KR20190038004A - 알루미늄합금용 Al-Mg-Ca 모합금 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄합금의 개량에 이용되는 모합금 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상기 모합금은 모재 Al; 첨가성분 Mg 및 Ca를 포함하되, 첨가성분 Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이고, 첨가성분 Mg는 모합금 기준 1.2~26wt% 인 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금이며, (a) 모재 Al 용탕을 형성하는 단계; (b) 첨가성분 Ca 및 Mg를 투입하는 단계; 및 (c) 응고 후 탈상하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 (b) 단계는, 순차적으로 수행되는, (b-1) 첨가성분 Ca을 1차 투입하는 단계; (b-2) 첨가성분 Mg를 투입하는 단계; 및 (b-3) 첨가성분 Ca를 2차 투입하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 알루미늄 합금의 개량처리시 우수한 주조성 및 기계적 물성을 부여할 수 있고, 모합금 제조시 공정비용이 절감되고 우수한 생선성을 갖는 모합금 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

알루미늄합금용 Al-Mg-Ca 모합금 및 그 제조방법{Al-Mg-Ca MASTER ALLOY FOR ALUMINUM ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 알루미늄합금의 개량에 이용되는 모합금 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, Al-Mg계, Al-Si계 알루미늄합금의 개량에 이용되는 모합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄 합금은 소정 강도를 유지하면서 내식성 및 성형성이 우수하여 자동차산업, 전자산업, 항공산업 등 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 이러한 알루미늄 합금의 대부분은 첨가 성분으로 Si 또는 Mg를 포함하고, 첨가 성분에 수반되는 문제를 소정의 방법으로 개량 처리하여 제조되고 있다.

예컨대, 알루미늄합금 중 Al-Si계 합금은 높은 Si 함량을 포함하는 경우 초정알파(α) 덴드라이트와 공정 Si의 혼합조직을 이루며, 특히 침상(3차원적으로 평판형 결정)의 공정Si는 연성 또는 충격강도와 같은 기계적 성질이나 주조성에 악역향을 미치기 때문에 합금 제조시 나트륨(Na), 스토론튬(Sr), 칼슘(Ca), 안티몬(Sb)등의 성분을 사용하여 입상으로 분포되고록 개량 처리하고 있으나, 해당 성분들은 수시간 이내에 휘발되어 용탕 내에 잔류하지 못하여 개량처리효과가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 알루미늄합금 중 Al-Mg계 합금은 Mg 산화물로 인한 주조성, 기계적 성질 저하, 제품 가공시 크랙 발생 등을 개선하기 위해 합금 제조시, 전통적으로 SF6 가스분위기에서 마그네슘을 첨가하거나, Al-Be, 칼슘계화합물, 금속 칼슘 등을 사용하여 Mg의 산화를 방지되도록 개량 처리하고 있다. 그러나, SF6의 가스에 의한 산화억제효과가 높지 않고 환경적인 문제와 함께 대량생산이 용이하지 않아 사용이 극히 제한적이다. Al-Be는 독극물로서 사용이 극히 제한적이고 용탕상태에서 휘발성이 강하여 장시간 유지하기 어렵다. CaO, CaCN₂, CaC₂과 같은 칼슘계화합물은 알루미늄 용탕에 첨가시 반응이 어려워 개량 처리 효과가 미미하다. 또한 금속 칼슘은 상온에서 수분과 반응하여 수소를 생성시킬 정도로 반응성이 강해 현장에서 취급하기가 어렵고, 알루미늄 용탕 내에서 마그네슘 이상으로 산화성이 강해 용탕의 품질을 열화시키기 때문에 개량 처리 용도로는 한계가 있다.

한편, 대한민국 공개특허 제10-2012-0129717호에는 알루미늄합금에 대한 개량 처리용 마그네슘 모합금으로서, 마그네슘 모재에 칼슘계 산화물 또는 실리콘 원소를 포함하는 화함물을 포함하는 모합금에 대해 개시하고 있다. 그러나, 상기 대한민국 공개특허 제10-2012-0129717호에 따른 마그네슘 모합금은 알루미늄 용탕에 첨가하는 과정 중 알루미늄 용탕의 밀도(2.7g/cm³)와 마그네슘 모합금의 밀도( 1.84g/cm³) 간 차이로 인하여 마그네슘 모합금이 용탕 표면에 부유되며, 일정시간 대기에 노출되어 표면산화가 발생하므로, 이에 따라 마그네슘 산화물이 증가하여 오히려 알루미늄 합금의 주조성, 기계적 성질을 저하시킬 우려가 있다. 또한 모합금 제조공정은 마그네슘 용탕 표면에서 칼슘계 산화물(CaO)을 투입시켜 반응열에 의해 Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca등 금속간화합물을 생성하여 마그네슘 용탕 내에 분산시키는 방식으로 수행되며 이러한 공정과정 중 생성된 CaO, MgO, Al₂O₃ 등의 불순물이 대기로 방출됨으로써 환경오염, 열악한 작업환경 및 높은 안전사고의 위험이 있다. 또한 마그네슘 용탕에 칼슘계 산화물(CaO)를 반응시켜 Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 등에 금속간화합물을 형성하는 과정에서, 마그네슘, 알루미늄, CaO 전체 투입 중량에 약 60~70%만이 모합금으로 제조되고 나머지는 MgO 및 CaO 등의 산화물 형태의 슬러지 또는 드러스로 폐기되기 때문에, 투입되는 마그네슘, 알루미늄, CaO의 회수율(합금화율)이 낮고 전체 투입 중량에 약 60~70%만이 모합금 제조에 활용될 수 있다. 이에 따라 전체적으로 공정비용의 상승 및 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 또한 현장에서는 Mg를 모재로 한 모합금으로서 Mg-Al-Ca 모합금, Mg-Al-CaO 화합물계 모합금도 사용되기도 하나, 내부 개재물 및 산화물이 다량 포함하고 있고, 제조단가가 높아 사용이 제한적이다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0129717호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 알루미늄 합금의 개량처리시 우수한 주조성 및 기계적 물성을 부여할 수 있고, 모합금 제조시 공정비용이 절감되고 우수한 생선성을 갖는 모합금 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과 이루어진 것으로, 그 요지는 특허청구범위에 기재한 바와 동일한 아래의 내용이다.

