KR101933589B1 - 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법 - Google Patents

기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 스칸듐을 0.001 중량부 내지 1.0 중량부로 포함하고, 나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금이고, 상기 마그네슘 합금은 Fe 고용한이 증가되고 부식성이 감소되는, 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다. 본 발명은 기계적 특성 저하 없이 기지와 불순물 간의 미소 갈바닉 부식을 억제할 뿐만 아니라 표면에 형성되는 피막의 부동태 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 스칸듐을 첨가하여 마그네슘 합금의 내식성을 향상시킬 수 있어 자동차, 철도, 항공기, 선박 등의 수송기기, 가전기기, 의료기기, 생활용품 등 경량화 및 생체분해특성이 요구되는 다양한 분야에 유용하게 활용될 수 있는 마그네슘 합금을 제공하고자 하고, 특히 스텐트 및 플레이트 등의 임플란트와 같은 신체와 접촉하는 의료장치 분야에 유용하게 활용될 수 있는 마그네슘 합금을 제공하고자 한다.

Description

기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법{Magnesium Alloys having improved mechanical properties and corrosion resistance and method for manufacturing the same}
본 발명은 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 기계적 특성의 저하 없이 내식성이 향상된 마그네슘 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
경량 금속인 마그네슘(Mg) 또는 마그네슘을 주성분으로 포함하는 합금은 비강도, 치수안정성, 기계가공성, 진동 흡수성 등이 우수하여, 최근 자동차, 철도, 항공기, 선박 등의 수송기기, 가전기기, 의료기기, 생활용품 등 경량화 및 생체분해특성이 요구되는 다양한 분야에 적용 가능하다. 따라서, 산업의 핵심 소재로 각광받고 있다.
그러나, 마그네슘은 강한 화학적 활성으로 낮은 내식성을 가진다.
종래 기술은 Fe, Ni, Cu 등의 불순물들이 마그네슘 합금의 내식성에 미치는 악영향을 최소화하기 위하여, 여러 단계의 정련과정을 통해 불순물의 함량을 감소시키는 방법을 적용하고 있다.
그러나 경제적 측면으로 고려할 때, 정련을 통한 불순물 함량 제어에는 한계가 있어 일정 수준 이상으로 내식성을 향상시키기가 곤란한 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 특허 제036099호에 다이캐스팅법으로 제조한 Al 함유 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키는 방법에 있어서, 열처리 조건을 변화시켜 내식성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 방법이 기재되어있다.
본 발명의 목적은 기계적 특성의 저하 없이 내식성이 향상된 마그네슘 합금을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기계적 특성의 저하 없이 내식성이 향상된 마그네슘 합금을 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 스칸듐을 0.001 중량부 내지 1.0 중량부로 포함하고, 나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금이고, 상기 마그네슘 합금은 Fe 고용한이 증가되고 부식성이 감소되는, 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스칸듐을 0.05 중량부 내지 0.5 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3.5 wt% 염수로 72시간 침지 시 부식속도가 0.5 mm/y 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 80 내지 120MPa이고, 인장강도가 160 내지 180MPa이고, 연신율이 6 내지 13%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대해 0.001 내지 0.007 중량부의 철; 0.001 내지 0.002 중량부의 규소; 0.005 내지 0.015 중량부의 칼슘; 및 0.003 내지 0.012 중량부의 망간을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 7.0 중량부의 아연을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 120 내지 190MPa이고, 인장강도가 210 내지 310MPa이고, 연신율이 20 내지 30%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 2.5 내지 10 중량부의 주석을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 130 내지 280MPa이고, 인장강도가 210 내지 310MPa이고, 연신율이 5 내지 17%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 2 내지 10 중량부의 알루미늄을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 130 내지 200MPa이고, 인장강도가 230 내지 320MPa이고, 연신율이 10 내지 25%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Mg-Zn-Al, Mg-Zn-Sn, Mg-Al-Sn, 및 Mg-Zn-Al-Sn에서 선택되는 조성을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 스칸듐을 0.001 중량부 내지 1.0 중량부로 포함하고, 나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금을 주조하는 단계; 상기 주조된 마그네슘 합금을 균질화하는 단계; 및 상기 균질화된 마그네슘 합금을 예열한 후 압출하는 단계를 포함하는, 상기 마그네슘 합금은 Fe 고용한이 증가되고 부식성이 감소되는 것인 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기계적 특성 저하 없이 내식성이 향상된 마그네슘 합금 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 기계적 특성 저하 없이 기지와 불순물 간의 미소 갈바닉 부식을 억제할 뿐만 아니라 표면에 형성되는 피막의 부동태 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 스칸듐을 첨가하여 마그네슘 합금의 내식성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의한 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금은 자동차, 철도, 항공기, 선박 등의 수송기기, 가전기기, 의료기기, 생활용품 등 경량화 및 생체분해특성이 요구되는 다양한 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명에 의한 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금은 스텐트 및 플레이트 등의 임플란트와 같은 신체와 접촉하는 의료장치 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 순수 마그네슘(Pure Magnesium)의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 결과를 통해 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 순수 마그네슘(Pure Magnesium)의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘 합금의 외부 특징을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 순수 마그네슘(Pure Magnesium)의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특성(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-아연 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-아연 합금의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘-아연 합금의 외부 특징을 보여주는 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-아연 합금의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특징(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-주석 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-주석 합금의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘-주석 합금의 외부 특징을 보여주는 사진이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-주석 합금의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특성(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘-알루미늄 합금의 외부 특징을 보여주는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특성(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘 합금의 스칸듐 함유 여부에 대한 철(Fe) 고용한 함량을 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 내식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 스칸듐을 0.001 중량부 내지 1.0 중량부로 포함하고, 나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금이고, 상기 마그네슘 합금은 Fe 고용한이 증가되고 부식성이 감소되는, 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금이 제공된다.
