KR102623552B1 - 수소차량 부품용 알루미늄 합금 - Google Patents

수소차량 부품용 알루미늄 합금 Download PDF

Info

Publication number
KR102623552B1
KR102623552B1 KR1020190154543A KR20190154543A KR102623552B1 KR 102623552 B1 KR102623552 B1 KR 102623552B1 KR 1020190154543 A KR1020190154543 A KR 1020190154543A KR 20190154543 A KR20190154543 A KR 20190154543A KR 102623552 B1 KR102623552 B1 KR 102623552B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
present
aluminum alloy
treatment
experimental example
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020190154543A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210065598A (ko
Inventor
양준규
류관호
선주현
이정근
윤동춘
지이철
Original Assignee
동양피스톤 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동양피스톤 주식회사 filed Critical 동양피스톤 주식회사
Priority to KR1020190154543A priority Critical patent/KR102623552B1/ko
Publication of KR20210065598A publication Critical patent/KR20210065598A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102623552B1 publication Critical patent/KR102623552B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.

Description

수소차량 부품용 알루미늄 합금{Aluminium alloy for hydrogen vehicle parts}
본 발명은 알루미늄 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소차량 부품용 알루미늄 합금에 관한 것이다.
수소차량 부품 중 인클로저를 구현하기 위한 알루미늄 합금 개발이 연구되고 있다. 알루미늄 합금의 경도가 낮아서 볼트 체결시 나사산이 변형되고 마모되는 문제를 해결하기 위하여 용체화 처리 및 시효 처리를 순차적으로 수행하는 T6 열처리를 수행할 수 있다. 그러나 상기 T6 열처리 후 알루미늄 합금이 변형되는 문제가 발생하여 교정 공정이 필수적으로 추가되어야 하므로 공정 비용이 증가하고 생산성이 저하된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제KR20100130175A호가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공정을 단순화하면서도 기계적 물성을 확보할 수 있는 수소차량 부품용 알루미늄 합금을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
상기 수소차량 부품용 알루미늄 합금에서, 최종 미세조직은 알루미늄 합금 기지 내에 공정 실리콘의 분율이 10 ~ 15중량%이고 금속간화합물의 분율이 0.5 ~ 5중량%일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량%, 크롬(Cr): 0.14 ~ 0.16중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정을 단순화하면서도 경도 등의 기계적 물성을 확보할 수 있는 수소차량 부품용 알루미늄 합금 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법에서 열처리 공정을 시간과 온도에 따른 그래프로 도해한 도면이다.
도 3은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편의 주조성을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 시편의 주조 결함 수준을 비교한 사진들이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 주조 후 용체화 처리를 생략하고 시효 처리를 수행한 경우 시효 처리 시간에 따른 경도값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 공정 조건에 따른 최대 피크 경도값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 공정 조건에 따른 인장강도값을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 공정 조건에 따른 연신율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 시편에서 용체화 처리 전후의 변형량을 측정한 위치를 도해하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실험예에 따른 시편에서 용체화 처리 전후의 변형량을 비교한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실험예3에 따른 시편의 최종 미세조직을 이미지 보정하여 촬영한 사진이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