(1) 알루미늄합금용 모합금 제조방법으로서, (a) 모재 Al 용탕을 형성하는 단계; (b) 첨가성분 Ca 및 Mg를 투입하는 단계; 및 (c) 응고 후 탈상하는 단계;를 포함하고, 첨가성분 Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이고, 첨가성분 Mg는 모합금 기준 1.2~26wt%로 투입되는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(2) 상기 (b) 단계는, 순차적으로 수행되는, (b-1) 첨가성분 Ca을 1차 투입하는 단계; (b-2) 첨가성분 Mg를 투입하는 단계; 및 (b-3) 첨가성분 Ca를 2차 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(3) 상기 (b-1) 단계에서 Ca 투입량은 전체 Ca 투입량의 10 ~ 30%인 것을 특징으로 하는, 상기 (2)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(4) 상기 (b-1) 내지 (b-2) 단계 중 적어도 어느 하나에서 용탕 표층부를 교반하면서 합금화 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 상기 (2)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(5) 상기 (a) 내지 (c)의 각 단계 사이 중 적어도 어느 하나에서 용탕 바닥부를 교반하면서 탈가스 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(6) 상기 (b-1) 내지 (b-3)의 각 단계 사이 중 적어도 어느 하나에서 용탕 바닥부를 교반하면서 탈가스 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(7) 상기 모재 Al, 첨가성분 Mg 및 Ca는 순도 98% 이상의 순수 금속, 그 합금 또는 스크랩으로부터 제공되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(8) 상기 (b-1)에서 첨가성분 Ca의 회수율이 투입량 기준 95% 이상이며, Al₂Ca, Al₄Ca 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (2)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(9) 상기 (b-2)에서 첨가성분 Mg의 회수율이 투입량 기준 98% 이상이며, Mg₂Ca, Al₃Mg₂, Al₁₂Mg₁₇, Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (2)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(10) 상기 (b-3)에서 첨가성분 Ca의 회수율이 투입량 기준 98% 이상이며, Mg₂Ca, Al₃Mg₂, Al₁₂Mg₁₇, Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (2)의 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.

(11) 모재 Al; 첨가성분 Mg 및 Ca를 포함하되, 첨가성분 Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이고, 첨가성분 Mg는 모합금 기준 1.2~26wt%인 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금.

(12) 침상 Al₄Ca 금속간화합물이 그물망 조직으로 분포된 것을 특징으로 하는 상기 (11)의 Al-Mg-Ca 모합금.

(13) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 따라 제조된 Al-Mg-Ca 모합금.

본 발명에 따른 모합금은, 내부 개재물, 산화물, 기공 등의 불순물을 최소한으로 함유하고 개량처리시 모합금의 첨가성분인 Ca가 CaO층을 용탕 표면에 조밀하게 형성함으로써 대기 중 산소가 용탕 내부로 침입하는 것을 차단하고, 이에 따라 용탕 내 고용/혼합되어 있는 Mg의 산화를 방지하여 주조성 및 유동성이 향상되고 개량처리된 알루미늄합금의 기계적 물성을 개선할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 모합금 제조방법은, 모합금의 첨가성분인 Ca 및 Mg에 대한 회수율(합금화율)이 우수하고, 공정 중 발생하는 유해가스의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어 친환경적이고, 첨가성분인 Ca 및 Mg의 합금화 과정에서 발화 또는 폭발이 방지될 수 있어 안전사고가 방지되고 양호한 작업환경을 제공할 수 있고, 이에 따라 전체적으로 공정비용을 절감함과 동시에 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄합금용 모합금의 제조 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 교반장치의 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 모합금의 작용기작에 관한 비교 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금의 미세조직 사진.
도 5은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 내부에 Al, Ca 분포 사진
도 6은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C의 화학성분에 관한 분석표.
도 7은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C, 기존 AC4C, 및 Sr 첨가 기존 AC4C를 이용해 '다이캐스팅 공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분에 관한 분석표.
도 8은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C, 기존 AC4C, 및 Sr 첨가 기존 AC4C를 이용해 '다이캐스팅 공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 기계적 성질에 관한 비교표.
도 9은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C 및 기존 AC4C를 이용해 '금형주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분에 관한 분석표.
도 10은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C 및 기존 AC4C를 이용해 '금형주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 기계적 성질에 관한 비교표.
도 11은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C 및 기존 AC4C를 이용해 '사형주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분에 관한 분석표.
도 12은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C 및 기존 AC4C를 이용해 '사형주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 기계적 성질에 관한 비교표.
도 13은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C 및 Sr 첨가 기존 AC4C를 이용해 '원심주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분에 관한 분석표.
도 14은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC4C 및 Sr 첨가 기존 AC4C를 이용해 '원심주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 기계적 성질에 관한 비교표.
도 15은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC7A의 화학성분에 관한 분석표.
도 16은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC7A 및 Al-Be 모합금 AC7A을 이용해 '저압주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분에 관한 분석표.
도 17은 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금 첨가 AC7A 및 Al-Be 모합금 AC7A을 이용해 '저압주조공법'으로 제조된 알루미늄합금 주물의 기계적 성질에 관한 비교표.

