KR102264501B1 - Aluminium alloy for die-casting capable of forming high quality oxide film by anodizing treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아노다이징 처리에 의해 표면 외관이 우수한 제품을 제조할 수 있는 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy for die casting capable of producing a product having an excellent surface appearance by anodizing.
알루미늄 합금은 무게가 가볍고 강도가 우수한 고내구성 재료로 자동차 부품, 전자 제품의 케이스 등의 제품을 제조하기 위한 소재로 많이 사용되고 있다.Aluminum alloy is a highly durable material with light weight and excellent strength, and is widely used as a material for manufacturing automobile parts and cases of electronic products.
일반적으로, 알루미늄 합금은 제품의 제조방법에 따라 주조용 합금과 가공용 합금으로 분류할 수 있으며, 주조용 합금은 사형주조, 금형주조, 고압주조, 다이캐스팅, 특수주조 등의 방법으로 성형하고, 가공용 알루미늄 합금은 압연, 압출, 단조, 프레스 등과 같은 방법으로 성형하며, 아노다이징 처리(anodizing treatment)를 통해 성형한 성형품의 표면에 양극 산화 피막을 형성시켜 장시간 사용하여도 손상되지 않고 미려한 색상의 표면을 갖는 제품을 제조하여 사용하고 있다. In general, aluminum alloys can be classified into alloys for casting and alloys for processing according to the manufacturing method of the product, and alloys for casting are formed by sand casting, mold casting, high pressure casting, die casting, special casting, etc., and aluminum for processing The alloy is formed by methods such as rolling, extrusion, forging, and pressing, and an anodizing film is formed on the surface of the molded product through anodizing treatment, so that it is not damaged even after long-term use. manufactured and used.
최근에는, 주조성이 우수한 ALDC 3종, ALDC 10종, ALDC 12종 등의 Al-Si계 합금과 ALDC 5종 혹은 ALDC 6종 등의 Al-Mg계 합금과 같은 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 사용하여 다이캐스팅 방법으로 제품을 제조하고 있으며, 표면의 개질과 다양한 색상의 처리를 위해 아노다이징(전기산화 피막처리) 공정을 통하여 상품성을 높이는 작업이 최근 큰 이슈로 등장하고 있다. Recently, die casting using aluminum alloys for die casting such as Al-Si alloys such as ALDC 3 types, ALDC 10 types, and ALDC 12 types, and Al-Mg alloys such as ALDC 5 types or ALDC 6 types with excellent castability. It manufactures products by this method, and the work to improve the commercial value through anodizing (electro-oxidation film treatment) process for surface modification and treatment of various colors is emerging as a big issue recently.
구체적으로, 알루미늄 합금의 아노다이징 공정은 양극에서 발생하는 산소에 의해 소지 금속과 높은 밀착력을 갖는 산화 피막을 형성하는 양극 산화를 통해 진행하며, 산화 피막은 내식성, 내마모성, 소지 금속과의 밀착성, 장기 내구성이 우수하고, 산화 피막의 특징적인 다공성층에 염료를 봉입하고 봉공처리(sealing)하는 저비용의 착색 과정(coloring)을 통해 미려한 장식성 외관을 얻을 수 있는 장점으로 인해 특히 알루미늄 및 그 합금과 관련하여 그 사용이 증가하고 있다. Specifically, the anodizing process of aluminum alloy proceeds through anodization to form an oxide film with high adhesion to the base metal by oxygen generated from the anode, and the oxide film has corrosion resistance, abrasion resistance, adhesion to the base metal, long-term durability Due to the advantage of being able to obtain a beautiful decorative appearance through a low-cost coloring process that encapsulates and seals a dye in the characteristic porous layer of the excellent oxide film, it is particularly useful in relation to aluminum and its alloys. usage is increasing.
하지만, 다이캐스팅에 의해 성형한 제품에 아노다이징 공정을 적용하여 제품을 제조하는 경우, 합금 조성 변화에 의해 흐름 자국(flow mark), 균열 등이 발생하여 외관 품질이 저하되는 문제가 있고, 파괴강도 등의 특성이 저하되어 실제 제품으로 양산하기 어려운 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. However, when an anodizing process is applied to a product formed by die casting to manufacture a product, flow marks, cracks, etc. occur due to changes in alloy composition, resulting in deterioration in appearance quality, and other problems such as breaking strength, etc. There is a problem in that it is difficult to mass-produce as an actual product due to the deterioration of characteristics, and various studies are being conducted on methods to compensate for this problem.
일례로, 문헌 1인 한국등록특허 제10-1743234호는 아노다이징처리에 의한 피막형성을 가능하게 하는 다이캐스팅용 알루미늄합금으로, 구리(Cu) 0.03 ~ 0.8 중량%, 아연(Zn) 0.7 ~ 4.5 중량%, 니켈(Ni) 0.1 ~ 3.5 중량%, 철(Fe) 0.3 ~ 5.5 중량%, 망간(Mn) 1.5 ~ 5.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.02 ~ 3.0 중량%, 지르코늄(Zr) 0.3 ~ 4.5 중량%, 마그네슘(Mg) 0.4 ~ 1.3 중량%, 카드뮴(Cd) 0.3 ~ 1.7 중량%, 베릴륨(Br) 0.5 ~ 3.0 중량%, 주석(Sn) 0.03 ~ 3.5 중량%, 납(Pb) 0.03 ~ 3.5 중량%, 붕소(B) 0.1 ~ 4.0 중량%, 코발트(Co) 0.3 ~ 3.5 중량%, 이리듐(Ir) 0.05 ~ 3.0 중량%, 크롬(Cr) 0.07 ~ 3.0 중량%, 팔라듐(Pd) 0.03 ~ 0.9 중량%, 및 규소(Si) 0.1 ~ 3.0 중량%를 포함하고; 잔부가 알루미늄(Al)으로 이루어진 성분비로 조성된 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 내용이 개시된 바 있다.For example, Document 1, Korean Patent No. 10-1743234, is an aluminum alloy for die casting that enables film formation by anodizing, copper (Cu) 0.03 to 0.8 wt%, zinc (Zn) 0.7 to 4.5 wt% , nickel (Ni) 0.1 to 3.5 wt%, iron (Fe) 0.3 to 5.5 wt%, manganese (Mn) 1.5 to 5.5 wt%, titanium (Ti) 0.02 to 3.0 wt%, zirconium (Zr) 0.3 to 4.5 wt% , magnesium (Mg) 0.4 to 1.3 wt%, cadmium (Cd) 0.3 to 1.7 wt%, beryllium (Br) 0.5 to 3.0 wt%, tin (Sn) 0.03 to 3.5 wt%, lead (Pb) 0.03 to 3.5 wt% , boron (B) 0.1 to 4.0 wt%, cobalt (Co) 0.3 to 3.5 wt%, iridium (Ir) 0.05 to 3.0 wt%, chromium (Cr) 0.07 to 3.0 wt%, palladium (Pd) 0.03 to 0.9 wt% , and 0.1 to 3.0 wt% of silicon (Si); The content of the aluminum alloy for die casting in which the balance is composed of a component ratio of aluminum (Al) has been disclosed.
하지만, 문헌 1에 개시된 알루미늄 합금은 니켈, 납, 베릴륨, 코발트, 카드뮴 등의 유해원소를 필수적으로 포함하여 사용이 제한적이라는 문제가 있다.However, the aluminum alloy disclosed in Document 1 has a problem that its use is limited as it essentially contains harmful elements such as nickel, lead, beryllium, cobalt, and cadmium.
또 다른 예로, 문헌 2인 한국등록특허 제10-2015-0040631호는 다이캐스트용 알루미늄 합금과 휴대용 전기장치의 메탈 케이스 및 그 제조방법에 관한 것으로, Mn 1.95 내지 4.10 중량%, Zn 0.1 내지 2.0 중량%, Zr 0.3 내지 0.8 중량%, Ti 0.03 내지 0.09 중량%, 불가피한 불순물 및 잔부 알루미늄을 포함한 것을 특징으로 하는 다이캐스트용 알루미늄 합금에 관한 내용이 개시된 바 있다.As another example, Korean Patent Registration No. 10-2015-0040631, which is document 2, relates to an aluminum alloy for die-casting, a metal case of a portable electric device, and a method for manufacturing the same, Mn 1.95 to 4.10 wt%, Zn 0.1 to 2.0 wt. %, Zr 0.3 to 0.8% by weight, Ti 0.03 to 0.09% by weight, unavoidable impurities, and the content of the aluminum alloy for die-casting, characterized in that it contains the remainder aluminum has been disclosed.
