KR20150089187A - 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법 - Google Patents

다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20150089187A
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Abstract

본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은, 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법은, 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 다이캐스팅용 알루미늄합금을 다이캐스팅하는 소재준비단계와, 다이캐스팅된 상기 다이캐스팅용 알루미늄합금을 170℃ 이상에서 1시간 이상 또는 150℃에서 4시간 이상 열처리하여 석출물을 생성함으로써 강도를 높이는 열처리단계를 실시하여 제조됨을 특징으로 한다.

Description

다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법{A High strength Aluminum alloy for die-casting and Method of manufacturing thereof}
본 발명은 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 알루미늄(Al)에 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 철(Fe)의 함량을 제어하여 조성된 알루미늄합금을 다이캐스팅한 후 열처리를 통해 석출물을 생성함으로써 강도 및 연신율이 향상될 수 있도록 한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 구리(Cu)를 선택적으로 첨가하여 항복강도를 보다 향상시킬 수 있도록 한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 IT 기술이 급격히 발달함에 따라 전자제품, 특히 휴대폰의 슬림화, 대화면화에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 고강도 소재에 대한 필요성이 대두되고 있다.
알루미늄은 은백색의 부드러운 금속으로 전성과 연성이 커서 얇은 박이나 철사로 제조될 수도 있고, 성질은 순도에 따라 다르며 전기적으로는 양도체이고 비중으로 보면 전형적인 경금속이며, 전성과 연성이 뛰어나고 전기 전도성이 좋아 고압 전선의 재료로 많이 사용된다.
또한, 알루미늄은 가볍고 내구성이 큰 특성을 가지므로 항공기, 선박, 차량의 주요 재료로도 사용되며, 산소와 쉽게 반응하지만 산화 피막이 형성된 후에는 피막에 의해 산소와의 접촉이 차단되어 녹이 잘 슬지 않아 광택이 오래 지속될 필요가 있는 부분에 많이 사용된다.
그리고, 알루미늄 소재는 단조/압출/압연 등의 소성가공을 적용하여 성형한 후 시효 열처리를 통해 강도를 상승시킬 수 있다.
그러나, 전자제품의 경우 정밀한 치수를 유지해야만 하는데 이러한 소성가공을 적용시에 추가적인 기계가공 공정이 필요하게 되어 단가 상승 문제가 발생하게 된다. 따라서 정밀한 치수가 요구되고 대량생산 위주인 전자제품의 경우에는 다이캐스팅 공정이 적합하다고 할 수 있다.
이러한 다이캐스팅 공정에 사용되는 합금 중에서 전자부품의 외장품 용도로 사용되는 ALDC12와 AZ91D를 예로 들 수 있다.
도 1은 상기 ALDC12와 AZ91D의 구성요소별 함량을 기재한 표이다.
그러나 다이캐스팅재 중에서 강도가 높아 범용적으로 사용되고 있는 ALDC12 합금은 165㎫의 항복강도를 가지고, AZ91D 합금은 더 낮은 150㎫의 항복강도를 가지므로 슬림화된 제품에 적용 가능한 강도에 이르지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 ZA27 합금이 개발되었다.
ZA27 합금은 365㎫의 항복강도와 426㎫의 항복강도를 나타내어 강도면에서는 만족하나, 비중이 5g/cc로 일반 알루미늄 합금의 두 배에 가까운 무게를 가지므로 경화량 추세에 역행하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2010-0041532호에는 알루미늄의 비중을 유지하면서 강도를 강화시킨 다이캐스팅용 고강도 알루미늄 합금이 개시되어 있다.
상기 공개특허는 중량%로 아연 5~9%, 구리 1~2%, 타이타늄 0.05~0.2% 및 잔부인 알루미늄을 포함하여 구성된다.
