KR101392480B1 - Extrusion method of magnesium alloy with zink and ytrium - Google Patents

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KR101392480B1
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이인영
김강형
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이인영
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Abstract

The present invention relates to an extrusion method of a magnesium alloy billet with zinc (Zn) and yttrium (Y) comprising the steps of: adding and mixing 2.5 to 6% by weight of zinc and 0.3 to 1.3% by weight of yttrium relative to 2.8 to 7% by weight of total amount to form a high temperature deposited material and diffusing and annealing a magnesium alloy billet for extrusion which is improved in plastic working at temperature of 250 to 450°C for one minute/mm; removing textured coating of the surface of the billet to which diffusion and annealing are carried out; preheating the billet from which the textured coating is removed at temperature of 250 to 450°C for two to five hours; and extruding and molding the preheated billet into a bar shape in an extrusion container through an extrusion die. The extrusion method of the magnesium alloy according to the present invention can extrude the magnesium alloy, which conventionally has a defect on the surface at the time of extrusion due to a low ductility, without any defect and can process bars even at low extrusion pressure, thereby providing high quality magnesium alloy extrusion materials which are usefully used for portable household electrical appliances, parts for vehicles or aircrafts at low prices.

Description

아연과 이트륨이 첨가된 마그네슘 합금의 압출방법{Extrusion method of magnesium alloy with zink and ytrium}Extrusion methods of magnesium alloys with zink and yttrium added with zinc and yttrium [

본 발명은 아연(Zn)과 이트륨(Y)을 첨가한 마그네슘 합금빌렛을 압출하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 기계가공성은 양호하지만 소성가공성이 좋지 않은 마그네슘 주조조직에 아연과 이트륨을 적정량 혼합 첨가하여 고온석출물을 형성함으로서 소성가공성을 개선하고, 이렇게 소성가공성이 개선된 합금의 조직을 미세조직으로 변형하도록 압출조건을 도출하여 더욱 소성가공성을 향상시킴으로써 저압의 압출압력으로도 압출가공이 가능하도록 한 마그네슘 합금 빌렛의 압출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of extruding a magnesium alloy billet to which zinc (Zn) and yttrium (Y) are added. Specifically, zinc and yttrium are mixed and added in an appropriate amount to a magnesium casting structure having good machinability but poor plastic workability By forming the high temperature precipitates, it is possible to improve the plastic workability and to derive the extrusion conditions so as to transform the structure of the alloy having improved plastic workability into microstructure to further improve the plastic workability, The present invention relates to a method of extruding an alloy billet.

주지된 바와 같이 마그네슘 합금은 현재 실용화되고 있는 금속재료 중 가장 경량의 금속으로 한층 더 경량화를 달성하려는 금속재료 사용처에 있어서 알루미늄을 대체하여 각종 부품의 재료로 급속히 그 사용이 확대되고 있으며, 또한, 환경에 대한 이슈로 리사이클링에 많은 문제가 있는 플라스틱을 대체하여 전자제품에의 수요가 급격히 늘고 있는 추세이다.
As is well known, the magnesium alloy is the lightest metal among the metal materials currently practically used, and has been rapidly used as a material for various parts in place of aluminum in the use of metal materials to achieve further weight reduction. In addition, The demand for electronic products has been rapidly increasing as a substitute for plastic, which has many problems in recycling.

마그네슘 합금은 상용되고 있는 구조용 합금 가운데 가장 가벼운 밀도인 1.74g/cc을 가지고 있으며, 이는 알루미늄의 2/3에 해당된다. 또, 마그네슘 합금은 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠성, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 우수한 전자파 차단 기능 등을 구비하고 있다. 또한, 최근 급속히 마그네슘 합금이 컴퓨터나 휴대전화, 자동차 부품 등으로 확대되는 이유는 경량성, 재생성의 우수함과 함께 전자파에 대한 차폐능력을 가지고 있으며, 얇은 형재로서의 성형이 가능하기 때문이다.The magnesium alloy has the lightest density of 1.74 g / cc, which is two-thirds of aluminum, among the commonly used structural alloys. Magnesium alloys also have excellent machinability, high vibration damping properties, excellent absorbency against vibration and impact, and excellent electromagnetic wave shielding. In addition, recently, magnesium alloy is rapidly expanded to computers, mobile phones, automobile parts, and the like because it has excellent lightweight and regenerative properties, shields against electromagnetic waves, and can be molded as a thin shape member.

이를 통해 볼 때 마그네슘 합금은 최근 소비자들로부터 인기를 얻고 있는 휴대용 전자제품의 구조재로 더할 나위 없이 좋은 소재임을 알 수 있다.
As a result, it can be seen that the magnesium alloy is a good material as a structural material for portable electronic products, which has recently become popular among consumers.

일반적으로 휴대용 전자제품 내장 구조재, 자동차 부품 또는 항공기 부품 등의 재료는 경량성과 고강도성, 고인성, 고성형성이 요구된다.
In general, materials such as interior parts for portable electronic products, automobile parts or aircraft parts are required to have light weight, high strength, high toughness and high quality.

그런데 마그네슘은 소성변형에 필수적인 슬립시스템이 적은 조밀육방격자 구조를 지니고 있어 압출성이나 성형성이 나빠 주조에 의한 성형이 주로 이루어 졌다.
However, since magnesium has a dense hexagonal lattice structure with little slip system, which is essential for plastic deformation, extrusion and moldability are poor, and casting is mainly performed.

그러나 사형주조는 형상에 많은 제약이 따르고, 다이캐스팅에 의한 성형은 그 특성상 주조조직이 다공성이므로 후속되는 표면처리 공정에서 많은 문제를 야기한다. 그러던 중 알루미늄과 아연 또는 망간을 합금한 AZ31, AM20등의 재료가 개발되면서 단상고용체의 연성을 이용한 소성 가공이 어느 정도 가능하게 되었다. However, die casting has a lot of restrictions on the shape, and die casting has many problems in the subsequent surface treatment process because the casting structure is porous due to its characteristics. Then, materials such as AZ31 and AM20, which are alloyed with aluminum and zinc or manganese, have been developed and plastic working using the ductility of single phase solid solution has become possible to some extent.

그런데 이들은 가공성이 우수하고 연성이 풍부함에도 불구하고 단상 고용체에 400℃이하 저융점인 공정상들을 포함하고 있게 된다. 따라서 일방향으로 소성변형되는 판재나 형재의 경우 이방성이 강하고 가공경화능이 적어 실제적으로는 소성가공성에 문제가 많아 상용화가 느리게 진행되고 있다. However, they contain process phases with a melting point of 400 ° C or less in a single-phase solid solution, despite the excellent processability and abundant ductility. Therefore, the plate or the shape material which is plastically deformed in one direction is strong in anisotropy and hardly has work hardening ability, and in practical use, there is a problem in plastic workability, and commercialization is progressing slowly.

즉, 압출에서는 350℃이상 온도에서 압출할 경우 다이와의 마찰열로 표면에 미세한 균열들이 지문처럼 존재하는 표면결함이 나타나 깨끗하고 결함없는 제품을 얻기가 어려웠다. 이런 미세한 주름형태의 표면균열들은 피로강도를 저하시키므로 제거해야 하는데 실제 현장에서는 비용문제 등으로 제거가 용이하지 않다.
That is, when extruded at a temperature of 350 ° C or higher, frictional heat of the die caused surface defects such as fine cracks on the surface like fingerprints, making it difficult to obtain a clean and defect-free product. These fine wrinkle-like surface cracks degrade the fatigue strength and should be removed.

