KR20080014744A - 알루미늄합금 시트 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 알루미늄합금은 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 필수 원소인 이들 성분은 최대 0.15% Cu와 0.10% Ti를 선택적으로 함유하는 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속 주조기로 5 내지 15 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 코일로 권선하는 단계; 상기 슬래브를 열간압연 또는 바로 코일링하는 단계; 얻어진 슬래브를 시트로 냉간압연하는 단계; 얻어진 시트를 연속어닐링 노로 용체화 처리하는 단계; 얻어진 시트를 예비시효 처리하는 단계를 포함하는 것에 의해 제조되며, 상기 알루미늄합금 시트는 상기 용융 합금과 동일한 조성을 가지며, 10 내지 25 ㎛의 결정 입도를 가지며, 상기 알루미늄합금 시트는 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)이 우수하며, 즉 알루미늄합금 시트는 높은 품질을 가지며, 알루미늄합금 시트는 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 5 내지 15 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 코일로 권선하는 단계; 상기 슬래브를 열간압연 또는 바로 코일링하는 단계; 얻어진 슬래브를 시트로 냉간압연하는 단계; 얻어진 시트를 연속어닐링 노로 용체화 처리하는 단계; 얻어진 시트를 예비시효 처리하는 단계를 포함하는 것에 의해 제조되며, 상기 알루미늄합금 시트는 상기 용융 합금과 동일한 조성을 가지며, 10 내지 25 ㎛의 결정 입도를 가 지며, 상기 알루미늄합금 시트는 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)이 우수하며, 즉 알루미늄합금 시트는 높은 품질을 가지며, 상기 시트는 저비용으로 제조될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

알루미늄합금 시트 및 그 제조방법{ALUMINUM ALLOY SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 알루미늄합금 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 벤딩 또는 프레싱에 의해 제조된 자동차 부품에 적합한 알루미늄합금 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차 차체용 시트는 높은 성형성 및 강도를 가져야 하며; 따라서 자동차 차체에 대해 냉간압연 강판이 사용되고 있다. 그러나, 높은 연료 효율성 및 중량 감소를 달성하기 위해, 현재 압연 알루미늄합금 시트가 사용되고 있다. 특히, Al-Mg-Si합금 시트가 자동차 차체에 적합하다. 이는 이들 합금 시트가 시효 열처리를 수반하지 않고 연질이며 다른 재료와 비교하여 벤딩성(bendability)과 같은 더 높은 성형성을 가지기 때문이다. 또한, 상기 합금 시트는 성형 단계에 이은 베이크-페인팅(bake-painting) 단계 또는 다른 단계 동안 합금 시트를 가열하는 것에 의해 강도가 증가될 수 있다.
Al-Mg-Si합금 시트에 대해, 금속간화합물 및/또는 석출물의 크기 및/또는 상태를 제어하는 것에 의해 성형성을 개선시키기 위한 시도가 이루어지고 있다. 또한, 상기 합금 시트를 제조하기 위한 공정에서 조성을 적절하게 조율하고 적절한 열처리를 실시하는 것에 의해 베이크 경화능(bake hardenability) 및 성형성, 예를 들면 벤딩성을 개선시키기 위한 시도가 이루어지고 있다. 예를 들면, 일본공개특허공보 제9-31616호는 금속간화합물 및/또는 석출물의 크기 및/또는 상태를 제어하기 위해, 전체 Mg 및 Si 함량이 2.4% 이하로 유지되고, Mn, Cr, Zr 및 V로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 결정미세화 및 미세구조 안정화에 사용하고, 주조 슬래브를 균질화, 열간압연, 냉간압연 및 용체화 처리(solution heat treatment)를 실시하는 것을 개시한다.
일본공개특허공보 제9-31616호 및 다른 문헌에 개시된 공지의 기술에 있어서, Mn, Cr, Zr 및 V로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 결정미세화 및 미세구조 안정화에 사용하고, 최종 시트를 금속간화합물의 석출상태, 신장성(stretchability), 벤딩성 등을 평가한다. 일반적으로, 전체 Mg 및 Si 함량이 1.5% 이하인 합금 시트는 만족스럽지 못한 베이크 경화능을 갖는다. 상기 합금 시트에 대해, 베이크 경화능에 대한 Mg 및 Si 영향 및 표면품질(오렌지 필(orange peel)), 벤딩성 및 최종 시트의 재결정입자 크기에 대한 Cr 영향에 대해 충분한 연구가 이루어지지 않고 있다. 최종 시트로 처리되는 알루미늄합금 시트의 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)을 개선시키기 위해, DC 주조공정에 의해 슬래브를 제조하는 단계가 필요하고, 또한 다수의 후속 공정: 스캘핑(scalping) 단계, 균질화단계, 열간압연 단계, 냉간압연 단계, 중간 어닐링 단계, 마무리 압연 단계 및 마무리 어닐링 단계가 필요하기 때문에 제조비용이 높다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 고품질을 갖는 알루미늄합금 시트를 제공하고 또한 저비용으로 상기 알루미늄합금 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 알루미늄합금 시트는 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소이다. 알루미늄합금 시트는 10 내지 25 ㎛의 결정 입도(grain size)를 갖는다.
알루미늄합금 시트는 0.15% 이하의 Cu를 추가로 함유한다. 알루미늄합금 시트는 0.10% 이하의 Ti를 추가로 함유한다.
본 발명에 따른 알루미늄합금 시트 제조방법은 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속 주조기로 5 내지 15 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 코일로 권선하는 단계; 얻어진 슬래브를 시트로 냉간압연하는 단계; 얻어진 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계; 얻어진 시트를 물로 급냉(quench)하는 단계; 얻어진 시트를 코일링하는 단계; 얻어진 시트를 3 내지 12 시간 동안 60℃ 내지 110℃ 온도에서 유지하는 단계; 및 얻어진 시트를 실온으로 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄합금 시트 제조방법은 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 5 내지 15 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 코일로 권선하는 단계; 얻어진 슬래브를 시트로 냉간압연하는 단계; 얻어진 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계; 얻어진 시트를 70℃ 내지 115℃ 온도로 냉각하는 단계; 얻어진 시트를 코일링하는 단계; 및 얻어진 시트를 10℃/hour 이하의 냉각속도로 실온으로 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄합금 시트 제조방법은 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 10 내지 30 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 2 내지 8 mm 두께를 갖는 열간압연 시트로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연 시트를 코일로 권선하는 단계; 얻어진 열간압연 시트를 냉간압연 시트로 냉간압연하는 단계; 상기 냉간압연 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계; 얻어진 시트를 물로 급냉하는 단계; 얻어진 시트를 코일링하는 단계; 얻어진 시트를 3 내지 12 시간 동안 60℃ 내지 110℃ 온도에서 유지하는 단계; 및 얻어진 시트를 실온으로 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄합금 시트 제조방법은 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 10 내지 30 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 2 내지 8 mm 두께를 갖는 열간압연 시트로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연 시트를 코일로 권선하는 단계; 얻어진 열간압연 시트를 냉간압연 시트로 냉간압연하는 단계; 상기 냉간압연 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계; 얻어진 시트를 70℃ 내지 115℃ 온도로 냉각하는 단계; 얻어진 시트를 코일링하는 단계; 및 얻어진 시트를 10℃/hour 이하의 냉각속도로 실온으로 냉각하는 단계를 포함한다.
