KR101656419B1 - 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금, 알루미늄 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립 제조 방법, 알루미늄 합금 스트립 및 그 용도 - Google Patents

차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금, 알루미늄 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립 제조 방법, 알루미늄 합금 스트립 및 그 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금에 관한 것으로, 알루미늄 합금의 합금 성분들은 중량%로, Fe ≤ 0.80%, Si ≤ 0.50%, 0.90% ≤ Mn ≤ 1.50%, Mg ≤ 0.25%, Cu ≤ 0.125%, Cr ≤ 0.05%, Ti ≤ 0.05%, V ≤ 0.05%, Zr ≤ 0.05%, 잔부는 알루미늄이고, 불가피한 불순물 원소들은 개별적으로 0.05% 미만이고 총량으로 0.15% 미만이며, Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.25%의 관계를 만족하고, 알루미늄 합금의 Mg 함량은 알루미늄 합금의 Cu 함량보다 크다. 또한 본 발명은 이러한 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하는 단계, 압연 잉곳을 480℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계, 알루미늄 합금 스트립을 형성하기 위해 압연 잉곳을 280℃ 내지 500℃에서 열연하는 단계, 알루미늄 합금 스트립을 최종 두께로 냉연하는 단계, 및 알루미늄 합금 스트립을 재결정 최종 어닐링하는 단계를 포함한다. 또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 알루미늄 합금 스트립, 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 용도 및 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립을 제조된 금속 시트에 관한 것이다.

Description

차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금, 알루미늄 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립 제조 방법, 알루미늄 합금 스트립 및 그 용도{ALUMINIUM ALLOY FOR PRODUCING SEMI-FINISHED PRODUCTS OR COMPONENTS FOR MOTOR VEHICLES, METHOD FOR PRODUCING AN ALUMINIUM ALLOY STRIP CONSISTING OF THIS ALUMINIUM ALLOY, AND AN ALUMINIUM ALLOY STRIP AND USE FOR SAME}
본 발명은 차량용 부품 또는 반제품을 제조하기 위한 알루미늄 합금에 관한 것이다. 본 발명은 또한 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 방법, 상응하게 제조된 알루미늄 합금 스트립 및 그 용도에 관한 것이다.
차량용 부품 및 반제품은 차량에서의 이들의 위치 및 사용 목적에 따라, 특히 그 기계적 성질 및 부식 특성과 관련하여 여러 요건을 충족시켜야만 한다.
예컨대, 내부 도어 패널의 경우에 기계적 성질은 특히 상기 부품의 형상에 따른 강성에 의해 주로 결정된다. 그에 비해, 비록 사용된 재료가 지나치게 약한 것이 아니어야 하지만, 강도는 덜 영향을 준다. 동시에, 부품 및 반제품은 예컨대 내부 도어 패널을 제조하기 위해 일반적으로 복잡한 성형 공정을 거치기 때문에 양호한 성형성이 매우 중요하다. 특히 이것은, 예컨대 윈도우 프레임 구역과 통합되는 시트 금속 내부 도어와 같은, 한 부분의 시트 금속 쉘 구조로 준비되는 부품에 적용된다. 연결 작업을 생략함으로써, 이러한 부품은 윈도우 프레임을 위한 부착식 프로파일 해결책을 능가하는 비용 관련 장점을 제공한다.
상응하는 반제품 또는 부품이 강철 부품을 위한 성형 장치에서 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다면 특히 유리할 수 있는데, 그 이유는 알루미늄 또는 강철 부품이 그 다음에 동일한 성형 장치에서 필요할 때 제조될 수 있고 이에 의해 추가적인 성형 장치를 위한 투자 및 운영 비용이 감소하거나 생략되기 때문이다.
전술한 이유로 인해 자동차 산업에서 매우 양호한 성형성, 예컨대 표준 합금 AA(Aluminium Association) 5005 (AlMg1) 합금보다 우수한 성형성을 갖는 중간 수준 강도의 알루미늄 합금에 대한 커다란 관심이 상존한다.
기계적 성질 이외에, 내부 도어 패널과 같은 차량 부품은 튀기는 물, 응결수 또는 발수에 노출되므로 내식성이 또한 주요 고려 사항이다. 그러므로, 차량 부품은 여러 가지의 부식, 특히 입간 부식 및 사상 부식(filiform corrosion)에 대한 양호한 저항성을 갖는 것이 바람직하다.
사상 부식은 코팅된 부품에서 발생하는 부식 종류에 대해 사용되는 용어이며 실 모양의 패턴을 나타낸다. 사상 부식은 염소 이온이 존재하는 높은 습도에서 발생한다.
종래에 AA 8006 (AlFe1.5Mn0.5) 합금으로 차량용 반제품 및 부품을 제조하는 시도가 있었다. 비록 이러한 합금으로 충분한 강도 및 매우 양호한 성형성을 구비한 반제품이 제조될 수 있지만, 당해 부품은 도장 후에 사상 부식에 아주 민감했고 따라서 AA 8006 합금은 코팅된 부품, 특히 내부 도어 패널과 같은 도장 부품을 위해 적합하지 않다.
경화 가능한 AA 6xxx 합금은 매우 강하며 입간 부식 및 사상 부식에 대한 양호한 저항성을 갖지만 AA 8006 합금보다 성형하기 상당히 어렵고, 따라서 내부 도어 패널과 같은 복잡한 부품을 제조하는 데 적합하지 않다. 게다가, AA 6xxx 합금은 특별한 공정 단계로서 연속적인 어닐링을 거쳐야하기 때문에 이 합금으로 반제품 및 부품을 제조하는 것은 매우 복잡하며 고가이다.
고망간 함량을 함유하는 AA 5xxx 합금은 양호한 강도 특성과 더불어 매우 양호한 성형성을 조합한다. 그러나, 이 합금의 성형성은 강철의 성형성과 동등하지 않으며, 이것은 부품의 설계에 제약을 부과한다. 더욱이, 이 합금은 입간 부식을 일으키기 쉽다. 강철 재료는 높은 성형성을 나타내지만, 강철 재료는 무거워서 동일한 강성을 위해 선호되지 않으며 또한 부식에 민감하다.
이러한 종래 기술을 감안하여, 본 발명은 매우 양호한 성형성, 중간 수준의 강도 및 내식성을 구비한, 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금을 제공하는 목적에 근거한 것이다. 또한, 상기 알루미늄 합금으로 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 상응하는 방법이 제공되는데, 이 제조 방법은 비교적 저비용으로 실행될 수 있다. 마지막으로, 본 발명은 또한 상응하는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 것과 상기 스트립 및 합금의 유리한 용도를 제공하는 목적에 근거한 것이다.
