KR101147648B1 - Magnesium alloy and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘계 합금에 관한 것으로, 마그네슘 합금을 구성하는 다수의 마그네슘 결정립, 및 상기 다수의 마그네슘 결정입계에 90% 이상이 형성되고, 결정입내에는 10% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하고, 상기 금속간화합물은 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 마그네슘 합금의 용탕에 첨가되어 적어도 일부가 용탕과 표면 반응하여 발생되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a magnesium-based alloy, a plurality of magnesium crystal grains constituting the magnesium alloy, and the intermetallic compound is formed 90% or more in the plurality of magnesium grain boundaries, less than 10% formed in the crystal grains It includes, The intermetallic compound is characterized in that at least any one selected from alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds are added to the molten metal of the magnesium alloy is generated by surface reaction with the molten metal.

Description

마그네슘계 합금{MAGNESIUM ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Magnesium alloy {MAGNESIUM ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 마그네슘계 합금에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnesium-based alloy.

고온으로 녹인 마그네슘 합금 용액 즉, 용탕은 쉽게 발화하는 현상이 있다.Magnesium alloy solution melted at high temperature, that is, molten metal is easily ignited.

따라서 이러한 마그네슘 합금 용탕의 발화를 방지하기 위해 다양한 종류의 보호 가스가 사용되고 있다. 대표적인 보호 가스로는 SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec™612, 비활성기체 및 이들의 혼합가스 등이 있다.Therefore, various kinds of protective gases are used to prevent ignition of such magnesium alloy molten metal. Representative protective gases include SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec ™ 612, inert gases, and mixtures thereof.

그러나 마그네슘 합금 용탕의 발화 억제를 위한 보호 가스는 대부분 인체에 유해하고, 철제 장비를 부식시킬 뿐만 아니라, 특히 온실 가스로 분류되어 그 사용이 엄격히 제한되고 있다. 일례로, 상기 SF6 가스는 CO2 가스의 23,900배에 달하는 지구 온난화 효과를 가짐으로써, 선진국에서는 SF6 가스를 쓰지 못하는 규제가 시작되었으며 가스를 대체하는 등의 많은 연구가 진행되고 있다.However, most of the protective gases for suppressing the ignition of magnesium alloy molten metal are harmful to the human body and not only corrode iron equipment, but also are classified as greenhouse gases, and their use is strictly limited. For example, the SF6 gas has a global warming effect of 23,900 times that of CO2 gas, and thus, many studies have been under way to prevent the use of SF6 gas in developed countries.

한편, 마그네슘 합금에 칼슘(Ca)을 첨가하게 되면 고온에서의 발화 및 산화 현상이 억제되는 것으로 알려져 있다. 그런데 이와 같이 칼슘이 첨가된 마그네슘 합금은 유동성, 열간균열 및 금형소착 등이 발생하는 단점이 있다. 또한, 상기 칼슘은 kg당 대략 200$에 육박하기 때문에, 마그네슘 합금의 제조 원가를 상승시킨다.
On the other hand, when calcium (Ca) is added to the magnesium alloy, it is known that ignition and oxidation at high temperatures are suppressed. However, the magnesium alloy added with calcium as described above has disadvantages such as fluidity, hot cracking and mold sintering. In addition, since the calcium is approximately $ 200 per kg, the manufacturing cost of magnesium alloy is increased.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 보호 가스를 줄이거나 제거할 수 있는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, to provide a magnesium-based alloy that can reduce or eliminate the protective gas.

본 발명의 다른 목적은 용해로 내, 용탕 이송 중 또는 용탕 주입시 용탕의 청정도를 향상시키는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a magnesium-based alloy for improving the cleanliness of the molten metal in the melting furnace, during the transfer of the molten metal or during the pouring of the molten metal.

본 발명의 또 다른 목적은 유동성, 열간균열 및 금형소착 등의 문제점을 일으키지 않아 캐스팅, 포밍, 웰딩 및 PM 처리 능력을 향상시킬 수 있는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a magnesium-based alloy that can improve casting, forming, welding, and PM treatment ability without causing problems such as fluidity, hot cracking, and mold sintering.

본 발명의 또 다른 목적은 보호 가스를 줄이거나 제거하는 동시에, 저가의 첨가제(알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속산화물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나)를 사용하여 제조비용을 절감할 수 있는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to reduce or eliminate the protective gas and at the same time reduce the manufacturing cost by using an inexpensive additive (at least one selected from alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal oxides, alkaline earth metal compounds). It is to provide a magnesium-based alloy.

본 발명의 또 다른 목적은 결정 정제(grain refinement) 및 내부 건전성(internal soundness)에 의한 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a magnesium-based alloy capable of improving mechanical properties due to grain refinement and internal soundness.

본 발명의 또 다른 목적은 웰딩 및 조인트 성능을 향상시킬 수 있는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a magnesium-based alloy that can improve the welding and joint performance.

본 발명의 또 다른 목적은 산화 및 발화 저항성을 증가시켜 각종 애플리케이션에 안전한 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a magnesium-based alloy that is safe for various applications by increasing oxidation and fire resistance.

본 발명의 또 다른 목적은 플럭스 타입 및 온도 제어에 따른 재생 능력을 향상시킬 수 있는 마그네슘계 합금을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a magnesium-based alloy that can improve the regeneration ability according to the flux type and temperature control.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 합금은, 마그네슘 합금을 구성하는 다수의 마그네슘 결정립; 및 상기 다수의 마그네슘 결정입계에 90% 이상이 형성되고, 결정입내에는 10% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하고, 상기 금속간화합물은 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속산화물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 마그네슘 합금의 용탕에 첨가되어 상기 용탕과 표면반응을 일으킴으로써, 상기 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속산화물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 용탕 속에서 해리되어 마그네슘 합금의 모상에 고용되기 보다는 우선적으로 상기 금속간화합물이 상형성되는 것을 특징으로 한다.Magnesium-based alloy of the present invention for achieving the above object, a plurality of magnesium crystal grains constituting the magnesium alloy; And at least 90% of the magnesium grain boundaries are formed, and less than 10% of the intermetallic compounds are present in the grains, wherein the intermetallic compounds are alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal oxides. , At least one selected from alkaline earth metal compounds is added to the molten metal of the magnesium alloy to cause a surface reaction with the molten metal, and at least one selected from the alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal oxides and alkaline earth metal compounds It is characterized in that the intermetallic compound is preferentially formed rather than dissociated in the molten metal and dissolved in the mother phase of the magnesium alloy.

구체적으로, 상기 금속간화합물은, 상기 합금의 마그네슘과 알칼리금속의 화합물, 상기 합금의 마그네슘과 알칼리토금속의 화합물, 상기 합금의 합금성분과 알칼리금속의 화합물, 및 상기 합금의 합금성분과 알칼리토금속의 화합물 중에서 적어도 하나의 형태로 존재한 것을 특징으로 한다.Specifically, the intermetallic compound may include a compound of magnesium and alkali metal of the alloy, a compound of magnesium and alkaline earth metal of the alloy, an alloy component of the alloy and an alkali metal compound, and an alloy component of the alloy and alkaline earth metal. It is characterized by the presence of at least one form of the compound.

상기 마그네슘 결정립은, 순수 마그네슘 결정립 또는 마그네슘 합금 결정립인 것을 특징으로 한다.The magnesium crystal grains are characterized in that the pure magnesium crystal grains or magnesium alloy crystal grains.

상기 금속간화합물은 0.0001 내지 30wt%가 형성된 것을 특징으로 한다.The intermetallic compound is characterized in that 0.0001 to 30wt% is formed.

상기 마그네슘 합금은, 발화 온도가 500 내지 1500℃인 것을 특징으로 한다.The magnesium alloy is characterized in that the ignition temperature is 500 to 1500 ° C.

상기 다수의 마그네슘 결정입계에 95% 이상이 형성되고, 결정입내에는 5% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.More than 95% is formed in the plurality of magnesium grain boundaries, and less than 5% is formed in the grains, characterized in that it comprises an intermetallic compound present.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 합금은, 마그네슘 합금을 구성하는 다수의 마그네슘 결정립; 및 상기 다수의 마그네슘 결정입계에 90% 이상이 형성되고, 결정입내에는 10% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하고, 상기 금속간화합물은 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 마그네슘 합금의 용탕에 첨가되어 상기 용탕과 표면반응을 일으킴으로써, 적어도 일부가 반응하여 발생되는 것을 특징으로 한다.
Magnesium-based alloy of the present invention for achieving the above object, a plurality of magnesium crystal grains constituting the magnesium alloy; And at least 90% of the magnesium grain boundaries are formed, and less than 10% of the intermetallic compounds are present in the grains. The intermetallic compounds may be alkali metal oxides, alkali metal compounds, or alkaline earth metal compounds. At least one selected from among the above is added to the molten metal of the magnesium alloy to cause a surface reaction with the molten metal, characterized in that at least a portion is generated by reaction.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 발화 온도를 높이고, 산화 현상을 억제하는 첨가제를 첨가함으로써 온실 가스로 분류되는 보호 가스의 사용량을 줄이거나 제거할 수 있다.As described above, the present invention can reduce or eliminate the amount of the protective gas classified as a greenhouse gas by increasing the ignition temperature during the manufacturing process of the magnesium alloy and adding an additive which suppresses the oxidation phenomenon.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 첨가되는 첨가제의 영향으로 용해로 내, 용탕의 이송 또는 용탕의 주입시 용탕이 청정도가 향상될 수 있다.In addition, the present invention may improve the cleanliness of the molten metal in the melting furnace, the transfer of the molten metal or the injection of the molten metal under the influence of the additive added during the manufacturing process of the magnesium alloy.

또한, 본 발명은 유동성, 열간균열 및 금형소착 등의 문제점을 일으키지 않아 캐스팅, 포밍, 웰딩 및 PM 처리 능력도 향상시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명은 상기와 같은 이유로 웰딩 및 조인트 성능도 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention does not cause problems such as fluidity, hot cracking and mold sintering, it is also possible to improve the casting, forming, welding and PM processing ability. Moreover, the present invention can also improve the welding and joint performance for the same reason as above.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 첨가되는 첨가제(알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속산화물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나)를 저가로 구입하여 사용할 수 있음으로써, 보호 가스의 사용 저감 및 제거에 의한 원가 절감뿐만 아니라 첨가제에 의한 원가도 절감된다.In addition, the present invention can be used at a low cost by purchasing an additive (at least one selected from alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal oxides, alkaline earth metal compounds) added during the manufacturing process of magnesium alloy, the use of the protective gas In addition to the cost savings from reduction and elimination, the cost of additives is also reduced.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 첨가되는 첨가제에 의해 결정 정제 및 내부 건전성이 우수해짐으로써, 기계적 특성이 향상된다.In addition, the present invention is excellent in crystal refining and internal integrity by the additives added during the manufacturing process of magnesium alloy, thereby improving mechanical properties.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 첨가되는 첨가제에 의해 산화 및 발화 온도가 증가함으로써, 각종 애플리케이션에서 안전성이 향상된다.In addition, the present invention increases the oxidation and ignition temperatures by the additives added during the manufacturing process of magnesium alloy, thereby improving safety in various applications.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 첨가되는 첨가제가 결정립 내부가 아닌 결정립계에 금속간화합물 형태로 존재함으로써, 마그네슘 합금의 재생 시 공급되는 플럭스 및 온도 효과에 따라 첨가제가 반응하지 않음으로써, 우수한 재생 능력을 갖는다. 즉, 마그네슘 합금의 재생 공정중 별도의 첨가제 첨가 공정을 수행할 필요가 없다.
In addition, the present invention is because the additive added during the manufacturing process of the magnesium alloy is present in the form of intermetallic compound at the grain boundary, not inside the grain, the additive does not react according to the flux and temperature effects supplied during the regeneration of the magnesium alloy, Have the ability to play. That is, it is not necessary to perform a separate additive addition process during the regeneration process of the magnesium alloy.

