KR102346994B1 - Al-Zn-Cu alloy with high wear resistance and article using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금 및 이를 이용한 물품에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 내마모성 및 인장강도가 향상된 알루미늄-아연-구리 합금 및 이를 이용한 물품에 관한 것이다. The present invention relates to a high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy and articles using the same. More particularly, the present invention relates to an aluminum-zinc-copper alloy having improved wear resistance and tensile strength, and articles using the same.

Description

고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금 및 이를 이용한 물품{Al-Zn-Cu alloy with high wear resistance and article using the same}High wear resistance aluminum-zinc-copper alloy and article using same

본 발명은 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금 및 이를 이용한 물품에 관한 것이다. The present invention relates to a high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy and articles using the same.

알루미늄은 경량 합금으로 내부식성 및 열전도성이 우수하나 강도 등 기계적 성질이 낮다. 따라서 알루미늄은 강도 향상을 위해 아연, 구리, 실리콘, 마그네슘, 니켈, 코발트, 지르코늄, 세륨 등과 같은 금속 중 1 또는 2 이상을 포함하는 알루미늄 합금으로 사용되며, 다양한 산업 분야, 특히 자동차, 선박, 항공기 등의 내/외장재와 같은 구조재로 널리 이용되고 있다. Aluminum is a lightweight alloy with excellent corrosion resistance and thermal conductivity, but low mechanical properties such as strength. Therefore, aluminum is used as an aluminum alloy containing one or two or more of metals such as zinc, copper, silicon, magnesium, nickel, cobalt, zirconium, cerium, etc. to improve strength, and is used in various industrial fields, especially automobiles, ships, aircraft, etc. It is widely used as a structural material such as interior/exterior materials of

주조용 알루미늄 합금은 주조성이 우수하여 비교적 복합하지 않은 전기제품 또는 자동차 부품에 사용된다. 가장 많이 사용되는 알루미늄 주조 합금은 Al-Si, Al-Cu 또는 Al-Mg계에 Zn, Fe, Co, Ce 등의 원소가 첨가된 합금으로 대표적으로 A356 합금이 있다. 그러나 주조용 알루미늄 합금은 강도가 낮아 내마모성이 나쁘므로, 내마모성이 필요한 구조재료로서의 사용에 제한이 있다.Aluminum alloy for casting has excellent castability and is therefore used for relatively uncomplicated electrical products or automobile parts. The most used aluminum casting alloy is an alloy in which elements such as Zn, Fe, Co, Ce are added to Al-Si, Al-Cu, or Al-Mg, and A356 alloy is representative. However, since the aluminum alloy for casting has low strength and poor wear resistance, there is a limit to its use as a structural material requiring wear resistance.

한편, 알루미늄-아연 합금은 알루미늄 강도를 향상시키기 위해 이용되고 있는 알루미늄 합금으로, 보통 합금 전체 중량에 대해 10 내지 14 중량%의 아연을 포함한다.On the other hand, the aluminum-zinc alloy is an aluminum alloy used to improve aluminum strength, and usually contains 10 to 14 wt% of zinc based on the total weight of the alloy.

본 발명의 배경 기술로는 대한민국 특허 제10-1760076호에는 강도와 연신율이 향상된 알루미늄-아연-구리(Al-Zn-Cu) 주조합금이 개시되어 있다.As a background technology of the present invention, Korean Patent No. 10-1760076 discloses an aluminum-zinc-copper (Al-Zn-Cu) cast alloy with improved strength and elongation.

현재까지 고함량의 아연을 포함하는 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금에 대해 알려진 바는 없다.To date, there is nothing known about a high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy containing a high zinc content.

따라서, 본 발명의 목적은 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an aluminum-zinc-copper alloy with high wear resistance.

