KR101147671B1 - 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 - Google Patents

마그네슘계 합금 및 그 제조 방법 Download PDF

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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.

Description

마그네슘계 합금 및 그 제조 방법{MAGNESIUM ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
본 발명의 목적은 알칼리토금속 산화물을 마그네슘 합금 용탕에 첨가하여 새로운 방법으로 제조된 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 저가의 알칼리토금속 산화물을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있는 마그네슘계 합금 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 알칼리토금속 산화물을 투입하여 알칼리토금속의 마그네슘합금 금속으로의 고용을 최소화하여 첨가 합금원소의 효과를 극대화하는데 있다.
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.
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.
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.
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.
구체적으로, 상기 알칼리토금속 산화물의 산소성분은 산소(O2) 가스의 형태로 제거되거나 또는 용탕속의 마그네슘과의 결합을 통해서 드로스(dross)나 슬러지 형태로 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 표면 반응은, 상기 용탕의 상부층의 교반을 통해서 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 소진 결과 생성된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 실질적으로 잔류되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 알칼리토금속 산화물은 상기 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것을 특징으로 한다.
상기 마그네슘 합금을 400 내지 800℃의 온도에서 액상으로 용해시키는 것을 특징으로 한다.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 0.01 내지 30 wt%인 것을 특징으로 한다.
상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 입자의 크기가 0.1 내지 200㎛인 것을 특징으로 한다.
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.
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.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘계 합금은, 상기의 제조 방법 중 적어도 어느 하나의 제조 방법으로 형성된 것을 특징으로 한다.
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.
본 발명은 마그네슘계 합금의 제조 공정 중, 첨가되는 알칼리토금속 산화물을 저가로 구입하여 사용할 수 있음으로써, 마그네슘 합금의 생산 원가도 절감된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
마그네슘이나 마그네슘 합금의 용해온도
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.
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.
용해온도를 너무 높이 올릴 경우에는 액체금속의 승화가 발생하고 또한 마그네슘의 특성상 쉽게 발화하여 용탕양의 손실을 가져올 수 있고 최종물성에도 악영향을 미칠 수 있다.
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.
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.
알칼리토금속 산화물의 분말 상태
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.
분말상들의 비산을 방지하기 위하여 분말형태를 응집시킨 팰랫형태의 알칼리토금속산화물을 투입하는 것도 가능하다.
투입되는 알칼리토금속 산화물
용탕에 첨가되는 알칼리토금속 산화물로는 대표적으로 CaO가 사용될 수 있다. 그밖에도 SrO, BeO 또는 MgO 및 그 등가물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
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.
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.
상기 교반 단계(S3)에서는 상기 마그네슘 용탕을 첨가되는 알칼리토금속산화물의 0.1wt% 당 1초~60분 동안 교반한다.
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.
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.
교반 방법 및 조건
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.
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.
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.
교반의 시기
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.
표면 반응
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.
반면에 용탕에 알카리토금속 산화물을 투입하는 경우에는 비중차에 의하여 용탕 속으로 가라앉지 않고 용탕의 표면에 부유하게 된다.
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.
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.
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.
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.
5wt%CaO 첨가 10wt%CaO 첨가 15wt%CaO 첨가
합금 내
CaO 잔량		 교반하지 않음 4.5wt%CaO 8.7wt%CaO 13.5wt%CaO
용탕 내부 교반 1.2wt%CaO 3.1wt%CaO 5.8wt%CaO
용탕 상층부
교반(본 발명)		 0.001wt%CaO 0.002wt%CaO 0.005wt%CaO
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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)
반응식 1
Pure Mg + CaO -> Mg (Matrix) + Mg2Ca
... [O2 발생 + MgO dross발생]
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)
반응식 2
Mg Alloy + CaO -> Mg Alloy (Matrix) +
(Mg2Ca + Al2Ca + (Mg, Al, 기타 합금원소)2Ca}
... [O2 발생 + MgO dross발생]
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.
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.
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.
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.
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.
즉, AM60B 마그네슘 합금에 산화칼슘을 첨가한 경우 산화칼슘은 해리되어 칼슘과 산소로 분리된다. 분리된 칼슘은 합금내에서 알루미늄칼슘(Al2Ca) 화합물 형태로 존재하게 된다.
(실시예 1)
도 5는 본 발명의 일실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.
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.
이와 같은 산화칼슘의 wt%에 따른 경도는 아래 표 2와 같다.
합금 산화칼슘 첨가량 경도[Hv]
마그네슘 합금
(AZ31)		 1.5 wt% 52
3.7 wt% 55
7.4 wt% 58
12.5 wt% 60
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.
(실시예 2)
도 6은 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금과 기존의 합금(AM60)과의 기계적 특성 비교를 나타낸 그래프이다.
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.
예컨대, 기존의 AM60 합금은 항복강도가 115[MPa]이고, 인장강도가 215[MPa]이며, 연신율이 6% 정도이다.
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.
(실시예 3)
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 상온에서의 경도를 도시한 그래프이다.
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.
이와 같은 산화스트론튬의 wt%에 따른 경도는 아래 표 3과 같다.
합금 산화스트론튬 첨가량 경도[Hv]
마그네슘 합금
(AM50)		 1.2 wt% 51
2.0 wt% 53
3.8 wt% 55
5.6 wt% 57
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.
(실시예 4)
도 8은 본 발명에 의해 제조된 마그네슘계 합금과 기존의 합금(AM50)과의 기계적 특성 비교를 나타낸 그래프이다.
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.
예컨대, 기존의 AM50 합금은 항복강도가 120[MPa]이고, 인장강도가 170[MPa]이며, 연신율이 7% 정도이다.
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.
(실시예 5)
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 의해 제조된 마그네슘 합금의 경도 실험 결과를 도시한 그래프이다.
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.
즉, 상온에서 산화마그네슘이 첨가되지 않은 AZ91 마그네슘 합금의 경도는 대략 51 정도이며, 산화마그네슘이 소량 첨가된 AM50 마그네슘 합금의 경도는 대략 54 이상으로 나타난다.
이와 같은 산화마그네슘의 wt%에 따른 경도는 아래 표 4와 같다.
합금 산화마그네슘 첨가량 경도[Hv]
마그네슘 합금
(AZ91)		 0.001 wt% 53
0.05 wt% 58
0.25 wt% 59
0.42 wt% 60
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.
(실시예 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.
(실시예 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.
분말 크기, 목표 조성, ICP에 의한 성분 분석 및 수율은 아래의 표 6과 같다.
분말크기 ～100㎛ ～200㎛ ～500㎛
목표 조성 1 wt% CaO 1 wt% CaO 1 wt% CaO
ICP 성분 분석 0.45 wt% Ca 0.0078 wt% Ca 0.0042 wt% Ca
수율 45% 0.78% 0.42%
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.
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.

