KR900006612B1 - Highly corrosion resistant and high strength aluminium alloys - Google Patents

Highly corrosion resistant and high strength aluminium alloys Download PDF

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Abstract

High corrosion resistance and high strength Al alloy is obtained by rapied solidification of a melt contains 0.2-15% or 0.5-15% at least one of Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu and Mn and the balance Al. The structure comprises alpha-Al phase as mother phase containing superstructured alloying element to improve in the corrosion resistance and strength and intermetallic compoind phase and/or metallic phase dispersed in the mother phase, so alloy has good resistance and high strength and vickers hardness.

Description

고 내식 및 고력 알루미늄합금High corrosion resistance and high strength aluminum alloy

제1도는 본 발명의 급속 응고된 합금제조에 이용될 수 있는 장치의 설계에 대한 도식도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a design of a device that can be used to fabricate the rapidly solidified alloy of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 입구 2 : 석영관1: entrance 2: quartz tube

3 : 노즐 4 : 원재료3: nozzle 4: raw materials

5 : 가열기 6 : 모터5: heater 6: motor

7 : 휘일7: wheel

본 발명은 급속소입(急速燒入)을 통한 응고에 의해서 제조된 고내식 및 고력(high strength) 알루미늄합금에 관한 것이다.The present invention relates to high corrosion resistance and high strength aluminum alloys produced by solidification through rapid quenching.

공업적으로 알루미늄은 중요한 금속재료로서 가볍고 저렴하며, 처리가 용이하며 원소의 형태로 그리고 다양한 방법에 의해 합금으로서 생산 및 제조된 후에 광범위하게 이용된다. 그러나 알루미늄 및 그 합금들을 염화물함유 환경에 노출되면, 공식(孔蝕)이 일어나기가 매우 쉽다. 따라서, 성분에 따라 때로는 고력 경합금 또는 전형적으로 경합금으로 이용되는 알루미늄합금은 높은 내식성이 요구되는 부문에 사용하기에는 적합하지 않다. 알루미늄합금의 내식성이 낮은 것은 합금내에 존재하는 불순물 원소들에 의해 형성된 2차 상 및/또는 개재물에 기인하여 일어나는 가속 부식으로서 설명될 수 있다. 내식성을 향상시키는데 유용한 합금 원소들의 첨가는 실제적이 못되는데, 그 이유는 이 원소들의 고용체 형성 범위가 좁기 때문이다.Industrially, aluminum is an important metal material, which is light and inexpensive, easy to handle, and widely used in the form of elements and after being produced and manufactured as an alloy by various methods. However, when aluminum and its alloys are exposed to chloride-containing environments, it is very easy for formulas to occur. Thus, sometimes high strength light alloys or aluminum alloys, which are typically used as light alloys, are not suitable for use in applications where high corrosion resistance is required. Low corrosion resistance of the aluminum alloy can be described as accelerated corrosion caused by secondary phases and / or inclusions formed by impurity elements present in the alloy. The addition of alloying elements useful for improving the corrosion resistance is not practical because the solid solution formation range of these elements is narrow.

본 발명가들은, 용융합금들의 급속한 응고가 이들의 고용도(solid solubility)를 확장시키고, 때로는 종래방법으로 제조된 합금들보다 많은 양의 각종 원소들을 함유하는 비정질 합금들올 형성시키게 되며, 이들 비정질 합금들은 내식성을 향상시키는 유효원소들의 첨가 및 비정질 합금들의 화학적 균일성에 기인하여 극도로 높은 내식성을 갖게 된다는 것을 밝혀냈다. 본 발명자들은 더욱 연구하여 알루미늄합금들의 연화가 어렵지만 규정량의 적정원소들을 함유하는 용융합금들을 급속히 응고시키면, 매우 미세한 결정립들이 과포화 고용체의 특성인 매우 높은 공식전위(pitting potential) 및 고경도를 갖는 고대식, 고력합금을 형성시키게 된다는 것을 밝혀냈다.The inventors believe that the rapid solidification of molten alloys extends their solid solubility and sometimes forms amorphous alloys containing higher amounts of various elements than alloys made by conventional methods, and these amorphous alloys They have found that they have extremely high corrosion resistance due to the addition of effective elements to improve the corrosion resistance and the chemical uniformity of the amorphous alloys. The present inventors have further studied that it is difficult to soften aluminum alloys, but rapidly solidifying molten alloys containing a proper amount of appropriate elements, the ancient type with very high pitting potential and high hardness, which are very fine grains characteristic of supersaturated solid solution It is found that high strength alloys are formed.

본 발명은 이러한 발견에 근거하여 성취되었다.The present invention has been accomplished based on this finding.

