KR20220112738A - 마그네슘 합금 및 이의 제조방법 - Google Patents

마그네슘 합금 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20220112738A
KR20220112738A KR1020220096905A KR20220096905A KR20220112738A KR 20220112738 A KR20220112738 A KR 20220112738A KR 1020220096905 A KR1020220096905 A KR 1020220096905A KR 20220096905 A KR20220096905 A KR 20220096905A KR 20220112738 A KR20220112738 A KR 20220112738A
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박성수
백수민
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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은 마그네슘 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예인 마그네슘 합금은, 마그네슘 합금 전체 100중량%에 대해, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하는 마그네슘 합금일 수 있다.

Description

마그네슘 합금 및 이의 제조방법{MAGNESIUM ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명의 일 구현예는 마그네슘 합금 및 이의 제조방법 에 관한 것이다.
마그네슘 합금은 실용 구조용 금속재료 중 가장 낮은 비중, 우수한 비강도 및 비강성을 갖고 있어, 최근 경량화가 필요한 자동차 및 전자제품에서의 수요가 증가하고 있다. 또한 의료용 생체분해형 임플란트로서의 가능성이 제시되어 현재 외과 골절용 임플란트 및 혈관/소화기 스텐트용 마그네슘 소재 개발 연구가 활발히 진행되고 있다.
기존의 마그네슘 소재에 대한 연구는 마그네슘의 우수한 주조성을 바탕으로 자동차 엔진이나 기어부품 등에 적용하기 위한 주조용 마그네슘 합금에 치중되어 있었으나, 최근 들어 경량화가 요구되는 부분에 더욱 다양하게 적용될 수 있는 압출재 또는 판재 형태의 가공용 마그네슘 합금에 대한 연구가 보다 활발히 진행되고 있다.
그런데 마그네슘 합금으로서 개발되어 있는 마그네슘-알루미늄계, 마그네슘-아연계, 마그네슘-주석계 등 대부분의 마그네슘 합금은 고온에서 쉽게 발화하는 특성을 가질 뿐 아니라 경쟁 금속인 알루미늄 합금에 비해 매우 높은 부식속도를 나타내고 있다. 이는 구조용 및 의료용 소재로서의 마그네슘 합금의 상용화를 저해하는 걸림돌로 작용하고 있다.
마그네슘 합금재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 마그네슘 합금 전체 100중량%에 대해, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하는 마그네슘 합금을 제공한다.
상기 희토류 원소는 Sc 일 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Mg 및 Sc 이원계 합금일 수 있다.
또는, 상기 마그네슘 합금은, Mg-Sc-Mn, Mg-Sc-Ca, Mg-Sc-Y, Mg-Sc-Zn, 또는 Mg-Sc-Sn 삼원계 합금일 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Sc-Si-Fe, Sc-Si, 또는 이들의 조합인 이차상 입자를 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Sc 0.02 내지 0.5 중량%를 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Sc 0.05 내지 0.1 중량%를 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Mn: 2.8중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 0 초과 및 2.8중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 0.1 내지 2.8중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은 Ca: 0.1중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 0초과 및 0.1중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Y: 1중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 0초과 및 1중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Zn: 2.0중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0 초과 및 2.0중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 0.1 내지 2.0중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 합금은, Sn: 5중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0초과 및 5 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 전체 100중량%에 대하여, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하는 용탕을 준비하는 단계; 및 상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계;를 포함하는, 마그네슘 합금의 제조방법을 제공한다.
상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계 이후에, 상기 주조재에 대해 압연, 압출, 인발, 단조, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 내식성이 우수한 마그네슘 합금을 제공할 수 있다. 이러한 마그네슘 합금은 우수한 내부식성을 요구하는 산업 등에 실제적 적용이 가능한 주조재, 압연재, 압출재, 인발재, 단조재 등으로 다양하게 활용될 수 있다.
도 1은, 스칸듐 함량에 따른 부식 속도 비교 데이터이다.
도 2는 비교예 1인 Mg 주조재 내부에 형성된 이차상 입자를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 2인 Mg-0.05Sc 주조재 내부에 형성된 이차상 입자를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 4 및 도 5는 전술한 이차상 물질과 마그네슘 기지 간의 볼타포텐셜 차이를 측정한 결과이다.