수소차량 부품용 알루미늄 합금
본 발명의 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
더욱 엄격하게는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.7 ~ 8.9중량%, 구리(Cu): 1.6 ~ 1.8중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.17 ~ 0.19중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.11 ~ 0.13중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 이 경우, 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우, 현재 양산합금(실험예1) 수준의 경도값을 구현할 수 있으며, 용체화 처리를 수행한 후 시효 처리를 수행한 T6 열처리를 적용한 경우, 현재 양산합금(실험예1) 대비 T4 처리후 변형량을 약 70% 정도 감소시키면서도 경도는 약 50% 증가하고 인장강도는 약 33% 증가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량%, 크롬(Cr): 0.14 ~ 0.16중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
더욱 엄격하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 8.7 ~ 8.9중량%, 구리(Cu): 1.6 ~ 1.8중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.17 ~ 0.19중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.11 ~ 0.13중량%, 크롬(Cr): 0.14 ~ 0.16중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 이 경우, 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우, 현재 양산합금(실험예1) 수준의 경도값을 구현할 수 있으며, 용체화 처리를 수행한 후 시효 처리를 수행한 T6 열처리를 적용한 경우, 현재 양산합금(실험예1) 대비 T4 처리후 변형량을 약 70% 정도 감소시키면서도 경도는 약 50% 증가하고 인장강도는 약 33% 증가할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.
실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%
실리콘(Si)의 함량 증가시 주조 유동성이 좋고, 주조 수축 및 열간 취성(Hot tearing)을 감소시키는 역할을 한다. 또한, 마그네슘(Mg)과 합금시 열처리에 의한 Mg2Si 석출물이 강도 개선 역할을 한다. 반면, 실리콘(Si)의 함량이 부족할 경우 열간 취성(Hot tearing) 민감도가 상승하며 주조 유동성이 현저히 떨어진다. 본 발명에서, 실리콘(Si)의 함량이 8.5중량% 미만인 경우 Mg2Si상이 적게 석출되어 열처리에 의한 경화 효과가 불충분하며, 실리콘(Si)의 함량이 9.1중량%를 초과하면 열간 취성 민감도와 주조 유동성은 향상되나, 강도 및 연신율 측면에서 현저히 떨어지는 경향을 보이므로 함량을 제한할 필요가 있다. 따라서 본 발명에서는 열간취성 민감도, 주조 유동성, 강도 및 연신율 측면을 고려하여 실리콘(Si)의 함량을 8.5 ~ 9.1중량%로 제한한다.
구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%
구리(Cu)는 시효 강화 특성이 있어 강도 및 경도를 증대시키는데 좋다. 이 때, 구리(Cu)가 부족할 경우에는 기계적 성질이 부족하게 되며, 과잉될 경우에는 주조 유동성 저하, 열간 취성(Hot tearing) 민감도가 크다. 특히 구리(Cu)가 3.0중량%를 초과하여 함유되면 내식성이 매우 나빠지며 응력부식균열이 발생할 수 있는 경향이 있으므로 성분을 제한하여야 한다. 따라서, 본 발명에서는 구리(Cu)의 함량을 1.0 ~ 3.0중량%로 제한한다.
마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%
마그네슘(Mg)은 기계적 성질을 향상시키는 역할을 한다. 즉, 마그네슘(Mg)은 실리콘(Si)과 공존하면 열처리에 의해 Mg2Si가 석출됨으로써 강도 향상을 도모하며, Si-Zn 공존시 시효강화 특성을 나타낸다. 또한, 마그네슘(Mg) 단독으로도 고용강화 효과를 발휘하여 강도, 연신율을 증가시키는 특징이 있다. 그러나, 주조시 불순물 발생이 크며 유동성이 저하되는 특성을 가지며, 산소와의 결합력이 강해서 산화물 유입의 원인이 될 수 있으므로 주조시 각별한 주위가 필요하다. 한편, 마그네슘(Mg)의 함량이 부족할 경우에는 기계적 성질이 부족하게 되며, 과잉될 경우에는 주조성, 단조성, 응력부식균열, 열간 취성(Hot tearing) 민감도가 크며 연신율이 저하된다. 따라서, 본 발명에서 기계적 성질의 측면에서 마그네슘(Mg)의 함량을 0.3 ~ 0.5중량%로 제한한다.