본 발명은 Si,Ti,Zr,Nb,Ni,Cu 및 Mn으로 구성되는 군으로부더 선택된 적어도 1원소를 0.2at.% 이상 및 15at.% 이하로 함유하고 나머지는 실질적으로 A1으로 구성되는 용융물을 급속히 응고시키므로써 제조된 고내식 및 고력 알루미늄합금을 제공하는 것이다.The present invention contains at least one element selected from the group consisting of Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu and Mn in an amount of at least 0.2 at.% And at most 15 at.% And the remainder is substantially composed of A1. It is to provide a high corrosion resistance and high strength aluminum alloy produced by the solidification rapidly.

전기 특정 성분을 포함하는 알루미늄 용융물은 비정질합금 제조에 통상적으로 체용되는 임의의 급속 소입기술에 의해 응고될 수 있으며, 이 기술에는, 용융금속이 회전휘일(rotating wheel)의 외부포면으로 주입되는 회전휘일방법, 용응물이 회전 실린더의 내부표면으로 층돌되어지는 원심소입방법, 액체금속을 밀접하게위치된 2개의 로울 사이를 통과시켜서 소입시키는 이중로울방법, 급속히 응고된 백점(f1akes)을 제조하는가스방법, 급속소입에 의해 분말을 제조하기 위해 용응금속올 회전 칠 매체(chill medium)대로 주입시키는 피스톤-앤빌방법, 그리고 용사 및 캐비데이션(cavitation)같은 기타 방법들이 포함되어 있다.The aluminum melt containing the specific components may be solidified by any rapid quenching technique commonly used in amorphous alloy manufacture, in which molten metal is injected into the outer surface of the rotating wheel. Method, centrifugal quenching method in which the solution is stratified onto the inner surface of the rotating cylinder, double roll method for quenching liquid metal through two closely located rolls, and gas method for producing rapidly solidified f1akes. The piston-anvil method of injecting into a molten metal molten chill medium to produce the powder by rapid quenching, and other methods such as thermal spraying and cavitation.

전기 특정 성분들을 급속히 응고시키므로써 제조된 본 발명의 알루미늄합금은 종래대로 처리된 알루미늄합금보다 공식전위가 약간 높다. 이러한 고대식성의에 본 발명의 알루미늄합금은 과포화된 고용체의 형성에기인하여 높은 기계적 강도를 나타낸다.The aluminum alloy of the present invention, prepared by solidifying certain components quickly, has a slightly higher formal potential than conventionally treated aluminum alloys. The aluminum alloy of the present invention due to this anticorrosion exhibits high mechanical strength due to the formation of supersaturated solid solution.

소위 회전휘일방법으로 불려지는 본 발명의 급속 응고된 합금의 적합한 게조방법은 하기와 같다:A suitable method for preparing the rapidly solidified alloy of the present invention, called the rotary wheel method, is as follows:

전술한 성분들을 갗고 급속히 응고된 합금이 1,000t/sec 보다 높은 냉각속도로 액체상태에서 급속히 소입시키므로써 게조될 수 있다 냉각속도가 1,000℃/sec 보다 낮으면, 과포학합금을 형성하기가 어립다. 원칙적으로, 본 발명의 급속 응고된 합금이 1,000℃/sec 보다 높은 냉각속도를 게공하는 임의의 적합한 장치에 의해서 제조될 수 있다.The alloy solidified with the above-mentioned components and rapidly solidified can be formed by rapidly quenching in the liquid state at a cooling rate higher than 1,000 t / sec. If the cooling rate is lower than 1,000 ° C / sec, it is difficult to form a superamorphous alloy. . In principle, the rapidly solidified alloys of the present invention can be produced by any suitable apparatus that provides cooling rates higher than 1,000 ° C./sec.

본 발명의 급속 응고된 합금을 게조하는 장치의 일예가 첨부도면에 도시되어 있다. 장치는 정선의 직사각형으로 표시된 진공체임버내에 위치된다 도면에 있어서, 석영관(2)은 수직방향으로 그 하단부에 노출(3)올포함하고 있으며, 원재료(4) 및 용융된 원재료의 분출(jet)을 위한 불활성 가스가 입구(1)로 부터 공급된다. 가열기(5)가 석영관(2) 주위에 위치되어 원재료(4)를 가연시킨다. 300mm 직경의 고속휘일(7)이 노즐(3)아래에 위치되어 모터(6)에 의해 회전된다One example of a device for fabricating the rapidly solidified alloy of the present invention is shown in the accompanying drawings. The apparatus is located in a vacuum chamber indicated by a rectangular line in the drawing. In the drawing, the quartz tube 2 includes an exposed portion 3 at its lower end in the vertical direction and jets raw material 4 and molten raw material. Inert gas for the gas is supplied from the inlet 1. A heater 5 is positioned around the quartz tube 2 to combust the raw material 4. A high speed wheel 7 of 300 mm diameter is positioned under the nozzle 3 and rotated by the motor 6.

