KR100983823B1 - 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법 - Google Patents

마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100983823B1
KR100983823B1 KR1020080099605A KR20080099605A KR100983823B1 KR 100983823 B1 KR100983823 B1 KR 100983823B1 KR 1020080099605 A KR1020080099605 A KR 1020080099605A KR 20080099605 A KR20080099605 A KR 20080099605A KR 100983823 B1 KR100983823 B1 KR 100983823B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnesium alloy
grain
casting
refiner
molten metal
Prior art date
Application number
KR1020080099605A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100040477A (ko
Inventor
김영민
김하식
유봉선
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020080099605A priority Critical patent/KR100983823B1/ko
Publication of KR20100040477A publication Critical patent/KR20100040477A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100983823B1 publication Critical patent/KR100983823B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 마그네슘 합금 용탕에 결정립 미세화제로서 탄화하프늄(HfC), 탄화몰리브덴(Mo2C) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 미세화제를 첨가하여 다량의 미세한 입자를 형성시키고, 용탕의 응고 시 그 입자가 마그네슘 기지상의 핵생성 자리를 제공함으로써 마그네슘 합금의 결정립을 미세화시키는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법은 마그네슘 합금 주조재의 제조시 결정립 미세화 효과가 탁월하면서도 인체에 유해한 가스를 배출하지 않기 때문에 작업환경의 개선 및 친환경적인 작업환경을 유지할 수 있도록 하고, 주조공정 제어가 용의하여 생산비를 절감할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
마그네슘 합금, 결정립 미세화, 미세화제, 탄화하프늄, 탄화몰리브덴

Description

마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법{Grain refiner for casting process of magnesium alloys and method for grain refining of magnesium alloys using the same}
본 발명은 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가하는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마그네슘 합금 용탕에 결정립 미세화제로서 탄화하프늄(HfC), 탄화몰리브덴(Mo2C) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 미세화제를 첨가하여 다량의 미세한 입자를 형성시키고, 용탕의 응고 시 그 입자가 마그네슘 기지상의 핵생성 자리를 제공함으로써 마그네슘 합금의 결정립을 미세화시키는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법에 관한 것이다.
마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화는 일반적인 금속에서와 마찬가지로 기계적 성질 향상, 주조결함 감소, 편석 억제, 성형성 향상, 표면특성 개선 등의 다양한 장점을 나타내게 한다.
마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법으로는 용탕을 일정온도 이상 과열하여 주입온도까지 냉각하여 주입하는 과열처리법, 용탕 내에 염화철(Ⅲ)을 첨가하는 엘피날(Elfinal) 공정법, 탄소 함유 물질의 첨가법 등 다양한 공정 및 그에 적합한 미세화제가 개발되어 있다.
과열처리법의 경우, 용탕을 용융점보다 180∼300℃ 이상 과열시킨 후 주조 온도까지 급랭하여 주형에 주입하는 공정으로 과열 및 급랭 공정으로 인한 설비 및 생산비용 증가, 그리고 대형 주물 및 연속주조 공정에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
엘피날(Elfinal) 공정은 1942년 독일에서 개발되었으며 염화철(Ⅲ)(FeCl3)을 740∼780℃의 온도에서 용탕에 첨가함으로써 입자를 미세화시키는 방법으로서, 합금에 철(Fe)이 과첨가됨으로써 합금의 내부식성을 감소시키고 인체에 유해한 염소 가스가 발생하는 단점이 있다.
마그네슘 합금의 주조과정에서 결정립 미세화를 위한 가장 효과적인 방법은 지르코늄(Zr) 원소의 첨가법이다. 하지만 이 방법은 알루미늄을 함유하는 마그네슘 합금에서 알루미늄과 지르코늄 원소가 반응하여 화합물을 형성함으로써 지르코늄의 미세화 효과를 상쇄시키기 때문에 이러한 합금계에는 적용하지 못하는 한계를 가진 다. 반면, 대부분의 상용 마그네슘 합금은 알루미늄을 함유하고 있다.
