KR101147671B1 - Magnesium alloy and manufacturing method thereof - Google Patents
Magnesium alloy and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101147671B1 KR101147671B1 KR1020100028134A KR20100028134A KR101147671B1 KR 101147671 B1 KR101147671 B1 KR 101147671B1 KR 1020100028134 A KR1020100028134 A KR 1020100028134A KR 20100028134 A KR20100028134 A KR 20100028134A KR 101147671 B1 KR101147671 B1 KR 101147671B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnesium
- alloy
- alkaline earth
- earth metal
- molten metal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
- C22C1/1047—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
- C22C1/1052—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites by mixing and casting metal matrix composites with reaction
Abstract
본 발명은 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계와, 상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계와, 상기 용탕과 상기 첨가된 알칼리토금속 산화물의 충분한 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물이 마그네슘 합금 속에 실질적으로 잔류되지 않도록 소진시키는 단계, 및 상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에 실질적으로 잔류되지 않도록 소진시키는 단계를 포함한다.The present invention relates to a magnesium-based alloy and a method for producing the same, comprising the steps of dissolving the magnesium alloy in the liquid phase, adding an alkaline earth metal oxide to the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved, the molten metal and the added alkaline earth metal oxide Causing a sufficient surface reaction of to exhaust the alkaline earth metal oxide so that it does not remain substantially in the magnesium alloy, and exhausting the resulting alkaline earth metal so that it does not substantially remain in the magnesium alloy.
Description
본 발명은 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnesium-based alloy and a method of manufacturing the same.
일반적으로 마그네슘 합금 또는 마그네슘(이하, 마그네슘 합금으로 통칭한다)은 실용 금속 중에서 가장 가벼운 금속으로, 비강도, 비강성이 우수하여 경량 구조 재료로서 기대되고 있다. 일반적으로 마그네슘 합금은 마그네슘에 금속원소인 합금화 원소를 첨가하여 합금화한다. 그러나 알칼리토금속 중에서 칼슘의 경우 kg당 대략 200$에 육박하기 때문에, 마그네슘계 합금의 제조 원가를 상승시킨다. In general, magnesium alloy or magnesium (hereinafter referred to as magnesium alloy) is the lightest metal among practical metals, and is expected to be a lightweight structural material because of its excellent strength and specific rigidity. In general, magnesium alloys are alloyed by adding alloying elements, which are metal elements, to magnesium. However, in the case of calcium in alkaline earth metals, the cost is about 200 $ / kg, which increases the manufacturing cost of magnesium-based alloys.
또한, 알칼리토금속을 마그네슘이나 마그네슘 합금에 직접 투입하는 경우 마그네슘 합금에서 알칼리토금속의 고용화가 일정한 양 발생하게 되어 마그네슘 합금의 물성을 올리기 위해서는 일정 분율이상의 알칼리토금속을 첨가하여야 한다. 예를 들어서, 칼슘(Ca)의 경우 1.34wt%(비평형 상태에서는 0.8wt%)이상 첨가해야 마그네슘 기지에 고용이 더 되지 않고, 마그네슘 또는 기타 합금원소와 합금의 물성에 영향을 미치는 금속화합물 상을 형성하게 된다.In addition, when the alkaline earth metal is directly added to the magnesium or magnesium alloy, a solid solution of the alkaline earth metal is generated in the magnesium alloy, so that the alkaline earth metal of a certain fraction or more must be added to increase the physical properties of the magnesium alloy. For example, if Ca (Ca) is added at least 1.34wt% (0.8wt% in the non-equilibrium state), it will not be added to the magnesium matrix and the metal compound phase will affect the properties of magnesium or other alloying elements and alloys. Will form.
다시말해서, 상기 칼슘은 마그네슘 합금의 원래 조성비(original alloy specification)를 변화시킴으로써, 상기 마그네슘 합금의 활용 범위를 축소시키고 있다. 마지막으로, 상기 칼슘은 마그네슘 합금의 재활용을 위한 처리 동안 소멸됨으로써, 마그네슘 합금의 재활용성을 크게 저하시키고 있다. 즉, 마그네슘 합금의 재활용을 위해서는 다시 칼슘을 넣어주는 공정을 수행하여야 하며, 따라서 원가 상승의 원인이 되고 있다.
In other words, the calcium reduces the application range of the magnesium alloy by changing the original alloy specification of the magnesium alloy. Finally, the calcium dissipates during the treatment for recycling the magnesium alloy, thereby greatly reducing the recyclability of the magnesium alloy. In other words, in order to recycle the magnesium alloy, calcium must be added again, thus causing a cost increase.
본 발명의 목적은 알칼리토금속 산화물을 마그네슘 합금 용탕에 첨가하여 새로운 방법으로 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a magnesium-based alloy prepared by a novel method by adding alkaline earth metal oxide to the molten magnesium alloy and a method for producing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 저가의 알칼리토금속 산화물을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있는 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a magnesium-based alloy and a method of manufacturing the same, which can reduce manufacturing costs by using a low-cost alkaline earth metal oxide.
본 발명의 또 다른 목적은 알칼리토금속 산화물을 투입하여 알칼리토금속의 마그네슘합금 금속으로의 고용을 최소화하여 첨가 합금원소의 효과를 극대화하는데 있다.Another object of the present invention is to maximize the effect of the additive alloy element by minimizing the solid solution of the alkaline earth metal to the magnesium alloy metal by adding alkaline earth metal oxide.
본 발명의 또 다른 목적은 알칼리토금속 (예: Ca)를 간접 첨가함으로 알칼리토금속 첨가에 따른 용탕 유동성의 저하를 피할 수 있고, 알칼리토금속의 첨가에 따른 금형소착 및 열간균열을 방지하는데 목적이 있다. Another object of the present invention is to indirectly add alkaline earth metals (eg, Ca) to avoid deterioration of melt flow due to addition of alkaline earth metals, and to prevent mold sintering and hot cracking due to addition of alkaline earth metals.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 합금의 제조 방법은, 마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계; 상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계; 상기 용탕과 상기 첨가된 알칼리토금속 산화물의 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물을 상기 마그네슘 합금 속에서 적어도 일부를 소진시키는 단계; 및 상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에서 적어도 일부를 반응시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing a magnesium-based alloy of the present invention for achieving the above object, the step of dissolving the magnesium alloy in the liquid phase; Adding an alkaline earth metal oxide to the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved; Causing a surface reaction of the molten metal and the added alkaline earth metal oxide to exhaust at least a portion of the alkaline earth metal oxide in the magnesium alloy; And reacting at least a portion of the alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion in the magnesium alloy.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 합금의 제조 방법은, 마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계; 상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계; 상기 용탕과 상기 첨가된 알칼리토금속 산화물의 충분한 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물이 마그네슘 합금 속에 잔류되지 않도록 소진시키는 단계; 및 상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에 잔류되지 않도록 반응시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing a magnesium-based alloy of the present invention for achieving the above object, the step of dissolving the magnesium alloy in the liquid phase; Adding an alkaline earth metal oxide to the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved; Causing sufficient surface reaction of the molten metal and the added alkaline earth metal oxide to exhaust the alkaline earth metal oxide from remaining in the magnesium alloy; And reacting the alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion so as not to remain in the magnesium alloy.
구체적으로, 상기 알칼리토금속 산화물의 산소성분은 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나 또는 용탕속의 마그네슘과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지 형태로 제거되는 것을 특징으로 한다.Specifically, the oxygen component of the alkaline earth metal oxide may be removed in the form of oxygen (O 2 ) gas or in the form of dross or sludge through bonding with magnesium in the molten metal.
상기 표면 반응은, 상기 용탕의 상부층의 교반을 통해서 발생시키는 것을 특징으로 한다.The surface reaction is characterized in that it is generated through the stirring of the upper layer of the molten metal.
상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 실질적으로 잔류되지 않는 것을 특징으로 한다.The alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion is characterized in that it is compounded with at least one of magnesium and aluminum in the magnesium alloy so that the alkaline earth metal does not remain substantially.
상기 알칼리토금속 산화물은 상기 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것을 특징으로 한다.The alkaline earth metal oxide is characterized in that the powder state to promote the reaction with the magnesium alloy.
상기 마그네슘 합금을 400 내지 800℃의 온도에서 액상으로 용해시키는 것을 특징으로 한다.The magnesium alloy is characterized in that it is dissolved in the liquid phase at a temperature of 400 to 800 ℃.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 0.01 내지 30 wt%인 것을 특징으로 한다.The added alkaline earth metal oxide is characterized in that 0.01 to 30 wt%.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 입자의 크기가 0.1 내지 200㎛인 것을 특징으로 한다.The added alkaline earth metal oxide is characterized in that the particle size of 0.1 to 200㎛.
상기 반응이 완료된 후 상기 용탕을 응고시킴에 따라 상기 마그네슘계 합금 속에 마그네슘, 알루미늄 그리고 용탕 속 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나와 화합물을 생성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the reaction is completed, the step of solidifying the molten metal further comprises the step of producing a compound with at least one of magnesium, aluminum and other alloying elements in the magnesium-based alloy.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 마그네슘계 합금의 제조 방법은, 마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계; 상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계; 상기 용탕과 상기 첨가된 알칼리토금속 산화물의 충분한 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물의 산소 성분을 제거하는 단계; 및 상기 산소 성분이 제거된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에 잔류되지 않도록 소진시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Another method for producing a magnesium-based alloy of the present invention for achieving the above object, the step of dissolving the magnesium alloy in the liquid phase; Adding an alkaline earth metal oxide to the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved; Causing sufficient surface reaction of the molten metal and the added alkaline earth metal oxide to remove oxygen component of the alkaline earth metal oxide; And exhausting the alkaline earth metal from which the oxygen component has been removed so as not to remain in the magnesium alloy.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 합금은, 상기의 제조 방법 중 적어도 어느 하나의 제조 방법으로 형성된 것을 특징으로 한다.