하지만, 문헌 2에 개시된 바와 같은 알루미늄 합금은 실리콘 첨가 없이 다이캐스팅을 위한 유동성을 확보할 수 있다는 장점이 있으나, 생성금형에 알루미늄 합금이 주형 내부에 눌어붙는 소착(burning) 현상이 발생될 우려가 있고, 아노다이징 처리에 의해 생성되는 산화 피막의 두께가 불균일해 외관 품질이 낮다는 단점이 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.However, the aluminum alloy as disclosed in Document 2 has the advantage of being able to secure fluidity for die casting without adding silicon, but there is a risk of burning (burning) phenomenon in which the aluminum alloy sticks to the inside of the mold in the production mold, There is a disadvantage that the appearance quality is low due to the uneven thickness of the oxide film produced by anodizing, so it is necessary to study a method to compensate for this.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 망간(Mn)을 2.5 중량% 이상 고함량 함유하여 합금의 유동성을 크게 향상시켜 다이캐스팅 주조 공정을 용이하게 하고 소착이 발생되지 않도록 할 뿐만 아니라, 아노다이징 처리에 의해 두께가 균일하고 두꺼운 산화 피막을 형성시킬 수 있어 외관 품질이 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and contains a high content of manganese (Mn) of 2.5 wt% or more to greatly improve the fluidity of the alloy to facilitate the die-casting casting process and prevent burning It is an object of the present invention to provide technical content regarding an aluminum alloy for die-casting, which not only prevents it, but also forms a thick oxide film having a uniform thickness and excellent appearance quality by anodizing.
또한, 본 발명은 니켈(Ni), 납(Pb), 베릴륨(Br), 코발트(Co) 등과 같은 유해원소와, 불가피한 불순물로 포함되는 경우 이외에는 실리콘(Si)과 구리(Cu)가 의도적으로 포함되지 않아 아노다이징 처리에 의해 광택도가 우수한 표면을 갖는 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.In addition, in the present invention, silicon (Si) and copper (Cu) are intentionally included, except when they are included as unavoidable impurities and harmful elements such as nickel (Ni), lead (Pb), beryllium (Br), and cobalt (Co). This is to provide technical details about an aluminum alloy for die casting having a surface with excellent gloss by anodizing.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description it could be
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 망간(Mn) 2.5 내지 7 중량%, 아연(Zn) 1 내지 3 중량%, 지르코늄(Zr) 0.3 내지 2 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 2 중량%, 스트론튬(Sr) 0.05 내지 0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.5 중량%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공한다.In order to achieve the technical problem as described above, the present invention is manganese (Mn) 2.5 to 7% by weight, zinc (Zn) 1 to 3% by weight, zirconium (Zr) 0.3 to 2% by weight, iron (Fe) 0.1 to It provides an aluminum alloy for die casting capable of anodizing including 2 wt%, strontium (Sr) 0.05 to 0.5 wt%, titanium (Ti) 0.05 to 0.5 wt%, the remainder aluminum (Al), and unavoidable impurities.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 주석(Sn) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum alloy for die casting capable of anodizing further includes at least one selected from the group consisting of chromium (Cr), magnesium (Mg), tin (Sn) and calcium (Ca). can do.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금에서 상기 불순물은 그 합산량이 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.01 내지 0.2 중량%로 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the aluminum alloy for die casting capable of anodizing, the impurity may be included in an amount of 0.01 to 0.2 wt% based on the total weight of the entire alloy.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 망간(Mn) 3.7 중량%, 아연(Zn) 2.0 중량%, 지르코늄(Zr) 0.8 중량%, 철(Fe) 0.3 중량%, 스트론튬(Sr) 0.1 중량%, 티타늄(Ti) 0.1 중량% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum alloy for die casting capable of anodizing is manganese (Mn) 3.7 wt%, zinc (Zn) 2.0 wt%, zirconium (Zr) 0.8 wt%, iron (Fe) 0.3 wt%, 0.1 wt% of strontium (Sr), 0.1 wt% of titanium (Ti), and the balance aluminum (Al) may be included.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 망간(Mn) 3.7 중량%, 아연(Zn) 2.0 중량%, 지르코늄(Zr) 0.8 중량%, 철(Fe) 0.3 중량%, 스트론튬(Sr) 0.1 중량%, 티타늄(Ti) 0.1 중량%, 칼슘(Ca) 0.02 중량% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함할 수도 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum alloy for die casting capable of anodizing is manganese (Mn) 3.7 wt%, zinc (Zn) 2.0 wt%, zirconium (Zr) 0.8 wt%, iron (Fe) 0.3 wt%, 0.1 wt% of strontium (Sr), 0.1 wt% of titanium (Ti), 0.02 wt% of calcium (Ca), and the balance aluminum (Al) may be included.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 망간(Mn)을 2.5 중량% 이상 고함량 함유하여 합금의 유동성을 크게 향상시켜 다이캐스팅 주조 공정을 용이하게 하고 소착이 발생되지 않도록 할 뿐만 아니라, 아노다이징 처리에 의해 두께가 균일하고 두꺼운 산화 피막을 형성시킬 수 있어 외관 품질이 우수한 제품을 제조할 수 있다.The aluminum alloy for die casting according to the present invention contains manganese (Mn) in a high content of 2.5 wt% or more to greatly improve the fluidity of the alloy, thereby facilitating the die-casting casting process and preventing sintering, as well as preventing the occurrence of sintering by anodizing It is possible to form a uniform and thick oxide film, so that a product with excellent appearance quality can be manufactured.
또한, 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 니켈(Ni), 납(Pb), 베릴륨(Br), 코발트(Co) 등과 같은 유해원소를 포함하지 않으며, 불가피한 불순물로 포함되는 경우 이외에 실리콘(Si)과 구리(Cu)가 의도적으로 포함되지 않아 아노다이징 처리에 의해 표면 광택도가 우수한 제품을 제조할 수 있다.In addition, the aluminum alloy for die casting according to the present invention does not contain harmful elements such as nickel (Ni), lead (Pb), beryllium (Br), cobalt (Co), etc., except when it is included as an unavoidable impurity, silicon (Si ) and copper (Cu) are not intentionally included, so a product with excellent surface glossiness can be manufactured by anodizing.
도 1은 실시예에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 이용한 다이캐스팅용 알루미늄 합금의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 제조한 알루미늄 합금 다이캐스트 제품의 구조를 나타낸 개념도이다. 1 is a process diagram illustrating a method of manufacturing an aluminum alloy for die casting using an aluminum alloy for die casting according to an embodiment.
2 is a conceptual diagram showing the structure of an aluminum alloy die-cast product manufactured from an aluminum alloy for die-casting according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, since the embodiment may have various changes and may have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereby.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component. When a component is referred to as being “connected” to another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, “between” and “immediately between” or “neighboring to” and “directly adjacent to”, etc., should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression is to be understood as including the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" refer to the described feature, number, step, action, component, part or these It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in the dictionary should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 알루미늄 합금은 망간(Mn) 2.5 내지 7 중량%, 아연(Zn) 1 내지 3 중량%, 지르코늄(Zr) 0.3 내지 2 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 2 중량%, 스트론튬(Sr) 0.05 내지 0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.5 중량%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함한다.The aluminum alloy according to the present invention contains 2.5 to 7% by weight of manganese (Mn), 1 to 3% by weight of zinc (Zn), 0.3 to 2% by weight of zirconium (Zr), 0.1 to 2% by weight of iron (Fe), and strontium (Sr) ) 0.05 to 0.5% by weight, titanium (Ti) 0.05 to 0.5% by weight, the balance aluminum (Al) and unavoidable impurities.
구체적으로, 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 실리콘(Si)과 구리(Cu)를 가 의도적으로 포함되지 않아 아노다이징 처리를 통해 광택도가 우수한 제품을 제조할 수 있으며, 망간(Mn)을 2.5 중량% 이상 고함량 함유하여 합금의 유동성을 향상시키고 주형 내부에 기포가 생성되지 않도록 하여 다이캐스팅 주조 공정을 용이하게 할 뿐만 아니라 외관 품질이 우수한 제품을 제조할 수 있도록 하고, 조대한 막대 형상의 금속간 화합물 생성을 억제하여 강도가 우수할 뿐만 아니라, 균열 저항성 등의 특성이 우수하다.Specifically, since the aluminum alloy for die casting according to the present invention does not intentionally contain silicon (Si) and copper (Cu), a product with excellent gloss can be manufactured through anodizing treatment, and manganese (Mn) is 2.5 Containing a high content of more than % by weight, it improves the fluidity of the alloy and prevents the formation of air bubbles inside the mold, thereby facilitating the die-casting casting process and manufacturing a product with excellent appearance quality, and coarse rod-shaped intermetallic By suppressing the formation of compounds, the strength is excellent, and properties such as crack resistance are excellent.
또한, 다이캐스팅 방법으로 성형하여 성형품을 제조한 다음 성형품을 아노다이징 처리하면, 표면에 산화 피막이 잘 형성되어 균일한 색상을 갖는 제품을 제조할 수 있고, 산화 피막은 우수한 내마모성을 구현할 수 있어 내구성이 우수한 제품을 제조할 수 있다. In addition, if the molded article is manufactured by molding by the die-casting method and then the molded article is anodized, an oxide film is well formed on the surface to produce a product with a uniform color, and the oxide film can implement excellent abrasion resistance. can be manufactured.
