WO2015111763A1 - 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｃｕ 합금 - Google Patents

다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｃｕ 합금 Download PDF

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die casting
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alloy
present
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김기태
신제식
고세현
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent

Definitions

  • the present invention relates to a high thermal conductivity aluminum alloy for die casting.
  • the present invention relates to an aluminum alloy having excellent castability and excellent thermal conductivity.
  • Die casting is also known as die casting.
  • Die casting 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.
  • the product is called diecast casting.
  • die-casting castings are precisely dimensioned and hardly need to be trimmed, they are characterized by excellent mechanical properties and mass production.
  • Metals used in such die casting casting are generally alloys of zinc, aluminum, tin, copper, magnesium, and the like, and these alloys are melted and made into molten metal, and then dies of die casting apparatuses are formed through pressurization devices such as air pressure, hydraulic pressure, and hydraulic pressure. It is injected into and solidified rapidly.
  • 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 130 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 adding copper (Cu) as the main alloying elements and by controlling the content of magnesium (Mg) and iron (Fe), while having excellent castability and at the same time more than 160W / mK It is an object of the present invention to provide an aluminum alloy for die casting having thermal conductivity.
  • the present invention includes 0.8 to 2.5% by weight of copper (Cu), 0.5 to 1.5% by weight of magnesium (Mg) and 0.5 to 1.0% by weight of iron (Fe), with the remainder being aluminum (Al). It provides an aluminum alloy for die casting consisting of and inevitable impurities.
  • the aluminum alloy according to the present invention may have a thermal conductivity of 160 W / mK or more.
  • ⁇ T (T L ⁇ T S ), which is a difference between the liquidus temperature T L and the solidus temperature T S , which is an index indicating castability, may be 60 ° C. or less.
  • the heat of fusion H which is another index indicating castability, may be 300 J / g or more.
  • the ratio H / ⁇ T of ⁇ T (T L -T S ), which is the difference between the heat of fusion (H), the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ), is 5.3J. / g ° C. or higher.
  • the aluminum alloy according to the present invention has a tensile strength of 120 MPa or more.
  • the aluminum alloy according to the present invention may include an Al—Cu compound and an Al—Fe compound dispersed in a microstructure.
  • the content of copper (Cu) may be 1.2 to 2.5% by weight.
  • the thermal conductivity is 170W / mK or more
  • the tensile strength may be 145MPa or more.
  • the aluminum alloy in the aluminum alloy according to the present invention, by adding copper (Cu) as the main alloying element and controlling the composition of magnesium (Mg) and iron (Fe), the aluminum alloy ensures sufficient castability required for obtaining a sound casting in the die casting casting method.
  • Cu copper
  • Mg magnesium
  • Fe iron
  • the aluminum alloy according to the present invention is a high thermal conductivity aluminum alloy for die casting in which copper (Cu), magnesium (Mg), and iron (Fe) are alloyed, and 0.8 to 2.5% by weight of copper (Cu) and 0.5 to magnesium (Mg). 1.5 wt% and 0.5-1.0 wt% iron (Fe), 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 which can exhibit excellent castability and tensile strength of 120 MPa or more, and exhibit good thermal conductivity of 160 W / mK or more by adding an alloying element which can minimize degradation.
  • Copper (Cu) is an alloying element that can be added as an alloying element to aluminum and decrease the thermal conductivity while depositing a solid solution strengthening effect and intermetallic compounds such as CuAl 2 to increase the tensile strength.
  • copper is added in an amount of 0.8 to 2.5% by weight, which means that when the copper content is less than 0.8% by weight, the tensile strength is lowered to obtain a tensile strength of 120 MPa or more, and when the copper content is greater than 2.5% by weight, This is because the thermal conductivity of the cast alloy is lowered and thermal conductivity of 160 W / mK or more cannot be obtained.
  • the content of copper (Cu) is more preferably maintained at 1.2 to 2.5% by weight.
  • Magnesium (Mg) is an element that can be added as an alloying element to aluminum to improve castability and decrease thermal conductivity while increasing tensile strength according to solid solution strengthening effects.
