KR100564077B1 - 스팟 용접용 알루미늄 합금판 - Google Patents

Abstract

2 내지 6 중량%의 Mg, 0.15 내지 1.0중량%의 Fe, 0.03 내지 2.0중량%의 Mn을 포함하는 합금조성을 갖는 시작 알루미늄 합금 쉬트, 및 용접을 위해 사용되는 전극에 대해 프레스 되어지는 상기 시작 알루미늄 합금 쉬트의 일면상에 노출된 표면층을 포함하고, 상기 표면층은 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 직경과 1mm²당 4,000 입자수 또는 그 이상의 밀도를 갖는 금속간 입자 화합물을 포함하며, 자동차에 사용되기 위해 구비되는 알루미늄 합금 쉬트. 제품 합금 쉬트는 연속 저항 스팟 용접에 의한 전극의 최소 변형과 안정된 용접성을 보장한다.

알루미늄, 합금, 용접, 쉬트

Description

스팟 용접용 알루미늄 합금판{Aluminum Alloy Sheet For Spot Welding}

본 발명은 자동차용 차체판으로서 사용되기 적합한 알루미늄 합금판에 관한 것으로, 이는 연속적 저항 스팟 용접에 의하여 용접성이 높다.

수송수단으로 사용되는 자동차에서, 중력의 관점에서 중량절감은 지금까지 개발의 목표로 여겨졌었다. 이 중량절감은 증가하는 수송량에 커다란 기여를 하고 그래서 에너지 비용을 줄이고 또한 환경보호를 개선한다.

알루미늄 합금 재료는 무게가 가볍고, 성형성이 좋으며, 부식에 대한 저항이 표면 처리에 영향을 받는고, 그리고 화학적 조성과 제작조건에 의존하여 고강도를 제공한다. 따라서, 이러한 알루미늄 합금이 자동차 차체판으로 널리 적용되는 강철판을 대체하도록 제안되곤 했다. 자동차와 같은 일반적인 용도를 위한 제품은 오늘날 좋은 효율를 갖는 특정한 생산방법의 출현으로 대량생산된다. 다시 말해, 자동차의 바디 형상은 미리 결정된 복수의 조각으로 나누어지고, 이어서 스탬프된 조각을 준비하기 위하여 그러한 조각과 일치하는 차체판을 스탬핑한다. 그러면 조각은 맞춰지는 인접한 조각과 나란히 겹쳐지고, 그 후 저항 스팟 용접이 이루어진다. 반복된 겹침과 용접으로 최종적으로 완성된 자동차가 된다. 여기서 아는 저항 스팟 용접은 이하에서 보다 상세하게 설명할 전기 저항형이다. 전극 칩은 Cu 합금(이하에서"전극"이라 칭함)으로 형성되고, 두 스탬핑된 조각의 겹쳐진 측면부위는 분명히 세로로 세워진 전극 사이에 클램핑되어 전극에 대항하여 프레스 되고, 그 다음 전극에 많은 양의 전류를 공급하고, 그래서 짧은 시간동안에 전극에서 많은 양의 열이 생성된다. 따라서, 뜨거운 용탕 또는 일반적으로 너겟(nugget)라고 불리우는 것이 스탬핑된 조각의 겹쳐진 면의 주어진 표면에서 제공되고, 그래서 너겟의 최종 응고화로 각각의 측면에서 스탬핑된 두 조각은 용접 되어진다. 이러한 저항 스팟 용접에 적합하게 설계된 생산 시스템은 생산라인을 자동화하기 쉽다는 장점이 있다.

종래의 강철판은 연속적으로 저항 스팟 용접하기에 매우 적합하기 때문에, 이러한 생산 시스템은 종래의 강철판에 일반적으로 널리 사용되고 있고, 전극 칩의 드레싱 필요에 앞서 10,000 내지 20,000 용접점의 연속 동작이 알려지고 있다.

Al-Mg계 알루미늄 합금판은 최근 강철판을 대체하는 것으로 평가받고 있다. 이 합금판은 부식 저항, 강도 및 성형성면에서 뛰어나다.

