KR102566343B1 - 6xxx series aluminium alloy extruded material with excellent tensile properties and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, Al-Si-Mg계 알루미늄 합금을 제조하는 방법에 관련되며, 그 제조방법에 있어서 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%, Zr 0.15 ~ 0.17중량%와, 잔량(殘量)으로 Al 및 불순물을 준비하는 준비단계; 상기 준비단계에서 준비된 알루미늄 합금을 알루미늄의 용융점인 730~745℃로 용해한 후, 670~720℃의 온도와 80~115mm/min 조건 하에서 주조공정을 거친 다음 연주공정을 통해 빌렛(billet)으로 제조하는 제조단계; 및 상기 제조단계에서 제조된 빌렛을 균질화 열처리, 압출, 스트레칭 및 냉각공정으로 진행하여 완성하는 완성단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 전기자동차 부품 분야에 적용되는 6000계 알루미늄 합금의 조성을 최적화하여 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 경량화가 가능하면서도 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)이 매우 우수하여 밴딩 및 절곡 가공시 찢어짐이나 오렌지 필(Orange peel) 손상 등의 문제를 야기하지 않고, 가공시 변형이나 흠집이 쉽게 발생하지 않아 불량률을 현저히 감소시키는 동시에 표면상태와 광택도가 우수한 품질의 제품을 제작할 수 있고, 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 10% 이상 향상시킨 기계적 특성을 갖는 등 경량성과 인장성이 요구되는 전기자동차 부품 분야에 일조(一助)할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 재단법인 경남테크노파크에서 지원하는 2020년 미래자동차 부품실증 및 사업화지원사업으로 수행된 연구결과입니다.According to the present invention, it relates to a method for producing an Al-Si-Mg-based aluminum alloy, in which, based on the total weight of the aluminum alloy, Si 1.0 to 1.05% by weight, Mg 0.6 to 0.68% by weight, Zr A preparation step of preparing Al and impurities in an amount of 0.15 to 0.17% by weight and the remaining amount; The aluminum alloy prepared in the preparation step is melted at 730 ~ 745 ℃, which is the melting point of aluminum, and then subjected to a casting process at a temperature of 670 ~ 720 ℃ and 80 ~ 115 mm / min conditions, and then produced as a billet through a casting process manufacturing step; And a completion step of completing the billet prepared in the manufacturing step by proceeding to homogenization heat treatment, extrusion, stretching and cooling processes; characterized in that it consists of.
Accordingly, the present invention optimizes the composition of the 6000 series aluminum alloy applied to the field of electric vehicle parts, making it possible to reduce the weight compared to the existing 6000 series aluminum alloy, but has excellent tensile strength (tensile strength, yield strength and elongation), so it can bend and bend It does not cause problems such as tearing or orange peel damage during processing, and does not easily cause deformation or scratches during processing, significantly reducing the defect rate and at the same time manufacturing products with excellent surface condition and glossiness. It has an effect that can contribute to the field of electric vehicle parts that require light weight and tensile strength, such as having mechanical properties improved by more than 10% compared to the 6000 series aluminum alloy of .
Meanwhile, the present invention is the result of research conducted as part of the 2020 Future Automotive Parts Demonstration and Commercialization Support Project supported by Gyeongnam Technopark, a foundation.
Description
본 발명은 6000계 알루미늄 합금의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기자동차 부품 분야에 적용되는 6000계 알루미늄 합금의 조성을 최적화하여 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 경량화가 가능하면서도 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)이 매우 우수하여 밴딩 및 절곡 가공시 찢어짐이나 오렌지 필(Orange peel) 손상 등의 문제를 야기하지 않고, 가공시 변형이나 흠집이 쉽게 발생하지 않아 불량률을 현저히 감소시키는 동시에 표면상태와 광택도가 우수한 품질의 제품을 제작할 수 있고, 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 10% 이상 향상시킨 기계적 특성을 갖는 등 경량성과 인장성이 요구되는 전기자동차 부품 분야에 일조(一助)할 수 있는 인장성이 우수한 6000계 알루미늄 합금의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a 6000 series aluminum alloy, and more specifically, by optimizing the composition of the 6000 series aluminum alloy applied to the field of electric vehicle parts, it is possible to reduce the weight compared to the existing 6000 series aluminum alloy while maintaining tensile strength (tensile strength, Yield strength and elongation) are very excellent, so it does not cause problems such as tearing or orange peel damage during bending and bending, and deformation or scratches do not easily occur during processing, significantly reducing the defect rate and at the same time improving surface condition and gloss Tensionability that can contribute to the field of electric vehicle parts requiring light weight and tensile strength, such as being able to manufacture products of excellent quality and having mechanical properties improved by more than 10% compared to existing 6000 series aluminum alloys. It relates to a method for producing an excellent 6000 series aluminum alloy.
통상, 알루미늄 합금 소재는 소재의 특성상 가볍고 내식성과 가공성이 좋으며 전기 및 열전도도가 높을 뿐 아니라 Cu, Mg, Si, Zn, Mn, Ni 등의 원소와 다양한 종류의 고강도, 고내식성 합금을 만들어 항공기, 가정용품, 건축, 차량, 기계, 전기 등 가정과 산업 전 분야에 걸쳐 사용되고 있다. 즉 알루미늄(Al)은 가벼우면서 압출이 용이하며 다른 금속과 잘 합금되고 상온 및 고온가공이 용이하며, 자동차 부품 및 전기자동차 산업 전반에서 널리 사용되고 있다. 특히 최근에는 자동차 및 전자제품 등의 연비향상 또는 중량 절감 등을 위하여 알루미늄에 따른 금속을 혼합한 알루미늄 합금이 많이 사용된다.In general, aluminum alloy materials are lightweight, have good corrosion resistance and processability, and have high electrical and thermal conductivity. It is used in all fields of home and industry, including household goods, architecture, vehicles, machinery, and electricity. That is, aluminum (Al) is lightweight, easy to extrude, well alloyed with other metals, easy to process at room temperature and high temperature, and is widely used throughout the automobile parts and electric vehicle industries. In particular, recently, aluminum alloys in which metals according to aluminum are mixed are widely used to improve fuel efficiency or reduce weight of automobiles and electronic products.
