KR20070119101A - 성형성과 도장 베이킹 경화성이 우수한 알루미늄 합금판 - Google Patents

성형성과 도장 베이킹 경화성이 우수한 알루미늄 합금판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플랫 헴 가공이 가능하도록 성형성이 우수하고, 덴트 내성도 우수한 도장 베이킹 경화성을 갖는 알루미늄 합금판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Si 및 Mg를 주요 합금 성분으로 하는 6000계 알루미늄 합금의 압연판으로서, 랭크포드 값의 이방성이 0.4를 넘고, 또는 집합 조직의 Cube 방위의 강도비가 20 이상인 특성이 있다. 주괴를 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 350℃ 미만의 온도까지 냉각하거나 혹은 추가로 실온까지 냉각하고, 300∼500℃의 온도로 재가열하여 열간 압연을 행하며, 추가로 냉간 압연한 후, 450℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행함으로써 제조되며, 실온 시효에 의해 내력이 140 MPa를 넘는 경우에 있어서도, 180°굽힘 가공에 있어서의 한계 굽힘 반경이 0.5 mm 이하인 특성이 있다.

Description

성형성과 도장 베이킹 경화성이 우수한 알루미늄 합금판{ALUMINUM ALLOY SHEET WITH EXCELLENT FORMABILITY AND PAINT BAKE HARDENABILITY}
본 발명은 성형성과 도장 베이킹 경화성이 우수하고, 수송 기기 부재, 특히 자동차용 외판으로서 적합한 알루미늄 합금판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 외판으로서는, 1) 성형성, 2) 형상 동결성(프레스 가공시에 프레스 다이의 형상이 정확하게 나오는 특성), 3) 덴트 내성, 4) 내식성, 5) 제품의 표면 품질 등이 요구된다. 종래, 자동차용 외판으로서, 5000계(Al-Mg계) 알루미늄 합금이나 6000계(Al-Mg-Si계) 알루미늄 합금이 적용되어 왔지만, 도장 베이킹 경화성이 우수하고 고강도를 얻을 수 있기 때문에, 박육화와 경량화를 더 기대할 수 있는 6000계 알루미늄 합금이 주목되어, 여러 가지 개량이 행해지고 있다.
자동차용 외판으로서 요구되는 상기 특성 중, 형상 동결성은 재료의 내력(耐力)이 작을수록 양호해지는 데 반하여, 덴트 내성은 내력이 클수록 양호해지고, 내력에 관해서 양자는 상반된다. 그러나, 6000계 알루미늄 합금에 있어서는, 형상 동결성이 우수한 내력이 낮은 단계에서 프레스 가공을 행하고, 그 후 도장 베이킹 공정에서 경화시켜 내력을 높여, 덴트 내성을 향상시킨다고 하는 방법에 의해 이 상반되는 문제를 해결하고 있다(특개평 제5-247610호 공보, 특개평 제5-279822호 공보, 특개평 제6-17208호 공보 등).
성형 가공후 제품의 표면 품질에 대해서는, 6000계 알루미늄 합금에서도 오렌지 필 표면(orange peel surface)이나 리징 마크(ridging mark)(소성 가공에 의해 압연 방향으로 생기는 긴 줄 모양 결함) 등의 발생이 경험되고 있다. 제품의 표면 품질 결함에 대해서는, 합금 성분의 조정이나 제조 조건의 관리에 의한 해결이 도모되고 있고, 예컨대 리징 마크의 억제를 위해 500℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 450∼350℃까지 냉각하여, 이 온도 영역에서 열간 압연을 개시함으로써 조대 석출물의 생성을 방지하는 것이 제안되어 있지만(특개평 제7-228956호 공보), 500℃ 이상의 균질화 처리 온도로부터 450℃의 열간 압연 온도로 냉각하는 경우의 냉각 속도가 지연되면, Mg-Si계 화합물의 응집화가 발생하고, 그 때문에 그 후의 공정에 있어서 고온, 장시간의 용체화 처리가 필요해져, 제조 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
성형성에 대해서는 자동차용 외판의 외측 패널용 재료는 내측 패널용 재료와 조립하는 경우, 굽힘 중심 반경(R)과 판 두께(t)와의 비(R/t)가 작고 가공 조건이 엄격한 180°굽힘 가공(플랫 헴 가공)이 행해지지만, 6000계 알루미늄 합금은 5000계 알루미늄 합금에 비하여 굽힘 가공성이 뒤떨어져, 프레스 가공도가 큰 부위에서는 플랫 헴 가공성에 문제가 생기고 있었다.
발명자는 6000계 알루미늄 합금재의 성형성, 특히 굽힘 가공성을 더욱 개선하기 위한 방법에 대해서 검토한 결과, 6000계 합금에 있어서 굽힘 가공성은 Mg-Si계 화합물의 석출 상태나 인접하는 결정립의 방위차에 의해 영향을 받는 것을 발견하였다. 또한, 굽힘 가공성은 랭크포드 값(Lankford values)과 상관이 있고, 굽힘 가공성을 향상시키기 위해서는 랭크포드 값의 이방성을 크게 할 필요가 있다. 또한, 굽힘 가공성은 집합 조직의 Cube 방위{100}〈001〉의 강도비(랜덤비)와도 상관이 있으며, 굽힘 가공성을 향상시키기 위해서는 Cube 방위의 집적도가 높은 집합 조직으로 할 필요가 있는 것도 발견하였다. 그리고, 상기한 특성 또는 성질을 얻기 위해서는 6000계 알루미늄 합금의 주요 첨가 원소인 Si량과 Mg량을 최적화하고, 또한 제조 공정을 최적화하며, 특히 주괴(鑄塊)의 균질화 처리후의 냉각 속도를 적정히 제어하는 것이 중요하다는 것을 발견하였다.
본 발명은 상기 발견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은 플랫 헴 가공이 가능한 우수한 성형성을 갖고, 성형 후에 오렌지 필 표면이나 리징 마크가 일어나지 않으며, 형상 동결성과 덴트 내성의 문제를 해결할 수 있는 우수한 도장 베이킹 경화성을 갖고, 또한 내식성, 특히 사상부식 저항성도 우수한 알루미늄 합금판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 합금판은 Si 및 Mg를 주요 합금 성분으로서 함유하여 이루어지는 6000계 알루미늄 합금 압연판으로서, 용체화 처리 및 담금질 처리한 후의 굽힘 가공성이 우수하고, 실온 시효에 의해 내 력이 더욱 높아진 경우에 있어서도, 180°굽힘 가공에 있어서의 내측 한계 굽힘 반경이 예컨대 0.5 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 그 구체적인 실시 형태는 이하와 같다.
(1) Si: 0.5∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 함유하고, 잔부는 Al 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 압연판, 또는 Si: 0.8∼1.2%, Mg: 0.4∼0.7%, Zn: 0.1∼0.3%를 함유하며, 잔부는 Al 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 압연판으로서, Mg-Si계 화합물의 최대 직경이 10 ㎛ 이하이고, 직경이 2∼10 ㎛인 Mg-Si계 화합물의 수가 1000개/㎟ 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
(2) Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.2%, Mn: 0.05∼0.3%를 함유하고, 잔부는 Al 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 압연판으로서, 인접한 결정립 방위차가 15°이하인 결정립계가 차지하는 비율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
(3) Si: 0.5%∼2.0%, Mg: 0.2∼1.5%를 함유하고, 0.7 Si% + Mg% ≤2.2%, Si% - 0.58 Mg% ≥0.1%를 만족하며, 잔부는 Al 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 압연판으로서, 랭크포드 값의 이방성이 0.4를 넘는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판. 랭크포드 값(r)은 인장 시험편에 어떤 양, 예컨대 15%의 인장 변형을 부여한 경우 판의 폭 방향 대수 변형과 판의 두께 방향 대수 변형의 비, 즉 r=(판의 폭 방향 대수 변형)/(판의 두께 방향 대수 변형)이며, 랭크포드 값의 이방성=(r0 + r90 - 2 ×r45)/2(r0: 압연 방향에 대하여 0°방향으로 채취한 인장 시험편에 대한 r값, r90: 압연 방향에 대하여 90°방향으로 채취한 인장 시험편에 대한 r값, r45: 압연 방향에 대하여 45°방향으로 채취한 인장 시험편에 대한 r값)이다.
(4) Si: 0.5%∼2.0%, Mg: 0.2∼1.5%를 함유하고, 0.7 Si% + Mg% ≤2.2%를 만족하며, 잔부는 Al 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 압연판으로서, 형성된 집합 조직의 Cube 방위의 강도비가 20 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판.
또한, 상기 알루미늄 합금판의 제조 방법의 구체적인 실시 형태는 다음과 같다.
(1) 상기 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴를 450℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 350∼500℃의 온도 범위의 소정 온도까지 냉각하고, 그 소정 온도에서 압연을 개시하는 열간 압연을 행하며, 추가로 냉간 압연한 후, 500℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
(2) 상기 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴를 450℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 300℃ 미만의 온도까지 냉각하고, 이어서 350∼500℃의 온도로 재가열하여 압연을 개시하는 열간 압연을 행하며, 추가로 냉간 압연한 후, 500℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
(3) 상기 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴를 450℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 300℃ 미만의 온도까지 냉각하고, 추가로 실온까지 냉각하며, 이어서 350∼500℃의 온도로 재가열하여 압연을 개시하는 열간 압연을 행하고, 추가로 냉간 압연한 후, 500℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
(4) 상기 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴를 450℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 350℃ 미만의 소정 온도까지 냉각하고, 그 소정 온도에서 열간 압연을 행하며, 추가로 냉간 압연한 후, 450℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
(5) 상기 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴를 450℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 350℃ 미만의 온도까지 냉각하고, 이어서 300∼500℃의 온도로 재가열하여 압연을 개시하는 열간 압연을 행하며, 추가로 냉간 압연한 후, 450℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
(6) 상기 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴를 450℃ 이상의 온도로 균질화 처리한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 350℃ 미만의 온도까지 냉각하고, 추가로 실온까지 냉각하며, 이어서 300∼500℃의 온도로 재가열하여 압연을 개시하는 열간 압연을 행하고, 추가로 냉간 압연한 후, 450℃ 이상의 온도에서의 용체화 처리와, 담금질을 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금판의 제조 방법.
