KR20060135849A - 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 Ａｌ-Ｍｇ 합금 박판및 그 제조 방법 - Google Patents

고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 Ａｌ-Ｍｇ 합금 박판및 그 제조 방법 Download PDF

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니폰 라이트 메탈 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 성형 후에 공동의 양이 감소되며 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 알루미늄 합금 박판 및 그 제조 방법을 제공한다. 알루미늄 합금 박판은 2.0 ~ 8.0중량%의 Mg, 0.06 ~ 0.2중량%의 Si, 0.1 ~ 0.5중량%의 Fe, 0.1 ~ 0.5중량%의 Mn, 및 잔부는 Al 및 불가피한 불순물을 포함하고, 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도가 5000/㎟ 또는 그 이상이고 평균 결정립 크기가 20㎛ 또는 그 이하이다. 알루미늄 합금 박판을 제조하는 방법은 두께 5 내지 15㎜의 슬래브를 제조하기 위해 주조하는 동안에 상기 슬래브 두께의 1/4 지점에서의 냉각 속도가 20 내지 150℃/sec인 범위 내에서 트윈 벨트 주조 장치로 상기 합금 용탕을 주조하고, 상기 슬래브를 코일 형태로 권취하고, 상기 코일을 냉간 압하율 70 내지 96%로 냉간 압연하고 나서 상기 냉간 압연된 박판을 5℃/sec 또는 그 이상의 가열 속도로 420 내지 500℃로 가열하는 어닐링을 수행하는 단계를 포함한다.
고온 성형성, 고속 성형성, 알루미늄 합금 박판

Description

고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 Ａｌ-Ｍｇ 합금 박판 및 그 제조 방법{Al-Mg ALLOY SHEET WITH EXCELLENT FORMABILITY AT HIGH TEMPERATURES AND HIGH SPEEDS AND METHOD OF PRODUCTION OF SAME}
본 발명은 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 Al-Mg 합금 박판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Al-Mg 합금은 경량이고 강도 및 내식성이 우수하여 자동차용 박판 재료 또는 기타 가공 재료 또는 성형 재료로 사용되고 있다. 그러나 실온에서의 연신율이 작기 때문에 Al-Mg 합금을 냉간 가공하여 복잡한 형상으로 제작하는 데에는 문제가 있다. 이러한 이유 때문에, 결정립의 크기를 감소시키기 위해 열간 가공시에 재결정을 억제시키고 500 내지 550℃ 정도의 고온 영역에서 수백%의 연신율을 얻을 수 있는 Al-Mg기 초소성 합금이 개발되어 다양한 분야에서 사용되고 있다.
종래의 Al-Mg기 초소성 합금은 10-4 내지 10-3/sec의 느린 성형 속도(변형율) 하에서는 초소성 성질을 나타내는데, 매우 긴 시간이 소요되기 때문에 통상적인 프레스 성형에 적용시에 생산성이 낮게 되어 실용적이지 못하다.
따라서, 열간 가공하는 고온 영역에서 예를 들면, 기존의 성형 속도보다 100 배 이상 빠른 0.1/sec 변형율의 고속 성형하는 경우에도 충분한 연신율을 보유하며 성형 시에 공동(cavity) 형성이 억제되는 알루미늄 합금 박판이 개발되고 있다.
예를 들면, 일본 공개 특허 공보 제10-259441호는 고속 성형시에 초소성 성형성이 우수하고 성형 후에 공동의 양이 감소된 알루미늄 합금 박판으로서, 질량%로, Mg 3.0~8.0%, Cu 0.21~0.50%, Ti 0.001~0.1%, 불순물로서 Fe 0.06% 이하 및 Si 0.06% 이하 및 잔부는 Al과 불순물을 포함하고 평균 결정립 크기가 20 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판을 제안하고 있다.
그러나, 선행 기술에서 최종 박판 제품에 대해 우수한 고온 성형성과 고속 성형성을 달성하기 위해서는 반 연속 주조에 의한 대형 슬래브의 주조, 표면 스캘핑(scalping), 균열 처리(soaking), 열간 압연, 냉간 압연, 중간 어닐링, 최종 압연 및 최종 어닐링 같은 많은 공정을 거쳐야 하므로 제조 비용이 상승하게 된다.
