KR100502776B1

KR100502776B1 - 브레이징 용도 및 용접 구조체용 고강도 알루미늄-마그네슘-아연-실리콘 합금, 그 용접 구조체와 브레이징 구조체 및 그 사용방법

Info

Publication number: KR100502776B1
Application number: KR10-2000-7001193A
Authority: KR
Inventors: 하스즐러알프레드요한페터; 삼파드데시칸
Original assignee: 후고벤스 알루미늄 발츠프로두크테 게엠베하; 후고벤스 알루미늄 프로필테크닉 게엠베하
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2005-07-25
Also published as: CA2299449C; AU725069B2; EP1000179A1; EP1000179B1; KR20010022600A; NO20000559D0; DE69805527D1; EP1000179B9; AR016584A1; CA2299449A1; DE69805527T2; AU8978998A; WO1999007906A1; US6302973B1; ATE217912T1; NO20000559L

Abstract

본 발명은 용접 구조체 및 브레이징 적용에 대한 고강도 Al-Mg-Zn-Si 합금에 관한 것으로서, 플레이트, 시트 또는 압출의 형태로 Mg 0.5 - 1.5wt%, Zn 0.1 - 3.8wt%, Si 0.05 - 1.5wt%, Mn 0.2 - 0.8wt%, Zr 0.05 - 0.25wt%, Cr 최대 0.3wt%, Cu ＜ 0.3wt%, Fe 최대 0.5wt%, Ag 최대 0.4wt%, Ti 최대 0.2wt%, 잔부는 Al 및 불가피한 불순물의 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이징 용도 및 용접 구조체용 고강도 알루미늄-마그네슘-아연-실리콘 합금, 그 용접 구조체와 브레이징 구조체 및 그 사용방법{HIGH STRENGTH Al-Mg-Zn-Si ALLOY FOR WELDED STRUCTURES AND BRAZING APPLICATION, ITS WELDED STRUCTURE AND BRAZED STRUCTURE, AND ITS USE}

본 발명은 Al-Mg-Zn-Si 합금에 관한 것으로서, 특히 압출, 플레이트, 코일 또는 시트 등의 반제품 형태로 용접 또는 브레이징 구조체 및 그밖의 다른 용도에 사용하기에 적합한 Al-Mg-Zn-Si 합금에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 압출은 쌍동선(catamarans)또는 모노훌(monohull)형 해양수송용 배, 고속 페리의 용접 구조체에 이용가능하며, 또한 다리 및 근해 구조체등에 이용가능하다. 코일 및 시트 제품의 예는 열교환기에 브레이징되는 브레이징 시트용 코어 합금으로써 이용될 수 있다. 시트(sheet)는 6㎜ 미만의 두께, 즉 0.5㎜의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 합금 플레이트는 배, 근해 구조체, 사일로, 다리 및 장갑차등의 구조체에 이용될 수 있다. 플레이트는 수 ㎜, 즉 5㎜에서 400㎜까지의 두께를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 합금은 용접 필러 와이어로써 이용될 수 있다.

Al-Mg-Si계 합금의 압출 및 롤 제품은 선박 구조체 및 큰 용접 구조체 등의 다른 용도에 폭넓게 이용되고 있다. 선박의 경우에 있어서는, AA6082 합금은 주로 선체 및 상부 구조체 일부에 이용되고 있다. AA6082 합금이 갖는 이점은 상업적으로 이용가능한 가장 강한 선박 등급 합금으로 폭넓게 이용되고 있는 것이다. 그러나, 이 합금은 압출의 경우에 낮은 압출능(AA6063와 비교하여), 용접후의 낮은 강도(7XXX와 비교하여) 및 담금질 민감성등의 결점을 나타낸다. 압출에 있어서, 이 합금의 낮은 압출능은 이 합금을 이용하여 생산된 프로파일의 최소 벽 두께 및 형상을 제한한다. AA6082 중의 Mg 또는 Si 또는 Mn 값의 어떠한 증가는 압출능의 과도한 감소를 일으킨다. 상업적으로 이용가능한 7XXX 시리즈 합금이 용접 상태에 있어서 AA6082 보다 더 강하지만, 열영향부에서의 심한 부식에 의해 선박 합금으로써는 충분하지 않다. 7XXX 시리즈 합금에서의 응력부식을 제어하는 공지된 방법중의 하나는 Zn 및 Mg 값을 감소시키는 것이다. 그러나, 이 방법은 용접 및 비용접의 양 조건에서 실질적인 강도 손실을 가져온다. 7XXX 시리즈 합금에 0.4wt% 보다 많은 Cu를 첨가하는 다른 공지된 방법은 내피팅성을 저하시킨다. AA6082 보다 더 나은 압출능과 용접후에 압출 및 롤 제품으로서 AA6082와 비슷한 내식성을 갖는 6XXX 또는 7XXX 시리즈 합금은 현재 존재하지 않는다.

