KR20210099256A - 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 알루미늄 합금으로서 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 빌렛을 제조하는 단계, 상기 빌렛을 압출 및 인발하여 알루미늄 파이프를 제조하는 단계 및 상기 알루미늄 파이프의 좌우 끝단을 포밍하고 벤딩하여 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동차용 리시버드라이어는 알루미늄 합금에 Ti, Cr 및 Zr의 성분을 추가로 첨가하거나, 특히 이들을 동량의 비로 첨가하여 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서의 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법{RECEIVER DRIER FOR VEHICLE WITH HIGH CORROSION RESISTANCE ALUMINUM ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명의 기술적 사상은 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서의 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 에어컨/엔진 냉각 시스템은 냉매를 압축-응축-팽창-증발의 과정을 반복하여 냉방과 제습을 조절하여 차 실내를 쾌적한 상태로 유지하게 해주는 공기조절 시스템이다. 주요 부품으로는 바람을 공급해 주는 송풍기와 더불어 냉매를 증발시키는 증발기(80), 압축하는 압축기(50) 그리고 냉각팬과 더불어 응축하는 콘덴서(20), 수분 및 이물질을 제거하는 리시버드라이어(10), 냉매를 팽창하는 팽창밸브(70)와 이를 연결하는 파이프(30), 호스(40, 60) 등이 있으며, 또한 이를 자동 혹은 수동으로 제어하는 컨트롤러 및 여러 안전장치가 있다.
특히 공조 장치 중 콘덴서(20)는 기체나 증기에서 열을 제거시키도록 작동하는데, 충분한 열이 제거되면 액화가 이루어진다. 상기 콘덴서(20)는 압축기(50)에서 공급된 기체 냉매의 열을 대기 중으로 방출시켜 액체 냉매로 만드는 일종의 방열기로서, 방출열이 많을수록 좋다. 압축기(50)에서 보내진 고온, 고압의 냉매는 외기의 온도에 의해 냉각되어 액화시킨 다음 긴 원통 모양에 알루미늄으로 되어 있는 리시버드라이어(10)에 보내진다. 리시버드라이어(10)는 냉매를 저장하는 탱크이면서 냉매 속에 섞여 있는 습기를 제거하는 역할을 한다. 자동차를 장기간 운행하게 되면 내부에서 발생한 응축수에 의하여 내부 부식이 발생하며, 특히 도로에 살포되는 염화칼슘과 같은 제설제로 인하여 외부 부식도 심하게 발생하게 된다. 따라서 본 합금은 고 내식성에 월등한 특성이 요구된다.
일반적으로 챠량에 많이 사용되는 알루미늄 합금에서 순수 알루미늄은 강도가 낮으므로 각종 원소 (Mn, Si, Mg, Cu, Zn, Cr 등)를 첨가하여 주로 석출 경화에 의한 강도 향상을 도모하여 사용한다. 알루미늄은 pH 4.5 ~ 8.5의 환경에서 산화 피막이 모재를 보호하기 때문에 내식성은 우수하나 이온화 경향이 커서 부식 환경 하에서 Fe, Cu, Pb 등과 접촉하면 심하게 부식되고 수은의 경우에는 ppm 단위만 있어도 심하게 부식된다.
3xxx계열의 알루미늄 합금은 Mn을 주 첨가 성분으로 한 합금으로, 냉각가공에 의해 각종 성질을 갖는 비열처리 합금이다. 순수 알루미늄에 비해 강도는 약간 높고, 용접성, 내식성, 성형 가공성 등이 좋다. 특히, 3003은 이 계의 대표적 합금으로, Mn의 첨가에 의해 순수 알루미늄의 가공성, 내식성을 저하 시키지 않으면서도, 강도를 조금 증가 시킨 합금이다. 이러한 합금은 알루미늄 소재 기물, 건축 재료, 용기 등에 넓은 용도를 갖는다. 3003에 상당하는 합금에 Mg를 1중량%정도 첨가한 3004, 3014 알루미늄 합금은 한층 강도가 더 증가된 합금이다. 하지만 더욱더 고품질이 요구되는 부품 특성에 부합하는 성형성 및 강도를 충족시켜 주지 못할 뿐 아니라, 염수환경에서 부식이 발생하는 문제를 가지고 있다.