일반적으로 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키기 위해서는 불순물의 함량을 제어하거나 마그네슘 기지의 부식전위를 증가시키는 방법 등이 적용된다. 또한, 합금 제조공정을 제어하여 부식의 장애물 역할을 할 수 있는 제2상을 네트워크(network) 형태로 연속적으로 생성시키는 방법도 적용된다. 그러나 이러한 방법들은 기지와 불순물과의 미소 갈바닉 부식을 효과적으로 제어할 수 없을 뿐만 아니라 기계적 특성의 저하를 동반하게 된다.
본 발명은 기계적 특성의 저하 없이 기지와 불순물 간의 미소 갈바닉 부식을 억제할 뿐만 아니라 표면에 형성되는 피막의 부동태 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 이중효과(dual effect)를 나타내는 마그네슘 합금에 스칸듐(Sc)을 첨가하는 기술이다.
즉, 본 발명은 마그네슘 및 마그네슘 합금 내에 존재하는 불순물의 함량을 물리적 또는 화학적인 방법으로 감소시키는 것이 아니라 미량원소 첨가를 통해 불순물의 전기화학적 특성을 변화시킴과 동시에 표면에 형성되는 피막의 부동태 특성을 향상시킴으로써 내식성을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 순수 마그네슘(Pure Magnesium)의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 결과를 통해 부식속도를 보여주는 그래프이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 순수 마그네슘(Pure Magnesium)의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘 합금의 외부 특징을 보여주는 사진이다.
상기 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 순수한 마그네슘과 비교하여 매우 향상된 내식성을 보인다.
본 발명에 의하면, 상업용 소재 수준의 순도(Pure Mg 기준 99.9%)를 가지는 상용 마그네슘 대비 40% 이상, 고순도 소재(Pure Mg 기준 99.99%, 제조비용은 상용소재 대비 100배) 대비 20% 이상 내식성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스칸듐을 마그네슘 합금 100 중량부에 대해 0.001 중량부 내지 1.0 중량부, 0.05 내지 0.25 중량부, 0.001 내지 0.1 중량부, 0.05 내지 0.5 중량부, 또는 0.05 내지 0.1 중량부로 포함할 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나 0.05 내지 0.5 중량부가 적합하다. 상기 스칸듐의 함량이 0.001 미만인 경우, 스칸듐의 함량이 너무 적어서 내부식성 향상의 효과를 얻기에 어렵고, 스칸듐의 함량이 1.0 초과인 경우, 오히려 부식성이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3.5 wt% 염수로 72시간 침지 시 부식속도가 0.5 mm/y 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 80 내지 120MPa이고, 인장강도가 160 내지 180MPa이고, 연신율이 6 내지 13%일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 순수 마그네슘(Pure Magnesium)의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특성(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다. 도 3에 따르면 스칸듐의 함량이 증가함에 따라 항복강도 및 인장강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 스칸듐의 함량이 증가함에 따라 기계적 강도가 증가하는 것을 의미한다. 상기 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명의 마그네슘 합금은 기계적 특성이 저하되지 않고 내식성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대해 0.001 내지 0.007 중량부의 철; 0.001 내지 0.002 중량부의 규소; 0.005 내지 0.015 중량부의 칼슘; 및 0.003 내지 0.012 중량부의 망간을 더 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금에는 합금의 원료 또는 제조 과정에서 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함할 수 있고, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 0.007 중량부의 철, 0.001 내지 0.002 중량부의 규소를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 마그네슘 합금에 함유되는 칼슘은 석출강화 및 고용강화로 합금의 강도증진에 도움이 되고 칼슘의 함량이 0.005 미만일 경우 석출강화 효과가 미미할 수 있고, 0.015 초과일 경우 칼슘의 분율이 너무 높아서 갈바닉 부식이 촉진될 수 있다.
상기 마그네슘 합금에 함유되는 망간은 고용강화로 합금의 강도 증진에 도움이 되고 합금 내 망간과 불순물이 함유된 화합물을 형성함으로써, 마그네슘 합금의 내부식성을 향상하는 효과를 가지며, 망간의 함량이 0.003 중량부 미만일 경우 그 효과가 미미하여 영향이 없으며, 0.012 중량부 초과일 경우 망간의 분율이 너무 높아서 갈바닉 부식이 촉진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 7.0 중량부의 아연을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스칸듐을 마그네슘-아연 합금의 마그네슘 100 중량부에 대해 0.001 내지 0.5 중량부, 0.05 내지 0.25 중량부, 0.05 내지 0.1 중량부, 0.001 내지 0.25 중량부, 0.001 내지 0.1 중량부 또는 0.01 내지 0.5 중량부로 포함할 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나 0.05 내지 0.25 중량부가 적합하다. 상기 스칸듐의 함량이 0.001 미만인 경우, 스칸듐의 함량이 너무 적어서 내부식성 향상의 효과를 얻기에 어렵고, 스칸듐의 함량이 0.5 초과인 경우, 오히려 부식성이 증가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-아연 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-아연 합금의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘-아연 합금의 외부 특징을 보여주는 사진이다.
