KR100741660B1

KR100741660B1 - 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금

Info

Publication number: KR100741660B1
Application number: KR1020060019075A
Authority: KR
Inventors: 신승두
Original assignee: 주식회사 대원합금; 알티전자 주식회사; 주식회사 형진정밀
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-07-23

Abstract

본 발명은 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 알루미늄-마그네슘 합금을 용융하여 700～750℃에서 가압주조함으로써 주조물을 만들고, 상기 주조물을 380～440℃에서 1～18시간동안 용체화처리하는 단계를 순차적으로 수행함으로써, 인장강도가 250N/mm² 이상이고, 경도가 60HBW 이상이며, 샤르피 흡수에너지가 1.0J 이상이며, 중량 %로, Mg 11～14%, Fe 0.5%이하, Si 0.01~0.5%, Mn 0.1~0.5%, Ti 0.01~0.3%, Co 0.01~0.2%, Be 0.003~0.02%, 잔부 Al 및 기타 불가피하게 함유되는 성분을 포함하는 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금을 제조하여 Mg 합금보다 마그네슘 함량은 저감되면서 기계적 물성이 또한 함께 향상된 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금을 제공한다.

휴대폰, 전자제품, 내외장재, 알루미늄-마그네슘 합금, 용체화 처리

Description

휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금{Aluminum-Magnesium Alloy for Interior ＆ Exterior Furnishings of Mobile Phone and Electronic Products}

본 발명은 알루미늄-마그네슘 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Mg을 포함한 함유성분들의 함량을 적정한 수준으로 조정함으로써 Al 합금의 다이캐스팅 양산성을 확보하면서 기계적인 특성, 특히 경도와 내충격성이 우수한 신소재 합금 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재, IT 산업의 발달과 함께 노트북 PC와 전자부품 케이스등은 점차 박판화됨과 동시에 멀티미디어-컨버젼스화되는 추세이며, 휴대전화, 노트북 등으로 대표되는 휴대형 정보 단말기 등의 급속한 보급에 따라 이들 제품의 케이스 및 브래킷등 재료로서 마그네슘과 알루미늄을 주성분으로 하는 비철금속 합금(Mg-Al계 합금)의 수요가 높아지고 있다.

순수 마그네슘은 활성이 매우 높고, 주조, 연마 등의 가공시 발화 위험성이 클뿐 아니라 강도 및 부식성등의 일반적인 특성이 구조재로 사용되기에 적합하지 못하지만, 알루미늄 등과의 합금으로 제공되면 대폭 안정화 되는 동시에 여러 가지 잇점을 갖는다.

일예로, 마그네슘 합금에 알루미늄이 첨가되면 기계적 성질을 개선시킬 수 있으며, Mn이 첨가되면 내식성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 그 함량만큼 Fe, Cu, Ni의 첨가량을 줄일 수 있으며, Ag를 첨가하면 내열 강도를 개선시키게 되고, Zn이 첨가되면 내식성과 강도가 개선되며, Si가 첨가되면 크리프 강도가 개선되며, Th이나 Y가 첨가되면 Zr와의 공존시 결정립의 미세화에 의해 기계적 성질이 개선되며, Zr이 첨가되면 결정립을 작게 할 수 있다.

특히 마그네슘합금에 희토류 원소가 첨가되면 주조 특성을 향상시키고 용해와 주조시 산화를 방지하며, 이때 희토류 원소들은 강도를 향상시키게 된다. 상기 희토류 원소들은 단순히 희토류 원소만을 첨가할 경우 상온에서 인장특성에는 거의 영향을 미치지 않는데 이는 2원계 합금에서 결정립 크기가 크기 때문이며, 희토류 금속과 함께 Zr을 첨가할 경우 이러한 조대한 결정립은 미세화되며 이러한 결정립 미세화에 기인해서 강도의 증가를 가져오는 것으로 알려져 있다.

한편, 마그네슘은 25℃에서 수소전극에 대해 -2.363V의 표준전극전위를 가지며, 표면 보호막이 없는 bare metal은 부식 저항성이 약하며 다른 전기적 양성원소와 접촉할 경우 부식은 더욱 잘 일어나게 되며, 이같은 부식특성을 개선시키기 위 하여 Mn을 약 1중량% al미만으로 첨가하게 되면, Mn이 용탕으로부터 Fe 입자들을 침전시켜 생성물중 Fe 함량을 낮추거나 혹은 응고시 Mn이 Fe를 둘러싸는 경향이 있어 Fe 불순물의 국부적인 음극 역할을 억제하는 효과가 있다.

