KR20090051722A

KR20090051722A - 캐스팅 공정 및 합금 조성의 조합

Info

Publication number: KR20090051722A
Application number: KR1020087029385A
Authority: KR
Inventors: 하콘 웨스텡겐; 펄 배키; 아만다 보울즈
Original assignee: 마곤텍 게엠베하
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2009-05-22
Also published as: EP2054179A1; AU2007285076B2; EA200900196A1; KR101082065B1; CN101505891B; CA2658350A1; CN101505891A; AU2007285076A1; IL197109A0; CA2658350C; WO2008020763A1; EA014150B1; NO20063703L; JP2010501721A; MX2009001775A; US20090090479A1; EP2054179A4; BRPI0716059A2; TW200813237A

Abstract

10.00~13.00 중량%의 알루미늄, 0.00~10.00 중량%의 아연, 및 5.00~13.00 중량%의 알루미늄, 10.00~22.00 중량%의 아연으로 구성되고, 또한 0.10~0.5 중량%의 망간을 포함하며, 잔부가 마그네슘 및 불가피적 불순물이고, 총 불순물 수준이 0.1 중량% 미만인 마그네슘 합금의 캐스팅 공정으로서, 상기 합금이 150~340℃ 범위로 온도가 조절되는 다이에서 주조되고, 1/1000초 단위로 표시되는, 2 내지 300 사이의 수치와 밀리미터로 표시되는 평균 부품 두께를 곱한 값과 같은 시간 동안 다이가 충전되며, 금속 정압이 주조시 20-70MPa로 유지되고 이어서 180MPa까지 강화될 수 있는 공정.

Description

캐스팅 공정 및 합금 조성의 조합{COMBINATION OF CASTING PROCESS AND ALLOY COMPOSITION}

본 발명은 알루미늄, 아연 및 망간으로 구성되고, 잔부가 마그네슘 및 불가피적 불순물이며, 총 불순물 수준이 일정 중량% 미만인 마그네슘 합금의 캐스팅 공정에 관한 것이다.

마그네슘계 합금은 자동차 산업에서 주조 부품으로서 널리 사용되고, 3C 구성요소(3C: 컴퓨터, 카메라 및 통신 기기(communications))에서의 중요성이 증가하고 있다. 마그네슘계 합금 주조 부품은 다이-캐스팅, 샌드 캐스팅, 영구적 및 반-영구적 몰드 캐스팅, 플라스터-몰드 캐스팅 및 정밀 주조(investment casting)을 비롯한 종래의 캐스팅 방법에 의하여 제조할 수 있다.

Mg계 합금은 자동차 산업에서 마그네슘계 합금 주조 부품의 요구 증가를 촉구하는, 다수의 특히 유리한 특성을 나타낸다. 이러한 특성은, 낮은 밀도, 높은 강도-대-중량비, 양호한 주조성, 용이한 가공성 및 양호한 방진 특성을 포함한다. 가장 흔한 마그네슘 다이-캐스팅 합금은 0.5% 미만의 Mn을 함유하는 Mg-Al-합금 또는 Mg-Al-Zn 합금으로서, 주로 Mg-9% Al-1% Zn("AZ91"로 지칭함), Mg-6% Al("AM60"으로 지칭함) 및 Mg-5% Al("AM50"으로 지칭함)과 같은 것이다.

국제공개특허 제WO2006/000022A1호는 주조 마그네슘 구성요소의 표면 마무리를 향상시키기 위한 시도를 제공하는, 아연, 알루미늄, 칼슘 및/또는 베릴륨 또는 선택적으로 망간을 포함하는 마그네슘계 합금을 기재한다. 그러나, 상기 국제공개특허 문헌은 특히 합금의 주조성과 관련된 것은 아니다.

본원 발명은 개선된 표면 마무리 및 개선된 주조성을 갖는 비교적 저렴한 비용의 마그네슘계 합금을 제공한다.

