KR20170132808A - 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

Mg:0.7%(질량%, 이하 동일) 이상 1.5% 미만, Ti:0% 초과 0.15% 이하를 포함하고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 불가피적 불순물로서의 Si를 0.20% 이하, Fe를 0.20% 이하, Cu를 0.05% 이하, Mn을 0.10% 이하, Cr을 0.10% 이하, Zn을 0.10% 이하로 규제하고, 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.　 본 발명에 의하면, 배관이나 호스 조인트 등으로서 이용되는 알루미늄 합금관으로, 강도, 내식성이 뛰어남과 더불어, 뛰어난 가공성을 구비한 알루미늄 합금관을 제공할 수 있다.

Description

내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관 및 그 제조 방법

본 발명은, 배관이나 호스 조인트 등으로서 이용되는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 배관재나 호스 조인트재 등의 알루미늄 합금관재로서는, 1000계(순알루미늄계), 3000계(Al-Mn계), 6000계(Al-Mg-Si계)의 알루미늄 합금의 압출관이 이용되어 왔다.

압출관을 제조하기 위한 압출 방법으로서는, 중공 구멍을 갖는 빌릿을 스템에 접속한 맨드릴을 이용하여 원형관에 압출 성형하는 맨드릴 압출, 재료를 분할하는 포트 구멍과 중공부를 만드는 맨드릴을 설치한 수형과, 분할된 재료를 맨드릴을 둘러싸고 일체화, 용착하기 위한 챔버를 설치한 암형을 조합한 할로우 다이스를 이용하여 압출 성형하는 포트홀 압출이 있지만, 맨드릴 압출에 의한 압출관은 편육(偏肉)이 발생하기 쉽고, 박육관을 성형하기 어려운 등의 문제가 있기 때문에, 배관재나 호스 조인트재 등의 알루미늄 합금관으로서는, 포트홀 압출에 의해 압출관을 제작하는 것이 바람직하다.

상기 종래의 알루미늄 합금에 대해서는, 어떤 압출법도 적용 가능하며, 포트홀 압출을 적용하여 소정 형상의 압출관을 제작할 수 있지만, 1000계 알루미늄재는 고강도의 요구에 응할 수 없고, 3000계 알루미늄 합금재는 Mn의 과잉 석출에 의해 내식성이 저하하는 경우가 있고, 6000계 알루미늄 합금재는 열처리형이기 때문에 제조 공정에 제약이 많은 등, 각각 재료 특성상, 제조상의 난점이 있다.

이에 대해서, 5000계(Al-Mg계)의 알루미늄 합금은, 강도, 내식성, 가공성 등에 뛰어난 재료 특성을 구비하고 있지만, 경질이기 때문에, 일반적으로는 포트홀 압출을 할 수 없고, 중공관은, 통상, 맨드릴 압출에 의해 압출 성형되어 있다. 5000계 알루미늄 합금을 포트홀 압출에 의해 성형하는 시도도 몇 개 제안되어 있지만, 특수한 다이스 구조를 필요로하거나, 압출관의 단면 치수상의 제약이 있는 등, 반드시 만족해야하는 것은 아니다.

일본국 특허공개 2003-105474호 공보 일본국 특허공개 2003-226928호 공보

본 발명은, 배관이나 호스 조인트 등으로서 이용되는 알루미늄 합금관에 있어서의 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해, 합금 성분을 조정하고, 바람직하게는 압출 조건을 특정함으로써, 5000계 알루미늄 합금의 포트홀 압출을 가능하게 한 것에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 강도, 내식성이 뛰어남과 더불어, 뛰어난 가공성을 구비한 5000계의 알루미늄 합금관을 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 청구항 1에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관은, Mg:0.7% 이상 1.5% 미만, Ti:0% 초과 0.15% 이하를 포함하고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 불가피적 불순물로서의 Si를 0.20% 이하, Fe를 0.20% 이하, Cu를 0.05% 이하, Mn을 0.10% 이하, Cr을 0.10% 이하, Zn을 0.10% 이하로 규제하고, 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 합금 성분은 모두 질량%로서 나타낸다.

