KR20160011136A - Magnesium alloy having improved corrosion resistance and method for manufacturing magnesium alloy member using the same - Google Patents

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KR20160011136A KR1020150041178A KR20150041178A KR20160011136A KR 20160011136 A KR20160011136 A KR 20160011136A KR 1020150041178 A KR1020150041178 A KR 1020150041178A KR 20150041178 A KR20150041178 A KR 20150041178A KR 20160011136 A KR20160011136 A KR 20160011136A
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임창동
유봉선
김하식
문병기
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한국기계연구원
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    • C22F1/06Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Abstract

The present invention relates to a magnesium alloy having improved corrosion resistance comprising: 2.0-10.0 wt% of aluminum (Al), 0-3.0 wt% of zinc (Zn), 0.1-1.0 wt% of calcium (Ca), 0.05-1.0 wt% of yttrium (Y), and 0-1.0 wt% of manganese (Mn). According to the present invention, the magnesium alloy contains predetermined content of calcium (Ca) and yttrium (Y) having similar elongation to a commercial Mg-Al-Zn magnesium alloy while significantly improving corrosion resistance; thus the alloy being able to be used for materials for next generation vehicles which requires high corrosion resistance and high elongation.

Description

내식성이 향상된 마그네슘 합금 및 이를 이용하여 제조한 마그네슘 합금 부재의 제조방법{Magnesium alloy having improved corrosion resistance and method for manufacturing magnesium alloy member using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnesium alloy having improved corrosion resistance and a magnesium alloy member manufactured using the magnesium alloy,

본 발명은 내식성이 향상된 마그네슘 합금 및 이를 이용하여 제조한 마그네슘 합금 부재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnesium alloy having improved corrosion resistance and a method of manufacturing a magnesium alloy member using the magnesium alloy.

마그네슘 합금(Magnesium alloy)은 높은 비강도를 갖는 최경량의 합금으로서 다양한 주조 및 가공 공정에 적용이 가능하며, 경량화가 요구되는 다양한 분야에 적용이 가능하고, 응용범위 또한 넓다. Magnesium alloy is a lightweight alloy with high specific strength and applicable to various casting and machining processes. It can be applied to various fields requiring light weight, and its application range is also wide.

특히, 마그네슘 합금은 연비향상의 증대를 꾀하는 자동차 산업의 경량화소재로 주목받고 있는데, 이와 같이 자동차 부품에 사용되는 마그네슘 합금은, 자동차의 작동환경이 부식환경 등의 가혹조건을 포함하고 있음을 고려할 때, 내구성을 확보하기 위하여 구조재로서의 일정 수준 이상의 내식성을 가져야 한다.Particularly, magnesium alloys are attracting attention as a lightweight material for the automobile industry which aims to increase the fuel efficiency. In consideration of the fact that the operating environment of the automobile includes severe conditions such as corrosion environment, , It must have a certain level of corrosion resistance as a structural material in order to ensure durability.

마그네슘 합금은 마그네슘 기지와 석출상 또는 불순물에 의하여 형성된 금속간 화합물 사이의 갈바닉 전지를 형성하여 양극으로 작용하는 부분에서 부식이 일어나기 때문에, 마그네슘 합금에 철(Fe), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)와 같은 불순물이 존재하면, 마그네슘 합금의 내식성이 크게 떨어진다. 이들 불순물의 함량은, 특정 한계치 이상일 때 부식속도가 급격히 증가할 수 있지만, 그 이하일 때에는 부식속도에 큰 영향이 없어, 각 불순물에 대한 허용치가 존재한다.Since the magnesium alloy forms a galvanic cell between the magnesium matrix and the intermetallic compound formed by the precipitate or the impurity, corrosion occurs at the portion that acts as the anode. Therefore, iron (Fe), nickel (Ni) and copper ), The corrosion resistance of the magnesium alloy is greatly reduced. The content of these impurities may increase abruptly when the content exceeds the specific limit, but when the content is less than the specific limit, there is no significant influence on the corrosion rate, and there is an allowable value for each impurity.

지금까지 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키기 위한 시도는, 주로 마그네슘 합금 제조단계에서 불순물을 허용치 이하로 엄격히 제한하는 방향으로 진행되어 왔다. 구체적으로 예를 들면, 내식성에 가장 치명적인 역할을 하는 철의 경우에는, 마그네슘 합금을 용해하여 제조하는 단계에서, 강(steel)재 도가니와 주형으로부터 철이 불순물로 함유되기 때문에, 그 제어에 어려움이 있었는데, 철의 악영향을 감소시키기 위하여 망간을 합금원소로 첨가하고, 용탕 중에 첨가된 망간은 철과 결합하여 용탕 바닥에 침전되거나 용탕 중에 있는 철을 감싸줌으로써, 국부적인 음극으로 작용하는 철의 기능을 저하시켜, 마그네슘 합금의 내식성을 다소 향상시키는 방법 등이 제시되었다.Up to now, attempts to improve the corrosion resistance of magnesium alloys have mainly proceeded in the direction of strictly limiting the impurities to a permissible value or less at the stage of manufacturing magnesium alloys. Specifically, for example, in the case of iron which plays the most critical role in corrosion resistance, since iron is contained as an impurity from a steel crucible and a mold at the stage of manufacturing by dissolving a magnesium alloy, there is a difficulty in controlling the iron , Manganese is added as an alloying element to reduce the adverse effect of iron, and manganese added in the molten metal is combined with iron to precipitate on the bottom of the molten metal or to enclose the iron in the molten metal, thereby degrading the function of iron acting as a local cathode And a method of slightly improving the corrosion resistance of the magnesium alloy.