그러나 이러한 알루미늄 합금판은 강철판보다 특정한 저항력이 더 적고 열전도성이 더 크며, 게다가 대응되는 전극 칩과 연동하여 조임을 견뎌야만 한다. 이 합금판은 저항 스팟 용접이 대량생산에 응하는 용접점의 연속적인 수행을 보장하지 못한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 또는 한편으로 연속 저항 스팟 용접에 의해 용접성을 개선하기 위하여 여러가지 기술들이 제안됐다. 예를 들어, 한 기술은 0.5 내지 6 중량%의 Mg양을 포함하고, 20℃에서 5.5μΩㆍ㎝ 또는 그 이상의 특정 저항을 갖는 알루미늄 합금판을 나타내고 있다(일본 미심사 특허공보 제 5-27981호). 또 다른 기술은 Al-Mg계 또는 Al-Mg-Si계 의 알루미늄 합금판에서 산화막을 제거하기 위하여 표면 양쪽을 화학적으로 에칭하고, 그 뒤 양면에 균일한 산화막을 형성하기 위하여 대기중에서 결과 합금판을 가열하는 방법을 나타내고 있다(일본 미심사 특허공보 제 6-55280호).

그러나, 저항 스팟 용접에 노출되기 위하여 전극 칩은 표면상에서 알루미늄 합금판의 일부와 반응을 하고, 결국 그 위에 좋지 않은 합금층을 형성하며 게다가 안정된 수치로 전류를 공급하기가 어려운 관계로 전극 칩끝의 변형을 포함하고, 따라서 저항 스팟 용접은 연속적으로 수행되기 어렵다. 이러한 어려운 점들은 상기에서 언급한 기술에 의존해서도 만족스럽게 제거할 수 없다.

본 발명으로 이어지는 계속적인 연구로, 본 발명자들은 특히 금속간 입자 화합물의 밀도가 특별한 값으로 미리 정해진 곳에서 그 표면상의 전극 칩이 저항 스팟 용접 되어지는 알루미늄 합금판과 전극의 Cu의 반응으로 부터 발생되는 합금층을 형성하기 어렵게 할 수 있다는 것을 발견했다.

따라서 본 발명의 주요한 목적 하나는 연속적 저항 스팟 용접에 의해 안정된 용접성을 나타내고 전극 칩끝이 변형되는 가능성이 오히려 적은 자동차용 알루미늄 합금판의 제공에 있다.

보다 상세하게는, 본 발명은 연속적 저항 스팟 용접에 의해 뛰어난 용접성을 갖는 자동차 차체판용 알루미늄 합금판을 제공하는 것이고, 이는 2 내지 6 중량%의 Mg, 0.15 내지 1.0중량%의 Fe, 0.03 내지 2.0중량%의 Mn 의 합금조성을 가지며, 나머지 합금조성은 알루미늄과 불가피적 불순물들에 의해 균일하게 구성되는 시작 알루미늄 합금판 및 용접용 전극에 닿아 프레스 되어지는 상기 시작 알루미늄 합금판의 일표면상에 노출된 표면층을 포함하고, 상기 표면층에는 0.5㎛ 이상의 입자 직경을 갖는 금속간 화합물 입자들이 4,000 입자수/1mm² 이상의 밀도로 분포된다.

저항 스팟 용접의 시작에서 심지어 적은 양의 전류 공급에서도 전기적 저항의 증가 나타내는 상기 특정한 조성을 갖고, 스팟 용접이 결과적으로 합금판 사이에서 원하는 너겟을 형성하게 하는 알루미늄 합금판은 이러한 두 합금판이 겹쳐진 측면 부위에서 많은 열을 발생할 수 있다. 덧붙여, 알루미늄 합금판에서 Fe과 Mn의 존재 때문에 많은 금속간 입자 화합물이 형성된다. 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 직경의 금속간 입자 화합물은 알루미늄 합금판의 표면층에서 고밀도로 존재하여진다. 이것은 전극와 합금판 사이의 합금층의 최소 변형을 일으키고, 이로 인해 전극 표면상에서 합금층의 감소를 초래하고, 또한 전극 팁의 최소 변형을 일으키고, 최종적으로는 저항 스팟 용접의 안정된 연속 동작을 하도록 한다. 만약 금속간 입자 화합물이 알루미늄 합금판의 표면상에서 너무 적은 양으로 나타나면 합금층은 전극 표면상에 더 넓게 일어날 것이고 전극 칩끝의 변형을 초래하여 종국에는 안정된 연속 스타일에 효과적인 저항 스팟 용접을 실패하게 될 것이다.

