KR102514093B1 - 알루미늄 비열처리 합금 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 있어서, 용해로를 700~800℃로 승온하는 단계와, 용해로에 알루미늄을 투입하여 알루미늄 용해물을 제조하는 단계와, 용해로에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트(Briquette)를 포함하는 합금 소재를 투입하고, 700~800℃, 30~60분간 유지하여 알루미늄-몰리브덴 합금 용해물을 제조하는 단계와, 용해로에 플럭스(Flux)와 불활성가스를 장입하여 플럭스 처리 및 탈가스화 처리를 수행하는 단계 및 드로스(Dross)를 제거하고, 용해로의 온도를 700~730℃, 20~40분간 유지하여 용해로를 진정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄 비열처리 합금을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트를 포함하는 합금 소재를 투입하여, 시효경화 열처리 공정을 하지 않은 주조 상태에서도 고강도, 고연신 특성을 만족하는 알루미늄 합금을 제공하는 이점이 있다.
Description
본 발명은 알루미늄 비열처리 합금 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 특히 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트를 포함하는 합금 소재를 투입하여, 고강도, 고연신 특성을 만족하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄 합금에 관한 것이다.
알루미늄은 비중이 2.7로 가볍고, 연신이 잘되며, 내식성이 뛰어난 특징을 갖고 있으며, 여러 가지 원소와 조합하여 다양한 종류의 합금을 만들 수 있기 때문에 유용한 금속으로 알려져 있다.
최근 전기 차량의 수요가 증가됨에 따라 차량 경량화 요구가 더욱 증가하고 있으며, 이러한 알루미늄 합금은 경량화 소재로 더욱 각광받고 있다.
특히 자동차 차체나 샤시의 소재에는 차량의 안정성을 확보하기 위하여 고강도, 고연신율의 알루미늄 합금 적용이 필수적이다.
기존의 고강도 알루미늄 합금은 시효경화 열처리공정을 통해서 달성할 수 있었다.
그러나, 용체화 및 시효경화 열처리공정은 제품의 열변형을 야기하며, 교정 및 가공 공정이 추가로 필요하여, 새로운 알루미늄 합금 공정 및 소재가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기 필요성에 의해 도출된 것으로서, 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트를 포함하는 합금 소재를 투입하여, 고강도, 고연신 특성을 만족하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄 합금의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 있어서, 용해로를 700~800℃로 승온하는 단계와, 상기 용해로에 알루미늄을 투입하여 알루미늄 용해물을 제조하는 단계와, 상기 용해로에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트(Briquette)를 포함하는 합금 소재를 투입하고, 700~800℃, 30~60분간 유지하여 알루미늄-몰리브덴 합금 용해물을 제조하는 단계와, 상기 용해로에 플럭스(Flux)와 불활성가스를 장입하여 플럭스 처리 및 탈가스화 처리를 수행하는 단계 및 드로스(Dross)를 제거하고, 상기 용해로의 온도를 700~730℃, 20~40분간 유지하여 상기 용해로를 진정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄 비열처리 합금을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 몰리브덴 모합금은, 알루미늄 버진 94~96중량부와 페로몰리브덴 4~6중량부를 1000~1200℃의 용해로에 투입하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 몰리브덴 모합금은, 알루미늄 94~96중량부와 몰리브덴 인고트(Ingot) 4~6중량부를 1200~1500℃의 용해로에 투입하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 몰리브덴 브리켓트는, 산화몰리브덴, 환원성 시약, 증류수를 1:1:1 중량부로 혼합하여 90~120℃의 열처리로에 투입하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합금 소재는, 투입된 알루미늄 100중량부에 대해 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트가 1~10중량부 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합금 소재는, 투입된 알루미늄 100중량부에 대해 실리콘을 포함하는 소재 9~10중량부, 망간을 포함하는 소재 0.1~1중량부, 지르코늄을 포함하는 소재 1~5중량부, 스트론튬을 포함하는 소재 0.1~0.5중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 실리콘을 포함하는 소재는, 98~99.5중량% 실리콘과, 나머지는 철(Fe)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 망간을 포함하는 소재는, 망간 74~76중량부와 발화 플럭스(Flux)를 24~26중량부를 포함하는 망간 타블렛(Mn Tablet)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 지르코늄을 포함하는 소재는, 알루미늄 88~92중량부와 지르코늄 8~12중량부를 함유하는 지르코늄 모합금인 것이 바람직하다.
