KR101573713B1 - 고열전도도 마그네슘 합금 - Google Patents

고열전도도 마그네슘 합금 Download PDF

Info

Publication number
KR101573713B1
KR101573713B1 KR1020130149771A KR20130149771A KR101573713B1 KR 101573713 B1 KR101573713 B1 KR 101573713B1 KR 1020130149771 A KR1020130149771 A KR 1020130149771A KR 20130149771 A KR20130149771 A KR 20130149771A KR 101573713 B1 KR101573713 B1 KR 101573713B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermal conductivity
magnesium alloy
present
high thermal
magnesium
Prior art date
Application number
KR1020130149771A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150065203A (ko
Inventor
손현택
김용호
김정한
유효상
최정원
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020130149771A priority Critical patent/KR101573713B1/ko
Publication of KR20150065203A publication Critical patent/KR20150065203A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101573713B1 publication Critical patent/KR101573713B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 고열전도도 마그네슘 합금에 관한 것으로서, 주석(Sn), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하여 이루어지며 낮은 밀도를 가지면서 동시에 우수한 열전도도를 가지는 고열전도도의 마그네슘 합금에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 주석(Sn), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하며, 보다 구체적으로는 상기 주석(Sn) 0.5 ~ 8.0wt%, 상기 칼슘(Ca) 0.2 ~ 4.0wt%를 포함하며 잔부는 마그네슘(Mg)으로 이루어지며, 더욱 바람직하게는 Mg-5Sn-2Ca 또는 Mg-3Sn-2Ca의 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