알루미늄 합금에 대해, 전술한 목적은 알루미늄 합금의 성분들이 중량%로 아래와 같은 함량을 갖는 본 발명에 따라 달성된다.
Fe ≤ 0.80%,
Si ≤ 0.50%,
0.90% ≤ Mn ≤ 1.50%,
Mg ≤ 0.25%,
Cu ≤ 0.20%,
Cr ≤ 0.05%,
Ti ≤ 0.05%,
V ≤ 0.05%,
Zr ≤ 0.05%,
잔부는 알루미늄이고, 불가피한 불순물들은 개별적으로 0.05% 미만이며 총량으로 0.15% 미만이고,
Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.25%의 관계를 만족한다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금은 AA 3xxx 합금, 특히 AA 3103 (AlMn1)에 기초한 것이다. 비록 이 합금들은 매우 양호한 성형성을 구비하지만, 일반적으로 이 합금들은 차량 부품과 같은 적용을 위해서는 너무 연하다. 알루미늄 합금의 강도는 특정 합금 원소, 특히 Mg 및 Cu를 첨가함으로써 증가할 수 있지만, 이것은 연성의 현저한 감소와 더불어 열악한 성형성을 초래한다.
본 발명의 일부로서 이루어진 지견의 하나는 본 발명에 따른 알루미늄 합금에서 소망하는 기계적 성질 즉 적어도 45 MPa의 옵셋 항복 강도 Rp0 .2, 적어도 23%의 균일 연신율 Ag, 적어도 30%의 파단 연신율 A80mm 및 양호한 내식성을 얻기 위하여 구리와 마그네슘의 합계 함량은 정확하게 제어되어야만 한다는 것이었다. 실험에서, 전술한 적용을 위해 유리한 알루미늄 함금의 강도 및 성형성의 조합은 중량%로 0.15% 내지 0.25%의 Mg과 Cu의 합계 함량으로 성취된다는 것이 밝혀졌다.
특히, 충분한 강도, 특히 적어도 45 MPa의 옵셋 항복 강도 Rp0 .2를 나타내는 알루미늄 합금을 제공하기 위하여 Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 적어도 0.15%, 바람직하게 중량%로 적어도 0.16%, 특히 중량%로 적어도 0.17%가 되어야만 한다. 한편, 균일 연신율 Ag 및 파단 연신율 A80mm이 지나치게 많이 감소, 즉 구체적으로 균일 연신율 Ag이 23% 미만으로 파단 연신율 A80mm이 30% 미만으로 감소하기 때문에, Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 최대 0.25%, 바람직하게 중량%로 최대 0.3%, 특히 중량%로 최대 0.20%로 제한되어야만 한다. 일반적으로 Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 Mg 및 Cu의 개별적인 함량의 합으로 이해된다.
개별적인 함량과 관련하여, 알루미늄 합금은 중량%로 최대 0.20%, 바람직하게 중량%로 최대 0.125%, 더 바람직하게 중량%로 최대 0.10%, 특히 중량%로 최대 0.05%의 Cu 함량과, 중량%로 최대 0.25%, 바람직하게 중량%로 최대 0.2%의 Mg 함량을 갖는다. 또한 알루미늄 합금은 바람직하게 중량%로 적어도 0.06%, 더 바람직하게 중량%로 적어도 0.10%, 특히 중량%로 적어도 0.15%의 Mg 함량을 갖는다. 실시예에서, 알루미늄 합금은 바람직하게 중량%로 0.08% 내지 0.25% 범위의 Mg 함량을 갖는다.
전술한 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 높은 성형성 및 중간 수준의 강도를 갖다는 것이 시험으로 입증되었다. 따라서, 본 발명의 알루미늄 합금은 복잡한 성형 공정을 내포하는 차량용 부품 및 반제품을 위해 특히 적합하게 사용될 수 있다. 또한 본 발명은 차량 부품 또는 반제품을 제조하기 위하여 전술한 알루미늄 합금의 사용과 관련한 것이다. 특정 상황하에서, 강철 부품을 위한 성형 장치에서 알루미늄 합금으로 성형될 수 있는 반제품 또는 부품이 상기 알루미늄 합금으로 양호한 성형성을 성취하는 것이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 양호한 내식성을 구비한다는 것이 실험으로 확인되었다. 특히, 앞서 설명한 합금에 속하는 AA 3xxx 합금에서 입간 부식은 발생하지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 예컨대 AA 8006 합금보다 현저하게 양호한 사상 부식에 대한 저항성을 갖는 것이 실험실 시험에서 확인되었다.
이제 개별적인 합금 성분들의 효과를 설명한다.
표시된 양으로 Fe 및 Si 함량의 조합에서, 합금에서 중량%로 0.9% 내지 1.5%, 바람직하게 중량%로 1.0% 내지 1.4%, 특히 중량%로 1.0% 내지 1.2%의 Mn 함량은 성형성 또는 부식 거동과 같은 다른 특성에 부정적으로 영향을 미치지 않고 알루미늄 합금의 강도를 증가시키는 특히 4 성분계 α-Al(Fe, Mn)Si 상의 비교적 균일하게 분포된 컴팩트한 입자를 형성한다.
Ti, Cr, V 및 특히 Zr은 최종 어닐링 동안 재결정을 방해할 수 있고, 따라서 알루미늄 합금의 성형성에 부정적으로 영향을 미친다. 양호한 성형성을 달성하기 위하여, 알루미늄 합금은 중량%로 각각 최대 0.05%의 Ti, Cr, V 및 Zr 함량을 가지며, 바람직하게 중량%로 Zr 함량은 최대 0.02%이다.
불가피한 모든 불순물 원소의 함량은 개별적으로는 중량%로 0.05% 미만이고, 총량으로는 중량%로 0.15% 미만이므로, 불가피한 불순물들은 임의의 원치않는 상 형성 및/또는 재료 특성에 대한 부정적인 영향을 나타내지 않는다.
바람직한 제1 실시예에서, 알루미늄 합금의 Mg 함량은 알루미늄 합금의 Cu 함량보다 크다. 이러한 방식에서, 특히 사상 부식에 대한 알루미늄 합금의 부식 거동은 더욱 향상될 수 있다. 여러 가지 알루미늄 합금으로 만든 시트 금속 샘플에 대한 사상 부식 시험에서, 제1 실시예에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄 가공물(workpiece) 특히 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위해 사용될 수 있고, 시험에서 사상 부식이 아주 조금 발생하거나 특히 전혀 발생하지 않는다는 것이 확인되었다.