철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%
철(Fe)은 알루미늄의 정련 및 주조 과정에서 혼입되기 쉬운 불순물이며, 함유량이 많아지면 기계적 성질을 저하시킬 수 있다. 알루미늄의 정련 및 주조 과정에서의 혼입이 불가피할 경우, 철(Fe)은 0.14 ~ 0.2중량%인 것이 조절하는 것이 바람직하다. 철(Fe)의 함량이 0.2중량%를 초과하는 경우 침상의 Fe계의 금속간 화합물을 정출시켜 연신율이 저하되므로 철(Fe)의 함량을 0.14 ~ 0.2중량%로 규제하는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%
망간(Mn)은 결정립 미세화와 주조 수축을 방지하는 역할을 한다. 구리(Cu) 및 실리콘(Si)이 함유되었을 때에는 고온 강도 개선에 효과가 있으며 적절한 함량이 포함되었을 때 연신율 증가 효과를 얻을 수 있다. 한편, 망간(Mn)이 부족할 경우에는 연신율이 증대되는 효과를 얻을 수 없으며, 과잉의 경우는 Fe와 공존하여 Al-Mn-Fe 생성하여 강도에 역효과가 있다. 특히, 본 발명에서는 망간(Mn) 함량이 0.4중량% 미만일 경우 인장 강도 및 항복 강도는 상당히 높으나 연신율이 현저히 저하되는 것을 알 수 있어, 본 발명에서는 망간(Mn)의 함량을 0.4 ~ 0.6중량%로 제한한다.
티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량%
티타늄(Ti)은 알루미늄 합금의 주조 조직을 미세화하는 역할을 하는데, 함량이 많을 경우는 개재물의 석출물이 증가하여 기계적 성질을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서는 티타늄(Ti)의 함유량을 0.10 ~ 0.15중량%로 제한한다.
크롬(Cr): 0.14 ~ 0.16중량%
크롬(Cr)은 가공시 알루미늄 합금의 재결정을 방해하는 유효한 원소인데, 다량 함유되었을 때는 기지조직(Matrix)의 경화가 증가되어 가공성이 저하되므로, 본 발명에서는 크롬(Cr)의 함량을 0.14 ~ 0.16중량%로 제한한다.
상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금은 알루미늄 합금 기지 내에 공정 실리콘의 분율이 10 ~ 15중량%이고 금속간화합물의 분율이 0.5 ~ 5중량%인 최종 미세조직을 가질 수 있다.
이하에서는 상술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법을 설명한다.
수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 2는 본 발명의 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법에서 열처리 공정을 시간과 온도에 따른 그래프로 도해한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금을 준비하는 단계(S100); 및 상기 알루미늄 합금에 대하여 용체화 처리를 수행하지 않고 160 ~ 200℃에서 3 ~ 5시간동안 수행하는 시효 처리를 수행하는 단계(S300);를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법에서는 용체화 처리를 수행하는 단계(S200)를 수행하지 않고 시효 처리를 수행하는 단계(S300)를 바로 수행하는 것을 특징으로 한다. 상기 단계(S300)를 수행한 후의 경도는 100 ~ 110HB이고 인장강도는 260 ~ 290MPa일 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금을 준비하는 단계(S100); 상기 알루미늄 합금에 대하여 500 ~ 560℃에서 7 ~ 9시간동안 수행하는 용체화 처리를 수행하는 단계(S200); 및 상기 용체화 처리를 수행한 후에 상기 알루미늄 합금에 대하여160 ~ 200℃에서 3 ~ 5시간동안 수행하는 시효 처리를 수행하는 단계(S300);를 포함한다.
본 발명의 변형된 일 실시예에 따르는 수소차량 부품용 알루미늄 합금의 제조방법에서는 용체화 처리를 수행하는 단계(S200)를 수행한 후에 시효 처리를 수행하는 단계(S300)를 수행하는 것을 특징으로 한다. 상기 단계(S300)를 수행한 후의 경도는 145 ~ 155HB이고 인장강도는 370 ~ 390MPa일 수 있다.
실험예
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
표 1은 본 실험예의 주요 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 나타낸 것이다.
구분 Si Cu Mg Fe Mn Cr Ti Al
실험예1 7.0 - 0.38 0.12 - - 0.12 Bal.
실험예2 8.5 3.0 0.45 0.12 - - 0.12 Bal.
실험예3 8.8 1.7 0.40 0.18 0.5 - 0.12 Bal.
실험예4 8.8 1.7 0.40 0.18 0.5 0.15 0.12 Bal.