In addition, the magnesium-based alloy of the present invention for achieving the above object is characterized by being formed by at least one of the above production method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 칼슘(Ca)의 산화물인 CaO를 마그네슘 합금 용탕에 첨가하여 새로운 마그네슘계 합금을 제조함에 따라 기존의 칼슘(Ca) 첨가로 인한 문제점들을 해소할 수 있다.As described above, the present invention can solve the problems caused by the addition of calcium (Ca) as a new magnesium-based alloy is prepared by adding CaO, which is an oxide of calcium (Ca), to the magnesium alloy melt.
본 발명은 마그네슘계 합금의 제조 공정 중, 첨가되는 알칼리토금속 산화물을 저가로 구입하여 사용할 수 있음으로써, 마그네슘 합금의 생산 원가도 절감된다.In the present invention, since the alkaline earth metal oxide to be added can be purchased at low cost during the manufacturing process of the magnesium-based alloy, the production cost of the magnesium alloy is also reduced.
또한, 본 발명은 마그네슘계 합금의 제조 공정중 첨가되는 알칼리토금속 산화물은 알칼리토금속의 공급원으로 작용되어 마그네슘 합금속에 고용되지 않고, 금속간화합물의 상을 직접 형성시킨다. 결과적으로 합금 조성비를 변화시키지 않고, 합금원래의 용도를 그대로 유지할 수 있다. 또다른 결과로는 마그네슘계 합금의 제조 공정중 첨가되는 알칼리토금속 산화물에 의하여 금속간화합물이 결정입계 뿐만아니라 일부는 결정입 내부에 존재함으로 인해서 합금의 물성향샹에 도움을 준다. In addition, in the present invention, the alkaline earth metal oxide added during the manufacturing process of the magnesium-based alloy acts as a source of alkaline earth metal, so that it is not dissolved in the magnesium alloy and directly forms an intermetallic compound phase. As a result, the original use of the alloy can be maintained as it is without changing the alloy composition ratio. Another result is that due to the alkaline earth metal oxide added during the manufacturing process of the magnesium-based alloy, the intermetallic compound is not only grain boundaries but also some of them exist inside the grains, thereby improving the physical properties of the alloys.
또한, 본 발명은 마그네슘계 합금의 제조 공정중 첨가되는 알칼리토금속 산화물의 안정성으로 인하여 제조 공정중에 불순물의 혼입이나 마그네슘합금 재료 내부의 건전성이 우수하게 된다. 결과적으로 제조된 마그네슘 합금의 기계적인 특성도 향상된다.
In addition, the present invention, due to the stability of the alkaline earth metal oxide added during the manufacturing process of the magnesium-based alloy, it is excellent in the mixing of impurities during the manufacturing process or the integrity of the inside of the magnesium alloy material. As a result, the mechanical properties of the manufactured magnesium alloy are also improved.
도 1은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 마그네슘 용탕에 첨가된 알칼리토금속 산화물의 해리 순서도이다.
도 3은 본 발명에서 마그네슘 용탕 상부층의 교반을 통한 알칼리토금속 산화물 해리의 예시도이다.
도 4(a) 내지 도 4(f)는 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 EPMA 실험 결과를 도시한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 기계적 특성과 일반적인 방법으로 제조된 마그네슘의 합금의 기계적 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금의 기계적 특성과 일반적인 방법으로 제조된 마그네슘의 합금의 기계적 특성을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention.
Figure 2 is a flow chart of the dissociation of alkaline earth metal oxide added to the molten magnesium in the present invention.
Figure 3 is an illustration of the alkaline earth metal oxide dissociation through the stirring of the magnesium molten metal upper layer in the present invention.
4 (a) to 4 (f) are photographs showing the EPMA test results of the magnesium alloy prepared by the method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.
Figure 5 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by one embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the mechanical properties of the magnesium alloy prepared by the method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention and the mechanical properties of the alloy of magnesium prepared by a general method.
Figure 7 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by another embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the mechanical properties of the magnesium alloy prepared by the method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention and the mechanical properties of the alloy of magnesium prepared by a general method.
Figure 9 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
본 발명에서는 알칼리토금속 산화물을 마그네슘 용탕에 첨가하여 새로운 합금을 제조하는 방법 및 그의 합금으로, 상기 알칼리토금속을 마그네슘에 첨가할 때의 문제점을 해결 및 물성적 한계를 극복하고자 한다.In the present invention, a method for producing a new alloy by adding alkaline earth metal oxide to the molten magnesium, and an alloy thereof, to solve the problem of adding the alkaline earth metal to magnesium and to overcome physical limitations.
도 1은 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마그네슘계 합금의 제조 방법은 마그네슘계 용탕 형성 단계(S1)와, 알칼리토금속 산화물 첨가 단계(S2), 교반 단계(S3), 알칼리토금속 산화물 소진 단계(S4), 알칼리토금속 반응 단계(S5), 주조 단계(S6), 및 응고 단계(S7)를 포함한다. 상기 알칼리토금속 산화물 소진 단계(S4)와 상기 알칼리토금속 반응 단계(S5)는 설명의 편의상 별개의 단계로 분리하였지만, 두 공정(S4, S5)은 거의 동시에 일어난다.1 is a flow chart showing a method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention. As shown in FIG. 1, a method of manufacturing a magnesium-based alloy according to the present invention includes forming a magnesium-based molten metal (S1), adding an alkaline earth metal oxide (S2), stirring (S3), and exhausting an alkaline earth metal oxide (S4). ), Alkaline earth metal reaction step (S5), casting step (S6), and solidification step (S7). The alkaline earth metal oxide exhausting step (S4) and the alkaline earth metal reaction step (S5) are separated into separate steps for convenience of description, but the two processes (S4, S5) occur almost simultaneously.
상기 마그네슘계 용탕 형성 단계(S1)에서는 마그네슘 또는 마그네슘 합금(이하, 상세한 설명과 청구범위에서는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 '마그네슘 합금'으로 통칭함)을 도가니에 넣고 보호 가스 분위기에서 400 내지 800℃의 온도를 제공한다. 그러면, 상기 도가니 내의 마그네슘 합금은 용해되어 마그네슘계 용탕을 형성한다.
In the magnesium-based molten metal forming step (S1), magnesium or a magnesium alloy (hereinafter, in the detailed description and claims, collectively referred to as magnesium or magnesium alloy) is placed in a crucible and the temperature of 400 to 800 ° C. in a protective gas atmosphere. To provide. Then, the magnesium alloy in the crucible is melted to form a magnesium-based molten metal.
마그네슘이나 마그네슘 합금의 용해온도Melting temperature of magnesium or magnesium alloy
본 발명에서 마그네슘이나 마그네슘합금의 용해를 위한 온도는 순수 마그네슘금속이 녹는 온도와 마그네슘합금이 녹는 온도를 의미한다. 합금의 종류에 따라 녹는 온도는 차이가 있을 수 있다. 충분한 반응을 위하여는 마그네슘이나 마그네슘합금이 완전히 용해된 상태에서 알칼리토금속 산화물이 투입된다. 마그네슘이나 마그네슘합금의 용해 온도는 고상이 충분히 녹아서 완전한 액상으로 존재하는 온도이면 충분하다. 단, 본 발명에서 알칼리토금속 산화물의 첨가로 인하여 용탕의 온도가 떨어지는 점을 고려하여 충분히 여유를 갖는 온도범위에서 용탕을 유지하는 작업이 필요하다. In the present invention, the temperature for dissolving the magnesium or magnesium alloy means the temperature at which the pure magnesium metal melts and the temperature at which the magnesium alloy melts. Depending on the type of alloy, the melting temperature may be different. For sufficient reaction, alkaline earth metal oxide is added while magnesium or magnesium alloy is completely dissolved. The melting temperature of the magnesium or magnesium alloy is sufficient if the solid phase is sufficiently melted and exists in a complete liquid phase. However, in view of the point that the temperature of the molten metal falls due to the addition of the alkaline earth metal oxide in the present invention, it is necessary to maintain the molten metal in a sufficient temperature range.
여기서, 온도가 400℃ 미만이면 마그네슘 합금 용탕이 형성되기 어렵고, 온도가 800℃를 초과하면 마그네슘계 용탕이 발화할 위험이 있다. 그리고, 상기 마그네슘의 경우 대체적으로 600℃ 이상에서 용탕을 형성하지만, 마그네슘 합금의 경우에는 600℃이하 400℃ 이상에서도 용탕이 형성될 수 있다. 일반적으로 금속학에서 합금화가 됨에 따라 용융점은 떨어지는 경우가 많다.Here, when the temperature is less than 400 ° C, the magnesium alloy melt is difficult to form, and when the temperature exceeds 800 ° C, the magnesium melt is liable to ignite. In the case of the magnesium, the molten metal is generally formed at a temperature of 600 ° C. or higher. In the case of the magnesium alloy, however, the molten metal may be formed even at a temperature of 600 ° C. or lower and 400 ° C. or higher. Generally, in metallurgy, the melting point is often lowered by alloying.
용해온도를 너무 높이 올릴 경우에는 액체금속의 승화가 발생하고 또한 마그네슘의 특성상 쉽게 발화하여 용탕양의 손실을 가져올 수 있고 최종물성에도 악영향을 미칠 수 있다. When the melting temperature is raised too high, sublimation of the liquid metal occurs, and due to the nature of magnesium, it may easily ignite to cause loss of the amount of molten metal and may adversely affect the final properties.
상기 마그네슘계 용탕 형성 단계에서 이용된 마그네슘은 순수 마그네슘, 마그네슘 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 마그네슘 합금은 AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, 마그네슘-Al, 마그네슘-Al-Re, 마그네슘-Al-Sn, 마그네슘-Zn-Sn, 마그네슘-Si, 마그네슘-Zn-Y 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 마그네슘 합금으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 통상적으로 산업계에서 사용되고 있는 어떠한 마그네슘합금도 사용이 가능하다.The magnesium used in the magnesium-based molten metal forming step may be any one selected from the group consisting of pure magnesium, a magnesium alloy, and equivalents thereof. In addition, the magnesium alloy is AZ91D, AM20, AM30, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, Magnesium-Al, Magnesium-Al-Re, magnesium-Al-Sn, magnesium-Zn-Sn, magnesium-Si, magnesium-Zn-Y and the equivalent may be any one selected from, but the magnesium alloy is not limited to the present invention. Any magnesium alloy normally used in the industry can be used.
