KR20110108775A - 마그네슘계 금속의 용해 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘계 금속의 용해 방법에 관한 것으로, 용해를 위한 열을 가하기 전에 고상의 마그네슘계 금속 위에 미리 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계, 및 상기 물질을 덮은 후 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계를 포함한다.

Description

마그네슘계 금속의 용해 방법{MELTING METHOD FOR MAGNESIUM ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘계 금속의 용해 방법에 관한 것이다.
고온으로 녹인 마그네슘 합금 용액 즉, 용탕은 쉽게 발화하는 현상이 있다. 이러한 마그네슘 합금 용탕의 발화를 방지하는 방법으로 용제(Flux)나 보호가스를 사용하고 있다.
용제는 용탕과 산소와의 반응차단으로 조업 중 발화를 방지하는 역할을 한다. 용제의 조성은 MgCl2, KCl 및 기타 금속염화물의 혼합물이며, 경우에 따라서는 소량의 CaF2와 MgO를 포함하기도 한다. 또한, 보호가스는 용탕 표면에 대한 산화막의 치밀화 및 특성 변화 등에 의하여 노출 용탕면적을 최소화함으로써 용탕을 보호하는 역할을 하며, 보호가스 종류로는 SO2, CO2, 비활성 기체, SF6, HFC-134a, NovecTM612 및 이들의 혼합가스 등을 들 수 있다.
그러나, 이러한 용제의 사용은 마그네슘 용탕과 용제와의 반응에 의해 용탕 일부가 손실될 뿐만 아니라, 주조과정에서 반응 생성물이 유입되어 최종 제품의 기계적 특성과 내식특성을 떨어뜨린다.
또한, 마그네슘 합금 용탕의 발화 억제를 위한 보호 가스는 대부분 인체에 유해하고, 철제 장비를 부식시킬 뿐만 아니라, 특히 온실 가스로 분류되어 그 사용이 엄격히 제한되고 있다. 일례로, 상기 SF6 가스는 CO2 가스의 23,900배에 달하는 지구 온난화 효과를 가짐으로써, 선진국에서는 SF6 가스를 쓰지 못하는 규제가 시작되었으며 가스를 대체하는 등의 많은 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 마그네슘 합금의 난연성을 도모하고 보호가스의 사용을 억제하는 친환경적 용해기술을 확보하는데 있다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 보호 가스를 사용을 줄이거나 이를 사용하지 않는 마그네슘 합금 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. 즉, 마그네슘 용탕의 산화 및 발화 저항성을 증대시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 보호가스의 사용으로 발생하는 용탕의 오염을 막는데 있다. 본 발명은 용해로 내, 용탕 이송 중 또는 용탕 주입시 용탕의 청정도를 향상시키는 마그네슘 합금 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 금속의 용해 방법은, 용해를 위한 열을 가하기 전에 고상의 마그네슘계 금속 위에 미리 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및 상기 물질을 덮은 후 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용해 단계에서, 추가적으로 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 표면에 더 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 마그네슘계 금속의 용해 방법은, 용해를 위한 열을 가하기 전 또는 상기 금속의 용해 전의 온도에서 고상의 마그네슘계 금속 위에 SF6나, SF6와 CO2의 혼합가스를 공급하는 단계; 상기 고상의 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계; 상기 용해된 용탕 위에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및 상기 용탕 위에 덮인 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물이 상기 용탕과 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물의 투입양은 전체 용탕의 30wt%까지임을 특징으로 한다.
상기의 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 시간간격을 두고 순차적으로 덮어주는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 마그네슘계 금속의 용해 방법은, 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계; 및 상기 용해되는 마그네슘계 금속이 발화하기 전에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나의 물질을 용탕의 표면에 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물은 칼슘계 화합물인 것을 특징으로 한다.
상기의 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물은 분말인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 마그네슘계 금속의 용해 방법은, 용해를 위한 열을 가하기 전에 고상의 마그네슘계 금속 위에 발화억제 가스를 공급하는 단계; 상기 고상의 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계; 상기 용해된 용탕 위에 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및 상기 용탕 위에 덮인 물질이 상기 용탕과 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 마그네슘계 금속의 용해 방법은, 열을 가한 후 300℃ 이상에서 마그네슘계 금속 위에 보호가스를 공급하는 단계; 상기 고상의 마그네슘계 금속에 추가로 용해를 위한 충분한 열을 가하여 용해하는 단계; 상기 용해된 용탕 위에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및 상기 용탕 위에 덮인 물질이 상기 용탕과 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 마그네슘 합금의 제조를 위하여 용해시 발화 온도를 높여 발화를 억제할 수 있고, 산화 현상을 억제하는 첨가제를 첨가함으로써 온실 가스로 분류되는 보호 가스의 사용량을 줄이거나 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 제조 공정중 발화로 인해 발생하는 불순물을 원천적으로 제거하므로, 용해로 내, 용탕의 이송 또는 용탕의 주입시 용탕이 청정도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 마그네슘 합금의 용해 공정중 첨가되는 첨가제(알칼리금속산화물, 알칼리금속화합물, 알칼리토금속화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나)를 저가로 구입하여 사용할 수 있음으로써, 보호 가스의 사용 저감 및 제거에 의한 원가 절감뿐만 아니라 첨가제에 의한 원가도 절감된다.
