KR20190098307A - Magnesium alloy having excellent strength and corrosion resistance and manufacturing method for the same - Google Patents

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신광선
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Abstract

The present invention relates to a magnesium alloy comprising calcium (Ca) and manganese (Mn) as a main component, and having a very low corrosion rate and high yield strength by using a multi directional forging process. According to the present invention, the magnesium alloy is characterized in that a magnesium comprising 0.2-1.5 wt% of Ca and 0.1-1.0 wt% of Mn is forged and processed in three or more axial directions having different directions from each other.

Description

강도와 내부식성이 우수한 마그네슘 합금 및 이의 제조방법 {MAGNESIUM ALLOY HAVING EXCELLENT STRENGTH AND CORROSION RESISTANCE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}Magnesium alloy with high strength and corrosion resistance and its manufacturing method {MAGNESIUM ALLOY HAVING EXCELLENT STRENGTH AND CORROSION RESISTANCE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 강도와 내부식성이 향상된 마그네슘 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칼슘(Ca)과 망간(Mn)을 주요 성분으로 포함하고, 다방향 단조(Multi directional forging) 공정을 이용하여, 매우 낮은 부식속도와 높은 항복강도를 갖는 마그네슘 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnesium alloy with improved strength and corrosion resistance, more specifically, calcium (Ca) and manganese (Mn) as a main component, using a multi directional forging process, very low It relates to a magnesium alloy having a corrosion rate and high yield strength and a method of manufacturing the same.

마그네슘 합금은 높은 비강도와 낮은 밀도를 가지며, 생체 내에서의 분해성 때문에 경량 차체, 전자 제품, 생체재료 분야에 매우 적합한 소재로 평가받고 있다.Magnesium alloy has high specific strength and low density, and because of its degradability in vivo, it is considered to be a very suitable material for light body, electronic products, and biomaterials.

특히, 마그네슘은 강도, 가공성, 연성과 함께 생체 분해성을 구비하고 있어, 금속 중에서 가장 적합한 생체 분해성 재료로 주목받고 있으며, 최근에는 뼈의 접착을 위한 고정나사 등의 일부에 마그네슘 합금이 사용되기 시작하고 있다.In particular, magnesium has a biodegradability with strength, processability, and ductility, attracting attention as the most suitable biodegradable material among metals, and recently, magnesium alloys have been used for some of the fixing screws for bonding bones. have.

한편, 생체 분해성 재료의 생체 내 분해속도는 조직의 재생속도와 비례하여 진행되어야 하는데, 분해속도가 너무 빨라 손상된 조직이 복구되기 전에 안정성을 상실하면 의료기기 본래의 기능을 제대로 수행하지 못하게 되고, 또 분해속도가 너무 느리면 합병증 발생과 같은 문제점을 일으키기 때문이다. 그러므로 생체 분해성 마그네슘의 분해속도의 제어는 생체 분해성 마그네슘을 이용한 의료용 기기의 설계에 있어 필수적으로 고려해야 할 요소에 해당한다.On the other hand, the biodegradation rate of the biodegradable material should proceed in proportion to the regeneration rate of the tissue. If the degradation rate is too fast and the stability is lost before the damaged tissue is repaired, it may not perform the proper function of the medical device. If the decomposition rate is too slow, it causes problems such as complications. Therefore, control of the degradation rate of biodegradable magnesium is an essential factor in the design of medical devices using biodegradable magnesium.

그런데, 마그네슘은 일정한 강도를 가지고 성형이 용이한 장점이 있으나, 생체 내에서 내식성이 낮아 지나치게 빨리 용해하는 점이 다양한 의료기기에의 적용을 막는 주원인이 되고 있다.By the way, magnesium has the advantage of having a certain strength and easy molding, but because of its low corrosion resistance in vivo, dissolving too quickly has become a major cause of preventing application to various medical devices.