이러한 알루미늄은 합금의 종류에 따라 분류되고, 1000번대는 99.00wt% 이상의 알루미늄을 함유한 순수 알루미늄, 2000번대는 Al-Cu계 합금, 3000번대는 Al-Mn계 합금, 4000번대는 Al-Si계 합금, 5000번대는 Al-Mg계 합금, 6000번대는 Al-Mg-Si계 합금, 7000번대는 Al-Zn계 합금으로 분류, 표시하는 방법이 널리 사용되고 있다.Such aluminum is classified according to the type of alloy, and the 1000th grade is pure aluminum containing more than 99.00wt% of aluminum, the 2000th grade is Al-Cu alloy, the 3000th grade is Al-Mn alloy, and the 4000th grade is Al-Si. The method of classifying and displaying alloys as Al-Mg-based alloys in the 5000th, Al-Mg-Si-based alloys in the 6000th, and Al-Zn-based alloys in the 7000th is widely used.
한편, 알루미늄 합금으로 제품을 제조하는 방법은 압출 성형에 의하여 전기자동차 부품을 생산하고 제품 형상에 맞게 절곡 가공에 의해 성형 할 경우 오렌지 필(Orange peel :평활한 금속판에 굽힘이나 드로잉 가공 등을 했을 경우 표면이 감귤 껍질과 같은 요철이 생기는 현상을 말한다. 표면이 거울처럼 매끈하지 못하고, 외관 품질도 나쁘다.) 발생으로 기계적 결함이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.On the other hand, in the method of manufacturing a product with aluminum alloy, when producing electric vehicle parts by extrusion molding and molding by bending processing according to the shape of the product, orange peel (when bending or drawing processing on a smooth metal plate) It refers to a phenomenon in which irregularities such as citrus peels occur on the surface (the surface is not as smooth as a mirror, and the appearance quality is poor).
따라서 알루미늄 합금으로 제품을 제조하는 방법으로서 압출 방법이 많이 사용되는데, 압출은 필요한 제품 형상을 정확히 가공된 금형에 알루미늄 빌렛을 주입하여 금형과 똑같은 제품을 얻는 압출 가공법이다. 이와 같은 압출 방법에 따르면, 생산되는 제품의 치수가 정확하므로 추가 가공이 거의 없고 기계적 성질이 우수하며, 대량생산이 가능하고 생산 비용이 저렴하기 때문에 높은 양산성을 가지고 자동차부품, 전자 부품 등 여러 분야에서 가장 많이 이용되고 있다.Therefore, an extrusion method is widely used as a method of manufacturing a product from an aluminum alloy. Extrusion is an extrusion processing method in which an aluminum billet is injected into a mold accurately machined into a required product shape to obtain a product identical to the mold. According to this extrusion method, since the dimensions of the product produced are accurate, there is little additional processing, the mechanical properties are excellent, and mass production is possible and the production cost is low, so it has high mass productivity and various fields such as automobile parts and electronic parts. is most used in
현재 널리 사용되고 있는 압출용 알루미늄 합금으로는 생산성이 우수한 Al6063, Al6082, Al6061 등의 Al-Mg2-Si계 합금이 사용되어 왔는데, 이와 관련되는 선행기술로서는 대한민국 등록특허공보 제10-0732195호(선행문헌 1), 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0030871호(선행문헌 2), 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0099554호(선행문헌 3) 등과 같은 기술들이 개발되어 왔다.Al-Mg2-Si alloys such as Al6063, Al6082, and Al6061 with excellent productivity have been used as aluminum alloys for extrusion that are currently widely used. 1), Korean Patent Publication No. 10-2009-0030871 (Prior Document 2), Korean Patent Publication No. 10-2010-0099554 (Prior Document 3) and the like have been developed.
선행문헌 1은 Si 0.95∼1.05wt%, Mg 0.5∼0.6wt%, Mn 0.5∼0.6wt%, Fe 0.15∼0.25wt%, Cr 0.13∼0.18wt%, Cu 0.05wt% 이하, Ti 0.03wt% 이하, Zn 0.05wt% 이하 및 기타 불가피한 성분 각 0.02wt% 이하이되 그 합이 0.10wt% 이하, 그리고 잔부의 Al으로 조성되는 성형성이 우수한 압출용 고강도 알루미늄 합금을 제시하고 있다. 이에 따라, 규소(Si)와 마그네슘(Mg)의 결합에 따른 Mg2Si의 석출을 통해 기계적 성질을 향상시키고, 망간(Mn)의 첨가로 침상의 β-AlFeSi가 입상의 α-AlFeSi로 변태하는 것을 촉진시켜 압출성을 향상시킨 특징을 갖고 있다.Prior Document 1 contains Si 0.95-1.05wt%, Mg 0.5-0.6wt%, Mn 0.5-0.6wt%, Fe 0.15-0.25wt%, Cr 0.13-0.18wt%, Cu 0.05wt% or less, Ti 0.03wt% or less , Zn 0.05wt% or less and other unavoidable components each 0.02wt% or less, the sum of which is 0.10wt% or less, and the balance is composed of Al, and presents a high-strength aluminum alloy for extrusion with excellent formability. Accordingly, the mechanical properties are improved through the precipitation of Mg2Si due to the combination of silicon (Si) and magnesium (Mg), and the addition of manganese (Mn) promotes the transformation of acicular β-AlFeSi into granular α-AlFeSi. It has the characteristic of improving the extrudability.
선행문헌 2는 Al-Mg-Si계 합금에 있어서, Si 0.95~1.05wt%, Mg 0.5~0.6wt%, Mn 0.5~0.6wt%, Cu0.2wt% 이하, Fe 0.15~0.25wt%, Cr 0.13~0.18wt%, Ti 0.03wt% 이하, Zn 0.05wt% 이하 및 기타 불가피한 성분 각0.02wt% 이하이되 그 합이 0.10wt%이하, 그리고 잔부의 Al으로 조성되는 성형성이 우수한 고강도 알루미늄 합금을 제시하고 있다. 이에 따라 개량 6082 알루미늄의 Cu 함량을 0.2wt%이하로 증가시킴으로써 Mg 첨가시와 유사한 고용강화 효과를 얻어 기계적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, Mg에 비해 압출 압력의 감소효과를 얻을 수 있으므로 다양한 형태의 제품으로 압출이 가능한 장점이 있다.Prior Document 2 is an Al-Mg-Si alloy, Si 0.95 ~ 1.05wt%, Mg 0.5 ~ 0.6wt%, Mn 0.5 ~ 0.6wt%, Cu 0.2wt% or less, Fe 0.15 ~ 0.25wt%, Cr 0.13 ~0.18wt%, Ti 0.03wt% or less, Zn 0.05wt% or less, and other unavoidable components each 0.02wt% or less, but the sum is 0.10wt% or less, and the balance is Al. are doing Accordingly, by increasing the Cu content of the modified 6082 aluminum to 0.2 wt% or less, a solid solution strengthening effect similar to that of Mg addition is obtained, mechanical properties are improved, and the extrusion pressure reduction effect is obtained compared to Mg, so various types of products are obtained. It has the advantage of being able to extrude into.