금속간 입자 화합물은 위에서 언급한 것을 포함하는 알루미늄 합금판은 표면층 사이에서 전극에 부딪쳐서 눌러진다. 그러한 표면층은 바깥 표면층으로 부터 이미 결정된 20㎛ 또는 그 이상의 깊이 또는 두께를 갖도록 만들어지는 것이 바람직하다. 20㎛ 또는 그 이상의 깊이 또는 두께는 전극에 부딪쳐 눌러지더라도 충분한 두께의 표면층을 포함하는 결과 금속간 입자 화합물이 되게 하고, 따라서 전극과 알루미늄 합금판 사이에 형성 되어지려는 합금층을 막는다. 20㎛보다 적은 두께는 좋지 않은 합금층을 종종 만들어 내는 원인이 된다.

더욱이, 산화막은 0.04 부터 0.2㎛ 사이의 영역에 있는 두께를 갖는 것이 바람직하다. 산화막은 전극에 부딪쳐 눌러지도록 합금판의 일표면상에 노출된다. 위에서 언급한 장점에 덧붙여 이러한 요구사항은 저항 스팟 용접을 수행할 때 전극과 알루미늄 합금판 사이의 합금을 추가로 방지하고, 연속 용접 스팟을 추가로 개선되도록 한다. 0.04㎛ 이하의 산화막 두께는 아무 중요한 결과를 일으키지 않는다. 역으로, 0.2㎛ 이상의 비슷한 두께는 전극과 합금판 사이에 너무 큰 접촉 저항을 유발한다.

본 발명은 자동자에 유용하고 연속 저항 스팟 용접에서 용접가능한 알루미늄 합금판의 바람직한 일 실시예를 참조하여 이하에서 상세히 설명되어질 것이다.

본 실시예에 따르면, 알루미늄 합금판은 2 내지 6 중량%의 Mg, 0.15 내지 1.0중량%의 Fe, 0.03 내지 2.0중량%의 Mn을 포함하는 합금조성을 갖는 시작 알루미늄 합금판, 및 용접용 전극에 대해 프레스 되어지는 상기 시작 알루미늄 합금판의 일면상에 노출된 표면층을 포함하고, 상기 표면층은 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 직경과 1mm²당 4,000 입자수 또는 그 이상의 밀도를 갖는 금속간 입자 화합물을 포함한다. 바람직하게는 그러한 표면층은 그 외부 표면층으로 부터 결정된 20㎛ 또는 그 이상의 두께를 갖도록 정해져야 한다. 뿐만 아니라 바람직하게는, 산화층은 0.04 부터 0.2㎛ 범위의 두께를 갖아야 하고, 산화막은 전극에 부딪쳐 눌려지도록 노출된 합금층의 일표면상에 직접 배열되어진다.

우선적으로, 상기 합금 조성을 설명한다.

Mg : 2 내지 6 중량%

Mg는 자동차 차체판으로서의 적합성을 위해 알루미늄에 강도를 부여하는 역할을 하고, 효과적인 저항 스팟 용접중에 작용하는 전류가 적게 공급되더라도 합금판상에 큰 전기저항과 커다란 발열을 일으키는 원인이 되고, 따라서 단순화된 너겟의 형성 및 저항 스팟 용접의 용접성 개선이 가능해진다. 2중량% 하한보다 적으면 충분한 결과 얻기가 실패한다. 6중량% 상한보다 많으면 압연, 굽힘등의 도중에 결과 합금판의 성형에 너무 큰 강도를 부여하게 되고, 그래서 합금판이 응력 부식 크랙킹이 일어날 여지가 매우 높게 된다. 결과적으로 안정화된 품질이 오랜 기간동안 유지될 수 없다. 따라서 Mg성분은 2 내지 6중량%의 범위내에 있어야 한다.