상기 알칼리토금속 산화물 첨가 단계(S2)에서는 상기 마그네슘 용탕에 분말 형태의 알칼리토금속 산화물을 첨가한다. 여기서, 알칼리토금속 산화물은 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것이 바람직하다.
In the alkaline earth metal oxide addition step (S2), the alkaline earth metal oxide in powder form is added to the magnesium molten metal. Here, the alkaline earth metal oxide is preferably in a powder state in order to promote the reaction with the magnesium alloy.
알칼리토금속 산화물의 분말 상태Powder state of alkaline earth metal oxide
반응을 위하여 투입되는 알칼리토금속 산화물은 어떠한 형태로 투입되어도 상관이 없다. 바람직하게는 효율적인 반응을 위하여 반응 표면적을 증대시키기 위하여 분말상태의 투입이 바람직하다. 그러나 0.1㎛미만으로 너무 미세한 경우는 승화되는 마그네슘이나 열풍에 의하여 비산되어 노에 투입되기가 어려움이 발생된다. 그리고 서로 응집되어서 액상의 용융금속과 쉽게 섞이지 않고 덩어리지게 된다. 너무 굵은 경우에는 언급하였듯이 표면적을 증대시킨다는 관점에서 바람직하지 않다. 이상적인 파우더의 입도는 500㎛ 이하으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 200㎛이하인 것이 좋다. The alkaline earth metal oxide added for the reaction may be added in any form. Preferably, the addition of a powdered state is desirable in order to increase the reaction surface area for an efficient reaction. However, if it is too fine, less than 0.1 ㎛ is difficult to be introduced into the furnace is scattered by the sublimated magnesium or hot air. Then, they coagulate with each other and become agglomerated without easily mixing with the molten metal in the liquid phase. If it is too thick, it is not preferable from the viewpoint of increasing the surface area as mentioned above. It is preferable that the particle size of an ideal powder shall be 500 micrometers or less. More preferably not more than 200 mu m.
분말상들의 비산을 방지하기 위하여 분말형태를 응집시킨 팰랫형태의 알칼리토금속산화물을 투입하는 것도 가능하다.
In order to prevent the scattering of the powder phases, it is also possible to add a pallet-type alkaline earth metal oxide.
투입되는 알칼리토금속 산화물Alkaline Earth Metal Oxide committed
용탕에 첨가되는 알칼리토금속 산화물로는 대표적으로 CaO가 사용될 수 있다. 그밖에도 SrO, BeO 또는 MgO 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.CaO may be typically used as the alkaline earth metal oxide added to the molten metal. In addition, it may be at least one selected from SrO, BeO or MgO and equivalents thereof.
상기 알칼리토금속 산화물 첨가 단계에서 이용된 알칼리토금속 산화물은 0.001 내지 30 wt%가 첨가될 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 15 wt%가 될 수 있다. 상기 알칼리토금속 산화물이 0.001 wt% 미만인 경우에는 알칼리토금속 산화물에 의한 효과가 작다.The alkaline earth metal oxide used in the alkaline earth metal oxide addition step may be added in an amount of 0.001 to 30 wt%. Preferably it may be 0.1 to 15 wt%. When the alkaline earth metal oxide is less than 0.001 wt%, the effect of the alkaline earth metal oxide is small.
알칼리토금속 산화물의 투입양은 목적으로 하는 최종타겟 합금조성에 따라서 결정된다. 즉 마그네슘합금 속에 Ca를 합금화하길 희망하는 양에 따라서 역계산하여 CaO의 양을 결정할 수 있다. 마그네슘합금 속에 CaO로부터 간접적으로 합금화하는 Ca양이 21.4wt%(CaO의 경우 30wt%)를 초과하는 경우에는 마그네슘합금의 물성이 원래의 물성으로부터 벗어나기에 상기의 투입되는 양이 30.0wt% 이하에서 조절하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10.7wt%의 Ca를 최종 타겟 합금조성으로 하고 CaO를 15.0wt%를 투입하는 것이 바람직하다. The input amount of alkaline earth metal oxide is determined according to the final target alloy composition. In other words, the amount of CaO can be determined by inverse calculation according to the desired amount of Ca in the magnesium alloy. When the amount of Ca indirectly alloyed from CaO in the magnesium alloy exceeds 21.4 wt% (30 wt% in the case of CaO), the magnesium alloy is deviated from its original physical properties, so that the above amount is adjusted to 30.0 wt% or less . More preferably, 10.7 wt% Ca is used as the final target alloy composition and 15.0 wt% CaO is added.
상기 교반 단계(S3)에서는 상기 마그네슘 용탕을 첨가되는 알칼리토금속산화물의 0.1wt% 당 1초~60분 동안 교반한다.In the stirring step (S3) is stirred for 1 second to 60 minutes per 0.1wt% of the alkaline earth metal oxide to which the magnesium molten metal is added.
여기서 교반 시간이 0.1wt% 당 1초 미만이면 마그네슘 용탕에 알칼리토금속 산화물이 충분히 섞이지 않고, 교반 시간이 0.1wt% 당 60분을 초과하면 마그네슘 용탕의 교반 시간이 불필요하게 길어질 수 있다. 일반적으로 교반의 시간은 용탕의 크기와 투입되는 알칼리토금속 산화물의 양에 의존하다.Here, if the stirring time is less than 1 second per 0.1 wt%, the alkaline earth metal oxide is not sufficiently mixed in the magnesium molten metal. If the stirring time exceeds 60 minutes per 0.1 wt%, the stirring time of the magnesium molten metal may be unnecessarily longer. In general, the time of stirring depends on the size of the melt and the amount of alkaline earth metal oxide introduced.
산화물 분말의 투입은 필요양을 일시에 투입하는 방법도 사용할 수 있으나, 반응을 촉진시키고 분말의 응집 가능성을 낮추는 측면에서는 일차 투입 후에 시간차를 가지고 재차 또는 적정량으로 나누어 순차적으로 투입하는 것도 바람직하다.
In order to accelerate the reaction and reduce the possibility of coagulation of the powder, it is also preferable to sequentially inject the oxide powder again with a time difference after the first injection and dividing it into an appropriate amount.
교반 방법 및 조건Stirring Method and Conditions
본원의 마그네슘 또는 마그네슘합금과 알칼리토금속 산화물과의 효율적인 반응을 위하여 교반이 바람직하다. 교반의 형태는 용탕을 담고 있는 노주위에 전자기장을 인가할 수 있는 장치를 구비함으로 전자기장 필드를 발생시켜 용탕의 컨벡션을 유도할 수 있다. 또한 외부에서 용탕에 인위적인 교반(기계적인 교반)을 할 수 있다. 기계적인 교반의 경우 투입되는 알칼리토금속 산화물 분말이 뭉치지 않도록 적절하게 교반할 수도 있다. 교반의 궁극적인 목적은 용탕과 투입되는 분말과의 반응을 적절하게 유도하는데 있다.Stirring is preferred for efficient reaction of the magnesium or magnesium alloy of the present application with alkaline earth metal oxides. The shape of the stirring is provided with a device capable of applying an electromagnetic field around the furnace containing the molten metal to generate an electromagnetic field field to induce the convection of the molten metal. It is also possible to perform artificial stirring (mechanical stirring) on the molten metal from the outside. In the case of mechanical agitation, the alkaline earth metal oxide powder introduced may be appropriately stirred so as not to agglomerate. The ultimate goal of stirring is to properly induce the reaction of the molten metal with the incoming powder.
교반을 위한 시간은 용탕의 온도와 투입되는 분말의 상태(예열상태 등)등에 따라 차이가 있을 수 있다. 바람직하게는 용탕표면에서 분말이 보이지 않을 때까지 교반하여 주는 것을 원칙으로 한다. 그 이유는 분말은 비중이 용탕보다 낮기에 정상상태에서는 용탕위에 유동하게 되고 용탕위에서 분말이 보이지 않을 때는 충분한 반응이 되었다고 간접적으로 결정할 수 있다. 여기서 충분한 반응이라고 함은 알칼리토금속 산화물이 용탕과 실질적으로 모두 반응하여 소진된 상태를 의미한다. The time for stirring may vary depending on the temperature of the molten metal and the state of the powder to be charged (preheating state, etc.). Preferably, stirring is carried out until the powder is not visible on the surface of the molten metal. The reason is that the powder can be indirectly determined that the specific gravity is lower than that of the molten metal and flows on the molten metal in the steady state and when the powder is not visible on the molten metal, a sufficient reaction has occurred. Sufficient reaction herein means a state in which the alkaline earth metal oxide is exhausted by substantially reacting with the molten metal.
비록 분말이 용탕위에서 확인되지 않더라도 용탕속에서 존재할 가능성도 배제할 수 없기에 교반시간 이후 유지시간을 갖으면서 미쳐 부상하지 않은 분말의 존재를 확인하고 미쳐 반응하지 않은 분말의 반응을 마치는 시간을 부여한 유지시간이 필요하다.
Even if the powder is not found on the molten metal, the possibility of existence in the molten metal cannot be excluded. Therefore, the holding time after confirming the presence of the non-injured powder with the holding time after the stirring time and giving the time to finish the reaction of the unreacted powder This is necessary.
교반의 시기Time of agitation
교반의 시기는 산화물 분말의 투입과 동시에 하는 것이 유효하다. 또한 산화물이 용탕으로부터 열을 공급 받아 일정 온도 이상으로 도달한 후 교반을 시작하여 반응을 촉진시킬 수도 있다. 용탕의 표면에서 투입된 산화물의 분말이 감지되지 않을 때까지 교반을 계속하여 준다. 알칼리토금속 산화물이 반응으로 모두 소진된 후 교반을 완료한다.
