KR101273579B1 - Aluminum alloy extruded products and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

친환경적으로 제조되면서 우수한 합금 특성을 갖는 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 관점에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 따르면, 마그네슘 기지 내에 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 제공한다. 상기 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕 내에 첨가한다. 상기 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조한다. 상기 알루미늄 합금을 압출한다.Provided is an environmentally friendly aluminum alloy extruded material having excellent alloying properties and a method of manufacturing the same. According to the method for producing an aluminum alloy extruded material according to an aspect of the present invention, there is provided a magnesium mother alloy containing a calcium-based compound in the magnesium matrix. The magnesium master alloy is added to the molten aluminum. The molten metal is cast to prepare an aluminum alloy. The aluminum alloy is extruded.

Description

알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법{Aluminum alloy extruded products and manufacturing method thereof}Aluminum alloy extruded materials and manufacturing method thereof

본 발명은 알루미늄 합금 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy and a method for producing the same, and more particularly, to an aluminum alloy extruded material and a method for producing the same.

현재 알루미늄(Al) 합금에서 마그네슘(Mg)은 주된 합금원소 중의 하나이다. 이러한 마그네슘의 첨가로 알루미늄 합금은 강도가 증가되고 표면처리에 유리하며 내식성이 향상된다. 그러나 마그네슘을 알루미늄 용탕 내에서 합금화 하는 과정 중에 화학적으로 높은 산화성을 가진 마그네슘에 의해 산화물이나 개재물이 알루미늄 용탕에 혼입되어 용탕품질을 저하시키는 문제점을 일으킨다. 이러한 마그네슘 첨가에 따른 산화물 또는 개재물 혼입을 억제하기 위해 마그네슘의 첨가시 SF6 등의 보호가스로 용탕표면을 도포하는 방법이 이용될 수 있다. In the current aluminum (Al) alloy, magnesium (Mg) is one of the major alloying elements. The addition of magnesium increases the strength of aluminum alloys, favors surface treatment and improves corrosion resistance. However, in the process of alloying magnesium in the aluminum molten metal, oxides or inclusions are mixed into the aluminum molten metal by the magnesium having high chemical oxidation property, which causes a problem of lowering the quality of the molten metal. In order to suppress the incorporation of oxides or inclusions due to the addition of magnesium, a method of applying a molten surface with a protective gas such as SF 6 may be used when magnesium is added.

하지만 알루미늄 합금의 제조 공정상 대규모로 첨가되는 마그네슘을 보호가스로 완벽하게 보호하는 것은 어렵다. 더 나아가 보호가스로 사용되는 SF6는 고가일 뿐 아니라 환경문제를 유발하는 가스로서 전 세계적으로 점차 그 사용이 규제되고 있다.However, in the manufacturing process of aluminum alloys, it is difficult to completely protect magnesium, which is added on a large scale, with a protective gas. Furthermore, SF 6, which is used as a protective gas, is not only expensive, but also an environmental problem, and its use is increasingly regulated worldwide.

이에 본 발명은 친환경적으로 제조되면서 우수한 합금 특성을 갖는 알루미늄 합금을 이용한 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. 이러한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.Accordingly, the present invention is to provide an aluminum alloy extruded material and a method of manufacturing the same using an aluminum alloy having excellent alloying properties while being environmentally friendly. These tasks are presented by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these tasks.

본 발명의 일 관점에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조방법이 제공된다. 마그네슘 기지 내에 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 제공한다. 상기 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕 내에 첨가한다. 상기 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조한다. 상기 알루미늄 합금을 압출한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing an aluminum alloy extruded material. Provided is a magnesium mother alloy comprising a calcium-based compound in a magnesium matrix. The magnesium master alloy is added to the molten aluminum. The molten metal is cast to prepare an aluminum alloy. The aluminum alloy is extruded.

상기 알루미늄 합금 압출재의 제조방법은, 상기 알루미늄 합금을 압출하는 단계 후 상기 알루미늄 합금 압출재를 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the aluminum alloy extruded material may further include heat treating the aluminum alloy extruded material after extruding the aluminum alloy.

상기 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca을 포함하고, 상기 Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca을 포함할 수 있다.In the manufacturing method of the aluminum alloy extruded material, the calcium-based compound includes any one or more of the Mg-Ca compound, Al-Ca compound and Mg-Al-Ca compound, the Mg-Ca compound comprises Mg 2 Ca The Al-Ca compound may include any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, and the Mg-Al-Ca compound may include (Mg, Al) 2 Ca.

상기 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 모합금은 순수 마그네슘, 또는 알루미늄을 포함하는 마그네슘 합금을 모재로 하는 상기 모재의 용탕에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 것일 수 있다.In the manufacturing method of the aluminum alloy extruded material, the magnesium master alloy may be prepared by adding a calcium-based additive to the molten metal of the base material as a base material of pure magnesium or magnesium alloy containing aluminum.

상기 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 마그네슘 용탕 상층부의 표면에 칼슘계 첨가제를 분산시켜 첨가한 후, 상기 칼슘계 첨가제의 적어도 일부를 상기 마그네슘 용탕 내에서 소진시켜 형성한 것일 수 있다. In the method of manufacturing the aluminum alloy extruded material, the calcium compound may be formed by dispersing and adding a calcium-based additive to the surface of the upper portion of the magnesium molten metal, and then exhausting at least a portion of the calcium-based additive in the magnesium molten metal. have.

나아가 상기 칼슘계 화합물은, 상기 칼슘계 첨가제가 상기 마그네슘 모합금 내에 실질적으로 잔류하지 않도록 상기 마그네슘 용탕 내에서 소진시켜 형성한 것일 수 있다. Furthermore, the calcium-based compound may be formed by exhausting in the magnesium molten metal so that the calcium-based additive does not substantially remain in the magnesium mother alloy.

상기 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 있어서, 첨가된 칼슘계 첨가제를 소진시키기 위해 상기 마그네슘 용탕의 상층부에 교반을 실시할 수 있다. 이때 상기 교반은 상기 마그네슘 용탕 전체 깊이의 20% 이하의 상층부에서 이루어질 수 있다. In the manufacturing method of the aluminum alloy extruded material, in order to exhaust the added calcium-based additive may be stirred to the upper layer of the molten magnesium. In this case, the stirring may be performed at an upper layer of 20% or less of the total depth of the magnesium molten metal.

상기 칼슘계 첨가제는 산화칼슘(CaO), 시안화칼슘(CaCN2) 및 탄화칼슘(CaC2) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 칼슘계 첨가제의 적어도 일부는 상기 모재의 용탕 내에서 소진되고, 상기 칼슘계 화합물은 상기 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘과 상기 모재의 마그네슘 또는 알루미늄이 반응하여 생성된 것일 수 있다.The calcium-based additive may include any one or more of calcium oxide (CaO), calcium cyanide (CaCN 2 ) and calcium carbide (CaC 2 ). Further, at least a part of the calcium-based additive is exhausted in the molten metal of the base material, the calcium-based compound may be produced by the reaction of the calcium supplied from the calcium-based additives with magnesium or aluminum of the base material.

상기 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 모합금은 상기 알루미늄 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 30 중량부이고, 상기 칼슘계 첨가제는 상기 모재 100 중량부에 대해 0.0001 내지 30 중량부의 범위에서 첨가될 수 있다.In the manufacturing method of the aluminum alloy extruded material, the magnesium master alloy is 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum, the calcium-based additive is added in the range of 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the base material. Can be.

본 발명의 다른 관점에 따른 알루미늄 합금 압출재는, 마그네슘 기지 내에 칼슘계 화합물이 분포된 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕 내에 알루미늄 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 30 중량부로 첨가하여 주조된 알루미늄 합금을 압출하여 제조되고, 알루미늄 기지 내에 상기 칼슘계 화합물을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, an aluminum alloy extruded material is prepared by extruding a cast aluminum alloy by adding a magnesium mother alloy in which a calcium-based compound is distributed in a magnesium matrix to 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum. The aluminum base may include the calcium compound.

상기 알루미늄 합금 압출재에 있어서, 상기 알루미늄 기지에는 마그네슘이 0.1 내지 15 중량% 범위로 고용될 수 있다.In the aluminum alloy extruded material, the aluminum base may be dissolved in magnesium in the range of 0.1 to 15% by weight.

상기 알루미늄 합금 압출재는, 상기 알루미늄 기지 내에 철(Fe)을 1.0 중량% 이하(0 초과)로 더 포함할 수 있다.The aluminum alloy extruded material may further include iron (Fe) in an amount of 1.0 wt% or less (greater than 0) in the aluminum base.

본 발명의 다른 관점에 따른 알루미늄 합금 압출재는, 알루미늄 기지 및 상기 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물을 포함하고, 상기 칼슘계 화합물을 포함하지 않으면서 동일 조건으로 제조된 알루미늄 합금 압출재에 비해서 강도가 더 클 수 있다.An aluminum alloy extruded material according to another aspect of the present invention includes an aluminum base and a calcium-based compound present in the aluminum base, and has a higher strength than an aluminum alloy extruded material produced under the same conditions without containing the calcium-based compound. Can be large.

상기 알루미늄 합금 압출재는, 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않으면서 동일 조건으로 제조된 알루미늄 합금 압출재에 비해 결정립의 평균크기가 더 작을 수 있다.The aluminum alloy extruded material may have a smaller average size of crystal grains than the aluminum alloy extruded material manufactured under the same conditions without having the calcium-based compound.

상기 알루미늄 합금 압출재는, 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않으면서 동일 조건으로 제조된 알루미늄 합금 압출재에 비해 인장강도는 더 크고 연신율은 더 크거나 동등할 수 있다.The aluminum alloy extruded material may have a greater tensile strength and a greater or equal elongation than an aluminum alloy extruded material prepared under the same conditions without having the calcium-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 의하면, 마그네슘을 칼슘계 화합물을 포함하는 모합금 형태로 첨가함에 따라 알루미늄 용탕의 산화를 방지하기 위하여 종래에 사용되는 SF6 등의 보호가스의 양을 현저하게 감소시키거나 사용하지 않는 경우에도 안정적으로 압출재 제품을 제조할 수 있다. 더불어, 알루미늄 내에 마그네슘의 함량을 안정적으로 증가시킬 수 있음에 따라 마그네슘이 높은 조성을 가지는 알루미늄 합금 압출재를 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing an aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention, as magnesium is added in the form of a mother alloy containing a calcium-based compound, a protective gas such as SF 6 which is conventionally used to prevent oxidation of the aluminum molten metal. Extruded material can be stably produced even if the amount of is significantly reduced or not used. In addition, as the content of magnesium in the aluminum can be stably increased, an aluminum alloy extruded material having a high composition of magnesium can be manufactured.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 압출재는 마그네슘 모합금의 첨가로 같이 첨가되는 칼슘계 화합물이 알루미늄 기지 내에 분산됨에 따라 분산강화 효과 및 결정립 미세화 효과 등을 유발하여 알루미늄 합금 압출재의 기계적 특성을 현저하게 개선시킬 수 있다.In addition, the aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention, as the calcium-based compound added with the addition of the magnesium mother alloy is dispersed in the aluminum matrix, causing a dispersion strengthening effect and a grain refining effect, thereby causing mechanical properties of the aluminum alloy extruded material. Can be significantly improved.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects, which are not mentioned above, will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제조 시 알루미늄 용탕에 첨가되는 마그네슘 모합금의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 2는 마그네슘 모합금의 미세조직 및 성분을 분석한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 합금 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 4a 및 4b는 각각 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 모합금을 첨가한 알루미늄 합금과 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 용탕 표면을 관찰한 결과이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 모합금을 첨가한 알루미늄 합금과 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 주조재 표면을 관찰한 결과이다.
도 6a 및 6b는 각각 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금과 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 성분을 분석한 결과이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금의 조직을 EPMA로 관찰한 결과이며, 도 7b 내지 7e에는 EPMA를 이용한 성분 매핑 결과로서 각각 알루미늄, 칼슘, 마그네슘 및 산소의 매핑결과를 나타낸 것이다.
도 8 내지 도 10은 표 5의 실험예 2 내지 4와 비교예 2 내지 4의 미세조직을 비교하여 보여주는 사진이다.
도 11은 마그네슘 용탕에 산화칼슘을 첨가한 경우 마그네슘 용탕의 상층부에서 산화칼슘이 분해되는 과정을 나타내는 개략적인 도면이다.
1 is a flowchart showing one embodiment of a method for producing a magnesium master alloy to be added to an aluminum molten metal in the production of an aluminum alloy according to the present invention.
2 is a result of analyzing the microstructure and components of the magnesium mother alloy.
Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of the aluminum alloy manufacturing method according to the present invention.
Figures 4a and 4b are the results of observing the molten surface of the aluminum alloy with the addition of the mother alloy prepared by adding calcium oxide (CaO) and the pure magnesium, respectively according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B show the results of observing the casting material surfaces of aluminum alloys added with a mother alloy prepared by adding calcium oxide (CaO) and aluminum alloys added with pure magnesium, respectively, according to one embodiment of the present invention.
6A and 6B illustrate the results of analyzing the components of an aluminum alloy added with a magnesium mother alloy added with calcium oxide (CaO) and an aluminum alloy added with pure magnesium, respectively, according to an embodiment of the present invention.
Figure 7a is a result of observing the structure of the aluminum alloy to which the magnesium mother alloy to which calcium oxide (CaO) is added in accordance with an embodiment of the present invention with EPMA, Figure 7b to 7e as a component mapping result using EPMA, respectively A mapping result of aluminum, calcium, magnesium and oxygen is shown.
8 to 10 is a photograph showing a comparison between the microstructure of Experimental Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 4 of Table 5.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a process of decomposing calcium oxide in an upper layer of magnesium molten metal when calcium oxide is added to the molten magnesium.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 측면으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the intention is not to limit the invention to the precise form disclosed and that the invention is not limited thereto. It is provided to let you know.

본 발명에 따르면 소정의 첨가제가 첨가된 모합금을 제조한 후 이 모합금을 알루미늄에 첨가함으로써 알루미늄 합금을 제조한다. 이어서, 이 알루미늄 합금을 압출하여, 알루미늄 합금 압출재를 제조할 수 있다. 부가적으로, 알루미늄 합금 압출재는 적절한 열처리 과정을 거칠 수 있다.According to the present invention, an aluminum alloy is prepared by preparing a mother alloy to which a predetermined additive is added and then adding the mother alloy to aluminum. Subsequently, this aluminum alloy can be extruded and an aluminum alloy extruded material can be manufactured. In addition, the aluminum alloy extruded material may be subjected to a suitable heat treatment process.

