KR102746215B1 - Aluminum alloy - Google Patents
Aluminum alloy Download PDFInfo
- Publication number
- KR102746215B1 KR102746215B1 KR1020220035240A KR20220035240A KR102746215B1 KR 102746215 B1 KR102746215 B1 KR 102746215B1 KR 1020220035240 A KR1020220035240 A KR 1020220035240A KR 20220035240 A KR20220035240 A KR 20220035240A KR 102746215 B1 KR102746215 B1 KR 102746215B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- aluminum
- present
- alloy
- thermal conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 123
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 39
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 13
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 5
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 37
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 14
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 실리콘(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg)을 필수적으로 포함하고, 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca), 주석(Sn), 인(P), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 스트론튬(Sr), 바나듐(V) 중 적어도 1 또는 2 이상을 포함하는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an aluminum alloy, and is characterized in that the aluminum alloy essentially contains silicon (Si), iron (Fe), and magnesium (Mg), and contains at least one or two or more of copper (Cu), manganese (Mn), zinc (Zn), titanium (Ti), calcium (Ca), tin (Sn), phosphorus (P), chromium (Cr), zirconium (Zr), nickel (Ni), strontium (Sr), and vanadium (V).
Description
본 발명은 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계부품이나 전기 및 전자제품에 사용되는 주조용이나 다이캐스팅용 알루미늄 합금에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy, and more specifically, to an aluminum alloy for casting or die casting used in machine parts or electrical and electronic products.
통상, 알루미늄은 가벼우면서 주조가 용이하며, 면심입방격자(face centered cubic, FCC) 결정구조를 가져서 높은 용해도를 가지므로 다른 금속과 잘 합금화되고, 상온 및 고온가공이 용이하며, 전기 및 열의 전도성이 좋아 산업 전반에서 널리 사용되고 있다. 특히 최근에는 자동차 및 전자제품 등의 연비향상 또는 중량 절감 등을 위하여 알루미늄에 다른 금속을 혼합한 알루미늄 합금이 많이 사용된다.Aluminum is generally used in many industries because it is lightweight, easy to cast, has a face-centered cubic (FCC) crystal structure, has high solubility, alloys well with other metals, is easy to process at room temperature and high temperature, and has good electrical and thermal conductivity. In particular, aluminum alloys mixed with other metals are widely used recently to improve fuel efficiency or reduce weight in automobiles and electronic products.
이러한 알루미늄 합금으로 제품을 제조하는 방법으로서 다이캐스팅(die casting) 방법이 많이 사용된다. 다이캐스팅은 필요한 주조형상에 맞추어 정확하게 기계가공된 금형에 용융금속을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법이다. Die casting is a widely used method for manufacturing products using these aluminum alloys. Die casting is a precision casting method that injects molten metal into a mold that is precisely machined to the required casting shape to obtain a casting that is identical to the mold.
이와 같은 다이캐스팅 방법은 생산되는 제품의 치수가 정확하므로 다듬질과 같은 후공정이 거의 필요 없고 대량생산이 가능하고 생산 비용이 저렴하다는 장점을 가지기 때문에 높은 양산성을 가진다. 그 결과 상기 다이캐스팅 방법은 자동차부품, 전기기기, 광학기기, 계측기 등 여러 분야에서 가장 많이 이용되고 있다.This type of die casting method has the advantage of high mass productivity because the dimensions of the product being produced are accurate, so there is almost no need for post-processing such as finishing, mass production is possible, and production costs are low. As a result, the die casting method is most widely used in various fields such as automobile parts, electrical equipment, optical equipment, and measuring instruments.
그러나 다이캐스팅 공법은 공정 중 용융금속 내부로 가스가 혼입 되고 상기 혼입된 가스는 최종 제품(product) 내의 void와 같은 결함으로 존재할 수 있다. 이에 따라 다이캐스팅 공법은 연신율이 낮아지는 단점을 가질 수 있다. However, the die casting method causes gas to be mixed into the molten metal during the process, and the mixed gas may exist as defects such as voids in the final product. Accordingly, the die casting method may have the disadvantage of low elongation.
한편, 종래의 알루미늄 합금은 다이캐스팅 공정에 사용되는 재료 가운데 약 90% 이상을 차지할 정도로 높은 활용도를 보이고 있다. 그러나 A383 등과 같은 종래의 알루미늄 합금은 최근의 전자부품의 소형화 및 집적화에 따른 방열 효율에 대한 시장요구에 뒤처지고 있는 실정이다.Meanwhile, conventional aluminum alloys are showing high utilization, accounting for more than 90% of the materials used in the die casting process. However, conventional aluminum alloys such as A383 are lagging behind the market demand for heat dissipation efficiency due to the miniaturization and integration of recent electronic components.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것이다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems.
구체적으로 본 발명은 알루미늄 기지에 실리콘, 철, 마그네슘의 조성비를 제어하여 종래의 알루미늄 합금 보다 우수한 전기전도성과 열전도성, 그리고 성형성을 가지는 새로운 알루미늄 합금을 제공하고자 한다.Specifically, the present invention aims to provide a new aluminum alloy having better electrical conductivity, thermal conductivity, and formability than conventional aluminum alloys by controlling the composition ratio of silicon, iron, and magnesium in an aluminum matrix.
이를 통해서 본 발명은 방열 특성을 필요로 하는 다양한 부품에 사용할 수 있는 새로운 알루미늄 합금을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Through this, the purpose of the present invention is to provide a new aluminum alloy that can be used in various parts requiring heat dissipation properties.
또한 본 발명은, 철과 마그네슘의 성분비를 보다 정밀하게 제한하고 구리와 망간을 더 포함함으로써, 종래의 알루미늄 합금에 비해 열전도 특성과 방열 특성을 더욱 향상시키는 동시에 주조성도 더 향상시킬 수 있는 알루미늄 합금을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide an aluminum alloy which can further improve heat conductivity and heat dissipation characteristics while also improving castability compared to conventional aluminum alloys by more precisely limiting the composition ratio of iron and magnesium and including more copper and manganese.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금은, 전체 합금 총량에 대해서, 8.0∼9.0 중량%의 실리콘(Si); 0.35∼0.55 중량%의 철(Fe); 0.02∼0.3 중량%의 마그네슘(Mg);을 포함하는 것을 하나의 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above purpose, an aluminum alloy comprises, based on the total alloy amount, 8.0 to 9.0 wt% of silicon (Si); 0.35 to 0.55 wt% of iron (Fe); and 0.02 to 0.3 wt% of magnesium (Mg).