이런 문제를 해결하기 위해 마그네슘합금 분말을 이용하여 액상과 고상 공존영역에서 사출하는 식소몰딩(Thixo-moulding)법이 제안되었다. 그러나 이는 다이캐스팅과 마찬가지로 다공성 조직이 얻어지며 원료분말의 가격이 높아 제조원가가 높아지는 단점 때문에 널리 응용되지 않고 있다.In order to solve this problem, a thixo-molding method has been proposed in which magnesium alloy powder is injected in a liquid phase and a solid phase coexistence region. However, this is not widely applied because of the disadvantage that the porous structure is obtained as in the case of die casting and the cost of the raw material powder is high, which increases manufacturing cost.

또한, 소성가공이 가능한 체심입방격자 구조로 변환하여 소성가공성을 개선한 리튬첨가 합금이 있다. 리튬은 마그네슘에 대한 고용도가 크고 효과가 있다. 하지만 온도에 따른 고용도의 차이가 작고 격자상수의 차이가 작아 5~20중량%의 다량을 첨가해야 효과가 있다. 그리고 상기 합금은 고가의 리튬을 다량 첨가해야 하고 특유의 전지반응 특성 때문에 실제로는 상용으로 이용되지 않고 있다.In addition, there is a lithium-containing alloy which is converted into a body-centered cubic lattice structure capable of being subjected to plastic working to improve plasticity. Lithium has a high solubility for magnesium and is effective. However, it is effective to add a large amount of 5 to 20% by weight because the difference in solubility according to temperature is small and the difference in lattice constant is small. The alloy has to be added with a large amount of expensive lithium and is not actually used for commercial purposes due to its unique battery reaction characteristic.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 많은 마그네슘 합금들이 새로 고안되었다.Many magnesium alloys have been newly devised to overcome the problems of the prior art.

그 중 대한민국 특허출원 제2001-0019353호 특허에서는 마그네슘 합금을 Mg-Zn-Y 합금의 조성으로 하여 Zn 1~10at%, Y 0.1~3 at% 의 조성범위인 결과를 소개하고 있다. 이 합금에서는 450℃이하의 고온에서 안정한 준결정상이 최고 30% 분포함으로 인해 열간성형성과 고온에서의 강도도 우수하다.Among them, Korean Patent Application No. 2001-0019353 discloses a magnesium alloy having a composition range of 1 to 10 at% of Zn and 0.1 to 3 at% of Y with the composition of Mg-Zn-Y alloy. In this alloy, the stability at high temperatures of 450 ° C or less is excellent because of the distribution of up to 30% of the stable quasicrystal.

그러나 이 발명에서 기대하는 준결정상은 28원자%(47.7무게%)로 아연량이 충분히 많아야 생성되는데, 실제 용해에서는 아연량이 많아지면 비중에 의한 아연편석과 빌렛 냉각 중 금속간화합물인 준결정상의 균일한 석출이 쉽지 않다. 따라서 실험실의 작은 시편에서는 가능하지만 실용적 크기에서는 재료의 연성이 낮고 부위별로 품질이 불균일한 문제점이 발생하였다. 이 발명에서도 30mm의 인장시편으로 실험을 수행하여 통상의 인장시험편 크기에 비해 현저히 작았다.
However, when the amount of zinc in the actual dissolution is large, zinc segregation due to the specific gravity and homogeneous uniformity of the mesophase, which is an intermetallic compound during cooling of the billet, are generated. Precipitation is not easy. Therefore, although it is possible in small specimens in the laboratory, in practical size, the ductility of the material is low and the quality is not uniform in each part. In this invention, 30 mm tensile specimens were also tested and were significantly smaller than normal tensile specimen sizes.

그 밖에 많은 특허들이 급속 냉각에 의한 비정질 조직을 얻음으로써 고강도, 경량의 마그네슘합금 스트립을 얻는 방법을 소개하고 있다.A number of other patents have introduced methods of obtaining high strength, lightweight magnesium alloy strips by obtaining amorphous textures by rapid cooling.

대한민국 특허출원 제1993-846호 '고강도 마그네슘 기재 합금'과, 일본 공개특허 평05-70880호 '고강도 마그네슘 합금재료와 그 합금의 제조방법', 일본공개특허 평06-41701호 '고강도 아몰퍼스 마그네슘 합금 및 그 제조방법', 일본공개특허 평07-54026호 '고강도 마그네슘 합금 및 그 제조방법', 그리고 미국특허 제4675157호, 미국특허 제4765954호, 미국특허 제4853035호, 미국특허 제4857109호, 미국특허 제4938809호, 미국특허 제5071474호, 미국특허 제5078806호, 미국특허 제5078807호, 미국특허 제5087304호, 미국특허 제5129960호, 미국특허 제5316598호 특허들은 모두 급속 냉각에 의해 비정질 조직을 포함하게 되는데, 비정질화 되지 않은 조직들은 취성이 강한 금속간화합물이나 공정상을 포함함으로써 압연 가공이나 프레스 성형이 어려운 단점을 가지고 있다.
Korean Patent Application No. 1993-846 " High Strength Magnesium-Based Alloy ", Japanese Laid-Open Patent Publication No. 05-70880 " High Strength Magnesium Alloy Material and Method for Manufacturing Alloys thereof ", Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 06-41701 'High Strength Amorphous Magnesium Alloy High strength magnesium alloy and its manufacturing method ", and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 07-54026," High Strength Magnesium Alloys and Manufacturing Method Thereof, "and U.S. Patent Nos. 4675157, 4765954, 4853035, 4857109, Patents No. 4938809, No. 5071474, No. 5078806, No. 5078807, No. 5087304, No. 5129960, and No. 5316598 all contain amorphous structure by rapid cooling However, the non-amorphized structure has a disadvantage in that it is difficult to perform rolling or press forming by including a brittle intermetallic compound or a process phase.

또 미국특허 제4908181호, 미국특허 제5139077호, 미국특허 제5143795호, 미국특허 제5250124호, 미국특허 제5647919호, 미국특허 제6139651호는 본 발명과 같은 압출가공용 재료가 아닌 주조용 합금을 소개하고 있다. 이 재료들은 합금원소를 첨가하여 다량의 금속간화합물을 포함하는 2상 복합조직으로서 주조상태에서 높은 강도를 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, U.S. Patent No. 4908181, U.S. Patent No. 5139077, U.S. Pat. No. 5,143,795, U.S. Pat. No. 5,250,124, U.S. Pat. No. 5,647,919, and U.S. Pat. No. 6,139,651 disclose a casting alloy that is not a material for extrusion processing, . These materials are characterized by being able to obtain a high strength in a cast state as a two-phase complex structure containing a large amount of an intermetallic compound by adding an alloying element.

그러나 이런 합금을 판재나 형재와 같이 얇은 형태로 적용하게 되면 응력이 집중되는 부위에서 상대적으로 강도가 낮은 상이 먼저 집중적으로 소성변형을 일으켜 결국 균열이 발생하게 된다. 뿐만 아니라 취성이 강한 금속간화합물이 많아 소성가공이나 프레스 성형에 적합하지 않다.
However, when such an alloy is applied in a thin form such as a plate or a shape, a relatively low-strength phase firstly causes plastic deformation at a region where stress concentrates, resulting in cracking. In addition, there are many brittle intermetallic compounds which are not suitable for plastic working or press forming.