참고로, 실리콘(Si)은 알루미늄 합금을 다이캐스팅시 주조성을 향상시키도록 하나, 연신 특성을 저하시키고, 제품 표면에 얼룩을 발생시켜 광택성을 저하시킨다는 문제가 있고, 구리(Cu)는 응력 부식 균열에 대한 저항을 증가시키는 역할을 하는 하나 제품 표면에 얼룩을 발생시켜 광택성을 저하시킨다는 문제가 있다.For reference, silicon (Si) improves castability during die casting of an aluminum alloy, but has problems in reducing elongation properties and reducing gloss by generating stains on the product surface, and copper (Cu) stress corrosion cracking. It plays a role in increasing the resistance, but there is a problem in that it reduces the glossiness by generating stains on the surface of the product.
본 발명에 따른 알루미늄 합금에 포함되는 각각의 조성에 대해 상세히 살펴보면, 망간(Mn)은 알루미늄 잉고트(INGOT)의 용해과정에서 첨가되어 조직의 미세화를 증가시키고, Mn-Al6 상을 석출시켜 고용강화와 미세 석출물의 분산을 통해 알루미늄 합금의 기계적 물성을 향상시키고, 재결정화를 억제하여 균질화 처리 이후에도 높은 물성을 유지시키도록 하며, 용탕시 합금의 유동성을 향상시켜 다이캐스팅 주조 공정을 용이하게 할 뿐만 아니라, 아노다이징시 변색을 방지하도록 하기 위해 도입하는 원소이다. Looking at each composition included in the aluminum alloy according to the present invention in detail, manganese (Mn) is added during the dissolution process of the aluminum ingot (INGOT) to increase the refinement of the structure, and to precipitate the Mn-Al 6 phase to strengthen the solid solution. and dispersion of fine precipitates to improve the mechanical properties of the aluminum alloy, suppress recrystallization to maintain high properties even after homogenization, and improve the fluidity of the alloy during molten metal to facilitate the die-casting casting process, It is an element introduced to prevent discoloration during anodizing.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금에서 망간(Mn)은 전체 합금 제품의 총중량을 기준으로 2.5 내지 7 중량%의 함량으로 포함될 수 있으며, 망간이 2.5 중량% 미만 포함될 경우 합금의 유동성과 강도 개선 효과가 미미하고, 7 중량부를 초과할 경우 소착이 발생할 뿐만 아니라 합금 조직 내에서 망간이 완전히 고용되지 않아 조대한 금속간 화합물을 형성하고, 입계에서의 금속간 화합물이 발생하여 선택적 부식에 의한 미관품질 저하를 유발할 우려가 있으며, 강도 및 광택도를 저하시켜 불량발생의 원인이 될 우려가 있다.In the aluminum alloy for die casting according to the present invention, manganese (Mn) may be included in an amount of 2.5 to 7% by weight based on the total weight of the entire alloy product, and when manganese is included in less than 2.5% by weight, the effect of improving the fluidity and strength of the alloy is When it is insignificant and exceeds 7 parts by weight, not only sintering occurs, but also manganese is not completely dissolved in the alloy structure to form a coarse intermetallic compound, and intermetallic compound is generated at the grain boundary to prevent deterioration of aesthetic quality due to selective corrosion. There is a risk of causing a defect, and there is a possibility that it may cause defects by lowering the strength and glossiness.
아연(Zn)은 다이캐스팅용 알루미늄 합금에서 강화 원소로 작용하여 고용 범위 내에서 첨가 시 강화 효과를 부여하여 강도를 향상시키는 역할을 하며, 전체 합금 제품의 총중량을 기준으로 1 내지 3 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. Zinc (Zn) acts as a reinforcing element in the aluminum alloy for die casting, giving a strengthening effect when added within the solid solution range to improve strength, and is used in an amount of 1 to 3% by weight based on the total weight of the entire alloy product. may be added.
아연(Zn)의 함량이 1 중량% 미만일 경우 충분한 강도 향상 효과를 달성하기 어렵고, 3 중량%를 초과할 경우 편석 발생의 요인이 되어 균일한 외관을 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있다. When the content of zinc (Zn) is less than 1% by weight, it is difficult to achieve a sufficient strength improvement effect, and when it exceeds 3% by weight, it is a factor of segregation and a problem that a uniform appearance cannot be obtained may occur.
지르코늄(Zr)은 다이캐스팅용 알루미늄 합금에서 양극 산화를 가능하게 하고 아노다이징시 화학적 반응을 하는 원소로서, 고용된 Al-Zr 또는 정출된 지르코늄(Zr)은 모두 알루미늄(Al)과 동등한 수준으로 양극산화 반응하여 균일한 다공성층을 형성한다. 특히, 고용시 기지 내에 매우 작은 미립원소로 고용되므로, 결정립 미세화를 촉진시켜 기계적 성질을 향상하는 역할을 하며, 전체 합금 제품의 총중량을 기준으로 0.3 내지 2 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다.Zirconium (Zr) is an element that enables anodization in an aluminum alloy for die casting and undergoes a chemical reaction during anodizing. All of the dissolved Al-Zr or the crystallized zirconium (Zr) have an anodization reaction at the same level as aluminum (Al). to form a uniform porous layer. In particular, since it is dissolved as a very small fine element in the matrix during solid solution, it serves to improve the mechanical properties by promoting grain refinement, and may be added in an amount of 0.3 to 2 wt% based on the total weight of the entire alloy product.
지르코늄(Zr)의 함량이 0.3 중량% 미만일 경우 양극산화에 의해 산화 피막을 형성시키기 힘들고 충분한 기계적 물성 향상 효과를 기대하기 어려우며, 2 중량%를 초과할 경우 미세조직상 편석대 생성에 의한 조직 내 경화점(hard spot)이 생성될 우려가 있고, 인장 특성 중 연신률의 저하를 발생시킬 우려가 있다. When the content of zirconium (Zr) is less than 0.3% by weight, it is difficult to form an oxide film by anodization and it is difficult to expect a sufficient effect of improving mechanical properties. There is a fear that a hard spot may be generated, and there is a fear that a decrease in elongation among tensile properties may occur.
철(Fe)은 알루미늄의 열전도도 저하를 최소화하면서 강도를 증가시킬 수 있고, 다이캐스팅용 알루미늄 합금에서 금형에서의 점착성을 감소시켜 알루미늄 합금이 주형 내부에 늘러붙는 소착(burning) 현상 발생을 개선하고 금형의 침식을 저하시키는 역할을 한다. 또한, 주요 합금 원소인 철(Fe)이 α-Fe 금속간 화합물, β상, Al6(Mn,Fe)상 등 다양한 금속간 화합물을 생성하기 때문에 석출상 제어를 통해 물성을 향상시킬 수 있다. 상기와 같은 특성을 나타내는 철(Fe)은 알루미늄 합금에서 상온에서 알루미늄에의 고용도가 낮아 주조 후에는 대부분 Al3Fe 등의 금속간화합물로 정출되기 때문에 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. Iron (Fe) can increase the strength while minimizing the deterioration of the thermal conductivity of aluminum, and reduce the adhesion in the die in the die-casting aluminum alloy to improve the burning phenomenon in which the aluminum alloy sticks to the inside of the mold and improve the mold It plays a role in reducing the erosion of In addition, since iron (Fe), a major alloying element, generates various intermetallic compounds such as α-Fe intermetallic compound, β phase, and Al 6 (Mn,Fe) phase, physical properties can be improved by controlling the precipitation phase. Since iron (Fe) exhibiting the above properties has a low solubility in aluminum at room temperature in an aluminum alloy, most of it is crystallized as an intermetallic compound such as Al 3 Fe after casting, so it is 0.1 to 2 weight by weight based on the total weight of the entire alloy. % may be added.
철(Fe)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 탈형성이 저하되어 금형에 알루미늄 합금이 소착될 우려가 있고, 2 중량%를 초과하는 경우 Fe-부화상(Fe-rich상)이 과도하게 정출되어 합금의 주조성을 저하시키고, 아노다이징 중 급격한 산화로 인해 외관 품질과 내식성 저하가 발생될 우려가 있다. If the content of iron (Fe) is less than 0.1% by weight, demolding is lowered and there is a risk that the aluminum alloy may be sintered in the mold, and if it exceeds 2% by weight, the Fe-rich phase (Fe-rich phase) is excessively crystallized. There is a possibility that the castability of the alloy is reduced, and the appearance quality and corrosion resistance are deteriorated due to rapid oxidation during anodizing.
스트론튬(Sr)은 강도를 향상시키고 제품 조직 내에서 조성의 분포를 균일하게 하여 편석 생성을 방지하는 역할을 하며 망간을 2.5 중량% 이상의 함량으로 고함량 포함하는 경우에도 조대한 막대 형상의 금속간 화합물 생성을 억제하여 강도 저하를 방지할 수 있도록 하며, 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.05 내지 0.5 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. Strontium (Sr) serves to prevent segregation by improving strength and uniform composition distribution within the product structure, and is a coarse rod-shaped intermetallic compound even when manganese is contained in a high content of 2.5 wt% or more. It is possible to inhibit the formation to prevent a decrease in strength, and may be added in an amount of 0.05 to 0.5% by weight based on the total weight of the entire alloy.