본 발명은 10.00~13.00 중량%의 알루미늄, 0.00~10.00 중량%의 아연, 및 5.00~13.00 중량%의 알루미늄, 10.00~22.00 중량%의 아연을 포함하고, 0.10~0.5 중량%의 망간을 또한 포함하며, 잔부가 마그네슘 및 불가피적 불순물이고, 총 불순물 수준이 0.1 중량% 미만인 합금으로서,

·합금이 150~340℃ 범위로 온도가 조절되는 다이에서 주조되고,

·1/1000초 단위로 표시되는, 2 내지 300 사이의 수치와 밀리미터로 표시되는 평균 부품 두께를 곱한 값과 같은 시간 동안 다이가 충전되며,

·첨부된 독립항 제1항에 기재된 바와 같이, 금속 정압(static pressure)이 주조시 20-70MPa로 유지되고 이어서 180MPa까지 강화될 수 있는,

합금을 특징으로 한다.

종속항 제2항 내지 제11항은 본 발명의 바람직한 실시태양을 기재한다.

상기한 바와 같은 특정 Mg-Al-Zn 합금과 특수한 캐스팅 공정의 조합을 사용함으로써, 우수한 표면 마무리, 합리적인 연성 및 허용가능한 기계적 특성 및 부식 특성을 갖는 제품을 제조할 수 있다.

바람직하게는, 알루미늄 함량이 5.00 내지 13.00 중량%이다. Al이 10.00 중량% 미만으로 존재하면, Zn 함량은 10.00-22.00 중량%로 제한된다. 보다 낮은 Zn 함량은 주조성 및 표면 마무리의 보다 불량한 조합을 나타낸다.

Al이 10.00 중량%를 초과하여 존재하면, Zn의 범위는 여전히 만족스러운 주조성 및 표면 마무리를 제공하는 0.00~22.00 중량%까지 확대될 수 있다.

최소한의 연성을 요구하는 용도를 위하여, 알루미늄 함량이 10.00 내지 12.00 중량%이고, Zn 함량이 0.00 내지 4.00 중량%인 방식으로 합금 조성이 선택된다. 알루미늄 함량이 6.00 내지 12.00 중량%이고, Zn 함량이 10.00 내지 22.00 중량%인 합금 조성이면, 동등한 주조성 및 표면 마무리를 갖는 합금을 제조할 수 있다. 이러한 합금은 보다 낮은 캐스팅 온도라는 잇점을 제공한다.

도 1A 및 1B에, 냉가압실식 및 열가압실식 다이 캐스팅 기계가 각각 도시되어 있으며, 각 기계는 각각 유압식 클램핑 시스템(11, 21)이 구비된 다이(10, 20)를 갖는다.

각각 피스톤(13, 23)이 구비된 쇼트 실린더(12, 22)에 의하여 용융 금속이 다이에 도입된다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 냉가압실식 시스템에서는, 수평 쇼트 실린더에 금속 계량을 위한 보조 시스템이 요구된다. 그러나, 도 1B에 도시된 열가압실식 기계는 용융 합금에서 직접 수직 피스톤 시스템(12, 23)을 사용한다.

우수한 성능의 Mg-Al-Zn 합금을 얻기 위하여, 극도로 빠른 냉각 조건 하에서 합금을 주조하는 것이 필수적이다. 이것은 고압 다이 캐스팅 공정을 위한 경우이다. 강철 다이(10, 20)에 다이 온도를 200~300℃로 조절하는 오일(또는 물) 냉각 시스템이 장치된다. 양호한 품질의 전제 조건은 충전시 금속의 고체화를 피하기 위한 짧은 다이 충전 시간이다. 10^-2초 X 평균 부품 두께(mm) 수준의 다이 충전 시간이 권장된다. 이러한 충전 시간은 일반적으로 30~300m/s 범위의 고속으로 게이트를 통하여 합금을 밀어넣음으로써 달성된다. 필요한 짧은 충전 시간 동안 쇼트 실린더에서 원하는 체적 흐름을 얻기 위하여 충분히 큰 직경을 갖는 플런저의 10m/s까지의 속도가 이용된다. 20~70MPa의 금속 정압을 사용하는 것이 일반적이고, 특히 보다 두꺼운 벽을 갖는 캐스팅에서, 이어서 180MPa까지 강화된 압력을 이용할 수 있다. 이러한 캐스팅 방법을 이용하면, 주조되는 구성요소의 두께에 따라서 구성요소의 냉각 속도는 일반적으로 10~1000℃/s 범위이다.

