WO2022124448A1 - 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금 - Google Patents

고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금 Download PDF

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WO2022124448A1
WO2022124448A1 PCT/KR2020/018127 KR2020018127W WO2022124448A1 WO 2022124448 A1 WO2022124448 A1 WO 2022124448A1 KR 2020018127 W KR2020018127 W KR 2020018127W WO 2022124448 A1 WO2022124448 A1 WO 2022124448A1
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aluminum alloy
casting
added
alloy
corrosion resistance
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PCT/KR2020/018127
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English (en)
French (fr)
Inventor
손희식
Original Assignee
손희식
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • 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
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy, and more particularly, to a magnesium-added aluminum alloy for high corrosion-resistance casting in which corrosion resistance and fluidity are improved by adding silicon (Si), magnesium (Mg) and rare earth elements to the alloy for casting.
  • the present invention relates to improved aluminum alloys for the alloys of the AC7A, AC7B, ALDC5, ALDC6, ALDC10 and ALDC12 series.
  • it relates to improved technology of Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0124963 and PCT KR2017 004625, and the applicant and inventor of this prior art are the same person as the inventor of the present invention.
  • the invention relates to a magnesium-added aluminum alloy for high corrosion-resistance casting to further develop performance and economy.
  • the alloy for aluminum casting is indicated by the sign of AC (Aluminum Casting), and the alloy for die casting is indicated by the sign of ALDC (Aluminum Die Casting) and is widely used.
  • ALDC10 and ALDC12 are Al-Si-Cu alloys currently used in large quantities as alloys for aluminum die casting. These alloys improve mechanical properties by adding Cu and increase castability by adding Si. Table 1 shows the chemical compositions of these ALDC10 and ALDC12 alloys. Currently, it is widely used in various fields such as automobile mission case, crank case, industrial machine parts, and home use. However, due to poor corrosion resistance, it is insufficient to use for corrosion resistance purposes.
  • the 7 types of AC as an Al-Mg-based alloy are called Hydronalium, and corrosion resistance is strengthened. In particular, it has good seawater resistance.
  • AC7A for low-concentration Mg alloy
  • AC7B for high-concentration Mg alloy.
  • Table 2 Since this alloy has quite strong corrosion resistance, it is used for milk, food utensils, cooking utensils, building hardware, decorative tools, and marine parts. is being used
  • AC7B alloy has better mechanical properties and anodization than AC7A alloy, but poor stress corrosion and castability. If a complete solution treatment is not performed during heat treatment, a difference in Mg concentration occurs during the diffusion of the ⁇ (Al 3 Mg 2 ) phase into the ⁇ (Al solid solution) phase, resulting in a difference in the concentration of Mg in the grains and precipitation at the same time, resulting in corrosion resistance At this time, the elongation tends to be extremely reduced because the ⁇ phase precipitates in the form of a film at the grain boundary.
  • the Al-Mg alloy for die casting has the alloys in Table 3 below, and the properties due to the addition of Mg are similar to the above-mentioned AC7 type.
  • the composition of the alloy is by weight, Mg 11-14wt%, Fe 0.5wt% or less, Si 0.01-0.5wt%, Mn 0.1-0.5wt%, Ti 0.01-0.3wt%, Co 0.01-0.2wt%, Be 0.003 to 0.02 wt%, the balance Al and other unavoidably contained components are disclosed.
  • Mg 9 ⁇ 18wt%, Si 0.1 ⁇ 0.3wt%, Fe 0.1 ⁇ 0.3wt%, Mn 0.3 ⁇ 1.0wt%, Ti 0.15 ⁇ 0.25wt%, and the balance is As a method of manufacturing an alloy of Al, an alloy other than Mg is put into a graphite crucible, heated to 600 to 700° C. to make molten metal, and a solvent is added to the molten metal to form an antioxidant layer on the surface of the molten metal, a flux layer (flux) layer) is formed, Mg is put into the molten metal on which the anti-oxidation layer is formed through a long pipe, and the Mg is maintained at 600 to 700° C. for 0.5 to 1 hour, followed by casting and natural cooling. is starting
  • the content of Mg corresponds to an improved alloy composition in which the content of Mg is increased compared to that of a commercial alloy (AC7B). As the Mg content increases, the specific gravity decreases, the strength increases, and the corrosion resistance increases.
  • the prior art 3 to 4 improved the existing technology by adding the effect according to the content ratio of the modifier and the rare earth element to improve the corrosion resistance of the existing technology, but the disadvantage is that the economical increase and efficiency increase through optimization of the component range are insufficient. there was.
  • the above prior art 3 (patent document 3) and 4 (patent document 4) are further improved, and in the alloy for aluminum casting and die casting, the alloy composition of high corrosion resistance, good castability, high strength and economical price and We would like to present a manufacturing method.
  • An object of the present invention for the above problems, in relation to the casting or aluminum alloy for casting, is to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide a more progressively improved composition and manufacturing technology for an aluminum alloy for casting or die-casting excellent in high corrosion resistance, fluidity and castability.
  • Ce cerium
  • La lanthanum
  • It provides a magnesium-added aluminum alloy for high corrosion-resistance casting, comprising:
  • the aluminum alloy is preferably composed of a manganese (Mn) content in the range of 0.001 to 2.0 wt%.
  • the aluminum alloy is further comprised in the range of 0.0005 to 0.07 wt% of strontium (Sr).
  • the aluminum alloy is configured to further include the content of titanium (Ti) in the range of 0.01 to 0.40 wt%.
  • the aluminum alloy is configured to further include zinc (Zn) in a range of 0.001 to 4.0 wt%.
  • the aluminum alloy has a content of cerium (Ce) in the range of 0.05 to 0.3 wt%.
  • the aluminum alloy preferably has a content of lanthanum (La) in the range of 0.03 to 0.15 wt%.
  • the aluminum alloy further comprises at least one selected from Zr, Cr, V, Ni, In, Pb, Bi, Zn, Co, Ca, Be, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Fe, Hf or Y configurable.
  • the content of any one of rare earth metals having atomic numbers 57 (La) to 71 (Lu) or a combination thereof may be further included in the range of 0.001 to 2.0 wt %.
  • the aluminum alloy is preferably manufactured as an ingot and shaped by a die casting process or a casting process.
  • the aluminum alloy of the present invention described above is preferably manufactured by performing annealing heat treatment at 350 to 450° C., and is also preferably manufactured by aging heat treatment.
  • alloy element composition was actively carried out before 2000, and a lot of progress was made. However, since then, the demand for the required alloy has decreased, and the demand for the development of alternative materials such as plastics, ceramics, carbon-based, and nano materials has increased, so the development of new alloy compositions has significantly decreased.
  • composition development of metal alloys it is a well-known fact that even if the composition of alloy elements changes by about 0.05%, significant changes occur in physical properties due to the specificity of the alloy technology field.
  • Si is added to improve fluidity
  • Mg is added for corrosion resistance
  • Cu, Ce and La are added for better corrosion resistance.
  • 1 is a graph showing the test results of measuring the amount of corrosion and fluidity according to the amount of Mg added in Examples of the present invention.
  • Example 3 is a graph showing the test results of measuring the amount of corrosion and yield strength according to the amount of Cu added in Example of the present invention.
  • 5 is a graph showing the test results of measuring the amount of corrosion and yield strength according to the amount of Mn added in the Example of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the test results of measuring the yield strength according to the amount of Sr added in the Example of the present invention.
  • FIGS. 8A and 8B are perspective views of a mold manufactured to evaluate the fluidity of an aluminum alloy molten metal according to an embodiment of the present invention.
  • the content indication in the present invention is a ratio with respect to the total weight of the aluminum alloy. All content indications in the description and claims of the present invention are also the same.
  • rare earth elements such as Mg, Si, Cu, Mn, Sr, Ti, Zn, Fe, Cr, Co and Ce and La on the properties of alloys in aluminum alloys are as follows.
  • the mechanical strength is improved by the solid solution effect, and aging strengthening characteristics can occur depending on the coexistence of Si and Zn. It has excellent cutting machinability, particularly good corrosion resistance to seawater, and reduced shrinkage during solidification. Weldability and surface finish properties are also improved.
  • the fluidity of the molten metal is weakened and the bond with oxygen is particularly strong, care must be taken to introduce oxides. If the content is more than an appropriate amount, the fluidity deteriorates, and if it is added more than that, die casting becomes difficult, and microbubbles are easily generated on the surface of the alloy. This is because Mg causes a so-called metal-mold reaction in which hydrogen (H) is absorbed. At this time, adding a small amount (0.001 to 0.02wt%) of Be or mixing about 2wt% of ammonium borate with ammonium borate to the mold sand to make a mold has a preventive effect.