그러나, 120℃에서 24시간 이상 시효처리를 해야만 350㎫ 이상의 인장강도를 갖게 되므로 생산성이 저하되고 제조원가를 급격하게 상승시키게 되는 등 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제2012-0020406호에는 열처리를 하지 않고도 고강도를 유지하면서 주조성이 좋은 알루미늄과 아연 합금을 제공하기 위하여 실리콘(Si) 0.35~0.5wt%, 마그네슘(Mg) 0.55~0.9wt%, 구리(Cu) 2.0~2.1 wt%, 아연(Zn) 19.5~40.5 wt%, 철(Fe) 0.6 wt% max, 망간(Mn) 0.2 wt% max, 니켈(Ni) 0.05 wt% max, 티타늄(Ti) 0.03~0.05 wt%, 기타 불순물 0.05 wt% max 및 잔부 알루미늄으로 이루어지는 합금이 개시된다.
그러나 근래에는 전자제품 적용 소재의 친환경 및 인체유해성에 대한 규제가 높아지고 있으며, 니켈, 납, 베릴륨, 코발트 등의 유해원소에 대하여 사용이 금지되고 있는 추세이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는, 알루미늄(Al)에 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 철(Fe)의 함량을 제어하여 첨가하고 열처리를 통해 석출물을 생성함으로써 강도 및 연신율이 향상될 수 있도록 한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 유해 원소의 함량을 최소화하여 친환경적인 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 구리(Cu)를 선택적으로 첨가하여 항복강도를 보다 향상시킬 수 있도록 한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다이캐스팅된 알루미늄합금을 190℃이하의 저온 열처리를 실시하여 기포 발생 및 형상 변화를 최소화함으로써 치수정밀도가 향상될 수 있도록 한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은, 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에는 중량%로 1.0 내지 6.0% 의 구리(Cu)가 포함됨을 특징으로 한다.
상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 170℃ 이상에서 1시간 이상 또는 150℃에서 4시간 이상 열처리시에 0.01㎜ 미만의 평균 처짐변화량을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 245㎫ 이상의 항복강도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 1.2% 이상의 파단연신율을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법은, 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 다이캐스팅용 알루미늄합금을 다이캐스팅하는 소재준비단계와, 다이캐스팅된 상기 다이캐스팅용 알루미늄합금을 170℃ 이상에서 1시간 이상 또는 150℃에서 4시간 이상 열처리하여 석출물을 생성함으로써 강도를 높이는 열처리단계를 실시하여 제조됨을 특징으로 한다.
상기 열처리단계는, Mg2Si를 석출하여 245㎫ 이상의 항복강도를 갖도록 하는 과정임을 특징으로 한다.
본 발명은 알루미늄(Al)에 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 철(Fe)의 함량을 제어하여 첨가하고 니켈(Ni)은 미포함되도록 조성된 알루미늄합금을 다이캐스팅한 후 열처리함으로써 제조된다.
따라서, 강도 및 연신율이 향상되고 유해원소의 미첨가로 인해 친환경성을 가지는 이점이 있다.
또한 본 발명에서는 구리(Cu)를 선택적으로 첨가하여 항복강도를 보다 향상시킬 수 있으며, 190℃이하의 저온 열처리를 실시하여 기포 발생 및 형상 변화를 최소화함으로써 치수정밀도가 향상될 수 있다.
뿐만 아니라, 미세한 결정립 크기로 성형성이 개선되어 도장 및 도금 등의 표면처리 효과가 극대화되는 이점이 있다.
도 1 은 종래기술에 의한 알루미늄합금의 구성요소별 함량을 나타낸 표.
도 2 는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금을 다이캐스팅한 후 열처리한 제품의 실물 사진.
도 3 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금을 다이캐스팅한 후 열처리시 평탄도 변화를 측정한 위치 및 측정 데이터.
도 4 는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 5 는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 원소별 함량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 나타낸 실험 결과.
도 6 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 바람직한 실시예에 대하여 열처리 온도 변화에 따른 항복강도를 측정한 실험 결과.
도 7 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에 대한 비교예에 대하여 열처리 온도 변화에 따른 항복강도를 측정한 실험 결과.
도 8 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 1-1 내지 3-3 시료의 조성과 열처리 온도별 항복강도 및 연신율을 측정하여 나타낸 그래프.
도 9 는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 4-1 내지 6-2 시료의 조성과 열처리 온도별 항복강도 및 연신율을 측정하여 나타낸 그래프.