또한, 상기 스트론튬을 포함하는 소재는, 알루미늄 88~92중량부와 스트론튬 8~12중량부를 함유하는 스트론튬 모합금인 것이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 용해물에 투입되는 합금 소재는, 실리콘을 포함하는 소재, 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트, 망간을 포함하는 소재, 지르코늄을 포함하는 소재, 스트론튬을 포함하는 소재의 순서로 투입되는 것이 바람직하다.
본 발명은 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트를 포함하는 합금 소재를 투입하여, 시효경화 열처리 공정을 하지 않은 주조 상태에서도 고강도, 고연신 특성을 만족하는 알루미늄 합금을 제공할 수 있다.
도 1 - 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 대한 모식도.
도 2 - 알루미늄 온도에 따른 수소 함량을 나타낸 그래프이고, 도 3은 알루미늄-몰리브덴(Al-Mo) 이원계 상태도를 나타낸 그래프.
도 4 - 시간에 따른 합금 성분에 대한 포화용해도를 나타낸 그래프.
도 5 - 본 발명의 일실시예에 따른 용해로 온도에 따른 제조공정을 나타낸 도.
도 6 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미세 조직을 촬영한 광학현미경 사진을 나타낸 도.
도 7 - 본 발명의 다양한 실시예에 대한 내부식 시험 결과 사진을 나타낸 도.
도 2 - 알루미늄 온도에 따른 수소 함량을 나타낸 그래프이고, 도 3은 알루미늄-몰리브덴(Al-Mo) 이원계 상태도를 나타낸 그래프.
도 4 - 시간에 따른 합금 성분에 대한 포화용해도를 나타낸 그래프.
도 5 - 본 발명의 일실시예에 따른 용해로 온도에 따른 제조공정을 나타낸 도.
도 6 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미세 조직을 촬영한 광학현미경 사진을 나타낸 도.
도 7 - 본 발명의 다양한 실시예에 대한 내부식 시험 결과 사진을 나타낸 도.
본 발명은 알루미늄에 몰리브덴을 첨가하여 고강도, 고연신 특성을 만족하는 알루미늄 합금을 제공하고자 하는 것이다.
특히 본 발명은 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트를 포함하는 합금 소재를 투입하여, 시효경화 열처리 공정을 하지 않은 주조 상태에서도 고강도, 고연신 특성을 만족하는 알루미늄 합금을 제공하는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 대한 모식도이고, 도 2는 알루미늄 온도에 따른 수소 함량을 나타낸 그래프이고, 도 3은 알루미늄-몰리브덴(Al-Mo) 이원계 상태도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 시간에 따른 합금 성분에 대한 포화용해도를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용해로 온도에 따른 제조공정을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미세 조직을 촬영한 광학현미경 사진을 나타낸 도이며, 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 내부식 시험 결과 사진을 나타낸 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 있어서, 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 있어서, 용해로를 700~800℃로 승온하는 단계와, 상기 용해로에 알루미늄을 투입하여 알루미늄 용해물을 제조하는 단계와, 상기 용해로에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트(Briquette)를 포함하는 합금 소재를 투입하고, 30~60분간 유지하여 알루미늄-몰리브덴 합금 용해물을 제조하는 단계와, 상기 용해로에 플럭스(Flux)와 불활성가스를 장입하여 플럭스 처리 및 탈가스화 처리를 수행하는 단계 및 드로스(Dross)를 제거하고, 상기 용해로의 온도를 700~730℃, 20~40분간 유지하여 상기 용해로를 진정시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 비열처리 합금 제조방법은, 먼저 용해로를 700~800℃로 승온하고, 본 발명의 일실시예로 알루미늄을 용해로에 투입하여 30분간 용해시켜 알루미늄 용해물을 제조한다.
상기 알루미늄은 정련 품질에 따라 소량의 불순물이 포함될 수 있으며, 99% 알루미늄을 포함하는 알루미늄 버진(Aluminum Virjin) 잉고트(Ingot)를 준비한다.
상기 용해로의 온도는 700~800℃로 승온되어 알루미늄 및 후술할 합금 소재를 용해시키는 것으로, 비교적 낮은 주조 온도로 기포와 산화물을 발생을 최소화하여 알루미늄 합금의 강도와 연신율 향상에 기여하게 된다.