도 1은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물(CaO)를 마그네슘 용탕에 첨가한 후, 첨가제의 해리 순서도이다.
도 3은 본 발명에서 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물(CaO)이 마그네슘 용탕 상부층의 교반을 통해 해리되는 예시도이다.
도 4(a) 내지 도 4(f)는 본 발명에서 제조된 마그네슘계 합금의 EPMA 실험 결과 사진이다.
도 5(a) 내지 도 5(e)는 본 발명에서 제조된 다른 마그네슘계 합금의 EPMA 실험 결과의 사진이다.
도 6(a) 내지 도 6(e)는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 TEM 실험 결과를 도시한 사진이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 TGA 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 AES 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온 및 고온에서의 경도를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 대기 및 질소 분위기에서의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 대기 및 질소 분위기에서의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 빌렛 표면 사진이다.
도 17은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 18은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도를 도시한 그래프이다.
도 19는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 조직 사진이다.
도 20은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 데이터이다.
도 21은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 22는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 조직 사진이다.
도 23은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 데이터이다.
도 24는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 25는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 26은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의한 제조된 마그네슘 합금의 경도 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 27 및 도 28은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 29 및 도 30은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 31 및 도 32는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 33 내지 도 35는 보호 가스가 없는 경우, 보호 가스가 있는 경우 및 본 발명의 방법에 따라 각각 제조한 마그네슘 합금의 표면을 도시한 사진이다.
도 36은 본 발명에서 CaO 첨가량이 AZ91D 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 건조 공기(dry air) 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다.
도 37은 본 발명에서 SrO 첨가량이 AZ31 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 건조 공기(dry air) 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다.
도 38은 본 발명에서 CaO 첨가된 마그네슘 합금의 발화 특성을 기존의 상용의 고온용 마그네슘 합금과 비교하기 위해서 같은 조건에서 토치를 이용하여 가열하여 발화까지의 시간을 측정한 결과이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating dissociation of an additive after adding alkaline earth metal oxide (CaO), which is one of the additives, to the molten magnesium.
3 is an exemplary diagram in which alkaline earth metal oxide (CaO), which is one of the additives in the present invention, is dissociated through stirring of the magnesium molten metal upper layer.
4 (a) to 4 (f) is a photograph of the EPMA experiment results of the magnesium-based alloy prepared in the present invention.
5 (a) to 5 (e) are photographs of the EPMA test results of the other magnesium-based alloy prepared in the present invention.
6 (a) to 6 (e) are photographs showing the TEM test results of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.
7 and 8 are graphs showing the results of the protective gas reduction experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
9 is a graph showing the results of TGA experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
10 and 11 are graphs showing the results of the AES experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
12 is a graph showing the hardness at room temperature and high temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
13 is a graph showing the ignition temperature in the atmosphere and nitrogen atmosphere of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
14 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
15 is a graph showing the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention in the atmosphere and nitrogen atmosphere.
16 is a billet surface photograph of a magnesium alloy prepared by a method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention.
17 is a graph showing the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
18 is a graph showing the hardness of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
19 is a structure photograph of a magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
20 is hardness data of a magnesium alloy manufactured by the method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention.
21 is a graph of the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
22 is a structure photograph of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
23 is hardness data of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
24 is a graph of the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
25 is a graph of the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
26 is a graph showing the hardness test results of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
27 and 28 are graphs showing the results of ignition experiments of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
29 and 30 are graphs showing the results of the protective gas reduction experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
31 and 32 are graphs showing the results of ignition experiments of magnesium alloys produced by the method for producing magnesium-based alloys according to the present invention.
33 to 35 are photographs showing the surface of the magnesium alloy prepared in the absence of the protective gas, the protective gas and according to the method of the present invention.
FIG. 36 shows the results of a DTA test in a dry air atmosphere to determine the effect of CaO addition on the ignition characteristics of the AZ91D magnesium alloy.
FIG. 37 shows the results of a DTA test in a dry air atmosphere to determine the effect of SrO addition on the ignition characteristics of the AZ31 magnesium alloy.
38 is a result of measuring the time to ignition by heating using a torch under the same conditions in order to compare the ignition characteristics of the CaO-added magnesium alloy in the present invention with conventional commercial high-temperature magnesium alloy.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법은 마그네슘 용탕 형성 단계(S1)와, 첨가제 첨가 단계(S2)와, 교반 단계(S3)와, 첨가제의 소진 단계(S4)와, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 소진 단계(S5), 주조단계(S6), 그리고 응고 단계(S6)를 포함한다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a magnesium alloy according to the present invention. As shown in the drawing, the method for producing a magnesium alloy according to the present invention includes a magnesium molten metal forming step (S1), an additive adding step (S2), a stirring step (S3), an exhausting step (S4) of an additive, an alkali metal or Alkaline earth metal exhaustion step (S5), casting step (S6), and solidification step (S6) is included.

상기 마그네슘 용탕 형성 단계(S1)에서는 마그네슘을 도가니에 넣고 보호 가스 분위기에서 600 내지 800℃의 온도를 제공한다. 본 발명에서 마그네슘이나 마그네슘합금의 용해를 위한 온도는 순수 마그네슘금속이 녹는 온도와 마그네슘합금이 녹는 온도를 의미한다. 합금의 종류에 따라 녹는 온도는 차이가 있을 수 있다. 충분한 반응을 위해서는 마그네슘이나 마그네슘합금이 완전히 용해된 상태에서 첨가제가 투입된다. 용해 온도는 고상이 충분히 녹아서 완전한 액상으로 존재하는 온도이면 충분하다. 단, 본 발명에서 첨가제의 첨가로 인하여 용탕의 온도가 떨어지는 점을 고려하여 충분히 여유를 갖는 온도범위에서 용탕을 유지하는 작업이 필요하다. In the magnesium molten metal forming step (S1), magnesium is put into a crucible and a temperature of 600 to 800 ° C. is provided in a protective gas atmosphere. In the present invention, the temperature for dissolving the magnesium or magnesium alloy means the temperature at which the pure magnesium metal melts and the temperature at which the magnesium alloy melts. Depending on the type of alloy, the melting temperature may be different. For sufficient reaction, the additive is added while magnesium or magnesium alloy is completely dissolved. The dissolution temperature is sufficient as the temperature at which the solid phase is sufficiently melted and is present in the complete liquid phase. However, in view of the point that the temperature of the molten metal falls due to the addition of the additive in the present invention, it is necessary to maintain the molten metal in a sufficient temperature range.

여기서, 온도가 400℃ 미만이면 마그네슘 합금 용탕이 형성되기 어렵고, 온도가 800℃를 초과하면 마그네슘 용탕이 발화할 위험이 있다. 용해온도를 너무 높이 올릴 경우에는 액체금속의 승화가 발생하고 또한 마그네슘의 특성상 쉽게 발화하여 용탕양의 손실을 가져올 수 있고 최종물성에도 악영향을 미칠 수 있다. Here, if the temperature is less than 400 ℃ magnesium alloy molten metal is difficult to form, if the temperature exceeds 800 ℃ there is a risk of ignition of magnesium molten metal. When the melting temperature is raised too high, sublimation of the liquid metal occurs, and due to the nature of magnesium, it may easily ignite to cause loss of the amount of molten metal and may adversely affect the final properties.

마그네슘이나 이의 합금을 용해시 용탕의 발화를 억제하기 위해 사용되는 보호 가스는 통상의 SF6,SO2, CO2, HFC-134a, Novec™612, 비활성기체 및 그 등가물과, 또한 이들의 혼합 가스가 이용된다. Protective gases used to suppress ignition of the molten metal when dissolving magnesium or alloys thereof include conventional SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec ™ 612, inert gases and their equivalents, and also mixed gases thereof. .

통상적으로 산업계에서 사용되고 있는 어떠한 마그네슘합금도 사용이 가능하다. 또한, 상기 마그네슘 합금은 AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, Mg-Al, Mg-Al-Re, Mg-Al-Sn, Mg-Zn-Sn, Mg-Si, Mg-Zn-Y 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 마그네슘 합금으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. Any magnesium alloy normally used in the industry can be used. In addition, the magnesium alloy is AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, Mg-Al, Mg-Al-Re, Mg-Al-Sn, Mg-Zn-Sn, Mg-Si, Mg-Zn-Y and their equivalents may be any one selected from, but the magnesium alloy is not limited to the present invention.

상기 첨가제 첨가 단계(S2)에서는 상기 마그네슘 용탕에 분말 형태의 첨가제를 첨가한다. 여기서, 첨가제는 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것이 바람직하다. 바람직하게는 효율적인 반응을 위하여 반응 표면적을 증대시키기 위하여 분말상태의 투입이 바람직하다. In the additive addition step (S2), an additive in powder form is added to the magnesium molten metal. Here, the additive is preferably in a powder state to promote the reaction with the magnesium alloy. Preferably, the addition of a powdered state is desirable in order to increase the reaction surface area for an efficient reaction.

여기서, 상기 첨가제 첨가 단계에서 이용된 첨가제는 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 및 그 등가물과, 또한 이들의 혼합물이 가능하다.Here, the additive used in the additive addition step may be an alkali metal oxide, an alkali metal compound, an alkaline earth metal oxide, an alkaline earth metal compound and equivalents thereof, and a mixture thereof.

상기 알칼리금속 산화물은 나트륨 산화물, 칼륨 산화물 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 알칼리토금속 산화물은 베릴륨 산화물, 마그네슘 산화물, 칼슘 산화물, 스트론튬 산화물 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 알칼리토금속 화합물은 칼슘카바이드(CaC2), 칼슘 시아나미드(CaCN2), 칼슘 카보네이트(CaCO3), 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트(CaSO4) 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 그러나 이러한 종류로 첨가제를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 첨가제는 마그네슘 합금의 발화 온도는 높이고, 산화력은 줄이며, 또한 보호 가스의 필요량을 줄일 수 있는 것이라면 어느 것이라도 이용할 수 있다.The alkali metal oxide may be at least one selected from sodium oxide, potassium oxide, and equivalents thereof. The alkaline earth metal oxide may be at least one selected from beryllium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, and equivalents thereof. The alkaline earth metal compound may be at least one selected from calcium carbide (CaC 2), calcium cyanamide (CaCN 2), calcium carbonate (CaCO 3), calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4), and equivalents thereof. However, the additive is not limited to this kind. That is, the additive may be used as long as the ignition temperature of the magnesium alloy is high, the oxidizing power is reduced, and the required amount of the protective gas can be reduced.

첨가제로는 마그네슘 합금 100wt%에 대하여 0.0001 내지 30wt%가 첨가될 수 있다. 상기 첨가제가 0.0001wt% 미만인 경우에는 첨가제에 의한 효과(발화 온도 증가, 산화력 감소, 및 보호 가스 감소)가 작다. 또한, 상기 첨가제가 30wt%를 초과하게 되면 원래의 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 특성이 나타나지 않는다. 첨가제의 투입양은 목적으로 하는 최종 타깃 합금조성에 따라서 결정된다. 즉 마그네슘합금 속에 Ca를 합금화하길 희망하는 양에 따라서 역계산하여 CaO의 양을 결정할 수 있다. As an additive, 0.0001 to 30 wt% may be added based on 100 wt% of the magnesium alloy. When the additive is less than 0.0001 wt%, the effect by the additive (increasing ignition temperature, decreasing oxidizing power, and decreasing protective gas) is small. In addition, when the additive exceeds 30wt%, the original magnesium or magnesium alloy does not appear. The input amount of the additive is determined according to the final target alloy composition of interest. In other words, the amount of CaO can be determined by inverse calculation according to the desired amount of Ca in the magnesium alloy.

또한, 상기 첨가제 첨가 단계에서 이용된 첨가제는 크기가 0.1~500㎛일 수 있다. 상기 첨가제의 크기가 0.1㎛ 미만으로 너무 미세한 경우는 승화되는 마그네슘이나 열풍에 의하여 비산되어 노에 투입되기가 어려움이 발생된다. 그리고 서로 응집되어서 액상의 용융금속과 쉽게 섞이지 않고 덩어리지게 된다. 또한, 상기 첨가제의 크기가 500㎛를 초과할 경우에는 상기 첨가제가 너무 굵은 경우에는 언급하였듯이 표면적을 증대시킨다는 관점에서 바람직하지 않다. 이상적인 파우더의 입도는 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 200㎛이하인 것이 좋다. In addition, the additive used in the additive addition step may have a size of 0.1 ~ 500㎛. If the size of the additive is too fine, less than 0.1㎛, it is difficult to be scattered by the sublimated magnesium or hot air to enter the furnace. Then, they coagulate with each other and become agglomerated without easily mixing with the molten metal in the liquid phase. In addition, when the size of the additive exceeds 500㎛, it is not preferable in view of increasing the surface area as mentioned when the additive is too thick. The particle size of the ideal powder is preferably 500 탆 or less. More preferably not more than 200 mu m.

상기 교반 단계(S3)에서는 상기 마그네슘 용탕을 첨가제의 0.1wt% 당 1초~60분 동안 교반한다.In the stirring step (S3), the magnesium molten metal is stirred for 1 second to 60 minutes per 0.1 wt% of the additive.

여기서 교반 시간이 1초/0.1wt% 미만이면 마그네슘 용탕에 첨가제가 충분히 섞이지 않고, 교반 시간이 60분/0.1wt%을 초과하면 마그네슘 용탕의 교반 시간이 불필요하게 길어질 수 있다. 일반적으로 교반의 시간은 용탕의 크기와 투입되는 첨가제의 양에 의존하다.If the stirring time is less than 1 second / 0.1 wt%, the additives are not sufficiently mixed in the molten magnesium, and if the stirring time exceeds 60 minutes / 0.1 wt%, the stirring time of the magnesium molten metal may be unnecessarily longer. In general, the time of stirring depends on the size of the molten metal and the amount of additives added.

첨가제 분말의 투입은 필요양을 일시에 투입하는 방법도 사용할 수 있으나, 반응을 촉진시키고 분말의 응집 가능성을 낮추는 측면에서는 일차 투입 후에 시간차를 가지고 재차 또는 적정량으로 나누어 순차적으로 투입하는 것도 바람직하다.
The addition of the additive powder may be carried out by a method of adding a necessary amount at a time, but in terms of promoting the reaction and lowering the possibility of agglomeration of the powder, it is also preferable to add the powder sequentially by dividing it again or appropriately with a time difference after the first feeding.

교반 방법 및 조건Stirring Method and Conditions

본 발명의 마그네슘 또는 마그네슘합금과 첨가제와의 효율적인 반응을 위하여 교반이 바람직하다. 교반의 형태는 용탕을 담고 있는 노주위에 전자기장을 인가할 수 있는 장치를 구비함으로 전자기장 필드를 발생시켜 용탕의 컨벡션을 유도할 수 있다. 또한 외부에서 용탕에 인위적인 교반(기계적인 교반)을 할 수 있다. 기계적인 교반의 경우 투입되는 첨가제 분말이 뭉치지 않도록 적절하게 교반할 수도 있다. 교반의 궁극적인 목적은 용탕과 투입되는 분말과의 반응을 적절하게 유도하는데 있다. Stirring is preferred for efficient reaction of the magnesium or magnesium alloy of the present invention with additives. The shape of the stirring is provided with a device capable of applying an electromagnetic field around the furnace containing the molten metal to generate an electromagnetic field field to induce the convection of the molten metal. It is also possible to perform artificial stirring (mechanical stirring) on the molten metal from the outside. In the case of mechanical stirring, the additive powder to be added may be appropriately stirred so as not to agglomerate. The ultimate goal of stirring is to properly induce the reaction of the molten metal with the incoming powder.