  • Si is a major component that enhances the fluidity of the alloy in the molten state during the die casting process, and the alloy obtained by adding it has low shrinkage and a narrow freezing point range, so it exhibits good high temperature heat resistance and good welding properties.
  • the melting point is reduced, castability is improved, and fluidity is increased. If the content is lower than this, high temperature heat resistance and welding properties are not good, and if it is added excessively, a phenomenon of poor fluidity occurs.
  • Si is dissolved in the Al matrix and acts as an element to improve the fatigue strength, hardness and wear resistance of the Al alloy, but reduces the impact resistance.
  • Mg 2 Si is formed and strength can be improved by aging treatment.
  • the anodized film shows a gray color according to the addition of Si.
  • the content exceeds 0.3wt%, since Si particles are coarsely precipitated and workability tends to deteriorate, when Si is added in excess of 0.3wt%, it is preferable to add a particle refiner.
  • the alloying element Cu is dissolved in a matrix to increase the strength of the aluminum alloy, but has the disadvantage of significantly lowering extrudability compared to Mn. It is known that the corrosion potential increases when Cu is added. When Zn and Cu coexist, especially when the Zn content is small, the potential increasing effect by Cu is dominant. That is, when the content of Cu is large, the potential increasing effect by Cu becomes more dominant than the potential lowering effect by Zn. When the content is less than 0.12wt%, it is difficult to show the effect of adding copper, such as corrosion resistance, and when the content exceeds 0.45wt%, both extrudability and corrosion resistance are reduced at the same time. When it exceeds the appropriate amount, fluidity will fall.
  • the alloying element Mn increases the strength of the aluminum alloy.
  • the Mn content is less than 0.5 wt%, the effect of increasing the strength is small, and when it exceeds 1.2 to 2.0 wt%, the extrudability is lowered.
  • care must be taken as excessive Mn may lower the mechanical strength of the aluminum alloy. In addition, it lowers the electrical conductivity and may cause hot spots in castings.
  • Sr is a modifier, and it improves the flowability by changing the shape of the alloy structure, especially the AlSi structure, from needle to spherical shape.
  • sodium (Na) played such a role, but sodium has a high oxidizing property and acts to lower the melting point of the alloy, and has been replaced with Sr in recent years.
  • care must be taken because there is a disadvantage in that mechanical strength is lowered when excessively added.
  • Ti as a particle refining element, improves mechanical properties due to particle refining, and if it is less than an appropriate amount, the desired effect is not obtained. If it exceeds 0.25 wt%, a coarse intermetallic compound is formed to reduce formability (workability), and if it is less than 0.15 wt%, it does not contribute to improving the strength of the alloy.
  • the alloying element Zn coexists with Mg to improve mechanical properties. If the castability is bad, it is difficult to cast the mold, and in this case, the castability can be greatly improved by adding Zn and Si. In general, when Zn is added, the corrosion potential is lowered, but the amount of change of the corrosion potential is small compared to Cu.
  • the effect of adding the rare earth metal according to the present invention is as follows.
  • corrosion resistance is strengthened by reducing components such as Fe and Ni, which are corrosion-resistant elements present in the molten metal during aluminum production. Therefore, it is helpful in maintaining corrosion resistance even when the concentration of impurities such as Fe is 0.2 wt% or more.
  • the rare earth metal since the rare earth metal has an effect of increasing the corrosion potential, it is possible to minimize the addition of Cu or to substitute Cu for the purpose of increasing the corrosion potential. Therefore, when the Cu content is increased to increase the corrosion potential, there is an effect of minimizing these side effects, and thus the corrosion resistance is improved.
  • the ductility and adhesion of the oxide film formed at the grain boundary or the surface improves the lifespan of the oxide film is extended and corrosion resistance is improved.
  • it has the effect of improving the plastic workability of the metal by increasing the strength and fluidity of the aluminum alloy, and improving the brazing properties.
  • the alloying element Fe is an element that is precipitated as an intermetallic compound in the Al alloy and improves wear resistance. If the content is less than 0.1wt%, there is almost no wear resistance effect, and if it exceeds 0.3wt%, the particles are coarsened and workability is deteriorated.
  • an Al 3 Fe compound is formed even in a very small amount, and since it is combined with Si to form an Al-Fe-Si intermetallic compound, it is a factor of deterioration of mechanical properties. Even a small amount deteriorates the surface gloss and weakens corrosion resistance and ductility.
  • Fe is a component commonly added for the purpose of increasing the demolding of the aluminum alloy from the mold because it prevents the Al-Mg alloy from sintering in the mold during the die casting process. At this time, the amount added is sufficient if 0.5 wt% to 1.0 wt% or less, and if it exceeds 0.5 wt%, the ductility of the alloy tends to decrease.
  • Co is an austenite stabilizing element, and unlike manganese, it hardly lowers the Ms point. Therefore, cobalt is a very effective element to control the Ms point within a desired temperature range.
  • the aluminum alloy is an alloying element widely used in the aluminum industry (Zr, Cr, V, Ni, In, Pb, Bi, Zn, Ca, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Fe, Co, Be, Hf, or Y) and unavoidable impurities may be further included.
  • AC7 A for casting has excellent corrosion resistance, especially corrosion resistance to seawater and machinability.
  • AC7 B alloy has better mechanical properties and anodic oxidation than AC7 A alloy, but not better stress corrosion and castability.
  • ALDC 5 and ALDC 6 for die casting although corrosion resistance is excellent, it is difficult to apply the die casting process due to poor fluidity. Therefore, in the present invention, Si was added and the amount of Mg added was adjusted accordingly to improve fluidity, which is a disadvantage of the Mg-added corrosion-resistant aluminum alloy.
  • rare earth metals such as cerium and lanthanum, which show excellent properties for improving corrosion resistance, are added as a supplement to optimize the corrosion resistance and fluidity of aluminum alloys for casting. That is, in the present invention, Si is appropriately added to solve the decrease in fluidity due to the addition of Mg, and the ratio of Mg to Si is optimized to balance corrosion resistance and fluidity. In addition, rare earth metals such as cerium and lanthanum were additionally added to further improve corrosion resistance and fluidity.
  • FIGS. 1 to 7 the results of the characteristic change according to the content of the added element are shown in FIGS. 1 to 7 .
  • the test results for measuring the amount of corrosion and fluidity according to the amount of Mg added in the present invention are shown in FIG. 1 .
  • the Mg content was changed from 0.5 to 6 wt% in 0.5 wt% units under the conditions of Si 8.0wt%, Mn 0.25wt%, and Cu 0.8wt%, and the relationship between corrosion amount and fluidity was observed.
  • the content of Mg exceeds 3.0 wt%, corrosion resistance is improved and the amount of corrosion is reduced, but is limited, and the effect of lowering fluidity is increased compared to the extent to which corrosion resistance is improved.
  • the range of 0.61 wt% to 3.0 wt% which is a range in which fluidity is not lowered while maintaining corrosion resistance, is preferable. At this time, it corresponds to the section where the amount of corrosion is less than 0.85mm/year.
  • the test results of measuring fluidity and yield strength according to the amount of Si added in the present invention are shown in FIG. 2 .
  • the Si content was changed in the range of 5.0 to 13.0 wt% in 1.0 wt% units under the conditions of Mg 1.5wt%, Mn 0.25wt%, and Cu 0.8wt% to improve fluidity and yield strength. relationship was observed.
  • Si is added to improve the fluidity of the molten metal. When a small amount is added, the fluidity and hot brittleness are low. When a large amount is added, the fluidity, hot brittleness and pressure resistance are improved, but when a large amount is added, the toughness decreases and yields.
  • the range of 6.0 wt% to 12.0 wt% is preferable. That is, at 6 wt% or less, the yield strength is 320 MPa or less, and the strength is on the low side, and at 12 wt% or more, the fluidity starts to deteriorate.
  • the test results of measuring the corrosion amount and yield strength according to the amount of Cu added in the present invention are shown in FIG. 3 .
  • the amount of corrosion and yield strength were changed by changing the Cu content in the range of 0.0 to 3.0wt% in 0.3wt% units under the conditions of Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, and Mn 0.25wt%. relationship was observed.
  • Cu When Cu is added, it is dissolved in a matrix to increase the strength of the aluminum alloy, but extrudability is lowered, and when a large amount is added, the sensitivity to intergranular corrosion and state corrosion increases, resulting in lower corrosion resistance.
  • Cu mainly improves the resistance to stress corrosion cracking and mechanical properties, but excessive addition of Cu may cause localized corrosion, so caution should be taken.