도 2는 알루미늄의 온도에 따른 수소 함량을 나타낸 그래프로, 온도가 높을수록 수소 함량이 높아져 높은 주조 온도에서는 기포와 산화물 발생이 증가하므로, 700~800℃의 낮은 주조 온도에서 본 발명에 따른 공정이 이루어진다.
상기 용해로에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트(Briquette)를 포함하는 합금 소재를 투입하고, 700~800℃, 30~60분간 유지하여 알루미늄-몰리브덴 합금 용해물을 제조한다.
일반적으로 몰리브덴이 첨가된 비열처리 합금은 몰리브덴의 용해온도가 2623℃로 높아, 산화물과 기포가 다량으로 형성되는 문제점이 있다.
도 3은 알루미늄-몰리브덴(Al-Mo) 이원계 상태도를 나타낸 그래프로, 온도가 하강함에 따라 Al5Mo, A12Mo와 같은 금속간화합물이 형성됨을 알 수 있다. 이러한 금속간화합물은 합금의 기계적 특성을 저하시키기 때문에, 본 발명의 일실시예로 비열처리 합금의 제조온도로 700~800℃를 유지하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 온도보다 더 높으면 기포와 산화물의 발생이 증가하며, 상기 온도보다 더 낮으면 금속간화합물의 발생이 증가하여, 제조된 합금의 강도와 연신율을 저하시키게 된다.
또한 본 발명은 몰리브덴의 용해온도가 아닌 낮은 700~800℃에서 몰리브덴의 용해가 이루어지는 것으로, 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트(Briquette)를 포함하는 합금 소재를 투입하게 된다. 투입된 합금 소재는 700~800℃에서 30~60분간 유지하여 알루미늄-몰리브덴 합금 용해물을 제조하게 된다.
이와 같이 알루미늄 용해물에 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트를 투입하여 낮은 공정온도에서 합금 소재의 용해가 가능하여, 산화물과 기포를 저감할 수 있어 고강도, 고연신을 만족하는 알루미늄 합금을 제공하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 몰리브덴 모합금은, 알루미늄 버진 94~96중량부와 페로몰리브덴(Ferro Molybdenum) 4~6중량부를 1000~1200℃의 용해로에 투입하여 제조되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 몰리브덴 모합금은 알루미늄 버진 95중량%와 페로몰리브덴 5중량%를 1000~1200℃의 용해로에 투입하여 제조될 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 페로몰리브덴을 이용한 몰리브덴 모합금은, 용해로 온도를 1000~1200℃로 승온하고, 알루미늄 버진 95중량%와 페로몰리브덴 5중량%를 장입한 후, 1000~1200℃의 온도에서 3~4시간 동안 유지하여 상기 알루미늄 버진과 페로몰리브덴을 용해하고, 드로스(Dross)를 제거하여 제조된다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 페로몰리브덴은 60~75중량%의 몰리브덴을 포함하고, 나머지는 철(Fe)을 함유한다.
본 발명의 다른 실시예로, 상기 몰리브덴 모합금은, 알루미늄 94~96중량부와 몰리브덴 잉고트(Ingot) 4~6중량부를 1200~1500℃의 용해로에 투입하여 제조되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 몰리브덴 모합금은 알루미늄 버진 95중량%와 몰리브덴 잉고트 5중량%를 1200~1500℃의 용해로에 투입하여 제조될 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 알루미늄 버진과 상기 몰리브덴 잉고트를 이용한 몰리브덴 모합금은, 용해로 온도를 1200~1500℃로 승온하고, 알루미늄 버진 95중량%와 몰리브덴 잉고트 5중량%를 장입한 후, 1200~1500℃의 온도에서 3~4시간 동안 유지하여 상기 알루미늄 버진과 몰리브덴 잉고트를 용해하고, 드로스(Dross)를 제거하여 제조된다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 몰리브덴 잉고트는 99중량% 몰리브덴을 포함한다.
또한 본 발명의 일실시예로, 상기 몰리브덴 브리켓트는 산화몰리브덴과 환원성 시약(Na2B4O7)을 혼합하여 제조한다. 상기 산화몰리브덴은 몰리브덴의 산화물로 몰리브덴에 결합된 산소를 제거하기 위하여 환원성 시약과 혼합하여 용해한다. 본 발명의 일실시예에 따른 혼합비는, 산화몰리브덴, 환원성 시약, 증류수를 1:1:1 중량부로 혼합하여 100~110℃의 열처리로에 투입하여 건조과정을 거치게 된다. 충분히 건조되지 않을 경우 알루미늄 용해로에서 증류수가 빠르게 기화되어 폭발이 일어날 수 있기 때문에 100℃ 이상의 온도에서 24시간 이상 건조하는 것이 바람직하다.