본 발명의 Al-Mg-Si계 합금판에 있어서의 합금 성분의 의의 및 한정 이유에 대해서 설명한다.
Si: 강도 및 높은 BH성(도장 베이킹 경화성)을 얻기 위해서 필요하고, Mg-Si 계 화합물을 형성하여 강도를 높이도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.5∼2.0%이며, 0.5% 미만에서는 도장 베이킹시의 가열로 충분한 강도를 얻을 수 없고, 또한 성형성이 뒤떨어지는 경우가 있으며, 또한 2.0%를 넘으면, 프레스 가공시의 내력이 크고, 성형성 및 형상 동결성이 뒤떨어지며, 도장후의 내식성도 열화된다. 보다 바람직한 함유량은 0.4∼1.5%이고, 보다 바람직한 함유량은 0.5∼1.5%이며, 보다 바람직한 함유량은 0.6∼1.3%이고, 가장 바람직한 함유량은 0.8∼1.2%이다.
Mg: Si와 마찬가지로 강도를 높이도록 기능한다. 바람직한 함유량은 0.2∼1.5%이고, 0.2% 미만에서는 도장 베이킹시의 가열로 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또한, 1.5%를 넘으면, 용체화 처리후 또는 최종 열처리 완료후의 내력이 크고 성형성 및 형상 동결성이 뒤떨어진다. 보다 바람직한 함유량은 0.2∼1.2%이고, 보다 바람직한 함유량은 0.2∼1.0%이며, 보다 바람직한 함유량은 0.3∼0.8%이고, 가장 바람직한 함유량은 0.4∼0.7%이다.
랭크포드 값의 이방성이 0.4를 넘도록 하고, 굽힘 가공성의 향상을 도모하기 위해서는 Si와 Mg의 관계를 0.7 Si% + Mg% ≤2.2%, Si% - 0.58 Mg% ≥0.1%를 만족하도록 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 집합 조직의 Cube 방위의 강도비를 크게 하여 양호한 굽힘 가공성을 얻기 위해서는, Si와 Mg와의 관계를 0.7 Si% + Mg% ≤2.2%로 하는 것이 바람직하다.
Zn: 표면 처리시의 인산 아연 처리성을 향상시키지만, 바람직한 함유량은 0.5% 이하이며, 0.5%를 넘으면 내식성을 열화시킨다. 더욱 바람직하게는, 0.1∼0.3%로 첨가한다.
Cu: 강도와 성형성을 향상시킨다. 바람직한 함유량은 1.0% 이하이며, 0.1%를 넘으면 내식성을 열화시킨다. 더욱 바람직하게는, 0.3∼0.8%로 첨가된다. 내식성을 중시하는 경우는 0.1% 이하가 바람직하다.
Mn, Cr, V, Zr: 강도를 향상시키고, 결정립을 미세화하여 성형 가공시에 오렌지 필 표면의 발생을 방지하도록 기능한다. 바람직한 함유량은 Mn 1.0% 이하, Cr 0.3% 이하, V 0.2% 이하 및 Zr 0.2% 이하이며, 각각 상한을 넘으면, 조대한 금속간 화합물이 생성되어 성형성이 열화된다. 보다 바람직한 Mn 및 Zr의 함유량은 0.3% 이하 및 0.15% 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는, Mn: 0.05∼0.3%, Cr: 0.05∼0.15%, V: 0.05∼0.15%, Zr: 0.05∼0.15%의 범위로 첨가한다.
인접하는 결정립의 방위차가 15°이하인 결정립계가 차지하는 비율을 20% 이상으로 하고, 굽힘 가공성을 향상시키기 위해서는, Mn: 0.05∼0.3%를 필수 성분으로서 함유시킨다.
Ti, B: 주조 조직을 미세화하고, 성형성을 향상시킨다. 바람직한 함유량은 Ti 0.1% 이하, B 50 ppm 이하이며, 각각 상한을 넘어서 함유하면, 조대한 금속간 화합물이 증가하여 성형성이 저하된다. 또한, 기타 불순물로서, Fe를 0.5% 이하, 바람직하게는 0.3% 이하로 규제하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 알루미늄 합금판의 제조 공정에 대해서 설명한다.
균질화 처리 조건: 450℃ 이상의 온도로 행할 필요가 있고, 가열 온도가 450℃ 미만이면 주괴 편석의 제거나 균질화가 불충분하여, 강도에 기여하는 Mg2Si 성분 의 고체 용융이 불충분해지며, 성형성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 바람직하게는 480℃ 이상의 온도로 균질화 처리를 행한다.
균질화 처리후의 냉각: 냉각 속도를 100℃/h 이상, 보다 바람직하게는, 300℃/h 이상의 냉각 속도로 냉각함으로써 양호한 특성을 얻을 수 있다. 냉각 속도를 빠르게 하기 위해서는 대규모 설비가 필요하므로, 실용상 300∼1000℃/h로 관리하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 느리면 Mg-Si계 화합물이 석출되고, 응집화된다. 종래의 냉각 방법에서는, 대형 슬라브의 경우 냉각 속도는 30℃/h 정도이며, 이러한 낮은 냉각 속도에서는, 냉각중에 Mg-Si계 화합물이 석출되고, 응집 조대화되어, 용체화 처리와 담금질 후의 재료의 굽힘 가공성이 개선될 수 없다.
상기 냉각 속도의 제어에 의해 ① Mg-Si계 화합물의 적절한 분포를 얻을 수 있고, ② 인접하는 결정립의 방위차가 15°이하인 결정립계가 차지하는 비율이 20% 이상이 되며, ③ 랭크포드 값의 이방성이 커지고, 또한 ④ Cube 방위의 집적도가 높아져서, 굽힘 가공성이 향상된다.
균질화 처리후의 냉각은 100℃/h 이상, 바람직하게는 150℃/h 이상, 더욱 바람직하게는 300℃/h 이상의 냉각 속도로 350℃ 미만, 바람직하게는 300℃ 미만의 온도 영역까지 냉각할 필요가 있고, 부분적이라도 350℃ 이상인 곳이 있으면 특성에 영향을 미친다. 이 때문에, 전체가 300℃ 이하, 바람직하게는 250℃ 이하가 될 때까지 상기 속도로 냉각한다. 균질화 처리된 주괴의 냉각 방법은 수냉, 팬 냉각, 미스트 냉각, 히트 싱크 접촉 등, 필요 냉각 속도를 얻을 수 있는 것이면 좋고, 특별히 한정되지 않는다.
냉각의 개시 온도는 반드시 균질화 처리 온도일 필요는 없고, 석출이 현저히 일어나지 않는 온도까지 서서히 냉각한 후, 100℃/h 이상의 냉각 속도로 냉각을 개시하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 500℃ 이상의 온도에서 균질화 처리를 행한 경우에는 500℃까지의 냉각은 느려도 좋다.
열간 압연: 열간 압연은 주괴를 균질화 처리 온도로부터 350∼500℃, 또는 300∼450℃의 소정 온도까지 냉각하고, 그 소정 온도에서 개시한다. 또는, 주괴를 균질화 처리 온도로부터 350℃ 미만의 소정 온도까지 냉각하고, 그 소정 온도에서 개시할 수도 있다.
350℃ 미만의 온도까지 냉각시킨 후, 300∼500℃의 온도로 재가열하여 열간 압연을 개시할 수도 있고, 350℃ 미만의 온도까지 냉각하고, 추가로 실온까지 냉각하며, 이어서 300∼500℃의 온도로 재가열하여 열간 압연을 개시하여도 좋다.
열연 개시 온도가 300℃ 미만에서는, 변형 저항이 커지고, 압연 능률이 악화되기 때문에 바람직하지 못하다. 500℃를 넘으면 압연 중에 결정립이 조대화되고, 리징 마크가 발생하기 쉬운 재료가 되기 때문에, 압연 개시 온도는 300∼500℃로 규제하는 것이 바람직하다. 변형 저항이나 가공 조직의 균일성을 고려하면, 압연 개시 온도는 380∼450℃인 것이 보다 바람직하다.
열간 압연의 종료 온도는 300℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 열간 압연 종료 온도가 300℃를 넘으면, Mg-Si계 화합물의 석출이 일어나기 쉽고, 성형성이 저하되기 쉬운 동시에 재결정립이 조대해져서 리징 마크의 원인이 되는 경우가 있다. 열간 압연시의 변형 저항, 냉각재에 의한 오일 스테인(oil stain)의 잔류 등 을 고려하면, 200℃ 이상에서 종료하는 것이 바람직하다.
용체화 처리: 바람직한 용체화 처리 온도는 450℃ 이상, 보다 바람직하게는 500℃ 이상이다. 500℃ 미만인 경우, Mg-Si계 석출물의 고체 용융이 불충분해져서 충분한 강도와 성형성을 얻을 수 없거나, 필요한 강도와 성형성을 얻기 위해서 매우 장시간의 열처리가 필요해져서 공업적으로 바람직하지 못하다. 용체화 처리 시간은 강도를 얻을 수 있는 범위에서 행해지면 좋고, 특별히 한정되지 않지만, 공업적으로는 통상 120 s 이하이다.
