WO2020022584A1 - 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법 - Google Patents

마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법 Download PDF

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이택근
최대환
서배문
김혜지
김종걸
김혜정
오윤석
조재억
추동균
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    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a magnesium alloy sheet and a method of manufacturing the same.
  • Magnesium alloy is the lightest structural metal material and has excellent specific strength, specific rigidity and vibration absorption ability, and its importance is increasing as a lightweight material for transportation equipment as well as electronic and II industries.
  • Pure magnesium is a very active metal electrochemically with a standard hydrogen electrode potential of -2.3 ⁇ , and corrosion occurs rapidly when exposed to corrosive environments. Formed on the surface in the atmosphere The coating shows a level of corrosion resistance comparable to that of medium carbon steels or ordinary aluminum alloys.
  • the corrosion of a metal material refers to a phenomenon in which the metal material is destroyed by electrochemical reaction between the metal material and the surrounding environment, thereby degrading or structurally breaking or destroying the metal material. Corrosion is an important phenomenon that is directly related to the performance and life of metal products. It causes damage to products and structures, and various methods are applied to suppress such corrosion in most use environments.
  • High corrosion resistance magnesium material has various corrosion factors such as impurities, microstructure, surface state and corrosion environment. 2020/022584 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015189
  • Magnesium alloy sheet according to an embodiment of the present invention is based on the total 10 ⁇ % by weight, yarn: over 3% by weight and 5% by weight or less, 3 ⁇ 4: 0.5% to 1.5% by weight, ⁇ : 0.01% by weight 0.5%, 0.001% to 0.01%, '0.1% to 0.5% by weight, balance magnesium and other unavoidable impurities.
  • the magnesium alloy sheet may further include Ti: 0.02 wt% to 0.01 wt%.
  • a 3 ⁇ 41 oxide layer is positioned on the surface of the magnesium alloy plate, and the oxide layer may include a component.
  • the magnesium alloy plate may include 3 ⁇ 4 1 7 : 12 particles, the average particle diameter of the particles may be 1 or less.
  • the magnesium alloy plate is about 12 includes a particulate during 17, and 100 volume% of the magnesium alloy plate material, the volume fraction of the particles can be up to 5%.
  • Method for producing a magnesium alloy sheet according to another embodiment of the present invention with respect to the total 100% by weight, time: more than 3% by weight and less than 5% by weight, ⁇ 11: 0.5% to 1.5% by weight,: 0.1% by weight % To 0.5% by weight, 0.02% to 0.01% by weight, X ' . 2020/022584 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015189
  • the molten alloy is:
  • Method for producing a magnesium alloy sheet according to another embodiment of the present invention based on 100% by weight, time: more than 5% by weight and less than 9% by weight, 0.5% to 1.5% by weight, ⁇ : 0.01% by weight
  • the method may include manufacturing an ingot by casting the molten alloy, homogenizing heat treatment of the ingot, and rolling the homogenized heat treatment ingot.
  • the homogenizing heat treatment of the ingot may be performed at a temperature range of 380 to 420 ⁇ .
  • the step of rolling the homogenized heat treatment ingot may be performed at a temperature range of 275 to 325 ⁇ .
  • FIG. 1 is a graph showing the corrosion rate of the Examples and Comparative Examples.
  • 2 is a photograph of the microstructures of Comparative Example 6 and Example 5 as observed.
  • 3 is a photograph observing the microstructure of Comparative Example 6 and Example 5 as one seed 3 ⁇ 4!
  • Figure 4 shows the results of analyzing the surface oxide film of Comparative Example 6 and Example 5 by version.
  • FIG. 6 shows the analysis results of alloy components of the surface oxide film layers of Comparative Examples 6 and 5.
  • Magnesium alloy sheet material of one embodiment of the present invention with respect to 100% by weight in total, 0.5% to 1.5% by weight, ⁇ : 0.01% to 0.5% by weight, 0.001% to 0. () 1% by weight, V. 0.1% to 0.5% by weight, containing magnesium and other unavoidable impurities can do.
  • the city content according to one embodiment of the present invention may be more than 3% by weight and 5% by weight or less. More specifically, the content may be 3.2% by weight or more and 5.0% by weight or less. Even more specifically, at least 3.5% by weight and
  • the content may be more than 5% by weight and 9% by weight or less.
  • the corrosion rate can be effectively reduced when boron (yttrium) is added at the same time.
  • 8 may be included by 0.001 to 0.01% by weight.
  • boron when boron is added in excess of 0.1% by weight, a coarse secondary phase may be formed, which may lower corrosion resistance. Accordingly, when added in the above range, the corrosion rate can be reduced most effectively.
  • the effect of reducing the corrosion rate may be insignificant. If it contains more than 0.5% by weight, coarse hour and hour 3 secondary phases are formed, which may lower corrosion resistance.
  • the magnesium alloy sheet material may include 0.0 to 0% by weight (1)% by weight. 2020/022584 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015189
  • a coarse Al-Ti secondary phase may be formed, which may lower corrosion resistance.
  • the corrosion resistance may be excellent. have.
  • the magnesium alloy according to an embodiment of the present invention may be an AZ-based alloy, wherein the composition range of aluminum and zinc may be as described above.
  • the balance may include magnesium and other unavoidable impurities.