도 10 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 7-1 내지 8-2 시료의 조성과 열처리 온도별 항복강도 및 연신율을 측정하여 나타낸 그래프.
도 11 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 실리콘(Si) 첨가량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 12 는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 실리콘(Si)의 함량을 고정하고, 마그네슘(Mg)의 함량을 변화시 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 13 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 구리(Cu) 첨가량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 14 는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 아연(Zn) 첨가량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 15 및 도 16 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 마그네슘(Mg)을 미포함시에 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 17 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 실리콘(Si)의 함량을 고정한 상태에서 마그네슘의 함량을 변화시킨 시료와 구리를 추가한 시료에 대한 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 18은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 마그네슘과 구리 함량을 고정한 상태에서 실리콘(Si)의 첨가량을 변화시에 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
이하 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 다이캐스팅용 알루미늄합금에 대하여 개략적으로 설명한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2에는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금을 다이캐스팅한 후 열처리한 제품의 실물 사진이 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금을 다이캐스팅한 후 열처리시 평탄도 변화를 측정한 위치 및 측정 데이터가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 다이캐스팅 작업시에 성형성이 뛰어나고, 열처리를 통해 석출물을 생성하여 강도를 향상시켰으며, 열처리중 조건을 제한하여 처짐 변화량을 최소화함으로써 치수정밀도를 향상시킬 수 있도록 개발되었다.
즉, 알루미늄(Al)에 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 철(Fe)의 함량을 제어하여 첨가하고 열처리를 통해 석출물을 생성함으로써 강도 및 연신율이 향상될 뿐만 아니라, 도 2와 같이 얇은 두께를 가지는 제품을 크랙이나 미충전 없이 양호하게 성형할 수 있도록 구성된다.
또한, 190℃이하의 저온 열처리를 실시하여 기포 발생 및 형상 변화를 최소화함으로써 치수정밀도가 향상되었으며, 보다 상세하게는 도 3과 같이 170℃이상 190℃ 이하에서 1시간 이상, 150℃에서 4시간 이상 열처리를 실시하더라도 0.01㎜ 이하의 평균 처짐변화량을 갖도록 하였다.
그리고 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 유해 원소의 함량을 최소화하여 친환경적이며, 구리(Cu)를 선택적으로 첨가하여 항복강도를 조정할 수 있도록 구성된다.
이하 첨부된 도 4를 참조하여 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법을 살펴본다.
도 4는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도면과 같이 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 전술한 조성의 알루미늄합금을 다이캐스팅하는 소재준비단계(S100)와, 다이캐스팅된 알루미늄합금을 170℃ 내지 190℃ 1시간 이상, 또는 150℃에서 4시간 이상 열처리하여 석출물을 생성함으로써 강도를 높이는 열처리단계(S200)를 순차적으로 실시하여 제조된다.
상기 소재준비단계(S100)에서는 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 철(Fe)의 함량을 제한하여 강도 및 연신율을 높일 수 있으며, 구리(Cu)를 선택적으로 첨가하여 보다 높은 강도를 구현할 수 있다.
상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 바람직한 실시예의 조성비는 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
그리고, 구리(Cu)는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 전체 중량에 대하여 1.0 내지 6.0wt.%의 범위 내에서 첨가된 상태로 다이캐스팅될 수 있다.
상기와 같은 조성의 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 본 발명의 실시예에서 다이캐스팅 공정을 통해 도 2와 같은 제품 형상을 갖게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 조성 한정 이유를 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 원소별 함량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 나타낸 실험 결과이다.
도면에서 1-1 내지 8-2의 시료는 각 원소의 함량을 변화시켜가면서 제조된 것이며, 이에 대하여 항복강도와 연신율을 측정한 결과를 나타내었다.
본 발명에서 실현하고자 하는 항복강도는 245㎫ 이상이며, 연신율은 1% 이상으로서, 각 시료의 특징은 다음과 같다.
1-1 내지 1-3은 마그네슘(Mg)의 함량을 고정하고 실리콘(Si)의 함량을 변화시켜 제조된 비교예의 특성을 평가한 결과로서, 0.3%의 마그네슘(Mg)을 포함하고 있다.
