KR20190028373A - 알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 철계나 동계의 금속재료의 대체가 될 수 있는, 고강도 알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품을 제공하는 것에 있다.
Mg: 0.2~1.8 질량%, Si: 0.2~2.0 질량%, Fe: 0.01~1.50 질량%, 잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 가지는 알루미늄 합금재로서, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하인, 알루미늄 합금재.

Description

알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품

본 발명은, 고강도 알루미늄 합금재에 관한 것이다. 이러한 알루미늄 합금재는, 폭넓은 용도(예를 들면, 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품)에 이용된다.

최근, 금속 부재 형상의 다양화에 따라, 금속의 분말을 전자빔이나 레이저 등으로 소결시키고, 소망한 형상으로 삼차원 구조체를 조형하는 기술이 널리 검토되고 있다. 그러나, 이러한 기술에서는, 금속의 분말을 사용하지만, 금속 분말을 너무 미세화하면 폭발하기 쉬워지는 등의 문제가 있다.

그 때문에 최근에는, 금속제 세선을 뜨개질하거나, 직조하거나, 묶거나, 잇거나, 접속하는 등의 수법에 따라, 삼차원 구조물을 조형하는 기술이 개발되고 있다. 이러한 수법은, 예를 들면 Wire-Woven Cellular Materials로서 검토가 진행되고 있으며, 전지용 부품이나, 히트 싱크, 충격 흡수 부재 등에의 응용이 기대되고 있다.

또한, 상기와 같은 금속제 세선으로서는, 철계(iron-based)나 동계(copper-based)의 선재가 널리 이용되어 왔지만, 최근에는, 철계나 동계의 금속재료에 비해, 비중이 작고, 또한 열팽창 계수가 큰 것 외에, 전기나 열의 전도성도 비교적 양호하고, 내식성이 우수하고, 특히 탄성 계수가 작고, 유연하게 탄성 변형하는 알루미늄계 재료에의 대체가 검토되고 있다.

그러나, 순알루미늄재는, 철계나 동계의 금속재료에 비해 강도가 낮다는 문제가 있다. 또한, 비교적 고강도인 알루미늄계 합금재인, 2000계나 7000계의 알루미늄 합금재는, 내식성이나 내응력 부식 분열성이 떨어지는 등의 문제가 있다.

그 때문에, 최근에는, Mg과 Si를 함유하여, 전기나 열의 전도성 및 내식성이 우수한 6000계의 알루미늄 합금재가 널리 이용되고 있다. 그러나, 이러한 6000계 알루미늄 합금재는, 알루미늄계 합금재 중에서는 강도가 높은 편이지만, 충분하지 않고, 한층 더 고강도화가 바람직하다.

한편, 알루미늄 합금재의 고강도화 방법으로서는, 비정질상을 구비한 알루미늄 합금 소재의 결정화에 따른 방법(특허문헌 1)이나, ECAP법에 따른 미세 결정립 형성 방법(특허문헌 2), 실온 이하의 온도로 냉간 가공을 함에 따른 미세 결정립 형성 방법(특허문헌 3), 카본 나노 파이버를 분산시키는 방법(특허문헌 4) 등이 알려져 있다. 그러나, 이러한 방법은, 모두 제조되는 알루미늄 합금재의 크기가 작아, 공업적인 실용화가 어려웠다.

또한, 특허문헌 5에는, 압연 온도의 제어에 따라 미세 조직을 가지는 Al-Mg계 합금을 얻는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 공업 양산성이 우수하지만, 한층 더 고강도화가 과제였다.

특허문헌 1: 특개평 5-331585호 공보 특허문헌 2: 특개평 9-137244호 공보 특허문헌 3: 특개 2001-131721호 공보 특허문헌 4: 특개 2010-159445호 공보 특허문헌 5: 특개 2003-027172호 공보

본 발명의 목적은, 철계나 동계의 금속재료의 대체가 될 수 있는, 고강도 알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 열심히 연구를 거듭한 결과, 알루미늄 합금재가, 소정의 합금 조성을 가짐과 동시에, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하로 함으로써, 철계나 동계의 금속재료에 필적하는 고강도 알루미늄 합금재를 얻을 수 있는 것을 발견하여, 관련 지견에 근거해 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 요지 구성은, 이하대로이다.

[1] Mg: 0.2~1.8 질량%, Si: 0.2~2.0 질량%, Fe: 0.01~1.50 질량%, 잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 가지는 알루미늄 합금재로서,

결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며,

상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하인, 알루미늄 합금재.

[2] 비커스 경도(HV : Vickers hardness)가, 125~250인, 상기 [1]에 기재된 알루미늄 합금재.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 도전 부재.

[4] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 전지용 부재.

[5] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 체결 부품.

[6] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 스프링용 부품.

[7] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 구조용 부품.

본 발명에 따르면, 알루미늄 합금재가, 소정의 합금 조성을 가짐과 동시에, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하로 함으로써, 철계나 동계의 금속재료에 필적하는 고강도 알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품을 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 알루미늄 합금재의 금속 조직의 모양을 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 2는, 순알루미늄과, 순동 및 본 발명에 따른 알루미늄 합금재의, 가공도와 인장 강도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은, 본 실시예에 따른 알루미늄 합금재의 가공 방향 X으로 평행한 단면에 대해, 금속 조직의 모양을 도시한 STEM 화상이다.

이하, 본 발명의 알루미늄 합금재의 바람직한 실시형태에 대해서, 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금재는, Mg: 0.2~1.8 질량%, Si: 0.2~2.0 질량%, Fe: 0.01~1.50 질량%, 잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 가짐과 동시에, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 명세서에 있어서, 「결정립」이란 방위차 경계로 둘러싸인 부분을 가리키며, 여기서 「방위차 경계」란, 주사 투과 전자현미경법(STEM)에 따라 금속 조직을 관찰한 경우에, 콘트라스트가 불연속으로 변화하는 경계를 가리킨다. 또한, 결정립의 길이 방향에 수직인 치수는, 방위차 경계의 간격에 대응한다.