도 2에 주조 합금의 고체화 범위와 미세 구조 간의 관계가 도시되어 있다. 수평 축에 ℃/s로 표시되는 고체화 속도가 도시되어 있고, 좌측 수직 스케일에 μm로 표시된 2차 수지상 가지 사이 간격이 도시되어 있으며, 우측 수직 스케일에 μm로 표시된 결정립 직경이 도시되어 있다. 선(30)은 수득된 결정립 크기를 가리키고, 선(31)은 얻어진 2차 수지상 가지 사이 간격 값이다.

다이 캐스팅에서 결정립 미세화는 냉각 속도에 의하여 달성된다. 상기한 바와 같이, 10~1000℃/s 범위의 냉각 속도가 일반적으로 달성된다. 이는 대개 5~100μm 범위의 결정립 크기를 초래한다.

미세한 결정립 크기가 합금의 연성에 유익하다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 관계는 결정립 크기와 상대적 연신율 사이의 관계를 도시한 첨부된 도 3에 나타나 있다. 수평 축 상에 평균 결정립 크기가 μm로 표시되어 있고, 수직 축은 %로 표시된 상대적 연신율을 나타낸다. 도면에는 2가지 상이한 조성물, 첫째 순수한 Mg, 선(35) 및 AZ91로 지칭되는 Mg 합금(Mg-9% Al, 1% Zn), 선(36)이 도시되어 있다.

또한, 미세한 결정립 크기가 합금의 인장 항복 강도에 유익하다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 관계(Hall-Petch)가 첨부된 도 4에 도시되어 있다. 수평 축에 d^(-0,5)로 표시되는 결정립 직경(d는 μm로 표시됨)이 나타나 있고, 수직 축에 MPa로 표시되는 인장 항복 강도가 나타나 있다.

따라서, 다이 캐스팅 공정에 의하여 촉진되는 매우 높은 냉각 속도에 의하여 제공되는 미세한 결정립 크기가 인장 강도 및 연성을 얻는데 필수적인 것이다.

주조성(castability)이라는 용어는 요구되는 기능성 및 특성을 갖는 최종 제품으로 주조될 수 있는 합금의 능력을 가리킨다. 이것은 일반적으로 3가지 카테고리를 포함한다: (1) 모든 바람직한 구조 특징 및 치수를 갖는 부품을 형성하는 능력, (2) 바람직한 특성을 갖는 치밀한 부품을 생산하는 능력, 및 (3) 다이 주조 세공, 주물 장치 및 다이 캐스팅 공정 효율에 미치는 영향.

3C 산업에서, 예컨대, 랩탑(lap-top) 및 휴대폰 하우징을 위한 극도로 얇은 막의 구성요소들은 종종 0.5mm 미만으로 주조된다. 이들에서는 몰드를 충전시키고 동시에 매끄럽고 광택 있는 표면을 제공하는 합금의 능력이 강력히 요구된다. AZ91은 주로 AM50 및 AM60에 비하여 보다 양호한 주조성으로 인하여, 이러한 용도로 가장 일반적인 합금이다. 그러나, AZ91의 얇은 막 구성요소들의 표면은 종종 만족스럽지 못하다. 대개, 이들 구성요소에 컨버젼 코팅(conversion coating)이 적용된다. 때로는 원소의 분리를 갖는 구역을 포함하는, 광택이 떨어지는 표면을 갖기에, 다중층의 코팅이 사용되어야 한다. 일반적으로, 표면 품질이 보다 양호할 수록, 코팅이 덜 필요하다.