알루미늄 열교환기를 생산하기 위한 브레이징 용도에 있어서는 3XXX 시리즈 코어 합금 및 4XXX 시리즈 합금의 클래딩을 조합한 클래드 제품이 폭넓게 이용되고 있다. 스탬프된 부품의 기계적 조립후에 이들 열교환기는 그들의 공정 조성물에 기인한 4XXX 시리즈 합금이 용융되는 온도와 결합된 진공 또는 플럭스 제어 분위기에서 브레이징된다. 3XXX 시리즈 합금은 브레이징 후에 고체로 잔류하지만 브레이징 동안 600℃ 근처의 온도에 노출되기 때문에 매우 낮은 강도로 연화된다. 코어 합금의 이들 낮은 특성은 열교환기의 최소 두께 및 중량을 제한한다. 따라서, 브레이징 후에 더 높은 강도를 가지는 합금이 유용하다. 이러한 합금은 브레이징 온도 보다 적어도 약간 높은 용융 범위를 가져야 한다. 코어 합금은 브레이징 후에 특히 염분 환경에서 양호한 내식성을 가져야만 한다. 이러한 부식 경향은 브레이징 동안 클래드 4XXX 시리즈 합금의 Si 확산에 의해 영향을 받는다. 즉, 재결정이 되지 않게 하거나 또는 팬케이크 구조체를 유지하거나 또는 다른 미크로 조직 수단에 의해 과도한 Si 확산을 피한 합금이 유용하다.

Al-Mg-Zn-Si 합금의 몇몇 다른 구성은 이하에서 기술하는 종래 기술에서 찾아볼 수 있다.

유럽특허 0173632호에는 거의 재결정화되지 않은 미세조직을 가지며 높은 Cu값을 갖는 압출 또는 롤 제품에 대한 합금이 개시되어 있다. 화학적 조성은 다음과 같다.

Si 0.9 - 1.2wt%

Mg 0.7 - 1.1wt%

Mn 0.25 - 0.75wt%

Cu 0.30 - 1.1wt%, 바람직하게는 0.8 - 1.0wt%

Zr 0.07 - 0.20wt%

Zn 0.10 - 0.70wt%, 바람직하게는 0.30 - 0.60wt%

Fe ＜ 0.30wt%

잔부 Al.

국제공개공보 96/12829호에는 강화된 결정립간 내부식성을 갖는 T6-템퍼의 AlSiMgCu 합금제품의 생산방법이 개시되어 있다. 제품의 화학적 조성은 다음과 같다.

Si 0.7 - 1.3wt%

Mg 0.6 - 1.1wt%

Mn 0.3 - 0.8wt%

Cu 0.5 - 1.1wt%

Zr ＜ 0.20wt%

Fe ＜ 0.30wt%

Zn ＜ 1.0wt%

Ag ＜ 1.0wt%

Cr ＜ 0.25wt%

잔부 Al 및 Mg/Si ＜ 1.

Mg/Si ＜ 1은 소망의 내부식성 값을 얻는데 요구되며, 높은 Cu 함량은 소망 강도 값을 얻는데 요구되며 합금의 열안정성을 얻는데 요구된다. 실시예, 비교예 및 상기 발명의 범위내에서, Zn의 최대 함량은 0.15% 이고 Cu 함량은 0.8% 이상이다.