게다가, 대형 슬래브 주조 시에는 예를 들면 약 1 내지 10℃/sec 정도로 냉각 속도가 느리기 때문에 Al6Mn 등과 같은 Al-Fe-Si 금속간화합물이 수십 ㎛ 또는 그 이상으로 조대해진다. 균열 처리, 열간 압연, 냉간 압연, 어닐링 등의 공정 후에도 최종 박판 제품 내에는 10㎛ 또는 그 이상의 조대한 금속간화합물이 여전히 존재한다. 공동은 고온 성형 시에 금속간화합물과 기지 사이의 계면에 필링(peeling)에 의해 쉽게 나타난다. 이에 대한 대응책으로서, Fe 및 Si의 함량을 0.1% 이하로 제한하는 방법이 채용되지만 이를 위해서는 고가의 고순도 금속을 사용해야 하기 때문에 결국에는 비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 상기의 문제점을 해결할 수 있는, 고 비용을 수반하는 고순도 금속을 사용하지 않으면서도 고온 성형성과 고속 성형성이 개선되고, 성형 후에 공동이 감소된 알루미늄 합금 박판과 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 성형 후에 공동의 양이 감소되고, 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 알루미늄 합금 박판으로서,
Mg:2.0 ~ 8.0중량%,
Si:0.06 ~ 0.2중량%,
Fe:0.1 ~ 0.5중량%,
Mn:0.1 ~ 0.5중량% 및 잔부는 Al 및 불가피한 불순물을 포함하고, 원 상당 직경(equivalent circle diameter)이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도가 5000/㎟ 또는 그 이상이고 평균 결정립 크기가 20㎛ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 성형 후에 공동의 양이 감소되고, 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 알루미늄 합금 박판의 제조 방법으로서,
본 발명에 따른 알루미늄 합금 박판의 조성을 가지는 합금 용탕을 준비하는 단계,
트윈 벨트 주조 장치에서 5 내지 15㎜ 두께의 슬래브를 제조하기 위해 주조하는 동안에 슬래브 두께의 1/4 지점에서 냉각 속도 20 내지 150℃/sec로 주조하는 단계,
그 다음으로 코일로 슬래브를 감는 단계,
상기 코일로부터 슬래브를 빼서 70 내지 96%의 냉간 압연 압하율로 냉간 압연하는 단계,
냉간 압연된 박판을 5℃/sec의 가열 속도로 420 내지 500℃까지 가열하는 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판 제조 방법이 추가적으로 제공된다.
본 발명에 의한 알루미늄 합금 박판은 화학 조성의 범위 및 미세 조직을 한정하고 금속간화합물을 미세하고 균일하게 분산시킴으로써 고순도 금속을 사용하지 않으면서 결정립을 더욱 미세화 함으로써 고온 성형성과 고속 성형성을 개선하고 성형 후에 공동을 감소시키게 된다.
추가적으로, 본 발명에 의한 제조 방법은 트윈 벨트 주조 시에 높은 냉각 속도를 보장하고, 냉간 압하율을 제한하며 냉간 압연 후에 어닐링 조건을 한정하여 금속간화합물을 균일하고 미세하게 분산시켜 결정립의 미세화를 증가시킨다.
본 발명에 의한 알루미늄 합금 박판의 사용에 의해, 높은 등급의 제품을 얻을 수 있으며, 성형 시간이 단축되고 생산성이 향상된다.
[본 발명의 최선의 실시 형태]
본 발명에 따른 합금의 화학 성분의 한정 이유를 다음에서 설명한다. 본 명세서에서 화학 성분을 나타내는 "%"는 특별하게 언급하지 않은 한 "중량%"를 의미한다.
[Mg: 2.0 ~ 8.0%]
Mg는 강도를 향상시키는 원소이다. 강도를 향상시키기 위해서 Mg는 2.0% 또는 그 이상 함유되어야 한다. 그러나 Mg 함량이 8.0%를 초과하면 박 슬래브의 주조성이 저하된다. 따라서 Mg 함량은 2.0 ~ 8.0%로 제한된다. 만약 주조성이 강조되어야 하는 경우에는 Mg 함량의 상한은 추가적으로 6.0% 또는 그 이하로 한정되는 것이 바람직하다.
