WO2013055074A2 - 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｍｇ-Ｆｅ-Ｓｉ 합금 - Google Patents

다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｍｇ-Ｆｅ-Ｓｉ 합금 Download PDF

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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium

Definitions

  • the present invention relates to a high thermal conductivity aluminum alloy for die casting, and more particularly, to an aluminum alloy having excellent castability and at the same time excellent thermal conductivity.
  • Die casting is also known as die casting. It is a precision casting method in which molten metal is injected into a steel mold precisely machined to perfectly match the required casting shape, thereby obtaining the same casting as the mold. It is called diecast casting.
  • the metal used for die casting casting is generally an alloy of zinc, aluminum, tin, copper, magnesium, and the like, and these alloys are melted and made of molten metal, and then pressurized through a pressurization device such as air pressure, hydraulic pressure, hydraulic pressure, etc. It is injected into a mold and solidified by metal cooling.
  • Die-casting castings made through this process are used in various fields, and are particularly applied to automobile parts, and are widely used in the manufacture of parts such as electric devices, optical devices, vehicles, weaving machines, architecture, and measuring instruments.
  • Al-Si-based alloys and Al-Mg-based alloys excellent in castability are mainly used as die casting aluminum alloys.
  • Al-Si alloys or Al-Mg alloys because of their excellent castability but low thermal conductivity of 90 to 140 W / mK, heat dissipation for electric, electronic and automobiles requiring high thermal conductivity of 160 W / mK or higher Parts have been limited in use.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, by controlling the content of silicon (Si) and magnesium (Mg) and iron (Fe) as the main alloying element, with good castability and mechanical properties, 160W /
  • An object of the present invention is to provide an aluminum alloy for die casting having a good thermal conductivity of mK or more.
  • the present invention includes 1.0 to 2.0% by weight of magnesium (Mg), 0.8 to 1.6% by weight of iron (Fe), and 0.5 to 0.9% by weight of silicon (Si), with the remainder being aluminum (Al). ) And an unavoidable impurity.
  • the aluminum alloy which concerns on this invention is 160 W / mK or more, Preferably it is 170 W / mK or more.
  • (DELTA) T which is a difference between solid state temperature and liquidus temperature which is another index which shows castability is 70 degrees C or less.
  • the aluminum alloy according to the present invention has a tensile strength of 140 MPa or more.
  • the aluminum alloy according to the present invention may include a Fe compound dispersed in the microstructure.
  • the aluminum alloy according to the present invention with magnesium (Mg) and iron (Fe) as the main alloying elements, and through the control of the components of silicon (Si), to ensure the castability required to obtain a sound casting in the die casting casting method At the same time, it has a very good thermal conductivity of 160W / mK and a tensile strength of 130MPa or more, so that it can be suitably used for the manufacture of heat dissipation parts for electric, electronic and automotive which require a high level of mechanical strength while requiring high thermal conductivity.
  • FIG. 1 is a photograph of a flow field measuring apparatus for evaluating the castability of an aluminum alloy according to the present invention.
  • the aluminum alloy according to the present invention is a high-temperature conductive aluminum alloy for die casting formed by alloying magnesium (Mg), iron (Fe) and silicon (Si), and magnesium (Mg) 1.0 to 2.0% by weight and iron (Fe) 0.5 to 1.6% by weight and 0.5 to 0.9% by weight of silicon (Si), the remainder is composed of aluminum (Al) and unavoidable impurities.
  • the thermal conductivity of the alloy element which can improve the castability of aluminum and the alloy element which can be dissolved in the aluminum base metal to obtain a solid solution effect, and the solubility in the aluminum base metal are very low.
  • it is a high thermal conductivity aluminum alloy for die casting that can exhibit excellent castability and mechanical properties and at the same time exhibit good thermal conductivity of 160W / mK or more.
  • Magnesium (Mg) is an element that can be added as an alloying element to aluminum to improve castability and increase tensile strength according to solid solution strengthening effects.
  • magnesium is added in an amount of 1.0 to 2.0% by weight, which is less than 1.0% by weight of the castability, so that castability is lowered, so that some unmolded parts are produced when molding a product by die casting. This is because defects are likely to occur, and when the magnesium content exceeds 2.0% by weight, the thermal conductivity is lowered, and thermal conductivity of 160 W / mK or more cannot be obtained.