The timing of stirring is effective at the same time as the addition of the oxide powder. In addition, after the oxide receives heat from the molten metal and reaches a predetermined temperature or more, the reaction may be accelerated by starting stirring. Stirring is continued until the powder of oxide introduced from the surface of the molten metal is not detected. After the alkaline earth metal oxides have been exhausted by the reaction, the stirring is completed.
표면 반응Surface reaction
일반적으로 용탕에 알칼리토금속 중 Ca와 Sr을 첨가하는 경우에는 비중차에 의하여 비중이 낮은 마그네슘의 용탕속으로 가라앉으면서 반응이 일어난다. 따라서 Ca의 용해를 돕기 위해서 단순히 용탕을 저어주는 것으로 합금화가 이루어진다.In general, when Ca and Sr of alkaline earth metals are added to the molten metal, the reaction occurs while sinking into the molten magnesium having a low specific gravity due to the specific gravity difference. Therefore, in order to assist the dissolution of Ca by simply stirring the molten alloy is made.
반면에 용탕에 알카리토금속 산화물을 투입하는 경우에는 비중차에 의하여 용탕 속으로 가라앉지 않고 용탕의 표면에 부유하게 된다. On the other hand, when the alkali metal oxide is added to the molten metal, it is suspended on the surface of the molten metal without sinking due to the specific gravity difference.
통상의 금속의 합금화의 경우에는 용탕과 합금원소 금속을 대류(convection)나 교반(stirring)시켜서 적극적인 반응을 유도하여 용탕내부에서 반응이 일어나도록 하는 것이 일반적이다. 그러나 본원의 경우에는 적극적인 반응을 유도한 경우에는 용탕 속으로 투입되는 산화물이 미쳐 반응하지 못하고 최종 재료에 잔류하여 물성치를 떨어뜨리거나 결함의 원인으로 작용하였다. 즉, 용탕의 표면이 아니 용탕속의 반응을 유도하는 경우, 용탕의 표면에서의 반응보다 알칼리토금속의 산화물이 최종 용탕속에 잔류하는 경우가 높았다. In the general case of alloying a metal, it is common to induce an active reaction by convection or stirring the molten metal and the alloying element metal so that the reaction occurs inside the molten metal. However, in the case of the present application, when an active reaction was induced, the oxide introduced into the molten metal failed to react, remaining in the final material, thereby lowering physical properties or causing defects. That is, when the reaction of the molten metal is induced not on the surface of the molten metal, the oxide of alkaline earth metal remains in the final molten metal more than the reaction on the surface of the molten metal.
따라서 본 발명에서는 산화물이 용탕 속에서 반응하기 보다는 용탕의 표면에서 반응하도록 반응환경을 조성하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 용탕 표면에 부유하는 산화물을 강제적으로 용탕 안으로 저어주지 않도록 하는 것이 중요하다. 단순히 표면에 펴져 있는 알칼리토금속 산화물을 노출되는 용탕의 표면쪽으로 고루 퍼지도록 펼쳐주는 것이 중요하다.Therefore, in the present invention, it is important to create a reaction environment so that the oxide reacts on the surface of the molten metal rather than reacting in the molten metal. To do so, it is important not to force the oxide floating on the surface of the molten metal into the molten metal. It is important to simply spread the alkaline earth metal oxides that spread on the surface to the surface of the exposed molten metal.
교반을 안하는 것보다는 하는 것이 반응이 잘 일어나고, 용탕의 내부보다는 외부표면(상층부 표면)에서 교반을 하는 것이 더 잘 일어났다. 즉 외부표면(상층부 표면)은 대기와 노출된 분말과 더 반응을 잘 일으켰다. CaO의 한쪽은 대기중에 접촉하고 있는 것이 효과가 더 좋았다. 진공이나 분위기 가스하에서는 결과가 좋지는 않았다. 충분한 반응을 위해서는 상층부 교반을 행하여 표면반응을 유도하는 것이 필요하다.It was better to do the reaction rather than to agitate, and it was better to stir on the outer surface (upper surface) than on the inside of the molten metal. That is, the outer surface (upper surface) was more responsive to the atmosphere and to the exposed powder. One side of CaO was better in contact with the atmosphere. The results were not good under vacuum or atmospheric gas. For sufficient reaction, it is necessary to stir the upper layer to induce the surface reaction.
아래의 표 1은 AM60B 마그네슘합금의 용탕에 70㎛의 입자크기를 갖는 5, 10, 15wt%의 산화칼슘을 각각 첨가한 후 교반의 방법에 따른 마그네슘합금내의 산화칼슘의 잔량을 측정하였다. 교반의 방법으로는 용탕의 상층부 교반, 용탕의 내부 교반, 그리고 나머지 하나는 교반을 하지 않았다. 교반 조건을 달리함에 따라서 교반의 상층부만을 교반하는 경우가 교반하지 않는 경우와 내부 교반을 한 경우와 비교할 때 산화칼슘의 잔량이 5, 10, 15wt% 산화칼슘을 첨가함에 따라서 최종 잔류량은 0.001, 0.002, 0.005wt%로 가장 작게 잔류함을 확인할 수 있었다. 즉 CaO를 Mg용탕의 표면에서 반응시키기 위해 용탕상층부를 교반한 경우 첨가된 CaO 거의 대부분 Ca로 분리되는 것을 알 수 있다.Table 1 below was added to 5, 10, 15wt% calcium oxide having a particle size of 70㎛ to the molten metal of AM60B magnesium alloy, respectively, and the residual amount of calcium oxide in the magnesium alloy was measured according to the stirring method. As the stirring method, the upper portion of the molten metal was stirred, the molten metal was stirred inside, and the other was not stirred. As the residual amount of calcium oxide was 5, 10, 15 wt%, the final residual amount was 0.001 and 0.002, respectively, as compared with the case of stirring only the upper part of the stirring and the case of not stirring, , And 0.005 wt%, respectively. That is, when stirring the upper portion of the molten metal in order to react CaO on the surface of the Mg molten metal it can be seen that almost all of the added CaO is separated into Ca.
CaO 잔량In alloy
CaO balance
교반(본 발명)Molten metal upper layer
Stirring (present invention)
알칼리토금속 산화물의 산소성분은 상기 용탕 상부층의 교반을 통해서 실질적으로 용탕 표면 위로 제거된다. 상기 교반은 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어지는 것이 좋다. 20% 이상의 깊이에서는 본 발명에서 바람직한 예시로 제시한 표면반응이 일어나기가 어렵다. 더욱 바람직하게는 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어지는 것이 좋다. 이는 실질적으로 부유하는 알칼리토금속 산화물을 실제로 용탕깊이에 10% 상위층에서 위치하도록 유도함으로 용탕의 교란을 최소화할 수 있었다.Oxygen components of the alkaline earth metal oxides are substantially removed over the surface of the melt through agitation of the melt top layer. It is preferable that the agitation is performed at the upper layer portion of the depth of the molten metal from the surface of the molten metal to about 20% of the entire depth of the molten metal. At a depth of 20% or more, it is difficult to cause the surface reaction suggested by the present invention as a preferable example. More preferably, the stirring is performed at the upper layer part of about 10% of the total depth of the molten metal from the molten surface. This could minimize the disturbance of the molten metal by actually inducing the floating alkaline earth metal oxide in the 10% upper layer in the depth of the molten metal.
상기 알칼리토금속 산화물의 소진 단계(S4)에서는 상기 용탕과 상기 첨가된 알칼리토금속 산화물의 반응을 통해, 알칼리토금속 산화물이 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적(substantially)으로 잔류되지 않도록 소진시키게 된다. 본 발명에서 투입되는 알칼리토금속 산화물은 충분한 반응에 의하여 전부 소진되어 것이 바람직하다. 그러나, 일부 반응되지 않고 합금내에 남아 있는 경우라도 물성에 크게 영향을 미치지 않는 경우에도 유효하다. In the exhausting step (S4) of the alkaline earth metal oxide, the alkaline earth metal oxide is exhausted so as not to remain at least partially or substantially in the magnesium alloy through the reaction of the molten metal and the added alkaline earth metal oxide. Alkaline earth metal oxide introduced in the present invention is preferably exhausted by a sufficient reaction. However, it is also effective when the material remains unreacted and remains in the alloy and does not greatly affect the physical properties.
여기에서, 알칼리토금속 산화물을 소진시킨다는 것은, 알칼리토금속 산화물에서 산소 성분을 제거하는 것이다. 상기 산소 성분은 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나, 또는 용탕속의 마그네슘 또는 그 합금성분과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지형태로 제거될 수 있다. 그리고, 상기 산소 성분은 용탕 상부층의 교반을 통해서 실질적으로 용탕 표면 위로 제거된다. 도 3은 본 발명에서 마그네슘 용탕 상부층의 교반을 통한 알칼리토금속 산화물 해리의 예시도이다.Here, exhausting alkaline earth metal oxides removes oxygen components from the alkaline earth metal oxides. The oxygen component may be removed in the form of oxygen (O 2 ) gas, or may be removed in the form of dross or sludge through association with magnesium or its alloying elements in the molten metal. Then, the oxygen component is substantially removed over the surface of the molten metal through agitation of the molten upper layer. Figure 3 is an illustration of the alkaline earth metal oxide dissociation through the stirring of the magnesium molten metal upper layer in the present invention.
상기 알칼리토금속 반응 단계(S5)에서는, 상기 알칼리토금속 산화물의 소진 결과로 생성된 알칼리토금속을 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적으로 잔류되지 않도록 반응시키게 된다. 여기서, 소진 결과 생성된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소(성분) 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 실질적으로 잔류되지 않도록 한다는 것이다. 여기서 화합물이라 함은 금속과 금속의 결합하여 이루어진 금속간화합물을 지칭한다.In the alkaline earth metal reaction step (S5), the alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion of the alkaline earth metal oxide is reacted so as not to remain at least partially or substantially in the magnesium alloy. Here, the alkaline earth metal produced as a result of exhaustion is compounded with at least one of magnesium, aluminum in the magnesium alloy, and other alloying elements (components) in the molten metal so as not to remain substantially. Herein, the term " compound " refers to an intermetallic compound formed by bonding a metal and a metal.