장치는 사전에 약 1O-5torr까지 배기시키고나서 아르곤 또는 질소 같은 불활성 가스분위기에 노출시킨다.소요의 특정성분들을 포함하는 원재료(4)는 불활성 가스분위기하에서 석영관대에서 가연기(5)에 의해 용융된다. 용융합금은,0.4kg/cm2-2kg/crn2의 불활성 가스 압력하에서, 500rpm-10,000rpm 속도로 회전되는 휘일(7)의 외부포면에 충돌하므로써, 급속히 응고된 합금은 예를들면 두께 0.01mm-0.1mm, 나비 1mm-10mm 및 길이 수 m-수십 m일 수 있는 기다란 얇은 판(plates)으로 형성된다.The device is pre-exhausted to about 10 -5 torr and then exposed to an inert gas atmosphere, such as argon or nitrogen. The raw material 4 containing the specific components of interest is subjected to the combustor 5 in a quartz tube under an inert gas atmosphere. Melts. The molten alloy collides with the outer surface of the wheel 7 which is rotated at a speed of 500 rpm-10,000 rpm under an inert gas pressure of 0.4 kg / cm 2 -2 kg / crn 2 , so that the rapidly solidified alloy has a thickness of 0.01 mm, for example. It is formed of elongated plates that can be -0.1 mm, butterfly 1 mm-10 mm and lengths of several m to several tens of meters.

본 발명에 따르는 알루미늄합금대의 개개의 성분들의 임계는 하기되었다. 전술한 원소들연 Si,Ti,Zr,Nb,Ni,Cu 및 Mn이,α'-A1상대에 과포화적으로 용해되므로써 고대식성 및 기계적 강도를 계공하는 합금원소들이며,α-A1상은 알루미늄합금의 상들중에 가장 낮은 대식성을 가지는 가장 연한 상이다.The criticality of the individual components of the aluminum alloy strip according to the invention is as follows. The above-mentioned elements lead Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu, and Mn are alloy elements porosifying the anticorrosion and mechanical strength by supersaturating the α'-A1 relative, and the α-A1 phase is an aluminum alloy. It is the lightest of the phases with the lowest gluttony.

Si,Ti,Zr,Nb,Ni,Cu 및 Mn으로 구성되는 군으로 부터 선택된 적어도 1윈소의 양이 0 2at % 보다 낮으면, 급속 응고에 의해 제조원 알루미늄합금의 내식성은 충분히 높지 않으며 급속 응고된 알루미늄금속의 내식성과 별다른 차이가 없다. 한편Si,Ti,Zr,Nb,Ni,Cu 및 Mn중에서 선택된 적어도 1원소의 양이 15at.%를 초과한다면, 급속응고된 합금이 너무 취약해져서, 단지 Mn이 첨가되는 경우를 제의하고는, 실제적인목적으로 사용될 수 엾다.If the amount of at least one winso selected from the group consisting of Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu and Mn is lower than 0 2 at%, the corrosion resistance of the aluminum alloy of the manufacturer is not high enough by rapid solidification and the aluminum is rapidly solidified. There is no difference in the corrosion resistance of metals. On the other hand, if the amount of at least one element selected from Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu, and Mn exceeds 15 at%, the rapidly solidified alloy becomes too fragile, except that only Mn is added. It can be used for purpose.

따라서, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, Si,Ti,Zr,Nb,Ni,Cu 및 Mn중에서 선택된 적어도 1원소의 양이 0.2at.%-15at.%의 범위내에 있어야 한다.Therefore, in order to achieve the object of the present invention, the amount of at least one element selected from Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu, and Mn must be in the range of 0.2at.%-15at.%.

보다 양호한 결과를 얻기 위하여, 이들 원소들의 적어도 하나를 0.5at.%-15at.%의 양으로 첨가하는 것이 바람직하다.In order to obtain better results, it is preferable to add at least one of these elements in an amount of 0.5at.%-15at.%.

전술한 급속 응고된 알루미늄합금은, 본 발명의 목적을 회생시키지 않으면서, Mg,V,Cr,Fe,Co 또는 Zn같은 또다른 원소를 4at.% 이하로 함유할 수 있다.The above rapidly solidified aluminum alloy may contain 4 at% or less of another element such as Mg, V, Cr, Fe, Co or Zn without regenerating the object of the present invention.

본 발명에 따라서, 첨가된 원소들은 급속한 응고의 결과 합금내에 형성된 미세 결정립 경계를 따라서 미세하게 분포될 것이므로, 계속되는 열처리시에 이를 결정립들이 성장하는 것을 방지할 것이다. 따라서, 본발명의 알루미늠합금은, 급속 응고후에, 본 발명의 목적이 손상되지 않도록 적절히 선택된 처리조건하에서,소결 또는 프레스성형, 압축, 압출에 의해 소요형상으로 처리될 수 있다.According to the present invention, the added elements will be finely distributed along the fine grain boundaries formed in the alloy as a result of rapid solidification, thus preventing them from growing on subsequent heat treatment. Therefore, the alumina alloy of the present invention can be processed into a required shape by sintering or press forming, compression, or extrusion after the rapid solidification, under processing conditions appropriately selected so that the object of the present invention is not impaired.