여기에서, 모합금은 순수 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 모재로 사용할 수 있으며, 이를 모두 마그네슘 모합금으로 지칭한다. 순수 마그네슘은 의도적으로 투입된 합금원소가 없는 상태로서, 마그네슘을 제조하는 과정 중에 불가피하게 투입되는 불순물을 포함하는 실질적 의미로 정의한다. Here, the mother alloy may use pure magnesium or magnesium alloy as a base material, all referred to as magnesium master alloy. Pure magnesium is a state in which no alloying element is intentionally added, and is defined as a practical meaning including impurities inevitably added during the manufacture of magnesium.

또한 마그네슘 합금은 마그네슘에 의도적으로 다른 합금원소를 첨가하여 제조한 합금이며, 합금원소로 알루미늄을 포함할 수 있다. 합금원소로서 알루미늄을 포함하는 마그네슘 합금을 마그네슘-알루미늄 합금으로 지칭할 수 있다. 이때 마그네슘-알루미늄 합금은 합금원소로서 알루미늄만을 첨가한 것 뿐 만 아니라 알루미늄 외의 다른 합금원소도 같이 첨가된 것도 포함할 수 있다.In addition, the magnesium alloy is an alloy prepared by intentionally adding another alloy element to magnesium, it may include aluminum as the alloy element. A magnesium alloy containing aluminum as the alloying element may be referred to as a magnesium-aluminum alloy. In this case, the magnesium-aluminum alloy may include not only aluminum as an alloy element but also other alloy elements other than aluminum.

도 1은 마그네슘 모합금의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면, 마그네슘 모합금의 제조 방법은 마그네슘 용탕 형성 단계(S1), 첨가제 첨가 단계(S2), 교반ㆍ유지 단계(S3) 및 주조 단계(S4)를 포함한다. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for producing a magnesium master alloy. Referring to FIG. 1, the method for producing a magnesium mother alloy includes a molten magnesium forming step (S1), an additive adding step (S2), a stirring and holding step (S3), and a casting step (S4).

마그네슘 용탕 형성 단계(S1)에서 순수 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 도가니에 넣고 가열하여 마그네슘 용탕을 형성한다. 이때 가열온도는 일예로서 400 내지 800℃ 범위일 수 있다. 순수 마그네슘의 경우 600℃ 이상에서 용탕을 형성하지만, 마그네슘 합금의 경우에는 합금화에 따라 나타날 수 있는 용융점의 하강으로 인해 600℃이하 400℃ 이상에서도 용탕이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 온도가 400℃ 미만이면 마그네슘 용탕이 형성되기 어렵고, 온도가 800℃를 초과하면 마그네슘 용탕에서의 승화가 발생되거나 발화할 위험이 있다.In the magnesium melt forming step S1, pure magnesium or a magnesium alloy is placed in a crucible and heated to form a magnesium melt. At this time, the heating temperature may be in the range of 400 to 800 ℃ as an example. In the case of pure magnesium, the molten metal is formed at a temperature of 600 ° C. or higher. However, in the case of the magnesium alloy, the molten metal may be formed at a temperature of 600 ° C. or lower and higher than 400 ° C. due to the lowering of the melting point. If the temperature is less than 400 ° C, the magnesium melt is difficult to form, and if the temperature exceeds 800 ° C, the magnesium melt may sublimate or may ignite.

마그네슘 용탕 형성 단계(S1)에서 이용된 마그네슘 합금은 AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS141, AS131, AS121X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, 마그네슘-Al, 마그네슘-Al-Re, 마그네슘-Al-Sn, 마그네슘-Zn-Sn, 마그네슘-Si, 마그네슘-Zn-Y 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 마그네슘 합금으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 통상적으로 산업계에서 사용되고 있는 어떠한 마그네슘합금도 사용이 가능하다.The magnesium alloys used in the molten magnesium forming step (S1) are AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS141, AS131, AS121X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM -May be any one selected from HP2, magnesium-Al, magnesium-Al-Re, magnesium-Al-Sn, magnesium-Zn-Sn, magnesium-Si, magnesium-Zn-Y and equivalents thereof. It is not intended to limit the invention. Any magnesium alloy normally used in the industry can be used.

한편, 마그네슘 용탕의 발화를 방지하기 위해 부가적으로 소량의 보호가스가 제공될 수 있다. 보호가스는 통상의 SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec™612, 비활성기체 및 그 등가물 또는 이들의 혼합 가스를 이용하며, 마그네슘 용탕의 발화를 억제할 수 있다.On the other hand, in order to prevent ignition of the magnesium molten metal, a small amount of protective gas may be additionally provided. As the protective gas, ordinary SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec ™ 612, an inert gas or its equivalent, or a mixed gas thereof is used and the ignition of the magnesium melt can be suppressed.

다음 칼슘계 첨가제 첨가 단계(S2)에서는 칼슘계 첨가제를 마그네슘의 용탕에 첨가한다. 이때 첨가되는 칼슘계 첨가제로는 산화칼슘(CaO), 시안화 칼슘(CaCN2) 및 탄화 칼슘(CaC2) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 칼슘계 첨가제에 의해 마그네슘 용탕 내에 내산화성이 향상될 수 있으며, 따라서 마그네슘의 용해 시 필요한 보호가스의 양을 현저히 저감시키거나 사용하지 않을 수 있다. 따라서 이러한 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 모합금의 제조는 환경상의 이유로 규제 대상인 SF6 등과 같은 보호가스 사용으로 인해 발생되는 문제점을 해결할 수 있다. In the next step of adding the calcium-based additive (S2), the calcium-based additive is added to the molten magnesium. In this case, the calcium-based additive to be added may include any one or more of calcium oxide (CaO), calcium cyanide (CaCN 2 ) and calcium carbide (CaC 2 ). The oxidation resistance in the molten magnesium may be improved by the calcium-based additive, and thus, the amount of protective gas required for dissolving magnesium may be significantly reduced or not used. Therefore, the production of the magnesium master alloy according to the embodiment of the present invention can solve the problems caused by the use of the protective gas such as SF 6 which is the object of regulation for environmental reasons.

또한 마그네슘 용탕의 내산화성 향상으로 인해 내발화성이 증가되어 마그네슘 용탕으로의 산화물 또는 기타 개재물의 혼입이 억제된다. 따라서 용탕의 청정도가 획기적으로 개선되며, 이러한 용탕 청정도 향상은 이로부터 주조되는 마그네슘 합금의 기계적 특성을 향상시키게 된다. In addition, due to the improved oxidation resistance of the molten magnesium, the ignition resistance is increased to suppress the incorporation of oxides or other inclusions into the molten magnesium. Therefore, the cleanliness of the molten metal is drastically improved, and the improvement of the cleaning efficiency of the molten metal improves the mechanical characteristics of the magnesium alloy cast therefrom.

칼슘계 첨가제의 적어도 일부는 마그네슘 용탕 내에서 소진될 수 있다. 적정 조건에서, 칼슘계 첨가제의 실질적인 전부가 마그네슘 용탕 내에서 소진될 수 있다. 예를 들어, 칼슘계 첨가제는 마그네슘 용탕 내에서 환원되어 칼슘으로 분해될 수 있다. 일예로서 칼슘계 첨가제인 산화칼슘은 칼슘과 산소로 분해될 수 있다. 이때 분해된 산소는 기체 상태로 마그네슘 용탕으로부터 대기 중으로 배출되거나 드로스(dross) 또는 슬러지(sludge)로서 용탕 상부에 부유할 수 있다. At least some of the calcium-based additives may be exhausted in the molten magnesium. Under moderate conditions, substantially all of the calcium-based additives may be exhausted in the magnesium molten metal. For example, the calcium-based additive may be reduced in the molten magnesium and decomposed into calcium. As an example, calcium oxide, a calcium-based additive, may be decomposed into calcium and oxygen. In this case, the decomposed oxygen may be discharged from the magnesium molten metal to the atmosphere in a gaseous state or may float on the molten metal as a dross or sludge.

한편 산화칼슘으로부터 분해된 칼슘은 용탕 내에서 다양한 반응을 통해 화합물을 형성할 수 있다. 이러한 화합물은 금속간의 화학적 반응으로 형성되는 금속간화합물일 수 있다. 이렇게 환원된 칼슘은 모재 내의 다른 원소, 예를 들어 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물을 형성할 수 있다. Meanwhile, calcium decomposed from calcium oxide may form a compound through various reactions in the molten metal. Such compounds may be intermetallic compounds formed by chemical reactions between metals. The reduced calcium can then react with other elements in the matrix, for example magnesium and / or aluminum, to form calcium-based compounds.

따라서 칼슘계 첨가제는 마그네슘 모합금 내에 형성되는 칼슘계 화합물 형성에 이용되는 칼슘의 공급원으로서 모합금을 제조하는 과정에서 모재 용탕에 첨가되는 첨가원소이며, 이에 대해 칼슘계 화합물은 이러한 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘이 모재 내에서 다른 원소와 반응하여 새롭게 생성된 화합물이다.Therefore, the calcium-based additive is a source of calcium used to form the calcium-based compound formed in the magnesium mother alloy and is an additive element added to the base metal molten metal during the production of the mother alloy, and the calcium-based compound is supplied from the calcium-based additive. Calcium is a newly produced compound by reacting with other elements in the base metal.

칼슘은 마그네슘에 대한 고용도가 존재하나, 본 발명에서와 같이 마그네슘 용탕 내에서 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 일부만이 마그네슘 기지에 고용되며 대부분은 칼슘계 화합물을 형성하는 것으로 밝혀졌다. Although calcium has a solid solubility for magnesium, it has been found that, as in the present invention, only a portion of the calcium reduced from the calcium-based additive in the molten magnesium is dissolved in the magnesium base, and most of it forms a calcium-based compound.

마그네슘 모합금의 모재가 순수 마그네슘인 경우 생성 가능한 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물일 수 있으며, 일예로서 Mg2Ca 일 수 있다. 또한, 마그네슘 모합금의 모재가 마그네슘 합금, 일예로서 마그네슘-알루미늄 합금인 경우, 생성 가능한 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일예로서 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca 일 수 있으며, Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca 일 수 있다.When the base material of the magnesium mother alloy is pure magnesium, the calcium-based compound that can be produced may be an Mg-Ca compound, and for example, Mg 2 Ca. In addition, when the base material of the magnesium master alloy is a magnesium alloy, for example, a magnesium-aluminum alloy, the calcium compound that can be produced may include any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound. have. For example, the Mg-Ca compound may be Mg 2 Ca, the Al-Ca compound may include any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, and the Mg-Al-Ca compound is (Mg, Al) 2 Ca Can be.

이러한 칼슘계 첨가제의 분해 및 반응은 교반을 통해 더욱 활성화 될 수 있으며, 이는 다음 단계인 교반ㆍ유지 단계(S3)에서 더욱 구체적으로 후술하도록 한다. The decomposition and reaction of the calcium-based additives may be further activated through stirring, which will be described later in more detail in the next step of stirring and maintaining step (S3).

칼슘계 첨가제는 반응성 향상을 위해 표면적이 넓을수록 유리하며, 따라서 분말형태로 첨가되는 것이 유리하다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 분말상의 비산을 방지하기 위해 분말을 응집시킨 팰렛(pellet) 형태 또는 덩어리 형태로 투입하는 것도 가능하다.Calcium-based additives are advantageous as the surface area is larger for improving reactivity, and therefore, it is advantageous to be added in powder form. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to put the powder in the form of a pellet or a lump in which the powder is agglomerated in order to prevent the powder from scattering.

칼슘계 첨가제의 크기는 0.1 내지 500㎛일 수 있으며, 보다 엄격하게는 0.1 내지 200㎛ 일 수 있다. 칼슘계 첨가제의 크기가 0.1㎛ 미만일 경우 너무 미세하여 승화되는 마그네슘 열풍에 의하여 비산되어 도가니에 투입되기가 어려움이 발생된다. 또한 서로 응집되어 응집체를 형성함에 따라 액상의 용융금속과 쉽게 섞이지 않게 된다. 이러한 응집체는 반응을 위한 표면적이 감소된다는 관점에서 바람직하지 않게 된다. 칼슘계 첨가제의 크기가 500㎛를 초과할 경우에는 반응을 위한 표면적이 감소되며, 더 나아가 상기 칼슘계 첨가제가 마그네슘 용탕과 반응하지 않을 수 있다.The calcium-based additive may have a size of 0.1 to 500 μm, more strictly 0.1 to 200 μm. If the size of the calcium-based additive is less than 0.1㎛ is too fine to be scattered by the sublimated magnesium hot air is difficult to enter the crucible. In addition, as the aggregates form aggregates, they do not easily mix with the molten metal in the liquid phase. Such agglomerates are undesirable from the viewpoint of reducing the surface area for the reaction. When the size of the calcium-based additive exceeds 500㎛ the surface area for the reaction is reduced, furthermore, the calcium-based additive may not react with the magnesium molten metal.

칼슘계 첨가제는 0.001 내지 30wt%가 첨가될 수 있으며, 보다 엄격하게는 0.01 내지 15wt%가 첨가될 수 있다. 칼슘계 첨가제의 총합이 0.001wt% 미만인 경우에는 마그네슘 합금의 기계적 특성 향상이 미미하거나 거의 발생되지 않게 된다. 또한 칼슘계 첨가제의 총합이 30wt%를 초과하게 되면 원래의 마그네슘의 특성이 나타나지 않을 수 있다.Calcium-based additives may be added 0.001 to 30wt%, more strictly 0.01 to 15wt% may be added. If the total amount of the calcium-based additive is less than 0.001wt%, the improvement of the mechanical properties of the magnesium alloy is insignificant or hardly occurs. In addition, when the total amount of the calcium-based additives exceeds 30wt%, the original magnesium may not appear.

