KR101499096B1 - Aluminum alloy and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스칸듐(Sc)을 첨가한 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스칸듐과 같은 첨가물의 함량을 최적화하고 연속 주조 속도, 교반 속도를 제어함으로써, 고강도, 시효경화성 및 용접성을 극대화하여 기계적 특성과 성형성을 모두 향상시킨 스칸듐(Sc)을 첨가한 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an aluminum alloy to which scandium (Sc) is added and a method for producing the same. More particularly, the present invention relates to a scandium- (Sc) -added aluminum alloy that maximizes mechanical properties and moldability, and a method for producing the same.
알루미늄 합금 소재는 알루미늄은 가볍고 내식성과 가공성이 좋으며 전기 및 열 전도도가 높을 뿐 아니라 Cu, Mg, Si, Zn, Mn, Ni 등의 원소와 다양한 종류의 고강도, 고내식성 합금을 만들어 항공기, 가정용품, 건축, 차량, 기계, 전기 등 가정과 산업 전분야에 걸쳐 사용되고 있다.Aluminum alloys are lightweight, corrosion-resistant and processable, and have high electrical and thermal conductivity. They also make various kinds of high strength and high corrosion resistance alloys such as Cu, Mg, Si, Zn, Construction, vehicles, machinery, electricity, and so on.
이러한 알루미늄 합금은 원료인 알루미늄 주괴 및 합금별 원소를 용해, 주조하여 빌렛을 제조하고, 필요에 따라 균질화 열처리 후, 이 빌렛을 소정 형상으로 압출한다.Such an aluminum alloy is produced by melting and casting aluminum ingots and alloying elements as raw materials to produce billets, and after the homogenization heat treatment as required, the billets are extruded into a predetermined shape.
알루미늄은 합금의 종류에 따라 분류되고, 1000번대는 99.00wt% 이상의 알루미늄을 함유한 순수 알루미늄, 2000번대는 Al-Cu계 합금, 3000번대는 Al-Mn계 합금, 4000번대는 Al-Si계 합금, 5000번대는 Al-Mg계 합금, 6000번대는 Al-Mg-Si계 합금, 7000번대는 Al-Zn계 합금으로 분류, 표시하는 방법이 널리 사용되고 있다.Aluminum is classified according to the kind of the alloy, pure aluminum containing 99.00wt% or more aluminum in 1000th, Al-Cu alloy in 2000th, Al-Mn alloy in 3000th, Al-Si alloy in 4000th , The 5000th alloy is classified into an Al-Mg alloy, the 6000th alloy is classified into an Al-Mg-Si alloy, and the 7000th alloy is classified into an Al-Zn alloy.
그 중에서 7000번대 알루미늄 합금은 7075합금의 Cr을 Zr로서 치환한 7050합금은 고강도와 내응력 부식 균열성이 좋게 되며 담금질성도 향상한다. 이 7050합금을 개량하여 강도를 약 10% 높인 7150합금, 7075합금의 불순물을 규제하여 파괴인성과 피로특성을 개량한 7475합금, 7050합금의 Cu량을 약간 감소시켜 파괴인성을 향상시킨 7010합금 등도 있다. 주물재로서는 담금질 뜨임한 Al-1.3% Cu-5% Si-0.5% Mg합금이나 Al-7% Si-0.3% Mg합금이 인장강도 25~35㎏/㎟, 내력 20~25㎏/㎟, 연신율1~10%를 보이지만, Al-5% Zn-2% Mg합금에서는 인장강도 45/의 재료가 시효처리로서 얻어진다.Among them, the 7000 alloy aluminum alloy has 7050 alloy in which Cr is substituted with Zr, and the 7050 alloy has high strength and stress corrosion cracking resistance and improves quenchability. The 7050 alloy improved the fracture toughness and fatigue properties by regulating impurities in the 7150 alloy and 7075 alloy, which improved the strength of the 7050 alloy by about 10%, and the 7010 alloy improved the fracture toughness by slightly reducing the Cu content of the 7050 alloy. have. As the casting material, quenching tempered Al-1.3% Cu-5% Si-0.5% Mg alloy or Al-7% Si-0.3% Mg alloy has a tensile strength of 25 to 35 kg / 1% to 10%. In the Al-5% Zn-2% Mg alloy, a material having a tensile strength of 45 / is obtained as an aging treatment.