도 6은, Sc 함량 증가에 따른 마그네슘 주조재의 표면 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 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. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서는, 마그네슘 합금재 전체 100중량%에 대해, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하는 마그네슘 합금을 제공한다.
상기 마그네슘 합금재의 성분 및 조성을 한정한 이유는 하기와 같다.
스칸듐은 이차상 입자의 전기화학적 특성 변화에 관여하여 마그네슘 합금재의 내식성을 향상시키는 역할을 한다.
이에 따라, 스칸듐의 함량이 너무 적으면 스칸듐이 포함된 이차상 입자의 전기화학적 특성 변화의 정도가 적어 내부식성 향상에 대한 스칸듐의 첨가 효과를 기대하기 어려울 수 있다. 반면, 스칸듐의 함량이 너무 많으면 스칸듐이 포함된 입자의 분율이 과도하여 마이크로갈바닉 부식이 촉진되는 문제 및 합금재 가격 상승의 문제가 야기될 수 있다. 또한 스칸듐의 함량이 과도할 경우 주조재 표면에 요철이 발생할 수 있다.
희토류 원소는 이차상 입자의 전기화학적 특성 변화에 관여하여 내식성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에서 상기 희토류 원소(RE) 중 스칸듐을 전술한 함량 범위로 제어하여 같이 첨가함으로써 내식성 향상 효과를 더욱 기대할 수 있다.
희토류 원소의 함량이 너무 적을 경우 내식성 향상 효과가 미미할 수 있고, 너무 많을 경우 합금 제조 비용이 과도하게 증가할 수 있다.
이에, 희토류 원소의 중량 범위는 0.02 내지 2중량%일 수 있다. 구체적으로는, 0.05 내지 0.1중량%일 수 있다.
망간은 고용강화 등으로 합금의 강도 증가에 기여한다. 뿐만 아니라, 합금 내 불순물을 흡수하는 화합물 입자를 형성함으로써, 마그네슘 합금의 내부식성 향상에 기여한다.
이에 따라, 망간의 함량이 너무 적으면 강도 증가 및 내부식성 향상 효과가 미미할 수 있다. 스칸듐을 포함하는 마그네슘 합금재에서도 망간의 상기 내식성 향상 효과가 있을 수 있다. 다만, 스칸듐을 포함하는 마그네슘 합금재에서 망간을 너무 많이 첨가할 경우, 망간을 포함한 입자의 분율이 과도하여 마이크로갈바닉 부식이 오히려 촉진됨으로써 내식성을 저하시킬 수 있다. 또한, 망간이 포함된 입자의 분율이 과도할 경우 합금의 소성 변형 시 연신율이 저하될 수 있다. 이에, 망간의 상한값을 본 발명의 일 구현예와 같이 한정할 수 있다.
이에 따라, 상기 마그네슘 합금재 전체 100중량%에 대해, 0 초과 및 2.8 중량%의 Mn을 포함할 수 있다. 구체적으로, 0.1 내지 2.8중량%일 수 있다.
더 구체적으로, 망간 함량이 2.8중량%를 초과하게 되면, 전술하였지만 희토류 원소 첨가에 따른 내식성 향상 효과가 미미하고 연신율이 저하될 수 있다.
칼슘은 합금의 내발화 온도를 상승시키는 역할을 한다.
이에 따라, 칼슘의 함량이 너무 적으면 합금의 내발화 온도가 낮아 발화 억제를 위한 고가의 보호가스 사용이 필요할 수 있으며 이로 인해 합금 제조 비용이 상승할 수 있다. 반면, 칼슘의 함량이 너무 많으면 칼슘이 포함된 입자의 분율이 과도하여 합금의 소성 가공 시 입자 주위에서의 응력 집중으로 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 칼슘이 포함된 입자의 분율이 과도하여 마이크로갈바닉 부식이 촉진될 수 있다. 이에, 칼슘의 상한값을 본 발명의 일 구현예와 같이 한정할 수 있다.
이에, 상기 마그네슘 합금재 전체 100중량%에 대해, Ca은 0.1중량% 이하로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, 0초과 및 0.1중량% 이하 범위일 수 있다.