알루미늄합금 시트를 제조하기 위한 전술한 방법 중 임의의 하나에 있어서, 용융 합금은 0.15% 이하의 Cu를 추가로 함유한다. 용융 합금은 0.10% 이하의 Ti를 추가로 함유한다. 또한, 냉간압연 단계는 패스당 20% 이상의 압하율로 실시된다.
알루미늄합금 시트는 전술한 구성(configuration) 및 전술한 단계를 포함하는 시트 제조방법을 구비하기 때문에, 상기 시트는 저비용으로 고품질로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄합금 시트 및 본 발명에 따른 상기 알루미늄합금 시트 제조방법을 기술한다. 첫번째로, 자동차 차체에 사용될 수 있는 본 발명의 알루미늄합금 시트를 기술한다. 본 발명자들은 다양한 연구를 실시하여 알루미늄합금 시트의 품질, 즉 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)과 같은 특성이 알루미늄합금 시트의 조성 및 후술하는 결정립 크기를 조율하는 것에 의해 개선될 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 제조방법이 간략화될 수 있기 때문에 제조비용을 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
알루미늄합금 시트를 용체화 처리한 후에, Mg는 매트릭스내에 고용체(solid solution)를 형성한다. Mg는 코팅을 베이킹하기 위한 가열단계 동안 석출경화상(precipitation hardening phase)을 형성하도록 Si와 함께 석출되어 강도를 개선시킨다. Mg 함량이 0.40 중량% 미만인 경우, 석출경화효과가 낮다. Mg 함량이 0.65 중량% 초과인 경우, 용체화 처리된 알루미늄합금 시트는 벤딩성이 만족스럽게 개선되지 않을 수 있다. 따라서, Mg 함량은 0.40 중량% 내지 0.65 중량% 범위이다. 알루미늄합금 시트의 용체화 처리 후의 우수한 벤딩성을 달성하기 위해, Mg 함량은 바람직하게는 0.40 중량% 내지 0.60 중량% 범위이다.
Si는 코팅을 베이킹하기 위한 가열단계 동안 β"상(β" phase)으로써 불리는 Mg2Si 중간상(intermediate phase) 또는 유사한 석출경화상을 형성하도록 Mg와 함께 석출되어 강도를 개선시킨다. Si 함량이 0.50 중량% 미만인 경우, 석출경화효과가 낮다. Si 함량이 0.75 중량% 초과인 경우, 용체화 처리된 알루미늄합금 시트는 벤딩성이 만족스럽게 개선되지 않을 수 있다. 따라서, Si 함량은 0.50 중량% 내지 0.75 중량% 범위이다. 알루미늄합금 시트의 용체화 처리 후의 우수한 벤딩성을 달성하기 위해, Si 함량은 바람직하게는 0.60 중량% 내지 0.70 중량% 범위이다.
Cr은 재결정 입자를 미세화시키기 위한 성분이다. Cr 함량이 0.05 중량% 미만인 경우, 미세화효과가 불충분하다. Cr 함량이 0.20 중량% 초과인 경우, 조대한 Al-Cr 금속간화합물이 슬래브 주조동안 형성되기 때문에 알루미늄합금 시트의 벤딩성과 같은 성형성이 자동차 제조에 대해 충분히 개선되지 않을 수 있다. 따라서, Cr 함량은 0.05 중량% 내지 0.20 중량% 범위이다. 이는 재결정 결정 입도를 10 내지 25 ㎛ 범위내로 제어하여 표면품질(오렌지 필)을 개선시킬 수 있다. 더욱 개선된 벤딩성 등의 성형성 및 더욱 개선된 표면품질(오렌지 필)을 달성하기 위해, Cr 함량은 바람직하게는 0.05 중량% 내지 0.15 중량% 범위이다.
Si 및 Cr과 공존하는 Fe는 주조 단계 동안 다량의 재결정 핵생성 자리(nucleation site)를 생성시키기 위해 5 ㎛ 이하 크기를 갖는 Al-(Fe/Cr)-Si 금속간화합물 및/또는 Al-Fe-Si 금속간화합물의 형성을 촉진시킨다. 재결정 핵생성 자리의 개수를 증가시키는 것은 작은 재결정 결정 입도를 유도하며, 이에 의해 표면품질(오렌지 필)을 개선시킨다. Fe 함량이 0.10 중량% 미만인 경우, 표면품질(오렌지 필)의 개선효과가 불충분하다. Fe 함량이 0.40 중량% 초과인 경우, 알루미늄합금 시트는 슬래브 주조동안 조대한 Al-Fe-Si 금속간화합물 및/또는 Al-(Fe/Cr)-Si 금속간화합물이 형성되고, 최종 시트는 박판 슬래브내의 Si 고용체의 함량의 감소에 의한 낮은 베이크 경화능을 가지며; 따라서 벤딩성과 같은 성형성 및 베이크 경화능이 낮기 때문에 자동차 제조를 위한 성형성(벤딩성)이 불충분하다. 따라서, Fe 함량은 0.10 중량% 내지 0.40 중량% 범위이다. 벤딩성과 같은 성형성 및 베이크 경화능을 개선시키기 위해, Fe 함량은 바람직하게는 0.10 중량% 내지 0.30 중량% 범위이다.
Mg, Si, Cr 및 Fe의 첨가는 고품질을 달성하기 위한 필수 성분이며, 알루미늄합금 시트는 알루미늄합금 시트에 필요한 특성에 따라 0.15 중량% 이하의 Cu를 함유할 수 있다. Cu는 베이크 페인팅이 실시된 제품의 강도를 개선시키기 위한 시효경화(age hardening)를 촉진시키는 성분이다. Cu 함량이 0.15 중량% 이상인 경우, 알루미늄합금 시트는 시트가 예비시효처리(pre-aging treatment), 즉 T4P 처리 후에 높은 항복강도를 가지며; 따라서 시트는 벤딩성과 같은 성형성이 만족스럽지 못할 뿐만 아니라 심하게 낮은 내부식성, 특히 낮은 사상 부식 저항(filiform corrosion resistance)을 가지며, 시트 품질이 낮다. 따라서, Cu 함량은 0.15 중량% 이하이다.