전술한 성분들의 하나를 포함하는 액체합금이 급슥히 응고되면, 합금원소들은 α-A1 매트릭스(matrix)내에 용해되어 과포화 고용체를 형성시키고, 매트릭스에 대단히 높은 내식성 및 강도를 부여할 것이다. 게다가 합금원소의 첨가로 나타나는 다른 모든 상들이 높은 내식성 및 강도를 카지므로써, 매우 높은 내식성및 강도 특성을 나타내는 알루미늄합금이 제조된다.If the liquid alloy containing one of the aforementioned components is rapidly solidified, the alloying elements will dissolve in the α-A1 matrix to form a supersaturated solid solution and give the matrix a very high corrosion resistance and strength. Moreover, all other phases resulting from the addition of alloying elements possess high corrosion resistance and strength, thereby producing aluminum alloys exhibiting very high corrosion resistance and strength properties.

한편, 종래대로 처리된 알루이늄합금내의 대부분의 합금원소는 α-Al 매트릭스내에 용해되지 않을 것이며, 여러가지의 불순물 원소들은 불균일상을 형성하여 높은 내식성을 얻으려는 목적을 해치게 될 것이다. 한편, 본 발명에서 첨가된 원소들은 비록 그들의 성분들이 복합적이라 하더라도 용융 알루미늄 합금내에 용해될 것이다. 따라서, 본 발명에 의해서 특정된 성분들의 하나를 포함하는 용융금속이 급속히 응고되면, 부동성(pasivation)의 중강에 효과적인 여러가지 원소들이 가장 부식되기 쉬운 α-AI 상내에 용해되어 과포화 고용체를 형성할 것이다. 이와 같이 응고된 합금은 높은 내공식성을 가지며 보호성이 큰 부동필름(pasive film)을 형성하므로써 고내식성 및 고 기계적 강도를 나타낸다.On the other hand, most of the alloying elements in the conventionally treated aluminum alloy will not be dissolved in the α-Al matrix, and various impurity elements will form a non-uniform phase, thereby deteriorating the purpose of obtaining high corrosion resistance. On the other hand, the elements added in the present invention will be dissolved in the molten aluminum alloy even if their components are complex. Thus, if the molten metal comprising one of the components specified by the present invention is rapidly solidified, then various elements effective for the passivation of the middle steel will dissolve in the most susceptible α-AI phase to form a supersaturated solid solution. The solidified alloy thus exhibits high corrosion resistance and high mechanical strength by forming a passive film having high corrosion resistance and high protection.

하기 실시예들은 본 발명을 더욱 예시할 목적으로 제공원 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.The following examples are intended to further illustrate the invention and are not intended to limit the invention.

[실시예 1]Example 1

표1에 열거된 성분들을 포함하는 30개의 합금들이 통상 금속의 아르곤 아아크 용융법에 의해 주조되었다. 주조합금를은 아르곤 분위기하에서 재용융되었으며, 아르곤분위기하에서 재용융원 후, 회전휘일 방법에의해 급속히 응고되면서 두깨 0.01mm-0.05mm, 나비 1mm-3mm, 그리고 길이 3m_20m 범위의 급속응고원 합금으로 된 엷은 시이트를 생산한다. X선 회절기로 분석한 결과, 첨가된 합금원소가 다량으로 용해되어 α-AI 상의 과포화 고용체를 형성하며, 그 이유는 공석형성 Si 및 합금원소들 및 Al으로 구성되는복합상(compound phase)이 동일한 성분들을 포함하며 종래대로 처리된 합금보다 회절강도가 낮기 때문임이 밝혀졌다. 광학현미경 및 주사 전자현미경에 의해 검사한 결과, 본 발명에 따라서 제조된 개개의 합금샘플들이 0.5μm 보다 크지 않은 입자들로 구성된 미세결정립 조직을 갖는다는 것이 나타났다.Thirty alloys containing the components listed in Table 1 were typically cast by argon arc melting of metals. The main alloy was remelted in an argon atmosphere, and after being remelted under argon atmosphere, it solidified rapidly by the rotational wheel method, and was thinly formed with a fast solidifying alloy of 0.01mm-0.05mm, butterfly 1mm-3mm, and length 3m_20m. Produce a sheet. X-ray diffraction analysis shows that the added alloying elements are dissolved in large amounts to form supersaturated solid solutions of the α-AI phase because the compound phase composed of vacancy-forming Si and alloying elements and Al has the same compound phase. It has been found to be due to the fact that the diffraction intensity is lower than that of alloys containing components and conventionally treated. Inspection by light microscopy and scanning electron microscopy revealed that the individual alloy samples produced according to the present invention had a microcrystalline structure composed of particles no greater than 0.5 μm.

