KR101964347B1 - 알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법 - Google Patents

알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법 Download PDF

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    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Abstract

본 발명은 중량%로 Si :9.0~11.0, Mg : 0.5 이상 1.4 미만 및 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 준비하는 단계; 상기 알루미늄 합금 용탕을 이용하여 다이캐스팅을 수행하는 단계; 상기 다이캐스팅에 의해 제조된 다이캐스팅재를 210℃ 내지 230℃의 온도 범위에서 2시간 내지 4시간 동안 열처리를 수행하는 단계를 포함하는, 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법 및 상기 제조방법으로 구현된 알루미늄 합금 다이캐스팅재를 제공한다.

Description

알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법{Aluminium alloy die-casting products and manufacturing method thereof}
본 발명은 알루미늄을 이용한 알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 열처리를 통하여 고강도 고연성을 갖는 알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 차량의 중량절감 및 연비향상 등을 위하여 알루미늄이 많이 사용되고 있으며, 알루미늄 자체는 다른 금속들에 비하여 강도가 높지 않기 때문에 알루미늄에 다른 금속을 혼합한 알루미늄 합금(Aluminum alloy)이 많이 사용된다. 이와 같은 알루미늄 합금을 이용하여 제품을 생산하기 위한 방법으로 다이캐스팅(die casting)이 많이 사용된다. 다이캐스팅은 필요한 주조형상에 맞추어 정확하게 기계 가공된 캐비티가 형성된 금형에 용융금속을 주입하여 캐비티의 형상과 똑같은 주물을 얻는 정밀 주조방법이다.
다이캐스팅용 알루미늄 합금은 고속고압의 용융금속을 금형 내 캐비티로 급속히 충진하여 응고시키는 공법의 특징과 부합하는 성질을 가져야 한다. 즉, 적정 수준의 고온 점도와 잠열을 제공함으로써 고압 주조에 적합한 유동성을 가져야 하고, 응고 시 발생할 수 있는 수축결함을 보상해줄 수 있어야 한다.
이러한 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 알려진 합금으로는 ADC12계 합금이 가장 많이 사용중이다. 통상 ADC12계 합금은 Si을 주 합금원소로 하는 Al 합금으로서, 상기 ADC12계 합금으로 제조된 다이캐스팅재는 150MPa의 항복강도와 200MPa 이상의 인장강도를 가진다고 알려져 있다. 그러나 매우 낮은 연신율을 가지고 있어 내구성을 필요로 하는 부품의 제조에는 한계가 있다. 따라서 자동차 부품 등에 사용되는 알루미늄 합금의 내구성을 향상하기 위해서, 강도 특성 뿐만 아니라, 연신율이 향상된 소재의 개발이 필요하다.
국내등록특허 제10-1756016호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 강도를 유지하면서 연신율도 향상된 알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법을 제공한다. 상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법은 중량%로 Si:9.0~11.0, Mg: 0.5 이상 1.4 미만 및 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 준비하는 단계; 상기 알루미늄 합금 용탕을 이용하여 다이캐스팅을 수행하는 단계; 및 상기 다이캐스팅에 의해 제조된 다이캐스팅재를 210℃ 내지 230℃의 온도 범위에서 2시간 내지 4시간 동안 열처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법에 있어서, 상기 다이캐스팅재는 Mg이 고용된 알루미늄 기지와, 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상으로 이루어지며, 상기 열처리를 수행하는 단계에서는, 상기 알루미늄 기지에 고용된 Mg의 농도가 감소하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법에 있어서, 상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 인장강도는 200MPa 내지 220MPa 범위이고, 항복강도는 150MPa 내지 155MPa의 범위이며, 연신율은 3% 내지 3.2% 범위에 있을 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 알루미늄 합금 다이캐스팅재를 제공한다. 상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재는 중량%로 Si :9.0~11.0, Mg : 0.5 이상 1.4 미만, 및 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하며, Mg이 고용된 알루미늄 기지와, 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상으로 이루어지며, 인장강도는 200MPa 내지 220MPa 범위이고, 항복강도는 150MPa 내지 155MPa의 범위이며, 연신율은 3% 내지 3.2% 범위에 있을 수 있다.