  • the A1 solid solubility of Mg base can be increased by adding. Specifically, by adding, the nucleation driving force of the Mgi 7 Al i 2 phase, which is a low temperature stable phase, is increased, thereby promoting the nano-Mg 17 Al 12 phase formation in the Mg base. That is, the phase fraction and size of the Mg 17 Al 12 phase may be reduced, which may affect the reduction of micro-galvanic corrosion between the Mg base and the secondary phase.
  • the MgO oxide layer is located on the magnesium alloy surface, and the oxide layer may include a component.
  • corrosion resistance may be improved by inducing stability of the oxide layer.
  • the corrosion rate of the magnesium alloy sheet according to one embodiment or the other embodiment of the present invention may be less than 1ä ⁇ .
  • the corrosion resistance can be excellent.
  • the magnesium alloy plate may include Mgi 7 Al i 2 particulate.
  • the average particle diameter of the particles may be several hundred l / l or less.
  • micro-galvanic corrosion with Mg matrix by coarse Mg 17 Al 12 secondary phase is controlled by controlling the average particle diameter of Mgi 7 Ali 2 particles small through the composition and composition of magnesium alloy sheet. By minimizing the corrosion resistance can be improved.
  • the magnesium alloy sheet includes Mgi 7 Ali 2 particulate,
  • the volume fraction of the particles may be 5% or less.
  • the fraction of the Mgi 7 Al i 2 particles can be controlled as low as the above range.
  • a method of manufacturing a magnesium alloy sheet with respect to 100% by weight of A1: more than 3% by weight and 5% by weight or less, Zn: 0.5% by weight to 1.5% by weight, Mn: 0.1% by weight % To 0.5% by weight, B: 0.001% to 0.01% by weight, Y: 0.01% to 0.5% by weight, balance magnesium and other unavoidable impurities
  • the method for producing a magnesium alloy sheet according to another embodiment of the present invention is based on 100% by weight of A1: over 5% by weight and up to 9% by weight, Zn: from 0.5% to 1.5% by weight, and Mn. : 0.01% to 0.5% by weight, B: 0.0 () 1% to 0.% by weight, Y: 0.01% to 0.5% by weight, Ti: 0.001% to 0.01% by weight, balance magnesium and Preparing an molten alloy containing other inevitable impurities; casting the molten alloy to produce an ingot, and homogenizing the ingot 2020/022584 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015189
  • the reason for limiting the component and composition of the molten alloy is the same as the reason for limiting the component and composition of the magnesium alloy sheet material, so it is omitted.
  • pure magnesium 99.5% sugar
  • a protective gas atmosphere to dissolve the pure magnesium.
  • the order of high melting point alloys is as follows: Si, Sin, Si-1 & 1, Si, 1 ⁇ , 2: 1.
  • the master alloy and the pure magnesium may be stirred for 10 to 20 minutes to uniformly mix.
  • the alloy molten metal was kept without stirring for 5 to 15 minutes so that other unavoidable impurities or inclusions could settle.
  • the molten alloy of the above components and composition ranges can be prepared. Thereafter, the step of manufacturing the ingot by casting the molten alloy. At this time, the molten metal may be produced in an ingot by tapping the preheated low carbon steel mold. However, it is not limited thereto.
  • a step of homogenizing heat treatment of the ingot may be performed.
  • the ingot may be homogenized and heat treated at a temperature range of 380 to 420 °.
  • the ingot may be maintained for 12 to 24 hours to homogenize heat treatment.
  • the step of rolling the homogenized heat treatment ingot can be carried out.
  • the heat treated ingot may be rolled in the temperature range of 275 to 325 ⁇ .
  • the ingot may be rolled at a rolling reduction of 10 to 20% per roll.
  • the rolling reduction rate means that the difference between the thickness of the material before passing through the rolling roll and the thickness of the material after passing through the rolling roll is divided by the thickness of the material before passing through the rolling roll. do.
  • the molten magnesium was charged into a low carbon steel crucible and dissolved in pure magnesium by heating to 720 ° (:) under a protective gas atmosphere. Then, when the pure magnesium was completely dissolved, it was added to the pure magnesium from the mother alloy having a high melting point. The alloy molten metal was stirred for about 10 minutes to sufficiently mix the alloying elements, and then, the alloy molten metal was prepared by maintaining it for about 10 minutes to settle the inclusions in the alloy molten metal.
  • the ingot was cast by tapping the molten alloy on the preheated low carbon steel mold.
  • the cast ingot was subjected to homogenization heat treatment for 10 hours at 400 ° (:).
  • the homogenization heat treatment ingot was rolled at 300 ° 0. At this time, per pass of rolling was rolled at a 15% reduction ratio. As a result, 1ä thickness Magnesium alloy sheet material was obtained.
  • Comparative Example 1 prepared a commercially available Sho ⁇ 31 type magnesium alloy.
  • Corrosion resistance was evaluated by measuring the corrosion rates of the Examples and Comparative Examples. Specifically, using 25 ° [3.5.% ⁇ (: 1 solution)
  • the corrosion rates of Comparative Examples 6 and 7 are 2.27 mWy and 4.71 mWy, so that the corrosion resistance is very poor.
  • the mechanical properties were measured at room temperature tensile test under strain rate of 10 _3 / s using a gage length 25mm plate specimen in accordance with ASTM E8 standard to determine yield strength, tensile strength and elongation.
  • Example 1 is a graph showing the corrosion rate of the Examples and Comparative Examples.
  • 2 is a photograph observing the microstructure of Comparative Example 6 and Example 5 by SEM. As shown in Figure 2, in the case of Example 5 added, it can be seen that the size of the particles MgiyAl is relatively fine compared to Comparative Example 6. In addition, it can be seen that the phase fraction of the particles is also lowered.