  • the range of 0.001 wt% to 1.5 wt% is preferable. That is, it corresponds to the section where the corrosion amount is 0.85mm/year or less and the yield strength is 320MPa or more.
  • the test results of measuring the amount of corrosion and surface gloss according to the amount of Ce and La is shown in FIG.
  • the Ce + La content was set to 0.0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1
  • the relationship with the amount of corrosion was observed while changing to 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 and 3.0 wt%.
  • Surface gloss was evaluated qualitatively.
  • the range of 0.001 wt% to 2.0 wt% is preferable. That is, 2.0wt% or less, in which the increase in surface glossiness significantly decreases, is judged to be optimal.
  • the range of 0.03 wt% to 0.45 wt% is more effective in terms of cost-performance.
  • the test results of measuring the corrosion amount and yield strength according to the amount of Mn added in the present invention are shown in FIG. 5 .
  • the amount of corrosion and yield strength were changed by changing the Mn content in the range of 0.0 to 3.0wt% in 0.5wt% units under the conditions of Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, and Cu 0.8wt%. relationship was observed.
  • Mn improves mechanical properties and corrosion resistance, but if it is added too much, it lowers the mechanical strength of the aluminum alloy, thereby impairing the mechanical properties.
  • the range of 0.001 wt% to 2.0 wt% is preferable. That is, it corresponds to the section where the corrosion amount is 0.85mm/year or less and the yield strength is 320MPa or more.
  • the test result of measuring the yield strength according to the amount of Sr added in the present invention is shown in FIG. 6 .
  • the Sr content was set to 0.0, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, Mn 0.25wt%, Cu 0.8wt% It was observed while changing to 0.06 and 0.07 wt%.
  • Sr is added as a modifier for improving flowability, and since Sr also tends to lower mechanical strength when excessively added, judging from the measurement results in the present invention, the range of 0.0005 wt% to 0.07 wt% is preferable. That is, it corresponds to a section with a yield strength of 320 MPa or more.
  • the test result of measuring the yield strength according to the amount of Ti added in the present invention is shown in FIG. 7 .
  • the Ti content was adjusted to 0.0, 0.1, 0,2, 0.3, 0.4, 0.5 and It was observed while changing to 0.6 wt%.
  • Ti is added for particle refinement, and if it is excessively added, brittleness increases and yield strength decreases, thereby deteriorating the properties of the alloy.
  • 0.01 wt% to 0.4 wt% or less is preferable. That is, it corresponds to a section with a yield strength of 320 MPa or more.
  • the range of the content of the additive element corresponding to the corrosion amount of 0.85 mm/year or less, the yield strength of 320 MPa or more, and the fluidity of 40 cm or more is judged as the optimal composition range did
  • Table 4 shows a comparison table between the examples of the preferred composition range according to the present invention and the conventional alloy composition.
  • the alloy composition in the present invention has a high Si content and Mg is added, unlike conventional alloys, and rare earth metals such as Zn, Ce, and La may be added as needed.
  • Examples 1 to 20 An aluminum alloy according to the present invention (Examples 1 to 20) and an aluminum alloy in comparison thereto (Comparative Examples 1 to 7) were prepared.
  • the components of these alloy compositions are shown in Table 5.
  • Table 5 the composition of these alloys is expressed in wt%, taking into account that each alloy may contain unavoidable impurities.
  • the temperature of the molten alloy was controlled in a temperature range of 670 to 850° C. using a crucible electric furnace, and an ingot was manufactured through casting.
  • This ingot was mold-cast with a weight of 1Kg through a die-casting device, and the typical range used in aluminum die-casting was used for the process parameters at this time.
  • FIG. 8 In order to evaluate the fluidity of the molten metal, a spiral mold as shown in FIG. 8 was manufactured. 8A shows a spiral mold, and FIG. 8B shows a funnel and a cover for pouring molten metal into the spiral mold. Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 7 were gravity cast to a spiral mold under the same conditions, and the length flowing into the mold until solidified was measured.
  • Examples 1 to 4 are examples in which the content of Si is changed, and Examples 5 to 8 are examples in which the content of Mg is changed. Also, Examples 9 to 12 are examples in which the content of lanthanum (La) in the rare earth metal is changed, Examples 13 to 16 are examples in which the content of cerium (Ce) in the rare earth metal is changed, and Examples 17 to 20 Silver is an example in which contents of rare earth metals were changed by adding cerium and lanthanum together. Examples 12, 15, 18 and 19 are examples in which castability, corrosion resistance, strength characteristics and the like are harmonized. Comparative Examples 1 to 3 are cases of ALDC 10, ALDC 5, and AC7A, which are commercially available aluminum alloys, respectively, and Remark Examples 4 to 7 are alloy compositions presented in Patent Documents 3 or 4, respectively.
  • Examples 1 to 20 show superior corrosion resistance results than Comparative Example 1, and have similar or good results to those of Comparative Examples 2 or 3.
  • the alloy presented in the present invention exhibits excellent corrosion resistance.
  • the fluidity is significantly improved compared to Comparative Examples 2 or 3 due to the addition of Si.
  • the fluidity was measured at a significantly improved level while maintaining similar salt spray performance (corrosion amount).
  • the alloy Since the alloy exhibits age hardening properties because Si and Mg are simultaneously added, strength and hardness can be further increased through age hardening heat treatment.
  • the temperature range of the solution heat treatment is preferably in the range of 350 °C to 450 °C.
  • the present invention relates to the improved technology of Prior Art 3 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0124963 and Prior Art 4 PCT KR2017 004625, and the applicant and inventor of Prior Art 3 and 4 and the inventor of the present invention are the same person and additionally Performance and economy were further developed by optimizing the composition range through improved development.
  • Mg 0.61 to 3.0 wt%, Si 6.0 to 12.0 wt%, Cu 0.001 to 1.5 wt%, Ce + La 0.001 to 2.0 wt% alloy for casting having a composition is investigated to be absent.
  • the present invention based on prior art 3 and 4 (the same person as the inventor of the present invention), further reduced and optimized the composition range through numerous additional experiments and developments. considered to be meaningful.

Abstract

본 발명은 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금의 제조기술에 있어서 알루미늄 합금에 실리콘(Si), 마그네슘(Mg) 및 희토류 원소 등을 첨가함으로써 내식성과 유동성을 향상시키도록 한 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 특히 주물용 알루미늄 AC7A, AC7B, ALDC5, ALDC6, ALDC10 및 ALDC12 계열의 합금에 대한 개량된 알루미늄 합금을 개시한다. 본 발명의 알루미늄 합금은; 0.61~3.0wt%의 마그네슘(Mg); 6.0~12.0wt%의 실리콘(Si); 0.001~1.5wt%의 구리(Cu), 0.001~2.0wt%의 세륨(Ce) 및 란타늄(La); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금
본 발명은 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 주물용 합금에 실리콘(Si), 마그네슘(Mg) 및 희토류 원소 등을 첨가함으로써 내식성과 유동성을 향상시킨 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 AC7A, AC7B, ALDC5, ALDC6, ALDC10 및 ALDC12 계열의 합금에 대한 개량 알루미늄 합금에 관한 것이다. 아울러 대한민국 공개특허공고 제10-2017-0124963호 및 PCT KR2017 004625 의 개량기술에 관한 것으로, 이 선행기술의 출원인과 발명인은 본 발명의 발명인과 동일인으로서 추가적인 개량 기술의 개발을 통해 조성범위를 최적화하여 성능과 경제성을 더욱 발전시키도록 한 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금에 관한 발명이다.
알루미늄 주조용 합금은 AC(Aluminium Casting)의 부호로 표시되고 다이캐스팅용 합금은 ALDC(Aluminium Die Casting)의 부호로 표시되어 널리 사용되고 있다.
현재 알루미늄 다이캐스팅용 합금으로 대량 사용되고 있는 Al-Si-Cu 계 합금으로는 ALDC10과 ALDC12 가 있으며, Cu의 첨가로 기계적 성질을 개선하고 Si의 첨가로 주조성을 증가시킨 합금이다. 이 ALDC10 및 ALDC12 합금의 화학적 조성을 표 1에 나타내었다. 현재 자동차용 미숀 케이스, 크랭크 케이스, 산업기계부품, 가정용 등 여러 분야에 걸쳐 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나 내식성이 좋지 않아 내식성의 용도로는 사용하기 부족한 점이 있다.