  • Iron (Fe) increases the strength while minimizing the degree of the aluminum heat transfer degradation are added to the aluminum because it crystallizes as an intermetallic compound, such as solubility is then so low that the casting as 0.052% by weight, most Al 3 Fe in aluminum at room temperature It is an alloy element that can be made, and at the same time to reduce the mold adhesion when forming an aluminum alloy product by die casting.
  • iron is added in an amount of 0.5 to 1.6% by weight. When the iron content is less than 0.5% by weight, the effect of preventing mold quenching is reduced, and when the product is formed by die casting, sintering of the product to a part of the mold is performed.
  • Fe-rich phase Fe-rich phase
  • More preferable iron content is 1.0 to 1.2% by weight.
  • Silicon (Si) is an element that can be added as an alloying element to aluminum according to the present invention to improve castability and increase tensile strength according to a solid solution strengthening effect.
  • the alloy according to the present invention 0.5 to 0.9% by weight of silicon is added. If the content of the silicon is less than 0.5% by weight, the castability of the alloy is lowered, when forming the product by die casting, some unmolded parts may occur, and the integrity of the cast may be greatly impaired, and the content of the silicon is 0.9% by weight. If it exceeds, thermal conductivity will fall and thermal conductivity more than 160W / mK made into the objective by this invention cannot be obtained. More preferable content of silicone is 0.5 to 0.6 wt%.
  • Unavoidable impurities mean impurities that are inadvertently incorporated by the raw material or the manufacturing apparatus in the process of manufacturing the alloy according to the present invention, and each component of these impurities is 0.1 wt% or less, preferably, so as not to affect the alloy properties. 0.01% or less, More preferably, it will be kept to 0.01% or less.
  • a high thermal conductivity Al-Mg-Fe-Si alloy for die casting according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Tables 1 and 2 below.
  • the present inventors prepared the test piece by the melting stirring type aluminum alloy manufacturing method which is normally used at the time of die-casting an alloy having the composition shown in Table 1 to manufacture a high thermal conductivity Al-Mg-Fe-Si alloy for die casting.
  • thermal conductivity which is one of the main objects of the alloy according to the embodiment of the present invention.
  • thermal conductivity first, by measuring the conductivity at room temperature using a conductivity meter, and then converted to the conversion formula of the following formula [1] Thermal conductivity was obtained.
  • the alloy molten metal was injected into a fluid test mold as shown in FIG. After the flow was measured, the flow field was measured by measuring the length of solidification, and the size ( ⁇ T) of the solid-liquid coexistence region was measured by measuring the difference between the liquidus temperature and the solidus temperature using a thermal analyzer.
  • Table 2 shows the results of evaluating the flow field, the thermal conductivity, the liquidus temperature and the solidus temperature, and the difference of each alloy.
  • the aluminum alloys according to the embodiments of the present invention are all thermal conductivity of 165 W / mK or more (more than 175 W / mK), which is required in various heat dissipation parts It has good thermal conductivity at or above the level.
  • ⁇ T which is the difference between the flow field and the liquidus temperature and the solidus temperature shown in Table 2, is a major index for evaluating the castability of the alloy. The larger the flowfield, the better the fluidity of the alloy. The smaller ⁇ T means that the castability is excellent.
  • the aluminum alloys according to the embodiment of the present invention are all 780mm in length of the flow field, compared to the Al-Si alloy (ADC 12, Comparative Example 1) widely used as the die-casting aluminum alloy It can be seen that they are equivalent.
  • the difference ⁇ T between the liquidus temperature and the solidus temperature of the aluminum alloy according to Examples 1 to 4 of the present invention is 70 ° C. or less, and is in Comparative Example 1, which is an Al-Si alloy (ADC 12) widely used as an aluminum alloy for die casting. Compared to the lower level.
  • the die casting castability of the aluminum alloy according to Examples 1 to 4 of the present invention is equivalent to or better than that of Al-Si alloys which have been widely used in the past.
  • Comparative Example 2 has a magnesium content of 0.53% by weight, a magnesium content is low compared to the embodiments of the present invention, the result is a flow field of 558mm, significantly lower than the alloys according to the embodiments of the present invention The composition is poor.
  • Comparative Example 3 has a magnesium content of 2.5% by weight, which is higher in magnesium content than the embodiments of the present invention, and as a result, the thermal conductivity is 146 W / mK, which is inferior in thermal conductivity to the embodiments of the present invention.
  • Comparative Example 4 has a silicon content of 1.4% by weight, which is higher in silicon content than the embodiments of the present invention.