또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금재는, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가진다. 여기서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금재의 금속 조직의 모양을 개략적으로 도시한 사시도를, 도 1에 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 세장형 결정립(10)이 한 방향 X으로 정렬되어 연장 상태가 된 섬유 형상 조직을 가진다. 이러한 세장형 결정립은, 종래의 미세한 결정립이나, 단지 종횡비(aspect ratio)가 큰 평평한 결정립과는 완전히 다르다. 즉, 본 발명의 결정립은, 섬유와 같이 가늘고 긴 형상으로, 그 길이 방향 X에 수직인 치수(t)의 평균값이 270㎚ 이하다. 이러한 미세한 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직은, 종래의 알루미늄 합금에 없는 새로운 금속 조직이라고 할 수 있다.

본 발명의 알루미늄 합금재는, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하가 되도록 제어되기 때문에, 철계나 동계의 금속재료에 필적하는 고강도(예를 들면, 인장 강도 480㎫ 이상, 비커스 경도(HV) 125 이상)를 실현할 수 있다.

또한, 결정립 직경을 미세하게 하는 것은, 강도를 높이는 것 외에도, 입계 부식을 개선하는 작용, 피로 특성을 개선하는 작용, 소성 가공한 후의 표면의 거칠어짐을 저감하는 작용, 전단 가공했을 때의 새그(sag)나 버(burr)를 저감하는 작용 등에 직결하여, 재료의 기능을 전반적으로 높이는 효과가 있다.

또한, 이러한 본 발명의 알루미늄 합금재는, Al-Mg-Si-Fe계라고 하는 구성 원소가 적은 합금 조성이어도 고강도를 실현할 수 있으며, 또한, 구성 원소가 적다는 점에서 리사이클성(recyclability)을 크게 높일 수도 있다.

(1) 합금 조성

본 발명의 알루미늄 합금재의 합금 조성과 그 작용에 대해 나타낸다.

<Mg: 0.2~1.8 질량%>

Mg(마그네슘)은, 알루미늄 모재에 고용하고 강화하는 작용을 가짐과 동시에, Si와의 상승효과에 따라 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. 또한, 용질 원자 클러스터로서 Mg-Si클러스터를 형성한 경우는, 인장 강도나 신장을 향상시키는 작용을 가지는 원소다. 그렇지만, Mg함유량이 0.2 질량% 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하고, 또한, Mg함유량이 1.8 질량%를 넘으면, 창출물이 형성되어, 가공성(신선 가공성(wire drawability)이나 굽힘 가공성(bending workability) 등)이 저하된다. 따라서, Mg함유량은 0.2~1.8 질량%로 하고, 바람직하게는 0.4~1.0 질량%이다.

<Si: 0.2~2.0 질량%>

Si(규소)는, 알루미늄 모재에 고용하고 강화하는 작용을 가짐과 동시에, Mg과의 상승효과에 따라 인장 강도나 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 작용을 가진다. 또한 Si는, 용질 원자 클러스터로서 Mg-Si클러스터나, Si-Si클러스터를 형성한 경우에 인장 강도나 신장을 향상시키는 작용을 가지는 원소다. 그렇지만, Si함유량이 0.2 질량% 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하고, 또한, Si함유량이 2.0 질량%를 넘으면, 창출물이 형성되어, 가공성이 저하된다. 따라서, Si함유량은 0.2~2.0 질량%로 하고, 바람직하게는 0.4~1.0 질량%이다.

<Fe: 0.01~1.50 질량%>

Fe(철)은, 주로 Al-Fe계 금속간 화합물을 형성함으로써 결정립의 미세화에 기여함과 동시에, 인장 강도를 향상시키는 원소다. 여기서, 금속간 화합물이란 2종류 이상의 금속에 의해서 구성되는 화합물을 말한다. Fe은, Al에 655℃에서 0.05 질량% 밖에 고용하지 못하고, 실온에서는 더욱 적기 때문에, Al에 고용할 수 없는 나머지 Fe은, Al-Fe계, Al-Fe-Si계, Al-Fe-Si-Mg계 등 금속간 화합물로서 창출 또는 석출한다. 이와 같이 Fe과 Al로 주로 구성되는 금속간 화합물을 본 명세서에서는 Fe계 화합물이라고 부른다. 이 금속간 화합물은, 결정립의 미세화에 기여함과 동시에, 인장 강도를 향상시킨다. 또한, Fe은, Al에 고용한 Fe에 의해서도 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. Fe함유량이 0.01 질량% 미만이면, 이들 작용 효과가 불충분하고, 또한, Fe함유량이 1.50 질량% 초과면, 창출물이 많아져, 가공성이 저하된다. 여기서, 창출물이란, 합금의 주조 응고 시에 발생하는 금속간 화합물을 말한다. 따라서, Fe함유량은 0.01~1.50 질량%로 하고, 바람직하게는 0.05~0.80 질량%이다. 또한, 주조 시의 냉각 속도가 늦은 경우는, Fe계 화합물의 분산이 성기게 되어(sparse), 악영향도가 높아진다. 그 때문에, Fe함유량은, 1.00 질량% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하고, 한층 더 바람직하게는 0.60 질량% 미만이다.

<잔부: Al 및 불가피 불순물>

상술한 성분 이외의 잔부는, Al(알루미늄) 및 불가피 불순물이다. 여기서 말하는 불가피 불순물은, 제조 공정 상, 불가피적으로 포함될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다. 불가피 불순물은, 함유량에 따라서는 도전율을 저하시키는 요인도 될 수 있어, 도전율의 저하를 가미해 불가피 불순물의 함유량을 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 불가피 불순물로서 들 수 있는 성분으로서는, 예를 들면, B(붕소), Ti(티탄), Cr(크롬), Mn(망간), Cu(동), Ni(니켈), Zn(아연), Zr(지르코늄), Bi(비스무트), Pb(납), Ga(갈륨), Sn(주석), Sr(스트론튬) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 성분 함유량의 상한은, 상기 성분마다 0.05 질량% 이하, 상기 성분의 총량에서 0.15 질량% 이하로 하면 좋다.