종 류 조성 (wt%)
Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Ti Pb Sn Cr Al
ALDC 10 2.0~
4.0		 7.5~
9.5		 0.3
이하		 1.0
이하		 1.3
이하		 0.5
이하		 0.5
이하		 0.30
이하		 0.20
이하		 0.2
이하		 - 나머지
ALDC 12 1.5~
3.5		 9.6~
12.0		 0.3
이하		 1.0
이하		 1.3
이하		 0.5
이하		 0.5
이하		 0.30
이하		 0.20
이하		 0.2
이하		 - 나머지
알루미늄 주조용 합금 중 Al-Mg계 합금으로 AC 7종은 하이드로날륨(Hydronalium)으로 불리고, 내식성이 강화된 합금이다. 특히 내해수성이 좋다. 저농도의 Mg 합금은 AC7A, 고농도의 Mg 합금은 AC7B가 있다. AC 7종 합금의 조성을 표 2에 나타내었다. 이 합금은 내식성이 꽤 강하므로 우유, 식료용 기구, 요리 용구, 건축 철물, 장식 용구, 선박용 부품 등에 사용되고, Mg 함량이 높은 주물은 강도와 내충격성을 필요로 하는 항공기용 설치 부품, 객차 프레임 등에 이용되고 있다.
종 류 조성(wt%)
Cu Si Mg Zn Fe Mn Ti Al
AC7 A 0.1
이하		 0.3
이하		 3.5~
5.5		 0.1
이하		 0.4
이하		 0.8
이하		 0.2
이하		 나머지
AC7 B 0.1
이하		 0.35
이하		 9.5~
11.0		 0.1
이하		 0.35
이하		 0.1
이하		 0.2
이하		 나머지
이 합금은 좋은 내식성을 가지고 있으나, Al-Cu, Al-Si 계에 비교하면 주조성이 떨어지며, 특히 두께가 얇은 주물에는 적용하기가 어렵다. AC7B 합금은 AC7A 합금보다 기계적 성질과 양극산화성은 우수하지만, 응력부식성과 주조성은 나쁘다. 열처리시 완전한 용체화처리가 되지 않으면 β(Al3Mg2) 상이 α(Al 고용체) 상으로 확산해 나가는 과정에서 Mg 농도의 차가 발생하여 결정입내에 Mg의 농도차가 생김과 동시에 석출 현상이 일어나 내식성을 해치게 되며, 이때 β상이 입계에 필름상으로 석출하기 때문에 연신율이 극도로 감소하는 경향이 있다.
다이캐스팅용 Al-Mg 합금은 아래 표 3의 합금이 있으며, Mg 첨가로 인한 특성는 상술한 AC7종과 유사하다.
종 류 조성(wt%)
Cu Si Mg Zn Fe Mn Ti Al
ALDC 5 0.2
이하		 0.3
이하		 4.0~
8.5		 0.1
이하		 0.8
이하		 0.3
이하		 0.3
이하		 나머지
ALDC 6 0.1
이하		 1.0
이하		 2.5~
4.0		 0.4
이하		 0.8
이하		 0.4~
0.6		 0.3
이하		 나머지
한편, Al-Mg계 합금에서 Mg 함량을 증가시켜 경도와 내식성을 향상시킨 선행기술로는, 대한민국 등록특허공고 제10-0741660호(2007.07.16. 등록, 이하 '선행기술 1'이라 함)"휴대폰 및 전자제품 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금", 대한민국 등록특허공고 제10-0978558호(2010.08.23. 등록, 이하 '선행기술 2'이라 함) "고강도 알루미늄-마그네슘계 합금 제조방법", 대한민국 공개특허공고 제10-2017-0124963호 (2017.11.13. 공개, 이하 '선행기술 3' 이라 함) "고내식 주물용 알루미늄 합금" 및 PCT 공개특허공고 PCT/KR2017/004625 (2017.05.17. 접수, 이하 '선행기술 4'이라 함) "고내식 주물용 알루미늄 합금"이 있다.상기 선행 기술 1의 기술 내용을 간략히 정리하면, 700∼750℃에서 가압 주조함으로써 주조물을 만들고, 상기 주조물을 380∼440℃에서 1∼18시간동안 용체화처리하는 단계를 순차적으로 수행함으로써, 인장강도, 경도 및 샤르피 흡수에너지를 증가시켰다. 이때, 합금의 조성은 중량비로, Mg 11∼14wt%, Fe 0.5wt%이하, Si 0.01∼0.5wt%, Mn 0.1∼0.5wt%, Ti 0.01∼0.3wt%, Co 0.01∼0.2wt%, Be 0.003∼0.02wt%, 잔부 Al 및 기타 불가피하게 함유되는 성분을 개시하고 있다.
그리고, 상기 선행 기술 2의 기술 내용을 간략히 정리하면, Mg 9~18wt%, Si 0.1~0.3wt%, Fe 0.1~0.3wt%, Mn 0.3~1.0wt%, Ti 0.15~0.25wt%이고 잔부는 Al인 합금을 제조하는 방법으로서, Mg을 제외한 합금을 흑연 도가니에 투입하고 600~700℃로 가열하여 용탕을 만들고, 상기 용탕에 용제(flux)를 투입하여 용탕 표면에 산화방지층인 용제층(flux layer)을 형성하고, 상기 산화방지층이 형성된 용탕속으로 긴 파이프를 통해 Mg을 투입하고 이를 600~700℃에서 0.5~1시간 유지한 후 주조하여 자연냉각시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금 제조방법을 개시하고 있다.
상기 선행 특허 문헌들은 Mg의 함량은 상용의 합금(AC7B) 보다 증가시킨 개량 합금 조성에 해당한다. Mg 함량의 증가로 인해 비중이 작아지고 강도가 증가하며, 내식성이 증가하는 효과가 있으나 용탕의 유동성과 주조성이 감소하여 생산성이 감소하고 합금원소의 추가로 인한 합금 가격이 상승한다는 문제점이 있다.
또한, 상기 선행 기술 3의 기술 내용을 간략히 정리하면, Mg 0.61~12.0wt%, Si 1.0~12.0wt%,Fe 0.001~4.0wt%, Cu 0.001~7.0wt%, Ti 0.01~0.4wt%, 희토류 원소 0.001~2.0wt%, 잔부는 Al인 내식성과 유동성을 향상시킨 알루미늄 합금 및 그 합금의 제조방법에 관한 것으로서, AC7A, AC7B, ALDC5, ALDC6, ALDC10 및 ALDC12 계열의 합금에 대한 개량 알루미늄 합금에 관한 것이다.
그리고, 상기 선행 기술 4의 기술 내용을 간략히 정리하면, Mg 2.5~11wt%, Si 1.0~8.0wt%, Zn 0.001~3.0wt%, Cu 0.001~2.0wt%, Fe 1.3wt% 이하, Mn 0.80wt%, Ti 0.3wt%, 이며, 희토류 원소 0.001~2.0wt%, 잔부는 Al인 내식성과 유동성을 향상시킨 알루미늄 합금 및 그 합금의 제조방법에 관한 것으로서, AC7A, AC7B, ALDC5, ALDC6, ALDC10 및 ALDC12 계열의 합금에 대한 개량 알루미늄 합금에 관한 것이다.
상기 선행 기술 3 내지 4는 기존 기술의 내식성을 향상시키기 위하여 조정제 및 희토류 원소의 함량비에 따른 효과를 추가하여 기존 기술을 개량하였으나, 성분범위의 최적화를 통한 경제성 증가 및 효율성 증가가 미흡하다는 단점이 있었다.
이에 본 발명에서는 위 선행기술 3(특허 문헌 3) 및 4(특허 문헌 4)를 보다 개량하여 알루미늄 주물 및 다이캐스팅용 합금에 있어서, 높은 내식성, 양호한 주조성, 높은 강도 및 경제적인 가격의 합금 조성과 제조방법을 제시하고자 한다.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 주물 또는 주조용 알루미늄 합금과 관련하여, 전술한 문제점을 해결하려는 것이다. 본 발명의 목적은 높은 내식성, 유동성 및 주조성이 우수한 주조 또는 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 대한 조성 및 제조 기술을 보다 진보적으로 개량하여 제공하려는데 있다.
상술한 목적을 달성화기 위한 본 발명은,
고내식 주물용의 알루미늄 합금에 있어서,
0.61~3.0wt%의 마그네슘(Mg);
6.0~12.0wt%의 실리콘(Si);
0.001~1.5wt%의 구리(Cu);
0.001~2.0wt%의 세륨(Ce) 및 란타늄(La);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금을 제공한다.
상술한 구성과 아울러,
상기 알루미늄 합금은 망간(Mn)의 함량이 0.001~2.0wt%의 범위로서 더 포함되는 것으로 구성되면 바람직하다.
상기 알루미늄 합금은 스트론튬(Sr)의 함량이 0.0005~0.07wt%의 범위로서 더 포함되는 것으로 구성하면 바람직하다.