Fe : 0.15 내지 1.0중량%

Fe은 알루미늄과 결합에 의해 다양한 금속간 입자 화합물을 형성하고(Al-Fe, Al-Fe-Mn등등과 같은 금속간 화합물), 저항 스팟 용접중에 전극과 합금판 사이에서 합금 반응이 일어나지 않도록 하며, 연속적 저항 스팟 용접에 의한 안정된 용접성을 보장한다. 0.05 중량% 하한보다 적은 성분은 충분한 수의 상기 금속간 입자 화합물을 형성할 수 없고, 결국 Fe을 첨가하는 것에 아무 중요성이 없게 되고, 연속 저항 스팟 용접에 의해 빈약한 용접성을 유발하게 된다. 1.0 중량% 상한 이상의 성분은 Fe 원소를 포함하는 거친 입자의 금속간 화합물을 생산하게 되어 굽힘등에 의해 결과 합금판을 성형하기 어렵게 만든다. 따라서, Fe 성분은 0.15 내지 1.0 중량% 범위내 이어야만 한다.

Mn : 0.03 내지 2.0 중량%

Mg와 결합한 Mn은 효과적인 저항 스팟 용접중에 작용하는 전류가 적게 공급되더라도 합금판상에 큰 전기저항과 커다란 발열을 일으키고, 따라서 연속 저항 스팟 용접에 의해 단순화된 너겟의 형성 및 저항 스팟 용접의 용접성 개선이 가능해진다. 0.03 중량% 보다 적은 성분은 좋은 결과를 얻을 수 없으며, 반면 2.0중량%보다 큰 성분은 캐스팅 동안 거친 금속간 화합물을 이끌어내므로 결국 성형성이 감퇴한다. 따라서 Mn성분은 0.03 내지 2.0 중량% 범위내이어야 한다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금판은 상기에서 특정된 합금성분으로 구성되어 있다. 따라서, 이 합금판은 약 5.8μΩㆍ㎝ 의 큰 비저항을 제공하고, 공급되는 전류가 한정된 양에서도 저항 스팟 용접되어지는 두 판조각의 겹쳐진 측면 부위 사이에서 원하는 너겟을 형성한다. 즉, 저항 스팟 용접이 넓은 범위로 제공되는 비저항 뿐만 아니라 작은 범위로 공급되는 파워 전류에 영향을 받아도 용접 되어질 겹친 부위 전체에서 많은 열이 발생하여 원하는 만큼 너겟이 얻어지는 결과가된다. 비저항이 5.8μΩㆍ㎝ 이하이면 불충분한 열의 원인이 되고, 따라서 저항 스팟 용접에 노출되는 두 판조각의 겹쳐진 측면 부위 사이에서 너겟을 형성하기 어렵게 된다.

한편, 너겟에 제공하는 파워 전류의 응용사례의 경우, 전극이 변형되는 동안 합금판과 결합하여 전극상에 합금층을 형성하기 위하여 열은 전극과 합금판 사이에서 일어난다. 이것은 차례로 전극과 합금판 사이에서 다양한 영역의 접촉을 일으키고, 결과적으로 전류밀도의 변화를 초래하여 안정된 저항 스팟 용접을 얻는 것이 실패로 돌아간다. 이러한 경우, 스팟 용접 동작은 전극의 교체 또는 전극 칩의 드레싱을 수행하기 위하여 멈춤이 필요하다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금판은 금속간 입자 화합물을 형성하는 Fe과 Mn을 포함한다. 화합물은 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 직경과 1mm²당 4,000 입자수 또는 그 이상의 밀도를 갖는다. 금속간 화합물은 전극의 모든 Cu 성분이 합금판과 반응하는것을 방해하는 일을 하고, 따라서 전극 Cu와 합금판 양측이 합금되는 것을 방지한다. 7,000입자/㎜² 또는 그 이상의 밀도는 이러한 합금을 피하는데 더 바람직하다. 만약 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 직경 보다 상대적으로 큰 입자 직경을 갖는 금속간 화합물이 4,000 입자/mm² 밀도 보다 적다면, 전극 Cu는 그 표면상에 더 큰 합금층을 형성하고 결국 변형된 전극 칩이 되고 안정된 저항 스팟 용접을 방해하게 된다.