상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재에 있어서, 상기 Mg2Si의 상분율은 20% 내지 25% 범위일 수 있다.
상기 알루미늄 기지에 고용된 Mg의 함량은 0.31 내지 0.41 중량%의 범위를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 항복강도, 인장강도가 상용 다이캐스팅재와 동등 수준 이상이며, 연신율도 우수한 알루미늄 합금 다이캐스팅재 및 이의 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 인장시험 결과를 정리한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 미세조직을 광학현미경으로 분석한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 미세조직을 주사전자현미경으로 분석한 사진이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 제조시 열처리 유/무에 따른 샘플의 성분분석 결과를 정리한 사진 및 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 제조시 열처리 유/무에 따른 샘플의 DSC 열분석 결과를 정리한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
자동차 부품 소재로서, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 알려진 합금으로는 ADC12계 합금을 가장 많이 사용하고 있다. 다이캐스팅용 합금은 열처리를 수행하지 않는 것이 일반적이며, Mg의 제어가 어렵기 때문에, ADC12계 상용합금에서 Mg의 함량을 0.3중량% 이하로 제한하고 있다.
본 발명의 발명자는 종래의 ADC12계 합금에 비해 Mg의 함량을 더 높이되, 다이캐스팅이 완료된 후 추가적으로 소정의 조건에서 열처리를 수행함으로써 종래의 ADC12계 합금을 이용한 다이캐스팅재보다 동등 이상의 항복강도 및 인장강도 특성을 가지면서도 3% 이상의 우수한 연신율을 동시에 확보할 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 일 관점에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법은 중량%로 Si : 9.0~11.0, Mg : 0.5 이상 1.4 미만, 및 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 준비하는 단계, 상기 알루미늄 합금 용탕을 이용하여 다이캐스팅을 수행하는 단계를 가진다. 이렇게 일단 다이캐스팅재를 제조한 후 추가적으로 소정의 열처리를 수행한다.
상기 열처리 조건은 210℃ 내지 230℃의 온도 범위에서 2시간 내지 4시간 동안 열처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 열처리를 수행하는 단계에서는, 상기 알루미늄 기지에 고용된 Mg의 농도가 감소하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 합금 다이캐스팅재는 Mg이 고용된 알루미늄 기지와, 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상으로 이루어진다. 여기에서, 상기 Mg2Si의 상분율은 20% 내지 25% 범위를 만족할 수 있다. 상기 상분율은 광학현미경으로 측정된 상분율로서, Al 및 Si 공정조직의 면적비율을 나타낸 것이다.
또한, 상기 알루미늄 기지에 고용된 Mg의 함량은 0.31중량% 내지 0.41중량%의 범위를 가질 수 있다. 상기 Mg의 함량은 주사전자현미경(SEM)으로 미세조직을 분석하고, 에너지분산형 분광분석법(EDS)을 통하여 성분분석을 하였다. 또, 인장강도는 200MPa 내지 220MPa 범위이고, 항복강도는 150MPa 내지 155MPa의 범위이며, 연신율은 3% 내지 3.2% 범위에 있을 수 있다.
이하에서는 상기 다이캐스팅재의 합금성분 및 그 조성범위를 한정하는 이유에 대해서 구체적으로 설명한다.
