KR20110056210A - Aluminium alloy and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Aluminium alloy and manufacturing method thereof are provided to easily increase the content of magnesium in aluminium since the aluminium can be stably cast even if the gas SF6 is less or not used in a process of adding magnesium to molten aluminium. CONSTITUTION: A method of manufacturing aluminium alloy comprises following steps. Magnesium master-alloy, containing calcium compound, and aluminium are provided. Molten metal is formed by the magnesium master-alloy and the aluminium(S11). The aluminium is melted and the molten aluminium is formed. The magnesium master-alloy is added to the molten aluminium. Molten metal is cast(S14).

Description

알루미늄 합금 및 이의 제조 방법 {Aluminium alloy and manufacturing method thereof} Aluminum alloy and manufacturing method thereof

본 발명은 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy and a method for producing the same.

현재 알루미늄(Al) 합금에서 마그네슘(Mg)은 주된 합금원소 중의 하나이다. 이러한 마그네슘의 첨가로 알루미늄 합금은 강도가 증가되고 표면처리에 유리하며 내식성이 향상된다. 그러나 마그네슘을 알루미늄 용탕 내에서 합금화 하는 과정 중에 화학적으로 높은 산화성을 가진 마그네슘에 의해 산화물이나 개재물이 알루미늄 용탕에 혼입되어 용탕품질을 저하시키는 문제점을 일으킨다. 이러한 마그네슘 첨가에 따른 산화물 또는 개재물 혼입을 억제하기 위해 마그네슘의 첨가시 SF6 등의 보호가스로 용탕표면을 도포하는 방법을 고려해 볼 수 있지만 알루미늄 합금의 제조 공정상 대규모로 첨가되는 마그네슘을 보호가스로 완벽하게 보호하는 것은 불가능하다. 더 나아가 보호가스로 사용되는 SF6는 고가일 뿐 아니라 환경문제를 유발하는 가스로서 전 세계적으로 점차 그 사용이 규제되고 있다.In the current aluminum (Al) alloy, magnesium (Mg) is one of the major alloying elements. The addition of magnesium increases the strength of aluminum alloys, favors surface treatment and improves corrosion resistance. However, in the process of alloying magnesium in the aluminum molten metal, oxides or inclusions are mixed into the aluminum molten metal by the magnesium having high chemical oxidation property, which causes a problem of lowering the quality of the molten metal. In order to suppress the incorporation of oxides or inclusions due to the addition of magnesium, a method of applying a molten surface with a protective gas such as SF 6 may be considered when magnesium is added. It is impossible to protect completely. Furthermore, SF 6, which is used as a protective gas, is not only expensive but also causes environmental problems. It is increasingly regulated worldwide.

이에 본 발명은 유동성, 주조성, 기계적 특성, 내식성 및 연신율과 같은 합금의 특성이 향상되는 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법을 제공한다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.Accordingly, the present invention provides an aluminum alloy and a method of manufacturing the alloy, such as fluidity, castability, mechanical properties, corrosion resistance and elongation is improved. The foregoing problem has been presented by way of example, and the scope of the present invention is not limited by this problem.

본 발명의 일측면에 따르면, 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금 및 알루미늄을 제공하는 단계, 마그네슘 모합금 및 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하는 단계 및 용탕을 주조하는 단계를 포함하는 알루미늄 합금 제조방법이 제공된다.According to one aspect of the invention, the aluminum alloy manufacturing method comprising the steps of providing a magnesium mother alloy and aluminum containing a calcium-based compound, forming a molten magnesium alloy and aluminum melted and casting the molten metal This is provided.

이때 마그네슘 모합금은 알루미늄 용탕에 투입되어 용해되거나 혹은 알루미늄과 함께 용해될 수 있다. In this case, the magnesium master alloy may be dissolved in aluminum molten metal or melted together with aluminum.

구체적으로 마그네슘 모합금 및 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하는 방법은 알루미늄을 용해하여 알루미늄 용탕을 형성하는 단계와 이 알루미늄 용탕에 마그네슘 모합금을 첨가하여 용해하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the method for forming the molten magnesium alloy and the molten aluminum may include the steps of dissolving aluminum to form an aluminum molten metal and adding and dissolving the magnesium mother alloy to the aluminum molten metal.

또 다른 방법으로는 마그네슘 모합금 및 알루미늄을 용해장치 내에 장착하는 단계와 마그네슘 모합금 및 알루미늄을 같이 가열하여 용해하는 단계를 포함할 수 있다.Another method may include mounting the magnesium master alloy and aluminum in the dissolution apparatus and heating and dissolving the magnesium master alloy and aluminum together.

이때 마그네슘 모합금은 알루미늄 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 30 중량부의 범위로 첨가될 수 있다.In this case, the magnesium mother alloy may be added in the range of 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum.

이때 마그네슘 모합금은 순수 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 모재로 하고, 이 모재에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 것 일 수 있다. 이때 마그네슘 합금은 알루미늄을 포함하는 것일 수 있다. In this case, the magnesium mother alloy may be prepared by adding pure magnesium or a magnesium alloy as a base material, and adding a calcium-based additive to the base material. In this case, the magnesium alloy may include aluminum.

이러한 마그네슘 모합금은 모재를 용해하여 모재 용탕을 형성하는 단계와 형성된 모재 용탕에 칼슘계 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다. The magnesium base alloy may be prepared by a manufacturing method including dissolving a base metal to form a base metal melt and adding a calcium-based additive to the formed base metal melt.

마그네슘 모합금의 또 다른 제조방법으로는 모재 및 칼슘계 첨가제를 용해장치 내에 장착하는 단계와 모재 및 칼슘계 첨가제를 같이 가열하여 용해하는 단계를 포함할 수 있다.Another method of manufacturing the magnesium master alloy may include mounting a base material and a calcium-based additive in a dissolution apparatus, and heating and dissolving the base metal and the calcium-based additive together.

이때 이러한 마그네슘 모합금의 제조시 첨가되는 칼슘계 첨가제는 산화칼슘(CaO), 시안화칼슘(CaCN2) 및 탄화칼슘(CaC2) 중 어느 하나 이상을 포함 할 수 있다. In this case, the calcium-based additive added in the preparation of the magnesium mother alloy may include any one or more of calcium oxide (CaO), calcium cyanide (CaCN 2 ) and calcium carbide (CaC 2 ).

칼슘계 첨가제가 모재에 첨가되어 합금화 되는 과정에서 칼슘계 첨가제로부터 칼슘(Ca)이 환원되어 분리될 수 있으며, 이렇게 환원된 칼슘은 모재 내의 다른 원소, 예를 들어 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 마그네슘 모합금 내부에 칼슘계 화합물을 형성할 수 있다. In the process of adding a calcium-based additive to the base metal and alloying it, calcium (Ca) may be reduced and separated from the calcium-based additive. The reduced calcium reacts with other elements in the base, for example, magnesium and / or aluminum, It is possible to form a calcium compound in the master alloy.

따라서 칼슘계 첨가제는 모합금 내에 형성되는 칼슘계 화합물 형성에 이용되는 칼슘의 공급원으로서 모합금을 제조하는 과정에서 모재 용탕에 첨가되는 첨가원소이며, 이에 대해 칼슘계 화합물은 이러한 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘이 모재의 다른 원소와 반응하여 새롭게 생성된 화합물에 해당된다.Therefore, the calcium-based additive is a source of calcium used to form the calcium-based compound formed in the mother alloy, and is an additive element added to the base metal melt in the process of preparing the mother alloy, and the calcium-based compound is supplied from the calcium-based additive. Calcium reacts with other elements in the base material to form newly formed compounds.

상술한 바와 같이 칼슘계 첨가제는 마그네슘 용탕 내에서 환원될 수 있으며, 이러한 환원과정에서 생성된 칼슘이 반응하여 생성되는 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. As described above, the calcium-based additive may be reduced in the molten magnesium, and the calcium-based compound produced by the reaction of the calcium produced in the reduction process may be one of the Mg-Ca compound, Al-Ca compound, and Mg-Al-Ca compound. It may include any one or more.

구체적으로 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca을 포함할 수 있으며, Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca을 포함할 수 있다.Specifically, the Mg-Ca compound may include Mg 2 Ca, the Al-Ca compound may include any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, Mg-Al-Ca compound is (Mg, Al) 2 Ca.

이때 칼슘계 첨가제는 모재 100 중량부에 대해 0.0001 내지 30 중량부의 범위에서 첨가될 수 있다.At this time, the calcium-based additive may be added in the range of 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the base material.

이때 용탕을 형성하기 위한 알루미늄은 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. In this case, the aluminum for forming the molten metal may be pure aluminum or an aluminum alloy.

한편, 본 발명의 일측면을 따르는 알루미늄 합금 제조방법은 철(Fe)을 1.0 중량% 이하(0 초과)로 첨가하는 단계, 더욱 엄격하게는 0.2 중량% 이하로 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the aluminum alloy manufacturing method according to an aspect of the present invention may further comprise the step of adding iron (Fe) to 1.0% by weight or less (more than 0), more strictly to 0.2% by weight or less. .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 합금이 제공될 수 있다. 이때 전술한 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 합금은 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200 계열, 300계열, 400 계열, 500 계열 및 700 계열 주조용(Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, an aluminum alloy produced by the above-described manufacturing method may be provided. At this time, the aluminum alloy manufactured by the above-mentioned manufacturing method is 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series plastic processing (Wrought) aluminum or 100 series, 200 series, 300 series It may include any one selected from 400 series, 500 series and 700 series casting aluminum.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 알루미늄 기지 및 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물을 포함하고, 상기 알루미늄 기지에는 마그네슘이 고용된 알루미늄 합금이 제공된다.According to another aspect of the present invention, an aluminum base and a calcium-based compound present in the aluminum base are provided, and the aluminum base is provided with an aluminum alloy in which magnesium is dissolved.

이때 알루미늄 기지의 고용된 마그네슘의 고용도는 0.1 내지 15 중량%의 범위에 있을 수 있다.The solubility of magnesium-based solid solution of magnesium may be in the range of 0.1 to 15% by weight.

또한 알루미늄 기지에는 칼슘이 고용한도 이하, 일예로서 500 ppm 이하로 고용되어 있을 수 있다. In addition, calcium may be dissolved in the aluminum matrix at or below the solubility limit, for example, 500 ppm or less.

또한 알루미늄 기지는 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가지며 상기 경계 또는 상기 영역 내에는 칼슘계 화합물의 일부가 존재할 수 있다. In addition, the aluminum matrix has a plurality of regions that form a boundary and are separated from each other, and a part of the calcium-based compound may exist in the boundary or the region.

이때 상기 영역은 결정립이고 상기 경계는 결정립계일 수 있다. In this case, the region may be a grain and the boundary may be a grain boundary.

또는 상기 영역은 서로 다른 상에 의해 한정되는 상영역이며, 상기 경계는 상경계일 수 있다. Alternatively, the region may be an image region defined by different images, and the boundary may be an image boundary.

한편, 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.On the other hand, the calcium-based compound present in the aluminum matrix may include any one or more of Mg-Ca compound, Al-Ca compound and Mg-Al-Ca compound.

구체적으로 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca을 포함할 수 있으며, Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca을 포함할 수 있다. Specifically, the Mg-Ca compound may include Mg 2 Ca, the Al-Ca compound may include any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, Mg-Al-Ca compound is (Mg, Al) 2 Ca.

또한 알루미늄 기지는 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000계열 및 8000 계열의 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200 계열, 300계열, 400 계열, 500 계열 및 700 계열의 주조용(Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.Aluminum bases are also available in 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series, and 8000 series of wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series, 500 series, It may include any one selected from the 700 series casting aluminum.

또한 본 발명의 또 다른 측면을 따르는 알루미늄 합금은 철(Fe)을 1.0 중량% 이하(0 초과)로, 더욱 엄격하게는 0.2 중량% 이하(0 초과)로 더 포함할 수 있다.In addition, the aluminum alloy according to another aspect of the present invention may further include iron (Fe) in an amount of 1.0 wt% or less (greater than 0), more strictly 0.2 wt% or less (greater than 0).

한편 이와 같이 본 발명을 따르는 알루미늄 합금은 알루미늄 기지 내의 결정립 또는 상영역의 평균크기가, 동일조건으로 제조된 알루미늄 합금으로서 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않는 알루미늄 합금에 비해 더 작은 값을 나타낼 수 있다.On the other hand, the aluminum alloy according to the present invention can exhibit a smaller value than the aluminum alloy having the average size of the grain or phase region in the aluminum matrix, the aluminum alloy is manufactured under the same conditions.