도 4 내지 도 8에 따르면, 아연의 함량이 증가함에 따라 마그네슘-아연 합금의 부식속도가 증가하는 것을 알 수 있고, 아연의 함량에 관계없이 마그네슘 합금 100 중량부에 대해 스칸듐을 0.001 중량부 내지 0.5 중량부로 포함하는 경우 부식속도가 감소한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 120 내지 190MPa이고, 인장강도가 210 내지 310MPa이고, 연신율이 20 내지 30%일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-아연 합금의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특징(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 9에 따르면 아연의 함량과 관계없이 스칸듐의 함량이 증가함에 따라 항복강도 및 인장강도가 증가한다. 또한, 아연의 함량이 마그네슘 합금 100 중량부에 대해 2 중량부 이하로 포함하는 경우 스칸듐의 함량이 증가함에 따라 연신율도 증가한다. 따라서 본 발명의 마그네슘 합금은 기계적 특성 및 내식성이 동시에 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 2.5 내지 10 중량부의 주석을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스칸듐을 마그네슘-주석 합금의 마그네슘 100 중량부에 대해 0.001 내지 0.5 중량부, 0.05 내지 0.25 중량부, 0.05 내지 0.1 중량부, 0.001 내지 0.1 중량부, 0.001 내지 0.25 중량부, 또는 0.01 내지 0.5 중량부로 포함할 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나 0.05 내지 0.1 중량부가 적합하다. 상기 스칸듐의 함량이 0.001 미만인 경우, 스칸듐의 함량이 너무 적어서 내부식성 향상의 효과를 얻기에 어렵고, 스칸듐의 함량이 0.5 초과인 경우, 오히려 부식성이 증가할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-주석 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-주석 합금의 스칸듐 함유량에 따른 침지실험(immersion test) 후 마그네슘-주석 합금의 외부 특징을 보여주는 사진이다.
도 10 내지 도 14에 따르면, 주석의 함량이 증가함에 따라 마그네슘-주석 합금의 부식속도가 증가하는 것을 알 수 있고, 주석의 함량에 관계없이 스칸듐을 0.001 내지 0.5 중량부로 포함하는 경우 부식속도가 감소한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 130 내지 280MPa이고, 인장강도가 210 내지 310MPa이고, 연신율이 5 내지 17%일 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-주석 합금의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특성(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 15에 따르면, 주석의 함량과 관계없이 스칸듐의 함량이 0.001 내지 0.25 중량부로 증가함에 따라 항복강도 및 인장강도가 증가한다. 따라서 본 발명의 마그네슘 합금은 기계적 특성 및 내식성이 동시에 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 2 내지 10 중량부의 알루미늄을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스칸듐을 마그네슘-알루미늄 합금의 마그네슘 100 중량부에 대해 0.001 내지 1.0 중량부, 0.05 내지 1.0 중량부, 0.001 내지 0.5 중량부, 또는 0.01 내지 1.0 중량부로 포함할 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나 0.05 내지 1.0 중량부가 적합하다. 상기 스칸듐의 함량이 0.001 미만인 경우, 스칸듐의 함량이 너무 적어서 내부식성 향상의 효과를 얻기에 어렵고, 스칸듐의 함량이 1.0 초과인 경우, 오히려 부식성이 증가할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 스칸듐 함유량에 따른 부식속도를 보여주는 그래프이다.
도 16 내지 도 19에 따르면, 알루미늄의 함량이 증가함에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 부식속도가 증가하는 것을 알 수 있고, 알루미늄의 함량에 관계없이 스칸듐을 0.001 내지 0.25로 포함하는 경우 부식속도가 감소한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 항복강도가 130 내지 200MPa이고, 인장강도가 230 내지 320MPa이고, 연신율이 10 내지 25%일 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금의 스칸듐 함유량에 따른 기계적 특성(항복강도, 인장강도, 연신율)을 보여주는 그래프이다.
도 20에 따르면, 알루미늄의 함량과 관계없이 스칸듐의 함량이 0.001 내지 1.0으로 증가함에 따라 항복강도 및 인장강도가 증가한다. 따라서 본 발명의 마그네슘 합금은 기계적 특성 및 내식성이 동시에 향상될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘 합금의 스칸듐 함유 여부에 대한 철(Fe) 고용한 함량을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 상기 철 고용한은 마그네슘 금속에 고용될 수 있는 철 성분의 양을 의미한다.
철과 같은 중금속 원소는 마그네슘의 내식성을 감소시키는 불순물로 그 함량을 엄격하게 제한하고 있다. 따라서 본 발명에서는 마그네슘 내 철의 고용한을 높여 내식성이 우수하면서도 기계적 강도가 높은 마그네슘 합금을 제공하고자 한다.