0~10 중량%의 Al 및 0~35 중량%의 Zn을 갖는 Mg-Al-Zn 합금이 1970년대에 조사되었다(G. S. Foerster; "New developments in magnesium die casting", IMA proceedings, 1976, pp. 35-39). 포에르스터의 논문 도 5에 도시된 차트는 조성 범위를 주조가능 영역, 부서지기 쉬운 영역, 및 고온 균열 영역으로 나눈다. 표면 마무리를 향상시키기 위한 시도를 제공한, 호주 특허인 국제공개특허 제WO2006/000022A1에 기재된 합금은 주로 도 5의 주조가능한 영역 내에 있다. 본 발명의 합금 조성 범위는 주로 상기 문헌 도 5에 기재된 조성 범위 밖에 있고, 국제공개특허 WO2006/000022A1에 기재된 범위를 완전히 벗어난다. 이후에 설명될 실험들을 수행하는 동안, 본 발명의 합금이 이전에 기재된 합금에 비하여 다이 충전, 다이 들러붙음 및 고온 균열의 측면에서 상당한 향상을 나타냄이 명백해졌다. 이들은 복잡한 얇은 막 구성요소의 다이 캐스팅에 모두 결정적인 특징들이다.

본 발명에서 구체화된 Al 및 Zn 함량을 갖는 Mg-Al-Zn 합금은 Al 및 Zn의 함량에 따라서, 600℃ 부근에서 고체화하기 시작할 것이다. 이는 Mg-Al-Zn 상태도의 Mg-코너에서 일정한 액상 온도선이 도시되어 있는 도 6에 나타나 있다. 그 결과, 액상을 초과하여 일반적으로 70℃인 캐스팅 온도가 종래의 AM50, AM60 및 AZ91 합금보다 유의적으로 더 낮을 수 있다. 공융 Mg₁₇Al₁₂ 상이 420℃ 부근에서 용융된다는 사실로 인하여, AM50, AM60 및 AZ91과 같은 종래의 Mg-Al 합금은, 3가지 상이한 합금에 대하여 수평 축 상의 고체 분율(중량%로 표시됨) 대 수직 축 상의 온도(℃)를 나타내는 첨부된 도 7에 도시된 바와 같이, 거의 200℃의 고체화 범위를 가질 것이다. 구체적으로, AZ91은 600℃에서 고체화하기 시작하고 420℃에서 완전히 고체화된다. AZ141 합금에서와 같이 Al 함량을 14%로 증가시키면, 고체화가 570℃ 부근에서 시작되고, 420℃에서 완료된다. Zn의 유의적인 존재로 인하여, 합금 AZ85는 590~350℃ 범위에서 고체화된다. Mg-Al-Zn 합금 중 Zn이 공융 Mg₁₇Al₁₂ 상을 변성시키기 때문에, 종래의 합금 AM50, AM60 및 AZ91의 경우에서와 같이 420℃보다 유의적으로 보다 낮은 온도에서 합금이 완전히 고체화될 것이다.

일반적으로, Mg-Al 다이 캐스팅 합금에서 알루미늄 함량을 증가시키면, 다이 주조성이 향상된다. 이는 Mg-Al 합금이 넓은 고체화 범위를 가져서, 충분히 다량의 공융물이 고체화 말기에 존재하지 않으면 합금을 본질적으로 주조되기 어렵게 만든다는 사실 때문이다. 이것은 도 7에 도시된 냉각 곡선과 일치되는 AZ91D의 양호한 주조성을 설명할 수 있다. 본원 합금에는 Al에 더하여 다량의 Zn이 포함되어 있어서, 고체화 말기에 훨씬 다량의 (변성된) 공융물이 존재하므로, 본원 발명의 Mg-Al-Zn 합금의 개선된 주조성을 설명해 준다.