교반을 위한 시간은 용탕의 온도와 투입되는 분말의 상태(예열상태 등)등에 따라 차이가 있을 수 있다. 바람직하게는 용탕표면에서 분말이 보이지 않을 때까지 교반하여 주는 것을 원칙으로 한다. 그 이유는 분말은 비중이 용탕보다 낮기에 정상상태에서는 용탕위에 유동하게 되고 용탕위에서 분말이 보이지 않을 때는 충분한 반응이 되었다고 간접적으로 결정할 수 있다. 여기서 충분한 반응이라고 함은 첨가제가 용탕과 실질적으로 모두 반응하여 소진된 상태를 의미한다. The time for stirring may vary depending on the temperature of the molten metal and the state of the powder to be charged (preheating state, etc.). Preferably, stirring is carried out until the powder is not visible on the surface of the molten metal. The reason is that the powder can be indirectly determined that the specific gravity is lower than that of the molten metal and flows on the molten metal in the steady state and when the powder is not visible on the molten metal, a sufficient reaction has occurred. Sufficient reaction herein means a state in which the additive is exhausted by substantially reacting with the molten metal.

비록 분말이 용탕위에서 확인되지 않더라도 용탕속에서 존재할 가능성도 배제할 수 없기에 교반시간 이후 유지시간을 갖으면서 미쳐 부상하지 않은 분말의 존재를 확인하고 미쳐 반응하지 않은 분말의 반응을 마치는 시간을 부여한 유지시간이 필요하다.
Even if the powder is not found on the molten metal, the possibility of existence in the molten metal cannot be excluded. Therefore, the holding time after confirming the presence of the non-injured powder with the holding time after the stirring time and giving the time to finish the reaction of the unreacted powder This is necessary.

교반의 시기Time of agitation

교반의 시기는 분말의 투입과 동시에 하는 것이 유효하다. 또한 분말이 용탕으로부터 열을 받아 일정 온도 이상으로 도달한 후 교반을 시작하여 반응을 촉진시킬 수도 있다. 용탕의 표면에서 투입된 첨가제의 분말이 감지되지 않을 때까지 교반을 계속하여 준다. 알칼리토금속 산화물이 반응으로 모두 소진된 후 교반을 완료한다.
It is effective to perform the timing of stirring simultaneously with the addition of powder. In addition, after the powder receives heat from the molten metal to reach a predetermined temperature or more, the reaction may be accelerated by starting stirring. Stirring is continued until no additive powder is detected on the surface of the melt. After the alkaline earth metal oxides have been exhausted by the reaction, the stirring is completed.

표면 반응Surface reaction

용탕에 첨가제를 투입하는 경우에는 비중차에 의하여 용탕 속으로 가라앉지 않고 용탕의 표면에 부유하게 된다. When the additive is added to the molten metal, it is suspended on the surface of the molten metal without sinking into the molten metal due to the specific gravity difference.

통상의 금속의 합금화의 경우에는 용탕과 합금원소 금속을 대류(convection)나 교반(stirring)시켜서 적극적인 반응을 유도하는 것이 일반적이다. 그러나 본원의 경우에는 적극적인 반응을 유도한 경우에는 용탕 속으로 투입되는 첨가제가 미쳐 반응하지 못하고 최종 재료에 잔류하여 물성치를 떨어뜨리거나 결함의 원인으로 작용하였다. 즉, 용탕의 표면이 아니 용탕속의 반응을 유입되는 경우, 용탕의 표면에서의 반응보다 첨가제가 최종 용탕속에 잔류하는 경우가 높았다. In the case of alloying of a common metal, it is common to induce an active reaction by convection or stirring the molten metal and the alloying element metal. However, in the case of the present application, when an active reaction was induced, the additives introduced into the molten metal failed to react, remaining in the final material, thereby lowering physical properties or causing defects. That is, when the reaction in the molten metal is introduced rather than the surface of the molten metal, the additive is more likely to remain in the final molten metal than the reaction on the surface of the molten metal.

따라서 본 발명에서는 산화물이 용탕 속에서 반응하기 보다는 용탕의 표면에서 반응하도록 반응환경을 조성하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 용탕 표면에 부유하는 산화물을 강제적으로 용탕 안으로 저어주지 않도록 하는 것이 중요하다. 단순히 표면에 펴져 있는 첨가제를 노출되는 용탕의 표면쪽으로 고루 퍼지도록 펼쳐주는 것이 중요하다.Therefore, in the present invention, it is important to create a reaction environment so that the oxide reacts on the surface of the molten metal rather than reacting in the molten metal. To do so, it is important not to force the oxide floating on the surface of the molten metal into the molten metal. It is important to simply spread the additive spread on the surface to spread evenly over the surface of the exposed melt.

교반을 안하는 것보다는 하는 것이 반응이 잘 일어나고, 용탕의 내부보다는 외부표면(상층부 표면)에서 교반을 하는 것이 더 잘 일어났다. 즉 외부표면(상층부 표면)은 대기와 노출된 분말과 더 반응을 잘 일으켰다. CaO의 한쪽은 대기중에 접촉하고 있는 것이 효과가 더 좋았다. 진공이나 분위기 가스하에서는 결과가 좋지는 않았다. 충분한 반응을 위해서는 상층부 교반을 행하여 표면반응을 유도하는 것이 필요하다.It was better to do the reaction rather than to agitate, and it was better to stir on the outer surface (upper surface) than on the inside of the molten metal. That is, the outer surface (upper surface) was more responsive to the atmosphere and to the exposed powder. One side of CaO was better in contact with the atmosphere. The results were not good under vacuum or atmospheric gas. For sufficient reaction, it is necessary to stir the upper layer to induce the surface reaction.

아래의 표 1은 본 발명에서 AM60B 마그네슘합금의 용탕에 70㎛의 입자크기를 갖는 5, 10, 15wt%의 산화칼슘을 각각 첨가한 후 교반의 방법에 따른 마그네슘합금내의 산화칼슘의 잔량을 측정한 값이다. 교반의 방법으로는 용탕의 상층부 교반, 용탕의 내부 교반, 그리고 나머지 하나는 교반을 하지 않았다. 교반 조건을 달리함에 따라서 교반의 상층부만을 교반하는 경우가 교반하지 않는 경우와 내부 교반을 한 경우와 비교할 때 산화칼슘의 잔량이 5, 10, 15wt% 산화칼슘을 첨가함에 따라서 최종 잔류량은 0.001, 0.002, 0.005wt%로 가장 작게 잔류함을 확인할 수 있었다. 즉, CaO를 Mg용탕의 표면에서 반응시키기 위해 용탕상층부를 교반한 경우 첨가된 CaO 거의 대부분 Ca로 분리되는 것을 알 수 있다.Table 1 below shows the remaining amount of calcium oxide in the magnesium alloy according to the stirring method after adding 5, 10, 15 wt% calcium oxide having a particle size of 70 μm to the molten AM60B magnesium alloy in the present invention, respectively. Value. As the stirring method, the upper portion of the molten metal was stirred, the molten metal was stirred inside, and the other was not stirred. As the residual amount of calcium oxide was 5, 10, 15 wt%, the final residual amount was 0.001 and 0.002, respectively, as compared with the case of stirring only the upper part of the stirring and the case of not stirring, , And 0.005 wt%, respectively. That is, it can be seen that when CaO is stirred on the surface of Mg molten metal, most of CaO added is separated into Ca.

5wt%CaO 첨가5 wt% CaO addition 10wt%CaO 첨가10wt% CaO addition 15wt%CaO 첨가15wt% CaO addition 합금 내
CaO 잔량
In alloy
CaO balance
교반하지 않음No agitation 4.5wt%CaO 4.5wt% CaO 8.7wt%CaO 8.7 wt% CaO 13.5wt%CaO 13.5 wt% CaO
용탕 내부 교반Stirring in the molten metal 1.2wt%CaO 1.2wt% CaO 3.1wt%CaO 3.1 wt% CaO 5.8wt%CaO 5.8 wt% CaO 용탕 상층부
교반(본 발명)
Molten metal upper layer
Stirring (present invention)
0.001wt%CaO 0.001wt% CaO 0.002wt%CaO 0.002wt% CaO 0.005wt%CaO 0.005wt% CaO

도 2와 3에 예시되어 있듯이, 첨가제인 알칼리토금속 산화물의 산소성분은 상기 용탕 상부층의 교반을 통해서 실질적으로 용탕 표면 위로 제거된다. 상기 교반은 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어지는 것이 좋다. 20% 이상의 깊이에서는 본 발명에서 바람직한 예시로 제시한 표면반응이 일어나기가 어렵다. 더욱 바람직하게는 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어지는 것이 좋다. 이는 실질적으로 부유하는 알칼리토금속 산화물을 실제로 용탕깊이에 10% 상위층에서 위치하도록 유도함으로 용탕의 교란을 최소화할 수 있었다.As illustrated in FIGS. 2 and 3, the oxygen component of the alkaline earth metal oxide as an additive is substantially removed over the molten surface through stirring of the molten upper layer. It is preferable that the agitation is performed at the upper layer portion of the depth of the molten metal from the surface of the molten metal to about 20% of the entire depth of the molten metal. At a depth of 20% or more, it is difficult to cause the surface reaction suggested by the present invention as a preferable example. More preferably, the stirring is performed at the upper layer part of about 10% of the total depth of the molten metal from the molten surface. This could minimize the disturbance of the molten metal by actually inducing the floating alkaline earth metal oxide in the 10% upper layer in the depth of the molten metal.

상기 첨가제의 소진 단계(S4)에서는 상기 용탕과 상기 첨가된 첨가제의 반응을 통해, 첨가제가 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적(substantially)으로 잔류되지 않도록 소진시키게 된다. 본 발명에서 투입되는 첨가제는 충분한 반응에 의하여 전부 소진되어 것이 바람직하다. 그러나, 일부 반응되지 않고 합금내에 남아 있는 경우라도 물성에 크게 영향을 미치지 않는 경우에도 유효하다. In the step of exhausting the additive (S4), through the reaction of the molten metal and the added additive, the additive is exhausted so as not to remain at least partially or substantially in the magnesium alloy. It is preferable that the additives added in the present invention are exhausted by sufficient reaction. However, it is also effective when the material remains unreacted and remains in the alloy and does not greatly affect the physical properties.

일 예로 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물을 소진시킨다는 것은, 알칼리토금속 산화물에서 산소 성분을 제거하는 것이다. 상기 산소 성분은 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나, 또는 용탕속의 마그네슘 또는 그 합금성분과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지형태로 제거될 수 있다. 그리고, 상기 산소 성분은 용탕 상부층의 교반을 통해서 실질적으로 용탕 표면 위로 제거된다. 도 3는 본 발명에서 마그네슘 용탕 상부층의 교반을 통해 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물이 해리되는 것을 표현한 예시도이다.As an example, exhausting the alkaline earth metal oxide, which is one of the additives, removes the oxygen component from the alkaline earth metal oxide. The oxygen component may be removed in the form of oxygen (O 2 ) gas, or may be removed in the form of dross or sludge through association with magnesium or its alloying elements in the molten metal. Then, the oxygen component is substantially removed over the surface of the molten metal through agitation of the molten upper layer. Figure 3 is an exemplary diagram representing the dissociation of the alkaline earth metal oxide as one of the additives through the stirring of the magnesium molten metal upper layer in the present invention.

상기 알칼리금속이나 알칼리토금속 반응 단계(S5)에서는, 상기 첨가제의 소진(해리) 결과로 생성된 알칼리금속이나 알칼리토금속을 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적으로 잔류되지 않도록 반응시키게 된다. 여기서, 해리 결과 생성된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소(성분) 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 실질적으로 잔류되지 않도록 한다는 것이다. 여기서 화합물이라 함은 금속과 금속의 결합하여 이루어진 금속간화합물을 포괄적으로 지칭한다. 여기서 S4와 S5는 교반과 동시에 일어나는 반응으로 이해를 돕기 위해 단계로 나누어 설명하고 있다.In the alkali metal or alkaline earth metal reaction step (S5), the alkali metal or alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion (dissociation) of the additive is reacted so as not to remain at least partially or substantially in the magnesium alloy. Here, the alkaline earth metal produced as a result of dissociation is compounded with at least one of magnesium, aluminum in the magnesium alloy, and other alloy elements (components) in the molten metal so as not to remain substantially. Herein, the compound refers to an intermetallic compound formed by combining a metal and a metal. Here, S4 and S5 are described by dividing them into steps to aid understanding as the reaction takes place simultaneously with stirring.

한편, 주조 단계(S6)에서는 상기 마그네슘 용탕을 상온이나 예열상태의 주형에 넣어 주조한다. 여기서, 상기 주형은 금형, 세라믹형, 그라파이트형 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 주조 방식은 중력 주조, 연속 주조 및 그 등가 방식이 가능하다. On the other hand, in the casting step (S6), the magnesium molten metal is cast in a mold at room temperature or preheated state. Herein, the mold may use any one selected from a mold, a ceramic mold, a graphite mold, and an equivalent thereof. In addition, the casting method can be gravity casting, continuous casting and the equivalent method.

상기 마그네슘계 용탕의 온도가 떨어짐에 따라 상기 마그네슘계 합금 속에 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나와 화합물을 생성시키게 된다.As the temperature of the magnesium-based molten metal falls, at least one of magnesium, aluminum, and other alloying elements in the molten metal and the compound is formed in the magnesium-based alloy.

