KR102672253B1 - 강도가 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금 - Google Patents
강도가 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 Cu는 2.7 ~ 2.9 wt%, Si은 9.4 ~ 9.8 wt%, Zn은 6.7 ~ 6.9 wt%, Fe은 0.8 ~ 1.0 wt%, Ti은 0.3 ~ 0.5 wt%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공한다. 상기 알루미늄 합금은 항복강도는 180 N/mm2 이상, 경도는 130 HV 이상이며, 서버용 커버에 적용되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 강도를 높인 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 개구율이 크고 협소한 곳에서도 성형이 가능하여 좁은 영역에서도 주조성이 높아 서버용 커버에 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 강도 및 경도를 높인 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것이다.
알루미늄 합금을 이용하여 제품을 생산하기 위한 방법으로 다이캐스팅이 많이 사용되는데, 다이캐스팅은 필요한 주조형상에 맞추어 정확하게 기계가공된 캐비티가 형성된 금형에 용융금속을 주입하여 캐비티의 형상과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조방법이다.
다이캐스팅용 합금은 ADC로 표시되는 알루미늄 합금이 가장 많이 사용되고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로는 주조성이 우수한 ALDC 3종, ALDC 10종, ALDC 12종 등의 Al-Si계 합금과 ALDC 5종 혹은 ALDC 6종 등의 Al-Mg계 합금이 사용되어 왔으며, 특히 ADC12는 다이캐스팅 소재 중 가장 많이 사용되고 있다.
그러나 이들 알루미늄 다이캐스팅 합금은 다이캐스팅 시 공기 유입으로 내부에 기공이 발생하고, 발생된 기공으로 인하여 기계적 특성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 종래의 다이캐스팅 합금은 내식성 증가를 위한 마그네슘의 합금화로 Mg2Si상이 생성되어 강도가 감소된다. 따라서, 우수한 주조성을 유지하면서도 강도가 좋은 다이캐스팅용 알루미늄 합금이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 주조용 알루미늄 합금의 인장강도와 같은 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위해 Cu는 2.7 ~ 2.9 wt%, Si은 9.4 ~ 9.8 wt%, Zn은 6.7 ~ 6.9 wt%, Fe은 0.8 ~ 1.0 wt%, Ti은 0.3 ~ 0.5 wt%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공한다.
상기 알루미늄 합금의 경도는 130 HV 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 알루미늄 합금의 항복강도는 180 N/mm2이상인 것을 특징으로 한다.
상기 알루미늄 합금은 서버용 커버에 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 개구율이 크고 협소한 곳에서도 성형이 가능하다. 또한 종래의 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 비해 열전도도와 강도가 우수한 주조물을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 제조한 제품의 사진이다.
도 2는 Al6061의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 비교예로써 제조된 알루미늄 합금의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 비교예로써 제조된 알루미늄 합금의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로써 제조된 알루미늄 합금의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 2는 Al6061의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 비교예로써 제조된 알루미늄 합금의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 비교예로써 제조된 알루미늄 합금의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로써 제조된 알루미늄 합금의 강도를 측정한 결과 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
본 발명의 일 비교예는 Cu는 3.08 wt%, Si은 9.82 wt%, Zn은 7.01 wt%, Fe은 0.82 wt%, Ti은 0.036 wt%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 알루미늄 합금이다.
본 발명의 다른 비교예는 Cu는 2.71 wt%, Si은 9.73 wt%, Zn은 6.58 wt%, Fe은 1.84 wt%, Ti은 0.03 wt%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 알루미늄 합금이다.
본 발명의 일 실시예는 Cu는 2.75 wt%, Si은 9.63 wt%, Zn은 6.78 wt%, Fe은 0.84 wt%, Ti은 0.31 wt%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로, 본 발명의 일 실시예, Al6061-T6, 일 비교예 및 다른 비교예로써 제조된 각각의 알루미늄 합금 중 가장 우수한 주조성과 강도를 가진다.
이하에서는 Cu, Si, Zn, Fe, Ti이 알루미늄 합금에 미치는 영향에 대해 알아본다.
Cu는 알루미늄 합금의 기계적 강도와 경도 및 열 전도율을 향상시킨다. 함량이 2.7wt% 미만 일 경우 기계적 강도 및 내식성 등 구리를 첨가한 효과가 나타나기 어려우며, 그 함량이 2.9wt%를 초과할 경우에는 압출성과 내식성이 동시에 저하된다. 적정량을 초과할 경우에는 유동성이 저하된다. Cu가 적정 함량 이상일 경우 입계에 석출물이 형성되는 경향이 있어 입계 부식 및 공식에 대한 민감성이 높아져서 강도가 낮아지는 부작용이 발생하는 것으로 알려져 있다.