이러한 알루미늄 합금재는, 합금 조성이나 제조 프로세스를 조합해 제어함으로써 실현될 수 있다. 이하, 본 발명의 알루미늄 합금재의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다.

(2) 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금재의 제조 방법

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금재는, 특히 Al-Mg-Si-Fe계 합금의 내부에 결정립계를 고밀도로 도입함으로써, 고강도화를 도모하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 종래의 알루미늄 합금재로 일반적으로 실시되어온, Mg-Si화합물의 석출 경화시키는 방법과는, 고강도화에 대한 접근법이 크게 다르다.

본 발명의 알루미늄 합금재의 바람직한 제조 방법으로는, 소정의 합금 조성을 가지는 알루미늄 합금 소재에 대해, 시효 석출 열처리[0]를 실시하지 않고, 최종 가공으로서 가공도로 4 이상의 냉간 가공[1]을 실시한다. 또한, 필요에 따라, 냉간 가공[1] 후에, 조질 소둔[2]을 실시해도 좋다. 이하, 자세하게 설명한다.

통상, 금속재에 변형 응력이 가해지면, 금속 결정 변형의 기본 과정으로서, 결정 슬라이딩(crystal sliding)이 생긴다. 이러한 결정 슬라이딩이 생기기 쉬운 금속재일수록, 변형에 필요로 하는 응력은 작고, 저강도라고 할 수 있다. 그 때문에, 금속재의 고강도화에 있어서는, 금속 조직 내에서 생기는 결정 슬라이딩을 억제하는 것이 중요해진다. 이러한 결정 슬라이딩의 저해 요인으로서는, 금속 조직 내의 결정립계의 존재를 들 수 있으며, 이러한 결정립계는, 금속재에 변형 응력을 가했을 때에, 결정 슬라이딩이 금속 조직 내에서 전파하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과, 금속재의 강도는 높일 수 있다.

그 때문에, 금속재의 고강도화에 있어서는, 금속 조직 내에 결정립계를 고밀도로 도입하는 것이 바람직하다고 생각할 수 있다. 여기서, 결정립계의 형성 기구로서는, 예를 들면, 다음과 같은 금속 조직의 변형에 따른, 금속 결정의 분열을 생각할 수 있다. 통상, 다결정 재료의 내부는, 인접하는 결정립끼리의 방위의 차이나, 가공 공구와 접하는 표층 근방과 벌크 내부 사이의 왜곡의 공간 분포에 기인하고, 응력 상태는, 복잡한 다축 상태가 되어 있다. 이들 영향에 따라, 변형 전에 단일 방위인 결정립이, 변형에 따라 복수의 방위로 분열해, 분열한 결정끼리의 사이에는 결정립계가 형성된다.

그러나, 형성된 결정립계는, 통상의 12배위의 최밀 원자 배열로부터 괴리하는 구조로 계면에너지를 가진다. 그 때문에, 통상의 금속 조직에서는, 결정립계가 일정 밀도 이상이 되면, 증가한 내부 에너지가 구동력이 되어, 동적 혹은 정적인 회복이나 재결정이 일어난다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 통상은, 변형량을 늘려도, 결정립계의 증가와 감소가 동시에 일어나므로, 입계 밀도는 포화 상태가 된다고 생각할 수 있다.

이러한 현상은, 종래의 금속 조직인 순알루미늄이나 순동에 있어서의 가공도와 인장 강도의 관계와도 일치한다. 도 2에, 순알루미늄과, 순동 및 본 발명에 따른 알루미늄 합금재의, 가공도와 인장 강도의 관계의 그래프를 도시한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 통상의 금속 조직인 순알루미늄이나 순동은, 비교적 낮은 가공도에서는 인장 강도의 향상(경화)을 볼 수 있지만, 가공도가 늘어나는 만큼 경화량은 포화하는 경향이 있다. 여기서, 가공도는, 상술한 금속 조직에 가해지는 변형량에 대응해, 경화량의 포화는 입계 밀도의 포화에 대응한다고 생각할 수 있다.

이것에 대해, 본 발명의 알루미늄 합금재에서는, 가공도가 늘어나도 경화가 지속적이며, 강도가 가공과 함께 계속 상승하는 것을 알 수 있었다. 이것은, 본 발명의 알루미늄 합금재가, 상기 합금 조성을 가짐으로써, 특히, 소정량의 Mg과 Si가 복합 첨가됨으로써, 금속 조직 내에서 결정립계가 일정 밀도 이상이 되어도, 내부 에너지의 증가를 억제할 수 있다는 점에 따른 것이라고 생각할 수 있다. 그 결과, 금속 조직 내에서의 회복이나 재결정을 방지할 수 있어, 효과적으로 금속 조직 내에 결정립계가 증가할 수 있다고 생각할 수 있다.

이러한 Mg과 Si의 복합 첨가에 따른 고강도화 메커니즘은 반드시 분명하지는 않지만, (i) Al원자에 대해서 원자 반경이 큰 Mg원자와, 원자 반경이 작은 Si원자를 조합해 이용함으로써, 각 원자가 항상 알루미늄 합금재 중에 조밀하게 충전(배열)되는, (ii) 3가의 Al원자에 대해서, 2가의 Mg과, 4가의 Si를 공존시킴으로써, 알루미늄 합금재 전체에서 3가 상태를 형성할 수 있어, 가수적인 안정을 도모할 수 있다는 점에서, 가공에 따른 내부 에너지의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다는 점에 따른 것이라고 생각할 수 있다.

