WO2012161461A2 - 알루미늄 합금 및 그 제조방법 - Google Patents

알루미늄 합금 및 그 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy and a method for producing the same.
  • silicon (Si) is one of the main alloying elements following magnesium (Mg).
  • Mg magnesium
  • an aluminum-silicon (Al-Si) based alloy may be used as a casting material or as a 4000 series whole body alloy according to a classification table set by the American Aluminum Association.
  • Al-Mg-Si aluminum-magnesium-silicon
  • Al-Mg-Si aluminum-magnesium-silicon
  • silicon can be used to produce alloys that are easy to flow and melt filled or alloys with less casting cracks. Even though silicon is added in large amounts to aluminum molten metal, it is possible to maintain the molten metal in a good state with little increase in viscosity or oxidation tendency of the molten metal. Referring to the state diagram shown in FIG. It can be done easily. In these aluminum alloys silicon is typically added in the form of pure silicon.
  • the present invention is to provide a method for producing an aluminum alloy containing silicon using a more economical silicon oxide in place of pure silicon and the aluminum alloy produced accordingly.
  • the foregoing problem has been presented by way of example, and the scope of the present invention is not limited by this problem.
  • the manufacturing method of the aluminum alloy of one embodiment of the present invention is provided.
  • the aluminum base metal is dissolved to form a molten metal.
  • An additive containing silicon oxide is added to the molten metal. At least a portion of the silicon oxide is exhausted in the molten metal.
  • the molten metal is cast.
  • the exhausting step may be performed so that substantially all of the silicon oxide does not remain in the molten metal.
  • the silicon oxide is decomposed into silicon, and at least a part of the silicon may be distributed in the aluminum base of the aluminum alloy.
  • the exhausting step may be performed so that oxygen generated by decomposition of the silicon oxide is removed from the molten metal. Furthermore, the oxygen may be removed in the form of gas through the surface of the molten metal.
  • the exhausting step may include stirring the upper portion of the molten metal. Further, the stirring may be performed in a state where the surface of the molten metal is exposed to the atmosphere. The stirring may be performed at an upper layer within 20% of the total depth of the molten metal from the surface of the molten metal.
  • the base material may include aluminum or an aluminum alloy.
  • the base material comprises an aluminum-magnesium alloy
  • the silicon oxide is decomposed by the exhausting step to generate silicon
  • at least a portion of the silicon reacts with magnesium in the molten metal to magnesium-silicon Compounds can be formed.
  • the magnesium-silicon compound may include Mg 2 Si.
  • a method of manufacturing an aluminum alloy is provided.
  • the aluminum base metal is dissolved to form a molten metal.
  • An additive containing silicon oxide is added to the molten metal.
  • Substantially all of the silicon oxide is decomposed in the molten metal to remove oxygen from the molten metal while remaining in the molten silicon.
  • the molten metal is cast so that at least a portion of the silicon is distributed in the aluminum matrix and substantially no silicon oxide remains.
  • an aluminum alloy produced by any of the above-described manufacturing method.
  • the aluminum base material includes an aluminum-magnesium alloy, and there may be a magnesium-silicon compound formed by casting without additional heat treatment on the aluminum base of the aluminum alloy.
  • a silicon or magnesium-silicon compound is present in the aluminum base, and the silicon component in the silicon or magnesium-silicon compound may be decomposed and supplied from silicon oxide added in the molten metal during casting of the alloy.
  • silicon oxide may be added to the aluminum base material to add a silicon component to the aluminum alloy.
  • This method of manufacture is economical in that silicon oxide is commercially easier and cheaper than silicon.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a photograph showing a point analysis result of the aluminum alloy prepared according to the experimental example of the present invention.
  • 4A is a photograph for line analysis of an aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • 4B is a graph showing the component profile according to line analysis for the aluminum alloy of FIG. 4A;
  • 5a is a photograph for line analysis of an aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • FIG. 5B is a graph showing the component profile according to line analysis for the aluminum alloy of FIG. 5A;
  • Figure 6 is a photograph showing the structure distribution of the aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing a state diagram for an aluminum-silicon alloy.
  • aluminum may refer to pure aluminum. However, even if the pure aluminum is not specifically mentioned, it may further include impurities which are not intentionally added during the manufacturing process (hereinafter, inevitable impurities).
  • aluminum alloy may refer to an alloy containing one or more additive elements in aluminum as the main element.
  • the aluminum alloy may further include unavoidable impurities in addition to the main element and the additive elements even when not specifically mentioned.
  • the aluminum alloy containing silicon may refer to an aluminum alloy in which at least silicon is added as an additive element to aluminum which is a main element.