[표 1] : 합금 성분 (at. %)[Table 1]: Alloy Components (at.%)

Figure kpo00001
Figure kpo00001

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[실시예 2]Example 2

99.999% 순알루미늄으로 된 2개 샘플이 급속한 응고 및 종래 처러방법으로 졔조되었으며, AI-5at.%Si 합금으로원 2개 샘플도 회전휘일 방법을 이용하는 본 발명에 따라서 급속한 응고 및 종래 처리방법으로 제조되었다. 종래대로 처리된 AI-5at.% Si 합금은 입방정(cubic) Si 및 α-A1의 공석 및 α-A1 상으로 구성되었다. 급속히 응고된 Al-5at.% Si 합금에 있어서, 공석내 입방정 Si의 양이 종래대로 처리원 대용물내의 양의 약

Figure kpo00003
까지 감소되었고, 생성 α-A1상에는 적어도 3at.% Si가 그 내부에 용해되었다. 급속히 응고된 합금조직은 균일하였고, 크기가 0.5μm 보다 크지 않은 미세 결정립들로 구성되었다.Two samples of 99.999% pure aluminum were fabricated by rapid coagulation and conventional coarse process, and two samples of AI-5at.% Si alloy were also prepared by rapid coagulation and conventional treatment method according to the present invention using the rotary wheel method. It became. The conventionally treated AI-5at.% Si alloy was composed of cubic Si and vacancies of α-A1 and α-A1 phase. In the rapidly solidified Al-5at.% Si alloy, the amount of cubic Si in the vacancy is about the amount of the amount in the agent substitute, as is conventional
Figure kpo00003
And at least 3 at.% Si was dissolved therein in the resulting α-A1 phase. The rapidly solidified alloy structure was uniform and consisted of fine grains not larger than 0.5 μm in size.

응고된 샘플 4개의 공식전위가 30℃에서 탈기된 0.5N NaCl 내에서 측정되었다 이들의 빅커스 정도도 측정되었다. 결과치는 표2에 나타냈다.The formula potentials of four solidified samples were measured in 0.5 N NaCl degassed at 30 ° C. Their Vickers degree was also measured. The results are shown in Table 2.

[표 2] : 급슥히 응고되고 종래대로 처리된 금속 및 합금의 경도 및 공식전위.TABLE 2 Hardness and formula potential of metals and alloys rapidly solidified and conventionally treated.

Figure kpo00004
Figure kpo00004

표2에 나타나둣이, 본 발명에 따라서 처리되어 급속히 응고원 Al-5at.%, Si 합금이, 종래대로 처리된99.999% 순 알루미늄보다 공식전위가 175mV 높고, 종래대로 처리원 Al-5at.% Si 합금 생믈보다 75mV높은 공식전위를 나타냈다. 이러한 높은 내공식성의에 본 발명의 합금은 합금의 고력성질에 기여하는 매우높은 경도를 가졌다.As shown in Table 2, the official potential of the solidified source Al-5at.% And Si alloy, which is treated according to the present invention, is 175 mV higher than that of 99.999% pure aluminum conventionally treated. The formula potential was 75mV higher than that of Si alloy. In this high pitting resistance, the alloy of the present invention had a very high hardness that contributes to the high strength of the alloy.

[실시예 3]Example 3

3개의 상이한 알루미늠 합금생플, 즉, A1-6at.% Ti, A1-2at.% Ti-5at.% Si 빛 Al-6at.% Ti-5at.% Si가 회전휘일방법을 이용하는 본 발명에 따라서 급속한 응고에 의해 제조되었다.In accordance with the present invention, three different aluminite alloy samples, namely A1-6at.% Ti, A1-2at.% Ti-5at.% Si light Al-6at.% Ti-5at.% Si, utilize the rotational wheel method. Prepared by rapid coagulation.

Al-Ti-Si 합금들은 3개의 상, 즉,α-Al, A13Ti, 그리고 α-A1 및 입방정 Si로 구성되는 공석으로 구성되었고, 급속한 응고는,α'-A1 상내에서 상당한 양의 Ti 및 Si가 용해된 결과, 공석내 입방정 Si를 약

Figure kpo00005
로, 그리고 A13Ti상의 양을 약
Figure kpo00006
로 감소시켰다. 예를 들면, 본 발명에 따라서 급속히 응고시키므로써 제조된 A1-6% Ti-5% Si 합금샘플내의 α-A1상은 Ti 약 5at.% 및 Si 약 3at % 함유하었다. 본 발명에 의해 제조된 개개의 합금들은 0.5μm 보다 크지 않은 미세 결정럽으로 구성된 균일 조직을 갖는다. 탈기된 0.5N NaC1 용액내에서 이들의 공식전위 및 빅커스경도를 측정하였다 졀과치는 표3에 나타내어 종래대로 처리된 생플에 대한 데이타와 비교하였다.Al-Ti-Si alloys consisted of three phases: α-Al, A1 3 Ti, and vacancies consisting of α-A1 and cubic Si, and rapid solidification resulted in a significant amount of Ti in the α'-A1 phase. And as a result of dissolution of Si,
Figure kpo00005
And the amount of A1 3 Ti phase is approximately
Figure kpo00006
Reduced to. For example, the α-A1 phase in the A1-6% Ti-5% Si alloy sample prepared by rapid solidification according to the present invention contained about 5 at% Ti and about 3 at% Si. The individual alloys produced by the present invention have a uniform structure composed of microcrystalline rups not larger than 0.5 μm. Their formula potential and Vickers hardness were measured in degassed 0.5N NaC1 solution. The excursions are shown in Table 3 and compared with data for conventionally treated saules.