본 발명의 다른 목적은 본원의 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금을 이용하여 제조된 고내마모성 물품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high wear resistance article manufactured using the wear resistance aluminum-zinc-copper alloy of the present invention.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

일 측면에 따르면, 합금 전체 질량에 대하여 49 - 60 질량%의 아연(Zn); 1 - 5 질량%의 구리(Cu); 및 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는, 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금이 제공된다.According to one aspect, 49-60 mass% of zinc (Zn) based on the total mass of the alloy; 1 - 5 mass % of copper (Cu); and the remainder of aluminum (Al) and unavoidable impurities; including, a high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy.

일 실시예에 따르면, 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금은 53 - 60 질량%의 아연(Zn); 2 - 5 질량%의 구리(Cu); 및 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물의 잔부;를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy comprises 53-60 mass % zinc (Zn); 2 - 5 mass % copper (Cu); and the remainder of aluminum (Al) and unavoidable impurities.

일 실시예에 따르면, 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금은 마찰계수가 0.15 이하일 수 있다.According to an embodiment, the wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy may have a coefficient of friction of 0.15 or less.

일 실시예에 따르면, 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금은 마찰계수가 0.13 이하일 수 있다.According to one embodiment, the wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy may have a coefficient of friction of 0.13 or less.

일 실시예에 따르면, 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금은 인장강도가 360 MPa 이상일 수 있다.According to one embodiment, the wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy may have a tensile strength of 360 MPa or more.

일 실시예에 따르면, 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 철(Fe), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 및 인(P)으로부터 선택되는 하나 이상의 원소가 각각 1.5 질량% 이하로 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, one or more elements selected from magnesium (Mg), manganese (Mn), titanium (Ti), iron (Fe), chromium (Cr), zirconium (Zr), and phosphorus (P) are each 1.5 It may further include less than or equal to mass%.

다른 측면에 따르면, 본원의 알루미늄-아연-실리콘-구리 합금으로 제조된 물품이 제공된다.According to another aspect, an article made of the aluminum-zinc-silicon-copper alloy of the present disclosure is provided.

일 실시예에 따르면, 상기 물품은 관재(管材), 판재(板材), 봉재(棒材), 선재(線材), 잉곳, 또는 이들을 소정형상으로 가공한 가공재(加工材)일 수 있다.According to an embodiment, the article may be a tube material, a plate material, a bar material, a wire rod, an ingot, or a processed material obtained by processing them into a predetermined shape.

일 실시예에 따르면, 알루미늄-아연-구리 합금의 내마모성을 향상할 수 있다.According to one embodiment, the wear resistance of the aluminum-zinc-copper alloy may be improved.

일 실시예에 따르면, 알루미늄-아연-구리 합금의 인장강도를 향상할 수 있다.According to one embodiment, the tensile strength of the aluminum-zinc-copper alloy may be improved.

일 실시예에 따르면, 본원의 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금을 이용하여 제조된 고내마모성이며 고강도의 물품을 제공할 수 있다.According to one embodiment, it is possible to provide an article of high wear resistance and high strength manufactured by using the wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy of the present application.

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6에 따른 알루미늄-아연-구리 합금의 10N 하중하에서의 마찰계수를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6에 따른 알루미늄-아연-구리 합금의 20N 하중하에서의 마찰계수를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1, 2, 4, 6에 따른 알루미늄-아연-구리 합금의 인장강도 및 연신율을 보여주는 그래프이다.
1 is a graph showing the results of measuring the friction coefficient under 10N load of aluminum-zinc-copper alloys according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention.
2 is a graph showing the result of measuring the friction coefficient of the aluminum-zinc-copper alloy according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention under a load of 20N.
3 is a graph showing tensile strength and elongation of aluminum-zinc-copper alloys according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1, 2, 4, and 6 of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

일 측면에 따르면, 내마모성 알루미늄-아연-구리 합금은 49 - 60 질량%의 아연(Zn); 1 - 5 질량%의 구리(Cu); 및 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물의 잔부;로 구성된다.According to one aspect, the wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy comprises 49-60 mass % zinc (Zn); 1 - 5 mass % of copper (Cu); and the remainder of aluminum (Al) and unavoidable impurities.