탄소 함유 물질 첨가법의 경우, 용탕에 미세한 탄소 분말을 직접 투입하는 방법과 탄소를 함유하는 무기 화합물을 투입하는 방법으로 나눠진다. 탄소 첨가법은 과열처리법에 비하여 용탕을 높은 온도까지 승온할 필요가 없고 공정이 단순하여 경제적 측면에서 유리하기 때문에 마그네슘-알루미늄(Mg-Al)계 합금에서는 가장 중요한 미세화 방법으로 부각되었다.
그러나 상술한 탄소 첨가법 중 탄소 분말을 직접 투입하는 방법은 용탕 중에 탄소를 함유하는 미세 탄소 분말, 활성화 탄소(carbon black) 등을 직접 투입하는 방법으로서, 투입 중 탄소 분말이 대부분 용탕 위로 부상하여 미세화 효율이 떨어지는 단점으로 인하여 무기 화합물 형태로 용탕에 투입하는 방법이 더 광범위하게 사용되고 있다.
현재 가장 효과적인 것으로 알려져 있는 무기 화합물 형태의 미세화제로는 헥사클로르에탄(C2Cl6)이 있는데, 700∼760℃의 온도 범위에서 이를 용탕에 첨가한 후 일정 시간 유지하여 주조할 경우 약 100 ㎛ 이하의 미세한 결정립을 얻을 수 있다. 그러나 상기 헥사클로르에탄은 결정립 미세화 효과는 뛰어나지만 용탕에 첨가하는 경우 인체에 치명적이고, 금속성 재질들을 부식시키는 염소 가스를 다량 발생시키는 문제점을 가지기 때문에 실제 현장에서는 사용되기 어렵다.
이러한 문제를 해결하고자 새로운 미세화제의 개발을 위해 많은 연구가 진행 되어 왔으며, 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화와 관련된 기존의 주요 특허는 하기와 같다. 마그네슘 합금의 결정립 미세화를 위한 미세화제로서 대한민국특허 제836599호에서는 MgCO3 분말을 사용하였고, PCT/AU03/000053에서는 Mg-Zr 모합금을 사용하였고, 미국특허 제6616729호에서는 흑연과 MnO2를 복합하여 사용하였고, PCT/CA01/001763에서는 Ti-B 모합금을 사용하였고, PCT/CA03/000715에서는 Zr, SiC, TiC를 사용하였고, 미국특허 제6395224호에서는 B, Mn을 사용하였고, 일본공개특허 제2002-206153호에서는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)을 사용하였고, 일본공개특허 제2001-342528호에서는 Al4C3, TiC, AlN, TiB2를 사용하였고, 일본공개특허 제2003-025054호 Al 및 흑연 분말 성형체를 사용하였다.
상기에서 언급한 다수의 특허에도 불구하고, 마그네슘 합금, 특히 알루미늄을 함유하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 사용되는 결정립 미세화를 위한 첨가제는 아직까지 상용화되지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 탄소를 함유하는 무기화합물 중 탄화하프늄, 탄화몰리브덴 및 이들의 혼합물에서 선택된 미세화제를 마그네슘 용탕에 첨가하여 마그네슘 합금을 주조하는 경우, 마그네슘 합금의 결정립 미세화 효과가 탁월할 뿐만 아니라 인체에 유해한 가스를 배출하지 않기 때문에 작업환경의 개선 및 친환경적인 작업환경을 유지할 수 있고, 주조공정 제어가 용이하여 생산비를 절감할 수 있다는 것을 알아내어 본 발명을 개발하였다.
본 발명의 목적은 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는, 마그네슘 합금의 결정립 미세화 효과가 탁월할뿐만 아니라 친환경적이며 경제적인 마그네슘 합금의 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 탄소를 함유하는 무기화합물 중 탄화하프늄, 탄화몰리브덴 및 이들의 혼합물에서 선택된, 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 미세화제는 결정립 미세화 효과가 탁월하면서도 인체에 유해한 가스를 배출하지 않기 때문에 작업환경의 개선 및 친환경적인 작업환경을 유지할 수 있도록 하고, 주조공정 제어가 용이 하여 생산비를 절감할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 탄화하프늄, 탄화몰리브덴 및 이들의 혼합물에서 선택된 마그네슘 합금의 결정립 미세화제를 제공한다.