이하 실시예들을 기초하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 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 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 본 발명에 따른 알루미늄합금용 모합금에 대해 설명한다. 상기 모합금은 알루미늄합금 제조 및 개량처리시 이용되며, 이러한 모합금은 KS, JIS, ASTM 등에 규격화된 알루미늄합금으로서 특히 Mg를 포함하는 Al-Mg계 합금 및 Si를 포함하는 Al-Si계 합금에 유용하게 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 모합금은 Al 모재로 하며, 첨가성분으로 Mg 및 Ca를 포함한다. 기본적으로, 상기 Al 모재와 첨가성분 Mg는 개량처리될 알루미늄합금에 대한 성분 및 함량을 조절하는 열할을 하며, 첨가성분 Ca는 개량처리과정에서 Mg의 산화를 억제 내지 최소화하는 역할을 한다. 또한 본 발명의 모합금은 화학적으로 안정한 Al을 모재로 사용하는 것을 특징 중 하나로 한다. 즉, 모합금을 이용한 알루미늄합금의 제조 및 개량처리시, 종래 Mg 모재기반 모합금의 경우 Mg가 2.4~2.8g/cm³의 알루미늄합금 밀도보다 낮은 1.84g/cm³의 밀도를 갖기 때문에 용탕 표면에 다량으로 부유된 상태에서 대기 중 산소와 반응하여 급격한 산화물을 형성하지만, 본 발명 Al 모재기반의 모합금의 경우 Al이 제조 및 개량처리될 알루미늄합금과 밀도 차이가 없어 용탕표면으로 부유되어 산화물을 형성하는 문제가 발생되지 않아 알루미늄 합금의 주조성, 유동성, 기계적 성질 등이 크게 향상시킬 수 있다.

상기 모합금의 성분인 Al, Mg 및 Ca 각각의 함량은, Mg 및 Ca 혼합비율과 그 함량에 따라 결정될 수 있으며, 특정된 첨가성분 Mg 및 Ca 외의 잔여 성분은 모재인 Al 및 불가피한 불순물을 포함한다. 이 경우, Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이며, 첨가성분 Mg는 모합금 기준 1.2wt% ~ 26wt%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 Ca에 대한 Mg의 혼합비율이 1.3 미만이면 Mg₂Ca형성 범위에 들지못하여 알루미늄내에 칼슘이 잔류하게 되면 정출현상이 발생하여 모합금에 균일한 화학성분을 구성하지 못하여 바람직하지 않고, 2.0 초과이면 마스네슘 산화발생 우려가 있어 바람직하지 않다. 또한 첨가성분 Mg가 모합금 기준 1.2wt% 미만이면 Mg₂Ca형성범위에 들지못하여 바람직하지 않고, 26wt%이상이면 Al-Mg계 화합물이 형성되어 균일한 화학성분을 구성하지 못하여 바람직하지 않다.

또한 본 발명에 따른 모합금은 후술하는 바와 같이 모합금 제조공정에 대한 제어를 통해, 첨가성분인 Mg 및 Ca의 회수율을 최대로 할 수 있고 반사적으로 첨가성분인 Mg 및 Ca의 산화물이나 개재물 등의 불순물 함량을 500ppm 미만으로 최소로 함으로써 알루미늄합금에 대한 개량처리능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 모합금은 침상 Al₄Ca 금속간화합물이 그물망 조직으로 분포된 것을 특징으로 한다.

다음으로 본 발명에 따른 알루미늄용 모합금 제조방법에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄합금용 모합금(이하, '모합금'이라 함) 제조방법에 관한 공정도를 나타낸다. 도 2는 모합금 제조시 이용되는 교반장치(10)의 구조도를 나타낸다. 상기 교반장치(10)는 용해로(20) 내 용탕을 혼합하기 위해 모터(140)에 의해 구동되는 실리카(SiO₂) 또는 흑연 재질의 로터(110)를 구비하며, 모합금 제조시 로터(110)는 용해로(20) 안쪽으로 도입된 후, 제조공정 중 지지암(130)에 지지되어 리프터(120)에 의해 상하방향으로 이동될 수 있는 것을 예정한다. 로터(110)에는 중공부(112)가 구비되어, 아르곤, 질소, SF6, SO2 등과 같은 공정가스가 유입될 수 있다. 용해로(20)에는 보온 커버(22)가 구비되며, 보온 커버(22)의 개방구(222)를 통해 모합금을 이루는 금속 성분들이 투입될 수 있다. 모합금 용탕은 주조장치(150)를 통해 외부 잉곳 몰드(30)로 반출되어 응고된다.