고열전도도 마그네슘 합금{MAGNESIUM ALLOYS HAVING HIGH THERMAL CONDUCTIVITY}
본 발명은 고열전도도 마그네슘 합금에 관한 것으로서, 주석(Sn), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하여 이루어지며 낮은 밀도를 가지면서 동시에 우수한 열전도도를 가지는 고열전도도의 마그네슘 합금에 관한 것이다.
열에 취약한 특성을 갖는 반도체 관련 기술이 급속하게 발전하여 고집적/고출력화하면서 반도체 및 전자부품의 성능을 향상시키고 신뢰성을 확보하기 위한 방열기능 향상에 대한 중요도가 증가하고 있다.
방열부품(Heat Sink)은 제품 끝단에 설치되어 기동 중 발생하는 열을 제어하는데 사용하므로 제품의 수명과 성능을 결정하는 핵심 부품이다.
최근 광 전환효율이 높아 전력소비를 줄일 수 있으며 환경오염에 대한 부담이 적어 미래 조명원으로 주목받고 있는 LED 분야의 경우, 열에너지 전환비율이 높고 방열부품/모듈 가격 비중이 높아질 것으로 예상되어 양산보급화를 위해서는 경제적인 방열부품 소재 및 생산기반기술의 확보는 해결해야 할 중요 이슈이다.
특히, LED 조명에서 빛 에너지로 변환되는 효율은 15% 수준이고 나머지는 85%는 열에너지로 방출되고 있어, LED가 일반 형광등을 대체하는 조명으로 사용되려면 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 광효율을 향상시키고 사용수명을 늘리는 방열기술의 중요성이 증대되고 있다.
LED 조명이 기존 형광등보다 효율이 좋고 수명이 길어 경제적인 조명으로써 특히 CO2를 발생시키지 않는 청정 조명기기이지만 발열에 의한 광원 효율 저하 문제를 가지고 있으며, 이를 해결하기 위해서는 고방열 소재 및 방열 기술이 뒷받침되어야 한다.
즉, LED는 다이오드의 일종으로서 전기에너지를 빛과 열로 변환하게 되며 변환된 열에 의하여 LED의 온도가 상승하게 됨에 따라서 광효율과 수명이 급격이 감소하므로, LED가 기존 조명원들을 대체하여 차세대 주력 조명으로 사용하기 위해서는 방열모듈의 부피 및 중량 증가 또한 예상되므로 LED 조명으로의 적용 및 대체를 위해서는 경량 방열부품소재 개발이 필요하다.
결국, 경량화된 LED 조명을 개발하면 방열소재비용 및 운임비용을 절감하고, 조명 설치시 천장 및 벽면에 LED 조명 무게에 의한 하중을 줄일 수 있으며, 경량/고방열 소재 및 이를 활용한 성형성이 뛰어난 방열부품을 제조할 수 있는 생산기반기술을 개발하여 차세대 조명시스템으로 각광받고 있는 LED 조명 시장에 조기 진입 및 녹색성장산업 발전을 위한 기반을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
LED 조명용 프레임의 경우 수요자의 여러 가지 니즈가 존재하고, 다양한 형태로 프레임이 제작되므로 이에 대응하는 소재특성 및 가공특성이 향상되어야 하는데, 이를 해결하기 위한 방법은 기존의 합금이 아닌 새로운 경량 방열 합금설계가 요구되고 프레임 제조 공정이 필수적으로 수행되어야 한다.
한편, 마그네슘은 실용금속 중 초경량소재(알루미늄 대비 65% 수준)로 절삭 저항이 작아 고속기계가공시 필요 동력을 크게 줄여 가공에너지 절감효과가 뛰어난 소재(철강의 10%, 알루미늄의 35% 수준)며, 무엇보다도 단위 체적당 비열이 작아 마그네슘에 비해 열전도율이 높은 알루미늄 합금에 비해 방열이 더욱 유리한 장점이 있다.
현재 LED 조명용으로 적용되고 있는 AZ91 및 AZ31 마그네슘 합금은 주조 및 압출공정으로 방열부품에 적용되고 있으나, AZ31 합금의 경우 실용 마그네슘 합금 중 성형성은 우수하나 방열성이 낮은 단점이 있어 높은 열전도도를 갖는 새로운 마그네슘 합금 개발이 필요하며, 또한 마그네슘 합금의 경우 조밀육방구조(HCP)를 갖고 있어 소성변형이 용이한 슬립계가 상대적으로 적기 때문에(기저면 슬립의 경우 3개), 상온에서의 소성가공이 철강소재(BCC)나 알루미늄 합금(FCC)에 비하여 어려운 단점이 있다.
경량 마그네슘 합금을 LED 조명에 적용하기 위해서는 열전도도 및 성형성이 우수한 합금 개발이 시급한 상황이며, 마그네슘 합금은 알루미늄 합금에 비하여 압출속도가 현저히 느려 생산성이 낮은 관계로 원가상승의 큰 요인으로 작용하고 있으며, 이에 대한 돌파구로써 성형성이 우수한 마그네슘 합금의 개발뿐만 아니라 열간 압출 공정에서의 최적 공정조건 도출 등의 방법들을 모색하여 압출 속도를 증가시킬 수 있는 고생산성 LED 조명용 압출 생산기반기술의 확보가 필요하다.
또한, LED 조명용 이외에도 경량 및 방열 특성이 요구되는 휴대용 전자기기, 자동차 등에 활용이 가능한 열전도도 및 성형성이 우수한 마그네슘 합금 개발이 요구되고 있다.
한국 특허등록공보 제10-0509648호(등록일 : 2005. 08. 13) 한국 특허공개공보 제10-2012-0074037호(공개일 : 2012. 07. 05)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 주석(Sn), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하여 이루어지며 낮은 밀도를 가져 경량인 동시에 우수한 열전도도를 가지는 고열전도도 마그네슘 합금을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 특히 LED 조명용 히트싱크의 경량 및 고방열 소재로 적합한 고열전도도 마그네슘 합금을 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고온 압출 공정에서 안정한 특성을 가지는 고열전도도 마그네슘 합금을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열전도도가 우수한 마그네슘 합금 주조재를 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열전도도가 우수하고 인장강도 및 연실율이 우수한 마그네슘 합금 압출재를 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 LED 조명용 히트싱크 외에도 경량 및 방열 특성이 요구되는 휴대용 전자기기, 자동차 등에 활용이 가능한 고열전도도 마그네슘 합금을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 주석(Sn) 0.5 ~ 8.0wt%, 칼슘(Ca) 0.2 ~ 4.0wt%를 포함하며 잔부는 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 더욱 바람직하게는 Mg-5Sn-2Ca 또는 Mg-3Sn-2Ca의 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 1.5wt% 이하의 망간(Mn)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 고온안정상 Mg2Ca 및 MgSnCa 상을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 Mg2Ca 및 MgSnCa 상을 포함하도록 Sn/Ca 중량비가 0.5 ~ 4.0인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금 주조재는 상기 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 주조하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금 압출재는 상기 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 