칼슘계 첨가제는 마그네슘 용탕 내에 동시에 투입하거나 혹은 서로 시간차를 두고 투입할 수 있다. 또한 필요량을 일시에 투입하거나 혹은 적정량으로 나눈 후 일정한 시간차를 두고 복수의 단계로 투입할 수 있다. 첨가되는 칼슘계 첨가제가 미세 입자를 가진 분말일 경우에는 시간차를 두고 복수의 단계로 투입함으로써 분말의 응집 가능성을 낮추면서 칼슘계 첨가지의 반응을 촉진시킬 수 있다.Calcium-based additives may be added to the molten magnesium at the same time or at a time difference from each other. In addition, the required amount can be inputted at a time or divided into a proper amount, and can be inputted into a plurality of steps with a certain time difference. When the calcium-based additive to be added is a powder having fine particles, it is possible to accelerate the reaction of the calcium-based additive while reducing the agglomeration potential of the powder by adding a plurality of steps with time difference.

칼슘계 첨가제의 분해 및 반응을 촉진시키기 위하여 마그네슘 용탕의 교반ㆍ유지 단계(S3)에서 교반을 수행할 수 있다. 이때 교반은 칼슘계 첨가제의 투입과 동시에 시작하거나 혹은 첨가된 칼슘계 첨가제가 용탕 내에서 일정 온도로 가열 된 후에 시작할 수 있다.In order to accelerate the decomposition and reaction of the calcium-based additives, stirring may be performed in the stirring and maintaining step (S3) of the molten magnesium. The stirring may start at the same time as the addition of the calcium-based additive or after the added calcium-based additive is heated to a certain temperature in the molten metal.

통상의 금속 합금화의 경우에는 용탕과 합금원소를 대류나 교반을 통해 용탕 내부에서 반응이 일어나도록 적극적으로 교반하게 된다. 그러나 본 실시예에서는 칼슘계 첨가제의 적극적인 반응을 유도하는 경우에는 칼슘계 첨가제의 반응이 오히려 효율적이지 못하여 분해되지 않은 상태에서 최종 용탕 속에 잔류하는 빈도가 증가하였다. 이렇게 칼슘계 첨가제가 최종 용탕 속에 잔류하는 경우에는 주조된 마그네슘 합금 내에 그대로 편입되며 이 경우 마그네슘 합금의 기계적 특성을 열화시킬 수 있다.In the case of ordinary metal alloying, the molten metal and the alloying element are agitated agitated so that the reaction takes place inside the molten metal through convection or stirring. However, in this embodiment, when inducing an active reaction of the calcium-based additives, the reaction of the calcium-based additives is rather inefficient, and the frequency of remaining in the final melt in the undissolved state increases. If the calcium-based additive remains in the final molten metal, it is incorporated in the cast magnesium alloy as it is, which may deteriorate the mechanical properties of the magnesium alloy.

도 11은 예시적으로 마그네슘 용탕에 산화칼슘을 첨가한 경우 마그네슘 용탕의 상층부에서 산화칼슘이 분해되는 과정을 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하면, 마그네슘 용탕의 상층부에서 산화칼슘은 산소와 칼슘으로 분해된다. 이때 분해된 산소는 기체(O2)로서 마그네슘 용탕 바깥으로 배출되거나 드로스 또는 슬러지로서 마그네슘 용탕 상부에 부유하게 된다. 한편, 분해된 칼슘은 용탕 내에서 다른 원소와 반응하여 다양한 화합물을 형성하게 된다. FIG. 11 is a diagram illustrating a process of decomposing calcium oxide in an upper layer of magnesium molten metal when calcium oxide is added to the molten magnesium by way of example. Referring to FIG. 11, calcium oxide is decomposed into oxygen and calcium in the upper part of the molten magnesium. At this time, the decomposed oxygen is discharged as the gas (O 2 ) out of the magnesium molten metal or floated on the magnesium molten metal as dross or sludge. Meanwhile, the decomposed calcium reacts with other elements in the molten metal to form various compounds.

따라서 본 실시예에서는 칼슘계 첨가제가 마그네슘 용탕의 내부로 혼입되게 하기 보다는 용탕의 표면에서 반응하도록 반응환경을 조성하는 것이 중요하다. 이를 위해 첨가된 칼슘계 첨가제가 용탕의 표면에 가능한 장시간 체류하며 대기 중에 노출되도록 유지하도록 마그네슘 용탕의 상층부에 대한 교반을 실시하는 것이 바람직하다.Therefore, in this embodiment, it is important to form a reaction environment so that the calcium-based additive reacts on the surface of the molten magnesium rather than being mixed into the magnesium molten magnesium. To this end, it is preferable to stir the upper portion of the magnesium melt so that the added calcium-based additive remains on the surface of the melt for as long as possible and is exposed to the atmosphere.

5wt%CaO 첨가5 wt% CaO addition 10wt%CaO 첨가10wt% CaO addition 15wt%CaO 첨가15wt% CaO addition 합금 내 CaO 잔량CaO Remaining in Alloy 교반하지 않음No agitation 4.5wt%CaO4.5 wt% CaO 8.7wt%CaO8.7 wt% CaO 13.5wt%CaO13.5 wt% CaO 용탕 내부 교반Stirring in the molten metal 1.2wt%CaO1.2 wt% CaO 3.1wt%CaO3.1 wt% CaO 5.8wt%CaO5.8 wt% CaO 용탕 상층부 교반(본 발명)Melt upper layer stirring (invention) 0.001wt%CaO0.001 wt% CaO 0.002wt%CaO0.002 wt% CaO 0.005wt%CaO0.005 wt% CaO

표 1에는 AM60B 마그네슘 용탕에 산화칼슘을 첨가한 경우 교반 방법에 따른 잔류 산화칼슘의 잔량을 측정한 결과이다. 이때 첨가된 산화칼슘의 크기는 70㎛ 였으며, 산화칼슘은 5, 10, 15wt%가 첨가되었다. 교반 방법으로는 마그네슘 용탕의 상층부 교반, 내부교반 및 교반을 하지 않은 방법이 선택되었다. 표 1로부터 마그네슘 상층부의 교반을 수행하는 경우에 그 외의 경우와 달리 첨가된 산화칼슘의 대부분이 칼슘으로 환원됨을 알 수 있다.Table 1 shows the results of measuring the residual amount of calcium oxide according to the stirring method when calcium oxide was added to the AM60B magnesium molten metal. The size of added calcium oxide was 70 ㎛ and 5, 10 and 15 wt% of calcium oxide was added. As the stirring method, a method in which the upper portion of the magnesium melt was stirred, the inner stirring and the stirring were not performed was selected. From Table 1, it can be seen that, when stirring the magnesium upper part, most of the added calcium oxide is reduced to calcium, unlike the other cases.

이러한 교반은 마그네슘 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 이루어지는 것이 좋으며, 바람직하게는 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 이루어지는 것이다. 20% 이상의 깊이에서는 표면에서의 칼슘계 첨가제의 분해가 일어나기 어렵게 된다. Such agitation is preferably carried out in an upper portion of about 20% of the total depth of the molten metal from the surface of the molten magnesium, preferably in the upper portion of about 10% of the entire depth of the molten metal. At a depth of 20% or more, decomposition of the calcium-based additives on the surface becomes difficult to occur.

이때 교반을 위한 시간은 용탕의 온도와 투입되는 분말의 상태에 따라 차이가 있을 수 있으며, 가능한 첨가된 칼슘계 첨가제가 마그네슘 모합금 속에 적어도 일부 또는 실질적(substantially)으로 잔류되지 않도록 소진시킬 수 있다. 여기서 소진은 칼슘계 첨가제의 분해가 실질적으로 완료되는 것을 의미한다. 따라서 투입되는 칼슘계 첨가제는 마그네슘 용탕 내에서 충분한 반응에 의해 전부 소진될 때까지 교반되는 것이 바람직하다. 그러나 일부 반응되지 않고 합금 내에 남아 있는 경우라도 물성에 크게 영향을 미치지 않는 경우에는 유효하다.At this time, the time for stirring may vary depending on the temperature of the molten metal and the state of the powder to be added, and may be used up so that the added calcium-based additive may not remain at least partially or substantially in the magnesium mother alloy. Exhaustion here means that the decomposition of the calcium-based additives is substantially completed. Therefore, the calcium-based additive to be added is preferably stirred until it is exhausted by sufficient reaction in the molten magnesium. However, it is effective in the case where it is not partially reacted and remains in the alloy and does not significantly affect the physical properties.

이러한 교반에 의해 마그네슘 용탕에서 칼슘계 첨가제의 분해 및 이러한 분해에 의해 생성된 칼슘이 마그네슘 용탕 내에서 다양한 화합물을 형성하는 반응을 더욱 촉진시킬 수 있다. Such agitation can further promote the decomposition of calcium-based additives in the magnesium molten metal and the reaction in which the calcium produced by such decomposition forms various compounds in the magnesium molten metal.

마그네슘 용탕의 교반ㆍ유지 단계(S3)가 완료되면, 상기 마그네슘 용탕을 주형에 넣어 응고시키는 주조단계(S4)를 거쳐 마그네슘 모합금이 제작된다. When the stirring and holding step (S3) of the molten magnesium is completed, a magnesium mother alloy is produced through a casting step (S4) in which the molten magnesium is put into a mold and solidified.

이때 주조단계(S4)에서의 주형의 온도는 상온(예를 들면, 25℃) 내지 400℃ 의 온도범위를 가질 수 있다. 또한 주형을 상온까지 냉각시킨 후 모합금을 주형으로부터 분리시킬 수 있으나, 상온 이전이라도 모합금의 응고가 완료되는 경우에는 주형으로부터 모합금을 분리시킬 수 있다.At this time, the temperature of the mold in the casting step S4 may have a temperature range of room temperature (for example, 25 ° C) to 400 ° C. In addition, the mother alloy can be separated from the mold after cooling the mold to room temperature, but even when the mother alloy is solidified before the room temperature, the mother alloy can be separated from the mold.

여기서, 상기 주형은 금형, 세라믹형, 그라파이트형 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 주조 방식은 사형주조, 다이캐스팅(die casting), 중력주조, 연속주조, 저압주조, 스퀴즈캐스팅, 로스트왁스주조(lost wax casting), 틱소캐스팅(thixo casting) 등을 들 수 있다. Here, the mold may be any one selected from a mold, a ceramic mold, a graphite mold, and the like. In addition, casting methods include sand casting, die casting, gravity casting, continuous casting, low pressure casting, squeeze casting, lost wax casting, thixo casting, and the like.

중력주조는 용융상태의 합금을 중력을 이용하여 주형에 주입하는 방법을 지칭하고, 저압주조는 용융된 합금의 용탕면에 가스를 이용하여 압력을 가하여 주형 내에 용탕을 주입하는 방식을 지칭할 수 있다. 틱소캐스팅은 반용융 상태에서의 주조 기술로서, 통상적인 주조와 단조의 장점을 융합한 방식이다. 그러나 본 발명이 주형의 종류 및 주조의 방식을 한정하는 것은 아니다. Gravity casting may refer to a method of injecting a molten alloy into the mold using gravity, and low pressure casting may refer to a method of injecting molten metal into the mold by applying pressure to the molten surface of the molten alloy using gas. . Thixocasting is a casting technique in a semi-melt state that combines the advantages of conventional casting and forging. However, the present invention does not limit the type of mold and the manner of casting.

이와 같이 제조된 마그네슘 모합금은 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가진 기지를 가진다. 이때 서로 구분되는 복수개의 영역은 전형적으로 결정립계로 구분되는 복수의 결정립일 수 있으며, 또 다른 예로서 2 이상의 서로 다른 상의 상경계에 의해 한정되는 복수의 상영역일 수 있다. The magnesium master alloy thus prepared has a base having a plurality of regions that form a boundary and are separated from each other. At this time, a plurality of regions to be distinguished from each other may be a plurality of crystal grains which are typically divided into crystal grains, and as another example, a plurality of phase regions may be defined by two or more different phase glasses.

한편, 이러한 마그네슘 모합금의 기지에는 모합금 제조 과정에서 생성된 칼슘계 화합물이 분산되어 존재할 수 있다. 이때 칼슘계 화합물은 첨가제 첨가 단계(S2)에서 모재 용탕 내에 첨가된 칼슘계 첨가제가 마그네슘 모재 내의 다른 원소, 예를 들어 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 생성된 것일 수 있다.On the other hand, at the base of the magnesium mother alloy may be present by dispersing the calcium-based compound produced in the mother alloy manufacturing process. In this case, the calcium-based compound may be produced by reacting the calcium-based additive added in the base metal melt in the additive addition step (S2) with other elements in the magnesium base material, for example, magnesium and / or aluminum.

즉, 마그네슘 용탕에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 교반ㆍ유지하는 과정에서 칼슘계 첨가제는 칼슘으로 환원된다. 일반적으로는 상술한 칼슘계 첨가제는 마그네슘보다 열역학적으로 안정하기 때문에, 마그네슘 용탕 내에서 환원되어 칼슘이 분리되지 않을 것으로 예상된다. 그러나 본 발명자들에 의한 실험에 따르면, 이러한 칼슘계 첨가제는 마그네슘 용탕 내에서 환원되는 것으로 밝혀졌다. 이렇게 환원된 칼슘은 모재 내의 다른 원소, 예를 들어 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물을 형성할 수 있다. That is, the calcium-based additive is reduced to calcium in the process of adding and stirring the calcium-based additive to the magnesium molten metal. In general, since the calcium-based additives are thermodynamically more stable than magnesium, it is expected that the calcium-based additives will not be separated from the molten magnesium. However, experiments by the inventors have shown that such calcium-based additives are reduced in the molten magnesium. The reduced calcium can then react with other elements in the matrix, for example magnesium and / or aluminum, to form calcium-based compounds.

따라서 칼슘계 첨가제는 마그네슘 모합금 내에 형성되는 칼슘계 화합물 형성에 이용되는 칼슘의 공급원으로서 모합금을 제조하는 과정에서 모재 용탕에 첨가되는 첨가원소이며, 이에 대해 칼슘계 화합물은 이러한 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘이 모재 내에서 다른 원소와 반응하여 새롭게 생성된 화합물이다.Therefore, the calcium-based additive is a source of calcium used to form the calcium-based compound formed in the magnesium mother alloy and is an additive element added to the base metal molten metal during the production of the mother alloy, and the calcium-based compound is supplied from the calcium-based additive. Calcium is a newly produced compound by reacting with other elements in the base metal.