그러나, 기존 기술에 따르면 마그네슘 합금에 내식성을 향상시키면 연신율이 떨어져 성형성이 저하되는 문제점이 발생하여 고연성을 유지하면서도 내부식성을 향상시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.However, according to the existing technology, there is a problem that when the magnesium alloy is improved in corrosion resistance, the elongation rate is lowered and the formability is lowered. Therefore, a study on a method for improving corrosion resistance while maintaining high ductility is needed.

한국공개특허 : 10-2003-0096890 (공개일 : 2003.12.31)Korean Published Patent: 10-2003-0096890 (Publication date: December 31, 2003) 한국등록특허 : 10-1998-0006292 (공개일 : 1998.02.27)Korean Registered Patent: 10-1998-0006292 (Publication date: Feb. 27, 1998) 한국공개특허 : 10-2004-7010870 (공개일 : 2004.08.11)Korean Patent Publication: 10-2004-7010870 (Publication date: Aug. 11, 2004) 한국공개특허 : 10-2003-0084913 (공개일 : 2005.06.01)Korean Published Patent: 10-2003-0084913 (Publication date: June 1, 2005)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, Mg-Al-Zn계 마그네슘 합금에 특정 합금 원소를 특정 함량으로 첨가함으로써 연신율의 저하가 최소화되면서 내식성이 현저히 향상된 마그네슘 합금 및 이를 이용한 마그네슘 합금 부재의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a magnesium alloy in which corrosion resistance is remarkably improved by adding a specific alloy element to a Mg-Al-Zn-based magnesium alloy in a specified amount to minimize a decrease in elongation, and a method for manufacturing a magnesium alloy member using the same .

전술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 2.0 중량% 이상 10.0 중량% 미만의 알루미늄(Al), 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하의 아연(Zn), 0.1 중량% 이상 1.0 중량% 이하의 칼슘(Ca), 0.05 중량% 이상 1.0 중량% 이하의 이트륨(Y) 및 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하의 망간(Mn)을 포함하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금을 제안한다.In order to achieve the above technical object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of preparing a semiconductor substrate having a composition of 2.0 wt% or more and less than 10.0 wt% of aluminum (Al), 0 wt% or more and 3.0 wt% or less of zinc, 0.1 wt% (Ca), 0.05 to 1.0% by weight of yttrium (Y), and 0 to 1.0% by weight of manganese (Mn).

또한, 상기 알루미늄(Al)의 함량이 2.0 중량% 이상 5.5 중량% 이하일 때 상기 칼슘(Ca)과 상기 이트륨(Y)의 함량은 아래 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금을 제안한다:The present invention also provides a magnesium alloy having improved corrosion resistance, wherein the content of calcium (Ca) and yttrium (Y) satisfy the following relationship when the content of aluminum (Al) is 2.0 wt% or more and 5.5 wt% :

1/(1+WAl) ≤ (WCa+WY) ≤ 1/(WAl-0.5)+1.0 1 / (1 + W Al )? (W Ca + W Y )? 1 / (W Al -0.5) +1.0

(상기 식에서 WCa는 Ca의 함량(중량%)이고, WY는 Y의 함량(중량%)이고, WAl은 Al의 함량(중량%)임).Wherein W Ca is the content of Ca (wt%), W Y is the content of Y (wt%) and W Al is the content of Al (wt%).

또한, 상기 알루미늄(Al)의 함량이 5.5 중량% 초과 10.0 중량% 미만일 때 상기 칼슘(Ca)과 상기 이트륨(Y)의 함량은 아래 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금을 제안한다:Further, when the content of aluminum (Al) is more than 5.5% by weight and less than 10.0% by weight, the content of calcium (Ca) and yttrium (Y) satisfies the following relational expression: magnesium alloy improved in corrosion resistance :

1/WAl+0.05 ≤ (WCa+WY) ≤ 1/WAl+1.0 1 / W Al + 0.05? (W Ca + W Y )? 1 / W Al +1.0

(상기 식에서 WCa는 Ca의 함량(중량%)이고, WY는 Y의 함량(중량%)이며, WAl은 Al의 함량(중량%)임).Wherein W Ca is the content of Ca (wt%), W Y is the content of Y (wt%) and W Al is the content of Al (wt%).

또한, 본 발명은 (a) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 마그네슘 합금을 준비하는 단계 및 (b) 주조 공정, 반용융/반응고 성형 공정, 소성 가공 공정 또는 분말 야금 공정을 통해 상기 마그네슘 합금을 성형하는 단계를 포함하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금 부재 제조방법을 제안한다.The present invention also provides a method for producing a magnesium alloy, comprising the steps of: (a) preparing the magnesium alloy according to any one of claims 1 to 3 and (b) casting, semi-molten / And then molding the magnesium alloy through the through-hole.

또한, 상기 단계 (a)는, (ⅰ) 마그네슘(Mg), 2.0 중량% 이상 10.0 중량% 미만의 알루미늄(Al), 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하의 아연(Zn) 및 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하의 망간(Mn)을 포함하는 마그네슘 합금을 준비하는 단계 및 (ⅱ) 상기 마그네슘 합금에 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step (a) may include: (i) magnesium (Mg), 2.0 to 10.0% by weight of aluminum (Al), 0 to 3.0% by weight of zinc (Zn) Preparing magnesium alloy containing manganese (Mn) in an amount of not more than 10% by weight, and (ii) adding calcium (Ca) and yttrium (Y) to the magnesium alloy.

