KR101591645B1 - Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면은, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 잉곳으로서, 잉곳의 높이 방향으로 상기 Si, Ti 및 Mg의 농도 편차가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 제공한다.

Description

Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 그 제조방법{Al-Si-Ti-Mg ALLOY INGOT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성이 우수한 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판의 제조에 이용될 수 있는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 그 제조방법에 관한 것이다.
알루미늄 도금강판은 소지강판의 표면에 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 도금한 강판으로서, 아름다운 외관과 고내식, 고내열 특성으로 인하여 자동차, 가전제품 및 지붕, 판낼재 등의 건축자재 등으로 널리 사용되고 있다.
최근에는 알루미늄 도금강판의 내식성 및 표면 품질을 보다 향상시키기 위하여, 도금층 내 각종 첨가 원소를 배합하는 도금기술이 제안되고 있으며, 대표적인 예로는 도금층 내 내식성 향상을 위해 실리콘(Si) 및 마그네슘(Mg) 등의 원소를 첨가하고, 도금층 표면에 형성되는 스팽글(spangle)을 미세화 및 균질화하기 위해 티타늄(Ti) 등의 원소를 첨가한 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판을 들 수 있다.
그런데, 일반적으로 용융도금에 이용되는 잉곳은 순수 금속 또는 2종의 금속으로 제작되고 있어, 상기와 같이 3종 이상의 금속을 포함하는 도금층을 형성코자 할 경우에는 2종 이상의 서로 다른 조성을 가지는 잉곳을 혼합하여 사용하고 있는 실정이다. 예컨대, 일반적으로 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에는 Al-Si계 잉곳, Al-Ti계 잉곳 및 Al-Mg계 잉곳을 혼합하여 사용하고 있다.
그런데, 이 경우, 조성의 불균일 및 잉곳 간 융점 차이에 의한 드로스 발생량 증가 등 여러 가지 문제점이 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1 및 2에는 3종의 금속을 혼합하여 잉곳을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 잉곳의 주성분이 Al, Si 및 Zn으로, Mg와 같이 산화력이 강하여 주조가 용이하지 않은 금속을 사용하는 경우에는 적용이 곤란한 문제가 있다.
또한, 특허문헌 3에는 Mg 스크랩 등을 이용하여 Zn-Al-Mg 합금 잉곳을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 저품질의 스크랩을 원료로 사용함에 따라 조성을 정밀 관리해야 하는 용도로는 적용이 어려우며, 스크랩에 Zn이 불가피하게 포함되어 Zn 성분이 필요치 않은 경우 제거가 곤란하다는 문제가 있다.
따라서, Al, Si, Ti 및 Mg을 주성분으로 하면서도 균일한 품질을 가지는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 경제적이며 친환경적으로 제조할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
한국 등록특허공보 제10-0683194호 한국 등록특허공보 제10-0951182호 한국 등록특허공보 제10-1281550호
본 발명의 일 측면은 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기재되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 잉곳으로서, 잉곳의 높이 방향으로 상기 Si, Ti 및 Mg의 농도 편차가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은, 중량%로, Si: 3~20%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si 합금 용탕을 준비하는 단계; 상기 Al-Si 합금 용탕에 Ti 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si-Ti 합금 용탕을 얻는 단계; 상기 Al-Si-Ti 합금 용탕에 Mg 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는 단계; 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕의 불순물을 제거하는 단계; 및 상기 불순물이 제거된 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 주형에 주입하고, 주조하는 단계를 포함하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳은, 잉곳의 높이 방향으로 합금 조성이 균일한 장점이 있다.
본 발명에 의한 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법은 공정이 간소하여 경제적일 뿐만 아니라, 각종 중금속을 포함하는 환경 유해물질인 드로스의 발생얼 감소시켜 친환경적인 장점이 있다.
본 발명에 의한 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에 사용할 경우, 기존의 2종 이상의 잉곳을 혼합하여 사용하는 경우에 발생하는 도금층 조성의 불균일 및 잉곳 간 융점 차이에 의한 드로스 발생량 증가 등의 문제를 해결할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 측면인 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면인 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳은 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함한다.