본 발명에 따른 모합금 제조방법은 기본적으로, (a) 모재 Al 용탕을 형성하는 단계; (b) 첨가성분 Ca 및 Mg를 투입하는 단계; 및 (c) 응고 후 탈상하는 단계;를 포함한다. 상기 (b) 단계는 모합금 성분의 합금화공정으로서 바람직하게는 (b-1) 첨가성분 Ca을 1차 투입하는 단계; (b-2) 첨가성분 Mg를 투입하는 단계; 및 (b-3) 첨가성분 Ca를 2차 투입하는 단계를 포함한다. 상기 첨가성분 Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이고, 첨가성분 Mg는 모합금 기준 26wt% 이하로 투입되는 것을 특징으로 하며, 첨가성분의 혼합비율과 함량이 갖는 기술적 의의는 상술한 바와 같다. 이 경우, 모합금 성분의 합금화공정인 상기 (b)단계는 (b-1) 첨가성분 Ca을 1차 투입하는 단계; (b-2) 첨가성분 Mg를 투입하는 단계; 및 (b-3) 첨가성분 Ca를 2차 투입하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 교반장치(10)를 이용해 용탕 표층부를 교반하면서 수행될 수 있다. 또한 이러한 합금화공정의 각 단계 사이 공정과 그 전후 공정에서는 상기 교반장치를 이용해 용탕 바닥부를 교반하면서 수행될 수 있다. 상기 합금화공정에서 첨가성분 Ca의 투입은 Mg의 투입 전후에 (b-1) 및 (b-3) 2회에 걸쳐 나누어 수행되며, 이 경우 Ca 투입은 Mg 투입 전 (b-1)에서 전체 Ca 투입량 기준 10 ~ 30%의 투입량으로 이루어지고, Mg 투입 후 (b-3)에서 잔여량에 대해 이루어지는 것이 바람직하다. 이하, 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

상기 (a) 단계에서, 모재인 Al을 용해하여 용탕을 형성하는 공정을 수행한다(S10). 구체적으로, 순도 98wt% 이상의 순수알루미늄 또는 KS규격, JIS규격, ASTM규격에 공시된 알루미늄 합금 및 스크랩 등의 형태로 제공되는 Al을 용해로(20)를 이용해 580~760℃ 범위에서 용해한 후 상부 드로스 및 슬러지를 제거한다.

다음으로, Al 용탕을 도 2의 교반장치(10)를 이용해 탈가스 과정을 선택적으로 수행한다(S100). 구체적으로, 650~700℃범위로 Al 용탕에 온도를 설정하고, 교반장치(10)의 로터(110)를 약 10~30min 동안 예열 후 용탕 바닥부로부터 10~50cm에 위치시킨 후 50~300rpm으로 설정하여 회전시킨다. 로터(110)의 중공부(112) 내부로 Ar, N₂ 등 불활성가스를 5~20L/min흘리며, 약 10~30min간 진행하며, 또한 탈가스제를 용탕량 대비 0.2% 투입하여 교반하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 (b-1) 단계에서, 첨가성분 Ca를 1차적으로 투입하여 합금화하는 공정을 수행한다(S20). Ca를 1차적으로 투입하는 공정은, 후속공정(S30)에서 투입되는 다른 첨가성분 Mg의 산화를 억제할 목적으로 수행되며, Mg 투입 후 후술하는 Ca를 2차적으로 투입하여 합금화하는 공정(S40)과 별도로 수행된다. 이러한 Ca는 순도 98%이상의 순수 금속, 그 합금 또는 스크랩으로부터 제공될 수 있으며, 1차 투입되는 Ca의 투입량은 전체 Ca 투입량 기준 10 ~ 30%의 투입량인 것이 바람직하며, 10% 미만이면 후속공정에서 마그네슘 투입시 산화억제효과가 다소 부족할 수 있어 바람직하지 않고, 30% 초과이면 용탕에 균일하게 혼합되지 못하고 편석이 발생할 수 있어 바람직하지 않다. 구체적으로, Al 용탕 온도를 616~750℃ 범위로 설정하고 상기 S100에 따른 로터(110)를 용탕 표층부에서 내부로 10~30cm 위치시켜 100~600rpm의 고속회전상태를 유지하여 정량된 Ca를 투입하고 약 10~30min 간 100~600rpm의 고속으로 유지함으로써 충분히 혼합시킨다. 계속하여, 상기 교반장치(10)의 로터(110)를 용탕 바닥부로부터 20~40cm에 위치시킨 후 불활성가스를 5 ~20L/min를 흘리면서 약 5~10min 동안 50~300rpm의 저속으로 회전시켜 용탕 내부에 생성된 개재물, 산화물, 용전수소를 제거한 후 용탕 안정화 상태를 유지한다. 이러한 Ca에 대한 1차 합금화공정은 로터를 용탕표면부에 위치하여 용탕과 칼슘이 접촉하여 순간 반응열이 발생되어 Al₄Ca금속간화합물이 형성된 것을 충분히 교반하여 용탕내부로 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다. 한편, 상기 (b-1) 단계에서 교반장치(10)가 용탕표면부에서 급속회전되어 투입되는 칼슘이 대기와의 접촉을 최소화함으로써 첨가성분 Ca의 회수율을 투입량 기준 95% 이상으로 높게 할 수 있고, 이 경우 Ca는 Al₂Ca, Al₄Ca 중 하나 이상의 형태로 모합금에 포함할 수 있다.