상기 응고 단계(S7)에서는 상기 주형을 상온으로 냉각시킨 후 주형에서 마그네슘 합금(eg. 마그네슘 합금 잉곳)을 꺼낸다. 상기와 같은 방법으로 제조된 마그네슘 합금은 아래에서 설명하겠지만 마그네슘계 합금 속에 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태를 갖게 된다.In the solidifying step S7, the mold is cooled to room temperature and a magnesium alloy (eg, magnesium alloy ingot) is taken out from the mold. The magnesium alloy prepared by the above method will be described below, but will have a form including at least one of magnesium, aluminum, and other alloy elements in the molten metal in the magnesium-based alloy.

다음은 순수 마그네슘과 합금 마그네슘이 산화칼슘(첨가제중 하나)과 해리되어 반응하는 식이다.Here is the formula of pure magnesium and alloy magnesium dissociated and reacted with calcium oxide (one of the additives).

순수한 마그네슘 용탕의 경우에는 용탕속의 마그네슘성분은 알칼리토금속과 반응하여 마그네슘(알칼리토금속) 화합물을 형성한다. 일예로 알칼리토금속 산화물이 CaO인 경우는 Mg2Ca가 형성된다. 그리고 CaO를 구성하고 있던 산소는 O2가 되어 용탕 밖으로 배출되거나, Mg와 결합하여 MgO가 되고 dross형태로 배출된다.(아래 반응식 1을 참조)In the case of pure magnesium molten metal, the magnesium component in the molten metal reacts with alkaline earth metal to form a magnesium (alkaline metal) compound. For example, when the alkaline earth metal oxide is CaO, Mg 2 Ca is formed. Oxygen, which forms CaO, becomes O 2 and is discharged out of the molten metal or combined with Mg to form MgO and discharged in the form of dross (see Scheme 1 below).

반응식 1Scheme 1

Pure Mg + CaO -> Mg (Matrix) + Mg2Ca Pure Mg + CaO -> Mg (Matrix) + Mg 2 Ca

... [O2 발생 + MgO dross발생]... [O 2 occurrence + MgO dross occurrence]

마그네슘 합금 용탕의 경우에는 용탕속의 마그네슘성분은 알칼리토금속과 반응하여 마그네슘(알칼리토금속) 화합물이나 알루미늄(알칼리토금속) 화합물을 형성한다. 또한 마그네슘이나 알루미늄과 함께 마그네슘의 합금원소가 알칼리토금속과 화합물을 형성한다. 일예로 알칼리토금속 산화물이 CaO인 경우는 Mg2Ca, Al2Ca, 또는 (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca가 형성된다. 그리고 CaO를 구성하고 있던 산소는 순수 마그네슘의 경우와 같이 O2가 되어 용탕 밖으로 배출되거나, Mg와 결합하여 MgO가 되고 dross형태로 배출된다.(아래 반응식 2를 참조)In the case of magnesium alloy molten metal, the magnesium component in the molten metal reacts with alkaline earth metal to form a magnesium (alkaline earth metal) compound or an aluminum (alkaline earth metal) compound. Also, magnesium and aluminum together with magnesium form compounds with alkaline earth metals. For example, when the alkaline earth metal oxide is CaO, Mg 2 Ca, Al 2 Ca, or (Mg, Al, other alloying elements) 2 Ca is formed. Oxygen, which is composed of CaO, becomes O 2 and is discharged out of the molten metal as in the case of pure magnesium, or it is combined with Mg to be MgO and discharged in the form of dross (see Scheme 2 below).

여기서, 첨가제에서 제공되는 Ca는 합금속의 Mg 보다는 그 외 다른 성분원소와 화합물화를 하는 경향을 보였다.Here, Ca provided in the additive showed a tendency to compound with other components than Mg in the alloy.

반응식 2Scheme 2

Mg Alloy + CaO -> Mg Alloy (Matrix) + Mg Alloy + CaO-> Mg Alloy (Matrix) +

(Mg2Ca + Al2Ca + (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca} (Mg 2 Ca + Al 2 Ca + (Mg, Al, other alloying elements) 2 Ca}

... [O2 발생 + MgO dross발생]... [O 2 occurrence + MgO dross occurrence]

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 마그네슘 합금의 생산방법과 비교하여 보다 경제적으로 마그네슘 합금을 제조공법이다. 알칼리토금속(예: Ca)은 상대적으로 알칼리토금속 산화물(예: CaO)에 비하여 고가의 합금원소로서 마그네슘합금의 가격을 상승시키는 요인으로 작용한다. 또한 알칼리토금속 산화물을 알칼리토금속을 대신하여 마그네슘나 마그네슘합금에 첨가함으로 상대적으로 합금화하기가 용이하다. 반면에, 알칼리토금속(예: Ca)을 직접 첨가하지 않고, 화학적으로 안정한 알칼리토금속 산화물(예: CaO)을 첨가함으로써 동일 또는 그 이상의 합금화 효과가 발생시킬 수 있다.As described above, the present invention is a manufacturing method of magnesium alloy more economically than the conventional production method of magnesium alloy. Alkaline earth metals (eg Ca) are relatively expensive alloying elements compared to alkaline earth metal oxides (eg CaO), which acts as a factor to increase the price of magnesium alloy. In addition, it is relatively easy to alloy by adding alkaline earth metal oxide to magnesium or magnesium alloy in place of alkaline earth metal. On the other hand, the addition of chemically stable alkaline earth metal oxides (eg, CaO) without the addition of alkaline earth metals (eg, Ca) may result in the same or more alloying effects.

알칼리토금속을 마그네슘나 마그네슘합금에 직접 투입하는 경우 마그네슘합금에서 알칼리토금속의 고용화가 일정한 양 발생하는 반면에, 본 발명의 기술을 활용한 경우에는 알칼리토금속 산화물(CaO)를 첨가시에는 고용되는 정도가 알칼리토금속을(Ca) 직접 첨가하는 경우와 비교하여 고용이 없거나 극히 적다. 따라서, 알칼리토금속 산화물을 첨가하여 마그네슘합금을 제조하는 경우에는 알칼리토금속의 상당한 양이 직접 마그네슘이나 Al의 금속간화합물(예: Mg2Ca나 Al2Ca)을 형성함으로 인해 물성이 알칼리금속이나 토금속(예: Ca)를 직접 투입했을 때 보다 향상됨을 볼 수 있다. When the alkaline earth metal is directly added to magnesium or magnesium alloy, the solid solution of the alkaline earth metal occurs in the magnesium alloy, whereas in the case of using the technique of the present invention, the degree of solid solution is added when the alkaline earth metal oxide (CaO) is added. Compared with the direct addition of alkaline earth metals (Ca), there is no or very little solid solution. Therefore, when magnesium alloys are prepared by adding alkaline earth metal oxides, since the substantial amount of alkaline earth metals directly form intermetallic compounds of magnesium or Al (eg, Mg 2 Ca or Al 2 Ca), the physical properties of the alkali or earth metals are high. (E.g. Ca), it can be seen to be improved.

상기 금속간화합물은 상기 마그네슘 결정립들의 외부인 경계면에 대부분 존재하게 되지만, 마그네슘 결정립의 내부에도 존재할 수도 있다. 여기서, 상기 마그네슘 결정립은 순수 마그네슘 결정립, 마그네슘 합금 결정립 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 금속간화합물은 마그네슘과 알칼리 금속의 화합물, 마그네슘과 알칼리토금속의 화합물, 마그네슘 합금 중 마그네슘 이외의 물질과 알칼리 금속의 화합물, 및 마그네슘 합금중 마그네슘 이외의 물질과 알칼리토금속의 화합물 중에서 적어도 어느 하나일 수 있고, 또는 이들의 복합 화합물일 수도 있다. The intermetallic compound is mostly present at the interface that is outside of the magnesium grains, but may also be present inside the magnesium grains. Here, the magnesium crystal grains may be any one selected from pure magnesium grains, magnesium alloy grains, and equivalents thereof. The intermetallic compound may be at least any one of a compound of magnesium and alkali metal, a compound of magnesium and alkaline earth metal, a compound other than magnesium in the magnesium alloy and an alkali metal compound, and a compound other than magnesium and alkaline earth metal in the magnesium alloy. It may be one or a complex compound thereof.

이와 같이 하여 본 발명에 따른 마그네슘 합금(1)의 경도(HRF)는 첨가제의 양에 따라 증가하지만, 가공 방법 및 열처리 등에 따라 다양하게 변화하기 때문에, 이러한 경도 값으로 본 발명에 따른 마그네슘 합금(1)을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 마그네슘 합금(1)은 발화 온도(℃)가 500 내지 1500℃로서, 발화 저항 특성이 향상된다. 더불어, 아래에서 설명하겠지만, 본 발명은 보호 가스의 사용량을 상당히 저감시킨다.In this way, the hardness (HRF) of the magnesium alloy (1) according to the present invention increases with the amount of the additive, but varies depending on the processing method and heat treatment, etc., the magnesium alloy (1) ) Is not limited. In addition, the magnesium alloy 1 has a ignition temperature (° C) of 500 to 1500 ° C, which improves the ignition resistance characteristics. In addition, as will be described below, the present invention significantly reduces the amount of protective gas used.

도 4는 상용 마그네슘 합금인 AM60B 합금에 0.45wt%의 CaO를 첨가하여 본원의 제조방법으로 제조한 Mg 합금의 구성성분을 분석한 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) Mapping 그림이다. 도 4(b)는 마그네슘에 대한 사진으로서 적색 영역이 마그네슘이다. 도 4에 도시된 바와 같이 마그네슘은 많은 결정립과 결정립계로 이루어짐을 확실히 알 수 있다. 사진에서 청색은 마그네슘이 없는 부분이다. 도 4(c)는 알루미늄에 대한 사진으로서 결정립계에 소량 존재함을 알 수 있다. 즉, 사진에서 적색 부분이 알루미늄이다. 도 4(d)의 Ca의 존재영역이 (c)Al의 존재영역과 유사한 것을 볼 수 있다. CaO에서 분리된 Ca가 Mg기지에 고용되지 않고 Al과 상을 형성하였기 때문이다(Al2Ca 상 형성). 도 4(f)는 Mn에 대한 사진으로서 결정립계에 알루미늄보다 훨씬 적게 존재함을 알 수 있다. 도 4(d)는 칼슘에 대한 사진으로서 결정립계에 소량 존재함을 수 있다. 사진에서 적색 부분이 칼슘이다. 도 4(e)를 보면 합금 내에 O가 거의 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 이는 Mg합금에 첨가된 CaO에서 O가 분리되어 용탕상태에서 O2 가스형태로 없어지거나 아니면 MgO형태의 드로스나 슬러지 형태로 합금 내에서 제거되는 것을 보여준다. 여기서 첨가제에서 제공되는 Ca는 합금속의 Mg 보다는 그 외 다른 성분원소와 화합물화를 하는 경향을 보였다. 즉, AM60B 마그네슘 합금에 칼슘 산화물을 첨가한 경우 칼슘 산화물은 환원되며, 주로 결정립계에 알루미늄칼슘(Al2Ca)의 금속간화합물 형태로 존재한다. Figure 4 is an EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) Mapping analysis of the constituents of the Mg alloy prepared by the present method by adding 0.45wt% CaO to the commercial magnesium alloy AM60B alloy. Figure 4 (b) is a photograph of magnesium, the red region is magnesium. As shown in Figure 4 it can be seen that magnesium is composed of many grains and grain boundaries. In the picture, blue is the part without magnesium. Figure 4 (c) is a photograph of aluminum can be seen that a small amount present in the grain boundary. That is, the red part in the picture is aluminum. It can be seen that the presence region of Ca in Fig. 4 (d) is similar to the existence region of (c) Al. This is because Ca separated from CaO forms a phase with Al without being dissolved in Mg base (Al 2 Ca phase formation). 4 (f) is a photograph of Mn, which shows that there is much less than aluminum at the grain boundary. Figure 4 (d) is a picture of calcium may be present in a small amount in the grain boundary. The red part in the picture is calcium. Looking at Figure 4 (e) it can be seen that almost no O in the alloy. This is because O is separated from CaO added to Mg alloy It is shown that it is removed in the molten state in the form of O2 gas or in the form of dross or sludge in the form of MgO. Here, Ca provided in the additive showed a tendency to compound with other components than Mg in the alloy. That is, when calcium oxide is added to the AM60B magnesium alloy, the calcium oxide is reduced and mainly exists in the form of an intermetallic compound of aluminum calcium (Al 2 Ca) at the grain boundary.

도 5는 도 4와는 다른 마그네슘 합금인 AZ91D 합금에 0.52wt% CaO를 첨가하여 본 발명의 제조방법으로 제조한 합금의 성분을 분석한 EPMA 의 Mapping 사진이다. 사진에서 볼 수 있듯이 동일한 결과를 보여주고 있다. 도 4와 도 5에서 알 수 있듯이, 금속간화합물은 대부분이 결정립계에서 형성됨을 보여주고 있다. 그러나 금속간화합물이 결정립내에서 작은 양이 존재함을 알 수 있다. FIG. 5 is a mapping picture of EPMA in which 0.52 wt% CaO is added to an AZ91D alloy which is a magnesium alloy different from FIG. As you can see in the picture, it shows the same result. As can be seen in Figures 4 and 5, it is shown that most of the intermetallic compound is formed at the grain boundary. However, it can be seen that there is a small amount of the intermetallic compound in the grains.