칼슘은 마그네슘에 대한 고용도가 존재하나, 본 발명에서와 같이 마그네슘 용탕 내에서 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 일부만이 마그네슘 기지에 고용되며 대부분은 칼슘계 화합물을 형성하는 것으로 밝혀졌다. Although calcium has a solid solubility for magnesium, it has been found that, as in the present invention, only a portion of the calcium reduced from the calcium-based additive in the molten magnesium is dissolved in the magnesium base, and most of it forms a calcium-based compound.

이때 마그네슘 모합금의 모재가 순수 마그네슘인 경우 생성 가능한 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물일 수 있으며, 일예로서 Mg2Ca 일 수 있다. 또한, 마그네슘 모합금의 모재가 마그네슘 합금, 일예로서 마그네슘-알루미늄 합금인 경우, 생성 가능한 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일예로서 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca 일 수 있으며, Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca 일 수 있다.In this case, when the base material of the magnesium mother alloy is pure magnesium, the calcium-based compound that can be produced may be an Mg-Ca compound, and for example, Mg 2 Ca. In addition, when the base material of the magnesium master alloy is a magnesium alloy, for example, a magnesium-aluminum alloy, the calcium compound that can be produced may include any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound. have. For example, the Mg-Ca compound may be Mg 2 Ca, the Al-Ca compound may include any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, and the Mg-Al-Ca compound is (Mg, Al) 2 Ca Can be.

이때 칼슘계 화합물은 이러한 결정립간의 경계인 결정립계 또는 상영역간의 경계인 상경계에 분포될 확률이 높다. 이러한 경계부분은 결정립 또는 상영역 내부에 비해 개방된 구조로서 상대적으로 높은 에너지를 가지고 있으므로 칼슘계 화합물의 핵생성 및 성장에 유리한 자리를 제공할 수 있기 때문이다. At this time, the calcium-based compound is likely to be distributed in the grain boundary, which is the boundary between the grains, or the boundary, which is the boundary between the phase regions. This boundary portion is an open structure compared to the inside of the grain or phase region, and has a relatively high energy, which can provide a favorable position for nucleation and growth of calcium-based compounds.

도 2a 내지 2d에는 본 실시예에 따른 마그네슘 모합금으로서, 마그네슘-알루미늄 합금에 칼슘계 화합물로서 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금의 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer) 분석 결과가 나타나 있다. 2A to 2D show the results of an Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) analysis of a magnesium mother alloy prepared by adding calcium oxide (CaO) as a calcium compound to a magnesium-aluminum alloy as a magnesium mother alloy according to the present embodiment. .

도 2a는 후방 산란 전자(back scattering electron)를 이용하여 관찰한 마그네슘 모합금의 미세조직을 나타낸 것이다. 도 2a에 나타나 있듯이, 마그네슘 모합금은 화합물(백색부분)로 둘러싸인 영역, 즉 결정립을 복수로 가지는 미세조직을 나타낸다. 이때 화합물(백색부분)은 결정립계를 따라 형성되어 있다. 도 2b 내지 2d는 화합물(백색부분) 영역의 성분을 EPMA로 매핑(mapping)한 결과로서, 각각 알루미늄, 칼슘 및 산소의 분포영역을 나타내는 결과이다. Figure 2a shows the microstructure of the magnesium master alloy observed using back scattering electrons. As shown in FIG. 2A, the magnesium mother alloy exhibits a microstructure having a plurality of regions surrounded by a compound (white portion), that is, grains. The compound (white part) is formed along the grain boundaries. 2B to 2D show the results of mapping the components of the compound (white portion) region to EPMA, showing the distribution regions of aluminum, calcium and oxygen, respectively.

도 2b 및 도 2c에 나타낸 것과 같이 화합물(도 2a의 백색부분)은 각각 알루미늄과 칼슘이 검출되었으나 산소는 검출되지 않았다(도 2d). 이로부터 마그네슘 모합금의 결정립계에는 산화칼슘(CaO)로부터 분리된 칼슘이 모재에 포함된 알루미늄과 반응하여 생성된 Al-Ca 화합물이 분포하고 있음을 알 수 있다. 이러한 Al-Ca 화합물은 금속간 화합물인 Al2Ca 또는 Al4Ca 일 수 있다. As shown in FIG. 2B and FIG. 2C, the compound (white portion of FIG. 2A) detected aluminum and calcium, but did not detect oxygen (FIG. 2D). From this, it can be seen that the Al-Ca compound produced by the reaction of calcium separated from calcium oxide (CaO) with aluminum contained in the base material is distributed in the grain boundary of the magnesium mother alloy. The Al-Ca compound may be Al 2 Ca or Al 4 Ca, which is an intermetallic compound.

한편 위 EPMA 결과에는 Al-Ca 화합물이 주로 마그네슘 모합금의 결정립계에 분포하는 것으로 분석되었으며, 이는 결정립의 경계부분으로서 개방구조를 가지는 결정립계의 특성상 결정립 내부 보다는 결정립계에서 칼슘계 화합물이 분포할 확률이 높기 때문으로 해석된다. 다만, 이러한 분석결과가 모든 칼슘계 화합물인 전적으로 결정립계에만 분포하는 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 경우에 따라 결정립 내부에도 이러한 칼슘계 화합물이 발견될 수 있다.On the other hand, the above EPMA results show that Al-Ca compounds are mainly distributed in the grain boundaries of the magnesium mother alloy, which is more likely to be distributed in the grain boundaries than in the grains due to the nature of the grain boundaries having an open structure as grain boundaries. It is interpreted because. However, the results of the analysis are not limited to the present invention, because all the calcium-based compounds are distributed only in the grain boundaries, and in some cases, such calcium-based compounds may be found inside the grains.

이와 같이 제조된 마그네슘 모합금은 알루미늄 합금에 첨가되는 용도로 이용된다. 이때 상술한 바와 같이 마그네슘 모합금 내에는 합금화 과정에서 첨가된 칼슘계 첨가제로부터 공급된 칼슘이 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 형성된 칼슘계 화합물을 포함하고 있다. 이러한 칼슘계 화합물들은 금속간화합물로서 모두 알루미늄의 융점(658℃)보다 더 높은 융점을 가지고 있다. 일예로서 Al-Ca 화합물인 Al2Ca 또는 Al4Ca의 융점은 각각 1079℃ 및 700℃ 로서 알루미늄의 융점에 비해 높다. The magnesium mother alloy thus prepared is used for the purpose of being added to an aluminum alloy. At this time, as described above, in the magnesium master alloy, calcium supplied from the calcium-based additive added during the alloying process includes a calcium-based compound formed by reaction with magnesium and / or aluminum. These calcium compounds are all intermetallic compounds and have a melting point higher than that of aluminum (658 ° C.). As an example, the melting point of Al 2 Ca or Al 4 Ca, which is an Al—Ca compound, is 1079 ° C. and 700 ° C., respectively, which is higher than that of aluminum.

따라서 이러한 칼슘계 화합물을 포함하는 모합금을 알루미늄 용탕에 투입하는 경우, 칼슘계 화합물은 용탕 내에서 용융되지 않고 유지될 수 있으며, 이러한 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조하는 경우, 알루미늄 합금 내에 상기 칼슘계 화합물이 포함될 수 있다.Therefore, when the mother alloy containing such a calcium-based compound is added to the aluminum molten metal, the calcium-based compound can be maintained without melting in the molten metal, when casting the molten metal to produce an aluminum alloy, the calcium in the aluminum alloy System compounds may be included.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 압출재는 알루미늄 합금을 주조한 후 이를 소정 형상으로 압출하여 제조할 수 있다. 알루미늄 합금의 제조는 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금 및 알루미늄을 제공하는 단계, 마그네슘 모합금 및 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하는 단계, 상기 용탕을 주조하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 알루미늄 합금 압출재는 압출 단계 후 적절한 열처리 단계를 거칠 수 있다.The aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention may be manufactured by casting an aluminum alloy and extruding it into a predetermined shape. The production of the aluminum alloy may include providing a magnesium mother alloy and aluminum containing a calcium-based compound, forming a molten magnesium alloy and a molten aluminum, and casting the molten metal. Optionally, the aluminum alloy extruded material may undergo an appropriate heat treatment step after the extrusion step.

예를 들어, 마그네슘 모합금 및 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하기 위해 먼저 알루미늄을 용해하여 알루미늄 용탕을 형성하고, 이 알루미늄 용탕에 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 첨가하여 용해함으로써 형성할 수 있다. 다른 방식으로는 알루미늄과 마그네슘 모합금을 도가니 등과 같은 용해용 장치 내에 같이 장착한 후 가열하여 같이 용해함으로써 형성할 수도 있다.For example, in order to form a molten magnesium mother alloy and a molten aluminum, the molten aluminum may be first melted to form an aluminum molten metal, and the molten magnesium alloy may be formed by adding and dissolving a magnesium mother alloy containing a calcium compound. . Alternatively, the aluminum and magnesium mother alloys may be formed by mounting together in a melting apparatus such as a crucible and then heating them to dissolve together.

알루미늄 합금의 압출은 소정 형상의 압출 구멍을 갖는 다이스를 포함하는 압출장치를 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금을 컨테이너에 장입하고, 스템을 이용하여 컨테이너의 전단에 결합된 다이스를 통해서 압출하여 수행할 수 있다. 나아가, 이러한 압출재는 응력을 완화하고 부가적인 강화상을 형성하도록 부가 열처리 단계를 거칠 수 있다.Extrusion of the aluminum alloy can be performed using an extrusion apparatus including a die having extrusion holes of a predetermined shape. For example, the aluminum alloy may be charged into a container and extruded through a die bonded to the front end of the container using a stem. Furthermore, such extruded materials may be subjected to additional heat treatment steps to relieve stress and to form additional reinforcement phases.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제조방법의 일실시예로서 알루미늄 용탕을 먼저 형성한 후, 이에 상술한 방법으로 제조한 마그네슘 모합금을 첨가하여 용해하는 방식을 이용한 알루미늄 합금 제조 방법의 순서도이다. 3 is a flowchart of a method of manufacturing an aluminum alloy using a method of first forming an aluminum molten metal as an embodiment of a method of manufacturing an aluminum alloy according to the present invention, and then adding and dissolving the magnesium mother alloy prepared by the method described above. .

도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금의 제조 방법은 알루미늄 용탕 형성 단계(S11), 마그네슘 모합금 첨가 단계(S12), 교반ㆍ유지 단계(S13) 및 주조 단계(S14)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the method for producing an aluminum alloy includes an aluminum molten metal forming step (S11), a magnesium mother alloy addition step (S12), a stirring and holding step (S13), and a casting step (S14).

먼저, 상기 알루미늄 용탕 형성 단계(S11)에서는 알루미늄을 도가니에 넣고 600 내지 900℃ 범위에서 가열하여 알루미늄 용탕을 형성한다. 상기 알루미늄 용탕 형성 단계(S11)의 알루미늄은 순수 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 이때, 알루미늄 합금은 예를 들어, 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열 주조용 (Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.First, in the aluminum molten metal forming step (S11), aluminum is placed in a crucible and heated at 600 to 900 DEG C to form molten aluminum. The aluminum in the aluminum melt forming step S11 may be any one selected from pure aluminum, an aluminum alloy, and equivalents thereof. At this time, the aluminum alloy is, for example, 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series Wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series It may be any one selected from among 500 series, 700 series casting aluminum.

다음으로, 마그네슘 모합금 첨가 단계(S12)에서는 알루미늄 용탕에 위에서 이미 설명한 방법으로 제조한 마그네슘 모합금을 첨가한다. 이때 마그네슘 모합금 첨가 단계(S12)에서 이용된 마그네슘 모합금은 알루미늄 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 30 중량부가 첨가될 수 있다. 첨가되는 마그네슘 모합금이 0.0001 중량부 미만이 경우에는 마그네슘 모합금 첨가에 따른 효과(경도, 내부식성, 용접성)가 작을 수 있다. 또한, 상기 마그네슘 모합금이 30 중량부를 초과하게 되면 원래의 알루미늄 합금의 특성이 나타나지 않는다. Next, in the magnesium master alloy addition step (S12), the magnesium master alloy produced by the method already described above is added to the molten aluminum. At this time, the magnesium mother alloy used in the magnesium mother alloy addition step (S12) may be added 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum. If the added magnesium master alloy is less than 0.0001 parts by weight, the effect of the addition of the magnesium master alloy (hardness, corrosion resistance, weldability) may be small. Also, when the magnesium master alloy exceeds 30 parts by weight, the characteristics of the original aluminum alloy are not exhibited.

이때 마그네슘 모합금의 측면은 괴상의 측면으로 첨가될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 분말 측면, 그래뉼 측면 등 다른 측면을 가질 수 있다. 또한 마그네슘 모합금의 크기도 제한하는 것은 아니다. At this time, the side of the magnesium mother alloy may be added to the bulk side, but the present invention is not limited thereto, and may have other side such as powder side, granule side. Also, the size of the magnesium master alloy is not limited.

이러한 마그네슘 모합금의 첨가시 마그네슘 모합금 내에 포함된 칼슘계 화합물도 같이 알루미늄 용탕내로 제공되게 된다. 상술한 바와 같이 알루미늄 용탕 내로 제공되는 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. When the magnesium master alloy is added, the calcium compound contained in the magnesium master alloy is also provided in the molten aluminum. As described above, the calcium-based compound provided into the molten aluminum may include any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound.

이때 마그네슘 모합금의 산화를 방지하기 위해 부가적으로 소량의 보호가스가 제공될 수 있다. 보호가스는 통상의 SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec™612, 비활성기체 및 그 등가물, 또는 이들의 혼합 가스를 이용할 수 있으며, 이를 통해 마그네슘 모합금의 산화를 억제할 수 있다. At this time, a small amount of protective gas may be additionally provided to prevent oxidation of the magnesium master alloy. As the protective gas, ordinary SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec ™ 612, an inert gas and its equivalent, or a mixed gas thereof can be used, thereby suppressing the oxidation of the magnesium master alloy.