따라서 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서의 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 및 이의 제조 방법이 필요한 실정이다.
1. 일본 등록특허 제04411803호 2. 한국 공개특허 제10-2005-0035447호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어를 제공하는데 있는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어의 제조 방법을 제공하는데 있는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법은 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 빌렛을 제조하는 단계, 상기 빌렛을 압출 및 인발하여 알루미늄 파이프를 제조하는 단계 및 상기 알루미늄 파이프의 좌우 끝단을 포밍하고 벤딩하여 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15%를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15%를 모두 포함하되, 상기 Ti, Cr 및 Zr 은 동량의 비로 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Ti: 0.05~0.1%, Cr: 0.05~0.1% 및 Zr: 0.05~0.1%를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Ti: 0.05~0.1%, Cr: 0.05~0.1% 및 Zr: 0.05~0.1%를 모두 포함하되, 상기 Ti, Cr 및 Zr 은 동량의 비로 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 알루미늄 합금으로 제조된 자동차용 리시버드라이어는 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 자동차용 리시버드라이어는 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서의 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어를 제공할 수 있다.
또한 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용한 리시버드라이어 제조방법을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 자동차 에어컨/ 엔진 냉각 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 자동차 에어컨(열교환기)와 리시버드라이어의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고내식성 리시버드라이어 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 실시예에 따른 알루미늄 합금 조성을 이용하여 제조한 시편의 가공성 평가를 나타낸 사진이다.
도 5a와 5b는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 조성으로 제조된 리시버드라이어의 내식성 평가 전후의 사진이다.
도 6a와 6b는 본 발명의 비교예에 따른 알루미늄 합금 조성으로 제조된 리시버드라이어의 내식성 평가 전후의 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고내식성 자동차용 리시버드라이어 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4와 같이, 본 발명에 따른 고내식성 알루미늄 합금 조성물을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법은 알루미늄 빌렛 제조 단계, 알루미늄 파이프 제조 단계 및 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.
상기 알루미늄 빌렛 제조 단계는 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 빌렛을 제조하는 단계이다.
Cu는 합금에서 경화 효과에 따른 합금의 강도 및 연성을 향상시키는 역할을 한다. Cu는 바람직하게는 0 중량% 초과에서 0.1 중량% (0wt.%<Cu≤0.1wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Cu는 0 중량% 초과에서 0.05 중량% (0wt.%<Cu≤0.05wt.%)의 범위로 조절한다. Cu가 0.1 중량% 초과의 경우에는 내부식성이 저하됨에 따라 0.1 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 0.05 중량% 이하로 첨가되는 것이 더욱 바람직하다.
Si는 합금에서 내식성을 악화시키지 않으면서도 강도를 향상시키는 역할을 한다. Si은 석출되어 기계적 성질을 향상시킨다. Si는 바람직하게는 0 중량% 초과에서 0.15 중량% (0wt.%<Si≤0.15wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Si는 0 중량% 초과에서 0.05 중량% (0wt.%<Si≤0.05wt.%)의 범위로 조절한다. Si가 0.15 중량% 초과의 경우에는 성형성이 떨어지게 될 뿐 아니라 성형제품의 표면 품질이 떨어지게 될 수 있어 0.05 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
Fe은 합금에서 합금의 밀도를 증가시켜 강도 향상에 기여할 수 있다. Fe은 바람직하게는 0 중량% 초과에서 0.2 중량% (0wt.%<Fe≤0.2wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Fe은 0.05 중량% 이상에서 0.15 중량% (0.05wt.%≤Fe≤0.15wt.%)의 범위로 조절한다. Fe이 0.2 중량% 초과의 경우에는 연성을 저하시킬 뿐 아니라 압출성과 생산성을 떨어뜨리게 될 수 있으며 소재의 부식을 초래할 수도 있다. 따라서 Fe의 상한으로는 바람직하게 0.2 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15 중량% 이하가 좋다.