마그네슘 합금은 CO₂가 있거나 없는 SF₆ 및 건조 공기, 또는 SO₂ 및 건조 공기와 같은 커버 가스에 의해 보호되지 않으면, 용해 상태에서 발화 및 산화(연소)하는 경향이 있다. 산화는 온도 증가에 따라 악화된다. 대개, 소량의 베릴륨(10~15 중량ppm)이 또한 산화를 감소시키기 위해 첨가된다. 베릴륨은 독성 물질을 형성하는 것으로 알려져 있어서 주의 깊게 사용하여야 한다. 특히, 도가니의 세척으로부터 생기는 찌꺼기 및 슬러지의 처리는 찌꺼기/슬러지 중 Be 화합물이 다량 포함되어 있기 때문에, 상당한 안전성 주의를 요한다. 본 발명의 하나의 잇점은 종래 합금보다 유의적으로 보다 낮은 온도에서 합금이 주조될 수 있어서, 커버 가스의 필요성을 감소시킨다는 것이다. 동일한 이유로, 베릴륨 첨가가 최소한도로 유지될 수 있다.

종래 합금에 비하여 보다 낮은 캐스팅 온도는 또한 계량 시스템의 수명에 유의적인 잇점을 제공하며, 쇼트 실린더 및 다이도 모두 개선될 것이다. 특히, 열가압실식 다이 캐스팅에서, 용탕 주입 기구(gooseneck)의 수명이 유의적으로 연장될 것이다. 보다 낮은 캐스팅 온도를 갖는 합금은 또한 순환 시간을 감소시키는 잠재력을 가지며, 이로써 다이 캐스팅 조작의 생산성을 향상시킨다.

이하에서, 첨부도면을 참조하면서 실시예에 의하여 본원 발명을 추가로 기술할 것이다:

도 1A 및 1B는 각각 냉 가압실식(cold chamber) 및 열 가압실식(hot chamber) 다이 캐스팅 기계를 도식적으로 나타내고,

도 2는 주조 Mg 합금의 고체화 속도 및 미세 구조(결정립 크기 및 2차 수지 상 가지 사이 간격) 간의 관계를 나타내는 도식이며,

도 3은 Mg 합금의 결정립 크기 대 연성을 나타내는 도식이고,

도 4는 Mg 합금의 결정립 크기 대 인장 항복 강도를 나타내는 도식이고,

도 5는 조성 범위를 주조가능 영역, 부서지기 쉬운 영역, 및 고온 균열 영역으로 나눈, 종래 기술 문헌[G.S. Foerster; "New developments in magnesium die casting", IMA proceedings, 1976, p.35-39]의 차트를 나타내며,

도 6은 일정한 액상 온도선들을 갖는 Mg-Al-Zn 상태도의 Mg가 많은 모서리 부분을 나타내고,

도 7은 3개의 상이한 Mg 합금에 대하여 수평 축에 고체 분율(중량%로 표시)을, 수직 축에 온도를 나타낸 도식이며,

도 8 내지 10은 3개의 상이한 다이로 주조된 3개의 상이한 Mg 합금 구성요소를 나타내고,

도 11은 X축을 따라서 Zn 함량이 도시되고 Y축을 따라서 Al 함량이 도시되며, 도식에 동등한 수의 결함을 갖는 선으로서 도시된, 도 8의 박스 다이에서 캐스팅 결함, 균열 및 결함 립(defect ribs)의 평균 갯수를 나타내는 도식이며,

도 12는 X축을 따라서 Zn 함량이 도시되고 Y축을 따라서 Al 함량이 도시되며, 도식에 동등한 점수를 갖는 선으로서 도시된, 도 8의 박스 다이에서 1 내지 5의 점수로서 표시된 표면 마무리를 나타내는 도식이고,

도 13은 X축 및 Y축에 각각 Al 및 Zn 함량을 나타내면서, z축에 MPa로 표시된 인장 강도를 나타내고, 동일한 도식에서 동일한 연신율%를 갖는 선으로서 연성 이 표시된 도식이며,

도 14는 Y축을 따라서 Zn 함량이 도시되고, X축을 따라서 Al 함량이 도시되며, 동등한 부식 속도(mg/cm²/일)를 갖는 선으로서 표시된, 중량 손실 측면에서의 부식 속도를 나타낸 도식이다.

실시예 1

합금화 원소의 영향을 평가하기 위하여, 다수의 Mg-합금을 제조하고 3가지 상이한 다이에서 주조하였다:

·립(ribs)을 갖는 박스 다이(도 8)

·플레이트/바 다이(도 9)

·3 플레이트 다이(도 10)

합금 조성 및 캐스팅 온도는 하기 표 1에 기재되어 있다.