청구항 2에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관은, 청구항 1에 기재된 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관을, 추가로 인발 가공한 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관은, 청구항 1에 기재된 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관을, 추가로 연화 처리한 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관은, 청구항 2에 기재된 인발 가공한 알루미늄 합금관을, 추가로 연화 처리한 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법은, 청구항 1에 기재된 알루미늄 합금관을 제조하는 방법으로서, Mg:0.7% 이상 1.5% 미만, Ti:0% 초과 0.15% 이하를 포함하고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 불가피적 불순물로서의 Si를 0.20% 이하, Fe를 0.20% 이하, Cu를 0.05% 이하, Mn을 0.10% 이하, Cr을 0.10% 이하, Zn을 0.10% 이하로 규제한 알루미늄 합금의 빌릿을 450℃~570℃의 온도로 4시간 이상 균질화 처리한 후, 압출 온도 400℃~550℃에서 포트홀 압출을 행하는 것을 특징으로 한다. 균질화 온도는, 보다 바람직하게는 500~560℃이다.

청구항 6에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법은, 청구항 2에 기재된 알루미늄 합금관을 제조하는 방법으로서, 청구항 5에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 알루미늄 합금 압출관을, 단면 감소율이 0% 초과 70% 이하의 가공도로 인발 가공하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법은, 청구항 3 또는 4에 기재된 알루미늄 합금관을 제조하는 방법으로서, 청구항 5 또는 6에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 알루미늄 합금관을, 300~560℃의 온도로 연화 처리하는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 의한 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법은, 청구항 5 ~ 7 중 어느 한 항에 있어서, 압출비를 10~200으로 하여, 압출된 관의 두께가 0.5~10㎜가 되도록 상기 포트홀 압출을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 강도, 내식성이 뛰어남과 더불어, 뛰어난 가공성을 구비한 5000계의 알루미늄 합금관 및 그 제조 방법이 제공된다. 당해 알루미늄 합금관은, 편평 시험에서 내면을 밀착시켰을 때에 균열을 발생시키지 않고, 확관 시험에서 용착부로부터 균열을 발생시키지 않는 양호한 가공성을 구비하고 있다. 또, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 양호한 압출성을 얻을 수 있고, 압출시의 가공 발열을 억제할 수 있기 때문에, 압출관의 결정입경을 작게 할 수 있고, 표면이 거칠어지는 등을 발생시키지 않고 가공하는 것을 가능하게 하는 뛰어난 가공성을 구비한 관재를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 알루미늄 합금관은, 소정의 조성을 갖는 알루미늄 합금의 압출용 빌릿을, 포트홀 압출함으로써 제작된다.

본 발명에 의한 알루미늄 합금관의 합금 성분의 의의 및 그 한정 이유에 대해 이하에 설명한다.

Mg는 강도를 향상하기 위해서 기능하는 것으로, 바람직한 함유량은 0.7% 이상 1.5% 미만의 범위이다. 함유량이 0.7%보다 적으면 1000계 합금과 동등한 강도가 되고, 일반적으로 배관재에 요구되는 강도를 달성하지 못하고, 1.5% 이상 함유하면, 포트홀 압출시의 압출 압력이 상승하고 압출성이 저해된다. Mg의 함유량을 0.7% 이상 1.5% 미만으로 함으로써, 배관재 등으로서 요구되는 강도를 달성할 수 있음과 더불어, 압출시의 열간 변형 저항이 종래의 맨드릴 압출시 이상으로 상승하지 않고, 양호한 압출성을 얻을 수 있다. 압출시의 가공열도 억제할 수 있기 위해, 압출관의 결정입경을 작게 할 수 있다. 즉, 압출관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경을 300㎛ 이하로 할 수 있고, 표면이 거칠어지는 등을 발생시키지 않고 가공하는 것을 가능하게 하는 뛰어난 가공성을 구비한 관재를 얻을 수 있다. Mg의 더 바람직한 함유 범위는 0.7%~1.3%이다.

Ti는, 주조 조직의 미세화 등 조직 미세화제로서 첨가된다. 바람직한 함유량은 0% 초과 0.15% 이하의 범위이다. Ti를 함유하지 않는 경우는, 우모상(羽毛狀) 결정 등의 조대하고 불균일한 주조 조직이 되고, 압출관의 조직에 부분적으로 조대 결정립이 발생하거나, 첨가 원소의 고용상태가 불균일해질 우려가 있다. 0.15%를 초과하여 함유되면, 거대 정출물을 발생시키고, 압출시에 표면 결함 등이 발생하거나, 거대 정출물을 기점으로 하여 인발 가공시에 균열이나 절단이 발생하기 쉬워지고, 제품으로서의 가공성을 해칠 가능성이 있다. Ti의 더 바람직한 함유 범위는 0.01~0.05%이다.