표 1을 참조하면, 실험예3의 조성은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량% 및 나머지 알루미늄(Al)으로 이루어진 조성을 만족한다. 실험예4의 조성은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량%, 크롬(Cr): 0.14 ~ 0.16중량% 및 나머지 알루미늄(Al)으로 이루어진 조성을 만족한다.
이에 반하여, 본 발명의 실시예들의 조성과 달리, 실험예1의 조성은 실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%의 조성을 모두 만족하지 못하며, 실험예2의 조성은 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%의 조성을 모두 만족하지 못한다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편의 주조성을 비교한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 실험예1은 액상선온도와 고상선온도의 차이가 69℃이며, 실험예2는 액상선온도와 고상선온도의 차이가 93℃이며, 실험예3은 액상선온도와 고상선온도의 차이가 89℃이며, 실험예4는 액상선온도와 고상선온도의 차이가 90℃임을 확인할 수 있다. 특히, 실험예2에서 R영역을 살펴보면, 응고 완료 구간에서 상변태 양이 상대적으로 많아 주조성이 양호하지 못함을 이해할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 시편의 주조 결함 수준을 비교한 사진들이다.
도 5를 참조하면, 실험예1 및 실험예2의 시편은 주조 결함이 상대적으로 불량함에 반하여, 실험예3 및 실험예3의 시편은 주조 결함이 상대적으로 양호함을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 주조 후 용체화 처리를 생략하고 시효 처리를 수행한 경우 시효 처리 시간에 따른 경도값을 나타낸 그래프이다. 상기 시효 처리는 200℃의 온도에서 수행하였다. 도 6의 기준값(REF)은 실험예1의 조성을 가지는 시편에 대하여 용체화 처리 및 시효 처리를 모두 수행한 경우의 경도값을 의미하며, 현재 양산 수준에 해당한다.
도 6을 참조하면, 실험예1에서는 용체화 처리를 생략한 결과 경도값이 현저하게 낮아짐을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 실험예2, 실험예3 및 실험예4는 용체화 처리를 생략하고 시료 처리만 수행하여도 양산 수준의 경도값을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 용체화 처리(T4)의 열처리를 생략할 수 있으므로 후속 공정의 교정 공정도 생략할 수 있다는 점에서 생산 공정의 단순화 및 비용 절감을 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 공정 조건에 따른 최대 피크 경도값을 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 좌측의 그래프는 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우(도 1 참조)에 해당하고, 우측의 그래프는 용체화 처리를 수행한 후 시효 처리를 수행한 T6 열처리를 적용한 경우(도 3)에 해당한다. 그래프에서 가로 점선은 실험예1의 조성을 가지는 시편에 대하여 용체화 처리 및 시효 처리를 모두 수행한 경우의 최대 피크 경도값을 의미하며, 현재 양산 수준에 해당한다. 용체화 처리는 530℃에서 8시간동안 수행하였고, 시효 처리는 200℃에서 4시간동안 수행하였다.
도 7의 좌측 그래프를 참조하면, 실험예2, 실험예3 및 실험예4는 용체화 처리를 생략하고 시료 처리만 수행하여도 양산 수준의 경도값과 비슷한 수준의 경도값(100 ~ 110HB)을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 이에 따르면, 용체화 처리(T4)의 열처리를 생략할 수 있으므로 후속 공정의 교정 공정도 생략할 수 있다는 점에서 생산 공정의 단순화 및 비용 절감을 구현할 수 있다.
한편, 도 7의 우측 그래프를 참조하면, 실험예2, 실험예3 및 실험예4는 용체화 처리 및 시효 처리를 모두 수행할 경우, 양산 수준 보다 약 50% 향상된 경도값(145 ~ 155HB)을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 공정 조건에 따른 인장강도값을 비교하여 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 좌측의 그래프는 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우(도 1 참조)에 해당하고, 우측의 그래프는 용체화 처리를 수행한 후 시효 처리를 수행한 T6 열처리를 적용한 경우(도 3)에 해당한다. 그래프에서 가로 점선은 실험예1의 조성을 가지는 시편에 대하여 용체화 처리 및 시효 처리를 모두 수행한 경우의 인장강도값을 의미한다. 용체화 처리는 530℃에서 8시간동안 수행하였고, 시효 처리는 200℃에서 4시간동안 수행하였다.
도 8의 좌측 그래프를 참조하면, 실험예2, 실험예3 및 실험예4는 용체화 처리를 생략하고 시료 처리만 수행하여도 양산 수준의 인장강도값과 거의 대등한 수준의 경도값(260 ~ 290MPa)을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 이에 따르면, 용체화 처리(T4)의 열처리를 생략할 수 있으므로 후속 공정의 교정 공정도 생략할 수 있다는 점에서 생산 공정의 단순화 및 비용 절감을 구현할 수 있다.
