KR100559831B1 - 고강도 알루미늄 판재 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고강도 알루미늄 판재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규소(Si) 0.2∼0.6중량% 및 마그네슘(Mg) 7.0∼14.9중량%을 포함하고 나머지는 알루미늄으로 구성된 자동차 차체용 고강도 알루미늄 판재 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 고강도 알루미늄 판재 조성물을 이용하여 제조되는 알루미늄 판재는 자동차 외판 및 내판 등에 적용되어 차체의 강도를 향상시키고 경량화하는데 유용하게 이용될 수 있다.

Description

고강도 알루미늄 판재 조성물{A composition for manufacturing a high strength aluminum sheet}
본 발명은 고강도 알루미늄 판재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규소(Si) 0.2∼0.6중량% 및 마그네슘 7.0∼14.9중량%을 포함하고 나머지는 알루미늄으로 구성된 자동차 외판용 고강도 알루미늄 판재 조성물에 관한 것이다.
기존의 자동차 외판용 알루미늄 판재는 마그네슘을 4∼6% 함유하고 나머지는 알루미늄으로 구성된 A5182 및 A5082 등의 판재로 고오베의 KS5032 및 SKY 알루미늄의 TG25 등이 상용화되어 있다.
그러나, 상기 알루미늄 판재는 항복강도가 13 kgf/mm2이고 인장강도가 28 kgf/mm2이며, 신율이 30%이기 때문에 강판에 비교해서 강도가 떨어진다. 따라서, 기존 알루미늄 판재는 저강도로 인하여 경량화 효과도 미약하고 신율이 낮아 복잡한 형상의 적용에는 제한되는 단점을 가지고 있다.
이에, 본 발명자들은 기존 알루미늄 판재보다 강도가 향상되어 경량화 효과가 우수하며 신율이 높아진 고강도 자동차 차체용 알루미늄 판재를 제조할 수 있는 조성물을 얻는 방법을 개발하기 위하여 노력한 결과, 기존 알루미늄 판재 조성물보다 규소를 소량 첨가하고 마그네슘 함량을 다소 높인 알루미늄 판재 조성물을 개발하고 이를 이용하여 항복강도, 인장강도 및 신율이 향상된 알루미늄 판재를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 강도가 향상되어 경량화 효과가 높아지고 신율이 향상되어 복잡한 형상의 자동차 외판 및 내판에도 적용 가능한 고강도 알루미늄 판재 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 규소(Si) 0.2∼0.6중량% 및 마그네슘(Mg) 7.0∼14.9중량%을 포함하고 나머지는 알루미늄으로 구성된 고강도 알루미늄 판재 조성물을 제공한다.
본 발명의 고강도 알루미늄 판재 조성물의 화학성분의 종류 및 함량은 하기 표 1에 나타나있다.
<표 1> 본 발명의 고강도 알루미늄 판재 조성물의 화학성분의 종류 및 함량 구분
구분 규소 (중량%) 마그네슘 (중량%) 알루미늄 (중량%)
본 발명의 알루미늄 판재 조성물 0.2 ∼ 0.6 7.0 ∼ 14.9 93.8 ∼ 84.5
상기 표 1에 나타나 있는 본 발명의 고강도 알루미늄 판재 조성물을 구성하는 각각의 화학성분을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
규소는 치환형 고용강화 성분으로서 마그네슘과 Mg2Si 합금을 형성하여 강도를 높이는 역할을 하고, 조성물 내의 규소량은 0.2 내지 0.6중량%가 바람직하다. 이는 조성물 내의 규소량이 0.2중량% 미만으로 첨가되면 강도가 향상되지 않고, 0.6중량%를 초과하여 첨가되면 신율이 낮아지게 되기 때문이다. 본 발명자들은 바람직한 실시예로써 알루미늄 판재 조성물에 규소를 0.4중량%로 첨가하였다.