도 1은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금을 용해하는 일 실시예이다.
도 2는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금을 용해하는 또다른 실시예이다.
도 3은 본 발명에서 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물(CaO)을 도 1의 경우(보호가스를 먼저 도포한 경우)처럼 사용한 경우, 발생하는 반응순서의 예시도이다.
도 4는 본 발명에서 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물(CaO)이 마그네슘 용탕 상부층의 교반을 통해 해리되는 예시도이다.
도 5 및 도 6는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 TGA 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 AES 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 대기 및 질소 분위기에서의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 대기 및 질소 분위기에서의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 빌렛 표면 사진이다.
도 13은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 16은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 23 내지 25는 보호 가스가 없는 경우, 보호 가스가 있는 경우 및 본 발명의 방법에 따라 제조한 마그네슘 합금의 표면을 도시한 사진이다.
도 26은 본 발명에서 CaO 첨가량이 AZ91D 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 건조 공기(dry air) 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다.
도 27은 본 발명에서 SrO 첨가량이 AZ31 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 건조 공기(dry air) 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다.
도 28은 본 발명에서 CaO 첨가된 마그네슘 합금의 발화 특성을 기존의 상용의 고온용 마그네슘 합금과 비교하기 위해서 같은 조건에서 토치를 이용하여 가열하여 발화까지의 시간을 측정한 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 마그네슘계 금속의 용해시 발화를 억제하거나 지연시키는 목적으로 첨가제를 투입한다. 투입은 용해를 위해 열을 가하기 전에 고상의 마그네슘계 금속 위에 도포를 할 수 있다. 또는 열을 가하여 용해를 하는 도중이나 열이 완전히 가해져서 액체가 된 후, 발화되기 전에 도포할 수도 있다. 여기서 마그네슘계 금속이 액체화되면 발화가 갑자기 일어나므로 고상의 금속 위에 미리 발화억제가스를 투입하여 놓을 수도 있다. 용해하기에는 부족한 열을 가한 후 300℃ 이상에서 마그네슘계 금속 위에 보호가스를 공급한 후, 금속에 추가적인 열을 가하여 용해된 후에 첨가제를 공급할 수도 있다.
본 발명에서 첨가제로 사용되는 물질은 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 및 그 등가물과, 또한 이들의 혼합물이 가능하다. 특히 칼슘산화물(예: CaO)나 칼슘화합물(예: Ca(OH)2)인 칼슘계 화합물이 유효하다.
통상의 발화억제가스(용탕보호가스)는 용탕 표면에 대한 산화막의 치밀화 및 특성 변화 등에 의하여 노출 용탕면적을 최소화함으로써 용탕을 보호하는 역할을 한다. 보호가스 종류로는 SO2, CO2, 비활성 기체, SF6, HFC-134a, NovecTM612 및 이들의 혼합가스 등을 들 수 있다. 주로 SF6나 SF6와 CO2가스의 혼합가스가 사용된다.
본 발명은 마그네슘계 금속 또는 마그네슘(이하, 상세한 설명 및 청구범위에서 '마그네슘 금속'으로 통칭함)의 용해 방법으로 마그네슘 합금을 제조하는 단계에서 적용할 수 있다.
본 발명에서 마그네슘계 금속을 용해하는 일예는 도 1에 도시된 바와 같이 보호가스를 투입하는 단계(S1)와, 마그네슘 용탕을 형성하는 단계(S2)와, 용탕에 첨가제를 첨가하는 단계(S3)와, 용탕과 첨가제를 교반하는 단계(S4)를 포함한다. 본 발명과 관련하여 또 다른 마그네슘 금속을 용해하는 방법은 도 2에서 도시된 바와 같이 첨가제를 도포 단계 (S11), 마그네슘 용탕을 형성하는 단계 (S12), 그리고 교반하는 단계를 포함한다.