본 발명에 있어서는, 불가피적 불순물로서의 Si의 함유량을 0.20% 이하, Fe의 함유량을 0.20% 이하, Cu의 함유량을 0.05% 이하, Mn의 함유량을 0.10% 이하, Cr의 함유량을 0.10% 이하, Zn의 함유량을 0.10% 이하로 규제한다.

Si 함유량이 0.20%를 초과하면, Mg₂Si 화합물이 과잉으로 형성되어 내식성을 저하시킨다. Fe 함유량이 0.20%를 초과하면, Al₃Fe 화합물이 과잉으로 석출되어 내식성을 저하시킨다. Cu 함유량이 0.05%를 초과하면, 입계 부식 감수성이 높아지고 내식성이 저하한다.

Mn 함유량이 0.10%를 초과하면, 과잉 석출이 진행한 경우, 내식성이 저해된다. Cr 함유량이 0.10%를 초과하면, Cr은 재결정을 억제하기 때문에, 재결정이 불균일해지고 제품으로서의 가공성이 저하하기 쉬워진다. Zn 함유량이 0.10%를 초과하면, 전면 부식이 진행하여 부식량이 증가하고, 내식성을 저하시킨다.

상기의 불가피적 불순물 Si, Fe, Cu, Mn, Cr, Zn 이외의 그 외 불순물은, 본 발명의 효과에 영향을 주지 않는 범위에서 함유해도 되고, 그 외 불순물은 각각 0.05% 이하, 합계 0.15% 이하의 범위에서 허용된다.

본 발명에 의한 알루미늄 합금관은, 제1의 실시 형태로서, 포트홀 압출에 의해 제작된 압출관의 형태로 사용할 수도 있고, 제2의 실시 형태로서, 포트홀 압출에 의해 제작된 압출관을 추가로 인발 가공한 형태로 사용할 수도 있고, 제3의 실시 형태로서, 압출관을 추가로 연화 처리한 형태로 사용할 수도 있고, 제4의 실시 형태로서, 인발 가공 후 추가로 연화 처리한 형태로 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서는, 제1~4의 어느 실시 형태에 있어서도, 알루미늄 합금관의 길이 방향에 있어서, Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하인 것이 바람직하고, Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2%를 초과하면 부분적으로 강도가 다르고, 알루미늄 합금관을 사용 사이즈로 절단하여 배관 등으로서 사용할 때, 휨 가공이나 확관 가공시에 부분적으로 결함이 발생할 우려가 있다.

또, 제1~4의 어느 실시 형태에 있어서도, 본 발명의 알루미늄 합금관에 있어서는, 알루미늄 합금관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것이 바람직하다. 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛를 초과하면, 가공성이 저하하고, 휨 가공이나 확관 가공 등의 가공시에 표면이 거칠어지는 등의 결함을 발생시킬 우려가 있다. 알루미늄 합금관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 200㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.

이하, 본 발명의 알루미늄 합금관의 제조 방법에 대해 설명한다.

상기의 조성을 갖는 알루미늄 합금의 용탕을 상법에 따라 조괴하고, 얻어진 주괴(빌릿)를 균질화 처리한 후, 압출에 있어서 빌릿을 재가열하여, 압출 후의 관의 두께가 특정 치수가 되도록 포트홀 압출을 행하고, 압출관을 제작한다(제1의 실시 형태). 제2의 실시 형태로서는, 압출관을 추가로 인발 가공하고, 제3의 실시 형태로서는, 압출관에 추가로 연화 처리를 실시하고, 제4의 실시 형태로서는, 인발 가공 후 추가로 연화 처리를 실시한다.