또한 본 발명을 따르는 알루미늄 합금은 인장강도가, 동일조건으로 제조된 알루미늄 합금으로서 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않는 알루미늄 합금에 비해 더 큰 값을 나타낼 수 있으며, 더 나아가 더 큰 인장강도와 함께 더 크거나 동등한 수준의 연신율을 가질 수 있다. In addition, the aluminum alloy according to the present invention may exhibit a higher tensile strength than an aluminum alloy which is manufactured under the same conditions as the aluminum alloy which does not have the calcium-based compound, and furthermore, may be larger or larger with a higher tensile strength. Elongation can be equivalent.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제조방법에 의하면, 알루미늄 용탕 내에 마그네슘을 첨가하는 과정에서 종래에 사용되는 SF6 등의 보호가스의 양을 현저하게 감소시키거나 사용하지 않는 경우에도 안정적으로 알루미늄 주조공정을 수행할 수 있다. 따라서 알루미늄 내에 첨가되는 마그네슘의 함유량에 용이하게 증가시킬 수 있으면서도 환경적인 측면 및 비용적인 측면에서 장점을 가질 수 있다. According to the manufacturing method of the aluminum alloy according to the present invention, in the process of adding magnesium in the aluminum molten metal, the aluminum casting process is stably performed even when the amount of protective gas, such as SF 6 , which is conventionally used is significantly reduced or not used. Can be done. Therefore, while being able to easily increase the content of magnesium added in the aluminum can have advantages in terms of environmental and cost.

또한 주조 중에 알루미늄의 용탕에 마그네슘의 높은 산화성에 따른 산화물 또는 개재물의 혼입을 방지할 수 있으므로 용탕의 청정도를 향상시켜 용탕의 품질을 개선시킬 수 있다. In addition, since it is possible to prevent the incorporation of oxides or inclusions due to the high oxidizing property of magnesium in the molten aluminum during casting, it is possible to improve the cleanliness of the molten metal to improve the quality of the molten metal.

이러한 알루미늄 용탕의 품질 개선으로 이로부터 주조되는 알루미늄 합금은 종래에 비해 불순물의 함유량이 현저하게 감소되어 더 우수한 기계적 특성을 나타낼 수 있다. The aluminum alloy cast therefrom due to the improvement of the quality of the molten aluminum can significantly reduce the content of impurities as compared to the prior art can exhibit better mechanical properties.

또한 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 알루미늄 합금은 마그네슘 모합금의 첨가로 같이 첨가되는 칼슘계 화합물이 기지 내에 분산됨에 따라 분산강화 효과 및 결정립 미세화 효과 등을 유발하여 알루미늄 합금의 기계적 특성을 현저하게 개선시킬 수 있다. In addition, the aluminum alloy prepared by the manufacturing method according to the present invention, as the calcium-based compound added with the addition of the magnesium mother alloy is dispersed in the matrix, causing a dispersion strengthening effect and a grain refining effect to significantly improve the mechanical properties of the aluminum alloy. Can be improved.

또한, 알루미늄 합금 내에 마그네슘 함유량을 증가시킬 수 있음에 따라 철의 함유량을 감소시키는 경우에도 알루미늄 다이캐스팅 시 발생되는 소착을 방지할 수 있어, 철에 의한 내식성 및 연신율 악화를 방지할 수 있다. In addition, as the magnesium content can be increased in the aluminum alloy, even when the iron content is decreased, sintering occurring during die casting of aluminum can be prevented, and corrosion resistance and elongation deterioration due to iron can be prevented.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects, which are not mentioned above, will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제조 시 알루미늄 용탕에 첨가되는 마그네슘 모합금의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 2는 마그네슘 모합금의 미세조직 및 성분을 분석한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 합금 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 4a 및 4b는 각각 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 모합금을 첨가한 알루미늄 합금과 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 용탕 표면을 관찰한 결과이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 모합금을 첨가한 알루미늄 합금과 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 주조재 표면을 관찰한 결과이다.
도 6a 및 6b는 각각 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금과 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 성분을 분석한 결과이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따라 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금의 조직을 EPMA로 관찰한 결과이며, 도 7b 내지 7e에는 EPMA를 이용한 성분 매핑 결과로서 각각 알루미늄, 칼슘, 마그네슘 및 산소의 매핑결과를 나타낸 것이다.
도 8a 및 8b는 각각 6061 합금에 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금 및 상용 알루미늄 합금인 6061 합금의 미세조직을 관찰한 결과이다. 1 is a flow chart showing an embodiment of a method for producing a magnesium mother alloy added to the molten aluminum in the manufacture of an aluminum alloy according to the present invention.
2 is a result of analyzing the microstructure and components of the magnesium mother alloy.
Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of the aluminum alloy manufacturing method according to the present invention.
Figures 4a and 4b are the results of observing the molten surface of the aluminum alloy with the addition of the mother alloy prepared by adding calcium oxide (CaO) and the pure magnesium, respectively according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B show the results of observing the casting material surfaces of aluminum alloys added with a mother alloy prepared by adding calcium oxide (CaO) and aluminum alloys added with pure magnesium, respectively, according to one embodiment of the present invention.
6A and 6B illustrate the results of analyzing the components of an aluminum alloy added with a magnesium mother alloy added with calcium oxide (CaO) and an aluminum alloy added with pure magnesium, respectively, according to an embodiment of the present invention.
Figure 7a is a result of observing the structure of the aluminum alloy to which the magnesium mother alloy to which calcium oxide (CaO) is added in accordance with an embodiment of the present invention with EPMA, Figure 7b to 7e as a component mapping result using EPMA, respectively A mapping result of aluminum, calcium, magnesium and oxygen is shown.
8A and 8B show the results of observing the microstructures of an aluminum alloy prepared by adding magnesium oxide (CaO) added to a 6061 alloy and a 6061 alloy which is a commercial aluminum alloy, respectively.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 측면으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various other aspects, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete, the scope of the invention to those skilled in the art It is provided to inform you.

본 발명에 따르면 소정의 첨가제가 첨가된 모합금을 제조한 후 이 모합금을 알루미늄에 첨가함으로써 알루미늄 합금을 제조한다. 이때 모합금은 순수 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 모재로 사용할 수 있으며, 이를 모두 마그네슘 모합금으로 지칭한다.According to the present invention, an aluminum alloy is prepared by preparing a mother alloy to which a predetermined additive is added and then adding the mother alloy to aluminum. At this time, the mother alloy may be used as a base material pure magnesium or magnesium alloy, all of which is referred to as magnesium mother alloy.

이때 순수 마그네슘은 의도적으로 투입된 합금원소가 없는 상태로서, 마그네슘을 제조하는 과정 중에 불가피하게 투입되는 불순물을 포함하는 실질적 의미로 정의한다. At this time, pure magnesium is in a state in which no alloying element is intentionally added, and is defined as a practical meaning including impurities that are inevitably added during the manufacture of magnesium.

또한 마그네슘 합금은 마그네슘에 의도적으로 다른 합금원소를 첨가하여 제조한 합금이며, 합금원소로 알루미늄을 포함한다. 합금원소로서 알루미늄을 포함하는 마그네슘 합금을 마그네슘-알루미늄 합금으로 지칭할 수 있다. 이때 마그네슘-알루미늄 합금은 합금원소로서 알루미늄만을 첨가한 것 뿐 만 아니라 알루미늄 외의 다른 합금원소도 같이 첨가된 것도 포함할 수 있다.In addition, magnesium alloy is an alloy prepared by intentionally adding another alloy element to magnesium, and includes aluminum as an alloy element. A magnesium alloy containing aluminum as the alloying element may be referred to as a magnesium-aluminum alloy. In this case, the magnesium-aluminum alloy may include not only aluminum as an alloy element but also other alloy elements other than aluminum.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 합금을 만들기 위해 알루미늄 용탕에 첨가되는 마그네슘 모합금의 제조방법을 예시한 순서도 이다.Figure 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a magnesium master alloy added to the molten aluminum to make an aluminum alloy according to the present invention.

본 제조방법에서 마그네슘 모합금의 모재로는 순수 마그네슘 또는 마그네슘 합금이 사용될 수 있고, 모재에 첨가되는 칼슘계 첨가제로는 칼슘을 포함하는 화합물 측면으로서 산화칼슘(CaO), 시안화칼슘(CaCN2) 및 탄화칼슘(CaC2) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Pure magnesium or magnesium alloy may be used as the base material of the magnesium mother alloy in the present manufacturing method, and the calcium-based additive added to the base material may include calcium oxide (CaO), calcium cyanide (CaCN 2 ), and the like. It may include any one or more of calcium carbide (CaC 2 ).

도 1에 도시된 바와 같이, 마그네슘 모합금의 제조 방법은 마그네슘 용탕 형성 단계(S1), 첨가제 첨가 단계(S2), 교반ㆍ유지 단계(S3), 주조 단계(S4) 및 냉각 단계(S5)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method for producing a magnesium mother alloy includes a molten magnesium forming step (S1), an additive addition step (S2), a stirring and holding step (S3), a casting step (S4), and a cooling step (S5). Include.

마그네슘 용탕 형성 단계(S1)에서 마그네슘을 도가니에 넣고 600 내지 800℃로 가열하여 마그네슘을 용융시켜 마그네슘 용탕을 형성한다. In the magnesium molten metal forming step (S1), magnesium is poured into a crucible and heated to 600 to 800 ° C. to melt magnesium to form magnesium molten metal.

여기서, 상기 온도가 600℃ 미만이면 마그네슘 용탕이 형성되기 어렵고, 온도가 800℃를 초과하면 마그네슘 용탕이 발화할 위험이 있다. Here, when the temperature is less than 600 ℃, it is difficult to form a magnesium molten metal, when the temperature exceeds 800 ℃ there is a risk of ignition of magnesium molten metal.

첨가제 첨가 단계(S2)에서는 칼슘계 첨가제를 모재인 마그네슘의 용탕에 첨가한다.In the additive addition step (S2), a calcium-based additive is added to the molten metal of the base metal.

칼슘계 첨가제의 크기는 0.1 내지 500㎛일 수 있다. 상기 첨가제의 크기가 0.1㎛ 미만인 것은 현실적으로 만들기 어렵고 비용이 많이 든다. 또한, 상기 첨가제의 크기가 500㎛를 초과할 경우에는 상기 첨가제가 상기 마그네슘 용탕과 반응하지 않을 수 있다.The size of the calcium-based additive may be 0.1 to 500㎛. The size of the additives less than 0.1 μm is difficult and expensive to make in reality. In addition, when the size of the additive exceeds 500㎛ the additive may not react with the magnesium molten metal.

이때 첨가제 첨가 단계(S2)에서 첨가제인 칼슘계 첨가제는 마그네슘 모합금 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 30 중량부가 첨가될 수 있다. 첨가제가 0.0001 중량부 미만인 경우에는 첨가제에 의한 효과(경도 증가, 산화 감소, 발화 온도 증가 및 보호가스 감소)가 작을 수 있다. 또한, 상기 첨가제가 30 중량부를 초과하게 되면 원래의 마그네슘의 특성이 나타나지 않을 수 있다. In this case, the calcium-based additive as an additive in the additive addition step (S2) may be added in an amount of 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the magnesium mother alloy. If the additive is less than 0.0001 parts by weight, the effect by the additive (hardness increase, oxidation decrease, ignition temperature increase and protective gas decrease) may be small. In addition, when the additive exceeds 30 parts by weight, the original magnesium may not appear.

교반ㆍ유지 단계(S3)에서는 마그네슘 용탕을 1 내지 400 분 범위 내에서 교반 또는 유지한다.In the stirring and holding step S3, the molten magnesium is stirred or maintained within a range of 1 to 400 minutes.

여기서 교반ㆍ유지 시간이 1분 미만이면 마그네슘 용탕에 첨가제가 충분히 섞이지 않고, 400 분을 초과하면 마그네슘 용탕의 교반ㆍ유지 시간이 불필요하게 길어질 수 있다.If the stirring and holding time is less than 1 minute, the additive is not sufficiently mixed in the magnesium molten metal, and if it is more than 400 minutes, the stirring and holding time of the magnesium molten metal may be unnecessarily long.