Mg, Si, Cr 및 Fe의 첨가는 고품질을 달성하기 위한 필수 성분이며, 알루미늄합금 시트는 알루미늄합금 시트에 필요한 특성에 따라 0.10 중량% 이하의 Ti를 함유할 수 있다. 박판 슬래브의 결정 미세화제의 예는 Al-Ti 및 Al-Ti-B를 포함한다. Ti 함량이 0.10 중량% 이하인 경우, 본 발명의 이점의 희생없이 슬래브내에 형성되는 주조 결함을 방지시킬 수 있다; 따라서 알루미늄합금 시트의 품질이 더욱 개선될 수 있다. Ti 함량이 0.10 중량% 초과인 경우, 주조 단계동안 TiAl3와 같은 조대한 금속간화합물이 형성되며; 따라서 알루미늄합금 시트는 만족스럽지 못한 성형성을 갖는다. 따라서, Ti가 채용되는 경우, Ti 함량은 0.10 중량% 이하로 설정된다.
전술한 성분 이외의 잔부는 Al 및 불가피한 불순물을 포함한다. 전술한 조성의 알루미늄합금 시트는 10 내지 25 ㎛의 결정 입도를 가지며; 따라서 표면품질(오렌지 필)이 개선된다.
알루미늄합금 시트를 제조하기 위한 방법을 기술한다. 하기의 연속 슬래브주조 공정의 예는 쌍벨트 주조공정 및 쌍드럼 주조공정과 같은 다양한 공정을 포함한다. 연속 슬래브주조 공정에 대해, 용탕은 적층 수냉식 회전 벨트 또는 회전 드럼 사이에 공급되고, 그 후 드럼면(drum face)의 벨트면을 냉각하는 것에 의해 응고되며, 이에 의해 박판 슬래브가 제조된다; 얻어진 슬래브는 벨트 또는 드럼 사이 부분에서 배출되며, 상기 부분은 용탕이 공급되는 부분과 반대방향이며; 얻어진 슬래브는 이어서 필요에 따라 열간압연되거나 또는 바로 코일링된다. 연속 슬래브주조 공정과 유사한 다양한 공정이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄합금 시트 제조방법에 있어서, 슬래브는 알루미늄합금 시트와 동일 조성을 갖는 용융 합금을 사용하여 연속 슬래브주조 공정에 의해 제조된다. 슬래브는 연속 슬래브주조 공정용 연속 슬래브-주조기로 연속적으로 제조되며, 그 후 필요에 따라 열간압연되거나 또는 바로 롤로 권선된다. 슬래브는 5 내지 30 mm의 두께를 가지며; 따라서 주조 단계 동안 슬래브 표면은 200 ℃/sec 이상의 속도로 냉각되며, 슬래브 표면으로부터 슬래브 두께의 1/4로 이격된 부분은 30 ℃/sec 내지 150 ℃/sec 속도로 냉각된다. 최종 시트의 금속 미세구조에 있어서, Al-Fe-Si 금속간화합물 및/또는 Al-(Fe/Cr)-Si 금속간화합물은 예를 들면 약 5 ㎛ 이하의 매우 미세한 크기를 가진다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 알루미늄합금 시트에 있어서, 금속간화합물은 시트가 형성될 때 매트릭스로부터 거의 분열되지 않으며; 따라서 알루미늄합금 시트는 DC 주조공정에 의해 제조되고 성형시 균열을 일으키는 경향이 있는 압연 시트와 비교하여 놀라운 성형성을 가진다.
주조 단계 동안 냉각속도가 비교적 높고, 합금의 Mg 및 Si 함량이 비교적 낮기 때문에, Mg2Si 금속간화합물의 양이 DC 주조 슬래브와 비교하여 적다.
냉간압연 단계 동안 금속간화합물 둘레에 전위 적층(dislocation pile-up)이 발생하여 어닐링 단계 동안의 재결정 핵형성 자리를 생성시키는 것은 알려져 있다. 슬래브가 5 내지 30 mm의 두께를 가지는 경우, 주조 단계 동안 슬래브 표면은 200 ℃/sec 이상의 속도로 냉각될 수 있으며, 슬래브 표면으로부터 슬래브 두께의 1/4 이격된 부분은 30 ℃/sec 내지 150 ℃/sec의 속도로 냉각될 수 있다; 따라서 최종 시트의 Al-Fe-Si 금속간화합물 및/또는 Al-(Fe/Cr)-Si 금속간화합물은 예를 들면 약 5 ㎛ 이하의 매우 미세한 크기를 가진다. 또한, 단위 체적당 금속간화합물 개수가 많으며, 따라서 재결정 입자 핵의 밀도가 높다. 재결정 결정 입도의 성장이 입계가 이동되는 것을 방지하는 피닝 효과(pinning effect)에 의해 방지되기 때문에 재결정 입자는 비교적 작은, 예를 들면 10 내지 25 ㎛의 크기를 가진다. 따라서, 알루미늄합금 시트는 만족스러운 성형성과 표면품질(오렌지 필)을 가진다.
표면품질(오렌지 필)을 평가하기 위한 절차는 하기와 같다: 성형된 알루미늄합금 시트는 전착코팅(electrodeposition coating) 공정에 의해 처리되고, 그 후 얻어진 시트가 랜덤 변형 마크(random strain mark)를 가지는지를 시각적으로 검사하였다. 본 발명의 알루미늄합금 시트에 있어서, 전술한 바와 같이 재결정 입자가 10 내지 25 ㎛의 크기를 가지기 때문에 알루미늄합금 시트는 공지된 알루미늄합금 시트 보다 놀라운 표면품질(오렌지 필)을 갖는다.
연속 슬래브주조 공정에 있어서, 5 mm 미만의 두께를 갖는 임의의 슬래브도 단위 시간당 주조기를 통과하는 알루미늄의 양이 너무 작기 때문에 연속 슬래브 주조기로 제조하지 못할 수 있다. 슬래브 두께가 30 mm를 초과하는 경우, 주조 단계 동안 슬래브 표면에서 슬래브 두께의 1/4 부분에서의 냉각속도는 30 ℃/sec 미만이며; 따라서 Al-Fe-Si 금속간화합물 및/또는 Al-(Fe/Cr)-Si 금속간화합물은 합금 조성에 따라 5 ㎛를 초과하는 크기를 가진다. 따라서, 금속간화합물은 어떤 경우에 있어서 매트릭스로부터 분리될 수 있으며, 최종 시트가 성형될 때, 시트는 벤딩성과 같은 성형성이 만족스럽지 못하다.
슬래브가 15 mm 초과 내지 30 mm 이하의 두께를 갖는 경우, 슬래브는 연속주조 단계 후에 2 내지 8 mm의 두께를 갖는 시트로 열간압연되며, 그 후 상기 열간엽연 시트는 롤로 권선되며, 그 후 상기 열간압연 시트는 최종 시트의 두께로 냉간압연된다. 슬래브가 10 mm 이상 내지 15 mm 이하의 두께를 갖는 경우, 슬래브는 연속주조 단계 후에 2 내지 8 mm의 두께를 갖는 시트로 열간압연될 수 있으며, 그 후 상기 열간엽연 시트는 롤로 권선되며, 그 후 상기 열간압연 시트는 최종 시트의 두께로 냉간압연된다. 선택적으로, 슬래브가 10 mm 이상 내지 15 mm 이하의 두께를 갖는 경우, 슬래브는 연속주조 단계 후에 바로 코일링될 수 있으며, 그 후 상기 코일링된 슬래브는 최종 시트의 두께로 냉간압연된다. 슬래브가 5 mm 이상 내지 10 mm 미만의 두께를 갖는 경우, 슬래브는 연속주조 단계 후에 바로 코일링되며, 그 후 상기 코일링된 슬래브는 최종 시트의 두께로 냉간압연된다.