이러한 본 발명에서는, 냉간 가공[1]에 있어서의 가공도를 4 이상으로 한다. 특히, 큰 가공도에 따른 가공을 실시함으로써, 금속 조직의 변형에 따른 금속 결정의 분열을 촉구할 수 있어, 알루미늄 합금재의 내부에 결정립계를 고밀도로 도입할 수 있다. 그 결과, 알루미늄 합금재의 입계가 강화되고, 강도가 큰 폭으로 향상된다. 이러한 가공도는, 바람직하게는 5 이상, 보다 바람직하게는 6 이상, 한층 더 바람직하게는 7 이상으로 한다. 또한 가공도의 상한은 특별히 규정되지 않지만, 통상은 15 이하다.

또한, 가공도

는, 가공 전의 단면적을 s1, 가공 후의 단면적을 s2(s1＞s2)로 할 때, 하기식(1)으로 나타낸다.

가공도(무차원):

···(1)

또한, 가공율로서는 98.2% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 99.8% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 가공율 R은, 상기 s1 및 s2에 의해, 하기식(2)으로 나타낸다.

가공율(%): R={(s1-s2)/s1}×100 ···(2)

또한, 가공 방법은, 목적으로 하는 알루미늄 합금재의 형상(선봉재, 판재, 스트립(strip), 포일(foil) 등)에 따라 적절하게 선택하면 좋고, 예를 들면 카세트 롤러 다이스, 홈 롤 압연, 환선 압연, 다이스 등에 의한 인발 가공(drawing), 스웨이징(swaging) 등을 들 수 있다. 또한, 상기와 같은 가공에 있어서의 여러 조건(윤활유의 종류, 가공 속도, 가공 발열 등)은, 공지의 범위로 적절하게 조정하면 좋다.

또한, 알루미늄 합금 소재는, 상기 합금 조성을 가지는 것이면 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 압출재, 잉곳재, 열간 압연재, 냉간 압연재 등을, 사용 목적에 따라 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 종래, 냉간 가공[1] 전에 실시되어온 시효 석출 열처리[0]는, 실시하지 않는다. 이러한 시효 석출 열처리[0]는, 통상 160~240℃에서, 1분~20시간, 알루미늄 합금 소재를 유지함으로써, Mg-Si화합물의 석출을 촉구하는 것이다. 그러나, 알루미늄 합금 소재에 대해 이러한 시효 석출 열처리[0]를 한 경우에는, 상기와 같이 높은 가공도에 따른 냉간 가공[1]은, 재료 내부에 가공 균열이 발생하므로 실시할 수 없다. 또한, 시효 온도가 고온인 경우, 과시효 상태가 되므로 상기와 같이 높은 가공도에 따른 냉간 가공[1]에서도 가공 균열이 일어나지 않는 경우도 있지만, 이 경우에는, Mg과 Si가 Mg-Si화합물로서 Al모상으로부터 배출되어, 입계의 안정성이 현저하게 저하된다.

본 발명에서는, 잔류 응력의 해방이나 신장의 향상을 목적으로 하고, 냉간 가공[1] 후에 조질 소둔[2]을 실시해도 좋다. 조질 소둔[2]을 실시하는 경우에는, 처리 온도를 50~160℃에서 한다. 조질 소둔[2]의 처리 온도가 50℃ 미만인 경우에는, 상기와 같은 효과를 얻기 어렵고, 160℃를 넘으면 회복이나 재결정에 따라 결정립의 신장이 일어나, 강도가 저하된다. 또한, 조질 소둔[2]의 유지 시간은 바람직하게는 1~48시간이다. 또한, 이러한 열처리의 여러 조건은, 불가피 불순물의 종류나 양, 및 알루미늄 합금 소재의 고용·석출 상태에 따라, 적절하게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 알루미늄 합금 소재에 대해, 다이스에 의한 인발이나 압연 등의 방법에 따라, 높은 가공도의 가공을 실시한다. 그 때문에, 결과적으로, 장척의 알루미늄 합금재를 얻을 수 있다. 한편, 분말 소결, 압축 비틀림 가공, High pressure torsion(HPT), 단조 가공, Equal Channel Angular Pressing(ECAP) 등과 같은 종래의 알루미늄 합금재의 제조 방법에서는, 이러한 장척의 알루미늄 합금재를 얻는 것은 어렵다. 이러한 본 발명의 알루미늄 합금재는, 바람직하게는 10m 이상의 길이로 제조된다. 또한, 제조 시의 알루미늄 합금재의 길이의 상한은 특별히 정하지 않지만, 작업성 등을 고려해, 6000m 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 상술한 바와 같이 결정립의 미세화를 위해 가공도를 크게 하는 것이 유효하기 때문에, 특히 선봉재(wire rod)로서 제작하는 경우에는, 그 직경이 작을수록, 또한, 판재나 포일로 제작하는 경우에는, 그 두께가 얇을수록, 본 발명의 구성을 실현하기 쉽다.

특히, 본 발명의 알루미늄 합금재가 선봉재인 경우에는, 그 선경은, 바람직하게는 1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎜ 이하, 한층 더 바람직하게는 0.1㎜ 이하, 특히 바람직하게는 0.07㎜ 이하다. 또한, 상한은 특별히 정하지 않지만, 30㎜ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 알루미늄 합금 선봉재는, 단선으로 가늘게 하여 사용할 수 있는 것이 이점 중 하나다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 알루미늄 합금재는, 가늘고 또는 얇게 가공되지만, 이러한 알루미늄 합금재를 복수 준비해 접합하고, 굵게 또는 두껍게 하여, 원하는 용도로 사용할 수도 있다. 또한, 접합의 방법은, 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들면 압접, 용접, 접착제에 의한 접합, 마찰 교반 접합 등을 들 수 있다. 또한, 알루미늄 합금재가 선봉재인 경우에는, 복수 가닥을 묶어 꼬아서, 알루미늄 합금 연선(stranded wire)으로 하여, 원하는 용도로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 조질 소둔[2]의 공정은, 상기 냉간 가공[1]을 실시한 알루미늄 합금재를, 접합 혹은 묶어 꼬는 것(stranding)에 의한 가공을 실시한 후에, 실시해도 좋다.