아연(Zn)은 첨가량이 많아질수록 본원의 합금의 내마모성 증가에 유리하다. 본원의 합금 내 아연의 첨가량의 증가에 따라 기재 내 아연상 생성이 가속화될 수 있다. As the amount of zinc (Zn) added increases, it is advantageous to increase the wear resistance of the alloy of the present application. According to an increase in the addition amount of zinc in the alloy of the present disclosure, the generation of the zinc phase in the substrate may be accelerated.

본원의 합금에서 아연을 49 - 60 질량%로 포함하는 것이 합금의 내마모성 개선에 적합할 수 있으며, 53 - 60 질량%가 더 적합할 수 있고, 53 - 58 질량%가 더욱더 적합할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 아연이 49 질량% 미만이면 합금의 내마모성 개선효과가 적고, 60 질량% 초과이면 함량 추가에 대비하여 내마모성 개선효과가 적고 인장강도 및/또는 연신율이 저하될 수 있고 다른 원소의 함량 조절이 어려울 수 있다.In the alloy of the present disclosure, 49-60 mass% of zinc may be suitable for improving the wear resistance of the alloy, 53-60 mass% may be more suitable, and 53-58 mass% may be even more suitable. Although not limited thereto, if the zinc content is less than 49 mass%, the effect of improving the wear resistance of the alloy is small, and if it exceeds 60 mass%, the effect of improving the wear resistance is small compared to the addition of the content, and the tensile strength and/or elongation may be lowered, and the It can be difficult to control the amount.

본원에서 구리(Cu)는 첨가량이 많아질수록 본원의 합금의 내마모성 개선에 유리할 수 있다. 본원의 합금 내 구리의 첨가량의 증가에 따라 아연 상이 작고 기재 내 고르게 분산될 수 있다. In the present application, as the amount of copper (Cu) added increases, it may be advantageous to improve the wear resistance of the alloy of the present application. According to an increase in the amount of copper added in the alloy of the present disclosure, the zinc phase may be small and evenly dispersed in the substrate.

본원의 합금에서 구리를 1 - 5 질량%로 포함하는 것이 합금의 내마모성 개선에 적합할 수 있고, 2 - 5 질량%가 더 적합할 수 있고, 2 -4 질량%가 더 적합할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 구리가 1 질량% 미만이면 합금의 내마모성 개선효과가 적고, 5 질량% 초과이면 함량 추가에 대비하여 내마모성 개선효과가 적고 내식성, 인장강도, 및/또는 연신율이 저하될 수 있다. Including copper in an amount of 1-5 mass% in the alloy of the present invention may be suitable for improving the wear resistance of the alloy, 2-5 mass% may be more suitable, and 2-4 mass% may be more suitable. Although not limited thereto, if copper is less than 1% by mass, the effect of improving the wear resistance of the alloy is small, and if it is more than 5% by mass, the effect of improving the wear resistance is small and corrosion resistance, tensile strength, and/or elongation may be reduced. .

본원의 합금의 나머지 성분은 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물이다. 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.The remaining components of the alloy herein are aluminum (Al) and unavoidable impurities. In a typical manufacturing process, unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed, and thus cannot be excluded. Since these impurities are known to any person skilled in the art in the manufacturing process, all details thereof are not specifically mentioned in the present specification.

본원에 의한 알루미늄-아연-구리 합금은 마찰계수가 20N 하중에서 0.15 이하일 수 있다.The aluminum-zinc-copper alloy according to the present application may have a friction coefficient of 0.15 or less under a load of 20N.

본원에 의한 알루미늄-아연-구리 합금은 마찰계수가 10N 하중에서 0.13 이하일 수 있다.The aluminum-zinc-copper alloy according to the present application may have a coefficient of friction of 0.13 or less under a load of 10N.