도 21에 따르면, 스칸듐을 함유한 경우 그렇지 않았을 때와 비교하여 아연, 주석, 알루미늄의 함유 성분 종류 및 함유량에 무관하게 상대적으로 높은 철 고용한을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스칸듐을 함유하는 합금은 Mg-Zn-Al, Mg-Zn-Sn, Mg-Al-Sn, 및 Mg-Zn-Al-Sn에서 선택될 수 있다.
스칸듐을 함유한 경우 그렇지 않았을 때와 비교하여 상기 아연, 주석, 알루미늄 중에서 1종 이상 선택되는 함유 성분 종류 및 함유량에 무관하게 상대적으로 높은 철 고용한을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 마그네슘 합금 100 중량부에 대하여, 스칸듐을 0.001 중량부 내지 1.0 중량부로 포함하고, 나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금을 주조하는 단계; 상기 주조된 마그네슘 합금을 균질화하는 단계; 및 상기 균질화된 마그네슘 합금을 예열한 후 압출하는 단계를 포함하는, 상기 마그네슘 합금은 Fe 고용한이 증가되고 부식성이 감소되는 것인 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금의 제조방법이 제공된다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주조하는 단계는 650 내지 800℃에서 주조할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 주조 온도가 650℃ 미만이거나 800℃를 초과하면 주조가 적절하게 이루어질 수 없을 수 있다.
상기 주조하는 단계, 균질화하는 단계 및 압출하는 단계는 공지의 기술에 의해서 이루어질 수 있다. 예를 들어 사형주조, 박판주조, 다이캐스팅 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 상세한 방법은 하기 실시예에 기재되어 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
마그네슘 합금 1의 제조
본 발명에 따른 마그네슘 합금을 제조하기 위하여 순수 Mg(99.9%)에 Sc를 첨가하였으며, Sc는 Mg-2Sc 모합금 형태로 첨가하였다. 이때 순수한 Mg에 Sc가 0.001, 0.01, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1.0 중량%로 포함되도록 Mg-2Sc 모합금을 첨가하였다.
700℃에서 원형 실린더 형태로 빌렛을 주조한 후 500℃에서 24시간 동안 균질화 처리를 하였다.
350℃에서 3시간 예열한 후 압출을 하여 두께 6mm, 폭 28mm의 판상의 압출재를 제조하였다.
AZ61 합금은 상용 마그네슘합금으로 비교예로 사용하기 위해 제조한 합금이다.
[wt%] Sc Fe Si Ca Mn Mg
비교예 1 Mg - 0.002 0.019 0.006 0.010 Bal.
실시예 1 Mg-0.001Sc 0.001 0.005 0.001 0.007 0.005 Bal.
실시예 2 Mg-0.01Sc 0.001 0.005 0.001 0.007 0.005 Bal.
실시예 3 Mg-0.1Sc 0.050 0.001 0.010 0.013 0.007 Bal.
실시예 4 Mg- 0.25Sc 0.160 0.001 0.010 0.010 0.007 Bal .
실시예 5 Mg- 0.5Sc 0.300 0.001 0.011 0.008 0.007 Bal .
실시예 6 Mg- 1.0Sc 0.670 0.003 0.011 0.008 0.009 Bal .
상기 제조한 빌렛에 대해 500℃에서 24시간 동안 균질화처리를 행한 후 지름 78mm, 길이 140~160mm의 원형 실린더 형태의 빌렛으로 가공하였다. 이와 같이 가공한 빌렛을 350℃에서 3시간 동안 예열한 후 1.0mm/s의 램속도로 압출을 행하여 두께 6mm, 폭 28mm의 판상 압출재를 제조하였다.
마그네슘-아연 합금의 제조
본 발명에 따른 마그네슘-아연 합금을 제조하기 위하여 순수 Mg(99.9%)에 Zn과 Sc를 첨가하였으며, Zn는 99.9%의 순도를 갖는 순수한 Zn 펠렛 형태로 첨가하였으며, Sc는 Mg-2Sc 모합금 형태로 첨가하였다. 이때 순수한 Mg에 Zn이 1, 2, 4, 6 중량%로 포함되도록 순수한 Zn을 첨가하였으며, Sc가 0.001, 0.01, 0.1, 1.0 중량%로 포함되도록 Mg-2Sc 모합금을 첨가하였다.
상기 마그네슘-아연 합금의 조성은 하기 표 2와 같다.
Zn Sc Fe Si Ca Mg
비교예 2 Mg-1Zn 1.02 - 0.003 - 0.007 bal.
실시예 7 Mg-1Zn-0.001Sc 0.96 0.001 0.017 - 0.009 bal.
실시예 8 Mg-1Zn-0.01Sc 1.02 0.007 0.003 - 0.009 bal.
실시예 9 Mg-1Zn-0.1Sc 1.01 0.102 0.018 - 0.007 bal.
실시예 10 Mg-1Zn-1.0Sc 0.98 0.868 0.025 - 0.012 bal.
비교예 3 Mg-2Zn 1.82 - 0.004 - 0.007 bal.
실시예 11 Mg-2Zn-0.001Sc 1.86 - 0.007 - 0.019 bal.
실시예 12 Mg-2Zn-0.01Sc 2.00 0.007 0.010 - 0.007 bal.
실시예 13 Mg-2Zn-0.1Sc 2.12 0.084 0.063 - 0.007 bal.