(3) 본 발명의 알루미늄 합금재의 조직적인 특징

상술과 같은 제조 방법에 따라 제조되는 본 발명의 알루미늄 합금재는, 금속 조직 내에 결정립계가 고밀도로 도입되어 이루어진다. 이러한 본 발명의 알루미늄 합금재는, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 알루미늄 합금재는, 종래에는 없는 특유의 금속 조직을 가짐으로써, 특별히 우수한 강도를 발휘할 수 있다.

본 발명의 알루미늄 합금재의 금속 조직은 섬유 형상 조직으로, 세장형 결정립이 한 방향으로 정렬되어 섬유 형상으로 연장된 상태로 되어 있다. 여기서, 「한 방향(one direction)」이란, 알루미늄 합금재의 가공 방향에 대응하고, 알루미늄 합금재가, 선봉재인 경우에는 예를 들면 신선 방향으로, 판재나 포일인 경우에는 예를 들면 압연 방향으로, 각각 대응한다. 또한, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 특히 이러한 가공 방향으로 평행한 인장 응력에 대해서, 특히 우수한 강도를 발휘한다.

또한, 상기 한 방향은, 바람직하게는 알루미늄 합금재의 길이 방향에 대응한다. 즉, 통상 알루미늄 합금재는, 그 가공 방향에 수직인 치수보다 짧은 치수로 개편화되어 있지 않는 한, 그 가공 방향은, 그 길이 방향에 대응한다.

또한, 상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값은, 270㎚ 이하며, 보다 바람직하게는 220㎚ 이하, 한층 더 바람직하게는 170㎚ 이하, 특히 바람직하게는 120㎚ 이하다. 이러한 직경(결정립의 길이 방향에 수직인 치수)의 가는 결정립이 한 방향으로 연장된 섬유 형상의 금속 조직에서는, 결정립계가 고밀도로 형성되며, 이러한 금속 조직에 따르면, 변형에 따른 결정 슬라이딩을 효과적으로 저해할 수 있어, 종래에 없는 고강도를 실현할 수 있다. 또한, 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값의 하한은, 50㎚ 이상으로 하는 것이, 연성의 저하가 방지된다는 점에서 바람직하다.

또한, 상기 결정립의 길이 방향의 치수는, 반드시 특정되지 않지만, 1200㎚ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1700㎚ 이상이며, 한층 더 바람직하게는 2200㎚ 이상이다. 또한, 상기 결정립의 종횡비에서는, 10 초과인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 이상이다. 또한, 상기 결정립의 종횡비의 상한은, 200만 이하로 하는 것이, 연성의 저하가 방지되는 점에서 바람직하다.

(4) 본 발명의 알루미늄 합금재의 특성

[인장 강도]

인장 강도는, JIS Z2241:2011에 준거해 측정되었다고 한다. 자세한 측정 조건은, 후술하는 실시예란에서 설명한다. 본 발명의 알루미늄 합금재는, 특히 선봉재인 경우에, 바람직하게는 인장 강도가 480㎫ 이상이다. 이것은, 일반적인 강한 가공도로 신선 가공한 동선과 동등한 강도다. 또한, 알루미늄 합금재의 인장 강도는, 보다 바람직하게는 520㎫ 이상, 한층 더 바람직하게는 560㎫ 이상, 특히 바람직하게는 600㎫ 이상, 보다 한층 바람직하게는 640㎫ 이상이다. 이러한 고강도를 가지는 본 발명의 알루미늄 합금재는, Cu-Sn계나 Cu-Cr계 등의 희박 동합금의 강신선 가공재의 대체로서 사용할 수 있다. 또한, 이러한 알루미늄 합금재는, 강철계나 스테인리스강계 재료의 대체로서도 사용 가능하다. 또한, 본 발명의 알루미늄 합금재의 인장 강도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1000㎫ 이하다.

[비커스 경도(HV :Vickers hardness)]

비커스 경도(HV)는, JIS Z2244:2009에 준거해 측정된 값으로 한다. 자세한 측정 조건은, 후술하는 실시예란에서 설명한다. 또한, 이미 부품이 된 가공품의 비커스 경도(HV)를 측정하는 경우에는, 가공품을 분해하고, 단면을 경면 연마하고, 그 단면에 대해 측정을 실시할 수도 있다. 본 발명의 알루미늄 합금재는, 특히 선봉재인 경우에, 바람직하게는 비커스 경도(HV)가 125 이상이다. 이것은, 일반적인 강신선 가공한 동선과 동등한 강도다. 또한, 알루미늄 합금재의 비커스 경도(HV)는, 보다 바람직하게는 140 이상, 한층 더 바람직하게는 150 이상, 특히 바람직하게는 160 이상, 보다 한층 바람직하게는 170 이상이다. 이러한 고강도를 가지는 본 발명의 알루미늄 합금재는, Cu-Sn계나 Cu-Cr계 등의 희박 동합금의 강신선 가공재의 대체로서 사용할 수 있다. 또한, 이러한 알루미늄 합금재는, 강철계나 스테인리스강계 재료의 대체로서도 사용 가능하다. 또한, 본 발명의 알루미늄 합금재의 비커스 경도(HV)의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 300 이하며, 바람직하게는 250 이하다.