또한, 상기 단계 (ⅱ)에서, 상기 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)의 함량은 상기 알루미늄(Al)의 함량이 2.0 중량% 이상 5.5 중량% 이하일 때 아래 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 한다:In the step (ii), the content of calcium (Ca) and yttrium (Y) is characterized by satisfying the following relationship when the content of aluminum (Al) is 2.0 wt% or more and 5.5 wt%

1/(1+WAl) ≤ (WCa+WY) ≤ 1/(WAl-0.5)+1.0 1 / (1 + W Al )? (W Ca + W Y )? 1 / (W Al -0.5) +1.0

(상기 식에서 WCa는 Ca의 함량(중량%)이고, WY는 Y의 함량(중량%)이며, WAl은 Al의 함량(중량%)임).Wherein W Ca is the content of Ca (wt%), W Y is the content of Y (wt%) and W Al is the content of Al (wt%).

또한, 상기 단계 (ⅱ)에서, 상기 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)의 함량은 상기 알루미늄(Al)의 함량이 5.5 중량% 초과 10 중량% 미만일 때 아래 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 한다:In the step (ii), the content of calcium (Ca) and yttrium (Y) is characterized by satisfying the following relationship when the content of aluminum (Al) is more than 5.5 wt% and less than 10 wt%

1/WAl+0.05 ≤ (WCa+WY) ≤ 1/WAl+1.0 1 / W Al + 0.05? (W Ca + W Y )? 1 / W Al +1.0

(상기 식에서 WCa는 Ca의 함량(중량%)이고, WY는 Y의 함량(중량%)이며, WAl은 Al의 함량(중량%)임).Wherein W Ca is the content of Ca (wt%), W Y is the content of Y (wt%) and W Al is the content of Al (wt%).

또한, 상기 주조 공정은, 금형 주조 공정, 사형 주조 공정, 중력 주조 공정, 가압 주조 공정, 연속 주조 공정, 박판 주조 공정, 다이 캐스팅법, 정밀 주조 공정, 소실 모형 주조 공정, 분무 주조 공정 및 반응고 주조 공정으로부터 선택되는 1종의 방법으로 상기 마그네슘 합금을 성형하는 단계인 것을 특징으로 한다.In addition, the casting step may be carried out by any one of a mold casting process, a sand casting process, a gravity casting process, a press casting process, a continuous casting process, a thin plate casting process, a die casting process, a precision casting process, And molding the magnesium alloy by one of the methods selected from the casting process.

또한, 본 발명은 (a) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 마그네슘 합금으로 이루어진 빌렛(billet)을 준비하는 단계, (b) 상기 마그네슘 합금 빌렛을 균질화 열처리(homogenizaton heat treatment)하는 단계 및 (c) 상기 균질화 열처리된 마그네슘 합금 빌렛을 압출하여 압출재를 제조하는 단계를 포함하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금 압출재의 제조방법을 제안한다.(A) preparing a billet made of the magnesium alloy according to any one of claims 1 to 3; (b) subjecting the magnesium alloy billet to a homogenization heat treatment And (c) extruding the homogenized magnesium alloy billet to produce an extruded material. The present invention also provides a method of manufacturing a magnesium alloy extruded material having improved corrosion resistance.

또한, 상기 단계 (c)에서, 상기 압출재는 봉상(rod) 형태, 파이프(pipe), 각재, 판재 또는 이형류의 형상인 것을 특징으로 한다.In the step (c), the extruded material may be in the shape of a rod, a pipe, a slab, a plate, or a mold.

본 발명에 따른 마그네슘 합금은 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)을 특정 함량으로 포함함으로써 상용 Mg-Al-Zn계 마그네슘 합금에 버금가는 연신율을 가지면서도 내식성은 현저히 향상되어, 고내식성 및 고연신율 특성을 요구하는 차세대 자동차용 소재 등으로 유용하게 이용될 수 있다.The magnesium alloy according to the present invention contains calcium (Ca) and yttrium (Y) in a specific amount, so that the magnesium alloy has an elongation rate comparable to that of a commercial Mg-Al-Zn-based magnesium alloy and has remarkably improved corrosion resistance and high corrosion resistance and high elongation Generation materials for automobiles that require high-speed operation.

도 1은 본원 실시예에 따른 내식성이 향상된 마그네슘 합금 압출재 제조과정을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본원 실시예 및 비교예에서 제조된 마그네슘 합금 압출재의 합금 조성별 부식속도 및 연신율을 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram showing a process for manufacturing a magnesium alloy extruded material having improved corrosion resistance according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a graph showing corrosion rates and elongation rates of alloy compositions of the magnesium alloy extruded material produced in Examples and Comparative Examples of the present invention.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 내식성이 향상된 마그네슘 합금은 필수 합금 원소로서 알루미늄(Al), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 이트륨(Y) 및 망간(Mn)을 동시에 포함하며, 보다 구체적으로는, 2.0 중량% 이상 10.0 중량% 미만의 알루미늄(Al), 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하의 아연(Zn), 0.1 중량% 이상 1.0 중량% 이하의 칼슘(Ca), 0.05 중량% 이상 1.0 중량% 이하의 이트륨(Y) 및 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하의 망간(Mn)을 포함하여 이루어진다.
The magnesium alloy with improved corrosion resistance according to the present invention contains aluminum (Al), zinc (Zn), calcium (Ca), yttrium (Y) and manganese (Mn) simultaneously as essential alloying elements. More specifically, (Al) of less than 10.0 wt%, zinc (Zn) of not less than 0 wt% and not more than 3.0 wt%, calcium (Ca) of not less than 0.1 wt% and not more than 1.0 wt%, yttrium (Y) and not less than 0% by weight and not more than 1.0% by weight of manganese (Mn).