만약, Si 함량이 5중량% 미만인 경우, 용탕의 유동성이 저하되어 주조가 곤란하고, 제조된 합금 잉곳을 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에 사용할 경우 합금층의 성장을 촉진하여 도금강판의 가공성이 저하되는 문제가 있다. 반면, Si 함량이 15중량%를 초과하는 경우 용탕의 유동성이 급격히 증가하며, 이로 인해 제조된 합금 잉곳을 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에 사용할 경우 도금량 제어가 곤란한 문제가 있다.
또한, Ti 함량이 0.1중량% 미만인 경우, 제조된 합금 잉곳을 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에 사용할 경우 도금강판의 표면 품질 향상 효과가 미약하고, 1.0중량%를 초과할 경우, 표면 외관 및 내열성 향상 효과가 포화되고, 원가 상승으로 인해 경제성이 저하되는 문제가 있다.
또한, Mg 함량이 0.1중량% 미만인 경우, 제조된 합금 잉곳을 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에 사용할 경우 도금강판의 내식성 향상 효과가 미약하고, 2중량%를 초과할 경우, 제조된 합금 잉곳을 용융 Al-Si-Ti-Mg계 도금강판 제조에 사용할 경우 도금강판 표면의 결함 발생이 급증하는 문제가 있다.
상기 조성 이외에 나머지는 Al이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 한편, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니며, 특히 합금 잉곳 제조의 용이성 측면에서 하기와 같은 성분을 추가로 포함할 수 있다.
통상의 합금 잉곳은, 주요 합금 원소들의 융점 차이로 인해, 제조과정에서 응고가 먼저 일어나는 영역과 응고가 늦게 일어나는 영역 간 농도 구배가 발생하며, 이로 인해 잉곳의 높이 방향으로 농도 편차가 발생한다. 이와 달리, 본 발명의 합금 잉곳은, 통상의 합금 잉곳과 달리 잉곳의 높이 방향으로 농도 편차 없이, 합금 조성이 균일한 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳은, 잉곳의 높이 방향으로 Si, Ti 및 Mg의 농도 편차가 1% 이하인 것을 특징으로 한다. 여기서, 농도 편차란 Si, Ti 및 Mg 각각의 평균 농도(중량%)와 잉곳의 특정 위치에서의 Si, Ti 및 Mg 각각의 농도(중량%)의 차(절대값)를 의미한다.
상기 Si, Ti 및 Mg의 농도 편차는 다음과 같은 방법에 의해 정의할 수 있다. 즉, 상기 잉곳의 높이 방향으로의 1/4h, 1/2h 및 3/4h 위치(여기서, h는 잉곳의 높이를 의미함)에서 상기 잉곳의 높이 방향과 수직하게 절단한 단면에서 Si, Ti 및 Mg의 농도(중량%)를 측정하였을 때, Si, Ti 및 Mg 각각의 농도(중량%)와 Si, Ti 및 Mg 각각의 평균 농도(중량%)의 차(절대값)를 상기 Si, Ti 및 Mg의 농도 편차로 정의할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳은, 잉곳의 높이 방향으로 합금 조성이 균일할 뿐만 아니라, 금속 조직학적으로도 균일한 품질을 가질 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳은 그 조직으로 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상을 포함하는데, 이때, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 높이 방향으로 상기 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상의 면적분율(면적%)의 편차가 10% 이하일 수 있다. 여기서, 면적분율의 편차란 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상 각각의 평균 면적분율(면적%)과 잉곳의 특정 위치에서의 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상 각각의 면적분율(면적%)의 차(절대값)을 의미한다.