한편, 대한민국 공개특허 제10-2012-0135546호에는 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Sc합금의 주조 및 균질화 처리 단계 후 재결정 분율 및 vacancy -cluster 생성량을 제어하고 연신율을 증가시키기 위한 용체화 처리 단계 및 상온에서 유지되는 동안 GP zone으로 석출되어 강도를 증가시키기 위한 자연시효 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스칸듐 첨가 알루미늄 합금 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0135546 discloses a method for controlling the recrystallization fraction and vacancy-clustering amount after casting and homogenization of an Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti- And a natural aging step for precipitating into the GP zone and increasing the strength while being maintained at room temperature.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0909699호에는 스칸듐을 함유하는 알루미늄 합금으로서, 전체 알루미늄 합금 총 중량%를 기준으로 규소 함량이 0 초과 0.1 이하, 철 함량이 0 초과 0.1 이하, 구리 함량이 1.5 이상 2.5 이하, 마그네슘 함량이 1.8 이상 2.2 이하, 아연 함량이 7.6 이상 8.4 이하, 지르코늄 함량이 0.11 이상 및 0.15 이하, 티타늄 함량이 0.02 이상 0.08 이하, 스칸듐 함량이 0.08 이상 0.12 이하, 베릴륨 함량이 0.05 이상 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 베릴륨에 의해 충격에너지가 향상된 알루미늄 합금이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-0909699 discloses a scandium-containing aluminum alloy having a silicon content of more than 0 and less than 0.1, an iron content of more than 0 and less than 0.1, a copper content of not less than 1.5 and not more than 2.5 A magnesium content of 1.8 to 2.2, a zinc content of 7.6 to 8.4, a zirconium content of 0.11 to 0.15, a titanium content of 0.02 to 0.08, a scandium content of 0.08 to 0.12, a beryllium content of 0.05 to less than 0.1 And the impact energy is improved by beryllium.
다만, 상기 공개특허 및 등록특허는 스칸듐을 함유함으로써 용접성을 향상시킬 수 있으나, 스칸듐 첨가량을 일반적으로 사용하는 범위, 예를 들어 알루미늄 합금 총 중량에 대하여 1.2중량% 범위의 극히 제한적인 범위로 제한한다. 이와 같이 스칸듐을 제한적인 범위에서 사용하는 이유는 스칸듐을 예를 들어 2중량% 초과하여 첨가하는 경우 미용해된 Sc 편석에 의해 물성이 저하되기 때문이다. 그러나 스칸듐 함량을 현저히 제한하였기 때문에 가공성 또는 용접부위에 강도가 떨어지거나 미세 균열이 생겨 용접성이 떨어지는 문제가 있다.