본 발명의 목적은 표준 AA6082 합금과 비교하여 용접 상태에서 실질적으로 개선된 강도를 가지며 표준 AA6082 합금과 적어도 동등한 내부식성을 갖는 롤 제품 또는 압출품 형태의 Al-Mg-Zn-Si 합금을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 AA6082와 적어도 동등한 연성(ductility), 용접성, 및 성형성을 갖는 롤 제품 또는 압출품 형태의 합금을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표준 3XXX 시리즈 합금, 즉 AA3003과 비교하여 브레이징 후에 실질적으로 개선된 강도를 갖는 롤 제품 또는 압출품 형태의 Al-Mg-Zn-Si 합금을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 브레이징 온도 이상의 용융 온도 범위를 갖고, 양호한 내부식성 및 표준 3XXX 시리즈 합금과 적어도 동등한 연성, 용접성(브레이징 전에 튜브 제품을 생산하기 위한) 및 성형성을 갖는 롤 제품 또는 압출품 형태의 합금을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 플레이트 또는 시트 또는 압출품 형태로 이하의 조성을 갖는 Al-Mg-Zn-Si 합금을 제공한다.

Mg 0.5 - 1.5wt%

Zn 0.1 - 3.8wt%

Si 0.05 - 1.5wt%

Mn 0.2 - 0.8wt%

Zr 0.05 - 0.25wt%

Cr 최대 0.3wt%

Cu ＜ 0.3wt%

Fe 최대 0.5wt%

Ag 최대 0.4wt%

Ti 최대 0.2wt%잔부 Al 및 불가피한 불순물.

삭제

본 발명에 의하면, AA6082보다 더 높은 강도를 갖는 플레이트 또는 압출품 형태의 합금을 제공할 수 있으며, 특히 본 발명에 따른 합금의 용접 조인트는 표준 AA6082 용접 제품 보다 더 높은 강도를 가지면서 양호한 내부식성을 유지할 수 있다.

본 발명은 또한 표준 3XXX 시리즈 합금보다 더 높은 포스트-브레이징 강도를 갖는 시트 또는 압출품 형태의 합금을 제공한다.

본 발명은 또한 상술한 합금으로된 적어도 하나의 용접 플레이트 또는 압출품을 갖는 용접 구조체를 구성한다. 바람직하게는 용접 구조체의 내력(proof strength)는 적어도 135MPa이다.

본 발명은 또한 상술한 합금으로된 적어도 하나의 시트 또는 압출품을 갖는 브레이징 구조체를 구성한다. 상기 합금은 포스트-브레이징 상태에서 적어도 70MPa, 바람직하게는 적어도 90MPa의 내력을 얻을 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 개선된 특성, 특히 용접 상태 및 포스트-브레이징 상태에서의 높은 강도값은 GP 구역의 미세한 분산, MgZn₂형 및 Mg₂Si형 석출물 뿐만 아니라 Mg와 Zn 용질(solute) 및 Al₃Zr 디스퍼소드(dispersoid)의 조합으로 얻어진다. 특히 압출에서 응력부식균열에의 Zn 첨가의 해로운 효과는 3.8wt% 이하로 Zn값을 유지하고 고용체내의 Si 및 Cu값을 적절하게 조합하는 것에 의해 보상된다.

본 발명의 플레이트, 코일 및 시트 형태의 합금은 선택된 조성의 Al-Mg-Zn-Si 합금 슬래브의 예열, 열간압연, 중간 어닐링 또는 중간 어닐링없는 냉간압연 및 마무리 열처리에 의해 제조될 수 있다. Al-Mg-Zn-Si 합금의 제품은 단조에 의해 또한 제조될 수 있다.

400 - 600℃의 균질화 온도 및 36시간 이하의 균질화 시간 조건이 바람직하다. 열간압연에서의 예열은 보통 350 - 600℃에서 실행된다. 필요하다면, 마무리 및 중간 어닐링은 200 - 550℃의 온도가 바람직하고, 균열 시간은 5분에서 20시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 인공 시효(artificial ageing)는 75 - 250℃의 온도에서 단일 또는 다중 단계 사이클을 이용하여 실행될 수 있다.