압출하여 주조하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금 압출재는 압출속도 1 ~ 20mm/sec 및 압출온도 200 ~ 450℃의 고속 및 고압 압출하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 주석(Sn), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하여 이루어지며 낮은 밀도를 가져 경량인 동시에 우수한 열전도도를 가지는 고열전도도 마그네슘 합금을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금에 의하면, 특히 LED 조명용 히트싱크의 경량 및 고방열 소재로 적합한 고열전도도 마그네슘 합금을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금에 의하면, 고온 압출 공정에서 안정한 특성을 가지는 고열전도도 마그네슘 합금을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금에 의하면, 열전도도가 우수한 마그네슘 합금 주조재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금에 의하면, 열전도도가 우수하고 인장강도 및 연실율이 우수한 마그네슘 합금 압출재를 제공할 수 있다.
나아가, 이와 같은 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금에 의하면, 종래에 사용되고 있는 압출용 마그네슘 합금인 AZ31 합금에 비해 열전도도가 약 2배 향상된 고열전도도 마그네슘 합금과 동시에 압출 성형성이 우수한 합금의 개발로 제품의 방열특성 및 압출 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하며, 고열전도도 마그네슘 합금을 이용하여 LED 조명용 히트싱크 외에도 경량 및 방열 특성이 요구되는 휴대용 전자기기, 자동차 등에 활용이 가능할 것으로 기대된다.
본 발명에 의하여 달성되는 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 Mg-Sn-Ca 합금의 상태도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 열전도도 및 열확산도 결과.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 압출 온도 변화에 따른 압출 성형성 평가 결과.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 XRD 분석결과 및 SEM 사진.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 망간(Mn) 첨가의 영향을 보여주는 열전도도 및 열확산도 결과.
이하, 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 Mg-Sn-Ca 합금의 상태도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 열전도도 및 열확산도 결과이며, 도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 압출 온도 변화에 따른 압출 성형성 평가 결과이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 XRD 분석결과 및 SEM 사진이고, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 망간(Mn) 첨가의 영향을 보여주는 열전도도 및 열확산도 결과이다.
본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 마그네슘 합금으로서 주석(Sn) 및 칼슘(Ca)을 포함하며 잔부는 마그네슘(Mg)으로 이루어지며, 보다 구체적인 조성비로서 상기 주석(Sn) 0.5 ~ 8.0wt%, 상기 칼슘(Ca) 0.2 ~ 4.0wt%를 포함하며 잔부는 마그네슘(Mg)으로 이루어지며, 특히 더욱 바람직하게는 Mg-5Sn-2Ca 또는 Mg-3Sn-2Ca의 조성비로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 1.5wt% 이하의 망간(Mn)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 고온안정상 Mg2Ca 및 MgSnCa 상을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 Mg2Ca 및 MgSnCa 상을 포함하도록 Sn/Ca 중량비가 0.5 ~ 4.0인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 열전도도에 영향을 미치는 주요 합금원소로 주석(Sn) 및 칼슘(Ca) 원소가 있는데, 열전도도 향상을 위해서는 MgSnCa 및 Mg2Ca 상이 필요하지만 도 1 내지 도 3의 상태도에서 도시한 바와 같이 각각의 (a) 구간에서는 Mg2Sn 상이 형성되므로 열전도도의 향상을 위해서는 Mg-2Ca 합금에 주석(Sn)을 첨가할 때, Mg-3Sn 합금에 칼슘(Ca)을 첨가할 때, 그리고 Mg-5Sn 합금에 칼슘(Ca)을 첨가할 때 각각의 첨가량을 조절하여야 하므로 각 조성별 주석(Sn) 및 칼슘(Ca) 첨가량의 조절이 필요하다.
또한, 본 발명에 따른 Mg-Sn-Ca 합금에 상기 망간(Mn)이 소량 첨가되게 되면, 망간(Mn)이 주석(Sn) 원소와 반응하여 Mg2Sn 상의 생성을 억제하여 열전도도 상승의 효과를 가져올 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 조성함에 있어서, 주석(Sn)을 0.5wt% 미만으로 첨가할 경우에는 열전도도를 증가시키는 MgSnCa 상의 분율을 감소시키는 단점이 있고, 주석(Sn)을 8.0wt%를 초과하여 첨가할 경우에는 연성을 감소시키는 단점이 있어서, 주석(Sn)은 0.5 ~ 8.0wt% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 칼슘(Ca)의 경우에는 0.2wt% 미만으로 첨가할 경우에는 열전도도를 증가시키는 Mg2Ca 상의 분율을 감소시키는 단점이 있고, 4.0wt%를 초과하여 첨가할 경우에는 연성을 감소시키는 단점이 있어서, 칼슘(Ca)은 0.2 ~ 4.0wt% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다. 그리고, Sn/Ca 중량비로 첨가함에 있어서, 0.5 미만일 경우에는 열전도도를 증가시키는 MgSnCa 및 Mg2Ca 상의 분율이 감소하는 단점이 있고, 4.0 초과일 첨가할 경우에는 열전도도를 감소시키는 Mg2Sn 상의 분율이 증가하는 단점이 있어서, Sn/Ca 중량비는 0.5 ~ 4.0 인 것이 바람직하다. 또한, 망간(Mn)을 첨가함에 있어서, 1.5wt% 초과하여 첨가할 경우에는 연성을 감소시키는 단점이 있어서, 1.5wt% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에서 주석(Sn) 및 칼슘(Ca), 그리고 망간(Mn)의 첨가량은 서로 유기적 그리고 복합적으로 작용하여 열전도도에 영향을 미치는 것으로서 상기와 같은 수치한정은 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 구성하기 위하여 그 의미가 있으며, 그 상한치 및 하한치에 임계적 의의(臨界的 意義)가 존재하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금 주조재는 상기 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 주조하여 제조된다.