주조 슬래브는 필요에 따라 열간압연 단계에서 열간압연되거나 또는 전술한 바와 같이 바로 코일링되며, 그 후 열간압연 시트 또는 코일링된 슬래브는 냉간압연 단계에서 최종 시트 두께로 냉간압연된다. 냉간압연 단계의 패스 당 압하율을 증가시키는 것이 최종 시트의 벤딩성 및 베이크 경화능을 개선시킨다는 것은 알려져 있다. 최종 시트와 동일한 두께를 갖고, 패스 당 다른 압하율로 제조된 냉간압연 시트의 단면 관찰결과 패스 당 압하율의 증가가 패스 당 슬래브의 소성변형(plastic deformation)을 증가시키고, 주조 단계 동안 형성된 Mg2Si 금속간화합물 및 Al-Fe-Si 금속간화합물 및/또는 Al-(Fe/Cr)-Si 금속간화합물이 쉽게 파열된다는 발견을 하였다. 따라서, 이들 금속간화합물에 의한 매트릭스내의 고용체의 형성은 냉간압연 단계에 이은 용체화 처리 동안 촉진되며, 이에 의해 벤딩성 및 베이크 경화능이 개선된다.
알루미늄합금 시트가 알루미늄합금 시트에 대한 요구에 따라 더 높은 품질을 가져야 한다면, 패스 당 압하율은 20% 이상일 수 있다. 이는 알루미늄합금 시트의 품질을 개선시키도록 벤딩성 및 베이크 경화능을 개선시킨다. 패스 당 압하율이 25% 이상이면, 벤딩성 및 베이크 경화능이 더 개선되며, 이에 의해 알루미늄합금 시트의 품질이 더 개선된다.
냉간압연 후에, 냉간압연 시트는 용체화 처리되며, 이에 의해 시트는 예비시효된다. 바람직하게는, 용체화 처리 및 용체화 처리에 이은 냉각 처리는 일반 연속어닐링 노, 즉 CAL로 실시된다. 용체화 처리 및 후속 냉각 처리가 CAL로 실시되면, 시트는 용체화 처리 및 후속 냉각처리 동안 β" 석출물을 위한 핵이 형성되도록 예비시효될 수 있으며, 이에 의해 높은 베이크 경화능을 구비한 Al-Mg-Si 합금 시트가 얻어질 수 있다. 특히, 냉간압연 시트는 시트가 10 ℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열된 후, 상기 온도에서 5초 이상 동안 유지시키는 방식으로 용체화 처리된다. 얻어진 시트는 하기와 같이 처리된다: (1) 시트를 급냉하고 코일링하여, 3 내지 12 시간 동안 60℃ 내지 110℃ 온도에서 유지시키고, (2) 시트를 70℃ 내지 115℃ 온도로 냉각하고 코일링한 후, 10 ℃/hour 이하의 냉각속도로 실온으로 냉각시킨다.
어닐링 노를 사용하여 실시된 용체화 처리 온도가 530℃ 미만인 경우, Mg2Si 금속간화합물이 매트릭스내에 고용체를 충분하게 형성시키지 않으며; 따라서 최종 시트는 낮은 베이크 경화능을 가지며, 즉 베이크 경화능이 개선될 수 없다. 반대로, 유지 온도가 560℃ 초과인 경우, 어떤 경우에 있어서 Mg2Si 금속간화합물이 부분적으로 용융, 즉 버닝(burning)이 발생될 수 있다. 또한, 25 ㎛ 초과 크기를 갖는 조대한 재결정 입자가 형성되며, 최종 시트는 만족스럽지 못한 표면품질(오렌지 필)을 가지며, 즉 표면품질(오렌지 필)이 개선될 수 없다. 따라서, 베이크 경화능 및 표면품질(오렌지 필)을 개선시키기 위해, 어릴링 로를 사용하여 실시된 용체화 처리 온도는 530℃ 내지 560℃ 범위이다.
어닐링 노의 유지 시간이 5초 미만인 경우, Mg2Si 금속간화합물이 매트릭스내에 고용체를 충분하게 형성시키지 않으며; 따라서 최종 시트는 낮은 베이크 경화능을 가지며, 즉 베이크 경화능이 개선될 수 없다. 따라서, 높은 베이크 경화능을 달성하기 위해, 어닐링 노의 유지 시간은 5초 이상이다.
또한, 연속 어닐링 처리 동안의 가열속도가 10 ℃/sec 미만인 경우, 조대한 입자(coarse grain)가 형성되며; 따라서 최종 시트는 벤딩성과 같은 성형성이 열등하고 만족스럽지 못한 표면품질(오렌지 필)을 가지며, 즉 벤딩성과 같은 성형성 및 표면품질(오렌지 필)이 개선될 수 없다. 냉각속도가 10 ℃/sec 미만인 경우, Si가 입계에서 석출되며; 따라서 베이크 경화능 및 벤딩성이 열화되며, 즉 베이크 경화능 및 벤딩성이 개선될 수 없다. 벤딩성과 같은 성형성, 표면품질(오렌지 필) 및 베이크 경화능을 개선시키는 것에 의해 알루미늄합금 시트의 품질을 개선시키기 위해, 연속 어닐링 처리 동안의 가열속도는 10 ℃/sec 이상이다. 또한, 연속어닐링 처리 동안의 냉각속도는 바람직하게는 10 ℃/sec 이상이다.
냉간압연 시트를 용체화 처리한 후, 시트는 물로 급냉된 후 코일링된다. 선택적으로, 시트는 냉각된 후 코일링된다. 시트가 용체화 처리 후에 물로 급냉된 후 코일링되는 경우에 있어서, 용체화 처리에 이은 예비시효처리 온도, 즉 유지 온도(retention temperature)가 60℃ 미만인 경우, 베이크 경화능을 개선시키기 위해 긴 시간이 필요하며, 즉 베이크 경화능을 개선시키기가 어렵다. 유지 온도가 110℃ 초과인 경우, 항복강도가 증가되고 벤딩성이 열화되며, 즉 Mg2Si 중간상이 베이크 페인팅 단계 동안 형성되어야 하지만, 예비시효처리 동안 β"로 불리는 Mg2Si 중간상 또는 이와 유사한 석출경화상이 형성되기 때문에 벤딩성이 개선될 수 없다. 베이크 경화능 및 벤딩성을 개선시키는 것에 의해 알루미늄합금 시트의 품질을 개선시키기 위해, 용체화 처리에 이은 예비시효처리 온도는 60℃ 내지 110℃ 범위이다.