본 발명의 합금 압출은 선택된 조성의 Al-Mg-Zn-Si 합금 빌릿의 예열, 압출 및 어닐링에 의해 제조될 수 있다. 400 - 600℃ 범위의 예열 및 400 - 600℃ 이하의 균질화 시간 조건이 바람직하다. 압출 온도는 350 - 600℃ 이고, 다이로부터 배출되는 때 압출 부분은 물 또는 공기 담금질될 수 있다. 이어서, 합금 압출품은 롤 제품과 유사하게 T4 및 T6과 같은 공지된 템퍼를 생산하기 위해 열처리될 수 있다. 그러나, 압출 조건을 적절하게 선택하면 다이로부터 배출된 후에 용체화 열처리 미세조직을 얻는 것도 가능하다. 이러한 경우에 있어서, 프로파일은 T6 템퍼를 생산하기 위한 인공 시효만이 필요하다. 압출품은 평탄도를 개선하기 위해 스트레칭될 수 있다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 합금 원소 및 처리 조건의 한정 이유는 아래와 같다. 모든 조성은 중량 퍼센트이다.

Mg : Mg는 Zn 및 Si와 조합하여 본 발명에 따른 합금에 기본 강도를 제공한다. Mg값이 0.5% 미만이면 용접 상태에서 충분한 강도를 제공하지 못한다. 그러나, Mg값이 1.5%를 초과하면 본 발명에 따른 합금은 AA6082 합금보다 더 나은 압출능을 가지지 못한다. Mg의 바람직한 값은 제조성 및 강도를 비교 형량하면 0.5 - 1.0%이다.

Zn : Zn은 Mg와 조합하여 본 발명에 따른 합금의 용접성의 열영향부에서의 석출/GP 구역을 형성하는 원소이기 때문에 합금내에서의 중요한 강도 향상 원소이다. 또한, Zn은 합금의 내부식성에 기여한다. 열영향부에서의 강도를 최대한으로 증가시키기 위해, Zn/Mg 비율은 5 이상이 바람직하다. Zn값이 0.1% 미만이면 6082 합금과 동등한 충분한 입간 내부식성을 제공할 수 없다. 강도를 최대한으로 증가시키기 위한 Zn값의 하한은 1.0%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.5%이다. Mg 및 Zn의 더 높은 값이 강도 관점에서는 바람직하지만 용접부에서의 응력부식을 회피하기 위해서는 3.8% 이하가 바람직하다.

Si : Si는 본 발명에 따른 합금의 강도, 특히 비용접 상태에서 중요한 기여를 하는 Mg₂Si를 형성한다. 합금내의 Si값은 조대(coarse) Al-Fe-Si상 입자를 형성(주조동안)하는데 요구되는 양 보다 여분이 존재하여야 하며 열영향부에서 충분한 MgZn₂상 입자의 형성을 허용하여야 한다. 용접 및 압출 용도를 위한 Si는 0.1 - 1.0%가 바람직하며, 브레이징 용도를 위해서는 0.05 - 0.75%가 바람직하다.

Mn : Mn은 MnAl₆ 디스퍼소드를 형성하기 때문에 합금의 강도를 위한 중요한 첨가물이다. 0.8% 초과는 압출능을 감소시키기 때문에, 본 발명에 따른 Mn값은 0.8%를 초과하지 않아야 하며, 바람직하게는 0.2 - 0.6%이다.

Zr : Zr은 합금의 가공경화 템퍼에서의 강도 향상을 달성하는데 중요하다. 또한, Zr은 플레이트 용접 또는 합금의 압출 동안의 내균열성(resistance against cracking)에 중요하다. 0.25% 초과의 Zr값은 합금 플레이트의 굽힘성 및 제조 용이성을 감소시키는 조대 침상 1차 입자를 발생시키는 경향이 있어, Zr값은 0.25% 이하여야 한다. Zr의 최소값은 0.05%이며, 가공경화 템퍼에서의 충분한 강도를 제공하기 위해서는 0.10 - 0.20%가 바람직하다.

Cr : Cr은 합금의 내부식성을 개선한다. 그러나, Cr은 Mn과 Zr의 용해도를 제한한다. 따라서, 조대 1차 입자의 형성을 피하기 위해 Cr값은 0.3% 이하여야 한다. 바람직하게는 Cr은 0 - 0.15%이다.

Cu : Cu는 0.3% 이하여야 한다. Cu값이 0.3% 초과이면, 본 발명의 롤 제품 또는 압출품 형태의 합금의 내부식성에 나쁜 영향을 미친다. 바람직한 Cu값은 0.1% 이하이다.