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 알루미늄 합금은, 전체 합금 총량에 대해서, 8.0∼9.0 중량%의 실리콘(Si); 0.35∼0.55 중량%의 철(Fe); 0.02∼0.3 중량%의 마그네슘(Mg);을 필수적으로 포함하고, 0.001∼0.2 중량%의 구리(Cu); 0.001∼0.2 중량%의 망간(Mn); 0.001∼0.2 중량%의 아연(Zn); 0.001∼0.2 중량%의 티타늄(Ti); 0.001∼0.2 중량%의 칼슘(Ca); 0.001∼0.2 중량%의 주석(Sn); 0.001∼0.2 중량%의 인(P); 0.001∼0.2 중량%의 크롬(Cr); 0.001∼0.2 중량%의 지르코늄(Zr); 0.001∼0.2 중량%의 니켈(Ni); 0.001∼0.1 중량%의 스트론튬(Sr); 0.001∼0.01 중량%의 바나듐(V); 중 적어도 1 또는 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention for achieving the above object, an aluminum alloy essentially contains, based on the total alloy amount, 8.0 to 9.0 wt% of silicon (Si); 0.35 to 0.55 wt% of iron (Fe); 0.02 to 0.3 wt% of magnesium (Mg); 0.001 to 0.2 wt% of copper (Cu); 0.001 to 0.2 wt% of manganese (Mn); 0.001 to 0.2 wt% of zinc (Zn); 0.001 to 0.2 wt% of titanium (Ti); 0.001 to 0.2 wt% of calcium (Ca); 0.001 to 0.2 wt% of tin (Sn); 0.001 to 0.2 wt% of phosphorus (P); 0.001 to 0.2 wt% of chromium (Cr); 0.001 to 0.2 wt% of zirconium (Zr); It is characterized by containing at least 1 or 2 or more of: 0.001 to 0.2 wt% nickel (Ni); 0.001 to 0.1 wt% strontium (Sr); and 0.001 to 0.01 wt% vanadium (V).
본 발명에 따른 상기 알루미늄 합금들은 30∼40% IACS의 전기전도도와, 25∼200℃의 온도에서 145∼165 W/mK의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 한다.The aluminum alloys according to the present invention are characterized by having an electrical conductivity of 30 to 40% IACS and a thermal conductivity of 145 to 165 W/mK at a temperature of 25 to 200°C.
본 발명의 새로운 알루미늄 합금은 알루미늄 기지에 실리콘, 철, 마그네슘의 조성비를 제어함으로써 종래의 알루미늄 합금대비 우수한 전기전도성과 열전도성, 그리고 성형성을 확보함으로써 방열 특성을 필요로 하는 다양한 부품에 사용할 수 있는 효과를 제공한다.The novel aluminum alloy of the present invention secures excellent electrical conductivity, thermal conductivity, and formability compared to conventional aluminum alloys by controlling the composition ratio of silicon, iron, and magnesium in the aluminum base, thereby providing the effect of being usable in various parts requiring heat dissipation characteristics.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 합금의 열전도 성능의 측정상태를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 합금의 열전도 성능을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 합금의 방열 성능의 측정상태를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 합금의 방열 성능을 나타내는 그래프이다.
도 5는 표 2에 따른 본 발명의 실시예의 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금의 열전도도 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 표 3에 따른 본 발명의 실시예의 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금의 열전도도 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 표 4에 따른 본 발명의 실시예의 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금의 열전도도 측정 결과를 도시한 그래프이다.Figure 1 is a diagram showing a state of measuring the thermal conductivity performance of an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the thermal conductivity performance of an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a state of measuring heat dissipation performance of an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the heat dissipation performance of an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the results of thermal conductivity measurements of aluminum alloys of examples of the present invention and aluminum alloys of comparative examples according to Table 2.
Figure 6 is a graph showing the results of thermal conductivity measurements of aluminum alloys of examples of the present invention and aluminum alloys of comparative examples according to Table 3.
Figure 7 is a graph showing the results of thermal conductivity measurements of aluminum alloys of examples of the present invention and aluminum alloys of comparative examples according to Table 4.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시예에 의한 알루미늄 합금은, 기계부품이나 전기 및 전자제품에 사용되는 주조용이나 다이캐스팅용 알루미늄 합금이다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)을 기지로 하여 실리콘(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg)을 제어된 조성범위만큼 필수적으로 포함하고, 나아가 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca), 주석(Sn), 인(P), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 스트론튬(Sr), 바나듐(V) 중 적어도 1 또는 2 이상과 일부 불순물 등을 포함하여 이루어진 알루미늄 합금이다.An aluminum alloy according to an embodiment of the present invention is an aluminum alloy for casting or die casting used for machine parts or electrical and electronic products. To this end, the aluminum alloy according to an embodiment of the present invention is an aluminum alloy formed by using aluminum (Al) as a base and essentially including silicon (Si), iron (Fe), and magnesium (Mg) in a controlled composition range, and further including at least one or two or more of copper (Cu), manganese (Mn), zinc (Zn), titanium (Ti), calcium (Ca), tin (Sn), phosphorus (P), chromium (Cr), zirconium (Zr), nickel (Ni), strontium (Sr), and vanadium (V), and some impurities.
실리콘(Si)은 본 발명의 알루미늄 합금의 유동성과 강도를 향상시키기 위해 첨가된다. Silicon (Si) is added to improve the fluidity and strength of the aluminum alloy of the present invention.
또한, 실리콘(Si)이 본 발명의 알루미늄 합금에 첨가되면, 실리콘(Si)의 첨가에 따라 알루미늄 합금의 액화온도(liquidus temperature)가 감소하게 된다. 그 결과 알루미늄 합금의 응고시간(solidification time)이 길어지게 됨으로써 알루미늄 합금의 주조성이 향상된다. In addition, when silicon (Si) is added to the aluminum alloy of the present invention, the liquidus temperature of the aluminum alloy decreases according to the addition of silicon (Si). As a result, the solidification time of the aluminum alloy becomes longer, thereby improving the castability of the aluminum alloy.
또한, 실리콘(Si)의 알루미늄(Al) 기지에 대한 낮은 용해도는 순수한 실리콘(pure Si)의 석출(precipitation)을 유발한다. 상기 석출된 실리콘(Si)은 마찰 저항을 향상시킬 수 있고, 알루미늄 합금의 유동성, 주조성, 열전도성, 인장강도를 향상시키게 된다.In addition, the low solubility of silicon (Si) in aluminum (Al) matrix causes precipitation of pure silicon (pure Si). The precipitated silicon (Si) can improve frictional resistance and enhance the fluidity, castability, thermal conductivity, and tensile strength of the aluminum alloy.