다른 실시예에서, 알루미늄 합금의 성형성은 Cr 함량이 중량%로 0.02% 이하, 바람직하게 중량%로 0.01% 이하, 및/또는 V 함량이 중량%로 0.02% 이하, 바람직하게 중량%로 0.01% 이하, 및/또는 Zr 함량이 중량%로 0.01% 이하인 알루미늄 합금에서 더욱 향상된다.
Ti는 결정 미세화제로 첨가될 수 있는데, 예컨대 알루미늄 합금의 연속 주조 중에 Ti-붕소화물 와이어 또는 Ti-붕소화물 봉의 형태로 첨가될 수 있다. 이런 이유로, 다른 실시예에서 알루미늄 합금은 중량%로 적어도 0.01%, 바람직하게 중량%로 적어도 0.015%, 특히 중량%로 적어도 0.02%의 Ti 함량을 갖는다.
다른 실시예에서, 알루미늄 합금의 재료 특성은 Fe 함량이 중량%로 0.7% 이하, 바람직하게 중량%로 0.6% 이하, 특히 중량%로 0.5% 이하인 알루미늄 합금에서 향상될 수 있다. Fe 함량을 더욱 제한하는 것에 의해서, 알루미늄 합금의 사상 부식에 대한 민감성이 증가하는 것은 방지된다.
또한, 바람직하게 알루미늄 합금은 중량%로 0.4% 이하, 바람직하게 중량%로 0.3% 이하, 특히 중량%로 0.25% 이하의 Si 함량을 갖는다. Si 함량을 제한하면 알루미늄 합금이 지나치게 많이 성형성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
강도를 증가시키기 위해, 바람직하게 알루미늄 합금은 중량%로 적어도 0.10%, 바람직하게 중량%로 적어도 0.25%, 특히 중량%로 적어도 0.4%의 Fe 함량 및/또는 중량%로 적어도 0.06%, 바람직하게 중량%로 적어도 0.10%, 특히 중량%로 적어도 0.15%의 Si 함량을 갖는다.
알루미늄 합금의 바람직한 실시예에서, 중량%로 아래와 같은 함량을 갖는 합금 성분의 알루미늄 합금에서 양호한 강도 및 성형성이 달성된다.
0.40% ≤ Fe ≤ 0.70%,
0.10% ≤ Si ≤ 0.25%,
1.00% ≤ Mn ≤ 1.20%,
Mg ≤ 0.25%,
Cu ≤ 0.10%,
Cr ≤ 0.02%,
Ti ≤ 0.05%,
V ≤ 0.05%,
Zr ≤ 0.05%,
잔부는 알루미늄이고, 불가피한 불순물들은 개별적으로 0.05% 미만이며 총량으로 0.15% 미만이고,
Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.25%의 관계를 만족한다.
이 합금의 성형성은 V 함량이 중량%로 0.02% 이하 및/또는 Zr 함량이 중량%로 0.01% 이하인 합금에서 향상될 수 있다. 게다가, 중량%로 적어도 0.01%의 Ti 함량으로 결정 미세화도 향상될 수 있다.
알루미늄 합금의 바람직한 실시예에서, 중량%로 아래와 같은 함량을 갖는 합금 성분의 알루미늄 합금에서 매우 양호한 성형성 및 적절한 강도가 달성된다.
0.40% ≤ Fe ≤ 0.70%,
0.10% ≤ Si ≤ 0.25%,
1.00% ≤ Mn ≤ 1.20%,
Mg ≤ 0.20%,
Cu ≤ 0.05%,
Cr ≤ 0.02%,
Ti ≤ 0.05%,
V ≤ 0.05%,
Zr ≤ 0.05%,
잔부는 알루미늄이고, 불가피한 불순물들은 개별적으로 0.05% 미만이며 총량으로 0.15% 미만이고,
Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.20%의 관계를 만족한다.
이 합금의 성형성은 V 함량이 중량%로 0.02% 이하 및/또는 Zr 함량이 중량%로 0.01% 이하인 합금에서 향상될 수 있다. 게다가, 중량%로 적어도 0.01%의 Ti 함량으로 결정 미세화도 향상될 수 있다.
전술한 목적은 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 방법으로 또한 해결되며, 본 발명의 방법은 아래와 같은 단계들을 포함한다.
- 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하는 단계,
- 압연 잉곳을 480℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계,
- 알루미늄 합금 스트립을 형성하기 위해 압연 잉곳을 280℃ 내지 500℃에서 열연하는 단계,
- 알루미늄 합금 스트립을 최종 두께로 냉연하는 단계,
- 알루미늄 합금 스트립을 재결정 최종 어닐링하는 단계.
전술한 방법의 단계들은 특히 주어진 순서대로 실행된다.
이 방법으로 높은 성형성, 중간 수준의 강도 및 부식에 대한 저항성, 특히 입간 부식과 사상 부식에 대한 저항성이 있는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 것이 가능하다는 것이 실험에서 확인되었다. 또한 이 방법은 표준 공정 단계들(즉, 연속 주조, 균질화, 열연, 냉연, 연화 어닐링)을 포함하며 연속 스트립 어닐링과 같은 특수하고 복잡한 공정 단계들을 필수적으로 필요로 하지 않기 때문에, 이 방법으로 알루미늄 합금 스트립을 경제적으로 제조하는 것이 가능하다.
압연 잉곳은 바람직하게 DC 연속 주조로 주조된다. 대안으로, 예컨대 스트립 캐스팅 방법이 또한 사용될 수 있다.
압연 잉곳을 480℃ 내지 600℃, 바람직하게는 500℃ 내지 600℃, 특히 530℃ 내지 580℃에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 효과는 최종 어닐링 후에 알루미늄 합금 스트립이 양호한 강도 및 성형성을 구비한 미세한 결정 조직을 갖는다는 것이다. 이러한 특성들은 압연 잉곳을 적어도 2 시간 동안 균질화하는 것에서 더욱 향상될 수 있다.
압연 잉곳의 열연은 280℃ 내지 500℃, 바람직하게는 300℃ 내지 400℃, 특히 320℃ 내지 380℃의 온도에서 실행된다. 열연 중에, 압연 잉곳은 바람직하게 3 mm 내지 12 mm의 두께로 압연된다. 이것은 후속 냉연 중에 바람직하게 적어도 70%, 특히 적어도 80%의 충분한 압하율에 도달하는 것을 보장하는데, 압하율은 알루미늄 합금 스트립의 강도, 성형성 및 연신율의 공동 결정 인자이다.