한편, 도 8의 우측 그래프를 참조하면, 실험예2, 실험예3 및 실험예4는 용체화 처리 및 시효 처리를 모두 수행할 경우, 양산 수준 보다 약 33% 향상된 인장강도값(370 ~ 390MPa)을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 공정 조건에 따른 연신율을 비교하여 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 좌측의 그래프는 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우(도 1 참조)에 해당하고, 우측의 그래프는 용체화 처리를 수행한 후 시효 처리를 수행한 T6 열처리를 적용한 경우(도 3)에 해당한다. 용체화 처리는 530℃에서 8시간동안 수행하였고, 시효 처리는 200℃에서 4시간동안 수행하였다.
도 9의 좌측 그래프를 참조하면, 용체화 처리를 생략하고 시료 처리만 수행한 경우, 실험예1, 실험예2, 실험예3 및 실험예4의 연신율은 각각 2.2, 0.6, 0.8 및 0.6임을 확인할 수 있다.
한편, 도 9의 우측 그래프를 참조하면, 용체화 처리를 수행한 후 시료 처리를 수행한 경우, 실험예1, 실험예2, 실험예3 및 실험예4의 연신율은 각각 3.6, 0.6, 1.2 및 1.3임을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 시편에서 용체화 처리 전후의 변형량을 측정한 위치를 도해하는 도면이고, 도 11은 본 발명의 실험예에 따른 시편에서 용체화 처리 전후의 변형량을 비교한 그래프이다. 도 11에서 온도는 용체화 처리를 수행하는 온도에 해당한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 실험예1 및 실험예2에서는 용체화 처리 전후의 최대 변형량이 0.10 내지 0.15로 상대적으로 높음을 확인할 수 있으며, 시편의 위치(1번 내지 4번 위치)에 따라 변형량의 편차가 상대적으로 큼을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 실험예3 및 실험예4에서는 용체화 처리 전후의 최대 변형량이 0.05 미만으로 상대적으로 낮음을 확인할 수 있으며, 시편의 위치(1번 내지 4번 위치)에 따라 변형량의 편차도 상대적으로 작음을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실험예3에 따른 시편의 최종 미세조직을 이미지 보정하여 촬영한 사진이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실험예3에 대하여 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우, 최종 미세조직은 알루미늄 합금 기지 내에 공정 실리콘(청색)의 분율이 10 ~ 15중량%이고 금속간화합물(적색)의 분율이 0.5 ~ 5중량%인 것을 확인할 수 있다.
앞에서 살펴본 본 발명의 실험예에 따르면, 실험예3 및 실험예4의 시편에 대하여 용체화 처리를 생략하고 시효 처리만 수행한 T5 열처리를 적용한 경우, 현재 양산합금(실험예1) 수준의 경도값을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 실험예3 및 실험예4의 시편에 대하여 용체화 처리를 수행한 후 시효 처리를 수행한 T6 열처리를 적용한 경우, 현재 양산합금(실험예1) 대비 T4 처리후 변형량을 약 70% 정도 감소시키면서도 경도는 약 50% 증가하고 인장강도는 약 33% 증가할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 알루미늄 합금의 주조 후 용체화 처리를 수행하지 않고 160 ~ 200℃에서 3 ~ 5시간동안 시효 처리를 수행하여 구현된 수소차량 부품용 알루미늄 합금이며,
    실리콘(Si): 8.5 ~ 9.1중량%, 구리(Cu): 1.0 ~ 3.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.3 ~ 0.5중량%, 철(Fe): 0.14 ~ 0.2중량%, 망간(Mn): 0.4 ~ 0.6중량%, 티타늄(Ti): 0.10 ~ 0.15중량%, 크롬(Cr): 0.14 ~ 0.16중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
    경도는 100 ~ 110HB이고 인장강도는 260 ~ 290MPa이며,
    최종 미세조직은 알루미늄 합금 기지 내에 공정 실리콘의 분율이 10 ~ 15중량%이고 금속간화합물의 분율이 0.5 ~ 5중량%인 것을 특징으로 하는,
    수소차량 부품용 알루미늄 합금.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020190154543A 2019-11-27 2019-11-27 수소차량 부품용 알루미늄 합금 Active KR102623552B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154543A KR102623552B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 수소차량 부품용 알루미늄 합금