용체화 처리에 이은 예비시효처리의 유지 시간이 3시간 미만인 경우, 높은 베이크 경화능이 달성될 수 없다. 반대로, 유지 시간이 12시간 초과인 경우, 항복강도가 증가되고 벤딩성이 열화되며, 즉 Mg2Si 중간상이 베이크 페인팅 단계 동안 형성되어야 하지만, 예비시효처리 동안 β"로 불리는 Mg2Si 중간상 또는 이와 유사한 석출경화상이 형성되기 때문에 벤딩성이 개선될 수 없다. 따라서, 베이크 경화능 및 벤딩성을 개선시키는 것에 의해 알루미늄합금 시트의 품질을 개선시키기 위해, 용체화 처리에 이은 예비시효처리 유지 시간은 3 내지 12시간 범위이다.
한편, 냉간압연 시트가 용체화 처리, 냉각 및 코일링되는 경우에 있어서, 코일링 단계의 온도가 70℃ 미만인 경우, 높은 베이크 경화능을 달성하기 위해 긴 시간이 필요하며, 즉 베이크 경화능을 개선시키기가 어렵다. 반대로, 코일링 단계의 온도가 115℃ 초과인 경우, 항복강도가 증가되고 벤딩성이 열화되며, 즉 Mg2Si 중간상이 베이크 페인팅 단계 동안 형성되어야 하지만, 냉각 단계 및 코일링 단계 동안 β"로 불리는 Mg2Si 중간상 또는 이와 유사한 석출경화상이 형성되기 때문에 벤딩성이 개선될 수 없다. 코일링 시트의 냉각속도가 10 ℃/hour 초과인 경우, 베이크 경화능이 감소되며, 즉 베이크 경화능이 개선될 수 없다. 베이크 경화능 및 벤딩성을 개선시키는 것에 의해 알루미늄합금 시트의 품질을 개선시키기 위해, 코일링 단계의 온도는 70℃ 내지 115℃ 범위이며, 코일링 시트의 냉각속도는 10 ℃/hour 이하이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄합금 시트는 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소이다. 알루미늄합금 시트는 10 내지 25 ㎛의 결정 입도를 갖는다. 따라서, 알루미늄합금 시트는 만족스러운 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)을 가지며, 즉 알루미늄합금 시트는 고품질을 가진다. 알루미늄합금 시트가 전술한 조성을 가지기 때문에, 시트는 하기와 같은 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있다: 연속주조공정에 의해 슬래브를 제조하고 필요에 따라 열간압연하는 단계; 상기 슬래브 또는 열간압연 시트를 코일링한 후 냉간압연하는 단계; 상기 냉간압연 시트를 용체화 처리, 물로 급냉, 코일링, 예비시효한 후 실온으로 냉각하는 단계. 선택적으로, 상기 시트는 하기와 같은 본 발명의 다른 방법에 의해 제조될 수 있다: 연속주조공정에 의해 슬래브를 제조하고 필요에 따라 열간압연하는 단계; 상기 슬래브 또는 열간압연 시트를 코일링한 후 냉간압연하는 단계; 상기 냉간압연 시트를 용체화 처리, 소정 범위내의 온도로 냉각, 코일링한 후 실온으로 어닐링하는 단계. 본 발명의 방법은 어떠한 스캘핑 단계, 균질화 단계 및 중간 어닐링 단계를 포함하지 않기 때문에, 공지된 제조방법과 비교하여 제조비용이 낮다. 따라서, 본 발명의 알루미늄합금 시트는 고품질을 가지며, 저비용으로 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있다.
실시예
본 발명의 방법에 의해 제조된 알루미늄합금 시트의 평가 결과를 기술한다. 하기 실시예에 있어서, 냉간압연 단계에서 처리된 시료는 코일이 아니라 절단 시트이다. 연속 어닐링 단계를 시뮬레이션하기 위해, 코일은 CAL로 처리되며, 각 시료는 염욕(salt bath)에서 용체화 처리되고, 물로 급냉 또는 85℃ 물로 급냉되었다. 어닐링 단계 또는 코일링 단계에 이은 재가열 단계를 시뮬레이션하기 위해, 각 시료는 냉각되고 어닐링 노(annealer)에서 열처리되었다.
[실시예 1]
하기 조성을 함유하는 용융 합금을 제조하였다: 0.54% Mg, 0.66% Si, 0.10% Cr, 0.15% Fe 및 0.01% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물. 용융 합금은 연속주조공정에 의해 쌍벨트 주조기로 10 mm 두께를 갖는 박판 슬래브로 처리되었다. 박판 슬래브는 1 mm 두께를 가지도록 패스 당 30% 압하율로 냉간압연하여 냉간압연 시트를 제조하였다. 냉간압연 시트는 염욕내에 15초 동안 560℃에서 시트를 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트는 즉시 물로 급냉한 후 열처리, 즉 어닝링 로에서 8시간 동안 85℃에서 예비시효하였다. 얻어진 시트는 실온으로 냉각시킨 후 1주일 동안 존속시켰다. 얻어진 시트는 아직 베이크-페인트 되지 않은 최종 시트, 즉 T4P 처리 시트(T4P-treated sheet)로 처리하였다. T4P 처리 시트 중 일부는 어닐링 노에서 1시간 동안 180℃에서 시효처리 하여 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[실시예 2]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 용융 합금이 하기 조성을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다: 0.46% Mg, 0.66% Si, 0.10% Cr, 0.16% Fe 및 0.02% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물.
[실시예 3]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 용융 합금이 하기 조성을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다: 0.46% Mg, 0.66% Si, 0.10% Cr, 0.16% Fe, 0.01% Ti, 및 0.12% Cu, 잔부 Al 및 불가피한 불순물.
[비교 실시예 1]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 용융 합금이 하기 조성을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다: 0.64% Mg, 0.85% Si, 0.17% Fe, 0.01% Ti, 및 0.01% Cu, 잔부 Al 및 불가피한 불순물.
[비교 실시예 2]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 용융 합금이 하기 조성을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다: 0.68% Mg, 0.74% Si, 0.10% Cr, 0.16% Fe 및 0.01% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물.
[비교 실시예 3]
1100 mm x 500 mm x 4000 mm 크기를 갖는 슬래브를 0.59% Mg, 0.73% Si, 0.10% Cr, 0.15% Fe 및 0.01% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 함유하는 용융 합금을 사용하여 반연속 주조공정에 의해 통상의 DC 주조기로 제조하였다. 상기 슬래브의 양면을 스켈핑한 후 얻어진 슬래브를 유지 로(holding furnace)내에서 10시간 동안 550℃에서 유지하여 슬래브를 균질화 하였다. 얻어진 슬래브를 유지 로에서 취출한 후 6 mm 두께를 갖도록 열간압연기로 열간압연하여 열간압연 시트를 제조하였다. 열간압연 시트를 코일링, 냉각한 후 2 mm 두께를 갖도록 냉간압연기로 패스 당 30% 압하율로 냉간압연 하였다. 얻어진 시트를 중간어닐링 처리한 후 1 mm 두께를 갖도록 추가 냉간압연하여 냉간압연 시트를 제조하였다. T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 상기 냉간압연 시트를 사용하여 제조하였다.