Mn은 합금에서 내식성은 별로 약화시키지 않으면서 고온에서 연화 저항을 크게 하며 표면처리 특성을 개선하는 역할을 한다. 또한 고용강화 효과 및 미세석출물 분산 효과를 통하여 강도 개선한다. Mn은 바람직하게는 0.9 중량% 이상에서 1.5 중량% (0.9wt.%≤Mn≤1.5wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Mn은 1.0 중량% 이상에서 1.5 중량% (1.0wt.%≤Mn≤1.5wt.%)의 범위로 조절한다. Mn이 0.9 중량% 미만의 경우에는 효과를 기대하기 어렵고, Mn이 1.5 중량% 초과의 경우에는 주조성이 저하되어 좋지 않다.
Ti은 합금에서 결정립 미세화를 통하여 성형성 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. Ti은 바람직하게는 0.03 중량% 이상에서 0.15 중량% (0.03wt.%≤Ti≤0.15wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Ti은 0.05 중량% 이상에서 0.1 중량% (0.05wt.%≤Ti≤0.1wt.%)의 범위로 조절한다. Ti가 0.03 중량% 미만의 경우에는 효과를 기대하기 어렵고, Ti가 0.15 중량% 초과의 경우에는 TiAl3 등의 크고 거친 금속간 화합물을 다량 생산하여, 합금의 기계적 특성을 저하시켜 좋지 않다. Ti이 0.03 중량% 미만의 경우에는 효과를 기대하기 어렵고, Ti이 0.15 중량% 초과의 경우에는 기계적 특성이 저하되어 좋지 않다.
Cr은 합금에서 Al과 함께 화합물을 형성하여, 입계에 분포함으로써 시효 처리시의 석출을 억제하여 연신율을 향상시키는 역할을 한다. Cr은 바람직하게는 0.03 중량% 이상에서 0.15 중량% (0.03wt.%≤Cr≤0.15wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Cr은 0.05 중량% 이상에서 0.1 중량% (0.05wt.%≤Cr≤0.1wt.%)의 범위로 조절한다. Cr이 0.03 중량% 미만의 경우에는 효과를 기대하기 어렵고, Cr이 0.15 중량% 초과의 경우에는 강도가 저하되어 좋지 않다.
Zr은 합금에서 고온에서 강도 향상과 함께 내부식성을 향상시키는 역할을 한다. Zr은 바람직하게는 0.03 중량% 이상에서 0.15 중량% (0.03wt.%≤Zr≤0.15wt.%)의 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 Zr은 0.05 중량% 이상에서 0.1 중량% (0.05wt.%≤Zr≤0.1wt.%)의 범위로 조절한다. Zr이 0.03 중량% 미만의 경우에는 효과를 기대하기 어렵고, Zr이 0.15 중량% 초과의 경우에는 크랙이나 깨짐이 발생하여 좋지 않다.
특히 상기 Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15%를 모두 포함할 수 있다. 또한 상기 Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15%를 모두 포함하되, 상기 Ti, Cr 및 Zr 은 동량의 비로 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 Ti: 0.05~0.1%, Cr: 0.05~0.1% 및 Zr: 0.05~0.1%를 포함할 수 있다.
위와 같이, 본 발명에 따른 고내식성 알루미늄 합금은 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 Ti: 0.05~0.1%, Cr: 0.05~0.1% 및 Zr: 0.05~0.1%를 모두 포함하되, 상기 Ti, Cr 및 Zr 은 동량의 비로 포함하여 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서의 내식성을 향상시킨다.
상기 알루미늄 파이프 제조 단계는 상기 빌렛을 압출 및 인발하여 알루미늄 파이프를 제조하는 단계이고, 상기 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계는 상기 알루미늄 파이프의 좌우 끝단을 포밍하고 벤딩하여 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계이다.
본 발명에 따른 자동차용 리시버드라이어는 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 리시버드라이어를 제조하는 고내식성 알루미늄 합금은 Ti, Cr 및 Zr 를 동량의 비로 첨가하여 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서의 우수한 내식성을 가질 수 있다.
위와 같이, 상기 고내식성 알루미늄 합금으로 자동차용 리시버드라이어를 제조할 수 있으며, 자동차 냉매 운반 시스템의 냉매 라인, 냉각수 라인, 변속 오일 쿨러 라인으로 사용되는 파이프 구조물 등을 압출 및 인발 공법으로 제조할 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부 사항을 설명하고자 한다.