담금질시의 냉각 속도: 용체화 처리 온도로부터 120℃ 이하까지 5℃/s 이상으로 냉각할 필요가 있으며, 10℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 담금질 속도가 너무 느리면 용출 원소의 석출이 일어나고, 강도, BH성, 성형성이 열화되는 동시에 내식성도 저하된다.
최종 열처리: 담금질 후 60분 이내에, 40∼120℃에서 50h 이내의 열처리를 행한다. 이 처리에 의해 BH성이 향상된다. 40℃ 미만에서는, BH성의 향상이 불충분하고, 120℃를 넘는 온도 또는 50h를 넘는 시간에서는, 초기 내력이 높아져서 성형성이 저하되거나 도장 베이킹 경화성이 저하되는 경우가 있다.
최종 열처리 후, 7일 이내에 170∼230℃의 온도로 60 s 이내의 복원 처리를 행할 수도 있고, 이 복원 처리에 의해 도장 베이킹 경화성이 더욱 향상된다.
상기 조성을 갖는 알루미늄 합금에 상기한 제조 공정을 적용함으로써, 용체화 처리와 담금질 후의 굽힘 가공성이 우수한 판재를 얻을 수 있다. 이러한 알루미늄 합금판은, 예컨대 헴 가공이 행해지는 자동차용 후드, 트렁크 리드, 도어 등, 형상이 복잡하고 또한 경량인 자동차용 부재로서 적합하게 사용되며, 또한 헴 가공이 행해지지 않는 펜더, 루프 등에 적용한 경우에도, 굽힘 가공성이 우수하므로 복잡한 형상으로 프레스 가공한 후, 굽힘 반경이 작은 엄격한 가공을 할 수 있어, 자동차용 재료에 대한 알루미늄재의 적용 범위가 확대되고 차체의 경량화에 기여하는 것이 가능해진다.
보다 확실하게 성형성, 특히 굽힘 가공성의 향상을 도모하기 위해서는 합금 성분, 특히 Si, Mg량의 조정과 제조 조건의 조정에 의해 랭크포드 값의 이방성을 0.6 이상으로 하는 것과, 집합 조직의 Cube 방위의 강도비를 50 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명하는 동시에, 그것에 기초하여 그 효과를 실증한다. 또한, 이들 실시예는 본 발명의 바람직한 한 가지 실시 형태를 설명하기 위한 것으로, 이에 따라 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
DC 주조법에 의해 표 1에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 조괴(造塊)하여 얻어진 주괴를 540℃의 온도로 6h 균질화 처리하고, 300℃/h의 냉각 속도로 실온까지 냉각하였다. 이어서, 이 주괴를 400℃의 온도로 재가열하고 이 온도에서 열간 압연을 개시하여 두께 4.0 ㎜까지 압연하며, 추가로 냉간 압연을 통해 두께 1 ㎜가 되게 하였다.
얻어진 냉간 압연판에 대해서, 540℃의 온도로 5 s의 용체화 처리를 행한 후, 120℃의 온도까지 30℃/s의 냉각 속도로 담금질을 행하고, 담금질 후 5분 후에 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 이하의 방법에 의해 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, Mg-Si계 화합물의 최대 직경, 직경이 2∼10 ㎛인 화합물의 수를 계측하였다. 또한, 인장 특성, 성형성 중 한계 굽힘 반경에 대해서는, 최종 열처리로부터 4개월 후에도 평가하였다. 결과를 표 2∼3에 나타낸다.
인장 특성: 인장 시험을 행하고, 인장 강도(σB), 내력(σ0.2), 신장(δ)을 측정한다.
성형성: 에릭슨 시험(EV)을 행하여, 성형 높이가 10 ㎜에 이르지 않는 것을 불합격으로 한다. 또한, 헴 가공성의 평가를 위해 10% 인장하여 미리 변형시킨 후의 한계 굽힘 반경을 측정하는 180°굽힘 시험을 행하여, 내측 한계 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 이하인 것을 합격으로 한다.
내식성: 시험재에 대해서, 시판되고 있는 화학 처리액으로 인산아연 처리 및 전착 도장을 행하고, 알루미늄 기재에 이르는 크로스 컷을 실시하여, JIS Z2371에 따라 염수 분무 시험을 24시간 행하고, 그 후 50℃-95%의 습윤 분위기 속에 1개월 방치한 후, 크로스 컷부에서 발생하는 사상부식의 최대 길이를 측정하여, 사상부식의 최대 길이가 4 ㎜ 이하인 것을 합격으로 하였다.
도장 베이킹 경화성(BH성): 2%의 인장 변형을 행하고, 170℃에서 20분의 가열 처리(BH)를 행한 후의 내력(σ0.2)을 측정하여, 내력이 200 MPa 이상인 것을 합 격으로 한다.
*Mg-Si계 화합물의 계측: 광학현미경 관찰에 의해 화합물의 최대 직경을 계측하고, 직경이 2∼10 ㎛인 화합물의 분포에 대해서는 화상 해석 장치를 이용하여, 1픽셀 = 0.25 ㎛의 조건으로 합계 1평방 밀리미터(1 ㎟)의 범위를 조사하였다. Al-Fe계 화합물과의 구별은 화합물의 명암에 의해 행하고, 미리 점분석으로 화합물 입자를 확인하여 Al-Fe계 화합물이 검출되지 않고 Mg-Si계 화합물이 검출되는 레벨로 검출 조건을 선정하였다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Cu Mn Cr V Zr Fe Zn Ti B
1 1.0 0.5 - - - - - 0.17 0.02 0.02 5
2 0.8 0.6 0.02 0.08 - - - 0.17 0.02 0.02 5
3 1.1 0.5 0.01 0.08 - - - 0.17 0.02 0.02 5
4 1.0 0.6 0.7 0.1 - - - 0.17 0.02 0.02 5
5 1.2 0.4 0.01 - 0.1 - - 0.17 0.02 0.02 5
6 1.1 0.5 0.01 0.15 - 0.12 - 0.13 0.04 0.02 5
7 1.1 0.5 0.4 0.07 - - 0.08 0.15 0.03 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
1 1 242 125 31 10.8 0.1 0 211
2 2 245 131 30 10.4 0.2 1.5 220
3 3 243 127 32 10.6 0.1 0.5 214
4 4 274 134 31 10.5 0.2 3.5 221
5 5 257 135 32 10.6 0.2 1.0 217
6 6 259 132 30 10.2 0.3 1.0 208
7 7 268 136 30 10.3 0.2 2.5 223
시험재 합금 Mg-Si계 화합물의 최대 직경 ㎛ 직경이 2~10㎛인 화합물의 개수 개/㎟ 4개월 실온시효 후의 특성
σ0.2 MPa 내측한계굽힘반경 mm
1 1 6 550 143 0.2
2 2 8 800 147 0.3
3 3 6 650 142 0.2
4 4 9 720 150 0.3
5 5 5 580 152 0.4
6 6 5 520 151 0.4
7 7 6 600 155 0.3
표 2∼3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건에 따른 시험재 No.1∼7은 모두 BH성의 평가에 있어서 200 MPa를 넘는 우수한 BH성을 나타내고, 성형성에 대해서도 EV에서의 성형 높이가 10 ㎜를 넘으며, 내측 한계 굽힘 반경도 0.5 ㎜ 이하로서, 양호한 성형성을 갖추고 있다. 또한, 사상부식의 최대 길이도 4 ㎜ 이하로 우수한 내식성을 나타낸다.
비교예 1
DC 주조법에 의해 표 4에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 조괴하여, 얻어진 주괴를 실시예 1과 동일한 공정으로 처리하여, 두께 1 ㎜의 냉간 압연판이 되게 하였다. 얻어진 냉간 압연판에 대해서, 실시예 1과 동일 조건의 용체화 처리와 담금질을 행하고, 담금질 후 5분 후에, 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, Mg-Si계 화합물의 최대 직경, 직경이 2∼10 ㎛인 화합물의 수를 계측하였다. 또한, 인장 특성, 성형성 중 내측 한계 굽힘 반경에 대해서는 최종 열처리로부터 4개월 후에도 평가하였다. 결과를 표 5∼6에 나타낸다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Cu Mn Cr V Zr Fe Zn Ti B
8 0.3 0.6 0.01 0.05 0.01 - - 0.20 0.03 0.02 5
9 1.9 0.6 0.01 0.05 0.01 - - 0.20 0.03 0.02 5
10 1.1 0.1 0.01 0.05 0.01 - - 0.20 0.03 0.02 5
11 1.1 1.4 0.01 0.05 0.01 - - 0.20 0.03 0.02 5
12 1.1 0.5 1.5 0.05 0.01 - - 0.20 0.03 0.02 5
13 1.1 0.5 0.02 0.5 0.01 - - 0.20 0.03 0.02 5
14 1.1 0.5 0.02 0.02 0.4 - - 0.20 0.03 0.02 5
15 1.1 0.5 0.02 0.02 0.01 0.4 - 0.20 0.03 0.02 5
16 1.1 0.5 0.02 0.02 0.01 - 0.3 0.20 0.03 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
8 8 163 70 30 10.7 0 0.5 125
9 9 265 139 31 10.5 0.5 1.0 224
10 10 157 65 32 10.8 0 1.5 118
11 11 280 141 29 10.2 0.6 1.0 229
12 12 294 132 30 10.6 0.4 5.0 228
13 13 247 130 28 9.7 0.6 1.0 217
14 14 246 128 29 9.6 0.4 1.0 214
15 15 247 129 28 9.8 0.5 1.0 212
16 16 245 132 27 9.5 0.7 1.5 213
시험재 합금 Mg-Si계 화합물의 최대 직경 ㎛ 직경이 2~10㎛인 화합물의 개수 개/㎟ 4개월 실온시효 후의 특성
σ0.2 MPa 내측한계굽힘반경 mm
8 8 4 300 85 0
9 9 15 1350 158 0.7
10 10 3 260 79 0
11 11 18 2430 159 0.7
12 12 9 880 154 0.5
13 13 12 1250 146 0.7
14 14 8 940 143 0.5
15 15 12 1120 146 0.6
16 16 14 1290 148 0.7
표 5∼6에 나타낸 바와 같이, 시험재 No.8은 Si량이 적고, 시험재 No.10은 Mg량이 적기 때문에, 모두 BH성이 뒤떨어진다. 시험재 No.9는 Si량이 많고, 시험재 No.11은 Mg량이 많기 때문에, 모두 굽힘 가공성이 열화되고 있다. 시험재 No.12는 Cu량이 많기 때문에 사상부식 저항성이 뒤떨어지고, 시험재 No.13∼16은 각각 Mn량, Cr량, V량, Zr량이 많기 때문에, EV의 성형 높이가 작고, 굽힘 가공성도 충분하지 않다.