Si은 다이캐스팅 공정 도중 용융 상태에서 합금의 유동성을 증진시키는 주요 성분으로서, 이를 첨가하여 얻어진 합금은 낮은 수축성 및 좁은 응고점 범위를 가지므로 양호한 고온 내열성과 양호한 용접 특성을 나타낸다. 9.4 ~ 9.8wt%로 첨가 시 융점이 감소하며 주조성이 향상된다. 상기 함량보다 적게 첨가될 경우 고온 내열성과 용접 특성이 좋지 않으며 과다하게 첨가될 경우에는 유동성이 나빠지는 현상이 발생한다.
Zn은 Si와 함께 알루미늄 합금에 첨가함으로써 주조성을 크게 개선시킬 수 있으며, 합금의 강성을 높일 수 있다. 본 발명에서는 Zn의 함량을 대폭 늘려 6.7 ~ 6.9 wt%로 첨가함으로써 알루미늄 합금의 강성을 향상시켰다.
Fe은 알루미늄 합금에서 금속간 화합물로서 석출되고 내마모성을 향상시키는 원소이다. 그 함량이 0.8wt% 미만에는 내마모 효과가 거의 없다. 또한 극히 소량으로도 Al3Fe 화합물을 형성하며, Si와 결합하여 Al-Fe-Si 금속간 화합물을 형성하므로 기계적 성질의 저하 요인이 된다. 소량으로도 표면 광택이 나빠지며, 내식성 및 연성을 취약하게 한다. 특히 첨가되는 양이 1.0wt%를 초과하게 되면 알루미늄 합금의 용해 온도가 상승하여 주조성이 크게 악화되고 인성이 저하된다.
상기 Ti은 알루미늄 합금의 강도를 향상시킨다. 그 함량이 0.3wt% 미만일 경우에는 강도 향상 효과가 미비하며, 과다 투입될 경우에는 취성이 높아져서 항복강도가 낮아지므로 합금의 특성을 나쁘게 한다. 본 발명의 경우 0.5wt% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
| 신소재 성분표 | ||||||||||||
| Cu | Si | Zn | Fe | Ti | Mg | Mn | Ni | Sn | Pb | Al | Cr | |
| ALDC12 | 1.5 ~ 3.5 | 9.6 ~ 12 | 0 ~ 1.0 | 0.6 ~ 1.0 | 0 ~ 0.3 | 0 ~ 0.3 | 0 ~ 0.5 | 0 ~ 0.5 | 0 ~ 0.2 | 0 ~ 0.2 | Bal. | - |
| 비교예 1 | 3.08 | 9.82 | 7.01 | 0.82 | 0.036 | 0.15 | 0.188 | 0.06 | 0.03 | 0.036 | Bal. | 0.048 |
| 비교예 2 | 2.71 | 9.73 | 6.58 | 1.84 | 0.03 | 0.14 | 0.45 | 0.05 | 0.02 | 0.02 | Bal. | 0.18 |
| 실시예 | 2.75 | 9.63 | 6.78 | 0.84 | 0.31 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.02 | 0.02 | Bal. | 0.02 |
표 1을 참조하면, 비교예 1은 Cu는 3.08 wt%, Si은 9.82 wt%, Zn은 7.01 wt%, Fe은 0.82 wt%, Ti은 0.036 wt%를 함유한 알루미늄 합금이다.
비교예 2는 Cu는 2.71 wt%, Si은 9.73 wt%, Zn은 6.58 wt%, Fe은 1.84 wt%, Ti은 0.03 wt%를 함유한 알루미늄 합금이다.
실시예는 Cu는 2.75 wt%, Si은 9.63 wt%, Zn은 6.78 wt%, Fe은 0.84 wt%, Ti은 0.31 wt%를 함유한 알루미늄 합금이다
| 경도(HV) | AL6061-T6 | 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 |
| 110.87 | 125.41 | 132.03 | 136.24 | |
| 114.2 | 126.89 | 136.38 | 142.59 | |
| 116.59 | 125.41 | 129.42 | 136.76 | |
| 113.99 | 125.41 | 122.75 | 132.97 | |
| 115.49 | 124.92 | 136.38 | 134.27 | |
| 평균 | 114.23 | 125.61 | 131.39 | 136.57 |
표 2는 Al6061-T6, 비교예 1, 비교예 2, 실시예의 경도 측정 결과에 관한 표이다. 표2를 참조하면, Al6061-T6 , 비교예 1과 비교예 2및 실시예의 평균 경도가 각각 114.23 HV, 125.61 HV, 131.39 HV, 136.57 HV로 실시예의 경도가 가장 우수함을 알 수 있다. 특히 Al6061-T6과 비교할 시, 경도가 상당히 향상되었음을 알 수 있다.