또, 상기 알루미늄 합금은 티타늄(Ti)의 함량이 0.01~0.40wt%의 범위로서 더 포함되는 것으로 구성하면 바람직하다.
또, 상기 알루미늄 합금은 아연(Zn)의 함량이 0.001~4.0wt%의 범위로서 더 포함되는 것으로 구성하면 바람직하다.
또, 상기 알루미늄 합금은 세륨(Ce)의 함량이 0.05~0.3wt%의 범위인 것으로 함이 바람직하다.
상기 알루미늄 합금은 란타늄(La)의 함량이 0.03~0.15wt%의 범위인 것으로 함이 바람직하다.
상기 알루미늄 합금은 Zr, Cr, V, Ni, In, Pb, Bi, Zn, Co, Ca, Be, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Fe, Hf 또는 Y 중 선택된 1종 이상을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 알루미늄 합금은 원자번호 57(La) 내지 71번(Lu)의 희토류금속 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 함량이 0.001~2.0wt%의 범위로 더 포함되는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 알루미늄 합금은 잉곳(ingot)으로 제조되어 다이캐스팅 공정 또는 주조 공정으로 형상화시키는 것이 바람직하다.
앞에서 설명한 본 발명의 알루미늄 합금은 350∼450℃에서 소둔 열처리를 실시하여서 제조하는 것이 바람직하며, 아울러 시효열처리를 하여서 제조하는 것도 바람직하다.
합금원소 조성 개발은 2000년도 이전에는 활발하게 진행되어 많은 진전이 있었다. 그러나 그 이후부터는 필요로 하는 합금 수요가 줄었고, 플라스틱, 세라믹, 탄소 기반, 나노 소재 등 대체 소재 개발의 수요가 늘어나 신규 합금 조성의 개발 활동은 현저하게 줄어든 상태이다. 금속합금의 조성 개발의 경우 합금원소 조성이 0.05% 정도의 변화가 생겨도 합금기술 분야의 특수성 때문에 물성에 현저한 변화가 발생하는 것은 잘 알려진 사실이다.
합금원소의 종류도 주기율표상의 금속 종류만큼 많기 때문에 합금 조성의 개발은 수많은 조합이 발생할 수 있다. 따라서 합금원소 종류 및 조성의 미세한 변화도 신규 합금의 특성을 현저하게 개선할 수 있으므로 합금조성의 개발 분야에서 매우 중요한 의미가 있다.
상술한 구성의 본 발명에 따르면, 내식성을 위하여 사용되는 주물용 알루미늄 합금에서, 유동성을 개선하기 위해 Si를 첨가하고, 내식성을 위해 Mg를 첨가하였으며, 보다 더 좋은 내식성을 위하여 Cu, Ce 와 La를 참가하고, Si 와 Mg 의 조성 및 Ce 와 La 의 조성을 최적화함으로써 주조 또는 다이캐스팅 공정을 용이하게 수행할 수 있게 하였다. 또한, 첨가된 원소 조성이 최적화되어 일반적인 주조용 또는 주물용 알루미늄 합금에 비하여 유동성 및 주조성이 높아지는 효과가 있으며, 이로 인해 높은 내식성을 유지함과 동시에 합금 제조비용이 감소하여 비용절감을 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 Mg 첨가량에 따른 부식량 및 유동성을 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 Si 첨가량에 따른 유동성 및 항복강도를 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 Cu 첨가량에 따른 부식량 및 항복강도를 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 Ce 와 La 첨가량에 따른 부식량 및 표면 광택을 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 Mn 첨가량에 따른 부식량 및 항복강도를 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 Sr 첨가량에 따른 항복강도를 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 Ti 첨가량에 따른 항복강도를 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 알루미늄 합금 용탕의 유동성을 평가하기 위하여 제작한 몰드의 사시도이다.
이하 본 발명에 의한 알루미늄 합금 조성 및 그의 제조 공정에 관해서 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
한편 본 발명에서의 함량표시는 알루미늄 합금 전체 중량에 대한 비율이다. 본 발명의 설명 및 청구항에서의 모든 함량표시도 같다.
합금 원소의 첨가 영향
알루미늄 합금에서 주요 합금원소인 Mg, Si, Cu, Mn, Sr, Ti, Zn, Fe, Cr, Co 와 Ce, La 등의 희토류가 합금의 특성에 미치는 영향은 다음과 같다.
① Mg
고용효과에 의해 기계적 강도를 향상시키고 Si와 Zn의 공존 여부에 따라 시효 강화 특성이 생길 수 있다. 절삭 가공성이 우수해지며 특히 해수에 대한 내식성이 양호해지고 응고시 수축율이 적어진다. 용접성 및 표면 마감 특성도 좋아진다. 그러나 용탕의 유동성이 약화되고 특히 산소와의 결합력이 강해서 산화물 유입에 주의해야 한다. 함량이 적정량 이상일 경우에는 유동성이 나빠지고, 그보다 더 많이 첨가될 경우에는 다이캐스팅이 어려워지고, 합금 표면에서 미세기포가 발생하기 쉬워진다. 이는 Mg가 수소(H)를 흡수하는 소위 금속-주형 반응(Metal-mold reaction)을 일으키기 때문이다. 이때 소량(0.001∼0.02wt%)의 Be 첨가 또는 주형사에 붕산 불화암모늄 등을 약 2wt%정도 섞어 주형을 만들면 방지 효과가 있다.
② Si
Si은 다이캐스팅(Die Casting) 공정 도중 용융 상태에서 합금의 유동성을 증진시키는 주요 성분으로서, 이를 첨가하여 얻어진 합금은 낮은 수축성 및 좁은 응고점 범위를 가지므로 양호한 고온 내열성과 양호한 용접 특성을 나타낸다. 적정량 첨가시 융점이 감소하며 주조성이 향상되고 또한, 유동성이 증가한다. 이보다 낮은 함량에서는 고온 내열성과 용접 특성이 좋지 않으며 과다하게 첨가될 경우에는 유동성이 나빠지는 현상이 발생한다.
Si은 Al 기지(matrix)에 고용되어 Al 합금의 피로강도, 경도 및 내마모성을 향상시키는 원소로 작용하나, 내충격성은 저하시킨다. Mg와 공존할 경우 Mg2Si를 형성하여 시효처리에 의해 강도가 향상될 수 있다. 또한 Si의 첨가에 따라 양극산화 피막이 회색의 색상을 보인다. 함량이 0.3wt%를 초과하면 Si입자가 조대하게 석출되어 가공성이 나빠지는 경향이 있으므로 0.3wt%를 초과하여 Si를 첨가할 경우 입자 미세화제의 첨가가 바람직하다.
③ Cu
합금원소 Cu는 기지(Matrix)에 고용하여 알루미늄 합금의 강도를 증가시키나, Mn과 비교하여 압출성을 크게 저하시키는 단점이 있다. Cu를 첨가하면 부식전위가 높아진다고 알려져 있다. Zn과 Cu가 공존하는 경우에는, 특히 Zn 함유량이 적은 경우에는 Cu에 의한 전위 상승효과가 우세하다. 즉 Cu의 함유량이 많으면, Zn에 의한 전위 저하효과보다도 Cu에 의한 전위 상승효과 쪽이 우세해진다. 함량이 0.12wt% 미만일 경우 내식성 등 구리를 첨가한 효과가 나타나기 어려우며, 그 함량이 0.45wt%를 초과할 경우에는 압출성과 내식성이 동시에 저하된다. 적정량을 초과할 경우에는 유동성이 저하된다. Cu가 적정함량 이상일 경우 입계에 석출물이 형성되는 경향이 있어 입계 부식 및 국부 부식에 대한 민감성이 높아져서 강도가 낮아지는 부작용이 발생하는 것으로 알려져 있다. 0.15wt% 이하로 소량 첨가의 경우 응력 부식균열에 대한 저항성을 향상시키는 것으로 알려져 있다.
④ Mn
합금원소 Mn은 알루미늄 합금의 강도를 증가시킨다. Mn 함유량이 0.5wt% 미만이면 강도가 증가하는 효과는 작고, 1.2 내지 2.0wt%를 넘어서면 압출성이 저하된다. 또한 Fe 첨가의 나쁜 효과를 제거하는 효과와 결정립 미세화 효과가 있으며, 내식성을 해치지 않는 화합물을 형성하게 된다. 따라서 내식성을 저하시키지 않고 강도향상이 가능하다. 그러나 과량의 Mn은 알루미늄 합금의 기계적 강도를 낮출 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 전기 전도도를 저하시키며, 주물에서는 Hot Spot의 원인이 되기도 한다.