1. 대한민국 특허공개공보 제2010-0053480호1. Republic of Korea Patent Publication No. 2010-0053480 2. 대한민국 특허공개공보 제2010-0123428호2. Korean Patent Publication No. 2010-0123428

본 발명은 강도와 내부식성이 향상된 마그네슘 합금과 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention is to solve the problem to provide a magnesium alloy with improved strength and corrosion resistance and its manufacturing method.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%를 포함하는 마그네슘 합금을, 서로 상이한 방향을 갖는 3 이상의 축 방향으로 단조하여 가공된 마그네슘 합금을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention for solving the above problems is a magnesium alloy forging a magnesium alloy containing Ca: 0.2 to 1.5% by weight and Mn: 0.1 to 1.0% by weight in three or more axial directions having different directions from each other To provide an alloy.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은, Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%를 포함하는 마그네슘 합금을 용해하여 주조하여 빌렛을 제조하는 단계, 상기 빌렛을 200~500℃에서 0.5~48 시간 동안 열처리하는 단계, 상기 열처리된 빌렛을 200~600℃로 예열하는 단계, 상기 예열된 빌렛을 압출비 5:1~20:1로 압출하거나 가공하는 단계, 압출 또는 가공한 마그네슘 합금을 150~350℃에서 서로 상이한 방향을 갖는 3 이상의 방향으로 순차적으로 1회 이상 단조 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 마그네슘 합금의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention for solving the above problem is to prepare a billet by melting and casting a magnesium alloy containing Ca: 0.2 to 1.5% by weight and Mn: 0.1 to 1.0% by weight, the billet 200 to 500 Heat-treating at 0.5 ° C. for 0.5-48 hours, preheating the heat-treated billet to 200-600 ° C., extruding or processing the pre-heated billet at an extrusion ratio of 5: 1 to 20: 1, extrusion or processing It is to provide a method for producing a magnesium alloy, comprising the step of performing the forging step sequentially at least one magnesium alloy in three or more directions having different directions at 150 ~ 350 ℃.

본 발명에 따른 마그네슘 합금은 강도가 우수할 뿐 아니라, 내식성이 향상되어, 특히 생체용 재료에 적합하게 사용될 수 있다.The magnesium alloy according to the present invention not only has excellent strength, but also has improved corrosion resistance and can be suitably used particularly for biomaterials.

도 1은 다방향 단조 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 압출 공정을 통해 제조된 마그네슘 합금과, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 마그네슘 합금의 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 압출 공정을 통해 제조된 마그네슘 합금과, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 마그네슘 합금의 부식 속도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 공지된 마그네슘 합금과, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 마그네슘 합금의 항복강도와 부식저항성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram schematically showing a multi-directional forging process.
2 is a graph showing the tensile test results of the magnesium alloy prepared by the extrusion process, and the magnesium alloy prepared according to the embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the corrosion rate of the magnesium alloy prepared by the extrusion process, and the magnesium alloy prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the yield strength and corrosion resistance of a known magnesium alloy and the magnesium alloy prepared according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the embodiment of the present invention will be described the configuration and operation.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

본 발명에 따른 마그네슘 합금은, Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%를 포함하는 마그네슘을, 서로 상이한 방향을 갖는 3 이상의 축 방향으로 단조하여 가공된 것을 특징으로 한다.The magnesium alloy according to the present invention is characterized by forging a magnesium containing 0.2 to 1.5% by weight of Ca and 0.1 to 1.0% by weight of Mn in three or more axial directions having different directions from each other.

본 발명에 따른 마그네슘 합금의 성분을 상기와 같이 한정한 이유는 다음과 같다.The reason for limiting the components of the magnesium alloy according to the present invention as follows is as follows.