Si는 9.0중량% 내지 11.0중량%를 함유하는 것이 바람직하다. Si는 주조성을 확보하면서 석출상을 형성하는 주요 성분으로서, 공정점 이하로 최대한 확보하는 것이 바람직하다. 이에, Si 함량의 최소값을 9.0중량%로 제한하고, 최대값을 11.0중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Mg은 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 있어서, Mg는 석출상을 형성하는 주요 성분이지만, 과량으로 투입 시 산화에 의한 개재물 발생 및 물성저하와 주조성이 저하된다. 또한, Mg은 페이딩(fading) 현상이 발생하므로, 주조 시간에 따라 그 함량이 변화가 발생하게 되어 그 함량이 높을수록 소재 전반적으로 균일한 조직을 얻기 어려우며, ADC12계 합금에서는 0.3 중량% 이하로 제한된다. 그러나 본 발명에서는 오히려 종래에 비해 Mg의 첨가의 함량을 더 증가시킨 후 균일한 미세조직을 얻을 수 있었으며, 후속되는 열처리를 통해 강도뿐만 아니라 연신율도 같이 증가시키는 효과를 나타낼 수 있다. 이를 위해 Mg의 함량은 0.5중량% 이상 1.4중량% 미만의 범위로 조절된다. Mg 함량이 0.5 중량% 미만일 경우, 항복강도 값이 150MPa 보다 작은 값으로 나타날 수 있다. 반대로 1.4 중량% 이상일 경우 항복강도 및 인장강도는 우수한 값을 나타내나, 연신율이 2% 이하의 값을 나타낸다. 더욱 안정적으로 우수한 강도 특성 및 연신율 특성을 얻기 위해서는, Mg 함량은 바람직하게는 0.6 중량% 내지 1.2 중량%, 더 바람직하게는 0.7 중량% 내지 1.1 중량%의 범위에서 조절될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조 방법에 의해 구현된 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 기계적 특성을 파악하기 위한 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시예들이 아래의 실험예들만으로 한정되는 것은 아니다.
표 1은 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 샘플로서, 알루미늄 합금 다이캐스팅재를 구성하는 주요 원소의 함유량 및 열처리 유/무에 따른 인장강도, 항복강도, 연신율을 각각 정리한 표이다.
본 발명의 실험예들은 표 1에 정리된 조성비를 갖는 알루미늄 합금 용탕을 이용하여 다이캐스팅을 수행하여 다이캐스팅재를 제조하였다. 다이캐스팅은 Toshiba DC 350J-MH를 이용하였으며, 용탕온도 680℃에서 사출속도는 2.5m/s로 수행하였다. 이후에 제조된 다이캐스팅재를 각각 220℃에서 2시간 30분동안 열처리를 수행하여 다이캐스팅재 샘플들(실험예 1 내지 실험예 4)을 제조하였다.
제조된 샘플들의 성분분석은 방출분광분석기(Spark Emission Spectrometer)를 이용하였으며, 표 1에 정리된 각 원소의 함량은 5번 측정 후 평균값을 기록한 것이다. 인장실험은 인스트롱 테스팅 시스템을 이용하여 ASTM-E8 Sub 규격에 맞추어 1㎜/min의 조건으로 3번 측정한 후 최대값과 최소값을 제외하였다. 조직분석은 광학현미경 및 주사전자현미경을 이용하였다.
샘플 Si
(중량%)		 Mg
(중량%)		 Al
(중량%)		 열처리 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)
실험예 1 10.0 0.38 Bal. X 127.9 190.1 2.8
O 103.3 168.4 3.2
실험예 2 9.87 0.73 Bal. X 109.2 157.0 2.7
O 154.5 211.4 3.2
실험예 3 10.0 1.1 Bal. X 145.2 211.2 2.5
O 153.4 219.7 3.0
실험예 4 9.91 1.48 Bal. X 175.2 207.3 1.6
O 244.6 272.2 2.0
도 1은 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 인장시험 결과를 정리한 그래프이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 샘플들의 열처리 유/무에 따라 각각의 인장강도, 항복강도 및 연신율(Elongation)을 비교해보면, 실험예 1 샘플의 경우만 제외하고, 실험예 2 내지 실험예 4 샘플은 모두 다이캐스팅 후 열처리를 수행한 샘플들의 기계적 특성값이 더 높아진 것을 확인할 수 있었다.