그러나 본 발명에서 이러한 보호가스가 반드시 필요한 것은 아니며, 제공되지 않을 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예와 같이 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에는 마그네슘 모합금의 내산화성의 증가로 내발화 저항성이 증가되며 종래와 같은 칼슘계 화합물을 포함하지 않는 마그네슘을 첨가하는 경우에 비해 용탕에 산화물 등의 불순물의 개재가 현저하게 감소하게 된다. 따라서 본 발명의 알루미늄 합금 제조방법에 의할 시, 보호가스를 사용하지 않더라도 알루미늄 용탕의 청정도가 크게 향상되어 용탕의 품질을 현저하게 개선할 수 있다. However, this protective gas is not necessarily required in the present invention, and may not be provided. That is, in the case of adding a magnesium mother alloy containing a calcium-based compound as in the embodiment of the present invention, the resistance to ignition is increased by increasing the oxidation resistance of the magnesium mother alloy, and magnesium that does not contain a conventional calcium-based compound is added. Compared with the case of addition, the presence of impurities such as oxides in the molten metal is significantly reduced. Therefore, in the case of using the aluminum alloy manufacturing method of the present invention, the cleanliness of the aluminum melt can be greatly improved without using the protective gas, and the quality of the melt can be remarkably improved.

다음으로, 교반ㆍ유지단계(S13)에서는 상기 알루미늄 용탕을 1 내지 400분 동안 교반 또는 유지한다. 여기서, 교반ㆍ유지시간이 1분 미만이면 알루미늄 용탕에 마그네슘 모합금이 충분히 섞이지 않고, 교반ㆍ유지시간이 400분을 초과하면 알루미늄 용탕의 교반ㆍ유지 시간이 불필요하게 길어지게 된다. Next, in the stirring and holding step (S13), the aluminum molten metal is stirred or maintained for 1 to 400 minutes. If the stirring and holding time is less than 1 minute, the magnesium mother alloy is not sufficiently mixed with the aluminum molten metal. If the stirring and holding time is more than 400 minutes, the stirring and holding time of the aluminum molten metal becomes unnecessarily long.

알루미늄 용탕의 교반ㆍ유지 단계(S13)가 완료되면, 상기 알루미늄용탕을 주형에 넣어 응고시키는 주조단계(14)를 거쳐 알루미늄 합금이 제작된다. 이때 주조단계(S14)에서의 주형의 온도는 상온(예를 들면, 25℃) 내지 400℃ 의 온도범위를 가질 수 있다. 또한 주형을 상온까지 냉각시킨 후 모합금을 주형으로부터 분리시킬 수 있으나, 상온 이전이라도 모합금의 응고가 완료되는 경우에는 주형으로부터 모합금을 분리시킬 수 있다. 주조방식에 대해서는 마그네슘 모합금 제조방법에 대해서 자세히 설명하였으므로 설명을 생략한다. When the stirring and holding step (S13) of the molten aluminum is completed, an aluminum alloy is produced through a casting step 14 in which the molten aluminum is put into a mold and solidified. At this time, the temperature of the mold in the casting step (S14) may have a temperature range of room temperature (for example, 25 ℃) to 400 ℃. In addition, the mother alloy can be separated from the mold after cooling the mold to room temperature, but even when the mother alloy is solidified before the room temperature, the mother alloy can be separated from the mold. Since the magnesium master alloy manufacturing method has been described in detail with respect to the casting method, the description is omitted.

이때 제조된 알루미늄 합금은 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열 주조용 (Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The aluminum alloys produced are 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series, 500 series , 700 series casting aluminum may be any one selected from.

상술한 바와 같이 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에 알루미늄 용탕의 청정도 향상으로 인하여 주조되는 알루미늄 합금의 기계적 성질이 현저하게 향상된다. 즉, 용탕의 청정도 향상으로 인해 이로부터 주조되는 알루미늄 합금 내에도 기계적 특성을 열화시키는 산화물이나 개재물과 같은 불순물이 없으며, 주조된 알루미늄 합금 내부의 기포발생도 현저하게 감소된다. 이렇게 주조된 알루미늄 합금의 내부가 종래의 것에 비해 더 청정한 상태를 가지게 됨에 따라 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 종래의 것에 비해 우수한 항복강도 및 인장강도를 가질 뿐 아니라 연신율도 더 향상되는 매우 우수한 기계적 특성을 가지게 된다.As described above, when the magnesium mother alloy containing the calcium compound is added, the mechanical properties of the cast aluminum alloy are remarkably improved due to the improvement in cleanliness of the molten aluminum. That is, due to the improvement of the cleanliness of the molten metal, there is no impurities such as oxides or inclusions in the aluminum alloy cast therefrom that deteriorate the mechanical properties, and bubbles in the cast aluminum alloy are also significantly reduced. As the inside of the cast aluminum alloy has a cleaner state than the conventional one, the aluminum alloy according to the present invention not only has excellent yield strength and tensile strength as compared with the conventional one, but also has very good mechanical properties such that the elongation is further improved. To have.

따라서 동일한 마그네슘 함유량을 가지는 알루미늄 합금을 제조하더라도 본 발명에 의할 시 용탕의 품질을 청정하게 하는 효과로 인해 주조된 알루미늄 합금의 특성이 양호하게 될 수 있다.Therefore, even when manufacturing an aluminum alloy having the same magnesium content, due to the effect of cleaning the quality of the molten metal according to the present invention can be a good characteristic of the cast aluminum alloy.

또한 알루미늄에 첨가되는 마그네슘의 용탕 내에서의 손실이 감소하게 되어 실제 종래에 비해 더 작은 양의 마그네슘을 첨가하더라도 알루미늄 합금 내에 포함되는 마그네슘의 함유량을 실질적으로 동일하게 제조할 수 있음에 따라 경제적인 알루미늄 합금의 제조가 가능하게 된다.In addition, the loss in the molten magnesium of aluminum added to the aluminum is reduced, and even if a smaller amount of magnesium is added, it is possible to manufacture substantially the same amount of magnesium contained in the aluminum alloy, which is economical aluminum. The alloy can be manufactured.

또한 본 발명에 따른 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕에 첨가하는 경우, 종래에 비해 알루미늄 용탕 내에서의 마그네슘 불안정성이 현저하게 개선되므로 마그네슘의 함량을 종래에 비해 용이하게 증가시킬 수 있다.In addition, when the magnesium mother alloy according to the present invention is added to the molten aluminum, the magnesium instability in the molten aluminum is significantly improved compared to the conventional, it is possible to easily increase the content of magnesium compared to the conventional.

마그네슘은 알루미늄에 최대 15 중량% 까지 고용될 수 있으며, 고용시 알루미늄 합금의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 300 계열 또는 6000 계열 알루미늄 합금에 마그네슘을 첨가하면 알루미늄 합금의 강도 및 연신율이 향상될 수 있다.Magnesium can be dissolved in aluminum up to 15% by weight and can improve the mechanical properties of aluminum alloys when dissolved. For example, adding magnesium to a 300 series or 6000 series aluminum alloy may improve the strength and elongation of the aluminum alloy.

그러나 종래에는 상술한 마그네슘의 높은 산화성으로 인해 마그네슘에 의한 산화물 및 개재물이 용탕에 혼입되어 알루미늄 합금의 품질을 저하시킬 수 있으며, 이러한 문제는 첨가되는 마그네슘의 함유량이 증가될수록 심화되므로 비록 보호가스를 사용하더라도 알루미늄 용탕에 첨가되는 마그네슘의 함유량을 안정적으로 증가시키기 매우 어려웠다.However, due to the high oxidative properties of magnesium described above, oxides and inclusions caused by magnesium may be mixed in the molten metal and degrade the quality of the aluminum alloy. This problem is exacerbated as the amount of magnesium added increases. Even if it is difficult to stably increase the content of magnesium added to the aluminum molten metal.

이에 비해 본 발명에 의할 시 알루미늄 용탕 내에 마그네슘 모합금을 안정적으로 첨가할 수 있으므로 알루미늄 합금 내에 마그네슘의 함유량을 종래에 비해 용이하게 증가시켜 마그네슘의 비율을 증가시키면서도 주조성을 확보할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 마그네슘 모합금을 300 계열 또는 6000 계열 알루미늄 합금에 첨가함으로써 산화물이나 개재물의 혼입을 억제하여 주조성뿐만 아니라 강도 및 연신율도 향상시킬 수 있게 되며, 더 나아가 현재 실질적으로 사용되지 못하고 있는 500 계열 또는 5000 계열 알루미늄 합금을 사용가능하게 할 수 있다.On the contrary, since the magnesium mother alloy can be stably added to the molten aluminum in accordance with the present invention, it is possible to easily increase the content of magnesium in the aluminum alloy as compared with the conventional art and to secure castability while increasing the proportion of magnesium. Therefore, by adding the magnesium master alloy according to the present invention to the 300 series or 6000 series aluminum alloy, it is possible to suppress the incorporation of oxides or inclusions to improve not only castability but also strength and elongation. 500 series or 5000 series aluminum alloys can be made available.

일예로서 본 발명을 따르는 알루미늄 합금은 마그네슘의 고용량이 0.1 중량% 이상은 물론, 5 중량% 이상, 나아가 6 중량% 이상, 더 나아가 10 중량% 이상으로부터 고용한인 15% 까지도 용이하게 증가시킬 수 있다.As an example, the aluminum alloy according to the present invention can easily increase the solid solution of magnesium to 0.1% by weight or more, as well as 5% by weight or more, even 6% by weight or even more than 10% by weight to 15%.

이러한 알루미늄 합금 내에서의 마그네슘의 안정성은 알루미늄 합금의 폐기물 재활용시에도 유리하게 작용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제조를 위한 폐기물을 재활용하는 과정에서 마그네슘의 함유량이 높은 상태일 경우, 이를 요구되는 비율로 감소시키는 공정(이하 디메깅 공정이라 함)을 거치게 된다. 이때 요구되는 마그네슘 함유량의 비율이 낮을수록 디메깅 공정의 난이도 및 소요되는 비용이 증가하게 된다.The stability of magnesium in this aluminum alloy can also work advantageously in the waste recycling of the aluminum alloy. For example, when the magnesium content is high in the process of recycling waste for aluminum alloy production, a process of reducing it to a required ratio (hereinafter referred to as de-megging process) is performed. At this time, the lower the ratio of magnesium content required, the more difficult and required cost of the de-megging process.

예를 들어 383 알루미늄 합금의 경우 마그네슘을 0.3 중량%까지 낮추는 것은 기술적으로 용이하지만 0.1 중량%까지 낮추는 것은 매우 힘들다. 또한 마그네슘의 비율을 낮추기 위해서 염소가스(Cl2)를 사용하게 되는데, 이러한 염소가스의 사용은 환경에 유해하며 추가로 비용이 발생하게 되는 문제점이 있다.For example, for 383 aluminum alloys it is technically easy to lower magnesium to 0.3% by weight, but it is very difficult to lower it to 0.1% by weight. In addition, chlorine gas (Cl 2 ) is used to lower the ratio of magnesium, and the use of such chlorine gas is harmful to the environment and additionally causes a cost.

그러나 본 발명에 따라 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 이용하여 제조된 알루미늄 합금은 마그네슘의 비율을 0.3 중량% 이상으로 유지하는 것이 가능하므로 기술적, 환경적, 비용적 이점이 있다.However, according to the present invention, the aluminum alloy prepared by using a magnesium mother alloy containing a calcium-based compound has a technical, environmental, and cost advantage because it is possible to maintain a magnesium ratio of 0.3% by weight or more.

또한 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 상술한 제조과정 중, 예를 들어 알루미늄 용탕 형성단계(S11) 또는 모합금 첨가 단계(S12) 이후에 철(Fe)을 소량 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 첨가되는 철의 양은 종래에 비해 더 작은 값을 가질 수 있다. 즉, 종래부터 알루미늄 합금을 주조, 예를 들어 다이캐스팅하는 경우에 철계 금속으로 이루어진 금형과 알루미늄 주조재 간의 소착발생으로 인해 금형이 손상되는 문제가 발생했으며, 이를 해결하기 위해 종래부터 알루미늄 합금의 다이캐스팅 시에 1.0 내지 1.5 중량%의 철을 알루미늄 합금 내에 첨가하여 왔다. 그러나 이러한 철의 첨가로 인하여 알루미늄 합금의 내식성 및 연신률이 감소하는 또 다른 문제가 발생할 수 있다.In addition, the aluminum alloy according to the present invention may further include a step of adding a small amount of iron (Fe) after, for example, the aluminum molten metal forming step (S11) or the master alloy addition step (S12). The amount of iron added at this time may have a smaller value than in the prior art. That is, in the case of casting, for example, die-casting an aluminum alloy, a problem arises that the mold is damaged due to sintering between a mold made of an iron-based metal and an aluminum casting material. 1.0 to 1.5 wt.% Of iron has been added to the aluminum alloy. However, the addition of iron may cause another problem that the corrosion resistance and elongation of the aluminum alloy is reduced.

그러나 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 마그네슘의 함유량을 높은 비율로 가질 수 있으며, 마그네슘을 고함량으로 첨가시 종래에 비해 현저하게 적은 비율의 철을 첨가하더라도 종래에 나타났던 금형과의 소착문제를 크게 개선할 수 있다. 따라서 종래에 다이캐스팅된 알루미늄 합금 주조재에 나타났던 내식성 및 연신률 감소의 문제를 해결할 수 있게 된다.However, as described above, the aluminum alloy according to the present invention may have a high content of magnesium, and when a high content of magnesium is added, a significantly smaller proportion of iron is added to the mold, which has appeared in the related art. Sedimentation problems can be greatly improved. Therefore, it is possible to solve the problems of corrosion resistance and elongation reduction that are conventionally found in die cast aluminum alloy castings.

이때 상술한 알루미늄 합금을 제조하는 과정에서 첨가되는 철(Fe)의 함유량은 알루미늄 합금에 대해 1.0 중량% 이하(0 초과)로 할 수 있으며, 더욱 엄격하게는 0.2중량% 이하(0 초과)로 할 수 있으며, 이에 따라 알루미늄 합금의 기지에는 해당되는 조성범위의 철이 포함될 수 있다.At this time, the content of iron (Fe) added in the process of manufacturing the above-described aluminum alloy may be 1.0% by weight or less (greater than 0) relative to the aluminum alloy, more strictly 0.2% by weight or less (greater than 0). Accordingly, the base of the aluminum alloy may include iron in the corresponding composition range.

이하 본 발명의 알루미늄 합금 제조방법에 따라 제조된 알루미늄 합금의 특성에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the aluminum alloy manufactured according to the aluminum alloy manufacturing method of the present invention will be described in detail.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 알루미늄 합금은 알루미늄 기지 및 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물을 포함하고, 이때 알루미늄 기지에는 마그네슘이 고용되어 있을 수 있다.The aluminum alloy prepared according to the manufacturing method of the present invention includes an aluminum base and a calcium-based compound present in the aluminum base, wherein magnesium may be dissolved in the aluminum base.