최근에 와서 이런 문제를 극복하기 위해 소성가공성을 개량한 마그네슘합금을 개발하거나 기존의 소재를 용이하게 소성가공할 수 있는 기술들이 개발되고 있다. In recent years, in order to overcome such problems, there have been developed technologies for developing a magnesium alloy improved in plasticity or for easily plasticizing existing materials.

본 발명자들이 개발한 등록특허 10-0509648은 소성가공성이 우수한 마그네슘합금을 소개하고 있다. 그러나 이 특허 내용에서는 판재를 압연하기 위한 공정이 언급되기는 하였으나, 압출방법에 대해서는 구체적으로 소개하지 못하여 오랜 기간 상용화가 진행되지 못했다.Patent No. 10-0509648 developed by the present inventors discloses a magnesium alloy excellent in plastic workability. However, although the process for rolling the sheet has been mentioned in this patent, the extrusion method has not been introduced in detail, and commercialization has not been carried out for a long time.

또한 본 발명자의 다른 등록특허 10-0605741에서는 마그네슘에 아연, 이트륨, 알루미늄 등을 첨가한 합금의 압출조건에 대해 소개하긴 했지만 1000kg/㎠ 이하 압력에서 작업하는 통상의 압출기보다 압출압력이 5배 이상인 고압의 압출기를 활용해야 하는 단점이 있었다.In addition, although the extruding conditions of magnesium added with zinc, yttrium, aluminum, and the like have been introduced in another patent 10-0605741 of the present inventor, it has been found that the extruding pressure is 5 times or more higher than that of a conventional extruder operating at a pressure of 1000 kg / Of the extruder.

위에 소개한 방법들 외에 ECAP, ECAE와 같이 다이 내에서 각도를 바꾸는 채널을 거쳐 높은 소성가공비로 가공하는 방법으로 난가공재를 가공하는 기술이 개발되었지만 다이 구조가 복잡하고 높은 가압력을 요구하므로 압출재의 크기와 생산성이 제한되어 일반적으로 상용화하기에는 아직 어려운 방식이다.
In addition to the above-mentioned methods, a technique for machining hardened materials by a method of processing at a high plasticizing ratio through an angle changing channel in a die such as ECAP and ECAE has been developed. However, since the die structure is complicated and high pressing force is required, And productivity is limited, making it generally difficult to commercialize.

또한, 종래의 압출용 다이는 도1에 나타난 바와 같이 압출 콘테이너(1)에 캐비티(3)가 형성된 다이(2)가 결합된 상태로 되어 있는데, 빌렛(4)이 다이(2)와 평면으로 접촉하면서 램(5)의 압력에 의해 캐비티(3)를 통하여 성형되기 때문에 다이 입구에서 대략 60도각 이하로 유동이 일어나며, 이러한 관계로 양측에 사각지대(6)가 형성되고, 이곳에서는 재료의 유동이 일어나지 않아 압출품의 품질의 불균일이 일어나고 변형이 발생하는 원인이 된다. 뿐만 아니라 압출압력이 높아져 압출기의 대형화를 필요로 하는 문제가 있다. 1, the die 2 having the cavity 3 is coupled to the extrusion container 1, and the billet 4 is placed in a plane with the die 2, Flows through the cavity 3 due to the pressure of the ram 5 while being in contact therewith, so that flow occurs at an angle of about 60 degrees or less at the die inlet. In this relationship, a dead zone 6 is formed on both sides, The unevenness of the quality of the extruded product occurs and causes deformation. In addition, there is a problem that the extrusion pressure is increased and the size of the extruder is required to be increased.

한국공개특허공보 2002-0078936호. 2002. 10. 19.Korean Unexamined Patent Publication No. 2002-0078936. October 19, 2002.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 제거하기 위하여 창출된 것으로서 마그네슘에 아연과 이트륨을 적정량 첨가하여 고온석출물을 형성함으로서 가공경화성이 크지만 연성이 낮아 소성가공이 어려운 마그네슘 합금 빌렛을 부위별로 품질이 균질하게 하여 균열이 발생하지 않도록 하고, 저압의 압력에서도 압출이 가능하도록 한 마그네슘 합금 형재의 압출방법과, 유동응력을 감소시켜 사각지대를 최소화한 압출다이스를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to eliminate the above problems, and it is an object of the present invention to provide a magnesium alloy billet having a high work hardening ability but low ductility due to the formation of a high-temperature precipitate by adding an appropriate amount of zinc and yttrium to magnesium, The present invention is directed to a method of extruding a magnesium alloy frame member capable of preventing a crack from occurring and allowing extrusion even under a low pressure, and to provide an extrusion die in which a fluidity stress is reduced to minimize a dead zone.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아연과 이트륨이 중량%로 7% 이하 혼합첨가되어 고온석출물을 형성함으로써 소성가공성을 개선한 압출용 마그네슘 합금 빌렛을 250~450℃에서 1분/mm 이상 확산풀림을 행하는 단계와, 상기 확산풀림이 행하여진 빌렛 표면의 칠조직을 제거하는 단계와, 상기 칠조직이 제거된 빌렛을 250~450℃에서 2~5시간 예열하여 유지하는 단계와, 상기 예열된 빌렛을 압출콘테이너에서 압출다이스를 통하여 형재로 압출성형하는 단계로 이루어진 마그네슘 합금 형재의 압출방법을 특징으로 하며,In order to achieve the above object, the present invention provides a magnesium alloy billet for extrusion which is improved in plasticity by mixing zinc and yttrium in a proportion of 7% by weight or less to form a high-temperature precipitate. The magnesium alloy billet is extruded at 250 to 450 ° C for 1 minute / Removing the chill structure of the surface of the billet subjected to the diffusion annealing, holding the chill-removed billet at 250 to 450 DEG C for 2 to 5 hours to preheat and holding the preheated billet, And a step of extruding the molded body from the extruded container into a shape member through an extrusion die.

상기 압출성형단계는 압출 콘테이너를 250~400℃로 가열한 상태에서 압출압력: 1000kg/㎠ 이하, 압출속도: 100~200mm/분, 압출비: 10:1~100:1로 압출하는 것을 특징으로 하며,
The extrusion molding step is performed by extruding the extrusion container at an extrusion pressure of 1000 kg / cm 2 or less, an extrusion rate of 100 to 200 mm / min, and an extrusion ratio of 10: 1 to 100: 1 in a state of heating the extrusion container at 250 to 400 캜 In addition,

상기 압출단계에서 사용되는 압출용 다이스는 캐비티의 단면적이 단계적으로 줄어드는 여러 단계의 다이가 결합된 것을 특징으로 한다.
The extrusion die used in the extrusion step is characterized in that dies of various stages in which the cross-sectional area of the cavity is reduced stepwise are combined.