실험예 1 샘플의 경우, Mg의 함량이 상용 다이캐스팅재와 유사하며, 이 경우, 인장강도 및 연신율은 만족할만한 수준이나, 항복강도가 상대적으로 낮은 수준으로 본 발명의 목적에 적합하지 않다. 또 실험예 4 샘플의 경우, 인장강도 및 항복강도 모두 상용 다이캐스팅재보다 우수한 값을 가지나, 연신율이 2.0% 이하로 낮아 내구성이 약하므로 본 발명의 목적에 적합하지 않다.
따라서, 실험예 2 및 실험예 3 샘플의 경우, 열처리 전의 항복강도와 연신율 값이 상용 다이캐스팅재의 기준보다 상대적으로 낮은 편이지만, 열처리 이후에 인장강도, 항복강도 및 연신율 값이 모두 높아져 본 발명의 목적에 적합한 것을 확인할 수 있었다. 이 경우, 본 발명의 목적에 적합한 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 적절한 Mg 함량은 0.5중량% 내지 1.5중량%를 만족함을 확인할 수 있었다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 표면 미세조직을 광학현미경으로 분석한 사진이고, 도 3은 본 발명의 실험예 중 열처리를 수행한 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 표면 미세조직을 주사전자현미경으로 분석한 사진이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 샘플들은 열처리된 샘플로서, 모두 Mg이 고용된 알루미늄 기지와 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상으로 이루어졌다. 또, Mg 함량이 증가함에 따라 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실험예 4에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 제조시 열처리 유/무에 따른 샘플의 미세조직 분석 결과를 정리한 사진 및 그래프이고, 하기 표 2 및 표 3은 도 4에 도시된 점분석 결과를 정리한 표이며, 표 4 및 표 5는 도 6에 도시된 점분석 결과를 정리한 표이다.
Spectrum Label Spectrum 17 Spectrum 18 Spectrum 19 Spectrum 20 Spectrum 21 평균
(중량%)
Mg 0.44 0.41 0.39 0.37 0.42 0.406
Al 98.04 98.15 98.10 98.22 97.98 98.098
Si 1.51 1.43 1.51 1.41 1.60 1.6
Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100
Spectrum Label Spectrum 22 Spectrum 23 Spectrum 24 Spectrum 25 Spectrum 26 평균
(중량%)
Mg 3.33 1.23 2.99 3.25 2.57 2.674
Al 78.16 81.52 73.23 75.56 76.72 77.038
Si 18.51 17.25 23.77 21.19 20.72 20.288
Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100
Spectrum Label Spectrum 1 Spectrum 2 Spectrum 3 Spectrum 4 Spectrum 5 평균
(중량%)
Mg 0.41 0.37 0.32 0.36 0.31 0.354
Al 98.59 98.58 98.62 98.21 98.37 98.474
Si 1.00 1.05 1.05 1.43 1.33 1.172
Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100
Spectrum Label Spectrum 6 Spectrum 7 Spectrum 8 Spectrum 9 Spectrum 10 평균
(중량%)
Mg 1.01 0.54 3.91 2.67 3.07 2.24
Al 83.84 80.71 84.93 80.98 74.84 81.06
Si 15.14 18.75 11.16 16.35 22.10 16.7
Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100
먼저, 표 2, 표 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 표 2는 도 4에서 Spectrum 17, 18, 19, 20, 21로 표시된 점에서의 EDS 성분 분석 결과이고, 표 3은 도 4에서 Spectrum 22, 23, 24, 25, 26으로 표시된 점에서의 EDS 성분 분석 결과이다.