본원의 의한 알루미늄-아연-구리 합금의 조성 범위 중 하나라도 만족시키지 못하면, 상기 내마모성을 얻을 수 없었다.If at least one of the composition ranges of the aluminum-zinc-copper alloy according to the present application was not satisfied, the wear resistance could not be obtained.

본원에 의한 알루미늄-아연-구리 합금은 상기와 같이 내마모성이 비교예에 비하여 향상되고 강도도 개선될 수 있다. 본원에 의한 알루미늄-아연-구리 합금은 인장강도가 360 MPa 이상일 수 있고, 400 MPa 이상일 수 있다. 이때, 본원에 의한 알루미늄-아연-구리 합금은 연신율이 2 내지 10%일 수 있다.As described above, the aluminum-zinc-copper alloy according to the present application may have improved wear resistance and improved strength compared to Comparative Examples. The aluminum-zinc-copper alloy according to the present application may have a tensile strength of 360 MPa or more, and 400 MPa or more. In this case, the aluminum-zinc-copper alloy according to the present application may have an elongation of 2 to 10%.

따라서, 본원에 의하면 알루미늄-아연 합금은 강도가 우수하며, 내마모성이 개선되어 다양한 분야에서 활용될 수 있다. Accordingly, according to the present application, the aluminum-zinc alloy has excellent strength and improved wear resistance, so that it can be utilized in various fields.

본원의 합금은 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 철(Fe), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 및 인(P)으로부터 선택되는 하나 이상의 원소가 각각 1.5 질량% 이하로 더 포함될 수 있다.The alloy of the present application contains at least one element selected from magnesium (Mg), manganese (Mn), titanium (Ti), iron (Fe), chromium (Cr), zirconium (Zr), and phosphorus (P) in an amount of 1.5% by mass, respectively. It may be further included below.

마그네슘(Mg)은 Al-Zn 합금에 첨가되어 인장강도 및 경도를 증가시킬 수 있는 합금원소로, 1.5 질량% 초과하여 포함되면 내식성 저하의 원인이 될 수 있다.Magnesium (Mg) is an alloying element that can be added to the Al-Zn alloy to increase tensile strength and hardness, and when it is included in excess of 1.5% by mass, it may cause deterioration of corrosion resistance.

망간(Mn)은 Al-Zn 합금에 첨가되어 연성을 증가시킬 수 있는 합금원소로, 1.5 질량% 초과하여 포함되면 편석(segregation)이 생성되어 신율 저하의 원인이 될 수 있다.Manganese (Mn) is an alloying element that can increase ductility by being added to an Al-Zn alloy, and when it is included in an amount exceeding 1.5 mass %, segregation may be generated, which may cause a decrease in elongation.

티타늄(Ti)은 합금 내 탄소와 결합하여 탄화물을 형성하는 원소로서, 형성된 탄화물은 결정립의 성장을 억제하여 결정립 미세화 및 주조재의 크랙방지 효과를 얻을 수 있는 합금원소이다. 그 함량은 0.1 질량% 이상으로 포함하는 것이 적합하고, 1.5 질량% 초과하여 포함되면 신율 저하의 원인이 될 수 있다.Titanium (Ti) is an element that forms carbide by combining with carbon in the alloy, and the formed carbide is an alloy element that can suppress the growth of crystal grains to obtain crystal grain refinement and crack prevention effects of the cast material. It is suitable to include the content as 0.1 mass % or more, and if it is contained in excess of 1.5 mass %, it may cause a decrease in elongation.

철(Fe)은 Al-Zn 합금에 첨가되어 결정립 미세화 및 주조재의 크랙방지 효과를 얻을 수 있는 합금원소로, 1.5 질량% 초과하여 포함되면 신율 저하의 원인이 될 수 있다.Iron (Fe) is an alloy element that can be added to the Al-Zn alloy to obtain the effect of grain refinement and crack prevention of the cast material, and when it is included in excess of 1.5 mass %, it may cause a decrease in elongation.