실시예 14 Mg-2Zn-1.0Sc 2.01 0.844 0.138 - 0.076 bal.
비교예 4 Mg-4Zn 3.65 - 0.008 0.009 0.005 bal.
실시예 15 Mg-4Zn-0.001Sc 4.10 - 0.004 0.021 0.003 bal.
실시예 16 Mg-4Zn-0.01Sc 4.03 0.006 0.003 - 0.003 bal.
실시예 17 Mg-4Zn-0.1Sc 4.02 0.089 0.005 0.012 0.010 bal.
실시예 18 Mg-4Zn-1.0Sc 4.13 0.79 0.003 0.036 0.004 bal.
비교예 5 Mg-6Zn 5.59 - 0.009 0.008 0.004 bal.
실시예 19 Mg-6Zn-0.001Sc 5.58 0.001 0.001 0.042 0.004 bal.
실시예 20 Mg-6Zn-0.01Sc 6.23 0.006 0.004 0.081 0.007 bal.
실시예 21 Mg-6Zn-0.1Sc 6.36 0.089 0.004 0.053 0.008 bal.
실시예 22 Mg-6Zn-1.0Sc 6.29 0.80 0.009 0.085 0.007 bal.
이와 같이 준비한 원료 물질을 탄소 도가니에 장입하고 유도 용해로를 이용하여 700℃ 이상으로 가열하여 용해한 후 서서히 냉각시켜 용탕의 온도가 700℃에 도달하였을 때 200℃로 예열된 원형 실린더 형태의 금형에 주입하여 빌렛을 제조하였다.
이와 같이 제조한 빌렛에 대해 400℃에서 24시간 동안 균질화처리를 행한 후 지름 78mm, 길이 140~160mm의 원형 실린더 형태의 빌렛으로 가공하였다. 이와 같이 가공한 빌렛을 300℃에서 3시간 동안 예열한 후 1.0mm/s의 램속도로 압출을 행하여 두께 6mm, 폭 28mm의 판상 압출재를 제조하였다.
마그네슘-주석 합금의 제조
본 발명에 따른 마그네슘-주석 합금을 제조하기 위하여 순수 Mg(99.9%)에 Sn과 Sc를 첨가하였으며, Sn은 99.9%의 순도를 갖는 순수한 Sn 펠렛 형태로 첨가하였으며, Sc는 Mg-2Sc 모합금 형태로 첨가하였다. 이때 순수한 Mg에 Sn이 3, 5, 6, 8 중량%로 포함되도록 순수한 Sn을 첨가하였으며, Sc가 0.001, 0.01, 0.1, 1.0 중량%로 포함되도록 Mg-2Sc 모합금을 첨가하였다.
상기 마그네슘-주석 합금의 조성은 하기 표 3과 같다.
Sn Sc Fe Si Ca Mg
비교예 6 Mg-3Sn 2.84 - 0.007 0.13 0.014 bal.
실시예 23 Mg-3Sn-0.001Sc 2.84 - 0.002 0.02 0.005 bal.
실시예 24 Mg-3Sn-0.01Sc 2.76 0.007 0.001 0.02 0.006 bal.
실시예 25 Mg-3Sn-0.1Sc 2.80 0.08 0.002 0.02 0.007 bal.
실시예 26 Mg-3Sn-1.0Sc 2.86 0.62 0.002 0.008 0.008 bal.
비교예 7 Mg-5Sn 4.68 - 0.003 0.03 0.005 bal.
실시예 27 Mg-5Sn-0.001Sc 4.87 - 0.001 0.02 0.005 bal.
실시예 28 Mg-5Sn-0.01Sc 4.73 0.006 0.002 0.012 0.006 bal.
실시예 29 Mg-5Sn-0.1Sc 4.80 0.09 0.002 0.010 0.006 bal.
실시예 30 Mg-5Sn-1.0Sc 4.93 0.58 0.002 0.011 0.008 bal.
비교예 8 Mg-6Sn 5.48 - 0.002 0.02 0.006 bal.
실시예 31 Mg-6Sn-0.001Sc 5.77 0.001 0.003 0.02 0.006 bal.
실시예 32 Mg-6Sn-0.01Sc 5.70 0.009 0.001 0.005 0.007 bal.
실시예 33 Mg-6Sn-0.1Sc 5.82 0.09 0.003 0.008 0.008 bal.
실시예 34 Mg-6Sn-1.0Sc 4.01 0.25 0.002 0.001 0.006 bal.
비교예 9 Mg-8Sn 7.59 - 0.001 0.04 0.005 bal.
실시예 35 Mg-8Sn-0.001Sc 7.77 0.001 0.002 0.05 0.006 bal.
실시예 36 Mg-8Sn-0.01Sc 7.84 - 0.001 0.02 0.007 bal.
실시예 37 Mg-8Sn-0.1Sc 7.93 0.09 0.002 0.011 0.007 bal.
실시예 38 Mg-8Sn-1.0Sc 6.97 0.69 0.037 0.003 0.004 bal.
이와 같이 준비한 원료 물질을 탄소 도가니에 장입하고 유도 용해로를 이용하여 700℃ 이상으로 가열하여 용해한 후 서서히 냉각시켜 용탕의 온도가 700℃에 도달하였을 때 200℃로 예열된 원형 실린더 형태의 금형에 주입하여 빌렛을 제조하였다.
