KR20130011650A - 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 합금에 대한 것으로서 특히 0.01~0.5 wt%의 Cu와, 0.3~0.6 wt%의 Fe와 1.0~1.5wt%의 Si을 포함하여 방열성과 주조성을 동시에 향상시킬 수 있는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금에 대한 것이다.

Description

방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금{Diecasting aluminum alloy for radiator grille}

본 발명은 알루미늄 합금에 대한 것으로서 특히 0.01~0.5 wt%의 Cu와, 0.3~0.6 wt%의 Fe와 1.0~1.5wt%의 Si을 포함하여 방열성과 주조성을 동시에 향상시킬 수 있는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금에 대한 것이다.

일반적으로 카 오디오용 방열판 부품은 현재 Al-Si-Cu계 합금을 이용하여 다이캐스팅으로 제조한다.

이러한 방열판 부품은 주조성이 우수하나 방열성이 낮은 합금 사용으로 인해 오디오 부품의 방열 기능 저하가 문제되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 방열특성이 우수한 공업용 순알루미늄이 제안된다.

상기 순알루미늄은 우수한 방열 특성(234W/mK)을 나타내고 있으나 다이캐스팅 주조 후 결함이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 우수한 유동특성을 나타내는 Al-Si-Cu계 다이캐스팅 합금인 ALDC 12종이 제안되었으나, 상기 ALDC 12종은 낮은 방열특성(96W/mK)를 나타내는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 우수한 방열특성 및 주조성이 우수한 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 0.01~0.5 wt%의 Cu와, 0.3~0.6 wt%의 Fe와 1.0~1.5wt%의 Si을 포함하는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금에 일 특징이 있다.

이때, 0.0035 ~ 0.01wt%의 Mn을 더 포함하는 것도 가능하다.

또한, 0.01~0.5 wt%의 Cu와, Fe 0.3~0.6 wt%를 더 포함하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 방열 특성과 주조성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 알루미늄 합금의 유동성을 테스트하기 위한 장치에 대한 개념도이다.
도 2는 상기 유동성 테스트 장치에 의한 유동성 실험 사진이다.
도 3은 상기 유동성 테스트 장치에 의한 실험 결과를 취합한 그래프이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 알루미늄 합금을 이용하여 주조한 방열판의 사진이다.
도 7은 본 발명의 알루미늄 합금의 방열 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 알루미늄 합금 조직을 나타내는 사진이다.

본 발명의 여러 실시 예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 다른 실시 예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다.

또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)" 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 방열 특성과 주조 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 것으로서 0.01~0.5 wt%의 Cu와, 0.3~0.6 wt%의 Fe와 1.0~1.5wt%의 Si을 포함하는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금이다.

이때, 열 전도도에 영향을 끼치는 Mn은 0.0035 ~ 0.01wt% 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, Mg의 경우 0.0001 ~ 0.001wt%를 더 포함하는 것도 바람직하다.

이하 상술한 본 발명에 의한 알루미늄 합금을 비교예를 통해 살펴본다.

비교예와 실시예 비교

No.	조성비(wt%)
	Si	Fe	Cu	Mg	Mn	Al
비교예1	1.058	0.572	1.025	0.0005	0.0032	Bal.
비교예2	1.465	0.589	0.543	0.0009	0.0034	Bal.
비교예3	0.524	0.612	1.048	0.0004	0.0031	Bal.
실시예1	0.992	0.594	0.052	0.0006	0.0041	Bal.
실시예2	1.488	0.310	0.048	0.003	0.0038	Bal.

유동성 테스트

주조성을 평가하기 위해 유동성 테스트를 실시하였다.

상기 유동성 테스트를 위해 도1에 도시된 바와 같이 원판형상의 본체(110) 중앙부에 투입구(120)가 형성된 유동성 테스트 장치(100)를 사용한다.

이때, 상기 상기 본체(110)의 투입구(120)에서 직선 형상을 가지되 일정 각도만큼 이격된 유동 채널(130)이 6개 형성된다.

상기 유동 채널(130)은 폭(W)은 5mm이고 길이(L)은 200mm로 동일하다.

다만 깊이(t)는 각각 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm로 하였다.

이와 같은 테스트 장치(100)의 투입구(120)에 상기 비교예1, 비교예2, 비교예3, 실시예1, 실시예2에 해당하는 합금을 투입하였다.