여기에서 산화몰리브덴은 60~70중량%의 몰리브덴을 포함하며 나머지는 산소를 포함한다.
이와 같이 본 발명은 알루미늄 용해물에 몰리브덴을 포함하는 소재를 장입하되, 상기의 몰리브덴 모합금 또는 상기의 몰리브덴 브리켓트를 알루미늄 용해물에 장입함으로써, 700~800℃의 낮은 온도에서 몰리브덴의 용해가 가능하도록 한다.
이를 통해 산화물과 기포를 저감시키면서, 고강도, 고연신을 만족하는 알루미늄 합금을 제공할 수 있게 된다. 또한 몰리브덴이 첨가됨으로써 고용강화를 통해 알루미늄 합금의 강도를 향상시키게 된다.
여기에서 상기 합금 소재는, 투입된 알루미늄 100중량부에 대해 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트가 1~10중량부로 투입되는 것이 바람직하다. 상기 범위보다 몰리브덴의 함량이 적으면 몰리브덴의 고용강화의 효과가 미비하며, 이보다 더 많은 경우 금속간화합물 등의 생성으로 강도가 저하되게 된다.
또한, 상기 합금 소재는, 투입된 알루미늄 100중량부에 대해 실리콘을 포함하는 소재 9~10중량부, 망간을 포함하는 소재 0.1~1중량부, 지르코늄을 포함하는 소재 1~5중량부, 스트론튬을 포함하는 소재 0.1~0.5중량부를 더 투입(장입)할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 실리콘을 포함하는 소재는, 98~99.5중량% 실리콘과, 나머지는 철(Fe)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 실리콘은 품질에 따라서 철이 포함될 수 있으며, 98~99.5중량% 실리콘을 포함하는 실리콘 메탈(Silicon Metal)을 준비한다.
상기 실리콘은 알루미늄 합금이 강도를 향상시키며, 제품제작공정인 다이캐스팅 공정에서 알루미늄 용해물(용탕)을 금형에 주입 시, 알루미늄 용탕의 유동성을 향상시며 제품 불량률을 감소시키는 역할을 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 망간을 포함하는 소재는, 망간 74~76중량부와 발화 플럭스(Flux)를 24~26중량부를 포함하는 망간 타블렛(Mn Tablet)을 사용한다.
일반적으로 망간은 녹는점이 1246℃로 본 발명에 따른 공정 온도(700~800℃)보다 높으며, 높은 주조 온도에서 알루미늄 합금을 제작하는 경우, 다량의 산화물이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 망간 타블렛은 발화 플럭스(Flux)를 함유하여, 본 발명에 따른 공정 온도에서 용해가 가능하도록 한다.
본 발명의 일실시예로, 망간 75중량%, 발화 플럭스로 붕산염(K2B4O7H2O) 25중량%를 함유하는 망간 타블렛을 준비한다.
이러한 망간은 알루미늄 합금에 함유되어, 고온 강도를 향상시켜, 제품 생산 공정인 다이캐스팅 공정에서 금형 소착을 방지하고, 다이캐스팅 공정 후 고온의 금형에서 제품을 취출시 변형을 최소화하는 역할을 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 지르코늄을 포함하는 소재는, 알루미늄 88~92중량부와 지르코늄 8~12중량부를 함유하는 지르코늄 모합금을 사용한다.
일반적으로 지르코늄은 녹는점이 1855℃로 본 발명에 따른 공정 온도(700~800℃)보다 높으며, 높은 주조 온도에서 알루미늄 합금을 제작하는 경우, 다량의 산화물이 발생하게 된다. 또한 고융점 원소를 직접 용해하는 경우 다량의 편석이 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 지르코늄 모합금은 알루미늄 90중량%, 지르코늄 10중량%를 함유하여 본 발명에 따른 공정 온도에서 용해가 가능하도록 한다.
이러한 지르코늄은 알루미늄 주조결정립을 미세화하여 알루미늄 합금의 강도와 연신율을 향상시키게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 스트론튬을 포함하는 소재는, 알루미늄 88~92중량부와 스트론튬 8~12중량부를 함유하는 스트론튬 모합금을 사용한다.