알루미늄 합금 스트립에는 1회 이상의 패스로 냉연이 수행될 수 있다. 바람직하게는 알루미늄 합금 스트립이 0.2 mm 내지 5 mm, 바람직하게 0.25 mm 내지 4 mm, 특히 0.5 mm 내지 3.6 mm 범위의 최종 두께로 압연된다. 이러한 두께 범위는 알루미늄 합금 스트립의 소망하는 재료 특성을 달성하기 위해 특히 적합한 것이다.
알루미늄 스트립의 최종 어닐링으로 양호한 강도 및 성형성을 나타내는 미세한 결정의 완전 결정질 조직을 얻는 것이 가능하다. 그러므로, 최종 어닐링 고정은 재결정 연화 어닐링 단계이다. 최종 어닐링은 특히 챔버로에서 300℃ 내지 400℃, 바람직하게 320℃ 내지 360℃의 온도에서 실행되거나, 연속로에서 450℃ 내지 550℃, 바람직하게 470℃ 내지 530℃의 온도에서 실행될 수 있다. 챔버로는 연속로보다 구매 및 운전 비용이 저렴하다. 일반적으로 최종 어닐링은 챔버로에서 1 시간 이상 소요된다.
방법의 제1 실시예에서, 상기 방법은 추가 단계로서,
- 압연 잉곳의 윗면 및/또는 밑면을 밀링하는 단계를 포함한다.
이 방법 단계는 제조된 알루미늄 합금 스트립 및 상기 알루미늄 합금 스트립으로 만든 최종 제품의 부식 특성을 향상시키는 데에 도움을 준다. 압연 잉곳의 윗면 및/또는 밑면은 예컨대 압연 잉곳의 주조 후 균질화 하기 전에 밀링될 수 있다.
방법의 다른 실시예에서, 균질화는 적어도 2 단계로 실행되고 다음과 같은 단계들을 포함한다.
- 500℃ 내지 600℃, 바람직하게 550℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제1 균질화하는 단계,
- 450℃ 내지 550℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제2 균질화하는 단계.
적어도 2 단계의 균질화에 의해, 최종 어닐링 후에 양호한 강도 및 성형성을 구비한 더욱 미세한 결정의 조직을 얻는 것이 가능하다. 이 방법에 의해 최종 어닐링 후에 ASTM E1382에 따라 결정되는 것으로서 45 ㎛보다 작은, 특히 35 ㎛보다 작은 입자 크기를 얻는 것이 가능하다는 것이 확인되었다. 바람직하게 제2 균질화는 후속 열연 단계를 시작할 때 압연 잉곳이 갖는 열연 온도에서 실행된다.
다른 실시예에서, 적어도 2 단계의 균질화는 바람직하게 다음과 같은 단계들을 포함한다.
- 500℃ 내지 600℃, 바람직하게 550℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제1 균질화하는 단계,
- 제1 균질화 후에 제2 균질화를 위한 온도로 압연 잉곳을 냉각하는 단계,
- 450℃ 내지 550℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제2 균질화하는 단계.
대안적인 실시예에서, 적어도 2 단계의 균질화는 바람직하게 다음과 같은 단계들을 포함한다.
- 500℃ 내지 600℃, 바람직하게 550℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제1 균질화하는 단계,
- 제1 균질화 후에 실온으로 압연 잉곳을 냉각하는 단계,
- 제2 균질화를 위한 온도로 압연 잉곳을 가열하는 단계,
- 450℃ 내지 550℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제2 균질화하는 단계.
다른 실시예에서, 압연 잉곳의 윗면 및/또는 밑면을 밀링하는 단계는 제1 균질화와 제2 균질화 사이에, 특히 바람직하게는 압연 잉곳이 실온으로 냉각된 후에 실행될 수 있다.
방법의 다른 실시예에서, 냉연 중의 압하율은 적어도 70%, 바람직하게 적어도 80%이다. 이러한 최소 압하율에 의해, 최종 어닐링 후에 양호한 강도 및 성형성을 구비한 알루미늄 스트립에서 미세한 결정의 조직을 달성하는 것이 가능하다.
방법의 다른 실시예에서, 냉연 중의 압하율은 최대 90%, 바람직하게 최대 85%이다. 이러한 최대 압하율에 의해, 알루미늄 스트립의 연신율이 용인할 수 없게 감소되는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예에서, 중간 어닐링하지 않고 냉연이 실행된다는 점에서 방법은 특히 경제적으로 실행될 수 있다. 알루미늄 합금 스트립의 소망하는 특성은 중간 어닐링 작업을 하지 않고도 달성될 수 있다는 것이 확인되었다. 바람직하게, 알루미늄 합금 스트립의 제조는 복잡하고 비용이 많이 소요되는 연속 스트립 어닐링을 포함하지 않는다.
방법의 대안적인 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 냉연 패스 사이에 특히 300℃ 내지 400℃의 온도에서, 바람직하게는 330℃ 내지 370℃의 온도에서 중간 어닐링을 수행한다. 중간 어닐링은 예컨대 챔버로에서 실행될 수 있다. 특히, 중간 어닐링 작업은 스트립의 중간 연화 어닐링이다.
비록 중간 어닐링 단계에 의해 제조 공정은 복잡하지만 비교적 두꺼운 고온 스트립의 미세조직에 긍정적으로 영향을 줄 수 있으므로, 결과적으로 제조된 알루미늄 합금 스트립은 더욱 양호한 재료 특성을 갖는다. 냉연 중에 압하율이 합계로 85% 초과, 특히 90% 초과이면 바람직하게는 중간 어닐링이 실행된다. 바람직하게는 중간 어닐링 후에 압하율이 90% 미만, 특히 85% 미만이 되는 방식으로 냉연 및 중간 어닐링이 수행된다. 중간 어닐링 후에 압하율은 특히 바람직하게 70% 내지 90% 사이, 특히 80% 내지 85% 사이이다.
전술한 목적은 알루미늄 합금 스트립이 앞서 설명한 방법 중의 하나를 사용하여 바람직하게 제조되는 것으로 해결되며, 알루미늄 합금 스트립은 본 발명에 따른 합금으로 구성되며 적어도 45 MPa의 옵셋 항복 강도 Rp0 .2, 적어도 23%의 균일 연신율 Ag, 적어도 30%의 파단 연신율 A80mm을 갖는다.