Fe : Fe는 주조동안 Al-Fe-Mn 화합물을 형성하여, 유익한 효과를 제한한다. Fe값이 0.5% 이상이면 본 발명의 합금의 용접 조인트의 피로 수명을 감소시키는 조대 1차 입자를 형성한다. 바람직한 Fe값은 0.15 - 0.30%이다.

Ag : Ag는 합금내에 최대 0.4%, 바람직하게는 적어도 0.05%를 선택적으로 포함될 수 있으며, 내응력부식성을 더 개선한다.

Ti : Ti는 본 발명의 합금을 이용하여 생산된 잉곳 및 용접 조인트의 고형화동안 결정 미세화제(grain refiner)로써 중요하다. 그러나, Zr과 조합하여 바람직하지 못한 조대 1차 입자를 형성한다. 이를 회피하기 위해, Ti값은 0.2% 이하여야 하며, 바람직하게는 0.1% 이하이다. 적절한 최소값은 0.03%이다.

잔부는 Al 및 불가피한 불순물이다. 전형적으로, 불순물 원소는 최대 0.05%로 존재하며, 전체 불순물의 양은 최대 0.15%이다.

본 발명의 제품을 제조하는 방법을 이하에서 기술한다.

선택된 조성의 Al-Mg-Zn-Si 합금 잉곳의 주조는 종래의 반연속 주조방법, 즉 DC 주조 및 전자 주조를 이용하거나 또는 종래의 연속주조방법에 의해 달성된다.

연속주조방법을 사용하는 경우, 열간압연 공정을 생략할 수 있다.

열간압연전의 균질화는 단일 또는 다중 단계로 보통 400 - 600℃ 온도에서 실시된다. 예열(pre-heating)은 주물재료에서의 합금화 원소의 분리를 감소시킬 수 있다. 처리가 400℃ 미만에서 실시된다면, 균질화 효과는 불충분하게 된다. 더우기, 잉코트의 변형 저항의 실질적인 증가에 의해, 산업적 열간압연이 400℃ 미만에서는 어렵다. 온도가 600℃ 초과이면, 공정 용융이 바람직하지 못한 기공 형성을 일으킬 수 있다. 상기 예열처리의 바람직한 시간은 1 내지 36시간이다. 열간압연에서의 예열은 전형적으로 350 - 600℃에서 실시된다.

플레이트에 대해, 열간압연은 마무리 두께가 바람직하게 8㎜ 이하가 되도록 실시된다. 열간압연후에 8㎜ 미민 및 시트에 대해 20 - 70% 냉간압하율이 바람직하다. 시트의 마무리 두께가 중간 어닐링을 필요로 하거나 또는 마무리 템퍼 어닐링이 필요하다면, 전형적으로 200 - 550℃에서 5분 내지 10시간의 균열 시간동안 실시된다. 이어서, 자연 또는 인공시효된 템퍼(예컨대, T3/T351 resp. T6/T651) 용체화처리는 재료의 두께에 따라 바람직하게 350 내지 550℃에서 최대 3시간의 균열 시간동안 실시된다. 이어서, 급랭은 바람직하게 공기 또는 물 담금질로 통상 즉시 실시한다. 이어서, 제어된 스트레칭이 평탄도를 달성하고 잔류응력 감소 또는 강도 또는 상기 모두를 개선하기 위해 실시될 수 있다. 이어서, 인공시효가 75 내지 250℃에서 실시될 수 있다. 인공 시효는 강도 및 내부식성 등 특성의 최적 균형을 달성하기 위해 하나 이상의 온도 및 균열 시간으로 구성될 수 있다.

코일 제품은 열간압연 플레이트와 유사한 파라미터로 제 1 압연작업으로 열간압연되는 것이 바람직하다. 즉시 후속하는 2차 열간압연 단계에 있어서, 슬래브는 최대 약 10㎜의 중간 두께의 코일로 압연된다. 이어서, 코일의 냉간압연은 냉간압연 시트와 유사한 파라미터로 압하율 20 - 70%로 실시될 수 있다. 또한, 시트에 대한 중간 어닐링(interannealing), 어닐링, 용체화처리 또는 인공시효에 대한 파라미터가 코일에 적용될 수 있으며, 여기서 스트레칭은 통상 인장 레벨링으로 대체된다.