알루미늄 합금 준비
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고내식성 알루미늄 합금 조성을 중량%로 나타낸 표이다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금 조성물(실시예1 내지 10)과 이와 비교되는 알루미늄 합금 조성물(비교예1 내지 5)을 아래와 같은 조성비율로 준비하였다. 비교예 4 및 비교예 5는 기존의 3005 합금 및 3004 합금의 조성을 사용하였다. 표 1에서 알루미늄 합금은 합금조성 이외에는 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 구성된다.
No Cu Mg Si Fe Mn Zn Ti Cr Zr Al
실시예1 0.03 0 0.03 0.09 1.16 0 0.04 0.04 0.04 98.57
실시예2 0.03 0 0.03 0.09 1.16 0 0.05 0.05 0.05 98.54
실시예3 0.03 0 0.03 0.09 1.16 0 0.07 0.07 0.07 98.48
실시예4 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.09 0.09 0.09 98.43
실시예5 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.07 0.04 0.04 98.55
실시예6 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.04 0.07 0.04 98.55
실시예7 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.07 0.07 0.12 98.44
실시예8 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.07 0.12 0.07 98.44
실시예9 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.12 0.07 0.07 98.44
실시예10 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.12 0.12 0.12 98.34
비교예1 0.03 0 0.03 0.09 1.16 0 0.02 0.02 0.02 98.63
비교예2 0.03 0 0.03 0.09 1.16 0 0.18 0.18 0.18 98.15
비교예3 0.03 0 0.03 0.09 1.15 0 0.21 0.21 0.21 98.07
비교예4 0.3 0.2 0.6 0.7 0.8 0.25 0.1 0.2 0 96.85
비교예5 0.25 0.8 0.3 0.7 1 0.25 0 0 0 96.7
파이프 제작 및 평가
표 2 및 3은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 조성에 따른 기계적 성질의 측정값을 나타낸 표이다. 본 발명에 의한 합급 중 실시예 2 내지 4, 비교예 4 및 5의 5종류의 합금을 외경 8mm, 두께 1T 시편 및 외경 12mm, 두께 1.2T 의 파이프를 각각 제작하였다. 만능재료시험기를 사용하여 항복 강도, 인장 강도 및 연신율을 측정하였다.
구분 시편특성 항복점 최대점인장 기타
No 외경지름 두께 강도 강도 연신율
(stress) (stress) (strain)
(mm) (mm) (N/㎟ (N/㎟ (%)
실시예2 8 1.01 66 140 19.4
실시예3 8 1.01 74 157 21.1
실시예4 8 1.01 68 150 20.9
비교예4 8 1.01 48 94 18.8
비교예5 8 1.01 63 105 18.1
구분 시편특성 항복점 최대점인장 기타
No 외경지름 두께 강도 강도 연신율
(stress) (stress) (strain)
(mm) (mm) (N/㎟ (N/㎟ (%)
실시예2 12 1.2 47 120 42.5
실시예3 12 1.2 51 125 50.1
실시예4 12 1.2 49 123 51.2
비교예4 12 1.2 33 82 41.5
비교예5 12 1.2 50 94 40.6
외경 8mm, 두께 1T 시편의 파이프에 있어서, 인장강도 95 내지 160 N/㎟, 항복강도 50 N/㎟ 이상, 연신율 12%를 만족하고, 외경 12mm, 두께 1.2T 시편의 의 파이프에 있어서는 인장강도 95 내지 127 N/㎟, 항복강도 35 N/㎟ 이상, 연신율 35%를 만족하는 경우, 가공을 위한 필요한 물성을 충족한다.
표 2와 같이, 외경 8mm, 두께 1T 시편에서 실시예 2 내지 4의 경우 인장강도 140~157 N/㎟, 항복강도 66~74 N/㎟, 연신율 19~22% 으로 필요한 물성을 모두 충족한다. 비교예 4의 인장강도는 필요한 물성보다 낮은 수치를 가지며, 비교예 4 및 5의 인장강도, 연신률은 실시예 2 내지 4보다 낮은 수준을 가짐을 확인하였다.
또한 표 3과 같이, 외경 12mm, 두께 1.2T 시편에서 실시예 2 내지 4의 경우 인장강도 120~125 N/㎟, 항복강도 47~51 N/㎟, 연신율 42~52% 으로 필요한 물성을 모두 충족한다. 이와 비교하여 비교예 4 내지 5의 경우 필요한 물성보다 낮은 인장강도를 가지고, 연신률은 실시예 2 내지 4보다 낮은 수준을 가짐을 확인하였다.