또한, 본 발명은 캐비티의 단면적이 압출 빌렛의 단면적보다 50% 이상 줄인 형상으로서 압출콘테이너의 출측에 결합되는 입측다이와, In addition, the present invention is characterized in that the cavity has a sectional area smaller than the sectional area of the extrusion billet by 50% or more and is connected to the exit side of the extrusion container,

캐비티 단면적 형상이 상기 입측다이의 캐비티보다 단면적이 50% 이상 작게 줄이도록 된 최종제품의 단면적과 동일한 형상으로서 입측다이의 외측에 결합되는 출측다이로 구성되는 마그네슘 합금 압출용 다이스를 특징으로 하며,And an output die coupled to the outside of the input die, the shape of which is the same as the cross-sectional area of the final product whose cross-sectional area of the cavity is smaller than the cavity of the input die by 50% or more.

필요시 상기 입측다이의 외측과 출측다이의 내측 사이에 결합되는 중간다이를 추가하여 소성 변형이 원활하게 이어지도록 하며, 상기 중간다이의 캐비티는 한 개 이상으로 구성되며 단면적이 상기 입측다이의 캐비티 단면적에서 단계적으로 감소하되 총 감소율이 50% 이상 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
An intermediate die coupled between the outer side of the input die and the inner side of the output die to facilitate smooth plastic deformation, wherein the cavity of the intermediate die comprises one or more cavities and has a cross- And the total reduction rate is formed to be smaller than 50%.

상기 입측다이 및 중간다이의 캐비티는 원활한 소성유동을 유도하기 위해 단면 끝부분이나 모서리의 단면적을 중간 부분보다 넓게 형성하여 소재유입량이 증가하는 것을 특징으로 하며,
In order to induce a smooth plastic flow, the cavities of the inlet die and the intermediate die are formed to have a cross-sectional area of a cross-section end or an edge larger than an intermediate portion,

상기 입측다이 및 중간다이의 캐비티는 출측다이의 압출재 단면적이 큰 캐비티 부위에 소재 유입량이 큰 것을 특징으로 하며
The cavities of the inlet die and the intermediate die are characterized in that the material inflow amount is large at a cavity portion where the cross sectional area of the extruded material of the outlet die is large

상기 입측다이의 입구에는 150도 이하의 유동각을 부여하거나 반경 5mm이상의 곡률을 부여하는 것을 특징으로 한다. The inlet of the inlet die is provided with a flow angle of 150 degrees or less or a curvature of 5 mm or more in radius.

본 발명에 따르면, 연성이 낮아 압출시 표면에 결함이 발생되는 마그네슘 합금을 결함없이 압출하는 것이 가능하고, 저압의 압출압력으로도 형재 가공이 가능하며, 이에 따라 휴대용 가전제품이나 자동차, 항공기 부품 등에 적용되어 경량화하는데 유용하게 이용되는 마그네슘 합금 압출재를 품질이 우수하면서도 저렴하게 제공할 수 있는 효과가 있다.  According to the present invention, it is possible to extrude the magnesium alloy, which has a low ductility and defects on the surface during extrusion, without defects, and it is also possible to process the mold with a low-pressure extrusion pressure. It is possible to provide magnesium alloy extruded material, which is useful for weight reduction, to provide excellent quality and low cost.

도1 알루미늄 압출 다이의 예
도2 본 발명 일체형 압출 다이의 예
도3 본 발명 다단형 압출 다이의 예
도4 주조된 빌렛
도5-1 압출 다이(2단형의 입구측)
도5-2 압출 다이(2단형의 출구측)
도6 3단형 압출 다이의 캐비티 형태
도7 코일링된 압출재
1 Example of an aluminum extrusion die
Example of the integrated extrusion die of the present invention
3 shows an example of a multi-stage extrusion die according to the present invention.
4 cast billet
Fig. 5-1 Extrusion die (inlet side of two stages)
5-2 Extrusion die (outlet side of two stages)
Figure 6: Cavity shape of the 3-stage extrusion die
Fig. 7 Coiled extruded material

이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 압출성형방법은 아연2.5~6중량%와 이트륨0.3~1.3중량%로 그 총량이 2.8~7중량% 혼합 첨가되어있는 마그네슘 합금 빌렛을 250~450℃에서 1분/mm 이상 확산풀림(diffusion annealing)을 행하는 단계와, 상기 확산풀림이 행하여진 빌렛 표면의 칠조직을 제거하는 단계와, 상기 칠조직이 제거된 빌렛을 250~450℃에서 2~5시간 예열하여 유지하는 단계와, 상기 예열된 빌렛을 압출콘테이너에서 압출다이스를 통하여 형재로 압출성형하는 단계로 이루어진 마그네슘 합금 형재의 압출방법을 특징으로 하고 있는데,
In the extrusion molding method of the present invention, a magnesium alloy billet containing 2.5 to 6 wt% of zinc and 0.3 to 1.3 wt% of yttrium and 2.8 to 7 wt% of the total amount thereof is added and diffused at a temperature of 250 to 450 DEG C for 1 minute / diffusion annealing; removing the chill structure of the surface of the diffusion-annealed billet; holding the chill-removed billet at 250 to 450 ° C for 2 to 5 hours to preheat; And a step of extruding the preheated billet from the extruded container into a shape material through an extrusion die. The extruded shape of the magnesium alloy shape material,

여기에서 확산풀림(diffusion annealing)을 250~450℃ 온도구간에서 주조재의 단면 직경이나 두께에 따라 유지시간 1분/mm 이상 행하는 이유는 가열온도가 250℃보다 낮거나 유지시간이 1분/mm보다 짧으면 충분히 내부까지 가열되지 않아 압출가공 중에 다이에서 압출되지 않고 굳어 버리거나 표면과 모서리에 지문과 같은 잔주름형태의 미세 균열현상이 발생할 수 있고, 450℃보다 높으면 모서리 균열이 발생하기 때문에 제한하는 것이고,
The reason why the diffusion annealing is performed at a holding time of 1 minute / mm or more depending on the cross-sectional diameter and thickness of the casting material at a temperature range of 250 to 450 ° C. is that the heating temperature is lower than 250 ° C. or the holding time is 1 minute / If it is short, it is not sufficiently heated to the inside, so that it may not be extruded from the die during extrusion processing, and may cause hardening or microcracking of fine wrinkles such as fingerprints on the surface and corners.

상기 확산풀림이 끝나면 표면의 칠조직을 제거하는 기계가공을 행하는데, 그 이유는 칠부위는 과냉에 의해 합금원소가 적은 조성이 되어 기대하는 소성가공성을 얻지 못하는 조직이 되기 때문이다.
When the diffusion annealing is completed, machining is performed to remove the chill texture on the surface, because the chill portion is a composition in which the alloying element is reduced by subcooling and the expected plastic workability is not obtained.

상기 칠조직이 제거된 빌렛을 250~450℃에서 2~5시간 예열하여 유지하는데, 그 이유는 예열 과정을 거치지 않고 압출 콘테이너에서 압출 다이스를 통과하면 마그네슘 빌렛의 소성가공성이 낮아 유압설비에 과부하가 걸리며 압출이 불가능하게 되기 때문이다.
The billet with the chipped structure removed is preheated at 250 to 450 ° C for 2 to 5 hours to maintain the plasticity of the magnesium billet after passing through the extrusion die in the extruded container without preheating, And extrusion becomes impossible.