Claims (26)

  1. 마그네슘계 합금을 제조하는 방법에 있어서,
    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.
  2. 마그네슘계 합금을 제조하는 방법에 있어서,
    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.
  3. 제 2 항에 있어서,
    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.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 표면 반응은, 상기 용탕의 상부층의 교반을 통해서 발생시키는 것을 특징으로 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 교반은, 상기 용탕 표면이 대기중에 노출된 상태에서 행함을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    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.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 알칼리토금속 산화물은 상기 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금을 400 내지 800℃의 온도에서 액상으로 용해시키는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 0.01 내지 30 wt%인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 입자의 크기가 0.1 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    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.
  14. 마그네슘계 합금을 제조하는 방법에 있어서,
    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.
  15. 제 14 항에 있어서,
    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.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 산소 성분은, 상기 용탕 상부층의 교반을 통해서 용탕 표면 위로 산소(O2)가 제거되는 것을 특징으로 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 20% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 교반은, 상기 용탕 표면으로부터 용탕 전체 깊이의 10% 내외의 상층부에서 교반이 이루어짐을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 교반은, 상기 용탕 표면이 대기중에 노출된 상태에서 행함을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 알칼리토금속 산화물의 산소 성분이 제거된 알칼리토금속은 상기 마그네슘 합금 속의 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 어느 하나와 화합물화되어 잔류되지 않는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 알칼리토금속 산화물은 상기 마그네슘 합금과의 반응을 촉진시키기 위해 분말상태인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금을 400 내지 800℃의 온도에서 액상으로 용해시키는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 0.01 내지 15 wt%인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 첨가된 알칼리토금속 산화물은 입자의 크기가 0.1 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 마그네슘계 합금의 제조 방법.
  25. 제 14 항에 있어서,
    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.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중
    적어도 어느 한 항의 제조 방법으로 형성된 마그네슘계 합금.
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