However, the open patent and registered patent can improve the weldability by containing scandium, but the amount of scandium added is limited to a generally used range, for example, to an extremely limited range of 1.2 wt% with respect to the total weight of the aluminum alloy . The reason why scandium is used in a limited range as described above is that, when scandium is added in an amount exceeding 2% by weight, physical properties are deteriorated by unscisched Sc segregation. However, since the scandium content is remarkably restricted, there is a problem that the workability or the strength is reduced on the welded portion or the welded portion is broken due to microcracks.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스칸듐 첨가량을 최적화하여 가공성 및 용접성을 향상시킴과 동시에, 주조시 연속 주조 속도, 교반 속도를 제어함으로써, 금속 입자에 스칸듐 편석에 의한 품질 저하를 방지하여 기계적 특성과 성형성을 모두 향상시킨 고품질의 높인 제품을 제공할 수 있는 장점이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a scandium- It is possible to provide a high-quality high-quality product which is improved in both mechanical properties and moldability by preventing deterioration of quality due to scandium segregation.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, 아연(Zn) 5.3~8.2 중량%, 마그네슘(Mg) 1.8~2.1 중량%, 구리(Cu) 1.5 중량%, 지르코늄(Zr) 0.05 중량%, 망간(Mn) 0.03 중량%, 티타늄(Ti) 0.023 중량%, 상기 스칸듐(Sc) 0.3~0.4 중량%, 붕소(B) 0.004 중량% 및 잔량의 알루미늄(Al)과 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the aluminum alloy according to the present invention comprises 5.3 to 8.2% by weight of zinc (Zn), 1.8 to 2.1% by weight of magnesium (Mg), 1.5% 0.05 wt% of zirconium (Zr), 0.03 wt% of manganese (Mn), 0.023 wt% of titanium (Ti), 0.3 to 0.4 wt% of scandium (Sc), 0.004 wt% of boron (B) And an impurity.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 스칸듐(Sc)은 0.3~0.4 중량%인 것을 특징으로 한다.The scandium (Sc) of the aluminum alloy according to the present invention is 0.3 to 0.4% by weight.
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또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제조방법은 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, 아연(Zn) 5.3~8.2 중량%, 마그네슘(Mg) 1.8~2.1 중량%, 구리(Cu) 1.5 중량%, 지르코늄(Zr) 0.05 중량%, 망간(Mn) 0.03 중량%, 티타늄(Ti) 0.023 중량%, 상기 스칸듐(Sc) 0.3~0.4 중량%, 붕소(B) 0.004 중량% 및 잔량의 알루미늄(Al)과 불순물을 포함하는 알루미늄 합금원료를 마련하고, 상기 알루미늄 합금원료를 연속주조기에 투입한 후 710~730℃의 온도에서 알루미늄 용탕을 제조하여 알루미늄 용탕을 탈가스 처리한 후 연속주조기에서 빌렛을 제조하며, 상기 빌렛을 430~450℃의 온도에서 15~25시간 동안 균질화 열처리 한 후, 연속 주조하되, 상기 연속 주조는 60~70mm/min의 속도로 이루어지고, 교반 시간은 80~120min 인 것을 특징으로 한다.
The method for producing an aluminum alloy according to the present invention is characterized in that the aluminum alloy contains 5.3 to 8.2% by weight of zinc (Zn), 1.8 to 2.1% by weight of magnesium (Mg), 1.5% (Al) and an impurity in an amount of 0.05 wt%, manganese (Mn), 0.023 wt% of titanium (Ti), 0.03 wt% of scandium (Sc), 0.3 to 0.4 wt% of boron (B) , The aluminum alloy raw material is put into a continuous casting machine, and then a molten aluminum is produced at a temperature of 710 to 730 DEG C to degas the molten aluminum, and then a billet is produced in a continuous casting machine, Is continuously heat-treated at a temperature of 430 to 450 ° C for 15 to 25 hours, and then continuously cast at a rate of 60 to 70 mm / min, and the stirring time is 80 to 120 minutes.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 의하면 고강도, 시효경화성 및 용접성을 극대화하여 기계적 특성과 성형성을 모두 향상시킨 고품질의 높인 제품을 제공할 수 있는 장점이 있다.According to the aluminum alloy according to the present invention having the above-described constitution and the method of manufacturing the same, it is possible to provide a high-quality high-quality product which is improved in both mechanical strength and moldability by maximizing high strength, aging hardenability and weldability.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may vary depending on the intention or precedent of the user. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명은 미세조직으로 이루어지며, 고강도, 시효경화성 및 용접성이 우수한 알루미늄 합금에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy made of a microstructure and excellent in high strength, age hardenability and weldability.
구체적으로, 본 발명의 알루미늄 합금의 화학 조성은 아연(Zn) 5~10 중량%, 마그네슘(Mg) 1.5~3.0 중량%, 구리(Cu) 1.2~2.5 중량%, 지르코늄(Zr) 0.01~0.3 중량%, 망간(Mn) 0.01~0.3 중량%, 티타늄(Ti) 0.01~0.3 중량%, 크롬(Cr) 0.01~0.3 중량%, 상기 스칸듐(Sc) 0.04~0.5 중량%, 붕소(B) 0.001~0.01 중량% 및 잔량의 알루미늄(Al)과 불순물을 포함할 수 있다.