  • magnesium is added in an amount of 0.5 to 1.5% by weight.
  • the magnesium content is less than 0.5% by weight, 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 1.5% by weight, the thermal conductivity is lowered, and thermal conductivity of 160 W / mK or more cannot be obtained.
  • iron (Fe) Since iron (Fe) has a very high solubility in aluminum at room temperature of 0.052% by weight, it is mostly crystallized as an intermetallic compound such as Al 3 Fe after casting, so that it is added to aluminum to increase strength while minimizing a decrease in thermal conductivity of aluminum. 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 1.0% by weight. When the iron content is less than 0.5% by weight, the effect of preventing mold quenching is reduced. This occurs because the mechanical strength is not sufficient, and if the iron content exceeds 1.0% by weight, the Fe-rich phase (Fe-rich phase) is excessively crystallized in the cast alloy, thereby degrading the castability of the alloy.
  • the unavoidable impurity means an impurity unintentionally incorporated by the raw material or the manufacturing apparatus in the process of producing the alloy according to the present invention, and examples thereof include Ti, Cr, V, Mn, Li, and Zr. Each of these impurities is kept at 0.1 wt% or less, preferably 0.01 wt% or less, so as not to affect the alloy properties.
  • a high thermal conductivity Al-Cu alloy for die casting according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Tables 1 to 3 below.
  • the inventors of the present invention prepared a test piece of the alloy having the composition shown in Table 1 to produce a high thermal conductivity Al-Cu alloy for die casting by a melt stirring aluminum alloy manufacturing method commonly used in the production of die casting alloy.
  • 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.
  • a thermal analyzer is used to measure ⁇ T (T L -T S ) and heat of fusion (H), which are the difference between the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ). It was done in a manner.
  • Table 2 shows the thermal conductivity of each alloy, the liquidus temperature (T L ), the solidus temperature (T S ), the difference between the liquidus temperature (T L ) and solidus temperature (T S ) ⁇ T (T L -T S ), melting It shows the result of evaluating the ratio H / ⁇ T of ⁇ T (T L -T S ), which is the difference between heat (H) and heat of fusion (H), liquidus temperature (T L ), and solidus temperature (T S ). .
  • the aluminum alloys according to the embodiment of the present invention all have a thermal conductivity of 160W / mK or more, and have excellent thermal conductivity at or above the level required for various heat dissipation parts.
  • ⁇ T (T L -T S ) and the heat of fusion (H), which are the difference between the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ) of the aluminum alloy shown in Table 2 are a major factor for evaluating the castability of the alloy.
  • ⁇ T (T L -T S ) which is the difference between the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S )
  • H the heat of fusion
  • Equation 2 shows the flow distance Lf which is an index for evaluating castability at the time of casting of the alloy.
  • the flow distance Lf is inversely proportional to ⁇ T (T L -T S ), which is the difference between the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ), is proportional to the heat of fusion (H), and the heat of fusion (H) It can be seen that it is proportional to the ratio H / ⁇ T of ⁇ T (T L -T S ), which is a difference between the liquidus temperature T L and the solid phase temperature T S.
  • ⁇ T (T L -T S ) which is a difference between the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ) of the aluminum alloys according to an embodiment of the present invention, is 37 to 60 ° C., which is widely used as an aluminum alloy for die casting. It is a low level compared with ⁇ T (T L -T S ) 74 ° C., which is a difference between the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ) of Comparative Example Alloy 7, which is an Al-Si alloy (ADC 12).
  • the heat of fusion (H) of the aluminum alloys according to an embodiment of the present invention is 300 ⁇ 332 J / g
  • the heat of fusion of Comparative Example Alloy 7 which is Al-Si alloy (ADC 12) widely used as an aluminum alloy for die casting ( H) almost the same level compared to 311J / g.
  • the flow distance Lf which is an index for evaluating castability, is H /, which is a ratio of ⁇ T (T L -T S ), which is a difference between the heat of melting (H), the liquidus temperature (T L ), and the solidus temperature (T S ).