알루미늄 합금 스트립이 본 발명에 따른 합금으로 제조될 수 있고, 특히 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 스트립은 전술한 재료 특성과 입간 부식 및 사상 부식에 대한 양호한 저항성을 갖는다는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립은 차량용 부품 및 반제품, 특히 내부 도어 부품과 같은 도장 부품을 위해 적합하다.
옵셋 항복 강도 Rp0 .2는 DIN EN ISO 6892-1 : 2009에 따라 결정된다. 균일 연신율 Ag 및 파단 연신율 A80mm은 DIN EN ISO 6892-1 : 2009, Appendix B, Form 2에 따른 평탄한 인장 시험 샘플에 대해서 DIN EN ISO 6892-1 : 2009에 따라 결정된다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 두께가 0.2 내지 5 mm, 바람직하게는 0.25 내지 4 mm, 특히 0.5 내지 3.6 mm 범위이다. 이러한 두께 범위들은 알루미늄 합금 스트립의 소망하는 재료 특성을 얻기 위해 특히 선호되는 것이다.
전술한 목적은 차량용 반제품 또는 부품, 특히 차량용 도장 부품을 위한 전술한 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 사용에 의해서 또한 해결된다. 알루미늄 합금으로, 이러한 용도에 특히 유리한 재료 특성이 달성될 수 있다는 것이 확인되었다. 일 실시예에 따라, 알루미늄 합금은 차량의 내부 도어 패널을 위해 특히 유리하게 사용될 수 있다.
전술한 목적은 차량의 부품으로서 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조되는 금속 시트를 사용함으로써 또한 해결된다. 전술한 바와 같이, 알루미늄 합금 스트립의 재료 특성 및 이 알루미늄 합금 스트립으로 만든 금속 시트는 차량에 사용하기 특히 적합하며, 특히 내부 도어 패널로서 사용하기 적합하다.
사상 부식에 대한 양호한 저항성이 있기 때문에, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 또는 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조된 제품은 차량의 피복 부품, 특히 도장 부품을 위해 바람직하다.
이하에서는, 다른 실시예들로서 알루미늄 합금의 실시예 1 내지 6, 방법의 실시예 7 내지 11, 알루미늄 합금 스트립의 실시예 12 및 13, 용도의 실시예 14 및 15를 설명한다.
1. 알루미늄 합금의 성분들이 중량%로 아래와 같은 함량을 갖는 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금,
Fe ≤ 0.80%,
Si ≤ 0.50%,
0.90% ≤ Mn ≤ 1.50%,
Mg ≤ 0.25%,
Cu ≤ 0.20%,
Cr ≤ 0.05%,
Ti ≤ 0.05%,
V ≤ 0.05%,
Zr ≤ 0.05%,
잔부는 알루미늄이고, 불가피한 불순물들은 개별적으로 0.05% 미만이며 총량으로 0.15% 미만이고, Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.25%의 관계를 만족한다.
2. 실시예 1에 따른 알루미늄 합금으로서, 알루미늄 합금은 중량%로 최대 0.10%의 Cu 함량 및/또는 중량%로 0.06% 내지 0.2%의 Mg 함량을 갖는다.
3. 실시예 1 또는 2에 따른 알루미늄 합금으로서, 알루미늄 합금의 Mg 함량은 알루미늄 합금의 Cu 함량보다 많다.
4. 실시예 1 내지 3의 어느 것에 따른 알루미늄 합금으로서, 알루미늄 합금은 중량%로 0.02% 이하의 Cr 함량, 및/또는 중량%로 0.02% 이하의 V 함량, 및/또는 중량%로 0.02% 이하 특히 0.01% 이하의 Zr 함량을 갖는다.
5. 실시예 1 내지 4의 어느 것에 따른 알루미늄 합금으로서, 알루미늄 합금은 중량%로 0.4% 내지 0.7%의 Fe 함량, 및/또는 중량%로 0.1% 내지 0.25%의 Si 함량, 및/또는 중량%로 1.0% 내지 1.2%의 Mn 함량을 갖는다.
6. 실시예 1 내지 5의 어느 것에 따른 알루미늄 합금으로서, 알루미늄 합금은 중량%로 적어도 0.01%의 Ti 함량을 갖는다.
7. 실시예 1 내지 6 중 하나에 따른 알루미늄 합금으로 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 방법으로서, 이 방법은:
- 실시예 1 내지 6 중 하나에 따른 알루미늄 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하는 단계,
- 압연 잉곳을 480℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계,
- 알루미늄 합금 스트립을 형성하기 위해 압연 잉곳을 280℃ 내지 500℃에서 열연하는 단계,
- 알루미늄 합금 스트립을 최종 두께로 냉연하는 단계, 및
- 알루미늄 합금 스트립을 재결정 최종 어닐링하는 단계를 포함한다.
8. 실시예 7에 따른 방법으로서, 상기 방법은 압연 잉곳의 윗면 및/또는 밑면을 밀링하는 단계를 또한 포함한다.
9. 실시예 7 또는 8에 따른 방법으로서, 균질화는 적어도 2 단계로 실행되며,
- 500℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간 동안 제1 균질화하는 단계, 및
- 450℃ 내지 550℃에서 적어도 0.5 시간 동안 제2 균질화하는 단계를 포함한다.
10. 실시예 7 내지 9 중 하나에 따른 방법으로서, 냉연 중의 압하율은 70% 내지 90%, 바람직하게는 80% 내지 85%이다.
11. 실시예 7 내지 10 중 하나에 따른 방법으로서, 냉연은 중간 어닐링을 하면서 실행되거나 중간 어닐링을 하지 않고 실행된다.
12. 알루미늄 합금 스트립, 특히 실시예 7 내지 11 중 하나에 따른 방법을 사용하여 제조되는 알루미늄 합금 스트립으로서, 알루미늄 합금 스트립은 실시예 1 내지 6 중 하나에 따른 합금으로 구성되며 적어도 45 MPa의 옵셋 항복 강도 Rp0 .2, 적어도 23%의 균일 연신율 Ag, 적어도 30%의 파단 연신율 A80mm을 갖는다.
13. 실시예 12에 따른 알루미늄 합금 스트립으로서, 알루미늄 합금 스트립은 두께가 0.2 mm 내지 5 mm 범위이다.
14. 차량용 반제품 또는 부품, 특히 내부 도어 부품을 위한 실시예 1 내지 6 중 하나에 따른 알루미늄 합금의 용도.
15. 차량의 부품, 특히 내부 도어 패널로 사용하는 실시예 12 또는 13에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조된 금속 시트의 용도.