상기 마그네슘 용탕 형성 단계(S1 또는 S11)에서는 마그네슘을 도가니에 넣고 보호 가스 분위기에서 400 내지 800℃의 온도를 제공한다. 본 발명에서 마그네슘이나 마그네슘합금의 용해를 위한 온도는 순수 마그네슘금속이 녹는 온도와 마그네슘합금이 녹는 온도를 의미한다. 합금의 종류에 따라 녹는 온도는 차이가 있을 수 있다. 첨가제의 투입시기와는 별도로 상기 첨가제와 상기 용탕이 충분한 반응을 위하여는 마그네슘이나 마그네슘합금이 완전히 용해된 상태가 바람직하다. 다시 말해, 도 2에서 볼 수 있듯이, 첨가제는 고상의 마그네슘계 금속 위에 온도를 가하기 전이나 혹은 온도가 금속을 녹이기에 충분히 높지 않은 온도에서 첨가제를 첨가할 수도 있다. 또는 발화억제가스를 사용하여 초기의 발화를 지연시키거나 억제시킨 상태에서 도포할 수도 있다.
본 발명은 통상적으로 산업계에서 사용되고 있는 어떠한 마그네슘합금을 용해하는데도 사용이 가능하다. 또한, 상기 마그네슘 합금은 AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, Mg-Al, Mg-Al-Re, Mg-Al-Sn, Mg-Zn-Sn, Mg-Si, Mg-Zn-Y 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 마그네슘 합금으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 S3이나 S11 단계에서 사용되는 첨가제는 상기 마그네슘 용탕에 분말 형태로 첨가한다. 여기서, 첨가제는 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것이 바람직하다. 바람직하게는 효율적인 반응을 위하여 반응 표면적을 증대시키기 위하여 분말상태의 투입이 바람직하다.
여기서, 상기 첨가제 첨가 단계에서 이용된 첨가제는 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 및 그 등가물과, 또한 이들의 혼합물이 가능하다.
상기 알칼리금속 산화물은 나트륨 산화물, 칼륨 산화물 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 알칼리토금속 산화물은 베릴륨 산화물, 마그네슘 산화물, 칼슘 산화물, 스트론튬 산화물 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 알칼리토금속 화합물은 칼슘카바이드(CaC2), 칼슘 시아나미드(CaCN2), 칼슘 카보네이트(CaCO3), 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트(CaSO4) 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
특히 칼슘계 화합물(예: CaO 나 Ca(OH)2 등)이 유효하다. 그러나 이러한 종류로 첨가제를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 첨가제는 용탕과 반응하여 마그네슘 합금의 발화 온도는 높이고, 산화력은 줄이며, 또한 보호 가스의 필요량을 줄일 수 있는 것이라면 어느 것이라도 이용할 수 있다.
첨가제로는 용탕에 대하여 0.0001 내지 30wt%가 첨가될 수 있다. 상기 첨가제가 0.0001wt% 미만인 경우에는 첨가제에 의한 효과(발화 온도 증가, 산화력 감소, 및 보호 가스 감소)가 작다. 또한, 상기 첨가제가 30wt%를 초과하게 되면 원래의 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 특성이 나타나지 않는다. 본 발명에서 첨가제는 미량(0.0001wt% 이상)만 넣어도 일반적인 마그네슘 합금의 발화 성질과 차별화 되는 것을 확인하였다.
또한, 상기 첨가제 첨가 단계에서 이용된 첨가제는 크기가 0.1~500㎛일 수 있다. 상기 첨가제의 크기가 0.1㎛ 미만으로 너무 미세한 경우는 승화되는 마그네슘이나 열풍에 의하여 비산되어 노에 투입되기가 어려움이 발생된다. 그리고 서로 응집되어서 액상의 용융금속과 쉽게 섞이지 않고 덩어리지게 된다. . 또한, 상기 첨가제의 크기가 500㎛를 초과할 경우에는 상기 첨가제가 너무 굵은 경우에는 언급하였듯이 표면적을 증대시킨다는 관점에서 바람직하지 않다. 이상적인 파우더의 입도는 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 200㎛이하인 것이 좋다.
상기 교반 단계(S3)에서는 상기 마그네슘 용탕을 첨가제의 0.1wt% 당 1초~60분 동안 교반한다.
여기서 교반 시간이 1초/0.1wt% 미만이면 마그네슘 용탕에 첨가제가 충분히 섞이지 않고, 교반 시간이 60분/0.1wt%을 초과하면 마그네슘 용탕의 교반 시간이 불필요하게 길어질 수 있다. 일반적으로 교반의 시간은 용탕의 크기와 투입되는 첨가제의 양에 의존하다.