캐스팅 변수의 세부 사항은 하기 표 2에 나타낸다.

		속도 1 (m/s)	속도 2 (m/s)	브레이킹 (m/s)	계산된 충전 시간(ms)
다이 1	신장성 견본	0.5	5	3	50
다이 2	3 플레이트	0.5	5	2.5	53
다이 3	박스	0.5	5	3	40

압력 강화는 사용되지 않았다.

수행된 시험은 하기와 같다:

캐스팅 결함 평가

각 합금으로부터 얻은 10개의 임의적 박스(box)를 육안 검사하였다.

결함을 다음과 같이 그룹화하였다:

·불완전한 충전 및 콜드 셧(cold shut)을 포함하는 결함 립

·노드(node)에서 계수된 핫 티어(hot tear)

·말단 균열(end cracks)

표면 마무리 평가

수 명의 사람이 독립적으로 표면 마무리를 육안 조사하여, 1 내지 5로 점수를 매겼다(5: 최상).

인장 강도 및 연성

ASTM B557M에 따른 직경 6mm의 테스트 바를 제작하였고, 하기 시험 조건을 이용하였다:

·10kN 인스트론 시험 기계

·실온

·10번 이상의 비교

·변형 속도(strain rate)

- 0.5% 변형까지 1.5 mm/분

- 0.5% 변형을 초과하면 10 mm/분

·ISO 6892에 따른 시험

부식 특성

ASTM B117에 따라서, 부식 시험을 행하였다.

실시예 2

X축을 따라서 Zn 함량이 도시되고 Y축을 따라서 Al 함량이 도시된 도식에 동등한 수의 결함을 갖는 선으로서 캐스팅 결함, 균열 및 결함 립의 평균 갯수가 도 11에 도시되어 있다. 가장 작은 균열 갯수가 낮은 Zn(<3%) 및 높은 Zn(>10%)을 갖는 영역에서 발견되는 것으로 보여진다. 캐스팅 결함의 측면에서 특히 양호한 합금이 8~10 중량% 범위의 Al과 2 중량% 미만의 Zn(Zn 함량이 낮을수록 보다 좋음)에서 발견되는 것으로 보여진다. 또한, 7~12 중량% 범위의 Al 및 12~18 중량% 범위의 Zn을 갖는 합금은 매우 적은 캐스팅 결함을 나타낸다.

실시예 3

1 내지 5의 점수로서 제시된 표면 마무리가, X축을 따라서 Zn 함량이 도시되고 Y축을 따라서 Al 함량이 도시된 도식에서 동등한 점수를 갖는 선으로서 도 12에 도시되어 있다. 표면 마무리 점수의 측면에서 최선의 영역이 11 중량%를 초과하는 Al과 3 중량% 미만의 Zn(Zn 함량이 낮을수록 보다 좋음)에서 발견되는 것으로 보여진다. 또한, 8~12 중량%의 Al 및 10 중량%를 초과하는 Zn으로 대략 한정된 영역이 우수한 표면 마무리를 갖는 합금을 제공한다.

실시예 4

다수의 조성물에서, 강도 및 연신율을 실온에서 측정하였다. 결과를 도 13에 나타낸다. 여기에서, Z축은 MPa로 표시되는 인장 강도를 나타내며, X축 및 Y축은 각각 Al 및 Zn 함량을 나타낸다. 연성은 동일한 도식에서 동일한 연신율을 갖는 선으로서 제시된다. 일반적으로, 합금화 원소의 함량 증가에 따라서, MPa로 표시된 인장 강도가 증가하는 것으로 보여진다. Al(중량%) 증가의 효과는 Zn의 효과보다 유의적으로 보다 크다. 또한, 도 13은 연신율 % 측면에서 연성이 합금화 원소의 함량 증가에 따라서 감소됨을 가리킨다. 한 예로서, 3% 연신율을 가리키는 선은 12 중량%의 Al 및 0 중량%의 Zn으로부터 0 중량%의 Al 및 18 중량%의 Zn까지 거의 직선적으로 연장된다.