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154543A KR102623552B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 수소차량 부품용 알루미늄 합금

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210065598A KR20210065598A (ko) 2021-06-04
KR102623552B1 true KR102623552B1 (ko) 2024-01-11

Family

ID=76392042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190154543A Active KR102623552B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 수소차량 부품용 알루미늄 합금

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102623552B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017508065A (ja) * 2013-12-20 2017-03-23 アルコア インコーポレイテッド 高性能ＡｌＳｉＭｇＣｕ鋳造合金

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11286758A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Nippon Light Metal Co Ltd アルミ鋳造材を用いた鍛造製品の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017508065A (ja) * 2013-12-20 2017-03-23 アルコア インコーポレイテッド 高性能ＡｌＳｉＭｇＣｕ鋳造合金

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210065598A (ko) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2697400B2 (ja) 鍛造用アルミニウム合金
US9663848B2 (en) High heat-resistant aluminium casting alloy and casting for combustion engines cast from such an alloy
KR101603424B1 (ko) 주단조용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 자동차 샤시구조 부품의 제조방법
KR20110131327A (ko) 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 주물
KR102649425B1 (ko) Al-Mg-Si계 경화성 알루미늄 합금
EP2865774B1 (en) Aluminium casting alloy
KR20090030871A (ko) 성형성이 우수한 고강도 알루미늄 합금
KR20220141485A (ko) 알루미늄 합금
US12194529B2 (en) 2XXX aluminum lithium alloys
KR102623552B1 (ko) 수소차량 부품용 알루미늄 합금
KR102623553B1 (ko) 수소차량 부품용 합금의 열처리 방법
KR102312430B1 (ko) 알루미늄 합금 및 그 제조방법
KR102857619B1 (ko) 친환경 차량 부품용 알루미늄 합금 및 이의 열처리 방법
KR20120008778A (ko) 고강도 주조용 알루미늄 합금 및 이를 이용하여 제조된 차량의 서스펜션용 너클
JP2008115413A (ja) 耐熱性に優れた高強度・高靭性アルミニウム合金およびその製造方法
US20250101562A1 (en) Heat treatment method of alloy for eco-friendly vehicle parts
KR20220141725A (ko) 알루미늄 합금
KR102682879B1 (ko) 고강도 및 고연성 알루미늄 합금
KR20250064373A (ko) 친환경 차량 부품용 알루미늄 합금 및 이의 열처리 방법
KR102617997B1 (ko) 다이캐스팅 알루미늄 합금의 제조방법
KR102902931B1 (ko) 다이캐스팅 알루미늄 합금의 제조방법
JP7126915B2 (ja) アルミニウム合金押出材及びその製造方法
WO2012111674A1 (ja) 高強度銅合金鍛造材
JP7543161B2 (ja) アルミニウム合金押出材
CN113215454B (zh) 一种手机板材制造用铝合金

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

Fee payment year number: 1

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301