  • Figure 3 is a photograph of the microstructure of Comparative Example 6 and Example 5 observed by TEM. As shown in FIG. 3, it can be seen that in the case of Example 5 with the addition, more Mgi 7 Al i 2 phases having a smaller size were formed than in Comparative Example 6 without the addition of.
  • Figure 4 shows the results of the SAM analysis of the tabular oxide film of Comparative Example 6 and Example 5.
  • an oxide film depth profile of the surface of the alloy is obtained by scanning the argon ion beam (Ar ion beam) on the specimen surface using a SAM (Scanning Auger Mi croscopy) analyzer, and obtaining a depth prof in the depth direction.
  • argon ion beam Ar ion beam
  • SAM Sccanning Auger Mi croscopy
  • Depth profile was measured at a rate of 2.5 nm / min in the sputter time 0 to 10 minutes, 6.4 nm / min in the 10 to 30 minutes section, 16. 1 nm / min in the 30 minutes or more section.
  • Example 5 As a result, it can be confirmed that in addition to the MgO oxide film, A1 2 0 3 oxide film was formed on the surfaces of Example 5 and Comparative Example 6.
  • Example 5 it can be observed that the A1 2 0 3 oxide layer is formed relatively thicker than in Comparative Example 6.
  • This Example 5 For, one can derive that the addition of Ti by A1 solubility is slightly increased in the Mg base promoting the A1 2 0 3 oxide layer formed.
  • MgO oxide film due to its intricate structure, it does not have corrosion resistance, but if there is more A1 2 0 3 oxide layer with passivation characteristics, it suppresses the growth of MgO oxide layer when exposed to corrosive environment compared to MgO single oxide layer. The corrosion resistance is thereby improved.
  • the salt immersion test (Sal t immers i on test) shows the results of observation of the surface oxide film stability by TEM after 1 hour.
  • the white layer on the specimen surface is coated with Au for TEM analysis.
  • Example 5 As a result, in the case of Example 5 added, it can be confirmed that the surface oxide film is more stable because less uneven growth of the MgO oxide layer on the surface occurs relatively compared to Comparative Example 6.
  • Figure 6 shows the results of analyzing the alloy components of the surface oxide film layer of Comparative Example 6 and Example 5 by SIMS.
  • the component profiles were analyzed in the depth direction by scanning Cs + ions onto the sample surface using a SIMSC Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIM) analyzer.
  • SIMSC Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIM) analyzer This is an analysis method widely used for semiconductor analysis because it can detect up to ppb unit.
  • Example 5 it can be confirmed that more Ti components were detected in the surface oxide film layer (MgO) than in Comparative Example 6. Specifically, the Ti component detected in the surface portion of Comparative Example 6 is due to the background peak, and it can be seen that more Ti components are detected on the surface of Example 5 through relative comparison. Accordingly, it can be derived that the Ti component present in the surface oxide film layer induces stability of the MgO oxide film layer to improve corrosion resistance.
  • the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various other forms, and those skilled in the art to which the present invention pertains have no specific form without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as

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Abstract

본 발명의 일 구현예에 의한 마그네슘 합근 판재는 전체 100중량 %에 대해, A1: 3 중량% 초과 및 5중량% 이하, Zn: 0.5중량%내지 1.5증량%, Mn: 0.1중량% 내지 0.5중량%, B: 0.001중량% 내지 0.01중량%, Y: 0.1중량 % 내지 0.5중량%, 잔부 마그네슘 및 기타 불가피한 불순물을포함할 수 있다.

Description

2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
【명세세
【발명의 명칭】
마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법
【기술분야】
본 발명의 일 구현예는 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
마그네슘 합금은 구조용 금속소재 중 가장 가벼우며，비강도，비강성， 진동 흡수능 등이 우수하여 전자 및 II산업뿐 아니라수송기기용 경량 소재로서 갈수록 그 중요성이 더해지고 있다. 그러나, 마그네슘은
전기화학적으로 활성이 큰 금속으로 부식 환경에 노출될 경우 빠른속도로 부식이 진행되는 단점이 있어 소재화 적용에 한계가 있다. 따라서， 마그네슘 합금의 적용 분야 확대를 위해 열악한부식 환경에 적용 가능한새로운 고내식 마그네슘 소재 개발이 필수적이다.
순수 마그네슘은 전기화학적으로 표준 수소 전극 전위가 -2.3 ^ 정도로 활성이 매우 큰 금속으로 부식 환경에 노출 시 빠른 속도로 부식이 진행된다. 대기 중에서는 표면에 형성되는
Figure imgf000003_0001
피막으로 인해 중탄소강또는 일반 알루미늄 합금과 대등한 내식성 수준을 보이는 반면， 수분이
존재하거나산성 또는 중성 용액 내에서는 표면 피막이 불안전해져
부동태를 형성하지 못해 빠른 속도로 부식이 진행된다. 실내 및 실외 대기 노출 시 Mg부식 생성물을 분석한 결과주로 마그네슘의 수산화물， 탄산염, 수분 등으로 구성됨을 확인할 수 있다. 일반적으로 금속소재의 부식은 금속소재와주위 환경과의 전기화학적 반응에 의해 금속 소재가소멸되어 기능이 저하되거나구조적으로 파손, 파괴되는 현상을 의미한다. 부식은 금속 제품의 성능이나수명과 직접적으로 관계되는 중요한 현상으로 제품이나구조물의 파손을 일으키는 원인이 되어 대부분의 사용 환경에서는 이러한부식을 억제하기 위한 다양한 방법들을 적용하고 있다.