결국, 첨가된 알칼리토금속 산화물은 용탕인 마그네슘 합금과의 반응을 통해 산소성분이 제거되어 적어도 일부 또는 실질적으로 없어지며, 산소 성분이 제거된 알칼리토금속은 마그네슘 합금 속의 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 마그네슘 합금 속에 적어도 일부 또는 실질적으로 잔류되지 않게 된다. 지금까지 설명한 과정은 도 1과 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 본 발명에서 마그네슘 용탕에 첨가하여 사용되는 알칼리토금속 산화물의 해리 순서도이다.Eventually, the added alkaline earth metal oxide is removed at least partly or substantially by removing oxygen component through reaction with magnesium alloy, which is a molten metal, and the alkaline earth metal from which oxygen component is removed is removed from the magnesium, aluminum and magnesium in the magnesium alloy. It is compounded with at least one of the other alloying elements so that it does not remain at least partially or substantially in the magnesium alloy. The processes described so far are shown in Figs. 1 and 2. Fig. Figure 2 is a flowchart of dissociation of alkaline earth metal oxides used in addition to the molten magnesium in the present invention.
한편, 주조 단계(S6)에서는 상기 마그네슘 용탕을 상온이나 예열상태의 주형에 넣어 주조한다. 여기서, 상기 주형은 금형, 세라믹형, 그라파이트형 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 주조 방식은 중력 주조, 연속 주조 및 그 등가 방식이 가능하다. On the other hand, in the casting step (S6), the magnesium molten metal is cast in a mold at room temperature or preheated state. Herein, the mold may use any one selected from a mold, a ceramic mold, a graphite mold, and an equivalent thereof. In addition, the casting method can be gravity casting, continuous casting and the equivalent method.
상기 마그네슘계 용탕의 온도가 떨어짐에 따라 상기 마그네슘계 합금 속에 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나와 화합물을 생성시키게 된다.As the temperature of the magnesium-based molten metal falls, at least one of magnesium, aluminum, and other alloying elements in the molten metal and the compound is formed in the magnesium-based alloy.
상기 응고 단계(S7)에서는 상기 주형을 상온으로 냉각시킨 후 주형에서 마그네슘 합금(eg. 마그네슘 합금 잉곳)을 꺼낸다. 상기와 같은 방법으로 제조된 마그네슘 합금은 아래에서 설명하겠지만 마그네슘계 합금 속에 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태를 갖게 된다.In the solidifying step S7, the mold is cooled to room temperature and a magnesium alloy (eg, magnesium alloy ingot) is taken out from the mold. The magnesium alloy prepared by the above method will be described below, but will have a form including at least one of magnesium, aluminum, and other alloy elements in the molten metal in the magnesium-based alloy.
상기 금속간화합물은 상기 마그네슘 결정립들의 외부인 경계면에 대부분 존재하게 되지만, 마그네슘 결정립의 내부에도 존재할 수도 있다. 여기서, 상기 마그네슘 결정립은 순수 마그네슘 결정립, 마그네슘 합금 결정립 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 금속간화합물은 마그네슘과 알칼리 금속의 화합물, 마그네슘과 알칼리토금속의 화합물, 마그네슘 합금 중 마그네슘 이외의 물질과 알칼리 금속의 화합물, 및 마그네슘 합금중 마그네슘 이외의 물질과 알칼리토금속의 화합물 중에서 적어도 어느 하나일 수 있고, 또는 이들의 복합 화합물일 수도 있다. The intermetallic compound is mostly present at the interface that is outside of the magnesium grains, but may also be present inside the magnesium grains. Here, the magnesium crystal grains may be any one selected from pure magnesium grains, magnesium alloy grains, and equivalents thereof. The intermetallic compound may be at least any one of a compound of magnesium and alkali metal, a compound of magnesium and alkaline earth metal, a compound other than magnesium in the magnesium alloy and an alkali metal compound, and a compound other than magnesium and alkaline earth metal in the magnesium alloy. It may be one or a complex compound thereof.
상기 마그네슘 결정립은 순수 마그네슘 결정립, 마그네슘 합금 결정립 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 그리고, 상기 금속간화합물은 마그네슘과 알칼리토금속의 화합물과, 마그네슘 합금 중 마그네슘 이외의 물질과 알칼리토금속의 화합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 주로 금속간화합물은 마그네슘계 금속간화합물과 Al계 금속간화합물이 될 수 있다.The magnesium crystal grains may be any one selected from pure magnesium grains, magnesium alloy grains, and equivalents thereof. The intermetallic compound may be any one selected from a compound of magnesium and alkaline earth metal, a compound other than magnesium in the magnesium alloy, and a compound of alkaline earth metal. Mainly intermetallic compounds may be magnesium-based intermetallic compounds and Al-based intermetallic compounds.
상기와 같은 제조 방법으로 형성된 마그네슘계 합금은 경도(HRF)가 40 내지 80일 수 있다. 그러나 이러한 경도값은 가공 방법 및 열처리 등에 따라 다양하게 변화하기 때문에, 이러한 경도 값으로 본 발명에 따른 마그네슘계 합금을 한정하는 것은 아니다. The magnesium-based alloy formed by the above-described production method may have a hardness (HRF) of 40 to 80. [ However, since the hardness value varies variously depending on the processing method and the heat treatment, the hardness value does not limit the magnesium-based alloy according to the present invention.
순수한 마그네슘 용탕의 경우에는 용탕속의 마그네슘성분은 알칼리토금속과 반응하여 마그네슘(알칼리토금속) 화합물을 형성한다. 일예로 알칼리토금속 산화물이 CaO인 경우는 Mg2Ca가 형성된다. 그리고 CaO를 구성하고 있던 산소는 O2가 되어 용탕 밖으로 배출되거나, Mg와 결합하여 MgO가 되고 dross형태로 배출된다.(아래 반응식 1을 참조)In the case of pure magnesium molten metal, the magnesium component in the molten metal reacts with alkaline earth metal to form a magnesium (alkaline metal) compound. For example, when the alkaline earth metal oxide is CaO, Mg 2 Ca is formed. Oxygen, which forms CaO, becomes O 2 and is discharged out of the molten metal or combined with Mg to form MgO and discharged in the form of dross (see
반응식 1
Pure Mg + CaO -> Mg (Matrix) + Mg2Ca Pure Mg + CaO -> Mg (Matrix) + Mg 2 Ca
... [O2 발생 + MgO dross발생]... [O 2 occurrence + MgO dross occurrence]
마그네슘 합금 용탕의 경우에는 용탕속의 마그네슘성분은 알칼리토금속과 반응하여 마그네슘(알칼리토금속) 화합물이나 알루미늄(알칼리토금속) 화합물을 형성한다. 또한 마그네슘이나 알루미늄과 함께 마그네슘의 합금원소가 알칼리토금속과 화합물을 형성한다. 일예로 알칼리토금속 산화물이 CaO인 경우는 Mg2Ca, Al2Ca, 또는 (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca가 형성된다. 그리고 CaO를 구성하고 있던 산소는 순수 마그네슘의 경우와 같이 O2가 되어 용탕 밖으로 배출되거나, Mg와 결합하여 MgO가 되고 드로스(dross) 형태로 배출된다.(아래 반응식 2를 참조)In the case of magnesium alloy molten metal, the magnesium component in the molten metal reacts with alkaline earth metal to form a magnesium (alkaline earth metal) compound or an aluminum (alkaline earth metal) compound. Also, magnesium and aluminum together with magnesium form compounds with alkaline earth metals. For example, when the alkaline earth metal oxide is CaO, Mg 2 Ca, Al 2 Ca, or (Mg, Al, other alloying elements) 2 Ca is formed. Oxygen, which is composed of CaO, becomes O 2 and is discharged out of the molten metal as in the case of pure magnesium, or MgO is combined with Mg and is discharged in the form of dross (refer to Scheme 2 below).
반응식 2Scheme 2
Mg Alloy + CaO -> Mg Alloy (Matrix) + Mg Alloy + CaO-> Mg Alloy (Matrix) +
(Mg2Ca + Al2Ca + (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca} (Mg 2 Ca + Al 2 Ca + (Mg, Al, other alloying elements) 2 Ca}
... [O2 발생 + MgO dross발생]... [O 2 occurrence + MgO dross occurrence]
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 마그네슘 합금의 생산방법과 비교하여 보다 경제적으로 마그네슘 합금을 제조공법이다. 알칼리토금속(예: Ca)은 상대적으로 알칼리토금속 산화물(예: CaO)에 비하여 고가의 합금원소로서 마그네슘합금의 가격을 상승시키는 요인으로 작용한다. 또한 알칼리토금속 산화물을 알칼리토금속을 대신하여 마그네슘나 마그네슘합금에 첨가함으로 상대적으로 합금화하기가 용이하다. 반면에, 알칼리토금속(예: Ca)을 직접 첨가하지 않고, 화학적으로 안정한 알칼리토금속 산화물(예: CaO)을 첨가함으로써 동일 또는 그 이상의 합금화 효과가 발생시킬 수 있다.As described above, the present invention is a manufacturing method of magnesium alloy more economically than the conventional production method of magnesium alloy. Alkaline earth metals (eg Ca) are relatively expensive alloying elements compared to alkaline earth metal oxides (eg CaO), which acts as a factor to increase the price of magnesium alloy. In addition, it is relatively easy to alloy by adding alkaline earth metal oxide to magnesium or magnesium alloy in place of alkaline earth metal. On the other hand, the addition of chemically stable alkaline earth metal oxides (eg, CaO) without the addition of alkaline earth metals (eg, Ca) may result in the same or more alloying effects.