한편, 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금 압출재는 상기 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 압출하여 주조하여 제조되며, 보다 구체적으로 압출속도 1 ~ 20mm/sec 및 압출온도 200 ~ 450℃의 고속 및 고압 압출하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금을 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 마그네슘 합금 주조재 및 압출재의 제조
아래 [표 1]에 나타낸 바와 같은 조성비로 하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3의 마그네슘 합금을 주조 및 압출하여 [표 2]에 나타낸 바와 같은 주조 조건 및 압출 조건으로 마그네슘 합금 주조재 및 압출재를 제조하였다.
Figure 112013110968441-pat00001
Figure 112013110968441-pat00002
2. 열전도도 및 열확산도의 측정
상기와 같이 제조한 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3의 마그네슘 합금 주조재 및 순수 마그네슘 주조재에 대하여 열전도도 및 열확산도를 측정하여 대비한 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 및 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 마그네슘 합금 주조재의 경우, 순수 마그네슘(Pure Mg)과 비교할 때 거의 유사한 열전도도 및 열확산도를 나타냈으며, 비교예 1 내지 3 특히, 비교예 2의 상용 마그네슘 합금(AZ31, Mg-3Al-1Zn-0.2Mn)과 비교할 때 열전도도 및 열확산도가 더욱 우수함을 확인하였다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 및 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 마그네슘 합금 압출재의 경우에도, 순수 마그네슘(Pure Mg)과 비교할 때 거의 유사한 열전도도 및 열확산도를 나타냈으며, 비교예 1 내지 3 특히, 비교예 2의 상용 마그네슘 합금(AZ31, Mg-3Al-1Zn-0.2Mn)과 비교할 때 열전도도 및 열확산도가 더욱 우수함을 확인하였다.
3. 압출 온도 변화에 따른 압출 성형성 평가
상기 본 발명에 따른 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 내지 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca) 및 상용 마그네슘 합금인 AZ31의 비교예 2(Mg-3Al-1Zn-0.2Mn)에 대하여 압출 온도 변화에 따른 압출 시험을 실시하여 압출 형상을 확인하였다.
도 6에 도시한 바와 같이, 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca)의 경우 고속 압출 조건인 ram speed 14mm/s, 350℃ 및 400℃ 압출에서 표면 산화 및 크랙의 발생 없이 압출이 양호하였으며, 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 경우 350℃ 압출에서 표면 산화 및 크랙의 발생 없이 압출이 양호하였으며, 400℃ 압출에서 표면 크랙이 발생한 반면에, 비교예 2의 상용 마그네슘 합금(AZ31, Mg-3Al-1Zn-0.2Mn)의 경우 350℃ 및 400℃ 압출에서 크랙의 발생은 없지만 표면이 검게 산화되는 문제가 발생하였으며, 350℃ 보다 400℃에서 심하게 표면 산화가 발생하였음을 확인하였다.
4. 미세 조직 및 상의 분포
본 발명에 따른 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca), 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca) 및 비교예 1(Mg-5Sn)의 주조재, 그리고 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 및 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 압출재에 대하여 미세조직 및 상의 분포 특성을 확인하기 위하여 XRD, SEM 및 EDS 분석을 하였다. 도 7 내지 도 9는 각각 실시예 1의 주조재, 실시예 2의 주조재, 실시예 1의 압출재, 실시예 2의 압출재, 그리고 비교예 1의 주조재의 XRD 분석결과, 상분율 결과 및 미세조직을 보여주는 SEM 사진에 대한 것이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 및 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 XRD 분석결과 MgSnCa 및 Mg2Ca 상을 확인하였고, 압출 후 MgSnCa 상의 증가와 Mg2Ca 상이 감소하였고, 열전도도는 압출 후 증가하는 경향을 확인할 수 있었다.
그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 및 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 경우 Mg2Ca 및 MgSnCa 상만이 나오는 것을 확인할 수 있으며, 비교예 1의 경우 열전도도에 좋지 않은 영향을 미치는 Mg2Sn 상이 존재함을 확인할 수 있었다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 1(Mg-5Sn-2Ca) 및 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)의 마그네슘 합금에서의 MgSnCa 및 Mg2Ca 상의 형태, 상 분율을 확인할 수 있었다.
5. 망간(Mn) 첨가의 영향
본 발명에 따른 실시예 2(Mg-3Sn-2Ca)에서 칼슘의 비를 0.4로 한 Mg-3Sn-0.4Ca의 주조재 및 압출재와 여기에 망간(Mn)을 0.4wt% 더 첨가한 경우의 열전도도 및 열확산도를 측정하여 망간(Mn) 첨가의 영향을 확인하였다.
도 10에 도시한 바와 같이, Mg-3Sn-0.4Ca 합금에서는 Mg2Sn이 주로 생성되고 MgSnCa 상이 일부 생성되며, Mg-3Sn-0.4Ca 합금에 0.4Mn이 첨가되면 SnMn 상이 우선 만나게 되어 Mg2Sn 상의 분율을 줄여 열전도도 및 확산도가 증가하게 되고, Mg-3Sn-2Ca 합금에서는 MgSnCa 및 Mg2Ca 상만이 생성되기 때문에 열전도도가 우수함을 확인할 수 있으며, 또한 도 11에 도시한 바와 같이 주조재에 비해 압출재의 경우가 망간(Mn)의 첨가에 따른 열전도도 및 열확산도 수치가 상승하는 경향을 보임을 확인할 수 있었다.
6. 본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금의 종합 평가
본 발명에 따른 고열전도도 마그네슘 합금은 [표 3]에서 요약한 바와 같이 약 140W/mK 이상의 고열전도도를 나타내며, 14mm/sec 이상의 고속압출 공정 및 400℃ 이상의 고온 압출 공정에서도 건전한 압출재 제조가 가능하다.
Figure 112013110968441-pat00003
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.