(5) 본 발명의 알루미늄 합금재의 용도

본 발명의 알루미늄 합금재는, 철계 재료, 동계 재료 및 알루미늄계 재료가 이용되는 모든 용도가 대상이 될 수 있다. 구체적으로는, 전선이나 케이블 등의 도전 부재, 집전체용 메시나 그물 등의 전지용 부재, 나사나, 볼트, 리벳 등의 체결 부품, 코일 스프링 등의 스프링용 부품, 커넥터나 단자 등의 전기 접점용 스프링 부재, 샤프트나 프레임 등의 구조용 부품, 가이드 와이어, 반도체용 본딩 와이어, 발전기나 모터에 이용되는 코일 등으로서 바람직하게 이용할 수 있다. 도전 부재의 보다 구체적인 용도예로서는, 가공 송전선, OPGW, 지중 전선, 해저 케이블 등의 전력용 전선, 전화용 케이블이나 동축 케이블 등의 통신용 전선, 유선 드론용 케이블, 캡타이어 케이블, EV/HEV용 충전 케이블, 해상 풍력 발전용 꼬임 케이블(twisted cable), 엘리베이터 케이블, 엄빌리컬 케이블(umbilical cable), 로봇 케이블, 전차용 가선, 트롤리선 등의 기기용 전선, 자동차용 와이어하네스, 선박용 전선, 비행기용 전선 등의 수송용 전선, 버스 바, 리드 프레임, 플렉서블 플랫 케이블, 피뢰침, 안테나, 커넥터, 단자, 케이블의 편조 등을 들 수 있다. 전지용 부재에는, 태양전지의 전극, 등을 들 수 있다. 구조 부재의 보다 구체적인 용도예로서는, 건축 현장의 발판, 컨베이어 메시 벨트, 의료(衣料)용 금속 섬유, 미늘갑옷(

), 펜스, 방충 네트, 지퍼, 파스너, 클립, 알루미늄 울, 브레이크 와이어나 스포크 등의 자전거용 부품, 강화유리의 보강선, 파이프 씰, 메탈 패킹, 케이블의 보호 강화재, 팬 벨트의 맨드릴(mandrel), 액츄에이터 구동용 와이어, 체인, 행거, 방음용 메시, 선반 등을 들 수 있다. 체결 부재의 보다 구체적인 용도예로서는, 고정 나사(setscrew), 스테이플, 압정 등을 들 수 있다. 스프링용 부재의 보다 구체적인 용도예로서는, 스프링 전극, 단자, 커넥터, 반도체 프로브용 스프링, 판 스프링, 태엽용 스프링 등을 들 수 있다. 또한, 수지계 재료, 플라스틱 재료, 천 등에 도전성을 갖게 하거나, 강도나 탄성률을 제어하거나 하기 위해 첨가하는 금속 섬유로서도 바람직하다. 또한, 안경 프레임, 시계용 벨트, 만년필의 펜 촉, 포크, 헬멧, 주사 바늘 등의 민생 부재나 의료 부재에도 바람직하다. 더욱이, 본 발명의 고강도 알루미늄 합금은, 높은 신축성이 요구되는 헬스케어용 웨어러블 디바이스를 구성하는 금속 도체로서 이용하는 것이 특히 바람직하다. 금속 도체에는, 용이하게 소성 변형하지 않는 높은 재료 강도와, 반복의 변형을 받아도 파단하지 않는 양호한 피로 특성이 요구된다. 특히, 그 도체가 인체에 직접 붙일 수 있는 전극의 기능을 겸하는 경우에는, 동등한 알레르기가 일어나기 쉬운 금속보다 알루미늄 합금을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 동은 인체로부터 일어나는 땀 등과 반응하여, 변색이나 녹의 발생이 문제가 되지만, 알루미늄 합금에서는 이러한 문제가 생기기 어렵다는 이점도 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 개념 및 특허청구범위에 포함되는 모든 양태를 포함하여, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지로 개변할 수 있다.

[실시예]

이어서, 본 발명의 효과를 한층 더 명확하게 하기 위해서, 실시예 및 비교예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1~13)

우선, 표 1에 나타내는 합금 조성을 가지는 10㎜Φ의 각 봉재를 준비했다. 이어서, 각 봉재를 이용하여, 표 1에 나타내는 제조 조건에서, 각각의 알루미늄 합금 선재(0.07~2.0㎜Φ)를 제작했다.

(비교예 1)

비교예 1에서는, 99.99 질량%-Al로 이루어진 10㎜Φ의 봉재를 이용하여, 표 1에 나타내는 제조 조건에서, 알루미늄 선재(0.24㎜Φ)를 제작했다.

(비교예 2~7)

비교예 2~7에서는, 표 1에 나타내는 합금 조성을 가지는 10㎜Φ의 각 봉재를 이용하여, 표 1에 나타내는 제조 조건에서, 각각의 알루미늄 합금 선재(0.07~2.0㎜Φ)를 제작했다.

또한, 표 1에 나타내는 제조 조건 A~K는, 구체적으로는 이하대로다.

<제조 조건 A>

준비한 봉재에 대해, 가공도 5.5의 냉간 가공[1]을 실시했다. 또한, 조질 소둔[2]은 실시되지 않았다.

<제조 조건 B>

냉간 가공[1]의 가공도를 6.5로 한 이외는, 제조 조건 A와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 C>

냉간 가공[1]의 가공도를 7.5로 한 이외는, 제조 조건 A와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 D>

냉간 가공[1]의 가공도를 10.0으로 한 이외는, 제조 조건 A와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 E>

준비한 봉재에 대해, 가공도 4.5의 냉간 가공[1]을 실시하고, 그 후, 처리 온도 60℃, 유지 시간 1시간의 조건으로 조질 소둔[2]을 실시했다.

<제조 조건 F>

냉간 가공[1]의 가공도를 5.5로 한 이외는, 제조 조건 E와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 G>

냉간 가공[1]의 가공도를 6.5로 한 이외는, 제조 조건 E와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 H>

냉간 가공[1]의 가공도를 10.0으로 한 이외는, 제조 조건 E와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 I>

냉간 가공[1]의 가공도를 3.5로 한 이외는, 제조 조건 A와 같은 조건으로 실시했다.

<제조 조건 J>

준비한 봉재에 대해, 처리 온도 180℃, 유지 시간 10시간의 시효 석출 열처리[0]를 실시하고, 그 후, 냉간 가공[1]을 실시했지만, 단선이 다발하여, 작업을 중지했다.