한편, 칼슘계 첨가제를 마그네슘 모합금의 제조 과정 중에 투입하는 경우, 마그네슘 용탕의 발화를 방지하기 위해 부가적으로 소량의 보호가스가 제공될 수 있다. 보호가스는 통상의 SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec™612, 비활성기체 및 그 등가물 또는 이들의 혼합 가스를 이용하며, 마그네슘 용탕의 발화를 억제할 수 있다. 그러나 본 발명에서 이러한 보호가스가 반드시 필요한 것은 아니며, 제공되지 않을 수도 있다. On the other hand, when a calcium-based additive is added during the manufacturing process of the magnesium mother alloy, a small amount of additional protective gas may be additionally provided to prevent ignition of the molten magnesium. The protective gas uses conventional SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec ™ 612, inert gas and its equivalents, or a mixture thereof, and can suppress ignition of the molten magnesium. However, in the present invention, such a protective gas is not necessarily required and may not be provided.

즉, 상술한 바와 같이 첨가제 첨가 단계(S2) 및 교반ㆍ유지 단계(S3)에서 칼슘계 첨가제을 투입하는 경우에는 용탕 내 마그네슘의 내산화성을 증가시켜 발화 온도를 높임에 따라, 마그네슘의 용해 시 필요한 보호가스의 양을 현저히 저감시키거나 사용하지 않을 수 있다. 따라서 이러한 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 모합금의 제조는 환경상의 이유로 규제 대상인 SF6 등과 같은 보호가스 사용으로 인해 발생되는 문제점을 해결할 수 있다. That is, when the calcium-based additives are added in the additive addition step (S2) and the stirring and holding step (S3) as described above, the oxidation resistance of the magnesium in the molten metal is increased to increase the ignition temperature, so that the protection necessary for dissolving the magnesium The amount of gas can be significantly reduced or not used. Therefore, the manufacture of the magnesium master alloy according to the embodiment of the present invention can solve the problems caused by the use of a protective gas, such as SF 6 regulated for environmental reasons.

모재 용탕의 교반ㆍ유지 단계(S3)가 완료되면, 상기 마그네슘 용탕을 주형에 넣어 주조하고(S4), 냉각시킨 다음 주형으로부터 응고된 모합금을 분리시킨다(S5). When the stirring and holding step (S3) of the base metal melt is completed, the magnesium molten metal is cast into a mold (S4), cooled, and the solidified mother alloy is separated from the mold (S5).

이때 주조단계(S4)에서의 주형의 온도는 상온(예를 들면, 25℃) 내지 400℃ 의 온도범위를 가질 수 있다.At this time, the temperature of the mold in the casting step (S4) may have a temperature range of room temperature (for example, 25 ℃) to 400 ℃.

또한 냉각단계(S5)에서는 주형을 상온까지 냉각시킨 후 모합금을 주형으로부터 분리시킬 수 있으나, 상온 이전이라도 모합금의 응고가 완료되는 경우에는 주형으로부터 모합금을 분리시킬 수 있다.In addition, in the cooling step (S5), after the mold is cooled to room temperature, the mother alloy can be separated from the mold. However, even when the mother alloy is completely solidified before the room temperature, the mother alloy can be separated from the mold.

여기서, 상기 주형은 금형, 세라믹형, 그라파이트형 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 주조 방식은 사형주조, 다이캐스팅(die casting), 중력주조, 연속주조, 저압주조, 스퀴즈캐스팅, 로스트왁스주조(lost wax casting), 틱소캐스팅(thixo casting) 등을 들 수 있다. Herein, the mold may use any one selected from a mold, a ceramic mold, a graphite mold, and an equivalent thereof. Further, the casting method may include sand casting, die casting, gravity casting, continuous casting, low pressure casting, squeeze casting, lost wax casting, thixo casting, and the like.

중력주조는 용융상태의 합금을 중력을 이용하여 주형에 주입하는 방법을 지칭하고, 저압주조는 용융된 합금의 용탕면에 가스를 이용하여 압력을 가하여 주형 내에 용탕을 주입하는 방식을 지칭할 수 있다. 틱소캐스팅은 반용융 상태에서의 주조 기술로서, 통상적인 주조와 단조의 장점을 융합한 방식이다. 그러나 본 발명이 주형의 종류 및 주조의 방식을 한정하는 것은 아니다. Gravity casting may refer to a method of injecting a molten alloy into the mold using gravity, and low pressure casting may refer to a method of injecting molten metal into the mold by applying pressure to the molten surface of the molten alloy using gas. . Thixocasting is a casting technique in a semi-melt state that combines the advantages of conventional casting and forging. However, the present invention does not limit the type of mold and the manner of casting.

이와 같이 제조된 마그네슘 모합금은 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가진 기지를 가진다. 이때 서로 구분되는 복수개의 영역은 전형적으로 결정립계로 구분되는 복수의 결정립일 수 있으며, 또 다른 예로서 2 이상의 서로 다른 상의 상경계에 의해 한정되는 복수의 상영역일 수 있다. The magnesium master alloy thus prepared has a base having a plurality of regions that form a boundary and are separated from each other. In this case, the plurality of regions separated from each other may be a plurality of grains typically divided into grain boundaries, and as another example, the plurality of regions may be a plurality of phase regions defined by two or more different phase boundaries.

한편, 이러한 마그네슘 모합금의 기지에는 모합금 제조 과정에서 생성된 칼슘계 화합물이 분산되어 존재할 수 있다. On the other hand, at the base of the magnesium mother alloy may be present by dispersing the calcium-based compound produced in the mother alloy manufacturing process.

이때 칼슘계 화합물은 첨가제 첨가 단계(S2)에서 모재 용탕 내에 첨가된 칼슘계 첨가제가 마그네슘 모재 내의 다른 원소, 예를 들어 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 생성된 것일 수 있다.In this case, the calcium-based compound may be produced by reacting the calcium-based additive added in the base metal melt in the additive addition step (S2) with other elements in the magnesium base material, for example, magnesium and / or aluminum.

즉, 마그네슘 용탕에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 교반ㆍ유지하는 과정에서 칼슘계 첨가제는 칼슘으로 환원된다. 일반적으로는 상술한 칼슘계 첨가제는 마그네슘보다 열역학적으로 안정하기 때문에, 마그네슘 용탕 내에서 환원되어 칼슘이 분리되지 않을 것으로 예상된다. 그러나 본 발명자들에 의한 실험에 따르면, 이러한 칼슘계 첨가제는 마그네슘 용탕 내에서 환원되는 것으로 밝혀졌다. That is, the calcium-based additive is reduced to calcium in the process of adding and stirring the calcium-based additive to the magnesium molten metal. In general, since the calcium-based additives are thermodynamically more stable than magnesium, it is expected that the calcium-based additives will not be separated from the molten magnesium. However, experiments by the inventors have shown that such calcium-based additives are reduced in the molten magnesium.

이렇게 환원된 칼슘은 모재 내의 다른 원소, 예를 들어 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물을 형성할 수 있다. The reduced calcium can then react with other elements in the matrix, for example magnesium and / or aluminum, to form calcium-based compounds.

따라서 칼슘계 첨가제는 마그네슘 모합금 내에 형성되는 칼슘계 화합물 형성에 이용되는 칼슘의 공급원으로서 모합금을 제조하는 과정에서 모재 용탕에 첨가되는 첨가원소이며, 이에 대해 칼슘계 화합물은 이러한 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘이 모재 내에서 다른 원소와 반응하여 새롭게 생성된 화합물이다.Therefore, the calcium-based additive is a source of calcium used to form the calcium-based compound formed in the magnesium mother alloy and is an additive element added to the base metal molten metal during the production of the mother alloy, and the calcium-based compound is supplied from the calcium-based additive. Calcium is a newly produced compound by reacting with other elements in the base metal.

칼슘은 마그네슘에 대한 고용도가 존재하나, 본 발명에서와 같이 마그네슘 용탕 내에서 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 일부만이 마그네슘 기지에 고용되며 대부분은 칼슘계 화합물을 형성하는 것으로 밝혀졌다. Although calcium has a solid solubility for magnesium, it has been found that, as in the present invention, only a portion of the calcium reduced from the calcium-based additive in the molten magnesium is dissolved in the magnesium base, and most of it forms a calcium-based compound.

이때 마그네슘 모합금의 모재가 순수 마그네슘인 경우 생성 가능한 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물일 수 있으며, 일예로서 Mg2Ca 일 수 있다.In this case, when the base material of the magnesium mother alloy is pure magnesium, the calcium-based compound that can be produced may be an Mg-Ca compound, and for example, Mg 2 Ca.

또한, 마그네슘 모합금의 모재가 마그네슘 합금, 일예로서 마그네슘-알루미늄 합금인 경우, 생성 가능한 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일예로서 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca 일 수 있으며, Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca 일 수 있다. In addition, when the base material of the magnesium master alloy is a magnesium alloy, for example, a magnesium-aluminum alloy, the calcium compound that can be produced may include any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound. have. For example, the Mg-Ca compound may be Mg 2 Ca, the Al-Ca compound may include any one or more of Al 2 Ca and Al 4 Ca, and the Mg-Al-Ca compound may be (Mg, Al) 2 Ca.

이때 칼슘계 화합물은 이러한 결정립간의 경계인 결정립계 또는 상영역간의 경계인 상경계에 분포될 확률이 높다. 이러한 경계부분은 결정립 또는 상영역 내부에 비해 개방된 구조로서 상대적으로 높은 에너지를 가지고 있으므로 칼슘계 화합물의 핵생성 및 성장에 유리한 자리를 제공할 수 있기 때문이다. At this time, the calcium-based compound is likely to be distributed in the grain boundary, which is the boundary between the grains, or the boundary, which is the boundary between the phase regions. This boundary portion is an open structure compared to the inside of the grain or phase region, and has a relatively high energy, which can provide a favorable position for nucleation and growth of calcium-based compounds.

도 2a 내지 2d에는 본 실시예에 따른 마그네슘 모합금으로서, 마그네슘-알루미늄 합금에 칼슘계 화합물로서 산화칼슘(CaO)를 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금의 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer) 분석 결과가 나타나 있다. 2A to 2D show the results of an Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) analysis of a magnesium mother alloy prepared by adding calcium oxide (CaO) as a calcium compound to a magnesium-aluminum alloy as a magnesium mother alloy according to the present embodiment. .

도 2a는 후방 산란 전자(back scattering electron)를 이용하여 관찰한 마그네슘 모합금의 미세조직을 나타낸 것이다. 도 2a에 나타나 있듯이, 마그네슘 모합금은 화합물(백색부분)로 둘러싸인 영역, 즉 결정립을 복수로 가지는 미세조직을 나타낸다. 이때 화합물(백색부분)은 결정립계를 따라 형성되어 있다. 도 2b 내지 2d는 화합물(백색부분) 영역의 성분을 EPMA로 매핑(mapping)한 결과로서, 각각 알루미늄, 칼슘 및 산소의 분포영역을 나타내는 결과이다. Figure 2a shows the microstructure of the magnesium master alloy observed using back scattering electrons. As shown in FIG. 2A, the magnesium mother alloy exhibits a microstructure having a plurality of regions surrounded by a compound (white portion), that is, grains. At this time, the compound (white part) is formed along the grain boundary. 2B to 2D show the results of mapping the components of the compound (white portion) region to EPMA, showing the distribution regions of aluminum, calcium and oxygen, respectively.

도 2b 및 도 2c에 나타낸 것과 같이 화합물(도 2a의 백색부분)은 각각 알루미늄과 칼슘이 검출되었으나 산소는 검출되지 않았다(도 2d). As shown in FIG. 2B and FIG. 2C, the compound (white portion of FIG. 2A) detected aluminum and calcium, but did not detect oxygen (FIG. 2D).

이로부터 마그네슘 모합금의 결정립계에는 산화칼슘(CaO)로부터 분리된 칼슘이 모재에 포함된 알루미늄과 반응하여 생성된 Al-Ca 화합물이 분포하고 있음을 알 수 있다. 이러한 Al-Ca 화합물은 금속간 화합물인 Al2Ca 또는 Al4Ca 일 수 있다. From this, it can be seen that the Al-Ca compound produced by the reaction of calcium separated from calcium oxide (CaO) with aluminum contained in the base material is distributed in the grain boundary of the magnesium mother alloy. The Al-Ca compound may be Al 2 Ca or Al 4 Ca, which is an intermetallic compound.