본 발명의 특징 및 장점은 실시예들에 대한 이하의 설명을 통해 명확해질 것이며, 실시예들의 설명에서는 또한 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 다중 실시예의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 합금 및/또는 알루미늄 합금 스트립에서의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 3개의 다른 알루미늄 합금 스트립에서의 3개의 금속 시트 샘플의 사상 부식 시험에 대한 사진이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 차량용 부품을 도시한 도면이다.
도 1은 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
단계 2에서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로부터 압연 잉곳이 주조된다. 주조는 예컨대 DC 연속 주조 또는 스트립 캐스팅 방식으로 실행될 수 있다. 주조 후에, 단계 4에서 압연 잉곳은 480℃ 내지 600℃ 온도 범위에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화 된다. 단계 6에서 압연 잉곳은 280℃ 내지 500℃ 온도 범위에서 3 내지 12 mm의 최종 두께로 열연된다. 단계 8에서, 압연 잉곳으로부터 열연된 열간 스트립은 그 후에 바람직하게는 0.2 mm 내지 5 mm의 최종 두께로 냉연된다. 마지막으로, 단계 10에서 예컨대 300℃ 내지 400℃ 온도의 챔버로에서 또는 450℃ 내지 550℃ 온도의 연속로에서 알루미늄 합금 스트립의 최종 어닐링이 실행된다.
주조하는 단계 2와 균질화 하는 단계 4 사이의 선택 사항의 단계 12에서 압연 잉곳의 윗면 및/또는 밑면은 밀링 가공된다.
또한, 알루미늄 합금 스트립은 냉연하는 단계 8 중에 선택 사항의 단계 14에서 중간 어닐링이 실행될 수 있으며, 중간 어닐링은 바람직하게는 300℃ 내지 400℃ 온도의 챔버로에서 실행될 수 있다. 열간 스트립이 상대적으로 두껍고 냉연 중에 압하율이 합계로 85%를 초과, 특히 90%를 초과하는 경우에, 중간 어닐링은 알루미늄 합금 스트립의 재료 특성을 향상시키기 위해 특히 유용한다.
열간 스트립 두께가 12 mm이고 최종 두께가 0.4 mm일 때, 냉연에서 전체 압하율은 예컨대 96.7%이다. 이 경우에, 예컨대 열간 스트립은 처음에 제1 패스 냉연에서 두께 2 mm로 압연되고, 그 다음에 중간 어닐링이 실행되고 최종적으로 제2 패스 냉연에서 0.4 mm로 압연된다. 중간 어닐링 단계 후에 압하율은 80%이며 따라서 바람직한 범위에 들어간다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 따른 다른 예시적인 실시예에 대한 흐름도의 일부를 나타낸다. 이 실시예에 대한 공정 흐름은 도 1을 참조하여 설명한 방법에 대한 공정 흐름과 실질적으로 동일하다. 그러나, 도 2에 따른 실시예에서 압연 잉곳은 단계 4가 아니라 단계 16에서 균질화 되며, 단계 16은 여러 하위 단계들로 분할된다. 도 2는 단계 16에서의 개별적인 단계들의 가능한 순서를 나타낸다.
따라서, 압연 잉곳이 단계 2에서 주조된 후에, 또는 압연 잉곳이 단계 12에서 밀링 가공된 후에, 단계 16의 첫 번째 하위 단계 18에서 먼저 550℃ 내지 600℃ 온도에서 적어도 0.5 시간 동안, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 균질화가 실행된다. 후속 단계 20에서, 압연 잉곳은 제2 균질화를 위한 온도인 450℃ 내지 550℃로 냉각되고, 후속 단계 22에서, 450℃ 내지 550℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 제2 균질화를 실행한다.
대안으로, 단계 24에서 압연 잉곳은 단계 18에서의 제1 균질화 후에 실온으로 냉각될 수 있고, 그 다음의 후속 단계 26에서 제2 균질화를 위한 온도로 재가열될 수 있다. 선택 사항으로서 압연 잉곳의 윗면 및/또는 밑면은 단계 24와 단계 26 사이에서 밀링 가공될 수 있다.
발명의 과정에서, 여러 가지 함량의 Mg 및 Cu를 함유한 알루미늄 합금, 특히 AA 3103에 근거한 AA 3xxx 타입 알루미늄 합금이 제조되었다. 이들 알루미늄 합금의 조성이 아래의 표 1에 기재되어 있는데, 개별적인 합금 성분의 함량은 각각 중량%로 표시되어 있다.
Figure 112015090001943-pct00001
표 1의 마지막 열에, 소망하는 재료 특성을 위해 특히 중요한 것으로 밝혀진 구리와 마그네슘의 합계 함량이 표시되어 있다. 합금 4 내지 9는 본 발명의 시시예인 반면에, 합금 1 내지 3과 합금 10 내지 13은 비교예 (V)를 나타낸다.
알루미늄 합금 스트립은 전술한 방법을 이용하여 상기 알루미늄 합금 1 내지 13으로부터 준비되었다. 구체적으로, 각각의 경우에 두께 600 mm인 압연 잉곳이 DC 연속 주조로 주조되었고, 그 후에 두 단계로 먼저 약 550℃에서 수 시간 동안 그리고 다음에 약 500℃에서 수 시간 동안 균질화 되었다. 균질화 후에, 잉곳은 두께 4 내지 8 mm의 알루미늄 합금 열간 스트립을 생성하기 위해 약 500℃에서 열연되었다. 그 다음에 알루미늄 합금 열간 스트립은 1.2 mm의 최종 두께로 냉연되고, 최종적으로 350℃에서 1 시간 동안 재결정 최종 어닐링 처리되었다.
다음에, 알루미늄 합금 스트립의 기계적 성질, 특히 강도 및 성형성이 평가되었다.
시험 결과는 아래의 표 2에 요약되어 있다. 표 2의 마지막 줄은 종래 기술에서 공지된 타입의 AA 8086 합금에 대한 재료 특성을 보여준다.
Figure 112015090001943-pct00002
표 2는 다음과 같은 값들을 보여준다.
- DIN EN ISO 6892-1 : 2009에 따른 시트의 압연 방향에 수직으로 인장 시험하여 측정한, MPa 단위의 옵셋 항복 강도 Rp0 .2 및 인장 강도 Rm.
- DIN EN ISO 6892-1 : 2009, Appendix B, Form 2에 따른 스트립 인장 시험 샘플에 대해서 시트의 압연 방향에 수직으로 인장 시험하여 측정한, 백분율로 나타낸 균일 연신율 Ag 및 파단 연신율 A80mm.