Specifically, the chemical composition of the aluminum alloy of the present invention is 5 to 10 wt% of zinc, 1.5 to 3.0 wt% of magnesium, 1.2 to 2.5 wt% of copper, 0.01 to 0.3 wt% of zirconium (Zr) 0.01 to 0.3 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.3 wt% of titanium (Ti), 0.01 to 0.3 wt% of chromium (Cr), 0.04 to 0.5 wt% of scandium (Sc) (Al) and impurities in weight% and balance.
아연(Zn) 및 마그네슘(Mg)은 각각 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, 5~10 중량%, 1.5~3.0중량%이 사용되며, 아연(Zn) 및 마그네슘(Mg)이 서로 결합하여 시효에 의해 MgZn2 형태로 석출되어 기계적 성질을 좌우하는 역할을 한다.Zinc (Zn) and magnesium (Mg) are used in an amount of 5 to 10% by weight and 1.5 to 3.0% by weight, respectively, based on the total weight of the aluminum alloy. Zinc (Zn) and magnesium (Mg) MgZn 2 form, which plays a role in determining mechanical properties.
아연(Zn) 및 마그네슘(Mg)이 상기 중량 범위로 첨가됨으로써, 일반적인 7000계열의 알루미늄 합금과 같이 고강도를 가지는 알루미늄 합금을 제조할 수 있다.By adding zinc (Zn) and magnesium (Mg) in the above-mentioned weight range, it is possible to produce an aluminum alloy having a high strength such as a general 7000 series aluminum alloy.
아연(Zn) 및 마그네슘(Mg)이 상기 범위를 초과하는 경우에는 강도는 커지나 압출성이 급격히 떨어지게 된다. When zinc (Zn) and magnesium (Mg) are in the above range, the strength is increased but the extrudability is rapidly deteriorated.
구체적으로, 아연(Zn) 대비 마그네슘(Mg)의 중량비는 1:0.15~0.3인 것이 더욱 바람직하다.Specifically, the weight ratio of magnesium (Mg) to zinc (Zn) is more preferably 1: 0.15 to 0.3.
왜냐하면, 아연(Zn) 대비 마그네슘(Mg)의 중량비가 1:0.15 미만인 경우, 예를 들어 아연(Zn)이 10중량%이고, 마그네슘(Mg)이 1.0중량%인 경우에는 마그네슘(Mg)에 의한 고용강화가 너무 적어 경도가 낮아진다. 그리고 아연(Zn) 대비 마그네슘(Mg)의 중량비가 1:0.3을 초과하는 경우, 예를 들어 아연(Zn)이 10중량%이고, 마그네슘(Mg)이 4.0중량%인 경우에는 용접 후 용접 영역에 대한 경도회복율이 너무 낮아지기 때문이다.This is because when the weight ratio of magnesium (Mg) to zinc (Zn) is less than 1: 0.15, for example, when zinc (Zn) is 10 wt% and magnesium (Mg) is 1.0 wt% The employment hardening is so low that the hardness is low. For example, when the weight ratio of zinc (Zn) to magnesium (Mg) exceeds 1: 0.3, for example, when zinc (Zn) is 10 weight% and magnesium (Mg) is 4.0 weight% The hardness recovery rate is too low.
따라서, 아연(Zn) 대비 마그네슘(Mg)의 중량비는 알루미늄 합금의 경도와 용접 가공 후 경도회복율을 동시에 만족할 수 있는 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, the weight ratio of magnesium (Mg) to zinc (Zn) is preferably limited to the above range which can simultaneously satisfy the hardness of the aluminum alloy and the hardness recovery rate after the welding process.