한편 위 EPMA 결과에는 Al-Ca 화합물이 주로 마그네슘 모합금의 결정립계에 분포하는 것으로 분석되었으며, 이는 결정립의 경계부분으로서 개방구조를 가지는 결정립계의 특성상 결정립 내부 보다는 결정립계에서 칼슘계 화합물이 분포할 확률이 높기 때문으로 해석된다. 다만, 이러한 분석결과가 모든 칼슘계 화합물인 전적으로 결정립계에만 분포하는 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 경우에 따라 결정립 내부에도 이러한 칼슘계 화합물이 발견될 수 있다.On the other hand, the above EPMA results show that Al-Ca compounds are mainly distributed in the grain boundaries of the magnesium mother alloy, which is more likely to be distributed in the grain boundaries than in the grains due to the nature of the grain boundaries having an open structure as grain boundaries. It is interpreted because. However, the results of the analysis are not limited to the present invention, because all the calcium-based compounds are distributed only in the grain boundaries, and in some cases, such calcium-based compounds may be found inside the grains.

이와 같이 제조된 마그네슘 모합금은 알루미늄 합금에 첨가되는 용도로 이용된다. 이때 상술한 바와 같이 마그네슘 모합금 내에는 합금화 과정에서 첨가된 칼슘계 첨가제로부터 공급된 칼슘이 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 형성된 칼슘계 화합물을 포함하고 있다. 이러한 칼슘계 화합물들은 금속간화합물로서 모두 알루미늄의 융점(658℃)보다 더 높은 융점을 가지고 있다. 일예로서 Al-Ca 화합물인 Al2Ca 또는 Al4Ca의 융점은 각각 1079℃ 및 700℃ 로서 알루미늄의 융점에 비해 높다. The magnesium mother alloy thus prepared is used for the purpose of being added to an aluminum alloy. At this time, as described above, in the magnesium master alloy, calcium supplied from the calcium-based additive added during the alloying process includes a calcium-based compound formed by reaction with magnesium and / or aluminum. These calcium compounds are all intermetallic compounds and have a melting point higher than that of aluminum (658 ° C.). As an example, the melting point of Al 2 Ca or Al 4 Ca, which is an Al—Ca compound, is 1079 ° C. and 700 ° C., respectively, which is higher than that of aluminum.

따라서 이러한 칼슘계 화합물을 포함하는 모합금을 알루미늄 용탕에 투입하는 경우, 칼슘계 화합물은 용탕 내에서 용융되지 않고 유지될 수 있으며, 이러한 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조하는 경우, 알루미늄 합금 내에 상기 칼슘계 화합물이 포함될 수 있다.Therefore, when the mother alloy containing such a calcium-based compound is added to the aluminum molten metal, the calcium-based compound can be maintained without melting in the molten metal, when casting the molten metal to produce an aluminum alloy, the calcium in the aluminum alloy System compounds may be included.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조방법은 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금 및 알루미늄을 제공하는 단계, 마그네슘 모합금 및 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하는 단계 및 상기 용탕을 주조하는 단계를 포함한다. Method for producing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention comprises the steps of providing a magnesium mother alloy and aluminum containing a calcium-based compound, forming a molten magnesium alloy and aluminum melt and casting the molten metal It includes.

이때 마그네슘 모합금 및 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하기 위해 먼저 알루미늄을 용해하여 알루미늄 용탕을 형성하고, 이 알루미늄 용탕에 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 첨가하여 용해함으로써 형성할 수 있다. In this case, in order to form the molten magnesium alloy and the molten aluminum, the molten aluminum may be first melted to form an aluminum molten metal, and the molten magnesium alloy may be formed by adding and dissolving a magnesium mother alloy containing a calcium-based compound.

또 다른 방식으로는 알루미늄과 마그네슘 모합금을 도가니 등과 같은 용해용 장치 내에 같이 장착한 후 가열하여 같이 용해함으로써 형성할 수도 있다. Alternatively, the aluminum and magnesium mother alloys may be formed by mounting them together in a melting apparatus such as a crucible and then heating them to dissolve them together.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제조방법의 일실시예로서 알루미늄 용탕을 먼저 형성한 후, 이에 상술한 방법으로 제조한 마그네슘 모합금을 첨가하여 용해하는 방식을 이용한 알루미늄 합금 제조 방법의 순서도이다. 3 is a flowchart of a method of manufacturing an aluminum alloy using a method of first forming an aluminum molten metal as an embodiment of a method of manufacturing an aluminum alloy according to the present invention, and then adding and dissolving the magnesium mother alloy prepared by the method described above. .

도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금의 제조 방법은 알루미늄 용탕 형성 단계(S11), 마그네슘 모합금 첨가 단계(S12), 교반ㆍ유지 단계(S13), 주조 단계(S14) 및 냉각 단계(S15)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the method for producing an aluminum alloy includes an aluminum molten metal forming step (S11), a magnesium mother alloy addition step (S12), a stirring and holding step (S13), a casting step (S14), and a cooling step (S15). It includes.

먼저, 상기 알루미늄 용탕 형성 단계(S11)에서는 알루미늄을 도가니에 넣고 600 내지 900℃ 범위에서 가열하여 알루미늄 용탕을 형성한다. First, in the aluminum molten metal forming step (S11), the aluminum is placed in a crucible and heated in a range of 600 to 900 ° C. to form aluminum molten metal.

상기 알루미늄 용탕 형성 단계(S11)의 알루미늄은 순수 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 이때, 알루미늄 합금은 예를 들어, 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열 주조용 (Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.Aluminum of the molten aluminum forming step (S11) may be any one selected from pure aluminum, aluminum alloy and its equivalents. At this time, the aluminum alloy is, for example, 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series Wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series It may be any one selected from among 500 series, 700 series casting aluminum.

여기서, 알루미늄 합금에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다. 알루미늄 합금은 그 사용 용도에 따라 종류도 다양하게 개발되었으며, 알루미늄 합금의 종류는 오늘날 거의 모든 나라에서 미국알루미늄협회(Aluminum Association of America)의 규격을 채택하여 분류하고 있다. 표 1은 합금 계열별로 주요 합금 원소의 구성을 천단위로 보이고 있으며, 각 합금 계열에 다른 개량 원소를 추가로 첨가하여 4자리 숫자를 더 세분화하여 합금명을 붙인다.Here, the aluminum alloy will be described in more detail. Aluminum alloys have been developed in various types according to their use, and the types of aluminum alloys are classified according to the standards of the Aluminum Association of America in almost every country today. Table 1 shows the composition of the main alloying elements by the alloy series in thousands, and adds another improved element to each alloy series to further subdivide the four-digit number and attach the alloy name.

Figure pat00001
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첫 번째 숫자는 상기와 같이 주요합금원소를 나타내는 합금계열을 표시하고,두번째 숫자는 기본합금을 0으로 표시하고 개량한 합금을 1~9라는 숫자로 표시하며 독자적으로 개발한 새로운 합금은 N자를 붙인다. 예로서 2xxx는 Al-Cu계열 알루미늄의 기본 합금이고 21xx~29xx는 Al-Cu계열 기본 합금을 개량한 합금이며 2Nxx는협회 규격 이외로 개발한 새로운 합금인 경우이다. 세번째와 네번째 숫자는 순수한 알루미늄의 경우 알루미늄의 순도를 표시하며, 합금일 경우 과거에 사용하던 알코아 회사의 합금 이름이다. 예로서 순수 알루미늄의 경우 1080은 알루미늄이 99.80%Al 이상이고 1100은 99.00%Al을 나타낸다. 이러한 알루미늄 합금의 주요 구성은 아래 표 2와 같다.The first number indicates the alloy series representing the main alloying elements as above, the second number indicates the base alloy as 0, the modified alloy as 1 ~ 9, and the newly developed new alloy is labeled with N. . For example, 2xxx is a base alloy of Al-Cu series aluminum, 21xx ~ 29xx is an improved alloy of Al-Cu series base alloy, and 2Nxx is a new alloy developed outside the association standard. The third and fourth numbers indicate the purity of aluminum in the case of pure aluminum, and the alloy name of the Alcoa company used in the past for alloys. For example, in the case of pure aluminum, 1080 represents at least 99.80% Al and 1100 represents 99.00% Al. The main configuration of this aluminum alloy is shown in Table 2 below.

Figure pat00002
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다음으로, 마그네슘 모합금 첨가 단계(S12)에서는 알루미늄 용탕에 위에서 이미 설명한 방법으로 제조한 마그네슘 모합금을 첨가한다. Next, in the magnesium master alloy addition step (S12), the magnesium master alloy prepared by the method described above is added to the aluminum molten metal.

이때 마그네슘 모합금 첨가 단계(S12)에서 이용된 마그네슘 모합금은 알루미늄 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 30 중량부가 첨가될 수 있다. 첨가되는 마그네슘 모합금이 0.0001 중량부 미만이 경우에는 마그네슘 모합금 첨가에 따른 효과(경도, 내부식성, 용접성)가 작을 수 있다. 또한, 상기 마그네슘 모합금이 30 중량부를 초과하게 되면 원래의 알루미늄 합금의 특성이 나타나지 않는다. At this time, the magnesium mother alloy used in the magnesium mother alloy addition step (S12) may be added 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum. If the added magnesium master alloy is less than 0.0001 parts by weight, the effect of the addition of the magnesium master alloy (hardness, corrosion resistance, weldability) may be small. In addition, when the magnesium mother alloy exceeds 30 parts by weight, the original aluminum alloy does not appear.

이때 마그네슘 모합금의 측면은 괴상의 측면으로 첨가될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 분말 측면, 그래뉼 측면 등 다른 측면을 가질 수 있다. 또한 마그네슘 모합금의 크기도 제한하는 것은 아니다. At this time, the side of the magnesium mother alloy may be added to the bulk side, but the present invention is not limited thereto, and may have other side such as powder side, granule side. Also, the size of the magnesium master alloy is not limited.

이러한 마그네슘 모합금의 첨가시 마그네슘 모합금 내에 포함된 칼슘계 화합물도 같이 알루미늄 용탕내로 제공되게 된다. 상술한 바와 같이 알루미늄 용탕 내로 제공되는 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. When the magnesium master alloy is added, the calcium compound contained in the magnesium master alloy is also provided in the molten aluminum. As described above, the calcium-based compound provided into the molten aluminum may include any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound.

이때 마그네슘 모합금의 산화를 방지하기 위해 부가적으로 소량의 보호가스가 제공될 수 있다. 보호가스는 통상의 SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec™612, 비활성기체 및 그 등가물, 또는 이들의 혼합 가스를 이용할 수 있으며, 이를 통해 마그네슘 모합금의 산화를 억제할 수 있다. In this case, a small amount of protective gas may be additionally provided to prevent oxidation of the magnesium mother alloy. The protective gas may use conventional SF6, SO2, CO2, HFC-134a, Novec ™ 612, inert gas and equivalents thereof, or a mixed gas thereof, thereby inhibiting oxidation of the magnesium master alloy.

그러나 본 발명에서 이러한 보호가스가 반드시 필요한 것은 아니며, 제공되지 않을 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예와 같이 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에는 마그네슘 모합금의 내산화성의 증가로 내발화 저항성이 증가되며 종래와 같은 칼슘계 화합물을 포함하지 않는 마그네슘을 첨가하는 경우에 비해 용탕에 산화물 등의 불순물의 개재가 현저하게 감소하게 된다. 따라서 본 발명의 알루미늄 합금 제조방법에 의할 시, 보호가스를 사용하지 않더라도 알루미늄 용탕의 청정도가 크게 향상되어 용탕의 품질을 현저하게 개선할 수 있다. However, in the present invention, such a protective gas is not necessarily required and may not be provided. That is, in the case of adding a magnesium mother alloy containing a calcium-based compound as in the embodiment of the present invention, the resistance to ignition is increased by increasing the oxidation resistance of the magnesium mother alloy, and magnesium that does not contain a conventional calcium-based compound is added. Compared with the case of addition, the presence of impurities such as oxides in the molten metal is significantly reduced. Therefore, according to the aluminum alloy production method of the present invention, the cleanliness of the aluminum molten metal is greatly improved even without using a protective gas can significantly improve the quality of the molten metal.

다음으로, 교반ㆍ유지단계(S13)에서는 상기 알루미늄 용탕을 1 내지 400분 동안 교반 또는 유지한다. Next, in the stirring and holding step (S13), the aluminum molten metal is stirred or maintained for 1 to 400 minutes.

여기서, 교반ㆍ유지시간이 1분 미만이면 알루미늄 용탕에 마그네슘 모합금이 충분히 섞이지 않고, 교반ㆍ유지시간이 400분을 초과하면 알루미늄 용탕의 교반ㆍ유지 시간이 불필요하게 길어지게 된다. If the stirring and holding time is less than 1 minute, the magnesium mother alloy is not sufficiently mixed with the aluminum molten metal. If the stirring and holding time is more than 400 minutes, the stirring and holding time of the aluminum molten metal becomes unnecessarily long.