실시예 5

다수의 조성물에서, ASTM B117에 따라서 부식 특성이 밝혀졌다.

이 시험에서, Zn 함량 대 Al 함량의 영향을 밝히기 위하여 다량의 데이터가 편입되었다. 결과를 도 14에 나타낸다.

이 도면에서, Y축을 따라서 Zn 함량이 도시되고, X축을 따라서 Al 함량이 도시된 도식에서 동등한 부식 속도(mg/cm²/일)를 갖는 선으로서 중량 손실의 측면에서의 부식 속도가 제시된다. 약 8 중량%보다 낮은 Zn 함량에서, 부식 속도는 Al 함량 증가에 따라서 감소하고, Zn 함량과는 실질적으로 독립적인 반면, 약 12 중량%를 초과하는 Zn 함량에서는, 부식 속도가 Zn 함량의 증가에 따라서 약간 증가하고 Al 함량과는 실질적으로 독립적인 것으로 보여진다. 8~12 중량%의 Zn으로 한정되는 영역은 변이를 나타낸다. 특히, 0% Zn에서의 부식 속도는 Al이 4 중량%인 경우 0.09 mg/cm²/일로부터 Al이 9 중량%인 경우 약 0.03 mg/cm²/일로 감소된다. Al이 9 중량%로 일정한 경우, 부식 속도는 Zn이 8 중량%인 경우 0.05 mg/cm²/일 및 Zn이 14 중량%인 경우 0.11 mg/cm²/일까지 증가한다.

이러한 시험 결과로부터, 증가된 온도 크립(creep) 특성, 연성 및 부식 성능의 우수한 조합을 갖는 제품이 수득되는, 마그네슘 합금의 캐스팅 공정이 제공되었음이 명백하다.

Claims

10.00~13.00 중량%의 알루미늄,

0.00~10.00 중량%의 아연, 및

5.00~13.00 중량%의 알루미늄,

10.00~22.00 중량%의 아연을 포함하고,

또한 0.10~0.5 중량%의 망간을 포함하며,

잔부가 마그네슘 및 불가피적 불순물이고, 총 불순물 수준이 0.1 중량% 미만인 마그네슘 합금의 캐스팅 공정으로서,

상기 합금이 150~340℃ 범위로 온도가 조절되는 다이에서 주조되고,

1/1000초 단위로 표시되는, 2 내지 300 사이의 수치와 밀리미터로 표시되는 평균 부품 두께를 곱한 값과 같은 시간 동안 다이가 충전되며,

금속 정압이 주조시 20-70MPa로 유지되고 이어서 180MPa까지 강화될 수 있는 마그네슘 합금의 캐스팅 공정.

제 1 항에 있어서,

상기 다이는 온도가 160 내지 300℃의 범위, 바람직하게는 200 내지 270℃의 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

1/1000초로 표시되는 상기 다이가 충전되는 시간이, 2 내지 200 사이의 수치, 바람직하게는 3 내지 50 사이의 수치, 가장 바람직하게는 3 내지 20 사이의 수치와 밀리미터로 표시되는 평균 부품 두께를 곱한 값과 동일한 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 정압이 주조시 30~70MPa로 유지되는 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

주조후 냉각 속도가 10~1000℃/s 범위인 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 알루미늄 함량이 10.00 내지 13.00 중량%, 바람직하게는 10.00 내지 12.00 중량%인 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Zn 함량이 0.00 내지 10.00 중량%인 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 알루미늄 함량이 10.00 내지 12.00 중량%이고, 상기 Zn 함량이 0.00 내 지 4.00 중량%인 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 알루미늄 함량이 5.00 내지 13.00 중량%, 바람직하게는 6.00 내지 12.00 중량%인 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 5 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Zn 함량이 10.00 내지 22.00 중량%인 것을 특징으로 하는 공정.

제 1 항 내지 제 5 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 알루미늄 함량이 6.00 내지 12.00 중량%이고 Zn 함량이 10.00 내지 18.00 중량%인 것을 특징으로 하는 공정.