선행문헌 3은 알루미늄 합금 총 중량에 대하여, Si 1.2∼1.4중량%, Mg 0.6∼0.75중량%, Sn 0.8~1.0중량%, 및 잔량의 Al 및 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고가공성을 갖는 Al-SiMg계 알루미늄 합금 및 그의 제조방법을 제시하고 있다. 이에 따라, 알루미늄 전신용 합금은 가공성이 매우 우수하여 가공시 칩말림이나 가공공구 손상 등의 문제를 야기하지 않으므로, 가공 사이클 타임을 단축시키다. 또한, 가공제품의 불량률을 크게 낮추고 가공제품의 품질도 향상시키며, 버(burr) 잔존량을 감소시켜서 버(burr)의 제거 및 세척을 용이하게 한다.Prior Document 3 has Al having high workability, characterized in that it contains 1.2 to 1.4 wt% of Si, 0.6 to 0.75 wt% of Mg, 0.8 to 1.0 wt% of Sn, and the remaining amount of Al and impurities, based on the total weight of the aluminum alloy. -SiMg-based aluminum alloy and its manufacturing method are presented. Accordingly, the aluminum wrought alloy has excellent processability and does not cause problems such as chip curling or damage to the machining tool during machining, thereby reducing the machining cycle time. In addition, the defect rate of processed products is greatly reduced, the quality of processed products is also improved, and the remaining amount of burrs is reduced, thereby facilitating removal and cleaning of burrs.
그러나 상기의 선행문헌들에 의하면, 이들 알루미늄 압출재는 인장성이 열악하기 때문에 적용 범위의 확대에 제약이 따른다. 특히 6xxx계열의 Al-Mg-Si계 합금은 시효경화성을 가질 뿐 아니라, 인성이 좋고 심가공에 적합하여 압출재로서 널리 사용되고 있는 합금이나, 기술 발전과 함께 각종 압출 제품들에 대한 요구 품질이 높아지고, 제품 구조가 복잡해지면서 종래의 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금들 중 6082계 알루미늄 합금은 자동차 부품용 소재로 널리 사용되고 있으나, 더욱더 고품질이 요구되는 부품 특성에 적합한 성형성 및 강도를 충족시켜 주지 못하게 되었다. 또한, 자동차 부품과 같은 고품질 제품에 대한 압출성이 떨어질 뿐 아니라, 압출재를 절단한 후 최종 제품으로 가공시 물성 부족에 따른 크랙 발생이 빈번히 발생하여 부품 제조 원가가 높아지는 문제를 가지고 있다.However, according to the prior literature, these aluminum extruded materials have poor tensile properties, so there are restrictions on the expansion of the application range. In particular, Al-Mg-Si alloys of the 6xxx series not only have age hardenability, but also have good toughness and are suitable for deep processing, so they are widely used as extruded materials. As the product structure becomes complicated, the 6082 series aluminum alloy among the conventional Al-Mg-Si aluminum alloys is widely used as a material for automobile parts, but it fails to meet the formability and strength suitable for the part characteristics that require higher quality. . In addition, not only the extrudability of high-quality products such as automobile parts is poor, but also cracks frequently occur due to lack of physical properties when processing into final products after cutting the extruded material, which increases the cost of manufacturing parts.
이와 같이, 전기자동차의 추가적인 연비 개선을 위해 추가적인 경량화가 요구되고 있으며, 동시에 소재의 고강도화 및 충격흡수성 향상을 위한 고인성화도 요구되고 있어 더 높은 연신율을 가질 필요가 대두되었다. 이에, 압출성도 우수하여 생산성이 높은 압출재의 제조가 가능하고, 연신율도 증대시키면서 인장강도와 항복강도도 높일 수 있는 신소재의 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다. As such, additional weight reduction is required to further improve fuel efficiency of electric vehicles, and at the same time, high strength and high toughness for improving shock absorption of materials are also required, so the need to have a higher elongation has emerged. Accordingly, there is an urgent need to develop a new material capable of producing an extruded material having excellent extrudability and high productivity, and increasing tensile strength and yield strength while increasing elongation.
상기와 같은 종래의 문제점들을 근본적으로 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 전기자동차 부품 분야에 적용되는 6000계 알루미늄 합금의 조성을 최적화하여 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 경량화가 가능하면서도 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)이 매우 우수하여 밴딩 및 절곡 가공시 찢어짐이나 오렌지 필(Orange peel) 손상 등의 문제를 야기하지 않고, 가공시 변형이나 흠집이 쉽게 발생하지 않아 불량률을 현저히 감소시키는 동시에 표면상태와 광택도가 우수한 품질의 제품을 제작할 수 있고, 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 10% 이상 향상시킨 기계적 특성을 갖는 등 경량성과 인장성이 요구되는 전기자동차 부품 분야에 일조(一助)할 수 있는 인장성이 우수한 6000계 알루미늄 합금의 제조방법을 제공하려는데 있다.The purpose of the present invention for fundamentally improving the above conventional problems is to optimize the composition of the 6000 series aluminum alloy applied to the field of electric vehicle parts to enable a lighter weight than the existing 6000 series aluminum alloy while maintaining tensile strength (tensile strength, Yield strength and elongation) are very excellent, so it does not cause problems such as tearing or orange peel damage during bending and bending, and deformation or scratches do not easily occur during processing, significantly reducing the defect rate and at the same time improving surface condition and gloss Tensionability that can contribute to the field of electric vehicle parts requiring light weight and tensile strength, such as being able to manufacture products of excellent quality and having mechanical properties improved by more than 10% compared to existing 6000 series aluminum alloys. It is intended to provide a method for producing an excellent 6000 series aluminum alloy.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 의하면, Al-Si-Mg계 알루미늄 합금을 제조하는 방법에 있어서: 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%, Zr 0.15 ~ 0.17중량%와, 잔량(殘量)으로 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Al 및 Fe 0.15 ~ 0.19중량%, Cu 0.01 ~ 0.02중량%, Mn 0.4 ~ 0.45중량%, Cr 0.15 ~ 0.18중량% 및 Zn 0.01 ~ 0.2중량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 준비하는 준비단계; 상기 준비단계에서 준비된 알루미늄 합금을 알루미늄의 용융점인 730~745℃ 용해한 후, 670~720℃의 온도와 80~115mm/min 조건 하에서 주조공정을 거친 다음 연주공정을 통해 빌렛(billet)으로 제조하는 제조단계; 및 상기 제조단계에서 제조된 빌렛을 균질화 열처리, 압출, 스트레칭 및 냉각공정으로 진행하여 완성하는 완성단계;로 이루어지되, 상기 완성단계의 균질화열처리는 520~570℃에서 수행하고, 냉각공정은 공랭 방식에서 4시간동안 빌렛(billet) 온도를 100℃이하로 내려 수행하며, 상기 완성단계를 거친 알루미늄 합금은 319N/㎟ 이상의 인장강도와 258N/㎟ 이상의 항복강도, 21% 이상의 연신율을 나타내는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, in the method for producing an Al-Si-Mg-based aluminum alloy: Si 1.0 ~ 1.05% by weight, Mg 0.6 ~ 0.68% by weight based on the total weight of the aluminum alloy , 0.15 to 0.17% by weight of Zr and, in balance, 0.15 to 0.19% by weight of Al and Fe, 0.01 to 0.02% by weight of Cu, 0.4 to 0.45% by weight of Mn, 0.15 to 0.15% Cr by weight based on the total weight of the aluminum alloy A preparation step of preparing one or more selected from the group consisting of 0.18% by weight and 0.01 to 0.2% by weight of Zn; After the aluminum alloy prepared in the preparation step is melted at 730 ~ 745 ℃, which is the melting point of aluminum, and then subjected to a casting process under conditions of 670 ~ 720 ℃ and 80 ~ 115 mm / min, manufacturing a billet through a casting process step; And a completion step of completing the billet produced in the manufacturing step by proceeding to homogenization heat treatment, extrusion, stretching and cooling processes; the homogenization heat treatment of the completion step is carried out at 520 ~ 570 ℃, the cooling process is air-cooled It is performed by lowering the billet temperature to 100 ° C or less for 4 hours, and the aluminum alloy that has undergone the completion step has a tensile strength of 319 N / ㎟ or more, a yield strength of 258 N / ㎟ or more, and an elongation of 21% or more. .