이와 같이 제조한 빌렛에 대해 500℃에서 24시간 동안 균질화처리를 행한 후 지름 78mm, 길이 140~160mm의 원형 실린더 형태의 빌렛으로 가공하였다. 이와 같이 가공한 빌렛을 300℃에서 3시간 동안 예열한 후 1.0mm/s의 램속도로 압출을 행하여 두께 6mm, 폭 28mm의 판상 압출재를 제조하였다.
마그네슘-알루미늄 합금의 제조
본 발명에 따른 마그네슘-알루미늄 합금을 제조하기 위하여 순수 Mg(99.9%)에 Al과 Sc를 첨가하였으며, Al은 99.9%의 순도를 갖는 순수한 Al 펠렛 형태로 첨가하였으며, Sc는 Mg-2Sc 모합금 형태로 첨가하였다. 이때 순수한 Mg에 Al이 3, 6, 9 중량%로 포함되도록 순수한 Al을 첨가하였으며, Sc가 0.001, 0.01, 0.1, 1.0 중량%로 포함되도록 Mg-2Sc 모합금을 첨가하였다.
상기 마그네슘-알루미늄 합금의 조성은 하기 표 4와 같다.
Al Sc Fe Si Ca Mg
비교예 10 Mg-3Al 2.91 - - 0.10 0.007 bal.
실시예 39 Mg-3Al-0.001Sc 2.86 0.001 - 0.05 0.007 bal.
실시예 40 Mg-3Al-0.01Sc 2.88 0.007 0.002 0.05 0.016 bal.
실시예 41 Mg-3Al-0.1Sc 2.73 0.099 0.003 0.02 0.054 bal.
실시예 42 Mg-3Al-1.0Sc 2.36 0.24 0.007 0.05 0.044 bal.
비교예 11 Mg-6Al 5.85 0.005 0.01 0.002 bal.
실시예 43 Mg-6Al-0.001Sc 5.55 0.001 0.003 - 0.004 bal.
실시예 44 Mg-6Al-0.01Sc 5.81 0.01 0.007 0.009 0.003 bal.
실시예 45 Mg-6Al-0.1Sc 5.91 0.07 0.003 0.004 0.004 bal.
실시예 46 Mg-6Al-1.0Sc 5.72 0.17 0.009 - 0.014 bal.
비교예 12 Mg-9Al 8.40 - 0.007 0.04 0.036 bal.
실시예 47 Mg-9Al-0.001Sc 8.84 0.001 0.015 0.05 0.008 bal.
실시예 48 Mg-9Al-0.01Sc 8.64 0.009 0.002 0.02 0.018 bal.
실시예 49 Mg-9Al-0.1Sc 8.78 0.086 0.001 - 0.009 bal.
실시예 50 Mg-9Al-1.0Sc 8.90 0.64 - - 0.017 bal.
이와 같이 준비한 원료 물질을 탄소 도가니에 장입하고 유도 용해로를 이용하여 700℃ 이상으로 가열하여 용해한 후 서서히 냉각시켜 용탕의 온도가 700℃에 도달하였을 때 200℃로 예열된 원형 실린더 형태의 금형에 주입하여 빌렛을 제조하였다.
이와 같이 제조한 빌렛에 대해 400℃에서 24시간 동안 균질화처리를 행한 후 지름 78mm, 길이 140~160mm의 원형 실린더 형태의 빌렛으로 가공하였다. 이와 같이 가공한 빌렛을 300℃에서 3시간 동안 예열한 후 1.0mm/s의 램속도로 압출을 행하여 두께 6mm, 폭 28mm의 판상 압출재를 제조하였다.
실험예 1: 내식성 실험
상기 본 발명에 따라 제조된 마그네슘 합금의 내식성을 평가하기 위해 다음과 같이 침지실험(immersion test)을 행하였다.
침지실험은 3.5wt% NaCl 용액(25℃) 내에 시험편을 72시간 동안 침지한 후 침지 전후의 무게변화를 측정하여 부식속도로 환산하였다.
이때 부식속도는 하기 식을 사용하여 계산하였다.
Figure 112016117477479-pat00001
실험 결과
(1) 침지 실험
순수한 마그네슘은 부식속도가 18mm/y인 것에 반해, 0.001 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘(Mg-0.001Sc)은 2mm/y, 0.01 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘 (Mg-0.01Sc)은 1.7mm/y, 0.05 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘(Mg-0.05Sc)은 0.25mm/y, 0.1 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘(Mg-0.1Sc)은 0.1mm/y, 0.25 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘(Mg-0.25Sc)은 0.25mm/y, 0.5 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘(Mg-0.5Sc)은 0.5mm/y, 1.0 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘(Mg-1.0Sc)은 0.5mm/y, AZ61은 0.8mm/y로 나타났다(도 1 참조).
순수한 마그네슘과 비교하여 매우 향상된 내식성을 보이고 있으며, 특히 0.05 내지 1.0 중량%의 스칸듐을 포함한 마그네슘은 종래의 기술인 AZ61보다 우수한 내식성을 보였다.