[Si: 0.06 ~ 0.2%]
Si는 주조 시에 Al-Fe-Si기, Mg2Si 및 기타 금속간화합물의 미세 입자로 석출되며, 냉간 압연 후의 어닐링 시에 재결정 핵 생성 장소로 기능한다. 따라서 이러한 금속간화합물의 입자가 많으면 많을수록 생성되는 재결정 핵이 많아지고, 그 결과 생성되는 미세한 재결정의 수가 증가한다. 추가적으로, 상기 금속간화합물의 미세 입자는 생성되는 재결정립의 입계를 고정하여 결정립의 융합에 의한 성장을 억제시켜 미세한 재결정립이 안정적으로 유지되도록 한다.
이러한 효과를 나타내기 위해서, Si 함량은 0.06% 또는 그 이상이어야 한다. 그러나 Si 함량이 0.2%를 초과하면 석출되는 금속간화합물이 조대해지는 경향이 커지기 때문에 고온 변형시에 공동의 형성이 촉진된다. 따라서 Si 함량은 0.06 내지 0.2%로 제한된다. 바람직한 범위는 0.07 내지 0.15%이다.
일반적으로, Si는 다음에 설명되는 Fe와 같은 방식으로 제거되어야 하는 불순물로 여겨지지만, 본 발명에서는 그와 반대로 위에서 설명한 바와 같이 재결정립의 미세화를 증가시키기 위해서는 적당량의 Si가 존재해야 한다. 따라서 고순도 금속이 필요하지 않으며, 이에 따르는 비용 상승이 발생하지 않게 된다.
[Fe: 0.1 ~ 0.5%]
Fe는 주조 시에 Al-Fe-Si기 또는 기타 금속간화합물의 미세 결정립으로 석출되며 냉간 압연 후 어닐링 시에 재결정의 핵 생성 사이트로 기능한다. 따라서, 이러한 금속간화합물 입자 수가 많으면 많을수록 생성되는 재결정 핵의 수가 많아지고 그 결과로서 생성되는 미세한 재결정립이 증가하게 된다. 추가적으로, 상기 금속간화합물의 미세 입자는 생성되는 재결정립의 입계를 고정하여 결정립의 융합에 의한 성장을 억제시켜 미세한 재결정립이 안정적으로 유지되도록 한다. 이러한 효과를 나타내기 위해서, Fe 함량은 0.1% 또는 그 이상이어야 한다. 그러나 Fe 함량이 0.5%를 초과하면 석출되는 금속간화합물이 조대해지는 경향이 커지기 때문에 고온 변형시에 공동의 형성이 촉진된다. 따라서 Fe 함량은 0.1 내지 0.5%로 제한된다. 바람직한 범위는 0.1 내지 0.3%이다.
일반적으로, Fe는 상기의 Si와 같은 방식으로 제거되어야 하는 불순물로 여겨지지만, 본 발명에서는 그와 반대로 위에서 설명한 바와 같이 재결정립의 미세화를 증가시키기 위해서는 적당량의 Fe가 존재해야 한다. 따라서 고순도 금속이 필요하지 않으며, 이에 따르는 비용 상승이 발생하지 않게 된다.
[Mn: 0.1 ~ 0.5%]
Mn은 재결정립의 미세화를 증가시키는 원소이다. 이러한 효과를 나타내기 위해, Mn은 0.1% 또는 그 이상 첨가되어야 한다. 그러나 Mn이 0.5% 이상을 초과하게 되면 조대한 Al-(Fe·Mn)-Si기 금속간화합물이 형성되어 고온 변형시에 공동의 형성이 촉진된다. 따라서, Mn 함량은 0.1 내지 0.5%로 제한된다. 특히, 공동의 형성을 방지하는 것이 중요한 경우에는, Mn 함량의 상한은 추가로 0.3%로 제한되는 것이 바람직하다.