이같은 마그네슘 합금의 일 장점으로는 주조성이 우수하여 알루미늄이나 그밖의 금속들과는 달리 박판 성형성이 뛰어나다는데 있다. 또한, 플라스틱에 비해 열전도도가 우수하여(플라스틱: 11W/m-k, 마그네슘:55W/m-k) 장시간 사용에 따른 시스템 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

이같은 마그네슘 합금의 장점에 대하여 정리해보면 아래와 같다.

① 비중

마그네슘은 비중이 1.74로 알루미늄 합금의 2/3, 티타늄 합금의 1/3, 철의 1/4에 해당하며 상용 금속재료 중에서 가장 가벼운 재료이다.

② 비강도

비강도는 강도/비중으로 나타내는데 마그네슘 합금은 비강도가 우수하므로 기존의 재료보다 적은 양으로도 요구되는 강도를 얻을 수 있다.

③ 진동 감쇠능

재료가 내구 한도 이하의 응력 cycle을 받았을 때 그 에너지를 열로서 흡수 소산시키는 능력인 진동 감쇠능이 뛰어나므로, 지속적인 진동을 받는 곳에 사용하면 승차감의 향상을 기대할 수 있고 여타의 재료에 비해 수명이 연장되며, 알루미 늄과의 진동감쇠능을 비교하여 하기표에 나타내었다.

Specific Damping Capacity	마그네슘	알루미늄
At 5,000 psi	25%	1%
At 15,000 psi	53%	4%

④ 치수안정성

온도의 변화나 시간이 지나도 치수 변화가 적어 제품의 치수안정성이 우수하다.

⑤ 용접성

용접부위의 강도가 모재강도의 95%에 이를 정도로 용접성이 우수하다.

⑥ 절삭성

절삭저항이 작아서 기계 가공 시간을 단축하여 기계 가공시 에너지를 줄일 수 있다.

⑦ 전자파 차폐성

전자파 차폐성이 우수하기 때문에 휴대폰, 노트북 PC, DVD 등의 전자기기의 외장재로 각광받고 있다.

⑧ 방열성

마그네슘 합금은 높은 방열성을 가지고 있으므로 전자기기에 사용시 장시간 사용에 따른 시스템 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

나아가, 마그네슘 합금과 알루미늄 합금, 아연 합금의 특성을 대비해보면, 하기표 2와 같다.

구 분	AZ91D	AM60B	AS41	Al-380	Zn-AC41A
비 중	1.81	1.79	1.77	2.69	6.6
인장응력(MPa)	230	220	210	315	383
항복강도(MPa)	150	130	140	160	-
연 신 률 (%)	3	-	-	5	-
경 도 (BHN)	63	-	-	80	82
피로강도(MPa)	97	-	-	90	56.5
탄성계수(GPa)	45	45	45	72.4	83
비 강 도	127	123	118.6	117	58

이같은 마그네슘 합금은 1912년 독일에서 Elektron이라 하여 실용화된 것으로, 1940년 이전의 마그네슘 합금은 Mg-Al-Zn, Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn계인 AZ31, AZ61, AZ80, AZ91, AM100 등으로 분류하였고 이후에는 Zr첨가법이 개발되어 입자가 미세화된 고강도의 Mg합금들이 개발되었다. Zr 첨가한 Mg합금은 Zn을 함유한 고강도합금인 ZK계와 Th, Ce를 함유한 내열합금인 EZ, EK, HK, HZ, HM계가 있으며 그외 Al, Si을 함유한 내열주조합금인 AS21, AS41 등과 Ag, R.E, Th, Zr 등을 함유한 내열합금인 QE22, QH21, WE54와 또한 Li을 함유하여 가공성이 뛰어난 LA91, LA141합금 등이 개발되어 사용되었다. 미국에서는 주조용 합금으로 AZ63A와 AZ92A가 강도와 연성이 좋아 오랫동안 사용되어 왔다.