그러나 생체재료와 같이 금속의 부식현상을 역으로 이용하여 제품의 기능성을 차별화하는 경우도 있다. 고내식 마그네슘소재는 불순물, 미세조직，표면상태，부식환경 등의 다양한부식 인자를 보유하고 있어,합금 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
제조시에 불가피하게 혼입되는 불순물와종류 및 함량， 특성 향상을 위해 인위적으로 첨가하는 합금 원소의 종류와 함량， 소재 제조방법 및 공정 조건 등을 제어하여 사용 환경에 따라 적절한부식 특성을 갖도록 설계 및 제조를 하게 된다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
마그네슘 합금에 氏 ,또는 이들의 조합을 첨가하여，내식성 및 기계적 물성이 동시에 향상된 마그네슘 합금을 제공할수 있다.
【과제의 해결 수단】
본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 합금 판재는 전체 10◦중량%에 대해， 사: 3중량%초과 및 5중량% 이하, ¾ : 0.5중량%내지 1.5중량%， 此: 0. 1중량%내지 0.5중량%， 0.001중량%내지 0.01중량%, ' 0. 1중량%내지 0.5중량%， 잔부 마그네슘 및 기타불가피한불순물을 포함할수 있다.
상기 마그네슘 합금 판재는 Ti： 0.0이중량%내지 0.01중량%를 더 포함할수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 마그네슘 합금 판재는 전체
100중량%에 대해， 사: 5 중량%초과 및 9중량% 이하, å11： 0.5중량%내지
Figure imgf000004_0001
0. 1중량%내지 0.5중량%， 먀 0.001중량%내지 0.01중량%， V· 0. 1중량%내지 0.5중량%， : 0.001중량%내지 0. ()1중량%， 잔부 마그네슘 및 기타불가피한불순물을 포함할수 있다.
상기 마그네슘 합금 판재 표면에는 ¾1的산화층이 위치하고, 상기 산화층에는 성분을포함할수 있다.
상기 마그네슘 합금 판재는 ¾1 7시12 입자상을 포함하고, 상기 입자의 평균 입경은 1 이하일 수 있다.
상기 마그네슘 합금 판재는 1 7시12 입자상을 포함하고, 상기 마그네슘 합금 판재의 100부피%에 대해， 상기 입자의 부피 분율은 5%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른마그네슘 합금 판재의 제조방법은 전체 100중량%에 대해, 시: 3중량%초과 및 5중량%이하， å11： 0.5중량%내지 1.5중량%， : 0. 1중량%내지 0.5중량%, 0.0이중량%내지 0.01중량%, X '. 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
0. 1중량%내지 0.5중량%, 잔부 마그네슘 및 기타 불가피한불순물을 포함하는 합금 용탕을준비하는 단계， 상기 합금 용탕을주조하여 잉곳을 제조하는 단계， 상기 잉곳을균질화 열처리하는 단계, 및 상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 포함할수 있다.
상기 합금 용탕을준비하는 단계에서, 상기 합금 용탕은 :
0.001중량%내지 0.01중량%를 더 포함할수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 마그네슘 합금 판재의 제조방법은 전체 100중량%에 대해， 시: 5중량%초과 및 9중량%이하, 0.5중량%내지 1.5중량%, 此: 0. 1중량%내지 0.5중량%, 0.001중량%내지 0.01중량%， V· 0. 1중량%내지 0.5중량%， 別: 0.001중량%내지 0.01중량%， 잔부 마그네슘 및 기타불가피한불순물을포함하는 합금 용탕을준비하는 단계， 상기 합금 용탕을주조하여 잉곳을 제조하는 단계， 상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계， 및 상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 포함할수 있다. 상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계는， 380 내지 420^ 온도 범위에서 실시할수 있다.
구체적으로， 12 내지 24시간 동안실시할수 있다.
상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계는, 275 내지 325^ 온도 범위에서 실시할 수 있다.
【발명의 효과】
계 마그네슘 합금에 民 ,또는 이들의 조합을 첨가하여 ,내식성 및 기계적 물성이 동시에 향상된 마그네슘 합금을 제공할수 있다.
구체적으로, 시의 조성 범위에 따라氏 X, 또는 이들의 조합을 제어하여 내식성이 우수한마그네슘 합금을 제공할수 있다.
【도면의 간단한설명】
도 1은 실시예와비교예의 부식 속도를 그래프로 나타낸 것이다. 도 2는 비교예 6과실시예 5의 미세조직을 묘!!으로 관찰한사진이다. 도 3은 비교예 6과실시예 5의 미세조직을 1묘¾!으로 관찰한사진이다. 도 4는 비교예 6과실시예 5의 표면 산화 피막을 版으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
Figure imgf000005_0001
2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
결과를나타낸 것이다.
도 6은비교예 6과실시예 5의 표면산화피막층의 합금성분을 로분석한결과를나타낸 것이다.
【발명을실시하기 위한구체적인 내용】
이하， 본발명의 구현예를상세히 설명하기로 한다. 다만， 이는 예시로서 제시되는것으로, 이에 의해 본발명이 제한되지는 않으며 본 발명은후술할청구범위의 범주에 의해 정의될뿐이다.