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한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.On the other hand, prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors use the concept of terms to explain their invention in the best way. Based on the principle that it can be properly defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various alternatives can be made at the time of this application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 인장성이 우수한 6000계 알루미늄 합금의 제조방법은 전기자동차 부품 분야에 적용되는 6000계 알루미늄 합금의 조성을 최적화하여 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 경량화가 가능하면서도 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)이 매우 우수하여 밴딩 및 절곡 가공시 찢어짐이나 오렌지 필(Orange peel) 손상 등의 문제를 야기하지 않고, 가공시 변형이나 흠집이 쉽게 발생하지 않아 불량률을 현저히 감소시키는 동시에 표면상태와 광택도가 우수한 품질의 제품을 제작할 수 있고, 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 10% 이상 향상시킨 기계적 특성을 갖는 등 경량성과 인장성이 요구되는 전기자동차 부품 분야에 일조(一助)할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the method for manufacturing a 6000-series aluminum alloy with excellent tensile properties according to the present invention optimizes the composition of the 6000-series aluminum alloy applied to the field of electric vehicle parts, enabling a lighter weight than the existing 6000-series aluminum alloy. However, it has excellent tensile strength (tensile strength, yield strength, and elongation), so it does not cause problems such as tearing or orange peel damage during bending and bending. At the same time, it is possible to manufacture high-quality products with excellent surface conditions and glossiness, and to have mechanical properties improved by more than 10% compared to the existing 6000 series aluminum alloy, contributing to the field of electric vehicle parts that require light weight and tensile strength. ) provides the possible effect.
도 1은 본 발명에 따른 6000계 알루미늄 합금의 제조방법을 순차적으로 나타내는 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 6000계 알루미늄 합금의 개선전 및 개선후의 제품 사진.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 6000계 알루미늄 합금의 제조방법을 통해 생산된 6000계 알루미늄 합금에 대한 성분표 및 시험 성적서.1 is a process chart sequentially showing a method for manufacturing a 6000 series aluminum alloy according to the present invention.
2 is a product photograph of a 6000 series aluminum alloy before and after improvement according to the present invention.
3 and 4 are component tables and test reports for the 6000 series aluminum alloy produced through the manufacturing method of the 6000 series aluminum alloy according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기(下記)의 정의를 가지며, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 의미로 사용된다. 또 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사 내지 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 또, 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 중 약이라는 것은 참조 양 · 수준 · 값 · 수 · 빈도 · 퍼센트 · 치수 · 크기 · 양 · 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양 · 수준 · 값 · 수 · 빈도 · 퍼센트 · 치수 · 크기 · 중량 또는 길이를 의미한다.Unless otherwise defined, all technical terms used in the present invention have the following definitions, and are used in the meaning commonly understood by those skilled in the art in the field related to the present invention. In addition, although preferred methods or samples are described in this specification, similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention. In addition, the contents of all publications described by reference in this specification are incorporated into the present invention. The term about refers to a reference amount, level, value, number, frequency, percentage, measure, size, amount, weight, or length: 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 It means the amount, level, value, number, frequency, percentage, size, size, weight, or length that varies by , 3, 2 or 1%.
본 발명은 Al-Si-Mg계 알루미늄 합금, 즉 6000계 알루미늄 합금에 관하여 제안한다. 특히 현재 널리 사용되고 있는 압출용 알루미늄 합금으로는 생산성이 우수한 Al6063, Al6082, Al6061 등의 Al-Mg2-Si 계 합금이 사용되어 왔다. 그러나 이들 알루미늄 합금은 대부분 인장성이 열악하기 때문에 적용 범위의 확대에 제약이 따라, 이러한 열약한 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)을 개선하기 위해 인장성이 우수한 6000계 알루미늄 합금의 제조방법을 제공한다.The present invention proposes an Al-Si-Mg-based aluminum alloy, that is, a 6000-based aluminum alloy. In particular, Al-Mg2-Si-based alloys such as Al6063, Al6082, and Al6061 with excellent productivity have been used as aluminum alloys for extrusion that are currently widely used. However, since most of these aluminum alloys have poor tensile properties, the expansion of the application range is limited. Therefore, in order to improve such poor tensile strength (tensile strength, yield strength and elongation), a method for manufacturing a 6000 series aluminum alloy with excellent tensile strength provides
본 발명의 일면에 의하면, Al-Si-Mg계 알루미늄 합금에 있어서: Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%, Zr 0.15 ~ 0.17중량%를 함유하고; 잔량(殘量)으로 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Al 및 불순물;을 함유하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 알루미늄 합금은 총 중량을 기준으로 하여 Fe 0.15 ~ 0.19중량%, Cu 0.01 ~ 0.02중량%, Mn 0.4 ~ 0.45중량%, Cr 0.15 ~ 0.18중량% 및 Zn 0.01 ~ 0.2중량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.According to one aspect of the present invention, in the Al-Si-Mg-based aluminum alloy: containing 1.0 to 1.05% by weight of Si, 0.6 to 0.68% by weight of Mg, 0.15 to 0.17% by weight of Zr; Characterized in that it contains Al and impurities; in balance, based on the total weight of the aluminum alloy. Here, the aluminum alloy is from the group consisting of Fe 0.15 ~ 0.19% by weight, Cu 0.01 ~ 0.02% by weight, Mn 0.4 ~ 0.45% by weight, Cr 0.15 ~ 0.18% by weight and Zn 0.01 ~ 0.2% by weight based on the total weight Including one or more selected species.