더욱이, 합금은 전극과 알루미늄 합금판 사이를 피하는 것을 보장한다. 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 직경을 갖도록 제공된 금속간 입자 화합물이 4,000 입자/mm² 또는 그 이상의 밀도로, 그리고 합금판 표면으로 부터 결정된 20㎛ 또는 그 이상의 깊이나 두께의 모습으로 만들어지고, 합금판은 전극과 접촉하거나 그렇지 않으면 전극에 닿아 눌러진다.

금속간 입자 화합물의 밀도는 영상 분석기(LUZEXF, Nileco사 제품)를 이용하여 특정지역에서 입자의 수를 측정할 수 있다. 이러한 측정형태에 따라 Fe 또는 Mn이 결여된 Mg₂Si와 같은 금속간 입자 화합물들을 동시에 측정할 수 있다. 그러므로 이 분석기 상에 4,000 입자/mm² 또는 그 이상을 헤아려서 금속간 입자 화합물을 나타내고, 이것의 대다수 부분은 본 발명에 따라 의도된 Fe과 Mn을 포함하는 금속간 입자 화합물로 여겨지고, 전극과 알루미늄 합금판 사이의 합금을 방지하는 역할을 한다. 여기서 사용되는 금속간 입자 화합물의 수는 0.5㎛ 또는 그 이상의 입자 크기를 선택적으로 계수하여 결정된다.

앞서 영상 분석기는 입자의 면적을 측정하기 위하여 설계되었으며, 측정된 범위를 원형의 직경형태로 변환한다. 결과 직경은 여기서 사용된 입자의 직경으로 여겨진다.

상기에서 언급한 실시예에서, 산화막은 전극에 닿아 눌려지도록 알루미늄 합금판의 일면상에 직접 형성된다. 산화막은 0.04 내지 0.2㎛ 범위의 두께를 갖는다. 이 특정막은 저항 스팟 용접중에 전극과 판 사이에서 합금을 방해하는 것을 보장하며, 전극과 판 사이에 스팟-용접되어질 부분에서 열발생을 최적화하며, 전극 칩이 둘러 쌓이는 것을 방지하며 그리고 연속 스팟 용접을 개선한다. 0.04㎛ 의 두께보다 적은 산화막은 위에서 언급한 결과를 얻는데 아무 효과가 없다. 0.2㎛ 보다 두꺼운 두께는 전극과 판 사이에 너무 과다한 접촉을 포함하게 되어 지나친 열이 발생하고, 종국적으로는 전극 칩을 감쌓게 되어 안정된 연속 방식의 스팟 용접을 저하시킨다. 이 실시예에서, 알루미늄 합금판은 Mg, Fe, 및 Mn의 필수적 요소를 포함하는 합금 조성을 갖는다. 이러한 조성은 위에서 언급한 장점들을 얻고, 자동차에 유용하며 연속 조건에서 뛰어난 저항 스팟 용접성을 갖는 알루미늄 합금판을 제공하는데 충분하다. 바람직하다고 판단될 때, 위에서 기재된 장점들에 덧붙여, 마감된 알루미늄 합금판이 드러내 보이도록 하기 위하여 3가지 특정 원소이외의 합금 원소들도 첨가되고, 이러한 특징들은 추가로 사용된 합금 원소 특유의 것이다.