또한, 아연을 1중량부, 2중량부, 4중량부, 6중량부로 포함하는 마그네슘-아연합금의 부식속도를 분석하였고, 아연의 함량에 관계없이 0.001, 0.01, 0.1 중량부의 스칸듐을 포함하는 경우 부식속도가 8.75mm/y 이하로 마그네슘-아연 합금의 부식속도에 비해 낮은 것으로 나타났다(도 4 참조). 특히 0.1 중량부의 스칸듐을 포함하는 경우 현저히 낮은 부식속도를 보였다.
주석을 3중량부, 5중량부, 6중량부, 8중량부로 포함하는 마그네슘-주석합금의 부식속도를 분석하였고, 주석의 함량에 관계없이 0.001, 0.01, 0.1 중량부의 스칸듐을 포함하는 경우 부식속도가 7.20mm/y 이하로 마그네슘-주석 합금의 부식속도에 비해 현저히 낮은 것으로 나타났다(도 10 참조).
그리고, 알루미늄을 3중량부, 6중량부, 9중량부로 포함하는 마그네슘-알루미늄 합금의 부식속도를 분석하였고, 알루미늄의 함량에 관계없이 0.001, 0.01, 0.1 중량부의 스칸듐을 포함하는 경우 부식속도가 8.84mm/y 이하로 마그네슘-알루미늄 합금의 부식속도에 비해 현저히 낮은 것으로 나타났다(도 16 참조). 특히 0.1 중량부의 스칸듐을 포함하는 경우 현저히 낮은 부식속도를 보였다.
상기의 실험 결과에 의하면, 스칸듐을 포함한 마그네슘이 순수한 마그네슘보다 우수한 내식성을 보이는 것을 확인할 수 있고, 특히 0.05 내지 0.5 중량%에서 종래의 기술보다도 우수한 내식성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 의하면, 상업용 소재 수준의 순도(Pure Mg 기준 99.9%)를 가지는 상용 마그네슘 대비 40% 이상, 고순도 소재(Pure Mg 기준 99.99%, 제조비용은 상용소재 대비 100배) 대비 20% 이상 내식성을 향상시킬 수 있다.
(2) 기계적 특성 실험
순수한 마그네슘과 비교하여 0.001, 0.01, 0.1, 1.0 중량부의 스칸듐을 포함할 경우 인장강도 및 항복강도가 향상되는 경향을 보인다(도 3).
이를 하기 표 5에 구체적으로 나타내었다.
　 YS (MPa) UTS (MPa) EL (%)
비교예 1 Pure Mg 85.7 169 12.4
실시예 1 Mg-0.001Sc 80.3 165 12.8
실시예 2 Mg-0.01Sc 81.8 169 15.5
실시예 3 Mg-0.1Sc 112.2 177 6.8
실시예 4 Mg-0.25Sc 118.7 182 12.3
실시예 5 Mg-0.5Sc 125.6 195 12.1
실시예 6 Mg-1.0Sc 131.9 204 14.1
또한, 마그네슘-아연 합금의 경우, 아연의 함량에 관계없이 스칸듐의 함량이 증가할수록 인장강도 및 항복강도가 향상되는 경향을 보인다(도 9).
이를 하기 표 6에 구체적으로 나타내었다.
Corr. Rate (mm/y) YS (MPa) UTS (MPa) E.L. (%)
비교예 2 Mg-1Zn 1.04 131 217 23.8
실시예 7 Mg-1Zn-0.001Sc 0.67 130 217 22.8
실시예 8 Mg-1Zn-0.01Sc 0.55 137 218 22.7
실시예 9 Mg-1Zn-0.1Sc 0.65 171 240 26.2
실시예 10 Mg-1Zn-1.0Sc 7.82 236 276 15.2
비교예 3 Mg-2Zn 2.36 126 223 24.6
실시예 11 Mg-2Zn-0.001Sc 2.04 126 223 24.0
실시예 12 Mg-2Zn-0.01Sc 1.92 131 223 24.3
실시예 13 Mg-2Zn-0.1Sc 1.36 159 246 27.9
실시예 14 Mg-2Zn-1.0Sc 2.98 252 268 12.9
비교예 4 Mg-4Zn 7.39 126 248 26.6
실시예 15 Mg-4Zn-0.001Sc 6.58 127 247 26.5
실시예 16 Mg-4Zn-0.01Sc 5.76 127 249 24.0
실시예 17 Mg-4Zn-0.1Sc 2.77 148 250 20.3
실시예 18 Mg-4Zn-1.0Sc 7.2 253 309 17.3
비교예 5 Mg-6Zn 9.24 189 291 24.3
실시예 19 Mg-6Zn-0.001Sc 8.75 160 286 29.1
실시예 20 Mg-6Zn-0.01Sc 7.96 180 296 23.4
실시예 21 Mg-6Zn-0.1Sc 4.23 186 300 29.3
실시예 22 Mg-6Zn-1.0Sc 9.63 257 326 16.6
또한, 마그네슘-주석 합금의 경우, 주석의 함량에 관계없이 스칸듐의 함량이 증가할수록 인장강도 및 항복강도가 향상되는 경향을 보인다(도 15).
이를 하기 표 7에 구체적으로 나타내었다.