  • the thermal conductivity is 147 W / mK, which is inferior in thermal conductivity to the embodiments of the present invention.
  • Comparative Example 5 has a silicon content of 0.4% by weight, the silicon content is lower than the embodiments of the present invention, as a result of the flow field is 720mm, compared to the embodiments of the present invention is less castability.
  • Comparative Example 6 the iron content is 2.0% by weight, the iron content is higher than the embodiments of the present invention, as a result of the flow field is 520mm, castability is significantly lower than the embodiments of the present invention.
  • Table 3 shows the tensile test results of the test specimens prepared from each alloy and Comparative Example 1 alloy according to the embodiment of the present invention.
  • the alloys according to Examples 1, 2, and 4 of the present invention have a higher tensile strength than conventional Al-Si alloys (ADC 12, Comparative Example 1), which are widely used as aluminum alloys for die casting. In addition to exhibiting strength (138-153 MPa), the elongation is also excellent. In addition, the alloy according to Example 3 of the present invention exhibits excellent elongation while having similar tensile strength as compared with Comparative Example 1.
  • the aluminum alloy according to the embodiment of the present invention not only has excellent mechanical and thermal conductivity characteristics as compared with the conventional Al-Si alloy, and has the same level of castability, and can be suitably used as an aluminum material for die casting for heat dissipation parts. have.

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Abstract

본 발명은 우수한 주조성과 양호한 기계적 특성을 가지면서 동시에 우수한 열전도도를 얻을 수 있어, 방열특성이 요구되는 각종 구조용 제품에 적용될 수 있는 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다이캐스팅용 알루미늄 합금은, 마그네슘(Mg) 1.0~2.0중량%, 철(Fe) 0.8~1.6중량% 및 실리콘(Si) 0.5~0.9중량%를 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｍｇ-Ｆｅ-Ｓｉ 합금
본 발명은 다이캐스팅용 고열전도도 알루미늄 합금에 관한 것으로서 특히, 우수한 주조성을 가지면서 동시에 우수한 열전도도를 얻을 수 있는 알루미늄 합금에 관한 것이다.
다이캐스팅은 다이 주조라고도 한다. 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계가공된 강제(鋼製)의 금형(金型)에 용융금속(熔融金屬)을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법이며, 이 주조법을 통해 제조한 제품을 다이캐스트 주물이라고 한다.
다이캐스팅 주물은 치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 거의 없는 장점 외에 기계적 성질이 우수하며, 대량생산이 가능하다는 특징이 있다. 한편, 다이캐스팅 주조에 이용되는 금속은 일반적으로 아연, 알루미늄, 주석, 구리, 마그네슘 등의 합금이며, 이들 합금은 용융되어 용탕으로 만들어진 후, 공기압, 수압, 유압 등의 가압장치를 통해 다이캐스트 장치의 금형에 주입되어 금속 냉각 응고된다.
이러한 과정을 통해 만들어진 다이캐스팅 주조품은 여러 분야에 사용되고 있으며, 특히 자동차부품에 많이 적용되고 있고, 전기기기, 광학기기, 차량, 방직기, 건축, 계측기 등의 부품 제작 등에도 널리 사용되고 있다.
한편, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로는 주조성이 우수한 Al-Si계 합금 및 Al-Mg계 합금 등이 주로 사용되고 있다. 그런데 Al-Si계 합금 또는 Al-Mg계 합금의 경우, 주조성은 우수하나 열전도도가 90~140W/mK로 낮기 때문에, 160W/mK 이상의 높은 열전도도를 필요로 하는 전기, 전자 및 자동차용 방열부품에는 사용이 제한되어 왔다.
이와 같은 높은 열전도도를 요구하는 방열부품에는, 종래 열전도도가 220W/mK 이상으로 매우 높은 순 알루미늄을 그대로 다이캐스팅한 제품이 전기, 전자제품용 로터 등에 일부 사용되고 있는데, 순 알루미늄은 열전도도는 매우 우수하지만 인장 강도가 낮고 주조성이 좋지 않기 때문에, 열전도도와 함께 우수한 기계적 특성을 요구하는 구조용 부품에까지 적용하기에는 한계가 있다.