첨가제 분말의 투입은 필요양을 일시에 투입하는 방법도 사용할 수 있으나, 반응을 촉진시키고 분말의 응집 가능성을 낮추는 측면에서는 일차 투입 후에 시간차를 가지고 재차 또는 적정량으로 나누어 순차적으로 투입하는 것도 바람직하다.
교반 방법 및 조건
본 발명에서 첨가되는 첨가제는 용탕 위에서 덮는 것이 중요하다. 그럼으로서 용탕과 반응하도록 유도하는 것이 중요하다. 용탕과 첨가제의 효율적인 반응을 위하여 교반이 바람직하다. 물론 적은 양의 첨가제인 경우 교반을 하지 않을 수도 있다. 교반의 주된 방법은 외부에서 용탕에 인위적인 교반(기계적인 교반)을 한다. 기계적인 교반의 경우 투입되는 첨가제 분말이 뭉치지 않도록 적절하게 교반할 수도 있다. 교반의 궁극적인 목적은 용탕과 투입되는 분말과의 반응을 적절하게 유도하는데 있다.
교반을 위한 시간은 용탕의 온도와 투입되는 분말의 상태(예열상태 등)등에 따라 차이가 있을 수 있다. 바람직하게는 용탕표면에서 분말이 보이지 않을 때까지 교반하여 주는 것을 원칙으로 한다. 그 이유는 분말은 비중이 용탕보다 낮기에 정상상태에서는 용탕위에 유동하게 되고 용탕위에서 분말이 보이지 않을 때는 충분한 반응이 되었다고 간접적으로 결정할 수 있다. 여기서 충분한 반응이라고 함은 첨가제가 용탕과 실질적으로 모두 반응하여 소진된 상태를 의미한다. 용탕과 첨가제가 반응을 일으키면서 마그네슘 금속의 용탕은 발화억제 가스나 기타 공지의 발화를 억제하는 방법을 쓰지 않더라도 발화의 경향이 급격히 줄어들게 된다. 마그네슘계 금속이 용해되기 전에 첨가제를 첨가하는 경우에는, 첨가 후 가열에 의하여 고체가 용해된 후 교반을 행할 수도 있다.
교반의 시기
교반의 시기는 마그네슘 금속에 열을 가하여 용탕이 형성된 후 교반하는 것이 유효하다. 또한 분말이 용탕으로부터 열을 받아 일정 온도 이상으로 도달한 후 교반을 시작하여 반응을 촉진시킬 수도 있다. 용탕의 표면에서 투입된 첨가제의 분말이 감지되지 않을 때까지 교반을 계속하여 준다. 첨가제가 반응으로 모두 소진된 후 교반을 완료한다.
표면 반응
용탕에 첨가제를 투입하는 경우에는 비중차에 의하여 용탕 속으로 가라앉지 않고 용탕의 표면에 부유하게 된다.
본 발명에서는 산화물이 용탕 속에서 반응하기 보다는 용탕의 표면에서 반응하도록 반응환경을 조성하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 용탕 표면에 부유하는 첨가제를 강제적으로 용탕 안으로 저어주지 않도록 하는 것이 중요하다. 단순히 표면에 펴져 있는 첨가제를 노출되는 용탕의 표면쪽으로 고루 퍼지도록 펼쳐주는 것이 중요하다.
교반을 안하는 것보다는 하는 것이 반응이 잘 일어나고, 용탕의 내부보다는 외부표면(상층부 표면)에서 교반을 하는 것이 더 잘 일어났다. 즉 외부표면(상층부 표면)은 대기와 노출된 분말과 더 반응을 잘 일으켰다. 첨가제의 한쪽은 대기중에 접촉하고 있는 것이 효과가 더 좋았다. 진공이나 분위기 가스하에서는 결과가 좋지는 않았다. 충분한 반응을 위해서는 상층부 교반을 행하여 표면반응을 유도하는 것이 필요하다.
상기 교반은 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어지는 것이 좋다. 20% 이상의 깊이에서는 본 발명에서 바람직한 예시로 제시한 표면반응이 일어나기가 어렵다. 더욱 바람직하게는 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어지는 것이 좋다. 이는 실질적으로 부유하는 첨가제를 실제로 용탕깊이에 10% 상위층에서 위치하도록 유도함으로 용탕의 교란을 최소화할 수 있었다.
상기 용탕과 상기 첨가제의 반응을 통해, 첨가제가 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적(substantially)으로 잔류되지 않도록 소진하게 된다.