실시예 2, 비교예 2
실시예 1의 합금 No.1 및 3의 주괴를 이용하여, 540℃에서 8h의 균질화 처리 후, 표 7에 나타내는 조건으로 냉각, 열간 압연을 행하여 두께 4.5 ㎜가 되게 하고, 1 ㎜ 두께까지 냉간 압연한 후, 표 7에 나타내는 조건으로 용체화 처리를 행하며, 이어서 120℃까지 15℃/s의 냉각 속도로 냉각하는 담금질을 행하여, 담금질 10분 후에, 90℃에서 5h의 최종 열처리를 가하였다. 또한, 균질화 처리후, 열간 압연 온도까지 냉각하여, 그대로 열간 압연을 개시하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, Mg-Si계 화합물의 최대 직경, 직경이 2∼10 ㎛인 화합물의 수를 계측하였다. 또한, 인장 특성, 성형성 중 한계 굽힘 반경에 대해서는 최종 열처리로부터 4개월 후에도 평가하였다. 또한, 압연 방향에 대하여 90°방향으로 10%의 인장 변형을 부여한 후, 전착 도장을 행하여 리징 마크의 발생 유무를 눈으로 확인함으로써 관찰하였다. 결과를 표 8∼9에 나타낸다.
시험재 합금 균질화처리후의 냉각속도 ℃/h 열간압연개시온도 ℃ 용체화처리조건 온도(℃)-시간(s)
17 1 150 370 550-3
18 1 800 450 520-5
19 3 200 400 530-7
20 3 600 440 550-5
21 3 2000 470 560-3
22 1 30 420 550-3
23 1 70 400 550-3
24 1 200 550 520-7
25 3 150 410 450-3
26 3 20 450 520-5
시 험 재 합 금 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 리징마트의 발생 유무 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
17 1 243 123 30 10.7 0.1 무 1.0 210
18 1 248 126 31 10.6 0 무 1.5 218
19 3 244 125 31 10.5 0 무 0.5 215
20 3 249 127 30 10.4 0 무 0.5 216
21 3 252 129 31 10.5 0.1 무 0.5 215
22 1 195 80 30 10.8 0 무 1.0 180
23 1 207 92 30 10.7 0 무 1.0 188
24 1 245 127 31 10.5 0.2 유 0.5 220
25 3 201 92 32 10.5 0 무 2.0 162
26 3 210 105 31 10.7 0 무 1.5 185
시험재 합금 Mg-Si계 화합물의 최대 직경 ㎛ 직경이 2~10㎛인 화합물의 개수 개/㎟ 4개월 실온시효 후의 특성
σ0.2 MPa 내측한계굽힘반경 mm
17 1 8 470 141 0.2
18 1 7 630 143 0.1
19 3 6 570 142 0
20 3 6 660 142 0.1
21 3 6 750 142 0.1
22 1 22 1800 97 0
23 1 17 1520 108 0
24 1 8 1360 146 0.3
25 3 15 2520 106 0
26 3 26 2400 127 0
표 8∼9에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.17∼21은 우수한 인장 강도, BH성, 성형성, 내식성을 나타내고, 실온 시효 4개월 후에도 양호한 굽힘 가공성을 유지하고 있다. 한편, 시험재 No.22, No.23, No.26은 균질화 처리후의 냉각 속도가 작기 때문에 인장 강도가 낮고, BH성도 뒤떨어지고 있다. 시험재 No.24는 열간 압연 온도가 높기 때문에, 열간 압연시의 조직 성장에 기인하여 리징 마크가 발생하였다. 시험재 No.25는 용체화 처리 온도가 낮기 때문에, 인장 강도가 낮고, BH성도 뒤떨어지고 있다.
실시예 3, 비교예 3
DC 주조법에 의해 표 10에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 조괴하여, 얻어진 주괴를 540℃의 온도로 6h 균질화 처리하고, 300℃/h의 냉각 속도로 실온까지 냉각하였다. 이어서, 이 주괴를 400℃의 온도로 재가열하고, 이 온도에서 열간 압연 개시하여 두께 4.0 ㎜까지 압연하고, 추가로 냉간 압연을 통해 두께 1 ㎜가 되게 하였다.
얻어진 냉간 압연판에 대해서 540℃의 온도로 5 s의 용체화 처리를 행한 후, 120℃의 온도까지 30℃/s의 냉각 속도로 담금질을 행하고, 담금질 후 5분 후에, 90℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, Mg-Si계 화합물의 최대 직경, 직경이 2∼10 ㎛인 화합물의 수를 계측하였다. 또한, 인장 특성, 성형성 중 한계 굽힘 반경에 대해서는, 최종 열처리로부터 4개월 후에도 평가하였다. 결과를 표 11∼12에 나타낸다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Zn Cu Mn Cr V Zr Fe Ti B
17 1.0 0.5 0.18 - - - - - 0.17 0.02 5
18 0.9 0.6 0.28 - - - - - 0.17 0.02 5
19 1.1 0.45 0.2 0.01 0.01 - - - 0.14 0.02 5
20 1.0 0.5 0.15 0.03 0.04 0.1 - - 0.15 0.02 5
21 1.1 0.6 0.2 0.02 0.03 - 0.1 - 0.17 0.02 5
22 1.2 0.7 0.25 0.01 0.05 0.2 - 0.08 0.14 0.02 5
23 0.3 0.6 0.2 0.02 0.08 - - - 0.16 0.02 5
24 1.6 0.6 0.2 0.02 0.07 - - - 0.16 0.02 5
25 1.1 0.1 0.2 0.01 0.15 - - - 0.16 0.02 5
26 1.1 1.4 0.2 0.01 0.08 - - - 0.16 0.02 5
27 1.1 0.5 0.04 0.02 - - - - 0.16 0.02 5
28 1.1 0.5 0.6 0.01 0.10 0.1 - - 0.16 0.02 5
29 1.1 0.5 0.2 0.02 0.07 - - - 0.5 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
27 17 243 124 30 10.8 0 0.5 208
28 18 247 126 30 10.6 0.1 1.5 210
29 19 246 128 31 10.8 0 1.0 213
30 20 247 125 31 10.6 0 1.5 209
31 21 249 127 30 10.6 0.1 1.5 211
32 22 251 129 29 10.5 0.2 1.5 214
33 23 186 75 31 10.8 0 0 149
34 24 254 137 30 10.9 0.3 1.0 216
35 25 182 77 32 11 0 1 172
36 26 280 142 29 10.2 0.6 1.0 229
37 27 245 128 30 10.4 0 2.0 215
38 28 247 132 29 10.6 0 3.0 218
39 29 252 134 28 9.4 0.4 1.5 221
시험재 합금 Mg-Si계 화합물의 최대 직경 ㎛ 직경이 2~10㎛인 화합물의 개수 개/㎟ 4개월 실온시효 후의 특성
σ0.2 MPa 내측한계굽힘반경 mm
27 17 8 560 142 0.1
28 18 9 820 144 0.2
29 19 7 540 145 0.1
30 20 8 510 145 0.1
31 21 8 820 144 0.1
32 22 9 830 146 0.2
33 23 6 380 93 0
34 24 12 890 156 0.5
35 25 5 250 94 0
36 26 18 2430 158 0.7
37 27 8 710 144 0.1
38 28 7 860 150 0.2
39 29 8 1140 150 0.5
표 11∼12에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.27∼32는 모두 BH성의 평가에 있어서 200 MPa를 넘는 우수한 BH성을 나타내고, 성형성에 대해서도 EV에서의 성형 높이는 10 ㎜를 넘으며, 내측 한계 굽힘 반경도 0.2 ㎜ 이하로서, 양호한 성형성을 갖추고 있다. 또한, 사상부식의 최대 길이도 2 ㎜ 이하로 우수한 내식성을 나타낸다.
이에 비하여, 시험재 No.33은 Si량이 적고, 시험재 No.35는 Mg량이 적기 때문에, 모두 BH성이 뒤떨어진다. 시험재 No.34는 Si량이 많고, 시험재 No.36은 Mg량이 많기 때문에, 모두 굽힘 가공성이 저하된다. 시험재 No.37은 Zn량이 적고, 시험재 No.38은 Zn량이 많기 때문에, 모두 사상부식 저항성이 뒤떨어진다. 시험재 No.39는 Fe량이 많기 때문에, EV의 성형 높이가 작고, 굽힘 가공성도 충분하지 않다.