또한, 알칼리토금속을 마그네슘나 마그네슘합금에 직접 투입하는 경우 마그네슘합금에서 알칼리토금속의 고용화가 일정한 양 발생하는 반면에, 본 발명의 기술을 활용한 경우에는 알칼리토금속 산화물(CaO)를 첨가시에는 고용되는 정도가 알칼리토금속을(Ca) 직접 첨가하는 경우와 비교하여 고용이 없거나 극히 적다. 따라서 마그네슘합금의 물성을 올리기 위해서는 일정 분률이상의 알칼리토금속의 첨가가 필요한 반면에, 알칼리토금속 산화물을 첨가하여 마그네슘합금을 제조하는 경우에는 알칼리토금속의 상당한 양이 직접 마그네슘이나 Al의 금속간화합물(예: Mg2Ca나 Al2Ca)을 형성함으로 인해 물성이 Ca를 직접 투입했을 때 보다 향상됨을 볼 수 있다. In addition, when the alkaline earth metal is directly added to magnesium or magnesium alloy, the solid solution of the alkaline earth metal occurs in the magnesium alloy, while in the case of utilizing the technique of the present invention, the alkaline earth metal oxide (CaO) is dissolved when added. The degree is less or very low compared to the case of the direct addition of alkaline earth metal (Ca). Therefore, in order to increase the properties of magnesium alloy, it is necessary to add more than a certain portion of alkaline earth metal, whereas when manufacturing magnesium alloy by adding alkaline earth metal oxide, a considerable amount of alkaline earth metal is directly intermetallic compound of magnesium or Al (eg, By forming Mg 2 Ca or Al 2 Ca), physical properties can be seen to be improved than when Ca is directly added.
본 발명에서 제조된 상기 마그네슘계 합금은 캐스팅 합금(casting alloy), 러트 합금(wrought alloy), 크립 합금(creep alloy), 댐핑 합금(damping alloy), 분해 가능한 바이오 합금(degradable bio alloy) 및 파우더 메탈러지(powder metallurgy)중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이용될 수 있다.The magnesium-based alloy prepared in the present invention is a casting alloy, a rough alloy (wrought alloy), a creep alloy (creep alloy), a damping alloy (damping alloy), degradable bio alloy (degradable bio alloy) and powder metal It can be used with at least one selected from powder metallurgy.
도 4는 상용 마그네슘 합금인 AM60B 합금에 0.45wt%의 CaO를 첨가하여 본원의 제조방법으로 제조한 Mg 합금의 구성성분을 분석한 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) Mapping 그림이다. 도 4(b)는 마그네슘에 대한 사진으로서 적색 영역이 마그네슘이다. 도 4에 도시된 바와 같이 마그네슘은 많은 결정립과 결정립계로 이루어짐을 확실히 알 수 있다. 사진에서 청색은 마그네슘이 없는 부분이다. 도 4(c)는 알루미늄에 대한 사진으로서 결정립계에 소량 존재함을 알 수 있다. 즉, 사진에서 적색 부분이 알루미늄이다. 도 4(d)의 Ca의 존재영역이 (c)Al의 존재영역과 유사한 것을 볼 수 있다. CaO에서 분리된 Ca가 Mg기지에 고용되지 않고 Al과 상을 형성하였기 때문이다(Al2Ca 상 형성). 도 4(f)은 Mn에 대한 사진으로서 결정립계에 알루미늄보다 훨씬 적게 존재함을 알 수 있다. 도 4(d)는 칼슘에 대한 사진으로서 결정립계에 소량 존재함을 수 있다. 사진에서 적색 부분이 칼슘이다. 도 4(e)를 보면 합금 내에 O가 거의 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 이는 Mg합금에 첨가된 CaO에서 O가 분리되어 용탕상태에서 O2 가스형태로 없어지거나 아니면 MgO형태의 드로스나 슬러지 형태로 합금 내에서 제거되는 것을 보여준다. 여기서 첨가제에서 제공되는 Ca는 합금속의 Mg 보다는 그 외 다른 성분원소와 화합물화를 하는 경향을 보였다.Figure 4 is an EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) Mapping analysis of the constituents of the Mg alloy prepared by the present method by adding 0.45wt% CaO to the commercial magnesium alloy AM60B alloy. Figure 4 (b) is a photograph of magnesium, the red region is magnesium. As shown in Figure 4 it can be seen that magnesium is composed of many grains and grain boundaries. In the picture, blue is the part without magnesium. Figure 4 (c) is a photograph of aluminum can be seen that a small amount present in the grain boundary. That is, the red part in the picture is aluminum. It can be seen that the presence region of Ca in Fig. 4 (d) is similar to the existence region of (c) Al. This is because Ca separated from CaO forms a phase with Al without being dissolved in Mg base (Al2Ca phase formation). Figure 4 (f) is a photograph of Mn it can be seen that there is much less than aluminum at the grain boundary. Figure 4 (d) is a picture of calcium may be present in a small amount in the grain boundary. The red part in the picture is calcium. Looking at Figure 4 (e) it can be seen that almost no O in the alloy. This is because O is separated from CaO added to Mg alloy It is shown that it is removed in the molten state in the form of O2 gas or in the form of dross or sludge in the form of MgO. Here, Ca provided in the additive showed a tendency to compound with other components than Mg in the alloy.
이와 같이 하여, 마그네슘 합금은 대부분의 마그네슘으로 이루어지고, 결정립계에 알루미늄, 망간 및 칼슘이 존재함을 수 있다. 실질적으로, 상기 알루미늄, Mn 및 칼슘은 금속간 화합물 형태를 한다.In this way, the magnesium alloy is composed of most magnesium, it may be the presence of aluminum, manganese and calcium at the grain boundaries. Practically, the aluminum, Mn and calcium are in the form of intermetallic compounds.
즉, AM60B 마그네슘 합금에 산화칼슘을 첨가한 경우 산화칼슘은 해리되어 칼슘과 산소로 분리된다. 분리된 칼슘은 합금내에서 알루미늄칼슘(Al2Ca) 화합물 형태로 존재하게 된다.
In other words, when calcium oxide is added to the AM60B magnesium alloy, the calcium oxide is dissociated and separated into calcium and oxygen. The separated calcium is present in the form of an aluminum calcium (Al 2 Ca) compound in the alloy.
(실시예 1)(Example 1)
도 5는 본 발명의 일실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by one embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 제조 공정중 100㎛의 입도를 갖는 산화칼슘이 1.5 내지 12.5wt% 첨가된 AZ31 마그네슘 합금은 산화칼슘(CaO)의 첨가량이 증가할수록 경도(hardness)가 증가함을 알 수 있다. 즉, 상온에서 산화칼슘이 첨가되지 않은 AZ31 마그네슘 합금의 경도는 대략 40이며, 산화칼슘이 첨가된 AZ31 마그네슘 합금은 경도가 지속적으로 40보다 증가하는 것을 보이고 있다.As shown in FIG. 5, the AZ31 magnesium alloy to which 1.5 to 12.5 wt% of calcium oxide having a particle size of 100 μm was added during the manufacturing process showed that the hardness increased as the amount of calcium oxide (CaO) increased. have. That is, the hardness of the AZ31 magnesium alloy without the addition of calcium oxide is approximately 40 at room temperature, and the AZ31 magnesium alloy with the addition of calcium oxide is continuously increasing in hardness than 40.
이와 같은 산화칼슘의 wt%에 따른 경도는 아래 표 2와 같다.The hardness according to the wt% of such calcium oxide is shown in Table 2 below.
(AZ31)Magnesium alloy
(AZ31)
따라서, 표 2에서와 같이 마그네슘 합금에 산화칼슘 1.5 내지 12.5 wt%를 첨가하였을 때 강도가 지속적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 12.5wt%에서는 경도가 대략 60 정도로 기존의 AZ31 마그네슘 합금에 비해 50% 이상 증가된 것을 알 수 있다.
Therefore, as shown in Table 2, it can be seen that the strength is continuously increased when 1.5 to 12.5 wt% of calcium oxide is added to the magnesium alloy, and at 12.5 wt%, the hardness is about 60, 50% of that of the conventional AZ31 magnesium alloy. It can be seen that the increase over.
(실시예 2)(Example 2)
도 6은 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금과 기존의 합금(AM60)과의 기계적 특성 비교를 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the mechanical properties of the magnesium alloy prepared by the present invention and the conventional alloy (AM60).
도 6에 도시된 바와 같이, 상온에서 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금(AM60+CaO)이 기존의 AM60 합금 보다 항복강도(YS)와 인장강도(UTS) 및 연신율(EL)이 모두 우수한 것으로 나타났다. As shown in FIG. 6, the magnesium-based alloy (AM60 + CaO) prepared by the present invention at room temperature has better yield strength (YS), tensile strength (UTS) and elongation (EL) than the conventional AM60 alloy. appear.
예컨대, 기존의 AM60 합금은 항복강도가 115[MPa]이고, 인장강도가 215[MPa]이며, 연신율이 6% 정도이다.For example, the existing AM60 alloy has a yield strength of 115 [MPa], a tensile strength of 215 [MPa], and an elongation of about 6%.
하지만, AM60 합금에 1.0wt%의 CaO를 첨가한 마그네슘 합금은 항복강도가 152[MPa]이고, 인장강도가 250[MPa]이며, 연신율이 8% 정도로, 기존의 AM60 합금보다 기계적 특성이 상당히 우수해졌다.
However, magnesium alloy with 1.0wt% CaO added to AM60 alloy has yield strength of 152 [MPa], tensile strength of 250 [MPa] and elongation of 8%, which is superior to conventional AM60 alloy. Done
(실시예 3)(Example 3)
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the hardness at room temperature of the magnesium alloy prepared by another embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 제조 공정중 150㎛의 입도를 갖는 스트론튬 산화물이 1.2 내지 5.6wt%가 첨가된 AM50 마그네슘 합금은 그 스트론튬 산화물의 첨가량이 증가할수록 경도가 증가함을 알 수 있다. 즉, 상온에서 스트론튬 산화물이 첨가되지 않은 AM50 마그네슘 합금의 경도는 대략 45 정도이며, 산화 스트론튬이 소량 첨가된 AM50 마그네슘 합금의 경도는 대략 50 이상으로 나타난다.As shown in FIG. 7, the AM50 magnesium alloy to which 1.2 to 5.6 wt% of strontium oxide having a particle size of 150 μm was added during the manufacturing process may be seen to increase in hardness as the amount of addition of the strontium oxide increases. That is, the hardness of the AM50 magnesium alloy without the addition of strontium oxide is about 45 at room temperature, and the hardness of the AM50 magnesium alloy with the addition of a small amount of strontium oxide is about 50 or more.