일 예로 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물을 소진시킨다는 것은, 알칼리토금속 산화물에서 산소 성분을 제거하는 것이다. 상기 산소 성분은 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나, 또는 용탕속의 마그네슘 또는 그 합금성분과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지형태로 제거될 수 있다. 그리고, 상기 산소 성분은 용탕 상부층의 교반을 통해서 실질적으로 용탕 표면 위로 제거된다. 도 3은 본 발명에서 보호가스를 먼저 용탕의 표면에 도포한 후, 금속을 용해시키는 경우이다. 용해 후, 마그네슘 용탕 상부층의 교반을 통해 첨가제의 하나인 알칼리토금속 산화물이 해리되는 것을 표현한 예시도이다.
상기 첨가제의 소진(해리) 결과로 생성된 알칼리금속이나 알칼리토금속을 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적으로 잔류되지 않도록 반응시키게 된다. 여기서, 해리 결과 생성된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소(성분) 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 실질적으로 잔류되지 않도록 한다는 것이다. 여기서 화합물이라 함은 금속과 금속의 결합하여 이루어진 금속간화합물을 포괄적으로 지칭한다. 도 3에서 첨가제의 소진 단계(S43+S5)와 화합물의 형성 단계(S6)는 동시에 일어나는 반응으로 이해를 돕기 위해 단계로 나누어 설명하고 있다.
다음은 순수 마그네슘과 합금 마그네슘이 산화칼슘(첨가제중 하나)과 해리되어 반응하는 식이다.
순수한 마그네슘 용탕의 경우에는 용탕속의 마그네슘성분은 알칼리토금속과 반응하여 마그네슘(알칼리토금속) 화합물을 형성한다. 일예로 알칼리토금속 산화물이 CaO인 경우는 Mg2Ca가 형성된다. 그리고 CaO를 구성하고 있던 산소는 O2가 되어 용탕 밖으로 배출되거나, Mg와 결합하여 MgO가 되고 dross형태로 배출된다.(아래 반응식 1을 참조)
반응식 1
Pure Mg + CaO -> Mg (Matrix) + Mg2Ca
... [O2 발생 + MgO dross발생]
마그네슘 합금 용탕의 경우에는 용탕속의 마그네슘성분은 알칼리토금속과 반응하여 마그네슘(알칼리토금속) 화합물이나 알루미늄(알칼리토금속) 화합물을 형성한다. 또한 마그네슘이나 알루미늄과 함께 마그네슘의 합금원소가 알칼리토금속과 화합물을 형성한다. 일예로 알칼리토금속 산화물이 CaO인 경우는 Mg2Ca, Al2Ca, 또는 (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca가 형성된다. 그리고 CaO를 구성하고 있던 산소는 순수 마그네슘의 경우와 같이 O2가 되어 용탕 밖으로 배출되거나, Mg와 결합하여 MgO가 되고 dross형태로 배출된다.(아래 반응식 2를 참조)
여기서, 첨가제에서 제공되는 Ca는 합금속의 Mg 보다는 그 외 다른 성분원소와 화합물화를 하는 경향을 보였다.
반응식 2
Mg Alloy + CaO -> Mg Alloy (Matrix) +
(Mg2Ca + Al2Ca + (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca}
... [O2 발생 + MgO dross발생]
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명을 이용하여 마그네슘계 금속을 제조하는 경우 종래의 마그네슘 합금의 생산방법과 비교하여 보다 경제적으로 마그네슘 합금을 제조할 수 있다. 이와 같이 하여 본 발명에 따라 마그네슘 합금을 용해하는 경우에는 발화 온도(℃)가 500 내지 1500℃로서, 발화 저항 특성이 향상된다. 더불어, 아래에서 설명하겠지만, 본 발명은 보호 가스의 사용량을 상당히 저감시킨다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 5의 결과는 다이캐스팅 작업 용탕 온도인 680℃에서 실험하여 얻은 것이고, 도 8의 결과는 720℃(과열 상태)에서 실험하여 얻은 것이다.
또한, 도 5 및 도 6에서 "sealed"는 외부 공기가 유입되지 않는 상태를 의미하고, "unsealed"는 외부 공기가 유입되는 상태를 의미한다.
먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 680℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D, AZ91D-0.04wt% CaO, AZ91D-0.13wt% CaO에서 모두 1,000ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D 및 AZ91D-0.04wt%의 경우 대략 500ppm의 SF6 가스가 필요했고, AZ91D-0.13wt% CaO의 경우 300ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 따라서 통상의 다이 캐스팅 작업 온도에서는 공기가 유입되지 않은 조건일 경우, 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있다.