상기 예열된 빌렛은 압출콘테이너에서 압출다이스를 통하여 형재로 성형하는 과정에서 압출콘테이너가 250~400℃로 가열된 상태에서 압출압력: 1000kg/㎠ 이하, 압출속도: 100~200mm/분, 압출비: 10:1~100:1로 압출하는데, Wherein the preheated billet is extruded at a temperature of 250 to 400 캜 under an extrusion pressure of 1000 kg / cm 2 or less, an extrusion rate of 100 to 200 mm / 10: 1 to 100: 1,

압출압력을 1000kg/㎠ 이하로 제한하는 이유는 종래의 마그네슘합금 빌렛은 압출하는 경우 1000㎏/㎠ 이상의 압력이 필요하여 소형 압출기로는 작업이 곤란하여 압출기의 유압이 6000톤 이상인 대형압출기를 필요로 하나 본 발명의 경우 1000㎏/㎠ 이하의 저압에서도 제조가 가능하여 통상 알루미늄 압출에 사용하는 소형의 압출기로 작업하는 것이 가능하기 때문이다.
The reason for limiting the extrusion pressure to 1000 kg / cm 2 or less is that a conventional magnesium alloy billet requires a large extruder having a hydraulic pressure of 6000 ton or more because it is difficult to work with a small extruder because a pressure of 1000 kg / In the case of the present invention, it is possible to manufacture even at a low pressure of 1000 kg / cm 2 or less, and it is possible to work with a small-sized extruder usually used for aluminum extrusion.

또한 압출속도는 100~200mm/분, 압출비는 10:1~100:1의 범위일 때 뚜렷한 생산성 증가 효과가 있고, 그 범위를 벗어나는 경우에는 표면에 미세주름이나 휨변형이 심하게 발생하고, 유압설비에 과부하가 작용할 수 있기 때문에 제한한다. Further, when the extrusion rate is in the range of 100 to 200 mm / min and the extrusion ratio is in the range of 10: 1 to 100: 1, there is a marked productivity increase effect. If the extrusion rate is out of the range, fine wrinkles and warpage are generated on the surface, It is restricted because overload can be caused in equipment.

또한, 본 발명의 압출용 다이스는 도2 및 도3에 나타난 바와 같이 압출용 컨테이너(1)에 다이(2)를 결합하되, 다이(2)는 캐비티(3)의 단면적이 단계적으로 줄어들게 설계된 것을 특징으로 한다. 특히 다이를 판상으로 하여 입측다이(A), 출측다이(C)로 분할하여 겹치거나 필요시 입측(A)과 출측(C) 사이에 중간다이(B)를 여러 장 추가하여 결합함으로서 캐비티(3)의 단면적이 단계적으로 줄어드는 형태로 한 것을 특징으로 한다. 2 and 3, the die 2 is attached to the extrusion container 1, and the die 2 is a die that is designed so that the cross-sectional area of the cavity 3 is stepwise reduced . Particularly, the die is divided into an inlet die A and an outlet die C in the form of a plate, and a plurality of intermediate dies B are added between the inlet A and the outlet C, ) Is reduced stepwise.

일반적으로 마그네슘 합금과 같이 유동응력이 높은 재료는 다이를 통과할 때 빌렛과 다이의 마찰로 인해 압출재 표면온도가 과도하게 상승하며, 이 때 재료의 기지조직에 공존하는 저융점 공정상들이 용해되므로 압출다이를 통과하여 나오는 방향에 직각으로 잔주름 형태의 미세균열 결함이 발생한다.In general, materials with high flow stress, such as magnesium alloys, excessively increase the surface temperature of the extruded material due to the friction between the billet and the die when passing through the die. Since the low melting point process phases coexisting in the matrix of the material are dissolved, Fine crack defects occur in the form of fine wrinkles at right angles to the direction through the die.

이와 같은 결함을 줄이기 위하여 본 발명은 다이의 입구에 유동각 또는 곡률을 부여하거나 단계적으로 캐비티의 단면적을 줄여 나가도록 다이스를 구성하였는데, 이렇게 함으로서 다이에 접촉하는 빌렛의 마찰저항을 줄여 유동응력을 낮추어 소성유동이 용이하게 하여 사각지대를 줄이는 효과가 있고, 이에 따라 잔주름과 같은 미세표면 균열이 발생하는 현상이 현저히 줄어들게 된다.
In order to reduce such defects, the present invention forms a die to provide a flow angle or curvature at the inlet of the die, or to reduce the cross-sectional area of the cavity step by step, thereby reducing the frictional resistance of the billet contacting the die, The plastic flow is facilitated and the dead zone is reduced. As a result, the occurrence of fine surface cracks such as fine wrinkles is remarkably reduced.

본 발명에서 다단형 다이스를 사용하는 경우 도3에 도시한 바와 같이 각 판에서 압출비를 부여하여 단면을 점차 줄여나가 유동응력을 감소하게 한다. In the case of using the multi-step die in the present invention, as shown in FIG. 3, each plate is given an extrusion ratio to gradually decrease the cross-section, thereby reducing the flow stress.

또한 판상 다이는 소모가 심한 부분의 판만 교체하여 사용할 수 있고, 유사한 사이즈인 제품에서는 호환하여 사용할 수 있기 때문에 저렴한 재료로 제작하여 소모가 많은 부분만 교체함으로써 다이 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the plate-shaped die can be used by replacing only the plate of the most consumable part and can be used in the case of a product of a similar size, the manufacturing cost can be reduced by replacing only the consumable part .

도3의 그림 아래에 각 판상 다이의 캐비티 단면형상을 도시하였다. 원통형 빌렛의 직경보다 폭이 넓은 판상 압출재를 압출할 경우를 예로 나타낸 것으로 제 1단 다이(입측다이 A-A')의 D는 빌렛의 직경과 같은 폭으로서 두께를 줄이는 다이이며, 제2단 다이(중간다이 B-B')에서는 폭을 넓히면서 두께를 줄인다. 제 3단 다이(출측다이 C-C')에서 원하는 폭으로 캐비티를 형성하게 된다.
The cross-sectional shape of the cavities of each of the plate-shaped dies is shown below the view of Fig. The die D of the first end die (the inlet die A-A ') is a die whose width is the same as the diameter of the billet and which is a thickness reducing die, and the second stage die (Intermediate die B-B '), the width is increased while the thickness is reduced. And the cavity is formed with a desired width in the third stage die (output die C-C ').

또한, 도2에 도시한 바와 같이 일체형 다이입구에 150도 이하로 유동각(7)을 부여하거나 반경 5mm 이상의 곡률을 부여하여 사용할 수도 있는데, 유동각을 150도 미만으로 하거나 반경 5mm 미만의 곡률로 작업할 때는 유동응력이 커서 압출재의 표면에 미세균열이 나타나거나 압출속도를 100mm/min 미만으로 낮춰야 하므로 생산성이 저하하는 문제가 있기 때문이다.
In addition, as shown in Fig. 2, the integrated die inlet may be provided with a flow angle 7 of not more than 150 degrees or a curvature of 5 mm or more. However, when the flow angle is less than 150 degrees or the curvature is less than 5 mm There is a problem that the productivity is lowered because the flow stress is large at the time of working and micro cracks appear on the surface of the extruded material or the extrusion speed is lowered to less than 100 mm / min.

이와같이 다이의 입구각도나 곡률형상과 부위별 캐비티의 단면적을 고려하여 각 부위의 캐비티 별로 압출비가 크게 차이나지 않도록 하면 유동응력이 적으면서도 성형이 원활하게 이루어지게 된다. 판상이 아닌 다양한 형재에서도 본 원리를 응용하여 압출할 수 있다.
Considering the inlet angle and curvature shape of the die and the cross-sectional area of the cavities in each region, if the extrusion ratios are not largely different for each cavity, the molding can be smoothly performed while the flow stress is small. This principle can also be applied to various shapes other than plate shapes.