한편, Si 및 Mg는 각각 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%가 사용되고, Si 및 Mg가 서로 결합하여 시효에 의해 Mg2Si 형태로 석출되어 기계적 성질을 좌우하는 효과를 가진다. 여기서, Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%가 사용되는데, Si는 및 Mg가 결합하고 잔류하는 Si는 강도 및 연신율과 같은 기계적 특성을 향상시키는 효과를 가지는 것으로서, Mg 함량이 0.6중량% 미만인 경우에는 전체 조성에서 불충분한 절대량이 되며, 0.68중량%를 초과하면 Mg 대비 Si량이 너무 많아져 연신율이 저하되기 때문이다. 이에 보다 바람직하게는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%를 사용하여 강도와 연성을 동시에 향상시킬 수 있도록 한정하는 것이다.On the other hand, for Si and Mg, 1.0 to 1.05% by weight of Si and 0.6 to 0.68% by weight of Mg are used, respectively, based on the total weight of the aluminum alloy, and Si and Mg are combined with each other and precipitated in the form of Mg2Si by aging to influence mechanical properties. has the effect of Here, 1.0 to 1.05% by weight of Si and 0.6 to 0.68% by weight of Mg are used. Si and Mg are combined and the remaining Si has an effect of improving mechanical properties such as strength and elongation, and the Mg content is 0.6% by weight. If it is less than %, it becomes an insufficient absolute amount in the entire composition, and if it exceeds 0.68% by weight, it is because the amount of Si relative to Mg is too large and the elongation rate is lowered. More preferably, with respect to the total weight of the aluminum alloy, 1.0 to 1.05% by weight of Si and 0.6 to 0.68% by weight of Mg are used to limit strength and ductility to be improved at the same time.
다음으로, Zr은 재결정 억제 효과를 발휘하는 효과를 가지는 것으로서, 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Zr 0.15 ~ 0.17중량%가 사용되고, Zr 0.15중량% 이상으로 첨가되었을 때 재결정 효과를 기대할 수 있으나, Zr이 0.17중량%를 초과할 경우에도 분산상에 의한 재결정 억제 효과가 감소하여 강도 저하의 원인이 된다. 이에 보다 바람직하게는 Zr 0.15 ~ 0.17중량%로 함량 범위를 제한하도록 한다.Next, Zr has an effect of exerting a recrystallization inhibitory effect, and with respect to the total weight of the aluminum alloy, 0.15 to 0.17% by weight of Zr is used, and when Zr is added at 0.15% by weight or more, the recrystallization effect can be expected, but Zr Even when this amount exceeds 0.17% by weight, the effect of inhibiting recrystallization by the dispersed phase is reduced, resulting in a decrease in strength. More preferably, the content range is limited to 0.15 to 0.17% by weight of Zr.
다음으로, Fe은 재결정립의 조대화를 억제하는 주조시 결정립을 미세화하는 효과를 가지는 것으로서, 0.20중량%를 초과하면 연성을 저하시켜 생산성을 떨어뜨리는 원인이 된다. 이에 보다 바람직하게는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Fe 0.15 ~ 0.19중량%로 함량 범위를 제한하도록 한다.Next, Fe has an effect of refining crystal grains during casting to suppress coarsening of recrystallized grains, and when Fe exceeds 0.20% by weight, ductility is lowered and productivity is lowered. More preferably, the content range is limited to 0.15 to 0.19% by weight of Fe based on the total weight of the aluminum alloy.
다음으로, Cu는 비교적 짧은 기간 동안 알루미늄 합금 미세조직의 결정립에서 시효 석출물의 형성을 촉진하는 효과를 가지는 것으로서, 알루미늄 합금에서 열처리 효과를 극대화하는 원소인데, 첨가량이 증가함에 따라 미세한 등축정의 결정립을 형성하여 결정립계에 존재하는 공정상이 증가함으로써 강도를 향상시키고, 고용된 구리는 성형성을 개선한다. 이에 보다 바람직하게는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Cu 0.01 ~ 0.02중량%로 함량 범위를 제한하도록 한다.Next, Cu has an effect of promoting the formation of aging precipitates in the crystal grains of the aluminum alloy microstructure for a relatively short period of time, and is an element that maximizes the heat treatment effect in the aluminum alloy. As the addition amount increases, fine equiaxed crystal grains are formed. Thus, strength is improved by increasing the eutectic phase present at the grain boundary, and the dissolved copper improves formability. More preferably, the content range is limited to 0.01 to 0.02% by weight of Cu based on the total weight of the aluminum alloy.
다음으로, Mn은 균질화 공정 동안 분산 입자들을 형성하기 때문에 미세 결정립을 형성하며, 이들 분산 입자들은 결정립계가 재결정 이후 이동하지 않도록 억제하는 효과를 가지는 것으로서, 재결정 억제에 따라 표면부의 조대화 조직을 억제하고, 표면처리 후 광택도를 향상시킬 수 있게 된다. Mn은 0.3wt% 이상 첨가시 항복강도 및 인장강도를 향상시키게 되는데, 첨가량 증가에 따라 강도는 향상될 수 있으나 연신율이 저하의 원인이 된다. 이에 보다 바람직하게는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Mn 0.4 ~ 0.45중량%로 함량 범위를 제한하도록 한다.Next, since Mn forms dispersed particles during the homogenization process, fine crystal grains are formed, and these dispersed particles have an effect of suppressing grain boundaries from moving after recrystallization. , it is possible to improve the glossiness after surface treatment. When Mn is added in an amount of 0.3 wt% or more, yield strength and tensile strength are improved. As the amount of Mn added increases, the strength may be improved, but the elongation may decrease. More preferably, the content range is limited to 0.4 to 0.45% by weight of Mn based on the total weight of the aluminum alloy.