다음으로, 알루미늄 용탕의 교반ㆍ유지 단계(S13)가 완료되면, 알루미늄 용탕을 주형에 넣어 주조하고(S14), 냉각시킨 다음 주형으로부터 응고된 알루미늄 합금을 분리시킨다(S15). Next, when the stirring and holding step (S13) of the molten aluminum is completed, the molten aluminum is put into a mold and cast (S14), cooled, and then the solidified aluminum alloy is separated from the mold (S15).

이때 주조단계(S14)에서의 주형의 온도는 상온(예를 들면, 25℃) 내지 400℃ 의 온도범위를 가질 수 있다.At this time, the temperature of the mold in the casting step (S14) may have a temperature range of room temperature (for example, 25 ℃) to 400 ℃.

또한 냉각단계(S15)에서는 주형을 상온까지 냉각시킨 후 알루미늄 합금을 주형으로부터 분리시킬 수 있으나, 상온 이전이라도 알루미늄 합금의 응고가 완료되는 경우에는 주형으로부터 알루미늄 합금을 분리시킬 수 있다.In addition, in the cooling step (S15), after cooling the mold to room temperature, the aluminum alloy can be separated from the mold, but even before the room temperature, the aluminum alloy can be separated from the mold when solidification of the aluminum alloy is completed.

이때 제조된 알루미늄 합금은 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열 주조용 (Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The aluminum alloys produced are 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series, 500 series , 700 series casting aluminum may be any one selected from.

주조방식에 대해서는 마그네슘 모합금 제조방법에 대해서 자세히 설명하였으므로 설명을 생략한다. Since the casting method has been described in detail with respect to the magnesium mother alloy production method will be omitted.

상술한 바와 같이 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에 알루미늄 용탕의 청정도 향상으로 인하여 주조되는 알루미늄 합금의 기계적 성질이 현저하게 향상된다. 즉, 용탕의 청정도 향상으로 인해 이로부터 주조되는 알루미늄 합금 내에도 기계적 특성을 열화시키는 산화물이나 개재물과 같은 불순물이 없으며, 주조된 알루미늄 합금 내부의 기포발생도 현저하게 감소된다. 이렇게 주조된 알루미늄 합금의 내부가 종래의 것에 비해 더 청정한 상태를 가지게 됨에 따라 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 종래의 것에 비해 우수한 항복강도 및 인장강도를 가질 뿐 아니라 연신율도 더 향상되는 매우 우수한 기계적 특성을 가지게 된다. As described above, when the magnesium mother alloy containing the calcium compound is added, the mechanical properties of the cast aluminum alloy are remarkably improved due to the improvement in cleanliness of the molten aluminum. That is, due to the improvement of the cleanliness of the molten metal, there is no impurities such as oxides or inclusions in the aluminum alloy cast therefrom that deteriorate the mechanical properties, and bubbles in the cast aluminum alloy are also significantly reduced. As the inside of the cast aluminum alloy has a cleaner state than the conventional one, the aluminum alloy according to the present invention not only has excellent yield strength and tensile strength as compared with the conventional one, but also has very good mechanical properties such that the elongation is further improved. To have.

따라서 동일한 마그네슘 함유량을 가지는 알루미늄 합금을 제조하더라도 본 발명에 의할 시 용탕의 품질을 청정하게 하는 효과로 인해 주조된 알루미늄 합금의 특성이 양호하게 될 수 있다. Therefore, even when manufacturing an aluminum alloy having the same magnesium content, due to the effect of cleaning the quality of the molten metal according to the present invention can be a good characteristic of the cast aluminum alloy.

또한 알루미늄에 첨가되는 마그네슘의 용탕 내에서의 손실이 감소하게 되어 실제 종래에 비해 더 작은 양의 마그네슘을 첨가하더라도 알루미늄 합금 내에 포함되는 마그네슘의 함유량을 실질적으로 동일하게 제조할 수 있음에 따라 경제적인 알루미늄 합금의 제조가 가능하게 된다.In addition, the loss in the molten magnesium of aluminum added to the aluminum is reduced, and even if a smaller amount of magnesium is added, it is possible to manufacture substantially the same amount of magnesium contained in the aluminum alloy, which is economical aluminum. The alloy can be manufactured.

또한 본 발명에 따른 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕에 첨가하는 경우, 종래에 비해 알루미늄 용탕 내에서의 마그네슘 불안정성이 현저하게 개선되므로 마그네슘의 함량을 종래에 비해 용이하게 증가시킬 수 있다. In addition, when the magnesium mother alloy according to the present invention is added to the molten aluminum, the magnesium instability in the molten aluminum is significantly improved compared to the conventional, it is possible to easily increase the content of magnesium compared to the conventional.

마그네슘은 알루미늄에 최대 15 중량% 까지 고용될 수 있으며, 고용시 알루미늄 합금의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 300 계열 또는 6000 계열 알루미늄 합금에 마그네슘을 첨가하면 알루미늄 합금의 강도 및 연신율이 향상될 수 있다. Magnesium can be dissolved in aluminum up to 15% by weight and can improve the mechanical properties of aluminum alloys when dissolved. For example, adding magnesium to a 300 series or 6000 series aluminum alloy may improve the strength and elongation of the aluminum alloy.

그러나 종래에는 상술한 마그네슘의 높은 산화성으로 인해 마그네슘에 의한 산화물 및 개재물이 용탕에 혼입되어 알루미늄 합금의 품질을 저하시킬 수 있으며, 이러한 문제는 첨가되는 마그네슘의 함유량이 증가될수록 심화되므로 비록 보호가스를 사용하더라도 알루미늄 용탕에 첨가되는 마그네슘의 함유량을 안정적으로 증가시키기 매우 어려웠다. However, due to the high oxidative properties of magnesium described above, oxides and inclusions caused by magnesium may be mixed in the molten metal and degrade the quality of the aluminum alloy. This problem is exacerbated as the amount of magnesium added increases. Even if it is difficult to stably increase the content of magnesium added to the aluminum molten metal.

이에 비해 본 발명에 의할 시 알루미늄 용탕 내에 마그네슘 모합금을 안정적으로 첨가할 수 있으므로 알루미늄 합금 내에 마그네슘의 함유량을 종래에 비해 용이하게 증가시켜 마그네슘의 비율을 증가시키면서도 주조성을 확보할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 마그네슘 모합금을 300 계열 또는 6000 계열 알루미늄 합금에 첨가함으로써 산화물이나 개재물의 혼입을 억제하여 주조성뿐 만 아니라 강도 및 연신율도 향상시킬 수 있게 되며, 더 나아가 현재 실질적으로 사용되지 못하고 있는 500 계열 또는 5000 계열 알루미늄 합금을 사용가능하게 할 수 있다. On the contrary, since the magnesium mother alloy can be stably added to the molten aluminum in accordance with the present invention, it is possible to easily increase the content of magnesium in the aluminum alloy as compared with the conventional art and to secure castability while increasing the proportion of magnesium. Therefore, by adding the magnesium master alloy according to the present invention to the 300 series or 6000 series aluminum alloy, it is possible to suppress the incorporation of oxides or inclusions and to improve not only castability but also strength and elongation. Available 500 series or 5000 series aluminum alloys can be used.

일예로서 본 발명을 따르는 알루미늄 합금은 마그네슘의 고용량이 0.1 중량% 이상은 물론, 5 중량% 이상, 나아가 6 중량% 이상, 더 나아가 10 중량% 이상으로부터 고용한인 15% 까지도 용이하게 증가시킬 수 있다. As an example, the aluminum alloy according to the present invention can easily increase the solid solution of magnesium to 0.1% by weight or more, as well as 5% by weight or more, even 6% by weight or even more than 10% by weight to 15%.

이러한 알루미늄 합금 내에서의 마그네슘의 안정성은 알루미늄 합금의 폐기물 재활용시에도 유리하게 작용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제조를 위한 폐기물을 재활용하는 과정에서 마그네슘의 함유량이 높은 상태일 경우, 이를 요구되는 비율로 감소시키는 공정(이하 디메깅 공정이라 함)을 거치게 된다. 이때 요구되는 마그네슘 함유량의 비율이 낮을수록 디메깅 공정의 난이도 및 소요되는 비용이 증가하게 된다. The stability of magnesium in this aluminum alloy can also work advantageously in the waste recycling of the aluminum alloy. For example, when the magnesium content is high in the process of recycling waste for aluminum alloy production, a process of reducing it to a required ratio (hereinafter referred to as de-megging process) is performed. At this time, the lower the ratio of magnesium content required, the more difficult and required cost of the de-megging process.

예를 들어 383 알루미늄 합금의 경우 마그네슘을 0.3 중량%까지 낮추는 것은 기술적으로 용이하지만 0.1 중량%까지 낮추는 것은 매우 힘들다. 또한 마그네슘의 비율을 낮추기 위해서 염소가스(Cl2)를 사용하게 되는데, 이러한 염소가스의 사용은 환경에 유해하며 추가로 비용이 발생하게 되는 문제점이 있다For example, for 383 aluminum alloys it is technically easy to lower magnesium to 0.3% by weight, but it is very difficult to lower it to 0.1% by weight. In addition, chlorine gas (Cl 2) is used to lower the ratio of magnesium, and the use of such chlorine gas is harmful to the environment and additionally causes a problem.

그러나 본 발명에 따라 칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금을 이용하여 제조된 알루미늄 합금은 마그네슘의 비율을 0.3 중량% 이상으로 유지하는 것이 가능하므로 기술적, 환경적, 비용적 이점이 있다.However, according to the present invention, the aluminum alloy prepared by using a magnesium mother alloy containing a calcium-based compound has a technical, environmental, and cost advantage because it is possible to maintain a magnesium ratio of 0.3% by weight or more.

또한 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 상술한 제조과정 중, 예를 들어 알루미늄 용탕 형성단계(S11) 또는 모합금 첨가 단계(S12) 이후에 철(Fe)을 소량 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 첨가되는 철의 양은 종래에 비해 더 작은 값을 가질 수 있다. 즉, 종래부터 알루미늄 합금을 주조, 예를 들어 다이캐스팅 하는 경우에 철계 금속으로 이루어진 금형과 알루미늄 주조재 간의 소착발생으로 인해 금형이 손상되는 문제가 발생했으며, 이를 해결하기 위해 종래부터 알루미늄 합금의 다이캐스팅 시에 1.0 내지 1.5 중량%의 철을 알루미늄 합금 내에 첨가하여 왔다. 그러나 이러한 철의 첨가로 인하여 알루미늄 합금의 내식성 및 연신률이 감소하는 또 다른 문제가 발생할 수 있다. In addition, the aluminum alloy according to the present invention may further include a step of adding a small amount of iron (Fe) after, for example, the aluminum molten metal forming step (S11) or the master alloy addition step (S12). The amount of iron added at this time may have a smaller value than in the prior art. That is, in the case of casting, for example, die-casting an aluminum alloy, a problem arises that the mold is damaged due to the occurrence of sintering between the mold made of an iron-based metal and the aluminum casting material. 1.0 to 1.5 wt.% Of iron has been added to the aluminum alloy. However, the addition of iron may cause another problem that the corrosion resistance and elongation of the aluminum alloy is reduced.

그러나 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 마그네슘의 함유량을 높은 비율로 가질 수 있으며, 마그네슘을 고함량으로 첨가시 종래에 비해 현저하게 적은 비율의 철을 첨가하더라도 종래에 나타났던 금형과의 소착문제를 크게 개선할 수 있다. 따라서 종래에 다이캐스팅된 알루미늄 합금 주조재에 나타났던 내식성 및 연신률 감소의 문제를 해결할 수 있게 된다. However, as described above, the aluminum alloy according to the present invention may have a high content of magnesium, and when a high content of magnesium is added, a significantly smaller proportion of iron is added to the mold, which has appeared in the related art. Sedimentation problems can be greatly improved. Therefore, it is possible to solve the problems of corrosion resistance and elongation reduction that are conventionally found in die cast aluminum alloy castings.