본 발명에 따른 마그네슘 합금에서 알루미늄(Al)은 마그네슘 합금 표면에 안정한 산화알루미늄(Al2O3) 화합물을 형성하여 내식성을 향상시키는 역할을 하는데, 내식성 향상에 기여할 수 있을 정도의 산화알루미늄 화합물을 형성하기 위해서는 2.0 중량% 이상의 알루미늄이 첨가되되, 알루미늄(Al) 함량이 10.0 중량% 이상인 경우 경질의 조대한 마그네슘 합금(Mg17Al12) 상이 과다하게 형성되어 연성이 크게 저하되므로 알루미늄(Al)을 10 중량% 미만으로 첨가하는 것이 바람직하다.
In the magnesium alloy according to the present invention, aluminum (Al) plays a role of improving the corrosion resistance by forming a stable aluminum oxide (Al 2 O 3 ) compound on the surface of the magnesium alloy. It forms an aluminum oxide compound Aluminum is added in an amount of 10% by weight or more in order to form a coarse magnesium alloy (Mg 17 Al 12 ) phase excessively, By weight or less.

본 발명에 따른 마그네슘 합금에서 아연(Zn)은 알루미늄(Al)과 함께 첨가될 때 마그네슘 합금의 결정립을 미세화하고 강도를 증가시키는 역할을 한다. 아연 함량이 증가할수록 주조시 열간균열(hot tearing)이 발생할 가능성이 증가하여, 주조재 내에 결함을 발생시킬 수 있으며, 이러한 결함은 마그네슘 합금의 내식성 및 기계적 특성에 악영향을 줄 수 있는데, 소량의 이트륨과 함께 첨가될 경우에는 3 중량%까지 첨가해도 무방하다.
In the magnesium alloy according to the present invention, when zinc (Zn) is added together with aluminum (Al), the crystal grains of the magnesium alloy are refined and the strength is increased. As the zinc content increases, the possibility of hot tearing during casting increases, which can lead to defects in the casting material. Such defects may adversely affect the corrosion resistance and mechanical properties of the magnesium alloy. A small amount of yttrium It may be added up to 3% by weight.

본 발명에 따른 마그네슘 합금에서 망간(Mn)은 내식성에 악영향을 미치는 철과 반응하여 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키는 역할을 하지만, 망간이 1.0 중량%를 초과하여 첨가된 경우 조대한 β-Mn 상 혹은 Al8Mn5 상의 형성으로 인해 마그네슘 합금의 기계적 특성이 저하될 수 있어, 1.0 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
In the magnesium alloy according to the present invention, manganese (Mn) reacts with iron which adversely affects corrosion resistance to improve the corrosion resistance of the magnesium alloy. However, when manganese is added in an amount exceeding 1.0% by weight, coarse? The mechanical properties of the magnesium alloy may be deteriorated due to the formation of the Al 8 Mn 5 phase, and it is preferable that the magnesium alloy is added in an amount of 1.0 wt% or less.

본 발명에 따른 마그네슘 합금에서 칼슘(Ca)은 마그네슘 합금에 첨가되었을 때, 알루미늄과 함께 (Al,Mg)2Ca 상을 형성하여 강도 및 내열 특성을 향상시키고, CaO 산화층을 형성시켜 내식성을 높이는 역할을 한다. 내식성 향상에 기여할 수 있을 정도의 CaO 화합물을 형성하기 위해서는 0.1 중량% 이상의 칼슘이 첨가하되, 칼슘이 1.0 중량%를 초과하여 첨가된 경우 마그네슘 합금의 내식성에 악영향을 미치는 상이 과다하게 형성되어 내식성이 급격히 저하될 수 있어 1.0 중량%를 상한으로 해서 첨가하는 것이 바람직하다.
In the magnesium alloy according to the present invention, when Ca is added to a magnesium alloy, it forms an (Al, Mg) 2 Ca phase together with aluminum to improve the strength and heat resistance characteristics and improve the corrosion resistance by forming a CaO oxide layer . In order to form a CaO compound that can contribute to the improvement of corrosion resistance, 0.1 wt% or more of calcium is added. When calcium is added in an amount exceeding 1.0 wt%, the phase having an adverse effect on the corrosion resistance of the magnesium alloy is excessively formed, It is preferable to add 1.0 wt% as the upper limit.

본 발명에 따른 마그네슘 합금에서 이트륨(Y)은 산화이트륨(Y2O3)을 형성시켜 내식성을 향상시키는 역할을 한다. 내식성 향상에 기여할 수 있을 정도의 산화이트륨(Y2O3) 화합물을 형성하기 위해서는 0.05 중량% 이상의 이트륨이 첨가되어야 하나, 이트륨의 첨가량이 1.0 중량%를 초과하는 경우, 합금의 가격이 상승하고 (Al,Mg)2Y 입자가 조대하게 형성되어 연성이 감소할 수 있어, 마그네슘 합금에서 이트륨 첨가량의 상한은 1.0 중량%로 하는 것이 바람직하다.
Yttrium in a magnesium alloy according to the present invention (Y) serves to to form a yttrium oxide (Y 2 O 3) improves the corrosion resistance. When in order to form a yttrium oxide enough to contribute to the corrosion resistance (Y 2 O 3) compound one should be more than 0.05% by weight of yttrium added, the addition amount of yttrium exceeds 1.0 wt%, the price of the alloy increases ( Al, Mg) 2 Y grains can be formed coarsely and ductility can be reduced, and the upper limit of the amount of yttrium added in the magnesium alloy is preferably 1.0 wt%.