다음으로, 1차 Ca 투입이 완료된 Al-Ca 용탕을 도 2의 교반장치(10)를 이용해 탈가스 과정을 선택적으로 수행한다(S200). S200은 상기 S100과 유사한 방법으로 수행되며, 상기 교반장치(10)의 로터(110)를 용탕 바닥 근방에 위치시켜 용탕 바닥부를 저속으로 교반하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 (b-2) 단계에서, 첨가성분 Mg를 투입하여 합금화하는 공정을 수행한다(S30). 상기 Mg는 순도 98% 이상의 순수 금속, 그 합금 또는 스크랩(AZ91, AM80 등)으로부터 제공될 수 있으며, 모합금에 포함될 Mg를 함량 기준 100%를 일시에 투입한다. 구체적으로, Al-Ca 용탕의 온도를 480~680℃ 범위로 설정하고 상기 S200에 따른 로터(110)를 용탕 표층부에서 내부로 10~30cm 위치시켜 100~600rpm의 고속회전상태를 유지하여 정량된 Mg를 투입하고 약 10~30min 간 100~600rpm의 고속으로 유지함으로써 충분히 혼합시킨다. 계속하여, 상기 교반장치(10)의 로터(110)을 용탕 바닥부로부터 20~40cm에 위치시킨 후 불활성가스를 5 ~20L/min를 흘리면서 약 5~10min 동안 50~300 rpm의 저속으로 회전시켜 용탕 내부에 생성된 개재물, 산화물, 용전수소를 제거한 후 용탕 안정화 상태를 유지한다. 이러한 Mg에 대한 합금화공정은 용탕표면부에 마그네슘이 투입시 산화를 방지하기위하여 대기와의 접촉을 최소화하고 용탕내부로 급속하게 투입 용해될 수 있도록 교반하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 (b-2) 단계에서 교반장치(10)를 이용해 마그네슘을 용탕내부로 급속하게 투입할 수 있어, 첨가성분 Mg의 회수율이 투입량 기준 98% 이상으로 높게 할 수 있고, 이 경우 Mg는 Mg₂Ca, Al₃Mg₂, Al₁₂Mg₁₇, Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 중 하나 이상의 형태로 모합금에 포함할 수 있다.

다음으로, Mg 투입이 완료된 Al-Mg-Ca 용탕을 도 2의 교반장치(10)를 이용해 탈가스 과정을 선택적으로 수행한다(S300). S300은 상기 S100 및 S200과 유사한 방법으로 수행되며, 상기 교반장치(10)의 로터(110)를 용탕 바닥 근방에 위치시켜 용탕 바닥부를 저속으로 교반하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 (b-3) 단계에서, 첨가성분 Ca를 2차적으로 투입하여 합금화하는 공정을 수행한다(S40). Ca를 2차적으로 투입하는 공정은 목표 함량을 충족시키고 또한 Mg₂Ca를 형성시키기 위한 목적으로 수행되며, 이러한 Ca는 상기 S20에서와 마찬가지로 순도 98% 이상의 순수 금속, 그 합금 또는 스크랩으로부터 제공될 수 있으며, 그 투입량은 상기 S20에서 투입된 양을 뺀 나머지인 전체 Ca 투입량 기준 70~90%이다. 구체적으로, Al-Mg-Ca 용탕 온도를 540~700℃ 범위로 설정하고 상기 S300에 따른 로터(110)를 용탕 표층부에서 내부로 10~30cm 위치시켜 100~600rpm의 고속회전상태를 유지하여 정량된 Ca를 투입하고 약 10~30min 간 100~600rpm의 고속으로 유지함으로써 충분히 혼합시킨다. 계속하여, 상기 교반장치(10)의 로터를 용탕 바닥부로부터 20cm~40m에 위치시킨 후 불활성가스를 5 ~20L/min를 흘리면서 약 5~10min 동안 50~300rpm의 저속으로 회전시켜 용탕내부에 생성된 개재물, 산화물, 용전수소를 제거한 후 용탕 안정화 상태를 유지한다. 이러한 Ca에 대한 2차 합금화공정도 상기 Ca에 대한 1차 합금과 마찬가지로 Ca산화억제 및 균일 분산을 목적으로 용탕표면부에서 교반하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 (b-3) 단계에서 교반장치(10)가 용탕 표층부에서 급속회전되어 투입되는 칼슘이 대기와 접촉되는 것을 최소화함으로써 첨가성분 Ca의 회수율을 투입량 기준 95% 이상으로 높게 할 수 있고, 이 경우 Ca는 Mg₂Ca, Al₃Mg₂, Al₁₂Mg₁₇, Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 중 하나 이상의 형태로 모합금에 포함될 수 있다.

최종적으로 상기 (c) 단계에서, 안정화된 Al-Mg-Ca 용탕은 배출구(150)를 통해 외부 용기(30)로 반출된 후, 주조기(도면 미도시)에 주입되어 응고 후 탈상함으로써 모합금에 대한 제조를 완료한다(S50).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 모합금 제조방법에서는, 교반장치(100)를 이용해 표면 수분이 완전히 제거된 Mg 및 Ca를 용탕 내부로 고속으로 투입시키는 공정을 통해 발화성/산화성이 매우 강한 Mg 및 Ca가 용탕 표면으로 이동하는 것을 억제하여 대기 중 산소와 접촉하여 생성되는 MgO, CaO, CaOH₂ 등의 생성량을 최소화하고, 첨가성분에 대한 균일한 혼합이 가능하여 내부에 잔류 개재물, 산화물, 기공이 500ppm이하로 관리가 가능하다. 알루미늄합금의 제조 및 개량처리시 본 발명에 따라 제시된 Al-Mg-Ca 모합금을 첨가하면 Mg 산화가 억제되어 용탕의 청정도가 확보될 수 있고, 유동성, 주조성, 드로스, 기계적 물성 등 Mg산화로 인해 저하될 수 있는 물성을 효과적을 개선 및 향상시킬 수 있다. 이와 같이 불순물이 저감된 Al-Mg-Ca 모합금은 KS, JIS, ASTM 등에 규격화된 알루미늄합금으로서 특히 Mg를 포함하는 Al-Mg계 합금 및 Al-Si계 합금에 유용하게 적용될 수 있다