상기 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si합금상의 면적분율의 편차는 다음과 같은 방법에 의해 정의할 수 있다. 즉, 상기 잉곳의 높이 방향으로의 1/4h, 1/2h 및 3/4h 위치(여기서, h는 잉곳의 높이를 의미함)에서 상기 잉곳의 높이 방향과 수직하게 절단한 단면에서 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상의 면적분율(면적%)을 측정하였을 때, Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상 각각의 면적분율(면적%)과 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상 각각의 평균 면적분율(면적%)의 차(절대값)를 상기 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상의 면적분율(면적%)의 편차로 정의할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 중량%로, Si: 3~20%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si 합금 용탕을 준비한다. 본 발명에서는 Al-Si 합금 용탕을 준비하는 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 시판 중인 Al-Si계 합금 잉곳을 가열에 의해 용융시킴으로써 Al-Si 합금 용탕을 준비할 수 있다. 다만, 경제성을 고려할 때, Al 원료 및 Si 원료로부터 직접 Al-Si 합금 용탕을 준비하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al-Si 합금 용탕을 준비하는 단계는, Al 용탕을 형성하는 단계; 및 상기 Al 용탕에 Si 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 3~20%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si 합금 용탕을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al 용탕은 Al 원료를 660~700℃로 가열하여 용해함으로써 형성할 수 있으며, 상기 Al 용탕 형성을 위해 필요한 Al 원료로는 Al 지금이나 Al 스크랩(scrap) 등을 이용할 수 있으나, 고품질의 잉곳을 확보하기 위해서는 Al 지금을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al-Si 합금 용탕은 용탕의 온도를 720~760℃로 유지한 채 상기 Al 용탕에 Si 원료를 투입함으로써 얻을 수 있다. 만약, 용탕의 온도가 720℃ 미만일 경우, Si의 확산 속도 저하로 인하여 용탕 내 Si의 용해가 어렵고, 반면, 760℃를 초과할 경우, Al 산화가 급격히 발생하여 드로스 등 불순물 생성이 급격히 증가하는 문제가 있다.
이때, 목표 조성을 확보할 수만 있다면, Al-Si 합금 용탕을 얻기 위해 투입하는 Si 원료의 종류 및 형태에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al-Si 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕 표면에 부유한 Si를 국부 가열하여 용탕 내 융해를 유도하고, 용탕을 교반하여 융해된 Si의 용탕 내 확산을 유도하는 것이 보다 바람직하다.
이때, 상기 용탕 표면에 부유한 Si를 국부 가열하기 위한 장치에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, Si의 융점까지 급속가열이 가능한 가열 버너를 이용할 수 있으며, 상기 용탕을 교반하기 위한 장치에 대해서도 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 교반전용 치구 또는 전자교반기를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al 용탕 형성 후, Al-Si 합금 용탕을 얻기 전, 상기 용탕에 Al-Si-Mg 합금 용탕 100중량부 대비 0.1 내지 2.0중량부의 Fe를 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 용융 상태의 알루미늄은 철을 약 2중량% 가량 용해할 수 있으며, 이는 금형의 재료인 강재를 용식시키는 결과를 초래하므로, 이를 방지하기 위해서는 상기와 같은 범위의 Fe를 미리 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
이후, 상기 Al-Si 합금 용탕에 Ti 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si-Ti 합금 용탕을 얻는다. 이때, 목표 조성을 확보할 수만 있다면, Al-Si-Ti 합금 용탕을 얻기 위해 투입하는 Ti 원료의 종류 및 형태에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al-Si-Ti 합금 용탕은, Al-Si 합금 용탕의 온도를 720~760℃로 유지한 채, 상기 Al-Si 합금 용탕에 Ti 원료를 투입함으로써 얻을 수 있다. 만약, 용탕의 온도가 720℃ 미만일 경우, Ti 확산 속도의 저하로 인하여 용탕 내 Ti 원료의 용해가 어려울 수 있으며, 반면, 760℃를 초과할 경우, Al 산화가 급격히 발생하여 드로스 등 불순물의 형성이 급격히 증가할 우려가 있다.