일반적으로 스트론튬은 녹는점이 777℃로 본 발명에 따른 공정 온도(700~800℃)에 적절하나, 인화성이 높아 첨가시 산화되어 첨가 수율이 낮아지게 된다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 스트론튬 모합금은 알루미늄 90중량%, 스트론튬 10중량%를 함유하여 본 발명에 따른 공정 온도에서 용해되며, 산화되지 않고 첨가수율이 유지되게 된다.
이러한 스트론튬은 AlSi 공정상을 구상화시켜 알루미늄 합금의 연신율을 증가시키게 된다.
이와 같이 상기 합금 소재로, 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트, 실리콘 메탈, 망간 타블렛, 지르코늄 모합금, 스트론튬 모합금을 알루미늄 용해물에 적절 조성비로 투입함으로써, 낮은 공정 온도에서 용해되어 고강도, 고연신 등의 특성을 갖는 알루미늄 합금을 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 알루미늄 용해물에 투입되는 합금 소재는, 융점이 높은 순서대로 실리콘을 포함하는 소재, 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트, 망간을 포함하는 소재, 지르코늄을 포함하는 소재, 스트론튬을 포함하는 소재의 순서로 투입되는 것이 바람직하다.
즉, 융점이 높은 실리콘 메탈, 몰리브덴 모합금 또는 몰리브덴 브리켓트, 망간 타블렛 순서로 첨가하고, 산화하여 공기 중으로 휘발하는 지르코늄 모합금, 스트론튬 모합금을 마지막으로 투입한다.
이와 같이 용해로에 합금 소재를 투입하고, 30~60분간 유지하여 합금 소재가 완전히 용해되도록 한다.
도 4는 시간에 따른 합금 성분에 대한 포화용해도를 나타낸 것으로, 상기 용해로에 상기 합금 소재를 투입하여 30분, 60분, 90분, 120분이 경과됨에 따른 성분을 측정한 결과로, 30분 이내에 합금 소재가 거의 용해되어 이후 성분이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 공정의 용해 시간은 30~60분, 바람직하게는 30분이 적절하다.
그리고, 상기 용해로에 플럭스(Flux)와 불활성가스를 장입하여 플럭스 처리 및 탈가스화 처리를 수행하고, 드로스(Dross)를 제거하고, 상기 용해로의 온도를 700~730 ℃, 더욱 바람직하게는 720 ℃에서 20~40분간, 더욱 바람직하게는 30분간 유지하여 용해로를 진정시킨다.
일반적으로 탈알카리금속(나트륨 제거: 나트륨은 고온 균열을 발생시키며, 알루미늄 용해로의 유동성을 저해하여 제품 불량률을 증가시킴), 탈수소가스(수소가스: 기포 결함을 발생시키며, 가공성 및 내식성을 저하), 탈개재물(Al2O3, MgO, SiO2, Al2MgO4, FeO, Fe2O3, Al4C3, Al3Ti와 같은 개재물은 알루미늄 합금의 균열발생의 시작점으로 작용) 저감을 위한 플럭스를 장입한다.
그리고, 개재물과 수소가스를 제거하는 탈가스 공정(Gas Bubbling Filtration)으로 100~600RPM의 교반상태에서 불활성가스를 1~20분간 장입한다.
그리고, 드로스(Dross)(용탕 표면 산화물)를 제거하기 위해 용탕 표면의 산화물을 물리적으로 걷어낸다.
그리고, 상기 용해로의 온도를 700~730℃, 20~40분간 유지하여 상기 용해로를 진정시키게 된다. 상기 용해로를 진정시키는 것은 용탕을 진정시키는 것과 동일하며, 더욱 바람직하게는 상기 용해로의 온도 720℃로, 30분간 용탕의 온도를 하강시켜 유지하여, 용탕 내 수소가스의 양을 감소시키고, 용탕 내 비금속 개재물을 분리하게 된다.
그 후 알루미늄 용해물(용탕)을 금형에 주입하여 비열처리 알루미늄 합금 잉고트를 제조하게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용해로 온도에 따른 제조공정을 나타낸 것으로, ① 구간은 용해로를 700~800℃의 온도로 승온하고, ② 구간은 알루미늄 버진을 투입하고 용해시키고, ③ 구간은 합금 소재를 투입하고 용해시키고, ④ 구간은 용해로를 냉각시키고, ⑤ 구간은 탈가스화처리 및 플럭스 처리하고, ⑥ 구간은 드로스를 제거하고, 용탕을 진정시키는 것이다.