⑤ Sr
Sr은 조정제로서, 합금 조직, 특히 AlSi 조직의 형태를 침상에서 구형으로 변형시켜서 흐름성을 좋게 해준다. 기존에는 나트륨(Na)이 이와 같은 역할을 하였으나, 나트륨은 산화성이 높고, 합금의 녹는점을 낮추는 작용을 하여 근래에는 Sr로 대체되고 있다. 그러나, 과다하게 투입될 경우에는 기계적 강도가 낮아지는 단점이 있으므로 주의하여야 한다.
⑥ Ti
Ti은 입자 미세화 원소로서 입자미세화로 인한 기계적 성질을 향상시키며, 적정량 미만에서는 희망하는 효과를 얻지 못하며, 과다하게 첨가될 경우에는 취성을 유발하는 문제가 있으므로 적정한 범위내에서 첨가되는 것이 바람직하다. 0.25wt%를 초과하면 조대한 금속간 화합물을 형성하여 성형성(가공성)을 감소시키고 0.15wt% 미만이면 합금의 강도 향상에 기여하지 못한다.
⑦ Zn
합금원소 Zn는 Mg와 공존하여 기계적 성질을 향상시킨다. 주조성이 나쁜 경우 금형 주조가 어려우며 이때 Zn과 Si을 첨가함으로써 주조성을 크게 개선시킬 수 있다. 일반적으로 Zn을 첨가하면 부식전위는 낮아지나, Cu에 비해서 부식전위의 변화량이 작은 편이다.
⑧ 희토류 금속 (RE : Rare Earth metal)
본 발명에 따른 희토류금속의 첨가 효과는 다음과 같다.
세륨(Ce) 및 란타늄(La)을 포함하는 원자번호 57(La) 내지 71번(Lu)의 희토류 금속은 기지 내에 석출된 석출물로 인한 국부부식의 음극반응을 감소시켜, 결과적으로 주변의 국부부식 양극반응을 감소시키는 효과가 있으므로 국부부식을 완화시키는 작용을 한다. 또한 알루미늄 제조시 용탕내에 존재하는 내식성 취약 원소인 Fe, Ni 등의 성분을 감소시켜 내식성을 강화한다. 따라서 Fe 등 불순물 농도가 0.2wt% 이상의 경우에도 내식성 유지에 도움이 된다.
또한 희토류 금속은 부식전위를 상승시키는 효과가 있으므로, 부식전위 상승 목적을 위한 Cu의 첨가를 최소화시키거나 Cu를 대체하는 것도 가능하다. 따라서 부식전위의 상승을 위해 Cu 함량이 높아질 경우 이러한 부작용을 최소화하는 효과가 있으므로 내식성을 개선하게 된다.
이외에, 입계 또는 표면에서 형성된 산화막의 연성과 밀착성을 개선함으로써 산화막의 수명을 연장하여 내식성을 개선한다. 또한 알루미늄 합금의 강도와 유동성을 증가시켜 금속의 소성 가공성을 개선하며, 브레이징 특성을 개선하는 효과도 있다.
희토류 금속은 그 유익한 성질 때문에 많은 연구개발이 진행되고 있으나, 개발활동이 주로 마그네슘(합금)의 내식성 증가 분야, 일부 주물용 알루미늄 합금의 강도증가 분야 그리고 알루미늄 합금 표면에 화성코팅(conversion coating)에 의한 내식성 증가 분야에 집중되어 왔다.
⑨ Fe
합금원소 Fe는 Al 합금에서 금속간 화합물로서 석출되고 내마모성을 향상시키는 원소이다. 그 함량이 0.1wt% 미만에는 내마모 효과가 거의 없고 0.3wt%를 초과하면 입자가 조대화 되어 가공성이 떨어진다.
또한 극히 소량으로도 Al3Fe 화합물을 형성하며, Si와 결합하여 Al-Fe-Si금속간 화합물을 형성하므로 기계적 성질의 저하 요인이 된다. 소량으로도 표면 광택이 나빠지며, 내식성 및 연성을 취약하게 한다.
Fe은 다이캐스팅 공정 중에 Al-Mg 합금이 금형에 소착되는 것을 방지하므로 금형으로부터 알루미늄 합금의 탈형성을 증가시킬 목적으로 일반적으로 첨가되는 성분이다. 이때 첨가되는 양은 0.5wt% 내지 1.0wt% 이하이면 충분하며, 0.5wt%를 초과하면 합금의 연성을 감소시키는 경향이 있다.
⑩ Cr
기계적 성질을 향상시키고, 결정립 미세화 효과가 있다. 결정립 미세화 효과는 B(보론)와 함께 첨가되면 효과가 더욱 향상된다. 또한 입계 부식의 방지효과가 있으며, 열전도율와 전기 전도도를 저하시킨다.
⑪ Co
Co는 오스테나이트 안정화 원소이며, 망간 등과는 달리 Ms점을 거의 저하시키지 않는다. 따라서 코발트는 Ms점을 희망하는 온도범위내로 조절하기 위하여 매우 유효한 원소이다.
⑫ 기타 원소
전술한 모든 경우에서 알루미늄 합금은 알루미늄 산업에서 널리 이용되고 있는 합금원소(Zr, Cr, V, Ni, In, Pb, Bi, Zn, Ca, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Fe, Co, Be, Hf 또는 Y)와 불가피한 불순물을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
주조용 Mg 첨가 알루미늄 합금 AC7 A는 내식성 특히 해수에 대한 내식성과 절삭성이 우수하다. AC7 B 합금은 AC7 A 합금보다 기계적 성질과 양극산화성은 우수하지만, 응력부식성과 주조성은 더 우수하지 못하다. 다이캐스팅용 ALDC 5, ALDC 6의 경우도 내식성은 우수하나 유동성이 좋지 않아 다이캐스팅 공정을 적용하기가 까다로운 편이다. 따라서 본 발명에서는 Mg이 첨가된 내식용 알루미늄 합금의 단점인 유동성을 개선하기 위하여 Si을 첨가하고 Mg의 첨가량을 이에 맞게 조절하였다. 또한 유동성의 개선을 위해 Mg의 함량을 감소시킬 경우, 이에 대한 보완책으로 내식성 개선에 탁월한 특성을 보이는 세륨과 란타늄 등의 희토류 금속을 첨가하여 주물용 알루미늄 합금의 내식성 및 유동성을 최적화하였다. 즉, 본 발명에서는 Mg의 첨가로 인한 유동성 감소를 해결하기 위하여 Si를 적절하게 첨가하고 내식성과 유동성의 균형을 위하여 Mg와 Si의 비율을 최적화하였다. 또한 세륨과 란타늄 등의 희토류 금속을 추가적으로 첨가하여 내식성과 유동성을 더욱 개선하였다.
본 발명에 있어서 첨가 원소의 함량에 따른 특성 변화의 결과를 도 1 내지 7에서 표기하였다.
본 발명에 있어서 Mg 첨가량에 따른 부식량 및 유동성을 측정한 시험 결과를 도 1 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Si 8.0wt%, Mn 0.25wt%, Cu 0.8wt% 조건에서 Mg 함량을 0.5 ~ 6wt% 범위에서 0.5wt% 단위로 변화하면서 부식량과 유동성의 관계를 관찰하였다. Mg 의 함량이 3.0wt%를 초과하는 경우 내식성이 향상되어 부식량이 감소되지만 제한적이고, 내식성 향상이 되는 정도에 비하여 유동성이 낮아지는 효과가 커진다. 따라서, 내식성을 유지하면서 유동성이 낮아지지 않는 범위인 0.61wt% 내지 3.0wt%의 범위가 바람직하다. 이때 부식량이 0.85mm/year 이하인 구간에 해당한다.
본 발명에 있어서 Si 첨가량에 따른 유동성 및 항복강도를 측정한 시험 결과를 도 2 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Mg 1.5wt%, Mn 0.25wt%, Cu 0.8wt% 조건에서 Si 함량을 5.0 ~ 13.0wt% 범위에서 1.0wt% 단위로 변화하면서 유동성 및 항복강도와의 관계를 관찰하였다. 용탕의 유동성을 개선하기 위해 Si를 첨가하는데, 소량을 첨가할 경우에는 유동성 및 열간취성이 낮으며, 많이 첨가할 경우에는 유동성, 열간취성 및 내압성 등은 개량되나 다량의 첨가는 인성이 저하되어 항복강도가 낮아지므로 적절한 수준의 첨가량이 선정되어야 하며, 본 발명에서의 시험 결과로부터 판단하면 6.0wt% 내지 12.0wt%의 범위가 바람직하다. 즉, 6wt% 이하에서는 항복강도 320MPa 이하로 강도가 낮은 편이고, 12wt% 이상에서는 유동성이 악화되기 시작한다.