한편, 본 발명에 따른 마그네슘 합금에 칼슘 및 이트륨을 첨가할 경우 각각 (Al,Mg)2Ca 및 (Al,Mg)2Y 상을 형성시키며 일부는 마그네슘 합금 내로 고용된다. 고용된 칼슘 및 이트륨은 마그네슘 합금의 내식성 및 연성 향상시키는 역할을 하는 반면에 (Al,Mg)2Ca 및 (Al,Mg)2Y 상은 연성을 저해한다. 이와 같이, 기지 내로 고용되는 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)의 양과 칼슘(Ca)과 이트륨(Y) 첨가에 의해 형성되는 (Al,Mg)2Ca 및 (Al,Mg)2Y 상의 분율은 알루미늄(Al) 함량에 따라 변화하기 때문에, 본 발명에 따른 내식성 및 연성이 우수한 마그네슘합금의 경우 칼슘과 이트륨의 함량은 알루미늄의 함량이 2.0 중량% 이상 5.5 중량% 이하일 때에는 아래 식 1에 따르는 범위 내에서 칼슘과 이트륨의 함량을 첨가하고, 알루미늄의 함량이 5.5 중량% 초과 10 중량% 미만일 때에는 아래 식 2에 따르는 범위 내에서 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
On the other hand, when calcium and yttrium are added to the magnesium alloy according to the present invention, the (Al, Mg) 2 Ca and (Al, Mg) 2 Y phases are formed, and some are dissolved in the magnesium alloy. The calcium and yttria solubilized improve the corrosion resistance and ductility of the magnesium alloy while the (Al, Mg) 2 Ca and (Al, Mg) 2 Y phases inhibit ductility. As described above, the amounts of calcium (Ca) and yttrium (Y) dissolved in the matrix and the fraction of the (Al, Mg) 2 Ca and (Al, Mg) 2 Y phases formed by the addition of calcium (Ca) and yttrium The content of calcium and yttrium in the case of the magnesium alloy excellent in corrosion resistance and ductility according to the present invention is in the range according to the following formula 1 when the content of aluminum is not less than 2.0 wt% and not more than 5.5 wt% , And when the content of aluminum is more than 5.5% by weight and less than 10% by weight, it is more preferable that the amount of calcium and yttrium is included within the range according to the following formula (2).

[식 1][Formula 1]

1/(1+WAl) ≤ (WCa+WY) ≤ 1/(WAl-0.5)+1.01 / (1 + W Al )? (W Ca + W Y )? 1 / (W Al -0.5) +1.0

(상기 식에서 WCa는 Ca의 함량(중량%)이고, WY는 Y의 함량(중량%)이고, WAl은 Al의 함량(중량%)임).
Wherein W Ca is the content of Ca (wt%), W Y is the content of Y (wt%) and W Al is the content of Al (wt%).

[식 2][Formula 2]

1/WAl+0.05 ≤ (WCa+WY) ≤ 1/WAl+1.01 / W Al + 0.05? (W Ca + W Y )? 1 / W Al +1.0

(상기 식에서 WCa는 Ca의 함량(중량%)이고, WY는 Y의 함량(중량%)이며, WAl은 Al의 함량(중량%)임).
Wherein W Ca is the content of Ca (wt%), W Y is the content of Y (wt%) and W Al is the content of Al (wt%).

다음으로, 상기 본 발명에 따른 내식성이 향상된 마그네슘 합금으로 이루어진 마그네슘 합금 부재의 제조방법에 대해 설명한다.
Next, a method of manufacturing a magnesium alloy member made of a magnesium alloy with improved corrosion resistance according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 내식성이 향상된 마그네슘 합금 부재 제조방법은 (a) 전술한 조성을 가지는 마그네슘 합금을 준비하는 단계 및 (b) 주조 공정, 반용융/반응고 성형 공정, 소성 가공 공정 또는 분말 야금 공정을 통해 상기 마그네슘 합금을 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
The method for manufacturing a magnesium alloy member with improved corrosion resistance according to the present invention includes the steps of: (a) preparing a magnesium alloy having the above composition; and (b) performing a casting process, a semi-molten / And molding the magnesium alloy.

상기 단계 (a)는, (ⅰ) 2.0 중량% 이상 10.0 중량% 미만의 알루미늄(Al), 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하의 아연(Zn) 및 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하의 망간(Mn) 및 마그네슘(Mg) 잔부를 포함하는 용탕을 준비하는 단계 및 (ⅱ) 상기 용탕에 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)을 첨가하는 단계를 포함해 이루어질 수 있다.Wherein said step (a) comprises the steps of: (i) providing a mixture of at least 2.0 wt% and less than 10.0 wt% aluminum (Al), greater than 0 wt% and less than 3.0 wt% zinc, and greater than 0 wt% ) And a balance of magnesium (Mg), and (ii) adding calcium (Ca) and yttrium (Y) to the molten metal.