도 6(a) 내지 도 6(e)는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 TEM(Transmission Electron Microscope) 실험 결과를 도시한 사진이다. 도 6(a)는 마그네슘 합금의 결정립내를 찍은 사진이다. 도 6(d)에서 볼 수 있듯이 칼슘의 성분들의 위치가 알루미늄의 성분들과 겹쳐 존재함을 알 수 있었다. 이는 알루미늄과 칼슘이 금속간화합물을 형성하고 입계에 대부분 존재하지만 결정입내에도 존재함을 보여주고 있다. 본 발명의 마그네슘 합금은 다결정체이다. 이러한 결정입내에서 존재하는 비율은 합금의 종류 및 투입되는 첨가제의 종류 및 양에 따라 달랐다. 상기 금속간화합물은 다수의 마그네슘 결정체의 결정입계에 90% 이하가 형성되고, 결정입내에는 10%가 넘는 경우도 존재한다. 상기 금속간화합물이 결정입내에 10% 미만 존재시킴으로 본 발명에서 기대되는 물성을 얻을 수 있었다. 바람직하게는 5% 미만으로 존재시키는 것이 본 발명의 희망하는 물성을 위해서 더욱 바람직했다. 여기서 형성된 금속간화합물의 체적비는 EPMA사진과 TEM사진을 이용하여 분석하였다.6 (a) to 6 (e) are photographs showing the results of a transmission electron microscope (TEM) experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention. Fig. 6 (a) is a photograph taken in the grains of magnesium alloy. As can be seen in Figure 6 (d) it can be seen that the position of the components of calcium overlap with the components of aluminum. This shows that aluminum and calcium form intermetallic compounds and exist mostly in grain boundaries but also in grains. The magnesium alloy of the present invention is polycrystalline. The proportions present in these grains depended on the type of alloy and the type and amount of additives added. In the intermetallic compound, 90% or less is formed at the grain boundaries of many magnesium crystals, and more than 10% exists in the grains. Since the intermetallic compound was present in less than 10% in the grains, physical properties expected in the present invention could be obtained. Preferably, less than 5% is more preferred for the desired physical properties of the present invention. The volume ratios of the intermetallic compounds formed here were analyzed using EPMA photographs and TEM photographs.

본 발명에서 생성되는 금속간화합물은 투입되는 첨가제의 양에 비례하여 결정입계나 결정입내에 형성된다. The intermetallic compound produced in the present invention is formed in grain boundaries or grains in proportion to the amount of the additive to be added.

본 발명에서 제조된 상기 마그네슘계 합금은 캐스팅 합금(casting alloy), 러트 합금(wrought alloy), 크립 합금(creep alloy), 댐핑 합금(damping alloy), 분해 가능한 바이오 합금(degradable bio alloy) 및 파우더 메탈러지(powder metallurgy)중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이용될 수 있다.The magnesium-based alloy prepared in the present invention is a casting alloy, a rough alloy (wrought alloy), a creep alloy (creep alloy), a damping alloy (damping alloy), degradable bio alloy (degradable bio alloy) and powder metal It can be used with at least one selected from powder metallurgy.

일례로, 상기 캐스팅 합금은 AZ91D, AM20, AM50, AM60에 CaX을 혼합하여 형성한 것일 수 있다. 여기서, 상기 CaX는 CaO, CaC2, CaCN2 등일 수 있다.In one example, the casting alloy may be formed by mixing CaX in AZ91D, AM20, AM50, AM60. Here, CaX may be CaO, CaC2, CaCN2, and the like.

그러나 이러한 종류로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.However, the present invention is not limited to this kind.

상기 러트 합금은 AZ31, AM30에 CaX를 혼합하여 형성한 것일 수 있다.The root alloy may be formed by mixing CaX with AZ31 and AM30.

상기 크립 합금은 Mg-Al, Mg-Al-Re에 CaX 또는 SrO를 혼합하여 형성한 것일 수 있다. 더불어, 상기 크립 합금은 Mg-Al-Sn 또는 Mg-Zn-Sn에 CaX를 혼합하여 형성한 것일 수 있다.The creep alloy may be formed by mixing CaX or SrO to Mg-Al, Mg-Al-Re. In addition, the creep alloy may be formed by mixing CaX in Mg-Al-Sn or Mg-Zn-Sn.

상기 댐핑 합금은 순수 Mg, Mg-Si, SiCp/Mg에 CaO을 혼합하여 형성한 것일 수 있다.The damping alloy may be formed by mixing CaO with pure Mg, Mg-Si, SiCp / Mg.

상기 분해 가능한 바이오 합금은 순수 Mg에 CaO을 혼합하여 형성한 것일 수 있다.The degradable bioalloy may be formed by mixing CaO with pure Mg.

상기 파우더 메탈러지는 Mg-Zn-(Y)에 CaX을 혼합하여 형성한 것일 수 있다.
The powder metallurgical may be formed by mixing CaX in Mg-Zn- (Y).

(실시예 1)(Example 1)

본 발명의 마그네슘 합금 중에서 100㎛의 입도를 갖는 산화칼슘이 1.5 내지 12.5wt% 첨가된 AZ31 마그네슘 합금은 산화칼슘(CaO)의 첨가량이 증가할수록 경도(hardness)가 증가함을 알 수 있다. 즉, 상온에서 산화칼슘이 첨가되지 않은 AZ31 마그네슘 합금의 경도는 대략 40이며, 산화칼슘이 첨가된 AZ31 마그네슘 합금은 경도가 지속적으로 40보다 증가하는 것을 보이고 있다.In the magnesium alloy of the present invention, the AZ31 magnesium alloy, in which 1.5 to 12.5 wt% of calcium oxide having a particle size of 100 μm, is added, the hardness increases as the amount of calcium oxide (CaO) is increased. That is, the hardness of the AZ31 magnesium alloy without the addition of calcium oxide is approximately 40 at room temperature, and the AZ31 magnesium alloy with the addition of calcium oxide is continuously increasing in hardness than 40.

이와 같은 산화칼슘의 wt%에 따른 경도는 아래 표 2와 같다.The hardness according to the wt% of such calcium oxide is shown in Table 2 below.

합금alloy 산화칼슘 첨가량Calcium oxide addition amount 경도[Hv]Hardness [Hv] 마그네슘 합금
(AZ31)
Magnesium alloy
(AZ31)
1.5 wt%1.5 wt% 5252
3.7 wt%3.7 wt% 5555 7.4 wt%7.4 wt% 5858 12.5 wt%12.5 wt% 6060

따라서, 표 2에서와 같이 마그네슘 합금에 산화칼슘 1.5 내지 12.5 wt%를 첨가하였을 때 강도가 지속적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 12.5wt%에서는 경도가 대략 60 정도로 기존의 AZ31 마그네슘 합금에 비해 50% 이상 증가된 것을 알 수 있다.
Therefore, as shown in Table 2, it can be seen that the strength is continuously increased when 1.5 to 12.5 wt% of calcium oxide is added to the magnesium alloy, and at 12.5 wt%, the hardness is about 60, 50% of that of the conventional AZ31 magnesium alloy. It can be seen that the increase over.

(실시예 2)(Example 2)

본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금과 기존의 합금(AM60)과의 기계적 특성을 비교하였다. 상온에서 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금(AM60+CaO)이 기존의 AM60 합금 보다 항복강도(YS)와 인장강도(UTS) 및 연신율(EL)이 모두 우수한 것으로 나타났다. The mechanical properties of the magnesium-based alloy prepared by the present invention and the existing alloy (AM60) were compared. The magnesium-based alloy (AM60 + CaO) prepared by the present invention at room temperature showed better yield strength (YS), tensile strength (UTS) and elongation (EL) than the conventional AM60 alloy.

예컨대, 기존의 AM60 합금은 항복강도가 115[MPa]이고, 인장강도가 215[MPa]이며, 연신율이 6% 정도이다.For example, the existing AM60 alloy has a yield strength of 115 [MPa], a tensile strength of 215 [MPa], and an elongation of about 6%.

하지만, AM60 합금에 1.0wt%의 CaO를 첨가한 마그네슘 합금은 항복강도가 152[MPa]이고, 인장강도가 250[MPa]이며, 연신율이 8% 정도로, 기존의 AM60 합금보다 기계적 특성이 상당히 우수해졌다.
However, magnesium alloy with 1.0wt% CaO added to AM60 alloy has yield strength of 152 [MPa], tensile strength of 250 [MPa] and elongation of 8%, which is superior to conventional AM60 alloy. Done

(실시예 3)(Example 3)

본 발명에서 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 측정하였다. 제조 공정중 150㎛의 입도를 갖는 스트론튬 산화물이 1.2 내지 5.6wt%가 첨가된 AM50 마그네슘 합금은 그 스트론튬 산화물의 첨가량이 증가할수록 경도가 증가함을 알 수 있다. 즉, 상온에서 스트론튬 산화물이 첨가되지 않은 AM50 마그네슘 합금의 경도는 대략 45 정도이며, 산화 스트론튬이 소량 첨가된 AM50 마그네슘 합금의 경도는 대략 50 이상으로 나타난다.The hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared in the present invention was measured. It can be seen that the hardness of the AM50 magnesium alloy to which 1.2 to 5.6 wt% of strontium oxide having a particle size of 150 μm is added during the manufacturing process increases as the amount of addition of the strontium oxide increases. That is, the hardness of the AM50 magnesium alloy without the addition of strontium oxide is about 45 at room temperature, and the hardness of the AM50 magnesium alloy with the addition of a small amount of strontium oxide is about 50 or more.

이와 같은 산화스트론튬의 wt%에 따른 경도는 아래 표 3과 같다.The hardness according to the wt% of strontium oxide is shown in Table 3 below.

합금alloy 산화스트론튬 첨가량Strontium Oxide Addition 경도[Hv]Hardness [Hv] 마그네슘 합금
(AM50)
Magnesium alloy
(AM50)
1.2 wt%1.2 wt% 5151
2.0 wt%2.0 wt% 5353 3.8 wt%3.8 wt% 5555 5.6 wt%5.6 wt% 5757

따라서, 표 3에서와 같이 마그네슘 합금에 산화스트론튬 1.2 내지 5.6 wt%를 첨가하였을 때 강도가 지속적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 5.6wt%에서는 경도가 57 정도로 기존의 AM50 마그네슘 합금에 비해 대략 33% 이상 증가된 것을 알 수 있다.
Therefore, as shown in Table 3, when the strontium oxide 1.2 to 5.6 wt% is added to the magnesium alloy, the strength is continuously increased, and at 5.6 wt%, the hardness is about 57% compared to the conventional AM50 magnesium alloy. It can be seen that the increase over.

(실시예 4)(Example 4)

본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금과 기존의 합금(AM50)과의 기계적 특성을 비교하였다. 상온에서 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금(AM50+SrO)이 기존의 AM50 합금 보다 항복강도(YS)와 인장강도(UTS) 및 연신율(EL)이 모두 우수한 것으로 나타났다. The mechanical properties of the magnesium alloy prepared by the present invention and the conventional alloy (AM50) were compared. The magnesium alloy (AM50 + SrO) prepared by the present invention at room temperature showed better yield strength (YS), tensile strength (UTS) and elongation (EL) than the conventional AM50 alloy.

예컨대, 기존의 AM50 합금은 항복강도가 120[MPa]이고, 인장강도가 170[MPa]이며, 연신율이 7% 정도이다.For example, the existing AM50 alloy has a yield strength of 120 [MPa], a tensile strength of 170 [MPa], and an elongation of about 7%.

하지만, AM50 합금에 1.2wt%의 SrO를 첨가한 마그네슘 합금은 항복강도가 152[MPa]이고, 인장강도가 220[MPa]이며, 연신율이 11% 정도로, 기존의 AM60 합금보다 기계적 특성이 상당히 우수해진 것을 알 수 있다.
However, the magnesium alloy added 1.2 wt% SrO to the AM50 alloy has a yield strength of 152 [MPa], a tensile strength of 220 [MPa], and an elongation of about 11%. The mechanical properties are significantly better than those of the conventional AM60 alloy. It can be seen that.

(실시예 5)(Example 5)

본 발명의 또다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 실험 결과를 측정하였다. AZ91 마그네슘 합금에 150㎛의 입도의 산화마그네슘(MgO)이 0.001 내지 0.42 wt%를 첨가하였다. 마그네슘 합금에 산화마그네슘이 첨가된 경우, 첨가되지 않은 경우와 비교하여 경도가 연속적으로 증가함을 알 수 있었다. The hardness test result of the magnesium alloy prepared by another embodiment of the present invention was measured. To the AZ91 magnesium alloy was added 0.001 to 0.42 wt% of magnesium oxide (MgO) having a particle size of 150 µm. When magnesium oxide was added to the magnesium alloy, it was found that the hardness increased continuously compared to the case where no magnesium oxide was added.

즉, 상온에서 산화마그네슘이 첨가되지 않은 AZ91 마그네슘 합금의 경도는 대략 51 정도이며, 산화마그네슘이 소량 첨가된 AZ91 마그네슘 합금의 경도는 대략 54 이상으로 나타난다.That is, at room temperature, the hardness of the AZ91 magnesium alloy to which magnesium oxide is not added is about 51, and the hardness of the AZ91 magnesium alloy to which magnesium oxide is added is about 54 or more.

이와 같은 산화마그네슘의 wt%에 따른 경도는 아래 표 4와 같다.The hardness according to the wt% of magnesium oxide is shown in Table 4 below.

합금alloy 산화마그네슘 첨가량Magnesium oxide addition amount 경도[Hv]Hardness [Hv] 마그네슘 합금
(AZ91)
Magnesium alloy
(AZ91)
0.001 wt%0.001 wt% 5353
0.05 wt%0.05 wt% 5858 0.25 wt%0.25 wt% 5959 0.42 wt%0.42 wt% 6060

따라서, 표 4에서와 같이 마그네슘 합금에 산화마그네슘 0.001 내지 0.42 wt%를 첨가하였을 때 강도가 지속적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 0.42wt%에서는 경도가 60 정도로 기존의 AZ91 마그네슘 합금에 비해 대략 18% 이상 증가된 것을 알 수 있다.
Therefore, as shown in Table 4, when the magnesium oxide 0.001 to 0.42 wt% is added to the magnesium alloy, the strength is continuously increased. At 0.42 wt%, the hardness is about 60% compared to the conventional AZ91 magnesium alloy. It can be seen that the increase over.