본 발명에 있어서 Cu 첨가량에 따른 부식량 및 항복강도를 측정한 시험 결과를 도 3 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, Mn 0.25wt% 조건에서 Cu 함량을 0.0 ~ 3.0wt% 범위에서 0.3wt% 단위로 변화하면서 부식량 및 항복강도와의 관계를 관찰하였다.
Cu를 첨가하면 기지(matrix)에 고용되어 알루미늄 합금의 강도를 증가시키지만, 압출성이 저하되며, 다량 첨가시 입계 부식 및 국비 부식에 대한 민감도가 증가하여 내식성이 낮아지는 현상이 발생한다. Cu는 주로 응력 부식균열에 대한 저항성과 기계적 성질을 향상시키나, 과량의 Cu 첨가는 국부부식을 야기시킬 수 있으므로 신중해야 한다. 본 발명에서의 측정결과로부터 판단하면 0.001wt% 내지 1.5wt%의 범위가 바람직하다. 즉, 부식량 0.85mm/year 이하, 항복강도 320MPa 이상인 구간에 해당한다.
본 발명에 있어서 Ce 와 La 첨가량에 따른 부식량 및 표면 광택을 측정한 시험 결과를 도 4 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, Mn 0.25wt%, Cu 0.8wt% 조건에서 Ce + La 함량을 0.0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0, 2.4 및 3.0wt% 로 변화하면서 부식량과의 관계를 관찰하였다. 표면광택은 정성적으로 평가하였다.
Ce와 La을 첨가하면, 알루미늄 합금 내에서 국부 부식을 완화시키는 효과가 있어서 내식성을 향상시키는 결과를 나타내며, 표면 광택을 증가시키는 작용을 한다. 이에 따라 부수적으로 유동성이 증가하는 효과도 발생한다. 하지만 일정 비율 이상을 합금과 혼합하더라도 부식량 감소 및 표면 광택 증가 작용이 크게 향상되지는 않으므로, 본 발명에서의 측정결과로부터 판단하면 0.001wt% 내지 2.0wt%의 범위가 바람직하다. 즉, 표면광택도 증가가 확연히 줄어드는 2.0wt% 이하가 최적으로 판단된다. 또한, 도 4에 따르면, 0.03wt% 내지 0.45wt% 범위가 비용대 성능면에서는 더욱 효과적이다.
본 발명에 있어서 Mn 첨가량에 따른 부식량 및 항복강도를 측정한 시험 결과를 도 5 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, Cu 0.8wt% 조건에서 Mn 함량을 0.0 ~ 3.0wt% 범위에서 0.5wt% 단위로 변화하면서 부식량 및 항복강도와의 관계를 관찰하였다. Mn은 기계적 성질과 내식성을 향상시키나, 너무 과다하게 첨가되면 알루미늄 합금의 기계적 강도를 낮추어서 기계적 성질을 해치게 된다. 본 발명에서의 측정결과로부터 판단하면 0.001wt% 내지 2.0wt%의 범위가 바람직하다. 즉, 부식량 0.85mm/year 이하, 항복강도가 320MPa 이상인 구간에 해당한다.
본 발명에 있어서 Sr 첨가량에 따른 항복강도를 측정한 시험 결과를 도 6 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, Mn 0.25wt%, Cu 0.8wt% 조건에서 Sr 함량을 0.0, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06 및 0.07wt% 로 변화하면서 관찰하였다. Sr은 흐름성을 좋게 하는 조정제로서 첨가되고, Sr 역시 과다 첨가되면 기계적 강도를 낮추는 경향이 있으므로, 본 발명에서의 측정결과로부터 판단하면 0.0005wt% 내지 0.07wt%의 범위가 바람직하다. 즉, 항복강도 320MPa 이상인 구간에 해당한다.
본 발명에 있어서 Ti 첨가량에 따른 항복강도를 측정한 시험 결과를 도 7 에 나타내었다. 다른 원소의 함량 변화에 따른 영향을 최소화하기 위하여 Si 8.0wt%, Mg 3.0wt%, Mn 0.25wt%, Cu 0.8wt% 조건에서 Ti 함량을 0.0, 0.1, 0,2, 0.3, 0.4, 0.5 및 0.6wt% 로 변화하면서 관찰하였다. Ti은 입자미세화를 위해 첨가되며 과다 투입될 경우에는 취성이 높아져서 항복강도가 낮아지므로 합금의 특성을 나쁘게 한다. 본 발명에서의 측정결과로부터 판단하면 0.01wt% 내지 0.4wt% 이하가 바람직하다. 즉, 항복강도 320MPa 이상인 구간에 해당한다.
본 발명에 있어서 첨가 원소에 따른 특성변화의 값을 측정한 후, 부식량은 0.85mm/year 이하, 항복강도는 320MPa 이상, 유동성은 40cm 이상에 해당하는 첨가 원소 함량의 범위를 최적 조성 범위로 판단하였다.
표 4는 본 발명에 따른 바람직한 조성 범위의 실시예와 기존의 합금 조성과의 비교표를 나타낸 것이다. 본 발명에서의 합금조성은 기존 상용의 합금과는 달리 Si 함량이 높고 Mg이 첨가되었으며, 필요에 따라 Zn 및 Ce, La 등의 희토류 금속을 첨가할 수 있다.
종 류 조성(%)
Cu Si Mg Zn Fe Mn Sr Ti Ce La Al
AC7 A
(주조 그대로)		 0.1
이하		 0.3
이하		 3.5~
5.5		 0.1
이하		 0.4
이하		 0.8
이하		 - 0.2
이하		 - - 나머지
AC7 B
(주조 또는
담금질)		 0.1
이하		 0.35
이하		 9.5~
11.0		 0.1
이하		 0.35
이하		 0.1
이하		 - 0.2
이하		 - - 나머지
ALDC 5 0.2
이하		 0.3
이하		 4.0~
8.5		 0.1
이하		 0.8
이하		 0.3
이하		 - 0.3
이하		 - - 나머지
ALDC 6 0.1
이하		 1.0
이하		 2.5~
4.0		 0.4
이하		 0.8
이하		 0.4~
0.6		 - 0.3
이하		 - - 나머지
특허문헌3
합금 1		 7.0
이하		 1.0~
12.0		 0.61~
12.0		 0.0~
4.0		 2.0
이하		 2.0
이하		 - 0.4
이하		 희토류
2.0 이하		 나머지
특허문헌3
합금 2		 5.0
이하		 4.0~
12.0		 0.61~
3.99		 1.5
이하		 0.8
이하		 0.5
이하		 - 0.3
이하		 희토류
0.01~1.0		 나머지
특허문헌4
합금 1		 2.0
이하		 1.0~
8.0		 2.5~
11.0		 0.0~
3.0		 1.3
이하		 0.8
이하		 - 0.3
이하		 희토류
2.0 이하		 나머지
특허문헌4
합금 2		 1.0
이하		 5.0~
8.0		 3.0~
8.0		 1.5
이하		 0.8
이하		 0.5
이하		 - 0.3
이하		 희토류
0.01~1.0		 나머지
본 발명
합금 1		 1.0
이하		 7.0~
9.0		 0.61~
3.0		 0.0~
4.0		 1.0
이하		 2.0
이하		 0.05
이하		 0.4
이하		 - 0.04 나머지
본 발명
합금 2		 1.0
이하		 6.0~
12.0		 0.61~
3.0		 1.5
이하		 1.0
이하		 0.5
이하		 0.05
이하		 0.3
이하		 0.05 - 나머지
본 발명
합금 3		 1.5
이하		 7.0~
9.0		 0.61~
3.0		 0.0~
4.0		 1.0
이하		 2.0
이하		 0.05
이하		 0.4
이하		 0.08 0.04 나머지
본 발명
합금 4		 1.0
이하		 6.0~
12.0		 61.0~
3.0		 1.5
이하		 1.0
이하		 0.5
이하		 0.05
이하		 0.3
이하		 0.05 0.05 나머지
현재까지 Mg 0.61 ~ 3.0wt%, Si 6.0~12.0wt%, Cu 0.001 ~ 1.5wt%, Ce + La 0.001 ~ 2.0wt% 인 조성을 가지는 다이캐스팅 합금은 본 발명의 선행특허인 선행기술 3 및 4 이외에는 없는 것으로 사료되며, 본 발명은 선행기술을 더욱 발전시키고 조성범위를 축소 최적화 시켜 경제적이고 고내식인 주물용 알루미늄 합금 조성을 제시한 것이다. (실시예)
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 표 5의 구체적인 실시예(1~20)와 이에 대비되는 비교예(1~7)를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금(실시예 1~20)과 이에 대비되는 알루미늄 합금(비교예 1~7) 제작하였다. 이들 합금 조성의 성분을 표 5에 나타내었다. 표 5에서, 이들 합금의 조성은 wt%로 나타내었으며, 각 합금에는 불가피한 불순물을 함유할 수 있다는 점을 고려하였다.