전술한 바와 같이, 성분의 조성 범위를 한정함으로써, 내식성이 우수한 마그네슘 합금재를 제공할 수 있다.
이트륨은 칼슘과 마찬가지로 마그네슘 합금의 내발화온도를 상승시키는 역할을 한다.
이에 따라, 이트륨을 너무 적게 첨가하는 경우, 발화온도가 낮아 내발화성 향상 효과가 미미할 수 있다. 반면, 이트륨의 함량이 너무 많은 경우에는 이트륨이 포함된 입자의 분율이 과도하여 마이크로갈바닉 부식이 촉진되는 문제 및 합금재 가격 상승의 문제를 야기할 수 있다.
아연은 알루미늄과 마찬가지로 고용강화 및 석출강화를 통해 합금의 강도 증가에 기여하는 역할을 한다.
이에 따라, 아연의 함량이 너무 적으면 강도 증가 효과를 기대할 수 없어 구조용 소재로 사용이 어려울 수 있다. 반면, 아연의 함량이 너무 많으면 아연이 포함된 입자의 분율이 과도하여 마이크로갈바닉 부식이 촉진될 수 있다. 이에, 아연의 상한값을 본 발명의 일 구현예와 같이 한정할 수 있다.
이에, 상기 마그네슘 합금재 전체 100중량%에 대해, Zn: 2.0중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0 초과 및 2.0중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 0.1 내지 2.0중량%를 더 포함할 수 있다.
주석(Sn)은 알루미늄 및 아연과 마찬가지로 고용강화 및 석출강화를 통해 합금의 강도 증가에 기여하는 역할을 한다. 마그네슘 합금 내에 주석을 첨가할 경우 Mg2Sn 석출상의 존재로 인해 강도 향상을 기대할 수 있으나 석출상의 분율 증가로 인해 마이크로갈바닉 부식이 촉진될 수 있다.
마그네슘 합금 내에 주석이 5 중량 % 초과로 포함되는 경우에는 과도한 석출상의 존재로 인해 마이크로갈바닉 부식이 촉진됨으로써 Sc첨가로 인한 내식성 개선 효과가 상쇄될 수 있다.
이에 상기 마그네슘 합금은, Sn: 5중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0초과 및 5 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 합금은, Mg 및 Sc 이원계 합금일 수 있다.
이러한 합금 내에는, Sc-Si-Fe, Sc-Si, 또는 이들의 조합인 이차상 입자를 포함할 수 있다. 후술하는 실시예에서 보다 자세히 설명하겠지만, 이러한 이차상 입자는 전기화학적 전위가 마그네슘과 비슷하기 때문에, 마그네슘 기지와의 전기화학적 전위차가 감소하여 마이크로갈바닉 부식이 억제될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 마그네슘 합금재의 제조방법은, 전체 100중량%에 대하여, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하는 용탕을 준비하는 단계; 및 상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계;를 포함하는, 마그네슘 합금의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 용탕의 성분 및 조성을 한정한 이유는 전술한 마그네슘 합금의 성분 및 조성을 한정한 이유와 같으므로 생략한다.
상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계;는, 600 내지 800 ℃ 온도 범위에서 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 사형주조, 중력주조, 가압주조, 저압주조, 탈랍주조, 박판주조, 스트립캐스팅, 단롤주조, 연속주조, 전자기주조, 전자기연속주조, 다이캐스팅, 정밀주조, 동결주조, 분무주조, 원심주조, 반응고주조, 급냉주조, 측방압출주조, 싱글벨트주조, 트윈벨트주조, 쉘몰드주조, 무주형주조, 3D 프린팅, 또는 이들의 조합으로 주조재를 제조할 수 있다. 다만, 이에 제한하는 것은 아니다.
상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계 이후에, 상기 주조재에 대한 압연, 압출, 인발, 단조, 또는 이들의 조합으로 구성된 가공열처리 공정을 더 포함할 수 있다.