본 발명에서는 마그네슘 합금 주조과정에서 사용하기 위한 결정립 미세화제로서 탄화하프늄(HfC) 또는 탄화몰리브덴(Mo2C) 분말을 사용한다.
탄화하프늄(HfC) 및 탄화몰리브덴(Mo2C)은 표 1에 나타난 바와 같이 마그네슘 기지상과 조밀충진(close-packed) 방향으로의 원자간 불일치도 및 조밀충진 면간 불일치도가 각각 10% 이내로 작기 때문에 입자 그 자체가 효과적인 불균일 핵생성 장소로 작용할 수 있다. 이러한 탄화하프늄, 탄화몰리브덴 및 이들의 혼합물에서 선택된 미세화제를 마그네슘 합금의 주조에 적용할 경우 균일하고 미세한 결정립을 얻을 수 있는 장점이 있다.
상 결정구조 격자상수 조밀충진 방향 원자간 불일치도 조밀충진 면 간
불일치도
α-Mg 육방정계 (HCP) a=0.3209nm, c=0.5211nm
HfC 면심입방정계 (FCC) a=0.4641nm <>Mg·<011>HfC
: ∼2.5%		 {0002}Mg·{110}HfC
: ∼9%
Mo2C 육방정계 (HCP) a=0.3012nm, c=0.4735nm <>Mg·<>Mo2C: ∼6.1% {0002}Mg·{0002}Mo2C: ∼9%
본 발명에 따른 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제는 0.1～10 ㎛의 입도를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 결정립 미세화제의 입도가 0.1 ㎛ 미만인 경우에는 입자와 기지상 간의 젖음성(wettability)이 낮아 기지상의 핵생성이 어려워지는 문제점을 가지며, 결정립 미세화제의 입도가 10 ㎛를 초과하는 경우에는 첨가량 대비 핵생성 입자의 수가 적어 미세화 효과가 낮아지는 문제점을 가진다.
본 발명의 미세화제를 사용하여 마그네슘 합금을 주조하는 경우, 마그네슘 합금은 결정립을 미세화 처리하기 전의 결정립의 크기(450～500 ㎛)에 비하여 현저하게 미세화된 결정립의 크기를 갖는다.
또한, 본 발명은,
마그네슘 합금을 보호 가스를 도포한 후 600∼780℃의 용해 온도까지 가열하여 용융시켜 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 마그네슘 합금 용탕에 탄화하프늄, 탄화몰리브덴 및 이들의 혼합물에서 선택된 마그네슘 합금 주조재의 결정립 미세화제를 첨가하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 미세화제가 첨가된 마그네슘 합금 용탕을 상기 용해 온도로 유지하면서 주기적으로 교반하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 교반된 마그네슘 합금 용탕을 주조하여 결정립이 미세한 마그네슘 합금을 제조하는 단계(단계 4)
를 포함하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 적용되는 결정립 미세화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금의 주조과정에서 적용되는 결정립 미세화 방법은 하기에서 단계별로 구체적으로 설명한다.