구리(Cu)는 비교적 짧은 기간 동안 알루미늄 합금 미세조직의 결정립에서 시효 석출물의 형성을 촉진하는 역할을 한다.Copper (Cu) plays a role in promoting the formation of aged precipitates in the grain of aluminum alloy microstructure for a relatively short period of time.
이런 시효 석출물은 강도 증가에 기여하며, 고용된 구리는 성형성을 개선한다.These aging precipitates contribute to the strength increase, and the solubilized copper improves the formability.
이러한 구리(Cu)는 1.2~2.5 중량%를 사용하는데, 이는 구리(Cu) 함량이 1.2중량% 미만인 경우에는 시효 석출물 촉진 및 강도 증가 효과를 충분히 기대하지 못하고, 2.5중량%를 초과하는 경우에는 내식성이 급격히 떨어지고, 도장 성능 및 용접성이 떨어지기 때문이다.
This copper (Cu) is used in an amount of 1.2 to 2.5% by weight. When the content of copper (Cu) is less than 1.2% by weight, the effect of promoting the aging precipitate and the strength is not sufficiently expected. And the coating performance and weldability are deteriorated.
지르코늄(Zr)은 Ti와 마찬가지로 결정립을 보다 미세화시키는 역할을 하는 것으로서, 0.01~0.3중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 0.01중량% 미만인 경우에는 결정립을 미세화시키는 효과가 미미하고, 0.3중량%를 초과하더라도 결정립을 보다 미세화의 증가를 기대하기 어렵기 때문이다.Zirconium (Zr) plays a role of refining the crystal grains in the same manner as Ti, and is preferably used in an amount of 0.01 to 0.3% by weight. When the content is less than 0.01% by weight, the effect of refining the crystal grains is insignificant. It is difficult to expect an increase in finer grain size.
망간(Mn)은 균질화 공정 동안 분산 입자들을 형성하기 때문에 미세 결정립을 형성하며, 이들 분산 입자들은 결정립계가 재결정 이후 이동하지 않도록 억제하는 역할을 하는 것으로서, 0.01~0.3중량%를 사용하는 것이 바람직한데, Mn 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 분산 입자들을 충분히 형성하지 못하고, 0.3중량%를 초과하는 경우에는 기계적 특성을 저하시킬 수 있기 때문이다.
Manganese (Mn) forms fine grains since it forms dispersed particles during the homogenization process. These dispersed grains play a role of inhibiting the grain boundaries from moving after recrystallization, and it is preferable to use 0.01-0.3 wt% If the Mn content is less than 0.01% by weight, the dispersed particles can not be sufficiently formed. If the Mn content exceeds 0.3% by weight, the mechanical properties may be deteriorated.
티타늄(Ti)는 고형화 도중에 입자를 핵화하고 입자 성장 및 재결정을 억제함으로써, 결정립을 미세화시키는 역할을 하는 것으로서, 0.01~0.3 중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 0.01 중량% 미만인 경우에는 상술한 효과를 기대하기 어렵고, 0.3중량%를 초과하면 Al-Ti계 금속간 화합물 결정이 발생하고, 알루미늄 합금판 표면의 성형성을 떨어뜨리기 때문이다.
Titanium (Ti) serves to refine grains by nucleating the particles during solidification and inhibiting grain growth and recrystallization, and is preferably used in an amount of 0.01 to 0.3% by weight. When the content is less than 0.01% by weight, If it exceeds 0.3% by weight, Al-Ti-based intermetallic compound crystals are generated and the formability of the surface of the aluminum alloy sheet is lowered.
크롬(Cr)은 주조 또는 열처리시 미세한 화합물로서 석출되어 결정립 성장을 억제하는 효과를 가지는 것으로서, Cr의 함유량은 0.01~0.3중량%를 초과하면 Al-Cr계 금속간 화합물이 발생하고, 알루미늄 합금판 표면의 평활성을 떨어뜨리게 되므로, 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
Cr is precipitated as a fine compound during casting or heat treatment to inhibit grain growth. When the content of Cr exceeds 0.01 to 0.3 wt%, an Al-Cr intermetallic compound is generated, and an aluminum alloy plate The surface smoothness is lowered. Therefore, it is preferable to limit the above range.