이는, 상기에서 제조한 주조재는 추후 가공 공정을 더 실시할 수 있음을 의미한다. 이로써, 상기 주조재는 압연재, 압출재, 인발재, 단조재, 또는 제품의 형상으로 제공될 수 있다. 이때, 압연, 압출, 인발, 단조, 또는 이들의 조합을 포함하는 가공 공정을 구체적으로 제한하는 것은 아니며, 주조재를 이용하여 필요한 경우 적절한 열처리를 행한 후 가공하는 방법이라면 모두 가능하다.
이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실험예
합금 제작 방식: 순 Mg(99.9%), 순 Sc(99.9%), 을 사용하였다. 이들을 하기 표 1의 조성을 갖도록 하여, Mg 합금을 고주파 유도 용해로를 이용하여 흑연 도가니(graphite crucible) 내에서 용해하였다. 이때 용탕의 산화를 방지하기 위해 SF6와 CO2 혼합가스를 용탕 상부에 도포하여 대기와의 접촉을 차단하였다. 용해 후 용탕을 750 ℃에서 10분간 유지한 후 200 ℃로 예열된 스틸 몰드를 이용해 높이 80 mm, 폭 40 mm, 두께 12 mm의 크기의 주조(as-cast) 시편을 제조하였다.
부식속도 평가방식 및 결과: 표 1에 따른 총 31개의 마그네슘 합금 시편의 부식특성을 평가하기 위하여, 먼저 마그네슘 합금 시편의 표면을 P 1200 사포단계까지 연마한 후 25 ℃의 온도로 유지되는 3.5 중량% NaCl 용액에서 상기 마그네슘 합금 시편에 대한 침지시험을 수행하였다.
즉, 3.5 중량% NaCl 용액 내에 앞서 준비된 마그네슘 합금 시편을 25 ℃에서 72시간 동안 침지하고, 200 g/L 농도의 크롬산(CrO3) 용액을 이용하여 침지 시 생성된 표면 산화층을 제거한 뒤 침지 전후의 무게 변화를 측정하여 시편의 부식속도(단위: mmpy)를 다음 수학식에 따라 계산하였으며, 그 결과는 다음 표 1과 같다. 부식속도(mmpy) = 8760(h/year) x 10(mm/cm) x 무게감소량(g) / (시편 밀도(g/cm3) x 침지시간(h) x 노출면적(cm2))
구분 합금명 Sc 함량
(중량%)		 시편조건 부식속도
(mmpy)
1 비교예 1 Mg - 주조재 4.93
2 실시예 1 Mg-0.02Sc 0.02 주조재 1.35
3 실시예 2 Mg-0.05Sc 0.05 주조재 0.36
4 실시예 3 Mg-0.1Sc 0.1 주조재 0.48
5 실시예 4 Mg-0.2Sc 0.2 주조재 1.25
6 실시예 5 Mg-0.5Sc 0.5 주조재 1.46
7 실시예 6 Mg-1.0Sc 1.0 주조재 1.21
8 비교예 2 Mg-1.5Sc 1.5 주조재 1.36
9 비교예 3 Mg-2.0Sc 2.0 주조재 1.28
10 비교예 4 Mg-3.0Sc 3.0 주조재 1.30
표 1에서와 같이, Sc 첨가로 인해 마그네슘의 내식성이 개선되는 것을 알 수 있다.
다만, 적정 수준 이상의 Sc를 포함하게 되는 경우, 제조된 시편의 품질에 문제가 발생할 수 있다. 도 6은, Sc 증량에 따른 마그네슘 주조재의 표면 사진이다. Sc 함량이 증가함에 따라 마그네슘 표면에 요철이 발생한 것을 알 수 있다.
도 1은, 스칸듐 함량에 따른 부식 속도 비교 데이터이다.
마그네슘 합금에 포함된 스칸듐은 불순물이 함유된 화합물을 형성함으로써, 마그네슘 합금의 내부식성을 향상시키는 역할을 수행한다. 스칸듐의 함량이 너무 적으면 내부식성 향상 효과가 미미할 수 있다. 스칸듐의 함량이 너무 많으면 스칸듐이 포함된 입자의 분율이 과도하여 갈바닉 부식이 촉진되는 문제가 야기될 수 있다.
아래 도 2 및 도 3을 통해 비교예 및 실시예의 미세 조직을 관찰하였다.