(실시예 6)(Example 6)

본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 측정하였다. 제조 공정중 100㎛의 입도를 갖는 산화칼슘이 1 내지 12wt% 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 산화칼슘(CaO)의 첨가량이 증가할수록 경도가 증가함을 알 수 있었다. 즉, 상온에서 산화칼슘이 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금의 경도는 대략 57이며, 산화칼슘이 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 경도가 지속적으로 57보다 증가하는 것을 보이고 있다.
The hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention was measured. It was found that the hardness of the AZ91D magnesium alloy containing 1-12 wt% of calcium oxide having a particle size of 100 μm was increased as the amount of added calcium oxide (CaO) increased. That is, the hardness of the AZ91D magnesium alloy without the addition of calcium oxide at room temperature is approximately 57, and the hardness of the AZ91D magnesium alloy with the addition of calcium oxide is continuously increasing than 57.

(실시예 7)(Example 7)

본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의한 제조된 마그네슘 합금의 경도를 측정하였다. AM50 마그네슘 합금에 150㎛의 입도의 산화마그네슘(MgO)이 3 내지 12 wt% 첨가하였다. 산화마그네슘이 첨가된 경우, 첨가되지 않은 경우와 비교하여 경도가 연속적으로 증가함을 알 수 있었다.
The hardness of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention was measured. Magnesium oxide (MgO) having a particle size of 150 mu m was added to the AM50 magnesium alloy in an amount of 3 to 12 wt%. When magnesium oxide was added, it was found that the hardness increased continuously as compared with the case without addition.

(실시예 8)(Example 8)

AM60B 마그네슘합금의 용탕에 70㎛의 입자크기를 갖는 5, 10, 15wt%의 산화칼슘을 각각 첨가한 후 교반의 방법에 따른 마그네슘합금내의 산화칼슘의 잔량을 측정하였다. 교반의 방법으로는 용탕의 상층부 교반, 용탕의 내부 교반, 그리고 나머지 하나는 교반을 하지 않았다. 교반 조건을 달리함에 따라서 교반의 상층부만을 교반하는 경우가 교반하지 않는 경우와 내부 교반을 한 경우와 비교할 때 산화칼슘의 잔량이 5, 10, 15wt% 산화칼슘을 첨가함에 따라서 최종 잔류량은 0.001, 0.002, 0.005wt%로 가장 작게 잔류함을 확인할 수 있었다.
After adding 5, 10 and 15 wt% of calcium oxide having a particle size of 70 μm to the molten metal of the AM60B magnesium alloy, the residual amount of calcium oxide in the magnesium alloy was measured according to the stirring method. In the stirring method, the upper layer stirring of the molten metal, the internal stirring of the molten metal, and the other one were not stirred. When only the upper portion of the agitation was stirred with different stirring conditions, the residual amount of calcium oxide was added as 5, 10, 15 wt% calcium oxide as compared with the case without stirring and the internal agitation. The final residual amount was 0.001, 0.002 , 0.005wt% was found to remain the smallest.

(실시예 9)(Example 9)

세 개의 AZ91D 마그네슘 합금 3kg을 구비하고, 이들을 각각 680℃의 온도로 가열하여 용탕을 형성하였다. 이어서, 각 용탕에 파우더 형태로서 100㎛ 미만, 100~200㎛, 500㎛의 칼슘 산화물(CaO) 30g(1wt%)를 투입하였다. 이어서, 각 마그네슘 합금 용탕을 10분간 내부 교반하였다. 이어서, 각 마그네슘 합금 용탕을 금형에 부어서 중력 주조하였다. 마지막으로 마그네슘 합금을 냉각시킨 후, ICP(Inductively Coupled Plasma)를 통하여 성분을 분석하였다.Three kgs of three AZ91D magnesium alloys were provided, each of which was heated to a temperature of 680 ° C. to form a melt. Subsequently, 30 g (1 wt%) of calcium oxide (CaO) of less than 100 micrometers, 100-200 micrometers, and 500 micrometers was put into each molten metal. Subsequently, each magnesium alloy molten metal was internally stirred for 10 minutes. Subsequently, each magnesium alloy molten metal was poured into a mold and gravity cast. Finally, after cooling the magnesium alloy, the components were analyzed through ICP (Inductively Coupled Plasma).

분말 크기, 목표 조성, ICP에 의한 성분 분석 및 수율은 아래의 표 5와 같다.Powder size, target composition, component analysis and yield by ICP are shown in Table 5 below.

분말크기Powder size ~100㎛~ 100㎛ ~200㎛~ 200㎛ ~500㎛~ 500 목표 조성Goal composition 1 wt% CaO1 wt% CaO 1 wt% CaO1 wt% CaO 1 wt% CaO1 wt% CaO ICP 성분 분석ICP Component Analysis 0.45 wt% Ca0.45 wt% Ca 0.0078 wt% Ca0.0078 wt% Ca 0.0042 wt% Ca0.0042 wt% Ca 수율yield 45%45% 0.78%0.78% 0.42%0.42%

상기와 같이 하여 칼슘 산화물의 크기가 100㎛ 미만일 경우에는 실질적으로 45%의 수율을 얻을 수 있다. 즉, 1wt%의 칼슘 산화물을 첨가한 경우 0.45wt%의 칼슘이 마그네슘 용탕에 용해되었다. 그러나 칼슘 산화물의 크기가 200㎛ 또는 500㎛에 이를 경우에는 수율이 각각 0.78% 및 0.42%로 크게 떨어졌다. 내부교반 반응이 표면반응보다 바람직하지 않았다.
As described above, when the size of the calcium oxide is less than 100 μm, a yield of substantially 45% can be obtained. That is, when 1 wt% of calcium oxide was added, 0.45 wt% of calcium was dissolved in the molten magnesium. However, when the size of calcium oxide reaches 200 μm or 500 μm, the yield dropped to 0.78% and 0.42%, respectively. Internal stirring reactions were less preferred than surface reactions.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 용해 중 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.7 and 8 are graphs showing the results of the protective gas reduction during dissolution of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 7의 결과는 다이캐스팅 작업 용탕 온도인 680℃에서 실험하여 얻은 것이고, 도 8의 결과는 720℃(과열 상태)에서 실험하여 얻은 것이다.The results of FIG. 7 were obtained by experimenting at a die casting working melt temperature of 680 ° C., and the results of FIG. 8 were obtained by experimenting at 720 ° C. (overheated state).

또한, 도 7 및 도 8에서 "sealed"는 통상적인 Mg 용해로를 사용할 경우로서 외부 공기가 유입되지 않는 상태를 의미하고, "unsealed"는 외부 공기가 유입되는 인위적인 상태를 의미한다.In addition, in FIG. 7 and FIG. 8, "sealed" means a state in which outside air is not introduced as a conventional Mg melting furnace is used, and "unsealed" means an artificial state in which outside air is introduced.

먼저 도 7에 도시된 바와 같이, 680℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D, AZ91D-0.04wt% CaO, AZ91D-0.13wt% CaO에서 모두 1,000ppm의 SF 6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D 및 AZ91D-0.04wt%의 경우 대략 500ppm의 SF 6 가스가 필요했고, AZ91D-0.13wt% CaO의 경우 300ppm의 SF 6 가스가 필요하였다. 따라서 통상의 다이 캐스팅 작업에서는 공기가 유입되지 않은 조건일 경우, 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있으며, 목적하는 합금의 특성에 따라 첨가제의 양이 적은 경우 통상적인 질소 또는 아르곤 등의 보호가스를 이용하여 용해할 수 있음을 알 수 있다.First, as shown in FIG. 7, in an atmosphere of 680 ° C., when the air is inflowed (unsealed), SF 6 gas of 1,000 ppm in all of AZ91D, AZ91D-0.04wt% CaO, and AZ91D-0.13wt% CaO to suppress ignition. Was needed. However, in the absence of air (sealed), about 500 ppm of SF 6 gas was required for AZ91D and AZ91D-0.04 wt%, and 300 ppm of SF 6 gas was required for AZ91D-0.13 wt% CaO. . Therefore, in a typical die casting operation, when the air is not introduced, it can be seen that as the amount of the additive is added, the required amount of the protective gas for suppressing ignition decreases. It can be seen that it can be dissolved using a conventional protective gas such as nitrogen or argon.

다음으로 도 8에 도시된 바와 같이, 720℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D, AZ91D-0.04wt% CaO, AZ91D-0.13wt% CaO에서 각각 3,200ppm, 2,000ppm, 1,000ppm의 SF 6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D 및 AZ91D-0.04wt% CaO의 경우 대략 500ppm의 SF 6 가스가 필요하였고, AZ91D-0.13wt% CaO의 경우 300ppm의 SF 6 가스가 필요하였다. 따라서 과열 온도에서도 공기가 유입되지 않은 조건일 경우 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있다.Next, as shown in Figure 8, in the air inflow (unsealed) in the atmosphere of 720 ℃ (3,200ppm, 2,000ppm in AZ91D, AZ91D-0.04wt% CaO, AZ91D-0.13wt% CaO, respectively, to suppress ignition) , 1,000 ppm SF 6 gas was required. However, in the absence of air (sealed), approximately 500 ppm SF 6 gas was required for AZ91D and AZ91D-0.04 wt% CaO, and 300 ppm SF 6 gas was required for AZ91D-0.13 wt% CaO to prevent ignition. It was. Therefore, it can be seen that the amount of additives required for the protection gas for reducing the ignition decreases as the amount of the additive is increased in the condition that the air is not introduced even at the overheating temperature.

도 9는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 TGA(Thermogravimetry Analyzer) 실험 결과를 도시한 그래프이다.9 is a graph showing the results of the TGA (Thermogravimetry Analyzer) experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 9에서 X축은 시간이고, Y축은 무게 증가량(%)이다. AZ91D의 경우 시간이 흐를수록 무게가 급격히 증가함을 수 있다. 즉, 산화 현상이 급격하게 진행한 것이다. AZ91D-0.14wt% CaO의 경우 시간이 흘러도 무게가 완만히 증가함을 수 있다. 즉, 산화 현상이 천천히 진행한 것이다. 예를들면, 400분 경과 후 AZ91D는 113의 무게로 증가하였고, AZ91D-0.14wt% CaO는 101의 무게로 증가하였다.In FIG. 9, the X axis is time, and the Y axis is weight increase (%). In the case of the AZ91D, the weight may increase rapidly over time. That is, the oxidation phenomenon progressed rapidly. In the case of AZ91D-0.14wt% CaO, the weight may gradually increase over time. That is, the oxidation phenomenon proceeded slowly. For example, after 400 minutes AZ91D increased to 113 and AZ91D-0.14wt% CaO to 101.

따라서 이러한 실험 결과로부터 첨가제를 첨가한 마그네슘 합금의 산화 현상이 억제됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen from the experimental results that the oxidation phenomenon of the magnesium alloy to which the additive is added is suppressed.

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 AES(Atomic Emission Spectrometer) 실험 결과를 도시한 그래프이다.10 and 11 are graphs showing the results of the AES (Atomic Emission Spectrometer) experiment of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 10에서 X축은 스퍼터 시간이고, Y축은 검출량이다. AZ91D의 경우 스퍼터 시간 대략 9분 정도까지 산소가 대략 40정도 검출되고, 그 이후부터 산소 검출이 적어짐을 알 수 있다. 즉, AZ91D의 경우 산화막이 비교적 두껍게 형성되어 있음을 의미한다.In Fig. 10, the X axis is the sputtering time and the Y axis is the detection amount. In the case of the AZ91D, about 40 minutes of oxygen is detected until the sputtering time of about 9 minutes, and since that time, oxygen detection decreases. That is, in the case of AZ91D, it means that the oxide film is formed relatively thick.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이 AZ91D-0.7wt% CaO의 경우 스퍼터 시간 대략 1분 정도까지 산소가 대략 26정도 검출되고, 그 이후부터 산소 검출이 적어짐을 알 수 있다. 즉, AZ91D-0.7wt% CaO의 경우 산화막이 비교적 얇게 형성되어 있음을 의미한다.On the other hand, in the case of AZ91D-0.7wt% CaO, as shown in FIG. 11, oxygen is detected by about 26 minutes until the sputtering time is about 1 minute, and it can be seen that oxygen detection is reduced thereafter. That is, in the case of AZ91D-0.7wt% CaO, it means that the oxide film is formed relatively thin.

따라서 이러한 실험 결과로부터 첨가제를 첨가한 마그네슘 합금의 산화 현상이 억제됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen from the experimental results that the oxidation phenomenon of the magnesium alloy to which the additive is added is suppressed.

도 12은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온 및 고온에서의 경도를 도시한 그래프이다.12 is a graph showing the hardness at room temperature and high temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이 제조 공정중 칼슘 산화물이 0.007 내지 0.41wt% CaO 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 그 칼슘 산화물의 첨가량이 증가할수록 경도가 증가함을 알 수 있다. 즉, 상온(25℃)에서의 산화칼슘이 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금의 경도는 대략 57이며, 칼슘 산화물이 소량 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 경도가 68까지 상승됨을 알 수 있다. 100℃ 및 150℃로 온도가 상승하면 AZ91D 마그네슘 합금 내의 β상(Mg17Al12)의 낮은 열안정성의 이유로 상온에서의 경도값 보다 약간 떨어진다.As shown in FIG. 12, it can be seen that the hardness of the AZ91D magnesium alloy added with 0.007 to 0.41 wt% CaO of calcium oxide increased as the amount of the calcium oxide increased. That is, the hardness of the AZ91D magnesium alloy without the addition of calcium oxide at room temperature (25 ℃) is approximately 57, it can be seen that the hardness of the AZ91D magnesium alloy with a small amount of calcium oxide is increased to 68. When the temperature rises to 100 ° C and 150 ° C, it is slightly lower than the hardness value at room temperature because of the low thermal stability of the β phase (Mg17Al12) in the AZ91D magnesium alloy.