스트론튬(Sr)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우 조성 균일성을 구현하기 어렵고, 0.5 중량%를 초과할 경우 알루미늄 합금의 연성이 저하될 우려가 있다. When the content of strontium (Sr) is less than 0.05% by weight, it is difficult to realize compositional uniformity, and when the content of strontium (Sr) is more than 0.5% by weight, there is a fear that the ductility of the aluminum alloy is reduced.
티타늄(Ti)은 결정립을 미세화하여 열간 크랙을 방지하고, 광택성을 향상시키는 역할을 하며, 알루미늄(Al)과의 고용이 매우 적은 원소로서, 포정반응에 의한 핵생성처로 활용되며, 제품의 물성, 특히 경도를 향상시킬 수 있고, 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.05 내지 0.5 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다.Titanium (Ti) plays a role in preventing hot cracks by refining crystal grains and improving glossiness, and as an element with very little solid solution with aluminum (Al), it is used as a nucleation site by the capture reaction, and the physical properties of the product , in particular, can improve hardness, and may be added in an amount of 0.05 to 0.5 wt% based on the total weight of the entire alloy.
티타늄(Ti)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우 결정립 미세화 효과가 구현되기 힘들고, 0.5 중량%를 초과하는 경우 추가적인 물성 향상을 기대하기 어렵다.When the content of titanium (Ti) is less than 0.05% by weight, it is difficult to realize the effect of refining the grains, and when it exceeds 0.5% by weight, it is difficult to expect additional physical property improvement.
한편, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)을 주요 원소로 포함하며, 물성 향상을 위해 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 주석(Sn) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.On the other hand, the aluminum alloy according to the present invention includes aluminum (Al) as a main element, and 1 selected from the group consisting of chromium (Cr), magnesium (Mg), tin (Sn) and calcium (Ca) to improve physical properties. It may be configured to further include more than one species of element.
구체적으로, 크롬(Cr)은 알루미늄 합금에서 응력 부식 균열을 방지하고, 내식성을 향상시키는 역할을 하고, 열처리시 미세한 화합물로 석출되어 결정립 성장을 억제하는 효과를 부여하나, 과다로 함유되는 경우 강도가 저하될 우려가 있어 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.001 내지 0.03 중량%로 포함되도록 제한하는 것이 바람직하다.Specifically, chromium (Cr) prevents stress corrosion cracking in aluminum alloys, plays a role in improving corrosion resistance, and is precipitated as a fine compound during heat treatment to suppress grain growth, but when it is contained in excess, the strength decreases It is preferable to limit it to be included in an amount of 0.001 to 0.03% by weight based on the total weight of the entire alloy because there is a risk of deterioration.
마그네슘(Mg)은 망간 사용에 따른 강도 저하를 개선하며, 균일한 표면 광택을 갖는 합금을 제조할 수 있도록 하며, 내식성, 강도, 연성증가를 위해 첨가할 수 있으며, 알루미늄(Al)과 결합하여 Al₂Mg₂상(相)을 생성하여 알루미늄 합금의 강도를 증가시키는 역할을 하나, 함량 과다시 열전도 감소 및 주물에 산화물 형성이 많아 주조 품질의 영향과 열처리에 의해 신율 저하가 발생하고, 함량 미달시 강도가 저하되므로 강도 및 신율 확보를 위해 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.001 내지 0.01 중량%로 포함되도록 제한하는 것이 바람직하다.Magnesium (Mg) improves strength degradation due to the use of manganese, enables the manufacture of alloys with uniform surface gloss, and can be added to increase corrosion resistance, strength, and ductility. It plays a role in increasing the strength of the aluminum alloy by creating a phase, but when the content is excessive, the heat conduction decreases and there is a lot of oxide formation in the casting, which affects the casting quality and the elongation decreases due to heat treatment, and when the content is insufficient, the strength decreases Therefore, in order to secure strength and elongation, it is preferable to limit it to be included in an amount of 0.001 to 0.01 wt% based on the total weight of the entire alloy.
주석(Sn)은 미량의 첨가를 통해서도 알루미늄 합금의 성형성을 향상시키기 위해 첨가할 수 있으나, 함량 과다시 주석 입자의 분율이 증가하여 알루미늄 합금의 강도 및 경도를 급격한 저하를 유발할 우려가 있어 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.001 내지 0.5 중량%로 포함되도록 제한하는 것이 바람직하다.Tin (Sn) can be added to improve the formability of the aluminum alloy through the addition of a trace amount, but when the content is excessive, the fraction of tin particles increases, which may cause a sharp decrease in the strength and hardness of the aluminum alloy. It is preferable to limit it to be included in an amount of 0.001 to 0.5% by weight based on the total weight of the.
또한, 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 칼슘(Ca)을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 칼슘(Ca)은 Al3Fe 등과 같은 철(Fe)계 금속간 화합물의 상 미세화와 구형화를 유도하여 내마모성과 항복강도를 향상시킬 수 있고, 철(Fe)을 포함하는 경우에도 인장강도와 연신율 등의 인장특성의 저하를 방지할 수 있으며, 양극 효율을 향상시켜 아노다이징 처리시 양극 산화를 촉진시켜 두께가 균일하고 치밀하면서도 두꺼운 구조의 산화 피막층이 생성되도록 유도하여 다이캐스팅용 알루미늄 합금의 내구성을 향상시키도록 한다. 상기와 같은 칼슘(Ca)은 칼슘을 포함하는 화합물을 도입할 수 있고, 산화칼슘(CaO), 시안화칼슘(Ca(CN)2), 탄화칼슘(CaC2), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 탄산칼슘(CaCO3) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 칼슘 화합물을 사용할 수 있으며, 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.01 내지 0.1 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. In addition, the aluminum alloy for die casting according to the present invention may be configured to further include calcium (Ca), and calcium (Ca) is used for phase refinement and spheroidization of iron (Fe)-based intermetallic compounds such as Al 3 Fe. Induced to improve abrasion resistance and yield strength, it is possible to prevent deterioration of tensile properties such as tensile strength and elongation even when iron (Fe) is included. To improve the durability of the aluminum alloy for die casting by inducing the formation of an oxide film layer with a uniform and dense, thick structure. Calcium (Ca) as described above may introduce a compound containing calcium, calcium oxide (CaO), calcium cyanide (Ca(CN) 2 ), calcium carbide (CaC 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) , calcium carbonate (CaCO 3 ) or a calcium compound containing a mixture thereof may be used, and may be added in an amount of 0.01 to 0.1 wt% based on the total weight of the entire alloy.
칼슘(Ca)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 물성 향상을 기대하기 어렵고, 0.1 중량%를 초과하는 경우 아노다이징 중 급격한 산화로 인해 외관 품질의 저하가 발생될 우려가 있다. 이와 같은 칼슘(Ca)은 알루미늄 모재를 용해하여 용탕을 제조한 다음 용탕에 칼슘 화합물을 첨가하는 방법을 통해 도입하고, 800 내지 950 ℃의 온도로 용탕을 가열하여 칼슘을 혼합하고, 칼슘 화합물에 함유된 불순물을 제거한 다음 용탕을 다이캐스팅시켜 성형품을 제조할 수 있다. When the content of calcium (Ca) is less than 0.01% by weight, it is difficult to expect improvement in physical properties, and when it exceeds 0.1% by weight, there is a risk of deterioration of appearance quality due to rapid oxidation during anodizing. Such calcium (Ca) is introduced through a method of preparing a molten metal by dissolving an aluminum base material and then adding a calcium compound to the molten metal, heating the molten metal to a temperature of 800 to 950 ° C. After removing the impurities, the molten metal can be die-cast to manufacture a molded product.
상기한 바와 같은 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 제조한 성형품을 아노다이징 처리하는 경우 아노다이징 처리에 의해 알루미늄 합금 표면에 5 내지 50 ㎛ 두께의 산화 피막이 형성되며, 산화 피막에는 수십 나노미터(nm) 크기의 직경을 갖는 미세 홀이 수직한 방향으로 다량 형성되고 수직 홀은 일면이 개방된 구조의 다공성 구조를 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 산화 피막은 투명도가 높고 착색하여도 금속 질감을 상실하지 않아 장식성이 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 생성할 수 있다. When anodizing a molded article made of an aluminum alloy having the composition as described above, an oxide film having a thickness of 5 to 50 μm is formed on the surface of the aluminum alloy by the anodizing treatment, and the oxide film has a diameter of several tens of nanometers (nm). A large number of fine holes are formed in the vertical direction, and the vertical holes can form a porous structure with one side open. Such an oxide film has high transparency and does not lose metal texture even when colored, so aluminum for die casting has excellent decorative properties. alloys can be formed.
한편, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 조직에 불가피하게 존재하는 불순물을 포함할 수 있으며, 상기 불순물은 실리콘(Si), 구리(Cu), 니켈(Ni), 납(Pb), 베릴륨(Br), 카드뮴(Cd) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한받는 것은 아니다. On the other hand, the aluminum alloy according to the present invention may contain impurities that are unavoidably present in the structure, the impurities being silicon (Si), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), beryllium (Br), Cadmium (Cd) and the like may be included, but is not limited thereto.