본발명의 일 구현예인 마그네슘합금판재는, 전체 100중량%에 대해,
Figure imgf000006_0001
0.5중량%내지 1.5중량%，此: 0. 1중량% 내지 0.5중량%， 0.001중량%내지 0. ()1중량%， V. 0.1중량%내지 0.5중량%， 잔부마그네슘및 기타불가피한불순물을포함할수 있다.
구체적으로， 본발명의 일 구현예에 의한시 함량은 3중량%초과및 5중량%이하일 수 있다.더 구체적으로는， 3.2중량%이상및 5.0중량%이하일 수 있다. 보다더 구체적으로는, 보다구체적으로는， 3.5중량%이상및
5.0중량%이하일 수 있다.
후술하겠지만， 본발명의 다른 일 구현예에 의한시 함량은 5중량% 초과및 9중량%이하일 수 있다.
먼저 ,시함량이 3중량%초과및 5중량%이하이고， 1^· 0.5중량%내지 1.5중량%포함하는마그네슘합금의 경우， 보론 ( 과이트륨 ( 을동시에 첨가하는경우효과적으로부식 속도를저감할수 있다.
이에 따라， 8은 0.001내지 0.01중량%만큼포함할수 있다.
구체적으로， 보론을 0. ()1중량%초과하여 첨가하는경우조대한시내 이차상이 형성되어 내식성이 저하될수 있다. 이에 따라， 상기 범위로 첨가하는경우가장효과적으로부식 속도를저감할수 있다.
은 0.1내지 0.5중량%만큼포함할수 있다.
구체적으로， 을 0. 1중량%미만으로포함하는경우부식 속도저감 효과가미미할수 있다. 0.5중량%를초과하여 포함하는경우，조대한시 및 시3 이차상이 형성되어 내식성이 저하될수 있다.
상기 마그네슘합금판재는 : 0.0이중량%내지 0. ()1중량%를더 포함할수 있다. 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
구체적으로, 을 0.이중량%초과하여 첨가하는경우, 조대한 Al-Ti 이차상이 형성되어 내식성이 저하될수 있다.
이에 따라， A1함량이 3중량%초과및 5중량%이하이고， Zn： 0.5중량% 내지 1.5중량%포함하는마그네슘합금의 경우， 보론과이트륨을 전술한 범위 내에서 동시에 첨가하는경우내식성이 우수할수 있다.
구체적으로， 본발명의 일 구현예에 따른상기 마그네슘합금은 AZ계 합금일 수 있고, 이때 알루미늄 및 아연의 조성 범위는상기와같을수 있다.
본발명의 다른 일 구현예에 의한마그네슘합금판재는， 전체
100중량%에 대해, A1： 5중량%초과및 9중량%이하, Zn： 0.5중량%내지
1.5중량%, Mn： 0. 1중량%내지 0.5중량%， B： 0.001중량%내지 0. ()1중량%, Y： 0.1중량%내지 0.5중량%， Ti： 0.001중량%내지 0.01중량% , 잔부마그네슘및 기타불가피한불순물을포함할수 있다.
구체적으로， A1： 5중량%초과및 9중량%이하이고， Zn： 0.5중량%내지 1.5중량%인 AZ계 마그네슘합금의 경우， 보론 (B)， 이트륨 (Y) , 및
티타늄 (Ti )을동시에 첨가하는경우효과적으로부식 속도를저감할수 있다.
더 구체적으로， 알루미늄의 조성 범위가증가함에 따라 Mg기지에 조대한 Mg17Al 12이차상이 생성되어 내식성이 저하될 수 있다.
따라서, 을 첨가함으로써 Mg기지의 A1 고용도가증가할수 있다. 구체적으로， 을 첨가함으로써 저온안정상인 Mgi7Al i2상의 핵생성 구동력이 증가하여 , Mg기지 내 나노 Mg17Al 12상생성을촉진할수 있다. 즉， Mg17Al12상의 상분율과크기가작아져， Mg기지와이차상간의 미소 갈바닉 부식 (Mi cro-galvani c corrosion) 감소에 영향을줄수 있다.
이외 합금성분 및 조성 범위를한정한이유는전술한바와같다. 이에 따라， 상기 마그네슘합금표면에는 MgO산화층이 위치하고， 상기 산화층에는 성분이 포함될수 있다.
상기와같이 티타늄이 포함되는경우， 산화층의 안정성을유도하여 내식성을향상시킬 수 있다.
이에 따라， 25°C , 3.5wt .% NaCl 용액을 이용한 조건에서 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
염수침적시험 (Sal t immersion test ) 방법으로 부식 속도를 즉정한 결과， 본 발명의 일 구현예 또는 다른 일 구현예에 의한마그네슘 합금 판재의 부식 속도는 1ä八 이하일 수 있다. 이로써， 내식성이 우수할수 있다.
상기 마그네슘 합금 판재는 Mgi7Al i2 입자상을 포함할수 있다.
이때 상기 입자의 평균 입경은 수백 1/패 이하일 수 있다. 구체적으로，
100nm내지 1쎄1이하일 수 있다.
구체적으로， 마그네슘 합금 판재의 성분 및 조성을통해 Mgi7Ali2 입자의 평균 입경을 작게 제어하여, 조대한 Mg17Al12 이차상에 의한 Mg 기지와의 미세 갈바닉 부식 (Mi cro-galvani c corros ion)을 최소화하여 내식성을 향상시킬 수 있다.
상기 마그네슘 합금 판재는 Mgi7Ali2 입자상을 포함하고, 상기
마그네슘 합금 판재의 100부피%에 대해, 상기 입자의 부피 분율은 5%이하일 수 있다.