마그네슘은 고용강화에 의하여 강도를 향상시켜 주는 성분으로서 조성물 내의 마그네슘은 7.0 내지 14.9중량%가 바람직하다. 이는 조성물 내의 마그네슘이 7.0중량% 미만으로 첨가되면 강도가 향상되지 않고, 14.9중량%를 초과하여 첨가되면 신율이 떨어지게 되기 때문이다. 본 발명자들은 바람직한 실시예로써 알루미늄 판재 조성물에 마그네슘을 12.1중량%로 첨가하였다.
본 발명의 조성물을 이용하여 제조되는 고강도 알루미늄 판재는 자동차 외판 및 내판에 적용되어 차체의 강도를 향상시켜 경량화하는데 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예> 고강도 알루미늄 판재의 제조
규소 0.4중량% 및 마그네슘 12.1중량%을 함유하고 나머지는 알루미늄 및 기타 소량의 불순물로 구성된 본 발명의 조성물을 통상의 방법으로 용해주조하여 슬라브를 만들고 530℃에서 1시간동안 균질화 처리를 행하였으며, 350℃에서 열간압연한 후 냉간압연하여 판재를 제조하였다. 상기 판재를 상소둔하여 알루미늄 판재를 제조하였다.
<비교예> 종래기술에 의한 알루미늄 판재의 제조
규소 0.08중량% 및 마그네슘 5.66중량%를 함유하고 나머지는 알루미늄으로 구성된 조성물을 이용하여 실시예와 동일한 방법으로 자동차 차체용 알루미늄 판재 TG25를 제조하였다(SKY 알루미늄).
<실험예> 강도 및 신율 시험
실시예 및 비교예에서 제조된 알루미늄 판재의 기계적 성질을 비교하기 위하여 상기 두 종류의 알루미늄 판재에 대하여 항복강도, 인장강도 및 신율을 측정하는 하기와 같은 시험을 실시하였다.
먼저, 시험 알루미늄 판재를 25 톤 즈빅 인장시험기로 KS 5호의 인장시험편을 10mm/분의 속도로 속도로 인장하여 0.2% offset법에 의해 항복강도를 측정하였고, 최대인장하중을 단면적으로 나누어 인장강도를 측정하였으며 연신율은 표점거리 50mm를 사용하여 파단시까지 늘어난 길이를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<표 2> 실시예 및 비교예에서 제조된 알루미늄 판재의 기계적 성질 구분
구분 항복강도 (㎏f/㎜2) 인장강도 (㎏f/㎜2) 신율 (%)
실시예의 알루미늄 판재 18.3 38.5 32.6
비교예의 알루미늄 판재 12.5 27.9 30.1
상기 표 2에 나타나 있듯이, 실시예에서 제조된 알루미늄 판재의 항복강도는 18.3 kgf/mm2이고, 인장강도는 38.5 kgf/mm2이며 신율은 32.6%인 반면, 비교예에서 제조된 알루미늄 판재의 항복강도는 12.5 kgf/mm2이고 인장강도는 27.9 kgf/mm2이며 신율은 30.1%로 측정되어 본 발명의 조성물을 이용하여 제조된 실시예의 알루미늄 판재가 종래기술에 의하여 제조된 비교예의 알루미늄 판재보다 항복강도는 5.8 kgf/mm2, 인장강도는 10.6 kgf/mm2, 신율은 2.5%만큼 향상되었음을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 알루미늄 판재 조성물을 이용하여 항복강도 및 인장강도가 향상되어 경량화 효과가 증가되었을 뿐만 아니라 신율도 높아진 고강도 알루미늄 판재를 제조하였다.
본 발명의 고강도 알루미늄 판재 조성물은 기존 알루미늄 판재보다 향상된 강도를 가지는 자동차 외판용 고강도 알루미늄 판재를 제조하는데 유용하게 이용될 수 있다. 본 발명의 조성물로 제조된 자동차 외판용 고강도 알루미늄 판재는 강도가 향상되어 차체의 경량화 효과와 이로인한 연비향상의 효과를 가져올 수 있다.

Claims (1)

  1. 용해주조하여 슬라브를 만들고 530℃ 에서 1시간 동안 균질화 처리를 행한 후 열간압연 또는 냉간압연하여 제조되는 알루미늄 판재에 있어서, 규소(Si) 0.2∼0.6중량% 및 마그네슘 10.0∼14.9중량%을 함유하고 나머지는 알루미늄 및 기타 소량의 불순물로 구성된 자동차 차체용 고강도 알루미늄 판재 조성물.
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