KR101910466B1 - 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 알루미늄 합금 주조품의 제조방법 - Google Patents

내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 알루미늄 합금 주조품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일면은 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것으로 그 조성의 특징으로서, 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 조성된 합금으로 조성된다.

Description

내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 알루미늄 합금 주조품의 제조방법{Aluminum alloy for high strength die casting excellent in corrosion resistance and thermal conductivity, method for manufacturing the same, and manufacturing method of aluminum alloy casting using the same}
본 발명은 다이캐스팅용 알루미늄 합금과 이를 제조하는 방법과 이용한 이를 이용한 주조품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 우수한 내식성과 방열성 그리고 높은 열전도도와 인장강도 및 항복강도가 발현되어 박판 성형은 물론 복잡한 형상이나 구조에 구애받지 않고 전자기기나 자동차부품의 제조에 용이한 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 알루미늄 합금 주조품의 제조방법에 관한 것이다.
통상 알루미늄으로 제품을 제조하는 방법으로 알루미늄 판재를 프레스 가공하여 원하는 형상으로 제조하는 소성가공법과, 제품 형상으로 기계가공된 금형에 알루미늄 용융물을 주입하여 금형과 동일한 주물을 제조하는 다이캐스팅법이 있다.
다이캐스팅법에 의해 생산되는 제품은 치수가 정확하다는 장점이 있어, 비교적 복잡한 디자인이 요구되는 자동차 또는 항공기 부품, 전자기기, 광학기기 등에 널리 사용되고 있는데, 제품의 고기능화에 따라 알루미늄계 합금의 고유의 특징인 경량성 이외에 내식성, 내마모성, 고강도, 열전도도 등이 추가적으로 요구되고 있다.
이러한 다이캐스팅 합금으로 사용되는 대표적인 알루미늄 계열 합금인 ALDC12와 마그네슘 계열합금인 AZ91D이다. ALDC12 합금은 165MPa의 항복강도와 331MPa의 인장강도를 가지며, AZ91D 합금은 이보다 더 낮은 150MPa의 항복강도와 230MPa의 인장강도를 가진다. 이러한 상용 다이캐스팅 합금은 오늘날 스마트폰 또는 태블릿 케이스와 같이 고강도에 요구되는 슬림화된 제품에 적용하기 어렵다.
여기서 아연계인 ZA27 합금은 365MPa의 항복강도와 426MPa의 인장강도를 나타내어 강도는 우수하나, 비중이 5g/cc로 알루미늄 합금 보다 무거워 경량화에 한계가 있다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제1133103호 (발명의 명칭: 다이캐스팅용 고강도 알루미늄 합금)를 제안하고 있다. 제안된 알루미늄 합금은 알루미늄 베이스에 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr) 및 티타늄(Ti)을 첨가하여 강도를 향상시키고 있다. 그러나 상기 합금은 120℃에서 24시간 이상의 시효처리가 필요함에 따라 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 고속으로 금형내로 주입된 합금 용융물이 금형 내벽에 소착되는 문제가 있다.
다른 예로, 대한민국 공개특허공보 제2012-0129458호 (발명의 명칭: 박육 제품용 고강도 다이캐스팅 알루미늄 합금)를 제안하고 있다. 제안된 알루미늄 합금은 알루미늄 베이스에 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 티타늄(Ti)을 첨가하여 강도는 물론, 합금 용융물과 금형과의 소착성을 줄여 주조성도 개선하고 있다. 그러나 상기 합금은 내식성이 취약하여 수분 또는 습기에 의해 표면이 산화되어 부식되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제1133103호 (발명의 명칭: 다이캐스팅용 고강도 알루미늄 합금) 대한민국 공개특허공보 제2012-0129458호 (발명의 명칭: 박육 제품용 고강도 다이캐스팅 알루미늄 합금)
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 고강도는 물론 고내식성과 고열전도도를 동시에 구현할 수 있는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 알루미늄 합금 주조품의 제조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면은 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것으로, 실리콘(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 조성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실리콘(Si)은 합금의 총 중량대비 5~7 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 철(Fe)은 합금의 총 중량대비 0.1~1.0 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 마그네슘(Mg)은 합금의 총 중량대비 1.0~3.0 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 니켈(Ni)은 합금의 총 중량대비 0.1~1.0 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 티타늄(Ti)은 합금의 총 중량대비 0.15~0.45 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 주석(Sn)은 합금의 총 중량대비 1.0~3.0 중량%로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 알루미늄 합금은 300~320MPa 인장강도와, 140~160W/m.K 열전도도를 가진다.