2-1 내지 2-3은 1-1 내지 1-3의 조성에서 마그네슘(Mg)을 추가하여 0.6wt.% 포함하도록 조성한 실시예이다.
3-1 내지 3-3은 1-1 내지 1-3의 조성에서 마그네슘(Mg)을 소량 첨가하여 0.45wt.% 포함하도록 조성된 실시예이다.
4-1 내지 4-3은 구리(Cu)가 2wt.% 이상 포함되도록 조성한 실시예이며, 5-1 내지 5-3는 아연(Zn)이 2wt.% 이상 포함되도록 조성한 비교예이다.
6-1 내지 6-2는 4-1 내지 4-2에서 마그네슘(Mg)을 제외한 비교예이고, 7-1 내지 8-2는 마그네슘(Mg)의 함량을 증가시키되 구리(Cu)의 첨가 유무에 차이를 두어 조성된 것으로서 본 발명의 바람직한 실시예에 해당된다.
보다 상세하게는 7-3은 7-2에 구리(Cu)를 첨가한 조성이고, 8-1 및 8-2는 마그네슘(Mg)과 구리(Cu)를 고정한 상태에서 실리콘(Si)을 첨가한 합금의 평가 결과이다.
상기와 같이 각 원소별로 다양한 함량을 갖도록 조성된 소재를 사용하여 다이캐스팅한 후 항복강도와 연신율을 측정한 결과, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 245㎫ 이상의 항복강도와 1.2% 이상의 파단연신율을 확인하였다.
이하 도 6 내지 도 11을 참조하여 1-1 내지 8-2의 알루미늄합금에 대한 조성과 항복강도 및 연신율을 살펴본다.
본 발명에서 달성하고자 하는 알루미늄합금의 기계적 특성은 항복강도 245㎫이상, 파단연신율 1.2% 이상으로서, 비교예의 경우 항복강도와 파단연신율 중 어느 하나를 만족하지 못하는 것에 해당된다.
도 6 은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 바람직한 실시예에 대하여 열처리 온도 변화에 따른 항복강도를 측정한 실험 결과로서, 170℃ 이상의 온도에서 1시간 동안 열처리하거나, 150℃에서 4시간 열처리시에 245㎫ 이상의 항복강도를 나타낸 것을 확인하였다.
이것은 열처리에 의한 시효경화로 인해 항복강도가 향상된 것으로 판단된다.
도 7은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에 대한 비교예에 대하여 열처리 온도 변화에 따른 항복강도를 측정한 실험 결과로서, 열처리에 의해 항복강도가 향상되긴 하였으나 실시예와 대비할 때 현저히 낮은 항복강도를 나타내었다.
도 8은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 1-1 내지 3-3 시료의 조성과 열처리 온도별 항복강도 및 연신율을 측정하여 나타낸 그래프로서, 바람직한 실시예에 해당하는 2-1 내지 2-3의 경우 시효경화 효과에 의해 245㎫ 이상의 항복강도를 나타내었다. 다만 연신율은 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
도 9는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 4-1 내지 6-2 시료의 조성과 열처리 온도별 항복강도 및 연신율을 측정하여 나타낸 그래프로서, 실시예에 해당하는 4-2 및 4-3은 열처리에 의한 시효경화효과로 항복 강도가 향상되었으나, 마그네슘(Mg)을 포함하지 않은 비교예 6-1 내지 6-2는 열처리에 의한 시효경화 효과가 나타나지 않았다.
따라서, 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 마그네슘(Mg)은 필수 구성요소임을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 7-1 내지 8-2 시료의 조성과 열처리 온도별 항복강도 및 연신율을 측정하여 나타낸 그래프로서, 열처리 온도가 높아짐에 따라 시효경화효과 역시 상승하였으며, 연신율은 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
특히 8-2는 8-1의 조성으로 이루어진 알루미늄합금보다 연신율 및 항복강도가 높은 것을 확인할 수 있었으며, 8-2의 조성은 본 발명의 실시예 중에서 가장 바람직한 실시예에 해당된다.