이에 따라, 전기, 전자 및 자동차용 방열부품 등에 사용하기 위하여 우수한 주조성을 가지면서 동시에 160W/mK 이상의 높은 열전도도를 갖는 다이캐스팅용 알루미늄 합금 개발에 대한 필요성이 절실히 요구되고 있지만, 현재까지는 우수한 주조성을 가지면서 동시에 160W/mK 이상의 열전도도를 갖는 다이캐스팅용 알루미늄 합금이 개발되지 못한 상태이므로, 열전도도가 90~140W/mK인 Al-Si계 합금 및 Al-Mg계 합금 등이 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 사용되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 마그네슘(Mg)과 철(Fe)을 주 합금원소로 하고 실리콘(Si)의 함량을 조절함으로써, 양호한 주조성 및 기계적 특성과 함께, 160W/mK 이상의 양호한 열전도도를 갖는 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제의 해결수단으로 본 발명은, 마그네슘(Mg) 1.0~2.0중량%, 철(Fe) 0.8~1.6중량%, 및 실리콘(Si) 0.5~0.9중량%를 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 열전도도가 160W/mK 이상이며, 바람직하게는 170W/mK 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 주조성을 나타내는 다른 지표인 고상온도와 액상온도의 차이인 △T는 70℃ 이하이다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 인장강도는 140 MPa 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 미세조직내에 분산된 Fe화합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 마그네슘(Mg)과 철(Fe)을 주 합금원소로 하면서, 실리콘(Si)의 성분의 제어를 통해, 다이캐스팅 주조법에서 건전한 주물을 얻을 수 있는데 요구되는 주조성을 확보함과 동시에, 160W/mK 이상의 매우 우수한 열전도도와 130MPa 이상의 인장강도를 가져, 높은 열전도도를 요구하면서 상당한 수준의 기계적 강도를 요하는 전기, 전자 및 자동차용 방열부품의 제조에 적합하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 주조성을 평가하기 위한 유동장 측정장치의 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 합금에 대하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 것을 의미한다.
본 발명에 의한 알루미늄 합금은, 마그네슘(Mg), 철(Fe) 및 실리콘(Si)이 합금되어 구성된 다이캐스팅용 고열전도도 알루미늄 합금으로서, 마그네슘(Mg) 1.0~2.0중량%, 철(Fe) 0.5~1.6중량% 및 실리콘(Si) 0.5~0.9중량%을 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 구성된다.
본 발명은 상기 각각의 조성량에 따라서 알루미늄의 주조성을 향상시킬 수 있는 합금원소와 알루미늄 기지 금속에 고용되어 고용강화 효과를 얻을 수 있는 합금원소, 그리고 알루미늄 기지 금속에의 고용도가 매우 낮아서 열전도도 저하를 최소화할 수 있는 합금원소를 복합적으로 첨가함으로써, 우수한 주조성과 기계적 특성을 나타내면서 동시에 160W/mK 이상의 양호한 열전도도를 나타낼 수 있는 다이캐스팅용 고열전도도 알루미늄 합금이다.
상기 각 합금원소의 첨가 및 함량 한정 이유는 다음과 같다.
마그네슘(Mg)은 알루미늄에 합금원소로 첨가되어 주조성을 향상시키고 고용강화 효과에 따라서 인장강도를 증가시킬 수 있는 원소이다. 본 발명에 의한 다이캐스팅용 알루미늄 합금에는 마그네슘이 1.0~2.0중량% 첨가되는데, 이는 상기 마그네슘의 함량이 1.0중량% 미만이면 주조성이 저하되어 다이캐스팅에 의하여 제품을 성형할 때에 일부 미성형부가 발생하는 주조결함이 생기기 쉽고, 상기 마그네슘의 함량이 2.0중량%를 초과하면 열전도도가 저하되어 160W/mK 이상의 열전도도를 얻을 수 없기 때문이다.
철(Fe)은 상온에서 알루미늄에의 고용도가 0.052중량%로서 매우 낮아 주조 후에는 대부분 Al3Fe 등의 금속간화합물로 정출되기 때문에 알루미늄에 첨가되어 알루미늄의 열전도도 저하를 최소화하면서 강도를 증가시킬 수 있고, 동시에 다이캐스팅에 의하여 알루미늄 합금 제품을 성형할 때에 금형소착을 줄일 수 있도록 하는 합금원소이다. 본 발명에 의한 다이캐스팅용 합금에는 철이 0.5~1.6중량% 첨가되는데, 이는, 상기 철의 함량이 0.5중량% 미만이면 금형소착 방지 효과가 낮아져 다이캐스팅에 의하여 제품을 성형할 때에 일부 금형부위에 제품의 소착현상이 발생하고 기계적 강도도 충분하지 못하게 되고, 상기 철의 함량이 1.6중량% 초과하면 합금내에서 Fe-부화상(Fe-rich상)이 과도하게 정출되어, 합금의 주조성을 저하시키기 때문이다. 보다 바람직한 철의 함량은 1.0~1.2중량%이다.