예를 들어, 0.005중량% 이상의 Cu가 위에서 특정된 세가지 원소들과 결합할 때, 알루미늄의 합금에 의해 발휘되는 보다 큰 강도와 응력 부식 크랙킹에 대한 보다 높은 저항을 갖는 알루미늄 합금판이 얻어진다. 그러나 0.5 중량%를 초과하는 Cu양은 내부식성의 감소를 나타낸다. 부가적으로, 0.02 내지 0.15중량%의 Cr 성분, 0.02 내지 0.15중량%의 Zr 성분, 그리고 0.02 내지 0.10중량%의 V 성분중 적어도 한 원소를 필요한 곳에 첨가하는데, 이는 결과 재결정 그레인이 개선된 강도로 미세해지기 때문이다. 캐스팅 도중 크래킹을 막기 위해, 기술분야에서 일반적으로 실시되는 바와 같이, 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분이 독자적으로 또는 결합하여 사용된다. 0.5중량% 내지 그 미만의 Zn성분과 0.2중량% 내지 그 미만의 Si성분도 회수된 고철이나 중고 기계공구을 재용융한 인곳(ingot)으로 부터, 결과 알루미늄 합금판내에 넣어질 수 있다.

따라서, 조성된 알루미늄 합금판은 예를 들어 주어진 성분들의 용융 알루미늄 합금을 트윈-롤 캐스팅 방법, 벨트-캐스팅 방법, 3C방법 등등의 연속 캐스팅 방법을 사용하여 5 내지 30㎜ 두께의 판으로 연속적으로 캐스팅하고, 필요하다면 열간 압연후에, 판을 판으로 냉간 압연하고, 최종적으로 냉간압연 동안 및/또는 냉간압연후 300 내지 550℃의 온도에서 판을 어닐링함으로써 생산할 수 있다. 이 어닐링은 약 40℃/시간 보다 느린 가열 비율로 또는 1℃/초 또는 그 이상의 가열비율로 이루어진다.

지속시간은 느린 가열 비율로 300 부터 450℃ 온도까지, 약 10분부터 약 5시간까지이고, 빠른 가열 비율로 450 부터 550℃ 온도까지, 약 1초 부터 약 10분까지이다. 말할 필요도 없겠지만, 반-연속 캐스팅으로 부터 파생된 판은 스캘핑 (Scalping) 없이 알려진 방식의 열간 압연과 냉간 압연에 노출된다.

이렇게 생산된 알루미늄 합금판은 연속 조건에서 저항 스팟 용접되어진다. 바람직한 스팟 용접 조건들은 선택적으로 결정 가능하다. 구리 합금 전극의 사용을 기본으로 하는 이러한 조건들은 여기서 설명된다. 즉, 스탬핑된 두 조각이 짝을 이루는 면에서 겹쳐지고, 그리고 3 내지 13kN, 바람직하게는 4 내지 13kN의 클램핑 힘에서 세로로 일렬로 배치된 전극을 사용하여 클램핑되고 프레스되며, 그 다음 0.001초 내지 0.5초동안 20 내지 50kA의 전류를 공급한다. 따라서, 저항 스팟 용접이 계속적으로 영향을 발휘하도록 바람직한 너겟이 형성된다.

본 발명에 따른 자동차용 알루미늄 합금판은 표 1 내지 표 3에서 도시된 여러가지 실시예들에 관하여 더 설명되어진다.

이러한 실시예들과 관련된 표에서, 모든 퍼센트는 별도의 표시가 없는 한 중량%를 나타낸다.

표 1은 발명에 의한 알루미늄 합금판과 비교 대상물의 화학적 조성을 리스트한다. 합금 1부터 6까지의 여섯 합금판은 발명예로 생산되었고, 합금 7부터 9까지의 세 합금판이 비교예로서 생산되었다. 알루미늄 합금표의 화학적 조성에서 주된 불순물로써 Zn은 0.001%로, Si는 0.07%로 분석되었다.