주괴(빌릿)의 균질화 처리는, 450℃~570℃의 온도역에서 4시간 이상의 시간 행하는 것이 바람직하다. 균질화 처리 온도가 450℃보다 낮은 경우, 균질화 처리 시간이 4시간보다 짧은 경우는, 확산 에너지 부족이 되어 빌릿의 주괴 조직의 미소 편석이 해소되지 않고, 압출 후(제1의 실시 형태), 인발 가공 후(제2의 실시 형태), 연화 처리 후(제3 및 제4의 실시 형태)의 알루미늄 합금관의 길이 방향의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2%를 초과하고, 부분적인 강도의 불균일도 발생하고, 휨 가공성이나 확관 가공성 등의 가공성이 저하하기 쉬워진다. 균질화 처리 온도가 570℃보다 높으면, 고상선 온도 이상이 되고 빌릿이 부분 용융할 우려가 있다. 균질화 온도는 500~560℃이 보다 바람직하다. 균질화 처리는 4시간 이상 행하면 필요로 되는 성능을 얻을 수 있지만, 제조 코스트를 고려하면 실용상 20시간 이하로 하는 것이 바람직하다.

포트홀 압출은 400℃~550℃의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 압출 온도가 400℃보다 낮은 경우는 압출 압력이 높아지고, 압출이 곤란해질 우려가 있다. 압출 온도가 550℃보다 높은 경우는, 압출시에 압출된 알루미늄 합금관에 가우징 결함이 발생하기 쉬워진다.

본 발명에 있어서는, 합금 조성과 균질화 처리 조건, 압출 온도 조건을 조합함으로써, 압출시의 열간 변형 저항이 저하하기 때문에, 압출 압력이 저하하여, 압출 성형된 알루미늄 합금관의 길이 방향(압출 방향)과 직각 방향의 평균 결정입경을 300㎛ 이하로 할 수 있고, 휨 가공성, 확관 가공성이 양호하고, 표면이 거칠어지는 등의 결함을 발생시키지 않고 가공할 수 있는 뛰어난 가공성을 구비한 알루미늄 합금관의 제조가 달성된다.

압출 가공시의 압출비는 10~200으로 하는 것이 바람직하다. 압출비가 10보다 낮은 경우는 용착부에서의 메탈의 용착이 불충분해지고, 압출 후에 용착부로부터 균열이 발생하기 쉬워진다. 압출비가 200보다 높으면, 압출 압력이 높아지고 압출이 곤란해질 우려가 있다.

압출 후의 알루미늄 합금관의 두께가 0.5~10㎜가 되도록 포트홀 압출을 행하는 것이 바람직하고, 관의 두께가 0.5㎜보다 얇아지면, 압출 압력이 높아지고 압출이 곤란해질 우려가 있다. 관의 두께가 10㎜보다 두꺼워지면, 압출비에 따라서는 압출관의 용착이 불충분해진다.

압출비 및 관의 두께가 모두 하한 미만인 경우 혹은 상한을 초과하는 경우는, 압출시의 압력이 높아지고, 그 결과, 압출재의 가공 발열도 높아지기 때문에, 압출 성형된 알루미늄 합금관의 결정입경이 커진다. 본 발명에 있어서는, 압출비, 압출 후의 관의 두께를 규정함으로써, 보다 확실히 가공성이 뛰어나고 또한 내식성이 뛰어난 알루미늄 합금관을 얻을 수 있다.

제2의 실시 형태에 있어서는, 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관을 추가로 인발 가공한다. 압출 후의 인발 가공은, 단면 감소율 0% 초과 70% 이하의 가공도로 행하는 것이 바람직하다. 단면 감소율이 70%를 초과하면, 냉간 가공도가 커져 인발 가공이 곤란해질 우려가 있다.

제3의 실시 형태에 있어서는, 압출관에 추가로 연화 처리를 실시하고, 제4의 실시 형태에 있어서는, 인발 가공된 알루미늄 합금관에 추가로 연화 처리를 실시한다. 연화 처리는, 300~560℃의 온도역에서 0시간 초가 3시간 이하의 시간 행하는 것이 바람직하다. 연화 처리 온도가 300℃보다 낮은 경우는 연화가 불충분해지고, 부분적으로 강도가 불균일해져 휨 가공성이나 확관 가공성 등의 가공성이 저하한다. 연화 처리 온도가 560℃보다 높은 경우, 연화 처리 시간이 3시간보다 긴 경우는, 결정립도가 300㎛를 초과하여 과잉으로 성장하고, 휨 가공이나 확관 가공 등의 가공시에 표면이 거칠어지는 등의 결함을 발생시킬 우려가 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명하고, 본 발명의 효과를 실증한다. 이들 실시예는 본 발명의 일실시 형태를 나타내는 것이며, 본 발명은 이들로 한정되지 않는다.