도 2a는 비교예1의 경우를 도시한 것이고, 도 2b는 비교예2, 도 2c는 비교예3, 도 2d는 실시예1, 도 2e는 실시예2의 경우를 도시한 것이다.

상기 테스트 장치(100)에 의해 각 채널(130)마다 합금이 유동한 거리를 합산하여 도시한 것이 도 3이다.

즉, 도 3의 가로축은 비교예1, 비교예2, 비교예3, 실시예1, 실시예2를 나타내고 세로축은 합금이 유동한 거리를 나타낸다.

도시된 바와 같이 실시예1 및 실시예2와 비교예1 및 비교예2의 유동 거리가 720mm이상으로서 양호한 주조성을 확인할 수 있다.

이는 주조성을 위해 Si가 1.0wt%이상 포함되어야 함을 알 수 있다.

주조 결함 발생 여부 테스트

주조성의 또 다른 측면의 테스트로서 주조 결과 생산된 제품에 결함이 발생하는지 여부를 테스트하였다.

주조된 형상은 도 4에 도시된 바와 같이 방열판 형상으로 하였다.

또한, 주조를 위한 다이캐스팅 장비 조건은 아래의 표2와 같다.

다이캐스팅 조건

형체력	사출력	Accumulator
1500kN	490kN	15.5Mpa
슬리브 길이	플런저 직경	충진율
425mm	Φ60	32%

또한, 다이캐스팅 사출 조건은 다음의 표3과 같다.

사출 조건

Plunger position(mm)	Plunger speed(m/s)
step 1 : 120	0.2
step 2 : 320	0.8
step 3 : 380	1.2
step 4 : 410	2.5
step 5 : 425	2.5

비교예1의 경우 상기 조건에 따라 주조한 결과 도 5a의 원형 표시부분에 결함이 발생하였다.

비교예2 및 비교예3의 경우도 각각 원형으로 표시된 부분에 결함이 발생하였다.

이러한 결함은 주조시 발생하는 hot tearing결함이며, 상기 결함의 대표적인 사진이 도 5d 및 도 5e이다.

상기 시험에서 알 수 있듯이 비교예1, 비교예2, 비교예3에서는 상술한 결함이 발생하였으나, 본 실시예1 및 실시예2에서는 상기 결함이 발생되지 않아 우수한 주조성능을 확인할 수 있었다.

또한, 도 6a 내지 도 6e에서 확인할 수 있듯이 비교예1(도6a), 비교예2(도6b), 비교예3(도6c)에서는 결함이 관측되었으나, 실시예1(도6d), 실시예2(도6e)에서는 결함이 관측되지 않았다.

따라서 상기 실시예1 및 실시예2의 조성에 의한 합금의 경우 주조성능이 우수함을 알 수 있었다.

방열특성 테스트

방열 특성을 테스트하기 위해 상기 비교예2, 실시예1, 실시예2로 만들어진 합금을 이용하여 직경 12.7mm 두께 2mm의 원판형상 시편으로 만들어 열 전도도를 테스트하였다.

도 7에 도시된 바와 같이 비교예2의 경우 대락 150W/mK를 보이고 있으나, 실시예1의 경우 198.472W/mK, 실시예2의 경우 185.999W/mK를 보이고 있다.

다시 말해서 종래의 ALDC 12의 열전도도인 96.2W/mK보다 현격히 높은 열 전도도를 가져 방열 특성이 높음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 실시예1 및 실시예2의 조성을 가진 합금이 주조성과 방열 특성이 우수함을 알 수 있으며, 이러한 합금을 이용하면 주조가 용이하고도 방열 성능이 좋은 방열판을 제작할 수 있음을 확인할 수 있다.

100 : 유동성 테스트 장치 110 : 본체

Claims (3)

1. 0.01~0.5 wt%의 Cu와, 0.3~0.6 wt%의 Fe와 1.0~1.5wt%의 Si을 포함하는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금.
2. 제1항에 있어서,
   0.0035 ~ 0.01wt%의 Mn을 더 포함하는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금.
3. 제1항에 있어서,
   0.0001 ~ 0.001wt%의 Mg을 더 포함하는 방열판용 다이캐스팅 알루미늄 합금.
   

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