압출품의 제조에 있어서, 균질화 단계는 400 - 600℃의 온도에서 30시간 이하로 통상 실시된다. 균질화 단계 사이클은 하나 이상의 온도에서 균열(soak)을 수행할 수 있다. 다른 균열은 Mg 및/또는 Zn 함유 공정(eutectics) 용해, Fe 함유 금속간화합물 등의 특정 야금 반응에 대한 필요성을 나타낼 수 있다. 균열 온도로부터, 잉곳은 실온에서 냉각되며, 물 담금질 등의 급랭이 압출능을 개선하는데 바람직하다.

압출전의 예열은 가스 로내에서 350 - 600℃의 온도에서 1 - 24시간으로 통상 실시되거나 또는 유도로내에서 1 -10분간 실시된다. 600℃와 같은 과도한 고온은 압출된 제품의 양호한 표면 품질을 확보하기 위해서는 피해야 한다. 압출은 이용가능한 압력 및 빌릿의 크기에 따라 하나 또는 다중 구멍 다이를 구비한 압출 프레스로 실시할 수 있다. 압출비 10 -100의 큰 변화는 0.5 - 10 m/min의 압출 속도로 적용될 수 있다.

압출 후에, 압출 부분은 물 또는 공기 담금질될 수 있다. 어닐링은 350 - 550℃의 온도로 압출된 부분을 가열하는 것에 의해 배치 어닐링 로에서 실시될 수 있으며, 압출된 부분의 인공 시효 반응이 불충분하다면 필요할 수 있다. 분리 용체화 처리 또는 압출 공정 후 즉시 프로파일은 75 - 250℃의 온도에서 인공시효처리될 수 있다. 인공시효처리는 하나 이상의 온도에서의 균열으로 구성될 수 있다. 다중 균열을 포함하는 인공시효가 강도 및 내부식성 등 최적의 특성을 달성하는데 필요할 수 있다.

본 발명에 따른 합금은 채널, 바, I 빔, 앵글 튜브, 중공 직사각형(rectangular hollow), 로드 또는 다른 복잡한 형상을 포함하는 임의의 구조로 압출될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 필러 와이어로써 이용하기 위한 용접 필러 합금으로써 이용될 수 있다.

본 발명의 용접 필러 합금은 인발 와이어의 형태로 제공하는 것이 가장 바람직하다. 와이어는 예를 들면 200 -500℃의 온도에서 1 - 25 m/min의 램 속도로 다중 구멍 다이를 통하여 합금을 압출하는 것에 의해 제조될 수 있다. 압출된 로드는 다중 인발 단계를 이용하여 와이어로 인발될 수 있다. 알루미늄 와이어를 인발하는데 이용된 전형적인 압출비가 채용될 수 있다. 와이어 인발 동안 250 - 550℃의 온도에서 합금의 중간 어닐링이 실시될 수 있다. 필요하다면, 인발 와이어는 250 -550℃의 온도에서 마무리 어닐링될 수 있다. 각각의 어닐링 단계는 10분 내지 10시간의 균열 시간을 가질 수 있다. 마무리 인발 와이어의 직경은 전형적으로 0.6 - 6.0㎜이다. 또한, 와이어는 예를 들면 원형 바의 형태로 합금을 연속주조하는 것에 의해 생산될 수 있다. 바는 바로 코일링되거나 또는 압연 단계 후에 이어서 인발되어 용접 필러 와이어를 생산한다.

실시예 1

표 1은 T4 및 T6 템퍼 재료를 생산하는데 이용된 빌릿의 화학 조성(wt%)을 나타내며, 합금 A13은 표준 합금 AA6082 범위 내에 있다. 합금 A13을 제외하고는 다른 모든 합금은 470℃에서 12시간동안 균질화처리 되었다. 합금 A13은 570℃에서 8시간동안 균열되고, 이어서 실온으로 수냉되었다. 빌릿은 실온으로 냉각되고 압출 빌릿은 균질화된 빌릿으로부터 기계가공되었다. 그후 압출 빌릿은 압출전에 475℃로 예열되어 압출비 1 : 27로 직접 프레스를 이용하여 평탄한 형상으로 압출되었다. 압출된 프로파일은 프레스로부터 배출되면서 공기 담금질되었다. A13 합금을 제외하고, T6 템퍼는 120℃에서 10시간동안 프로파일을 인공시효하여 생산되었다. A13 합금의 T6 템퍼는 160℃에서 8시간동안 프로파일을 시효하는 것에 의해 생산되었다. T4 템퍼는 50일동안 자연시효 하는 것에 의해 생산되었다. 얻어진 재료의 장력 특성 및 내부식성 특성은 표 2에 나타내었다.