- DIN ISO 10275 : 2009에 따른 시트의 압연 방향에 수직으로 인장 시험하여 측정한, 변형 경화 지수 n (n-값).
- DIN ISO 10113 : 2009에 따른 시트의 압연 방향에 수직으로 인장 시험하여 측정한, 직교 이방성 r (r-값).
- 합금의 연성에 대한 또 다른 측정으로서 밀리미터로 스트레치 성형 중에 얻어지는 커핑(cupping) SZ 32. 커핑 SZ 32는 시트 두께에 맞추어진 직경 32 mm의 펀치 헤드와 직경 35.4 mm의 다이를 사용하며 마찰을 감소시키기 위하여 테플론 드로잉 필름을 사용하여 DIN EN ISO 20482에 따른 에릭센 커핑 시험으로 측정되었다.
도 3에서, 알루미늄 합금 스트립 1 내지 13의 옵셋 항복 강도 Rp0 .2(흰색 정사각형 마크), 파단 연신율 A80mm(검은색 다이아몬드 마크) 및 커핑 값 SZ 32(검은색 삼각형 마크)가 개별적인 알루미늄 합금의 Cu 및 Mg 합계 함량에 대하여 표시되어 있다. 좌측 수직축 상의 스케일에 따라 Rp0 .2 값은 MPa로 표시되어 있다. 우측 수직축 상의 스케일에 따라 A80mm 값은 백분율로 표시되어 있고 SZ 32 값은 mm로 표시되어 있다. Cu 및 Mg 합계 함량은 횡축에 중량%로 표시되어 있다.
더욱더 명료함을 위해, 도 3에는 Rp0 .2, A80mm 및 SZ 32의 각 측정값들에 대한 최적 직선들이 또한 추가되어 있다. 수직 점선들은 본 발명에 따른 Cu 및 Mg 합계 함량에 대한 상한 및 하한을 나타낸다.
알루미늄 합금 4 내지 9로 제조된 알루미늄 합금 스트립에 대한 측정값들이 나타내고 있는 바와 같이, Cu 및 Mg 합계 함량을 0.15 중량% 내지 0.25 중량%의 범위로 조정하는 것은 강도(Rp0 .2 ≥ 45 MPa) 및 성형성(Ag ≥ 23% 및/또는 A80mm ≥ 30%)의 소망하는 조합을 달성하는 효과를 갖는다.
Cu 및 Mg 합계 함량이 0.15 중량% 미만(번호 1 내지 3)이면 강도가 과도하게 낮아지게 되고(Rp0 .2 ＜ 45 MPa), Cu 및 Mg 합계 함량이 0.25 중량% 초과(번호 10 내지 13)이면 연신율 값 및 성형성이 과도하게 감소한다(Ag ＜ 23% 및/또는 A80mm ＜ 30%).
양호한 성형성은 또한 측정된 커핑 값으로부터 분명한 것인데, 본 발명에 따른 합금에서 SZ 32 값은 15.8 mm 이상, 바람직하게는 15.9 mm 이상의 값을 갖는다.
결과적으로, 동일한 강도에 대해 알루미늄 합금 4 내지 9는 비교예 AA 8006합금에 비해 단지 조금 열악한 성형성을 나타낸다. 그러나, 알루미늄 합금 4 내지 9는 현저하게 양호한 내식성을 구비한다는 점에서 AA 8006 합금을 능가하는 장점을 갖는다. 특히, 입간 부식은 AA 3xxx 타입 알루미늄 합금에서 발생하지 않는다.
게다가, 내식성에 대한 보충적인 실험실 시험이 알루미늄 합금 4 내지 9로부터 제조된 알루미늄 합금 스트립에 대해 실행되었다. 이러한 실험실 시험들은 알루미늄 합금 4 내지 9는 AA 8006 합금보다 사상 부식에 대한 훨씬 양호한 저항성을 나타낸다는 것을 보여주었다. 따라서, 알루미늄 합금 4 내지 9와 같은 알루미늄 합금 및 상기 알루미늄 합금들로부터 제조된 알루미늄 합금 스트립은 코팅된 부품을 위해 특히 적합하다.
특히, 아래에 설명하는 것과 같은 사상 부식에 대한 시험이 다양한 알루미늄 합금 스트립 각각의 시트 샘플에 대해 실행되었다. 시험은 설명하는 순서대로 다음과 같은 단계들을 포함한다.
1. 압연 및 연화 어닐링 처리한 시트 샘플을 0.5 g/m3으로 재료 제거하는 산 에칭 매질에서 30초 동안 에칭한다. (이러한 재료 제거는 여기에서 설명하는 시험의 사상 부식 결과가 실제 부품에서의 결과와 연관되도록, 예컨대 OEM 예비처리 공정에서 차량용 반제품 및 부품의 예비처리 중에 일반적인 재료 제거와 대략 상응한다).
2. 에칭한 시트 샘플을 투명 아크릴 수지 도료로 코팅한다.
3. 피복된 도료를 160℃에서 5분 동안 건조한다.
4. 압연 방향에 대해 가로질러 시트 샘플에 스크래치를 새기기 위해 금긋기 바늘을 사용한다.
5. 스크래치에 수용액인 18% 염산 용액의 액적을 떨어뜨린다.
6. 기후 노출 시험 캐비넷에서 시트 샘플을 시효 처리한다.
a) 초기에는 40℃ 및 상대 습도 80%에서 24시간 동안
b) 그 후에 23℃ 및 상대 습도 65%에서 72시간 동안
7. 시트 샘플의 시각적인 평가, 즉 스크래치에서 유래하는 침투 깊이(도료 아래에서 부식의 퍼짐)의 평가를 한다.
전술한 시험은 특히 표 1 및 표 2에 열거한 실시예 5 및 6의 시트 샘플, 비교 합금 AA 8006으로부터 상응하는 방식으로 제조한 시트 샘플에 대해 수행되었다. 도 4a 내지 도 4c는 시험 종료시에 시트 샘플 표면의 사진이다. 도 4a는 비교 합금 AA 8006의 시트 샘플을 보여주고, 도 4b는 실시예 5에 따른 시트 샘플을 보여주고, 도 4c는 실시예 6에 따른 시트 샘플을 보여준다.
각각의 도면 4a 내지 4c에서 시트 샘플에 새겨진 스크래치(상부에서 하부로 연장한 검은 선)를 볼 수 있다. 사상 부식은 스크래치의 연장 방향을 실질적으로 가로질러 스크래치로부터 발산하고 도면에는 옅은 실 형태 구조로 나타나 있다. 크기 비교가 용이하도록, 각 도면은 시트 샘플에 놓인 센티미터 눈금을 갖는 자를 보여준다.