실시예 1, 비교예 1

표 1에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금 A~L을 용해하고, 연속 주조에 의해 직경 196㎜의 빌릿 형상으로 조괴했다. 얻어진 빌릿을 500℃에서 8시간의 균질화 처리를 실시한 후, 420℃의 온도에서 외경 52㎜, 두께 2㎜의 파이프 형상으로 포트홀 압출했다(컨테이너 직경:200㎜, 압출비:100). 또한, 표 1에 있어서, 본 발명의 조건을 벗어난 것에는 밑줄을 그었다.

압출된 알루미늄 합금관을 시험재(1~12)로 하여, 이하의 방법에 의해, 내식성, 가공성, 강도, 결정립도, 길이 방향(압출 방향)의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차를 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또, 알루미늄 합금 A~C의 압출관을, 추가로, 외경 40㎜, 두께 1.4㎜가 되도록 인발 가공(단면 감소율:48%)하고, 이들을 시험재(13~15)로 하여, 마찬가지로 내식성, 가공성, 강도, 결정립도, 길이 방향(압출 방향)의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차를 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 알루미늄 합금 A의 압출관, 알루미늄 합금 A의 인발관에 대해서, 420℃의 온도에서 1.5시간의 연화 처리를 실시하고, 이들을 시험재(16~17)로 하여, 마찬가지로 내식성, 가공성, 강도, 결정립도, 길이 방향(압출 방향)의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차를 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 1]

내식성:시험재의 길이 방향 중앙부로부터 120㎜를 잘라내고, 양단을 마스킹하여, JIS Z-2371 준거의 CASS 시험을 1000시간 실시하고, 시험 후의 샘플에 대해서는, 시험법이 정하는 순서로 산세정을 행하여 부식 생성물을 제거하고, 초점 심도법에 의해 최대 부식 깊이를 측정하고, 관통이 발생되어 있는 것을 불합격(×)으로 했다.

편평 시험:시험재의 길이 방향 중앙부로부터 20㎜ 길이의 샘플을 잘라내고, 철판 사이에 끼워 길이 방향과 직각 방향으로 5㎜/분의 가압 속도로 관의 내면들이 접촉할 때까지 압축(인장 시험기를 사용하고, 압축 모드로 시험을 실시)하고, 균열 발생의 유무에 의해 휨 가공성을 평가했다. 균열이 발생하지 않은 것을 합격(○)으로 하고, 균열이 발생한 것을 불합격(×)으로 했다.

확관 시험:시험재의 길이 방향 중앙부로부터 20㎜ 길이의 샘플을 잘라내고, 길이 방향으로 5㎜/분의 속도로 90°의 콘을 삽입(인장 시험기를 사용하고, 압축 모드로 시험을 실시)하고, 균열 발생의 유무에 의해 압출시의 재료 용착부의 강도를 평가했다. 용착부에 있어서 균열이 발생하지 않은 것을 합격(○)으로 하고, 용착부에 있어서 균열이 발생한 것을 불합격(×)으로 했다.

기계적 특성:시험재의 길이 방향 중앙부로부터 샘플을 잘라내고, JIS11호 시험편을 제작하고, JIS Z-2241에 준거하여 인장 시험을 행하고, 기계적 특성을 평가했다. 배관재로서 바람직한 강도(인장강도:95MPa 이상, 내력:50MPa 이상)를 갖는 것을 합격으로 했다.

재료 조직:시험재의 길이 방향 중앙부(압출관의 압출 두부로부터 4000㎜의 부분, 인발 후의 관의 길이 방향에 있어서 두부로부터 5920㎜의 부분, 및, 연화 처리 후의 관의 길이 방향에 있어서 두부로부터 6000㎜의 부분)로부터 20㎜ 길이의 샘플을 잘라내고, 길이 방향과 직각 방향의 단면 관찰을 실시했다. 샘플은 연마 후에 에칭을 실시하고, 편광 현미경을 이용하여 50배로 각각 임의의 3시야를 촬영하고, 교차법으로 결정입경을 측정하고, 그들의 평균치를 이용했다.