도 4 및 도 5에 도시된 사진은 실험예 4의 표면 미세조직 사진으로서, 다이캐스팅 후 열처리를 수행하지 않은 샘플의 사진이다. 도 4(a)에서 Spectrum 17, 18, 19, 20, 21로 표시된 점은 검은색으로 표시되는 영역으로서, Mg 및 Si 함량이 거의 검출되지 않았으며, 알루미늄 기지(Al matrix)로 판단된다. 반면, Spectrum 22, 23, 24, 25, 26으로 표시된 점은 흰색으로 표시되는 영역으로서, 사진상 검은색으로 표시되는 영역보다 상대적으로 Mg 및 Si의 함량이 많은 것을 확인할 수 있으며, 이는 알루미늄 기지(Al matrix) 내에 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상인 것으로 판단된다.
한편, 도 5에 의하면, 실험예 4 샘플의 표면 중 검은색과 흰색으로 표시되는 영역을 모두 포함하도록 선분석을 통하여 알루미늄 기지(Al matrix) 및 정출상의 미세조직을 분석하였다. 왼쪽에서부터 오른쪽으로 노란색 라인을 따라 분석을 진행하였다. 가운데 두 번째 그래프 및 최하단 세 번째 그래프에 의하면, 알루미늄 기지(Al matrix) 내에 Si 및 Mg의 농도의 변화가 있음을 확인할 수 있다. 특히, 파란색 일점쇄선으로 표시된 영역에서 상기 Si 및 Mg의 농도가 많이 검출되었으며, 이로부터 알루미늄 기지(Al matrix) 내에 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 표 4, 표 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 표 4는 도 6에서 Spectrum 1, 2, 3, 4, 5로 표시된 점에서의 EDS 성분 분석 결과이고, 표 5는 도 6에서 Spectrum 6, 7, 8, 9, 10으로 표시된 점에서의 EDS 성분 분석 결과이다.
도 6 및 도 7에 도시된 사진은 실험예 4의 표면 미세조직 사진으로서, 다이캐스팅 후 열처리를 수행한 샘플의 사진이다. Spectrum 1, 2, 3, 4, 5로 표시된 점은 검은색으로 표시되는 영역으로서, Mg 및 Si 함량이 거의 검출되지 않았으며, 알루미늄 기지(Al matrix)로 판단된다. 반면, Spectrum 6, 7, 8, 9, 10으로 표시된 점은 흰색으로 표시되는 영역으로서, 사진상 검은색으로 표시되는 영역보다 상대적으로 Mg 및 Si의 함량이 많은 것을 확인할 수 있으며, 이는 알루미늄 기지(Al matrix) 내에 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상인 것으로 판단된다.
한편, 도 7에 의하면, 실험예 4 샘플의 표면 중 검은색과 흰색으로 표시되는 영역을 모두 포함하도록 선분석을 통하여 알루미늄 기지(Al matrix) 및 정출상의 미세조직을 분석하였다. 왼쪽에서부터 오른쪽으로 노란색 라인을 따라 분석을 진행하였다. 가운데 두 번째 그래프 및 맨 아래 세 번째 그래프에 의하면, 알루미늄 기지(Al matrix) 내에 Si 및 Mg의 농도의 변화가 있음을 확인할 수 있다. 특히, 파란색 일점쇄선으로 표시된 영역에서 상기 Si 및 Mg의 농도가 많이 검출되었으며, 이로부터 알루미늄 기지(Al matrix) 내에 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 표 2 및 표 4에는 아래 수학시 1로 표현될 수 있는 Al 기지에서의 Mg 함량의 평균값이 나타나 있다. 여기서 Mg 함량은 Mg, Al 및 Si의 중량의 합에 대한 Mg 중량의 비율을 백분율(즉 중량%)로 나타낸 것이다.