본 실시예에 사용한 다이의 재료는 SS400으로 보편적인 철강재료이다. 물론 다이스강이나 공구강과 같은 고합금강을 사용할 수 있으나 본 마그네슘합금 압출에서는 마멸이 크게 발생하지 않고 소모되는 부위만 교체하므로 저렴하고 가공이 쉬운 일반 탄소강을 사용해도 충분하다.
The material of the die used in this embodiment is SS400, which is a common steel material. Of course, high alloy steel such as die steel or tool steel can be used. However, wear of the magnesium alloy does not occur at extrusion, and only the consumable part is replaced. Therefore, ordinary carbon steel which is inexpensive and easy to process is sufficient.

도6은 이런 개념에서 제작한 광폭 압출 다이 캐비티 내에 잔류한 마그네슘 소재의 사진으로서 3단으로 구성된 다단형 다이의 캐비티의 내부를 나타낸 것이다. 이를 통해 본 발명 캐비티의 단면형상을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a photograph of a magnesium material remaining in the wide extrusion die cavity produced in this concept, showing the interior of a cavity of a multi-stage die having three stages. Thus, the cross-sectional shape of the cavity of the present invention can be confirmed.

1단(입측)에서는 200mm 폭 직사각형의 캐비티에 양단은 둥근 아령모양 형태의 캐비티를 형성하여 양단의 소재 유동량을 늘린 형태이고, 2단(중간)에서는 대략 150도 이내 경사각을 부여하여 300mm 폭으로 확장된 형태로, 3단(출측)에서는 폭 250mm 두께 10mm인 판상의 캐비티를 형성하여 빌렛의 직경보다 넓은 폭의 압출재를 얻었다. 이같이 1단에서 빌렛의 단면적에 비해 50% 이상 작은 캐비티로 단면적을 줄이고, 2단에서도 1단 다이의 캐비티 단면적 보다 50% 이상 작은 캐비티로, 3단에서도 2단 캐비티의 단면적에 비해 50% 이상 작은 단면적인 캐비티를 형성하여 최종 압출비가 빌렛의 단면적에 비해 10:1 이상의 비율로 줄여진다. 여기에서 다이 캐비티의 단면적 감소율이 50% 미만이 되면 다음 다이에서 단면적 감소해야할 비율이 커져 압출비를 10:1 이상 얻기가 어려워지거나 다이 내부 일부에서 유동응력이 불균일하게 높아져 압출속도가 감소하고 압출품에 결함이나 변형이 발생할 수 있다. 또한 다이의 캐비티의 유동각이 150도를 초과하거나 캐비티 입구 측 코너의 곡률반경이 5mm이하일 때는 10:1 이상의 압출비로 작업할 때 유동응력이 커서 압출재의 표면에 미세균열이 나타나거나 압출속도가 100mm/min 미만으로 저하하는 문제가 있다. In the first stage (inlet side), a rounded dumbbell-shaped cavity is formed on both sides of a 200 mm wide rectangle cavity to increase the amount of material flow at both ends. In the second stage (middle) And a plate-like cavity having a width of 250 mm and a thickness of 10 mm was formed in the third stage (outgoing side) to obtain an extruded material having a width larger than the diameter of the billet. In this way, it is possible to reduce the cross-sectional area by 50% or more compared to the cross-sectional area of the billet in the first stage. In the second stage, the cavity is 50% or more smaller than the cavity sectional area of the first stage. Sectional area to form a final extrusion ratio of at least 10: 1 relative to the cross-sectional area of the billet. Here, if the reduction rate of the cross-sectional area of the die cavity is less than 50%, it is difficult to obtain an extrusion ratio of 10: 1 or more because the ratio of the cross-sectional area decreases at the next die, or the flow stress is unevenly increased at a portion inside the die, Defects or deformation may occur. Also, when the flow angle of the cavity of the die exceeds 150 degrees or when the curvature radius of the cavity inlet corner is 5 mm or less, when the extrusion ratio is 10: 1 or higher, the flow stress is large and microcracks appear on the surface of the extruded material, / min. < / RTI >

일체형 다이를 채용하는 경우에는 도2에 나타내듯 다이의 캐비티에 유동각을 부여하고 입구에서 출구로 단면적을 줄여 나감으로써 유동응력을 줄일 수 있으며, 본 발명의 다단형 다이에서도 각 다이의 캐비티에 일정한 각도 및 곡률을 부여할 수 있다.
In the case of adopting the integral die, the flow stress can be reduced by giving a flow angle to the cavity of the die and decreasing the cross-sectional area from the inlet to the outlet as shown in FIG. 2, and even in the multi-stage die of the present invention, Angle and curvature can be given.

도5-1과 도5-2는 본 발명에서 두 장으로 구성된 다단형 압출 다이의 예이다.
Figs. 5-1 and 5-2 are examples of a multi-stage extrusion die composed of two sheets in the present invention.

압출 후에는 선별적으로 압출 중의 비틀림이나 휨을 교정하기 위해 스트레칭을 실시하거나 판상인 경우 도7과 같이 코일링을 실시하기도 한다.
After extrusion, stretching may be selectively performed to correct twisting or warping during extrusion, or coiling may be performed as shown in Fig. 7 in the case of a plate.

다른 마그네슘합금의 경우는 교정 후 복원현상으로 인해 별도로 중간풀림을 한 뒤 스트레칭을 실시하지만 본 발명의 압출재는 우수한 소성가공성을 보유하므로 중간풀림없이도 스트레칭 교정이 가능하다. 그러나 중간풀림을 행하는 경우라 해서 본 발명의 범위에서 벗어나지는 않는다.In the case of other magnesium alloys, after the intermediate annealing is separately performed due to the restoration phenomenon after the calibration, stretching is performed. However, since the extruded material of the present invention has excellent plastic workability, stretching correction is possible without intermediate annealing. However, the case of performing the intermediate annealing does not depart from the scope of the present invention.

압출과 교정이 끝나면 필요에 따라 풀림을 행한다. 추가로 소성변형을 가하는 제품일 경우 풀림 공정을 거치면 연신율이 크게 증가하면서도 가공경화성 때문에 균일한 소성가공품을 얻을 수 있다. After extrusion and calibrations are finished, they are loosened if necessary. In the case of a product further subjected to plastic deformation, a uniformly sintered product can be obtained due to the work hardening property while the elongation rate is greatly increased by the annealing process.

풀림 다음에 원하는 크기로 절단하고, 필요한 경우 절단된 마그네슘합금 압출재를 상온에서 휨가공이나 추가 소성가공을 할 수도 있다.
After annealing, it is cut to a desired size, and if necessary, the cut magnesium alloy extruded material may be subjected to bending or further plastic working at room temperature.

(실시예) (Example)

표1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 마그네슘합금으로 직경 177~178mm의 사이즈 빌렛을 제조하여 압출재를 제조하였다. 이들은 압출비와 빌렛 가열온도, 압출압력 등 공정영향을 동일한 조건에서 확인하기 위해 모두 판재형태로 가공되었으나 다른 단면형상을 가지는 형재의 경우도 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다.As shown in Table 1, a size billet having a diameter of 177 to 178 mm was produced from the magnesium alloy of the present invention to produce an extruded material. They are all processed to plate shape to confirm process effects such as extrusion ratio, billet heating temperature, extrusion pressure, etc. under the same conditions. However, the shape of frame having different cross-sectional shapes does not fall outside the scope of the present invention.