이후, 상기 Al-Si-Ti 합금 용탕에 Mg 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는다. 이때, Mg 원료는 Mg를 주성분(예를 들면, Mg≥50중량%)으로 하는 원료로써, 순수 Mg 원료 및 Mg 합금 원료를 포함하는 개념이며, 본 발명에서 사용 가능한 Mg 합금 원료로는 AZ63계, AZ81계, AZ91계, AZ92계, AZ93계, ZK51계, ZK61계, EZ33계, ZE4계, QE22A계, QH21계, HK31계, ZH62계 및 HZ32계 등이 있으며, 각 합금을 단독으로 사용하거나 혹은 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 본 발명에서 제안한 범위의 잉곳을 제조할 수 있는 것이라면 상기 언급된 규격의 합금 외의 것을 마그네슘 합금에 추가로 혼합하여 사용하는 것을 배제하지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕은 용탕의 온도를 650~690℃로 유지한 채 상기 Al-Si 합금 용탕에 Mg를 투입함으로써 얻을 수 있다. 만약, 용탕의 온도가 지나치게 낮을 경우, 용탕의 유동성이 감소하고, 융해시간이 증가하여, Mg의 편석 발생이 급증하며, 이로 인해 균일한 조성의 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 제조하기 곤란한 문제가 있다. 따라서, 상기 용탕의 온도는 650℃ 이상인 것이 바람직하고, 660℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, Mg는 산화성이 매우 높은 원소로써, 용탕의 온도가 지나치게 높을 경우, Mg 산화로 인한 드로스 발생량 증가로 회수율이 감소하여 제조비용이 상승하는 문제가 있다. 따라서, 상기 용탕의 온도는 690℃ 이하인 것이 바람직하고, 670℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
한편, 고체 Mg의 비중은 약 1.738g/cm3으로 Al-Si 합금 용탕보다 비중이 낮기 때문에, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는 단계에서 아직 융해되지 않은 고체 상태의 Mg 원료는 용탕 표면에 부상하게 되는데, 상기와 같이 용탕 표면에 부상한 고체 상태의 Mg 원료는 쉽게 산화되어 드로스 발생량을 증가시키는 문제가 있다. 따라서, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕 표면에 부유한 고체 상태의 Mg 원료를 용탕 내부로 침적시키는 것이 바람직하다. 이때, 용탕 표면에 부유한 고체 상태의 Mg 원료를 용탕 내부로 침적시키는 방법에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 치구를 사용하여 용탕 내부로 침적시킬 수 있다.
이후, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕의 불순물을 제거한다. 여기서, 불순물이란 드로스 및 기포를 포함하는 개념이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕의 불순물을 제거하는 단계는, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕 내 용제(flux)를 투입하고, 용탕 내 불활성기체를 공급하여 버블링(bubbling)하는 것일 수 있다.
상기 용제(flux)는 용탕 내부에 존재하는 드로스와 반응하여 밀도가 낮은 화합물을 형성시켜 이를 용탕 표면으로 부상시키고, 용탕 표면에 피막을 형성하여 산화를 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서는 상기 용제의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 염화물계 용제, 플루오린화물계 용제, 실리카계 용제 및 칼시아계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 불활성기체는 상기 용제와 드로스와의 반응을 촉진하여 용탕 내부에 존재하는 드로스 제거를 용이하게 하며, 용탕 표면의 추가적인 산화를 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서는 상기 불활성기체의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 질소(N2) 및 아르곤(Ar)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
이후, 상기 불순물이 제거된 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 주형에 주입 및 주조하여 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 얻는다. 이때, 상기 주형은 반복 사용이 가능한 것이라면, 그 종류 및 사양 등을 특별히 한정하지 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
( 실시예 )
용해로(10ton)에 순도 96%의 Al 지금을 투입하고, 상기 용해로에 투입된 Al 지금을 685℃로 가열하여 Al 용탕을 형성하였다. 이후, 상기 Al 용탕의 온도를 750℃로 가열하고, 그 온도를 유지한 채 Si를 첨가하여 Al-Si 합금 용탕을 얻었다. 이후, 상기 Al-Si 합금 용탕의 온도를 750℃로 유지한 채 Ti를 첨가하여 Al-Si-Ti 합금 용탕을 얻었다. 이후, 상기 Al-Si-Ti 합금 용탕을 660℃로 냉각하고, 그 온도를 유지한 채 순도 82%의 Mg 합금을 투입하여 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻었다. 이때, 용탕 표면에 부유한 Mg 원료를 치구를 사용하여 용탕 내부로 침적시켰다. 이후, 상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕 내 불순물을 제거하기 위해, 염화물계 용제를 투입하고 아르곤 가스를 공급하였으며, 용탕 상부에 부유한 드로스를 치구를 이용하여 걷어내었다. 이후, 불순물이 제거된 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 주형(폭 800mm, 길이 1000mm, 높이 640mm)에 교반하면서 주입하고, 냉각시켜 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳을 얻었다.