다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 720℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D, AZ91D-0.04wt% CaO, AZ91D-0.13wt% CaO에서 각각 3,200ppm, 2,000ppm, 1,000ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ91D 및 AZ91D-0.04wt% CaO의 경우 대략 500ppm의 SF6 가스가 필요하였고, AZ91D-0.13wt% CaO의 경우 300ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 따라서 과열 온도에서도 공기가 유입되지 않은 조건일 경우 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있다.
도 7는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 TGA(Thermogravimetry Analyzer) 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 7에서 X축은 시간이고, Y축은 무게 증가량(%)이다. AZ91D의 경우 시간이 흐를수록 무게가 급격히 증가함을 수 있다. 즉, 산화 현상이 급격하게 진행한 것이다. AZ91D-0.14wt% CaO의 경우 시간이 흘러도 무게가 완만히 증가함을 수 있다. 즉, 산화 현상이 천천히 진행한 것이다. 예를들면, 400분 경과 후 AZ91D는 113의 무게로 증가하였고, AZ91D-0.14wt% CaO는 101의 무게로 증가하였다.
따라서 이러한 실험 결과로부터 첨가제를 첨가한 마그네슘 합금의 산화 현상이 억제됨을 알 수 있다.
도 8 및 도 9은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 AES(Atomic Emission Spectrometer) 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 8에서 X축은 스퍼터 시간이고, Y축은 검출량이다. AZ91D의 경우 스퍼터 시간 대략 9분 정도까지 산소가 대략 40정도 검출되고, 그 이후부터 산소 검출이 적어짐을 알 수 있다. 즉, AZ91D의 경우 산화막이 비교적 두껍게 형성되어 있음을 의미한다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이 AZ91D-0.7wt% CaO의 경우 스퍼터 시간 대략 1분 정도까지 산소가 대략 26정도 검출되고, 그 이후부터 산소 검출이 적어짐을 알 수 있다. 즉, AZ91D-0.7wt% CaO의 경우 산화막이 비교적 얇게 형성되어 있음을 의미한다.
따라서 이러한 실험 결과로부터 첨가제를 첨가한 마그네슘 합금의 산화 현상이 억제됨을 알 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이 칼슘 산화물의 첨가량에 따른 마그네슘 합금의 발화 온도는 그 칼슘 산화물의 첨가량이 증가함에 따라 함께 증가함을 알 수 있다. 즉, 대기 분위기에서의 AZ91D 마그네슘 합금의 발화 온도는 대략 490℃이고, 질소 분위기에서의 발화온도는 대략 510℃인 반면에, 칼슘 산화물이 첨가된 마그네슘 합금의 발화온도는 첨가량에 따라 대략 100℃ 이상의 발화 온도가 상승하였음을 알 수 있다.
(실시예 1)
도 11은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 대기 및 질소 분위기에서의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이 스트론튬 산화물이 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 대기 분위기에서 대략 490℃이고 질소 분위기에서는 대략 510℃이다. 그러나 스트론튬 산화물이 첨가된 AZ91D 마그네슘의 발화 온도는 그 첨가량에 따라 대략 100℃ 이상 상승하였다.
(실시예 2)
도 12는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 빌렛 표면 사진이다.
도 12에 도시된 바와 같이 알칼리토금속 산화물인 베릴륨 산화물과, 마그네슘 산화물이 각각 0.0001wt%와 0.5wt% 첨가된 다이캐스팅용 AZ91D 마그네슘 합금의 빌렛 사진을 보면, 베릴륨 산화물을 0.0001wt% 미량 첨가하여도 빌렛이 산화 또는 발화하지 않고 깨끗한 표면을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 마그네슘 산화물을 0.5wt% 미량 첨가 하여도 산화 또는 발화하지 않은 깨끗한 빌렛을 얻을 수 있었다.
도 13은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도를 도시한 그래프이다.
도 13에 도시된 바와 같이 베릴륨 산화물과 마그네슘 산화물이 각각 0.0001wt%와 0.5wt% 첨가된 다이캐스팅용 AZ91D 마그네슘 합금에 대한 발화 온도를 통해서도 분명하게 확인할 수 있듯이, 알칼리토금속 산화물인 베릴륨 산화물이나 마그네슘 산화물의 첨가량에 따라 발화 온도가 향상되어 기계적 특성 및 산화 특성 등이 향상됨을 알 수 있다.
(실시예 3)
도 14는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 14에 도시된 바와 같이 칼슘계 화합물인 칼슘시아나미드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 대기중에서 대략 540℃에 이른다. 즉, 첨가제가 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 대기중에서 대략 510℃이므로, 첨가제 첨가에 의해 대략 30℃의 발화 온도가 증가하였다.
(실시예 4)
도 15는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 그래프이다.