[비교 실시예 4]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 상기 실시예 2에 기술된 것과 동일한 조성을 갖는 용융 합금을 사용하고, 시트를 1 mm 두께를 갖도록 패스 당 10% 압하율로 냉간압연한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다
표 1은 실시예 1-3의 알루미늄합금 시트 및 비교 실시예 1-4의 알루미늄합금 시트를 각각 제조하기 위해 사용된 합금 A-F의 조성을 나타낸다.
Figure 112007076107697-PCT00001
실시예 1-3 및 비교 실시예 1-4의 알루미늄합금 시트를 실온에서 인장시험하고, 베이크 경화능, 벤딩성, 표면품질(오렌지 필) 및 결정 입도를 평가하였다. 인장 시험은 T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트에 대해 실시되었다. 각각의 T4P 처리 시트와 T6P 처리 시트 사이의 0.2% 항복강도의 차이는 베이크 경화능 인덱스(index)로써 사용하였다. 90 MPa의 베이크 경화능의 인덱스를 갖는 각각의 알루미늄합금 시트는 놀라운 베이크 경화능이 놀라운 것으로 평가되었다. T4P 처리 시트를 벤딩성, 결정 입도 및 표면품질(오렌지 필)에 대해 평가하였다. 벤딩성은 하기와 같이 평가하였다: 각각의 T4P 처리 시트는 5% 연신 및 r/t = 0.5 비율로 180°각도로 절곡하는 것에 의해 변형처리하고, 절곡부의 균열을 시각적으로 검사하고, 1, 1.5, 2, 3, 4 또는 5의 등급을 T4P 처리 시트에 부여하였다. 2 이하의 등급을 갖는 각각의 T4P 처리 시트는 벤딩성이 놀라운 것으로 평가되었다. 결정 입도는 단면절단법에 의해 T4P 처리 시트 면으로부터 시트 두께의 1/4 부분에서의 단면을 관찰하는 것에 의해 결정되었으며, 단면은 압연방향에 평행하다. 표면품질(오렌지 필)은 하기와 같이 평가하였다: 각각의 T4P 처리 시트를 신장시키고 전기증착한 후 외관을 시각적으로 검사하였다. 등급 "A"는 양호한 외관을 갖는 각각의 T4P 처리 시트에 부여하고, 등급 "B"는 하급 외관을 갖는 T4P 처리 시트에 부여하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112007076107697-PCT00002
본 발명에 따른 실시예 1, 2 및 3은 베이크 경화능 인덱스가 90 MPa 이상인 것을 각각 나타내며, 벤딩성 등급은 2 이하이며, 표면품질(오렌지 필)이 양호하며, 즉 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)이 우수하다.
비교 실시예 1은 결정 입도가 25 ㎛ 초과이며, 표면품질(오렌지 필)이 만족스럽지 못한 것을 나타낸다. 이는 이 비교 실시예의 알루미늄합금 시트가 Cr을 함유하지 않기 때문이다. 또한, Si 함량이 0.85%, 즉 Si 함량이 0.75% 초과이기 때문에, 이 비교 실시예의 각각의 T4P 처리 시트는 큰 0.2% 항복강도를 가지며, 벤딩성 등급은 5, 즉 등급이 열등하다. 비교 실시예 2는 벤딩성 등급이 3, 즉 등급이 열등하다. 이는 Mg 함량이 0.68%, 즉 Mg 함량이 0.65 보다 크기 때문이며, 따라서 이 비교 실시예의 각각의 T4P 처리 시트는 큰 0.2% 항복강도를 가진다. 비교 실시예 3은 결정 입도가 25 ㎛ 초과이며, 표면품질(오렌지 필)이 만족스럽지 못한 것을 나타낸다. 이는 이 비교 실시예의 알루미늄합금 시트가 DC 주조공정에 의해 제조된 슬래브를 사용하여 제조되었기 때문이다. 비교 실시예 4는 베이크 경화능 인덱스가 87 MPa, 즉 인덱스가 90 MPa 보다 작은 것을 나타낸다. 이는 이 비교 실시예의 알루미늄합금 시트가 패스 당 10% 압하율, 즉 냉간압연 단계에 있어서 패스당 20% 압하율 보다 적은 압하율로 제조되었기 때문이다.
[실시예 4]
10 mm 두께를 구비한 박판 슬래브를 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 조성을 갖는 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 쌍벨트 주조기로 제조하였다. 상기 박판 슬래브를 1 mm 두께를 갖도록 패스 당 30% 압하율로 냉간압연하여 냉간압연 시트를 제조하였다. 냉간압연 시트는 시트를 염욕에서 15초 동안 560℃에서 유지시키는 방식으로 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 즉시 물로 급냉한 후 바로 재가열 처리, 즉 어닐링 노에서 8시간 동안 85℃에서 예비시효 처리하였다. 얻어진 시트를 실온으로 냉각한 후 1주일 동안 존속시켰다. 얻어진 시트는 아직 베이크-페인트 되지 않은 최종 시트, 즉 T4P 처리 시트로 처리하였다. T4P 처리 시트 중 일부는 어닐링 노에서 1시간 동안 180℃에서 시효처리 하여 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 5]
냉간압연 시트를 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조한 후 염욕에서 15초 동안 515℃에서 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 물로 급냉한 후 실시예 4에 기술된 것과 동일한 조건하에서 예비시효 처리하였다. 얻어진 시트를 사용하여 T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 6]
냉간압연 시트를 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조한 후 염욕에서 15초 동안 560℃에서 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 즉시 물로 급냉한 후 재가열 처리, 즉 어닐링 노에서 8시간 동안 50℃에서 예비시효 처리하였다. 이어서, 얻어진 시트를 사용하여 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 조건하에서 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 7]
냉간압연 시트를 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조한 후 염욕에서 15초 동안 560℃에서 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 즉시 물로 급냉한 후 재가열 처리, 즉 어닐링 노에서 8시간 동안 120℃에서 예비시효 처리하였다. 이어서, 얻어진 시트를 사용하여 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 조건하에서 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 8]
냉간압연 시트를 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조한 후 염욕에서 15초 동안 560℃에서 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 즉시 물로 급냉한 후 재가열 처리, 즉 어닐링 노에서 2시간 동안 85℃에서 예비시효 처리하였다. 이어서, 얻어진 시트를 사용하여 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 조건하에서 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 9]
냉간압연 시트를 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조한 후 염욕에서 15초 동안 560℃에서 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 즉시 물로 급냉한 후 재가열 처리, 즉 어닐링 노에서 16시간 동안 85℃에서 예비시효 처리하였다. 이어서, 얻어진 시트를 사용하여 상기 실시예 4에 기술된 것과 동일한 조건하에서 T6P 처리 시트를 제조하였다.