비교 합금 AA 8006의 시트 샘플은 상당한 사상 부식을 보인다. 도 4a에서 스크래치는 사상 부식의 하얀 실 형태 구조에 의해서 거의 완전히 둘러싸여 있다. 침투 깊이, 즉 스크래치에서 유래하는 실 형태 구조의 길이는 최대 6 mm이다.
대조적으로, 합금 5로 제조된 시트 샘플에 대한 사상 부식의 수준은 상당히 낮다. 실 형태 사상 부식 구조의 밀도는 도 4a에 도시한 스크래치에 대한 것보다 도 4b에 도시한 스크래치에 대한 것이 훨씬 작으며, 도 4b의 시트 샘플이 도 4a의 시트 샘플보다 사상 부식에 대한 저항성이 훨씬 크다는 것을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 약간의 실 형태 사상 부식 구조가 이 시트 샘플에 대해서도 여전히 나타나고, 일부 구역에서 침투 깊이는 상당히 큰 최대 약 6 mm이다.
사상 부식에 대한 최상의 결과는 합금 조성의 Mg 함량이 Cu 함량보다 큰 실시예에서 얻어졌다. 따라서, Mg 함량이 0.15 중량%이며 Cu 함량이 0.031 중량%인 실시예 6에 대한 시트 샘플은 단지 아주 적은 사상 부식을 나타낸다. 길이가 3 mm 미만인 매우 적고 짧은 실 형태의 사상 부식 구조가 도 4c에서 스크래치를 산발적으로 둘러싼다. 따라서, 실시예 6의 시트 샘플은 사상 부식에 대한 매우 양호한 저항성을 나타낸다.
마지막으로, 표 2에서 측정값들은 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 실시예들은 인장 강도 Rm 뿐만 아니라 n 값과 r 값에 대한 양호한 값들을 제공할 수 있다는 것을 보여주는데, 이러한 값들은 통상적인 AA 3xxx 합금과 동일한 범위에 있거나 더욱 양호한 것이다.
도 5는 내부 도어 패널의 형태로 차량의 전형적인 부품을 개략적으로 도시한 것이다. 이러한 내부 도어 패널(40)은 일반적으로 강으로 만들어진다. 그러나, 동일한 강성에 대해 강 부품은 무겁고 부식이 발생하기 쉽다.
예컨대 알루미늄 합금 4 내지 9와 같은 전술한 알루미늄 합금은 매우 양호한 성형성을 구비한 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위해 사용될 수 있고, 중간 수준의 강도이고 부식, 특히 입간 부식 및 사상 부식에 대한 저항성이 높다는 것이 확인되었다.
따라서 이들 알루미늄 합금 스트립 및 알루미늄 합금 스트립에서 준비된 시트의 재료 특성은 내부 도어 패널(40)과 같은 차량 부품을 제조하기 위해 특히 유리하다. 사상 부식에 대한 양호한 저항성은 알루미늄 합금이 내부 도어 패널(40)과 같은 코팅되는 부품, 특히 도장되는 부품을 위해 사용될 때 특히 유리하다.
특히, 이들 알루미늄 합금으로 제조된 부품은 강 또는 AA 8006 타입 합금으로 만들어진 상응하는 부품보다 부식에 대한 더욱 양호한 저항성을 갖는다. 동시에, 이들 알루미늄 합금으로 제조된 부품은 강 부품보다 상당히 가볍다.

Claims (14)

  1. 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금에 있어서,
    알루미늄 합금의 합금 성분들은 중량%로,
    Fe ≤ 0.80% (0%를 포함하지 않음),
    Si ≤ 0.50% (0%를 포함하지 않음),
    0.90% ≤ Mn ≤ 1.50%,
    Mg ≤ 0.25% (0%를 포함하지 않음),
    Cu : 0.125% 이하,
    Cr : 0.05% 이하,
    Ti : 0.05% 이하,
    V : 0.05% 이하,
    Zr : 0.05% 이하,
    잔부는 알루미늄이고, 불가피한 불순물 원소들은 개별적으로 0.05% 미만이고 총량으로 0.15% 미만이며, Mg과 Cu의 합계 함량은 중량%로 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.25%의 관계를 만족하고,
    알루미늄 합금의 Mg 함량은 알루미늄 합금의 Cu 함량보다 큰 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    알루미늄 합금은 중량%로 최대 0.10%의 Cu 함량, 및 중량%로 0.06% 내지 0.2%의 Mg 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
  3. 제1항에 있어서,
    알루미늄 합금은 중량%로 0.02% 이하의 Cr 함량, 및 중량%로 0.02% 이하의 V 함량, 및 중량%로 0.02% 이하의 Zr 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
  4. 제1항에 있어서,
    알루미늄 합금은 중량%로 0.4% 내지 0.7%의 Fe 함량, 및 중량%로 0.1% 내지 0.25%의 Si 함량, 및 중량%로 1.0% 내지 1.2%의 Mn 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    알루미늄 합금은 중량%로 적어도 0.01%의 Ti 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하는 단계,
    - 압연 잉곳을 480℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계,
    - 알루미늄 합금 스트립을 형성하기 위해 압연 잉곳을 280℃ 내지 500℃에서 열연하는 단계,
    - 알루미늄 합금 스트립을 최종 두께로 냉연하는 단계, 및
    - 알루미늄 합금 스트립을 재결정 최종 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방법은 압연 잉곳의 윗면 및 밑면을 밀링하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    균질화는 적어도 2 단계로 실행되며,
    - 500℃ 내지 600℃에서 적어도 0.5 시간 동안 제1 균질화 단계, 및
    - 450℃ 내지 550℃에서 적어도 0.5 시간 동안 제2 균질화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    냉연 중의 압하율은 70% 내지 90%인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    냉연은 중간 어닐링을 하면서 실행되거나 중간 어닐링을 하지 않고 실행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법.
  11. 제6항에 따른 방법에 의해 제조된 알루미늄 합금 스트립에 있어서,
    알루미늄 합금 스트립은 적어도 45 MPa의 옵셋 항복 강도 Rp0.2, 적어도 23%의 균일 연신율 Ag, 적어도 30%의 파단 연신율 A80mm을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
  12. 제11항에 있어서,
    알루미늄 합금 스트립의 두께가 0.2 mm 내지 5 mm 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄 합금은 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 원재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
  14. 제11항에 있어서,
    알루미늄 합금 스트립으로 제조된 금속 시트가 차량의 부품을 생산하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
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