  • the aluminum alloy containing silicon is an aluminum-silicon (Al-Si) alloy, an aluminum-magnesium-silicon (Al-Mg-Si) alloy, an aluminum-silicon-copper (Al-Si-Cu) system Alloys, aluminum-copper-magnesium-silicon (Al-Cu-Mg-Si) based alloys, and the like.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
  • a molten aluminum may be dissolved to form a molten metal (S20).
  • the base material may include, for example, pure aluminum or an aluminum alloy.
  • the aluminum alloy of the base material refers to an alloy in which at least one additional element is added to aluminum, which is a main element, and may refer to a case in which other additional elements are added in addition to silicon.
  • the scope of this embodiment does not exclude the case where silicon is added as an additive element to the aluminum alloy of the base material.
  • the base aluminum alloy is a 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, and 8000 series of wrought aluminum or 100, 200 in the American Aluminum Association. It can be any one selected from the series, 300 series, 400 series, 500 series, 700 series casting aluminum.
  • the base material may be dissolved in an appropriate reactor, for example, a crucible.
  • the temperature of the crucible can be controlled in consideration of the melting temperature of the base material, for example, can be controlled in the temperature range of 600 to 900 °C.
  • the temperature of the crucible may be set higher than the melting temperature of the base material, taking into account the temperature decrease when the additive element is added.
  • the melting temperature of the base material may be lower than the melting temperature of aluminum as most alloying elements are added, and thus the temperature of the crucible may be controlled at 600 ° C or lower.
  • Heating of the crucible can be carried out by any suitable heating means.
  • a resistance heating method, an induction heating method, a laser heating method, a plasma heating method, a hot air heating method, or the like may be used alone or in combination to heat the crucible.
  • silicon oxide may include silicon dioxide (SiO 2 ).
  • SiO 2 silicon dioxide
  • Such silicon oxide may be added in the form of a powder having a large surface area for improving reactivity.
  • this embodiment is not limited thereto, and silicon oxide may be added in the form of pellets or in the form of agglomerated powders to prevent powder scattering.
  • the size of the silicon oxide in powder form needs to be properly controlled. For example, when the powder size is less than 0.1 ⁇ m may be too fine to be scattered by hot air or to aggregate with each other to form agglomerates, so that it may not easily mix with the molten metal of the liquid phase. On the other hand, when the powder size exceeds 500 ⁇ m reaction time with the molten metal may be excessively long.
  • the powder size may vary depending on the temperature control method of the molten metal, and this embodiment is not limited to this example.
  • the content of silicon oxide may be appropriately selected depending on the use of the aluminum alloy to be manufactured, that is, the aluminum-silicon alloy.
  • the content of silicon oxide may limit its range so that substantially all of it may be exhausted in the melt.
  • silicon oxide may be added in the range of 0.001 to 30% by weight, and more strictly in the range of 0.01 to 15% by weight.
  • the addition of silicon oxide may be added in multiple stages at a time or after dividing the required amount at a time by a predetermined amount.
  • the added silicon oxide is a fine powder, it is possible to promote the reaction of silicon oxide while lowering the possibility of agglomeration of the powder by adding a multi-step at a time difference.
  • the base material and the additive may be dissolved together to form a molten metal.
  • the base material and the additive may be previously mounted in the crucible. In this case, however, it may be difficult to control the form or the addition method of the silicon oxide, and thus it may be difficult to control the reaction of the silicon oxide.
  • the silicon oxide may be exhausted in the molten metal (S24).
  • some of the silicon oxide may react with the melt and / or the atmosphere to decompose and be removed in the melt.
  • substantially all of the silicon oxide can be decomposed and removed in the molten metal.
  • the molten metal may be maintained for a predetermined time or the molten metal may be stirred to accelerate the reaction of the silicon oxide.
  • the exhausting step S24 may be referred to as a decomposition step in that the exhaustion of the silicon oxide substantially involves the decomposition of the silicon oxide.
  • this exhausting step (S24) may start substantially at the same time as the above-described addition step (S22), it may not be substantially different from the addition step (S22). Furthermore, when the addition of the additive is made in multiple stages, the addition step (S22) and the exhausting step (S24) may be repeated repeatedly.
  • silicon oxide can be broken down into silicon and oxygen. Silicon may remain in the melt or react with other alloying elements and oxygen may be substantially removed from the melt. For example, most of the oxygen can be released into the atmosphere in the gaseous state through the melt surface. In this exhausting step S24, the surface of the molten metal may be exposed to the atmosphere in order to activate the discharge of oxygen. As another example, oxygen may be removed after floating on top of the melt as a dross or sludge.
  • Silicon decomposed from silicon oxide may remain in the molten metal or may react with other alloying elements to form a compound.