본 발명의 알루미늄 합금에 첨가되는 실리콘(Si)의 조성범위는 8.0∼9.0 중량%(또는 %라 한다)가 바람직하다.The composition range of silicon (Si) added to the aluminum alloy of the present invention is preferably 8.0 to 9.0 wt% (or referred to as %).
만일 실리콘(Si)의 조성범위가 8.0 중량% 미만이면, 유동성과 강도 향상의 효과가 구현되기 어렵다는 문제가 있다.If the composition range of silicon (Si) is less than 8.0 wt%, there is a problem in that it is difficult to achieve the effects of improving fluidity and strength.
반면 실리콘(Si)의 조성범위가 9.0 중량% 초과이면, 본 발명의 알루미늄 합금 내에 과도한 실리콘(Si)으로 인해 침상 또는 판상의 Si 석출과 함께 후술할 다른 첨가원소와의 반응에 따른 Si 금속간화합물(intermetallic compound)가 형성되어 합금의 신율을 저하되고 열전도도가 지나치게 감소되는 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of silicon (Si) exceeds 9.0 wt%, there is a problem in that excessive silicon (Si) in the aluminum alloy of the present invention causes Si precipitation in the form of needles or plates, and Si intermetallic compounds are formed due to reactions with other additive elements to be described later, thereby lowering the elongation of the alloy and excessively reducing the thermal conductivity.
철(Fe)은 본 발명의 알루미늄 합금 내에서 주조 후 대부분 Al3Fe 등의 금속간화합물로 정출(primary precipitation)되기 때문에 알루미늄의 열전도도의 저하를 최소화시키면서 철(Fe)의 알루미늄 대비 높은 밀도로 인해 알루미늄 합금의 강도를 증가시킬 수 있다. 동시에 철(Fe)은 ,다이캐스팅에 의하여 알루미늄 합금 제품을 성형할 때, 금형소착을 줄일 수 있다. Since iron (Fe) is mostly crystallized (primarily precipitated) as an intermetallic compound such as Al 3 Fe in the aluminum alloy of the present invention after casting, the strength of the aluminum alloy can be increased due to the high density of iron (Fe) compared to aluminum while minimizing the decrease in the thermal conductivity of aluminum. At the same time, iron (Fe) can reduce mold seizure when forming an aluminum alloy product by die casting.
본 발명의 알루미늄 합금에 첨가되는 철(Fe)의 조성범위는 0.35∼0.55 중량%(또는 %라 한다)가 바람직하다.The composition range of iron (Fe) added to the aluminum alloy of the present invention is preferably 0.35 to 0.55 wt% (or referred to as %).
만일 철(Fe)의 조성범위가 0.35 중량% 미만이거나 0.55 중량 %를 초과하면, 본 발명의 알루미늄 합금의 열전도도가 저하되거나 주조품에 기공이 발생하거나 강도의 향상이 미비할 수 있다.If the composition range of iron (Fe) is less than 0.35 wt% or more than 0.55 wt%, the thermal conductivity of the aluminum alloy of the present invention may decrease, pores may occur in the cast product, or the improvement in strength may be insufficient.
나아가 철(Fe)은 본 발명의 알루미늄 합금의 고착성을 방지하고 강도를 향상시킬 수 있다.Furthermore, iron (Fe) can prevent sticking and improve the strength of the aluminum alloy of the present invention.
이를 위해 본 발명의 알루미늄 합금에 첨가되는 철(Fe)의 조성범위는 0.40∼0.50 중량%(또는 %라 한다)가 보다 바람직하다.For this purpose, the composition range of iron (Fe) added to the aluminum alloy of the present invention is more preferably 0.40 to 0.50 wt% (or referred to as %).
만일 철(Fe)의 조성범위가 0.4 중량% 미만이면, 상기 고착성 방지와 강도 향상의 효과가 구현되기 어려운 문제가 있다.If the composition range of iron (Fe) is less than 0.4 wt%, there is a problem in that it is difficult to implement the effects of preventing sticking and improving strength.
반면 철(Fe)의 조성범위가 0.5 중량% 초과이면, 과도한 철(Fe)의 존재로 인해 알루미늄 합금의 내식성이 저하되고 알루미늄 합금 내에서 침전물이 발생하기 쉬운 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of iron (Fe) exceeds 0.5 wt%, there is a problem that the corrosion resistance of the aluminum alloy is reduced due to the presence of excessive iron (Fe) and precipitates are likely to occur within the aluminum alloy.
또한, 철(Fe)은 알루미늄 합금 내에서 재결정된 결정립의 조대화를 억제하고 주조 시 결정립을 미세화하는데 효과가 있다. 다만 철(Fe)이 알루미늄 합금에 0.7 중량% 이상 함유되면, 알루미늄 합금의 부식을 초래할 수도 있다.In addition, iron (Fe) is effective in suppressing the coarsening of recrystallized grains in aluminum alloys and in refining grains during casting. However, if iron (Fe) is contained in an aluminum alloy of 0.7 wt% or more, it may cause corrosion of the aluminum alloy.
마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금의 주조성을 향상시키고 고용 강화 및 석출 강화 기구(mechanism)에 의해 합금의 기계적 물성을 향상시키며, 나아가 합금의 열전도도에도 영향을 크게 미친다. Magnesium (Mg) improves the castability of aluminum alloys and enhances the mechanical properties of the alloys through the mechanisms of solid solution strengthening and precipitation strengthening, and further significantly affects the thermal conductivity of the alloys.
구체적으로 마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금 내에서 상기 실리콘(Si)과 결합하여 Mg2Si 형태의 실리로 석출되어 기계적 성질에 영향을 미치며, 마그네슘과 결합하고 남은 잔류 실리콘은 단독으로 실리콘 형태로 석출되어 기계적 성질 및 강도를 향상시킨다.Specifically, magnesium (Mg) combines with silicon (Si) within the aluminum alloy and precipitates as Mg 2 Si, affecting the mechanical properties, and the remaining silicon after combining with magnesium precipitates alone in the form of silicon, thereby improving the mechanical properties and strength.
또한 마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금 표면에 치밀한 표면 산화층(MgO)을 급격하게 성장시킴으로써 패시베이션(passivation) 효과로 인해 합금 내부 부식을 방지하는 기능을 한다.Additionally, magnesium (Mg) functions to prevent internal corrosion of the alloy due to its passivation effect by rapidly growing a dense surface oxide layer (MgO) on the surface of the aluminum alloy.
나아가 마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금의 경량화와 함께 피삭성을 향상시키는 효과를 가진다.Furthermore, magnesium (Mg) has the effect of improving the machinability and reducing the weight of aluminum alloys.