길이 방향(압출 방향)에 있어서의 Mg 농도의 차:압출 후, 인발 가공 후, 연화 처리 후의 관의 두부로부터 1000㎜의 부분으로부터, 2000㎜마다 6점에 대해서, 발광 분광 분석에 의해 Mg 농도를 측정하고, Mg 농도의 최대치와 최소치의 차를 평가했다.

[표 2]

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따른 시험재 1~3(제1의 실시 형태), 13~15(제2의 실시 형태), 16(제3의 실시 형태), 17(제4의 실시 형태)은 모두, 강도, 내식성이 뛰어나고, 편평 시험으로 내면을 밀착시켰을 때에 균열이 발생하지 않고, 확관 시험으로 용착부로부터 균열을 발생시키지 않는 양호한 가공성을 구비하고 있었다.

이에 대해서, 시험재 4는 Mg 함유량이 적기 때문에, 1000계(순알루미늄계)와 동등한 강도가 되고, 일반적으로 배관재에 요구되는 강도를 달성할 수 없는 것이었다. 시험재 5는 Mg 함유량이 많기 때문에, 압출시의 메탈의 용착이 불충분해지고, 확관 시험에서 균열이 발생했다.

시험재 6, 7, 9는 각각 Si, Fe, Mn의 함유량이 많기 때문에, 또, 시험재 8, 11은 각각 Cu, Zn의 함유량이 많기 때문에, 모두 내식성 평가에 있어서 관통 부식이 발생했다.

시험재 10은 Cr의 함유량이 많기 때문에 재결정이 불균일하게 되어 있고, 제품으로서의 가공성이 저하할 우려가 있는 것이다. 시험재 12는 Ti의 함유량이 많기 때문에, 거대 정출물이 발생하여 압출시에 표면 결함을 발생시키고 있고, 인발 가공시의 균열이나 절단, 또 제품으로서의 가공성의 저하가 염려되는 것이다.

실시예 2, 비교예 2

표 1의 합금 B의 조성을 갖는 알루미늄 합금을 용해하고, 연속 주조에 의해 표 3, 표 4에 나타내는 빌릿 직경의 압출용 빌릿으로 조괴했다. 얻어진 빌릿에 대해서, 표 3, 표 4에 나타내는 조건으로 균질화 처리를 실시하고, 관 형상으로 포트홀 압출을 행하여 관 형상으로 압출 성형했다.

일부에 대해서는, 제2의 실시 형태의 제품을 얻기 위해, 압출관을 표 3, 표 4에 나타내는 단면 감소율로 인발 가공하고, 또, 일부에 대해서는, 제3 및 제4의 실시 형태에 의한 제품을 얻기 위해, 압출관 및 인발관에, 표 3, 표 4에 나타내는 온도로 1.5시간의 연화 처리를 실시했다.

얻어진 알루미늄 합금관을 시험재로 하여, 실시예 1과 같은 방법으로, 내식성, 가공성, 강도, 결정입도, 길이 방향(압출 방향)의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차를 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 길이 방향의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차의 평가에 있어서, 압출관 및 압출 후에 연화 처리한 관에 대해서는, 관의 두부로부터 1000㎜의 부분에서 1500㎜마다 5점, 인발관 및 인발 후에 연화 처리한 관에 대해서는, 관의 두부로부터 1000㎜의 부분에서 2500㎜마다 5점에 대해서, 발광 분광 분석에 의해 Mg 농도를 측정하고, Mg 농도의 최대치와 최소치의 차를 측정했다.

[표 3]

[표 4]

[표 5]

표 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따르는 시험재 21, 27~29(제1의 실시 형태), 24, 30~34(제2의 실시 형태), 22~23(제3의 실시 형태), 25~26(제4의 실시 형태)은 모두, 강도, 내식성이 뛰어나고, 편평 시험에서 내면을 밀착시켰을 때에 균열이 발생하지 않고, 확관 시험에서 용착부로부터 균열을 발생시키지 않는 양호한 가공성을 구비하고 있었다.

한편, 표 4에 나타내는 제조 조건으로 제조된 것에 있어서, 제조 조건 l의 것은 균질화 처리 온도가 낮기 때문에, 또 제조 조건 n의 것은 균질화 처리 시간이 짧기 때문에, 모두 빌릿이 주괴 조직의 미소 편석이 해소되지 않고, 길이 방향(압출 방향)에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2%를 초과하고 있었다.