Claims (8)

  1. 주석(Sn) 0.5 ~ 8.0wt%, 칼슘(Ca) 0.2 ~ 4.0wt%, 및 망간(Mn) 1.5wt% 이하를 포함하며 잔부는 마그네슘(Mg)으로 이루어지며,
    Mg2Ca 및 MgSnCa 상을 포함하도록 Sn/Ca 중량비가 0.5 ~ 4.0인 것을 특징으로 하는 고열전도도 마그네슘 합금.
  2. 청구항 1에 있어서,
    Mg-5Sn-2Ca 또는 Mg-3Sn-2Ca의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 고열전도도 마그네슘 합금.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 2의 고열전도도 마그네슘 합금을 주조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고열전도도 마그네슘 합금 주조재.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2의 고열전도도 마그네슘 합금을 압출하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고열전도도 마그네슘 합금 압출재.
  8. 청구항 7에 있어서,
    압출속도 1 ~ 20mm/sec 및 압출온도 200 ~ 450℃의 고속 및 고압 압출하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고열전도도 마그네슘 합금 압출재.
KR1020130149771A 2013-12-04 2013-12-04 고열전도도 마그네슘 합금 KR101573713B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130149771A KR101573713B1 (ko) 2013-12-04 2013-12-04 고열전도도 마그네슘 합금