  • silicon degraded in many alloys may remain as primary or process silicon in the aluminum matrix.
  • the decomposed silicon may react with magnesium in the molten metal to form a magnesium-silicon compound.
  • the magnesium-silicon compound may comprise an Mg 2 Si phase.
  • Stirring of the melt can be accomplished in a variety of ways.
  • agitation can be provided through a mechanical stirring device in the melt or through an electromagnetic field application device around the crucible.
  • the electromagnetic field applying device may perform stirring through convection of the molten metal by applying an electromagnetic field in the molten metal.
  • the agitation may begin with the addition of the additive or may proceed after some time after the addition of the additive.
  • the agitation may begin from the forming of the melt.
  • the stirring time may vary depending on the conditions of the melt and the amount or form of the additive.
  • the agitation can proceed until the additive is substantially invisible at the melt surface.
  • stirring may be further performed with a holding time of a margin.
  • oxygen is removed from the surface of the molten metal in contact with the atmosphere in a substantial gaseous state, it may be effective to stir the upper portion of the molten metal.
  • the agitation may proceed from the molten surface up to 20% of the total height of the melt, particularly if it is desired to activate the surface reaction from the molten surface to up to 10% of the total height of the melt. .
  • the molten metal may be cast (S26) to manufacture an aluminum alloy.
  • the temperature of the mold may have a temperature range of room temperature (for example, 25 °C) to 400 °C.
  • the alloy may be separated from the mold after cooling the mold to room temperature, but even when the alloy is solidified even before the room temperature, the alloy may be separated from the mold.
  • the mold may use any one selected from a metal mold, a ceramic mold, a graphite mold, and an equivalent thereof.
  • casting methods include sand casting, die casting, gravity casting, continuous casting, low pressure casting, squeeze casting, lost wax casting, thixo casting, and the like.
  • Gravity casting may refer to a method of injecting a molten alloy into the mold using gravity
  • low pressure casting may refer to a method of injecting molten metal into the mold by applying pressure to the molten surface of the molten alloy using gas.
  • Thixocasting is a casting technique in a semi-melt state that combines the advantages of conventional casting and forging. The scope of this embodiment is not limited to the type of casting and the casting method described above.
  • silicon oxide is substantially exhausted in the melt, there is substantially no silicon oxide in the cast aluminum alloy. Instead, in the aluminum matrix at least a portion of the silicon decomposed from the silicon oxide may remain in primary or process silicon and / or at least a portion of the silicon may remain in compound form by reacting with other alloying elements. The silicon remaining in the aluminum base may cause a hardening effect and contribute to improving the strength of the aluminum alloy.
  • the aluminum base material comprises an aluminum-magnesium alloy as described above
  • this compound may comprise a magnesium-silicon compound, such as Mg 2 Si.
  • Mg 2 Si magnesium-silicon compound
  • Al-Mg-Si (6000 series) alloy casting by dissolving and supplying silicon oxide in the molten metal without supplying Si separately, it is possible to form the Mg 2 Si phase by reaction without heat treatment.
  • Mg 2 Si phase formation can be formed in 6000 series alloys without heat treatment, given that Mg 2 Si phase formation was formed by post-cast heat treatment. This Mg 2 Si phase may induce a second phase strengthening effect and contribute to the strength improvement.
  • the silicon component may be added to the aluminum alloy by adding silicon oxide to the aluminum base material instead of silicon.
  • This method is very economical in that silicon oxide is commercially easier and cheaper than silicon.
  • Mg 2 Si phase can be obtained without heat treatment, which is more economical.
  • the aluminum alloy containing silicon prepared as described above can be applied to various products, such as aluminum-silicon (Al-Si) based alloys, aluminum-magnesium-silicon (Al-Mg-Si) based alloys, aluminum- Silicon-copper (Al-Si-Cu) -based alloys, aluminum-silicon-copper-magnesium (Al-Si-Cu-Mg) -based alloys, and the like.
  • the aluminum-silicon alloy may include 4000 series alloys in the classification table set by the American Aluminum Association, and the aluminum-magnesium-silicon alloy may include 6000 series alloys.
  • the aluminum alloy containing silicon according to this embodiment is an alloy further containing a third element in addition to silicon, such as Al-Si-. Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg and the like can be used as a plural alloy.
  • Such a multi-element alloy can improve the mechanical properties by adjusting the content of the third element to adjust the precipitation strengthening effect.
  • FIGS. 2B to 2D are photographs showing the results of EPMA analysis of the aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • FIG. 2A shows the microstructure of the alloy observed using back scattering electrons
  • FIGS. 2B to 2D show the mapping of the aluminum, silicon, and oxygen as a result of mapping to EPMA. Indicates.