상기 단계 1은 마그네슘 합금을 보호 가스를 도포한 후 600∼780℃의 용해 온도까지 가열하여 용융시켜 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 단계이다. 상기 단계 1에서 사용될 수 있는 마그네슘 합금은 AZ91, AZ31, AM60 등의 다양한 주조용 및 가공용 마그네슘 합금이 사용될 수 있고, 대부분의 마그네슘 합금에는 알루미늄이 포함되어 있다. 마그네슘 합금 용탕의 제조시 용해 온도는 600∼780 ℃의 용해 온도 범위가 바람직하나, 마그네슘 합금에 첨가되는 알루미늄의 함량에 따라 최적의 용해 온도는 변화될 수 있다. 마그네슘 합금 용탕의 제조시 용해 온도가 600 ℃ 미만인 경우에는 반응고 상태로서 액상 용융 상태를 유지하지 못하고, 마그네슘 합금 용탕의 제조시 용해 온도가 780 ℃를 초과하는 경우에는 비용이 많이 소요되며, 마그네슘 합금의 반응성이 증가하여 산화되거나 불순물이 포함될 수 있는 문제점을 가진다. 또한 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 경우 마그네슘 용탕과 대기 중 산소와의 반응을 차단하고 용탕 표면에 안정한 보호성 피막을 형성시키기 위하여 마그네슘 용탕 상부에 보호 가스를 도포한다. 상기 보호 가스로는 (SF6+CO2) 등을 사용하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 마그네슘 합금 용탕에 탄화하프늄, 탄화몰리브덴 및 이들의 혼합물에서 선택된 미세화제를 첨가하는 단계이다. 상기 미세화제를 용탕에 투입하는 방법은 알루미늄 호일로 싸서 포스포라이저(Phosphorizer)로 취입하는 방법, 마그네슘 혹은 알루미늄 캡슐에 넣어 취입하는 방법, 분말을 금형으로 성형하여 타브렛(tablet) 모양으로 주입하는 방법 등을 사용할 수 있다. 상기 단계 1에서 제조된 마그네슘 합금 용탕에 첨가되는 상기 미세화제의 입도는 0.1～10 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 마그네슘 합금 용탕에 첨가되는 미세화제의 함량은 용탕량 대비 0.1∼5.0 중량%인 것이 바람직하다. 상기 첨가되는 미세화제의 함량이 용탕량 대비 0.1 중량% 미만인 경우에는 제조되는 마그네슘 합금 주조재의 결정립의 미세화 효과가 나타나지 않으며, 상기 미세화제의 함량이 용탕량 대비 5.0 중량%를 초과하는 경우, 더 이상의 결정립 미세화 효과가 나타나지 않고 오히려 기계적 물성을 저하하는 결과를 초래할 수 있는 문제점을 가진다.
상기 단계 3은 상기 단계 2에서 미세화제가 첨가된 마그네슘 합금 용탕을 상기 용해 온도를 유지하면서 주기적으로 교반하는 단계이다. 상기 단계 3에서는 상기 단계 2에서 첨가된 미세화제가 뭉치지 않고 균일하게 분포하도록 주기적으로 교반시켜야 한다. 상기 미세화제가 첨가된 마그네슘 합금 용탕을 용해 온도에서 1분∼2 시간 동안 유지시키는 것이 바람직하다. 이는 최소 1분 이상 유지해야 용탕에 첨가한 분말 입자에 남아있을 불순물을 제거하여 용탕과 입자의 계면반응을 안정화시켜 미세화 효과를 극대화하기 위함이며, 또한 실제 연속주조 공정에 적용을 위해서 용탕을 최대 2시간 이상의 장시간의 유지시키는 경우에는 미세화 효과 및 생산성이 저하되기 때문이다. 이와 같은 마그네슘 합금 용탕의 최적의 유지시간은 사용되는 마그네슘 합금의 종류 및 첨가되는 미세화제에 따라 달리하여 미세화 효과를 극대화할 수 있다.
상기 단계 4는 상기 단계 3에서 교반된 마그네슘 합금 용탕을 주조하여 결정립이 미세한 마그네슘 합금을 주조하는 단계이다. 상기 마그네슘 합금을 주조하는 방법은 금형 및 사형에 의한 주조, 저압주조, 연속주조, 다이캐스팅 등의 다양한 주조방법을 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
<실시예 1> 탄화하프늄을 사용한 마그네슘 합금 결정립의 미세화
고순도 Mg-3중량%Al 이원계 합금을 전기저항로에서 저탄소강 도가니(mild steel)를 사용하여 740 ℃의 온도로 용해하였다. 보호 가스(SF6+CO2)를 용탕 상부에 도포하여 대기와의 접촉을 차단하였다. 평균입도 2 ㎛인 탄화하프늄(HfC) 분말을 용탕량 대비 0.23 중량% 함량으로 순 마그네슘 캡슐에 넣어서 740 ℃인 용탕에 취입하였다. 상기 용탕에 취입 후 30분 유지한 뒤 130×30×60 mm 크기의 예열된 금형에 주입하여 시편을 제조하였다.
응고된 시편을 절단한 후 380 ℃에서 24시간 동안 열처리 후 연마하고 부식액으로 부식시켜 시편 표면의 조직을 광학현미경으로 촬영하여 평균입도를 측정하였으며, 측정된 평균 입도는 도 1 및 표 2에 나타내었다.