스칸듐(Sc)은 결정립을 미세화하기 때문에 고온균열(hot cracking)에 대한 저항성을 증가시킨다. 고온균열이 감소함에 따라 알루미늄 합금의 용접성 및 가공성을 향상시킬 뿐만 아니라 고온재료로서의 물성을 개선시키게 된다. 그리고 스칸듐(Sc)은 가열 후 금속의 재결정화(recrystallization)을 최소화하고, 금속 조직을 세밀하게 하며 틈을 없애고 균열이 생기는 것을 방지하는 역할을 한다.Scandium (Sc) increases the resistance to hot cracking because of grain refinement. As the high-temperature cracks decrease, the weldability and workability of the aluminum alloy are improved, as well as the physical properties of the high-temperature material are improved. Scandium (Sc) minimizes recrystallization of the metal after heating, fine-tunes the metal structure, and eliminates cracks and cracks.
즉, Sc가 첨가된 알루미늄 합금의 경우 수지상정의 주조 조직을 나타내지 않기 때문에 압출 성형에 매우 유리한 조직이 될 수 있으며, Al3Sc 금속간 화합물은 주조시 알루미늄의 용융 온도와 같은 659℃에서 석출되기 때문에 석출물 형성이 결정입 내부와 결정입계에 고르게 분산되어 생성될 수 있고, 이것이 주조 조직 형성시 특정 방향으로 조직이 성장하는 것을 억제시켜 준다.That is, the aluminum alloy to which Sc is added does not show a dendritically defined cast structure, and thus can be a very advantageous structure for extrusion molding. The Al 3 Sc intermetallic compound precipitates at 659 ° C, which is the same as the melting temperature of aluminum The precipitate formation can be generated evenly dispersed in the crystal grain boundary and in the crystal grain boundaries, which inhibits the growth of the structure in a specific direction at the time of casting structure formation.
상기 스칸듐(Sc)은 0.04~0.5 중량% 함유하는 것이 바람직하나, 용접성과 성형성을 극대화할 수 있도록 0.3~0.4 중량%를 첨가하는 것이 보다 바람직하다.The scandium (Sc) is preferably contained in an amount of 0.04 to 0.5 wt%, more preferably 0.3 to 0.4 wt% in order to maximize weldability and moldability.
상기 스칸듐(Sc)이 0.3중량% 미만인 경우에는 용접시 열 cycle이나 용접 후의 시효처리에 의해 석출물의 용해, 조대화, 석출물의 형성 내지 성장을 충분히 억제하지 못하여 용접성을 극대화하기 어려우며, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 주조시 미용해된 스칸듐(Sc)입자에 의해 제조된 빌렛에서 크랙이 발생할 수 있기 때문이다.When the scandium (Sc) is less than 0.3% by weight, it is difficult to maximize the weldability because the dissolution, coarsening, formation and growth of the precipitate can not be sufficiently inhibited by heat cycle during welding or aging treatment after welding, , Cracks may occur in the billets produced by scandium (Sc) particles which are not dissolved during casting.
붕소(B)는 결정립을 보다 효과적으로 미세화할 수 있으며, 0.001~0.01중량%인 것이 바람직한데, B의 함량이 0.001중량%이면 상기 효과를 기대하기 어렵고, 0.01중량%를 초과하는 경우에는 Ti-B 입자가 형성되어 성형성이 저하되기 때문이다.If the content of B is 0.001% by weight, it is difficult to expect the above effect. If it exceeds 0.01% by weight, the effect of Ti-B (B) Particles are formed and the moldability is lowered.