[임의의 성분 Cu: 0.1 ~ 0.5%]
본 발명에 있어서, Cu는 알루미늄 합금 박판의 강도를 개선하기 위해 0.1 ~ 0.5% 범위 내에서 첨가될 수 있다. 충분한 석출 강화 효과를 얻기 위해서는 Cu 첨가량이 0.1% 또는 그 이상이어야 한다. 그러나 Cu 첨가량이 0.5%를 초과하면 주조성이 저하된다. 주조성이 중요한 경우에는, Cu 첨가량의 상한은 추가로 0.3% 또는 그 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
[임의의 성분 Zr 및 Cr: 0.1 ~ 0.4%]
본 발명에 있어서, 재결정립 미세화 증진에 기여하기 위해 Zr 및 Cr 중 적어도 어느 하나가 0.1 ~ 0.4% 범위 내에서 첨가될 수 있다. Zr 및 Cr은 재결정립의 미세화를 증진시키는 원소이다. 이러한 효과를 나타내기 위해서, Zr 및 Cr 양방 모두의 첨가량은 0.1% 또는 그 이상이어야 한다. 그러나 첨가량이 0.4%를 초과하면 주조 시에 조대한 금속간화합물이 형성되어 고온 변형 후에 공동의 형성이 촉진된다. 특히 공동의 발현을 방지하는 것이 중요한 경우에는 첨가량의 상한을 추가로 0.2% 또는 그 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
[기타 원소]
본 발명에 있어서, 주조 조직의 미세화를 증진시키기 위해 Ti를 0.001~0.15% 범위 내에서 첨가할 수 있다. 이러한 효과를 나타내기 위해서 Ti의 함량은 0.001% 또는 그 이상이어야 한다. 그러나 Ti 첨가량이 0.15%를 초과하면 TiAl3 같은 조대한 화합물이 생성되어 고온에서의 성형성이 악화되고 공동의 출현이 촉진된다. 바람직한 범위는 0.006~0.10%이다.
다음으로, 본 발명에 따른 합금 박판의 미세조직을 한정하는 이유를 설명한다.
[원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도 5000/㎟ 또는 그 이상]
본 발명은 미세 금속간화합물 입자를 (1)재결정립의 핵 생성 장소 및 (2)재결정립의 입계를 고정하는 수단으로 이용하여 냉간 압연 후에 어닐링을 하여 미세한 재결정립을 생성한다. 이러한 방법에 의해 얻어진 미세한 결정 구조는 고온 및 고속 변형 시에 높은 연신율을 부여하고, 고온 성형성과 고속 성형성이 향상되게 한다.
상기의 효과를 얻기 위해서, 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물은 5000/㎟ 또는 그 이상의 밀도로 존재해야 한다. 금속간화합물로서, 이미 언급한 바와 같이, Al-(Fe·Mn)-Si기 화합물, Mg2Si 및 Al6Mn 같은 금속간화합물이 주조 중에 석출된다. 이러한 금속간화합물에 의해 상기 (1) 및 (2)의 효과를 나타내기 위해서는, 원 상당 직경은 1 내지 5㎛이어야 한다. 만약 원 상당 직경이 1㎛ 보다 작으면, 입자들이 너무 작아서 상기의 (1) 및 (2)의 효과를 나타낼 수 없다. 그와 반대로, 입자의 크기가 5㎛를 초과하면 고온 및 고속 가공 시에 공동이 용이하게 생성되며 가공 종료 후 강도 및 연신율이 저하된다.
상기 기재된 범위 내의 크기를 가지는 금속간화합물은 5000/㎟ 또는 그 이상의 밀도로 존재해야 한다.
만약 밀도가 5000/㎟ 보다 작으면 어닐링 시에 재결정립의 직경이 20㎛를 초과하며 고온 변형 시에 연신율이 저하된다.
[평균 결정립 직경 20㎛ 또는 그 이하]
본 발명에 따른 합금 박판에서, 평균 결정립 직경은 20㎛ 또는 그 이하이다. 만약 평균 결정립 직경이 20㎛를 초과하면 고온 변형 시에 연신율이 저하된다.