도 4 및 표 4는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 조성을 이용하여 제조한 시편의 가공성 평가를 나타낸 사진 및 결과이다. 제조된 외경 8mm 및 12mm 시편 각 100개를 (a)벤딩, (b)용접, (c)코킹, (d)포밍의 4가지 가공성 평가를 실시하였으며, 4가지 각각의 가공성 평가에서 가공성이 양호하지 않은 시편의 개수로 불량률을 확인하였다. 실시예 2 내지 4의 경우 4가지 가공성 평가 후 불량인 시편이 없어 불량률이 0%의 우수한 결과를 나타내었다. 비교예 4 및 5의 기존 소재는 벤딩 및 포밍 평가에서 5개 내지 20개의 불량 시편이 확인되어 5 내지 20%의 불량률이 발생한 것에 비하여 가공성 측면에서 상당부분 개선됨을 확인하였다.
NO. 외경 불량률
(a)벤딩 (b)용접 (c)코킹 (d)포밍
실시예2 8mm 0% 0% 0% 0%
실시예3 0% 0% 0% 0%
실시예4 0% 0% 0% 0%
비교예4 5% 0% 0% 10%
비교예5 10% 0% 0% 15%
실시예2 12mm 0% 0% 0% 0%
실시예3 0% 0% 0% 0%
실시예4 0% 0% 0% 0%
비교예4 10% 0% 0% 15%
비교예5 20% 0% 0% 20%
리시버드라이어 제작 및 내식성 평가
본 발명의 실시예 1 내지 10에 따른 알루미늄 합금 조성 및 비교되는 알루미늄 합금 조성(비교예 1 내지 5)으로 알루미늄 빌렛을 제조하고, 상기 빌렛을 압출 및 인발하여 알루미늄 파이프를 제조한 다음, 상기 알루미늄 파이프의 좌우 끝단을 포밍하고 벤딩하여 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계로 리시버드라이어를 제조한다.
두께 1.6T 및 1.8T 리시버드라이어를 제조한 후 내식성 평가를 실시하였다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 조성으로 제조된 리시버드라이어의 내식성 평가 전후의 사진이고, 도 5는 본 발명의 비교예에 따른 알루미늄 합금 조성으로 제조된 리시버드라이어의 내식성 평가 전후의 사진이다. 도 5(b)와 같이, 내식성 평가 후에 LEAK를 확인할 수 있다.
표 5는 표 1의 알루미늄 합금 조성으로 제조된 리시버드라이어의 내식성 시험을 완료한 결과이다. 내식성 시험(SWAAT-Seawater Acidified Test)은 시료에 식염수를 규정에 따라 분사무폭(噴射霧曝)하여, 부식을 촉진시켜서 내식성을 조사한다. 컨덴서 내부에 1.6± 0.04 MPa (16.7kgf/cm2) 의 질소 압을 가하고, 농도: 합성 해수염 42g/1L, 분무량: 1~2 ml/h, 비중: 1.0255 ~ 1.0400, PH: 2.8~3.0 (ASTM G85 94-A3 에 준할 것)에서 500시간 내지 2000시간을 실시한다.
증류수를 Tank에 넣고, 합성 해수염을 증류수량에 맞추어 넣고 완전히 녹을 때까지 저어주었다. 아세트산을 증류수량에 맞추어 넣고 저어준 후 비중계와 PH Meter로 시험용액이 조건 값에 만족하는지 확인하였다. 1시간 시운전하여 분무량이 조건에 맞는 지 확인하고 Chamber내에 시료를 넣는다. Chamber내 분위기를 49℃ 맞추고 30분 분무, 90분 방치의 조건으로 250Cycle(500hr), 500cycle(1,000hr) 및 1000cycle(2,000hr) 시험하였다.