다음으로, Cr은 주조 또는 열처리시 미세한 화합물로서 석출되어 결정립 성장을 억제하는 효과를 가지는 것으로서, Cr의 함유량이 0.15 ~ 0.18중량%를 초과하면 Al-Cr계 금속간 화합물이 발생하고, 알루미늄 합금판 표면의 평활성을 떨어뜨리게 된다. 이에 보다 바람직하게는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Cr 0.15 ~ 0.18중량%로 함량 범위를 제한하도록 한다.Next, Cr is precipitated as a fine compound during casting or heat treatment to have an effect of suppressing crystal grain growth, and when the Cr content exceeds 0.15 to 0.18% by weight, an Al-Cr-based intermetallic compound is generated, and an aluminum alloy plate This reduces the smoothness of the surface. More preferably, the content range is limited to 0.15 to 0.18% by weight of Cr based on the total weight of the aluminum alloy.
다음으로, Zn은 강도를 향상시키는 효과를 가지는 것으로서, Zn의 함유량이 0.01 ~ 0.2중량%에서 사용되는 것이 바람직하고, 상기 범위를 초과하면 다른 금속 간에 화합물을 형성하여 압출성이 저하될 수 있다. 이에 보다 바람직하게는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Zn 0.01 ~ 0.2중량%로 함량 범위를 제한하도록 한다.Next, Zn has an effect of improving strength, and the content of Zn is preferably used in an amount of 0.01 to 0.2% by weight, and if the content exceeds the above range, a compound may be formed between other metals and extrudability may be deteriorated. More preferably, the content range is limited to 0.01 to 0.2% by weight of Zn based on the total weight of the aluminum alloy.
이러한 Al-Si-Mg계 알루미늄 합금은 6000계 알루미늄 전신재의 가공 특성을 개선하기 위해, Zr을 추가하고, 상기 Zr의 추가에 따른 소재의 물성저하방지 및 물성향상을 위해 Si 및 Mg 함량을 최적화한 것이다.In this Al-Si-Mg-based aluminum alloy, Zr is added to improve the processing characteristics of the 6000 series aluminum wrought material, and the Si and Mg contents are optimized to prevent and improve the physical properties of the material due to the addition of Zr. will be.
또, 본 발명의 다른 일면에 의하면 상기 Al-Si-Mg계 알루미늄 합금, 즉 6000계 알루미늄 합금을 제조하는 방법에 관하여 제안한다. 이러한 Al-Si-Mg계 알루미늄 합금은 6000계 알루미늄 전신재의 가공 특성을 개선하기 위해 Zr을 추가하고, 상기 Zr의 추가에 따른 소재의 물성저하방지 및 물성향상을 위해 Si 및 Mg 함량을 최적화한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method for producing the Al-Si-Mg-based aluminum alloy, that is, a 6000-based aluminum alloy is proposed. In this Al-Si-Mg-based aluminum alloy, Zr is added to improve the processing characteristics of the 6000 series aluminum wrought material, and Si and Mg contents are optimized to prevent and improve the physical properties of the material due to the addition of Zr.
본 발명에 따르면 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%, Zr 0.15 ~ 0.17중량%와, 잔량(殘量)으로 Al 및 불순물을 준비하는 준비단계를 진행한다. 이때, 본 발명의 세부 구성으로서, 상기 준비단계는 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Fe 0.15 ~ 0.19중량%, Cu 0.01 ~ 0.02중량%, Mn 0.4 ~ 0.45중량%, Cr 0.15 ~ 0.18중량% 및 Zn 0.01 ~ 0.2중량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.According to the present invention, based on the total weight of the aluminum alloy, Si 1.0 ~ 1.05% by weight, Mg 0.6 ~ 0.68% by weight, Zr 0.15 ~ 0.17% by weight, and a preparation step of preparing Al and impurities in the remaining amount proceed At this time, as a detailed configuration of the present invention, the preparation step is based on the total weight of the aluminum alloy Fe 0.15 ~ 0.19% by weight, Cu 0.01 ~ 0.02% by weight, Mn 0.4 ~ 0.45% by weight, Cr 0.15 ~ 0.18% by weight, and It includes at least one selected from the group consisting of 0.01 to 0.2% by weight of Zn.
또, 본 발명에 따르면 상기 준비단계에서 준비된 알루미늄 합금을 알루미늄의 용융점인 730~745℃로 용해한 후, 670~720℃의 온도와 80~115mm/min 조건 하에서 주조공정을 거친 다음 연주공정을 통해 빌렛(billet)으로 제조하는 제조단계를 진행한다. 이는 알루미늄 합금의 총 중량에 대하여, Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%, Zr 0.15 ~ 0.17중량%, Fe 0.15 ~ 0.19중량%, Cu 0.01 ~ 0.02중량%, Mn 0.4 ~ 0.45중량%, Cr 0.15 ~ 0.18중량% 및 Zn 0.01 ~ 0.2중량% 및 잔량(殘量)으로 Al, 불순물로 이루어진 알루미늄 합금을 용융점인 730~745℃로 용해한 후, 670~720℃의 온도와 80~115mm/min 조건 하에서 주조공정을 거친 다음 연주공정을 통해 빌렛(billet)으로 제조한다.In addition, according to the present invention, the aluminum alloy prepared in the preparation step is melted at 730 to 745 ° C, which is the melting point of aluminum, and then subjected to a casting process at a temperature of 670 to 720 ° C and a condition of 80 to 115 mm / min, and then billeted through a casting process. Proceed to the manufacturing step of manufacturing a billet. This is based on the total weight of the aluminum alloy, Si 1.0 ~ 1.05% by weight, Mg 0.6 ~ 0.68% by weight, Zr 0.15 ~ 0.17% by weight, Fe 0.15 ~ 0.19% by weight, Cu 0.01 ~ 0.02% by weight, Mn 0.4 ~ 0.45% by weight , Cr 0.15 ~ 0.18% by weight and Zn 0.01 ~ 0.2% by weight and the balance of Al, after melting the aluminum alloy consisting of impurities at a melting point of 730 ~ 745 ℃, temperature of 670 ~ 720 ℃ and 80 ~ 115mm / After going through a casting process under min conditions, it is manufactured into billets through a casting process.