  • H / which is a ratio of ⁇ T (T L -T S ), which is a difference between the heat of melting (H), the liquidus temperature (T L ), and the solidus temperature (T S ).
  • H / ⁇ T of the aluminum alloys according to the embodiment of the present invention is 5.37 to 8.97 J / g ° C., which is widely used as an aluminum alloy for die casting. It is a high level compared with 4.20J / g degreeC which is H / (DELTA) T of the comparative example alloy 7 which is an alloy (ADC12).
  • ⁇ T (T L -T S ) which is the difference between the heat of melting (H), the liquidus temperature (T L ) and the solidus temperature (T S ), which affects the flow distance Lf, which is an index for evaluating castability, and from the ratio of a result of evaluating the H / ⁇ T of the heat of fusion (H) and the liquidus temperature (T L) and the ⁇ T (T L -T S) the difference between solidus temperature (T S), the embodiment of the present invention
  • Aluminum alloys according to the present invention have an equivalent level of castability as compared to Al-Si alloys widely used in conventional die casting.
  • Comparative Example 8 has a copper content of 2.6% by weight, which is higher than the embodiments of the present invention. As a result, the thermal conductivity is 154 W / mK, which is lower than the embodiments of the present invention.
  • Comparative Example 9 has a high magnesium content of 2.2% by weight compared to the embodiments of the present invention. As a result, the thermal conductivity is 138 W / mK, which is lower than the embodiments of the present invention.
  • Table 3 shows the tensile test results of each alloy according to the embodiment of the present invention and the tensile test pieces made of each alloy according to the comparative example.
  • the alloys according to Examples 1 to 6 of the present invention the alloy of Example 1 compared to the conventional Al-Si alloy (ADC 12, Comparative Example 7) widely used as an aluminum alloy for die casting Except for the tensile strength of 134 ⁇ 177MPa equivalent or above.
  • Comparative Example 10 has a copper content of 0.4 wt% lower than that of the embodiments of the present invention.
  • the thermal conductivity is 180 W / mK, which is higher than the embodiments of the present invention, but the tensile strength is 110 MPa. The tensile strength is lower than that of the
  • the aluminum alloy according to the embodiment of the present invention can be suitably used as a die-casting aluminum material for heat dissipation parts that require a certain level of mechanical strength and excellent thermal conductivity along with castability of die casting.

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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, 구리(Cu) 0.8~2.5중량%, 마그네슘(Mg) 0.5~1.5중량% 및 철(Fe) 0.5~1.0중량%를 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｃｕ 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. 다이캐스팅은 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 외에도 기계적 성질이 우수하며, 대량생산이 가능하다는 특징이 있다.
이러한 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 급속 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 90~130W/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 90~130W/mK인 Al-Si계 합금 및 Al-Mg계 합금 등이 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 사용되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 구리(Cu)를 주 합금원소로 첨가하고 마그네슘(Mg)과 철(Fe)의 함량을 조절하여, 우수한 주조성을 가지면서 동시에 160W/mK 이상의 열전도도를 갖는 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제의 해결수단으로 본 발명은, 구리(Cu) 0.8~2.5중량%, 마그네슘(Mg) 0.5~1.5중량% 및 철(Fe) 0.5~1.0중량%를 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 다이캐스팅용 알루미늄 합금을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 열전도도가 160W/mK 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 주조성을 나타내는 지표인 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)는 60℃ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 주조성을 나타내는 또 다른 지표인 용융열(H)은 300J/g 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율 H/△T는 5.3J/g℃ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 인장강도는 120MPa 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 미세조직내에 분산된 Al-Cu 화합물과 Al-Fe화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금에 있어서, 상기 구리(Cu)의 함량은 1.2~2.5중량%일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 그 열전도도는 170W/mK 이상이고, 인장강도는 145MPa 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 구리(Cu)를 주 합금원소로 첨가하고 마그네슘(Mg)과 철(Fe)의 성분 제어를 통해, 다이캐스팅 주조법에서 건전한 주물을 얻을 수 있는데 요구되는 충분한 주조성을 확보함과 동시에, 160W/mK 이상의 우수한 열전도도와 120MPa 이상의 인장강도를 가져서, 높은 열전도도를 요구하면서 상당한 수준의 기계적 강도를 요하는 전기, 전자 및 자동차용 방열부품의 제조에 적합하게 사용될 수 있다.