실시예 4, 비교예 4
*실시예 3의 합금 No.17의 주괴를 이용하여 540℃의 온도로 5h 균질화 처리 후, 표 13에 나타내는 조건으로 냉각, 열간 압연을 행하여 두께 5.0 ㎜가 되게 하고, 1.0 ㎜ 두께까지 냉간 압연한 후, 표 13에 나타낸 조건으로 용체화 처리를 행하며, 이어서 120℃까지 150℃/s의 냉각 속도로 냉각하는 담금질을 행하고, 담금질 5분 후에, 80℃에서 2h의 최종 열처리를 가하였다. 또한, 균질화 처리 후, 열간 압연 온도까지 냉각하여, 그대로 열간 압연을 개시하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, Mg-Si계 화합물의 최대 직경, 직경이 2∼10 ㎛인 화합물의 수를 계측하였다. 또한, 인장 특성, 성형성 중 한계 굽힘 반경에 대해서는 최종 열처리로부터 4개월 후에도 평가하였다. 또한, 압연 방향에 대하여 90°방향으로 10%의 인장 변형을 부여한 후, 전착 도장을 행하여 리징 마크의 발생 유무를 눈으로 확인함으로써 관찰하였다. 결과를 표 14∼15에 나타낸다.
시험재 합금 균질화처리후의 냉각속도 ℃/h 열간압연개시온도 ℃ 용체화처리조건 온도(℃)-시간(s)
40 17 300 400 550-5
41 17 200 470 530-10
42 17 600 440 540-10
43 17 40 450 550-5
44 17 300 540 520-10
45 17 250 420 450-10
시 험 재 합 금 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 리징마트의 발생 유무 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
40 17 245 125 30 10.7 0 무 0.5 207
41 17 240 124 31 10.8 0 무 1.0 208
42 17 247 128 30 10.7 0 무 1.0 207
43 17 205 97 30 10.8 0 무 1.0 175
44 17 248 129 31 10.5 0.1 유 0.5 209
45 17 195 84 31 11.0 0 무 0.5 162
시험재 합금 Mg-Si계 화합물의 최대 직경 ㎛ 직경이 2~10㎛인 화합물의 개수 개/㎟ 4개월 실온시효 후의 특성
σ0.2 MPa 내측한계굽힘반경 mm
40 17 7 620 141 0.1
41 17 8 750 140 0.1
42 17 7 580 144 0.1
43 17 15 1360 111 0
44 17 7 1550 146 0.2
45 17 18 2420 97 0
표 14∼15에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.40∼42는 우수한 인장 강도, BH성, 성형성, 내식성을 나타내고, 실온 시효 4개월 후에도 양호한 굽힘 가공성을 유지하고 있다. 한편, 시험재 No.43은 균질화 처리의 냉각 속도가 작기 때문에 인장 강도가 낮고, BH성도 뒤떨어지고 있다. 시험재 No.44는 열간 압연 온도가 높기 때문에, 열간 압연시의 조직 성장에 기인하여 리징 마크가 발생하였다. 시험재 No.45는 용체화 처리 온도가 낮기 때문에 인장 강도가 낮고, BH성도 뒤떨어지고 있다.
실시예 5
DC 주조법에 의해 표 16에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 조괴하여, 얻어진 주괴를 540℃의 온도로 6h 균질화 처리하고, 300℃/h의 냉각 속도로 실온까지 냉각하였다. 이어서, 이 주괴를 400℃의 온도로 재가열하여, 이 온도에서 열간 압연을 개시하여 두께 4.0 ㎜까지 압연하고, 추가로 냉간 압연을 통하여 두께 1 ㎜가 되게 하였다.
얻어진 냉간 압연판에 대해서 540℃의 온도로 5 s의 용체화 처리를 행한 후, 120℃의 온도까지 30℃/s의 냉각 속도로 담금질을 행하고, 담금질 후 5분 후에, 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, 또한 이하의 방법에 의해 결정립계 방위차 분포를 계측하였다. 결과를 표 17에 나타낸다.
결정립계 방위차 분포의 계측: 시험재의 판 표면을 연마지(사포)로 연마한 후, 추가로 전해 연마에 의해 경면 마무리를 행하고, 주사형 전자현미경(SEM)에 세팅한다. 관찰 배율을 100배로 하여 SEM에 부착한 EBSP 장치로 결정립 방위를 10 ㎛ 피치로 측정하고, 결정립계의 경각(傾角) 분포를 계측하여 15°이하인 결정립계의 비율을 계산한다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Cu Mn Cr V Zr Fe Zn Ti B
30 1.0 0.5 - 0.05 - - - 0.13 0.01 0.02 5
31 0.8 0.6 0.02 0.08 - - - 0.15 0.01 0.03 7
32 1.2 0.4 0.01 0.08 - - - 0.16 0.02 0.02 6
33 1.1 0.5 0.01 0.08 - - - 0.19 0.28 0.02 4
34 1.0 0.5 0.7 0.10 - - - 0.16 0.02 0.03 5
35 1.1 0.4 0.01 0.05 0.10 - - 0.17 0.02 0.03 6
36 1.1 0.5 0.01 0.15 - 0.13 - 0.13 0.04 0.02 5
37 1.1 0.5 0.5 0.07 - - 0.08 0.15 0.03 0.02 4
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 15°이하의 결정립계의 비율 % 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
46 30 38 242 125 32 10.5 0.1 0 213
47 31 35 247 134 31 10.2 0.2 1.3 222
48 32 42 242 125 32 10.7 0.1 0.4 213
49 33 41 242 126 30 10.5 0.1 0 216
50 34 36 278 139 30 10.4 0.1 3.2 225
51 35 43 261 136 32 10.5 0.2 1.2 218
52 36 46 258 129 29 10.4 0.2 1.1 210
53 37 42 265 135 30 10.5 0.2 2.7 222
표 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건에 따른 시험재 No.46∼53은 모두 BH성의 평가에 있어서 200 MPa를 넘는 우수한 BH성을 나타내고, 성형성에 대해서도 EV에서의 성형 높이는 10 ㎜를 넘으며, 내측 한계 굽힘 반경도 0.2 ㎜ 이하로서, 양호한 성형성을 갖추고 있다. 또한, 사상부식의 최대 길이도 4 ㎜ 이하로 우수한 내식성을 나타낸다.
비교예 5
DC 주조법에 의해 표 18에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 조괴하여, 얻어진 주괴를 실시예 5와 동일한 공정으로 처리하고, 두께 1 ㎜의 냉간 압연판이 되게 하였다. 얻어진 냉간 압연판에 대해서 실시예 1과 동일 조건의 용체화 처리와 담금질을 행하고, 담금질 후 5분 후에, 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
얻어진 최종 열처리판을 시험재로 하여 실시예 5와 동일한 방법에 의해, 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, 추가로 결정립계 방위차 분포를 계측하였다. 결과를 표 19에 나타낸다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Cu Mn Cr V Zr Fe Zn Ti B
38 0.3 0.5 0.02 0.06 0.01 - - 0.15 0.02 0.03 5
39 1.7 0.5 0.02 0.05 0.01 - - 0.14 0.03 0.02 6
40 1.0 0.1 0.02 0.04 0.01 - - 0.17 0.02 0.03 4
41 1.1 1.5 0.02 0.05 0.01 - - 0.16 0.03 0.03 5
42 1.0 0.5 0.02 0.06 0.01 - - 0.13 0.6 0.02 4
43 1.1 0.6 1.3 0.05 0.01 - - 0.15 0.03 0.02 6
44 1.0 0.5 0.01 0.5 0.01 - - 0.17 0.03 0.03 4
45 1.0 0.5 0.01 0.06 0.4 - - 0.16 0.02 0.02 5
46 1.1 0.6 0.01 0.05 0.01 0.4 - 0.14 0.02 0.03 4
47 1.1 0.6 0.01 0.06 0.01 - 0.23 0.16 0.03 0.02 5
48 1.0 0.6 0.02 0.02 0.01 - - 0.14 0.02 0.03 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 15°이하의 결정립계의 비율 % 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
54 38 27 161 68 29 10.8 0 0.4 123
55 39 42 268 142 31 10.6 0.6 1.1 226
56 40 31 160 68 32 10.7 0 1.6 119
57 41 39 279 140 30 10.2 0.7 1.1 228
58 42 41 248 125 31 10.6 0.2 6.8 220
59 43 35 291 129 29 10.5 0.4 5.5 226
60 44 46 245 128 27 9.5 0.7 0.9 215
61 45 51 244 126 29 9.6 0.8 1.1 213
62 46 48 251 131 28 9.8 0.8 1.0 214
63 47 43 244 130 27 9.5 0.7 1.3 214
64 48 47 243 124 30 10.3 0.8 0.4 210
표 19에 나타낸 바와 같이, 시험재 No.54는 Si량이 적고, 시험재 No.56은 Mg량이 적기 때문에, 모두 BH성이 뒤떨어진다. 시험재 No.55는 Si량이 많고, 시험재 No.57은 Mg량이 많기 때문에, 모두 굽힘 가공성이 뒤떨어져 있다. 시험재 No.58은 Zn량이 많고, 시험재 No.59는 Cu량이 많기 때문에 사상부식 저항성이 뒤떨어지며, 시험재 No.60∼63은 각각 Mn량, Cr량, V량, Zr량이 많기 때문에, EV의 성형 높이가 작고, 굽힘 가공성도 충분하지 않다. 시험재 No.64는 Mn량이 적기 때문에, 인접하는 결정립의 방위차가 15°이하인 결정립계가 차지하는 비율이 20% 미만이 되고, 굽힘 가공성이 뒤떨어지게 되었다.
실시예 6
실시예 5에서 이용한 표 16에 나타내는 합금 30의 주괴를 이용하여, 표 20에 나타내는 조건으로 균질화 처리, 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 최종 열처리 및 복원 처리를 행하고, 시험재 No.65∼71을 제조하였다. 이 때, 균질화 처리 시간을 6h, 열간 압연 처리후의 판 두께를 4.0 ㎜, 냉간 압연 처리후의 판 두께를 1.0 ㎜, 담금질 후 열처리를 행할 때까지의 시간을 5분으로 하였다. 시험재 No.65에 대해서는 열처리 후에, 200℃에서 3 s의 복원 처리를 행하였다. 또한, 열처리 후 복원 처리까지의 일수는 1일로 하였다.