구체적으로， Ti 함량을 0.001 내지 0. ()1중량%로 제어한 결과， Mgi7Al i2 입자의 분율을 상기 범위와 같이 적게 제어할 수 있다.
이에 따라, 조대한 Mgi7Al i2 이차상에 의한 Mg 기지와의 미세 갈바닉 부식 (Mi cro-galvani c corrosion)을 최소화하여 내식성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 다른 일 구현예인 마그네슘 합금 판재의 제조방법은， 전체 100중량%에 대해, A1： 3중량%초과 및 5중량% 이하, Zn： 0.5중량%내지 1.5중량%， Mn： 0. 1중량%내지 0.5중량%, B： 0.001중량%내지 0.01중량%， Y： 0. 1중량%내지 0.5중량%， 잔부 마그네슘 및 기타불가피한불순물을
포함하는 합금 용탕을 준비하는 단계， 상기 합금 용통을주조하여 잉곳을 제조하는 단계， 상기 잉곳을균질화 열처리하는 단계, 및 상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 포함할수 있다.
*70본 발명의 또 다른 일 구현예에 의한마그네슘 합금 판재의 제조방법은, 전체 100중량%에 대해, A1： 5 중량%초과 및 9중량% 이하， Zn： 0.5중량%내지 1.5중량%, Mn： 0. 1중량%내지 0.5중량%， B： 0.0()1중량%내지 0. 중량%， Y： 0. 1중량%내지 0.5중량%， Ti： 0.001중량%내지 0.01중량%， 잔부 마그네슘 및 기타불가피한불순물을 포함하는 합금 용탕을 준비하는 단계， 상기 합금 용탕을주조하여 잉곳을 제조하는 단계, 상기 잉곳을 균질화 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
열처리하는 단계 및 상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
이때， 상기 합금 용탕의 성분 및 조성을 한정한 이유는， 앞서 마그네슘 합금 판재의 성분 및 조성을 한정한 이유와 같으므로 생략한다. 구체적으로,상기 합금 용탕을 준비하는 단계는,순수 마그네슘（99.5% 당） 을 저탄소강도가니에 장입하고, 보호가스 분위기 하에서 710 내지 730°（:로 승온하여 , 상기 순수 마그네슘을 용해할수 있다.
이후, 상기 순수 마그네슘이 완전 용해되었을 때, 융점이 높은 모합금부터 상기 순수 마그네슘에 첨가할수 있다. 융점이 높은 합금의 순서는시- , 시내, 시-1&1， 시， 1始 ， 2:1과 같다.
이후， 상기 모합금과순수 마그네슘이 균일하게 혼합되도록 10분 내지 20분동안교반할수 있다.
이후， 기타불가피한불순물 또는 개재물이 침강할수 있도록， 5분 내지 15분 동안상기 합금 용탕을 교반 하지 않은 채로 유지하였다.
그 결과, 상기 성분 및 조성 범위의 합금 용탕을 준비할수 있다. 이후, 상기 합금 용탕을주조하여 잉곳을 제조하는 단계를 실시할수 있다. 이때, 상기 용탕을 예열된 저탄소강몰드에 출탕하여 잉곳으로 제조할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
이후, 상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계를 실시할 수 있다.
이때，상기 잉곳을 380내지 420°〔온도 범위에서 균질화 열처리할 수 있다.
상기 잉곳을 12 내지 24시간동안유지하여 균질화 열처리할수 있다.
상기 조건으로균질화 열처리함으로써, 주조 시 발생된 응력을 해소할수 있다.
마지막으로， 상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 실시할 수 있다. 상기 열처리된 잉곳을 275 내지 325^ 온도 범위에서 압연할수 있다.
구체적으로， 상기 잉곳을 압연 1회당 10 내지 20%의 압하율로 압연할 수 있다. 상기와 같이 압연함으로써 , 목적하는두께의 마그네슘 합금 판재를 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
수득할수 있다.
이하， 본 명세서에서 압하율이란， 압연 시 압연 롤을 통과하기 전의 재료의 두께와 압연 롤을 통과한후의 재료의 두께의 차이를 압연 롤을 통과하기 전의 재료의 두께로 나눈 후 100을 곱한 것을 의미한다.
이하본 발명의 바람직한실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
순수 마그네슘
Figure imgf000010_0001
저탄소강도가니에 장입하고, 보호가스 분위기 하에서 720° (:로 승은하여 상기 순수 마그네슘을 용해하였다. 이후, 상기 순수 마그네슘이 완전 용해되었을 때， 융점이 높은 모합금부터 상기 순수 마그네슘에 첨가하였다. 이때， 합금 원소들이 충분히 섞이도록 상기 합금 용탕을 10분 정도 교반하였다. 이후， 상기 합금 용탕내 개재물들을 침강시키기 위해 10분 정도유지하여 합금 용탕을 준비하였다.
이후， 예열된 저탄소강몰드에 상기 합금 용탕을 출탕하여 잉곳을 주조하였다.
상기 주조된 잉곳은 400° (:에서 10시간동안균질화 열처리하였다. 상기 균질화 열처리된 잉곳은 300°0게서 압연하였다. 이때, 압연 1패스 당， 15% 압하율로 압연하였다. 그 결과, 1ä두께의 마그네슘 합금 판재를 수득하였다.
비교예
비교예 1은 상용되는쇼å31계 마그네슘 합금을 준비하였다.