크롬(Cr)은 Al-Zn 합금에 첨가되어 내식성 향상 효과를 얻을 수 있는 합금원소로, 1.5 질량% 초과하여 포함되면 외관 저하의 원인이 될 수 있다.Chromium (Cr) is an alloy element that can be added to the Al-Zn alloy to obtain the effect of improving corrosion resistance, and when it is included in excess of 1.5 mass %, it may cause deterioration of appearance.

지르코늄(Zr)은 Al-Zn 합금에 첨가되어 석출경화 및 결정립 미세화 효과를 얻을 수 있는 합금원소로, 1.5 질량% 초과하여 포함되면 신율 저하의 원인이 될 수 있다.Zirconium (Zr) is an alloy element that can be added to the Al-Zn alloy to obtain the effect of precipitation hardening and grain refinement, and when it is contained in excess of 1.5 mass %, it may cause a decrease in elongation.

인(P)은 주조 중 불가피하게 첨가되는 원소로서, 그 함량이 0.1%를 초과하게 되면 인의 편석에 의해 가공성이 크게 저하하는 문제가 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 P을 0.1% 이하로 포함할 수 있으며, 불가피한 수준을 고려하여 0%는 제외한다.Phosphorus (P) is an element that is unavoidably added during casting, and when its content exceeds 0.1%, there is a problem in that workability is greatly reduced due to segregation of phosphorus. In consideration of this, in the present invention, P may be included in an amount of 0.1% or less, and 0% is excluded in consideration of the unavoidable level.

다른 측면에 따르면, 본원에 기재된 알루미늄-아연-실리콘-구리 합금으로 제조된 물품이 제공된다.According to another aspect, an article made of the aluminum-zinc-silicon-copper alloy described herein is provided.

상기 물품은 관재(管材), 판재(板材), 봉재(棒材), 선재(線材), 잉곳, 또는 이들을 소정형상으로 가공한 가공재(加工材)일 수 있다.The article may be a tube material, a plate material, a bar material, a wire rod, an ingot, or a processed material obtained by processing them into a predetermined shape.

또 다른 측면에 따르면, i) 49 - 60 질량%의 아연(Zn); 1 - 5 질량%의 구리(Cu); 및 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는 알루미늄-아연-구리 합금 용탕을 제조하는 단계; 상기 단계 ii)에서 제조된 알루미늄-아연-구리 합금 용탕을 금형 또는 사형에 주입하여 주조하는 제2단계;를 포함하는, 주조용 알루미늄-아연-구리 합금의 제조방법이 제공된다.According to another aspect, i) 49-60% by mass of zinc (Zn); 1 - 5 mass % of copper (Cu); and the remainder of aluminum (Al) and unavoidable impurities; preparing an aluminum-zinc-copper alloy molten metal containing; A second step of casting the aluminum-zinc-copper alloy molten metal prepared in step ii) by pouring it into a mold or sand sand, including; a method for producing an aluminum-zinc-copper alloy for casting is provided.

상기 알루미늄-아연-구리 합금의 용탕을 제조하는 단계는 알루미늄-구리 모합금, 또는 구리, 아연 단독으로 준비하는 것이 모두 가능하다. 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 알루미늄 완전 융해 후 알루미늄-구리 모합금을 첨가하고, 완전 용융 후 아연을 첨가할 수 있다. In the step of preparing the molten metal of the aluminum-zinc-copper alloy, it is possible to prepare the aluminum-copper master alloy or copper or zinc alone. Although not limited thereto, for example, an aluminum-copper master alloy may be added after complete melting of aluminum, and zinc may be added after complete melting of aluminum.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 주조하는 단계는 600 내지 800 ℃의 용탕 온도에서 이루어질 수 있다.Although not limited thereto, the casting may be performed at a molten metal temperature of 600 to 800 °C.

실시예Example

이하에서는 표 1에 나타난 구체적인 실시예 및 비교예, 이들의 특성 평가 결과를 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the specific examples and comparative examples shown in Table 1, and their characteristic evaluation results.