본 발명에 따른 합금의 제조는 도가니 전기로를 사용하여 합금 용탕의 온도를 670 내지 850℃의 온도범위에서 제어하고 주조를 통하여 잉곳(ingot)으로 제조하였다. 이 잉곳을 다이캐스팅 장치를 통해 1Kg 중량으로 금형 주조하였으며, 이때의 공정변수는 알루미늄 다이캐스팅에서 사용되는 통상적인 범위를 사용하였다.
각 샘플은 5개씩 만들어 시험하였고 표 5의 염수분무 시험결과는 각 종류별로 5개의 평균값을 나타내었다. 염수분무시험은 ASTM 규격 ASTM B117, 100H에 따른 평가를 실시하였으며, 결과는 mm/year 로 표시하였다.
용탕의 유동성을 평가하기 위하여 도 8 과 같은 나선형 몰드를 제작하였다. 도 8a 는 나선형 몰드를 나타내고 있고, 도 8b 는 나선형 몰드에 용탕을 붓기 위한 깔때기와 덮개를 표현하고 있다. 실시예 1 내지 20 과 비교예 1 내지 7을 동일한 조건에서 나선형 몰드에 중력 주조하여 응고될 때까지 몰드로 흘러들어간 길이를 측정하였다.
실시예 1 내지 4의 경우는 Si 의 함량을 변화시킨 예이고, 실시예 5 내지 8은 Mg의 함량을 변화시킨 것이다. 또한 실시예 9 내지 12는 희토류 금속 중 란타늄(La)의 함량을 변화시킨 실시예이고, 실시예 13 내지 16은 희토류 금속 중 세륨(Ce)의 함량을 변화시킨 실시예이며, 실시예 17 내지 20은 희토류 금속 중 세륨과 란타늄을 함께 첨가하여 함량을 변화시킨 실시예이다. 실시예 12, 15, 18 및 19는 주조성, 내식성, 강도특성 등이 조화를 이룬 실시예이다. 비교예 1 내지 3은 각각 상용의 알루미늄 합금인 ALDC 10, ALDC 5, AC7A인 경우이며, 비고예 4 내지 7은 각각 특허문헌 3 또는 4에서 제시한 합금 조성이다.
시편 No. Cu Si Mg Zn Fe Mn Sr Ti Ce La Al 염수분무시험
(mm/year) 		유동성
(cm)
실시예 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
1 0.8 6.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.63 41.0
2 0.8 8.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.66 47.0
3 0.8 10.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.69 53.0
4 0.8 12.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.72 59.0
5 0.8 10.0 0.6 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.70 50.5
6 0.8 10.0 1.5 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.65 51.5
7 0.8 10.0 2.5 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.54 52.5
8 0.8 10.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - - Rem 0.48 53.0
9 0.8 10.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - 0.03 Rem 0.60 52.0
10 0.8 10.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - 0.04 Rem 0.54 54.0
11 0.8 10.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - 0.06 Rem 0.45 53.5
12 0.8 10.0 1.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 - 0.03 Rem 0.55 51.0
13 0.8 6.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.05 - Rem 0.60 41.0
14 0.8 6.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.08 - Rem 0.51 42.0
15 0.8 6.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.1 - Rem 0.41 41.5
16 0.8 8.0 1.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.05 - Rem 0.54 45.0
17 0.8 6.0 2.5 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.05 0.03 Rem 0.53 40.5
18 0.8 6.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.08 0.04 Rem 0.42 41.0
19 0.8 6.0 3.0 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.1 0.06 Rem 0.37 41.5
20 0.8 8.0 1.5 0.8 1.0 0.25 0.05 0.15 0.05 0.03 Rem 0.48 45.5
비교예 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
1 (ALDC10) 3.0 8.5 0.1 0.8 1.0 0.25 - 0.15 - - Rem 1.30 45.5
2 (ALDC5) 0.08 0.2 6.0 0.05 0.2 0.25 - 0.15 - - Rem 0.58 26.5
3 (AC7 A) 0.08 0.2 5.5 0.05 0.2 0.25 - 0.15 - - Rem 0.45 26.0
4 특허문헌 3 합금 1 0.8 5.0 6.0 0.8 1.0 0.25 - 0.15 - 2.0 Rem 0.45 41.0
5 특허문헌 3 합금 2 0.8 8.0 1.5 0.8 1.0 0.25 - 0.15 - 0.5 Rem 0.55 45.5
6 특허문헌 4 합금 1 0.8 5.0 6.0 0.8 1.0 0.25 - 0.15 - 0.75 Rem 0.55 43.0
7 특허문헌 4 합금 2 0.8 5.0 6.0 0.8 1.0 0.25 - 0.15 - 1.5 Rem 0.47 42.0
상기 표 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 20는 비교예 1 보다 우수한 내식성 결과를 보이고 있으며, 비교예 2 또는 3 과 비슷하거나 좋은 결과를 보이고 있다. 실시예의 경우 Fe 의 함량이 높아 내식성면에서 비교예보다 불리한 상황인 것을 감안하면, 본 발명에서 제시하고 있는 합금은 우수한 내식성을 보이고 있다. 또한 Si의 첨가로 인해 유동성은 비교예 2 또는 3보다 크게 개선된 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 4 내지 7에 표기한 선행기술 3 또는 4에서 제시한 합금과 비교하면 유사한 염수분무 성능(부식량) 을 유지하면서 유동성은 크게 개선된 수준으로 측정되었다.한편, 본 발명에서의 알루미늄 합금은 Si와 Mg이 동시에 첨가되어 있기 때문에 시효경화 특성을 나타내므로 시효경화 열처리를 통해서 강도와 경도를 더욱 증가시킬 수 있다. 또한 Al-Mg계 합금의 특성상 편석 현상에 주의하여야 하므로 필요시 용체화 열처리를 실시하여 조직을 안정화시킬 수 있다. 이때 용체화 열처리의 온도범위는 350℃ 내지 450℃ 범위가 바람직하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 선행기술 3 대한민국 공개특허공고 제10-2017-0124963호 및 선행기술 4 PCT KR2017 004625의 개량기술에 관한 것으로서, 이들 선행기술 3 및 4의 출원인 및 발명인과 본 발명의 발명인은 동일인으로서 추가적인 개량 개발을 통해 조성범위를 최적화하여 성능과 경제성을 더욱 발전시킨 것이다.
현재까지 선행기술 3 및 4를 제외하고는 본 발명에 따른 Mg 0.61~3.0wt%, Si 6.0~12.0wt%, Cu 0.001~1.5wt%, Ce + La 0.001~2.0wt% 인 조성을 가지는 주물용 합금은 없는 것으로 조사되고 있다. 본 발명은 선행기술 3 및 4를 기본으로 하여(본 발명의 발명인과 동일인), 추가적인 수많은 실험과 개발을 통해 조성범위를 더욱 축소 최적화함으로써 더욱 경제적이고 고내식성의 최적 조성 범위를 제시하였다는 것이 큰 의미가 있는 것으로 판단된다.

Claims (12)

  1. 고내식 주물용의 알루미늄 합금에 있어서,
    0.61~3.0wt%의 마그네슘(Mg);
    6.0~12.0wt%의 실리콘(Si);
    0.001~1.5wt%의 구리(Cu);
    0.001~2.0wt%의 세륨(Ce) 및 란타늄(La);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 망간(Mn)의 함량이 0.001~2.0wt%의 범위로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 스트론튬(Sr)의 함량이 0.0005~0.07wt%의 범위로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 티타늄(Ti)의 함량이 0.01~0.40wt%의 범위로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 아연(Zn)의 함량이 0.001~4.0wt%의 범위로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 세륨(Ce)의 함량이 0.05~0.3wt%의 범위인 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 란타늄(La)의 함량이 0.03~0.15wt%의 범위인 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 Zr, Cr, V, Ni, In, Pb, Bi, Zn, Co, Ca, Be, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Fe, Hf 또는 Y 중 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 원자번호 57(La) 내지 71번(Lu)의 희토류금속 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 함량이 0.001~2.0wt%의 범위로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 잉곳(ingot)으로 제조되어, 다이캐스팅 공정 또는 주조 공정으로 형상화되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 350∼450℃에서 소둔열처리가 실시되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은 시효열처리가 실시되는 것을 특징으로 하는, 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금.
PCT/KR2020/018127 2020-12-11 2020-12-11 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금 WO2022124448A1 (ko)

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