표 2는 발명에 의한 알루미늄 합금판과 비교 대상물의 제작 조건들을 나타낸다. 제작번호 ⅰ부터 ⅵ까지의 여섯 합금판은 발명예로 제작되었고, ⅶ부터 ⅹ까지의 네 합금판은 비교예로 제작되었다. 발명의 합금판 시편에서, 어떤 시편들은 용융된 알루미늄 합금을 표에 나열된 각 두께의 판으로 연속적으로 캐스팅하고 그 뒤 즉시 판을 열간 압연하고, 그리고 그 다음 냉간 압연하고, 최종 어닐링함으로서 제작(제작번호 ⅰ,ⅱ, ⅳ, ⅴ, 및 ⅵ)되고, 한 시편은 연속적으로 캐스팅을 하고 그 다음 냉간 압연하고 최종 어닐링 함으로써 열간 압연을 누락한 채 제작된다(제작번호 ⅲ). 최종 어닐링은 500℃ 보다 빠른 가열 비율로, 2초동안의 지속시간으로, 그리고 40℃/초의 냉각비율로 수행된다.

비교되는 알루미늄 합금판 시편들중, 한 시편은 반-연속 캐스팅(DC)으로 부터 얻어지는 판을 스캘핑하고, 그 다음 판을 소우킹(soaking)하고, 그리고 순차적으로 열간 압연, 냉간 압연 및 최종 어닐링함으로써 제작(제작번호 ⅶ)되고, 어떤 시편들은 발명 시편에서와 같이 연속적 캐스팅, 열간 압연과 냉간 압연 그리고 최종 어닐링을 통해 제작(제작번호 ⅷ, ⅸ, ⅹ)된다. 비교예에서, 합금표의 화학적 조성들에서 주된 불순물에 대하여, 발명 시편에서와 같은 분석이 얻어진다.

표3은 표 2의 제작조건과 결합하는 표 1의 화학적 조성의 합금으로 부터 테스트에 의해 얻어지는 결과에 따라 제공되는 시편의 특성을 리스트한다. 9 개의 테스트(A 부터 I까지)는 발명예로 실행되고, 4 개의 테스트(J부터 M까지)는 비교예로 실행된다. 상기 조건들의 조합에 따라 제공된 시편들의 다양한 특성 측정후에, 저항 스팟 용접이 연속 방식으로 수행된다. 금속간 입자 화합물의 밀도는 영상 분석기의 사용에 의하여 측정되고, 산화막의 두께는 어거 일렉트론 스팩트로스코피(Auger Electron Spectroscopy)에 의하여 측정된다. 그 밀도는 그 표면층으로 부터 합금판의 20㎛ 깊이에서 결정된다. 발명예와 비교예들 양쪽을 고려할 때, 산화막은 XMA 매핑방법에 의하여 측정되고, 균일하게 분포된 조건에서 Mg는 전체로서 균일하게 형성된 산화 Mg와 지속된다는 것이 발견되었다. 용접 조건은 20 부터 22KA까지의 용접전류, 전극과 판 사이의 28㎜²의 접촉면적, 4kN의 클램프 힘이다.

테스트 결과는 표 3에서 연속 용접점과 용접성의 컬럼으로 주어진다. 용접성은 "oo", "o", "x"의 세가지 심벌에 의해 결정되고, 이는 이 순서대로 양호함을 등급매긴 것이다. 700점 또는 그 이상의 연속 용접 스팟팅은 A부터 C까지의 발명예의 발명 합금판에서 얻어지는데, 이는 본 발명에 따른 합금의 화학적 조성과 금속간 화합물의 밀도를 만족하는 것이다. 900점 보다 큰 연속 용접 스팟팅은 D부터 I까지의 발명예의 발명 합금판에서 나타나곤 한는데, 이는 합금판상의 산화막의 두께를 고려하여 발명의 범위안에 드는 것이다. J부터 M까지의 비교예에서 명백한 것과 같이, 발명안에 있는 요구사항들의 어느 하나의 이탈은 연속 스팟 용접의 적은 용접점수로 귀책되고, 따라서 연속 저항 스팟 용접으로는 불만족스러운 용접성을 얻는다.

본 발명에 따른 자동차용 알루미늄 합금판은 연속 저항 스팟 용접에 의해 전극 칩끝의 최소 변형과 뛰어난 용접성을 보장한다. 따라서, 자동차 차체판으로서 이 합금판을 조립할 때, 최소의 전극 교체 횟수와 전극 드레싱으로 생산성이 높아질 수 있다.