전술한 바와 같은 서로다른 조건 하에서 염욕을 사용하여 용체화 처리 또는 서로다른 조건 하에서 어닐링 노를 사용하여 가열 처리한 알루미늄합금 시트는 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 실온에서 인장 시험하였다. 또한, 알루미늄합금 시트를 베이크 경화능, 벤딩성, 표면품질(오렌지 필) 및 결정 입도에 대해 평가하였다. 시험 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 4는 베이크 경화능 인덱스가 90 MPa 이상인 것을 나타내며, 벤딩성 등급은 2 이하이며, 표면품질(오렌지 필)이 양호하며, 즉 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)이 비교 실시예들과 비교하여 우수하다.
반대로, 비교 실시예 5는 베이크 경화능 인덱스가 85 MPa인 것을 나타내며, 즉 인덱스가 90 MPa 미만으로 만족스럽지 못하다. 이는 용체화 처리 온도가 515℃로 너무 낮아 Mg2Si 금속간화합물이 매드릭스내에 고용체를 충분하게 형성하지 않기 때문이다. 비교 실시예 6은 베이크 경화능 인덱스가 87 MPa인 것을 나타내며, 즉 인덱스가 90 MPa 미만으로 만족스럽지 못하다. 이는 재가열 온도가 50℃, 즉 재가열 온도가 60℃ 미만으로 예비시효 효과가 달성되지 않기 때문이다. 비교 실시예 7은 벤딩성 등급이 4인 것을 나타내며, 즉 벤딩성이 만족스럽지 못하다. 이는 재가열 온도가 120℃, 즉 재가열 온도가 110℃ 초과로 T4P 처리 시트가 높은 0.2% 항복강도를 가지기 때문이다. 비교 실시예 8은 베이크 경화능 인덱스가 89 MPa인 것을 나타내며, 즉 인덱스가 만족스럽지 못하다. 이는 재가열 시간이 2시간, 즉 재가열 시간이 3시간 미만으로 예비시효 효과가 충분하게 달성되지 않기 때문이다. 비교 실시예 9는 벤딩성 등급이 3인 것을 나타내며, 즉 벤딩성이 만족스럽지 못하다. 이는 재가열 시간이 16시간, 즉 재가열 시간이 12시간 초과로 T4P 처리 시트가 높은 0.2% 항복강도를 가지기 때문이다.
Figure 112007076107697-PCT00003
[실시예 5]
10 mm 두께를 구비한 박판 슬래브를 상기 실시예 1에 기술된 것과 동일한 조성을 갖는 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 쌍벨트 주조기로 제조하였다. 상기 박판 슬래브를 1 mm 두께를 갖도록 패스 당 30% 압하율로 냉간압연하여 냉간압연 시트를 제조하였다. 냉간압연 시트는 시트를 염욕에서 15초 동안 560℃에서 유지시키는 것에 의해 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 85℃ 물로 즉시 급냉하고, 85℃ 온도분위기의 어닐링 노에 위치시키고, 5 ℃/hour의 냉각속도로 냉각한 후 1주일 동안 존속시켰다. 얻어진 시트는 아직 베이크-페인트 되지 않은 최종 시트, 즉 T4P 처리 시트로 처리하였다. T4P 처리 시트 중 일부는 어닐링 노에서 1시간 동안 180℃에서 시효처리 하여 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 10]
상기 실시예 5에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조한 냉간압연 시트를 염욕에서 15초 동안 510℃에서 유지시키는 방식으로 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 85℃ 물로 즉시 급냉하고, 실시예 5에 기술된 것과 동일한 조건하에서 냉각하고 1주일 동안 존속시킨 후 T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트로 처리하였다.
[비교 실시예 11]
냉간압연 시트를 상기 실시예 5에 기술된 것과 동일한 조건하에서 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 85℃ 물로 즉시 급냉하고, 120℃ 분위기온도의 어닐링 노에 위치시키고, 실시예 5에 기술된 것과 동일한 조건하에서 냉각하고, 1주일 동안 존속시킨 후 T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트로 처리하였다.
[비교 실시예 12]
냉간압연 시트를 상기 실시예 5에 기술된 것과 동일한 조건하에서 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 얻어진 시트를 50℃ 물로 즉시 급냉하고 50℃ 분위기온도의 어닐링 노에 위치시키고, 실시예 5에 기술된 것과 동일한 조건하에서 냉각하고, 1주일 동안 존속시킨 후 T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트로 처리하였다.
[비교 실시예 13]
냉간압연 시트를 상기 실시예 5에 기술된 것과 동일한 조건하에서 용체화 처리하였다. 얻어진 시트를 85℃ 물로 즉시 급냉하고, 85℃ 분위기온도의 어닐링 노에 위치시키고, 15 ℃/hour의 냉각속도로 냉각하고, 1주일 동안 존속시킨 후 T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트로 처리하였다.
전술한 바와 같은 냉각속도 및 코일링 온도에 대응하는 각 어닐링 노의 최초 분위기온도를 변화시키는 것에 의해 제조된 알루미늄합금 시트는 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 실온에서 인장 시험하였다. 또한, 알루미늄합금 시트를 베이크 경화능, 벤딩성, 표면품질(오렌지 필) 및 결정 입도에 대해 평가하였다. 시험 및 평가 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 5는 베이크 경화능 인덱스가 90 MPa 이상인 것을 나타내며, 벤딩성 등급은 2 이하이며, 표면품질(오렌지 필)이 양호하며, 즉 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)이 비교 실시예들과 비교하여 우수하다.
반대로, 비교 실시예 10은 베이크 경화능 인덱스가 88 MPa인 것을 나타내며, 즉 인덱스가 90 MPa 미만으로 만족스럽지 못하다. 이는 용체화 처리 온도가 510℃로 너무 낮아 Mg2Si 금속간화합물이 매드릭스내에 고용체를 충분하게 형성하지 않기 때문이다. 비교 실시예 11은 벤딩성 등급이 4인 것을 나타내며, 즉 벤딩성이 만족스럽지 못하다. 이는 어닐링 노의 최초 분위기온도가 120℃로 너무 높아 T4P 처리 시트가 높은 0.2% 항복강도를 가지기 때문이다. 비교 실시예 12는 베이크 경화능 인덱스가 76 MPa인 것을 나타내며, 즉 인덱스가 90 MPa 미만으로 만족스럽지 못하다. 이는 어닐링 노의 최초 분위기온도가 50℃, 즉 최초 분위기온도가 70℃ 미만으로 예비시효 효과가 충분하게 달성되지 않기 때문이다. 비교 실시예 13은 베이크 경화능 인덱스가 81 MPa인 것을 나타내며, 즉 인덱스가 90 MPa 미만으로 만족스럽지 못하다. 이는 냉각속도가 15 ℃/hour, 즉 냉각속도가 10 ℃/hour 초과로 예비시효 효과가 충분하게 달성되지 않기 때문이다.