<실시예 2 내지 3> 탄화하프늄을 사용한 마그네슘 합금 결정립의 미세화
제조된 용탕에 탄화하프늄을 표 2에 표시된 함량으로 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하였고, 시편 표면의 조직을 광학현미경으로 촬영하여 평균입도를 측정하였으며, 측정된 평균 입도는 도 1 및 표 2에 나타내었다.
Figure 112008070786583-pat00001
<실시예 4 내지 6> 탄화몰리브덴을 사용한 마그네슘 합금 결정립의 미세화
제조된 용탕에 탄화몰리브덴을 표 3에 표시된 함량으로 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하였고, 시편 표면의 조직을 광학현미경으로 촬영하여 평균입도를 측정하였으며, 측정된 평균 입도는 도 1 및 표 3에 나타내었다.
Figure 112008070786583-pat00002
도 1은 첨가량에 따른 Mg-3중량%Al 합금의 결정립도 변화를 나타낸다. 도 1에 나타난 바와 같이, 미세화제로서 탄화하프늄(HfC)을 용탕량 대비 0.70 중량% 함량으로 첨가하는 경우 최소값의 결정립도를 보인 후 첨가량이 증가함에 따라 오히려 결정립도가 조대화되는 현상을 보이고 있다. 미세화제로서 탄화몰리브덴(Mo2C)을 용탕량 대비 0.25 중량% 함량으로 첨가하는 경우 최소값의 결정립도를 나타낸 후 점차 조대화되는 경향을 나타내었다. 미세화제를 첨가하지 않고 740 ℃에서 주조한 Mg-3중량%Al 합금의 결정립도는 약 420 ㎛로 측정된 반면(도 2 참조), 미세화제를 첨가한 시편의 중심부 결정립도는 탄화하프늄을 용탕량 대비 0.70 중량% 첨가한 경우 최대 112 ㎛로 미세화되었고(도 3 참조), 탄화몰리브덴을 용탕량 대비 0.25 중량% 첨가한 경우 175 ㎛까지 미세화되었다(도 4 참조).
<실시예 7> 탄화하프늄을 사용한 마그네슘 합금 결정립의 미세화
고순도 Mg-3중량%Al 이원계 합금을 전기저항로에서 저탄소강 도가니(mild steel)를 사용하여 실시예 1 내지 6과 다르게 680 ℃의 온도로 용해하였다. 보호 가스(SF6+CO2)를 용탕 상부에 도포하여 대기와의 접촉을 차단하였다. 평균입도 2 ㎛인 탄화하프늄(HfC) 분말을 용탕량 대비 1.0 중량% 함량으로 순 마그네슘 캡슐에 넣어서 680 ℃인 용탕에 취입하였다. 상기 용탕에 취입 후 30분 유지한 뒤 130× 30× 60 mm 크기의 예열된 금형에 주입하여 시편을 제조하였다.
응고된 시편을 절단한 후 380 ℃에서 24시간 동안 열처리 후 연마하고 부식액으로 부식시켜 시편 표면의 조직을 광학현미경으로 촬영하여 평균입도를 측정하였으며, 측정된 평균 입도는 표 4에 나타내었고, 광학현미경으로 촬영한 미세조직 사진을 캡쳐하여 도 5에 나타내었다.
Figure 112008070786583-pat00003
상기 표 4와 도 5에 나타난 바와 같이, 미세화제를 첨가하지 않고 680 ℃에서 주조한 Mg-3중량%Al 합금의 결정립도는 약 280 ㎛로 측정된 반면, 미세화제를 첨가한 시편의 중심부 결정립도는 탄화하프늄을 용탕량 대비 1.0 중량% 첨가한 경우 85 ㎛로 미세화되었다.
도 1은 실시예 1 내지 6에서 결정립 미세화제로서 탄화하프늄(HfC) 혹은 탄화몰리브덴(Mo2C)를 첨가하여 740℃에서 30분간 유지하여 제조한 Mg-3중량%Al 마그네슘 합금 주조재에 관한 미세화제의 첨가량에 따른 결정립도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 1 내지 6에서 결정립 미세화제를 첨가하지 않은 Mg-3중량% 마그네슘 합금의 미세조직의 사진이다.