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, 구리(Cu), 마그네슘(Mg) 및 철(Fe)이 합금되어 구성된 다이캐스팅용 고열전도도 알루미늄 합금으로서, 구리(Cu) 0.8~2.5중량%, 마그네슘(Mg) 0.5~1.5중량% 및 철(Fe) 0.5~1.0중량%를 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 120MPa 이상의 인장강도를 나타내면서 동시에 160W/mK 이상의 양호한 열전도도를 나타낼 수 있는 다이캐스팅용 고열전도도 알루미늄 합금이다.
상기 각 합금원소의 첨가 및 함량 한정 이유는 다음과 같다.
구리(Cu)는 알루미늄에 합금원소로 첨가되어 열전도도 저하는 적으면서 고용강화 효과와 CuAl2 등의 금속간화합물로 석출되어 인장강도를 증가시킬 수 있는 합금원소이다. 본 발명에 의한 합금에는 구리가 0.8~2.5중량% 첨가되는데, 이는 구리의 함량이 0.8중량% 미만이면 인장강도가 저하되어 120MPa 이상의 인장강도를 얻을 수 없고, 구리의 함량이 2.5중량% 초과하면, 주조된 합금의 열전도도가 저하되어 160W/mK 이상의 열전도도를 얻을 수 없기 때문이다. 상기 구리(Cu)의 함량은 1.2~2.5중량%로 유지하는 것이 보다 바람직하다.
마그네슘(Mg)은 알루미늄에 합금원소로 첨가되어 주조성을 향상시키고 열전도도 저하는 적으면서 고용강화 효과에 따라서 인장강도를 증가시킬 수 있는 원소이다. 본 발명에 의한 다이캐스팅용 알루미늄 합금에는 마그네슘이 0.5~1.5중량% 첨가되는데, 이는 상기 마그네슘의 함량이 0.5중량% 미만이면 주조성이 저하되어 다이캐스팅에 의하여 제품을 성형할 때에 일부 미성형부가 발생하는 주조결함이 생기기 쉽고, 상기 마그네슘의 함량이 1.5중량% 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 0.5~1.0중량% 첨가되는데, 이는 상기 철의 함량이 0.5중량% 미만이면 금형소착 방지 효과가 낮아져 다이캐스팅에 의하여 제품을 성형할 때에 일부 금형부위에 제품의 소착현상이 발생하며 기계적 강도도 충분하지 못하게 되고, 상기 철의 함량이 1.0중량% 초과하면 주조 합금내에서 Fe-부화상(Fe-rich상)이 과도하게 정출되어, 합금의 주조성을 저하시키기 때문이다.
불가피한 불순물이란, 본 발명에 의한 합금을 제조하는 과정에서 원료 또는 제조 장치에 의해 의도하지 않게 혼입된 불순물을 의미하며, 예를 들어 Ti, Cr, V, Mn, Li, Zr 등을 들 수 있는데, 이들 불순물 각 성분은 합금 특성에 영향을 주지 않도록 0.1중량% 이하, 바람직하게는 0.01중량% 이하가 되도록 유지한다.
본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅용 고열전도도 Al-Cu 합금에 대하여 하기 표 1~3을 참조하여, 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 다이캐스팅용 고열전도도 Al-Cu 합금을 제조하기 위해 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖는 합금을, 다이캐스팅용 합금 제조시에 통상적으로 사용되는 용융 교반식 알루미늄 합금 제조 방법으로 시험편을 제조하였다.
표 1
합금 조성(중량%)
Cu Mg Fe Si Al
실시예 1 1.01 0.52 0.59 - bal.
2 0.91 1.08 0.55 - bal.
3 1.37 0.51 0.62 - bal.
4 1.34 1.07 0.59 - bal.
5 1.90 0.56 0.62 - bal.