마그네슘(Mg)은 본 발명의 알루미늄 합금의 전체 총중량에 대해 0.02∼0.3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that magnesium (Mg) be included in an amount of 0.02 to 0.3 wt% based on the total weight of the aluminum alloy of the present invention.
만일 마그네슘(Mg)의 조성범위가 0.02 중량% 미만이면, 상기 마그네슘의 첨가 효과들이 구현되기 어려운 문제가 있다.If the composition range of magnesium (Mg) is less than 0.02 wt%, there is a problem in that it is difficult to implement the effects of adding magnesium.
반면 마그네슘(Mg)의 조성범위가 0.3 중량% 초과이면, 오히려 열전도도가 감소할 뿐만 아니라 합금의 유동성이 저하되어 복잡한 형상을 가지는 제품의 제조가 어려워지는 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of magnesium (Mg) exceeds 0.3 wt%, not only does the thermal conductivity decrease, but the fluidity of the alloy also deteriorates, making it difficult to manufacture products with complex shapes.
본 발명의 알루미늄 합금은 이하의 합금 원소들(피할 수 없는 불순물 포함) 가운데 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The aluminum alloy of the present invention may include at least one or two or more of the following alloy elements (including unavoidable impurities).
구리(Cu)는, 본 발명의 알루미늄 합금의 전체 총중량에 대해 0.001∼0.2 중량%로 이루어진 함유성분으로서, 알루미늄 합금의 경도, 강도, 부식 저항에 영향을 미친다. 따라서 구리(Cu)의 조성범위가 0.001∼0.2 중량% 인 경우, 상기 범위 내에서 알루미늄 합금의 부식 저항을 감소시키지 않으면서도 강도를 향상시킬 수 있게 된다.Copper (Cu) is a component comprised of 0.001 to 0.2 wt% based on the total weight of the aluminum alloy of the present invention, and affects the hardness, strength, and corrosion resistance of the aluminum alloy. Therefore, when the composition range of copper (Cu) is 0.001 to 0.2 wt%, the strength can be improved without reducing the corrosion resistance of the aluminum alloy within the above range.
구리(Cu)는 고용 강화(solid solution hardening) 기구에 의해 알루미늄 합금의 강도를 향상시킨다. 구리(Cu)는 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다. 만일 구리가 0.001중량% 미만으로 첨가되면, 상기 강도 개선의 효과가 저하된다. 반면, 구리가 0.2 중량% 초과이면, 알루미늄 합금의 내식성이 저하된다. Copper (Cu) improves the strength of aluminum alloys by a solid solution hardening mechanism. Copper (Cu) is preferably included in the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy. If copper is added in an amount less than 0.001 wt%, the effect of improving the strength is reduced. On the other hand, if copper exceeds 0.2 wt%, the corrosion resistance of the aluminum alloy is reduced.
또한, 구리(Cu)는 용탕의 유동성을 개선할 수 있다. 그러나 알루미늄 합금에 과도한 양의 구리가 첨가되면, 알루미늄 합금의 내식성을 저하시키며, 용접성을 떨어뜨릴 수 있다. 또한상술한 철(Fe)과 유사하게, 알루미늄 내에 구리가 0.2 중량%을 초과 함유되면, 구리는 알루미늄 합금의 부식을 초래할 수도 있다.In addition, copper (Cu) can improve the fluidity of the molten metal. However, if an excessive amount of copper is added to the aluminum alloy, it can reduce the corrosion resistance of the aluminum alloy and reduce the weldability. In addition, similar to the iron (Fe) mentioned above, if copper is contained in aluminum exceeding 0.2 wt%, copper can cause corrosion of the aluminum alloy.
망간(Mn)은 알루미늄 합금의 부식저항(내식성)을 향상시키고 고용강화 효과 및 미세 석출물 분산 효과를 통하여 합금의 인장강도를 향상시키며, 나아가 고온에서의 연화(softening) 저항을 크게 하며 표면처리 특성을 개선시킬 수 있다.Manganese (Mn) can improve the corrosion resistance of aluminum alloys and enhance the tensile strength of the alloy through the solid solution strengthening effect and fine precipitate dispersion effect. Furthermore, it can increase the softening resistance at high temperatures and improve the surface treatment characteristics.
망간(Mn)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that manganese (Mn) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
만일 망간(Mn)의 조성범위가 0.001 중량% 미만이면, 상기 망간의 첨가 효과를 달성할 수 없다.If the composition range of manganese (Mn) is less than 0.001 wt%, the effect of adding manganese cannot be achieved.
반면 망간(Mn)의 조성범위가 0.2 중량% 초과이면 주조성이 저하되는 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of manganese (Mn) exceeds 0.2 wt%, there is a problem of reduced castability.
아연(Zn)은 알루미늄 합금의 주조성 및 전기화학 특성을 향상시키고, 고용 강화와 석출 강화 효과에 의해 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. Zinc (Zn) can improve the castability and electrochemical properties of aluminum alloys, and enhance mechanical properties through solid solution strengthening and precipitation strengthening effects.
아연(Zn)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that zinc (Zn) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
만일 아연(Zn)의 조성범위가 0.001 중량% 미만이면, 상기 아연의 첨가 효과를 달성할 수 없다.If the composition range of zinc (Zn) is less than 0.001 wt%, the effect of adding zinc cannot be achieved.
반면 아연(Zn)의 조성범위가 0.2 중량% 초과이면 주조성과 용접성 및 내식성이 저하되는 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of zinc (Zn) exceeds 0.2 wt%, there is a problem of reduced castability, weldability, and corrosion resistance.
티타늄(Ti)은 알루미늄 합금의 주조성을 저하시키지 않으면서 알루미늄 합금의 주조 중 액상 내에서 Al3Ti 등의 금속간 화합물을 정출(primary precipitation)시킴으로써 알루미늄 합금의 결정립 미세화를 가능하게 하며 주조재의 크랙(crack)을 방지할 수 있다. 또한 티타늄은 석출경화 열처리에 의하여 알루미늄 기지 내에서 상기 금속간 화합물의 석출을 증가시켜 알루미늄 합금의 기계적 물성 및 부식 저항을 향상시킬 수 있다. Titanium (Ti) enables grain refinement of aluminum alloys by primary precipitating intermetallic compounds such as Al 3 Ti in the liquid phase during casting of aluminum alloys without lowering the castability of the aluminum alloy, and can prevent cracks in the cast material. In addition, titanium can improve the mechanical properties and corrosion resistance of aluminum alloys by increasing the precipitation of the intermetallic compounds in the aluminum matrix through precipitation hardening heat treatment.
