KR100343123B1

KR100343123B1 - 고강도 내식성 주조용 Ｍｇ 합금

Info

Publication number: KR100343123B1
Application number: KR1019990054494A
Authority: KR
Inventors: 임수근; 엄정필; 허보영
Original assignee: 임수근
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2002-07-05
Also published as: KR20010053926A

Abstract

본 발명은 Zn 3.0∼6.5중량%, Mn 0.7∼1.3중량% 및 그 나머지 Mg으로 이루어진 고강도 내식성 주조용 합금에 관한 것으로서, 경량으로 자동차, 항공기 등의 수송기기의 구조재료로서 적합하며 현재 급격히 증가하고 있는 Mg 합금의 사용에 부응할 수 있고, 현재 가장 널리 사용되고 있는 AZ계 보다 우수한 내식성 및 인장특성을 나타내므로 이의 대체재료로써 유망하다.

Description

고강도 내식성 주조용 Ｍｇ 합금{High Strength and High Corrosion Resistance Mg Alloy for casting}

본 발명은 고강도 내식성 주조용 합금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Mg-Zn 2원계 합금에 제 3 원소로 Mn을 첨가하여 이루어진 내식성, 상온강도 및 연신율이 우수한 주조용 합금에 관한 것이다.

현재 새로운 수송기기용 구조재료개발의 목표는 경량화에 의한 연비감소와 환경문제 해결에 있으며, 이에 따라 Mg 합금의 사용이 최근 급격히 증가하고 있는 실정이다.

현재까지 실용화되어 사용되고 있는 마그네슘 합금 중 거의 대부분을 차지하는 합금은 AZ(Mg-Al-Zn)계로서, 내식성 및 강도 특성이 적절한 합금이다.

이같은 합금은 현재 상용화되어 사용되고 있는 마그네슘 합금 중에서 대부분을 차지하는 주조용 합금으로서, 자동차 등의 수송기기 및 컴퓨터를 비롯한 가전제품 등에 널리 이용되고 있다.

그러나, 이는 공정상을 다량 함유하고 있으므로 Mg-Zn계 합금에 비해 내식성 및 강도 특성이 낮은 문제가 있었다.

이에, 본 발명자는 마그네슘 합금 중 가장 보편적인 합금계인 AZ계 합금 중에서 강도특성 및 내식성이 가장 우수한 합금인 AZ91C(Mg-9.5중량%Al-0.5중량%Zn-0.3중량%Mn)합금에 비하여 내식성 및 인장강도, 연신율 등의 인장특성이 동등하거나 그 이상인 합금을 개발하고자 노력한 결과, Mg-Zn계 합금에 제 3의 원소로서 Mn을 첨가한 결과 내식성 및 강도가 우수함을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 내식성과 강도가 우수한 Mg-Zn-Mn계 합금을 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고강도 내식성 합금은 Zn 3.0∼6.5중량%, Mn 0.7∼1.3중량% 및 그 나머지 Mg으로 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.

본 발명은 Mg-Zn 2원계 합금에 제 3 원소로서 Mn을 첨가하여 조성된 합금에 관한 것이다.

본 발명에 따른 합금은 Mg를 주성분으로 하고, Zn 3.0∼6.5중량% 및 Mn을 0.7∼1.3중량% 첨가하여 이루어진다.

만일, Zn은 통상 고용강화에 의한 강도 향상을 위해 첨가되는 것으로서, 이의 첨가량이 3.0중량% 미만이면 적은 Zn 함량에 따른 강도 저하 및 열처리 효과의 감소 등의 문제가 있고, 6.5중량% 초과면 공정상의 정출에 의해 재료가 취약해지는 문제가 발생될 수 있다.

Mn은 불순물 Fe 등과 반응하여 제거시킴으로써 내식성을 향상시키고 취약한 성질을 가지는 Zn-함유 화합물 생성을 억제시킴으로써 강도향상을 기대할 수 있는 합금 원소로서, 그 첨가량이 0.7중량% 미만이면 결정립에 의해 강도 증가가 적어지는 문제가 있고, 1.3중량%를 초과하면 Mn-함유 화합물의 다량 생성에 의한 강도 저하 등의 문제가 있다.

이와같은 Mg-Zn-Mn계 합금을 제조하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

합금제조에는 순 Mg(순도 99.8%)과 Zn(순도 99.9%), 그리고 Mg-4중량%Mn(Mn 첨가는 MnCl₂상태로 첨가) 모합금을 이용한다.

합금 용해는 전기저항로를 이용하여 Ar가스 분위기로 행하며, 중력금형주조한다. 이때 Ar가스는 용해시에는 0.4ℓ/분, 주조시에는 0.8ℓ/분을 흘려주며, 용해 온도는 740℃로 하고, 720℃에서 1시간 유지한 다음 주조한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서 내식성 시험은 25℃의 5중량% NaCl 수용액에서 60시간 침지한 후 CrO₃수용액에서 1분간 세척한 다음 에탄올로 세척, 건조하여 무게 감량을 측정하였다.(Weight Loss법 : ASTM)

또한, 인장 특성 평가를 위한 인장시험편의 제조는 평행부 길이 15.2mm, 표점거리 12.6mm, 두께 2mm, 평행부 폭이 5mm인 판상형 시험편으로 하였으며, 시험편 표면부의 균일성을 유지하기 위해 표면부를 정밀연마하여 두께오차를 1/100로 하였다.

실시예 1∼2 및 비교예 1

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 상기한 방법에 따라 합금을 주조하고 내식성을 시험한 결과는 다음 표 1과 같다.

합금조성	합금기호	부식량(mpy)
실시예 1	Mg-3중량%Zn-1중량%Mn	ZM31-F	183
실시예 2	Mg-6중량%Zn-1중량%Mn	ZM61-F	336
비교예 1	Mg-9.5중량%Al-0.5중량%Zn-0.3중량%Mn	AZ91C-F	700
주) - 합금기호 ZM31 및 ZM61은 발명자가 ASTM 규정에 의거하여 부여한 명칭임.- 합금 1과 2의 내식성 시험은 weight loss법(침지법, 5중량% NaCl 수용액)- AZ91C의 비교값은 ASTM 핸드북에서 참고한 내용으로 분무법(salt spray,3%NaCl 수용액)으로 측정한 결과임.

한편, 주조상태의 상온 기계적 성질을 측정하여 다음 표 2에 나타내었다.

	인장강도(MPa)	항복강도(MPa)	파단연신율(%)
실시예 1	212	107	6.7
실시예 2	237	118	6.8
비교예 1	170	100	2
주) - 합금 1과 2 및 비교 1 합금은 금형 주조한 것임.- 합금기호 ZM31 및 ZM61은 발명자가 ASTM 규정에 의거하여 부여한 명칭임.- AZ91C의 비교값은 Magnesium Elektron Ltd.(MEL)사에서 판매하고 있는합금의 데이터임.

상기 표 1 및 2로부터, 본 발명에 따른 Mg-Zn-Mn계 합금은 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 대표적 마그네슘 합금인 AZ91C 합금과 비교하여 내식성 및 인장특성이 보다 우수함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 Mg-Zn-Mn계 합금은 경량으로서 자동차, 항공기 등의 수송기기의 구조재료로서 적합하며 현재 가장 널리 사용되고 있는 마그네슘 합금인 AZ계 보다 우수한 내식성 및 인장특성을 나타내므로이의 대체재료로써 유망하다.

Claims

Zn 3.0∼6.5중량%, Mn 0.7∼1.3중량% 및 그 나머지 Mg으로 이루어진 고강도 내식성 주조용 합금.