6 1.86 1.07 0.60 - bal.
비교예 7 0.92 0.21 0.97 10.20 bal.
8 2.6 0.5 0.7 - bal.
9 0.1 2.2 0.4 - bal.
10 0.4 1.0 0.7 - 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 주조성을 나타내는 지표인 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)와 용융열(H)을 측정하기 위한 시험편을 제조하였고, 또한 열전도도 및 인장 특성을 측정하기 위한 특성 평가용 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 위해서는 열분석기를 이용하여 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)와 용융열(H)을 측정하는 방식으로 수행하였다.
하기 표 2는 각 합금의 열전도도, 액상온도(TL), 고상온도(TS), 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이 △T(TL-TS), 용융열(H), 그리고 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율 H/△T를 평가한 결과를 나타낸 것이다.
표 2
합금 열전도도(W/mK) 액상온도(TL)(℃) 고상온도(TS)(℃) △T(TL-TS)(℃) 용융열(H)(J/g) H/△T(J/g℃)
실시예 1 186 657 620 37 332 8.97
2 175 655 612 43 322 7.49
3 179 657 612 45 326 7.24
4 171 656 601 55 300 5.45
5 179 654 602 52 317 6.10
6 167 650 590 60 322 5.37
비교예 7 95 575 501 74 311 4.20
8 154 - - - - -
9 138 649 607 42 - -
10 180 652 582 70 - -
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금들은 모두 열전도도가 160W/mK 이상으로, 다양한 방열부품에서 요구되는 수준 또는 그 이상의 우수한 열전도도를 가진다.
또한, 상기 표 2에서 나타낸 알루미늄 합금의 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)와 용융열(H)은 합금의 주조성을 평가할 수 있는 주요한 지표인데, 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)는 작을수록 주조성이 우수한 것을 의미하고, 용융열(H)은 클수록 주조성이 우수한 것을 의미하며, 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율 H/△T가 클수록 주조성이 우수한 것을 의미한다.
하기 [식 2]는 합금의 주조시에 주조성을 평가하는 지표인 유동거리(Lf)를 나타내는 것이다. 유동거리(Lf)는 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)에 반비례하고, 용융열(H)에 비례하며, 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율 H/△T에 비례하는 것을 알 수 있다.
[식 2]
Figure PCTKR2014000611-appb-I000001
(여기서, Lf는 유동거리, ρ는 고체밀도, H는 용융열, a는 고체직경, v는 유속, h는 열전달계수, TL은 액상온도, TS는 고상온도임)
본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금들의 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)는 37~60℃로, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 Al-Si 합금(ADC 12)인 비교예 합금 7의 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS) 74℃와 비교하여 낮은 수준이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금들의 용융열(H)은 300~332J/g으로, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 Al-Si 합금(ADC 12)인 비교예 합금 7의 용융열(H) 311J/g와 비교하여 거의 비슷한 수준이다.
또한, 주조성을 평가하는 지표인 유동거리(Lf)는 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율인 H/△T에 비례함으로 H/△T를 평가한 결과로부터, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금들의 H/△T는 5.37~8.97J/g℃로, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 Al-Si 합금(ADC 12)인 비교예 합금 7의 H/△T인 4.20J/g℃와 비교하여 높은 수준이다.
다시 말해, 주조성을 평가하는 지표인 유동거리(Lf)에 영향을 미치는 용융열(H), 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS), 그리고 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율인 H/△T를 평가한 결과로부터, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금들은 종래 다이캐스팅에서 널리 사용되는 Al-Si 합금과 비교하여 동등 이상 수준의 주조성을 갖는다.
비교예 8은 본 발명의 실시예들에 비해, 구리 함량이 2.6중량%로 높은데, 그 결과 열전도도가 154W/mK로, 본 발명의 실시예들에 비해 열전도도가 낮다.
비교예 9는 본 발명의 실시예들에 비해, 마그네슘 함량이 2.2중량%로 높은데, 그 결과 열전도도가 138W/mK로, 본 발명의 실시예들에 비해 열전도도가 낮다.