티타늄(Ti)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that titanium (Ti) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
만일 타타늄(Ti)의 조성범위가 0.001 중량% 미만이면, 상기 티타늄의 첨가 효과를 달성할 수 없다.If the composition range of titanium (Ti) is less than 0.001 wt%, the effect of adding titanium cannot be achieved.
반면 타타늄(Ti)의 조성범위가 0.2 중량% 초과이면 상기 금속간 화합물이 다량으로 생성되어 합금의 기계적 특성을 저하시키는 문제가 있고 합금의 주조성과 용접성 및 내식성이 저하되는 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of titanium (Ti) exceeds 0.2 wt%, there is a problem in that a large amount of the intermetallic compound is generated, which lowers the mechanical properties of the alloy and lowers the castability, weldability, and corrosion resistance of the alloy.
칼슘(Ca)은, 알루미늄 합금 내에서 판형 실리콘(Si)의 구형화(spherodizing)을 진행시켜 합금의 경도 및 인장강도와 신율을 향상시킨다.Calcium (Ca) promotes spherodizing of plate-shaped silicon (Si) within the aluminum alloy, thereby improving the hardness, tensile strength, and elongation of the alloy.
칼슘(Ca)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that calcium (Ca) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
주석(Sn)은 알루미늄 합금 내에서 합금의 열전도도를 감소시키지 않으면서 주조품의 기계적 물성을 향상시키고 베어링 및 부싱 등 마찰이 수반되는 기계부품의 윤활성을 향상시킨다.Tin (Sn) improves the mechanical properties of cast aluminum alloys without reducing the thermal conductivity of the alloy, and improves the lubricity of friction-related machine parts such as bearings and bushings.
주석(Sn)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that tin (Sn) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
인(P)은 상기의 다른 합금 원소들과는 달리 알루미늄의 정련 및 주조 과정에서 혼입되기 쉬운 불순물이다. 따라서 알루미늄 합금 내에서 인의 함유량이 많아지면 기계적 성질을 저하시키므로 함유량이 적을수록 유리하다. 또한, 다량의 인(P)이 알루미늄 합금에 포함되면, 용탕 내에서 공정(eutectic) 실리콘(Si)의 미세화가 효과적으로 작동될 수 없는 문제가 있다.Unlike the other alloying elements mentioned above, phosphorus (P) is an impurity that is easily mixed in during the refining and casting process of aluminum. Therefore, if the content of phosphorus in aluminum alloy increases, the mechanical properties deteriorate, so the lower the content, the better. In addition, if a large amount of phosphorus (P) is included in the aluminum alloy, there is a problem that the refinement of eutectic silicon (Si) in the molten metal cannot be effectively performed.
만일 알루미늄의 정련 및 주조 과정에서의 인의 혼입이 불가피할 경우, 인(P)은 0.2 중량% 미만으로 포함되는 것이 바람직하다.If the inclusion of phosphorus is unavoidable during the refining and casting process of aluminum, it is preferable that phosphorus (P) be included in an amount of less than 0.2 wt%.
크롬(Cr)은 알루미늄 합금 내에서 마그네슘 산화층(MgO) 막의 조밀성을 높여주어 내식성을 높이는데 기여하고, 결정입자 미세화를 통한 합금의 강도와 연신율 및 내마모성과 내열성을 향상시킬 수 있다. Chromium (Cr) contributes to improving corrosion resistance by increasing the density of the magnesium oxide (MgO) film within the aluminum alloy, and can improve the strength, elongation, wear resistance, and heat resistance of the alloy through grain refinement.
크롬(Cr)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that chromium (Cr) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
만일 크롬(Cr)의 조성범위가 0.001 중량% 미만이면, 상기 크롬의 첨가 효과를 달성할 수 없다.If the composition range of chromium (Cr) is less than 0.001 wt%, the effect of adding chromium cannot be achieved.
반면 크롬(Cr)의 조성범위가 0.2 중량% 초과이면 강도가 오히려 저하되는 문제가 있다.On the other hand, if the composition range of chromium (Cr) exceeds 0.2 wt%, there is a problem in which the strength actually decreases.
지르코늄(Zr)은 알루미늄 합금 내에서 Al3Zr의 강화상을 생성함으로써 합금의 강도를 향상시키는 원소이다. 반면 지르코늄은 융점이 알루미늄보다 크게 높아서 통상적인 고압 다이캐스팅을 통한 용융에서는 대량생산에 불리한 측면이 있다.Zirconium (Zr) is an element that improves the strength of an aluminum alloy by forming a strengthening phase of Al 3 Zr. However, zirconium has a melting point much higher than that of aluminum, so it is not suitable for mass production when melted through conventional high-pressure die casting.
이에 따라 지르코늄(Zr)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.2 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.Accordingly, it is preferable that zirconium (Zr) be included within the range of 0.001 to 0.2 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
니켈(Ni)은 알루미늄 합금의 열간 경도(hot hardness)와 합금의 내식성을 향상시킬 수 있다. 반면 니켈(Ni)은 알루미늄 합금의 내열성 향상에 일조할 수 있으나 그 효과가 미비하고, 오히려 알루미늄에 첨가될 수 있는 불순물로써 0.2 중량%을 초과 함유되면 소재의 부식을 초래할 수도 있다.Nickel (Ni) can improve the hot hardness of aluminum alloys and the corrosion resistance of the alloy. On the other hand, nickel (Ni) can help improve the heat resistance of aluminum alloys, but the effect is minimal, and rather, as an impurity that can be added to aluminum, if it exceeds 0.2 wt%, it can cause corrosion of the material.
스트론튬(Sr)은 알루미늄 합금 내에서 공정 실리콘(Eutectic Si)을 미세화시키고 구상화시켜서 강도와 연신율을 향상시킬 수 있다. 반면 스트론튬은 과다하게 첨가되는 경우, 취성이 증가하여 강도성질을 저하시킬 수 있고 나아가 가스의 혼입 및 화합물의 생성이 촉진될 수 있다.Strontium (Sr) can improve strength and elongation by refining and spheroidizing eutectic silicon in aluminum alloys. On the other hand, if strontium is added in excessive amounts, it can increase brittleness and reduce strength properties, and further promote gas mixing and compound formation.
이에 따라 스트론튬(Sr)은 알루미늄 합금의 총중량 대비 0.001∼0.1 중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.Accordingly, it is preferable that strontium (Sr) be included within the range of 0.001 to 0.1 wt% relative to the total weight of the aluminum alloy.