본 발명의 제조 방법 조건을 제한하는 이유를 다음에서 설명하도록 한다.
[트윈 벨트 주조법에 의해 주조되고 코일 형태로 감기는 슬래브 두께 5 내지 15㎜]
트윈 벨트 주조 방식은, 수직 방향으로 한 쪽 끝에서부터 서로 마주보며 회전하는 한 쌍의 수냉식 벨트의 몰드 내로 용탕을 주입하고, 상기 벨트 표면에서 냉각시켜 슬래브를 제작하기 위해 용탕을 응고시키고, 제작된 슬래브를 몰드의 다른 한 쪽 끝에서 잡아 당겨서 코일 형태로 감아 슬래브를 제작하는 연속 주조 방식이다.
본 발명에 있어서, 상기의 트윈 벨트 주조 방식에 의해 주조되는 슬래브의 두께는 5 내지 15㎜이다. 슬래브의 두께가 상기 범위 내에 있을 때, 박판의 두께 방향의 중앙 부위에서도 높은 응고 속도로 응고될 수 있게 되어 균일한 주조 조직을 용이하게 얻을 수 있게 된다. 그와 동시에, 본 발명에 의한 성분을 가지는 합금에 대해 조대한 금속간화합물의 생성을 용이하게 억제하는 것이 가능하고 최종 박판 제품의 재결정립의 평균 결정립 크기를 20㎛ 또는 그 이하로 제어하는 것이 용이해 진다. 상기에 기재된 슬래브 두께 범위는 또한 트윈 벨트 주조 방식의 관점에서도 적당하다.
다시 말해서, 만약 슬래브 두께가 5㎜ 보다 작으면, 단위 시간 당 상기 주조 장치를 통과하는 알루미늄 합금 용탕의 양이 너무 작아지게 되어 트윈 벨트 주조 방식에 의한 주조가 어려워진다. 만약 슬래브 두께가 15㎜를 초과하면, 슬래브를 코일로 감는 것이 어려워진다.
[주조 시의 냉각 속도 20 내지 150℃/sec]
본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 5 내지 15㎜ 두께의 슬래브는 트윈 벨트 주조 방식으로 주조된다. 주조할 때에, 본 발명에 의한 합금을 제조하기 위해 1 내지 5㎛의 원 상당 직경의 금속간화합물을 5000/㎟ 또는 그 이상의 밀도로 석출시키기 위해, 주조 중에 슬래브 두께의 1/4 지점에서의 냉각 속도는 20 내지 150℃/sec이어야 한다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금에 있어서, Al-(Fe·Mn)-Si기 화합물 및 Mg2Si 같은 금속간화합물들이 주조하는 동안에 석출된다. 만약 냉각 속도가 20℃/sec 보다 작으면, 이들 금속간화합물들은 조대해져서 화합물들은 5㎛를 초과하게 된다. 그와 반대로, 만약 냉각 속도가 150℃/sec를 초과하면, 상기 금속간화합물은 미세해져서 상기 화합물의 크기는 1㎛ 이하가 된다. 결국에는, 상기 두 경우 중 어느 경우이더라도, 1 내지 5㎛의 원 상당 직경의 금속간화합물의 밀도는 5000/㎟ 보다 작아지고, 최종 어닐링(CAL) 시에 재결정립의 핵은 점점 적어져서 재결정립은 조대해진다.
[냉간 압연시 냉간 압하율 70 내지 96%]
냉간 압연에 의한 소성 가공에 의해 형성되는 전위(dislocation)의 상기 금속간화합물 주위에서의 축적은 최종 어닐링 시에 미세한 재결정 조직을 형성하기 위해서는 필요 불가결한 것이다. 만약 냉간 압연 압하율이 70% 보다 작으면, 전위의 축적이 불충분해져서 미세한 재결정 조직을 얻을 수 없게 된다. 만약 냉간 압연 압하율이 96%를 초과하면, 냉간 압연을 하는 중에 에지 크랙이 발생하여 냉간 압연이 어려워진다.