이때 마그네슘은 상기 알루미늄 기지에 0.1 내지 15 중량% 고용되어 있을 수 있다. 또한 상기 알루미늄 기지에는 고용한도 이하, 일예로서 500ppm 이하의 칼슘이 고용되어 있을 수 있다.Magnesium may be dissolved in the aluminum matrix of 0.1 to 15% by weight. In addition, the aluminum base may have a solid solution of less than or equal to the solid solution limit, for example, 500 ppm or less.

상술한 바와 같이, 마그네슘 모합금 내에 첨가된 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 대부분이 칼슘계 화합물로 존재하며 일부만이 마그네슘 기지에 고용된다. 이러한 마그네슘 모합금이 알루미늄 용탕 내 첨가되는 경우, 상기 마그네슘 모합금 내에 고용된 칼슘이 희석됨에 따라 실제 알루미늄 합금의 기지 내에 고용되는 칼슘의 양도 고용한도 이하의 작은 값을 가지게 된다.As described above, the calcium reduced from the calcium-based additives added in the magnesium master alloy is mostly present as a calcium-based compound, and only a part of it is dissolved in the magnesium matrix. When the magnesium master alloy is added to the molten aluminum, as the dissolved calcium in the magnesium master alloy is diluted, the amount of calcium dissolved in the base of the actual aluminum alloy also has a small value below the solid solution limit.

따라서 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄 기지에 고용한도 이하, 일예로서 500ppm 이하의 칼슘이 고용되어 있으면서 상기 알루미늄 기지에는 칼슘계 화합물이 별도로 형성되어 있는 조직을 가지게 된다.Therefore, the aluminum alloy according to the present invention has a structure in which the calcium base compound is separately formed on the aluminum base while the calcium base is dissolved in the aluminum base below the solid solution limit, for example, 500 ppm or less.

이때 알루미늄 기지는 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가질 수 있으며, 이때 상기 경계 또는 영역 내부에 상기 칼슘계 화합물이 존재할 수 있다. In this case, the aluminum base may have a plurality of regions that form a boundary and are separated from each other. In this case, the calcium-based compound may exist within the boundary or region.

알루미늄 기지는 알루미늄을 주된 성분으로 하되, 다른 합금원소가 고용되어 있거나 또는 칼슘계 화합물 외의 다른 합금원소 또는 이 합금원소를 포함하는 화합물이 별개의 상으로서 형성되어 있는 금속 조직체를 말하는 것으로 정의될 수 있다.An aluminum base may be defined as a metal structure containing aluminum as a main component, in which other alloying elements are dissolved or in which other alloying elements other than calcium-based compounds or compounds containing the alloying elements are formed as separate phases. .

이때 서로 구분되는 복수개의 영역은 전형적으로 결정립계로 구분되는 복수의 결정립일 수 있으며, 또 다른 예로서 2 이상의 서로 다른 상의 상경계에 의해 한정되는 복수의 상영역일 수 있다.At this time, a plurality of regions to be distinguished from each other may be a plurality of crystal grains which are typically divided into crystal grains, and as another example, a plurality of phase regions may be defined by two or more different phase glasses.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 경우 마그네슘 모합금 내에 형성된 칼슘계 화합물로부터 기인하는 기계적 특성의 향상효과를 가질 수 있다. 이미 상술한 바와 같이, 마그네슘 모합금이 알루미늄 용탕에 첨가되는 경우, 마그네슘 모합금에 포함되는 칼슘계 화합물도 같이 용탕에 첨가되게 되며 칼슘계 화합물은 칼슘과 다른 금속원소가 반응하여 형성된 금속간화합물로서 모두 알루미늄의 융점보다 더 높은 융점을 가지고 있다.In the case of the aluminum alloy according to the present invention may have an effect of improving the mechanical properties resulting from the calcium-based compound formed in the magnesium mother alloy. As described above, when the magnesium master alloy is added to the molten aluminum, the calcium compound contained in the magnesium master alloy is also added to the molten metal. The calcium compound is an intermetallic compound formed by the reaction between calcium and other metal elements. All have a melting point higher than that of aluminum.

따라서 이러한 칼슘계 화합물을 포함하는 모합금을 알루미늄 용탕에 투입하는 경우, 칼슘계 화합물은 용탕 내부에서 용융되지 않고 유지될 수 있으며, 이러한 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조하는 경우, 알루미늄 합금 내에 상기 칼슘계 화합물이 포함될 수 있다.Therefore, when the mother alloy containing such a calcium-based compound is added to the aluminum molten metal, the calcium-based compound can be maintained without melting in the molten metal, and when casting the molten metal to produce an aluminum alloy, the calcium in the aluminum alloy System compounds may be included.

이러한 칼슘계 화합물은 알루미늄 합금 내에서 미세한 입자 측면으로 분산되어 분포할 수 있다. 이때 칼슘계 화합물은 금속간 화합물로서 기지인 알루미늄에 비해 고강도 물질이며, 따라서 이러한 고강도 물질의 분산분포로 인하여 알루미늄 합금의 강도가 증가될 수 있다.Such a calcium-based compound may be dispersed and distributed in the fine particle side in the aluminum alloy. At this time, the calcium-based compound is a high-strength material compared to aluminum known as an intermetallic compound, and therefore, the strength of the aluminum alloy may be increased due to the dispersion distribution of the high-strength material.

한편, 칼슘계 화합물은 알루미늄 합금이 액상에서 고상으로 상천이 되는 과정에서 핵생성이 일어나는 장소를 제공할 수 있다. 즉, 알루미늄 합금의 응고시 액상에서 고상으로의 상천이는 핵생성 및 성장의 형태로 이루어지게 되며, 이때 칼슘계 화합물 자체가 불균일 핵성성 자리(heterogeneous nucleation site)로 기능함에 따라 칼슘계 화합물과 액상이 계면에서 우선적으로 고상으로의 상천이를 위한 핵생성이 일어나게 된다. 이렇게 핵생성된 고상은 칼슘계 화합물 주변으로 형성하면서 성장하게 된다.On the other hand, the calcium-based compound may provide a place where nucleation occurs in the process of the aluminum alloy is phased from the liquid phase to the solid phase. In other words, the transition from the liquid phase to the solid phase during solidification of the aluminum alloy is in the form of nucleation and growth, wherein the calcium-based compound and the liquid phase function as the calcium-based compound itself functions as a heterogeneous nucleation site. At this interface, nucleation occurs preferentially for transition to the solid phase. The nucleated solid phase grows while forming around the calcium compound.

이러한 칼슘계 화합물이 복수개로 분산되게 분포하는 경우, 각각의 칼슘계 화합물의 계면에서 성장된 고상들이 서로 만나 경계를 이루게 되며, 이렇게 형성된 경계는 결정립계 또는 상경계를 이룰 수 있다. 따라서 칼슘계 화합물이 핵생성 자리로 기능하게 되면, 칼슘계 화합물은 결정립 또는 상영역의 내부에 존재하게 되며, 상기 결정립 또는 상영역은 칼슘계 화합물이 존재하지 않는 경우에 비해 미세화되는 효과를 나타낼 수 있게 된다.When the calcium-based compound is distributed in a plurality, the solid phases grown at the interface of each calcium-based compound meet each other to form a boundary, and the boundary thus formed may form a grain boundary or an boundary boundary. Therefore, when the calcium-based compound functions as a nucleation site, the calcium-based compound is present inside the grains or the phase region, and the grains or the phase region may have a smaller effect than the case where the calcium-based compound does not exist. Will be.

또한 칼슘계 화합물은 결정립간의 경계인 결정립계 또는 상영역간의 경계인 상경계에 분포될 수 있다. 이러한 경계부분은 결정립 또는 상영역 내부에 비해 개방된 구조로서 상대적으로 높은 에너지를 가지고 있으므로 칼슘계 화합물의 핵생성 및 성장에 유리한 자리를 제공할 수 있기 때문이다.In addition, the calcium-based compound may be distributed in a grain boundary which is a boundary between grains or an upper boundary which is a boundary between phase regions. This boundary portion is an open structure compared to the inside of the grain or phase region, and has a relatively high energy, which can provide a favorable position for nucleation and growth of calcium-based compounds.

이와 같이 칼슘계 화합물이 알루미늄 합금의 결정립계 또는 상경계에 분포되는 경우에는, 이러한 칼슘계 화합물이 결정립계 또는 상경계 이동의 장애물로 작용하여 결정립계 또는 상경계의 이동이 억제하여 결정립 또는 상경계의 평균크기를 감소시킬 수 있다.When the calcium-based compound is distributed in the grain boundary or the boundary of the aluminum alloy, the calcium-based compound acts as an obstacle of grain boundary or the boundary boundary, and the movement of the grain boundary or the boundary boundary is suppressed to reduce the average size of the grain or the boundary boundary. have.

따라서 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 경우, 이러한 칼슘계 화합물이 존재하지 않은 알루미늄 합금에 비해 평균적으로 더 미세하고 작은 결정립 또는 상영역 크기를 가질 수 있다.Therefore, in the case of the aluminum alloy according to the present invention, such a calcium-based compound may have a finer and smaller grain or phase region size on average.

이러한 칼슘계 화합물에 기인한 결정립 또는 상영역의 미세화는 알루미늄 합금의 강도 및 연신율의 향상 효과를 동시에 가져올 수 있다.The refinement of the grain or phase region due to such a calcium-based compound can bring about an effect of improving the strength and elongation of the aluminum alloy.

또한 알루미늄 기지는 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200 계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열 주조용(Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 일 수 있다.Aluminum bases are also available in 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series plastic processing (Wrought) aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series, 500 series, 700 It may be any one selected from the series casting aluminum.

이때 본 발명에 따른 알루미늄 합금에는 알루미늄 100중량부에 대하여 칼슘의 총량은 0.0001 내지 10 중량부 존재할 수 있다. 상기 칼슘의 총량은 알루미늄 기지에 고용된 칼슘과 칼슘계 화합물 내에 존재하는 칼슘의 양을 합한 것이다.In this case, the total amount of calcium in the aluminum alloy according to the present invention may be present in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum. The total amount of calcium is the sum of the calcium present in the aluminum base and the calcium-based compound dissolved in the aluminum base.

이때 상기 알루미늄 합금 내에 존재하는 칼슘의 대부분은 칼슘계 화합물의 측면으로 존재하며 알루미늄 기지 상에 고용된 칼슘의 고용량은 작은 값을 가진다. 즉, 상술한 바와 같이 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금 내에서 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 대부분이 마그네슘 기지에 고용되지 않고 칼슘계 화합물을 형성하게 된다. 따라서 알루미늄 제조를 위해 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에 마그네슘 모합금 내에 고용된 칼슘이 작은 값을 보임에 따라 마그네슘 모합금을 통해 알루미늄 기지에 고용되는 칼슘양도 매우 적은 값, 일예로서 500ppm 이하의 값을 가지게 된다.At this time, most of the calcium present in the aluminum alloy is present in the side of the calcium-based compound, and the high dose of calcium dissolved in the aluminum matrix has a small value. That is, in the magnesium mother alloy prepared by adding the calcium-based additive as described above, most of the calcium reduced from the calcium-based additive forms a calcium-based compound without being dissolved in the magnesium matrix. Therefore, when the magnesium master alloy is added to manufacture aluminum, the amount of calcium dissolved in the magnesium master alloy shows a small value, so that the amount of calcium employed in the aluminum base through the magnesium master alloy is very small, for example, 500 ppm or less. To have.

한편, 알루미늄 기지는 고용된 마그네슘을 0.1 내지 15 중량%, 나아가 5 내지 15% 이상, 더 나아가 6 내지 15 중량%, 더욱 더 나아가 10 내지 15 중량%를 가질 수 있다.On the other hand, the aluminum matrix may have from 0.1 to 15% by weight of magnesium dissolved, further 5 to 15% or more, further 6 to 15% by weight and even more 10 to 15% by weight.

즉, 상술한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금 제조방법과 같이 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금을 이용하는 경우에는 알루미늄 용탕 중에첨가되는 마그네슘의 양을 안정적으로 증가시킬 수 있으며, 따라서 알루미늄 기지 내에 고용되는 마그네슘의 고용량 또한 증가되게 된다.That is, as described above, in the case of using a magnesium mother alloy prepared by adding a calcium-based additive as in the aluminum alloy manufacturing method of the present invention, the amount of magnesium added in the molten aluminum can be stably increased. The high dose of magnesium that is dissolved in it also increases.

이러한 마그네슘 고용량 증가는 고용강화 및 열처리에 따른 알루미늄 합금 강도 향상에 크게 기여할 수 있으며, 종래의 상용 합금에 비해 월등히 주조성 및 우수한 기계적 특성을 나타낸다.This increase in magnesium capacity can greatly contribute to the improvement of aluminum alloy strength due to solid solution strengthening and heat treatment, and exhibits excellent castability and excellent mechanical properties compared to conventional commercial alloys.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예들을 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples are provided to help the understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are for the purpose of promoting understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

표 2에는 알루미늄에 칼슘계 첨가제로서 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금(실험예 1)과 알루미늄에 칼슘계 첨가제를 첨가하지 않은 순수한 마그네슘을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금(비교예1)의 주조특성을 비교한 표이다.Table 2 shows the aluminum alloy prepared by adding magnesium oxide (CaO) as a calcium-based additive to aluminum (Experimental Example 1) and pure magnesium without addition of calcium-based additives to aluminum. This table compares the casting characteristics of an aluminum alloy (Comparative Example 1).

구체적으로 실험예 1은 알루미늄에 2750g에 마그네슘 모합금 305g을 첨가하여 제조한 것이었으며, 비교예 1은 알루미늄 2750g에 순수 마그네슘 305g을 첨가하여 제조한 것이었다. 이때 실험예 1에 사용된 마그네슘 모합금은 모재로서 마그네슘-알루미늄 합금을 이용하였으며, 모재에 대한 산화칼슘(CaO)의 중량비는 0.3 이었다.Specifically, Experimental Example 1 was prepared by adding 305 g of magnesium mother alloy to 2750 g of aluminum, and Comparative Example 1 was prepared by adding 305 g of pure magnesium to 2750 g of aluminum. At this time, the magnesium mother alloy used in Experimental Example 1 used a magnesium-aluminum alloy as a base material, and the weight ratio of calcium oxide (CaO) to the base material was 0.3.