실시예Example 1 내지 4 및 1 to 4 and 비교예comparative example 1 내지 6 1 to 6

표 1에 본원에 따른 알루미늄-아연-구리 합금의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 함량을 나타내었다.Table 1 shows the contents of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 of the aluminum-zinc-copper alloy according to the present application.

표 1에 기재된 알루미늄, 아연, 구리 원소재를 조성에 맞게 편량한 후, 고주파 유도 용해로 녹여 모합금으로 잉곳을 제작하였다. The aluminum, zinc, and copper raw materials described in Table 1 were weighed according to the composition, and then melted in a high-frequency induction melting furnace to prepare an ingot using the master alloy.

이때 모합금 잉곳은 마찰실험을 위하여 지름 30 mm, 높이 9.35 mm 원기둥 형태로 가공하였다.At this time, the master alloy ingot was processed into a cylindrical shape with a diameter of 30 mm and a height of 9.35 mm for the friction test.

또한, 인장강도 실험을 위하여, 잉곳을 ASTM E8M 봉상 인장시험편 규격에 맞게 가공하였다.In addition, for the tensile strength test, the ingot was processed according to ASTM E8M rod-shaped tensile test specimen standard.

Figure 112019125440842-pat00001
Figure 112019125440842-pat00001

내마모성 평가Wear-resistance evaluation

본원의 실시예 1 내지 4에 따른 알루미늄-아연-실리콘-구리 합금으로 가공된 원기둥의 마찰계수를 비교예 1 내지 6과 비교하여, 도 1 및 2에 나타내었다.The friction coefficients of the cylinders processed from the aluminum-zinc-silicon-copper alloy according to Examples 1 to 4 of the present application were compared with those of Comparative Examples 1 to 6, and are shown in FIGS. 1 and 2 .

이때, 마찰계수 측정은 하기의 조건으로 실시하였다.At this time, the friction coefficient was measured under the following conditions.

- Friction coefficient test machine : Tribometer (J&L TECH)- Friction coefficient test machine: Tribometer (J&L TECH)

- Load : 10, 20N (6mm, 10mm) - Load : 10, 20N (6mm, 10mm)

- Linear speed : 50mm/s- Linear speed : 50mm/s

- Ball : SUS304- Ball : SUS304

도 1에 나타난 바와 같이, 비교예들과 달리, 본원의 실시예 1 내지 4에 따른 알루미늄-아연-구리 합금으로 가공된 원기둥은 10N 하중에서 50초까지 0.13 이하의 마찰계수를 유지할 수 있었다. As shown in FIG. 1 , unlike the comparative examples, the cylinders processed from the aluminum-zinc-copper alloy according to Examples 1 to 4 of the present application were able to maintain a friction coefficient of 0.13 or less under a 10N load for 50 seconds.

도 2에 나타난 바와 같이, 비교예들과 달리, 본원의 실시예 2 내지 4에 따른 알루미늄-아연-구리 합금으로 가공된 원기둥은 20N 하중에서 50초까지 0.15 이하의 마찰계수를 유지할 수 있었다. As shown in FIG. 2 , unlike the comparative examples, the cylinders processed from the aluminum-zinc-copper alloy according to Examples 2 to 4 of the present application were able to maintain a friction coefficient of 0.15 or less under a 20N load for 50 seconds.

인장강도 평가Tensile strength evaluation

본원의 실시예 1 내지 4에 따른 알루미늄-아연-구리 합금의 인장강도 실험을 하여 비교예 1, 2, 4, 6과 비교하여, 도 3에 나타내었다.The tensile strength test of the aluminum-zinc-copper alloys according to Examples 1 to 4 of the present application was compared with Comparative Examples 1, 2, 4, and 6, and is shown in FIG. 3 .

인장강도 실험은 하기의 조건으로 실시하였다.The tensile strength test was performed under the following conditions.