실리콘(Si)은 본 발명에 의한 알루미늄에 합금원소로 첨가되어 주조성을 향상시키고 고용강화 효과에 따라서 인장강도를 증가시킬 수 있는 원소이다. 본 발명에 따른 합금에는 실리콘이 0.5~0.9중량% 첨가된다. 이는 상기 실리콘의 함량이 0.5중량% 미만이면 합금의 주조성이 저하되어 다이캐스팅에 의하여 제품을 성형할 때에 일부 미성형부가 발생되어 주조품의 건전성이 크게 훼손될 수 있고, 상기 실리콘의 함량이 0.9중량% 초과하면 열전도도가 저하되어, 본 발명에서 목적으로 하는 160W/mK 이상의 열전도도를 얻을 수 없기 때문이다. 보다 바람직한 실리콘의 함량은 0.5~0.6중량%이다.
불가피한 불순물이란, 본 발명에 의한 합금을 제조하는 과정에서 원료 또는 제조 장치에 의해 의도하지 않게 혼입된 불순물을 의미하며, 이들 불순물 각 성분은 합금 특성에 영향을 주지 않도록 0.1중량% 이하, 바람직하게는 0.01% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하가 되도록 유지한다.
[실시예]
본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 고열전도도 Al-Mg-Fe-Si 합금에 대하여 하기 표 1 및 2를 참조하여, 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 다이캐스팅용 고열전도도 Al-Mg-Fe-Si 합금을 제조하기 위해 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖는 합금을, 다이캐스팅 제조시에 통상적으로 사용되는 용융 교반식 알루미늄 합금 제조 방법으로 시험편을 제조하였다.
표 1
합금(중량%) 조성(중량%)
Mg Fe Si Al
실시예 1 1.07 1.15 0.54 bal.
2 1.65 1.14 0.56 bal.
3 1.13 0.56 0.79 bal.
4 1.27 0.56 0.79 bal.
비교예 1 0.21 1.17 10.20 bal.
2 0.53 1.11 0.55 bal.
3 2.5 1.30 0.50 bal.
4 1.4 0.50 1.4 bal.
5 1.4 0.7 0.4 bal.
6 1.5 2.0 0.8 bal.
구체적으로, 상기 표 1과 같은 조성이 되도록 알루미늄 합금의 원료를 준비한 후, 전기저항식 용해로에 장입하여 대기 중에서 원료를 용해하여 용탕을 제조한 후에, 금형을 이용하여 주조성 평가를 위한 유동성 시험편을 제조하였고 또한 열전도도, 액상 온도 및 고상 온도 등을 측정하기 위한 특성평가용 시험편을 제조하였다.
본 발명의 실시예에 따른 합금의 주목적 중 하나인 열전도도에 대해서는, 먼저 제조한 시편을 도전율 측정기를 이용하여 상온에서 도전율을 측정한 후, 하기 [식 1]의 환산식으로 환산하는 방식을 통해 열전도도를 얻었다.
[식 1]
K = 5.02σT x 10-9 + 0.03
(여기서, K는 열전도도, σ는 도전율, T는 절대온도임)
또한, 다이캐스팅 주조에 필수적인 주조성 평가를 위해, 합금 용탕을 200℃의 온도로 유지된 폭 12㎜, 두께 5㎜, 최대길이 780㎜의 도 1과 같은 유동성 시험 금형에 주입하고 합금 용탕이 일정한 거리를 유동한 후에 응고된 길이를 측정하는 방법으로 유동장을 측정하였으며, 또한 열분석기를 이용하여 액상 온도 및 고상 온도의 차이를 측정하는 방식으로 고액공존영역의 크기(△T)를 측정하였다.
하기 표 2는 각 합금의 유동장, 열전도도, 액상 온도와 고상 온도 및 그 차이를 평가한 결과를 나타낸 것이다.