열처리 전 Al 기지의 Mg 평균농도는 0.406중량% 이나 열처리 후 Al 기지의 Mg 평균농도는 0.354로서 감소한 것을 알 수 있다. 또한, 도 5 및 도 7에서도 Al 기지 내에서의 Mg 농도 변화를 비교하며, 열처리를 수행하지 않은 샘플에 비해 열처리를 수행한 샘플의 기지 내 Mg의 농도가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
이는 열처리를 수행함에 따라 Al 기지 내에 고용되어 있는 Mg이 Mg2Si로 석출되면서 Al 기지로부터 빠져나가기 때문으로 판단된다. 이에 따라, Mg 및 Si의 고용함량의 변화, 석출물의 생성, 잔류응력 저하 및 공정 Si 상의 형상이 구형의 형태로 점차적으로 변화되는 복합적 거동에 따라 강도 및 연신율의 변화가 발생되며, Mg 함량에 따라 그 정도의 차이가 다르게 나타난다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금 다이캐스팅재 제조시 열처리 유/무에 따른 샘플의 DSC 열분석 결과를 정리한 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 열처리 시 생성되는 석출상의 유/무를 확인할 수 있었다. 열처리를 수행하지 않은 실험예들에서는 250℃ 부근에서 Mg을 포함하는 석출상인 β”상의 피크(peak)를 확인할 수 있었다(도 8). 그러나 열처리를 수행한 후의 실험예들의 열분석 결과를 보면 상기 β”상이 나타나지 않은 것을 확인할 수 있었다(도 9). 이는 다이캐스팅 후 220℃에서 약 2시간 30분 동안 열처리시 Mg을 포함하는 석출물인 β” 또는 β’상이 석출된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 열처리를 수행함에 따라 Al 기지 내에 고용되어 있는 Mg이 β” 또는 β’와 같은 석출물로 석출되면서 Al 기지로부터 빠져나가는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 다이캐스팅재는 Mg 함량을 상용 다이캐스팅재보다 상대적으로 많이 첨가함으로써 항복강도 및 인장강도를 동등 수준으로 유지하며, 열처리를 통해서 연신율도 향상된 소재를 구현할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재는, 150MPa 내지 155MPa 범위의 항복강도, 200MPa 내지 220MPa 범위의 인장강도 및 3% 내지 3.2% 범위의 연신율 값을 만족한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 중량%로 Si :9.0~11.0, Mg : 0.5 이상 1.4 미만 및 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 준비하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 용탕을 이용하여 다이캐스팅을 수행하는 단계; 및
    상기 다이캐스팅에 의해 제조된 다이캐스팅재를 210℃ 내지 230℃의 온도 범위에서 2시간 내지 4시간 동안 열처리를 수행하는 단계;
    를 포함하는,
    알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이캐스팅재는 Mg이 고용된 알루미늄 기지와, 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상으로 이루어지며,
    상기 열처리를 수행하는 단계에서는, 상기 알루미늄 기지에 고용된 Mg의 농도가 감소하는 단계를 포함하는,
    알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 다이캐스팅재의 인장강도는 200MPa 내지 220MPa 범위이고, 항복강도는 150MPa 내지 155MPa의 범위이며, 연신율은 3% 내지 3.2% 범위에 있는,
    알루미늄 합금 다이캐스팅재의 제조방법.
  4. 중량%로 Si :9.0~11.0, Mg : 0.5 이상 1.4 미만 및 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하며,
    Mg이 고용된 알루미늄 기지와, 공정 Si 및 Mg2Si가 혼재된 정출상으로 이루어지며,
    인장강도는 200MPa 내지 220MPa 범위이고, 항복강도는 150MPa 내지 155MPa의 범위이며, 연신율은 3% 내지 3.2% 범위에 있는,
    알루미늄 합금 다이캐스팅재.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 Mg2Si의 상분율은 20% 내지 25% 범위인,
    알루미늄 합금 다이캐스팅재.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 알루미늄 기지에 고용된 Mg의 함량은 0.31중량% 내지 0.41중량%의 범위를 가지는,
    알루미늄 합금 다이캐스팅재.
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