführer diese Sachverhaltsfeststellung als offensichtlich unrichtig sowie als Ergebnis einer rechtsfehlerhaften, insbesondere den Untersuchungsgrundsatz (Art. 61 lit. c ATSG) und den Anspruch auf rechtliches Gehör (Art. 29 Abs. 2 BV) verletzenden Beweiswürdigung rügt, ist die Beschwerde unbegründet. Die vorinstanzliche Beweiswürdigung erfolgte dementgegen in bundesrechtskonformer Auffassung vom Beweiswert medizinischer Gutachten (BGE 125 V 351 E. 3a und 3b/bb S. 352 f.) und ist nicht offensichtlich unrichtig. Das kantonale Gericht hat sich nicht nur mit dem Gutachten des Zentrums R._ auseinandergesetzt, sondern es hat ausführlich und sachbezogen - in vollständiger Berücksichtigung der für die Feststellung der Restarbeitsfähigkeit massgebenden medizinischen Aktenlage - dargelegt, weshalb es dem Gutachten des Zentrums R._ ausschlaggebendes Gewicht beimass und namentlich nicht auf die Ausführungen des behandelnden Hausarztes Dr. med. F._, Innere Medizin FMH, (Berichte vom 22. November 2005, 13. Juli 2006 und 2. April 2009), abgestellt hat. Die Vorinstanz hat auch in nicht zu beanstandender Weise festgestellt, dass sich aus den Berichten der Klinik A._ (vom 7. und 10. November 2005, 2. Juni und 3. August 2006) sowie der Psychiatrischen Klinik O._ vom 12. September 2005 und der Psychiatrie X._, Stationäre Dienste, (vom 8. April 2008) keine längerfristige Arbeitsunfähigkeit entnehmen lässt. Damit hat es den bundesrechtlichen Grundsätzen der Beweiswürdigung Genüge getan (vgl. BGE 132 V 393 E. 4.1 S. 400).
3.2.2 Sodann beruht das Gutachten nach den zutreffenden Darlegungen der Vorinstanz namentlich auf einer umfassenden Beweisaufnahme, wobei es sich einlässlich mit den medizinischen Vorakten auseinandergesetzt und die davon (in psychiatrischer Hinsicht) abweichenden Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen nachvollziehbar und einleuchtend begründet hat, indem es sich ausdrücklich mit der möglichen Diagnose einer somatoformen Schmerzstörung oder sonstigen Somatisierungsstörung sowie einer posttraumatischen Belastungsstörung befasst hat, eine solche Diagnosestellung hingegen wegen fehlender Erfüllung der hiezu erforderlichen Kriterien nach dem Klassifikationssystem ICD-10 der WHO im aktuellen Zeitpunkt verworfen hat und mit Blick auf ein psychisches Leiden einzig von einer gegenwärtig remittierten rezidivierenden depressiven Störung ausging (ICD-10: F33.4). Überdies wären mit der Vorinstanz die für eine Unzumutbarkeit einer willentlichen Überwindung des Schmerzleidens massgeblichen Kriterien (BGE 130 V 352 E. 2.2.3 S. 345 f.; 131 V 49 E. 1.2 S. 50 f.; vgl. E. 2) nicht erfüllt, da insbesondere eine mitwirkende psychisch ausgewiesene Komorbidität von erheblicher Schwere, Ausprägung und Dauer, eine genügend ausgeprägte chronische Begleiterkrankung und ein ausgewiesener sozialer Rückzug in allen Belangen des Lebens fehlen.
