KR20120008778A

KR20120008778A - 고강도 주조용 알루미늄 합금 및 이를 이용하여 제조된 차량의 서스펜션용 너클

Info

Publication number: KR20120008778A
Application number: KR1020100069881A
Authority: KR
Inventors: 이강선; 윤광민; 임항준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-02-01

Abstract

본 발명은 고강도 주조용 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 알루미늄(Al)을 주성분으로 하고, 여기에 마그네슘(Mg) 2.0~2.5 wt%, 아연(Zn) 5.7~6.7 wt%, 구리(Cu) 2.0~2.4 wt%, 니오븀(Nb) 0.1~0.9 wt% 및 기타 합금원소인 망간(Mn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 첨가된 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 주조용 알루미늄 합금 및 이를 이용하여 제조된 차량의 서스펜션용 너클{HIGH STRENGTH CAST AL ALLOY AND NUCKLE FOR SUSPENSION OF VEHICLE}

본 발명은 고강도 주조용 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상온에서의 기계적 성질이 향상될 수 있는 고강도 주조용 알루미늄 합금에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 알루미늄 합금을 이용하여 제조된 차량의 서스펜션용 너클에 관한 것이다.

전세계적으로 자동차의 연비향상과 생산비용 절감을 위해서 일례로 서스펜션부품 소재인 알루미늄 합금의 기계적 특성을 향상시키고 생산 공정을 단축해야 하는 필요성이 제기되고 있다.

기존의 너클 소재로 사용되는 Al-Mg-Si계 합금의 경우, 약 330MPa의중강도를 가지는데, 완전한 철강 대체재로 사용되기 위해서는 최소한 400MPa 이상의 강도를 구현하는 알루미늄 합금 소재가 개발되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 알루미늄 합금 대비 강도를 향상시킬 수 있는 고강도 주조용 알루미늄 합금을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 알루미늄 합금을 이용하여 제조된 차량의 서스펜션용 너클을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 고강도 주조용 알루미늄 합금에 따라, 알루미늄(Al)을 주성분으로 하고, 여기에 마그네슘(Mg) 2.0~2.5 wt%, 아연(Zn) 5.7~6.7 wt%, 구리(Cu) 2.0~2.4 wt%, 니오븀(Nb) 0.1~0.9 wt% 및 기타 합금원소인 망간(Mn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 첨가된 것에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적은 상기 알루미늄 합금으로 제조된 차량의 서스펜션용 너클에 의해 달성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 알루미늄(Al)에 합금원소 Mg, Zn, Cu, Nb을 첨가하고 주조 및 T6열처리 공정을 적용함으로써 종래 알루미늄 합금대비 30%이상의 강도 증가 효과를 얻을 수 있고, 고강도 서스펜션 부품에 적용 가능한 고강도 주조용 알루미늄 합금이 제공된다.

또한, 상기 알루미늄 합금으로 제조된 차량의 서스펜션용 너클이 제공된다.

도 1은 상온에서의 실시예 및 비교예의 인장 시험결과를 나타낸 그래프.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 고강도 주조용 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)을 주성분으로 하고, 여기에 마그네슘(Mg) 2.0~2.5 wt%, 아연(Zn) 5.7~6.7 wt%, 구리(Cu) 2.0~2.4 wt%, 니오븀(Nb) 0.1~0.9 wt% 및 기타 합금원소인 망간(Mn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 첨가된 후, 주조 및 T6열처리 공정을 거쳐 제조된다.

첨가되는 마그네슘(Mg)은 알루미늄의 고용강화 원소이며 함량을 과다로 첨가하는 경우 Mg₃Al₂ 등 침상화합물을 형성하므로 그 함량을 2.0~2.5 wt%로 관리한다. 아연(Zn)은 마그네슘(Mg)과 함께 금속간 화합물 MgZn₂를 형성하는 석출강화 원소인데, 함량 과다시 내식성이 감소하므로 그 함량은 5.7~6.7 wt%로 한다.

구리(Cu)는 마그네슘과 아연의 시효 과정을 촉진하는 역할을 하며 함량을 과다로 첨가할 경우 열간 취성이 발생할 수 있으므로 2.0~2.4 wt%의 범위에서 첨가한다. 니오븀(Mb)은 고용강화 원소이며 0.1~0.9 wt% 첨가한다.

도 1은 종래 서스펜션 부품용 합금과 본 발명에 의한 고강도 주조용 개발 합금의 상온에서의 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다. 도 1에서 알 수 있듯이, 종래 서스펜션 부품용 알루미늄 합금에 비해 본 발명에서의 알루미늄 합금은 강도는 30%이상 향상되었음을 알 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

본 발명의 실시예에 따른 합금은 Al을 주성분으로 하고, 여기에 Mg 2.3 wt%, Zn 6.2 wt%, Cu 2.3 wt%, Nb 0.3 wt%가 첨가되어, 주조 후 T6 열처리한 결과의 합금을 나타낸다. T6열처리는 465℃에서 2시간 유지하는 용체화처리를 한 후 즉시 수냉을 하고 120℃에서 24시간 동안 시효처리로 이루어진다.

반면, 비교예에 따른 합금은 Al을 주성분으로 하고, 여기에 Mg 0.6 wt%, Si 1.0 wt% 첨가되어, 중력주조 후 열간 단조 및 T6열처리한 결과의 합금을 나타낸다. T6열처리는 실시예의 경우와 같다.

시험예

시험예로서, 상기한 실시예 및 비교예에서 제조된 시편을 이용하여 상온에서의 인장 시험을 실시한 후 비교하였다. 인장시험은 기계식 인장시험기를 이용하였고 그 결과는 표1과 같다.

구분	항복강도(MPa)	인장강도(MPa)	연신율(%)
실시예	420	480	10
비교예	307	325	14

위의 표 1에서 볼 수 있듯이, 실시예에 따라 얻어진 본 발명의 재료와 비교예에 따라 얻어진 기존의 재료를 비교하여 본 결과, 강도는 30% 이상 향상되었다.

이에, 본 발명에 따르면, 종래 중강도의 서스펜션 부품용 알루미늄 합금을 대체할 수 있도록 알루미늄에 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 구리(Cu) 그리고 니오븀(Nb)을 첨가하여 고용강화를 일으키고, 여기에 주조 공정 및 T6열처리를 적용하여 미세한 MgZn₂ 금속간화합물을 생성시켜, 분산강화 및 석출강화효과에 의해 종래 알루미늄 합금 대비 강도가 30%이상 향상될 수 있다.

Claims

알루미늄(Al)을 주성분으로 하고, 여기에 마그네슘(Mg) 2.0~2.5 wt%, 아연(Zn) 5.7~6.7 wt%, 구리(Cu) 2.0~2.4 wt%, 니오븀(Nb) 0.1~0.9 wt% 및 기타 합금원소인 망간(Mn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 첨가된 것을 특징으로 하는 고강도 주조용 알루미늄 합금.
청구항 1의 알루미늄 합금으로 제조된 차량의 서스펜션용 너클.