도 3은 실시예 2에서 결정립 미세화제로서 탄화하프늄을 740℃에서 용탕량 대비 0.7 중량%를 첨가하고 30분간 유지하여 제조한 Mg-3중량%Al 마그네슘 합금 주조재의 미세조직의 사진이다.
도 4는 실시예 4에서 결정립 미세화제로서 탄화몰리브덴을 740℃에서 용탕량 대비 0.25 중량%를 첨가하고 30분간 유지하여 제조한 Mg-3중량%Al 마그네슘 합금 주조재의 미세조직의 사진이다.
도 5는 결정립 미세화제로서 탄화하프늄을 680℃에서 용탕 대비 1.0 중량%를 첨가하고 30분간 유지하여 제조한 Mg-3중량%Al 마그네슘 합금 주조재의 미세조직의 사진이다.

Claims (12)

  1. 탄화하프늄(HfC), 탄화몰리브덴(Mo2C) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미세화제는 탄화하프늄(HfC)인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미세화제는 탄화몰리브덴(Mo2C)인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미세화제는 마그네슘 합금의 용탕에 대하여 용탕량 대비 0.1～5.0 중량% 함량으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제.
  5. 제1항에 있어서, 상기 미세화제는 0.1～10 ㎛의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마그네슘 합금은 알루미늄을 함유하는 마그네슘 합금인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제.
  7. 마그네슘 합금을 보호 가스를 도포한 후 600∼780℃의 용해 온도까지 가열하여 용융시켜 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 제조된 마그네슘 합금 용탕에 제1항의 미세화제를 첨가하는 단계(단계 2);
    상기 단계 2에서 미세화제가 첨가된 마그네슘 합금 용탕을 상기 용해 온도로 유지하면서 주기적으로 교반하는 단계(단계 3); 및
    상기 단계 3에서 교반된 마그네슘 합금 용탕을 주조하여 결정립이 미세한 마그네슘 합금 주조재를 형성하는 단계(단계 4)
    를 포함하는 제1항의 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단계 1에서 사용되는 마그네슘 합금은 알루미늄을 함유하는 마그네슘 합금인 것을 특징으로 하는 제1항의 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 단계 2에서의 미세화제는 마그네슘 합금 용탕량 대비 0.1～5.0 중량% 함량으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 제1항의 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 단계 2에서 미세화제는 알루미늄 호일로 싸서 포스포라이저로 취입하는 방법, 마그네슘 혹은 알루미늄 캡슐에 넣어 취입하는 방법, 및 분말을 금형으로 성형하여 타브렛 모양으로 주입하는 방법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법을 사용하여 마그네슘 합금 용탕에 첨가되는 것을 특징으로 하는 제1항의 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 단계 3에서 마그네슘 합금 용탕은 용해 온도에서 1분～2시간 동안 유지되면서 주기적으로 교반되는 것을 특징으로 하는 제1항의 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 단계 4에서 마그네슘 합금을 주조하여 주조재를 형성하는 단계는 금형 및 사형에 의한 주조, 저압주조, 연속주조 또는 다이캐스팅으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 제1항의 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법.