이때, 상기 단계 (ⅱ)에서, 용탕에 첨가되는 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)의 함량은, 상기 알루미늄(Al)의 함량이 2.0 중량% 이상 5.5 중량% 이하일 때, 전술한 식 1을 만족시키는 범위인 것이 바람직하며, 상기 알루미늄(Al)의 함량이 5.5 중량% 초과 10 중량% 미만일 때 전술한 식 2를 만족시키는 범위인 것이 바람직하다.At this time, in the step (ii), the content of calcium (Ca) and yttrium (Y) added to the molten metal is such that when the content of aluminum (Al) is 2.0 wt% or more and 5.5 wt% , And when the content of aluminum (Al) is more than 5.5 wt% and less than 10 wt%, it is preferable that the range satisfies the above-mentioned formula (2).

본 단계 (a)를 통해 형성되는 용탕 또는 잉곳(ingot)은 전술한 본 발명에 따른 합금 조성을 가지며, 이는 후속 단계에서 이루어지는 성형에 제공된다.
The molten metal or ingot formed through this step (a) has the alloy composition according to the invention as described above, which is provided for the forming in a subsequent step.

다음으로, 상기 단계 (b)에서는 전 단계에서 준비된 마그네슘 합금을 최종적으로 제조하고자 하는 부재 또는 부품의 형태로 성형하는 단계로서, 이를 수행하기 위한 구체적인 성형 방법은 특별히 제한되지 않으며, 주조(다이캐스팅법, 사형·금형 주조법, 정밀주조법 등), 반용융/반응고 성형(틱소몰딩법 등), 소성 가공(압출, 단조, 압연 등) 및 분말 야금 공정 등에 의해 성형이 이루어질 수 있다.Next, in the step (b), the magnesium alloy prepared in the previous step is molded in the form of a member or a component to be finally produced, and a specific molding method for performing the molding is not particularly limited, and casting (die casting, Molding can be performed by a semi-molten / reactive solidification (such as a thixomolding method), a plastic working (extrusion, forging, rolling, etc.) and a powder metallurgy process.

또한, 상기 주조 공정은, 금형 주조 공정, 사형 주조 공정, 중력 주조 공정, 가압 주조 공정, 연속 주조 공정, 박판 주조 공정, 다이 캐스팅법, 정밀 주조 공정, 소실 모형 주조 공정, 분무 주조 공정 및 반응고 주조 공정등의 방법으로 상기 마그네슘 합금을 성형하는 것이 바람직하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the casting step may be carried out by any one of a mold casting process, a sand casting process, a gravity casting process, a press casting process, a continuous casting process, a thin sheet casting process, a die casting process, a precision casting process, It is preferable to mold the magnesium alloy by a casting process or the like, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명에 따른 내식성이 우수한 마그네슘 합금으로 이루어진 압출재를 제조할 경우에는, (가) 전술한 조성을 가지는 마그네슘 합금으로 이루어진 빌렛(billet)을 준비하는 단계, (나) 상기 마그네슘 합금 빌렛을 균질화 열처리(homogenizaton heat treatment)하는 단계 및 (다) 상기 균질화 열처리된 마그네슘 합금 빌렛을 압출하여 압출재를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
In addition, in the case of manufacturing an extruded material made of a magnesium alloy having excellent corrosion resistance according to the present invention, (a) preparing a billet made of a magnesium alloy having the above composition, (b) (homogenization heat treatment); and (c) extruding the homogenized magnesium alloy billet to produce an extruded material.

이때, 상기 단계 (가)의 마그네슘 합금 빌렛을 준비하는 단계는 압출 공정에 제공되는 빌렛을 제조하는 단계로서, 1) 마그네슘 및 합금원소 들을 포함하는 용탕을 준비하는 단계 및 2) 상기 용탕을 금속 몰드에 주입하여 빌렛을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
At this time, the step of preparing the magnesium alloy billet in the step (A) comprises the steps of 1) preparing a melt containing magnesium and alloying elements, and 2) To form a billet.

여기서, 상기 단계 1)은 빌렛을 이루는 마그네슘 합금의 용탕을 준비하는 단계로서 용탕을 제조할 수 있는 공지의 방법이기만 하면 본 단계를 수행하기 위한 구체적인 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 주성분인 마그네슘(Mg)을 도가니에 장입한 후 마그네슘 합금의 발화를 방지하기 위해 이산화탄소(CO2), 육플루오린화황(SF6), 이산화황(SO2), 프레온 가스, 냉매(NovecTM612) 또는 이들의 혼합 가스 등을 보호 가스나 용제(Flux)를 투입한 상태에서 가열하여 마그네슘을 용해시킨 후, 상기한 합금원소 들을 첨가하여 용탕을 형성할 수 있다.
Here, the above step 1) is a known method for preparing a molten magnesium alloy forming a billet, and is not particularly limited, and for example, and then charged with magnesium (Mg) into a crucible of carbon dioxide in order to prevent ignition of the magnesium alloy (CO 2), six fluorine sulfur (SF 6), sulfur dioxide (SO 2), CFC, refrigerant (Novec TM 612) or their Or the like may be heated in a state where a protective gas or a flux is supplied to dissolve the magnesium, and then the above-described alloying elements may be added to form a molten metal.

그리고, 상기 단계 2)는, 예열된 스틸몰드(steel mould) 등의 금속몰드에 상기 용탕을 주입하는 단계로서 상기 금속몰드 내의 습기 제거 달성 및 지나친 예열에 따른 경제성 저하 등을 모두 고려하여 적절한 온도로 예열된 금속몰드에 상기 단계 1)에서 제조된 마그네슘 합금 용탕을 주입함으로써 본 단계가 완성된다.
The step 2) is a step of injecting the molten metal into a metal mold such as a preheated steel mold, taking into consideration both the achievement of moisture removal in the metal mold and the economical degradation due to excessive preheating, This step is completed by injecting the magnesium alloy melt prepared in step 1) into the preheated metal mold.

