KR100754039B1 - 다이캐스팅합금 - Google Patents

Abstract

알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금이 9.5-11.5 w. ％ 실리콘, 0.1-0.5 w. ％ 마그네슘, 0.5-0.8 w. ％ 망간, 최대 0.15 w. ％ 철, 최대 0.03 w. ％ 구리, 최대 0.10 w. ％ 아연, 최대 0.15 w. ％ 티타늄, 잔류 알루미늄 및 영속적 미립화를 위한 30-300 ppm 스트론튬을 함유한다.

이 합금은 자동차 휠과 같은 안전부품의 다이캐스팅에 특히 적합하다.

Description

다이캐스팅 합금

본 발명은 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금에 관한 것이다.

다이캐스팅 공정으로 부품을 생산하기 위해 알루미늄-실리콘계 합금을 사용하는 것은 널리 공지되어 있다. 오늘날, 특히 안전부품은 공지의 다이캐스팅 합금이 모든 면에서 만족시킬수는 없는 여러 필요조건을 만족시킬 것이 요구되고 있다.

이러한 상황을 고려하면, 본 발명자들의 과제는 차량의 휠과 같은 안전부품에 요구되는 필요조건, 예를 들면 주조상태 및 열처리후의 상태에서의 기계적 물성과 관련하여, 용접하기에 용이하고 높은 내식성을 갖도록 하는 알루미늄 다이캐스팅 합금을 생산하는 것이다. 또한 이 합금은 주조가 용이해야 한다.

본 발명에 따르면 상기 과제는 다음과 같은 조성을 포함하는 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금에 의해 해결된다. 조성은 다음과 같다.

9.5-11.5 w. ％ 실리콘,

0.1-0.5 w. ％ 마그네슘,

0.5-0.8 w. ％ 망간,

최대 0.15 w. ％ 철,

최대 0.03 w. ％ 구리,

최대 0.10 w. ％ 아연,

최대 0.15 w. ％ 티타늄,

영속적 미립화(permanent refinement)를 위한 30-300 ppm 의 스트론튬, 및 나머지의 알루미늄.

본 발명에 따른 다이캐스팅 합금은 이와 같이 매우 적은 철 함유량을 갖고 또한 상기 AlSi 공정(eutectic)의 스트론튬 미세화가 이루어진 AlSi9Mg 형태에 상당한다. 이 합금은 주조상태 및 열처리후의 상태에서 연신율이 크기 때문에, 특히 안전부품의 생산에 적합하다.

주조상태에서 본 발명에 따른 합금은 매우 양호한 기계적 성질을 갖지만, 이 합금으로 만든 주조품은 모든 종류의 열처리를 받을 수 있다.

열처리에 의해 달성되는 본 발명 합금의 기계적 성질, 즉 내력, 인장강도, 연신율 및 경도 등은 마그네슘함량에 따라 크게 좌우된다. 따라서, 생산시에 마그네슘 함량의 허용도(tolerances)를 매우 낮게 설정한다. 마그네슘함량은 주조조건에 따라 조정된다.

성형특성(forming properties)을 향상시키기 위해 합금은 망간을 함유하고 있다. 비교적 높은 비율의 공정 실리콘(eutetic silicon)은 스트론튬에 의해 미세화 된다. 불순물 함유량이 보다 많은 입상(granular) 다이캐스팅 합금과 비교할 때, 본 발명에 따른 합금은 내구한계와 관련하여 잇점을 갖는다. 매우 낮은 수준의 혼합결정들(mixed crystals) 및 상기 미세화된 공정 실리콘으로 인하여 파괴강도가 높다.

본 발명에 따른 합금은 수평압출주조로 생산되는 것이 바람직하다. 이에 의해 고비용의 용해정련(melt cleaning)을 행하지 않고도 산화물 불순물의 함량이 적은 다이캐스팅 합금을 용융시키는 것이 가능해진다. 이것은 주조상태에서 고연신율을 확보하는 데 중요한 요구조건이다.

용해시, 상기 다이캐스팅 용융함금에 대해서는 어떠한 오염도 회피해야만 하는데, 특히 구리 또는 철에 의한 오염은 회피해야 한다. 본 발명에 따라 영속적으로 미립화된 AlSiMg 합금은 임펠러에 의한 불활성가스를 이용한 순환가스처리에 의해 청정화되는 것이 바람직하다.

스트론튬함량은 50-150 ppm 사이가 바람직하며, 일반적으로 50 ppm 미만으로 떨어져서는 안되며 그렇지 않을 경우 주조시의 거동이 악화될 수 있다. 그러나, 스트론튬의 함량이 30 ppm 만큼 낮아도 주조시의 거동은 수용될 수 있으며 300 ppm 이상이면 실리콘 공정의 미세화가 더 이상 향상되지 않으므로, 본 발명의 스트론튬 함량을 30-300 ppm 사이로 할 수 있다.