<제조 조건 K>

준비한 봉재에 대해, 냉간 가공[1]을 실시했지만, 단선이 다발하여, 작업을 중지했다.

(비교예 8): 표 1의 제조 조건 P

전기용 Al 지금(base metal)(JIS H 2110), Al-Mg 박합금 및 Al-Si 모합금을 용해하고, Al-0.7 질량% Mg-0.7 질량% Si의 합금 조성을 가지는 용탕을 제조하고, 이것을 주조 후, 60㎜Φ, 240㎜ 길이의 빌렛(billet)을 470℃의 열간 압출에 의해, 황인선(荒引線)을 얻었다. 얻은 황인선을, 가공율 70%(가공도 1.20)로 제1 신선 가공하고, 그 후 130℃에서 5시간의 1차 열처리를 실시하고, 한층 더 가공율 60%(가공도 0.92)로 제2 신선 가공하고, 그 후 160℃에서 4시간의 2차 열처리를 실시하여, 알루미늄 합금 선재(2㎜Φ)를 얻었다.

(비교예 9): 표 1의 제조 조건 Q

Al-0.51 질량% Mg-0.58 질량% Si-0.79 질량% Fe의 합금 조성을 가지는 용탕을, 프로펠치식(properzi type) 연속 주조 압연기에 의해 10㎜Φ의 봉재로 했다. 얻은 봉재를, 껍질 벗김 후에 9.5㎜Φ로 하여, 가공도 2.5의 제1 신선 가공하고, 그 후 300~450℃에서 0.5~4시간의 1차 열처리를 실시하고, 한층 더 가공도 4.3의 제2 신선 가공하고, 그 후 연속 통전 열처리에서, 612℃에서 0.03초의 2차 열처리(조질 소둔[2]에 대응)를 실시하고, 한층 더 150℃에서 10시간의 시효 열처리를 실시해서, 알루미늄 합금 선재(0.31㎜Φ)를 얻었다.

(비교예 10): 표 1의 제조 조건 R

그라파이트 도가니 내에, 순도가 99.95 질량%인 알루미늄, 순도가 99.95 질량%인 마그네슘, 순도가 99.99 질량%인 규소, 순도가 99.95 질량%인 철을 각각 소정량 투입하여, 고주파 유도 가열에 의해 720℃에서 교반 용해하고, Al-0.6 질량% Mg-0.3 질량% Si-0.05 질량% Fe의 합금 조성을 가지는 용탕을 제조하고, 이것을 그라파이트 다이스가 설치된 용기로 옮겨, 수냉한 그라파이트 다이스를 통해, 약 300㎜/분의 주조 속도로 10㎜Φ, 길이가 100㎜인 와이어를 연속 주조했다. 그리고, ECAP법에 따라 4.0의 누적 상당 변형을 도입했다. 이 단계의 재결정화 온도는 300℃에서 구할 수 있었다. 그리고, 불활성 가스 분위기 중에서, 250℃에서 2시간 사전 가열을 실시했다. 이어서, 가공율 29%(가공도 0.34)의 제1 신선 처리를 했다. 이 단계의 재결정 온도는 300℃에서 구할 수 있었다. 그리고, 불활성 가스 분위기 중에서, 260℃에서 2시간 1차 열처리를 실시했다. 그 후, 수냉한 신선 다이스 내를 500㎜/분의 인발 속도로 통과시켜, 가공도 9.3의 제2 신선 처리를 실시했다. 이 단계의 재결정화 온도는 280℃에서 구할 수 있었다. 그리고, 불활성 가스 분위기 중에서, 220℃에서 1시간 2차 열처리를 실시하여, 알루미늄 합금 선재(0.08㎜Φ)를 얻었다.

[평가]

상기 실시예 및 비교예에 따른 알루미늄 합금 선재를 이용하여, 하기에 나타낸 특성 평가를 실시했다. 각 특성의 평가 조건은 하기대로 이다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[1] 합금 조성

JIS H1305:2005에 준하여, 발광 분광 분석법에 따라 실시했다. 또한, 측정은, 발광 분광 분석 장치(가부시키가이샤히타치하이테크사이언스제)를 이용해 실시했다.

[2] 조직 관찰

금속 조직의 관찰은, 투과 전자현미경 JEM-3100FEF(니혼덴코가부시키가이샤제)를 이용해 STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 관찰에 따라 실시했다. 관찰용 시료는, 상기 선재의 길이 방향(신선 방향 X)으로 평행한 단면에 대해, FIB(Focused Ion Beam)에 의해 두께 100㎚±20㎚로 절단하여, 이온 밀링으로 마무리한 것을 이용했다. STEM 관찰에서는, 그레이 콘트라스트를 이용하여, 콘트라스트의 차이를 결정의 방위로서, 콘트라스트가 불연속으로 다른 경계를 결정립계로서 인식했다. 또한, 전자선의 회절 조건에 따라서는, 결정 방위가 달라도 그레이 콘트라스트에 차이가 없는 경우가 있으므로, 그 경우에는, 전자현미경의 시료 스테이지 내에 있어서의 직교하는 2개의 시료 회전축에 의해 ±3°씩 기울여 전자선과 시료의 각도를 바꾸고, 복수의 회절 조건으로 관찰면을 촬영하여, 입계를 인식했다. 또한 관찰 시야는, (15~40)㎛×(15~40)㎛로 하고, 상기 단면에 있어서, 선경 방향(길이 방향에 수직인 방향)에 대응하는 선 상의, 중심과 표층 중간 부근의 위치(표층측으로부터 선경의 약 1/4 중심측의 위치)에서 관찰을 실시했다. 관찰 시야는, 결정립의 크기에 따라, 적절하게 조정했다. 그리고, STEM 관찰을 실시했을 때에 촬영한 화상으로부터, 선재의 길이 방향(신선 방향 X)으로 평행한 단면에 있어서, 섬유 형상의 금속 조직의 유무를 판단했다. 도 3은, STEM 관찰을 실시했을 때에 촬영한, 실시예 4의 선재의 길이 방향(신선 방향 X)으로 평행한 단면의 STEM 화상의 일부이다. 본 실시예에서는, 도 3과 같은 금속 조직이 관찰된 경우에, 섬유 형상의 금속 조직이 「유(有)」라고 평가했다. 또한, 각각의 관찰 시야에 있어서, 결정립 중 임의의 100개를 선택하여, 각각의 결정립의 길이 방향에 수직인 치수와, 결정립의 길이 방향으로 평행한 치수를 측정하고, 그 결정립의 종횡비를 산출했다. 또한, 결정립의 길이 방향에 수직인 치수와 종횡비에 대해서는, 관찰한 결정립의 총 수로부터, 평균값을 산출했다. 또한, 관찰된 결정립이 400㎚보다 분명하게 큰 경우에는, 각 치수를 측정하는 결정립의 선택 수를 줄이고, 각각의 평균값을 산출했다. 또한, 결정립의 길이 방향으로 평행한 치수가, 분명하게 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 10배 이상인 것에 대해서는, 일률적으로 종횡비 10 이상으로 판단했다.