예컨대, Al-Mg계 합금으로 제조된 잉곳을 사형주조, 금형주조, 다이캐스팅을 하기 위하여 용해/용탕 유지/주조 등에 과정에서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 일반적인 Al-Mg계 합금의 경우 Mg가 산화되어 형성된 MgO층이 용탕표면에 조밀하지 못하여 연속산화물이 형성되고, 이에 따라 화학성분이 변화되며, 주조성, 유동성, 기계적 성질 등이 떨어지게 된다. 이에 대해 도 3의 (b)의 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca계 모합금으로 개량처리된 Al-Mg계 합금의 경우, Ca가 산화되어 CaO를 형성하며, 용탕표면에 CaO층이 조밀하게 형성되어 대기 중에 산소를 용탕 내부로의 침입을 억제하여 용탕에 고용/혼합되어 있는 Mg의 산화를 억제하여 주조성, 유동성, 기계적 성질 등이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 모합금 제조방법은, 모합금의 첨가성분인 Ca 및 Mg에 대한 회수율(합금화율)이 우수하고, 공정 중 발생하는 유해가스의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어 친환경적이고, 첨가성분인 Ca 및 Mg의 합금화 과정에서 발화 또는 폭발이 방지될 수 있어 안전사고가 방지되고 양호한 작업환경을 제공할 수 있고, 이에 따라 전체적으로 공정비용을 절감함과 동시에 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 제조 실시예 및 실험예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

[Al-Mg-Ca 모합금의 미세조직 사진]

본 발명에 따라 제조된 Al-Mg-Ca 모합금을 주사전자형미경(Scanning Electron Microscope)을 이용해 미세조직을 관찰하였고, EDS(Energy Dispersive X-ray Spectometer)를 이용해 상분석을 진행한 결과를 도 4에 나타내었다. 미세조직은 침입형 형성에 금속간화합물이 균일하게 분포되었고, 미세한 금속간화합물이 그물망 형상으로 균일하게 꼬여진 것으로 보이며, 침입형 형성에 금속간화합물은 Al₄Ca로 예상되며, 꼬여진 그물말 형상에 화합물을 미세하여 정성적인 예측이 불가하였다. 또한 도 5에 EDS 매핑(mapping)한 결과로는 Al, Ca 분포를 나타냈으며, 산화물 및 개재물, 기공 등은 검출되지 않았다. 이에 따라 본 발명에 따라 제조된 Al-Mg-Ca 모합금은 개재물, 산화물, 기공 등이 없는 고품위 품질을 가짐을 확인하였다.

[ 실시예 1] Al-Mg-Ca 모합금 첨가 주조용 알루미늄합금 AC4C 제조

먼저, 10ton급 반사로에 알루미늄 스크랩을 650~730℃ 범위에서 용해한 후 용탕 내부에 분포된 철(Fe)을 자석을 통하여 제거하였다. 이후, 본 발명에 따른 Al-13wt%Mg-10wt%Ca 모합금을 제공하여 전체 중량 대비 0.06~0.1wt%로 투입하고 충분히 혼합한 후 Mg를 첨가 함량에 따라 투입 혼합하였다. 이후, 전체 중량 기준으로 0.2wt% 분말탈가스처리제를 AC4C용탕 바닥에 약 40min 이상 진행하고, 안정화 시간을 약 30min을 진행한 후 주조함으로써, 본 발명의 Al-Mg-Ca 모합금이 적용된 Al-Si계 AC4C 잉곳을 제조하였다. 화학성분은 도 6에 나타내었다.

[ 실험예 1] 실시예 1에 따라 제조된 AC4C , 기존 AC4C 및 Sr 첨가 기존 AC4C를 이용해 다이캐스팅 공법으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분 분석 및 기계적 성질의 비교

상기 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 잉곳, 기존 AC4C 잉곳 및 Sr 첨가 기존 AC4C 잉곳 3종을 각각 500kg급 전기로에 용해 후 다이캐스팅을 통하여 제조된 주물의 화학성분 및 기계적 성질을 비교하여 그 결과를 도7 및 도 8에 나타냈다. 도 7을 참조할 때, 화학성분 분석결과 관리 원소인 Si, Mg, Ti 등은 기존 AC4C, Sr첨가 AC4C, 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 모두 비슷한 함량을 보였고, Sr첨가 AC4C는 Sr함량이 0.008wt%로 소량 높게 나타났으며, 실시예 1에 따라 제조된 AC4C는 Ca함량이 0.028wt% 높게 나타났다. 도 8을 참조할 때, 인장강도의 경우, 실시예 1에 따른 AC4C가 201N/mm²를 나타내었으며, 기존 AC4C 대비 17% 향상되었고, Sr첨가 AC4C 대비 6.5% 향상되었다. 연실율의 경우, 실시예 1에 따른 AC4C가 연신율은 6%를 나타내었으며, 기존 AC4C 대비 33% 향상되었고, Sr첨가 AC4C 대비 35%의 향상되었다. 결과적으로, 다이캐스팅 공법으로 제조된 주물의 경우, 본 발명의 실시예 1에 따라 Al-Mg-Ca 모합금 첨가하여 제조된 AC4C 알루미늄합금의 인장강도 및 연실율과 같은 기계적 성질이 매우 우수한 것으로 분석되었다.