도 11은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 실리콘(Si) 첨가량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프로서, 0.3 내지 0.6wt.%의 마그네슘(Mg) 함량에 대하여 각각 실시한 결과, 실리콘(Si) 함량이 증가함에 따라 항복강도는 상승하였으나, 연신율은 오히려 감소하였다.
이하 도면을 참조하여 각 원소별 함량 증감에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 살펴본다.
도 12는 알루미늄합금에서 마그네슘(Mg) 함량을 변화시에 항복강도와 연신율 변화를 나타낸 실험 결과이다.
도면과 같이, 마그네슘(Mg)의 함량을 0.3 ~ 0.45wt.% 범위 내에서 변화시켜 제조된 알루미늄합금에 대하여 항복강도를 측정한 결과, 마그네슘(Mg) 함량 증가에 따른 강도 상승효과는 발견되지 않았다.
다만, 0.6wt.%의 마그네슘(Mg)이 첨가되는 경우에는 강도 향상에 기여하는 것을 확인하였다.
도 13은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 구리(Cu) 첨가량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프로서, 구리(Cu)첨가량이 증가함에 따라 항복강도는 상승하나 연신율은 오히려 감소하였다.
도 14는 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 아연(Zn) 첨가량 변화에 따른 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프로서, 아연(Zn)은 첨가량 증감에 따른 강도 향상 효과를 발견하지 못하였다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 마그네슘(Mg)을 미포함시에 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프로서, 마그네슘(Mg)을 전혀 포함하지 않은 알루미늄합금의 경우 열처리에 의한 강도 향상 효과는 발생하지 않았다.
도 17은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 실리콘(Si)의 함량을 고정한 상태에서 마그네슘의 함량을 변화시킨 시료와 구리를 추가한 시료에 대한 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프로서, 마그네슘(Mg)의 함량을 증가함에 따라 항복강도는 상승하였으나, 연신율은 감소하였다. 다만, 구리(Cu)를 첨가시에 항복강도가 크게 향상된 것을 확인하였다.
도 18은 본 발명에 의한 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에서 마그네슘과 구리 함량을 고정한 상태에서 실리콘(Si)의 첨가량을 변화시에 항복강도 및 연신율 변화를 측정하여 나타낸 그래프로서, 마그네슘(Mg)과 구리(Cu) 함량을 1wt.%로 고정하고 실리콘(Si)함량을 변화시 항복강도와 연신율 변화를 나타낸 실험 결과이다.
도면과 같이 실리콘(Si)함량이 증가함에 따라 항복강도는 상승하였으나, 연신율은 감소하였다. 그러나, 실리콘(Si)함량이 8wt.%인 경우 항복강도의 증가량 대비 연신율의 감소폭이 낮았다.
따라서, 상기한 실험 결과를 토대로 245㎫ 이상의 항복강도와 1.2% 이상의 연신율을 만족하는 바람직한 실시예는 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되며, 중량%로 1.0 내지 6.0% 의 구리(Cu)가 선택적으로 포함될 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
S100. 소재준비단계 S200. 열처리단계

Claims (7)

  1. 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금에는 중량%로 1.0 내지 6.0% 의 구리(Cu)가 포함됨을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 170℃ 이상에서 1시간 이상 또는 150℃에서 4시간 이상 열처리시에 0.01㎜ 미만의 평균 처짐변화량을 갖는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 245㎫ 이상의 항복강도를 갖는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금은 1.2% 이상의 파단연신율을 갖는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금.
  6. 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 다이캐스팅용 알루미늄합금을 다이캐스팅하는 소재준비단계와,
    다이캐스팅된 상기 다이캐스팅용 알루미늄합금을 170℃ 이상에서 1시간 이상 또는 150℃에서 4시간 이상 열처리하여 석출물을 생성함으로써 강도를 높이는 열처리단계를 실시하여 제조됨을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 열처리단계는,
    Mg2Si를 석출하여 245㎫ 이상의 항복강도를 갖도록 하는 과정임을 특징으로 하는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄합금의 제조방법.
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