[3] 인장 강도

JIS Z2241:2001에 준하여, 정밀 만능 시험기(가부시키가이샤시마즈세이사쿠쇼제)를 이용하여, 인장 시험을 실시하고, 인장력(㎫)을 측정했다. 또한, 상기 시험은, 평점간 거리를 10㎝, 변형 속도를 10㎜/분의 조건으로 실시했다. 또한, 각 선재는 3개씩 측정을 실시하고, 그 평균값(N=3)을 각 선재의 인장 강도로 했다. 인장 강도는 클수록 바람직하고, 본 실시예에서는, 480㎫ 이상을 합격 레벨로 했다.

[4] 비커스 경도(HV)

JIS Z2244:2009에 준하여, 미소 경도 시험기 HM-125(가부시키가이샤아카시(현 가부시키가이샤미츠토요)제)를 이용하여, 비커스 경도(HV)를 측정했다. 이 때, 시험력은 0.1kgf, 유지 시간은 15초로 했다. 또한, 측정 위치는, 선재의 길이 방향으로 평행한 단면에 있어서, 선경 방향(길이 방향에 수직인 방향)에 대응하는 선 상의, 중심과 표층 중간 부근의 위치(표층측으로부터 선경의 약 1/4 중심측의 위치)로 하고, 측정값의 평균값(N=5)을, 각 선재의 비커스 경도(HV)로 했다. 또한, 측정값의 최대값 및 최소값의 차이가 10 이상인 경우에는, 한층 더 측정 수를 늘려, 평균값(N=10)을, 그 선재의 비커스 경도(HV)로 했다. 비커스 경도(HV)는 클수록 바람직하고, 본 실시예에서는, 125이상을 합격 레벨로 했다.

표 1의 결과로부터, 본 발명의 실시예 1~13에 따른 알루미늄 합금 선재는, 특정 합금 조성을 가지며, 또한 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며, 그 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 결정립의 길이 방향에 수직인 치수는 270㎚ 이하인 것이 확인되었다. 도 3은, 실시예 4에 따른 알루미늄 합금 선재의 신선 방향으로 평행한 단면의 STEM 화상이다. 또한, 실시예 1~3 및 5~13에 따른 알루미늄 합금 선재의 길이 방향으로 평행한 단면에 대해서도, 도 3과 동일한 금속 조직이 확인되었다. 이러한 특유의 금속 조직을 가지는 본 발명의 실시예 1~13에 따른 알루미늄 금속 선재는, 철계나 동계의 금속재료에 필적하는 고강도(예를 들면, 인장 강도 480㎫ 이상, 비커스 경도(HV) 125 이상)를 발휘하는 것이 확인되었다.

이것에 대해, 비교예 1~3 및 7~10의 알루미늄 합금 선재는, 합금 조성이 본 발명의 적정 범위를 만족하지 않거나, 결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지지 않고, 결정립의 길이 방향에 수직인 치수도 500㎚ 이상인 것이 확인되었다. 이러한 비교예 1~3 및 7~10의 알루미늄 합금 선재는, 본 발명에 따른 실시예 1~13의 알루미늄 합금 선재에 비해, 인장 강도 및 비커스 경도(HV) 모두 현저하게 떨어지는 것이 확인되었다.

또한, 비교예 4 및 5에서는, 선재의 합금 조성이 본 발명의 적정 범위를 만족하지 않으므로, 신선 가공[1]으로 가공 균열이 발생하는 것이 확인되었다. 또한, 비교예 6에서는, 신선 가공[1]에 앞서, 시효 석출 열처리[0]를 실시하고 있으므로, 결정립계를 증가시키기 위해서 높은 가공도로 실시한 신선 가공[1] 중에 가공 균열이 발생하는 것이 확인되었다.

Claims (7)

1. Mg: 0.2~1.8 질량%, Si: 0.2~2.0 질량%, Fe: 0.01~1.50 질량%, 잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 가지는 알루미늄 합금재로서,
   결정립이 한 방향으로 정렬되어 연장된 섬유 형상의 금속 조직을 가지며,
   상기 한 방향으로 평행한 단면에 있어서, 상기 결정립의 길이 방향에 수직인 치수의 평균값이 270㎚ 이하인, 알루미늄 합금재.
   
2. 청구항 1에 있어서, 비커스 경도(HV :Vickers hardness)가, 125~250인, 알루미늄 합금재.
   
3. 청구항 1 또는 2에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 도전 부재.
   
4. 청구항 1 또는 2에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 전지용 부재.
   
5. 청구항 1 또는 2에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 체결 부품.
   
6. 청구항 1 또는 2에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 스프링용 부품.
   
7. 청구항 1 또는 2에 기재된 알루미늄 합금재를 이용한 구조용 부품.
   

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