얻어진 시험재를 이용하여, 실시예 5와 동일한 방법에 의해 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, 추가로 결정립계 방위차 분포를 계측하였다. 결과를 표 21에 나타낸다. 또한, 압연 방향에 대하여 90°방향으로 10%의 인장 변형을 부여한 후, 전착 도장을 행하여 리징 마크의 발생 유무를 눈으로 확인함으로써 관찰한 결과, 리징 마크의 발생은 전혀 인지되지 않았다.
시 험 재 합 금 균질화처리 열간압연 용체화처리 열처리
온도 ℃ 처리후의 냉각속도 ℃/h 개시온도 ℃ 온도 ℃ 시간 s 냉각속도 ℃/s 온도 ℃ 시간 h
65 30 540 300 400 550 5 30 100 3
66 30 520 300 400 550 5 30 100 3
67 30 540 200 400 550 5 30 100 3
68 30 540 300 450 550 5 30 100 3
69 30 540 300 400 520 30 30 100 3
70 30 540 300 400 550 5 10 100 3
71 30 540 300 400 550 10 30 60 5
시 험 재 합 금 15°이하의 결정립계의 비율 % 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
65 30 41 237 122 31 10.8 0.1 0.3 226
66 60 47 238 117 30 10.4 0.3 0.6 206
67 30 24 241 124 31 10.7 0.3 0.5 206
68 30 27 245 126 31 10.9 0 0.2 215
69 30 48 235 118 31 10.6 0 0.4 207
70 30 37 239 122 31 10.7 0.2 0.6 208
71 30 35 245 126 31 10.7 0.1 0.2 204
표 21에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.65∼71은 우수한 인장 강도, BH성, 성형성, 내식성을 나타내고 있다. 리징 마크의 발생도 전혀 인지되지 않았다.
비교예 6
실시예 5에서 이용한 표 16에 나타내는 합금 30의 주괴를 이용하여, 표 22에 나타내는 조건으로 균질화 처리, 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 최종 열처리 및 복원 처리를 행하고, 시험재 No.72∼80을 제조하였다. 이 때, 균질화 처리 시간을 6h, 열간 압연 처리후의 판 두께를 4.0 ㎜, 냉간 압연 처리후의 판 두께를 1.0 ㎜, 담금질 후 최종 열처리를 행할 때까지의 시간을 5분으로 하고, 시험재 No.80에 대해서는 추가로 온도 300℃에서 30 s의 복원 처리를 행하였다. 또한, 이 경우, 최종 열처리 후 복원 처리까지의 일수를 1일로 하였다.
얻어진 시험재에 대해서 실시예 5와 동일한 방법에 의해, 최종 열처리로부터 10일 후의 인장 특성, 성형성, 내식성, 도장 베이킹 경화성을 평가하고, 추가로 결정립계 방위차 분포를 계측하였다. 결과를 표 23에 나타낸다. 또한, 압연 방향에 대하여 90°방향으로 10%의 인장 변형을 부여한 후, 전착 도장을 행하여 리징 마크의 발생 유무를 눈으로 확인함으로써 관찰한 결과, 시험재 No.74에 리징 마크의 발생이 관찰되었다.
시 험 재 합 금 균질화처리 열간압연 용체화처리 열처리
온도 ℃ 처리후의 냉각속도 ℃/h 개시온도 ℃ 온도 ℃ 시간 s 냉각속도 ℃/s 온도 ℃ 시간 h
72 30 450 300 400 550 5 30 100 3
73 30 540 100 400 560 10 30 100 3
74 30 540 50 400 560 20 30 100 3
75 30 540 300 500 550 5 30 100 3
76 30 540 300 400 470 10 30 100 3
77 30 540 300 400 550 5 1 100 3
78 30 540 300 400 550 5 30 - -
79 30 540 300 400 550 5 30 140 72
80 30 540 300 400 550 5 30 100 3
시 험 재 합 금 15°이하의 결정립계의 비율 % 인장특성 성형성 내식성 BH성
σB MPa σ0.2 MPa δ % EV mm 내측한계 굽힘반경 mm 사상부식의 최대 길이 mm BH후의 σ0.2 MPa
72 30 18 215 102 30 9.3 0.8 1.3 172
73 30 15 225 110 31 10.3 0.7 0.7 195
74 30 11 221 107 31 10.4 0.8 0.8 191
75 30 16 243 127 32 10.6 0.7 0.4 218
76 30 43 209 96 27 9.4 0 1.2 164
77 30 35 213 99 28 9.4 0.7 6.2 183
78 30 32 241 124 31 10.8 0.1 0.3 175
79 30 38 281 165 29 9.6 0.4 0.4 228
80 30 36 181 82 30 9.8 0.2 0.2 153
표 23에서 볼 수 있는 바와 같이, 시험재 No.72는 균질화 처리 온도가 낮기 때문에, EV값이 낮고, 굽힘성이 뒤떨어지며, BH성도 낮다. 시험재 No.73 및 74는 균질화 처리후의 냉각 속도가 작기 때문에, 굽힘성이 뒤떨어지고, BH성도 낮다. 시험재 No.75는 열간 압연의 개시 온도가 높기 때문에, 굽힘 가공성이 뒤떨어져, 리징 마크가 발생하였다. 시험재 No.76은 용체화 처리 온도가 낮기 때문에, 강도 및 EV값이 낮고, BH성도 낮다. 시험재 No.77은 용체화 처리후의 담금질 속도가 느리기 때문에, EV값, 굽힘성 및 내식성이 뒤떨어지고, 강도 및 BH성도 낮다. 시험재 No.78은 최종 열처리를 행하지 않았기 때문에, BH성이 낮다. 시험재 No.79는 최종 열처리 온도가 높고, 처리 시간도 길기 때문에, EV값이 낮다. 시험재 No.80은 복원 처리 온도가 높기 때문에, 강도 및 BH값이 낮고, EV값도 낮다.
실시예 7
표 24에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 DC 주조에 의해 조괴하여, 얻어진 주괴를 550℃에서 6h의 균질화 처리한 후, 200℃까지 600℃/h의 냉각 속도로 냉각하였다. 또한, 실온까지 냉각하고, 420℃의 온도로 재가열하여 열간 압연을 개시하고 두께 4.5 ㎜까지 압연하였다. 열간 압연의 종료 온도는 250℃로 하였다.
계속해서, 냉간 압연을 행하여 두께 1 ㎜의 판이 되게 하고, 또한 540℃에서 20 s의 용체화 처리를 행하여, 30℃/s의 냉각 속도로 120℃까지 담금질하였다. 담금질 후, 3min 후에 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
최종 열처리로부터 10일 후의 알루미늄 합금판에 대해서 이하의 방법으로 인장 성능, 랭크포드 값의 이방성, 도장 베이킹 경화성(BH성), 굽힘 가공성을 평가하였다. 결과를 표 25에 나타낸다.
인장 성능: 3방향(압연 방향에 대하여, 0°, 45°, 90°)으로부터 인장 시험편을 채취하여 인장 시험을 행하고, 인장 성능으로서 인장 강도, 내력, 신장의 평균치를 구한다.
랭크포드 값의 이방성: 3방향(압연 방향에 대하여, 0°, 45°, 90°)으로부터 인장 시험편을 채취하여 인장 시험을 행하고, 15% 변형시의 랭크포드 값 r을 구하여, 그 이방성을 산출한다.
도장 베이킹 경화성(BH성): 압연 방향에 대하여 2%의 인장 변형을 가하여 170℃-20min의 가열 처리를 행한 후, 내력을 측정하여 200 MPa 이상을 합격으로 한다.
굽힘 가공성: 15% 인장하여 미리 변형시킨 후에, 한계 굽힘 반경을 조사하는 180°굽힘 시험을 행하고, 내측 한계 굽힘 반경이 0.1 ㎜ 이하인 것을 합격으로 하였다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Zn Cu Mn Cr V Zr Fe Ti B
49 1.0 0.65 - - - - - - 0.25 0.03 10
50 1.0 0.48 - 0.02 0.09 - - - 0.17 0.02 5
51 0.91 0.53 0.18 0.01 0.10 - - - 0.18 0.02 5
52 1.0 0.40 0.02 0.72 0.10 - - - 0.18 0.02 5
53 1.6 0.34 - - - 0.05 - - 0.18 0.02 5
54 1.1 0.54 0.02 - 0.05 - 0.08 - 0.13 0.01 7
55 0.80 1.1 0.01 0.02 0.07 - - 0.08 0.15 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장성능 BH후 내력 MPa 랭크포드값 r의 이방성 한계굽힘반경 mm
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
81 49 246 132 30 212 0.66 0.0
82 50 237 122 31 206 0.73 0.0
83 51 241 130 30 210 0.70 0.0
84 52 266 127 31 220 0.45 0.1
85 53 252 141 31 223 0.62 0.1
86 54 239 132 30 219 0.66 0.0
87 55 254 138 29 226 0.57 0.1
표 25에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.81∼87은 모두 강도와 BH성이 우수하고, 랭크포드 값의 이방성은 0.4를 넘고 있으며, 우수한 한계 굽힘 특성을 갖추고 있다. 4개월 실온 시효한 후의 굽힘 가공성을 동일하게 하여 측정한 결과, 어떤 합금의 시험재에 대해서도 한계 굽힘 반경은 0.0∼0.1이었다.