Hinsichtlich des Einwands, die Experten könnten einzig eine Einschätzung der Arbeitsfähigkeit im Gutachtenszeitpunkt vornehmen, ist anzumerken, dass im Gutachten bezüglich des vorangehenden Zeitraums die Berichte der Klinik A._ vom 2. Juni und 3. August 2006 sowie der weiteren behandelnden Ärzte ausdrücklich angeführt und berücksichtigt wurden und die Experten auftragsgemäss auch retrospektiv zur Entwicklung des Gesundheitszustandes Stellung genommen haben. Wenn die Gutachter gestützt auf die vorhandene Aktenlage festhielten, dass abgesehen von den Arbeitsunfähigkeiten während den Hospitalisationen keine dauernde Arbeitsunfähigkeit begründet werden könne, steht dies - entgegen den Vorbringen in der Beschwerde - mit den vorhandenen medizinischen Unterlagen in Einklang; überdies wies Frau Dr. med. I._, Oberärztin an der Klinik A._ selber mit Bezug auf die Arbeitsfähigkeitsbeurteilung im Schreiben vom 3. August 2006 auf die Verschiedenheit von Behandlungs-/Therapieauftrag einerseits und Begutachtungsauftrag andererseits hin (vgl. BGE 124 I 170 f. E. 4 S. 175; s. auch I 701/05 vom 5. Januar 2007, E. 2 in fine, mit Hinweisen), sodass die Klinik keine Einschätzung zur Arbeitsfähigkeit vornahm, da bei der vom 28. April bis 1. Juni 2006 dauernden Hospitalisation die Therapie im Vordergrund stand und einzig aufgrund einer geplanten Weiterbehandlung in einer Tagesklinik von einer 100%igen Arbeitsfähigkeit ausgegangen wurde. Damit durfte das kantonale Gericht willkürfrei auf das Gutachten des Zentrum R._ abstellen.
3.3 Schliesslich macht der Beschwerdeführer neu eine wirtschaftliche Abhängigkeit der MEDAS von der Invalidenversicherung geltend. Der Umstand einer allfälligen wirtschaftlichen Abhängigkeit allein lässt rechtsprechungsgemäss indessen nicht auf mangelnde Objektivität oder Voreingenommenheit der MEDAS-Ärzte schliessen (BGE 132 V 376 E. 6.2 S. 381 f.; 123 V 175 E. 4b S. 179; SVR 2008 IV Nr. 22 S. 69, 9C_67/2007 E. 2.4; vgl. auch Urteil 9C_304/2010 vom 12. Mai 2010 E. 2.2). Indizien für die Unzuverlässigkeit des Beweismittels sind nicht gegeben und werden auch nicht geltend gemacht (vgl. BGE 122 V 157 S. 161 f. und 9C_400/2010 vom 9. September 2010 E. 4).
4. Das Verfahren ist kostenpflichtig (Art. 65 BGG). Die Gerichtskosten werden dem unterliegenden Beschwerdeführer auferlegt (Art. 65 Abs. 4 lit. a in Verbindung mit Art. 66 Abs. 1 BGG). Die IV-Stelle des Kantons Aargau und die Sammelstiftung berufliche Vorsorge Swiss Life sind nicht entschädigungsberechtigt (Art. 68 Abs. 3 BGG; BGE 126 V 143 E. 4a S. 150, 123 V 290 E. 10 S. 309).
Gemäss Art. 64 Abs. 1 BGG wird einer Partei die unentgeltliche Rechtspflege nur gewährt, wenn sie bedürftig ist und ihr Rechtsbegehren nicht aussichtslos erscheint (zum Erfordernis der Nichtaussichtslosigkeit auch bei der unentgeltlichen Verbeiständung: Urteil 8C_258/2009 vom 24. August 2009 E. 7 mit Hinweisen). Das kantonale Gericht hat die Sachverhalts- und Rechtslage einlässlich dargelegt und seinen Entscheid eingehend begründet. Die erhobenen Rügen vermochten ihn nicht ernsthaft in Zweifel zu ziehen. Dem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege kann daher zufolge Aussichtslosigkeit der Beschwerde (BGE 129 I 129 E. 2.3.1 S. 135 f.) nicht entsprochen werden.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, der Sammelstiftung berufliche Vorsorge Swiss Life, Vorsorgewerk der Bethge AG, Zofingen, Walo Bertschinger Central AG, dem Versicherungsgericht des Kantons Aargau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 15. Oktober 2010
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Die Gerichtsschreiberin:
Leuzinger Polla