따라서, 판상에 산화막은 제거할 필요다는 장점을 갖고 사용할 수 있고, 결국, 연속 저항 스팟 용접에 의해 용접성이 더 개선된다. 합금판은 최종 자동차의 중량을 절감하는데 매우 적절하며 따라서 산업적으로 중요하다.

Claims (19)

1. 2 내지 6 중량%의 Mg, 0.15 내지 1.0중량%의 Fe, 0.03 내지 2.0중량%의 Mn 의 합금조성을 가지며, 나머지 합금조성은 알루미늄과 불가피적 불순물들에 의해 균일하게 구성되는 시작 알루미늄 합금판; 및 용접용 전극에 닿아 프레스 되어지는 상기 시작 알루미늄 합금판의 일표면상에 배치된 표면층;을 포함하고, 상기 표면층에는 0.5㎛ 이상의 입자 직경을 갖는 금속간 화합물 입자들이 4,000 입자수/1mm² 이상의 밀도로 분포되며, 상기 표면층은 상기 시작 알루미늄 합금판의 상기 일표면으로부터 20㎛ 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 연속 저항 스팟 용접에 의해 뛰어난 용접성을 갖는 자동차 차체용 알루미늄 합금판.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.5중량%의 Cu 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
3. 제 1항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.02 내지 0.15중량%의 Cr, 0.02 내지 0.15중량%의 Zr, 및 0.02 내지 0.10중량%의 V 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
4. 제 2항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.02 내지 0.15중량%의 Cr, 0.02 내지 0.15중량%의 Zr, 및 0.02 내지 0.10중량%의 V 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
5. 제 1항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
6. 제 2항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
7. 제 3항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
8. 제 4항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판의 상기 일표면 바로 위에 배치되는 산화막을 포함하고, 상기 산화막은 0.04 부터 0.2㎛까지의 범위내에서 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
10. 알루미늄 합금판으로 형성된 다수의 조각들로 구성된 자동차 차체판에 있어서,

    상기 조각은 연속 저항 스팟 용접에 의해 맞춰지는 인접 조각과 용접되어지고, 그리고,

    상기 알루미늄 합금판은, 2 내지 6 중량%의 Mg, 0.15 내지 1.0중량%의 Fe, 0.03 내지 2.0중량%의 Mn 의 합금조성을 가지며, 나머지 합금조성은 알루미늄과 불가피적 불순물들에 의해 균일하게 구성되는 시작 알루미늄 합금판; 및 용접용 전극에 닿아 프레스 되어지는 상기 시작 알루미늄 합금판의 일표면상에 배치된 표면층;을 포함하고, 상기 표면층에는 0.5㎛ 이상의 입자 직경을 갖는 금속간 화합물 입자들이 4,000 입자수/1mm² 이상의 밀도로 분포되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판으로 형성된 다수의 조각들로 구성된 자동차 차체판.
11. 제 10항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.5중량%의 Cu 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
12. 제 10항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.02 내지 0.15중량%의 Cr, 0.02 내지 0.15중량%의 Zr, 및 0.02 내지 0.10중량%의 V 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
13. 제 11항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.02 내지 0.15중량%의 Cr, 0.02 내지 0.15중량%의 Zr, 및 0.02 내지 0.10중량%의 V 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
14. 제 10항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
15. 제 11항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
16. 제 12항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
17. 제 13항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판은 0.005 내지 0.2중량%의 Ti성분과 0.001 내지 0.1중량%의 B성분 중에서 하나의 성분 또는 이들 성분들의 조합구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
18. 제 10항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면층은 상기 시작 알루미늄 합금판의 상기 일표면으로부터 20㎛ 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.
19. 제 18항에 있어서, 상기 시작 알루미늄 합금판의 상기 일표면 바로 위에 배치되는 산화막을 포함하고, 상기 산화막은 0.04 부터 0.2㎛까지의 범위내에서 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 차체판.