도 15에 도시된 바와 같이 칼슘계 화합물인 칼슘 카바이드가 첨가된 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 질소 중에서 대략 540℃에 이른다. 즉, 첨가제가 첨가되지 않은 AZ91D 마그네슘 합금은 발화 온도가 질소 중에서 대략 510℃이었으므로, 첨가제 첨가에 의해 대략 30℃의 발화 온도가 증가하였다.
도 16은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 온도 데이터이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 대기 분위기에서 발화 온도는, 칼슘계 화합물인 칼슘 시아나미드(CaCN2)나 칼슘 카바이드(CaC2)가 각각 첨가된 마그네슘 합금(AZ91D-0.007wt%CaCN2/0.03wt%CaC2) 모두 순수한 마그네슘 합금(AZ91D)과 비교하여 상당히 향상된 내열성의 합금의 발화 온도를 나타내고 있으며, 이는 결국 칼슘계 화합물의 첨가량에 따라 발화온도가 크게 향상됨을 알 수 있다.
(실시예 5)
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 18에 도시된 바와 같이 AM50 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 대기 분위기에서 발화 온도는 대략 570℃이었지만, 대략 0.05wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 590℃로 증가하였다. 더욱이 대략 0.15wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 610℃로 증가하였다.
도 18에 도시된 바와 같이 AM50 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 질소 분위기에서 발화 온도는 대략 550℃이었지만, 대략 0.05wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 570℃로 증가하였다. 더욱이 대략 0.15wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 640℃로 증가하였다.
(실시예 6)
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 보호 가스 저감 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 19의 결과는 다이캐스팅 작업 용탕 온도인 680℃에서 실험하여 얻은 것이고, 도 30의 결과는 720℃(과열 상태)에서 실험하여 얻은 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 680℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31, AZ31-0.05wt%CaO, AZ31-0.32wt%CaO에서 모두 500ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31 및 AZ31-0.05wt%CaO의 경우 대략 100ppm의 SF6 가스가 필요하였고, AZ31-0.32wt%CaO의 경우 40ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 따라서 통상의 다이캐스팅 작업 온도에서는 공기가 유입되지 않은 조건일 경우, 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있다.
다음으로 도 20에 도시된 바와 같이, 720℃의 분위기로서 공기가 유입되는 상태(unsealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31, AZ31-0.05wt%CaO, AZ31-0.32wt%CaO에서 1,000ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 그러나 공기가 유입되지 않는 상태(sealed)에서는 발화 억제를 위해 AZ31의 경우 대략 200ppm의 SF6 가스가 필요하였고, AZ31-0.05wt%CaO의 경우 대략 100ppm의 SF6 가스가 필요하였으며, AZ31-0.32wt%CaO의 경우 40ppm의 SF6 가스가 필요하였다. 따라서 과열 온도에서도 공기가 유입되지 않은 조건일 경우 첨가제의 투입량이 많을수록 발화 억제를 위한 보호 가스의 필요량이 감소함을 알 수 있다.
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 발화 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 21에 도시된 바와 같이 AZ31 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 대기 분위기에서 발화 온도는 대략 570℃이었지만, 대략 0.3wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 610℃로 증가하였다.
도 22에 도시된 바와 같이 AZ31 마그네슘 합금에 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 경우 질소 분위기에서 발화 온도는 대략 640℃이었지만, 대략 0.3wt%의 칼슘 산화물이 첨가된 경우 발화 온도는 대략 690℃로 증가하였다.
도 23 내지 도 25는 보호 가스가 없는 경우, 보호 가스가 있는 경우 및 본 발명의 방법에 따라 제조한 마그네슘 합금의 박판 주조품 표면을 도시한 사진이다.
도 23에 도시된 바와 같이 보호 가스 없이 마그네슘 합금이 제조된 경우, 표면이 검게 발화된 것을 알 수 있다.
또한, 도 24에 도시된 바와 같이 보호 가스를 분사하여 마그네슘 합금이 제조된 경우에도, 산화물 혼입에 따른 크랙 현상이 발생된 것을 알 수 있다.
그러나 본원의 발명을 이용한 경우 도 25에 도시된 바와 같이 칼슘 산화물을 첨가하여 마그네슘 합금이 제조된 경우, 발화 현상이나 크랙 현상이 발견되지 않음을 알 수 있다.