다음 표 1은 스펙트로메타를 사용하여 비교군 및 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금의 성분을 측정한 것이다.
실시예 1은 몰리브덴 브리켓트, 실시예 2는 페로몰리브덴, 실시예 3은 몰리브덴 잉고트를 투입하여 평가를 진행한 것이다. 비교군(AC4CH-F)은 알루미늄 열처리 합금을 비열처리하여 물성을 평가한 것이다. AC4CH-F는 중력/저압주조에 가장 많이 사용되고 있는 합금으로 시효 경화를 위하여 Mg 함량이 높은 것으로 알려져 있는 합금이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미세 조직을 촬영한 광학현미경 사진을 나타낸 것으로, 비교군은 Si 함량이 실시예 1~3 대비 낮아, 회색의 공정실리콘상의 분율이 낮고, 흰색 알루미늄 알파상이 많은 것으로 관찰되었다. 본 발명에 따른 실시예는 흰색의 알루미늄 알파상과 회색의 공정실리콘상이 관찰되었다.
다음 표 2는 비교군 및 본 발명의 실시예에 따른 인장강도를 측정한 것이다.
중력주조를 사용하여 주조하였고, 비교군 대비 본 발명에 따른 실시에는 높은 항복강도(단위 MPa)와 인장강도(단위 MPa), 연신율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 내부식 시험 결과 사진을 나타낸 것으로, 비교군은 높은 마그네슘 함량에 따른 표면 부식이 일어났고, 중량의 변화는 거의 없었다. 본 발명에 따른 실시예는 중량 변화와 외관상 표면 변화는 없었다.
Claims (12)
- 알루미늄 비열처리 합금 제조방법에 있어서,
용해로를 700~800℃로 승온하는 단계;
상기 용해로에 알루미늄을 투입하여 알루미늄 용해물을 제조하는 단계;
상기 용해로에 몰리브덴 브리켓트(Briquette)를 포함하는 합금 소재를 투입하고, 700~800℃, 30~60분간 유지하여 알루미늄-몰리브덴 합금 용해물을 제조하는 단계;
상기 용해로에 플럭스(Flux)와 불활성가스를 장입하여 플럭스 처리 및 탈가스화 처리를 수행하는 단계; 및
드로스(Dross)를 제거하고, 상기 용해로의 온도를 700~730℃, 20~40분간 유지하여 상기 용해로를 진정시키는 단계;를 포함하며,
상기 몰리브덴 브리켓트는,
산화몰리브덴, 환원성 시약으로 Na2B4O7, 증류수를 1:1:1 중량부로 혼합하여 90~120℃의 열처리로에 투입하여 제조되고,
상기 합금 소재는,
투입된 알루미늄 100중량부에 대해 실리콘을 포함하는 소재 9~10중량부, 망간을 포함하는 소재 0.1~1중량부, 지르코늄을 포함하는 소재 1~5중량부, 스트론튬을 포함하는 소재 0.1~0.5중량부로 투입되며,
상기 망간을 포함하는 소재는,
망간 74~76중량부와 발화 플럭스(Flux)로 붕산염(K2B4O7H2O)을 24~26중량부 포함하는 망간 타블렛(Mn Tablet)인 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 합금 소재는,
투입된 알루미늄 100중량부에 대해 몰리브덴 브리켓트가 1~10중량부로 투입되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 실리콘을 포함하는 소재는,
98~99.5중량% 실리콘과, 나머지는 철(Fe)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 지르코늄을 포함하는 소재는,
알루미늄 88~92중량부와 지르코늄 8~12중량부를 함유하는 지르코늄 모합금인 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 스트론튬을 포함하는 소재는,
알루미늄 88~92중량부와 스트론튬 8~12중량부를 함유하는 스트론튬 모합금인 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 용해물에 투입되는 합금 소재는,
실리콘을 포함하는 소재, 몰리브덴 브리켓트, 망간을 포함하는 소재, 지르코늄을 포함하는 소재, 스트론튬을 포함하는 소재의 순서로 투입되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 비열처리 합금 제조방법. - 삭제
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