칼슘(Ca)Calcium (Ca)

칼슘(Ca)은 압출재의 집합조직 및 미세조직을 제어하는 원소로써, 상온 인장강도와 성형성을 향상시키는 역할을 하며, 고용도의 제한으로 인해 0.2~1,5중량% 만큼 첨가되었다. 칼슘(Ca)의 함량이 0.2중량% 미만일 경우 결정립 미세화 효과가 충분하지 않아 강도 향상 효과가 부족하고, 1.5중량% 초과하여 첨가하면, 여러 가지 2차 생성물을 형성하여 항복강도를 증가시키는 효과가 있으나, 갈바니 부식의 발생으로 인해 내식성이 급격히 저하하므로, 상기 범위 내로 첨가하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위는 0.6~0.8중량%이다.Calcium (Ca) is an element that controls the texture and microstructure of the extruded material, and serves to improve the tensile strength and formability at room temperature, and was added by 0.2 to 1,5% by weight due to the limitation of solid solution. If the content of calcium (Ca) is less than 0.2% by weight, the effect of enhancing the grains is insufficient because the effect of grain refinement is insufficient, and when it is added in excess of 1.5% by weight, the yield strength is increased by forming various secondary products. Since corrosion resistance falls rapidly due to the occurrence of galvanic corrosion, it is preferable to add it within the said range, and more preferable range is 0.6 to 0.8 weight%.

망간(Mn)Manganese (Mn)

망간(Mn)은 마그네슘 합금의 내식성에 악영향을 미치는 철(Fe)과 반응하여 Fe-Mn화합물을 형성하고 이 화합물은 슬러지로 걸러내어 제거하여 마그네슘 합금의 철(Fe) 함량을 낮추기 때문에 마그네슘 합금의 내식성을 개선하는 역할을 하는 원소로써, 0.1중량% 미만일 경우 철(Fe)의 제거 효과가 충분하지 않고, 1.0중량%를 초과하여 첨가할 경우 망간 상이 생성되어 갈바니 부식을 발생하여 오히려 내식성을 낮추므로, 상기 범위 내로 첨가하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위는 0.4~0.6중량%이다.Manganese (Mn) reacts with iron (Fe), which adversely affects the corrosion resistance of magnesium alloys, to form Fe-Mn compounds, which are filtered out by sludge to lower the iron (Fe) content of magnesium alloys. As an element that improves the corrosion resistance, less than 0.1% by weight of iron (Fe) removal effect is not sufficient, when added in excess of 1.0% by weight of the manganese phase is generated galvanic corrosion to lower the corrosion resistance It is preferable to add in the said range, and a more preferable range is 0.4 to 0.6 weight%.

또한, 강도와 내식성 향상을 위해, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 평균 결정립 크기는 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~4㎛이다.Moreover, in order to improve strength and corrosion resistance, it is preferable that the average grain size of the magnesium alloy which concerns on this invention is 10 micrometers or less, More preferably, it is 2-4 micrometers.

또한, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 최소 인장강도는 200MPa 이상이고, 부식속도는 1mm/y 이다.In addition, the minimum tensile strength of the magnesium alloy according to the present invention is 200MPa or more, the corrosion rate is 1mm / y.

또한, 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 다음의 (1) ~ (5) 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnesium alloy according to the invention is characterized in that it is produced through the following (1) ~ (5) process.

(1) Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%%를 포함하는 마그네슘 합금을 용해하여 주조하여 빌렛을 제조하는 단계(1) preparing a billet by melting and casting a magnesium alloy containing Ca: 0.2 to 1.5% by weight and Mn: 0.1 to 1.0% by weight

(2) 상기 빌렛을 200~500℃에서 0.5~48 시간 동안 열처리하는 단계(2) heat-treating the billet at 200-500 ° C. for 0.5-48 hours

(3) 상기 열처리된 빌렛을 200~600℃로 예열하는 단계(3) preheating the heat-treated billet to 200 ~ 600 ℃

(4) 상기 예열된 빌렛을 압출비 5:1~20:1으로 압출하거나 가공하는 단계(4) extruding or processing the preheated billet at an extrusion ratio of 5: 1 to 20: 1

(5) 압출된 마그네슘 합금을 150~350℃에서 서로 상이한 방향을 갖는 3 이상의 방향으로 순차적으로 1회 이상 단조 공정을 수행하는 단계(5) performing the forging process of the extruded magnesium alloy at least once in three or more directions having different directions from 150 ~ 350 ℃

상기 (2) 단계의 열처리는 주조품의 균질화를 위한 것으로, 상기 온도 및 시간 범위 내에서 수행하는 것이 바람직하다.The heat treatment of step (2) is for homogenizing the cast product, it is preferable to perform within the temperature and time range.