도 2는 비교예 1인 Mg 주조재 내부에 형성된 이차상 입자를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
이러한 미세조직 분석을 통해 상용 마그네슘 소재 내에 불순물 Fe를 포함하는 Fe-Si계 입자가 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
도 3은 실시예 2인 Mg-0.05Sc 주조재 내부에 형성된 이차상 입자를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
아래 도 4 및 도 5는 전술한 이차상 물질과 마그네슘 기지 간의 볼타포텐셜 차이를 측정한 결과이다.
보다 구체적으로, NT-MDT 사의 SKPFM(scanning Kelvin probe force microscopy) 장비를 이용하여 비교예 1 및 실시예 2의 합금 내부에 존재하는 이차상 화합물과 마그네슘 기지간의 볼타포텐셜 차이를 측정하였다. 그 결과를 도 4 내지 도 5에 나타내었다.
도 4는 비교예 1인 Mg 주조재 내부에 형성된 이차상 입자와 마그네슘 기지간의 볼타포텐셜 차이를 보여주는 SKPFM 맵과 이의 line profile 결과이다.
도 5는 실시예 2인 Mg-0.05Sc 주조재 내부에 형성된 이차상 입자와 마그네슘 기지간의 볼타포텐셜 차이를 보여주는 SKPFM 맵과 이의 line profile 결과이다.
상기 실시예와 같이 전기화학적 전위가 마그네슘과 비슷한 Sc원소가 이차상 화합물 입자에 추가적으로 포함될 경우 이러한 입자와 마그네슘 기지와의 전기화학적 전위차가 감소하여 마이크로갈바닉 부식이 억제 될 수 있다.
아래 표 2는 Mg-Sc 합금에 추가 첨가원소로서 Mn 및 Ca를 더 포함하는 3원계 합금의 부식 속도 평가 데이터이다.
구체적인 실험 방법은 표 1의 실험예와 동일하며, 합금 성분의 함량을 다양하게 조절하였다.
합금명 Sc 함량
(중량%)		 시편조건 부식속도
(mmpy)
Mg-0.1Mn - 주조재 4.90
Mg-0.1Mn-0.05Sc 0.05 주조재 0.75
Mg-0.5Mn - 주조재 18.11
Mg-0.5Mn-0.05Sc 0.05 주조재 0.61
Mg-1.5Mn - 주조재 5.98
Mg-1.5Mn-0.05Sc 0.05 주조재 0.53
Mg-2.8Mn - 주조재 0.49
Mg-2.8Mn-0.05Sc 0.05 주조재 0.44
Mg-0.1Ca - 주조재 1.32
Mg-0.1Ca-0.05Sc 0.05 주조재 0.61
Mg-0.3Ca - 주조재 0.38
Mg-0.3Ca-0.05Sc 0.05 주조재 1.13
Mg-0.5Ca - 주조재 4.73
Mg-0.5Ca-0.05Sc 0.05 주조재 18.71
Mn을 더 포함하는 3원계 합금의 경우, Mn의 함량이 2.8중량%가 될 때까지 Sc 첨가로 인한 내부식성 향상을 확인할 수 있다.
다만, Mn이 2.8중량%가 되면 Sc첨가의 여부에 따른 내부식성 개선 정도가 미미해지는 것을 확인하였다.
Ca를 더 포함하는 3원계 합금의 경우, Ca의 함량이 0.1 중량% 이하인 경우에만 Sc 첨가에 의한 내부식성 향상을 알 수 있다.
Ca의 함량이 0.3 중량%가 되면 오히려 내부식성이 열악해지는 것을 확인하였다.
아래 표 3은 Mg-Sc 합금에 추가 원소로 Y 및 Zn를 더 포함하는 3원계 합금의 부식 속도 평가 데이터이다.
구체적인 실험 방법은 표 1의 실험예와 동일하며, 합금 성분의 함량을 다양하게 조절하였다.