그 외 비교예는 실시예와 비교하여 합금 조성만 하기 표 1 및 2에 개시된 바와 같이 달리하였다.
실험예
부식속도 평가 방법
상기 실시예와 비교예의 부식속도를 측정하여 내식성을 평가하였다. 구체적으로, 25°〔 3.5 .%犯(：1 용액을 이용하여
Figure imgf000010_0002
immers ion test ) 방법으로 부식속도를 즉정하였다. 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
【표 11
Figure imgf000011_0001
표 1에 개시한 바와 같이 , 31에 6 또는 을 단독 첨가한
경우（비교예 2 및 3） 비교예 1에 비해 내식성이 소폭 향상된 것을 확인할 수 있다.
다만， 요å31에 8 및 을 동시에 첨가한 경우（비교예 4）의 내식성이 비교예 1 내지 3보다 더 우수하였다.
다만, 및 X 첨가 효과는 실시예에서 더 뚜렷하게 확인할 수 있다. 구체적으로， 비교예 1내지 4에 비해 알루미늄 함량이 더 높은 실시예 1및 2에 8및 V을 동시에 첨가한 결과 부식속도가 1ä八이하로 우수한 것을 알 수 있다.
더 구체작으로， 본원 실시예에 타타늄을 더 첨가하는 경우（실시예 3 및 4）에도 부식 속도가 소폭 상승하였으나， 여전히 1·八 이하로 우수한 것을 알 수 있다.
다만， 비교예 5의 경우， 티타늄을 더 첨가한 결과 그렇지 않은 경우（비교예 4）보다 부식 속도가 증가하여 내식성이 저하된 결과를 확인할 수 있다. 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
【표 2】
Figure imgf000012_0001
한편, 알루미늄 함량이 5중량%를 초과하는 경우에는 B 및 Y을 동시 첨가하더라도 내식성이 열위함을 알 수 있다.
구체적으로， 비교예 6 및 7의 부식속도가 2.27mWy와 4.71mWy로 내식성이 매우 열위한 결과를 확인할 수 있다.
한편 , B, Y , 및 을 복합 첨가한 결과, 실시예 5 및 6과 같이 부식 속도가 lmnvV로 매우 우수한 것을 알 수 있다.
기계적 물성 평가방법
기계적 물성은 ASTM E8 규격에 따라 Gage length 25mm 판상시편을 이용하여 10_3/s 의 변형율 속도 조건에서 상온 인장시험을 실시하여 항복강도, 인장강도 및 연신율을 측정하였다.
【표 3】
Figure imgf000012_0002
상기 표 3에 개시된 바와 같이， 실시예 5의 경우 연신율의 큰 감소 없이 항복강도 및 인장강도가 현저하게 높은 결과를 확인할 수 있다. 상기 표 1 및 2에 개시된 결과는 본원 도면을 통해서도 확인할 수 있다. 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
도 1은 실시예와 비교예의 부식 속도를 그래프로 나타낸 것이다. 도 2는 비교예 6과실시예 5의 미세조직을 SEM으로 관찰한사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 을 첨가한실시예 5의 경우, 비교예 6에 비해 상대적으로 MgiyAl is 입자의 크기가더 미세해진 것을 확인할수 있다. 뿐만 아니라， 상기 입자의 상분율도 낮아진 것을 알수 있다.
상기 결과는 본원 도 3을 통해서도 확인할수 있다.
도 3은 비교예 6과실시예 5의 미세조직을 TEM으로 관찰한사진이다. 도 3에 도시된 바와 같이 , 을 첨가한실시예 5의 경우， 을 첨가하지 않은 비교예 6에 비해 미세한크기의 Mgi7Al i2상들이 더 많이 형성된 것을 알수 있다.
도 4는 비교예 6과실시예 5의 표만산화 피막을 SAM으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
구체적으로， SAM(Scanning Auger Mi croscopy) 분석장치를 이용하여 아르곤 이온빔 (Ar ion beam)을 시편표면에 주사한후， 깊이 방향으로 성분 깊이 프로파일 (depth prof 을 얻는 방법으로 합금 표면의 산화 피막 깊이 프로파일을 분석하였다.
깊이 프로파일은 스퍼터 시간이 0내지 10분 구간에서는 2.5nm/min, 10 내지 30분 구간에서는 6.4nm/min, 30분 이상구간에서는 16. 1nm/min의 속도로 측정하였다.
그 결과， 실시예 5및 비교예 6의 표면에 MgO산화 피막 외에도 A1203 산화 피막이 복합적으로 형성된 것을 확인할 수 있다.
그러나, 실시예 5의 경우 비교예 6에 비해 상대적으로 A1203 산화막층이 좀 더 두껍게 형성된 것을 관찰할수 있다. 이는실시예 5의 경우, Ti 첨가에 의해 Mg 기지 내에 A1 고용도가 미세하게 증가하여 A1203 산화층 형성을촉진한 것으로 도출할수 있다.
MgO산화 피막의 경우 치밀하지 못한구조로 인해 부식 저항성을 갖지 못하나, 부동태 특성이 있는 A1203산화막층이 더 존재할 경우 MgO단일 산화막층에 비해 부식 환경에 노출될 때 MgO산화막층의 성장을 억제하여 내식성이 향상되는 효과가 있다.
이는 본원 도 5를 통해서도 확인할수 있다. 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
도 5는 비교예 6과실시예 5의 표면 산화 피막을 TEM으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
구체적으로, 염수침적시험 (Sal t immers i on test ) 1시간 경과후 표면의 산화피막 안정성을 TEM으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다. 시편 표면의 하얀색 층은 TEM분석을 위해 Au를 코팅한부분이다.