상기 (3) 단계의 예열처리는 압출을 용이하게 하기 위한 것으로, 상기 온도 및 시간 범위 내에서 수행하는 것이 후속하는 압출공정을 수행하는데 바람직하다.The preheating of step (3) is for facilitating extrusion, and it is preferable to carry out within the temperature and time range to perform a subsequent extrusion process.

상기 (4) 단계의 압출공정의 압출비는 5:1 미만일 경우 강도를 높이기 어렵고, 20:1 초과일 경우 공정을 수행하기가 어렵기 때문이다.Extrusion ratio of the extrusion process of step (4) is less than 5: 1 because it is difficult to increase the strength, it is because it is difficult to perform the process if more than 20: 1.

상기 단조 공정은 상기 온도 범위를 벗어날 경우, 건전한 단조품을 얻기 어렵고, 서로 상이한 3 이상의 방향으로 순차적으로 단조 공정을 수행하는 것이 우수한 강도와 내식성을 얻는데 유리하므로, 상기 온도범위가 바람직하다. 또한, 내식성 향상의 관점에서 상기 단조 공정은 250~350℃에서 수행하는 것이 보다 바람직할 수 있다.When the forging process is out of the temperature range, it is difficult to obtain a healthy forging product, and the forging process is advantageous in obtaining excellent strength and corrosion resistance in three or more different directions. In addition, in view of improving corrosion resistance, the forging process may be more preferably performed at 250 ~ 350 ℃.

또한, 상기 단조 공정은, 바람직하게, 서로 직교하는 x방향, y방향, z방향의 3개 방향에서 순차적으로 1회 이상 반복 수행될 수 있다.In addition, the forging process may be preferably repeatedly performed one or more times in three directions, which are orthogonal to each other, in the x direction, the y direction, and the z direction.

[실시예]EXAMPLE

마그네슘 합금의 제조Manufacture of Magnesium Alloy

CO2와 SF6의 보호가스 아래에 전기로를 사용하여 Ca: 0.65중량%, Mn: 0.53중량%을 함유하는 마그네슘 합금 용해한 후, 주조하여 빌렛을 제조하였다.A magnesium alloy containing 0.65 wt% Ca and 0.53 wt% Mn was dissolved using an electric furnace under a protective gas of CO 2 and SF 6 , followed by casting to prepare a billet.

주조된 빌렛의 균질화를 위해, 340℃에서 12시간 동안 열처리한 후 공기 중에서 냉각시켰다. 열처리를 끝낸 마그네슘 합금은 압출을 위해 원통형 빌렛으로 가공하였다.For homogenization of the cast billet, it was heat treated at 340 ° C. for 12 hours and then cooled in air. After the heat treatment, the magnesium alloy was processed into cylindrical billets for extrusion.

압출 직전에 빌렛을 280℃에서 30분 동안 예열하고 압출하였다. 이때 압출비는 10:1 이고 단면적의 크기는 22×22mm였다. 압출재에서 잘라낸 직사각형 육면체의 크기는 22×22×28mm이며 Instron 5582 기계를 이용하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 초기 변형률 3×10-3 s-1 로 다방향(x축, y축, z축 3방향) 단조를 실시하였으며, 9번의 단조 이후 누적된 변형률은 2.7이었다.The billet was preheated and extruded at 280 ° C. for 30 minutes immediately before extrusion. At this time, the extrusion ratio was 10: 1 and the size of the cross-sectional area was 22 × 22 mm. Rectangular cubes cut from the extruded material are 22 × 22 × 28 mm in size and are multi-directional (x-axis, y-axis, z with an Instron 5582 machine at an initial strain of 3 × 10 −3 s −1 , as shown in FIG. 1. Axial three directions) forging, and the cumulative strain after 9 forgings was 2.7.

다방향 단조를 하는 동안 공정 온도를 220℃(시편명, MDF220)와 300℃(시편명 MDF300)로 다르게 하였다.During multidirectional forging, the process temperatures were varied between 220 ° C (sample name, MDF220) and 300 ° C (sample name MDF300).