[표 3] : 급속히 응고되고 종래대로 처리된 금속 및 합금의 경도 및 공식전위.TABLE 3 Hardness and formula potential of metals and alloys rapidly solidified and conventionally treated.

Figure kpo00007
Figure kpo00007

본 발명에 따라서 급속히 응고된 A1-Ti-Si 합금들 및 A1-Ti 합금은 α-A1 상내에 총분히 많은 양의Ti 및 Si를 함유하여 부동성 저하에 의한 공식을 방지할 수 있는 고 보호성 부동필름을 제공하였다. 그러므로 본 발명의 급슥 소입원 합금들은 종래대로 처리원 99.999% 순 알루미늄보다 150mV-250mV 높은 공식전위를 나타냈다.Rapidly solidified A1-Ti-Si alloys and A1-Ti alloys in accordance with the present invention contain a large amount of Ti and Si in the α-A1 phase to provide a highly protective antifreeze that can prevent formulas from deteriorating immobility. Provided a film. Therefore, the rapid quenching source alloys of the present invention exhibited a formal potential of 150 mV-250 mV higher than 99.999% pure aluminum of the prior art.

본 발명의 합금들은 또한 합금원소들로 과포화된 α-Al 매트릭스 및 미세하게 분산된 매우 경질의 A13Ti 상을 함유하는 미세 결정립 상들로 특징지워졌다. 결과로서 합금들의 경도는 종래 알루미늄합금으로 얻을 수 있는 최대치보다도 높았다.The alloys of the present invention were also characterized by microcrystalline phases containing an α-Al matrix supersaturated with alloying elements and a finely dispersed very hard A1 3 Ti phase. As a result, the hardness of the alloys was higher than the maximum obtainable with conventional aluminum alloys.

[실시예 4]Example 4

4개의 상이한 알루미늄합금들, 즉, Al-6at.% Zr, Al-2at.% Zr-5at.% Si, A1-4at.% Zr-5at.%Si 및 A1-6at.% Zr-5at.% Si가 회전휘일방법을 이용하는 본 발명에 따라서 급속 응고에 의해 제조되었다. 개개의 급속히 응고된 샘플들은 0.5μm 보다 크지 않은 입자들로 구성되는 미세 결정럽 조직을 나타냈다. 종래대로 처리된 A1-Zr-Si 합금은 3개의 상, 즉,α-Al,α-A1 및 입방정 Si로 구성되는 공석, 그리고 Al0.45Zr0.33Si0.22로 구성되었다. 본 발명에 따라서 급속히 응고된 A1-Zr-Si 합금들은 α-Al 상, A13Zr 및 α-A1 및 입방정 Si로 구성되는 공석으로 구성되었으며, 종래대로 처리된 대응물에서 보다 공석에서의 Si 함량이 더욱 소량이었다. 급속 소입에 의한 응고에 있어서, 고응점 AI3Zr 상은 Si가 용해하기 전에 석출하있고 공석 및 α-A1 상들이 급속히 형성하였다. 따라서 α-A1 상 들이 Si 및 Zr으로 과포화되었다.본 발명에 따라서 제조된 합금샘플들에 대하여 탈기된 0.5N NaC1 용액내에서의 공식전위 및 빅커스 경도를 측정하였다. 결과치는 표4에 나타내어 종래대로 응고된 샘플에 대한 데이타와 비교하였다.Four different aluminum alloys, namely Al-6at.% Zr, Al-2at.% Zr-5at.% Si, A1-4at.% Zr-5at.% Si and A1-6at.% Zr-5at.% Si was prepared by rapid solidification in accordance with the present invention using the rotary wheel method. Individual rapidly solidified samples exhibited microcrystalline texture consisting of particles no larger than 0.5 μm. Conventionally treated A1-Zr-Si alloys consisted of three phases: vacancies consisting of α-Al, α-A1 and cubic Si, and Al 0.45 Zr 0.33 Si 0.22 . Rapidly solidified A1-Zr-Si alloys according to the present invention consisted of vacancies consisting of α-Al phase, A1 3 Zr and α-A1 and cubic Si, with Si content in vacancies more conventionally treated counterparts. This was even more small. In the solidification by rapid quenching, the high-corrosive AI 3 Zr phase precipitated before Si dissolved, and vacancy and α-A1 phases formed rapidly. Thus the α-A1 phases were supersaturated with Si and Zr. The formula potential and Vickers hardness in the degassed 0.5N NaC1 solution for the alloy samples prepared according to the invention were measured. The results are shown in Table 4 and compared with data for conventionally solidified samples.