이때 상술한 알루미늄 합금을 제조하는 과정에서 첨가되는 철(Fe)의 함유량은 알루미늄 합금에 대해 1.0 중량% 이하(0 초과)로 할 수 있으며, 더욱 엄격하게는 0.2중량% 이하(0 초과)로 할 수 있으며, 이에 따라 알루미늄 합금의 기지에는 해당되는 조성범위의 철이 포함될 수 있다. At this time, the content of iron (Fe) added in the process of manufacturing the above-described aluminum alloy may be 1.0% by weight or less (greater than 0) relative to the aluminum alloy, more strictly 0.2% by weight or less (greater than 0). Accordingly, the base of the aluminum alloy may include iron in the corresponding composition range.

이하 본 발명의 알루미늄 합금 제조방법에 따라 제조된 알루미늄 합금의 특성에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the characteristics of the aluminum alloy manufactured according to the aluminum alloy manufacturing method of the present invention will be described in detail.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 알루미늄 합금은 알루미늄 기지 및 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물을 포함하고, 이때 알루미늄 기지에는 마그네슘이 고용되어 있을 수 있다. The aluminum alloy prepared according to the manufacturing method of the present invention includes an aluminum base and a calcium-based compound present in the aluminum base, wherein magnesium may be dissolved in the aluminum base.

이때 마그네슘은 상기 알루미늄 기지에 0.1 내지 15 중량% 고용되어 있을 수 있다. Magnesium may be dissolved in the aluminum matrix of 0.1 to 15% by weight.

또한 상기 알루미늄 기지에는 고용한도 이하, 일예로서 500ppm 이하의 칼슘이 고용되어 있을 수 있다. In addition, the aluminum base may have a solid solution of less than or equal to the solid solution limit, for example, 500 ppm or less.

상술한 바와 같이, 마그네슘 모합금 내에 첨가된 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 대부분이 칼슘계 화합물로 존재하며 일부만이 마그네슘 기지에 고용된다. 이러한 마그네슘 모합금이 알루미늄 용탕 내 첨가되는 경우, 상기 마그네슘 모합금 내에 고용된 칼슘이 희석됨에 따라 실제 알루미늄 합금의 기지 내에 고용되는 칼슘의 양도 고용한도 이하의 작은 값을 가지게 된다. As described above, the calcium reduced from the calcium-based additives added in the magnesium master alloy is mostly present as a calcium-based compound, and only a part of it is dissolved in the magnesium matrix. When the magnesium master alloy is added to the molten aluminum, as the dissolved calcium in the magnesium master alloy is diluted, the amount of calcium dissolved in the base of the actual aluminum alloy also has a small value below the solid solution limit.

따라서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄 기지에 고용한도 이하, 일예로서 500ppm 이하의 칼슘이 고용되어 있으면서 상기 알루미늄 기지에는 칼슘계 화합물이 별도로 형성되어 있는 조직을 가지게 된다. Therefore, the aluminum alloy according to the present invention has a structure in which the calcium base compound is separately formed on the aluminum base while the calcium base is dissolved in the aluminum base at or below the solid solution limit, for example, 500 ppm or less.

이때 알루미늄 기지는 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가질 수 있으며, 이때 상기 경계 또는 영역 내부에 상기 칼슘계 화합물이 존재할 수 있다. In this case, the aluminum base may have a plurality of regions that form a boundary and are separated from each other. In this case, the calcium-based compound may exist within the boundary or region.

알루미늄 기지는 알루미늄을 주된 성분으로 하되, 다른 합금원소가 고용되어 있거나 또는 칼슘계 화합물 외의 다른 합금원소 또는 이 합금원소를 포함하는 화합물이 별개의 상으로서 형성되어 있는 금속 조직체를 말하는 것으로 정의될 수 있다. An aluminum base may be defined as a metal structure containing aluminum as a main component, in which other alloying elements are dissolved or in which other alloying elements other than calcium-based compounds or compounds containing the alloying elements are formed as separate phases. .

이때 서로 구분되는 복수개의 영역은 전형적으로 결정립계로 구분되는 복수의 결정립일 수 있으며, 또 다른 예로서 2 이상의 서로 다른 상의 상경계에 의해 한정되는 복수의 상영역일 수 있다. In this case, the plurality of regions separated from each other may be a plurality of grains typically divided into grain boundaries, and as another example, the plurality of regions may be a plurality of phase regions defined by two or more different phase boundaries.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 경우 마그네슘 모합금 내에 형성된 칼슘계 화합물로부터 기인하는 기계적 특성의 향상효과를 가질 수 있다. 이미 상술한 바와 같이, 마그네슘 모합금이 알루미늄 용탕에 첨가되는 경우, 마그네슘 모합금에 포함되는 칼슘계 화합물도 같이 용탕에 첨가되게 되며 칼슘계 화합물은 칼슘과 다른 금속원소가 반응하여 형성된 금속간화합물로서 모두 알루미늄의 융점보다 더 높은 융점을 가지고 있다. In the case of the aluminum alloy according to the present invention may have an effect of improving the mechanical properties resulting from the calcium-based compound formed in the magnesium mother alloy. As described above, when the magnesium master alloy is added to the molten aluminum, the calcium compound contained in the magnesium master alloy is also added to the molten metal. The calcium compound is an intermetallic compound formed by the reaction between calcium and other metal elements. All have a melting point higher than that of aluminum.

따라서 이러한 칼슘계 화합물을 포함하는 모합금을 알루미늄 용탕에 투입하는 경우, 칼슘계 화합물은 용탕 내부에서 용융되지 않고 유지될 수 있으며, 이러한 용탕을 주조하여 알루미늄 합금을 제조하는 경우, 알루미늄 합금 내에 상기 칼슘계 화합물이 포함될 수 있다. Therefore, when the mother alloy containing such a calcium-based compound is added to the aluminum molten metal, the calcium-based compound can be maintained without melting in the molten metal, and when casting the molten metal to produce an aluminum alloy, the calcium in the aluminum alloy System compounds may be included.

이러한 칼슘계 화합물은 알루미늄 합금 내에서 미세한 입자 측면으로 분산되어 분포할 수 있다. 이때 칼슘계 화합물은 금속간 화합물로서 기지인 알루미늄에 비해 고강도 물질이며, 따라서 이러한 고강도 물질의 분산분포로 인하여 알루미늄 합금의 강도가 증가될 수 있다.Such a calcium-based compound may be dispersed and distributed in the fine particle side in the aluminum alloy. At this time, the calcium-based compound is a high-strength material compared to aluminum known as an intermetallic compound, and therefore, the strength of the aluminum alloy may be increased due to the dispersion distribution of the high-strength material.

한편, 칼슘계 화합물은 알루미늄 합금이 액상에서 고상으로 상천이 되는 과정에서 핵생성이 일어나는 장소를 제공할 수 있다. 즉, 알루미늄 합금의 응고시 액상에서 고상으로의 상천이는 핵생성 및 성장의 형태로 이루어지게 되며, 이때 칼슘계 화합물 자체가 불균일 핵성성 자리(heterogeneous nucleation site)로 기능함에 따라 칼슘계 화합물과 액상이 계면에서 우선적으로 고상으로의 상천이를 위한 핵생성이 일어나게 된다. 이렇게 핵생성된 고상은 칼슘계 화합물 주변으로 형성하면서 성장하게 된다. On the other hand, the calcium-based compound may provide a place where nucleation occurs in the process of the aluminum alloy is phased from the liquid phase to the solid phase. In other words, the transition from the liquid phase to the solid phase during solidification of the aluminum alloy is in the form of nucleation and growth, wherein the calcium-based compound and the liquid phase function as the calcium-based compound itself functions as a heterogeneous nucleation site. At this interface, nucleation occurs preferentially for transition to the solid phase. The nucleated solid phase grows while forming around the calcium compound.

이러한 칼슘계 화합물이 복수개로 분산되게 분포하는 경우, 각각의 칼슘계 화합물의 계면에서 성장된 고상들이 서로 만나 경계를 이루게 되며, 이렇게 형성된 경계는 결정립계 또는 상경계를 이룰 수 있다. 따라서 칼슘계 화합물이 핵생성 자리로 기능하게 되면, 칼슘계 화합물은 결정립 또는 상영역의 내부에 존재하게 되며, 상기 결정립 또는 상영역은 칼슘계 화합물이 존재하지 않는 경우에 비해 미세화되는 효과를 나타낼 수 있게 된다. When the calcium-based compound is distributed in a plurality, the solid phases grown at the interface of each calcium-based compound meet each other to form a boundary, and the boundary thus formed may form a grain boundary or an boundary boundary. Therefore, when the calcium-based compound functions as a nucleation site, the calcium-based compound is present inside the grains or the phase region, and the grains or the phase region may have a smaller effect than the case where the calcium-based compound does not exist. Will be.

또한 칼슘계 화합물은 결정립간의 경계인 결정립계 또는 상영역간의 경계인 상경계에 분포될 수 있다. 이러한 경계부분은 결정립 또는 상영역 내부에 비해 개방된 구조로서 상대적으로 높은 에너지를 가지고 있으므로 칼슘계 화합물의 핵생성 및 성장에 유리한 자리를 제공할 수 있기 때문이다.In addition, the calcium-based compound may be distributed in a grain boundary which is a boundary between grains or an upper boundary which is a boundary between phase regions. This boundary portion is an open structure compared to the inside of the grain or phase region, and has a relatively high energy, which can provide a favorable position for nucleation and growth of calcium-based compounds.

이와 같이 칼슘계 화합물이 알루미늄 합금의 결정립계 또는 상경계에 분포되는 경우에는, 이러한 칼슘계 화합물이 결정립계 또는 상경계 이동의 장애물로 작용하여 결정립계 또는 상경계의 이동이 억제하여 결정립 또는 상경계의 평균크기를 감소시킬 수 있다. When the calcium-based compound is distributed in the grain boundary or the boundary of the aluminum alloy, the calcium-based compound acts as an obstacle of grain boundary or the boundary boundary, and the movement of the grain boundary or the boundary boundary is suppressed to reduce the average size of the grain or the boundary boundary. have.

따라서 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 경우, 이러한 칼슘계 화합물이 존재하지 않은 알루미늄 합금에 비해 평균적으로 더 미세하고 작은 결정립 또는 상영역 크기를 가질 수 있다. Therefore, in the case of the aluminum alloy according to the present invention, such a calcium-based compound may have a finer and smaller grain or phase region size on average.

이러한 칼슘계 화합물에 기인한 결정립 또는 상영역의 미세화는 알루미늄 합금의 강도 및 연신율의 향상 효과를 동시에 가져올 수 있다.The refinement of the grain or phase region due to such a calcium-based compound can bring about an effect of improving the strength and elongation of the aluminum alloy.

또한 알루미늄 기지는 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200 계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열 주조용(Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 일 수 있다.Aluminum bases are also available in 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series plastic processing (Wrought) aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 series, 500 series, 700 It may be any one selected from the series casting aluminum.

이때 본 발명에 따른 알루미늄 합금에는 알루미늄 100중량부에 대하여 칼슘의 총량은 0.0001 내지 10 중량부 존재할 수 있다. 상기 칼슘의 총량은 알루미늄 기지에 고용된 칼슘과 칼슘계 화합물 내에 존재하는 칼슘의 양을 합한 것이다. In this case, the total amount of calcium in the aluminum alloy according to the present invention may be present in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum. The total amount of calcium is the sum of the calcium present in the aluminum base and the calcium-based compound dissolved in the aluminum base.

이때 상기 알루미늄 합금 내에 존재하는 칼슘의 대부분은 칼슘계 화합물의 측면으로 존재하며 알루미늄 기지 상에 고용된 칼슘의 고용량은 작은 값을 가진다. 즉, 상술한 바와 같이 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금 내에서 칼슘계 첨가제로부터 환원된 칼슘은 대부분이 마그네슘 기지에 고용되지 않고 칼슘계 화합물을 형성하게 된다. 따라서 알루미늄 제조를 위해 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에 마그네슘 모합금 내에 고용된 칼슘이 작은 값을 보임에 따라 마그네슘 모합금을 통해 알루미늄 기지에 고용되는 칼슘양도 매우 적은 값, 일예로서 500ppm 이하의 값을 가지게 된다. At this time, most of the calcium present in the aluminum alloy is present in the side of the calcium-based compound, and the high dose of calcium dissolved in the aluminum matrix has a small value. That is, in the magnesium mother alloy prepared by adding the calcium-based additive as described above, most of the calcium reduced from the calcium-based additive forms a calcium-based compound without being dissolved in the magnesium matrix. Therefore, when the magnesium master alloy is added to manufacture aluminum, the amount of calcium dissolved in the magnesium master alloy shows a small value, so that the amount of calcium employed in the aluminum base through the magnesium master alloy is very small, for example, 500 ppm or less. Have.