합금명 Sc 함량
(중량%)		 시편조건 부식속도
(mmpy)
Mg-0.1Y - 주조재 19.02
Mg-0.1Y-0.05Sc 0.05 주조재 6.83
Mg-0.5Y - 주조재 20.50
Mg-0.5Y-0.05Sc 0.05 주조재 4.74
Mg-1Y - 주조재 2.93
Mg-1Y-0.05Sc 0.05 주조재 1.58
Mg-2Y - 주조재 1.70
Mg-2Y-0.05Sc 0.05 주조재 5.42
Mg-4Y - 주조재 6.59
Mg-4Y-0.05Sc 0.05 주조재 9.57
Mg-0.1Zn - 주조재 0.95
Mg-0.1Zn-0.05Sc 0.05 주조재 0.55
Mg-1Zn - 주조재 0.87
Mg-1Zn-0.05Sc 0.05 주조재 0.54
Mg-2Zn - 주조재 1.30
Mg-2Zn-0.05Sc 0.05 주조재 1.30
Y을 더 포함하는 3원계 합금의 경우, Y의 함량이 1중량%가 될 때까지 Sc 첨가로 인한 내부식성 향상을 확인할 수 있다.
다만, Y이 2중량%가 되면 오히려 내부식성이 열악해지는 것을 확인하였다.
Zn을 더 포함하는 3원계 합금의 경우, Zn의 함량이 2중량%가 될 때까지 Sc 첨가로 인한 내부식성 향상을 확인할 수 있다.
다만, Zn이 2중량%가 되면 Sc첨가의 여부에 따른 내부식성 개선 정도가 미미해지는 것을 확인하였다.
아래 표 4는 Mg-Sc 합금에 추가 원소로 Sn를 더 포함하는 3원계 합금의 부식 속도 평가 데이터이다.
구체적인 실험 방법은 표 1의 실험예와 동일하며, 합금 성분의 함량을 다양하게 조절하였다.
합금명 Sc 함량
(중량%)		 시편조건 부식속도
(mmpy)
Mg-5Sn - 주조재 5.77
Mg-5Sn-0.05Sc 0.05 주조재 5.54
Sn을 더 포함하는 3원계 합금의 경우, Sn의 함량이 5중량%가 될 때까지 Sc 첨가로 인한 내부식성 향상을 확인할 수 있다.
다만, Sn이 5중량%가 되면 Sc첨가의 여부에 따른 내부식성 개선 정도가 미미해지는 것을 확인하였다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 마그네슘 합금 전체 100중량%에 대해, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 마그네슘 합금은,
    Sc-Si-Fe, Sc-Si, 또는 이들의 조합인 이차상 입자를 포함하는 것이고,
    상기 희토류 원소는 Sc이고,
    상기 마그네슘 합금은, Mg-Sc-Mn, Mg-Sc-Ca, 또는 Mg-Sc-Y 삼원계 합금인 것이며,
    상기 마그네슘 합금이 Mg-Sc-Mn인 경우, Mn은 2.8 중량% 이하이고,
    상기 마그네슘 합금이 Mg-Sc-Ca인 경우, Ca는 0.1 중량% 이하이며,
    상기 마그네슘 합금이 Mg-Sc-Y인 경우, Y는 1 중량% 이하인 마그네슘 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금은,
    Sc 0.05 내지 0.1 중량%를 포함하는 것인 마그네슘 합금.
  3. 전체 100중량%에 대하여, 희토류 원소(RE) 0.02 내지 2 중량%, 잔부 Mg 및 불가피한 불순물을 포함하는 용탕을 준비하는 단계; 및
    상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계;를 포함하고,
    Sc-Si-Fe, Sc-Si, 또는 이들의 조합인 이차상 입자를 포함하는 것이고,
    상기 희토류 원소는 Sc이고,
    상기 마그네슘 합금은, Mg-Sc-Mn, Mg-Sc-Ca, 또는 Mg-Sc-Y 삼원계 합금인 것이며,
    상기 마그네슘 합금이 Mg-Sc-Mn인 경우, Mn은 2.8 중량% 이하이고,
    상기 마그네슘 합금이 Mg-Sc-Ca인 경우, Ca는 0.1 중량% 이하이며,
    상기 마그네슘 합금이 Mg-Sc-Y인 경우, Y는 1 중량% 이하인 마그네슘 합금의 제조방법.
  4. 제3항에서,
    상기 용탕을 주조하여 주조재를 제조하는 단계 이후에,
    상기 주조재에 대해 압연, 압출, 인발, 단조, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 마그네슘 합금의 제조방법.
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