[420 내지 500℃로 가열하여 어닐링 하기 위한 승온 속도 5℃/sec 또는 그 이상]
본 발명에 있어서, 상기 어닐링은 냉간 압연 후에 최종 어닐링으로서 행해진다. 일반적으로는 연속 어닐링 방식으로 수행되지만, 상기 어닐링을 연속 어닐링으로 특별하게 제한할 필요는 없다.
최종 어닐링의 어닐링 온도는 420 내지 500℃ 범위 이내이다. 만약 온도가 420℃ 보다 낮으면, 재결정을 위한 에너지가 불충분해져서 재결정이 불충분해지며 미세한 재결정 조직을 얻을 수 없게 된다. 그러나 만약 온도가 500℃를 초과하면, 재결정립 직경이 20㎛를 초과하여 미세한 재결정 조직을 얻을 수 없게 된다.
어닐링 온도까지의 가열 속도는 5℃/sec 또는 그 이상이어야 한다. 만약 가열 속도가 5℃/sec 보다 느리게 되면, 재결정립이 조대해져서 미세한 재결정 조직을 얻을 수 없게 된다.
마지막으로, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 박판의 성형은 400 내지 500℃ 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 만약 성형 온도가 400℃ 보다 낮으면, 충분한 연신율을 얻을 수 없게 된다. 만약 성형 온도가 550℃를 초과하면, 결정립의 조대화가 일어난다. 게다가, 본 발명에 의한 합금 조성 범위 내에서 Mg를 많이 함유하는 합금 내에서 버닝(burning)이 발생하여 연신율이 저하된다. 성형 시의 변형율은 0.1/sec 또는 그 이상인 것이 바람직하다. 만약 변형율이 0.1/sec 보다 작으면 성형 시에 결정립의 조대화가 일어나서 연신율 저하를 초래한다.
표 1에 나타낸 성분의 알루미늄 합금 용탕을 트윈 벨트 주조 방식으로 주조하여 두께 7 내지 9㎜의 슬래브를 성형하였다. 각 슬래브를 두께 1㎜로 냉간 압연하고, 450℃에서 어닐링하고 나서 JIS H7501에 기재된 시편으로 절단하여 인장 시험을 한 후에 연신율을 측정하였다. 추가적으로, 파손된 샘플의 단면을 연마하여 이미지 분석기를 사용하여 공동의 단면 비율(공동비,cavity ratio)을 측정하였다. 생산 공정 및 시편의 특성을 표 2에 나타내었다.
Figure 112006071106735-PCT00001
Figure 112006071106735-PCT00002
표 1의 합금 성분으로부터 명백한 바와 같이, 모든 샘플의 Fe 함량이 0.1% 또는 그 이상 및 Si 함량이 0.06% 또는 그 이상 임에도 불구하고, 트윈 벨트 주조 장치로 주조된 박 슬래브를 냉간 압연하여 얻은 박판들(본 발명의 제품, 샘플 번호 1 내지 7)은, 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도가 5000/㎟ 또는 그 이상이며 결정립 크기는 20㎛ 또는 그 이하이다. 이러한 이유 때문에, 인장 온도 500℃에서 연신율이 좋은 것은 200% 또는 그 이상이며 고온 인장 시험 후 공동비가 좋은 것은 0.15~0.27% 또는 1% 보다 작았다.
트윈 롤 주조 장치로 주조된 박 슬래브를 냉간 압연하여 제작한 박판(비교예, 샘플 번호 8)은 주조 시에 냉각 속도가 상대적으로 높은 300℃/sec이기 때문에 원 상당 직경이 1㎛ 미만인 매우 미세한 금속간화합물을 다량 함유한다. 따라서 최종 박판 내의 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도는 5000/㎟ 미만으로 되고 결정립 크기는 20㎛ 또는 그 이상이 된다. 이러한 이유 때문에, 고온 인장 후의 공동비는 상대적으로 낮아서 0.12%이나 500℃에서 인장 시험에서의 연신율은 80%로 좋지 않다.