도 26은 CaO 첨가량이 AZ91D 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 dry air 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다. 도 36의 실험결과에서 볼 수 있듯이, CaO 함량이 증가할수록 발화온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 첨가되는 산화칼슘의 양이 15.7 wt%인 경우 1300℃정도의 높은 발화온도를 보이며, 그 이후의 CaO 첨가에서 어느 정도 발화온도가 수렴되고 있음을 알 수 있다
도 27은 SrO 첨가량이 AZ31 마그네슘합금의 발화 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 dry air 분위기에서 DTA 테스트를 한 결과를 나타낸다. 도 37의 실험결과에서 볼 수 있듯이, 산화스트론튬의 함량이 증가할수록 발화온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 마그네슘계 금속의 용탕에 산화스트론튬을 15.9wt% 첨가한 경우 1400℃까지 발화온도 증가되며, 그 이후 25.8wt% SrO 첨가까지는 어느 정도 발화온도가 유지되고 있다.
도 28은 CaO가 첨가제로 첨가된 마그네슘 합금의 발화 특성을 기존의 상용의 고온용 마그네슘 합금과 비교하기 위해서 같은 조건에서 토치를 이용하여 가열하여 발화까지의 시간을 측정한 결과이다. 사진에서와 같이 CaO를 첨가한 마그네슘 합금의 경우 다른 상용 마그네슘 합금에 비해서 가장 오랜 시간동안 발화되지 않고 버티면서 발화가 억제되는 것을 알 수 있다. 실험에 이용된 합금중에서 CaO가 1.13wt% 첨가되어 제조된 Mg-3Al-1.13CaO 합금이 가장 발화 저항성이 높은 것을 알 수 있었다. 이 경우 200초가 지나서야 발화가 발생하였다. 그리고, 모든 합금에서 1wt% 이상의 CaO가 첨가된 경우 Al함량에 무관하게 모든 함금에서 기존의 고온용 마그네슘 합금(상기 도 38에서 AS21, AE44, MRI153, MRI230)보다 발화 특성이 우수함을 알 수 있다. 상기 도 38에서 Mg-3Al-1.13CaO 합금의 의미는 Mg-3Al의 마그네슘 합금의 용탕속에 1.13wt%의 CaO를 첨가제로 첨가하여 본 발명에서 기 설명한 발명에 의하여 제조된 합금을 의미한다. (Mg-6Al-1CaO 및 Mg-9Al-1.02CaO에도 동일하게 적용됨.)
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 마그네슘계 금속의 용해 방법에 있어서,
    용해를 위한 열을 가하기 전에 고상의 마그네슘계 금속 위에 미리 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및
    상기 물질을 덮은 후 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계;
    를 포함하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용해 단계에서, 추가적으로 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 표면에 더 공급하는 단계를 포함하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  3. 마그네슘계 금속의 용해 방법에 있어서,
    용해를 위한 열을 가하기 전 또는 상기 금속의 용해 전의 온도에서 고상의 마그네슘계 금속 위에 SF6나, SF6와 CO2의 혼합가스를 공급하는 단계;
    상기 고상의 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계;
    상기 용해된 용탕 위에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및
    상기 용탕 위에 덮인 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물이 상기 용탕과 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계;
    를 포함하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물의 투입양은 전체 용탕의 30wt%까지임을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기의 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 시간간격을 두고 순차적으로 덮어주는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  6. 마그네슘계 금속의 용해 방법에 있어서,
    마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계; 및
    상기 용해되는 마그네슘계 금속이 발화하기 전에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나의 물질을 용탕의 표면에 도포하는 단계;
    를 포함하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물은 칼슘계 화합물인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 용해되는 마그네슘계 금속이 발화하기 전에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물이 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물은 분말인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기의 용탕 위에 공급하는 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물은 분말의 입도가 0.1에서 200㎛임을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  11. 마그네슘계 금속의 용해 방법에 있어서,
    용해를 위한 열을 가하기 전에 고상의 마그네슘계 금속 위에 발화억제 가스를 공급하는 단계;
    상기 고상의 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계;
    상기 용해된 용탕 위에 상기 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및
    상기 용탕 위에 덮인 물질이 상기 용탕과 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계;
    를 포함하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 용탕의 교반은 표면반응을 유도하는 교반임을 특징으로 하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
  13. 마그네슘계 금속의 용해 방법에 있어서,
    용해를 위한 열을 가한 후 300℃ 이상에서 마그네슘계 금속 위에 보호가스를 공급하는 단계;
    상기 고상의 마그네슘계 금속에 열을 가하여 용해하는 단계;
    상기 용해된 용탕 위에 알칼리금속 산화물, 알칼리금속 화합물, 알칼리토금속 산화물, 알칼리토금속 화합물 또는 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나의 물질을 덮는 단계; 및
    상기 용탕 위에 덮인 물질이 상기 용탕과 반응에 의하여 소진될 때까지 용탕을 교반하는 단계;
    를 포함하는 마그네슘계 금속의 용해 방법.
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