표 2에 있어서, PS(MPa)는 내력, UTS(MPa)는 최대 인장강도(ultimate tensile strength), 및 Elong(%)는 최대 연신율이다.

재료는 EXC0 테스트(ASTM G34)를 이용하여 내부식성을 시험하였다. N, EA, PA, PB는 EXCO 테스트를 나타내며, N은 최상의 결과를 나타낸다.

이들 결과로부터, A13 합금과 비교하여, 다른 모든 합금은 T4 템퍼에 있어서 더 강하다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 용접 패널의 열영향부에서의 미세 조직은 T4 템퍼에서와 유사하다. 따라서, T4 템퍼에서의 강도 증가는 용접 후의 열영향 구역의 강도의 증가에 대응하는 것을 의미한다. 용접 패널의 내력이 열영향부의 강도와 가깝기 때문에 본 발명에 따른 합금은 합금 A13과 비교하여 용접 상태에 있어서 강도가 더 강할 것으로 예상된다. T4 템퍼에서의 EXCO 테스트 결과는 합금의 내부식성이 비슷하다는 것을 나타낸다.

실시예 2

표 3은 브레이징에 이용되어지는 코어 재료를 생산하기 위해 사용된 잉곳의 화학 조성(wt%)을 나타낸다.

브레이징을 위한 중요한 필요조건은 코어 재료가 어떠한 저융점 공정 또는 상을 가지지 않아야 하는 것이다. 생주조(as-cast) 조건에서의 합금 시료는 시차 스캐닝 칼로미트리(DSC)를 이용하여 분석하였다. 일반적으로, 주어진 합금에서의 임의의 저융점 공정의 존재는 네가티브 피크(흡열반응)에 의해 나타내지며, 용융 상은 DSC 곡선에서의 네가티브 피크로 나타난다. B3 합금의 DSC 곡선은 합금 B1 및 B2와 유사한 결과를 나타낸다. DSC 곡선에서의 임의의 네가티브 피크의 부재는 본 발명에 따른 합금에서의 저융점 상 또는 공정이 존재하지 않는다는 것을 나타내며, 합금이 브레이징 시트 제조를 위한 코어 합금으로써 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

합금 B1 - B3의 잉곳은 430℃로 예열되어 2.7㎜의 게이지로 열간압연되었다. 열간압연 시트는 추가로 0.4㎜로 냉간압연되었다. 냉간압연으로 얻어진 시트를 590℃에서 10분동안 노출시켜 브레이징 사이클을 시뮬레이터하였다. 이 열처리 후에 시료는 실온으로 공랭되어 장력 특성이 결정되고 이를 표 4에 나타내었다. 표 4에 있어서, PS(MPa)는 내력, UTS(MPa)는 최대 인장강도이다. 50 - 65MPa의 포스트-브레이징 내력을 갖는 표준 3XXX 시리즈 코어 합금과 비교하여, 본 발명에 따른 합금은 현저히 높은 강도를 가진다.

합금	Mg	Zn	Si	Mn	Zr	Fe	Cu	Al
A1	0.5	2.5	0.08	0.5	0.06	0.17	＜0.01	잔 부
A2	0.7	3.5	0.08	0.5	0.06	0.17	＜0.01	잔 부
A3	0.7	3.5	0.08	0.75	0.06	0.18	＜0.01	잔 부
A4	0.7	3.5	0.08	0.25	0.06	0.17	＜0.01	잔 부
A5	0.7	3.5	0.08	0.5	0.12	0.17	＜0.01	잔 부
A6	0.7	3.5	0.08	0.5	0.16	0.17	＜0.01	잔 부
A7	0.5	3.5	0.08	0.5	0.06	0.17	＜0.01	잔 부
A8	0.7	2.5	0.1	0.5	0.06	0.17	＜0.01	잔 부
A9	0.7	3.5	0.1	0.5	0.06	0.25	＜0.01	잔 부
A10	0.7	3.5	0.1	0.5	0.06	0.10	0.1	잔 부
A11	1.0	1.2	0.1	0.25	0.06	0.17	＜0.01	잔 부
A12	0.7	2.0	0.1	0.5	0.12	0.17	＜0.01	잔 부
A13	0.8	-	0.90	0.65	-	0.20	＜0.01	잔 부
A14	0.7	0.3	1.1	0.76	0.06	0.25	0.3	잔 부
A15	0.9	1.0	0.1	0.76	0.12	0.25	＜0.01	잔 부
A16	0.8	1.5	0.08	0.76	0.12	0.17	＜0.01	잔 부