실험예1Experimental Example 1 비교예1Comparative Example 1 Dross양
(용탕표면에 뜨는 불순물)
Miss Dross
(Impurities floating on the surface of the molten metal)
206g206 g 510g510 g
Al 합금 내의 Mg 함량Mg content in Al alloy 4.89%4.89% 2.65%2.65% 용탕 유동성Molten fluidity 좋음good 나쁨Bad 경도
(HR하중 60kg, 1/16"강구)
Hardness
(HR Load 60kg, 1/16 "Steel Ball)
92.692.6 9292

표 2를 참조하면, 용탕표면에 뜨는 불순물의 양(Dross 양)이 순수 마그네슘을 첨가했을 때(비교예 1)보다 마그네슘 모합금(실험예 1)을 첨가했을 때가 현저하게 작은 값을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 알루미늄 합금 내의 마그네슘 함유량은 순수 마그네슘을 첨가했을 때(비교예 1)보다 마그네슘 모합금을 첨가했을 때(실험예1) 더 많은 것을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 제조방법에 의할 경우, 순수 마그네슘을 첨가하는 방법에 비해 마그네슘의 손실이 현저하게 감소됨을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that the amount of impurities (Dross amount) floating on the surface of the molten metal is significantly smaller when the magnesium master alloy (Experimental Example 1) is added than when pure magnesium is added (Comparative Example 1). Can be. The magnesium content in the aluminum alloy was found to be higher when the magnesium mother alloy was added (Experimental Example 1) than when pure magnesium was added (Comparative Example 1). From this, it can be seen that the loss of magnesium is significantly reduced compared to the method of adding pure magnesium, according to the production method of the present invention.

또한 용탕의 유동성 및 알루미늄 합금의 경도도 순수 마그네슘을 첨가했을 때(비교예 1)보다 마그네슘 모합금을 첨가했을 때(실험예 1)에 더 우수한 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the flowability of the molten metal and the hardness of the aluminum alloy are also better when the magnesium mother alloy is added (Experimental Example 1) than when pure magnesium is added (Comparative Example 1).

도 4a 및 4b에는 실험예 1 및 비교예 1에 따른 용탕의 상태를 관찰한 결과가 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실험예 1(도 4a)의 경우에는 용탕의 상태가 양호하나, 비교예 1(도 4b)의 경우에는 마그네슘의 산화로 인해 용탕의 표면이 흑색으로 변해있는 것을 알 수 있다.4A and 4B show the results of observing the state of the melt according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1. 4A and 4B, in Experimental Example 1 (FIG. 4A), the molten metal is in good condition. In Comparative Example 1 (FIG. 4B), the surface of the molten metal turns black due to the oxidation of magnesium. Able to know.

도 5a 및 도 5b는 실험예 1 및 비교예 1에 따른 알루미늄 합금의 주조재 표면을 비교한 결과이다.5A and 5B show the results of comparing casting surfaces of aluminum alloys according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

도 5a 및 5b를 참조하면, 비교예 1(도 5b)의 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 주조재보다 실험예1(도 5a)의 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금의 주조재의 표면이 더 깨끗한 것을 확인할 수 있다. 이는 마그네슘 모합금에 첨가된 산화칼슘(CaO)에 의해 주조성이 향상됐기 때문이다. 즉, 순수 마그네슘이 첨가된 알루미늄 합금(비교예 1)은 주조시 순수 마그네슘의 산화로 인하여 표면에 발화된 흔적이 보이는 반면, 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 사용하여 주조된 알루미늄 합금(실험예1)의 경우에는 발화현상이 억제되어 깨끗한 표면을 얻을 수 있다.5A and 5B, the surface of the cast material of the aluminum alloy to which the magnesium mother alloy of Experimental Example 1 (Fig. 5A) was added was cleaner than the cast material of the aluminum alloy to which the pure magnesium was added to Comparative Example 1 (Fig. 5B). You can see that. This is because castability is improved by calcium oxide (CaO) added to the magnesium mother alloy. That is, the aluminum alloy (Comparative Example 1) to which pure magnesium is added shows signs of ignition on the surface due to the oxidation of pure magnesium during casting, while the aluminum alloy cast using a magnesium mother alloy to which calcium oxide (CaO) is added. In the case of (Experimental Example 1), the ignition phenomenon is suppressed and a clean surface can be obtained.

이로부터 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에는 순수 마그네슘을 첨가할 때에 비해 용탕의 품질이 현저하게 향상되어 주조성이 개선되었음을 알 수 있다.From this, when the magnesium mother alloy is added, it can be seen that the quality of the molten metal is remarkably improved as compared with the addition of pure magnesium, thereby improving castability.

도 6a 및 6b는 실험예 1 및 비교예 1에 따른 알루미늄 합금의 SEM(scanning electron microscope)를 이용한 EDS(energy dispersive spectroscopy) 분석 결과이다. 6A and 6B are results of energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis using a scanning electron microscope (SEM) of aluminum alloys according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

도 6a 내지 6b를 참조하면, 비교예 1(도 6b)의 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금에서는 마그네슘과 알루미늄만 검출되는 반면에, 실험예 1(도 6a)의 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금에서는 알루미늄 합금에서는 칼슘의 존재가 확인되며, 또한 동일 위치에서 마그네슘 및 알루미늄이 검출되며 산소는 거의 검출되지 않음을 알 수 있다. 이로부터 칼슘은 산화칼슘(CaO)로부터 환원된 후 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물로 존재함을 알 수 있다.6A to 6B, in the aluminum alloy added with pure magnesium of Comparative Example 1 (FIG. 6B), only magnesium and aluminum were detected, whereas magnesium added with calcium oxide (CaO) of Experimental Example 1 (FIG. 6A) was added. In the aluminum alloy to which the master alloy is added, the presence of calcium is confirmed in the aluminum alloy, and magnesium and aluminum are detected at the same position, and oxygen is hardly detected. From this it can be seen that calcium is reduced from calcium oxide (CaO) and then reacts with magnesium and / or aluminum to exist as a calcium-based compound.

도 7a에는 실험예 1의 알루미늄 합금의 조직을 EPMA로 관찰한 결과가 나타나 있으며, 도 7b 내지 7e에는 EPMA를 이용한 성분 매핑 결과로서 각각 알루미늄, 칼슘, 마그네슘 및 산소의 매핑결과가 나타나 있다.7A shows the results of observing the structure of the aluminum alloy of Experimental Example 1 with EPMA, and FIGS. 7B to 7E show mapping results of aluminum, calcium, magnesium, and oxygen, respectively, as component mapping results using EPMA.

도 7b 내지 7d를 통해 알 수 있듯이 알루미늄 기지상에 칼슘과 마그네슘이 동일위치에서 검출되었으며, 도 7e에서와 같이 산소는 검출되지 않았다.As can be seen from Figs. 7b to 7d, calcium and magnesium were detected at the same position on the aluminum matrix, and oxygen was not detected as in Fig. 7e.

이는 도 6a의 결과와 일치하는 것으로서, 이로부터 칼슘은 산화칼슘(CaO)로부터 환원된 후 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물로 존재함을 다시 한번 확인할 수 있다.This is consistent with the result of FIG. 6a, from which calcium can be reduced from calcium oxide (CaO) and then reacted with magnesium and / or aluminum to be present as a calcium-based compound.

표 3은 실험예들에 따른 알루미늄 합금과 비교예들에 따른 알루미늄 합금의 기계적 특성을 나타낸다. 실험예 2, 실험예 3 및 실험예 4는 상용 알루미늄 합금인 5056 합금, 6061 합금 및 7075 합금에 산화칼슘(CaO)을 첨가한 마그네슘 모합금을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금(압출재)을 각각 나타내고, 비교예 2, 비교예 3 및 비교예 4는 상용 5056 합금, 6061 합금 및 7075 합금(각각 비교예 2, 비교예 3, 비교예 4)을 각각 나타낸다.Table 3 shows the mechanical properties of the aluminum alloy according to the experimental examples and the aluminum alloy according to the comparative examples. Experimental Example 2, Experimental Example 3 and Experimental Example 4 each represent an aluminum alloy (extruded material) prepared by adding a magnesium mother alloy containing calcium oxide (CaO) to 5056 alloy, 6061 alloy and 7075 alloy which are commercial aluminum alloys, respectively. Comparative example 2, comparative example 3, and comparative example 4 show commercial 5056 alloy, 6061 alloy, and 7075 alloy (comparative example 2, comparative example 3, and comparative example 4), respectively.

실험예 1, 2 및 3에 따른 시편은 주조 후 압출하여 T6 열처리를 수행하였으며, 비교예 1, 2 및 3의 데이타는 ASM 규격에 있는 값(T6 열처리 데이타)을 참조하였다. 표 3에서, 알루미늄 합금은 실질적으로 압출 후 열처리가 완료된 알루미늄 합금 압출재를 의미한다.The specimens according to Experimental Examples 1, 2 and 3 were subjected to T6 heat treatment by casting after extrusion, and the data of Comparative Examples 1, 2 and 3 refer to values in the ASM standard (T6 heat treatment data). In Table 3, aluminum alloy refers to an aluminum alloy extruded material which is substantially heat treated after extrusion.

인장강도 (MPa)Tensile Strength (MPa) 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 실험예 2 (5056)Experimental Example 2 (5056) 424424 231231 34.234.2 비교예 2 (5056)Comparative Example 2 (5056) 290290 152152 3535 실험예 3 (6061)Experimental Example 3 (6061) 349349 329329 17.817.8 비교예 3 (6061)Comparative Example 3 (6061) 310310 276276 1212 실험예 4 (7075)Experimental Example 4 (7075) 662662 610610 13.613.6 비교예 4 (7075)Comparative Example 4 (7075) 572572 503503 1111

표 3에 나타나 있듯이, 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금이 칼슘계 화합물을 포함하지 않는 상용 알루미늄 합금에 비해 인장강도 및 항복강도에서 더 높은 값을 나타냄에도 연신율은 우수하거나 동등한 것을 알 수 있다. 특히, 5000계열 합금의 경우, 본 발명에 따른 알루미늄 합금(실험예 2)이 상용 알루미늄 합금(비교예 2)에 비해서 인장강도는 약 1.46배로 크게 증가하면서도 연신율은 동등한 수준으로 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다. 나아가, 6000계열 합금 및 7000계열 합금의 경우, 본 발명에 따른 알루미늄 합금(실험예 3 및 4)이 상용 알루미늄 합금(비교예 3 및 4)에 비해서 인장강도와 연신율을 모두 종래보다 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 3, although the aluminum alloy according to the experimental example of the present invention exhibits higher values in tensile strength and yield strength than commercial aluminum alloys containing no calcium compound, the elongation is excellent or equivalent. In particular, in the case of the 5000 series alloy, it can be seen that the aluminum alloy according to the present invention (Experimental Example 2) can maintain the elongation at an equivalent level while increasing the tensile strength by approximately 1.46 times compared to the commercial aluminum alloy (Comparative Example 2). have. Furthermore, in the case of the 6000 series alloy and the 7000 series alloy, the aluminum alloys (Experimental Examples 3 and 4) according to the present invention can increase both tensile strength and elongation compared to conventional aluminum alloys (Comparative Examples 3 and 4). It can be seen.

보다 구체적으로 보면, 인장강도 면에서, 실험예 2가 비교예 2의 약 1.46배이고, 실험예 3이 비교예 3의 약 1.13배이고, 실험예 4가 비교예 4의 약 1.16배인 것을 알 수 있다. 즉, 실험예들의 인장강도는 비교예들의 인장강도보다 약 1.13 ~ 1.46배 높은 것을 알 수 있다. 한편, 연신율 면에서 보면, 실험예 2가 비교예 2의 약 0.98배이고, 실험예 3이 비교예 3의 약 1.48배이고, 실험예 4가 비교예 4의 약 1.24배임을 알 수 있다.More specifically, in terms of tensile strength, Experimental Example 2 is about 1.46 times that of Comparative Example 2, Experimental Example 3 is about 1.13 times that of Comparative Example 3, and Experimental Example 4 is about 1.16 times that of Comparative Example 4. That is, it can be seen that the tensile strength of the experimental examples is about 1.13 ~ 1.46 times higher than the tensile strength of the comparative examples. On the other hand, in terms of elongation, it can be seen that Experimental Example 2 is about 0.98 times that of Comparative Example 2, Experimental Example 3 is about 1.48 times that of Comparative Example 3, and Experimental Example 4 is about 1.24 times that of Comparative Example 4.

일반적으로 합금에 있어 강도가 증가되는 경우에는 상대적으로 연신율은 감소하게 된다. 그러나 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금은 강도의 증가와 더불어 연신율도 증가되는 이상적인 특성을 보이게 된다. 이러한 결과는 알루미늄 합금의 용탕의 청정도 개선과 관련되어 있을 수 있음은 상술한 바 있다.In general, when the strength is increased in the alloy, the elongation is relatively decreased. However, the aluminum alloy according to the experimental example of the present invention shows an ideal characteristic that the elongation is also increased with increasing the strength. It was mentioned above that this result may be related to the improvement of the cleanliness of the molten aluminum alloy.

도 8 내지 도 10은 표 3의 실험예들과 비교예들의 미세조직을 비교 관찰한 사진이다.8 to 10 are photographs comparing and comparing the microstructures of the experimental examples and the comparative examples of Table 3.