도 13는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도를 도시한 그래프이다.13 is a graph showing the ignition temperature of the magnesium alloy produced by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 13에 도시된 바와 같이 칼슘 산화물의 첨가량에 따른 마그네슘 합금의 발화 온도는 그 칼슘 산화물의 첨가량이 증가함에 따라 함께 증가함을 알 수 있다. 즉, 대기 분위기에서의 AZ91D 마그네슘 합금의 발화 온도는 대략 490℃이고, 질소 분위기에서의 발화온도는 대략 510℃인 반면에, 칼슘 산화물이 첨가된 마그네슘 합금의 발화온도는 첨가량에 따라 대략 100℃ 이상의 발화 온도가 상승하였음을 알 수 있다.
As shown in Figure 13 it can be seen that the ignition temperature of the magnesium alloy according to the addition amount of calcium oxide increases with the addition amount of the calcium oxide increases. That is, the ignition temperature of the AZ91D magnesium alloy in the atmospheric atmosphere is about 490 ° C, and the ignition temperature in the nitrogen atmosphere is about 510 ° C, whereas the ignition temperature of the magnesium alloy to which calcium oxide is added is about 100 ° C or more depending on the amount added. It can be seen that the ignition temperature has increased.

(실시예 10)(Example 10)

도 14은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.14 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이 제조 공정중 스트론튬 산화물이 0.02 내지 0.48wt% 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 그 스트론튬 산화물의 첨가량이 증가할수록 경도가 증가함을 알 수 있다. 즉, 상온에서 스트론튬 산화물이 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금의 경도는 대략 57이며, 산화 스트론튬이 소량 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 대략 65이다.As shown in FIG. 14, the hardness of the AZ91D magnesium alloy having 0.02 to 0.48 wt% of strontium oxide added during the manufacturing process increases as the amount of strontium oxide added increases. That is, at room temperature, the hardness of the AZ91D magnesium alloy without strontium oxide is about 57, and the AZ91D magnesium alloy with a small amount of strontium oxide is about 65.

도 15은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 대기 및 질소 분위기에서의 발화 온도를 도시한 그래프이다.15 is a graph showing the ignition temperature in the atmosphere and nitrogen atmosphere of the magnesium alloy produced by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 15에 도시된 바와 같이 스트론튬 산화물이 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 대기 분위기에서 대략 490℃이고 질소 분위기에서는 대략 510℃이다. 그러나 스트론튬 산화물이 첨가된 AZ91D 마그네슘의 발화 온도는 그 첨가량에 따라 대략 100℃ 이상 상승하였다.
As shown in FIG. 15, the AZ91D magnesium alloy to which strontium oxide was not added has a ignition temperature of approximately 490 ° C. in an atmospheric atmosphere and approximately 510 ° C. in a nitrogen atmosphere. However, the ignition temperature of AZ91D magnesium to which strontium oxide was added increased approximately 100 ° C. or more depending on the amount added.

(실시예 11)(Example 11)

도 16은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 빌렛 표면 사진이다.16 is a billet surface photograph of a magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이 알칼리토금속 산화물인 베릴륨 산화물과, 마그네슘 산화물이 각각 0.0001wt%와 0.5wt% 첨가된 다이캐스팅용 AZ91D 마그네슘 합금의 빌렛 사진을 보면, 베릴륨 산화물을 0.0001wt% 미량 첨가하여도 빌렛이 산화 또는 발화하지 않고 깨끗한 표면을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 마그네슘 산화물을 0.5wt% 미량 첨가 하여도 산화 또는 발화하지 않은 깨끗한 빌렛을 얻을 수 있었다.As shown in FIG. 16, the bead of the beryllium oxide, which is an alkaline earth metal oxide, and the AZ91D magnesium alloy for die casting, in which 0.0001 wt% and 0.5 wt% magnesium oxide were added, respectively, showed a billet even if a small amount of beryllium oxide was added. It can be seen that this shows a clean surface without oxidation or ignition. In addition, a clean billet which was not oxidized or ignited was obtained even by adding 0.5 wt% of magnesium oxide.

도 17은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도를 도시한 그래프이다.17 is a graph showing the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 17에 도시된 바와 같이 베릴륨 산화물과 마그네슘 산화물이 각각 0.0001wt%와 0.5wt% 첨가된 다이캐스팅용 AZ91D 마그네슘 합금에 대한 발화 온도를 통해서도 분명하게 확인할 수 있듯이, 알칼리토금속 산화물인 베릴륨 산화물이나 마그네슘 산화물의 첨가량에 따라 발화 온도가 향상되어 기계적 특성 및 산화 특성 등이 향상됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 17, as can be clearly seen from the ignition temperature of the AZ91D magnesium alloy for die casting in which beryllium oxide and magnesium oxide are added 0.0001wt% and 0.5wt%, respectively, the alkaline earth metal oxides of beryllium oxide and magnesium oxide It can be seen that the ignition temperature is improved according to the addition amount, thereby improving mechanical properties and oxidation characteristics.

도 18은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도를 도시한 그래프이다.18 is a graph showing the hardness of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 18에 도시된 바와 같이 베릴륨 산화물과 마그네슘 산화물이 각각 0.0001%와 0.5% 첨가된 다이캐스팅용 AZ91D 마그네슘 합금에 대한 경도를 통해서도 분명하게 확인할 수 있듯이, 알칼리토금속 산화물인 베릴륨 산화물이나 마그네슘 산화물의 첨가량에 따라 경도가 향상됨을 알 수 있다.
As can be clearly seen from the hardness of the AZ91D magnesium alloy for die casting in which beryllium oxide and magnesium oxide are added 0.0001% and 0.5%, respectively, as shown in FIG. 18, depending on the addition amount of beryllium oxide or magnesium oxide, which is an alkaline earth metal oxide It can be seen that the hardness is improved.

(실시예 12)(Example 12)

도 19는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 조직 사진이다.19 is a structure photograph of a magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 19에 도시된 바와 같이 첨가제가 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금에 비해 첨가제가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금의 결정립이 큰 차이가 나지 않는 것을 알 수 있다. 여기서, 첨가제는 칼슘계 화합물인 칼슘시아나미드(CaCN2)로서 0.007 wt% 첨가되었다. 이와 같은 미량의 첨가는 AZ91D 마그네슘 합금의 특성에 전혀 영향이 없음을 알 수 있다.As shown in FIG. 19, it can be seen that the grains of the AZ91D magnesium alloy to which the additive is added are not significantly different compared to the AZ91D magnesium alloy to which the additive is not added. Here, the additive was added as 0.007 wt% of calcium cyanamide (CaCN2) as a calcium compound. It can be seen that such a small amount of addition has no effect on the properties of the AZ91D magnesium alloy.

도 20은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 데이터이다.20 is hardness data of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 20에 도시된 바와 같이 칼슘계 화합물인 칼슘시아나미드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 경도가 대략 66으로 측정되었다. 즉, 어떠한 첨가제도 첨가하지 않은 AZ91D 마그네슘 합금의 경우 경도가 대략 62 정도인데 반해, 칼슘시아나미드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금의 경우 경도가 대략 4 정도 증가하였다.As shown in FIG. 20, the AZ91D magnesium alloy to which the calcium-based compound calcium cyanamide was added was measured to have a hardness of approximately 66. That is, the hardness of the AZ91D magnesium alloy without any additives was about 62, whereas the hardness of the AZ91D magnesium alloy with calcium cyanamide was increased by about 4 degrees.

도 21은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.21 is a graph of the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 21에 도시된 바와 같이 칼슘계 화합물인 칼슘시아나미드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 대기중에서 대략 540℃에 이른다. 즉, 첨가제가 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 대기중에서 대략 510℃이므로, 첨가제 첨가에 의해 대략 30℃의 발화 온도가 증가하였다.
As shown in FIG. 21, the AZ91D magnesium alloy to which the calcium-based compound calcium cyanamide is added has a ignition temperature of approximately 540 ° C. in the air. That is, since the ignition temperature of the AZ91D magnesium alloy to which the additive was not added was approximately 510 ° C in the air, the ignition temperature of approximately 30 ° C was increased by the addition of the additive.

(실시예 13)(Example 13)

도 22는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 조직 사진이다.22 is a structure photograph of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 22에 도시된 바와 같이 첨가제가 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금에 비해 첨가제가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금의 결정립이 큰 차이를 나타내지 않는 것을 알 수 있다. 여기서, 첨가제는 칼슘계 화합물인 칼슘카바이드(CaC2)로서, 0.03 wt%가 첨가되었다.As shown in FIG. 22, it can be seen that the grains of the AZ91D magnesium alloy to which the additive is added do not show a large difference compared to the AZ91D magnesium alloy to which the additive is not added. Here, the additive is calcium carbide (CaC2), which is a calcium compound, and 0.03 wt% was added.

도 23은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 데이터이다.23 is hardness data of the magnesium alloy produced by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 23에 도시된 바와 같이 칼슘계 화합물인 칼슘카바이드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 경도가 대략 65.3이다. 즉, 어떠한 첨가제도 첨가하지 않은 AZ91D 마그네슘 합금의 경우 경도가 대략 62 정도이므로, 경도가 대략 3정도 증가하였다.As shown in FIG. 23, the AZ91D magnesium alloy to which the calcium-based compound calcium carbide was added has a hardness of approximately 65.3. That is, since the hardness of the AZ91D magnesium alloy without any additives is about 62, the hardness increased by about three.

도 24은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.24 is a graph of the ignition temperature of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 24에 도시된 바와 같이 칼슘계 화합물인 칼슘 카바이드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 질소 중에서 대략 540℃에 이른다. 즉, 첨가제가 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 질소 중에서 대략 510℃이었으므로, 첨가제 첨가에 의해 대략 30℃의 발화 온도가 증가하였다.As shown in FIG. 24, the AZ91D magnesium alloy to which the calcium-based compound calcium carbide is added has a ignition temperature of approximately 540 ° C. in nitrogen. That is, since the ignition temperature of the AZ91D magnesium alloy to which the additive was not added was approximately 510 ° C in nitrogen, the ignition temperature of approximately 30 ° C increased by the addition of the additive.

도 25는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 데이터이다.25 is the ignition temperature data of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 25에 도시된 바와 같이, 대기 분위기에서 발화 온도는, 칼슘계 화합물인 칼슘 시아나미드(CaCN2)나 칼슘 카바이드(CaC2)가 각각 첨가된 마그네슘 합금(AZ91D-0.007wt%CaCN 2/0.03wt%CaC 2) 모두 순수한 마그네슘 합금(AZ91D)과 비교하여 상당히 향상된 내열성의 합금의 발화 온도를 나타내고 있으며, 이는 결국 칼슘계 화합물의 첨가량에 따라 발화온도가 크게 향상됨을 알 수 있다.
As shown in FIG. 25, the ignition temperature in the air atmosphere is a magnesium alloy (AZ91D-0.007wt% CaCN 2 / 0.03wt%) to which calcium-based compounds such as calcium cyanamide (CaCN2) and calcium carbide (CaC2) are added, respectively. Both CaC 2) exhibited a significantly improved ignition temperature of the heat resistant alloy compared to the pure magnesium alloy (AZ91D), which can be seen that the ignition temperature is greatly improved depending on the amount of calcium-based compound added.

(실시예 14)(Example 14)

도 26은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의한 제조된 마그네슘 합금의 경도 실험 결과를 도시한 그래프이다.26 is a graph showing the hardness test results of the magnesium alloy produced by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 26에 도시된 바와 같이 AM50 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우, 대략 0.05wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우, 대략 0.15wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 경도는 대략 50 내외로 나타났다. 따라서 미량의 칼슘 산화물 첨가에 따른 미세 조직 및 경도 값에는 영향이 없는 것으로 나타났다.As shown in FIG. 26, when calcium oxide was not added to the AM50 magnesium alloy, when about 0.05 wt% of calcium oxide was added, the hardness was about 50 when about 0.15 wt% of calcium oxide was added. Therefore, there was no effect on the microstructure and hardness values according to the addition of trace amounts of calcium oxide.

도 27 및 도 28는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.27 and 28 are graphs showing the results of ignition experiments of magnesium alloys produced by the method for producing magnesium alloys according to the present invention.

도 27에 도시된 바와 같이 AM50 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 대기 분위기에서 발화 온도는 대략 570℃이었지만, 대략 0.05wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 590℃로 증가하였다. 더욱이 대략 0.15wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 610℃로 증가하였다.As shown in FIG. 27, when calcium oxide was not added to the AM50 magnesium alloy, the ignition temperature was about 570 ° C. in an air atmosphere, but when about 0.05 wt% of calcium oxide was added, the ignition temperature increased to about 590 ° C. FIG. Moreover, when about 0.15 wt% of calcium oxide was added, the ignition temperature increased to about 610 ° C.

도 28에 도시된 바와 같이 AM50 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 질소 분위기에서 발화 온도는 대략 550℃이었지만, 대략 0.05wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 570℃로 증가하였다. 더욱이 대략 0.15wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 640℃로 증가하였다.
As shown in FIG. 28, when calcium oxide was not added to the AM50 magnesium alloy, the ignition temperature was about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, but when about 0.05 wt% of calcium oxide was added, the ignition temperature increased to about 570 ° C. FIG. Moreover, when about 0.15 wt% of calcium oxide was added, the ignition temperature increased to about 640 ° C.

(실시예 15)(Example 15)

도 29 및 도 30은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 용해 중 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.29 and 30 are graphs showing the results of protective gas reduction experiments during dissolution of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium alloy according to the present invention.