한편, 본 발명의 알루미늄 합금은 알루미늄 합금원료를 마련하고, 상기 알루미늄 합금원료를 연속주조기에 투입한 후 710~730℃의 온도에서 알루미늄 용탕을 제조하여 알루미늄 용탕을 탈가스 처리한 후 연속주조기에서 빌렛을 제조하며, 상기 빌렛을 430~450℃의 온도에서 15~25시간 동안 균질화 열처리 한 후, 압출하여 수득할 수 있다.On the other hand, the aluminum alloy of the present invention is prepared by providing an aluminum alloy raw material, putting the aluminum alloy raw material into a continuous casting machine, producing an aluminum molten metal at a temperature of 710 to 730 ° C, degassing the aluminum molten metal, And the billet can be subjected to homogenization heat treatment at a temperature of 430 to 450 ° C for 15 to 25 hours and then extruded.
그리고, 연속 주조는 60~70mm/min의 주조 속도로 이루어지고, 교반 시간은 80~120min 인 것이 바람직하다.The continuous casting is carried out at a casting speed of 60 to 70 mm / min, and the stirring time is preferably 80 to 120 min.
왜냐하면, 주조 속도가 60~70mm/min 보다 빠르게 이루어지고 교반 시간이 80~120min 보다 적은 경우에는 Sc 입자가 미용해되어 금속 조직에 편석이 발생하거나 빌렛에 크랙이 발생하여 제품의 물성을 저하시킬 수 있기 때문이다.If the casting speed is faster than 60 to 70 mm / min and the agitation time is less than 80 to 120 min, the Sc particles are not dissolved and segregation occurs in the metal structure or cracks occur in the billet, It is because.
상기 균질화 열처리는 430~450℃의 온도 범위에서 15~25시간 동안 이루어짐으로써, Al3Sc 및 Al3Zr 석출상들이 결정입계와 입내에 걸쳐 균일하게 생성될 수 있다.
The homogenization heat treatment is performed at a temperature range of 430 to 450 ° C. for 15 to 25 hours, so that Al 3 Sc and Al 3 Zr precipitate phases can be uniformly generated in grain boundaries and in the mouth.
이하에서는 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 특성을 확인하기 위해 표 1과 같은 성분으로 실시예 1~5의 알루미늄 합금 시험편을 제조하였다.In order to confirm the characteristics of the aluminum alloy according to the present invention, aluminum alloy test pieces of Examples 1 to 5 were prepared with the ingredients as shown in Table 1 below.
구체적으로, 500kg 용량의 도가니에 표 1의 성분을 첨가한 후, 720℃의 온도에서 알루미늄 용탕을 제조한다. 그리고 알루미늄 용탕을 탈가스 처리한 후 연속주조기에서 빌렛을 제조하였다. 이때, 연속 주조는 70mm/min의 속도로 이루어지고, 교반 시간은 120min 동안 이루어졌다.Specifically, the components shown in Table 1 were added to a crucible having a capacity of 500 kg, and then a molten aluminum was produced at a temperature of 720 캜. After degassing the molten aluminum, billets were produced in a continuous casting machine. At this time, the continuous casting was performed at a speed of 70 mm / min, and the stirring time was 120 minutes.
다음으로, 빌렛을 균질화 열처리(450℃의 온도에서 20시간), 압출(빌렛의 온도 350~400℃)하여 얻은 알루미늄 합금 압출재(76mm*32mm)의 기계적 강도를 알아보기 위하여 인장실험을 실시하였으며, 용접성을 확인하기 위해 압출재를 용접봉으로 용접한 후 1개월간 상온시효한 후 미소균열 여부를 확인하고 그 결과들을 표 3에 기재하였다.Next, the tensile test was carried out to investigate the mechanical strength of aluminum alloy extruded material (76 mm * 32 mm) obtained by homogenizing heat treatment (temperature of 450 ° C. for 20 hours) and extrusion (temperature of billet of 350 to 400 ° C.) In order to confirm the weldability, the extruded material was welded with a welding rod, aged at room temperature for one month, and then microcracks were confirmed. The results are shown in Table 3.
실시예 1~5와 마찬가지 방법으로, 표 2와 같은 성분의 비교예 1~5의 알루미늄 시험편을 제조하였으나, 연속 주조 속도가 150mm/min, 교반 시간이 30min이며, 압출시 빌렛의 온도가 410℃인 점에서 차이가 있다.Aluminum test pieces of Comparative Examples 1 to 5 having the components shown in Table 2 were prepared in the same manner as in Examples 1 to 5 except that the continuous casting speed was 150 mm / min and the stirring time was 30 min. There is a difference in the point of being.