도 8을 참조하면, 실험예 2(도 8a)의 결정립은 약 25㎛ 의 평균크기를 가지며, 비교예 2의(도 8b) 결정립은 약 60㎛의 평균크기를 가진다. 즉, 실험예 2의 결정립 크기가 비교예 2의 결정립 크기에 비해서 약 0.42배에 불과한 것을 알 수 있다. 도 9를 참조하면, 실험예 3(도 9a)의 결정립은 약 30㎛ 의 평균크기를 가지며, 비교예 3의(도 9b) 결정립은 약 50㎛의 평균크기를 가진다. 즉, 실험예 3의 결정립 크기가 비교예 3의 결정립 크기에 비해서 약 0.6배에 불과한 것을 알 수 있다. 도 10을 참조하면, 실험예 4(도 9a)의 결정립은 약 25㎛ 의 평균크기를 가지며, 비교예 4의(도 9b) 결정립은 약 50㎛의 평균크기를 가진다. 즉, 실험예 4의 결정립 크기가 비교예 4의 결정립 크기에 비해서 약 0.5배(절반)에 불과한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the crystal grains of Experimental Example 2 (FIG. 8A) had an average size of about 25 μm, and the crystal grains of Comparative Example 2 (FIG. 8B) had an average size of about 60 μm. That is, it can be seen that the grain size of Experimental Example 2 is only about 0.42 times as compared to the grain size of Comparative Example 2. Referring to FIG. 9, the crystal grains of Experimental Example 3 (FIG. 9A) had an average size of about 30 μm, and the grains of Comparative Example 3 (FIG. 9B) had an average size of about 50 μm. That is, it can be seen that the grain size of Experimental Example 3 is only about 0.6 times as compared to the grain size of Comparative Example 3. Referring to FIG. 10, the crystal grains of Experimental Example 4 (FIG. 9A) had an average size of about 25 μm, and the grains of Comparative Example 4 (FIG. 9B) had an average size of about 50 μm. That is, it can be seen that the grain size of Experimental Example 4 was only about 0.5 times (half) compared to the grain size of Comparative Example 4.

따라서 본 발명의 실험예들에 따른 알루미늄 합금(압출재)의 결정립이 상용 알루미늄 합금(압출재)에 비해 월등하게 미세하게 되었음을 알 수 있다. 예를 들어, 실험예들에 따른 실험예들에 따른 알루미늄 합금(압출재)의 결정립의 크기는 상용 알루미늄 합금(압출재)의 결정립 크기의 약 0.42 ~ 약 0.6 배의 범위를 갖는 것으로 나타났다.Therefore, it can be seen that the crystal grains of the aluminum alloy (extruded material) according to the experimental examples of the present invention are significantly finer than the commercial aluminum alloy (extruded material). For example, the grain size of the aluminum alloy (extruded material) according to the experimental examples according to the experimental examples was found to have a range of about 0.42 to about 0.6 times the grain size of the commercial aluminum alloy (extruded material).

이러한, 실험예들의 알루미늄 합금에서의 결정립 미세화는 결정립계에 분포하는 칼슘계 화합물에 의해 결정립계의 성장이 억제되었거나, 칼슘계 화합물이 응고시 핵생성 자리로 기능하였기 때문으로 판단되며, 이러한 결정립 미세화는 실험예들에 따른 알루미늄 합금이 우수한 기계적 특성을 나타내는 원인 중의 하나라고 판단된다.The grain refinement in the aluminum alloy of the experimental examples is determined by the growth of the grain boundary by the calcium-based compound distributed in the grain boundary or because the calcium-based compound functions as a nucleation site during solidification. It is judged that the aluminum alloy according to the examples is one of the causes showing excellent mechanical properties.

표 4는 실험예들에 따른 알루미늄 합금과 비교예들에 따른 알루미늄 합금의 기계적 특성을 열처리 조건에 따라서 비교하여 나타낸다. 비교예 3-1, 비교예 3-2 및 비교예 3-3은 상용 6061 합금을 주조 후 압출하여 각각 T1, T5, T6 조건에서 열처리하여 제조한 시편(압출재)을 나타내고, 실험예 3-1, 실험예 3-2 및 실험예 3-3은 상용 알루미늄 합금인 6061 합금에 산화칼슘(CaO)을 첨가한 마그네슘 모합금을 더 첨가하여 제조한 알루미늄 합금을 주조 후 압출하여 각각 T1, T5, T6 조건에서 열처리하여 제조한 시편을 나타낸다. 표 4에서, 알루미늄 합금은 실질적으로 압출 후 열처리가 완료된 알루미늄 합금 압출재를 의미한다.Table 4 compares the mechanical properties of the aluminum alloy according to the experimental examples and the aluminum alloy according to the comparative examples according to the heat treatment conditions. Comparative Example 3-1, Comparative Example 3-2, and Comparative Example 3-3 show specimens (extruded materials) prepared by casting and extruding a commercial 6061 alloy and heat-treating under T1, T5, and T6 conditions, respectively, and Experimental Example 3-1. , Experimental Example 3-2 and Experimental Example 3-3 cast and extrude an aluminum alloy prepared by adding a magnesium master alloy containing calcium oxide (CaO) to a 6061 alloy, which is a commercial aluminum alloy, and then extruded T1, T5, and T6, respectively. A specimen prepared by heat treatment under conditions is shown. In Table 4, aluminum alloy refers to an aluminum alloy extruded material which is substantially heat treated after extrusion.

경도 (HRF)Hardness (HRF) 인장강도 (MPa)Tensile Strength (MPa) 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 실험예 3-1 (T1)Experimental Example 3-1 (T1) 47.547.5 117117 215215 20.920.9 비교예 3-1 (T1)Comparative Example 3-1 (T1) 43.743.7 108108 200200 20.720.7 실험예 3-2 (T5)Experimental Example 3-2 (T5) 83.483.4 203203 269269 16.116.1 비교예 3-2 (T5)Comparative Example 3-2 (T5) 63.563.5 160160 234234 17.817.8 실험예 3-3 (T6)Experimental Example 3-3 (T6) 92.592.5 385385 405405 15.715.7 비교예 3-3 (T6)Comparative Example 3-3 (T6) 94.194.1 372372 396396 14.514.5

표 4에 나타나 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금(실험예 3-1 내지 3-3)이 열처리 조건에 크게 상관없이 칼슘계 화합물을 포함하지 않는 상용 알루미늄 합금(비교예 3-1 내지 3-3)에 비해 인장강도 및 항복강도에서 더 높은 값을 나타냄에도 연신율은 더 우수하거나 동등한 것을 알 수 있다.As shown in Table 4, commercial aluminum alloys (Comparative Examples 3-1 to 3-3) in which the aluminum alloys (Experimental Examples 3-1 to 3-3) according to the embodiment of the present invention do not contain calcium-based compounds regardless of the heat treatment conditions. Elongation is better or equivalent even though it shows higher values in tensile strength and yield strength than in 3-3).

일반적으로 합금에 있어 강도가 증가되는 경우에는 상대적으로 연신율은 감소하게 된다. 그러나 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금은 강도의 증가와 더불어 연신율도 증가되는 이상적인 특성을 보이고 있다. 이러한 결과는 알루미늄 합금의 용탕의 청정도 개선과 관련되어 있을 수 있음은 상술한 바 있다.In general, when the strength is increased in the alloy, the elongation is relatively decreased. However, the aluminum alloy according to the experimental example of the present invention shows an ideal characteristic that the elongation is also increased with increasing the strength. It was mentioned above that this result may be related to the improvement of the cleanliness of the molten aluminum alloy.

한편, T1 및 T5 조건의 열처리 후 경도는 본 발명의 실시예들에 따른 알루미늄 합금(실험예 2, 실험예 3)이 상용 알루미늄 합금(비교예 2, 비교예 3)에 비해서 높았으나, T6 조건의 열처리 후에는 상용 알루미늄 합금(비교예 4)이 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금(실험예 4)보다 높게 나타났다.On the other hand, the hardness after heat treatment under the conditions of T1 and T5 was higher in aluminum alloys (Experimental Example 2, Experimental Example 3) according to the embodiments of the present invention than commercial aluminum alloys (Comparative Example 2, Comparative Example 3), but T6 conditions After the heat treatment of the commercial aluminum alloy (Comparative Example 4) was higher than the aluminum alloy (Experimental Example 4) according to the embodiment of the present invention.

발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.The foregoing description of specific embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and description. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention in combination with the above embodiments. Do.

Claims (17)

마그네슘 기지 내에 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 제공하는 단계;
상기 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕 내에 첨가하는 단계;
상기 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조하는 단계; 및
상기 알루미늄 합금을 압출하는 단계를 포함하는, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.
Providing a magnesium master alloy comprising a calcium-based compound in a magnesium matrix;
Adding the magnesium mother alloy into the molten aluminum;
Casting the molten metal to produce an aluminum alloy; And
Comprising the step of extruding the aluminum alloy, a method for producing an aluminum alloy extruded material.
제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금을 압출하는 단계 후 상기 알루미늄 합금 압출재를 열처리하는 단계를 더 포함하는, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.The method of claim 1, further comprising heat treating the aluminum alloy extruded material after extruding the aluminum alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca을 포함하고, 상기 Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca을 포함하는, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the calcium compound comprises at least one of Mg-Ca compound, Al-Ca compound and Mg-Al-Ca compound,
The Mg-Ca compound includes Mg 2 Ca, the Al-Ca compound includes any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, the Mg-Al-Ca compound is (Mg, Al) 2 Ca A method of producing an aluminum alloy extrusion material comprising.
제 1 항에 있어서, 상기 마그네슘 모합금은 순수 마그네슘, 또는 알루미늄을 포함하는 마그네슘 합금을 모재로 하는 상기 모재의 용탕에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 것인, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.The method of claim 1, wherein the magnesium master alloy is prepared by adding a calcium-based additive to the molten metal of the base metal based on a magnesium alloy containing pure magnesium or aluminum. 제 4 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 마그네슘 용탕 상층부의 표면에 칼슘계 첨가제를 분산시켜 첨가한 후, 상기 칼슘계 첨가제의 적어도 일부를 상기 마그네슘 용탕 내에서 소진시켜 형성한 것인, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법. The aluminum alloy extruded material according to claim 4, wherein the calcium-based compound is formed by dispersing and adding a calcium-based additive to the upper surface of the magnesium molten metal layer, and then exhausting at least a portion of the calcium-based additive in the magnesium-molten metal. Manufacturing method. 제 5 항 에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은, 상기 칼슘계 첨가제가 상기 마그네슘 모합금 내에 실질적으로 잔류하지 않도록 상기 마그네슘 용탕 내에서 소진시켜 형성한 것인, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.The method for producing an aluminum alloy extruded material according to claim 5, wherein the calcium compound is formed by exhausting in the molten magnesium so that the calcium additive does not substantially remain in the magnesium master alloy. 제 6 항에 있어서, 상기 마그네슘 용탕의 상층부에 교반을 실시하되, 상기 교반은 상기 마그네슘 용탕 전체 깊이의 20% 이하의 상층부에서 이루어지는, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.The method of manufacturing an aluminum alloy extruded material according to claim 6, wherein stirring is performed on an upper layer of the magnesium molten metal, and the stirring is performed at an upper layer of 20% or less of the total depth of the magnesium molten metal. 제 4 항에 있어서, 상기 칼슘계 첨가제는 산화칼슘(CaO), 시안화칼슘(CaCN2) 및 탄화칼슘(CaC2) 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.The method of claim 4, wherein the calcium-based additive comprises at least one of calcium oxide (CaO), calcium cyanide (CaCN 2 ), and calcium carbide (CaC 2 ). 제 4 항에 있어서, 상기 칼슘계 첨가제의 적어도 일부는 상기 모재의 용탕 내에서 소진되고,
상기 칼슘계 화합물은 상기 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘과 상기 모재의 마그네슘 또는 알루미늄이 반응하여 생성된 것인, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.
The method of claim 4, wherein at least a portion of the calcium-based additive is exhausted in the molten metal of the base material,
The calcium-based compound is a method of producing an aluminum alloy extruded material that is produced by the reaction of calcium supplied from the calcium-based additives with magnesium or aluminum of the base material.
제 4 항에 있어서, 상기 마그네슘 모합금은 상기 알루미늄 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 30 중량부이고,
상기 칼슘계 첨가제는 상기 모재 100 중량부에 대해 0.0001 내지 30 중량부의 범위에서 첨가되는, 알루미늄 합금 압출재의 제조방법.
The magnesium master alloy is 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum,
The calcium-based additive is added in the range of 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the base material, a method for producing an aluminum alloy extruded material.
마그네슘 기지 내에 칼슘계 화합물이 분포된 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕 내에 알루미늄 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 30 중량부로 첨가하여 주조된 알루미늄 합금을 압출하여 제조되고,
알루미늄 기지 내에 상기 칼슘계 화합물을 포함하는, 알루미늄 합금 압출재.
It is prepared by extruding the cast aluminum alloy by adding a magnesium master alloy in which the calcium-based compound is distributed in the magnesium matrix at 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum in the aluminum molten metal,
An aluminum alloy extruded material comprising the calcium-based compound in an aluminum base.
제 11 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 압출재.The aluminum alloy extruded material according to claim 11, wherein the calcium-based compound comprises at least one of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound. 제 11 항에 있어서, 상기 알루미늄 기지에는 마그네슘이 0.1 내지 15 중량% 범위로 고용된, 알루미늄 합금 압출재.12. The aluminum alloy extruded material as recited in claim 11, wherein said aluminum matrix is solid solution of magnesium in the range of 0.1 to 15 wt%. 제 11 항에 있어서, 상기 알루미늄 기지 내에 철(Fe)을 1.0 중량% 이하(0 초과)로 더 포함하는, 알루미늄 합금 압출재.12. The aluminum alloy extruded material of claim 11, further comprising 1.0 wt% or less (greater than 0) of iron (Fe) in the aluminum matrix. 알루미늄 기지; 및
상기 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물;을 포함하고,
상기 칼슘계 화합물을 포함하지 않으면서 동일 조건으로 제조된 알루미늄 합금 압출재에 비해서 강도가 더 큰, 알루미늄 합금 압출재.
Aluminum base; And
It includes; calcium-based compound present in the aluminum base;
An aluminum alloy extruded material having a higher strength than an aluminum alloy extruded material manufactured under the same conditions without containing the calcium compound.
제 15 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않으면서 동일 조건으로 제조된 알루미늄 합금 압출재에 비해 결정립의 평균크기가 더 작은, 알루미늄 합금 압출재.The aluminum alloy extruded material according to claim 15, wherein the average grain size of the aluminum alloy extruded material is smaller than that of the aluminum alloy extruded material prepared under the same conditions without the calcium-based compound. 제 15 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않으면서 동일 조건으로 제조된 알루미늄 합금 압출재에 비해 인장강도는 더 크고 연신율은 더 크거나 동등한, 알루미늄 합금 압출재.
16. The aluminum alloy extruded material according to claim 15, wherein the tensile strength is greater and the elongation is greater than or equal to that of the aluminum alloy extruded material prepared under the same conditions without the calcium-based compound.
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