KR1020080099605A 2008-10-10 2008-10-10 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법 KR100983823B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080099605A KR100983823B1 (ko) 2008-10-10 2008-10-10 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080099605A KR100983823B1 (ko) 2008-10-10 2008-10-10 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100040477A KR20100040477A (ko) 2010-04-20
KR100983823B1 true KR100983823B1 (ko) 2010-09-27

Family

ID=42216560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080099605A KR100983823B1 (ko) 2008-10-10 2008-10-10 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100983823B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101214939B1 (ko) 2012-03-26 2012-12-24 한국기계연구원 마그네슘 합금의 결정립 미세화제 및 미세화 방법, 이를 이용한 마그네슘 합금의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342528A (ja) 2000-06-01 2001-12-14 Toyota Motor Corp マグネシウム合金の細粒化剤およびその製造方法およびそれを用いた微細化方法
JP2003193153A (ja) 2001-12-26 2003-07-09 Mie Prefecture マグネシウム合金用結晶微細化材、鋳造用マグネシウム合金材、鋳造体およびその製造方法
JP2004156067A (ja) 2002-11-01 2004-06-03 Mitsubishi Pencil Co Ltd マグネシウム合金鋳造品の結晶粒微細化方法
KR100836599B1 (ko) 2007-01-09 2008-06-10 한국기계연구원 마그네슘 합금 주조재의 결정립 미세화제 및 그 미세화방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342528A (ja) 2000-06-01 2001-12-14 Toyota Motor Corp マグネシウム合金の細粒化剤およびその製造方法およびそれを用いた微細化方法
JP2003193153A (ja) 2001-12-26 2003-07-09 Mie Prefecture マグネシウム合金用結晶微細化材、鋳造用マグネシウム合金材、鋳造体およびその製造方法
JP2004156067A (ja) 2002-11-01 2004-06-03 Mitsubishi Pencil Co Ltd マグネシウム合金鋳造品の結晶粒微細化方法
KR100836599B1 (ko) 2007-01-09 2008-06-10 한국기계연구원 마그네슘 합금 주조재의 결정립 미세화제 및 그 미세화방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101214939B1 (ko) 2012-03-26 2012-12-24 한국기계연구원 마그네슘 합금의 결정립 미세화제 및 미세화 방법, 이를 이용한 마그네슘 합금의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금
WO2013147406A1 (ko) * 2012-03-26 2013-10-03 한국기계연구원 마그네슘 합금의 결정립 미세화제 및 미세화 방법, 이를 이용한 마그네슘 합 금의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100040477A (ko) 2010-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101214939B1 (ko) 마그네슘 합금의 결정립 미세화제 및 미세화 방법, 이를 이용한 마그네슘 합금의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금
JP4500916B2 (ja) マグネシウム合金及びその製造方法
EP2481822B1 (en) Magnesium-aluminum based alloy with grain refiner
KR101264219B1 (ko) 마그네슘계 합금 및 그 제조방법
KR100836599B1 (ko) 마그네슘 합금 주조재의 결정립 미세화제 및 그 미세화방법
CN112281014A (zh) 一种稀土合金化的镁锂合金或铝锂合金的制备方法
KR101273579B1 (ko) 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법
JP2012126982A (ja) 耐熱マグネシウム合金の製造方法、耐熱マグネシウム合金鋳物およびその製造方法
CN102534311A (zh) 一种Mg-Al系镁合金用铝钙碳晶粒细化剂及其制备方法和应用
KR100983823B1 (ko) 마그네슘 합금의 주조과정에서 첨가되는 결정립 미세화제 및 이를 이용한 마그네슘 합금의 결정립 미세화 방법
EP1281780B1 (en) Method of grain refining cast magnesium alloy
CN112143951A (zh) 一种高塑性阻燃压铸镁合金及制备方法
AU2003201396B2 (en) Magnesium-zirconium alloying
WO2003033750A1 (en) Grain refining agent for cast aluminum products
CN114427048A (zh) 一种含高熵硼化物的铝基晶粒细化剂及其制备方法
KR101428593B1 (ko) 알루미늄을 포함하는 마그네슘 합금용 결정립 미세화제, 마그네슘 합금의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금
CN112239818A (zh) 一种含AlmREn相的Mg-Al基镁合金或铝合金的制备方法
AU2003201396A1 (en) Magnesium-zirconium alloying
KR101529128B1 (ko) 결정립 미세화제를 이용한 마그네슘 합금의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금
JP3777878B2 (ja) 金属基複合材料の製造方法
JP4127825B2 (ja) マグネシウム合金鋳造品の結晶粒微細化方法
US10266916B2 (en) Crystal grain refiner for magnesium alloy, containing aluminum, a method for preparing magnesium alloy, and magnesium alloy manufactured by same method
KR101428592B1 (ko) 마그네슘 합금용 결정립 미세화제, 마그네슘 합금의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금
EP2374906A1 (en) Magnesium alloy for room temperature and manufacturing method thereof
CN116716509A (zh) 一种压铸产品用改良az91d镁合金材料的制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130730

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150604

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160613

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 8