이중에서 다이캐스팅용으로 적합한 합금은 사형 및 금형주조에서도 높은 인장 및 항복강도를 나타내며 내압용 재료로도 우수한 AZ91합금이다.

상기 AZ91 합금 관련 특허자료로서 대한민국 특허 공개 2005-73550호를 들 수 있다. AZ91합금(Mg 약 90%, Al 약 9%, 기타 1%)은 가공이 용이하고 강도가 높으며 리사이클의 적합성등 여러 잇점을 갖는다. 상기 기술은 Al 6.0～11.0중량%, Zn 0.1～2.5중량%, Mn 0.1～0.5중량%의 AZ91 합금에 대하여, Si 0.1～1.5중량%, 희토류 단체를 함유하는 미쉬메탈(misch metal) 0.1～1.2중량% 및 Zr 0.2～0.8중량%중 최소 1종을 첨가하여 AZ91계 베이스 합금으로 하고, 이 AZ91계 베이스 합금에 안티몬 0.1～1.5중량%, 및 Ca 0.05～3.5중량%중 최소 1종과 스트론튬 0.1～2.5중량%를 첨가하고, 기타 불가피하게 함유된 성분으로 이루어지는 합금, 및 이를 이용한 마그네슘 다이캐스트 제품을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 기술에 따르면 결정립 크기를 20㎛이하로 하고 실온강도의 저하를 초래하지 않으면서 고온 크리프 성능을 향상시킨 합금을 제시함으로써 성형성이 우수한 다이캐스트 제품을 제조할 수는 있으나, 마그네슘 및 알루미늄 분진의 최대폭발압력이 타 분체에 비해 높고, 반응속도(최대압력상승속도)가 매우 높을 뿐 아니라 폭발시 화염온도는 2,000℃를 넘기 때문에 인명에 대해 중대한 화상을 입힌 예가 적지 않다. 또한 결정립을 미세화시키기 위해 첨가한 Zr이 효과적으로 작용하기 위해서는 용탕중 Zr이 마그네슘에 고용되어 있어야 하고 고용될 수 있는 최대한의 Zr을 첨가하여야 가장 효과적으로 입자를 미세화시킬 수 있는데, Zr의 결정립 미세화를 저해하는 원소(Al, Si, Mn, Ni, Sb, H)중 일종에 해당하는 Al의 경우 자기 무게의 20배 가량의 Zr과 결합하여 불용성 화합물을 형성하므로 Al이 조금만 첨가되더라도 Zr의 첨가 효과를 거의 얻지못하는 단점이 있다.

한편, 이같은 마그네슘합금은 액상상태일 때 유동성이 우수하여 다른 알루미늄합금이나 아연합금보다 정밀하고 박육화가 가능한 장점으로 말미암아 마그네슘 합금을 이용한 대표적인 성형기로는 다이캐스팅을 사용하게 된다. 이같은 다이캐스팅 성형은 생산성이 우수하나 재료손실, 기공이 존재함에 따른 강도의 감소, 표면성이 좋지 못하다.

또한 Mg 합금은 특성상 핫 챔버(hot chamber) 방식을 사용하므로 생산 설비가 고가인 단점을 갖는다. 이에 핫 챔버대신 콜드 챔버형 다이캐스트기를 이용하는 기술을 대한민국 특허공개 2001-5429호에서 찾아볼 수 있다. 그러나 이또한 마그네슘 합금의 용탕온도, 금형의 캐버티측 내면의 코팅층 조건을 특정화함으로써 콜드 챔버를 이용할 수 있는 것일 뿐 합금 자체의 성분을 조정하는데 착안한 기술은 결코 아니다.

이에 본 발명자는 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 알루미늄-마그네슘 합금에 있어서 Mg을 포함한 함유성분들의 함량을 적정한 수준으로 조정함으로써 Al합금의 다이캐스팅의 양산성을 확보하면서 기계적인 특성, 특히 경도와 내충격성이 우수한 신소재 합금을 제공할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 목적은 무게가 가벼운 동시에 기계적 물성이 향상된 휴대폰 및 전자제품 내외장용으로 사용하기 적절한 신소재 Al-Mg 합금을 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 합금을 용체화처리하여 콜드 챔버 다이캐스팅 제품을 제조하는 방법을 제공하려는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금을 주조한 후 용체화 처리를 수행시 인장강도가 250N/mm² 이상이고, 경도가 60HBW 이상이며, 샤르피 흡수에너지가 1.0J 이상이다.