제조 조건 m의 것은 균질화 처리 온도가 높기 때문에 빌릿에 부분 용융이 발생하고, 압출을 할 수 없었다. 제조 조건 o의 것은 압출 온도가 낮기 때문에, 압출압이 높아지고 압출이 곤란해졌다. 제조 조건 p의 것은 압출 온도가 높기 때문에, 압출관에 가우징이 발생했다.

제조 조건 q의 것은 압출관의 두께가 작기 때문에, 압출압이 높아지고 압출이 곤란해졌다. 제조 조건 r의 것은 압출관의 두께가 크고 압출비가 불충분하기 때문에, 압출시에 용착부에서의 메탈의 용착이 부족하고, 압출관에 균열이 발생했다.

제조 조건 s의 것은 압출비가 작기 때문에, 압출시에 용착부에서의 메탈의 용착이 부족하고, 압출관에 균열이 발생했다. 제조 조건 t의 것은 압출비가 크기 때문에, 압출압이 높아지고 압출이 곤란해졌다.

상기 제조 조건 m, o~t의 것에 대해서는 인발 가공을 행하지 않고 제조를 중지했다. 조건 u의 것은 인발 가공도가 크기 때문에, 가공 경화를 위해 인발 가공이 곤란해지고, 제품관의 제조를 할 수 없었다.

제조 조건 v 및 w의 것은, 연화 처리 온도가 280℃로 낮기 때문에, 연화가 완료하지 않고 일부에 가공 조직이 잔존해 있고, 부분적으로 강도가 불균일해져 제품으로서의 가공성이 저하할 우려가 있는 것이다. 또, 제조 조건 x 및 y의 것은, 연화 처리 온도가 565℃로 높기 때문에, 평균 결정입경이 각각 383㎛ 및 321㎛로, 모두 300㎛를 초과하여 조대화되어 있고, 휨이나 확관 등의 가공시에 표면이 거칠어지는 등의 결함을 발생시킬 우려가 있는 것이었다.

Claims (8)

1. Mg:0.7%(질량%, 이하 동일) 이상 1.5% 미만, Ti:0% 초과 0.15% 이하를 포함하고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 불가피적 불순물로서의 Si를 0.20% 이하, Fe를 0.20% 이하, Cu를 0.05% 이하, Mn을 0.10% 이하, Cr을 0.10% 이하, Zn을 0.10% 이하로 규제하고, 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관.
2. 청구항 1에 기재된 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관을, 추가로 인발 가공한 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관.
3. 청구항 1에 기재된 포트홀 압출에 의해 제작된 알루미늄 합금관을, 추가로 연화 처리한 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관.
4. 청구항 2에 기재된 인발 가공한 알루미늄 합금관을, 추가로 연화 처리한 알루미늄 합금관으로서, 관의 길이 방향에 있어서의 Mg 농도의 최대치와 최소치의 차가 0.2% 이하이며, 관의 길이 방향과 직각 방향의 단면의 평균 결정입경이 300㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관.
5. 청구항 1에 기재된 알루미늄 합금관을 제조하는 방법으로서, Mg:0.7% 이상 1.5% 미만, Ti:0% 초과 0.15% 이하를 포함하고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 불가피적 불순물로서의 Si를 0.20% 이하, Fe를 0.20% 이하, Cu를 0.05% 이하, Mn을 0.10% 이하, Cr을 0.10% 이하, Zn을 0.10% 이하로 규제한 알루미늄 합금의 빌릿을 450℃~570℃의 온도에서 4시간 이상 균질화 처리한 후, 압출 온도 400℃~550℃에서 포트홀 압출을 행하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법.
6. 청구항 2에 기재된 알루미늄 합금관을 제조하는 방법으로서, 청구항 5에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 알루미늄 합금 압출관을, 단면 감소율이 0% 초과 70% 이하인 가공도로 인발 가공하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법.
7. 청구항 3 또는 청구항 4에 기재된 알루미늄 합금관을 제조하는 방법으로서, 청구항 5 또는 청구항 6에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 알루미늄 합금관을, 300~560℃의 온도로 연화 처리하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법.
8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   압출비를 10~200으로 하여, 압출된 관의 두께가 0.5~10㎜가 되도록 상기 포트홀 압출을 행하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 가공성이 뛰어난 알루미늄 합금관의 제조 방법.