본 발명의 다른 일면은 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제조하는 방법에 관한 것으로, 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.5~2.5 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)을 구성된 재료들을 준비하는 제1단계; 상기 준비된 알루미늄(Al)을 700~750℃로 가열하여 용해한 다음, 800~850℃로 승온하는 제2단계; 상기 제2단계의 용해물에 실리콘(Si)을 첨가한 다음, 900~1000℃로 승온하는 제3단계; 상기 제3단계의 혼합물에 철(Fe), 니켈(Ni), 티타늄(Ti)을 첨가한 다음, 4~5시간 가열하는 제4단계; 상기 제4단계의 혼합물을 700~750℃로 감온한 다음, 마그네슘(Mg)과 주석(Sn)을 첨가하여 용해하는 제5단계; 및 상기 제5단계의 혼합물에 불순물을 제거한 다음, 잉곳으로 출탕시켜 합금을 완성하는 제6단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제2단계 내지 제6단계는 혼합물에 대한 성분을 분석하여 교정하는 과정을 각각 더 거치는 것이 좋다.
또한, 본 발명에 의한 상기 제6단계는 혼합물의 하부에 아르곤 또는 질소가스를 주입하여 버블링에 의한 불순물을 부상시키고, 표면에 부상된 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 상기 제6단계는 혼합물을 출탕하는 과정에서 출탕 출구와 출탕 유로에 불순물을 여과하는 필터링 과정을 더 거치는 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 일면은 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 주조품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 조성된 합금을 준비하는 단계; 및 상기 알루미늄 합금을 용해하고, 용해된 합금 용융물을 다이캐스팅 금형에 주입하여 주조품을 제조하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 제조된 주조품은 전자기기 부품이나 자동차 부품인 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 제조된 주조품은 두께(T)가 0.38㎜ 이하로 박육성형이 가능하다.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 표면의 산화층이 안정적이고 치밀하게 형성되어 염수 환경 및 물이나 대기 상태에서 우수한 내식성을 지녀 전자제품이나 자동차 부품의 수명을 향상할 수 있다.
둘째, 140W/m·K 이상의 열전도도 특성을 가지므로 방열성능이 우수하여 전자제품 내부의 발열 현상을 효과적으로 해소하여 기기의 안전과 성능을 보장할 수 있다.
셋째, 300MPa 이상의 인장강도를 가지면서도 0.38t 이하의 박육 성형이 가능하기 때문에 높은 강도에 의한 안전성과 박육성형에 의한 제품의 컴팩트화를 요구하는 자동차 부품 등에 널리 사용될 수가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 합금의 제조과정을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 합금을 제조하는 용해로 장치를 나타내는 참고도.
도 4는 본 발명에 따른 합금의 부식정도를 측정하는 장비를 나타내는 사진.
도 5는 본 발명에 따른 합금의 전기전도도를 측정하는 장비를 나타내는 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 일면은 알루미늄 합금에 관련되며, 고강도와 함께 고내식성과 고열전도도 동시에 구현하도록 실리콘(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 이루어진 다이캐스팅용 알루미늄 합금이다.
실리콘(Si)은 유동성과 강도를 향상하는 것으로, 합금의 총 중량 대비 5.0 내지 7.0 중량% 범위 내에서 포함하는 것이 좋다. 즉, 실리콘이 7.0 중량%를 초과하면 열처리가 약하여 깨짐이 발생하고, 5.0 중량%에 미치지 못하면 본래의 목적을 달성할 수가 없다. 따라서 유동성과 강도 및 열처리를 모두 향상할 수 있도록 6.0 중량% 포함시키는 것이 가장 바람직하다.
철(Fe)은 고착성을 방지하고 강도를 향상하는 것으로, 합금의 총 중량 대비 0.1 내지 1.0 중량% 범위 내에서 포함하는 것이 좋다. 즉, 철이 1.0 중량%를 초과하면 내식성의 저하와 침전물을 발생시키고, 0.01 중량%에 미치지 못하면 본래의 목적을 달성할 수가 없다. 따라서 철은 고착성 방지와 강도 향상 및 내식성을 지닐 수 있도록 0.5 중량% 포함시키는 것이 가장 바람직하다.
마그네슘(Mg)은 치밀한 표면 산화층(MgO)을 급격하게 성장시켜 내부 부식을 방지하고 강도를 향상하는 것으로, 합금의 총 중량 대비 1.0 내지 3.0 중량% 범위 내에서 포함하는 것이 좋다. 즉, 마그네슘이 3.0 중량%를 초가하면 유동성이 저하되어 복잡한 형상의 제조가 어렵고, 1.0 중량%에 미치지 못하면 본래의 목적을 달성할 수가 없다. 따라서 마그네슘(Mg)은 내식성과 강도향상 및 적절한 유동성을 위해서 2.0 중량% 포함시키는 것이 가장 적절하다.
니켈(Ni)은 내식성을 향상하는 것으로, 합금의 총 중량 대비 0.1 내지 1.0% 범위 내에서 포함하는 것이 좋다. 여기서 니켈은 1.0 중량%를 초과하여 포함시키더라도 내식성이 두드러지게 향상되지 않고, 0.1 중량%에 미치지 못하면 본래의 목적을 달성할 수가 없다. 따라서 니켈은 0.5 중량% 포함해 주면, 내식성과 유해성을 적절하게 만족시킬 수가 있다.
티타늄(Ti)은 결정립의 미세화를 통하여 성형성과 내식성 및 강도를 향상하는 것으로, 합금의 총 중량 대비 0.15 내지 0.45 중량% 범위 내에서 포함하는 것이 좋다. 즉, 티타늄이 0.45 중량%를 초과하면 용탕의 흐름을 저하시켜 불량을 촉진하고, 0.15 중량%에 미치지 못하면 본래의 목적을 달성할 수가 없다. 따라서 티타늄은 성형성과 내식성 및 강도를 향상할 수 있도록 0.15 중량%로 포함시키는 것이 가장 적절하다.
주석(Sn)은 성형성과 절삭가공성을 향상하고, 티타늄(Ti)에 의해 저하되는 열전도도를 보상하는 것으로, 합금의 총 중량 대비 1.0 내지 3.0 중량% 범위 내에서 포함하는 것이 좋다. 즉, 주석이 3.0 중량%를 초과하면 내식성이 저하되고, 1.0 중량%에 미치지 못하면 본래의 목적을 달성할 수가 없다. 따라서 주석(Sn)은 성형성과 절삭가공성 및 내식성을 모두 겸비할 수 있도록 1.0 중량% 포함시키는 것이 가장 좋다.
이러한 성분과 함량으로 조성된 알루미늄 합금은 고내식성은 물론, 300~320MPa 인장강도와, 140~160W/m.K 열전도도를 가진다.
본 발명의 다른 일면은 도 1처럼 제1단계(S10) 내지 제6단계(S60)을 거쳐 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제조하는 방법이다. 먼저, 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 구성된 재료들을 준비하는 제1단계(S10)를 거친다.
바람직하게는 총 중량 대비 6.0 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.5 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 2.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.5 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 구성된 재료들을 준비한다.
그리고 준비된 알루미늄(Al)을 700~750℃로 가열하여 용해한 다음, 800~850℃로 승온하는 제2단계(S20)를 거치고, 제2단계(S20)의 용해물에 실리콘(Si)을 첨가한 다음, 900~1000℃로 승온하는 제3단계(S30)를 거친다.
이어서 제3단계(S30)의 혼합물에 철(Fe), 니켈(Ni), 티타늄(Ti)을 첨가한 다음, 4~5시간 가열하는 제4단계(S40)를 거치고, 제4단계(S40)의 혼합물을 700~750℃로 감온한 다음, 마그네슘(Mg)과 주석(Sn)을 첨가하여 용해하는 제5단계(S50)를 거친다.
마지막으로 제5단계(S50)의 혼합물에 불순물을 제거한 다음, 잉곳으로 출탕시켜 합금을 완성하는 제6단계(S60)를 거친다. 불순물로는 산화물, 탄화물, 금속간화합물로 크게 수소가스 및 나트륨으로 이루어진다. 수소가스는 합금의 기계적 성질 저하와 성형 가공성 저하 및 부식이나 균열 따위의 표면결합을 발생시키고, 나트륨은 유동성과 주조성을 저하시킨다.
즉, 도 3처럼 혼합물의 하부에 아르곤 또는 질소가스를 주입하여 버블링에 의한 불순물을 부상시키고, 표면에 부상된 불순물을 제거한다. 그리고 불순물이 제거된 혼합물은 출탕하는 과정에서 출탕 출구와 출탕 유로에 불순물을 여과하는 필터링 과정을 더 거친다.
한편, 도 2와 같이 제2단계(S20) 내지 제6단계(S60)는 혼합물에 대한 성분을 분석하여 교정하는 과정을 각각 더 거치는 것이 좋다. 즉, 주재인 알루미늄(Al)에 실리콘(Si), 철(Fe), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 주석(Sn)을 첨가하여 용해된 상태에서 성분 분석기 장비를 이용하여 필요에 따라 첨가되는 재료를 더 첨가한다.
본 발명의 또 다른 일면은 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 이용하여 주조품을 제조하는 방법이다. 먼저, 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 조성된 합금을 준비한다.
바람직하게는 총 중량 대비 6.0 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.5 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 2.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.5 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 조성된 합금을 준비한다.
이어서 준비된 알루미늄 합금을 용해하고, 용해된 합금 용융물을 680~750℃로 가온한 상태에서 75MPa로 다이캐스팅 금형에 주입하여 주조품을 완성한다.
완성된 주조품은 알루미늄에 적정 조성으로 금속원소가 첨가됨에 따라, 표면의 산화층이 안정적이고, 치밀하게 형성되어 염수 환경이나 물이나 대기 상태에서 우수한 내식성을 지니며 높은 인장강도와 항복강도가 발현되며 주조 시 합금 용융물이 금형 내벽에 소착되지 않고 합금 용융물의 금형 충전성이 향상되어 두께(T)가 0.38㎜ 이하인 박판형태 주조품의 제조가 가능하므로 전자기기 부품이나 자동차 부품에 적합하다.
이하, 구체적인 실시예를 살펴보고 본 발명의 합금이 가진 실질적인 효과가 유효함을 알아보고자 한다.
<합금 준비>
본 발명에 따른 대표 함량으로 조성되는 실시예1의 합금과 종래의 함량으로 조성되는 비교예1(ADC12.1)과 비교예2(S33N)의 합금을 아래의 표 1처럼 준비하였다.
구분 Al Si Fe Mg Ni Ti Sn
실시예1 Bal. 6 0.5 2.0 0.5 0.15 1.0
비교예1 Bal. 11 0.8 0.2 0.03 0.08 0.01
비교예2 Bal. 6.5 0.2 1.4 0.08 0.2 0.2
(단위: 중량%)
<시료 제작>
표 1과 같이 준비된 합금을 아래의 표 2처럼 ASTM Subsize 규격의 시편으로 제작하였다.

구분		 표점
거리
(G)		 너비
(w)		 두께
(T)		 어깨부
반지름
(R)		 시험편
종길이
(L)		 평행부
길이
(A)		 물림부
너비
(C)
Subsize(Plate) 25 6.25 3.05 6 100
이상		 32 10
도면
Figure 112017117216381-pat00001
<물성 실험>
제작된 각각의 시편을 만능재료시험기(Instron 5982)를 이용하여 인장강도와 항복강도를 측정하였고, ASTM E1461에 따라 열전도도를 측정하였다. 측정결과는 아래의 표 3에 기재되어 있다.
구분 인장강도
(MPa)		 항복강도
(MPa)		 열전도도
(Wm·K)
실시예1 317 235 154
비교예1 200 160 96
비교예2 320 230 124
측정결과, 실시예1과 비교예2의 인장강도가 각각 300MPa 이상으로 고강도성을 만족하지만, 열전도도에 있어 실시예1은 154 Wm·K로 124 Wm·K인 비교예2에 비해 현저히 우수하다는 것을 알 수가 있다.
<내식성 실험>
먼저, 제작된 각각의 시편을 표면처리하지 않고 염수분무 실험방법인 KS D 9502에 따라 아래와 같은 조건으로 표면에 분무하였다.
- NaCl(Sodium Chloride): 99.5%
- 염수농도: 5%
- 물: 탈이온수 및 증류수
- 시험온도: 35℃±1℃
- 분무액 pH(35℃): pH6.5 ~ 7.2
- 분무압력: 0.07~0.17 MPa
- 분무방법: 연속분무
- 분무시간 : 24h
이와 같은 조건의 시편을 아래의 표 4와 같이 육안으로 관찰해보았다. 그리고 전기화학적 실험용 시험편 및 전기 전도도 실험용 시험편은 모재 면적 9cm2 노출시켜 마운팅을 실시한 후 SiC연마재 #2000번까지 연마한 후 증류수에 세척후 건조한 시험편을 사용하였다. 도 4에 도시된 ZIVE : SP1측정 장비를 사용하여 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl)을, 대극은 고순도 흑연 전극을 사용 2mV의 주사속도로 NaCl 5% 조건에서 양극평형전위를 기준으로 V 분극시켜 평균 부식전위와 평균 부식전류밀도, 평균 부식속도를 측정하였다. 그리고 도 5에 도시된 Fischer : SMP-350 측정 장비를 사용하여 전기 전도도는 노출된 소재 표면에 60kHz 와류 방식에 의한 ASTM E 1004 표준 측정을 하였다.
실시예1 비교예1 비교예2
Figure 112017117216381-pat00002
Figure 112017117216381-pat00003
Figure 112017117216381-pat00004
관찰결과, 비교예1이나 비교예2에 비해서 실시예1의 색상이 뚜렷하며 표면이 치밀한 것을 확인할 수 있다.
구분 전기전도도
(%IACS)		 부식전위
(Ecorr)
(Ag/AgCl)		 전류밀도
(Icorr)
(uA/cm2)		 부식속도
(mpy)
실시예1 32 -1.00 1.73 0.082
비교예1 22.1 -1.69 1.47 0.22
비교예2 25.2 -1.09 1.17 0.08
측정결과, 실시예1과 비교예2의 부식속도는 유사하지만, 전기전도도에 있어 실시예1은 32로 25.2인 비교예2에 비해 현저히 우수하다는 것을 알 수가 있다. 즉, 전기전도도가 높다는 것은 부식에 의한 저항체가 적다는 것으로 비교예에 비해 실시예가 높다는 것은 내식성이 우수하다는 반증이다.
<티타늄 성분비 실험>
티타늄(Ti)은 결정립의 미세화를 통하여 성형성과 내식성 및 강도에 영향을 미치는 중요한 원소로서, 위 실험의 실시예에서 아래의 표 6과 같이 티타늄(Ti)의 조성비만 조정한 시편에 대한 인장강도와 항복강도 및 열전도도를 측정하였다. 그리고 아래의 표 7과 같이 전기전도도와 부식전위와 전류밀도 및 부식속도도 측정하였다.
구분 인장강도
(MPa)		 항복강도
(MPa)		 열전도도
(Wm·K)
실시예1
Ti(0.15%)		 317 235 154
실시예2
Ti(0.3%)		 315 241 145
실시예2
Ti(0.45%)		 311 245 125
측정결과, 티타늄(Ti)의 중량비가 적을수록 인장강도와 열전도도는 향상되나, 항복강도는 낮아지고, 반대로 중량비가 높을수록 인장강도와 열전도도는 낮아지고 항복강도는 높아짐을 알 수 있다.