용접성의 경우, 미세균열 정도를 시각적으로 확인하여 평가하였다.(0: 균열없음, 5는 미세균열 많음)
In the case of weldability, the degree of microcracking was visually confirmed and evaluated (0: no crack, 5: microcracking)
상기 실시예 1~5 내지 비교예 1~5는 일반적인 7000 계열 알루미늄 합금에서 요구하는 인장강도, 항복강도, 연신율을 얻을 수 있었다.In Examples 1 to 5 to Comparative Examples 1 to 5, tensile strength, yield strength, and elongation required for general 7000 series aluminum alloys were obtained.
다만, 실시예 1~5의 알루미늄 합금이 비교예 1~5에 비해 대략 10%정도의 인장강도가 크다는 것을 확인할 수 있었으며, 용접성도 월등히 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.However, it was confirmed that the tensile strength of the aluminum alloys of Examples 1 to 5 was about 10% larger than those of Comparative Examples 1 to 5, and it was confirmed that the weldability was also excellent.
이와 같은 결과를 통해, 스칸듐의 함량이 0.3~0.4중량% 범위이고, B가 첨가되는 조건에서 용접부위의 미세균열이 없어진다는 것을 알 수 있다.
From these results, it can be seen that the scandium content is in the range of 0.3 to 0.4 wt.%, And microcracks in the welded portion disappear under the condition that B is added.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (4)
알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, 아연(Zn) 5.3~8.2 중량%, 마그네슘(Mg) 1.8~2.1 중량%, 구리(Cu) 1.5 중량%, 지르코늄(Zr) 0.05 중량%, 망간(Mn) 0.03 중량%, 티타늄(Ti) 0.023 중량%, 상기 스칸듐(Sc) 0.3~0.4 중량%, 붕소(B) 0.004 중량% 및 잔량의 알루미늄(Al)과 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스칸듐을 첨가한 알루미늄 합금.In an aluminum alloy to which scandium (Sc) is added,
(Mg), 1.8 to 2.1 wt% of zinc, 1.5 wt% of copper, 0.05 wt% of zirconium (Zr), 0.03 wt% of manganese (Mn) based on the total weight of the aluminum alloy, (Al) added with scandium in an amount of 0.023% by weight, titanium (Ti) in an amount of 0.023% by weight, scandium (Sc) in an amount of 0.3 to 0.4% by weight, boron (B) in an amount of 0.004% .
상기 알루미늄 합금원료를 연속주조기에 투입한 후 710~730℃의 온도에서 알루미늄 용탕을 제조하여 알루미늄 용탕을 탈가스 처리한 후 연속주조기에서 빌렛을 제조하며,
상기 빌렛을 430~450℃의 온도에서 15~25시간 동안 균질화 열처리 한 후, 연속 주조하되,
상기 연속 주조는 60~70mm/min의 속도로 이루어지고, 교반 시간은 80~120min 인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 스칸듐을 첨가한 알루미늄 합금의 제조방법.
(Mg), 1.8 to 2.1 wt% of zinc, 1.5 wt% of copper, 0.05 wt% of zirconium (Zr), 0.03 wt% of manganese (Mn) based on the total weight of the aluminum alloy, , An aluminum alloy raw material containing aluminum (Al) and an impurity in an amount of 0.023% by weight of titanium (Ti), 0.3 to 0.4% by weight of scandium (Sc), 0.004% by weight of boron (B)
The aluminum alloy raw material was charged into a continuous casting machine, and then a molten aluminum was produced at a temperature of 710 to 730 ° C. to degas the molten aluminum, and a billet was produced in a continuous casting machine,
The billet is homogenized at a temperature of 430 to 450 ° C for 15 to 25 hours and then continuously cast,
Wherein the continuous casting is performed at a speed of 60 to 70 mm / min, and the stirring time is 80 to 120 min.
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