이때 본 발명에 따른 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금은 Mg 11～14%, Fe 0.5%이하, Si 0.01~0.5%, Mn 0.1~0.5%, Ti 0.01~0.3%, Co 0.01~0.2%, Be 0.003~0.02%, 잔부 Al 및 기타 불가피하게 함유되어지는 성분을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금의 제조방법은

상기 조성을 갖는 알루미늄-마그네슘 합금을 용융하여 700～750℃에서 가압주조함으로써 주조물을 만드는 단계; 및

상기 주조물을 380～440℃에서 제품 두께에 따라 1～18시간동안 용체화처리하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이때, 융제, 탈가스제 및 개량 처리제를 첨가하여 알루미늄-마그네슘 합금을 용융하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 알루미늄-마그네슘 합금은 전자제품 내외장재로서 적용가능하며, 이때 전자제품이란 휴대전화, 노트북, PC, CD/MD 등을 의미하고, 내외장재로는 커버 및 브래킷 등을 포함한다.

이와 같은 휴대폰 및 전자제품 내외장재의 재료로 사용되기 위해서는 인장강도가 250N/mm² 이상이고, 경도가 60HBW 이상이며, 샤르피 흡수에너지가 1.0J 이상일 것이 요구되는데, 마그네슘 합금 AZ91D의 인장강도는 용체화처리후에도 226N/mm² 정도에 불과하다. 따라서, 본 발명에 따른 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금은 기계적 물성을 만족시키면서도 종래 휴대폰 및 전자제품의 내외장재로 사용되어온 마그네슘 합금 AZ91D에 못지않은 기계적 성질을 가지고 있다.

본 발명에 따른 알루미늄-마그네슘 합금에는 대량 11～14중량%의 마그네슘이 포함되며, 실리콘을 첨가하여 주조성을 개선시키고, 티타늄을 첨가하여 경도 향상을 보강한다.

본 발명에 따른 휴대폰 및 전자제품의 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금은 실리콘, 티타늄 및 마그네슘 등이 포함되어 있는 합금이며, 그 화학 성분을 하기표 3에 나타내었다.

종류	화학 조성(중량%)
종류	Mg	Si	Fe	Mn	Co	Ti	Be
함량범위	11～14	0.01~0.5	0.5%이하	0.1~0.5	0.01~0.2	0.01~0.3	0.003~0.02

본 발명의 Al-Mg 합금을 구성하는 각 성분들의 역할을 살펴보면 다음과 같다.

Mg은 합금의 인장 강도를 증진시키기 위해 포함되는 것으로, 이를 첨가하여 얻어진 합금은 높은 강도, 우월한 내 부식성, 용접성 및 표면마감 특성을 나타낸다. 이때 바람직한 첨가량은 11～14중량%이며, 11중량% 미만이면 경도의 저하문제가 있으며, 14중량%를 초과하면 증가된 마그네슘함량으로 인해 합금의 경도 및 내피로성은 향상된다 하더라도 합금의 연성을 감소시킬 뿐만 아니라 마그네슘이 쉽게 산화하여 용융물내에 마그네슘 산화물(MgO) 미세 입자를 형성할 수 있는 문제가 있어 콜드챔버에서 다이캐스팅 작업시 적합치않다.

Si은 다이 캐스팅 공정도중 용융 상태에서 합금의 유동성을 증진시키는 주요 성분으로서, 이를 첨가하여 얻어진 합금은 낮은 수축성 및 좁은 응고점 범위를 가지므로 양호한 고온 내열성, 건실성 및 양호한 용접 특성을 나타낸다. 또한 주조직전 미세화와 티타늄이 취성을 나타내는 것을 예방하는 효과가 있다.

바람직한 함량은 0.01~0.5중량%이며, 0.01중량% 미만에서는 첨가량이 너무 빈약하여 Si 첨가효과를 거의 얻을 수 없으며, 0.5중량%를 초과하면 강도는 개선되지 않으면서 연성 및 신장성을 감소시키는 문제가 있어 바람직하지 않다.