상기와 같은 불순물은 알루미늄 합금의 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.01 내지 0.2 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. Such impurities are preferably limited to 0.01 to 0.2 wt% or less based on the total weight of the total alloy of the aluminum alloy.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 망간(Mn) 3.7 중량%, 아연(Zn) 2.0 중량%, 지르코늄(Zr) 0.8 중량%, 철(Fe) 0.3 중량%, 스트론튬(Sr) 0.1 중량%, 티타늄(Ti) 0.1 중량% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum alloy for die casting capable of anodizing is manganese (Mn) 3.7 wt%, zinc (Zn) 2.0 wt%, zirconium (Zr) 0.8 wt%, iron (Fe) 0.3 wt%, 0.1 wt% of strontium (Sr), 0.1 wt% of titanium (Ti), and the balance aluminum (Al) may be included.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 알루미늄 합금은 망간(Mn) 3.7 중량%, 아연(Zn) 2.0 중량%, 지르코늄(Zr) 0.8 중량%, 철(Fe) 0.3 중량%, 스트론튬(Sr) 0.1 중량%, 티타늄(Ti) 0.1 중량%, 칼슘(Ca) 0.02 중량% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함할 수도 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum alloy is manganese (Mn) 3.7 wt%, zinc (Zn) 2.0 wt%, zirconium (Zr) 0.8 wt%, iron (Fe) 0.3 wt%, strontium (Sr) ) 0.1% by weight, titanium (Ti) 0.1% by weight, calcium (Ca) 0.02% by weight, and the balance may include aluminum (Al).
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 망간(Mn)을 2.5 중량% 이상 고함량 함유하여 합금의 유동성을 크게 향상시켜 다이캐스팅 주조 공정을 용이하게 하고 소착이 발생되지 않도록 할 뿐만 아니라, 아노다이징 처리에 의해 두께가 균일하고 두꺼운 산화 피막을 형성시킬 수 있어 외관 품질이 우수한 제품을 제조할 수 있다.The aluminum alloy for die casting according to the present invention as described above contains manganese (Mn) in a high content of 2.5 wt % or more to greatly improve the fluidity of the alloy, thereby facilitating the die casting casting process and preventing seizures from occurring, By anodizing, a uniform and thick oxide film can be formed, so that a product with excellent appearance quality can be manufactured.
또한, 다이캐스팅 방법으로 제품 제조시 제품의 표면에 아노다이징 처리에 의해 두께가 균일하고 두꺼운 산화 피막을 형성시킬 수 있어 아노다이징을 통한 산화 피막이 잘 형성되어 색상을 균일하게 얻을 수 있고, 우수한 내마모성을 구현할 수 있어 외관 품질과 제품 내구성이 우수하다. In addition, when manufacturing a product using the die casting method, a uniform and thick oxide film can be formed by anodizing on the surface of the product, so that the oxide film is well formed through anodizing to obtain a uniform color, and excellent abrasion resistance can be realized. Excellent appearance quality and product durability.
또한, 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 니켈(Ni), 납(Pb), 베릴륨(Br), 코발트(Co) 등과 같은 유해원소를 포함하지 않으며, 불가피한 불순물로 포함되는 경우 이외에 실리콘(Si)과 구리(Cu)가 의도적으로 포함되지 않아 아노다이징 처리에 의해 표면 광택도가 우수한 제품을 제조할 수 있다.In addition, the aluminum alloy for die casting according to the present invention does not contain harmful elements such as nickel (Ni), lead (Pb), beryllium (Br), cobalt (Co), etc., except when it is included as an unavoidable impurity, silicon (Si ) and copper (Cu) are not intentionally included, so a product with excellent surface glossiness can be manufactured by anodizing.
한편, 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 다음과 같은 방법으로 알루미늄 합금 다이캐스트 제품을 제조할 수 있다. On the other hand, the aluminum alloy for die casting according to the present invention can be manufactured as an aluminum alloy die-cast product by the following method.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 망간(Mn) 2.5 내지 7 중량%, 아연(Zn) 1 내지 3 중량%, 지르코늄(Zr) 0.3 내지 2 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 2 중량%, 스트론튬(Sr) 0.05 내지 0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.5 중량%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 잉곳(ingot)을 제조하는 단계, 상기 잉곳을 용해시켜 용탕을 제조하는 단계, 상기 용탕을 다이캐스팅 주형에 공급하여 알루미늄 합금 성형품을 제조하는 단계, 상기 알루미늄 합금 성형품을 후가공하는 단계, 후가공한 알루미늄 합금 성형품을 아노다이징 처리하여 산화 피막을 형성시키는 단계, 산화 피막이 형성된 알루미늄 합금 성형품을 착색하는 단계, 착색한 알루미늄 합금 성형품을 봉공처리하여 알루미늄 합금 다이캐스트 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다.1, the aluminum alloy for die casting of the present invention, manganese (Mn) 2.5 to 7 wt%, zinc (Zn) 1 to 3 wt%, zirconium (Zr) 0.3 to 2 wt%, iron (Fe) 0.1 to 2% by weight, strontium (Sr) 0.05 to 0.5% by weight, titanium (Ti) 0.05 to 0.5% by weight, the remainder aluminum (Al), and preparing an ingot containing unavoidable impurities, by dissolving the ingot Preparing a molten metal, supplying the molten metal to a die casting mold to produce an aluminum alloy molded article, post-processing the aluminum alloy molded article, anodizing the post-processed aluminum alloy molded article to form an oxide film, an oxide film is formed It can be manufactured by a method comprising the step of coloring the aluminum alloy molded article, sealing the colored aluminum alloy molded article to manufacture an aluminum alloy die-cast product.
먼저, 전술한 바와 같은 조성을 갖는 잉곳(ingot)을 마련한 다음 700 내지 1200 ℃로 가열하여 잉곳이 충분히 용해시켜 용탕을 제조하고, 잉곳을 용해시킨 다음 필요에 따라 용탕을 탈가스, 용탕청정제, 입자 미세화제 처리를 병행하여 진행할 수도 있다.First, an ingot having the composition as described above is prepared, and then heated to 700 to 1200° C. to sufficiently dissolve the ingot to prepare molten metal. After dissolving the ingot, the molten metal is degassed, molten metal cleaner, and fine particles as necessary. It is also possible to proceed concurrently with topic processing.
바람직하게는, 본 단계에서는, 700 내지 800 ℃의 온도로 가열하여 알루미늄 모재를 용해시켜 용탕을 제조한 다음 망간(Mn), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti)을 혼합해 혼합 용탕을 제조한 다음 혼합 용탕에 칼슘 화합물을 도입하고, 800 내지 950 ℃의 온도로 가열하여 칼슘을 혼합하고, 칼슘 화합물에 함유된 불순물을 제거한 다음 용탕을 다이캐스팅시켜 성형품을 제조할 수 있다. Preferably, in this step, a molten metal is prepared by dissolving an aluminum base material by heating to a temperature of 700 to 800° C., and then manganese (Mn), zinc (Zn), zirconium (Zr), iron (Fe), strontium (Sr) ), titanium (Ti) is mixed to prepare a mixed molten metal, and then a calcium compound is introduced into the mixed molten metal, heated to a temperature of 800 to 950 ℃ to mix calcium, and impurities contained in the calcium compound are removed, and then the molten metal is die-casting. molded products can be manufactured.
구체적으로, 본 단계에서는, 합금 용탕은 700 내지 800 ℃의 온도로 가열하여 각각의 성분을 용해시켜 용탕을 제조할 수 있으며, 칼슘 화합물을 혼합하는 경우 혼합 용탕에 칼슘 화합물을 도입하고, 800 내지 950 ℃의 온도로 가열하여 칼슘을 혼합하고, 칼슘 화합물에 함유된 불순물을 제거한 다음 용탕을 다이캐스팅시켜 성형품을 제조할 수 있다. 용탕의 온도가 800 ℃ 미만일 경우 용탕 내에서 칼슘의 함량을 0.01 중량% 이상으로 늘리기 힘든 문제가 있고, 950 ℃를 초과할 경우 칼슘의 고용량을 추가적으로 높이기 어렵다. Specifically, in this step, the molten alloy is heated to a temperature of 700 to 800° C. to dissolve each component to prepare a molten metal. When a calcium compound is mixed, a calcium compound is introduced into the mixed molten metal, and 800 to 950 Calcium is mixed by heating to a temperature of °C, impurities contained in the calcium compound are removed, and then the molten metal is die-casting to manufacture a molded article. When the temperature of the molten metal is less than 800 °C, it is difficult to increase the calcium content in the molten metal to 0.01 wt% or more, and when it exceeds 950 °C, it is difficult to additionally increase the high calcium content.