바나듐(V)은, 0.001∼0.01 중량%로 이루어진 함유성분으로서, 알루미늄 합금이 고압 다이캐스팅에 의하여 제품으로 가공될 수 있도록 하는데 중요한 기능을 하게 된다.Vanadium (V) is an element present in an amount of 0.001 to 0.01 wt% and plays an important role in enabling aluminum alloys to be processed into products through high-pressure die casting.
또한, 본 발명의 알루미늄 합금은 30∼40% IACS의 전기전도도와, 25℃ 이상의 온도에서 145 W/mK 이상의 열전도도를 가진다. 따라서 우수한 방열특성을 필요로 하는 전자기기 부품, 전기기기 부품, 자동차용 부품 등에 널리 적용할 수 있게 된다. 특히, 이러한 본 발명의 알루미늄 합금은, 25∼200℃의 온도에서 145∼165 W/mK의 열전도도를 가지는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the aluminum alloy of the present invention has an electrical conductivity of 30 to 40% IACS and a thermal conductivity of 145 W/mK or more at a temperature of 25°C or higher. Therefore, it can be widely applied to electronic device parts, electrical device parts, automobile parts, etc. that require excellent heat dissipation characteristics. In particular, it is more preferable that the aluminum alloy of the present invention has a thermal conductivity of 145 to 165 W/mK at a temperature of 25 to 200°C.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조해서 본 실시예의 알루미늄 합금과 비교예의 종래의 알루미늄 합금 사이의 열전도 성능과 방열 성능을 비교해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 7, the thermal conductivity performance and heat dissipation performance between the aluminum alloy of the present embodiment and the conventional aluminum alloy of the comparative example will be specifically described by comparison.
표 1은 본 발명의 실시예에 해당하는 알루미늄 합금 4종과 종래의 비교예의 알루미늄 합금(Alloy A383 합금) 1종 사이의 열전도도, 비열, 밀도를 측정한 결과를 나타낸다.Table 1 shows the results of measuring thermal conductivity, specific heat, and density between four aluminum alloys corresponding to examples of the present invention and one aluminum alloy (Alloy A383 alloy) of a conventional comparative example.
상기 표 1에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 해당하는 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금은 각각의 특성이 서로 다르게 나타나 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, it can be seen that the aluminum alloys corresponding to the examples of the present invention and the aluminum alloys of the comparative examples exhibit different characteristics.
[표 1][Table 1]
도 1은 상기 표 1 및 후술할 도 2의 열전도도 측정 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a drawing schematically illustrating the thermal conductivity measurement method of Table 1 above and Figure 2 described below.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 열전도도 특성은 시험시간인 약 500초 동안 외부와는 단열 상태로 유지하고 소정사이즈의 시편의 고정단을 80℃로 유지한 상태에서 고정단의 반대편에 위치하는 끝점의 온도를 시간에 따라 측정한 결과이다. 상기 열 전도도 측정 결과, 본 발명의 실시예의 알루미늄 합금의 시편이 비교예의 시편 보다 대략 36% 정도 열전도도가 향상됨을 알 수 있었다.As shown in Fig. 1, the thermal conductivity characteristics are the results of measuring the temperature of the end point located on the opposite side of the fixed end over time while maintaining the fixed end of a specimen of a predetermined size at 80°C and maintaining the specimen in an insulated state from the outside for a test time of approximately 500 seconds. As a result of the thermal conductivity measurement, it was found that the thermal conductivity of the aluminum alloy specimen of the embodiment of the present invention was improved by approximately 36% compared to that of the comparative example.
본 발명에서의 알루미늄의 방열 특성은 도 3에서 도시하는 방법에 따라 측정되었다. 구체적으로, 방열특성의 평가는 소정사이즈의 시편의 고정단을 100℃로 유지한 상태에서 외부온도는 공냉의 상온 25℃로 유지하고, 15초 동안 측정점의 시간에 따른 온도를 측정함으로써 결정되였다.The heat dissipation characteristics of aluminum in the present invention were measured according to the method illustrated in Fig. 3. Specifically, the evaluation of the heat dissipation characteristics was determined by maintaining the fixed end of a specimen of a predetermined size at 100°C, maintaining the external temperature at 25°C, which is the room temperature of air cooling, and measuring the temperature at a measurement point over time for 15 seconds.
상기 방열특성 측정 결과 본 발명의 실시예의 알루미늄 합금 시편이 비교예의 알루미늄 합금 시편 보다 대략 47% 정도 방열특성이 향상됨을 알 수 있었다(도 4).As a result of the measurement of the heat dissipation characteristics, it was found that the heat dissipation characteristics of the aluminum alloy specimen of the example of the present invention were improved by approximately 47% compared to the aluminum alloy specimen of the comparative example (Fig. 4).
아래의 표 2 내지 4와 도 5 내지 7은 본 발명의 알루미늄 합금의 열전도도 특성에 미치는 합금원소 첨가의 영향을 정량적으로 나타낸다. Tables 2 to 4 and Figures 5 to 7 below quantitatively show the effect of alloy element addition on the thermal conductivity characteristics of the aluminum alloy of the present invention.
아래의 표 2 내지 4와 도 5 내지 7의 열전도도는 ASTM E146(Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method) 규정에 따라 측정되었다.The thermal conductivity in Tables 2 to 4 and Figs. 5 to 7 below was measured according to ASTM E146 (Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method).
구체적으로 먼저 열확산계수(thermal diffusivity, α)를 측정하고, 시료의 밀도(density, ρ)와 비열(specific heat, cp)를 측정하게 되면, 열 전도도(thermal conductivity, λ)는 다음의 식에 의해 결정된다.Specifically, first, the thermal diffusivity (α) is measured, and then the density (ρ) and specific heat (c p ) of the sample are measured. Then, the thermal conductivity (λ) is determined by the following equation.
λ = α* ρ * cp λ = α* ρ * c p
아래의 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금에서 Si과 Fe의 조성범위는 실질적으로 동일하게 고정한 상태에서 Mg의 조성범위에 따른 열전도도를 측정한 결과이다.Table 2 below shows the results of measuring thermal conductivity according to the composition range of Mg in an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention while keeping the composition ranges of Si and Fe substantially the same.
[표 2][Table 2]
도 5는 상기 표 2에 따른 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금의 열전도도 측정 결과를 도시한다.Figure 5 shows the results of thermal conductivity measurements of aluminum alloys according to embodiments of the present invention and aluminum alloys of comparative examples according to Table 2 above.