디시(DC) 주조 장치로 주조된 보통의 슬래브를 균열 처리한 박판을 두께 7㎜ 이하의 슬래브로 열간 압연한 후 냉간 압연한 박판(비교예, 샘플 번호 9)은 주조 시에 냉각 속도가 상대적으로 낮은 5℃/sec이기 때문에 원 상당 직경이 5㎛를 초과하는 금속간화합물이 생성된다. 따라서 최종 박판 내의 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도는 5000/㎟ 미만으로 되고 결정립은 20㎛를 초과하여 약간 조대해진다. 이러한 이유 때문에, 고온 인장 시험 후의 공동비는 15.%로 높고 500 ℃에서 인장 시험에서의 연신율은 160%로 좋지 않다.
트윈 벨트 주조 장치로 주조된 박 슬래브를 냉간 압연하고, 350℃에서 상기 슬래브를 중간 어닐링 한 후 두께 1㎜로 냉간 압연한 박판(비교예, 샘플 번호 10)은 최종 박판 내의 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도는 5000/㎟ 또는 그 이상이다. 그러나 최종 어닐링 전의 냉간 압하율이 70% 미만으로 낮기 때문에 결정립은 20㎛를 초과하여 약간 조대해진다. 500℃에서 인장 시험에서의 연신율은 200% 미만으로 좋지 않다.
트윈 벨트 주조 장치로 주조된 박 슬래브를 냉간 압연하여 제작한 박판(비교예, 샘플 번호 11)은 최종 박판 내의 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도는 5000/㎟ 또는 그 이상이고 결정립은 20㎛ 또는 그 이하이다. 그러나 인장 시험 시의 인장 온도가 상대적으로 낮은 350℃이므로 연신율은 200% 미만으로 좋지 않다.
트윈 벨트 주조 장치로 주조된 박 슬래브를 냉간 압연하여 제작한 박판(비교예, 샘플 번호 12)은 최종 박판 내의 원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도는 5000/㎟ 또는 그 이상이고 결정립은 20㎛ 또는 그 이하이다. 그러나 인장 시험 시의 인장 속도가 상대적으로 낮은 0.01/sec이기 때문에 고온 인장 후의 공동비는 1.8%로 좋지 않고 500℃에서 인장 시험의 연신율은 200% 미만으로 좋지 않다.
본 발명은 성형 후에 공동의 양이 감소되며 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 알루미늄 합금 박판 및 그 제조 방법을 제공한다.

Claims (6)

  1. 성형 후 공동의 양이 감소되며 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 알루미늄 합금 박판으로서,
    Mg : 2.0 ~ 8.0중량%,
    Si : 0.06 ~ 0.2중량%,
    Fe : 0.1 ~ 0.5중량%,
    Mn : 0.1 ~ 0.5중량%, 및
    잔부:Al 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    원 상당 직경이 1 내지 5㎛인 금속간화합물의 밀도가 5000/㎟ 또는 그 이상이고 평균 결정립 크기가 20㎛ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판.
  2. 제1항에 있어서,
    Cu : 0.1 ~ 0.5중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Zr : 0.1 ~ 0.4중량% 및 Cr : 0.1 ~ 0.4중량% 중 적어도 어느 하나를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    400 내지 550℃의 온도 범위 내에서 0.1 내지 1.0/sec의 변형율로 인장 변형하는 경우의 연신율이 적어도 200%인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판.
  5. 제4항에 있어서,
    인장 변형에 의한 파손 후 단면 내의 공동비가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 성형 후 공동의 양이 감소되며 고온 성형성과 고속 성형성이 우수한 알루미늄 합금 박판의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조성의 합금 용탕을 준비하는 단계,
    두께 5 내지 15㎜의 슬래브를 제조하기 위해 주조하는 동안에 상기 슬래브 두께의 1/4 지점에서의 냉각 속도가 20 내지 150℃/sec인 범위 내에서 트윈 벨트 주조 장치로 상기 합금 용탕을 주조하는 단계,
    상기 슬래브를 코일 형태로 권취하는 단계,
    상기 코일을 냉간 압하율 70 내지 96%로 냉간 압연하는 단계, 및
    상기 냉간 압연된 박판을 5℃/sec 또는 그 이상의 가열 속도로 420 내지 500℃로 가열하는 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 박판의 제조 방법.
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