보다 바람직하게는, 700 내지 750 ℃의 온도로 알루미늄(Al), 망간(Mn), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti)을 용해시켜 알루미늄 합금 용탕을 제조할 수 있으며, 칼슘(Ca)을 첨가하는 경우 700 내지 750 ℃의 온도로 알루미늄(Al), 망간(Mn), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti)을 용해시켜 알루미늄 합금 용탕을 제조한 다음 제조한 용탕을 800 내지 950 ℃의 온도로 가열하여 칼슘의 함량을 0.01 내지 0.1 중량%가 되도록 증가시킬 수 있다. More preferably, aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn), zirconium (Zr), iron (Fe), strontium (Sr), titanium (Ti) is dissolved at a temperature of 700 to 750 ° C. A molten alloy can be prepared, and when calcium (Ca) is added, aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn), zirconium (Zr), iron (Fe), strontium ( Sr) and titanium (Ti) may be dissolved to prepare an aluminum alloy molten metal, and then the prepared molten metal may be heated to a temperature of 800 to 950° C. to increase the calcium content to 0.01 to 0.1 wt %.
이때, 용탕의 온도가 800 ℃ 미만일 경우 칼슘(Ca)의 함량이 0.01 중량% 이상 함유되기 힘들다는 문제가 있고, 950 ℃를 초과할 경우 추가적인 함량 증가를 기대하기 어렵다. 바람직하게는, 칼슘(Ca)의 함량을 0.01 내지 0.1 중량%가 되도록 조절할 수 있다.At this time, when the temperature of the molten metal is less than 800 ℃, there is a problem that the content of calcium (Ca) is difficult to contain 0.01% by weight or more, when it exceeds 950 ℃, it is difficult to expect an additional increase in the content. Preferably, the content of calcium (Ca) may be adjusted to be 0.01 to 0.1 wt%.
다음, 용탕을 다이캐스팅 주형에 캐스팅하고, 형성하여 알루미늄 합금 성형품을 제조할 수 있다. 다이캐스팅 공정은 주형의 온도를 300 내지 500 ℃가 되도록 유지하고, 용탕의 온도가 600 내지 950 ℃가 되도록 유지시켜 주는 것이 바람직하며, 이와 같은 다이캐스팅 공정을 통해 가공의 자유도 및 치수 정밀도 부분에서 우수하고 박육 제품의 성형도 가능하며 대량 생산에도 유리한 이점이 있다. 다이캐스팅을 통해 제조한 알루미늄 합금 성형품은 필요에 따라 샌딩 공정, 버핑 공정 등을 통한 물리적 연마 방법을 이용하거나, 화학 약품에 침지시키는 바렐 공정 등과 같은 화학적 연마 공정을 통해서 표면을 균일하게 후가공할 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다. Next, the molten metal may be cast in a die casting mold and formed to manufacture an aluminum alloy molded article. In the die casting process, it is preferable to maintain the temperature of the mold to be 300 to 500 ℃ and to maintain the temperature of the molten metal to be 600 to 950 ℃. Through this die casting process, it is excellent in the degree of freedom of processing and dimensional accuracy. It is also possible to form thin-walled products and has an advantage in mass production. The aluminum alloy molded article manufactured through die casting can be post-processed uniformly through a chemical polishing process such as a physical polishing method through a sanding process or a buffing process, or a chemical polishing process such as a barrel process immersing in a chemical, if necessary. It is not limited thereto.
다음, 알루미늄 합금 성형품을 수용액에 침지한 상태에서 전류를 흐르게 하여 성형품의 표면에 산화막을 형성하는 아노다이징 처리를 수행할 수 있으며, 옥살산(oxalic acid), 황산(sulfuric acid), 크롬산(chromic acid) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 수용액에 알루미늄 합금 성형품을 침지시키고, 수용액에 전류를 흐르게 함으로써, 알루미늄 합금 성형품의 표면에 다공질의 딱딱한 산화 피막을 형성시켜 알루미늄 합금 성형품의 내식성 향상 및 장식성, 외관 등을 개선할 수 있으며, 아노다이징 공정의 구체적인 조업조건에 제한되지 않으며, 다양한 작업조건을 이용하여 아노다이징 처리를 할 수 있다.Next, anodizing treatment of forming an oxide film on the surface of the molded article by flowing an electric current in a state in which the aluminum alloy molded article is immersed in an aqueous solution can be carried out with oxalic acid, sulfuric acid, chromic acid, or By immersing the aluminum alloy molded article in an aqueous solution containing a mixture thereof, and allowing an electric current to flow through the aqueous solution, a porous hard oxide film is formed on the surface of the aluminum alloy molded article to improve the corrosion resistance and decorativeness, appearance, etc. of the aluminum alloy molded article. and is not limited to the specific operating conditions of the anodizing process, and can be anodized using various operating conditions.
이어서, 아노다이징 처리를 통해 산화 피막을 형성시킨 알루미늄 합금 성형품을 염료, 안료, 착색액 또는 이들의 혼합물이 담지된 착색조에 침지하여, 표면에 형성된 작은 구멍에 필요한 색상을 흡착시키는 착색공정을 수행할 수 있으며, 유기염료, 무기염료, 전해착색, 안료침전 혹은 유기염료와 전해착색의 조합 등을 통해 제품 표면을 착색시킬 수 있다. Then, the aluminum alloy molded article formed with an oxide film through anodizing is immersed in a coloring tank in which a dye, a pigment, a coloring liquid, or a mixture thereof is supported, and a coloring process of adsorbing the required color to the small pores formed on the surface can be performed. Also, the surface of the product can be colored through organic dyes, inorganic dyes, electrolytic coloring, pigment precipitation, or a combination of organic dyes and electrolytic coloring.
다음, 착색공정을 수행한 알루미늄 합금 성형품의 표면에 형성된 미세홀을 막는 봉공처리 공정을 수행하며, 봉공처리는 다공성 산화 피막층이 이물질, 약품 등을 흡착하여 산화 피막의 구조가 물리적으로 손상을 받을 수 있어 양극피막의 내식성을 강화하고, 염료의 변색이나 햇빛에 의한 퇴색방지성 및 완성품의 더러움 등을 개선하기 위해 수행하며, 표면에 유기피막을 형성시켜 이와 같은 목적을 달성할 수 있다. 봉공 처리는 탈이온수, 증류수 등을 이용해 수행할 수 있으며, 90 내지 100 ℃에서 수행하고, 산화 피막의 두께별로 ㎛당 1 내지 5분 동안 수행할 수 있다.Next, a sealing process is performed to block the micro-holes formed on the surface of the aluminum alloy molded article that has been subjected to the coloring process. In the sealing process, the structure of the oxide film may be physically damaged by the porous oxide film layer adsorbing foreign substances, chemicals, etc. This is done to strengthen the corrosion resistance of the anode film, to improve the discoloration of dyes or fading by sunlight, and to improve the dirtiness of the finished product, and this purpose can be achieved by forming an organic film on the surface. The sealing treatment may be performed using deionized water, distilled water, or the like, and may be performed at 90 to 100° C., and may be performed for 1 to 5 minutes per μm according to the thickness of the oxide film.
그 후, 봉공처리한 알루미늄 합금 성형품의 표면에 피막처리제를 도포하여 유기 피막을 추가로 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 피막공정은 봉공처리 후에 알루미늄 합금 성형품 표면에 대한 내식성 및 내 마모도를 향상시키기 위하여 수행할 수 있다. 피막처리제는 비이온성 화합물을 포함할 수 있으며, 80 내지 90 ℃에서 5 내지 10분 동안 피막 처리할 수 있다. Thereafter, an organic film can be additionally formed by applying a film treatment agent to the surface of the aluminum alloy molded article that has been sealed, and this film process is performed to improve corrosion resistance and wear resistance on the surface of the aluminum alloy molded article after the sealing process. can do. The coating agent may include a nonionic compound, and coating treatment may be performed at 80 to 90° C. for 5 to 10 minutes.
이에 따라, 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 제조한 알루미늄 합금 다이캐스트 제품은 도 2에 나타낸 바와 같이, 아노다이징 처리 후 생성한 다공성 산화 피막층을 착색하여 미세 홀에 착색액을 흡착시키고, 봉공처리에 의해 미세홀을 막아 기존 알루미늄 합금이 가진 특색을 살려 다양한 장식표현이 가능하여, 자동차 부품, 전장 제품, 전자기기 케이스 등과 같은 다양한 제품에 적용이 가능하다. Accordingly, as shown in FIG. 2, the aluminum alloy die-cast product manufactured with the aluminum alloy for die casting according to the present invention is colored by coloring the porous oxide film layer generated after anodizing to adsorb the coloring solution to the micro-holes, and to the sealing process. It can be applied to a variety of products such as automobile parts, electronic products, and electronic device cases, as various decorative expressions are possible by blocking micro-holes by making use of the characteristics of the existing aluminum alloy.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.The presented examples are only specific examples of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예 및 비교예><Examples and Comparative Examples>
하기 표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같은 조성으로 알루미늄 합금 잉곳을 마련한 다음 각각의 잉곳들을 750 ℃의 용해로에서 용해시켜 용탕을 제조하였고, 제조한 용탕을 다이캐스팅 주형에 공급한 다음 주조하여 알루미늄 합금 시편을 제조하였다. 각각의 잉곳은 불순물은 전체 합금 제품의 총중량을 기준으로 0.2 중량% 미만이 되도록 조절한 것을 사용하였다.After preparing an aluminum alloy ingot with a composition as shown in Tables 1 to 3 below, each ingot was melted in a melting furnace at 750 ° C. to prepare a molten metal, and the prepared molten metal was supplied to a die casting mold and then cast to prepare an aluminum alloy specimen. prepared. For each ingot, impurities adjusted to be less than 0.2 wt% based on the total weight of the entire alloy product were used.