구체적으로, 다방향 단조는, 도 1에 도시된 바와 같이, z축 방향에서 첫번째 단조(1st pass)를 수행한 후, y축 방향에서 두번째 단조(2nd pass)를 수행하고, z 축 방향에서 세번째 단조(3rd pass)를 수행한 후, 이 과정을 2회 더 반복하여 총 9회의 단조를 수행하였다.Specifically, in the multi-directional forging, as shown in FIG. 1, after performing the first forging (1st pass) in the z-axis direction, performing the second forging (2nd pass) in the y-axis direction, and performing the third in the z-axis direction. After performing the 3rd pass, the process was repeated two more times, for a total of nine forgings.

단조 공정을 통해 얻은 샘플은 변형된 표면을 제거하기 위하여 사포를 이용하여 1200번까지 연마하였다.Samples obtained through the forging process were polished up to 1200 times using sandpaper to remove the deformed surface.

인장 및 부식 시험Tensile and Corrosion Test

상기한 공정을 통해 제조된 단조품 외에, 비교를 위하여, 마그네슘 합금의 다방향 단조 첫번째 방향과 나란하게 압출한 샘플(시편명, extrusion)을 비교 분석하였다.In addition to the forging manufactured by the above process, for comparison, the sample (sample name, extrusion) extruded in parallel with the first direction of the multi-directional forging of magnesium alloy was analyzed.

각 샘플의 인장 시험은 R&B 유니버셜 머신으로 수행하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.Tensile testing of each sample was performed with an R & B universal machine, the results are shown in Table 1 below.

샘플명Sample name 평균 결정립 크기
(㎛)
Average grain size
(Μm)
항복강도
(MPa)
Yield strength
(MPa)
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
연신율
(%)
Elongation
(%)
ExtrusionExtrusion 2.82.8 168.1168.1 190.2190.2 3.13.1 MDF220MDF220 2.02.0 202.7202.7 241.0241.0 12.312.3 MDF300MDF300 3.53.5 174.1174.1 223.2223.2 16.916.9

표 1 및 도 2에서 확인되는 바와 같이, 항복강도는 평균 결정립 크기가 감소할수록, 급격히 증가하였다. 일반적으로 결정립계는 전위가 전파되는 것을 방해하는 중요한 효과를 가지므로, 결정립 크기가 가장 작아 결정립계를 가장 많이 가지는 MDF220 샘플에서 가장 높은 항복강도와 인장강도를 얻을 수 있었다.As shown in Table 1 and Figure 2, the yield strength increased rapidly as the average grain size decreased. In general, grain boundaries have an important effect of preventing dislocation propagation, and thus the highest yield strength and tensile strength were obtained in the MDF220 sample having the smallest grain size with the smallest grain size.

한편, 다방향 단조 공정에 있어서는, 공정 온도가 220℃에서 300℃로 증가됨에 따라 결정립 크기가 증가하였고, 이에 따라 항복강도는 다소 감소하는 경향을 나타내었다.On the other hand, in the multi-directional forging process, the grain size increased as the process temperature increased from 220 ° C to 300 ° C, and thus yield strength tended to decrease somewhat.

본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 2개의 샘플(MDF220, MDF300)의 경우, 단순 압출된 샘플에 비해 인장강도가 향상되었을 뿐 아니라, 연신율이 현저하게 향상된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 고강도의 특성을 이용하여 생체재료 분야에 활용이 가능하다.In the case of two samples (MDF220, MDF300) prepared by the method according to the embodiment of the present invention, it can be seen that not only the tensile strength was improved but also the elongation was remarkably improved as compared with the simple extruded sample. Therefore, the magnesium alloy according to the present invention can be utilized in the field of biomaterials using high strength properties.