실시예 1~6, 비교예 3~7의 빌렛은 중량%로 아연 2.8%, 이트륨 0.52% 나머지는 마그네슘으로 조성하였다. 비교예 1~2의 빌렛은 중량%로 알루미늄 3.1%, 아연 0.98%, 망간 0.18% 나머지는 마그네슘으로 조성된 AZ31합금이다. 실시예 7~12의 빌렛은 중량%로 아연 2.8%, 이트륨 0.47%, 망간 0.04% 나머지는 마그네슘으로 조성하였다.The billets of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 3 to 7 were composed of 2.8% zinc by weight, 0.52% yttrium, and magnesium as the remainder. The billets of Comparative Examples 1 and 2 are AZ31 alloys composed of 3.1% by weight aluminum, 0.98% zinc, 0.18% manganese and the balance magnesium. The billets of Examples 7-12 were composed of 2.8% zinc by weight, 0.47% yttrium, 0.04% manganese and the remainder magnesium.

실시예 13~15의 빌렛은 중량%로 아연 5.5%, 이트륨 0.85%, 알루미늄 1.4%, 망간 0.2% 나머지는 마그네슘으로 조성하였다. The billets of Examples 13 to 15 were composed of 5.5% zinc by weight, 0.85% yttrium, 1.4% aluminum and 0.2% manganese, the remainder being magnesium.

비교예 8의 빌렛은 중량%로 아연 6.2%, 이트륨 1.5%, 망간 0.4%, 알루미늄 1.1% 나머지는 마그네슘으로 조성하였다.
The billet of Comparative Example 8 was composed of 6.2% zinc by weight, 1.5% yttrium, 0.4% manganese, 1.1% aluminum and the remainder magnesium.

이와 같은 조성의 빌렛 제조는 엘리베이터식 전기로에서 Ar에 SF6를 부피비로 2~3% 혼합한 가스로 차폐한 스테인리스강 도가니에 마그네슘 지금을 넣어 용해하고, 마그네슘 용탕 온도를 650~850℃로 유지하여 아연지금과 저융점 합금 원소를 투입한 후, 아연지금이 모두 녹으면 용탕온도를 상승하여 700~850℃로 유지하면서, 무게비로 이트륨 25% 농도인 마그네슘-이트륨 모합금을 투입하여 충분히 용해되도록 유지하고, 용탕에 모합금이 완전히 용해된 후 도가니를 엘리베이터로 인출하여 수냉조에 천천히 투입하면서 50℃/min 이상의 냉각속도로 빌렛 주형의 표면온도가 300℃ 이하로 냉각될 때까지 주형을 냉각하여 마그네슘 합금을 제조하였다.
The production of the billet having such a composition is carried out by putting magnesium in a stainless steel crucible which is shielded with a gas mixed with 2 to 3% of SF 6 by volume in Ar in an elevator type electric furnace and keeping the temperature of the magnesium melt at 650 to 850 ° C After the zinc and the low-melting point alloying elements are added, when the zinc is completely melted, the temperature of the molten metal is raised to 700 to 850 ° C. and the magnesium-yttrium mother alloy having a concentration of 25% The molten alloy is completely dissolved in the molten metal, and then the crucible is taken out of the elevator and slowly introduced into the water-cooling bath while cooling the mold at a cooling rate of 50 ° C / min or more until the surface temperature of the billet mold is cooled to 300 ° C or less, .

실시예 1~6, 비교예 3~8은 1250톤 용량인 통상의 알루미늄용 압출기에서 작업하였고, 실시예 7~12와 비교예 1~2는 1270톤 용량인 압출기에서 작업함으로써 표1의 압력을 얻었다.
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 3 to 8 were worked on a conventional extruder for aluminum having a capacity of 1250 tons, and Examples 7 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 were worked in an extruder having a capacity of 1270 tons, .

비교예 3, 4는 빌렛 가열온도가 240℃, 204℃로 250℃ 미만으로 가열되어 압출 중에 과다한 유동응력으로 소성가공이 불가능하여 작업을 중단하였다. In Comparative Examples 3 and 4, the billet heating temperature was heated to 240 占 폚 and 204 占 폚 to less than 250 占 폚, so that the plastic working could not be performed with excessive flow stress during extrusion, and the operation was stopped.

각 실시예와 비교예의 압출작업 결과를 표1을 통해 설명한다. The results of the extrusion operations of the examples and the comparative examples are shown in Table 1.

실시예 1~15는 모두 빌렛을 250~450℃의 온도로 3시간 가열유지하고, 압출비 10:1 이상의 비율로 압출하여 압출속도 100mm/min 이상의 속도를 얻었다. 이는 비교예 1~2에 나타낸 상용재료인 AZ31과 비교하여 동등한 가열조건에서 더 높은 압출속도를 얻을 수 있으므로 본 발명 합금의 소성가공성이 우수함을 알 수 있다.
In all of Examples 1 to 15, the billet was heated and maintained at a temperature of 250 to 450 DEG C for 3 hours and extruded at a ratio of 10: 1 or more to obtain a speed of 100 mm / min or more at an extrusion rate. It can be seen that since the higher extrusion rate can be obtained under the same heating conditions as in AZ31 which is the commercial material shown in Comparative Examples 1 and 2, the plastic workability of the alloy of the present invention is excellent.

또한 본 발명의 재료라 하더라도 비교예 3~7에 나타낸 바와 같이 압출 전 빌렛 가열온도가 250℃미만일 경우 압출속도가 낮아 생산성이 저하하고, 450℃를 초과할 경우에는 표면미세균열의 발생으로 불량제품이 될 우려가 있음을 알 수 있다. 그리고 비교예 8에서는 아연과 이트륨의 합이 7.7%로서 7% 이상 첨가된 마그네슘합금 빌렛에서는 고온석출물이 과다하여 압출 중에 오히려 유동응력이 증가하기 때문에 100mm/min 이상의 압출속도에서 표면균열이 발생함을 알 수 있다.Even if the material of the present invention is used, as shown in Comparative Examples 3 to 7, when the preheat billet heating temperature is less than 250 ° C, the extrusion rate is low and the productivity deteriorates. When the preheat temperature exceeds 450 ° C, It can be seen that In Comparative Example 8, magnesium alloy billets containing 7.7% or more of zinc and yttrium added in an amount of 7% or more were found to have surface cracks at an extrusion rate of 100 mm / min or more because the high temperature precipitates were excessive and flow stress increased during extrusion Able to know.