- Tensile test machine: INSTRON 5982- Tensile test machine: INSTRON 5982

- Cross head speed: 2 mm/min- Cross head speed: 2 mm/min

- Extensometer: 25 mm- Extensometer: 25 mm

- Specimen: ASTM E8M - Specimen: ASTM E8M

- Thickness: 1.5 mm - Thickness: 1.5 mm

도 3에 나타난 바와 같이, 본원의 알루미늄-아연-구리 합금의 조성 중 일부라도 벗어나면 인장강도가 360 MPa 미만일 수 있다(비교예 5). As shown in FIG. 3 , when even a portion of the composition of the aluminum-zinc-copper alloy of the present application is deviated, the tensile strength may be less than 360 MPa (Comparative Example 5).

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 아연 함량 및 구리 함량이 각각 60 질량% 및 5 질량%로 모두 높은 실시예 4보다, 실시예 3에 따른 알루미늄-아연-구리 합금의 주조재의 인장강도가 420 MPa를 초과하고, 연신율도 2 내지 7%로 인장강도 및 연신율이 모두 가장 우수한 것으로 확인되었다. In addition, as shown in FIG. 3, the tensile strength of the cast material of the aluminum-zinc-copper alloy according to Example 3 was 420 MPa, compared to Example 4, in which the zinc content and the copper content were both 60 mass% and 5 mass%, respectively. It was confirmed that both tensile strength and elongation were the most excellent with an elongation of 2 to 7%.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, although an embodiment of the present invention has been described, those of ordinary skill in the art can add, change, delete or Various modifications and variations of the present invention may be made by addition, etc., and this will also be included within the scope of the present invention.

Claims (8)

합금 전체 질량에 대하여
53 - 60 질량%의 아연(Zn);
1 - 5 질량%의 구리(Cu); 및
알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는, 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금.
with respect to the total mass of the alloy
53 - 60 mass % zinc (Zn);
1 - 5 mass % copper (Cu); and
A high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy comprising; aluminum (Al) and the remainder of unavoidable impurities.
제1항에 있어서,
53 - 60 질량%의 아연(Zn);
2 - 5 질량%의 구리(Cu); 및
알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는, 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금.
The method of claim 1,
53 - 60 mass % zinc (Zn);
2 - 5 mass % of copper (Cu); and
A high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy comprising; aluminum (Al) and the remainder of unavoidable impurities.
제1항에 있어서,
마찰계수가 0.15 이하인, 고내마성 알루미늄-아연-구리 합금.
The method of claim 1,
A high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy with a coefficient of friction of 0.15 or less.
제1항에 있어서,
마찰계수가 0.13 이하인, 고내마성 알루미늄-아연-구리 합금.
The method of claim 1,
A high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy with a coefficient of friction of 0.13 or less.
제1항에 있어서,
인장강도가 360 MPa 이상인, 고내마성 알루미늄-아연-구리 합금.
The method of claim 1,
A high wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy with a tensile strength of at least 360 MPa.
제1항에 있어서,
마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 철(Fe), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 및 인(P)으로부터 선택되는 하나 이상의 원소가 각각 1.5 질량% 이하로 더 포함된, 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금.
The method of claim 1,
At least one element selected from magnesium (Mg), manganese (Mn), titanium (Ti), iron (Fe), chromium (Cr), zirconium (Zr), and phosphorus (P) is further included in an amount of 1.5% by mass or less, respectively high wear-resistant aluminum-zinc-copper alloy.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 고내마모성 알루미늄-아연-구리 합금으로 제조된, 물품.An article made of the high wear resistance aluminum-zinc-copper alloy according to any one of claims 1 to 6. 제7항에 있어서,
상기 물품은 관재(管材), 판재(板材), 봉재(棒材), 선재(線材), 잉곳, 또는 이들을 소정형상으로 가공한 가공재(加工材)인, 물품.
8. The method of claim 7,
The article is an article, wherein the article is a pipe material, a plate material, a bar material, a wire rod, an ingot, or a processed material obtained by processing these into a predetermined shape.
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