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130149771A KR101573713B1 (ko) 2013-12-04 2013-12-04 고열전도도 마그네슘 합금

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150065203A KR20150065203A (ko) 2015-06-15
KR101573713B1 true KR101573713B1 (ko) 2015-12-03

Family

ID=53504167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130149771A KR101573713B1 (ko) 2013-12-04 2013-12-04 고열전도도 마그네슘 합금

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101573713B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108486445B (zh) * 2018-04-13 2020-08-14 上海海洋大学 一种可快速挤压成形的镁合金及其制备方法
KR102284492B1 (ko) * 2018-10-25 2021-08-02 한국재료연구원 고강도 난연성 마그네슘 합금 압출재 및 그 제조방법
KR102622846B1 (ko) 2018-12-07 2024-01-10 현대자동차주식회사 마그네슘 다이캐스팅 합금

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008266733A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Toyota Industries Corp 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物
JP4189687B2 (ja) * 2005-11-16 2008-12-03 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金材
CN102560210A (zh) * 2012-03-28 2012-07-11 四川大学 一种Mg-Sn-Ca导热铸造镁合金

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4189687B2 (ja) * 2005-11-16 2008-12-03 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金材
JP2008266733A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Toyota Industries Corp 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物
CN102560210A (zh) * 2012-03-28 2012-07-11 四川大学 一种Mg-Sn-Ca导热铸造镁合金

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150065203A (ko) 2015-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016372755B2 (en) Low-cost high-heat-conduction die-casting magnesium alloy and manufacturing method therefor
CN101509648B (zh) 用于制作led路灯散热片的型材加工工艺
EP2476773A1 (en) Aluminium alloy material and method for preparing aluminium alloy back board
KR101573713B1 (ko) 고열전도도 마그네슘 합금
CN104726069B (zh) 一种新型相变材料组合物
CN103526082A (zh) 高导热率铸造铝合金及其制备方法
JP2013089718A (ja) 高熱伝導性樹脂を用いたヒートシンク及びｌｅｄ光源
CN104089262B (zh) 散热器
JP2010201497A (ja) 自動車強電部品用ヒートシンク、それを用いたヒートシンクユニット及び自動車強電部品用ヒートシンクの製造方法
CN104697383B (zh) 散热板
CN104696832A (zh) Led路灯
CN104099495A (zh) 一种压铸铝铁合金
CN104723621B (zh) 复合材料
CN104696759A (zh) 新型led灯具
KR101468957B1 (ko) 주조용 알루미늄 합금
CN102703783A (zh) 铸造用高热传导铝合金
KR20140063025A (ko) 고열전도 마그네슘 합금 및 이를 이용하여 제조된 마그네슘 합금 주조물
CA2812838C (en) Heat-conducting and heat-dissipating nano-material, method for preparation thereof and heat-dissipating system
CN104713054B (zh) 复合散热结构
CN103352143B (zh) 塑性高的空调散热器铝合金及其制造方法
CN104141069A (zh) 一种led用低热阻铝基复合散热材料
CN103352158B (zh) 一种镁合金散热器型材及其制造方法
CN201437966U (zh) 一种led灯基座
CN104726751B (zh) 铝合金及使用其的车辆部件
CN104404311A (zh) 一种铝合金

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 4