실시예 7의 압출재에서 시편을 채취하여 각 조건당 두 개의 시편을 인장시험하여 구한 결과는 다음과 같다. 압출상태의 시편에서는 평균값으로 인장강도 373MPa, 항복강도 350MPa, 연신율 10%를 얻었으며, 이 압출재를 300℃에서 15분 풀림처리한 경우는 인장강도 303MPa, 항복강도 237MPa, 연신율 28%를 얻었고, 압출재를 300℃에서 30분 풀림처리한 결과는 인장강도 299MPa, 항복강도 225MPa, 연신율 29%를 얻었다. 특히 풀림처리한 후의 곡선에서는 상하항복점이 나타났으며 이는 가공경화성과 연성이 우수한 재료에서 나타나는 현상으로 본 발명의 마그네슘합금 압출재가 우수한 소성가공성을 지니고 있음을 알 수 있다.The test specimens were taken from the extruded material of Example 7 and subjected to tensile tests of two specimens per each condition. The results are as follows. When the extruded material was subjected to annealing at 300 ° C for 15 minutes, the tensile strength was 303 MPa, the yield strength was 237 MPa, and the elongation was 28%. In the extruded specimen, the tensile strength was 373 MPa, the yield strength was 350 MPa, Was annealed at 300 캜 for 30 minutes to obtain a tensile strength of 299 MPa, a yield strength of 225 MPa and an elongation of 29%. In particular, the curve after annealing shows an upper and lower yield point. This is a phenomenon occurring in materials having excellent work hardening properties and ductility, and it can be seen that the magnesium alloy extruded material of the present invention has excellent plastic workability.

본 발명의 마그네슘합금 압출재는 휴대용 가전제품이나 자동차, 항공기 부품 등에 적용되어 경량화하는데 유용하게 이용될 수 있다.The magnesium alloy extruded material of the present invention can be applied to portable household appliances, automobiles, aircraft parts, and the like to be useful for lightening the weight.

압출시험 결과 Extrusion test result 압출사이즈
(mm)
Extrusion size
(mm)
압출비Extrusion ratio 빌렛가열온도(℃)Billet heating temperature (캜) 컨테이너
온도(℃)
container
Temperature (℃)
압력
(kg/㎠)
pressure
(kg / cm2)

스피드
(m/min)
lamb
speed
(m / min)
작업
시간
(min)
work
time
(min)
압출속도
(mm/min)
Extrusion speed
(mm / min)
판정결과Judgment result
실시예1Example 1 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 320320 360360 230230 2.42.4 1818 187187 양호Good 실시예2Example 2 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 318318 351351 235235 0.870.87 2929 116116 양호Good 실시예3Example 3 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 318318 351351 190190 1.931.93 2929 116116 양호Good 실시예4Example 4 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 309309 354354 220220 0.930.93 1818 187187 양호Good 실시예5Example 5 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 309309 354354 200200 2.42.4 1818 187187 양호Good 실시예6Example 6 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 309309 354354 180180 2.42.4 1818 187187 양호Good 비교예1Comparative Example 1 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 350350 360360 200200 1One 7171 4848 속도늦음Slow down 비교예2Comparative Example 2 100X4.5t100X4.5t 55:155: 1 400400 360360 200200 2.42.4 3030 6767 표면미세균열Surface microcrack 실시예7Example 7 150X5t150X5t 33:133: 1 280280 360360 200200 1.561.56 1717 119119 양호Good 실시예8Example 8 150X5t150X5t 33:133: 1 345345 353353 210210 2.42.4 1212 169169 양호Good 실시예9Example 9 150X5t150X5t 33:133: 1 345345 353353 200200 2.672.67 1212 169169 양호Good 실시예10Example 10 150X5t150X5t 33:133: 1 355355 350350 220220 1.31.3 1111 183183 양호Good 실시예11Example 11 150X5t150X5t 33:133: 1 355355 350350 200200 2.672.67 1111 183183 양호Good 실시예12Example 12 150X5t150X5t 33:133: 1 355355 350350 150150 44 1111 183183 양호Good 비교예3Comparative Example 3 150X5t150X5t 33:133: 1 240240 320320 210210 1.31.3 -- -- 작업불가Inoperable 비교예4Comparative Example 4 150X5t150X5t 33:133: 1 204204 320320 210210 1One -- -- 작업불가Inoperable 비교예5Comparative Example 5 150X5t150X5t 33:133: 1 460460 370370 150150 0.670.67 3030 6767 표면미세균열Surface microcrack 비교예6Comparative Example 6 150X5t150X5t 33:133: 1 460460 370370 135135 1One 3030 6767 표면미세균열Surface microcrack 비교예7Comparative Example 7 150X5t150X5t 33:133: 1 460460 370370 120120 1.871.87 3030 6767 표면미세균열Surface microcrack 비교예8Comparative Example 8 150X5t150X5t 33:133: 1 355355 350350 210210 2.672.67 1515 135135 표면균열Surface crack 실시예13Example 13 200X5.5t200X5.5t 23:123: 1 400400 380380 250250 2.382.38 7.57.5 184184 양호Good 실시예14Example 14 200X5.5t200X5.5t 23:123: 1 440440 380380 200200 2.382.38 7.57.5 184184 양호Good 실시예15Example 15 200X9t200X9t 14:114: 1 400400 380380 220220 1.931.93 55 169169 양호Good

1: 압출콘테이너 2: 다이스 3: 캐비티 4: 빌렛 5: 램 6: 사각지대1: extruded container 2: die 3: cavity 4: billet 5: ram 6: blind spot

Claims (9)

아연2.5~6중량%와 이트륨0.3~1.3중량%로 그 총량이 2.8~7중량% 혼합 첨가되어있는 마그네슘합금 빌렛을 250~450℃에서 1분/mm 이상 확산풀림을 행하는 단계와, 상기 확산풀림이 행하여진 빌렛 표면의 칠조직을 제거하는 단계와, 상기 칠조직이 제거된 빌렛을 250~450℃에서 2~5시간 예열하여 유지하는 단계와, 상기 예열된 빌렛을 압출콘테이너에서 압출용 다이스를 통하여 형재로 압출성형하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 아연과 이트륨이 첨가된 마그네슘합금의 압출방법.Diffusion-annealing a magnesium alloy billet containing 2.5 to 6 wt% of zinc and 0.3 to 1.3 wt% of zinc in a total amount of 2.8 to 7 wt% at a temperature of 250 to 450 DEG C for 1 min / mm or more; and a step of removing the seven tissues of the billet surface Jin performed, the step of maintaining said fill tissue is removed billet 2-5 hours, preheated at 250 ~ 450 ℃ and extrusion die for the pre-heated billets in the extrusion container And extruding the molten magnesium alloy into a mold. The method of extruding a magnesium alloy to which zinc and yttrium are added . 제1항에 있어서,
상기 압출성형하는 단계는 압출콘테이너를 250~450℃로 가열한 상태에서 빌렛을 압출압력:1000kg/c㎡이하, 압출속도:100~200mm/분, 압출비: 10:1~100:1로 압출하는 것을 특징으로 하는 아연과 이트륨이 첨가된 마그네슘합금의 압출방법.
The method according to claim 1,
The extrusion molding is performed by extruding the billet at an extrusion pressure of 1000 kg / cm 2 or less, an extrusion rate of 100 to 200 mm / min, and an extrusion ratio of 10: 1 to 100: 1 under heating the extrusion container at 250 to 450 캜 Wherein the magnesium alloy is added with zinc and yttrium .
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압출성형하는 단계에서 사용되는 압출용 다이스는 다단형으로서 캐비티의 단면적이 단계적으로 줄어드는 것을 특징으로 하는 아연과 이트륨이 첨가된 마그네슘 합금의 압출방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The extrusion die for extrusion used in the shaping method is extrusion of zinc and the yttrium is added to a magnesium alloy, it characterized in that the cross-sectional area of the cavity decreases in a stepwise manner as the multi-stage type.
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