한편, 알루미늄 기지는 고용된 마그네슘을 0.1 내지 15 중량%, 나아가 5 내지 15% 이상, 더 나아가 6 내지 15 중량%, 더욱 더 나아가 10 내지 15 중량%를 가질 수 있다. On the other hand, the aluminum matrix may have from 0.1 to 15% by weight of magnesium dissolved, further 5 to 15% or more, further 6 to 15% by weight and even more 10 to 15% by weight.

즉, 상술한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금 제조방법과 같이 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금을 이용하는 경우에는 알루미늄 용탕 중에첨가되는 마그네슘의 양을 안정적으로 증가시킬 수 있으며, 따라서 알루미늄 기지 내에 고용되는 마그네슘의 고용량 또한 증가되게 된다. That is, as described above, in the case of using a magnesium mother alloy prepared by adding a calcium-based additive as in the aluminum alloy manufacturing method of the present invention, the amount of magnesium added in the molten aluminum can be stably increased. The high dose of magnesium that is dissolved in it also increases.

이러한 마그네슘 고용량 증가는 고용강화 및 열처리에 따른 알루미늄 합금 강도 향상에 크게 기여할 수 있으며, 종래의 상용 합금에 비해 월등히 주조성 및 우수한 기계적 특성을 나타낸다.This increase in magnesium capacity can greatly contribute to the improvement of aluminum alloy strength due to solid solution strengthening and heat treatment, and exhibits excellent castability and excellent mechanical properties compared to conventional commercial alloys.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예들을 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples are provided to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

표 3에는 알루미늄에 칼슘계 첨가제로서 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 제조한 마그네슘 모합금을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금(실험예 1)과 알루미늄에 칼슘계 첨가제를 첨가하지 않은 순수한 마그네슘을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금(비교예1)의 주조특성을 비교한 표이다.Table 3 shows an aluminum alloy prepared by adding magnesium oxide (CaO) as a calcium-based additive to aluminum (Experimental Example 1) and pure magnesium without adding a calcium-based additive to aluminum. This table compares the casting characteristics of an aluminum alloy (Comparative Example 1).

구체적으로 실험예 1은 알루미늄에 2750g에 마그네슘 모합금 305g을 첨가하여 제조한 것이었으며, 비교예 1은 알루미늄 2750g에 순수 마그네슘 305g을 첨가하여 제조한 것이었다. 이때 실험예 1에 사용된 마그네슘 모합금은 모재로서 마그네슘-알루미늄 합금을 이용하였으며, 모재에 대한 산화칼슘(CaO)의 중량비는 0.3 이었다.
Specifically, Experimental Example 1 was prepared by adding 305 g of magnesium mother alloy to 2750 g of aluminum, and Comparative Example 1 was prepared by adding 305 g of pure magnesium to 2750 g of aluminum. At this time, the magnesium mother alloy used in Experimental Example 1 used a magnesium-aluminum alloy as a base material, and the weight ratio of calcium oxide (CaO) to the base material was 0.3.

실험예1Experimental Example 1 비교예1Comparative Example 1 Dross양
(용탕표면에 뜨는 불순물)Miss Dross
(Impurities floating on the surface of the molten metal) 206g206 g 510g510 g Al 합금 내의 Mg 함량Mg content in Al alloy 4.89%4.89% 2.65%2.65% 용탕 유동성Molten fluidity 좋음good 나쁨Bad 경도
(HR하중 60kg, 1/16"강구)Hardness
(HR Load 60kg, 1/16 "Steel Ball) 92.692.6 9292

표 3을 참조하면, 용탕표면에 뜨는 불순물의 양(Dross 양)이 순수 마그네슘을 첨가했을 때(비교예 1)보다 마그네슘 모합금(실험예 1)을 첨가했을 때가 현저하게 작은 값을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 알루미늄 합금 내의 마그네슘 함유량은 순수 마그네슘을 첨가했을 때(비교예 1)보다 마그네슘 모합금을 첨가했을 때(실험예1) 더 많은 것을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 제조방법에 의할 경우, 순수 마그네슘을 첨가하는 방법에 비해 마그네슘의 손실이 현저하게 감소됨을 알 수 있다. Referring to Table 3, it can be seen that the amount of impurities (Dross amount) floating on the surface of the molten metal was significantly smaller when the magnesium master alloy (Experimental Example 1) was added than when pure magnesium was added (Comparative Example 1). Can be. The magnesium content in the aluminum alloy was found to be higher when the magnesium mother alloy was added (Experimental Example 1) than when pure magnesium was added (Comparative Example 1). From this, when the production method of the present invention, it can be seen that the loss of magnesium is significantly reduced compared to the method of adding pure magnesium.

또한 용탕의 유동성 및 알루미늄 합금의 경도도 순수 마그네슘을 첨가했을 때(비교예 1)보다 마그네슘 모합금을 첨가했을 때(실험예 1)에 더 우수한 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the flowability of the molten metal and the hardness of the aluminum alloy are also better when the magnesium mother alloy is added (Experimental Example 1) than when pure magnesium is added (Comparative Example 1).

도 4a 및 4b에는 실험예 1 및 비교예 1에 따른 용탕의 상태를 관찰한 결과가 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실험예 1(도 4a)의 경우에는 용탕의 상태가 양호하나, 비교예 1(도 4b)의 경우에는 마그네슘의 산화로 인해 용탕의 표면이 흑색으로 변해있는 것을 알 수 있다. 4A and 4B show the results of observing the state of the melt according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1. 4A and 4B, in Experimental Example 1 (FIG. 4A), the molten metal is in good condition. In Comparative Example 1 (FIG. 4B), the surface of the molten metal turns black due to the oxidation of magnesium. Able to know.

도 5a 및 도 5b는 실험예 1 및 비교예 1에 따른 알루미늄 합금의 주조재 표면을 비교한 결과이다.5A and 5B show the results of comparing casting surfaces of aluminum alloys according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

도 5a 및 5b를 참조하면, 비교예 1(도 5b)의 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금의 주조재 보다 실험예1(도 5a)의 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금의 주조재의 표면이 더 깨끗한 것을 확인할 수 있다. 이는 마그네슘 모합금에 첨가된 산화칼슘(CaO)에 의해 주조성이 향상됐기 때문이다. 즉, 순수 마그네슘이 첨가된 알루미늄 합금(비교예 1)은 주조시 순수 마그네슘의 산화로 인하여 표면에 발화된 흔적이 보이는 반면, 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 사용하여 주조된 알루미늄 합금(실험예1)의 경우에는 발화현상이 억제되어 깨끗한 표면을 얻을 수 있다.5A and 5B, the surface of the cast material of the aluminum alloy to which the magnesium mother alloy of Experimental Example 1 (FIG. 5A) was added was cleaner than the cast material of the aluminum alloy to which the pure magnesium was added to Comparative Example 1 (FIG. 5B). You can see that. This is because castability is improved by calcium oxide (CaO) added to the magnesium mother alloy. That is, the aluminum alloy (Comparative Example 1) to which pure magnesium is added shows signs of ignition on the surface due to the oxidation of pure magnesium during casting, while the aluminum alloy cast using a magnesium mother alloy to which calcium oxide (CaO) is added. In the case of (Experimental Example 1), the ignition phenomenon is suppressed and a clean surface can be obtained.

이로부터 마그네슘 모합금을 첨가하는 경우에는 순수 마그네슘을 첨가할 때에 비해 용탕의 품질이 현저하게 향상되어 주조성이 개선되었음을 알 수 있다. From this, when the magnesium mother alloy is added, it can be seen that the quality of the molten metal is remarkably improved as compared with the addition of pure magnesium, thereby improving castability.

도 6a 및 6b는 실험예 1 및 비교예 1에 따른 알루미늄 합금의 SEM(scanning electron microscope)를 이용한 EDS(energy dispersive spectroscopy) 분석 결과이다.  6A and 6B are results of energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis using a scanning electron microscope (SEM) of aluminum alloys according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

도 6a 내지 6b를 참조하면, 비교예 1(도 6b)의 순수 마그네슘을 첨가한 알루미늄 합금에서는 마그네슘과 알루미늄만 검출되는 반면에, 실험예 1(도 6a)의 산화칼슘(CaO)이 첨가된 마그네슘 모합금을 첨가한 알루미늄 합금에서는 알루미늄 합금에서는 칼슘의 존재가 확인되며, 또한 동일 위치에서 마그네슘 및 알루미늄이 검출되며 산소는 거의 검출되지 않음을 알 수 있다. 이로부터 칼슘은 산화칼슘(CaO)로부터 환원된 후 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물로 존재함을 알 수 있다.6A to 6B, in the aluminum alloy added with pure magnesium of Comparative Example 1 (FIG. 6B), only magnesium and aluminum were detected, whereas magnesium added with calcium oxide (CaO) of Experimental Example 1 (FIG. 6A) was added. In the aluminum alloy to which the master alloy is added, the presence of calcium is confirmed in the aluminum alloy, and magnesium and aluminum are detected at the same position, and oxygen is hardly detected. From this it can be seen that calcium is reduced from calcium oxide (CaO) and then reacts with magnesium and / or aluminum to exist as a calcium-based compound.

도 7a에는 실험예 1의 알루미늄 합금의 조직을 EPMA로 관찰한 결과가 나타나 있으며, 도 7b 내지 7e에는 EPMA를 이용한 성분 매핑 결과로서 각각 알루미늄, 칼슘, 마그네슘 및 산소의 매핑결과가 나타나 있다. 7A shows the results of observing the structure of the aluminum alloy of Experimental Example 1 with EPMA, and FIGS. 7B to 7E show mapping results of aluminum, calcium, magnesium, and oxygen, respectively, as component mapping results using EPMA.

도 7b 내지 7d를 통해 알 수 있듯이 알루미늄 기지상에 칼슘과 마그네슘이 동일위치에서 검출되었으며, 도 7e에서와 같이 산소는 검출되지 않았다.As can be seen from Figs. 7b to 7d, calcium and magnesium were detected at the same position on the aluminum matrix, and oxygen was not detected as in Fig. 7e.

이는 도 6a의 결과와 일치하는 것으로서, 이로부터 칼슘은 산화칼슘(CaO)로부터 환원된 후 마그네슘 및/또는 알루미늄과 반응하여 칼슘계 화합물로 존재함을 다시 한번 확인할 수 있다. This is consistent with the result of FIG. 6a, from which calcium can be reduced from calcium oxide (CaO) and then reacted with magnesium and / or aluminum to be present as a calcium-based compound.

표 4에는 상용 알루미늄 합금인 7075 합금 및 6061 합금에 산화칼슘(CaO)를 첨가한 마그네슘 모합금을 첨가하여 제조한 알루미늄 합금(각각 실험예 2 및 3)의 기계적 특성을 7075 합금 및 6061 합금(각각 비교예 2 및 3)과 비교한 표이다.  Table 4 shows the mechanical properties of the aluminum alloys (Experimental Examples 2 and 3) prepared by adding a magnesium master alloy containing calcium oxide (CaO) to the 7075 and 6061 alloys, which are commercial aluminum alloys, respectively. It is a table compared with the comparative examples 2 and 3).

실험예 2 및 3에 따른 시편은 주조 후 압출하여 T6 열처리를 수행하였으며, 비교예 2 및 3의 데이타는 ASM 규격에 있는 값(T6 열처리 데이타)을 참조하였다.The specimens according to Experimental Examples 2 and 3 were subjected to T6 heat treatment by extrusion after casting, and the data of Comparative Examples 2 and 3 refer to values in the ASM standard (T6 heat treatment data).

인장강도 (MPa)Tensile Strength (MPa) 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 실험예 2Experimental Example 2 670670 600600 1212 비교예 2Comparative Example 2 572572 503503 1111 실험예 3Experimental Example 3 370370 330330 1717 비교예 3Comparative Example 3 310310 276276 1717

표 4에 나타나 있듯이, 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금이 인장강도 및 항복강도에서 더 높은 값을 나타냄에도 연신율은 상용 알루미늄 합금에 비해 우수하거나 동등한 것을 알 수 있다. As shown in Table 4, although the aluminum alloy according to the experimental example of the present invention exhibits higher values in tensile strength and yield strength, the elongation is superior to or equivalent to that of commercial aluminum alloys.