NO. 제품 시험결과
두께 250Cycle_500hr시험후 500Cycle_1,000hr시험후 1000Cycle_2,000hr시험후
LEAK 유무 LEAK유무 LEAK유무
실시예1 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
실시예2 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예3 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예4 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예5 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
실시예6 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
실시예7 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
실시예8 1.6T LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
실시예9 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
실시예10 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
비교예1 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
비교예2 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
비교예3 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
비교예4 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
비교예5 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
실시예1 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예2 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예3 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예4 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예5 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예6 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예7 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예8 1.8T LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예9 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
실시예10 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 없음
비교예1 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
비교예2 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
비교예3 LEAK 없음 LEAK 없음 LEAK 발생
비교예4 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
비교예5 LEAK 없음 LEAK 발생 LEAK 발생
표 5와 같이, 내식성 평가에서 LEAK가 250Cycle_5000hr 시험 후 평가에서 실시예 및 비교예 모두 LEAK없음으로 양호한 결과를 나타내었다. 500Cycle_1,000hr 시험 후 실시예 1 내지 10에 나타나지 않는 LEAK 비교예 1 내지 5에서 각각 관찰되었다. 특히 두께 1.6T로 제조된 리시버드라이어의 경우, 비교예 1 내지 5에서 모두 LEAK가 발생하였다. 따라서 본 발명의 조성에 따른 실시예 1 내지 10의 알루미늄 합금으로 제조된 리시버드라이어는 500Cycle_1,000hr 염수환경에서 1.6T 및 1.8T 두께 모두에서 LEAK가 발생하지 않아 리시버드라이어에 사용하기 충분한 내식성을 가짐을 확인하였다.
추가로 1000Cycle_2,000hr의 가혹환경에서 내식성 평가를 실시하였다. 실험 결과 실시예 2 내지 4의 경우, 1.6T 및 1.8T 두께 모두에서 1000Cycle_2,000hr의 가혹환경에서도 LEAK가 발생하지 않아 우수한 내식특성을 가짐을 확인하였다. 실시예 2 내지 4는 Ti Cr 및 Zr 이 0.05~0.1% 내의 범위에서 동량의 비로 포함하는 조성으로 우수한 내식 특성을 가짐을 확인하였다.
위와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 리시버드라이어는 우수한 인장강도 및 항복강도의 수준에서 염수 환경에서 내식성이 향상된 알루미늄 합금을 이용하여 제조할 수 있다.
또한 상기 알루미늄 합금은 자동차용 리시버드라이어와 함께 자동차용 공조라인에 적용되는 파이프 또는 파이프 구조물을 제조할 수 있다. 파이프 구조물의 경우 체결되는 파이프라인에 체결되는 볼트나 너트 또는 그 밖의 체결수단을 지칭한다. 상기 파이프 구조물은 본 발명의 고내식성 알루미늄 합금을 이용하여 압출 및 인발 공법으로 제조될 수 있다. 상기 구조물은 자동차 냉매 운반 시스템의 냉매 라인, 냉각수 라인, 변속 오일 쿨러 라인 중 적어도 하나로 사용될 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 고내식성 알루미늄 합금은 냉장고, 세탁기, 가정용 에어컨, 엘이디 등의 방열판, 전기용품, 지붕재, 화학장치, 주방기구, 선박외장재 등 기타 부식을 방지하려는 모든 제품에 다양하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 리시버드라이어 20: 콘덴서
30: 파이프 40: 호스
50: 압축기 60: 호스
70: 팽창밸브 80: 증발기

Claims (6)

  1. 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 빌렛을 제조하는 단계;
    상기 빌렛을 압출 및 인발하여 알루미늄 파이프를 제조하는 단계; 및
    상기 알루미늄 파이프의 좌우 끝단을 포밍하고 벤딩하여 리시버드라이어 형상으로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15%를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Ti, Cr 및 Zr 은 동량의 비로 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 Ti: 0.05~0.1%, Cr: 0.05~0.1% 및 Zr: 0.05~0.1%를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 Ti, Cr 및 Zr 은 동량의 비로 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 알루미늄 합금을 이용한 자동차용 리시버드라이어 제조 방법.
  6. 중량%로서, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), Si: 0.15% 이하(0% 제외), Fe: 0.2% 이하(0% 제외), Mn: 0.9~1.5% 에, Ti: 0.03~0.15%, Cr: 0.03~0.15% 및 Zr: 0.03~0.15% 중 1종 이상을 포함하고, 나머지 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금으로 제조된 자동차용 리시버드라이어.
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