[표 4] : 급속히 응고되고 종래대로 처리된 금속 및 합금의 경도 및 공식전위[Table 4]: Hardness and formula potential of metals and alloys rapidly solidified and conventionally treated

Figure kpo00008
Figure kpo00008

α-A1상이 Zr 및 Si로 과포화되었기 때문에, 본 발명의 합금들이, 보호성이 큰 부동필름을 α-A1 상위에 형성하여 α-A1 상의 부동성 저하(pasivity breakdown)로부터 초래되는 공식을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명의 급속 소입된 합금들은 공식전위가 종래대로 처리된 99.999% 순 알루미늄에 대한 값보다 160mV-220mV 높았다. 이러한 고 내식성특징외에 합금들은 미세 결정럽 A13Zr 상의 분산 때문에 경도가 힌저히 개선되었다.Since the α-A1 phase is supersaturated with Zr and Si, the alloys of the present invention can form a highly protective floating film on top of the α-A1 to prevent the formula resulting from the passivity breakdown of the α-A1 phase. have. Therefore, the rapidly quenched alloys of the present invention were 160mV-220mV higher than the values for 99.999% pure aluminum with formal potentials treated conventionally. In addition to these high corrosion resistance features, the alloys have improved the hardness significantly due to the dispersion of the microcrystalline A13Zr phase.

[실시예 5]Example 5

2개의 용응 알루미늠 합금샘플, 즉, Al-2at.% Nb-5at.% Si 빛 A1-6at.% Nb-5at.% Si가 회전휘일방법을 이용하여 급속 소입에 의해 응고되었다. 개개의 응고된 샘플들은 0.5μm보다 크지 않은 입자들로구성되는 미세결정립 조직을 나타냈다. 종래대로 처리된 A1-Nb-Si 합금은 3개의 상, 즉,αr-Al, A13Nb및 α-A1 및 입방정 Si로 구성되는 공석으로 구성되었다. 본 발명에 따라서 급속 소입으로 응고시킨 A1-Nb-Si 합금들에 대하여 X선 회절시험을 한 결과 Si가 뚜렷하게 검출되지 않았으며, 존재하는 모든 Si는α-A1 상으로 된 과포화 고용체를 형성하었다. 본 발명에 따라서 제조된 합금샘플들에 대하여 (탈기된 0.5N NaC1 용액에서) 공식전위 및 빅커스 경도를 측정하였다. 결과치는 표5에 나타내어 급속 하지 않은 소입기술로 응고된 샘플에 대한 데이타와 비교하다Two fused aluminum alloy samples, Al-2at.% Nb-5at.% Si light A1-6at.% Nb-5at.% Si, were solidified by rapid quenching using the rotary wheel method. Individual coagulated samples exhibited microcrystalline structure consisting of particles no greater than 0.5 μm. Conventionally treated A1-Nb-Si alloys consisted of vacancies consisting of three phases: αr-Al, A13Nb and α-A1 and cubic Si. According to the present invention, X-ray diffraction tests on A1-Nb-Si alloys solidified by rapid quenching showed no clear detection of Si, and all of the Si present formed supersaturated solid solutions of α-A1 phase. . For the alloy samples prepared according to the invention, the formula potential and Vickers hardness (in degassed 0.5N NaC1 solution) were measured. Results are shown in Table 5 and compared with data for samples solidified by a non-quick hardening technique.

[표 5] : 급속히 응고되고 종래대로 처리된 금속 및 합금의 경도 및 공식전위.TABLE 5 Hardness and formula potential of metals and alloys rapidly solidified and conventionally treated.

Figure kpo00009
Figure kpo00009

본 발명의 합금를에 있어서, 고내식성 및 경도를 갖는 Al3Nb 상이 미세결정립 조직으로서 분산되었으며,용질들이 α'-A1 상의 과포화 고용체를 형성하였다. 따라서 합금들은 상당히 높은 공식전위 및 개선된 경도를 나타냈다.In the alloy of the present invention, the Al 3 Nb phase having high corrosion resistance and hardness was dispersed as a microcrystalline structure, solutes formed a supersaturated solid solution of the α'-A1 phase. The alloys thus exhibited significantly higher formula potentials and improved hardness.