Corr. Rate (mm/y) YS (MPa) UTS (MPa) E.L. (%)
비교예 6 Mg-3Sn 3.21 142 224 12.6
실시예 23 Mg-3Sn-0.001Sc 2.69 135 220 15
실시예 24 Mg-3Sn-0.01Sc 2.29 133 222 11.3
실시예 25 Mg-3Sn-0.1Sc 2.34 153 231 11.1
실시예 26 Mg-3Sn-1.0Sc 25.2 183 252 11.5
비교예 7 Mg-5Sn 8.8 167 231 7.3
실시예 27 Mg-5Sn-0.001Sc 3.68 161 226 7.2
실시예 28 Mg-5Sn-0.01Sc 3.91 158 226 7.6
실시예 29 Mg-5Sn-0.1Sc 3.79 212 276 11.1
실시예 30 Mg-5Sn-1.0Sc 110 188 258 12.1
비교예 8 Mg-6Sn 10.8 175 236 7.2
실시예 31 Mg-6Sn-0.001Sc 4.94 170 232 6.5
실시예 32 Mg-6Sn-0.01Sc 5.43 166 230 7.6
실시예 33 Mg-6Sn-0.1Sc 4.98 250 292 5.7
실시예 34 Mg-6Sn-1.0Sc 43.2 192 261 11.4
비교예 9 Mg-8Sn 12.9 194 249 6.6
실시예 35 Mg-8Sn-0.001Sc 6.64 195 251 6.7
실시예 36 Mg-8Sn-0.01Sc 7.20 194 251 7.9
실시예 37 Mg-8Sn-0.1Sc 6.84 272 307 5.2
실시예 38 Mg-8Sn-1.0Sc 92.5 244 286 6
또한, 마그네슘-알루미늄 합금의 경우, 아연의 함량에 관계없이 스칸듐의 함량이 증가할수록 인장강도 및 항복강도가 향상되는 경향을 보인다(도 20).
이를 하기 표 8에 구체적으로 나타내었다.
Corr. Rate (mm/y) YS (MPa) UTS (MPa) E.L. (%)
비교예 10 Mg-3Al 42.8 136 237 22.1
실시예 39 Mg-3Al-0.001Sc 8.1 138 238 23.8
실시예 40 Mg-3Al-0.01Sc 1.83 141 239 22.5
실시예 41 Mg-3Al-0.1Sc 0.3 147 245 23.2
실시예 42 Mg-3Al-1.0Sc 20.5 151 236 13.5
비교예 11 Mg-6Al 43.9 151 274 16.8
실시예 43 Mg-6Al-0.001Sc 6.49 147 276 19.5
실시예 44 Mg-6Al-0.01Sc 0.74 152 277 16.9
실시예 45 Mg-6Al-0.1Sc 0.15 154 275 15.8
실시예 46 Mg-6Al-1.0Sc 16.6 150 270 17.7
비교예 12 Mg-9Al 46.7 192 312 10.5
실시예 47 Mg-9Al-0.001Sc 8.84 194 310 10.1
실시예 48 Mg-9Al-0.01Sc 2.29 193 313 10.1
실시예 49 Mg-9Al-0.1Sc 0.64 193 317 11.0
실시예 50 Mg-9Al-1.0Sc 26.3 180 303 11.7
상기와 실험 결과에 의하면, 스칸듐을 포함한 마그네슘이 순수한 마그네슘보다 우수한 기계적 특성 및 내식성을 보이는 것을 확인할 수 있고, 특히 0.05 내지 0.5 중량부에서 종래의 기술보다도 우수한 내식성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명에 의하면, 스칸듐을 포함하지 않은 마그네슘에 대해 현저하게 내식성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 마그네슘 합금 100 중량%에 대하여, 0.001 내지 0.1 중량%의 스칸듐, 및 0.5 중량% 이상 4 중량% 미만의 아연을 포함하고,
    나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금이고,
    상기 마그네슘 합금은 3.5 wt% 염수로 72시간 침지 시 부식속도가 6.58 mm/y 미만으로 부식성이 감소되고, Fe 고용한이 증가되는, 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스칸듐을 0.05 내지 0.1 중량%로 포함하는,기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    항복강도가 120 내지 190MPa이고, 인장강도가 210 내지 310MPa이고, 연신율이 20 내지 30%인, 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    마그네슘 합금 100 중량%에 대해
    0.001 내지 0.007 중량%의 철;
    0.001 내지 0.002 중량%의 규소;
    0.005 내지 0.015 중량%의 칼슘; 및
    0.003 내지 0.012 중량%의 망간을 더 포함하는, 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 마그네슘 합금 100 중량%에 대하여, 0.001 내지 0.1 중량%의 스칸듐, 및 0.5 중량% 이상 4 중량% 미만의 아연을 포함하고, 나머지는 마그네슘과 불가피한 불순물로 구성된 마그네슘 합금을 주조하는 단계;
    상기 주조된 마그네슘 합금을 균질화하는 단계; 및
    상기 균질화된 마그네슘 합금을 예열한 후 압출하는 단계를 포함하는,
    상기 마그네슘 합금은 3.5 wt% 염수로 72시간 침지 시 부식속도가 6.58 mm/y 미만으로 부식성이 감소되고, Fe 고용한이 증가되는 기계적 특성 및 내식성이 우수한 마그네슘 합금의 제조방법.
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