또한, 칼슘을 포함하는 용탕은 알루미늄 합금 잉곳을 마련한 다음 각각의 잉곳들을 750 ℃의 용해로에서 용해시켜 용탕을 제조한 다음 750 내지 950 ℃의 온도로 가열한 상태에서 산화칼슘을 첨가하고 교반하여 제조하였다.In addition, the molten metal containing calcium was prepared by preparing an aluminum alloy ingot, then dissolving each ingot in a melting furnace at 750 ° C. to prepare a molten metal, and then adding calcium oxide while heating to a temperature of 750 to 950 ° C. It was prepared by stirring. .
제조한 알루미늄 합금 시편의 표면을 탈지액에 침지시켜 탈지시키고, 알칼리 수용액에 침적 세정시킨 다음, 화학적 연마처리하고, 디스머트 용액에 침적 세정시켜 전처리하였다. 탈지액은 NaOH 100 g/L, 탄산나트륨 80 g/L, 노닐페놀 에톡시레이트 3 mL/L를 포함하는 수용액을 이용하였고, 알칼리 수용액은 NaOH 110 g/L를 포함하는 수산화나트륨 수용액을 사용하였으며, 질산 및 불산을 포함하는 디스머트 용액에서 30 ℃의 온도로 5분 동안 침적시켰다.The surface of the prepared aluminum alloy specimen was degreased by immersion in a degreasing solution, followed by immersion cleaning in an aqueous alkali solution, chemical polishing, and pretreatment by immersion cleaning in a desmut solution. As the degreasing solution, an aqueous solution containing 100 g/L of NaOH, 80 g/L of sodium carbonate, and 3 mL/L of nonylphenol ethoxylate was used, and the aqueous alkali solution was an aqueous sodium hydroxide solution containing 110 g/L of NaOH, It was immersed in a desmut solution containing nitric acid and hydrofluoric acid at a temperature of 30° C. for 5 minutes.
전처리한 알루미늄 합금 시편을 전해액에 침지시키고 18 V로 전압을 인가해 20 mA/cm2의 전류밀도로 흘려 20분 동안 양극 산화시키는 아노다이징 처리를 통해 시편 표면에 산화 피막을 형성시켰다. 전해액은 황산 15 중량%, 옥살산 5 중량%, 붕산염 5 중량% 및 나머지 증류수를 포함하는 혼합 용액을 사용하였다.The pretreated aluminum alloy specimen was immersed in an electrolyte solution, and an oxide film was formed on the surface of the specimen through anodizing treatment in which a voltage was applied to 18 V, flowed at a current density of 20 mA/cm 2 , and anodized for 20 minutes. As the electrolyte, a mixed solution containing 15% by weight of sulfuric acid, 5% by weight of oxalic acid, 5% by weight of borate, and the remainder of distilled water was used.
산화 피막을 형성시킨 시편을 착색제(Black MLW)에 침지시킨 다음 70 ℃에서 20분 동안 침적시켜 착색하고, 착색한 시편을 처리액에 침적시켜 봉공처리하였으며, 수세 및 건조하여 알루미늄 합금 시편 제품을 제조하였다. 처리액은 부틸 카르비톨 3 중량%, 테트라클로로에틸렌 2 중량%, 부틸 셀루솔브 5 중량%, 젖산 2 중량% 및 나머지 증류수를 포함하는 혼합 용액을 봉공처리를 위해 사용하였다.The specimen on which the oxide film was formed was immersed in a colorant (Black MLW) and then immersed at 70° C. for 20 minutes to color it, and the colored specimen was immersed in a treatment solution to seal it, washed with water and dried to prepare an aluminum alloy specimen product did. As the treatment solution, a mixed solution containing 3 wt% of butyl carbitol, 2 wt% of tetrachloroethylene, 5 wt% of butyl Cellusolve, 2 wt% of lactic acid and the remainder of distilled water was used for sealing.
<실험예><Experimental example>
(1) 유동성 및 크랙 민감도 평가(1) Flowability and crack sensitivity evaluation
실시예 및 비교예에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금 용탕을 200 ℃의 온도로 유지된 유동성 시험 금형에 주입하고 합금 용탕이 일정한 거리를 유동한 후에 응고된 길이(단위 : mm)를 측정하는 방법으로 유동성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 유동성은 시편을 폭 10 mm, 두께 4 mm, 최대길이 1200 mm의 크기가 되도록 제조하여 평가하였다. Fluidity is measured by injecting molten aluminum alloy having the composition according to Examples and Comparative Examples into a fluidity test mold maintained at a temperature of 200 ° C., and measuring the solidified length (unit: mm) after the molten alloy flows a certain distance. was evaluated, and the results are shown in Table 4 below. Fluidity was evaluated by preparing a specimen having a width of 10 mm, a thickness of 4 mm, and a maximum length of 1200 mm.
또한, 실시예 및 비교예에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금 용탕을 200 ℃의 온도로 유지된 크랙성 시험 금형에 주입하고 합금 용탕이 응고시킨 후에 하기 식 1을 이용해 크랙 민감도를 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4 내지 표 6에 나타내었다(단, 하기 식 1에서 HTS는 크랙 민감도, Wcrack은 크랙 폭 인자, flength는 크랙 길이 인자, flocation은 크랙 위치 인자를 의미함).In addition, the molten aluminum alloy having the composition according to Examples and Comparative Examples was injected into a crack test mold maintained at a temperature of 200 ° C. After the molten alloy was solidified, the crack sensitivity was evaluated using Equation 1 below, and the results are shown below. It is shown in Tables 4 to 6 (however, in Equation 1 below, HTS denotes crack sensitivity, W crack denotes crack width factor, f length denotes crack length factor, and f location denotes crack location factor).
[식 1][Equation 1]
HTS = ∑(Wcrack flength flocation)HTS = ∑(W crack f length f location )
(2) 광택도 평가(2) Glossiness evaluation
실시예 및 비교예에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금의 표면 광택도를 평가하였으며, 그 결과를 표 4 내지 표 6에 나타내었다. 광택도는 광택을 양적으로 표시한 것으로, ISO 7668 기준에 따라 60ㅀ 광택계를 이용해 측정하였다.The surface glossiness of aluminum alloys having compositions according to Examples and Comparative Examples was evaluated, and the results are shown in Tables 4 to 6. Glossiness is a quantitative expression of gloss, and was measured using a 60° glossmeter according to ISO 7668 standards.
(3) 기계적 물성 평가(3) Evaluation of mechanical properties
만능재료시험기(Instron 5982)를 사용해서 실시예 및 비교예에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금의 ASTM Subsize 규격의 시편을 기계적 물성을 평가하였으며, 그 결과를 표 4 내지 표 6에 나타내었다. 기계적 물성은 알루미늄 합금 시편의 항복강도(YTS, 단위 : MPa), 인장강도(UTS, 단위 : MPa) 및 연신율(El, 단위 : %)을 측정하여 평가하였다. Using a universal testing machine (Instron 5982), the mechanical properties of specimens of ASTM Subsize standards of aluminum alloys having compositions according to Examples and Comparative Examples were evaluated, and the results are shown in Tables 4 to 6. Mechanical properties were evaluated by measuring the yield strength (YTS, unit: MPa), tensile strength (UTS, unit: MPa), and elongation (El, unit: %) of the aluminum alloy specimen.
(4) 산화 피막 두께 및 외관 평가(4) Evaluation of oxide film thickness and appearance
실시예 및 비교예에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금 시편을 양극 산화시킨 다음 산화 피막의 두께(단위 : ㎛)를 평가하였으며, 그 결과를 표 4 내지 표 6에 나타내었다. 산화 피막의 두께 및 두께 불균형은 전계방사형 전자현미경(FE-SEM)를 이용하여 측정하였다. After anodic oxidation of aluminum alloy specimens having compositions according to Examples and Comparative Examples, the thickness (unit: μm) of the oxide film was evaluated, and the results are shown in Tables 4 to 6. The thickness and thickness imbalance of the oxide film were measured using a field emission electron microscope (FE-SEM).
표 4 내지 표 6에 나타낸 바와 같이, 유동성과 크랙 민감도를 평가한 결과 망간(Mn)의 함량에 따라 유동성이 영향을 받으며, 스트론튬(Sr)의 첨가량에 따라서도 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있었다. 크랙 민감도의 경우 망간의 함량에 따라 유동성이 영향을 받으며, 티타늄(Ti)의 첨가량에 따라서도 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있었다. As shown in Tables 4 to 6, as a result of evaluating the fluidity and crack sensitivity, it was confirmed that the fluidity was affected by the content of manganese (Mn) and also affected by the amount of strontium (Sr) added. In the case of crack sensitivity, it was confirmed that the fluidity was affected by the manganese content and also affected by the amount of titanium (Ti) added.