각 샘플을 두께 3mm로 절단하여, 수소 발생량 및 질량 변화를 이용하여 부식 거동을 분석하였다. 이때 부식에 대한 표면조도 효과를 줄이기 위해서 노출된 모든 표면은 400~2000번의 SiC 사포를 이용하여 연마하였고, 이후 에탄올에서 초음파 세척을 수행하였다.Each sample was cut to a thickness of 3 mm, and the corrosion behavior was analyzed using hydrogen generation amount and mass change. At this time, in order to reduce the surface roughness effect on corrosion, all exposed surfaces were polished using 400-2000 SiC sandpaper, and then ultrasonic cleaning was performed in ethanol.

내부식성은 수소 발생량, 질량 감소량 및 분극(polarization) 방법을 통하여 서로 다른 재료의 부식 속도를 측정하였다. Corrosion resistance was measured by corrosion rate of different materials through hydrogen generation, mass loss and polarization method.

먼저, 수소 발생량을 이용한 부식속도는 하기 [식 1]로부터 계산되었다.First, the corrosion rate using the hydrogen generation amount was calculated from the following [Formula 1].

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기서 VH(mL)는 발생한 수소 부피, A(㎠)는 샘플의 표면적, t(d)는 침지시간이다)Where VH (mL) is the generated hydrogen volume, A (cm2) is the surface area of the sample, and t (d) is the immersion time)

압출 및 다방향 단조과정을 거친 샘플의 수소 발생량과 그에 따른 부식속도를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 확인되는 바와 같이, 수소 발생량과 부식속도가 본 발명에 따른 다방향 단조과정을 거친 마그네슘 합금이 가장 낮았음을 알 수 있다. Hydrogen generation of the sample after extrusion and multidirectional forging are shown in FIG. 3. As can be seen in Figure 3, the hydrogen generation amount and the corrosion rate can be seen that the magnesium alloy after the multi-directional forging process according to the present invention was the lowest.

다방향 단조 공정을 수행한 샘플 중에서는 300℃에서 단조 공정을 수행한 MDF300이 220℃에서 단조 공정을 수행한 MDF220에 비해 낮은 부식속도를 보였다.Among the samples subjected to the multi-directional forging process, the MDF300 which performed the forging process at 300 ° C. showed a lower corrosion rate than the MDF220 which performed the forging process at 220 ° C.

도 4는 공지된 마그네슘 합금과, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 마그네슘 합금의 항복강도와 부식저항성을 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 대부분의 공지된 마그네슘 합금과 나아가 고순도 마그네슘보다도 낮은 부식속도를 나타내어, 매우 향상된 내식성을 얻을 수 있음이 확인된다.4 is a graph showing the yield strength and corrosion resistance of a known magnesium alloy and the magnesium alloy prepared according to the embodiment of the present invention. As confirmed in FIG. 4, it is confirmed that the magnesium alloy according to the present invention exhibits a corrosion rate lower than that of most known magnesium alloys and even high purity magnesium, thereby obtaining very improved corrosion resistance.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 순수 마그네슘에 필적하거나 더 낮은 부식속도와 함께 상당한 강도를 구현할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 마그네슘 합금은 높은 강도와 내식성이 요구되는 생체재료에 매우 적합하게 사용될 수 있다.From these results, it can be seen that the magnesium alloy according to the present invention can achieve considerable strength with a corrosion rate comparable to or lower than that of pure magnesium. Such magnesium alloys can be suitably used for biomaterials requiring high strength and corrosion resistance.

Claims (7)

Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%를 포함하는 마그네슘을, 서로 상이한 방향을 갖는 3 이상의 축 방향으로 단조하여 가공된, 마그네슘 합금.A magnesium alloy processed by forging magnesium containing 0.2 to 1.5% by weight of Ca and 0.1 to 1.0% by weight of Mn in three or more axial directions having different directions. 제1항에 있어서,
상기 마그네슘 합금은 Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%를 포함하고, 나머지 마그네슘과 불가피한 불순물로 이루어진, 마그네슘 합금.
The method of claim 1,
The magnesium alloy contains 0.2% to 1.5% by weight of Ca and 0.1% to 1.0% by weight of Mn, and comprises magnesium and inevitable impurities.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마그네슘 합금의 평균 결정립크기는 5㎛ 이하인, 마그네슘 합금.
The method according to claim 1 or 2,
Magnesium alloy, the average grain size of the magnesium alloy is 5㎛ or less.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마그네슘 합금의 인장강도는 200MPa 이상이고, 부식속도는 1mm/y 이하인, 마그네슘 합금.
The method according to claim 1 or 2,
The tensile strength of the magnesium alloy is 200MPa or more, the corrosion rate is less than 1mm / y, magnesium alloy.
Ca: 0.2~1.5중량%와 Mn: 0.1~1.0중량%를 포함하는 마그네슘 합금을 용해하여 주조하여 빌렛을 제조하는 단계,
상기 빌렛을 200~500℃에서 0.5~48 시간 동안 열처리하는 단계,
상기 열처리된 빌렛을 200~600℃로 예열하는 단계,
상기 예열된 빌렛을 압출비 5:1~20:1로 압출하는 단계,
압출된 마그네슘 합금을 150~350℃에서 서로 상이한 방향을 갖는 3 이상의 방향으로 순차적으로 1회 이상 단조 공정을 수행하는 단계를 포함하는,
마그네슘 합금의 제조방법.
Preparing a billet by melting and casting a magnesium alloy including Ca: 0.2 to 1.5% by weight and Mn: 0.1 to 1.0% by weight;
Heat-treating the billet at 200-500 ° C. for 0.5-48 hours,
Preheating the heat-treated billet to 200 ~ 600 ℃,
Extruding the preheated billet at an extrusion ratio of 5: 1 to 20: 1,
Comprising the step of performing the forging process of the extruded magnesium alloy at least once in three or more directions having a different direction from 150 ~ 350 ℃,
Method for producing magnesium alloy.
제5항에 있어서,
상기 단조 공정은 서로 직교하는 x방향, y방향, z방향의 3개 방향에서 순차적으로 1회 이상 반복 수행되는, 마그네슘 합금의 제조방법.
The method of claim 5,
The forging process is repeatedly performed one or more times in sequence in three directions, which are orthogonal to each other in the x direction, the y direction and the z direction.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 단조 공정은 200~350℃에서 수행하는, 마그네슘 합금의 제조방법.
The method according to claim 5 or 6,
The forging process is carried out at 200 ~ 350 ℃, manufacturing method of magnesium alloy.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023080056A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Magnesium-based alloy extension material

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4395820B2 (en) * 2000-06-12 2010-01-13 株式会社ナカボーテック Magnesium alloy for galvanic anode
KR20100053480A (en) 2007-05-28 2010-05-20 아크로슈타크 코포레이션 비브이아이 Magnesium-based alloy
KR20100123428A (en) 2009-05-15 2010-11-24 지용태 Academy management system using mobile communication terminal
KR101692261B1 (en) * 2016-08-16 2017-01-03 에스씨엠주식회사 Manufacturing Method of Bow Grip Comprising Magnesium Alloy
KR20180000569A (en) * 2016-06-23 2018-01-03 주식회사 포스코 Magnesium alloy material and method for manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4395820B2 (en) * 2000-06-12 2010-01-13 株式会社ナカボーテック Magnesium alloy for galvanic anode
KR20100053480A (en) 2007-05-28 2010-05-20 아크로슈타크 코포레이션 비브이아이 Magnesium-based alloy
KR20100123428A (en) 2009-05-15 2010-11-24 지용태 Academy management system using mobile communication terminal
KR20180000569A (en) * 2016-06-23 2018-01-03 주식회사 포스코 Magnesium alloy material and method for manufacturing the same
KR101692261B1 (en) * 2016-08-16 2017-01-03 에스씨엠주식회사 Manufacturing Method of Bow Grip Comprising Magnesium Alloy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ahmad Bahamani, Kwang Seon Shin, Effects of Severe Plastic Deformation on Mechanical Properties and Corrosion Behavior of Magnesium alloys, TMS2018, Magnesium Technology 2018, pp.369-371(2018.01.28.).* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023080056A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Magnesium-based alloy extension material

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