Fe은 다이 캐스팅 공정중에 알루미늄-마그네슘 합금이 금형에 소착되는 것을 방지하며 금형으로부터 알루미늄 합금의 탈형성을 증가시킬 목적으로 다이캐스팅 알루미늄 합금에 전형적으로 첨가되는 성분이다. 이때 첨가되는 량은 0.5중량% 이하이면 충분한데, 0.5중량%를 초과하면 알루미늄-마그네슘 합금의 신장성을 감소시키게 되므로 바람직하지 않다.

또한, 부정적인 철 첨가 효과를 제거할 목적으로 Mn이 알루미늄 합금에 첨가된다. Mn은 고용강화효과가 크고 내식성을 해치지 않는 화합물을 형성하게 된다. 그러나 과량의 망간은 알루미늄 합금의 기계적 강도를 낮출 수 있으므로 0.1~0.5중량% 범위내인 것이 좋다.

나아가 알루미늄-마그네슘 합금내 마그네슘 성분의 산화를 막기 위해서 Al-Mg 기초합금에 Be이 첨가되게 되며, 이때 그 첨가량은 0.003~0.02중량% 범위내이면 충분하다. 그 이유는 0.003중량% 미만에서는 강도 개선 효과가 미약하며, 0.02중량%를 초과하면 작업자에게 유해할 뿐 아니라 강도 개선효과 또한 현저하지 않기 때문이다.

한편, Co는 오스테나이트 형성 원소이며, 코발트에는 합금의 소성변형을 하기 전의 합금의 모상을 오스테나이트만으로 이루어지거나 또는 주로 오스테나이트로 이루어지며, 그리고 약간의 ε-마르텐사이트를 함유하는 모상으로 하는 작용이 있다. 나아가서, 망간등에는 Ms점을 저하시키는 작용이 있음에 대하여, 코발트에는 Ms점을 거의 저하시키지 않는다고 하는 작용이 있다. 따라서, 코발트는 Ms점을 희망하는 온도범위내로 조절하기 위하여 매우 유효한 원소이다. 그러나, 코발트의 함유량이 0.01중량% 미만으로 첨가되면 상술한 작용과 같은 희망하는 효과를 얻지 못하며, 0.2%를 초과하여도 상술한 작용에 각별한 향상을 얻을 수 없을 뿐 아니라 경제적인 문제가 있으므로, 0.01~0.2% 범위내로 첨가되는 것이 바람직하다.

나아가 Ti은 일반적으로 공지된 바와 같이, 입자미세화로 인한 기계적 성질 향상을 수행하게 되는 것으로, 0.01중량% 미만에서는 희망하는 효과를 얻지 못하며, 0.3중량%를 초과하면 취성을 유발하는 문제가 있으므로 0.01~0.3중량% 범위내에서 첨가되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 조성을 갖는 알루미늄-마그네슘 합금을 용융하여 주조한다. 이때 융제, 탈가스제 및 개량 처리제를 첨가하여 용융하는 것이 보다 바람직한데, 융제로는 용해 촉진을 위하여 첨가되는 플럭스로서, 예를 들어 코베랄(coveral) 시리즈를 사용할 수 있으며, 탈가스제는 가열중 용탕에서 발생하는 수소 기체를 제거하기 위하여 첨가되는 것으로 예를 들면, 디게샤(degaser) 제품을 사용할 수 있으며, 개량 처리제는 주조후 조직을 미세화시키기 위하여 뉴크리안트(nucleant) 제품등을 사용할 수 있다.

상기 주조시 가열온도는 일반적으로 사용하는 700～750℃범위내이며, 주조온도가 700℃미만에서는 주조하기가 곤란하며, 750℃를 초과하면 주조후 응고조직이 페라이트(ferrite)가 되어버려 인장강도 및 경도가 저하되기 때문에 결과적으로 휴대폰 및 전자제품의 내외장재용으로는 사용할 수 없다.