이와 같은 산화스트론튬의 wt%에 따른 경도는 아래 표 3과 같다.The hardness according to the wt% of strontium oxide is shown in Table 3 below.
(AM50)Magnesium alloy
(AM50)
따라서, 표 3에서와 같이 마그네슘 합금에 산화스트론튬 1.2 내지 5.6 wt%를 첨가하였을 때 강도가 지속적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 5.6wt%에서는 경도가 57 정도로 기존의 AM50 마그네슘 합금에 비해 대략 33% 이상 증가된 것을 알 수 있다.
Therefore, as shown in Table 3, when the strontium oxide 1.2 to 5.6 wt% is added to the magnesium alloy, the strength is continuously increased, and at 5.6 wt%, the hardness is about 57% compared to the conventional AM50 magnesium alloy. It can be seen that the increase over.
(실시예 4)(Example 4)
도 8은 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금과 기존의 합금(AM50)과의 기계적 특성 비교를 나타낸 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the mechanical properties of the magnesium alloy prepared by the present invention and the conventional alloy (AM50).
도 8에 도시된 바와 같이, 상온에서 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금(AM60+SrO)이 기존의 AM50 합금 보다 항복강도(YS)와 인장강도(UTS) 및 연신율(EL)이 모두 우수한 것으로 나타났다. As shown in FIG. 8, the magnesium-based alloy (AM60 + SrO) prepared by the present invention at room temperature has better yield strength (YS), tensile strength (UTS), and elongation (EL) than the conventional AM50 alloy. appear.
예컨대, 기존의 AM50 합금은 항복강도가 120[MPa]이고, 인장강도가 170[MPa]이며, 연신율이 7% 정도이다.For example, the existing AM50 alloy has a yield strength of 120 [MPa], a tensile strength of 170 [MPa], and an elongation of about 7%.
하지만, AM50 합금에 1.2wt%의 SrO를 첨가한 마그네슘 합금은 항복강도가 152[MPa]이고, 인장강도가 220[MPa]이며, 연신율이 11% 정도로, 기존의 AM60 합금보다 기계적 특성이 상당히 우수해진 것을 알 수 있다.
However, the magnesium alloy added 1.2 wt% SrO to the AM50 alloy has a yield strength of 152 [MPa], a tensile strength of 220 [MPa], and an elongation of about 11%. The mechanical properties are significantly better than those of the conventional AM60 alloy. It can be seen that.
(실시예 5)(Example 5)
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 실험 결과를 도시한 그래프이다.9 is a graph showing the hardness test results of the magnesium alloy prepared by another embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이 AZ91 마그네슘 합금에 150㎛의 입도의 산화마그네슘(MgO)이 0.001 내지 0.42 wt%를 첨가하였다. 마그네슘 합금에 산화마그네슘이 첨가된 경우, 첨가되지 않은 경우와 비교하여 경도가 연속적으로 증가함을 알 수 있었다. As shown in FIG. 9, 0.001 to 0.42 wt% of magnesium oxide (MgO) having a particle size of 150 μm was added to the AZ91 magnesium alloy. When magnesium oxide was added to the magnesium alloy, it was found that the hardness increased continuously compared to the case where no magnesium oxide was added.
즉, 상온에서 산화마그네슘이 첨가되지 않은 AZ91 마그네슘 합금의 경도는 대략 51 정도이며, 산화마그네슘이 소량 첨가된 AM50 마그네슘 합금의 경도는 대략 54 이상으로 나타난다.That is, at room temperature, the hardness of the AZ91 magnesium alloy to which magnesium oxide is not added is about 51, and the hardness of the AM50 magnesium alloy to which magnesium oxide is added is about 54 or more.
이와 같은 산화마그네슘의 wt%에 따른 경도는 아래 표 4와 같다.The hardness according to the wt% of magnesium oxide is shown in Table 4 below.
(AZ91)Magnesium alloy
(AZ91)
따라서, 표 4에서와 같이 마그네슘 합금에 산화마그네슘 0.001 내지 0.42 wt%를 첨가하였을 때 강도가 지속적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 0.42wt%에서는 경도가 60 정도로 기존의 AZ91 마그네슘 합금에 비해 대략 18% 이상 증가된 것을 알 수 있다.
Therefore, as shown in Table 4, when the magnesium oxide 0.001 to 0.42 wt% is added to the magnesium alloy, the strength is continuously increased. At 0.42 wt%, the hardness is about 60% compared to the conventional AZ91 magnesium alloy. It can be seen that the increase over.
(실시예 6)(Example 6)
AM60B 마그네슘합금의 용탕에 70㎛의 입자크기를 갖는 5, 10, 15wt%의 산화칼슘을 각각 첨가한 후 교반의 방법에 따른 마그네슘합금내의 산화칼슘의 잔량을 측정하였다. 교반의 방법으로는 용탕의 상층부 교반, 용탕의 내부 교반, 그리고 나머지 하나는 교반을 하지 않았다. 표1에서와 같이 교반 조건을 달리함에 따라서 교반의 상층부만을 교반하는 경우가 교반하지 않는 경우와 내부 교반을 한 경우와 비교할 때 산화칼슘의 잔량이 5, 10, 15wt% 산화칼슘을 첨가함에 따라서 최종 잔류량은 0.001, 0.002, 0.005wt%로 가장 작게 잔류함을 확인할 수 있었다.
After adding 5, 10 and 15 wt% of calcium oxide having a particle size of 70 μm to the molten metal of the AM60B magnesium alloy, the residual amount of calcium oxide in the magnesium alloy was measured according to the stirring method. In the stirring method, the upper layer stirring of the molten metal, the internal stirring of the molten metal, and the other one were not stirred. As shown in Table 1, the stirring of only the upper portion of the stirring in accordance with the different stirring conditions compared to the case of not stirring and internal stirring, the remaining amount of calcium oxide was added as 5, 10, 15wt% calcium oxide The residual amount was confirmed to be the smallest remaining as 0.001, 0.002, 0.005wt%.
(실시예 7)(Example 7)
세 개의 AZ91D 마그네슘 합금 3kg을 구비하고, 이들을 각각 680℃의 온도로 가열하여 용탕을 형성하였다. 이어서, 각 용탕에 파우더 형태로서 100㎛ 미만, 100~200㎛, 500㎛의 칼슘 산화물(CaO) 30g(1wt%)를 투입하였다. 이어서, 각 마그네슘 합금 용탕을 10분간 표면에서 교반하였다. 이어서, 각 마그네슘 합금 용탕을 금형에 부어서 중력 주조하였다. 마지막으로 마그네슘 합금을 냉각시킨 후, ICP(Inductively Coupled Plasma)를 통하여 성분을 분석하였다.Three kgs of three AZ91D magnesium alloys were provided, each of which was heated to a temperature of 680 ° C. to form a melt. Subsequently, 30 g (1 wt%) of calcium oxide (CaO) of less than 100 micrometers, 100-200 micrometers, and 500 micrometers was put into each molten metal. Subsequently, each magnesium alloy molten metal was stirred on the surface for 10 minutes. Subsequently, each magnesium alloy molten metal was poured into a mold and gravity cast. Finally, after cooling the magnesium alloy, the components were analyzed through ICP (Inductively Coupled Plasma).
분말 크기, 목표 조성, ICP에 의한 성분 분석 및 수율은 아래의 표 6과 같다.Powder size, target composition, component analysis and yield by ICP are shown in Table 6 below.
상기와 같이 하여 칼슘 산화물의 크기가 100㎛ 미만일 경우에는 실질적으로 45%의 수율을 얻을 수 있다. 즉, 1wt%의 칼슘 산화물을 첨가한 경우 0.45wt%의 칼슘이 마그네슘 용탕에 용해되었다. 그러나 칼슘 산화물의 크기가 200㎛ 또는 500㎛에 이를 경우에는 수율이 각각 0.78% 및 0.42%로 크게 떨어졌다.As described above, when the size of the calcium oxide is less than 100 μm, a yield of substantially 45% can be obtained. That is, when 1 wt% of calcium oxide was added, 0.45 wt% of calcium was dissolved in magnesium molten metal. However, when the size of calcium oxide reaches 200 μm or 500 μm, the yield dropped to 0.78% and 0.42%, respectively.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all differences within the scope of the claims are to be construed as being included in the present invention.
Claims (26)
마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계;
상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕의 표면에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계;
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물을 상기 용탕과 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물을 상기 마그네슘 합금 속에서 적어도 일부를 소진시키는 단계; 및
상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에서 적어도 일부를 반응시키는 단계;
를 포함하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
In the method for producing a magnesium-based alloy,
Dissolving the magnesium alloy in the liquid phase;
Adding an alkaline earth metal oxide to the surface of the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved;
Causing a surface reaction of the added alkaline earth metal oxide with the molten metal to exhaust at least a portion of the alkaline earth metal oxide in the magnesium alloy; And
Reacting at least a portion of the alkaline earth metal resulting from the exhaustion in the magnesium alloy;
Method of producing a magnesium-based alloy comprising a.
마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계;
상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕의 표면에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계;
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물을 상기 용탕과 충분한 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물이 마그네슘 합금 속에 잔류되지 않도록 소진시키는 단계; 및
상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에 잔류되지 않도록 반응시키는 단계;
를 포함하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
In the method for producing a magnesium-based alloy,
Dissolving the magnesium alloy in the liquid phase;
Adding an alkaline earth metal oxide to the surface of the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved;
Exhausting the added alkaline earth metal oxide to a sufficient surface reaction with the molten metal so that the alkaline earth metal oxide does not remain in the magnesium alloy; And
Reacting the alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion so as not to remain in the magnesium alloy;
Method of producing a magnesium-based alloy comprising a.