[ 실험예 2] 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 및 기존AC4C를 이용해 금형주조공법으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분 분석 및 기계적 성질 비교

상기 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 잉곳과 기존 AC4C 잉곳 2종을 300kg급 전기로를 이용하여 용해하여 탈가스처리 후 안정화 30min 유지후 주물을 제조하였고, 주입구, 탕도, 압탕 등을 제거한 후 T6(525℃, 8hrs 유지 후 급냉하고 160℃, 6hrs 유지 후 시료처리 진행) 열처리를 진행한 주물의 화학성분 및 기계적 성질을 비교하여 그 결과를 도 9 및 도 10에 나타내었다. 도 9를 참조할 때, 화학성분 분석결과 관리 원소 Si, Mg, Ti 등은 기존 AC4C와 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 모두 비슷한 함량을 보였고, Ca함량은 실시예 1에 따라 제조된 AC4C에서 0.004wt%로 기존 AC4C 대비 다량 검출되었다. 도 10을 참조할 때, T6열처리 후 인장강도는 실시예 1에 따라 제조된 AC4C가 310.4N/mm²으로 측정되어 기존 AC4C 대비 4.5% 정도 향상되었고, 연신율은 4.44%로 기존 AC4C 대비 38.5% 향상되어 매우 크게 향상되었음을 확인하였다.

[ 실험예 3] 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 및 기존 AC4C 사형주조공법을 통하여 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분 분석 및 기계적 성질 비교

상기 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 잉곳과 기존 AC4C 잉곳 2종을 300kg급 전기로를 이용하여 용해하여 탈가스처리 후 안정화 30min 유지후 주물을 제조하였고, 주입구, 탕도, 압탕 등을 제거한 후 주물의 화학성분 및 기계적 성질을 비교하였으며, 그 결과를 도 11 및 도 12에 나타내었다. 도 11을 참조할 때, 관리 원소 Si, Mg, Ti 등은 기존 AC4C와 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 모두 비슷한 함량을 보였고, Ca함량은 실시예 1에 따라 제조된 AC4C에서 0.0032wt%로 기존 AC4C 대비 다량 검출되었다. 도 12를 참조할 때, 기계적 성질 중 인장강도는 실시예 1에 따라 제조된 AC4C가 118.3N/mm²으로 측정되어 기존 AC4C 대비 3.7% 정도 향상되었고, 연신율은 0.88%로 기존 AC4C 대비 35.2% 향상되어 매우 크게 향상되었음을 확인하였다.

[ 실험예 4] 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 및 Sr첨가 기존 AC4C을 이용해 원심주조공법으로 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분 분석 및 기계적 성질 비교

상기 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 잉곳과 Sr첨가된 기존 AC4C 잉곳 2종을 300kg급 전기로를 이용하여 용해하여 탈가스처리 후 안정화 30min 유지후 주물을 제조하였고, 주입구, 탕도, 압탕 등을 제거한 후 주물의 화학성분 및 기계적 성질을 비교하였으며, 그 결과를 도 13 및 도 14에 나타내었다. 도 13을 참조할 때, 관리 원소 Si, Mg, Ti 등은 Sr첨가 기존 AC4C와 실시예 1에 따라 제조된 AC4C 모두 비슷한 함량을 보였고, Sr 함량은 Sr첨가 기존 AC4C에서 0.008wt%로 소량 높게 검출되었고, Ca함량은 실시예 1에 따라 제조된 AC4C에서 0.0030wt%로 높게 검출되었다. 도 14를 참조할 때, 인장강도는 실시예 1에 따른 AC4C가 190.8N/mm²으로 측정되어 Sr 첨가 기존 AC4C 대비 7.5% 정도 향상되었고, 연신율은 7%로 Sr 첨가 기존 AC4C 대비 42.9% 향상되어 매우 크게 향상되었음을 확인하였다.

[ 실시예 2] Al-Mg-Ca 모합금 첨가 주조용 알루미늄합금 AC7A 제조

먼저, 10ton급 반사로에 알루미늄 스크랩을 650~730℃범위에서 용해한 후 용탕 내부에 분포된 철(Fe)을 자석을 통하여 제거하였다. 이후, 본 발명에 따른 Al-13wt%Mg-10wt%Ca 모합금을 제공하여 전체 중량 기준으로 0.1~0.3wt%로 1차 투입하여 혼합하고, Mg를 첨가 함량에 따라 투입 혼합한 후 전체 중량 기준으로 0.5~0.3wt% 2차 투입하여 충분히 혼합하였다. 이 경우, 모합금의 전체 투입 중량은 0.5~0.7wt%로 하였다. 이후, 전체 중량 기준으로 0.2wt% 분말탈가스처리제를 AC7A용탕 바닥에 약 40min 이상 진행하고, 안정화 시간을 약 30min을 진행한 후 주조하여 본 발명의 Al-Mg-Ca 모합금이 적용된 Al-Mg계 AC7C 잉곳을 제조하였다. 화학성분은 도 15에 나타내었다.