일반적으로 합금에 있어 강도가 증가되는 경우에는 상대적으로 연신율은 감소하게 된다. 그러나 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금은 강도의 증가와 더불어 연신율도 증가되는 특성을 이상적인 특성을 보이게 된다. 이러한 결과는 알루미늄 합금의 용탕의 청정도 개선과 관련되어 있을 수 있음은 상술한 바 있다. In general, when the strength is increased in the alloy, the elongation is relatively decreased. However, the aluminum alloy according to the experimental example of the present invention exhibits the ideal characteristics in that the elongation is also increased along with the increase in strength. It was mentioned above that this result may be related to the improvement of the cleanliness of the molten aluminum alloy.

도 8a 및 8b에는 실험예 3 및 비교예 3의 미세조직을 관찰한 결과가 나타나 있다. 도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 본 발명의 실험예에 따른 알루미늄 합금의 결정립이 상용 알루미늄 합금에 비해 월등하게 미세하게 되었음을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금(도 8a)에서의 결정립은 약 30㎛ 의 평균크기를 가지며, 비교예에 따른 상용 알루미늄(도 8b)의 결정립은 약 50㎛의 평균크기를 가진다. 8A and 8B show the results of observing the microstructures of Experimental Example 3 and Comparative Example 3. 8a to 8b, it can be seen that the crystal grains of the aluminum alloy according to the experimental example of the present invention is significantly finer than the commercial aluminum alloy. Crystal grains in the aluminum alloy (FIG. 8A) according to an embodiment of the present invention has an average size of about 30㎛, and crystal grains of commercial aluminum (FIG. 8B) according to a comparative example have an average size of about 50㎛.

실험예 3의 알루미늄 합금에서의 결정립 미세화는 결정립계에 분포하는 칼슘계 화합물에 의해 결정립계의 성장이 억제되었거나, 칼슘계 화합물이 응고시 핵생성 자리로 기능하였기 때문으로 판단되며, 이러한 결정립 미세화는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금이 우수한 기계적 특성을 나타내는 원인 중의 하나라고 판단된다.Grain refinement in the aluminum alloy of Experimental Example 3 is determined by the growth of the grain boundary is suppressed by the calcium-based compound distributed in the grain boundary, or because the calcium-based compound functioned as nucleation sites during coagulation. It is judged that the aluminum alloy according to the embodiment of the present invention is one of the causes showing excellent mechanical properties.

발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.The foregoing description of specific embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and description. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention in combination with the above embodiments. Do.

Claims (38)

칼슘계 화합물을 포함하는 마그네슘 모합금 및 알루미늄을 제공하는 단계;
상기 마그네슘 모합금 및 상기 알루미늄이 용해된 용탕을 형성하는 단계; 및
상기 용탕을 주조하는 단계;
를 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.Providing a magnesium mother alloy and aluminum comprising a calcium-based compound;
Forming a molten metal in which the magnesium mother alloy and the aluminum are dissolved; And
Casting the molten metal;
To include, aluminum alloy manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 용탕을 형성하는 단계는
상기 알루미늄을 용해하여 알루미늄 용탕을 형성하는 단계; 및
상기 알루미늄 용탕에 상기 마그네슘 모합금을 첨가하여 용해하는 단계;
를 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the molten metal
Dissolving the aluminum to form an aluminum molten metal; And
Adding and dissolving the magnesium mother alloy to the molten aluminum;
To include, aluminum alloy manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 용탕을 형성하는 단계는
상기 마그네슘 모합금 및 상기 알루미늄을 장착하는 단계; 및
상기 마그네슘 모합금 및 상기 알루미늄을 같이 용해하는 단계;
를 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the molten metal
Mounting the magnesium mother alloy and the aluminum; And
Dissolving the magnesium mother alloy and the aluminum together;
To include, aluminum alloy manufacturing method. 제 1 항 있어서, 상기 마그네슘 모합금은 상기 알루미늄 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 30 중량부인, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein the magnesium master alloy is 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네슘 모합금은 순수 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 모재로 하고, 상기 모재에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 제조한 것인, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein the magnesium master alloy is prepared by adding pure magnesium or a magnesium alloy as a base material and adding a calcium-based additive to the base material. 제 5 항에 있어서, 상기 마그네슘 합금은 알루미늄을 포함하는 것인, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 5, wherein the magnesium alloy comprises aluminum. 제 5 항에 있어서, 상기 마그네슘 모합금의 제조방법은
상기 모재를 용해하여 모재 용탕을 형성하는 단계; 및
상기 모재 용탕에 상기 칼슘계 첨가제를 첨가하는 단계;
를 포함하는, 알루미늄 합금 제조 방법.The method of claim 5, wherein the magnesium mother alloy
Dissolving the base metal to form a base metal melt; And
Adding the calcium-based additive to the base metal melt;
Including, aluminum alloy manufacturing method. 제 5 항에 있어서, 상기 마그네슘 모합금의 제조방법은
상기 모재 및 상기 칼슘계 첨가제를 장착하는 단계; 및
상기 모재 및 상기 칼슘계 첨가제를 같이 용해하는 단계;
를 포함하는, 알루미늄 합금 제조 방법.The method of claim 5, wherein the magnesium mother alloy
Mounting the base material and the calcium-based additive; And
Dissolving the base material and the calcium-based additive together;
Including, aluminum alloy manufacturing method. 제 6 항에 있어서, 상기 칼슘계 첨가제는 산화칼슘(CaO), 시안화칼슘(CaCN2) 및 탄화칼슘(CaC2) 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 6, wherein the calcium-based additive comprises at least one of calcium oxide (CaO), calcium cyanide (CaCN 2 ), and calcium carbide (CaC 2 ). 제 9 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 상기 칼슘계 첨가제로부터 공급되는 칼슘과 상기 모재의 마그네슘 또는 알루미늄이 반응하여 생성된 것인, 알루미늄 합금 제조방법. The method of claim 9, wherein the calcium-based compound is produced by reacting calcium supplied from the calcium-based additive with magnesium or aluminum of the base material. 제 10 항에 있어서, 상기 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 10, wherein the calcium-based compound includes any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound. 제 11 항에 있어서, 상기 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca을 포함하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 11, wherein the Mg-Ca compound comprises Mg 2 Ca. 제 11 항에 있어서, 상기 Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 11, wherein the Al—Ca compound comprises at least one of Al 2 Ca and Al 4 Ca. 제 11 항에 있어서, 상기 Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca을 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 11, wherein the Mg-Al-Ca compound comprises (Mg, Al) 2 Ca. 제 5 항에 있어서, 상기 칼슘계 첨가제는 상기 모재 100 중량부에 대해 0.0001 내지 30 중량부의 범위에서 첨가되는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 5, wherein the calcium-based additive is added in the range of 0.0001 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the base material. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄은 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금인, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein the aluminum is pure aluminum or an aluminum alloy. 제 1 항에 있어서, 철(Fe)을 1.0 중량% 이하(0 초과)로 첨가하는 단계를 더 포함하는, 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, further comprising adding iron (Fe) at 1.0 wt% or less (greater than 0). 제 17 항에 있어서, 상기 철(Fe)을 0.2 중량% 이하로 첨가하는, 알루미늄 합금 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the iron (Fe) is added at 0.2 wt% or less. 제 1 항 내지 18 항 중 어느 하나의 항에 따른 알루미늄 합금 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 합금.An aluminum alloy produced by the aluminum alloy production method according to any one of claims 1 to 18. 제 19 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200 계열, 300계열, 400 계열, 500 계열 및 700 계열 주조용(Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 알루미늄 합금.20. The method of claim 19, wherein the aluminum alloy is 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series Wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 An aluminum alloy, comprising any one selected from series, 500 series and 700 series casting aluminum. 알루미늄 기지; 및
상기 알루미늄 기지에 존재하는 칼슘계 화합물;을 포함하고,
상기 알루미늄 기지에는 마그네슘이 고용된, 알루미늄 합금.Aluminum base; And
It includes; calcium-based compound present in the aluminum base;
Aluminum alloy in which magnesium is dissolved in the aluminum base. 제 21 항에 있어서, 상기 마그네슘은 상기 알루미늄 기지에 0.1 내지 15 중량% 고용된, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 21, wherein the magnesium is dissolved in an amount of 0.1 to 15 wt% in the aluminum base. 제 21 항에 있어서, 상기 알루미늄 기지는 칼슘이 고용한도 이하로 고용된, 알루미늄 합금.22. The aluminum alloy of claim 21, wherein the aluminum matrix is dissolved to below the solid solubility limit of calcium. 제 23 항에 있어서, 상기 칼슘은 500 ppm 이하로 고용된, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 23, wherein the calcium is dissolved to 500 ppm or less. 제 21 항에 있어서, 상기 알루미늄 기지는 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가지며 상기 경계에는 상기 칼슘계 화합물이 존재하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 21, wherein the aluminum base has a plurality of regions that form a boundary and are separated from each other, and the calcium-based compound is present at the boundary. 제 21 항에 있어서, 상기 알루미늄 기지는 경계를 이루며 서로 구분되는 복수개의 영역을 가지며 상기 영역 내에 상기 칼슘계 화합물이 존재하는, 알루미늄 합금.22. The aluminum alloy of claim 21, wherein the aluminum base has a plurality of regions which are bounded and separated from each other, and wherein the calcium-based compound is present in the region. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 영역은 결정립이고, 상기 경계는 결정립계인, 알루미늄 합금.27. The aluminum alloy of claim 25 or 26, wherein the region is a grain and the boundary is a grain boundary. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 영역은 서로 다른 상에 의해 한정되는 상영역이며, 상기 경계는 상경계인, 알루미늄 합금.27. The aluminum alloy of claim 25 or 26, wherein the region is a phase region defined by different phases and the boundary is a phase boundary. 제 21 항에 있어서, 칼슘계 화합물은 Mg-Ca 화합물, Al-Ca 화합물 및 Mg-Al-Ca 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 21, wherein the calcium-based compound comprises any one or more of an Mg-Ca compound, an Al-Ca compound, and an Mg-Al-Ca compound. 제 29 항에 있어서, 상기 Mg-Ca 화합물은 Mg2Ca을 포함하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 29, wherein the Mg-Ca compound comprises Mg 2 Ca. 제 29 항에 있어서, 상기 Al-Ca 화합물은 Al2Ca 및 Al4Ca 중 어느 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 29, wherein the Al—Ca compound comprises at least one of Al 2 Ca and Al 4 Ca. 제 29 항에 있어서, 상기 Mg-Al-Ca 화합물은 (Mg,Al)2Ca을 포함하는, 알루미늄 합금.30. The aluminum alloy of claim 29, wherein the Mg-Al-Ca compound comprises (Mg, Al) 2 Ca. 제 21 항에 있어서, 상기 알루미늄 기지는 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000계열 및 8000 계열 소성 가공용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200 계열, 300계열, 400 계열, 500 계열 및 700 계열 주조용(Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 알루미늄 합금.22. The method of claim 21, wherein the aluminum base is 1000 series, 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series and 8000 series wrought aluminum or 100 series, 200 series, 300 series, 400 An aluminum alloy, comprising any one selected from series, 500 series and 700 series casting aluminum. 제 21 항에 있어서, 철(Fe)을 1.0 중량% 이하(0 초과)로 더 포함하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 21, further comprising iron (Fe) at 1.0 wt% or less (greater than zero). 제 34 항에 있어서, 철(Fe)을 0.2 중량% 이하로 더 포함하는, 알루미늄 합금.The aluminum alloy of claim 34, further comprising 0.2% by weight or less of iron (Fe). 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 영역의 평균크기가, 동일조건으로 제조된 알루미늄 합금으로서 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않는 알루미늄 합금에 비해 더 작은, 알루미늄 합금.27. The aluminum alloy according to claim 25 or 26, wherein the average size of the region is smaller than that of an aluminum alloy prepared under the same conditions and without the calcium-based compound. 제 21 항에 있어서, 인장강도가 동일조건으로 제조된 알루미늄 합금으로서 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않는 알루미늄 합금에 비해 더 큰, 알루미늄 합금.22. The aluminum alloy of claim 21 wherein the tensile strength is greater than an aluminum alloy made with the same conditions as the aluminum alloy without the calcium-based compound. 제 21 항에 있어서, 동일조건으로 제조된 알루미늄 합금으로서 상기 칼슘계 화합물을 갖지 않는 알루미늄 합금에 비해 인장강도는 더 크고 연신율은 더 크거나 동등한, 알루미늄 합금.The aluminum alloy according to claim 21, wherein the aluminum alloy manufactured under the same conditions has a greater tensile strength and a greater or equal elongation than an aluminum alloy having no calcium-based compound.
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