본 발명에 따른 합금은 또한 0.05-0.3 w. ％, 특히 0.15-0.20 w. ％ 의 지르코늄을 포함할 수 있다.

바람직하게도, 결정립의 미세화는 본 발명에 따른 위 합금을 이용해서 달성된다. 결정립의 미세화를 위해, 인화갈륨 및/또는 인화인듐을 합금에 1-250 ppm, 바람직하게는 1-30 ppm 의 인에 상당하는 양으로 첨가할 수 있다. 또한, 결정립미세화를 위해 합금은 티타늄과 붕소를 함유할 수 있으며, 이때 티타늄 및 붕소는 1-2 w. ％ 티타늄과 1-2 w. ％ 붕소 및 나머지는 알루미늄으로 이루어진 예비합금(pre-alloy)으로 첨가된다. 이때 예비합금은 1.3-1.8 w. ％ 티타늄과 1.3-1.8 w. ％ 붕소를 함유하는 것이 바람직하며, 약 0.8-1.2 의 티타늄/붕소 질량비를 갖는다. 본 발명에 따른 합금내에서 예비합금의 양은 0.05-0.5 w. ％ 로 정해지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다이캐스팅 합금은 안전부품, 예컨대 특히 자동차 휠과 같은 차량의 휠에 대한 다이캐스팅에 매우 적합하다.

본 발명에 따른 합금의 기계적 성질은 하기 표와 같다. 수치값들은 2-4 ㎜ 벽 두께의 판으로 만든 시편으로부터 얻어졌다. 주어진 범위는 마그네슘함량과 벽 두께에 따라 제한을 받는 합금의 성능(capacity)을 나타낸다.

본 발명의 합금은, 다이캐스트 주조시에는 우수한 주조성과 내금형고착성, 즉 이형성을 가지며, 얻어진 다이캐스트 제품은 주조상태에서 높은 기계적 강도, 즉 인장강도, 내력 및 경도와 높은 연신율을 가지고 있고, 또한 이 다이캐스트 제품의 열처리에 의한 성능 조정이 가능하며, 주조상태의 제품과 비교하여 금형으로부터 제거한 후 담금질하여 인공시효를 수행한 것은 그 강도가 향상되고, 용체화하여 담금질한 후 인공시효를 수행한 것은 더욱 강도가 향상됨과 동시에 약간의 연신율 향상을 나타내며, 용체화하여 담금질한 후 자연시효경화 시킨 것은 현저한 연신율 향상을 나타내고, 특히 용체화하여 담금질한 후 과시효처리한 것은 내력을 손상시키지 않으면서도 현저한 연신율 향상을 나타낸 것으로, 인성이 요구되는 자동차휠 등 안전구성요소부품의 용도에 적합한 것을 얻을 수 있다. 또한, 상기 합금은 매우 양호한 주조성, 매우 양호한 내식성 및 뛰어난 용접성이 특징이다.

Claims (7)

1. 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금에 있어서, 이 합금이,

   9.5-11.5 w. ％ 실리콘,

   0.1-0.5 w. ％ 마그네슘,

   0.5-0.8 w. ％ 망간,

   최대 0.15 w. ％ 철,

   최대 0.03 w. ％ 구리,

   최대 0.10 w. ％ 아연,

   최대 0.15 w. ％ 티타늄, 및

   영속적 미립화(permanent refinement)를 위한 30-300 ppm 의 스트론튬을 포함하고 있고, 나머지는 알루미늄으로 이루어진 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.
2. 제 1 항에 있어서, 스트론튬함량이 50-150 ppm 사이인 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 0.05-0.3 w. ％ 지르코늄을 또한 포함하고 있는 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 결정립 미세화를 위해 1-250 ppm 의 인에 상당하는 양으로 인화갈륨과 인화인듐, 또는 인화갈륨이나 인화인듐을 포함하고 있는 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 합금이 결정립 미세화를 위해 티타늄과 붕소를 포함하되, 1-2 w. ％ 티타늄과 1-2 w. ％ 붕소 및 나머지는 알루미늄으로 이루어진 예비합금(pre-alloy)으로 티타늄과 붕소가 첨가된 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.
6. 제 5 항에 있어서, 예비합금은 1.3-1.8 w. ％ 티타늄과 1.3-1.8 w. ％ 붕소를 함유하며, 티타늄/붕소질량에는 0.8-1.2 사이인 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.
7. 제 5 항에 또는 6 항에 있어서, 상기 합금이 0.05-0.5 w. ％ 의 예비합금을 포함하고 있는 알루미늄-실리콘계 다이캐스팅 합금.