다음으로, 상기 단계 (나)의 마그네슘 합금 빌렛을 균질화 열처리(homogenization heat treatment)하는 단계는, 전 단계에서 제조된 마그네슘 합금 빌렛의 마그네슘 기지 내에 존재하는 조성적 편석을 균질화하기 위해 열처리하는 단계로서, 마그네슘 기지 내에 분산되어 내식성에 악영향을 끼칠 수 있는 Mg17Al12 등과 같은 이차상이 마그네슘 기지 내로 충분히 고용될 수 있는 한편, 열처리 온도의 지나친 증가에 따른 경제성 저하를 초래하지 않는 범위 내에서 열처리 온도 및 시간을 적절히 설정하여 수행될 수 있다.The step of homogenizing heat treatment of the magnesium alloy billet in the step (b) is a step of heat treating the homogeneous segregation present in the magnesium matrix of the magnesium alloy billet produced in the previous step, A secondary phase such as Mg 17 Al 12 or the like which is dispersed in the magnesium matrix and can adversely affect the corrosion resistance can be sufficiently incorporated into the magnesium base while the heat treatment temperature and time can be set within a range that does not cause economical deterioration due to an excessive increase in the heat treatment temperature As shown in FIG.

상기 단계 (다)에서는 전 단계에서 균질화 처리가 완료된 마그네슘 합금 빌렛을 압출을 통해 성형하는 단계로서 구체적인 압출 조건은 특별히 제한되지 않는다.
In the step (c), the magnesium alloy billet having been homogenized in the previous step is molded through extrusion, and the specific extrusion conditions are not particularly limited.

한편, 본 단계에 있어서 압출 공정을 수행하기 위한 구체적인 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 간접 압출법(indirect extrusion process), 직접 압출법(direct extrusion process), 정수압 압출법(hydrostatic extrusion process) 또는 충격 압출법(impact extrusion process)을 이용해 본 단계의 압출을 행할 수 있다.
For example, the extrusion process may be an indirect extrusion process, a direct extrusion process, a hydrostatic extrusion process, or the like. Alternatively, the extrusion of this step can be performed by using an impact extrusion process.

또한, 상기한 내식성이 향상된 마그네슘 합금으로 제조된 압출재의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 봉재(rod), 파이프(pipe), 각재, 판재, 이형류 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
The shape of the extruded material made of the magnesium alloy with improved corrosion resistance is not particularly limited and may have various shapes such as a rod, a pipe, a slab, a plate, a mold, and the like.

아래에서 본 발명에 대해 실시예를 기초로 하여 상세하게 설명한다. 제시된 실시예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail on the basis of embodiments. The presented embodiments are illustrative and are not intended to limit the scope of the invention.

<< 실시예Example 1 ~ 12>  1 to 12>

도 1은 본 실시예에 따른 내식성이 향상된 마그네슘 합금 압출재 제조과정을 나타내는 공정도이다. FIG. 1 is a process diagram showing a process for manufacturing a magnesium alloy extruded material with improved corrosion resistance according to the present embodiment.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시예에 따른 마그네슘 합금 압출재는, 출발 원료 물질로서 아래 표 1의 실시예 1 내지 12에 기재된 함량으로 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 망간(Mn)으로 이루어지는 잉곳를 가열한 후 유도 용해하여 마그네슘 합금 용탕을 제조하고, 칼슘(Ca) 및 이트륨(Y)를 추가로 첨가한 후, 700 ℃에서 주조하여 마그네슘 합금 빌렛을 제조하고, 이와 같이 제조된 빌렛을 400 ℃에서 24 시간 동안 유지하여 빌렛의 미세조직을 균질화한 후, 300 ℃에서 3 시간 동안 예열시키고, 300 ℃에서 램 속도를 1mm/s, 압출비를 30 : 1로 설정한 후 압출하여 아래 표 1의 조성을 가지는 실시예 1 내지 12에 따른 마그네슘 합금압출재를 제조하였다.
1, the magnesium alloy extruded material according to the present embodiment contains magnesium (Mg), aluminum (Al), zinc (Zn) and manganese (Mg) as the starting material in the contents described in Examples 1 to 12 Mn) is heated and then dissolved by induction to prepare a magnesium alloy melt, calcium (Ca) and yttrium (Y) are further added, and then cast at 700 ° C to produce a magnesium alloy billet. The billet was maintained at 400 DEG C for 24 hours to homogenize the microstructure of the billet and then preheated at 300 DEG C for 3 hours and rammed at 300 DEG C at a rate of 1 mm / s and an extrusion ratio of 30: 1, followed by extrusion Magnesium alloy extruded materials according to Examples 1 to 12 having the composition shown in Table 1 below were prepared.