[ 실험예 5] 실시예 2에 따라 제조된 AC7A , Al-Be 모합금이 첨가된 기존 AC7C을 이용해 저압주조공법을 통하여 제조된 알루미늄합금 주물의 화학성분 분석 및 기계적 성질 비교

상기 실시예 2에 따라 제조된 AC7A 잉곳과 Al-Be 모합금 첨가 기존 AC7A 잉곳 2종을 각각 500kg급 경동식 전기로에 650~700℃로 용해 후 탈가스처리 장치를 이용해 용탕 중앙부에 로터를 설치하였다. 이후, 5~10min 동안 로터를 예열 후 용탕 바닥 부위로 고정하여 약 250~350rpm으로 회전하면서 Ar가스를 로터 중앙부를 통하여 8L/~15L/min를 투입시켜 용전수소 제거 처리를 진행하였다. 이후 용탕안정화 시간을 약 30min간 진행하고, 300kg급 보온로로 이송하였다. 이송 중 발생한 개재물 및 용전수소를 제거하기 위하여 버블파이프를 통하여 탈가스처리를 진행하였고, 안정화시간을 약 30min진행한 후 주조를 진행하였다. 주물의 화학성분 및 기계적 성질을 비교하였으며, 그 결과를 도 16과 도 17에 나타내었다. 도 16을 참조할 때, 관리 원소 Si, Mg 등은 비슷하였고, 실시예 1에 따라 제조된 AC7A는 0.038wt%의 Ca함량을 나타났다. 도 17을 참조할 때, 인장강도의 경우 실시예 2에 따라 제조된 AC7A가 222.12N/mm²으로 약 1.14% 높게 나타났으며, 연신율은 21.73%로 13.98% 향상된 것으로 확인되었다. 결과적으로, 실시예 2에 따른 AC7C 잉곳이 Al-Be 모합금 첨가 기존 AC7A 잉곳 보다 용해, 탈가스처리, 이송, 주조, 응고 과정에서 마그네슘 산화억제 효과가 매우 높고, 산화물 생성 억제가 충분히 되어 고품위 주물이 생산된 것으로 확인되었다.

이상의 실시예 및 실험예들에 따른 결과를 종합하면, 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금은, 종래의 알루미늄합금의 제조 및 개량처리시 Mg 산화 억제를 목적으로 사용되어 왔던 Al-Be, Mg-Ca계 모합금과 비교하여 마그네슘 산화억제 효과가 높고, 용탕 상태에서의 휘발성이 낮아 장기간 용탕을 유지하여도 마그네슘 산화억제가 최소화 되어 주조성향상, 유도성향상, 기계적 성질 향상 등에 향상 효과가 매우 높은 것으로 볼 수 있고, 또한 본 발명에 따른 Al-Mg-Ca 모합금은 제조공정 중 회수율이 높고 복잡하지 않아 기존 모합금 대비 제조 단가에 대한 경쟁력이 매우 높아 시장파급효과가 높을 것으로 예측할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 위하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 교반장치
110: 로터
112: 중공부
120: 리프터
130: 지지암
140: 모터
150: 주조장치
20: 용해로
22: 커버
222: 개방구
30: 잉곳 몰드

Claims (13)

1. 알루미늄합금용 모합금 제조방법으로서, (a) 모재 Al 용탕을 형성하는 단계; (b) 첨가성분 Ca 및 Mg를 투입하는 단계; 및 (c) 응고 후 탈상하는 단계;를 포함하고, 첨가성분 Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이고, 첨가성분 Mg는 모합금 기준 1.2~26wt%로 투입되는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는, 순차적으로 수행되는, (b-1) 첨가성분 Ca을 1차 투입하는 단계; (b-2) 첨가성분 Mg를 투입하는 단계; 및 (b-3) 첨가성분 Ca를 2차 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 (b-1) 단계에서 Ca 투입량은 전체 Ca 투입량의 10 ~ 30%인 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 (b-1) 내지 (b-2) 단계 중 적어도 어느 하나에서 용탕표층부를 교반하면서 합금화 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 (a) 내지 (c)의 각 단계 사이 중 적어도 어느 하나에서 용탕 바닥부를 교반하면서 탈가스 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
6. 제2항에 있어서, 상기 (b-1) 내지 (b-3)의 각 단계 사이 중 적어도 어느 하나에서 용탕 바닥부를 교반하면서 탈가스 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 모재 Al, 첨가성분 Mg 및 Ca는 순도 98% 이상의 순수 금속, 그 합금 또는 스크랩으로부터 제공되는 것을 특징으로 하는, Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
8. 제2항에 있어서, 상기 (b-1)에서 첨가성분 Ca의 회수율이 투입량 기준 95% 이상이며, Al₂Ca, Al₄Ca 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
9. 제2항에 있어서, 상기 (b-2)에서 첨가성분 Mg의 회수율이 투입량 기준 98% 이상이며, Mg₂Ca, Al₃Mg₂, Al₁₂Mg₁₇, Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
   
10. 제2항에 있어서, 상기 (b-3)에서 첨가성분 Ca의 회수율이 투입량 기준 98% 이상이며, Mg₂Ca, Al₃Mg₂, Al₁₂Mg₁₇, Al₂Ca, Al₄Ca, Mg₂Ca 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금 제조방법.
    
11. 모재 Al; 첨가성분 Mg 및 Ca를 포함하되, 첨가성분 Mg와 Ca의 혼합비율은 중량비로 1.3:1 ~ 2.0:1이고, 첨가성분 Mg는 모합금 기준1.2~26wt%인 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금.
    
12. 제11항에 있어서, 침상 Al₄Ca 금속간화합물이 그물망 조직으로 분포된 것을 특징으로 하는 Al-Mg-Ca 모합금.
    
13. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 따라 제조된 Al-Mg-Ca 모합금.
    

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