상기 알칼리토금속 산화물의 산소성분은 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나 또는 용탕속의 마그네슘과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지 형태로 제거되는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
Oxygen component of the alkaline earth metal oxide is removed in the form of oxygen (O 2 ) gas or a magnesium-based alloy, characterized in that removed in the form of dross (sludge) or sludge through the bonding with magnesium in the molten metal.
상기 표면 반응은, 상기 용탕의 상부층의 교반을 통해서 발생시키는 것을 특징으로 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
The surface reaction is generated by stirring the upper layer of the molten metal, characterized in that the manufacturing method of the magnesium-based alloy.
상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
The stirring is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the stirring is performed in the upper layer portion of about 20% of the total depth of the molten metal from the molten surface.
상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
The stirring is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the stirring is performed in the upper layer portion of about 10% of the total depth of the molten metal from the molten surface.
상기 교반은, 상기 용탕 표면이 대기중에 노출된 상태에서 행함을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
Said stirring is performed in the state which the said molten metal surface was exposed to air | atmosphere, The manufacturing method of the magnesium type alloy characterized by the above-mentioned.
상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘, 알루미늄, 그리고 상기 용탕속의 그 외 합금원소 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 잔류되지 않는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
The alkaline earth metal produced as a result of the exhaustion is a method of producing a magnesium-based alloy that does not remain compounded with at least one of magnesium, aluminum in the magnesium alloy, and other alloying elements in the molten metal.
상기 알칼리토금속 산화물은 상기 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
The alkaline earth metal oxide is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the powder state to promote the reaction with the magnesium alloy.
상기 마그네슘 합금을 400 내지 800℃의 온도에서 액상으로 용해시키는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
Method for producing a magnesium-based alloy to dissolve the magnesium alloy in the liquid phase at a temperature of 400 to 800 ℃.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 0.01 내지 30 wt%인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
The added alkaline earth metal oxide is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that 0.01 to 30 wt%.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 입자의 크기가 0.1 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
The added alkaline earth metal oxide is a magnesium-based alloy production method, characterized in that the particle size of 0.1 to 200㎛.
상기 반응이 완료된 후 상기 용탕을 응고시킴에 따라 상기 마그네슘계 합금 속에 Al계 금속간화합물과 마그네슘계 금속간화합물 중 적어도 어느 하나를 생성시키는 단계를 더 포함하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
The method of claim 2,
And producing at least one of an Al-based intermetallic compound and a magnesium-based intermetallic compound in the magnesium-based alloy as the molten metal is solidified after the reaction is completed.
마그네슘 합금을 액상으로 용해하는 단계;
상기 마그네슘 합금이 용해된 용탕의 표면에 알칼리토금속 산화물을 첨가하는 단계;
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물을 상기 용탕과 충분한 표면 반응을 일으켜, 상기 알칼리토금속 산화물의 산소 성분을 제거하는 단계; 및
상기 산소 성분이 제거된 알칼리토금속을 상기 마그네슘 합금 속에 잔류되지 않도록 반응시키는 단계;
를 포함하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
In the method for producing a magnesium-based alloy,
Dissolving the magnesium alloy in the liquid phase;
Adding an alkaline earth metal oxide to the surface of the molten metal in which the magnesium alloy is dissolved;
Causing a sufficient surface reaction of the added alkaline earth metal oxide with the molten metal to remove an oxygen component of the alkaline earth metal oxide; And
Reacting the alkaline earth metal from which the oxygen component has been removed so as not to remain in the magnesium alloy;
Method of producing a magnesium-based alloy comprising a.
상기 산소 성분은, 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나, 또는 용탕속의 마그네슘과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지 형태로 제거되는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The oxygen component is removed in the form of oxygen (O 2 ) gas, or in the form of dross (sludge) or sludge through the combination with magnesium in the molten metal.
상기 산소 성분은, 상기 용탕 상부층의 교반을 통해서 용탕 표면 위로 산소(O2)가 제거되는 것을 특징으로 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The oxygen component is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the oxygen (O 2 ) is removed on the surface of the molten metal through the stirring of the upper layer.
상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
17. The method of claim 16,
The stirring is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the stirring is performed in the upper layer portion of about 20% of the total depth of the molten metal from the molten surface.
상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
17. The method of claim 16,
The stirring is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the stirring is performed in the upper layer portion of about 10% of the total depth of the molten metal from the molten surface.
상기 교반은, 상기 용탕 표면이 대기중에 노출된 상태에서 행함을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
17. The method of claim 16,
Said stirring is performed in the state which the said molten metal surface was exposed to air | atmosphere, The manufacturing method of the magnesium type alloy characterized by the above-mentioned.
상기 알칼리토금속 산화물의 산소 성분이 제거된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 잔류되지 않는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The alkaline earth metal from which the oxygen component of the alkaline earth metal oxide has been removed is compounded with at least one of magnesium and aluminum in the magnesium alloy to remain.
상기 알칼리토금속 산화물은 상기 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The alkaline earth metal oxide is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that the powder state to promote the reaction with the magnesium alloy.
상기 마그네슘 합금을 400 내지 800℃의 온도에서 액상으로 용해시키는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Method for producing a magnesium-based alloy to dissolve the magnesium alloy in the liquid phase at a temperature of 400 to 800 ℃.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 0.01 내지 15 wt%인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The added alkaline earth metal oxide is a method of producing a magnesium-based alloy, characterized in that 0.01 to 15 wt%.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 입자의 크기가 0.1 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The added alkaline earth metal oxide is a magnesium-based alloy production method, characterized in that the particle size of 0.1 to 200㎛.
상기 반응이 완료된 후 마그네슘계 합금을 응고시킴에 따라 상기 마그네슘계 합금 속에 Al계 금속간화합물과 마그네슘계 금속간화합물 중 적어도 어느 하나를 생성시키는 단계를 더 포함하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The method for producing a magnesium-based alloy further comprises the step of producing at least one of an Al-based intermetallic compound and a magnesium-based intermetallic compound in the magnesium-based alloy as the magnesium-based alloy after the reaction is completed.
적어도 어느 한 항의 제조 방법으로 형성된 마그네슘계 합금.The method of claim 1 to 25
Magnesium-based alloy formed by at least any one of the production method.
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100028134A KR101147671B1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Magnesium alloy and manufacturing method thereof |
| RU2012140399/02A RU2564370C2 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-23 | Magnesium-based alloy with increased yield and resistance against hot tears, and method of its manufacturing |
| AU2011233970A AU2011233970B2 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-23 | Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance and manufacturing method thereof |
| PCT/KR2011/002000 WO2011122786A2 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-23 | Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance and manufacturing method thereof |
| CA2794962A CA2794962C (en) | 2010-03-29 | 2011-03-23 | Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance and manufacturing method thereof |
| CN2011100722396A CN102206780B (en) | 2010-03-29 | 2011-03-24 | Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance and manufacturing method thereof |
| US13/071,141 US8734564B2 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-24 | Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance and manufacturing method thereof |
| PL11159585T PL2381002T3 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-24 | Method of Manufacturing a Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance |
| EP11159585.6A EP2381002B1 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-24 | Method of Manufacturing a Magnesium-based alloy with superior fluidity and hot-tearing resistance |
| TW100110087A TW201207122A (en) | 2010-03-29 | 2011-03-24 | Magnesium alloy and manufacturing method thereof for superior fluidity and hot-tearing resistance |
| JP2011067671A JP5345647B2 (en) | 2010-03-29 | 2011-03-25 | Magnesium-based alloy having excellent melt fluidity and hot cracking resistance and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100028134A KR101147671B1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Magnesium alloy and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110108750A KR20110108750A (en) | 2011-10-06 |
| KR101147671B1 true KR101147671B1 (en) | 2012-05-21 |
Family
ID=45026213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100028134A KR101147671B1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Magnesium alloy and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101147671B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101400991B1 (en) | 2010-12-23 | 2014-05-29 | 한국생산기술연구원 | Magnesium alloy and manufacturing method thereof for superior fuidity and hot-tearing resistance |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060094734A (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | 한국생산기술연구원 | Cao added magnesium and magnesium alloys and their manufacturing method thereof |
-
2010
- 2010-03-29 KR KR1020100028134A patent/KR101147671B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060094734A (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | 한국생산기술연구원 | Cao added magnesium and magnesium alloys and their manufacturing method thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 한국주조공학회지, 제29권, 제3호, (2009.06.) pp. 101-112.. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101400991B1 (en) | 2010-12-23 | 2014-05-29 | 한국생산기술연구원 | Magnesium alloy and manufacturing method thereof for superior fuidity and hot-tearing resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110108750A (en) | 2011-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101367892B1 (en) | Magnesium alloy for high temperature and manufacturing method thereof | |
| KR101367894B1 (en) | Magnesium alloy for normal temperature | |
| JP5345647B2 (en) | Magnesium-based alloy having excellent melt fluidity and hot cracking resistance and method for producing the same | |
| US9901981B2 (en) | Alloy production method and alloy produced by the same | |
| KR20100034773A (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof | |
| KR101335010B1 (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof using silicon oxide | |
| EP2692883B1 (en) | Mg-al-ca-based master alloy for mg alloys, and a production method therefor | |
| KR101147671B1 (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof | |
| KR101335006B1 (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof using silicon oxide and calcium oxide | |
| KR101147650B1 (en) | Magnesium alloy for high temperature and manufacturing method thereof | |
| EP2374905B1 (en) | Manufacturing method of magnesium based alloy for high temperature | |
| KR101147655B1 (en) | Magnesium alloy for normal temperature and manufacturing method thereof | |
| KR101147648B1 (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof | |
| EP2374906B1 (en) | Manufacturing method of a magnesium alloy for room temperature applications | |
| KR101400991B1 (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof for superior fuidity and hot-tearing resistance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150515 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160404 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170327 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180504 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190515 Year of fee payment: 8 |