표 2
합금 유동장(mm) 열전도도(W/mK) 액상온도(℃) 고상온도(℃) △T(℃)
실시예 1 780 175 652 618 34
2 780 167 654 588 66
3 780 182 656 601 55
4 780 182 653 598 55
비교예 1 780 95 582 557 74
2 558 179 655 631 24
3 - 146 630 585 45
4 - 147 645 563 82
5 720 191 652 627 25
6 520 - - - -
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예(No. 1~4)에 따른 알루미늄 합금들은 모두 열전도도가 165W/mK 이상(나아가서는 175W/mK 이상)으로, 다양한 방열부품에서 요구되는 수준 또는 그 이상의 우수한 열전도도를 가진다.
또한, 상기 표 2에서 나타낸 유동장과 액상 온도와 고상 온도의 차이인 △T는 합금의 주조성을 평가할 수 있는 주요한 지표인데, 유동장은 클수록 합금의 유동성이 우수한 것을 의미하며 액상 온도와 고상 온도의 차이인 △T는 작을수록 주조성이 우수한 것을 의미한다.
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금들은 유동장의 길이가 모두 780mm로, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 Al-Si 합금(ADC 12, 비교예 1)과 비교하여 동등한 수준임을 알 수 있다.
또한 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 알루미늄 합금의 액상 온도와 고상 온도의 차이 △T는 70℃ 이하로, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 Al-Si 합금(ADC 12)인 비교예 1에 비해 낮은 수준이다. 다시 말해, 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 알루미늄 합금의 다이캐스팅 주조성은 종래 널리 사용되어 온 Al-Si 합금과 동등하거나 보다 나은 수준이다.
한편, 비교예 2는 마그네슘 함량이 0.53중량%로, 본 발명의 실시예들에 비해 마그네슘 함량이 낮은데, 그 결과 유동장이 558㎜로, 본 발명의 실시예들에 의한 합금들에 비해 현저히 낮아 주조성이 떨어진다.
또한, 비교예 3은 마그네슘 함량이 2.5중량%로, 본 발명의 실시예들에 비해 마그네슘 함량이 높은데, 그 결과 열전도도가 146W/mK로, 본 발명의 실시예들에 비해 열전도 특성이 떨어진다.
또한, 비교예 4는 실리콘 함량이 1.4중량%로, 본 발명의 실시예들에 비해 실리콘 함량이 높은데, 그 결과 열전도도가 147W/mK로, 본 발명의 실시예들에 비해 열전도 특성이 떨어진다.
또한, 비교예 5는 실리콘 함량이 0.4중량%로, 본 발명의 실시예들에 비해 실리콘 함량이 낮은데, 그 결과 유동장이 720㎜로, 본 발명의 실시예들에 비해 주조성이 떨어진다.
또한, 비교예 6은 철 함량이 2.0중량%로, 본 발명의 실시예들에 비해 철 함량이 높은데, 그 결과 유동장이 520㎜로, 본 발명의 실시예들에 비해 주조성이 현저하게 떨어진다.
하기 표 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 합금과 비교예 1 합금으로 제조한 인장시편으로 시험한 인장시험 결과를 나타낸 것이다.
표 3
합금(중량%) Mg Fe Si Al 인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%)
실시예 1 1.07 1.15 0.54 bal. 143 136 10
2 1.65 1.14 0.56 bal. 153 132 8
3 1.13 0.56 0.79 bal. 130 108 18
4 1.27 0.56 0.79 bal. 138 103 18
비교예 1 0.21 1.17 10.20 bal. 134 120 3
상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2 및 4에 따른 합금은, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 기존의 Al-Si 합금(ADC 12, 비교예 1)에 비해서 높은 인장강도(138 ~ 153MPa)를 나타낼 뿐 아니라 연신율도 우수하다. 또한, 본 발명의 실시예 3에 따른 합금은 비교예 1과 대비할 때, 유사한 인장강도를 가지면서도 우수한 연신율을 나타낸다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금은 종래의 Al-Si 합금에 비해 기계적 특성과 열전도 특성이 우수할 뿐 아니라, 주조성은 동등한 수준으로, 방열부품용 다이캐스팅용 알루미늄 재료로 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 마그네슘(Mg) 1.0~2.0중량%, 철(Fe) 0.5~1.6중량% 및 실리콘(Si) 0.5~0.9중량%를 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 철(Fe)의 함량이 1.0 ~ 1.2중량%인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘(Si)의 함량이 0.5 ~ 0.6중량%인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 열전도도는 160W/mK 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 고상 온도와 액상 온도의 차이 △T는 70℃ 이하인 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 인장강도가 140MPa 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
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