비교예 7
표 26에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 DC 주조에 의해 조괴하여, 얻어진 주괴를 실시예 7과 동일한 공정으로 처리하고, 최종 열처리로부터 10일 후의 알루미늄 합금판에 대해서 실시예 7과 동일한 방법으로 인장 성능, 랭크포드 값의 이방성, 도장 베이킹 경화성(BH성), 굽힘 가공성을 평가하였다. 결과를 표 27에 나타낸다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Zn Cu Mn Cr V Zr Fe Ti B
56 0.34 0.6 - 0.01 0.06 0.01 - - 0.20 0.02 5
57 2.4 0.5 - 0.01 0.06 - - - 0.18 0.02 5
58 1.1 0.14 - 0.01 - 0.05 - - 0.15 0.02 5
59 0.7 1.4 0.1 0.01 - 0.05 - - 0.15 0.02 5
60 1.7 1.3 - 0.01 0.06 - - - 0.18 0.02 5
61 1.1 0.48 - 1.5 - - - 0.10 0.18 0.02 5
62 1.1 0.53 - 0.02 1.2 - - - 0.15 0.02 5
63 1.1 0.53 - 0.03 - 0.4 - - 0.17 0.02 5
64 1.1 0.45 - 0.02 - 0.01 0.4 - 0.22 0.02 5
65 1.1 0.61 - 0.01 - - - 0.3 0.14 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장성능 BH후 내력 MPa 랭크포드값 r의 이방성 한계굽힘반경 mm
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
88 56 152 83 29 123 0.62 0.0
89 57 263 148 31 231 0.34 0.6
90 58 162 85 30 132 0.62 0.0
91 59 249 138 29 194 0.26 0.6
92 60 270 154 28 230 0.31 0.6
93 61 283 147 30 243 0.38 0.7
94 62 253 141 29 227 0.26 0.6
95 63 242 133 28 218 0.32 0.5
96 64 239 135 29 217 0.22 0.6
97 65 242 141 28 220 0.15 0.7
표 27에 나타낸 바와 같이, 시험재 No.88은 Si량이 적고, 또한 시험재 No.90은 Mg량이 적기 때문에, 모두 강도가 낮고, BH성이 뒤떨어진다. 시험재 No.89는 Si량이 많기 때문에 강도가 높고, 랭크포드 값의 이방성이 작아지며, 굽힘 가공성이 뒤떨어지고 있다. 시험재 No.91은 (Si% - 0.58 Mg%)의 값이 0.1%보다 작기 때문에, 랭크포드 값의 이방성이 작아지고, 한계 굽힘 가공성도가 뒤떨어진다.
시험재 No.92는 (0.7 Si% + Mg%)의 값이 2.2%를 넘고, 또한 시험재 93∼97은 각각 Cu량, Mn량, Cr량, V량, Zr량이 지나치게 많기 때문에, 랭크포드 값의 이방성이 작아지며, 굽힘 가공성이 뒤떨어지고 있다.
실시예 8, 비교예 8
표 24에 나타내는 합금 50을 DC 주조하여, 얻어진 주괴를 540℃에서 10h의 균질화 처리 후, 표 28에 나타내는 냉각 속도로 250℃까지 냉각하고, 그 후 실온까지 냉각하였다. 계속해서, 표 28에 나타내는 온도로 가열하여 열간 압연을 행하고, 두께 4.2 ㎜까지 압연하였다. 열간 압연의 종료 온도는 280℃이었다. 또한, 냉간 압연을 통해 두께 1 ㎜의 판이 되게 하였다. 시험재 No.107만 3.0 ㎜ 두께까지 냉간 압연 후에 450 ℃-30 s의 중간 풀림을 행하였다.
그 후, 550℃에서 10 s의 용체화 처리를 행하고, 30℃/s의 냉각 속도로 120℃까지 담금질하였다. 담금질 후 3min 후에 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다. 이상의 공정에 의해 제조한 알루미늄 합금판에 대해서 실시예 7과 동일한 방법으로 인장 성능, 랭크포드 값의 이방성, BH성, 굽힘 가공성의 평가를 행하였다.
또한, 리징 마크의 평가로서, 압연 90°방향으로 인장 시험편을 채취하여, 10% 인장 변형을 가하여, 전착 도장후의 리징 마크의 유무를 판정하였다.
이들 결과를 표 29에 나타낸다.
조건 균질화처리후의 냉각속도 ℃/h 열간압연의 개시온도 ℃
a 550 420
b 200 400
c 3000 430
d 480 480
e 480 360
f 380 550
g 3000 530
h 50 400
i 30 520
j 550 420
시 험 재 조 건 인장성능 BH후 내력 MPa 랭크포드값 r의 이방성 한계굽힘 반경 mm 리징마크의 유무
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
98 a 230 121 30 210 0.55 0.0 무
99 b 218 118 31 207 0.62 0.0 무
100 c 234 132 30 226 0.58 0.1 무
101 d 241 130 31 230 0.51 0.1 무
102 e 225 123 32 219 0.67 0.0 무
103 f 236 127 31 227 0.45 0.3 유
104 g 238 131 29 222 0.33 0.3 유
105 h 212 107 31 193 0.25 0.5 무
106 i 231 125 30 214 0.18 0.6 유
107 j 224 118 29 204 0.10 0.4 무
표 29에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.98∼102는 모두 강도, BH성이 우수하고, 랭크포드 값의 이방성은 0.4를 넘고 있으며, 우수한 한계 굽힘 특성을 갖추고 있다.
이에 비하여, 시험재 No.103, 104는 열간 압연 온도가 높기 때문에, 리징 마크가 발생하였다. 시험재 No.105는 균질화 처리후의 냉각 속도가 작기 때문에, 랭크포드 값의 이방성이 작아지고, 굽힘 가공성이 뒤떨어진다. 시험재 No.106은 열간 압연 온도가 높고, 균질화 처리후의 냉각 속도가 작기 때문에, 리징 마크가 발생하고, 랭크포드 값의 이방성이 작아져서 굽힘 가공성이 뒤떨어진다. 시험재 No.107은 중간 풀림을 행하였기 때문에, 랭크포드 값의 이방성이 작아지고, 굽힘 가공성이 뒤떨어진다.
실시예 9
표 24에 나타내는 합금 50을 DC 주조하고, 얻어진 주괴를 550℃에서 8h의 균질화 처리한 후, 200℃까지 500℃/h의 냉각 속도로 냉각하였다. 또한, 실온까지 냉각하고, 400℃로 재가열하여 열간 압연을 개시하며, 두께 4.2 ㎜까지 압연하였다. 열간 압연의 종료 온도는 260℃로 하였다.
계속해서, 냉간 압연을 행하여 두께 1 ㎜의 판이 되게 하였다. 또한, 550℃에서 4 s의 용체화 처리를 행하고, 40℃/s로 120℃까지 담금질하였다. 담금질 후 2min 후에 100℃에서 2h의 열처리를 행하였다.
상기 공정에서 제조한 알루미늄 합금판을 최종 열처리로부터 7일 후에 실시예 7과 동일한 방법에 의하여, 압연 방향에 대하여 0°, 45°, 90°의 각 방향의 인장 강도, 내력, 신장, 랭크포드 값(r), BH 후의 내력, 한계 굽힘 반경을 구하여 랭크포드 값(r)의 이방성을 산출하고, 리징 마크의 유무를 판정하였다. 결과를 표 30에 나타낸다. 표 30에 나타낸 바와 같이, 어떤 방향에서도 우수한 특성을 얻을 수 있다.
압연방향에 대한 각도 인장특성 BH후의 내력 MPa n값 r값 r값의 이방성 한계 굽힘 반경 리징 마크의 유무
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
0° 241 128 23 227 0.26 0.66 0.61 0.0 무
45° 225 112 37 205 0.29 0.18 0.0 무
90° 234 122 30 221 0.27 0.92 0.0 무
실시예 10
표 31에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 DC 주조에 의해 조괴하여, 얻어진 주괴를 550℃에서 6h의 균질화 처리한 후, 200℃까지 450℃/h의 냉각 속도로 냉각하였다. 또한, 실온까지 냉각하고, 420℃의 온도로 재가열하여 열간 압연을 개시하며, 두께 4.5 mm까지 압연하였다. 열간 압연의 종료 온도는 250℃로 하였다.
계속해서, 냉간 압연을 행하여 두께 1 mm의 판이 되게 하고, 추가로 540℃에서 20 s의 용체화 처리를 행하며, 30℃/s의 냉각 속도로 120℃까지 담금질하였다. 담금질 후, 3min 후에 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다.
최종 열처리로부터 10일 후의 알루미늄 합금판에 대해서 인장 시험을 행하고, 이하의 방법으로 도장 베이킹 경화성(BH성), Cube 방위의 강도비(랜덤비), 굽힘 가공성을 평가하였다. 결과를 표 32에 나타낸다.
Cube 방위의 강도비: ODF 해석 장치를 사용하여, Bunge가 제창한 급수 전개법에 의해 짝수항의 전개 차수를 22차, 홀수항의 전개 차수를 19차로서 계산한다.
도장 베이킹 경화성(BH성): 2%의 인장 변형을 가하여 170℃-20min의 가열 처리를 행한 후, 내력을 측정하여 200 MPa 이상을 합격으로 한다.