이후, 제조된 잉곳의 평균 합금 조성 및 조직을 분석하고, 잉곳의 높이 방향으로 위치별(1/4h, 1/2h. 3/4h, 여기서 h는 잉곳의 높이를 의미함) 농도 및 금속 조직을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비고 잉곳의 조성(중량%) 잉곳의 조직(면적%)
Al Mg Si Ti Al상 Si상 Ti상 Mg-Si 합금상
평균 88.73 0.5 9.3 0.24 89.86 9.6 0.29 0.18
1/4h 89.13 0.4 9.1 0.24 90.13 9.4 0.29 0.18
1/2h 88.42 0.5 9.5 0.25 89.75 9.8 0.28 0.17
3/4h 88.64 0.5 9.4 0.23 89.81 9.7 0.31 0.18
상기 표 1을 참조할 때, 본 발명에 따른 합금 잉곳은, 잉곳의 높이 방향으로 합금 조성이 균일하게 나타나며, 금속 조직학적으로도 균일한 품질을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (13)

  1. 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 잉곳으로서,
    상기 잉곳의 높이 방향으로 상기 Si, Ti 및 Mg의 농도 편차가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 잉곳은, 그 조직으로 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상을 포함하고,
    상기 잉곳의 높이 방향으로 상기 Al상, Si상, Ti상 및 Mg-Si 합금상의 면적분율의 편차가 10% 이하인 것을 특징으로 하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳.
  3. 중량%로, Si: 3~20%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si 합금 용탕을 준비하는 단계;
    상기 Al-Si 합금 용탕에 Ti 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si-Ti 합금 용탕을 얻는 단계;
    상기 Al-Si-Ti 합금 용탕에 Mg 원료를 투입하여, 중량%로, Si: 5~15%, Ti: 0.1~1.0%, Mg: 0.1~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는 단계;
    상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕의 불순물을 제거하는 단계; 및
    상기 불순물이 제거된 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 주형에 주입하고, 주조하는 단계를 포함하고,
    상기 Al-Si 합금 용탕을 준비하는 단계는,
    Al 용탕을 형성하는 단계; 및
    상기 Al 용탕에 Si 원료를 투입하여 중량%로, Si: 3~20%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 Al-Si 합금 용탕을 얻는 단계를 포함하며,
    상기 Al 용탕을 형성하는 단계는,
    Al 원료를 660~700℃로 가열하여 용해하는 것이며,
    상기 Al-Si 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕의 온도는 720~760℃로 유지하고,
    상기 Al-Si-Ti 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕의 온도는 720~760℃로 유지하며,
    상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕의 온도는 650~690℃로 유지하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 Al 용탕 형성 후, Al-Si 합금 용탕을 얻기 전, 상기 용탕에 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕 100중량부 대비 0.1 내지 3.0중량부의 Fe를 투입하는 단계를 더 포함하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 Al-Si 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕 표면에 부유한 Si 원료를 국부 가열하여 용탕 내 융해를 유도하고, 용탕을 교반하여 융해된 Si의 용탕 내 확산을 유도하는 것을 특징으로 하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕을 얻는 단계에서, 용탕 표면에 부유한 Mg 원료를 치구를 사용하여 용탕 내부로 침적시키는 것을 특징으로 하는 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법.
  12. 제 3항에 있어서,
    상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕의 불순물을 제거하는 단계는,
    상기 Al-Si-Ti-Mg 합금 용탕 내 용제(flux)를 투입하고, 용탕 내 불활성기체를 공급하여 버블링(bubbling)하는 것인 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 용제는 염화물계 용제, 플루오린화물계 용제, 실리카계 용제 및 칼시아계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳의 제조방법.
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