<< 비교예Comparative Example 1 ~ 6> 1 to 6>

출발 원료 물질로서 아래 표 1의 비교예 1 내지 6에 기재된 함량으로 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 망간(Mn)을 포함하는 잉곳을 가열한 후 유도 용해하여 마그네슘 합금 용탕을 제조하고, 여기에 칼슘(Ca)을 첨가 또는 미첨가한 후, 700 ℃에서 주조하여 마그네슘 합금 빌렛을 제조하였다. 제조한 빌렛을 400 ℃에서 24 시간 동안 유지하여 빌렛의 미세조직을 균질화한 후, 300 ℃에서 3 시간 동안 예열시키고, 300 ℃에서 램 속도를 1mm/s, 압출비를 30 : 1로 설정한 후 압출하여 아래 표 1의 조성을 가지는 비교예 1 내지 6에 따른 마그네슘 합금 압출재를 제조하였다.
Ingots containing magnesium (Mg), aluminum (Al), zinc (Zn) and manganese (Mn) were heated and melted by the amounts described in Comparative Examples 1 to 6 in Table 1 as starting raw materials, And calcium (Ca) was added or not added thereto, followed by casting at 700 ° C to prepare a magnesium alloy billet. The prepared billet was maintained at 400 ° C. for 24 hours to homogenize the microstructure of the billet. The billet was then preheated at 300 ° C. for 3 hours, rammed at 300 ° C. at a rate of 1 mm / s and an extrusion ratio of 30: 1 Extruded to prepare magnesium alloy extruded materials according to Comparative Examples 1 to 6 having the composition shown in Table 1 below.

[표 1] [Table 1]

Figure pat00001

Figure pat00001

< 실험예 > 실시예 비교예에서 제조된 마그네슘 합금 압출재에 대한 내부식 성 및 연신율 측정 <Experimental Example> Examples and Comparative Examples, corrosion resistance and elongation measurements for the magnesium alloy extruded material manufactured from

본원 실시예 및 비교예에서 제조된 마금네슘 합금 압출재의 부식속도(corrosion rate)를 측정하기 위하여 표면을 연마한 마그네슘 합금 시험편을 염수분무시험기에 장입한 후 ASTM B 117 규정에 따라 72 시간 동안 염수분무시험을 실시하였다. 염수분무시험을 종료한 후 표면의 부식생성물을 제거하고 염수분무시험 전후의 무게변화를 측정하여 각 시편의 평균부식속도를 계산하여 내식성을 평가하였고, 이와 함께 내식성의 변화에 따른 성형성의 변화를 관찰하기 위해 본원 실시예 및 비교예에서 제조된 마금네슘 합금 압출재에 대한 연신율(elongation rate)도 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 나타냈다.In order to measure the corrosion rate of the magnesium niobium alloy extruded material produced in the examples and the comparative examples of the present invention, a magnesium alloy test piece having its surface polished was charged into a salt water spray tester, and the salt spray was conducted for 72 hours in accordance with ASTM B 117 Test. After the end of the salt spray test, the corrosion products on the surface were removed and the weight change before and after the salt spray test was measured to calculate the average corrosion rate of each specimen, and the corrosion resistance was evaluated. The elongation rates of the magnesium niobium alloy extruded materials produced in the examples and the comparative examples were measured and the results are shown in Fig.

도 2에 알 수 있는 바와 같이, 본원 실시예에 따른 마그네슘 합금은 비교예에 따른 모재 합금(상용합금) 또는 모재 합금에 칼슘만이 첨가된 합금에 비해 내식성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 2, the magnesium alloy according to the present embodiment shows significantly improved corrosion resistance as compared with the base alloy according to the comparative example (commercial alloy) or the alloy containing only calcium in the base alloy.

또한, 본원 실시예에 따른 마그네슘 합금은 조성에 따라 모재 합금에 비해 다소 연신율이 감소한 경우도 있지만 특정 조성에서는 오히려 연신율이 증가한 것을 확인할 수 있다.
In addition, although the elongation percentage of magnesium alloy according to the present embodiment is slightly lower than that of the base alloy according to the composition, it can be confirmed that the elongation ratio is rather increased in a specific composition.

Claims (3)

6.0 중량% 이상 10.0 중량% 미만의 알루미늄(Al), 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하의 아연(Zn), 0.1 중량% 이상 0.75 중량% 이하의 칼슘(Ca), 0.05 중량% 이상 0.25 중량% 이하의 이트륨(Y), 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하의 망간(Mn), 마그네슘(Mg) 잔부 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금.(Al), more than 0 wt% to 3.0 wt% of zinc (Zn), 0.1 wt% to 0.75 wt% of calcium (Ca), 0.05 wt% to 0.25 wt% (Y), more than 0 wt% to 1.0 wt% of manganese (Mn), a balance of magnesium (Mg), and other unavoidable impurities. (a) 제1항에 기재된 마그네슘 합금을 준비하는 단계; 및
(b) 주조 공정, 반용융/반응고 성형 공정, 소성 가공 공정 및 분말 야금 공정으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 공정을 통해 상기 마그네슘 합금을 성형하는 단계를 포함하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금 부재 제조방법.
(a) preparing the magnesium alloy according to claim 1; And
(b) molding the magnesium alloy through one process selected from the group consisting of a casting process, a semi-molten / reactive high-temperature forming process, a plastic working process, and a powder metallurgy process Way.
(가) 제1항에 기재된 마그네슘 합금으로 이루어진 빌렛(billet)을 준비하는 단계;
(나) 상기 마그네슘 합금 빌렛을 균질화 열처리(homogenizaton heat treatment)하는 단계; 및
(다) 상기 균질화 열처리된 마그네슘 합금 빌렛을 압출하여 압출재를 제조하는 단계를 포함하는 내식성이 향상된 마그네슘 합금 압출재의 제조방법.
(A) preparing a billet made of the magnesium alloy according to claim 1;
(B) homogenizing heat treatment of the magnesium alloy billet; And
(C) extruding the homogenized heat-treated magnesium alloy billet to produce an extruded material.
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