굽힘 가공성: 15% 인장하여 미리 변형시킨 후에, 한계 굽힘 반경을 조사하는 180°굽힘 시험을 행하여, 내측 한계 굽힘 반경이 0.2 ㎜ 이하인 것을 합격으로 하였다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Zn Cu Mn Cr V Zr Fe Ti B
66 1.0 0.62 - - - - - - 0.24 0.03 10
67 1.0 0.46 - 0.01 0.08 - - - 0.16 0.02 5
68 0.94 0.53 0.18 0.01 0.10 - - - 0.15 0.02 5
69 1.0 0.42 0.04 0.75 0.10 - - - 0.15 0.02 5
70 1.6 0.36 - - - 0.06 - - 0.15 0.02 5
71 1.1 0.54 0.02 - 0.05 - 0.09 - 0.12 0.01 7
72 0.90 1.1 0.01 0.02 0.07 - - 0.07 0.14 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장성능 BH후 내력 MPa Cube 방위의 강도비 한계굽힘반경 mm
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
108 66 244 130 31 208 63 0.1
109 67 238 123 31 207 82 0.0
110 68 239 128 31 212 57 0.1
111 69 263 125 30 222 38 0.2
112 70 252 147 31 226 44 0.2
113 71 241 134 30 221 78 0.1
114 72 253 136 30 228 27 0.2
표 32에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.108∼114는 모두 강도, BH성이 우수하고, Cube 방위의 강도비는 20을 넘고 있으며, 우수한 한계 굽힘 특성을 갖추고 있다. 4개월 실온 시효한 후의 굽힘 가공성을 동일하게 하여 측정한 결과, 어떤 합금의 시험재에 있어서도 내력은 160 MPa를 넘었지만, 한계 굽힘 반경은 0.4 이하였다.
비교예 9
표 33에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금을 DC 주조에 의해 조괴하여, 얻어진 주괴를 실시예 10과 동일한 공정으로 처리하고, 최종 열처리로부터 10일 후의 알루미늄 합금판에 대해서 실시예 10과 동일한 방법에 의해, 인장 성능, 도장 베이킹 경화성(BH성), Cube 방위의 강도비, 굽힘 가공성을 평가하였다. 결과를 표 34에 나타낸다.
합금 조성(질량%)
Si Mg Zn Cu Mn Cr V Zr Fe Ti B
73 0.37 0.62 - 0.01 0.06 0.01 - - 0.22 0.02 5
74 2.4 0.61 - 0.01 0.06 - - - 0.17 0.02 5
75 1.1 0.13 - 0.01 - 0.05 - - 0.14 0.02 5
76 0.7 1.8 0.1 0.01 - 0.05 - - 0.14 0.02 5
77 1.7 0.46 - 1.5 - - - 0.12 0.17 0.02 5
78 1.1 0.55 - 0.02 1.3 - - - 0.14 0.02 5
79 1.1 0.54 - 0.03 - 0.4 - - 0.17 0.02 5
80 1.1 0.47 - 0.02 - 0.01 0.4 - 0.24 0.02 5
81 1.1 0.63 - 0.01 - - - 0.3 0.13 0.02 5
<주의> B는 ppm
시 험 재 합 금 인장성능 BH후 내력 MPa Cube 방위의 강도비 한계굽힘반경 mm
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
115 73 148 79 30 119 51 0.0
116 74 261 147 31 228 16 0.6
117 75 155 75 29 127 66 0.0
118 76 270 149 29 283 14 0.6
119 77 281 145 29 244 8 0.7
120 78 251 140 29 228 14 0.6
121 79 243 132 27 220 15 0.6
122 80 236 133 29 218 12 0.6
123 81 238 139 29 222 17 0.7
표 34에 나타낸 바와 같이, 시험재 No.115는 Si량이 적고, 또한 시험재 No.117은 Mg량이 적기 때문에, 모두 강도가 낮으며, BH성이 뒤떨어진다. 시험재 No.116은 Si량이 많고, 또한 시험재 No.118은 Mg량이 많으며, 0.7 Si%+Mg%의 값이 2.2%를 넘기 때문에, 모두 강도가 높고, Cube 방위의 집적도가 낮아져서, 굽힘 가공성이 뒤떨어진다.
시험재 119∼123은 각각 Cu량, Mn량, Cr량, V량, Zr량이 지나치게 많기 때문에, Cube 방위의 집적도가 낮아져서, 굽힘 가공성이 뒤떨어지고 있다.
실시예 11, 비교예 10
표 31에 나타내는 합금 67을 DC 주조하고, 얻어진 주괴를 550℃에서 5h의 균질화 처리 후, 표 35에 나타내는 냉각 속도로 250℃까지 냉각하고, 계속해서 표 35에 나타내는 온도로 가열하여 열간 압연을 행하여, 두께 4.4 ㎜까지 압연하였다. 열간 압연의 종료 온도는 250℃였다. 또한, 냉간 압연을 통해 두께 1 ㎜의 판이 되게 하였다. 조건 t에서만 열간 압연 후에 400℃-2h의 중간 풀림을 행하였다.
그 후, 550℃에서 5 s의 용체화 처리를 행하고, 30℃/s의 냉각 속도로 120℃까지 담금질하였다. 담금질 후 3min 후에 100℃에서 3h의 열처리를 행하였다. 이상의 공정에 의해 제조한 알루미늄 합금판에 대해서 실시예 10과 동일한 방법으로 인장 성능, BH성, Cube 방위의 강도비, 굽힘 가공성의 평가를 행하였다.
또한, 리징 마크의 평가로서, 압연 90°방향으로 인장 시험편을 채취하여, 10% 인장 변형을 가하고, 전착 도장후의 리징 마크의 유무를 판정하였다.
이들 결과를 표 36에 나타낸다.
조건 균질화처리후의 냉각속도 ℃/h 열간압연의 개시온도 ℃
k 500 420
l 200 430
m 3500 410
n 500 470
o 450 350
p 360 540
q 2000 520
r 50 410
s 25 530
t 500 420
시 험 재 합 금 인장성능 BH후 내력 MPa Cube방위의 강도비 한계굽힘반경 mm 리징마크의 유무
인장강도 MPa 내력 MPa 신장 %
124 k 232 122 29 213 77 0.0 무
125 l 224 120 31 206 85 0.0 무
126 m 232 131 30 227 73 0.1 무
127 n 241 131 31 232 70 0.1 무
128 o 225 123 31 220 83 0.0 무
129 p 235 126 30 224 35 0.3 유
130 q 230 126 28 218 28 0.3 유
131 r 214 109 30 190 11 0.5 무
132 s 233 123 30 213 7 0.6 유
133 t 226 118 30 208 15 0.4 무
표 36에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 No.124∼128은 모두 강도, BH성이 우수하고, Cube 방위의 강도비는 20을 넘고 있으며, 우수한 한계 굽힘 특성을 갖추고 있다.
이에 비하여, 시험재 No.129, 130은 열간 압연 온도가 높기 때문에, 리징 마크가 발생하였다. 시험재 No.131은 균질화 처리후의 냉각 속도가 작기 때문에, Cube 방위의 집적도가 낮아지고, 굽힘 가공성이 뒤떨어진다. 시험재 No.132는 열간 압연 온도가 높고, 균질화 처리후의 냉각 속도가 작기 때문에, 리징 마크가 발생하여, Cube 방위의 집적도가 낮아져서 굽힘 가공성이 뒤떨어진다. 시험재 No.133은 중간 풀림을 행하였기 때문에, Cube 방위의 집적도가 낮아져서 굽힘 가공성이 뒤떨어진다.
본 발명에 따르면, 플랫 헴 가공이 가능하도록 굽힘 가공성이 우수하고, 도장 베이킹 경화성이 우수하며, 내식성도 우수한 알루미늄 합금판 및 그 제조 방법이 제공된다. 이 알루미늄 합금판은, 예컨대 헴 가공이 행해지는 자동차용 후드, 트렁크 리드, 도어 등 형상이 복잡하고 또한 경량인 자동차용 부재로서 적합하게 사용된다.

Claims (11)

  1. 6000계 알루미늄 합금판으로서, 랭크포드 값의 이방성이 0.4를 넘는 것인, 성형성과 도장 베이킹 경화성이 우수한 알루미늄 합금판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Si: 0.5∼2.0 질량%, Mg: 0.2∼1.5 질량%를 함유하고, 0.7 Si 질량% + Mg 질량% ≤ 2.2 %, Si 질량% - 0.58 Mg 질량% ≥ 0.1 %를 만족하며, 잔부는 Al 및 불순물로 이루어지는 것인 알루미늄 합금판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Zn: 0.5 질량% 이하를 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  4. 제2항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Mn: 1.0 질량% 이하, Cr: 0.3 질량% 이하, V: 0.2 질량% 이하, Zr: 0.2 질량% 이하 중의 1종 이상을 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  5. 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Mn: 1.0 질량% 이하, Cr: 0.3 질량% 이하, V: 0.2 질량% 이하, Zr: 0.2 질량% 이하 중의 1종 이상을 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Cu: 1.0 질량% 이하를 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Mn: 1.0 질량% 이하, Cr: 0.3 질량% 이하, V: 0.2 질량% 이하, Zr: 0.2 질량% 이하 중의 1종 이상을 더 함유하고, Cu: 1.0 질량% 이하를 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Ti: 0.1 질량% 이하, B: 50 ppm 이하 중 1종 이상을 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Mn: 1.0 질량% 이하, Cr: 0.3 질량% 이하, V: 0.2 질량% 이하, Zr: 0.2 질량% 이하 중의 1종 이상을 더 함유하고, Ti: 0.1 질량% 이하, B: 50 ppm 이하 중 1종 이상을 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Cu: 1.0 질량% 이하를 더 함유하고, Ti: 0.1 질량% 이하, B: 50 ppm 이하 중 1종 이상을 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 합금판은 Mn: 1.0 질량% 이하, Cr: 0.3 질량% 이하, V: 0.2 질량% 이하, Zr: 0.2 질량% 이하 중의 1종 이상을 더 함유하고, Cu: 1.0 질량% 이하를 더 함유하고, Ti: 0.1 질량% 이하, B: 50 ppm 이하 중 1종 이상을 더 함유하는 것인 알루미늄 합금판.
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