[실시예 6]Example 6

표6에 열거된 성분들을 갖는 30개의 합금들이 통상금속들의 아르곤 아아크 용융법에 의해 주조되었다. 주조합금들은 아르곤 분위기하에서 재용융되었고, 아르곤 분위기하에서 회전회일 방법에 의해 급속히 응고되면서, 두께 0.01mm-0.05mm, 나비 1mm-3mm, 길이 3m-20m 범위의 급슥 응고된 합금으로 된 엷은시이트를 생산하였다. X선 회절기로 분석한 결과, 첨가된 합금원소들이 다량으로 용해되어 α-A1 상의 과포화 고용체들을 형성하였고, 그 이유는 공석형성 Si 및 합금원소들 및 A1으로 구성되는 복합상이, 동일한성분들을 갖고 종래대로 처리된 합금들 보다 낮은 회절강도를 갖기 때문임이 밝혀졌다. 광학 현미경 및 주사전자 현미경으로 검사한 결과, 본 발명에 따라서 제조원 개개의 합금샘플들은 0.5μm 보다 크지 않은 입자들로 구성되는 미세 결정립조직을 갓고 있음을 나타냈다. No.1500까지의 탄화규소종이로 수중에서 기계적 연마를 한 후, 합금 생플들에 대하여 30℃에서 탈기된 0.5N NaCl 용액내에서 공식전위 및 빅커스 경도를 측정하였다. 결과치는 표6에 나타낸다.Thirty alloys having the components listed in Table 6 were cast by argon arc melting of conventional metals. The main alloys were remelted in an argon atmosphere and rapidly solidified by a rolling method under an argon atmosphere, producing a thin sheet of rapidly solidified alloys ranging in thickness from 0.01 mm-0.05 mm, butterfly 1 mm-3 mm and length 3 m-20 m. It was. As a result of analysis by X-ray diffractometer, the added alloying elements were dissolved in a large amount to form supersaturated solid solutions on α-A1 because the complex phase composed of vacancy forming Si and alloying elements and A1 had the same components and It has been found to have a lower diffraction intensity than alloys treated as it is. Examination with light microscopy and scanning electron microscopy showed that, according to the present invention, individual alloy samples from the manufacturer had a fine grain structure composed of particles no larger than 0.5 μm. After mechanical polishing in water with silicon carbide paper up to No. 1500, the formula potential and Vickers hardness were measured in a 0.5 N NaCl solution degassed at 30 ° C. for alloy saules. The results are shown in Table 6.

표6에서 명백하듯이, 본 발명에 따라서 급속히 응고시키므로써 제조된 알루미늄합금들은 종래대로 응고된 99.999% 순 알루미늄에 대한 값보다 50mV-330mV 높은 공식전위를 나타냈으며, 이들은 또한 매우 높은 경도수준을 나타냈다.As is apparent from Table 6, the aluminum alloys prepared by solidifying rapidly in accordance with the present invention exhibited a formal potential of 50 mV-330 mV higher than that for conventionally solidified 99.999% pure aluminum, which also showed very high hardness levels. .

[표 6] : 합금성분들(at.%) 및 이들의 공식전위 및 경도.TABLE 6 Alloying components (at.%) And their official potentials and hardness.

Figure kpo00010
Figure kpo00010

Figure kpo00011
Figure kpo00011

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라서 급속히 응고시키므로써 제조된 알루이늄 합금들은 내식성 및 강도를 증강시키기 위해 첨가된 원소들이 αr-Al 상내에 과포화적으로 용해되고 고내식성 및 고기계적 강도를 갖는금속간 화합물들 및 공석을 형성한다는 특성을 갖고 있다. 이러한 특징들 때문에 본 발명의 합금들은 선행기술로는 획득할 수 없었던 고도의 내식성 및 강도를 보유하게 되었다.As described above, aluminium alloys prepared by rapidly solidifying according to the present invention are intermetallics in which the elements added to enhance corrosion resistance and strength are supersaturated in the αr-Al phase and have high corrosion resistance and high mechanical strength. Have the property of forming compounds and vacancies. Because of these features, the alloys of the present invention have a high degree of corrosion resistance and strength that could not be obtained with the prior art.

본 발명의 합금들을 제조하는데 필요한 급속 소입은 액체상태에서 급속 소임시키는 기술분야에서 잘 확립되어 있는 임의의 방법에 의해 실현될 수 있다 따라서 본 발명의 합금들은 임의의 특수장치를 사용하지 않으면서 제조될 수 있으므로 실제 응용시에 대단히 유용할 것이다.The rapid quenching required to prepare the alloys of the present invention can be realized by any method well established in the art of rapid sweeping in the liquid state. Thus, the alloys of the present invention can be produced without using any special apparatus. This can be very useful in practical applications.

Claims (2)

Si,Ti,Zr,Nb,Ni,Cu 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택원 적어도 1원소를 0.2at.% 이상 및 15at.% 이하로 함유하고 나머지는 실질적으로 Al으로 구성되는 용융물을 급속히 응고시키므로써 제조원 고내식 및 고력알루미늄 합금.Since at least one element selected from the group consisting of Si, Ti, Zr, Nb, Ni, Cu and Mn is contained at least 0.2 at.% And at most 15 at.%, And the remainder rapidly solidifies the melt substantially composed of Al. Manufacturer of high corrosion resistance and high strength aluminum alloy. 제1항에 있어서, 상기 적어도 1원소가 0.5at.%-15at.%의 양으로 존재하는 고내식 및 고력 알루미늄 합금.The high corrosion resistance and high strength aluminum alloy of claim 1, wherein the at least one element is present in an amount of 0.5 at.% -15 at.%.
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