구분 전기전도도
(%IACS)		 부식전위
(Ecorr)
(Ag/AgCl)		 전류밀도
(Icorr)
(uA/cm2)		 부식속도
(mpy)
실시예1
Ti(0.15%)		 32 -1.00 1.73 0.082
실시예2
Ti(0.3%)		 30 -1.15 1.86 0.096
실시예2
Ti(0.45%)		 26.5 -1.16 1.94 0.099
측정결과, 티타늄(Ti)의 중량비가 적을수록 부식의 속도는 낮아지고 전기전도는 높아지며, 중량비가 높을수록 부식의 속도는 높아지고 전기전도도는 낮아짐을 알 수 있다.
<실험 고찰>
결과적으로 표 6 및 표 7을 참조해보면, 본 발명이 목적으로 하는 고강도와 고내식성 및 고열전도도를 동시에 구현하기 위한 중요한 인자로는 티타늄(Ti)임을 확인할 수 있었다. 즉, 티타늄(Ti)의 중량비가 0.15 중량% 이하가 되면 인장강도가 저하되는 현상이 발생되고, 0.45 중량% 이상이 되면 열전도도와 내식성이 저하되는 현상이 발생되는 바, 티타늄(Ti)의 적정 중량비는 0.15~0.45 중량%로 바람직하게는 0.15 중량%가 적절하다는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 있어서:
    합금의 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  2. 제1항에 의한 알루미늄 합금은 300~320MPa 인장강도와, 140~160W/m.K 열전도도를 가진 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  3. 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제조하는 방법에 있어서:
    총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 구성된 재료들을 준비하는 제1단계;
    상기 준비된 알루미늄(Al)을 700~750℃로 가열하여 용해한 다음, 800~850℃로 승온하는 제2단계;
    상기 제2단계의 용해물에 실리콘(Si)을 첨가한 다음, 900~1000℃로 승온하는 제3단계;
    상기 제3단계의 혼합물에 철(Fe), 니켈(Ni), 티타늄(Ti)을 첨가한 다음, 4~5시간 가열하는 제4단계;
    상기 제4단계의 혼합물을 700~750℃로 감온한 다음, 마그네슘(Mg)과 주석(Sn)을 첨가하여 용해하는 제5단계; 및
    상기 제5단계의 혼합물에 불순물을 제거한 다음, 잉곳으로 출탕시켜 합금을 완성하는 제6단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2단계 내지 제6단계는 혼합물에 대한 성분을 분석하여 교정하는 과정을 각각 더 거치는 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제6단계는 혼합물의 하부에 아르곤 또는 질소가스를 주입하여 버블링에 의한 불순물을 부상시키고, 표면에 부상된 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제6단계는 혼합물을 출탕하는 과정에서 출탕 출구와 출탕 유로에 불순물을 여과하는 필터링 과정을 더 거치는 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 제조방법.
  7. 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 주조품을 제조하는 방법에 있어서:
    합금의 총 중량 대비 5~7 중량% 실리콘(Si), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 철(Fe), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 마그네슘(Mg), 총 중량 대비 0.1~1.0 중량% 니켈(Ni), 총 중량 대비 0.15~0.45 중량% 티타늄(Ti), 총 중량 대비 1.0~3.0 중량% 주석(Sn) 및 나머지 알루미늄(Al)으로 조성된 합금을 준비하는 단계; 및
    상기 알루미늄 합금을 용해하고, 용해된 합금 용융물을 다이캐스팅 금형에 주입하여 주조품을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 주조품의 제조방법.
  8. 제7항에 의해 제조된 주조품은 전자기기 부품이나 자동차 부품인 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 주조품의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주조품은 두께(T)가 0.38㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 내식성과 열전도도가 우수한 고강도 다이캐스팅용 알루미늄 합금 주조품의 제조방법.
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