Figure 112007076107697-PCT00004
[실시예 6]
하기 조성을 함유하는 용융 합금을 제조하였다: 0.55% Mg, 0.66% Si, 0.10% Cr, 0.18% Fe 및 0.02% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물. 용융 합금은 연속주조공정에 의해 쌍벨트 주조기로 16 mm 두께를 갖는 박판 슬래브로 처리되었다. 박판 슬래브를 5.5 mm 두께를 가지도록 열간압연한 후, 1 mm 두께를 가지도록 패스 당 30% 압하율로 냉간압연하여 냉간압연 시트를 제조하였다. 냉간압연 시트는 염욕내에 15초 동안 560℃에서 시트를 유지시키는 방식으로 용체화 처리하였다. 얻어진 시트는 즉시 물로 급냉한 후 열처리, 즉 어닝링 로에서 8시간 동안 85℃에서 예비시효하였다. 얻어진 시트는 실온으로 냉각시킨 후 1주일 동안 존속시켰다. 얻어진 시트는 아직 베이크-페인트 되지 않은 최종 시트, 즉 T4P 처리 시트로 처리하였다. T4P 처리 시트 중 일부는 어닐링 노에서 1시간 동안 180℃에서 시효처리 하여 T6P 처리 시트를 제조하였다.
[비교 실시예 14]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 용융 합금이 하기 조성을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다: 0.64% Mg, 0.85% Si, 0.17% Fe 및 0.01% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물.
[비교 실시예 15]
T4P 처리 시트 및 T6P 처리 시트를 용융 합금이 하기 조성을 함유하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다: 0.55% Mg, 0.95% Si, 0.15% Fe 및 0.01% Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물.
표 5는 실시예 6의 알루미늄합금 시트 및 비교 실시예 14 및 15의 알루미늄합금 시트를 각각 제조하기 위해 사용된 합금 G, H 및 I의 조성을 나타낸다. 표 6은 실시예 6의 알루미늄합금 시트 및 비교 실시예 14 및 15 뿐만 아니라 실시예 1 내지 3 및 비교 실시예 1 내지 4의 실온에서의 인장 시험으로 얻어진 시험 결과를 나타내며, 또한 실시예 6 및 비교 실시예 14 및 15의 알루미늄합금 시트의 베이크 경화능, 벤딩성, 표면품질(오렌지 필) 및 결정 입도에 대한 평가 결과를 나타낸다.
실시예 6은 베이크 경화능 인덱스가 90 MPa 이상인 것을 나타내며, 벤딩성 등급은 2 이하이며, 표면품질(오렌지 필)이 양호하며, 즉 베이크 경화능, 벤딩성 및 표면품질(오렌지 필)이 비교 실시예들과 비교하여 우수하다.
반대로, 비교 실시예 14 및 15는 입자 크기가 25 ㎛ 초과이고, 표면품질(오렌지 필)이 하급인 것을 각각 나타낸다. 이는 비교 실시예 14 및 15의 알루미늄합금 시트가 Cr을 함유하지 않기 때문이다. 또한, 비교 실시예 14 및 15는 벤딩성 등급이 5인 것을 나타내며, 즉 벤딩성이 만족스럽지 못한 것을 각각 나타낸다. 이는 Si 함량이 0.75% 초과로 너무 높기 때문이다.
Figure 112007076107697-PCT00005
Figure 112007076107697-PCT00006

Claims (10)

  1. 0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소이며, 10 내지 25 ㎛의 결정 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄합금 시트는 0.15% 이하의 Cu를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 알루미늄합금 시트는 0.10% 이하의 Ti를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트.
  4. 알루미늄합금 시트 제조방법에 있어서,
    0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속 주조기로 5 내지 15 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계;
    상기 슬래브를 코일로 권선하는 단계;
    얻어진 슬래브를 시트로 냉간압연하는 단계;
    얻어진 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계;
    얻어진 시트를 물로 급냉하는 단계;
    얻어진 시트를 코일링하는 단계;
    얻어진 시트를 3 내지 12 시간 동안 60℃ 내지 110℃ 온도에서 유지하는 단계; 및
    얻어진 시트를 실온으로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트 제조방법.
  5. 알루미늄합금 시트 제조방법에 있어서,
    0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 5 내지 15 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계;
    상기 슬래브를 코일로 권선하는 단계;
    얻어진 슬래브를 시트로 냉간압연하는 단계;
    얻어진 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계;
    얻어진 시트를 70℃ 내지 115℃ 온도로 냉각하는 단계;
    얻어진 시트를 코일링하는 단계; 및
    얻어진 시트를 10℃/hour 이하의 냉각속도로 실온으로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트 제조방법.
  6. 알루미늄합금 시트 제조방법에 있어서,
    0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 10 내지 30 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계;
    상기 슬래브를 2 내지 8 mm 두께를 갖는 열간압연 시트로 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연 시트를 코일로 권선하는 단계;
    얻어진 열간압연 시트를 냉간압연 시트로 냉간압연하는 단계;
    상기 냉간압연 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계;
    얻어진 시트를 물로 급냉하는 단계;
    얻어진 시트를 코일링하는 단계;
    얻어진 시트를 3 내지 12 시간 동안 60℃ 내지 110℃ 온도에서 유지하는 단계; 및
    얻어진 시트를 실온으로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루 미늄합금 시트 제조방법.
  7. 알루미늄합금 시트 제조방법에 있어서,
    0.40% 내지 0.65% Mg, 0.50% 내지 0.75% Si, 0.05% 내지 0.20% Cr, 0.10% 내지 0.40% Fe 및 잔부 Al을 함유하며, 이들 성분은 필수 원소인 용융 합금을 사용하여 연속주조공정에 의해 연속주조기로 10 내지 30 mm 두께를 갖는 슬래브를 제조하는 단계;
    상기 슬래브를 2 내지 8 mm 두께를 갖는 열간압연 시트로 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연 시트를 코일로 권선하는 단계;
    얻어진 열간압연 시트를 냉간압연 시트로 냉간압연하는 단계;
    상기 냉간압연 시트를 10℃/sec 이상의 가열속도로 530℃ 내지 560℃ 온도로 가열하고 5초 이상 동안 상기 온도에서 유지하는 방식으로 용체화 처리하는 단계;
    얻어진 시트를 70℃ 내지 115℃ 온도로 냉각하는 단계;
    얻어진 시트를 코일링하는 단계; 및
    얻어진 시트를 10℃/hour 이하의 냉각속도로 실온으로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트 제조방법.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 합금은 0.15% 이하의 Cu를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트 제조방법.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 합금은 0.10% 이하의 Ti를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트 제조방법.
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간압연 단계는 패스당 20% 이상의 압하율로 실시되는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 시트 제조방법.
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