| 항복강도(N/mm2) | AL6061-T6 | 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 |
| 166.75 | 196.11 | 184.5 | 196.5 | |
| 155.78 | 173.77 | 204.7 | 180.7 | |
| 160.96 | 187.04 | 184.41 | 188.62 | |
| 163.31 | 178.95 | 154.66 | 181.79 | |
| 170.36 | 199.94 | 227.48 | 197.9 | |
| 170.84 | ||||
| 168.47 | ||||
| 178.52 | ||||
| 180.71 | ||||
| 170.42 | ||||
| 188.69 | ||||
| 182.55 | ||||
| 평균 | 163.43 | 187.16 | 183.00 | 189.10 |
도 2 내지 도 5는 Al6061-T6, 비교예 1, 비교예 2, 실시예의 항복강도를 KS B 0802 : 2003 의 시험방법으로 측정한 결과 그래프이며, 표 3는 Al6061-T6, 실시예 1, 실시예 2의 항복강도를 KS B 0802 : 2003 의 시험방법으로 측정한 결과에 관한 표이다. 표 3을 참조하면, Al6061-T6 , 비교예 1과 비교예 2및 실시예의 평균 항복강도가 각각 163.43 N/mm2, 187.16 N/mm2, 183.00N/mm2,189.10 N/mm2로 실시예의 항복강도가 가장 우수함을 알 수 있다. 특히 Al6061-T6과 비교할 시, 항복강도가 상당히 향상되었음을 알 수 있다.
| 열전도도(W/mK) | 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 |
| 112.1 | 115.069 | 109.61 | |
| 112.2 | 110.502 | 111.01 | |
| 112.1 | 116.353 | 113.51 | |
| 112.3 | 120.607 | 115.72 | |
| 112.0 | 115.206 | 112.13 | |
| 112.2 | 113.962 | 110.34 | |
| 122.3 | 115.801 | 110.98 | |
| 122.3 | |||
| 122.0 | |||
| 122.4 | |||
| 122 | |||
| 121.9 | |||
| 122.1 | |||
| 122.0 | |||
| 122.2 | |||
| 평균 | 118.81 | 115.36 | 111.90 |
표 4는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3의 열전도도를 ASTM E1461-13의 시험방법으로 측정한 결과에 관한 표이다. 표 4를 참조하면, 비교예 1과 비교예 2및 실시예의 평균 열전도도가 각각 118.81W/mK, 115.36 W/mK, 111.90 W/mK로 실시예의 열전도도가 가장 낮아 단열성이 가장 우수함을 알 수 있다. Cu, Si, Zn, Al의 열전도도가 각각 401W/m·K, 149 W/m·K, 116W/m·K, 237W/m·K인 것을 참고하면, 단열성이 아연보다도 더 우수함을 알 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
Claims (3)
- Cu 2.75 wt%, Si 9.63 wt%, Zn 6.78 wt%, Fe 0.84 wt%, Ti 0.31 wt%, Mg 0.02 wt%, Mn 0.03 wt%, Ni 0.04 wt%, Sn 0.02 wt%, Pb 0.02 wt% 및 Cr 0.02 wt%를 포함하고 잔부가 Al로 이루어지며,
KS B 0802 : 2003 시험방법으로 측정한 항복강도가 180 N/mm2 이상이고,
경도가 130 HV 이상이며,
ASTM E1461-13 시험방법으로 측정한 열전도도 값이 109.61~115.72 W/m·K인,
강도가 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
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| KR1020230061153A KR102672253B1 (ko) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | 강도가 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102672253B1 true KR102672253B1 (ko) | 2024-06-04 |
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ID=91466332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230061153A KR102672253B1 (ko) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | 강도가 우수한 다이캐스팅용 알루미늄 합금 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR102672253B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179041A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-23 | Showa Alum Corp | 表面平滑性に優れたシリンダ用アルミニウム合金 |
| JPH06116667A (ja) * | 1991-05-31 | 1994-04-26 | Sky Alum Co Ltd | 遠赤外線放射体 |
| KR20200023073A (ko) | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 삼성전자주식회사 | 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 그 제조방법, 다이캐스팅 방법 |
| JP2020509232A (ja) * | 2017-02-17 | 2020-03-26 | ジエーエムカンパニー リミテッドＧａｍ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 高強度アルミニウム合金及び高強度アルミニウム合金鋳物 |
| KR20210076329A (ko) | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 현대자동차주식회사 | 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 알루미늄 합금 주조물 제조방법 |
-
2023
- 2023-05-11 KR KR1020230061153A patent/KR102672253B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179041A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-23 | Showa Alum Corp | 表面平滑性に優れたシリンダ用アルミニウム合金 |
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| JP2020509232A (ja) * | 2017-02-17 | 2020-03-26 | ジエーエムカンパニー リミテッドＧａｍ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 高強度アルミニウム合金及び高強度アルミニウム合金鋳物 |
| KR20200023073A (ko) | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 삼성전자주식회사 | 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 그 제조방법, 다이캐스팅 방법 |
| KR20210076329A (ko) | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 현대자동차주식회사 | 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 알루미늄 합금 주조물 제조방법 |
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