하기 표 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 합금과 비교예에 따른 각 합금으로 제조한 인장시편으로 시험한 인장시험 결과를 나타낸 것이다.
표 3
합금(중량%) Cu Mg Fe Si Al 인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%)
실시예 1 1.01 0.52 0.59 - bal. 120 93 7
2 0.91 1.08 0.55 - bal. 134 96 13
3 1.37 0.51 0.62 - bal. 146 98 14
4 1.34 1.07 0.59 - bal. 172 131 15
5 1.90 0.56 0.62 - bal. 149 113 10
6 1.86 1.07 0.60 - bal. 177 126 11
비교예 7 0.92 0.21 0.97 10.20 bal. 134 120 3
8 2.6 0.5 0.7 - bal. 295 165 27
9 0.1 2.2 0.4 - bal. 195 90 25
10 0.4 1.0 0.7 - bal. 110 50 25
상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1~6에 따른 합금은, 다이캐스팅용 알루미늄 합금으로 널리 사용되고 있는 기존의 Al-Si 합금(ADC 12, 비교예 7)에 비해서 실시예 1합금을 제외하고 동등 수준 이상의 인장강도(134~177MPa)를 나타낸다.
비교예 10은 본 발명의 실시예들에 비해 구리 함량이 0.4중량%로 낮은데, 그 결과 열전도도가 180W/mK로 본 발명의 실시예들에 비해 높지만, 인장강도는 110MPa로 본 발명의 실시예들에 비해 인장강도가 낮다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금은 다이캐스팅을 할 수 있는 정도의 주조성과 함께 일정한 수준의 기계적 강도와 우수한 열전도 특성이 요구되는 방열부품용 다이캐스팅용 알루미늄 재료로 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 구리(Cu) 0.8~2.5중량%, 마그네슘(Mg) 0.5~1.5중량% 및 철(Fe) 0.5~1.0중량%를 포함하고, 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 열전도도는 160W/mK 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 인장강도는 120MPa 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이는 60℃ 이하이고 용융열(H)은 300J/g 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은, 용융열(H)과 액상온도(TL)와 고상온도(TS)의 차이인 △T(TL-TS)의 비율인 H/△T가 5.3J/g℃ 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리(Cu)의 함량은 1.2~2.5중량%인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 열전도도는 170W/mK 이상이고, 인장강도는 145MPa 이상인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅용 알루미늄 합금.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008111159A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 電池ケース用アルミニウム合金板およびその製造方法
WO2008105066A1 (ja) * 2007-02-27 2008-09-04 Nippon Light Metal Company, Ltd. 熱伝導用途用アルミニウム合金材
US8226781B2 (en) * 2005-07-27 2012-07-24 Nippon Light Metal Company, Ltd. High strength aluminum alloy fin material and method of production of same
KR20130038640A (ko) * 2011-10-10 2013-04-18 한국생산기술연구원 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｍｇ-Ｆｅ-Ｓｉ 합금
JP2013204087A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Honda Kinzoku Gijutsu Kk 高強度高熱伝導性アルミニウム合金部材とその製造方法
KR20140034557A (ko) * 2012-09-12 2014-03-20 한국생산기술연구원 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｃｕ 합금

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8226781B2 (en) * 2005-07-27 2012-07-24 Nippon Light Metal Company, Ltd. High strength aluminum alloy fin material and method of production of same
JP2008111159A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 電池ケース用アルミニウム合金板およびその製造方法
WO2008105066A1 (ja) * 2007-02-27 2008-09-04 Nippon Light Metal Company, Ltd. 熱伝導用途用アルミニウム合金材
KR20130038640A (ko) * 2011-10-10 2013-04-18 한국생산기술연구원 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｍｇ-Ｆｅ-Ｓｉ 합금
JP2013204087A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Honda Kinzoku Gijutsu Kk 高強度高熱伝導性アルミニウム合金部材とその製造方法
KR20140034557A (ko) * 2012-09-12 2014-03-20 한국생산기술연구원 다이캐스팅용 고열전도도 Ａｌ-Ｃｕ 합금

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