합금	T4 템퍼				T6 템퍼
합금	PS	UTS	Elong(%)	EXCO TEST	PS	UTS	Elong(%)	EXCO TEST
A1	151	261	17	N/EA	165	273	16	N/PA
A2	165	273	16	N/EA	186	275	17	N/PA
A3	173	285	15	N/EA	201	287	16	PA
A4	163	270	17	N	175	272	15	PB
A5	175	300	14	N/EA	220	305	12	N/PA
A6	190	310	15	N/EA	235	315	11	N/PA
A7	153	264	13	N/EA	190	275	15	PA
A8	158	270	14	N/EA	195	285	16	PA
A9	164	274	16	N/EA	182	290	18	PA
A10	169	270	17	N/EA	184	291	16	EA
A11	183	290	13	N/EA	190	295	14	PA
A12	152	252	18	N/EA	160	260	21	N
A13	140	240	17	N/EA	290	335	13	PB
A14	150	251	17	N/EA	165	318	15	PB
A15	145	243	19	N	160	268	19	N/PA
A16	147	245	18	N	164	270	21	N/PA

합금	Mg	Zn	Si	Mn	Cu	Zr	Fe	Cr	Al
B1	0.5	2.5	0.08	0.75	＜0.01	0.12	0.17	-	잔 부
B2	0.7	3.0	0.08	0.75	＜0.01	0.12	0.17	-	잔 부
B3	0.7	2.5	0.08	0.75	＜0.01	0.12	0.18	0.10	잔 부

삭제

합금	PS(MPa)	UTS(MPa)
B1	90	152
B2	100	160
B3	105	162

Claims

하기의 조성을 갖는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.

Mg 0.5 - 1.5wt%

Zn 0.1 - 3.8wt%

Si 0.05 - 0.75wt%

Mn 0.2 - 0.8wt%

Zr 0.05 - 0.25wt%

Cr 최대 0.3wt%

Cu ＜ 0.3wt%

Fe 최대 0.5wt%

Ag 최대 0.4wt%

Ti 최대 0.2wt%

잔부 Al 및 불가피한 불순물
제 1 항에 있어서,

Mg 함량은 0.5 - 1.0wt%인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Mn 함량은 0.2 - 0.6wt%인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Zr 함량은 0.1 - 0.2wt%인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Fe 함량은 0.15 - 0.3wt%인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Cu 함량은 0.1wt% 이하인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Zn 함량은 1.0 - 3.8wt%인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 7 항에 있어서,

Zn 함량은 1.5 - 3.8wt%인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Zn/Mg 비율은 5 이상인 것을 특징으로 하는 용접 구조체 및 브레이징용 Al-Mg-Zn-Si 합금.
제 1 항 또는 제 2 항의 합금으로 제작된 플레이트.
제 1 항 또는 제 2 항의 합금으로 제작된 시트.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 Al-Mg-Zn-Si 합금으로 제조된 하나 이상의 용접 플레이트 또는 압출품을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 구조체.
제 12 항에 있어서,

상기 플레이트 또는 압출품의 용접 구조체의 내력은 135MPa 이상인 것을 특징으로 하는 용접 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 Al-Mg-Zn-Si 합금으로 제조된 하나 이상의 시트 또는 압출품을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 구조체.
제 14 항에 있어서,

상기 합금은 포스트-브레이징 상태에서 70MPa 이상의 내력을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이징 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 Al-Mg-Zn-Si 합금을 용접 필러 합금으로써 사용하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항의 합금으로 제작된 압출품.