다이캐스팅 성형물을 열처리로 내에 장입한 후 용체화처리하게 되는데, 이때 그 처리 조건은 용도 및 두께에 따라 380～440℃에서 1～18시간동안 처리하는 것이 좋으며, 상기 온도범위에 못 미치거나 벗어나면 적절한 고용체 물질을 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 또한 얇고 소형 제품에는 2-3시간 정도의 열처리만으로도 만족할 만한 성과를 얻을 수 있으며, 두께가 두껍거나 혹은 노트북과 같이 대형 제품에는 최대 18시간 까지 열처리를 수행하는 것이 바람직하다. 한편, 장시간의 열처리로 인한 생산효율을 감안할 때 온도 약420∼430℃에서 약2시간 정도 용체화처리하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 바에 따르면, 현재까지 휴대폰 및 전자제품에 사용되는 AZ91D 합금에 비해 Mg 함량을 낮춤으로써 Mg이 갖는 산화성, 폭발가능성 등의 위험을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 나아가 사출능력이 높은 콜드 챔버 다이캐스터기를 사용할 수 있으므로 경제적인 방법으로 휴대폰 및 전자제품의 커버 혹은 브래킷등 내외장재용 신소재 합금을 제공할 수 있다. 또한 기존 사용하던 Al 혹은 Mg 합금 다이캐스팅보다는 인장강도나 경도가 높은 합금을 제공할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하고자 하는 것으로, 이에 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.

<실시예>

실시예 1-합금내 조성의 함량 결정

도가니에 하기표 4에 기재된 화학 조성의 장입물을 각각 장입하였다.

중량%
No.	Mg	Si	Fe	Mn	Co	Ti	Be	Al
1	18	0.25	0.3	-	-	-	0.007	잔부
2	15	0.25	0.3	-	-	-	0.007	잔부
3	13.5	0.25	0.3	0.3	-	0.05	0.007	잔부
4	13.5	0.25	0.3	0.3	0.1	0.1	0.007	잔부
5	13.5	0.25	0.3	0.3	0.1	0.1	0.007	잔부

참고로, 각각의 화학성분이 장입된 도가니에는 융제로서 코베랄 No. 11 제품을 장입물 전제 중량대비 0.1%, 탈가스제로서 디게사 No. 190 제품을 장입물 전체 중량 대비 0.1%, 그리고 개량 처리제로서 뉴크리안트 No. 186 제품을 장입물 전체 중량 대비 0.1%씩 첨가하였다.

그런다음 용탕을 안정화시키고, 720∼750℃의 용탕을 금형에 주입하여 커버와 브래킷 형태의 주조물을 각각 10개씩 만들었다.

상기 각 주조물을 대상으로 낙추시험을 실시한 결과, No. 1 시편들은 낙추시험에서 10개중 10개 모두 깨졌다. 이뿐만 아니라 750℃의 용탕온도에서 다량의 슬래그가 발생하여 바람직하지 않았다.

No. 2 시편들은 외관상으론 전혀 이상이 없었으나 낙추시험에서 10개중 10개 모두가 깨졌다. No. 3 시편들도 외관상 이상은 없었지만 낙추시험에서 10개중 7-8개가 깨졌다.

No. 4 시편들은 낙추시험에서 10개중 4-5개가 깨졌으나 성형상태가 양호하였으며 낙추시험시 튕겨나는 탄력을 확인할 수 있었다. 낙추시험결과 바람직한 조성은 No. 5인 것으로 확인되었다.

이와같이 하여 얻어진 No.5의 커버와 브래킷 형태의 주조물중 어느 일종에 대하여 인장강도, 연신율, 경도 및 충격 시험을 각각 실시하고 그 결과를 하기표 5에 정리하였다. 한편, AZ91D의 Mg 합금, 및 ALDC 12.2%의 Al 합금에 대한 측정값을 대조예로서 함께 기재하였다.

이때 인장강도와 연신율은 KS B 0802:2003 시험에 근거하여 실시하였으며, 경도는 KS B 0805: 2000 시험 그리고 충격시험은 KS B 0810:2003 시험에 근거하여 샤르피흡수에너지를 23℃에서 측정하였다.

물성 측정치
No.	인장강도(N/m²)	연신율(%)	경도(HBW)	충격시험(J)
5	187	2	66.8	0.7
6(AZ91D)	195	3	63	-
7(ALDC 12.2)	173	2	46	-

상기표 4 및 5에 기초하여 본 발명에 따른 알루미늄-마그네슘 합금의 화학조성 범위를 결정하기 위한 실험을 하기표 6에 근거하여 계속 수행하고, 콜드챔버 다이캐스트기를 사용하여 얻어진 다이캐스팅 성형물에 대한 물성 측정결과를 하기표 7에 나타내었다.