또, 본 발명에 따르면 상기 제조단계에서 제조된 빌렛을 균질화 열처리, 압출, 스트레칭 및 냉각공정으로 진행하여 완성하는 완성단계로 진행한다. 이는 제조단계에서 제조된 빌렛을 균질화 열처리, 압출, 스트레칭 및 냉각공정을 통하여 제품을 완성한다. 여기서 균질화열처리는 520~570℃에서 수행하고, 냉각공정은 공랭 방식에서 4시간동안 빌렛(billet) 온도를 100℃이하로 내려 수행하여 제품을 완성한다. 이와 같은 단계를 적용하여 알루미늄 합금을 완성한 결과 본 발명의 성분과 조성범위를 갖는 알루미늄 합금은 319N/㎟ 이상의 인장강도와 258N/㎟ 이상의 항복강도, 21% 이상의 연신율을 나타났다.In addition, according to the present invention, the billet produced in the manufacturing step proceeds to the completion step of completing the homogenization heat treatment, extrusion, stretching and cooling process. This completes the product through homogenization heat treatment, extrusion, stretching and cooling processes of the billet manufactured in the manufacturing step. Here, the homogenization heat treatment is performed at 520 to 570 ° C, and the cooling process is performed by lowering the billet temperature to 100 ° C or less for 4 hours in an air-cooling method to complete the product. As a result of completing the aluminum alloy by applying these steps, the aluminum alloy having the components and composition ranges of the present invention exhibited a tensile strength of 319 N/mm or more, a yield strength of 258 N/mm or more, and an elongation of 21% or more.
이와 같이, 본 발명은 전기자동차 부품 분야에 적용되는 6000계 알루미늄 합금의 조성을 최적화하여 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 경량화가 가능하면서도 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)이 매우 우수하여 밴딩 및 절곡 가공시 찢어짐이나 오렌지 필(Orange peel) 손상 등의 문제를 야기하지 않고, 가공시 변형이나 흠집이 쉽게 발생하지 않아 불량률을 현저히 감소시키는 동시에 표면상태와 광택도가 우수한 품질의 제품을 제작할 수 있고, 기존의 6000계 알루미늄 합금 보다 10% 이상 향상시킨 기계적 특성을 갖는 등 경량성과 인장성이 요구되는 전기자동차 부품 분야에 일조(一助)할 수 있다.As such, the present invention optimizes the composition of the 6000 series aluminum alloy applied to the field of electric vehicle parts, making it possible to reduce the weight compared to the existing 6000 series aluminum alloy, but has excellent tensile strength (tensile strength, yield strength and elongation), resulting in bending and bending It does not cause problems such as tearing or orange peel damage during processing, and does not easily cause deformation or scratches during processing, significantly reducing the defect rate and at the same time manufacturing products with excellent surface condition and glossiness. It can contribute to the field of electric vehicle parts that require light weight and tensile strength, such as having mechanical properties improved by 10% or more compared to the 6000 series aluminum alloy of the 6000 series aluminum alloy.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and experimental examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples and experimental examples are only provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.
본 발명의 알루미늄 합금은 6000계 알루미늄 전신재의 가공 특성을 개선하기 위해 Zr을 추가하고, 상기 Zr의 추가에 따른 소재의 물성저하방지 및 물성향상을 위해 Si 및 Mg 함량을 최적화한 것이다.In the aluminum alloy of the present invention, Zr is added to improve the processing characteristics of the 6000 series aluminum wrought material, and Si and Mg contents are optimized to prevent and improve the physical properties of the material due to the addition of Zr.
여기서, 본 발명의 목적 및 작용 효과를 달성하기 위해 적극적으로 함유되는 성분별 합금의 영향과 조성 범위에 대한 한정은 하기의 표 1과 같다.Here, the limitations on the influence and composition range of the alloy for each component actively included in order to achieve the objects and effects of the present invention are shown in Table 1 below.
[표 1] 알루미늄 합금의 영향과 조성 범위[Table 1] Effect of aluminum alloy and composition range
한편, 본 발명에서 "불순물"이란 합금의 제조과정에서 포함된 의도되지 않은 성분들을 의미한다. Zr을 추가하면 1차 상(Phase)은 SiZr이며, 이후 Si2Zr(또는 (AlSi)3Zr) 상(Phase)으로 변환한다. 그 후 α-Al 상(Phase)이 굳어지고, 다음 공정인 α-Al +β-Si이 생성된다. 온도가 더욱 낮아짐에 따라, 남은 액체는 Al15Fe2Mn4(α-Al15(Fe, Mn)3Si2)와 Si2Zr 상(Phase)을 형성한다. On the other hand, in the present invention, "impurities" means unintended components included in the manufacturing process of the alloy. When Zr is added, the primary phase is SiZr, and then it is converted to Si2Zr (or (AlSi)3Zr) phase. After that, the α-Al phase is hardened, and the next step, α-Al + β-Si, is produced. As the temperature further decreases, the remaining liquid forms Al15Fe2Mn4 (α-Al15(Fe, Mn)3Si2) and Si2Zr phases.
본 발명의 알루미늄 합금에 포함되는 성분 중 1차에서 ageing(노화)시 합금 Al의 경도(Zr을 첨가하지 않음)는 3시간까지 급격히 증가하지만, 경도가 3시간에서 5시간까지는 약간 감소한다. 5시간 후 경도는 다시 증가하여 7시간 ageing(노화) 후 최고 경도에 도달한다. 그 후, over-ageing(과노화)로 인해 경도가 감소한다. 이는 2차에서 낮은 Zr을 첨가한 합금에도 적용된다. Among the components included in the aluminum alloy of the present invention, the hardness of the alloy Al (without adding Zr) increases rapidly up to 3 hours during primary aging (aging), but the hardness slightly decreases from 3 hours to 5 hours. After 5 hours, the hardness increases again and reaches the highest hardness after 7 hours of aging. After that, the hardness decreases due to over-aging. This also applies to alloys with secondary to low Zr additions.
단, Zr을 더 높이면, 3시간에서 5시간으로 감소하지 않는다. 피크 경도(peak hardness)는 또한 7시간 후에 발생한다. 여기서 주목해야 할 것은 합금 3차가 모든 노화 단계에서 가장 높은 경도를 보인다는 것이다. 합금 3차는 7시간 열처리 후 경도가 가장 높다.However, if Zr is further increased, it does not decrease from 3 hours to 5 hours. Peak hardness also occurs after 7 hours. It should be noted here that alloy tertiary shows the highest hardness at all aging stages. The tertiary alloy has the highest hardness after 7 hours of heat treatment.
본 발명의 알루미늄 합금에 포함되는 성분 중 Zr은 Al과 Al-Zr계 석출상을 생성시키며, 이 석출상이 가공 중에 찢어짐, 오렌지 필(Orange peel) 발생을 개선시키는 역할을 한다. 따라서 Zr의 함량에 따라 이러한 특성이 과도하거나 부족하게 되는데, 이 Zr이 0.11 중량% 미만으로 포함되면 가공성 개성효과가 미미하며, 0.15 중량%를 초과하면 침상형상이 생성될 가능성이 높고 결정립 미세화 효과가 미미하여 오히려 강도가 저하되는 문제가 발생한다.Among the components included in the aluminum alloy of the present invention, Zr creates Al and Al-Zr-based precipitated phases, and these precipitated phases play a role in improving tearing and orange peel occurrence during processing. Therefore, these characteristics are excessive or insufficient depending on the content of Zr. If this Zr is included in less than 0.11% by weight, the effect on workability is insignificant, and if it exceeds 0.15% by weight, the possibility of needle shape is high and the grain refinement effect is increased. It is insignificant, and rather causes a problem in that the strength is lowered.