그 결과， 을 첨가한실시예 5의 경우, 비교예 6에 비해 상대적으로 표면의 MgO산화막층의 불균일한성장이 적게 발생하여 표면 산화피막이 더 안정적인 것을 확인할수 있다.
한편， 비교예 6의 경우 1시간 염수침적 후 MgO표면 산화층이 국부적으로 성장한부위가 비교적 많이 관찰되었다.
즉， 실시예 5의 경우상대적으로 산화층 성장부위가 적게 관찰되어 더 안정적인 것을 알수 있다.
도 6은 비교예 6과실시예 5의 표면 산화피막층의 합금 성분을 SIMS로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
구체적으로， SIMSCSecondary Ion Mass Spect roscopy) 분석장치를 이용하여 Cs+ 이온을 시료표면에 주사하여 깊이 방향으로 성분 프로파일을 분석하였다. 이는 ppb단위까지 검출이 가능하여 반도체 분석 등에 많이 쓰이는분석방법이다.
그 결과,실시예 5의 경우 표면 산화 피막층 (MgO)에 Ti성분이 비교예 6에 비해 많이 검출된 것을 확인할수 있다. 구체적으로, 비교예 6의 표면부에 검출되는 Ti 성분은 background peak에 의한 것이고， 상대 비교를 통해 실시예 5의 표면에 Ti 성분이 더 많이 검출되는 것을 확인할수 있다. 이에 따라， 표면 산화 피막층에 존재하는 Ti 성분이 MgO산화 피막층의 안정성을유도하여 내식성을 향상시킨 것으로 도출할수 있다. 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

2020/022584 1»（：1^1{2018/015189 【청구범위】
【청구항 1]
전체 100중량%에 대해，시 : 3중량%초과및 5중량%이하， å11： 0.5중량% 내지
Figure imgf000015_0001
0.1중량%내지 0.5중량%， 0.001중량%내지 0.01중량%， \ - 0. 1중량%내지 0.5중량%, 잔부마그네슘및 기타불가피한불순물을 포함하는마그네슘합금판재.
【청구항 2】
제 1항에서，
상기 마그네슘합금판재는北: 0.001중량%내지 0.01중량%를더 포함하는마그네슘합금판재.
【청구항 3】
전체 100중량%에 대해,시 : 5중량%초과및 9중량%이하， å11： 0.5중량% 내지 1.5중량%,加: 0.1중량%내지 0.5중량%， 0.001중량%내지 0.01중량%, X ·. 0. 1중량%내지 0.5중량%， : 0.001중량%내지 0.이중량%, 잔부마그네슘 및 기타불가피한불순물을포함하는마그네슘합금판재.
【청구항 4]
제 3항에서’
상기 마그네슘합금판재 표면에는 的산화층이 위치하고, 상기 산화층에는 성분을포함하는마그네슘합금판재 .
【청구항 5]
제 1항내지 제 4항중어느한항에서，
상기 마그네슘합금판재는 ^17^ 12 입자상을포함하고，
상기 입자의 평균 입경은
Figure imgf000015_0002
이하인 마그네슘합금판재.
【청구항 6]
제 1항내지 제 4항중어느한항에서，
상기 마그네슘합금판재는 1용17사12 입자상을포함하고,
상기 마그네슘합금판재의 100부피%에 대해， 상기 입자의 부피 분율은 5%이하인 마그네슘합금판재.
【청구항 7】
전체 100중량%에 대해，시 : 3중량%초과및 5중량%이하, ¾ : 0.5중량% 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
내지 1.5중량% , : 0. 1중량%내지 0.5중량%， 0.001중량%내지 0.이중량%， 0. 1중량% 내지 0.5중량%， 잔부 마그네슘 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 합금 용탕을 준비하는 단계;
상기 합금 용탕을 주조하여 잉곳을 제조하는 단계;
상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계; 및
상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법 .
【청구항 8]
제 1항에서 ,
상기 합금 용탕을 준비하는 단계에서,
상기 합금 용탕은 : 0.0이중량% 내지 0.01중량%를 더 포함하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법.
【청구항 9]
전체 100중량%에 대해,시 : 5중량%초과 및 9중량%이하, å11： 0.5중량% 내지 1 . 5중량% , 111： 0. 1중량%내지 0.5중량%， 묘: 0.001중량%내지 0.01중량%， 0. 1중량%내지 0. 5중량% , Ti 0.001중량% 내지 0.01중량%， 잔부 마그네슘 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 합금 용탕을 준비하는 단계 ;
상기 합금 용탕을 주조하여 잉곳을 제조하는 단계;
상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계; 및
상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법 .
【청구항 10】
제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에서，
상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계는，
380 내지 420^ 온도 범위에서 실시하는 것인 마그네슘 합금 판재의 제조방법.
【청구항 11】
제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에서，
상기 잉곳을 균질화 열처리하는 단계는，
12 내지 24시간 동안 실시하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법 . 2020/022584 1»（：1^1{2018/015189
【청구항 12】
제 7항 내지 제 9항중어느 한 항에서，
상기 균질화 열처리된 잉곳을 압연하는 단계는,
275 내지 325°〔 온도 범위에서 실시하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법.
PCT/KR2018/015189 2018-07-18 2018-12-03 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법 WO2020022584A1 (ko)

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