중량%
No.	Mg	Si	Fe	Mn	Co	Ti	Be	Al
8	11	0.009	0.60	0.09	0.009	0.009	0.002	잔부
9	11	0.01	0.30	0.10	0.01	0.01	0.003	잔부
10	14	0.50	0.40	0.50	0.20	0.30	0.02	잔부
11	15	0.60	0.70	0.60	0.30	0.35	0.03	잔부

물성 측정치
No.	인장강도(N/m²)	연신율(%)	경도(HBW)	충격시험(J)
8	203	2	63	0.7
9	228	2	69.1	1.0
10	238	2	71.3	1.3
11	187	1	66.8	0.3

상기표 7내 No. 8의 경우는 경도저하 단점이 있으므로 바람직하지 않으며, No.11의 경우는 취성이 생겨 전부 깨지는 단점이 있으므로 바람직하지 않았으며, No.9 및 No.10은 모두 적절하였다.

따라서, 본 발명에 따른 알루미늄-마그네슘 합금의 화학조성은 Mg 11～14%, Fe 0.5%이하, Si 0.01~0.5%, Mn 0.1~0.5%, Ti 0.01~0.3%, Co 0.01~0.2%, Be 0.003~0.02%, 잔부 Al 및 기타 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2-용체화처리에 따른 대비

상기 실시예 1내 No. 9를 열처리로 내에 장입한 후 각각 380와 430℃로 가열하고 그 온도를 2시간동안 유지하여 용체화 처리를 수행한 다음 상기 실시예 1에서와 동일한 인장강도, 연신율, 경도 및 충격시험을 측정하였다.

얻어진 결과를 하기표 8내에 실시예 1내 No.9의 결과와 함께 정리하였다.

물성 측정치
No.	인장강도(N/m²)	연신율(%)	경도(HBW)	충격시험(J)	비고
9	228	2	69.1	1.0	용체화처리없음
12	261	2	71.4	8.6	380℃에서 용체화처리함
13	272	3	82.6	16.1	430℃에서 용체화처리함

상기표에서 보듯이, 용체화 처리를 실시한 No.12, 13은 용체화처리를 거치지 않은 No.9와 비교해볼 때 연신률은 미소하게 변화하나 인장강도, 경도 및 충격성 면에 있어서 우수한 성질을 가짐을 알 수 있었다. 따라서, 용체화 열처리를 통하여 Mg합금보다 우수한 기계적 성질을 가진 제품을 얻을 수 있었다.

한편, 상기 실시예 No. 12 및 13에서 보듯이, 용체화 처리시 380 및 430℃ 모두 가능하였는 바, 따라서 용체화 처리온도는 ±10℃의 오차범위를 감안하여 볼 때, 대략 380∼440℃ 범위내이면 충분하였다.

본 발명에 따르면, Mg을 포함한 함유성분들의 함량을 적절히 조정하면서 용체화처리를 수행함으로써 Al합금의 다이캐스팅의 양산성을 확보하며 기계적인 특성, 특히 경도와 내충격성등이 우수한 휴대폰 및 전자제품 내외장재용 신소재 합금을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 일반 콜드-챔버방식을 이용한 다이캐스팅이 가능하므로 후처리공정이 단순하고 대량생산이 가능하며 가공성, 주조성 및 가격적인 면에서 순수 혹은 Mg 함량이 높은 합금보다 효율적이다.

Claims

알루미늄-마그네슘 합금에 있어서, 중량 %로 Mg 11～14%, Fe 0.5%이하, Si 0.01~0.5%, Mn 0.1~0.5%, Ti 0.01~0.3%, Co 0.01~0.2%, Be 0.003~0.02%, 잔부 Al 및 기타 불가피하게 함유되어지는 성분을 포함하여 이루어지고, 상기 알루미늄-마그네슘 합금의 인장 강도가 250N/mm² 이상이고, 경도가 60HBW 이상이며, 샤르피 흡수에너지가 1.0J 이상인 것을 특징으로 하는 휴대폰 및 전자제품 내외장용 알루미늄-마그네슘 합금.
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