상기 표 2의 결과와 도 5가 도시하는 바와 같이, Mg의 조성범위가 적어도 0.02~0.25 wt.%인 실시예의 열전도도는 Mg의 조성범위가 0.3wt% 이상인 비교예의 열전도도보다 월등히 높음을 알 수 있다.As shown in the results in Table 2 above and in Fig. 5, it can be seen that the thermal conductivity of the examples in which the composition range of Mg is at least 0.02 to 0.25 wt.% is significantly higher than the thermal conductivity of the comparative examples in which the composition range of Mg is 0.3 wt.% or more.
아래의 표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금에서, Si과 Mg의 조성범위는 실질적으로 동일하게 고정한 상태에서, Fe의 조성범위에 따른 열전도도를 측정한 결과이다.Table 3 below shows the results of measuring thermal conductivity according to the composition range of Fe in an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention, while the composition ranges of Si and Mg are substantially fixed to the same extent.
[표 3][Table 3]
도 6은 상기 표 3에 따른 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금의 열전도도 측정 결과를 도시한다.Figure 6 shows the results of thermal conductivity measurements of aluminum alloys according to embodiments of the present invention and aluminum alloys of comparative examples according to Table 3 above.
상기 표 3의 결과와 도 6이 도시하는 바와 같이, Fe의 조성범위가 적어도 0.35~0.55 wt.%인 실시예의 열전도도는 Fe의 조성범위가 0.35wt% 미만이거나 또는 0.55wt.% 초과인 비교예의 열전도도보다 높음을 알 수 있다.As shown in the results in Table 3 above and in Fig. 6, it can be seen that the thermal conductivity of the examples in which the composition range of Fe is at least 0.35 to 0.55 wt.% is higher than the thermal conductivity of the comparative examples in which the composition range of Fe is less than 0.35 wt.% or greater than 0.55 wt.%.
아래의 표 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금에서 Fe과 Mg의 조성범위는 실질적으로 동일하게 고정한 상태에서 Si의 조성범위에 따른 열전도도를 측정한 결과이다.Table 4 below shows the results of measuring thermal conductivity according to the composition range of Si in an aluminum alloy according to one embodiment of the present invention while the composition ranges of Fe and Mg are substantially fixed to the same.
[표 4][Table 4]
도 7은 상기 표 4에 따른 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금과 비교예의 알루미늄 합금의 열전도도 측정 결과를 도시한다.Figure 7 shows the results of thermal conductivity measurements of aluminum alloys according to embodiments of the present invention and aluminum alloys of comparative examples according to Table 4 above.
상기 표 4의 결과와 도 7이 도시하는 바와 같이, Si의 조성범위가 적어도 8.0~9.0 wt.%인 실시예의 열전도도는 Si의 조성범위가 9wt.% 초과인 비교예의 열전도도보다 높음을 알 수 있다.As shown in the results in Table 4 above and in Fig. 7, it can be seen that the thermal conductivity of the example in which the composition range of Si is at least 8.0 to 9.0 wt.% is higher than the thermal conductivity of the comparative example in which the composition range of Si is more than 9 wt.%.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 실리콘, 철, 마그네슘을 조성비를 제어함으로써 종래의 상용합금 보다 우수한 전기전도성과 성형성 및 열전도성을 확보할 수 있다. 이를 통해서 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 방열 특성을 필요로 하는 다양한 부품에 사용될 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the aluminum alloy according to the present invention can secure electrical conductivity, formability, and thermal conductivity superior to conventional commercial alloys by controlling the composition ratio of silicon, iron, and magnesium. Through this, the aluminum alloy according to the present invention provides the effect of being able to be used in various parts requiring heat dissipation characteristics.
또한, 본 발명의 알루미늄 합금은 실리콘, 철과 마그네슘의 성분비를 제어하고 구리와 망간을 더 포함함으로써, 종래의 알루미늄 합금에 비해 열전도 특성과 방열 특성을 더욱 향상시키는 동시에 주조성도 더 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the aluminum alloy of the present invention provides the effect of further improving the thermal conductivity and heat dissipation characteristics as well as the castability compared to conventional aluminum alloys by controlling the composition ratio of silicon, iron, and magnesium and further including copper and manganese.
또한, 본 발명의 알루미늄 합금은 아연, 티타늄, 칼슘, 주석, 인, 크롬, 지르코늄, 니켈, 스트론튬 및 바나듐을 더 포함함으로써, 주조성 및 전기화학 특성을 향상시키고, 기계부품의 윤활성과 기계적 물성을 향상시키고, 내열성 및 내식성을 향상시키고, 합금의 열간경도 및 인장강도을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the aluminum alloy of the present invention further contains zinc, titanium, calcium, tin, phosphorus, chromium, zirconium, nickel, strontium and vanadium, thereby providing effects of improving castability and electrochemical properties, improving lubricity and mechanical properties of machine parts, improving heat resistance and corrosion resistance, and improving hot hardness and tensile strength of the alloy.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.The present invention described above can be implemented in various other forms without departing from the technical idea or main characteristics thereof. Therefore, the above embodiments are merely illustrative in all respects and should not be construed as limiting.
Claims (3)
전체 합금 총량에 대해서,
8.0∼9.0 중량%의 실리콘(Si);
0.35∼0.55 중량%의 철(Fe);
0.02∼0.3 중량%의 마그네슘(Mg);
나머지는 알루미늄 및 불가피한 불순물을 포함하고,
상기 마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금 내에서 상기 실리콘(Si)과 결합하여 Mg2Si 형태로 석출되고,
상기 마그네슘과 결합하고 남은 잔류 실리콘은 단독으로 실리콘 형태로 석출되는, 알루미늄 합금.
As an aluminum alloy,
Regarding the total alloy amount,
8.0∼9.0 wt% silicon (Si);
0.35∼0.55 wt% iron (Fe);
0.02∼0.3 wt% magnesium (Mg);
The remainder contains aluminum and unavoidable impurities,
The above magnesium (Mg) is combined with the above silicon (Si) in the aluminum alloy and precipitates in the form of Mg 2 Si.
An aluminum alloy in which the residual silicon remaining after combining with the above magnesium is precipitated solely in the form of silicon.
상기 합금은,
0.001∼0.2 중량%의 구리(Cu);
0.001∼0.2 중량%의 망간(Mn);
0.001∼0.2 중량%의 아연(Zn);
0.001∼0.2 중량%의 티타늄(Ti);
0.001∼0.2 중량%의 칼슘(Ca);
0.001∼0.2 중량%의 주석(Sn);
0.001∼0.2 중량%의 인(P);
0.001∼0.2 중량%의 크롬(Cr);
0.001∼0.2 중량%의 지르코늄(Zr);
0.001∼0.2 중량%의 니켈(Ni);
0.001∼0.1 중량%의 스트론튬(Sr);
0.001∼0.01 중량%의 바나듐(V); 중 적어도 1 또는 2 이상을 포함하는 알루미늄 합금.