본 발명에 따른 알루미늄 합금의 특성인 인장성(인장강도, 항복강도, 연신율) 확인을 위해, 하기 표 2와 같은 성분조성으로 실시예1(본 발명의 제품) 및 비교예 1~3의 알루미늄 합금 시험편(기존의 6082계 알루미늄 합금)을 제조하였다.In order to confirm the tensile strength (tensile strength, yield strength, elongation) of the aluminum alloy according to the present invention, the aluminum alloys of Example 1 (product of the present invention) and Comparative Examples 1 to 3 with the composition shown in Table 2 below A test piece (existing 6082 series aluminum alloy) was prepared.
[표 2] 알루미늄 합금 시험편 제조[Table 2] Preparation of aluminum alloy test piece
[표 3] 알루미늄 합금의 가공성 및 경도 평가[Table 3] Evaluation of machinability and hardness of aluminum alloy
[표 4] 알루미늄 합금의 인장강도, 항복강도 및 연신율 평가[Table 4] Evaluation of tensile strength, yield strength and elongation of aluminum alloy
이처럼 상기 표 4의 결과치에 보는 바와 같이 본 발명의 알루미늄 합금의 인장강도, 항복강도 및 연신율에 있어서 6082 알루미늄 합금 보다 우수함을 확인할 수 있다. 즉 구체적으로, 실시예에서는 비교예 1~3에 비해 인장강도는 최대 12%, 항복강도는 12%, 연신율은 17% 이상 향상된 것을 확인할 수 있으며, 이 시험을 통해 알루미늄 합금은 6000계 알루미늄 전신재의 가공 특성을 개선하기 위해 Zr을 추가하고, 상기 Zr의 추가에 따른 기계적 특성 소재의 물성저하방지 및 물성향상에 기여한다는 것을 확인할 수 있었다.As such, as shown in the results of Table 4, it can be confirmed that the aluminum alloy of the present invention is superior to the 6082 aluminum alloy in tensile strength, yield strength and elongation. Specifically, in the examples, it can be seen that the tensile strength is improved by up to 12%, the yield strength by 12%, and the elongation by 17% or more compared to Comparative Examples 1 to 3. It was confirmed that Zr was added to improve processing properties, and that the addition of Zr contributes to prevention of physical property degradation and improvement of physical properties of the material.
또한, 기존의 6000계 알루미늄 합금과 본 발명의 알루미늄 합금은 상기의 결과치처럼 인장성(인장강도, 항복강도 및 연신율)이 매우 우수하고, 도 2처럼 밴딩 및 절곡 가공시 찢어짐이나 오렌지 필(Orange peel) 손상 등의 문제를 야기하지 않고, 가공시 변형이나 흠집이 쉽게 발생하지 않아 불량률을 현저히 감소시키는 동시에 표면상태와 광택도가 우수한 품질의 제품을 제작할 수 있다.In addition, the existing 6000 series aluminum alloy and the aluminum alloy of the present invention are very excellent in tensile strength (tensile strength, yield strength and elongation) as shown in the above results, and do not tear or orange peel during bending and bending as shown in FIG. ) It does not cause problems such as damage, and it does not easily cause deformation or scratches during processing, so it can significantly reduce the defect rate and at the same time, it is possible to manufacture products with excellent surface condition and glossiness.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such variations or modifications should fall within the scope of the claims of the present invention.
Claims (6)
알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Si 1.0 ~ 1.05중량%, Mg 0.6 ~ 0.68중량%, Zr 0.15 ~ 0.17중량%와, 잔량(殘量)으로 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 하여 Al 및 Fe 0.15 ~ 0.19중량%, Cu 0.01 ~ 0.02중량%, Mn 0.4 ~ 0.45중량%, Cr 0.15 ~ 0.18중량% 및 Zn 0.01 ~ 0.2중량%로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 준비하는 준비단계;
상기 준비단계에서 준비된 알루미늄 합금을 알루미늄의 용융점인 730~745℃로 용해한 후, 670~720℃의 온도와 80~115mm/min 조건 하에서 주조공정을 거친 다음 연주공정을 통해 빌렛(billet)으로 제조하는 제조단계; 및
상기 제조단계에서 제조된 빌렛을 균질화 열처리, 압출, 스트레칭 및 냉각공정으로 진행하여 완성하는 완성단계;로 이루어지되,
상기 완성단계의 균질화열처리는 520℃~570℃에서 수행하고, 냉각공정은 공랭 방식에서 4시간동안 빌렛(billet) 온도를 100℃이하로 내려 수행하며,
상기 완성단계를 거친 알루미늄 합금은 319N/㎟ 이상의 인장강도와 258N/㎟ 이상의 항복강도, 21% 이상의 연신율을 나타내는 것을 특징으로 하는 인장성이 우수한 6000계 알루미늄 합금의 제조방법.In the method for producing an Al-Si-Mg-based aluminum alloy:
1.0 to 1.05% by weight of Si, 0.6 to 0.68% by weight of Mg, 0.15 to 0.17% by weight of Zr, based on the total weight of the aluminum alloy, and the balance 0.15% by weight of Al and Fe, based on the total weight of the aluminum alloy ~ 0.19 wt%, Cu 0.01 ~ 0.02 wt%, Mn 0.4 ~ 0.45 wt%, Cr 0.15 ~ 0.18 wt%, and Zn 0.01 ~ 0.2 wt% A preparation step of preparing one or more selected from the group consisting of;
The aluminum alloy prepared in the preparation step is melted at 730 ~ 745 ℃, which is the melting point of aluminum, and then subjected to a casting process at a temperature of 670 ~ 720 ℃ and 80 ~ 115 mm / min conditions, and then produced as a billet through a casting process manufacturing step; and
A completion step of completing the billet produced in the manufacturing step by proceeding to homogenization heat treatment, extrusion, stretching and cooling processes;
The homogenization heat treatment in the completion step is performed at 520 ° C to 570 ° C, and the cooling process is performed by lowering the billet temperature to 100 ° C or less for 4 hours in an air-cooling method,
The aluminum alloy that has undergone the completion step has a tensile strength of 319 N / ㎟ or more, a yield strength of 258 N / ㎟ or more, and an elongation of 21% or more.
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