또한, 광택도를 평가한 결과 광택도는 아연(Zn)의 함량에 의해 크게 영향을 받으며, 망간(Mn), 철(Fe) 등의 함량에 의해서도 영향을 받는 것으로 확인되었고, 또한, 기계적 물성을 평가한 결과 망간(Mn), 철(Fe)의 함량에 따라 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있고, 피막 두께를 평가한 결과 전기 전도성을 갖는 철(Fe)과 전도성이 낮은 아연(Zn), 티타늄(Ti) 등의 첨가량에 따라서도 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있었다. In addition, as a result of evaluating the glossiness, it was confirmed that the glossiness is greatly affected by the content of zinc (Zn), and it is also affected by the content of manganese (Mn), iron (Fe), etc. As a result of the evaluation, it can be confirmed that it is affected by the content of manganese (Mn) and iron (Fe), and as a result of evaluating the film thickness, iron (Fe) with electrical conductivity and zinc (Zn) with low conductivity, titanium ( It was confirmed that the effect was also affected by the amount of Ti) added.
상기한 바와 같은 결과를 통해서, 실시예 1-2 및 실시예 1-3에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금은 망간(Mn)과 티타늄(Ti)의 도입에 의해 유동성이 가장 우수하고, 크랙 민감도가 낮아 우수한 주조성을 가지고 있어 다이캐스팅 방법을 통해 다양한 제품을 제조할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.Through the results as described above, the aluminum alloy having the composition according to Examples 1-2 and 1-3 has the best fluidity due to the introduction of manganese (Mn) and titanium (Ti), and has excellent crack sensitivity due to its low crack sensitivity. As it has castability, it was confirmed that various products can be manufactured through the die casting method.
또한, 광택도의 경우에는 아연 첨가량에 따라 영향을 향상되는 측면을 보이나, 기계적 물성을 고려할 때, 실시예 1-2 및 실시예 1-3에 따른 조성을 갖는 다이캐스팅용 알루미늄 합금이 가장 적합한 것으로 판단되었다.In addition, in the case of glossiness, the effect is improved depending on the amount of zinc added, but in consideration of mechanical properties, it was determined that the aluminum alloy for die casting having the composition according to Examples 1-2 and 1-3 was most suitable. .
그리고, 피막 특성에 대해 평가한 결과 14.8 내지 16.5 ㎛의 피막이 형성된다는 사실을 확인할 수 있었으며, 최대 피막의 두께와 최소 피막의 두께 편차가 ± 1.7 내지 2.5 ㎛인 것으로 확인되어 다소 불균일한 피막이 형성된다는 사실을 확인할 수 있었다.And, as a result of evaluating the film properties, it was confirmed that a film of 14.8 to 16.5 μm was formed, and it was confirmed that the deviation between the maximum film thickness and the minimum film thickness was ± 1.7 to 2.5 µm, resulting in a somewhat non-uniform film. was able to confirm
한편, 칼슘의 첨가에 의해 동일 조건에서 피막 두께가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 피막의 두께 편차가 ± 0.5 내지 ± 0.9 ㎛로 낮아져 균일한 두께의 산화 피막을 형성시킬 수 있어 외관 품질이 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 치밀한 피막이 형성된다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 산화 피막은 절연성을 갖기 때문에 전기화학적 부식과정에서 부식전류의 흐름을 억제하여 우수한 내식성을 부여할 수 있을 것으로 판단되었고, 이에 의해, 내마모성 등의 내구성이 우수한 피막을 형성시킬 수 있어 다이캐스팅용 알루미늄 합금의 내구성이 우수할 것으로 판단되었다. On the other hand, it was confirmed that the film thickness was significantly increased under the same conditions by the addition of calcium, and the thickness deviation of the film was lowered to ± 0.5 to ± 0.9 μm to form an oxide film of uniform thickness, resulting in excellent appearance quality. It was confirmed that not only could the aluminum alloy be manufactured, but a dense film was formed. In particular, since the oxide film has insulating properties, it was determined that excellent corrosion resistance could be provided by suppressing the flow of corrosion current in the electrochemical corrosion process, thereby forming a film with excellent durability such as abrasion resistance. It was judged that the durability of the alloy was excellent.
(5) 용탕의 온도에 따른 칼슘(Ca)의 함량 평가(5) Evaluation of calcium (Ca) content according to the temperature of the molten metal
750 ℃의 온도로 알루미늄(Al) 93.2 kg, 망간(Mn) 3.5 kg, 아연(Zn) 2.0 kg, 지르코늄(Zr) 0.8 kg, 철(Fe) 0.3 kg, 스트론튬(Sr) 0.1 kg, 티타늄(Ti) 0.1 kg을 용해시켜 실시예 1-2와 같은 조성의 알루미늄 합금 용탕을 제조한 다음, 알루미늄 합금 용탕의 온도(단위 : ℃)를 하기의 표 7과 같이 조절하여 산화칼슘(CaO)을 용탕의 총중량 대비 0.3 kg이 되도록 혼합하고, 다이캐스팅하여 알루미늄 합금 성형품을 제조하였다.At a temperature of 750 ℃, aluminum (Al) 93.2 kg, manganese (Mn) 3.5 kg, zinc (Zn) 2.0 kg, zirconium (Zr) 0.8 kg, iron (Fe) 0.3 kg, strontium (Sr) 0.1 kg, titanium (Ti) ) by dissolving 0.1 kg to prepare a molten aluminum alloy having the same composition as in Example 1-2, and then adjusting the temperature (unit: °C) of the molten aluminum alloy as shown in Table 7 below to obtain calcium oxide (CaO) of the molten metal. Mixed so as to be 0.3 kg relative to the total weight, and die-casting to prepare an aluminum alloy molded article.
유도결합 플라즈마 질량분석기(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer)를 이용해 제조한 알루미늄 합금 성형품에 포함된 칼슘(Ca)의 함량(단위 : 중량%)을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.The content (unit: weight %) of calcium (Ca) contained in the aluminum alloy molded article manufactured by using an inductively coupled plasma mass spectrometer was evaluated, and the results are shown in Table 7 below.
표 7에 나타낸 바와 같이, 850 ℃ 미만의 온도에서는 칼슘의 고용량이 대략 10% 정도로 미미한 것을 확인할 수 있었으나, 800 ℃ 내지 950 ℃ 사이의 온도에서 칼슘의 고용량이 증가하여 칼슘(Ca)의 첨가를 위한 적합 용탕의 온도를 확인할 수 있었다. As shown in Table 7, at a temperature of less than 850 ° C, it was confirmed that the high amount of calcium was insignificant about 10%, but at a temperature between 800 ° C and 950 ° C, the solid solution of calcium increased, so that for the addition of calcium (Ca) The temperature of the suitable molten metal was confirmed.
상기한 바와 같은 결과를 통해 700 내지 750 ℃의 온도로 알루미늄(Al), 망간(Mn), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 스트론튬(Sr), 티타늄(Ti)을 각각 용해시 합금 용탕을 제조한 다음, 제조한 용탕을 800 내지 950 ℃의 온도로 승온시켜 칼슘(Ca)을 첨가하는 것이 바람직하며, 경제성을 고려할 때 830 ℃가 가장 이상적일 것으로 판단되었다.Through the results as described above, aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn), zirconium (Zr), iron (Fe), strontium (Sr), titanium (Ti) at a temperature of 700 to 750 ° C. It is preferable to add calcium (Ca) by heating the prepared molten metal to a temperature of 800 to 950 ℃ after preparing a molten alloy upon melting, and 830 ℃ is considered to be the most ideal in consideration of economic feasibility.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above is provided to enable any person skilled in the art to make and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, a person skilled in the art may use each configuration described in the above-described embodiments in a way that is combined with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that are not explicitly cited in the claims may be combined to form an embodiment or may be included as a new claim by amendment after filing.
Claims (5)
상기 불순물은 그 합산량이 전체 합금의 총중량을 기준으로 0.01 내지 0.2 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금.According to claim 1,
The aluminum alloy for anodizing possible die casting, characterized in that the impurity is included in an amount of 0.01 to 0.2% by weight based on the total weight of the total alloy.
망간(Mn) 3.7 중량%, 아연(Zn) 2.0 중량%, 지르코늄(Zr) 0.8 중량%, 철(Fe) 0.3 중량%, 스트론튬(Sr) 0.1 중량%, 티타늄(Ti) 0.1 중량%, 칼슘(Ca) 0.02 중량%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 아노다이징이 가능한 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
According to claim 1,
Manganese (Mn) 3.7 wt%, zinc (Zn) 2.0 wt%, zirconium (Zr) 0.8 wt%, iron (Fe) 0.3 wt%, strontium (Sr) 0.1 wt%, titanium (Ti) 0.1 wt%, calcium ( Ca) 0.02 wt%, the remainder aluminum (Al) and anodizing aluminum alloy for die casting, characterized in that it contains unavoidable impurities.
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