도 29의 결과는 다이캐스팅 작업 용탕 온도인 680℃에서 실험하여 얻은 것이고, 도 30의 결과는 720℃(과열 상태)에서 실험하여 얻은 것이다.The results of FIG. 29 were obtained by experimenting at a die casting working melt temperature of 680 ° C., and the results of FIG. 30 were obtained by experimenting at 720 ° C. (overheated state).

도 29에 도시된 바와 같이, 680℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31, AZ31-0.05wt%CaO, AZ31-0.32wt%CaO에서 모두 500ppm의 SF 6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31 및 AZ31-0.05wt%CaO의 경우 대략 100ppm의 SF 6 가스가 필요하였고, AZ31-0.32wt%CaO의 경우 40ppm의 SF 6 가스가 필요하였다. 따라서 통상의 다이캐스팅 작업에서는 공기가 유입되지 않은 조건일 경우, 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있으며, 목적하는 합금의 특성에 따라 첨가제의 양이 적은 경우 통상적인 질소 또는 아르곤 등의 보호가스를 이용하여 용해할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 29, in an unsealed atmosphere with an atmosphere of 680 ° C, 500 ppm SF 6 gas is required at all of AZ31, AZ31-0.05wt% CaO, and AZ31-0.32wt% CaO to suppress ignition. It was. However, in the absence of air (sealed), approximately 100 ppm SF 6 gas is required for AZ31 and AZ31-0.05 wt% CaO, and 40 ppm SF 6 gas is required for AZ31-0.32 wt% CaO to suppress ignition. It was. Therefore, in a typical die casting operation, when the air is not introduced, it can be seen that as the amount of the additive is added, the required amount of the protective gas for suppressing ignition decreases, and when the amount of the additive is small according to the characteristics of the desired alloy, It can be seen that it can be dissolved using a protective gas such as nitrogen or argon.

다음으로 도 30에 도시된 바와 같이, 720℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31, AZ31-0.05wt%CaO, AZ31-0.32wt%CaO에서 1,000ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31의 경우 대략 200ppm의 SF6 가스가 필요하였고, AZ31-0.05wt%CaO의 경우 대략 100ppm의 SF6 가스가 필요하였으며, AZ31-0.32wt%CaO의 경우 40ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 따라서 과열 온도에서도 공기가 유입되지 않은 조건일 경우 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있다.Next, as shown in FIG. 30, in an unsealed state in which air is introduced at 720 ° C., 1,000 ppm SF6 gas is contained in AZ31, AZ31-0.05 wt% CaO, and AZ31-0.32 wt% CaO to suppress ignition. Needed. However, in the absence of air (sealed), about 200 ppm of SF6 gas was required for AZ31, and about 100 ppm of SF6 gas was required for AZ31-0.05 wt% CaO, and AZ31-0.32 wt% CaO to suppress ignition. In the case of 40 ppm SF6 gas was required. Therefore, it can be seen that the amount of additives required for the protection gas for reducing the ignition decreases as the amount of the additive is increased in the condition that the air is not introduced even at the overheating temperature.

도 31 및 도 32는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.31 and 32 are graphs showing the results of ignition experiments of magnesium alloys produced by the method for producing magnesium alloys according to the present invention.

도 31에 도시된 바와 같이 AZ31 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 대기 분위기에서 발화 온도는 대략 570℃이었지만, 대략 0.3wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 610℃로 증가하였다.As shown in FIG. 31, when calcium oxide was not added to the AZ31 magnesium alloy, the ignition temperature was about 570 ° C. in the air atmosphere, but when about 0.3 wt% of calcium oxide was added, the ignition temperature increased to about 610 ° C. FIG.

도 32에 도시된 바와 같이 AZ31 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 질소 분위기에서 발화 온도는 대략 640℃이었지만, 대략 0.3wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 690℃로 증가하였다.As shown in FIG. 32, when calcium oxide was not added to the AZ31 magnesium alloy, the ignition temperature was about 640 ° C. in a nitrogen atmosphere, but when about 0.3 wt% of calcium oxide was added, the ignition temperature increased to about 690 ° C. FIG.

도 33 내지 도 35는 보호 가스가 없는 경우, 보호 가스가 있는 경우 및 본 발명의 방법에 따라 제조한 마그네슘 합금의 박판 주조품 표면을 도시한 사진이다.33 to 35 are photographs showing the surface of the thin cast product of magnesium alloy prepared in the absence of the protective gas, in the presence of the protective gas and according to the method of the present invention.

도 33에 도시된 바와 같이 보호 가스 없이 마그네슘 합금이 제조된 경우, 표면이 검게 발화된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 33, when the magnesium alloy is manufactured without the protective gas, the surface is blackened.

또한, 도 34에 도시된 바와 같이 보호 가스를 분사하여 마그네슘 합금이 제조된 경우에도, 산화물 혼입에 따른 크랙 현상이 발생된 것을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 34, even when a magnesium alloy is manufactured by spraying a protective gas, it can be seen that a crack phenomenon occurs due to the mixing of oxides.

그러나 도 35에 도시된 바와 같이 칼슘 산화물을 첨가하여 마그네슘 합금이 제조된 경우, 발화 현상이나 크랙 현상이 발견되지 않음을 알 수 있다.However, when the magnesium alloy is manufactured by adding calcium oxide as shown in FIG. 35, it can be seen that no ignition phenomenon or crack phenomenon is found.

여기서, 상기 도 33 내지 도 35에 도시된 마그네슘 합금은 모두 AZ31을 예로 한 것이다.Here, the magnesium alloys illustrated in FIGS. 33 to 35 all use AZ31 as an example.

도 36은 CaO 첨가량이 AZ91D 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 dry air 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다. 36 shows the results of the DTA test in a dry air atmosphere to determine the effect of CaO addition on the ignition characteristics of the AZ91D magnesium alloy.

도 36의 실험결과에서 볼 수 있듯이, CaO 함량이 증가할수록 발화온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 첨가되는 산화칼슘의 양이 15.7 wt%인 경우 1300℃정도의 높은 발화온도를 보이며, 그 이후의 CaO 첨가에서 어느 정도 발화온도가 수렴되고 있음을 알 수 있다As can be seen in the experimental results of FIG. 36, it can be seen that the ignition temperature increases as the CaO content increases. When the amount of calcium oxide added is 15.7 wt%, it shows a high ignition temperature of about 1300 ° C, and it can be seen that the ignition temperature converges to some extent in the subsequent CaO addition.

도 37은 SrO 첨가량이 AZ31 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 dry air 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다. 도 37의 실험결과에서 볼 수 있듯이, 산화스트론튬의 함량이 증가할수록 발화온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 마그네슘계 금속의 용탕에 산화스트론튬을 15.9wt% 첨가한 경우 1400℃까지 발화온도 증가되며, 그 이후 25.8wt% SrO 첨가까지는 어느 정도 발화온도가 유지되고 있다.Figure 37 shows the results of the DTA test in a dry air atmosphere to determine the effect of SrO addition amount on the ignition characteristics of the AZ31 magnesium alloy. As can be seen from the experimental results of FIG. 37, it can be seen that the ignition temperature increases as the content of strontium oxide increases. When 15.9 wt% of strontium oxide is added to the molten metal of magnesium-based metal, the ignition temperature is increased to 1400 ° C. After that, the ignition temperature is maintained to some extent until the addition of 25.8 wt% SrO.

도 38은 CaO가 첨가제로 첨가된 마그네슘 합금의 발화 특성을 기존의 상용의 고온용 마그네슘 합금과 비교하기 위해서 같은 조건에서 토치를 이용하여 가열하여 발화까지의 시간을 측정한 결과이다. 사진에서와 같이 CaO를 첨가한 마그네슘 합금의 경우 다른 상용 마그네슘 합금에 비해서 가장 오랜 시간동안 발화되지 않고 버티면서 발화가 억제되는 것을 알 수 있다. 실험에 이용된 합금중에서 CaO가 1.13wt% 첨가되어 제조된 Mg-3Al-1.13CaO 합금이 가장 발화 저항성이 높은 것을 알 수 있었다. 이 경우 200초가 지나서야 발화가 발생하였다. 그리고, 모든 합금에서 1wt% 이상의 CaO가 첨가된 경우 Al함량에 무관하게 모든 함금에서 기존의 고온용 마그네슘 합금(상기 도 38에서 AS21, AE44, MRI153, MRI230)보다 발화 특성이 우수함을 알 수 있다. 상기 도 38에서 Mg-3Al-1.13CaO 합금의 의미는 Mg-3Al의 마그네슘 합금의 용탕속에 1.13wt%의 CaO를 첨가제로 첨가하여 본 발명에서 기 설명한 발명에 의하여 제조된 합금을 의미한다. (Mg-6Al-1CaO 및 Mg-9Al-1.02CaO에도 동일하게 적용됨.)38 is a result of measuring the time to ignition by heating using a torch under the same conditions in order to compare the ignition characteristics of the magnesium alloy added CaO as an additive to conventional commercial high-temperature magnesium alloy. As shown in the photograph, it can be seen that the magnesium alloy added with CaO is not fired for the longest time compared to other commercial magnesium alloys, and thus, the fire is suppressed. Among the alloys used in the experiment, Mg-3Al-1.13CaO alloy prepared by adding 1.13wt% of CaO showed the highest ignition resistance. In this case, fire occurred only after 200 seconds. In addition, when CaO is added to 1 wt% or more in all the alloys, regardless of the Al content, all alloys can be seen that the fire property is superior to the existing high-temperature magnesium alloy (AS21, AE44, MRI153, MRI230 in FIG. 38). In FIG. 38, Mg-3Al-1.13CaO alloy refers to an alloy prepared by the invention described above by adding 1.13wt% of CaO as an additive to a molten magnesium alloy of Mg-3Al. (The same applies to Mg-6Al-1CaO and Mg-9Al-1.02CaO.)

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all differences within the scope of the claims are to be construed as being included in the present invention.

Claims (7)

마그네슘 합금을 구성하는 다수의 마그네슘 결정립; 및,
상기 다수의 마그네슘 결정입계에 90% 이상이 형성되고, 결정입내에는 10% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하고,
상기 금속간화합물은 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속산화물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 마그네슘 합금의 용탕에 첨가되어 상기 용탕과 표면반응을 일으킴으로써,
상기 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속산화물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 용탕 속에서 해리되어 마그네슘 합금의 모상에 고용되기 보다는 우선적으로 상기 금속간화합물이 상형성되는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
A number of magnesium grains constituting the magnesium alloy; And,
90% or more is formed in the plurality of magnesium grain boundaries, and less than 10% is formed in the grains, and includes an intermetallic compound present,
In the intermetallic compound, at least one selected from among alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal oxides and alkaline earth metal compounds is added to the molten metal of the magnesium alloy to cause a surface reaction with the molten metal.
At least one selected from the alkali metal oxides, alkali metal compounds, alkaline earth metal oxides and alkaline earth metal compounds is dissociated in the molten metal and preferentially forms the intermetallic compound rather than being dissolved in a matrix of magnesium alloy. Magnesium alloy.
제 1 항에 있어서,
상기 금속간화합물은,
상기 합금의 마그네슘과 알칼리금속의 화합물,
상기 합금의 마그네슘과 알칼리토금속의 화합물,
상기 합금의 합금성분과 알칼리금속의 화합물, 및
상기 합금의 합금성분과 알칼리토금속의 화합물 중에서
적어도 하나의 형태로 존재한 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
The method of claim 1,
The intermetallic compound,
A compound of magnesium and alkali metal of the alloy,
A compound of magnesium and alkaline earth metal of the alloy,
An alloy component of the alloy and an alkali metal compound, and
Among the alloying component of the alloy and the compound of alkaline earth metal
Magnesium-based alloy, characterized in that present in at least one form.
제 1 항에 있어서,
상기 마그네슘 결정립은,
순수 마그네슘 결정립 또는 마그네슘 합금 결정립인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
The method of claim 1,
The magnesium crystal grains,
Magnesium-based alloy, characterized in that the pure magnesium crystal grains or magnesium alloy crystal grains.
제 1 항에 있어서,
상기 금속간화합물은 0.0001 내지 30wt%가 형성된 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
The method of claim 1,
Magnesium-based alloy, characterized in that the intermetallic compound is formed from 0.0001 to 30wt%.
제 1 항에 있어서,
상기 마그네슘 합금은,
발화 온도가 500 내지 1500℃인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
The method of claim 1,
The magnesium alloy is,
Magnesium-based alloy, characterized in that the ignition temperature is 500 to 1500 ℃.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 마그네슘 결정입계에 95% 이상이 형성되고, 결정입내에는 5% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
The method of claim 1,
Magnesium-based alloy, characterized in that it comprises an intermetallic compound formed in the plurality of magnesium grain boundaries of 95% or more, less than 5% formed in the grains.
마그네슘 합금을 구성하는 다수의 마그네슘 결정립; 및,
상기 다수의 마그네슘 결정입계에 90% 이상이 형성되고, 결정입내에는 10% 미만이 형성되어 존재하는 금속간화합물을 포함하고,
상기 금속간화합물은 알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 상기 마그네슘 합금의 용탕에 첨가되어 상기 용탕과 표면반응을 일으킴으로써, 적어도 일부가 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금.
A number of magnesium grains constituting the magnesium alloy; And,
90% or more is formed in the plurality of magnesium grain boundaries, and less than 10% is formed in the grains, and includes an intermetallic compound present,
The intermetallic compound is characterized in that at least one selected from alkali metal oxide, alkali metal compound, alkaline earth metal compound is added to the molten metal of the magnesium alloy to cause a surface reaction with the molten metal, at least a part of the reaction occurs Magnesium alloy.
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‘친환경 마그네슘 개발’, 한국주조공학회지, 제29권, 제3호 (2009.06.) pp. 101-112.
'친환경 마그네슘 개발', 한국주조공학회지, 제29권, 제3호 (2009.06.) pp. 101-112. *

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