In paragraph 1,
The above alloy is,
0.001∼0.2 wt% copper (Cu);
0.001∼0.2 wt% manganese (Mn);
0.001∼0.2 wt% zinc (Zn);
0.001∼0.2 wt% titanium (Ti);
0.001∼0.2 wt% calcium (Ca);
0.001∼0.2 wt% tin (Sn);
0.001∼0.2 wt% phosphorus (P);
0.001∼0.2 wt% chromium (Cr);
0.001∼0.2 wt% zirconium (Zr);
0.001∼0.2 wt% nickel (Ni);
0.001∼0.1 wt% strontium (Sr);
An aluminum alloy comprising at least 1 or 2 of vanadium (V) in an amount of 0.001 to 0.01 wt%.
상기 합금은 30∼40% IACS의 전기전도도와, 25∼200℃의 온도에서 145∼165 W/mK의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.In paragraph 1 or 2,
The above alloy is an aluminum alloy characterized by having an electrical conductivity of 30 to 40% IACS and a thermal conductivity of 145 to 165 W/mK at a temperature of 25 to 200°C.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202280006916.0A CN116391059A (en) | 2021-04-13 | 2022-04-12 | aluminum alloy |
| PCT/KR2022/005265 WO2022220534A1 (en) | 2021-04-13 | 2022-04-12 | Aluminum alloys |
| EP22788390.7A EP4323556A4 (en) | 2021-04-13 | 2022-04-12 | Aluminum alloys |
| US17/719,890 US11685974B2 (en) | 2021-04-13 | 2022-04-13 | Aluminum alloys |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210047657 | 2021-04-13 | ||
| KR1020210047657 | 2021-04-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220141742A KR20220141742A (en) | 2022-10-20 |
| KR102746215B1 true KR102746215B1 (en) | 2024-12-24 |
Family
ID=83804807
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210142902A Active KR102489980B1 (en) | 2021-04-13 | 2021-10-25 | Aluminum alloy |
| KR1020220035240A Active KR102746215B1 (en) | 2021-04-13 | 2022-03-22 | Aluminum alloy |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210142902A Active KR102489980B1 (en) | 2021-04-13 | 2021-10-25 | Aluminum alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR102489980B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102615671B1 (en) * | 2022-10-12 | 2023-12-19 | 레몬메탈 주식회사 | A member for heat transfer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102546211B1 (en) * | 2021-04-13 | 2023-06-21 | 레몬메탈 주식회사 | Aluminum alloy |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060130658A (en) * | 2004-04-05 | 2006-12-19 | 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤 | Aluminum alloy casting material for heat treatment with excellent thermal conductivity and manufacturing method thereof |
| KR20110038357A (en) | 2009-10-08 | 2011-04-14 | 홍종규 | Aluminum Alloy Composition |
| KR20110065122A (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-15 | 현대자동차주식회사 | Aluminum Alloy Composition for High Vacuum Die Casting |
| KR101468957B1 (en) | 2012-05-30 | 2014-12-05 | 한국기계연구원 | Aluminum alloy for casting |
| KR101544888B1 (en) | 2013-05-31 | 2015-08-19 | 한국산업기술대학교산학협력단 | For conduit aluminum alloy composition having excellent flexibility |
| KR101691001B1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-29 | 주식회사 에스제이테크 | Die-cast aluminum alloy composition with excellent corrosion resistance and strength |
| CN108085541B (en) * | 2016-11-23 | 2020-04-24 | 比亚迪股份有限公司 | Heat-conducting aluminum alloy and application thereof |
-
2021
- 2021-10-25 KR KR1020210142902A patent/KR102489980B1/en active Active
-
2022
- 2022-03-22 KR KR1020220035240A patent/KR102746215B1/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102546211B1 (en) * | 2021-04-13 | 2023-06-21 | 레몬메탈 주식회사 | Aluminum alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220141725A (en) | 2022-10-20 |
| KR20220141742A (en) | 2022-10-20 |
| KR102489980B1 (en) | 2023-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100564559C (en) | Cu-Ni-Si-Co-Cr based copper alloy for electronic material and manufacture method thereof | |
| KR101124235B1 (en) | Aluminium alloy and aluminium alloy casting | |
| CN112391562B (en) | Aluminum alloy and preparation method thereof | |
| CN107829000B (en) | Die-casting aluminum alloy material and preparation method thereof | |
| CN102676887A (en) | Aluminum alloy for pressure casting and casting of the aluminum alloy | |
| KR102599762B1 (en) | Die casting aluminium alloy with high electrical conductivity and manufacturing method for aluminium alloy casting using the same, and aluminium alloy casting manufactured therefrom | |
| JP2017538031A (en) | Die-casting aluminum alloy with improved corrosion resistance, frequency filter, and method for manufacturing communication device parts | |
| JPS5853057B2 (en) | Highly conductive copper-based alloy | |
| KR102546211B1 (en) | Aluminum alloy | |
| JP7038823B2 (en) | Cu-Co-Si-Fe-P copper alloy with excellent bending workability and its manufacturing method | |
| CN102912197B (en) | A kind of aluminium silicon magnesium system cast aluminium alloy and preparation method thereof | |
| US11685974B2 (en) | Aluminum alloys | |
| CN107937768B (en) | Extrusion casting aluminum alloy material and preparation method thereof | |
| CN117568671A (en) | Heat treatment-free die-cast aluminum alloy material and preparation method thereof, automobile structural parts | |
| KR102746215B1 (en) | Aluminum alloy | |
| JP6837542B2 (en) | Copper alloy plate material with excellent heat resistance and heat dissipation | |
| JP7472318B2 (en) | Aluminum alloys and aluminum alloy castings | |
| KR102461964B1 (en) | Aluminum alloy | |
| CN102994838B (en) | MgAlSi heat resistance magnesium alloy | |
| JP3920656B2 (en) | High rigidity aluminum alloy containing boron | |
| CN116555646A (en) | Medium-strength heat-conducting aluminum alloy material | |
| KR102217940B1 (en) | Aluminum alloy for die casting having an excellent heat releasing property and manufacturing method thereof | |
| US20240125566A1 (en) | Heat transfer member | |
| KR102617997B1 (en) | Manufacturing method of die casting Al alloy | |
| KR102572624B1 (en) | High elongation die casting alloy composition for non-heat treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20220322 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240102 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20240724 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20241219 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20241219 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |