KR102109734B1 - 알루미늄 합금판 - Google Patents

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KR102109734B1
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄 합금판은, 포정원소 및 Mg를 함유한다. 상기 알루미늄 합금판의 판두께를 t(mm), t/2 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 판두께 중앙부, t/4 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 판두께 1/4부, 최표층 부분으로부터 판두께 방향으로 0.02×t(mm)까지의 범위를 판두께 표층부로 한 경우, 상기 포정원소의 농도에 대하여, 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 1/4부의 농도의 차이 및 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04%(질량%, 이하 동일) 이하이다. 또한, 상기 Mg의 농도에 있어서, 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 1/4부의 농도의 차이 및 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4% 이하이다.

Description

알루미늄 합금판{ALUMINUM ALLOY PLATE}
본 출원은 2012년 6월 15일에 일본특허청에 출원된 일본특허출원 제2012-135622호 및 2012년 10월 30일에 일본특허청에 출원된 일본특허출원 제2012-239301호의 이익을 주장하며, 그 개시내용은 참조에 의하여 본원에 포함된다.
본 발명은, 양극산화 처리 후에 판의 단면의 판두께 중앙부에서 띠형상의 줄무늬가 발생하지 않는 양극산화 처리 후의 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판에 관한 것이다.
최근, 자동차용 내장부품, 가전용 외장판에 대한 알루미늄 합금판의 적용이 증가하고 있다. 어떠한 경우에도 제품이 되었을 때에 뛰어난 표면품질이 요구되고 있다. 예를 들어, 가전용 외장판의 경우, 양극산화 처리 후에 판표면에 줄무늬가 발생하지 않는 것이 요구된다. 그리고, 지금까지 줄무늬를 방지하기 위한 검토는 다양하게 이루어져, 화학성분, 최종 판의 결정입자직경, 석출물의 치수 및 분포밀도 등을 제어하는 방법이 제안되어 있다.
한편, 알루미늄 합금판의 사용의 다양화에 따라서, 판 표면뿐만 아니라 판단면의 의장성도 요구되고 있다. 구체적으로는, 양극산화 처리 후, 판단면에 줄무늬가 발생하지 않을 것이 요구되고 있다. 이러한 과제를 해결하기 위하여, 판단면의 결정입자를 균일하게 하는 방법이 제안되어 있다. 하지만, 이러한 방법으로는 띠형상의 줄무늬의 발생에 대한 개선효과가 얻어지지 않는 경우가 있어, 충분한 해결책은 되지 않는다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 2000-273563호
특허문헌 2: 일본공개특허공보 2006-52436호
특허문헌 3: 일본공개특허공보 2001-40444호
발명자들은 알루미늄 합금판의 양극산화 처리 후에서의 판단면의 띠형상 줄무늬의 발생 문제를 해결하기 위하여, 다양한 시험, 검토를 행하였다. 그 결과, 발명자들은 알루미늄에 대하여 포정(包晶) 반응을 나타내는 포정원소 및 알루미늄에 대하여 공정(共晶) 반응을 나타내는 Mg를 함유하는 알루미늄 합금에 있어서, 고용상태로 존재하는 포정원소 및 Mg의 존재 상태가 양극산화 처리 후에서의 판단면의 띠형상 줄무늬의 발생에 영향을 주는 것을 발견하였다.
본 발명은 상기 지식에 근거하여 이루어진 것으로, 본 발명의 일 측면에서는, 양극산화 처리 후에 판단면의 판두께 중앙부에서 띠형상의 줄무늬가 발생하지 않는 양극산화 처리 후의 판단면 품질에 뛰어난 알루미늄 합금판을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 국면에 따른 양극산화 처리 후의 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판은, 적어도 판두께 방향의 단면부분인 판단면에 양극산화 처리 피막이 형성되는 알루미늄 합금판에 있어서, 그 알루미늄 합금판은 적어도 알루미늄에 대하여 포정반응을 나타내는 원소인 포정원소 및 알루미늄에 대하여 공정반응을 나타내는 Mg를 함유하고, 상기 알루미늄 합금판의 판두께를 t(mm), t/2 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 판두께 중앙부, t/4 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 판두께 1/4부, 최표층 부분으로부터 판두께 방향으로 0.02×t(mm)까지의 범위를 판두께 표층부로 한 경우, 상기 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 상기 포정원소의 농도에 있어서, 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 1/4부의 농도의 차이 및 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04%(질량%, 이하 동일) 이하이며, 또한 상기 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 상기 Mg의 농도에 있어서, 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 1/4부의 농도의 차이 및 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4%이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 국면에 따른 양극산화 처리 후의 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판은, 제 1 국면의 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 포정원소로서 Ti:0.001%~0.1%, Cr:0.0001%~0.4% 중 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 국면에 따른 양극산화 처리 후의 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판은, 제 1 국면 또는 제 2 국면의 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 Mg:1.0%~6.0%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 국면에 따른 양극산화 처리 후의 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판은, 제 1 내지 제 3 국면 중 어느 하나의 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 포정원소 및 상기 Mg와 함께, Cu:0.5% 이하, Mn:0.5% 이하, Fe:0.4% 이하, Si:0.3% 이하 중의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 국면에 따른 양극산화 처리 후의 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판은, 제 1 내지 제 4 국면 중 어느 하나의 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 알루미늄 합금판의 판두께가 0.3mm 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양극산화 처리 후에 판단면의 판두께 중앙부에서 띠형상의 줄무늬가 발생하지 않는 판단면 품질이 뛰어난 알루미늄 합금판이 제공된다. 한편, 판단면(판두께 방향의 단면부분)에 대하여는, 압연방향과 평행한 방향, 압연방향과 직각을 이루는 방향, 그 밖의 어떠한 방향에서의 판단면이어도 일 측면의 본 발명의 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에서의 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부를 설명하는 도면이다.
본 실시형태에서는, 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소의 농도에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04% 이하이고, 또한 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg의 농도에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4% 이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 특징을 가진 알루미늄 합금판을 양극산화 처리하면, 판단면의 판두께 중앙부에서 띠형상의 줄무늬가 발생하지 않아, 판단면 품질이 뛰어난 양극산화 처리 알루미늄 합금판을 얻을 수 있다. 즉, 판단면 품질이 뛰어나다는 것은, 일례로는 판단면의 판두께 중앙부에서 띠형상의 줄무늬가 발생하지 않는 상태가 의도된다.
상기 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에 대하여 설명한다. 판두께를 t(mm)로 한 경우, 도 1에 나타내는 바와 같이, 판두께 중앙부란 t/2 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 말한다. 판두께 1/4부란, t/4 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 말한다. 판두께 표층부란, 최표층 부분으로부터 판두께 방향으로 0.02×t(mm)까지의 범위를 말한다.
알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소의 농도에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04%를 넘은 경우, 또는 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg의 농도에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4%를 넘은 경우, 판단면의 판두께 중앙부에서 발생하는 띠형상 줄무늬의 두께는, 판두께를 t(mm)으로 한 경우, 0.05~0.15×t(mm) 정도가 되는 경우가 있다. 이러한 경우, 양극산화 처리 후, 눈으로 보아 줄무늬를 판별하기 쉬워진다. 즉, 뛰어난 표면품질이 얻어지지 않는 경우가 있다. 판두께(t)에 관해서는, 눈으로 보아 양극산화 처리 후의 단면을 인식할 수 있는 두께라면 좋으며, 특별히 한정되지 않는데, 바람직하게는 0.3mm 이상, 더욱 바람직하게는 0.5mm 이상이다.
양극산화 처리 후, 포정원소 및 Mg는 고용상태에서 양극산화 피막에 포함되고, 본 실시형태의 특징을 가지는 알루미늄 합금판을 양극산화 처리한 경우에는, 양극산화 처리된 알루미늄 합금판에 있어서도, 양극산화 피막에 포함된 고용상태의 포정원소의 농도에 대해서는, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.02% 이하가 되며, 또한 양극산화 피막에 포함된 고용상태의 Mg의 농도에 대해서는, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.08% 이하가 된다.
또한, 알루미늄 합금판에 있어서, 고용상태의 Mg의 농도가 높은 영역이 편재하면, 그 영역과 그 주위와의 농도차에 의하여, 양극산화 처리 후의 양극산화 피막에 모양을 나타내게 된다. 이것은 양극산화 피막에 Mg가 고용상태로 포함되는 것에 기인한다고 생각된다. 따라서, 고농도 영역이 띠형상이면, 줄무늬로서 보이게 된다.
고용상태의 포정원소 및 Mg의 농도에 대해서는, 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA)를 이용하여, 1~5㎛ 직경의 전자선을 조사하여 발생하는 형광 X선으로부터 측정하는 점분석을 행한다. 이에 따라, 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에서의 각 농도를 구한다.
바람직한 포정원소로는, Ti 및 Cr을 들 수 있다.
Ti:0.001%~0.1%
Ti는 주조조직의 조대화(粗大化)를 억제하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.001%~0.1%이다. Ti의 함유량이 0.001% 이상인 경우, 주조조직의 조대화를 억제하는 효과가 눈에 띄게 커질 수 있다. 0.1% 이하인 경우, 조대한 금속간 화합물의 생성이 억제되어, 양극산화 처리 후에 판단면에서 나타나는 줄무늬가 눈에 띄게 보기 어려워질 수 있다. 0.001% 미만에서는 주조조직의 조대화를 억제하는 기능이 경우에 따라서는 충분하지 않아질 가능성이 있다. 0.1%를 넘으면 조대한 금속간 화합물이 생성되어, 양극산화 처리 후에 금속간 화합물을 원인으로 한 줄무늬가 발생하는 경우가 있다.
Cr:0.0001%~0.4%
Cr은 알루미늄 합금판의 강도를 높이고, 결정입자를 미세화하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.0001%~0.4%이다. Cr의 함유량이 0.0001% 이상인 경우, 알루미늄 합금판의 강도를 높이는 효과 및 결정입자를 미세화하는 효과 중 적어도 어느 것인가가 눈에 띄게 커질 수 있다. 0.4% 이하인 경우, 조대한 금속간 화합물의 생성이 억제되어, 양극산화 처리 후에 판단면에서 나타나는 줄무늬가 눈에 띄게 보기 어려워질 수 있다. 0.0001% 미만에서는 순도가 높은 바탕쇠를 사용할 필요가 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우, 고비용화로 이어질 가능성이 있어, 공업용 재료로서 현실적이지 않다. 따라서, 알루미늄 합금판의 강도를 높이는 효과, 결정입자를 미세화하는 효과를 충분히 얻기 위하여는, 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 0.4%를 넘으면 조대한 금속간 화합물이 생성되어, 양극산화 처리 후에 금속간 화합물을 원인으로 한 줄무늬가 발생하는 경우가 있다.
포정원소 이외의 첨가원소에 대하여 설명한다.
Mg:1.0%~6.0%
Mg는 알루미늄 합금판의 강도를 높이도록 기능한다. 바람직한 함유량은 1.0%~6.0%이다. Mg의 함유량이 1.0% 이상인 경우, 알루미늄 합금판의 강도를 높이는 효과가 커질 수 있고, 6.0% 이하인 경우, 양호한 압연성을 얻을 수 있다. 1.0% 미만에서는 강도를 높이는 효과가 경우에 따라서는 충분히 얻어지지 않을 가능성이 있다. 6.0%를 넘으면 경우에 따라서는 열간압연시에 균열이 발생하기 쉬워져, 압연이 어려워지는 경우가 있다.
Cu:0.5% 이하
Cu는 알루미늄 합금판의 강도를 높여, 양극산화 처리 후의 피막 전체의 색조를 균질하게 하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.5% 이하이다. Cu의 함유량이 0.5% 이하인 경우, 양극산화 처리 후에 판단면에서 나타나는 줄무늬가 눈에 띄게 보기 어려워질 수 있어, 양극산화 처리 후의 피막 전체의 색조가 눈에 띄게 균질하게 될 수 있다. 0.5%를 넘으면 Al-Cu계 석출물을 형성하여, 금속간 화합물을 원인으로 한 줄무늬나 피막의 혼탁이 발생하는 경우가 있다.
한편, 여기에서의 '0.5% 이하'란, 0%를 포함하지 않는다. 즉, 0% 초과 0.5% 이하인 것을 의미한다. 이하에 설명하는 Mn, Fe, Si도 마찬가지이다.
Mn:0.5% 이하
Mn은 알루미늄 합금판의 강도를 높여, 결정입자를 미세화하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.5% 이하이다. Mn의 함유량이 0.5% 이하인 경우, 양극산화 처리 후, 판단면에 나타나는 줄무늬가 눈에 띄게 보기 어려워질 수 있어, 양극산화 처리 후의 피막 전체의 색조가 눈에 띄게 균질하게 될 수 있다. 0.5%를 넘으면 Al-Mn-Si계의 정출물(晶出物)이나 석출물을 형성하여, 금속간 화합물을 원인으로 한 줄무늬나 피막의 혼탁이 발생하는 경우가 있다.
Fe:0.4% 이하
Fe는 알루미늄 합금판의 강도를 높여, 결정입자를 미세화하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.4% 이하이다. Fe의 함유량이 0.4% 이하인 경우, 양극산화 처리 후, 판단면에 나타나는 줄무늬가 눈에 띄게 보기 어려워질 수 있어, 양극산화 처리 후의 피막 전체의 색조가 눈에 띄게 균질하게 될 수 있다. 0.4%를 넘으면 Al-Fe-Si계, Al-Fe계의 정출물이나 석출물을 형성하여, 금속간 화합물을 원인으로 한 줄무늬나 피막의 혼탁이 발생하는 경우가 있다.
Si:0.3% 이하
Si는 알루미늄 합금판의 강도를 높여, 결정입자를 미세화하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.3% 이하이다. Si의 함유량이 0.3% 이하인 경우, 양극산화 처리 후, 판단면에 나타나는 줄무늬가 눈에 띄게 보기 어려워질 수 있어, 양극산화 처리 후의 피막 전체의 색조가 눈에 띄게 균질하게 될 수 있다. 0.3%를 넘으면 Al-Fe-Si계의 정출물이나 Mg-Si계의 석출물을 형성하여, 금속간 화합물을 원인으로 한 줄무늬나 피막의 혼탁이 발생하는 경우가 있다.
한편, 불가피적 불순물로는, 예를 들어 Zn 등의 원소가 함유되어 있어도 좋다. 불가피적 불순물의 바람직한 함유량은 0.25% 이하이다.
이하, 본 실시형태의 알루미늄 합금판의 제조방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 알루미늄 합금판은, 통상의 DC 주조에 의하여 조괴(造塊)된 주괴에 대하여, 통상의 방법에 의하여 균질화 처리, 열간압연, 냉간압연을 실시하여 제조된다. 바람직한 수법으로는, 주조시에 주형 내의 용탕에 있어서 흐름을 발생시켜서 조괴하는 것이 생각된다. 이에 따라, 주형 내에서 발생하는 화학성분의 편재를 효과적으로 억제할 수 있다. 주형 내의 용탕에 있어서 흐름을 발생시키는 수법으로는, 교반날개를 이용한 기계식 교반, 와전류를 이용한 전자 교반, 로렌츠힘을 이용한 자력 교반, 초음파를 이용한 초음파 교반 등이 생각된다.
어떠한 교반 방법에 있어서도, 바람직한 용탕의 유속은 0.1~5m/s의 범위이다. 용탕의 유속이 0.1~5m/s의 범위에 있어서는, 화학성분의 편재를 억제하는 효과가 특히 커질 수 있다. 용탕의 유속이 너무 낮으면(용탕의 유속이 0.1m/s보다 낮은 범위에서는), 주형 내에서 발생하는 화학성분의 편재를 억제하는 효과가 경우에 따라서는 작아질 가능성이 있다. 용탕의 유속이 너무 높으면(용탕의 유속이 5m/s보다 높은 범위에서는), 경우에 따라서는 용탕 표면에서 생성된 산화막이 용탕 내에 들어가버릴 가능성이 있다.
용탕의 유속은 용탕온도(용탕의 점도) 및 교반조건을 조정함으로써 억제하여도 좋다. 예를 들어, 용탕온도가 높을수록 용탕의 점도는 저하될 수 있는 한편, 용탕온도가 낮을수록 용탕의 점도는 높아질 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 있어서는, 원하는 유속을 얻기 위하여 용탕온도(용탕의 점도)를 검출하여 그 검출값에 근거하여 용탕온도(용탕의 점도)를 억제하여도 좋다. 한편, 용탕의 점도는 용탕의 화학성분에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 화학성분이 다르면 같은 용탕온도에서도 점도가 다를 수 있으므로, 화학성분에 맞춘 최적의 용탕온도를 설정할 필요가 있다.
교반조건으로는, 기계식 교반의 경우, 일례로는 교반날개의 회전속도, 교반날개의 개수 또는 형상 등을 들 수 있다. 전자 교반이나 자력 교반에서는, 일례로는 발생시키는 자계의 강도 등을 교반조건으로서 들 수 있다. 초음파 교반에서는, 일례로는 음파의 진동수, 강도(음압) 등을 교반조건으로 들 수 있다.
상술한 교반의 수법(바꿔 말하면, 주형 내의 용탕의 유속을 억제하는 수법)에 의하여, 주괴의 단면에 있어서 화학성분이 균일한 주괴를 얻을 수 있다. 그 결과, 얻어진 주괴를 이용하여 제조된 판의 단면에 있어서도 화학성분이 균일해진다. 즉, 상술한 교반 수법을 이용함으로써, 본 실시형태의 성질과 상태를 가지는 알루미늄 합금판의 제조를 달성할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 원하는 성질과 상태를 가지는 알루미늄 합금판을 얻기 위하여 상술한 교반 수법을 이용하고 있다.
얻어진 알루미늄 합금판에 대하여, 상기와 같이, EPMA를 이용하여 전자선을 조사하여 발생하는 형광 X선으로부터 농도를 측정하는 점분석을 행한다. 이에 따라, 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에서의 포정원소 및 Mg의 농도를 구한다. 그리고, 상기 본 실시형태의 성질과 상태를 가지는 알루미늄 합금판이 얻어지는 것을 확인하고, 양극산화 처리에 제공한다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 비교하여 설명한다. 이들 실시예는, 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 것으로, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1, 비교예 1
표 1에 나타내는 조성을 가지는 알루미늄 합금을 DC주조에 의하여 조괴하고, 두께 480mm×폭 1500mm의 단면 치수의 주괴를 제작하였다. 한편, 주조에 있어서, 교반날개를 이용하여 주형 내의 용탕을 교반하면서 조괴한 경우 및 교반하지 않고 조괴한 경우의 2가지 조건으로 주조를 행하였다.
얻어진 주괴를 550℃의 온도에서 10h 균질화 처리한 후, 실온까지 냉각하였다. 압연의 상하면 및 측면에 상당하는 부분을 각 20mm 면절삭한 후, 470℃의 온도까지 재가열하여 열간압연을 개시하고, 두께 8.0mm까지 압연하였다. 열간압연의 종료온도는 300℃로 하였다. 이어서, 4.0mm까지 냉간압연을 행하고, 이어서 350℃의 온도에서 1h의 연화처리를 행하였다. 얻어진 알루미늄 합금판(시험재)의 합금조성, 조괴조건을 표 2에 나타낸다.
얻어진 시험재의 폭 중앙부로부터 폭 20mm의 샘플을 잘라내고, 수지 매립하여, 연마를 행하고, 압연방향과 직각을 이루는 방향의 단면을 현출(現出)하여, EPMA를 이용하여 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에서의 고용상태의 포정원소의 농도(고용 Ti농도+고용 Cr농도) 및 고용상태의 Mg 농도를 구하였다. 결과를 각각 표 3, 표 5에 나타낸다.
또한, 얻어진 알루미늄 합금판의 폭 중앙부로부터 폭 400mm×길이 50mm의 샘플을 잘라내고, 프라이스에 의하여 끝면을 절삭 가공하여, 압연방향과 직각을 이루는 방향의 단면을 쇼트 블러스트에 의하여 조면화 완성한 후, 인산 및 황산에 의한 화학연마를 행하며, 그 후, 황산용액에 의한 양극산화 처리를 행하여, 상기 단면에 10㎛ 두께의 양극산화 피막을 형성하였다.
얻어진 양극산화 처리재에 대하여, 상기 단면의 판두께 중앙부에서의 띠형상 줄무늬의 유무(발생의 유무)를 눈으로 확인하였다. 그리고, 얻어진 양극산화 처리재에 대하여, 상기 단면의 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에서의 고용상태의 포정원소의 농도(고용 Ti농도+고용 Cr농도) 및 고용상태의 Mg 농도를 구하였다. 결과를 각각 표 4, 표 6에 나타낸다.
합금
 화학성분(질량%)
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
Ⅰ 0.056 0.352 0.009 0.005 2.654 0.195 0.005 0.035 Bal.
Ⅱ 0.062 0.252 0.015 0.006 5.892 0.004 0.010 0.098 Bal.
Ⅲ 0.107 0.162 0.081 0.053 1.221 0.0001 0.011 0.072 Bal.
Ⅳ 0.124 0.213 0.042 0.398 2.093 0.122 0.009 0.001 Bal.
시험재 합금 주형 내 용탕
교반의 유무
발명


 11 Ⅰ 있음
12 Ⅱ 있음
13 Ⅲ 있음
14 Ⅳ 있음
비교


 15 Ⅰ 없음
16 Ⅱ 없음
17 Ⅲ 없음
18 Ⅳ 없음
시험재 고용상태의 포정원소의 농도(양극산화처리전)(질량%)
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
11 0.217 0.249 0.232 0.032 0.015
12 0.103 0.114 0.107 0.011 0.004
13 0.068 0.075 0.073 0.007 0.005
14 0.114 0.127 0.124 0.013 0.010
15 0.302 0.225 0.234 0.077 0.068
16 0.175 0.103 0.108 0.072 0.067
17 0.132 0.065 0.068 0.067 0.064
18 0.151 0.103 0.105 0.048 0.046
시험재
 고용상태의 포정원소의 농도(양극산화처리후)((질량%) 단면 판두께 중심부의 띠형상 줄무늬 발생 유무
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
11 0.121 0.139 0.135 0.018 0.014 없음
12 0.058 0.064 0.059 0.006 0.001 없음
13 0.039 0.042 0.042 0.003 0.003 없음
14 0.062 0.072 0.069 0.010 0.007 없음
15 0.168 0.125 0.130 0.043 0.038 있음
16 0.096 0.058 0.061 0.038 0.035 있음
17 0.073 0.036 0.038 0.037 0.036 있음
18 0.084 0.058 0.059 0.026 0.025 있음
시험재 고용상태의 Mg의 농도(양극산화처리전)((질량%)
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
11 2.672 2.604 2.711 0.068 0.039
12 5.932 6.143 5.791 0.211 0.141
13 1.266 1.182 1.286 0.084 0.020
14 2.167 2.001 2.208 0.166 0.041
15 2.368 2.726 2.693 0.358 0.325
16 5.238 6.041 5.932 0.803 0.694
17 1.093 1.262 1.248 0.169 0.155
18 1.826 2.132 2.118 0.306 0.292
시험재
 고용상태의 Mg의 농도(양극산화처리후)((질량%) 단면 판두께 중심부의 띠형상 줄무늬 발생 유무
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
11 0.535 0.520 0.545 0.015 0.01 없음
12 1.186 1.229 1.158 0.043 0.028 없음
13 0.253 0.237 0.258 0.016 0.005 없음
14 0.434 0.401 0.441 0.033 0.007 없음
15 0.473 0.545 0.538 0.072 0.065 있음
16 1.048 1.209 1.186 0.161 0.138 있음
17 0.218 0.253 0.249 0.035 0.031 있음
18 0.366 0.426 0.423 0.06 0.057 있음
주조시에 교반날개를 이용하여 주형 내의 용탕을 교반하면서 조괴함으로써 얻어진 주괴를 이용하여 제조된 시험재 11~14는, 표 3에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 전의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.04% 이하이고, 또한 표 5에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 전의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.4% 이하였다.
그리고, 시험재 11~14에 있어서는, 표 4, 표 6에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 상기 단면의 판두께 중앙부에는 띠형상 줄무늬가 발생하지 않아, 시험재 11~14는 뛰어난 표면품질을 가지고 있었다.
또한, 시험재 11~14는, 표 4에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.02% 이하이고, 또한 표 6에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.08% 이하였다.
이에 대하여, 주조시에 주형 내의 용탕을 교반하지 않고, 통상적인 방법에 따라서 조괴함으로써 얻어진 주괴를 이용하여 제조된 시험재 15~18은, 표 3, 표 5에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 전의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04% 이하라는 조건, 및 양극산화 처리 전에 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4% 이하라는 조건의 적어도 한쪽을 만족하지 않았다.
그리고, 시험재 15~18에 있어서는, 표 4, 표 6에 나타내는 바와 같이, 양극산화처리 후의 상기 단면의 판두께 중앙부에는 띠형상 줄무늬가 발생하여, 시험재 15~18은 표면품질이 떨어져 있었다.
또한, 시험재 15~18 중에는, 표 4에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.02%를 넘고 있는 시험재나, 표 6에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.08%를 넘고 있는 시험재가 있었다.
실시예 1, 비교예 1은, 압연방향과 직각을 이루는 방향의 단면에 대한 효과를 실증한 것인데, 압연방향에 평행한 방향의 단면에 대하여, 실시예 1, 비교예 1과 같은 시험, 평가를 행한 결과, 마찬가지의 효과가 얻어졌다.
실시예 2, 비교예 2
표 7에 나타내는 조성을 가지는 알루미늄 합금을 DC주조에 의하여 조괴하고, 두께 500mm×폭 1500mm의 단면치수의 주괴를 제작하였다. 한편, 주조에 있어서, 교반날개를 이용하여 주형 내의 용탕을 교반하면서 조괴한 경우 및 교반하지 않고 조괴한 경우의 2조건으로 주조를 행하였다.
얻어진 주괴를 525℃의 온도에서 12h 균질화 처리한 후, 실온까지 냉각하였다. 압연의 상하면 및 측면에 상당하는 부분을 각 20mm 면절삭한 후, 480℃의 온도까지 재가열하여 열간압연을 개시하고, 두께 6.0mm까지 압연하였다. 열간압연의 종료온도는 300℃로 하였다. 이어서, 3.0mm까지 냉간압연을 행하고, 이어서 360℃의 온도에서 1h의 연화처리를 행하였다. 얻어진 알루미늄 합금판(시험재)의 합금조성, 조괴조건, 압연방향에 평행한 방향의 인장강도를 표 8에 나타낸다. 시험재 5는 열간압연시에 균열이 발생하였으므로, 냉간압연 이후의 공정을 행할 수 없었다.
얻어진 시험재의 폭 중앙부로부터 폭 20mm의 샘플을 잘라내고, 수지 매립하여, 연마를 행하고, 압연방향과 직각을 이루는 방향의 단면을 현출하여, EPMA를 이용하여 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에서의 고용상태의 포정원소의 농도(고용 Ti농도+고용 Cr농도) 및 고용상태의 Mg 농도를 구하였다. 결과를 각각 표 9, 표 11에 나타낸다.
또한, 얻어진 알루미늄 합금판의 폭 중앙부로부터, 폭 400mm×길이 50mm의 샘플을 잘라내고, 프라이스에 의하여 끝면을 절삭가공하여, 압연방향과 직각을 이루는 방향의 단면을 쇼트 블러스트에 의하여 조면화 완성한 후, 인산 및 황산에 의한 화학연마를 행하고, 그 후에 황산용액에 의한 양극산화 처리를 행하여, 상기 단면에 10㎛ 두께의 양극산화 피막을 형성하였다.
얻어진 양극산화 처리재에 대하여, 상기 단면의 판두께 중앙부에서의 띠형상 줄무늬의 유무(발생의 유무)를 눈으로 확인하였다. 그리고, 얻어진 양극산화 처리재에 대하여, 상기 단면의 판두께 중앙부, 판두께 1/4부, 판두께 표층부에서의 고용상태의 포정원소의 농도(고용 Ti농도+고용 Cr농도) 및 고용상태의 Mg 농도를 구하였다. 결과를 각각 표 10, 표 12에 나타낸다.
합금
 화학성분(질량%)
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
Ⅴ 0.03 0.06 0.48 0.01 1.09 0.001 0.01 0.001 Bal.
Ⅵ 0.16 0.28 0.04 0.13 3.22 0.002 0.02 0.002 Bal.
Ⅶ 0.28 0.39 0.10 0.48 5.95 0.001 0.09 0.002 Bal.
Ⅷ 0.09 0.16 0.05 0.06 0.86 0.001 0.03 0.002 Bal.
Ⅸ 0.24 0.35 0.06 0.23 6.27 0.002 0.02 0.001 Bal.
시험재 합금 주형 내 용탕
교반의 유무		 인장강도
(MPa)
발명

 21 Ⅴ 있음 130
22 Ⅵ 있음 220
23 Ⅶ 있음 320
비교


 24 Ⅷ 있음 115
25 Ⅸ 있음 열간압연시에 균열 발생
26 Ⅴ 없음 130
27 Ⅵ 없음 225
28 Ⅶ 없음 320
시험재 고용상태의 포정원소의 농도(양극산화처리전)((질량%)
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
21 0.002 0.002 0.002 0.000 0.000
22 0.004 0.004 0.004 0.000 0.000
23 0.003 0.003 0.003 0.000 0.000
26 0.001 0.002 0.002 0.001 0.001
27 0.002 0.004 0.004 0.002 0.002
28 0.002 0.003 0.003 0.001 0.001
시험재
 고용상태의 포정원소의 농도(양극산화처리후)((질량%) 단면 판두께 중심부의 띠형상 줄무늬 발생 유무
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
21 0.001 0.001 0.001 0.000 0.000 없음
22 0.002 0.002 0.002 0.000 0.000 없음
23 0.002 0.002 0.002 0.002 0.001 없음
26 0.001 0.001 0.001 0.000 0.000 있음
27 0.001 0.002 0.002 0.001 0.001 있음
28 0.001 0.002 0.002 0.001 0.001 있음
시험재 고용상태의 Mg의 농도(양극산화처리전)((질량%)
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
21 1.10 1.08 1.12 0.02 0.02
22 3.19 3.25 3.30 0.06 0.11
23 5.32 5.69 5.67 0.37 0.35
26 0.78 1.20 1.19 0.42 0.41
27 2.74 3.35 3.24 0.61 0.50
28 4.81 5.78 5.68 0.97 0.87
시험재
 고용상태의 Mg의 농도(양극산화처리후)((질량%) 단면 판두께 중심부의 띠형상 줄무늬 발생 유무
판두께
중앙부		 판두께
1/4부		 판두께
표층부		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 1/4부)│		 │(판두께 중앙부)-
(판두께 표층부)│
21 0.22 0.21 0.23 0.01 0.01 없음
22 0.64 0.65 0.66 0.01 0.02 없음
23 1.06 1.13 1.12 0.07 0.06 없음
26 0.15 0.24 0.24 0.09 0.09 있음
27 0.55 0.67 0.65 0.12 0.10 있음
28 0.97 1.16 1.14 0.19 0.17 있음
주조시에 교반날개를 이용하여 주형 내의 용탕을 교반하면서 조괴함으로써 얻어진 주괴를 이용하여 제조된 시험재 21~23은, 표 9에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 전의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소의 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.04% 이하이고, 또한 표 11에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 전에 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.4% 이하였다.
그리고, 시험재 21~23에 있어서는, 표 10, 표 12에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 상기 단면의 판두께 중앙부에는 띠형상 줄무늬가 발생하지 않아, 시험재 21~23은 뛰어난 표면품질을 가지고 있었다.
또한, 시험재 21~23은, 표 10에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.02% 이하이고, 또한 표 12에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 모두 0.08% 이하였다.
본 발명의 일 측면에 따른 성분범위에서 벗어나는 시험재 24, 25에 있어서, 표 8에 나타내는 바와 같이, 시험재 24는 자동차용 내장부품이나 가전용 외장판으로 알루미늄 합금판을 적용하기 위하여 필요한 인장강도 125MPa 이상을 만족하지 않는다. 그리고, 시험재 25는 Mg 첨가량이 6%를 넘고 있기 때문에 열간압연시에 균열이 발생하였다. 따라서, 시험재 24, 25에 대하여는, 표 9 이후의 평가는 행하지 않는다.
본 발명의 일 측면에 따른 성분범위 내이기는 하지만, 주조시에 주형 내의 용탕을 교반하지 않고, 통상법에 따라서 조괴함으로써 얻어진 주괴를 이용하여 제조된 시험재 26~28은, 표 9, 표 11에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 전의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04% 이하라는 조건, 및 양극산화 처리 전의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 및 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4% 이하라는 조건의 적어도 한쪽을 만족하지 않았다.
그리고, 시험재 21~23에 있어서는, 표 10, 표 12에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 상기 단면의 판두께 중앙부에는 띠형상 줄무늬가 발생하여, 시험재 21~23은 표면품질이 떨어져 있었다.
또한, 시험재 26~28 중에는, 표 10에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 포정원소 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이는 모두 0.02%를 넘지 않지만, 표 12에 나타내는 바와 같이, 양극산화 처리 후의 샘플에 대하여 판두께 방향에서의 고용상태의 Mg 농도의 측정결과에 있어서, 판두께 중앙부와 판두께 1/4부의 농도의 차이, 판두께 중앙부와 판두께 표층부의 농도의 차이는 모두 0.08%를 넘는 시험재가 있었다.
실시예 2, 비교예 2는, 압연방향과 직각을 이루는 방향의 단면에 대한 효과를 실증한 것인데, 압연방향에 평행한 방향의 단면에 대하여, 실시예 2, 비교예 2와 같은 시험, 평가를 행한 결과, 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

Claims (5)

  1. 적어도 판두께 방향의 단면 부분인 판단면에 양극산화 처리 피막을 형성하기 위한 알루미늄 합금판에 있어서,
    그 알루미늄 합금판은, 적어도 알루미늄에 대하여 포정반응을 나타내는 원소인 포정원소 및 알루미늄에 대하여 공정반응을 나타내는 Mg를 함유하고,
    상기 포정원소로서, Ti:0.001질량%~0.1질량%, Cr:0.0001질량%~0.4질량% 중 1종 또는 2종을 함유하며,
    상기 Mg:1.0질량%~6.0질량%를 함유하고,
    상기 알루미늄 합금판의 판두께를 t(mm), t/2 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 판두께 중앙부, t/4 부분을 기준으로 하여 ±0.01×t(mm)의 범위를 판두께 1/4부, 최표층 부분으로부터 판두께 방향으로 0.02×t(mm)까지의 범위를 판두께 표층부로 한 경우,
    상기 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 상기 포정원소의 농도에 있어서, 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 1/4부의 농도의 차이 및 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.04%(질량%, 이하 동일) 이하이며,
    또한, 상기 알루미늄 합금판의 판두께 방향에서의 고용상태의 상기 Mg의 농도에 있어서, 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 1/4부의 농도의 차이 및 상기 판두께 중앙부와 상기 판두께 표층부의 농도의 차이가 0.4% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포정원소 및 상기 Mg와 함께, Cu:0.5질량% 이하, Mn:0.5질량% 이하, Fe:0.4질량% 이하, Si:0.3질량% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금판의 판두께가 0.3mm 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
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