  • the aluminum alloy according to this embodiment was prepared by adding about 0.5% by weight of SiO 2 additive to the aluminum base material. Furthermore, stirring was added in the decomposition step.
  • FIG. 2A it can be seen that fine crystals are widely distributed in the alloy.
  • FIG. 2B and FIG. 2C spots are observed at almost the same positions as the crystals of FIG. 2A, and the aluminum content is low and the silicon content is high in these spots.
  • FIG. 2D it can be seen that almost no oxygen is detected in the alloy as a whole.
  • the crystals of FIG. 2A are silicon crystals, not silicon oxide. Therefore, it can be seen that silicon is widely distributed in the matrix of the aluminum alloy produced according to this experimental example, and silicon oxide is almost completely decomposed and does not remain.
  • Figure 3 is a photograph showing the point analysis results of the aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • Table 1 below shows the component analysis results (% by weight) for points 1 to 5 (point 1 to point 5) of FIG.
  • points 1 to 3 substantially refer to silicon crystals on aluminum bases
  • points 4 and 5 substantially refer to aluminum bases. It can be seen that.
  • Figure 4a is a photograph for the line analysis of the aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • 4B is a graph showing a component profile according to line analysis for the aluminum alloy of FIG. 4A.
  • the aluminum content in the crystalline portion is reduced and the silicon content is observed in peak form.
  • oxygen is hardly observed in the entire range of the line. From this, it can be seen that the crystal is substantially composed of silicon.
  • Figure 5a is a photograph for the line analysis of the aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • FIG. 5B is a graph showing a component profile according to line analysis for the aluminum alloy of FIG. 5A.
  • Figure 6 is a photograph showing the structure distribution of the aluminum alloy prepared according to an experimental example of the present invention.
  • silicon crystals are minutely distributed as indicated by arrows in the aluminum matrix.
  • the silicon content on the surface of the alloy is higher than the SiO 2 content, and the silicon content is increased in the surface portion of the alloy by stirring. From this, it is determined that the silicon content at the alloy surface portion in this embodiment is higher than the silicon content at the center of the alloy.
  • FIG. 7A to 7d are photographs showing the results of EPMA analysis of the aluminum alloy prepared according to another experimental example of the present invention.
  • FIG. 7A illustrates the microstructure of the alloy observed using backscattered electrons
  • FIGS. 7B to 7D show the distribution of aluminum, silicon, and oxygen as a result of mapping to EPMA.
  • the aluminum alloy according to this embodiment was prepared by adding about 0.5% by weight of SiO 2 additive to the aluminum base material. On the other hand, the decomposition step was performed without stirring.
  • FIG. 7A it can be seen that fine crystals are widely distributed in the alloy.
  • FIGS. 7B and 7C spots are observed at almost the same positions as the crystals of FIG. 7A, and the aluminum content is low and the silicon content is high in these spots.
  • FIG. 7D it can be seen that almost no oxygen is detected in the alloy as a whole.
  • the crystals of FIG. 7A are silicon crystals, not silicon oxide. Therefore, it can be seen that silicon is widely distributed in the matrix of the aluminum alloy produced according to this experimental example, and silicon oxide is almost completely decomposed and does not remain.
  • FIG. 8 is a photograph showing a structure distribution of an aluminum alloy prepared according to another experimental example of the present invention.
  • FIG. 8 it can be seen that silicon crystals are widely distributed as indicated by arrows in the aluminum matrix. 6 and 8, the density of the silicon crystal in FIG. 8 is lower than that of the silicon crystal in FIG. 6. In this case, it can be seen that when the stirring is performed, the reaction is activated at the surface portion of the molten metal to increase the content of silicon in the alloy surface portion.
  • FIG. 10A to 10d are photographs showing the results of EPMA analysis of the aluminum alloy prepared according to another experimental example of the present invention.
  • FIG. 10A shows the microstructure of the alloy observed using backscattered electrons
  • FIGS. 10B to 10D show the distribution of silicon, magnesium and aluminum as a result of mapping to EPMA.
  • the aluminum alloy according to this experimental example was prepared by adding about 0.5% by weight of SiO 2 additive to the Al-5Mg alloy base material.

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Abstract

알루미늄 합금 및 그 제조방법이 제공된다. 일 실시예에 의하면, 알루미늄계 모재를 용해하여 용탕을 형성한다. 상기 용탕 내에 산화 실리콘을 포함하는 첨가물을 첨가한다. 상기 산화 실리콘의 적어도 일부를 상기 용탕 내에서 소진시킨다. 상기 용탕을 주조한다.

Description

알루미늄 합금 및 그 제조방법
본 발명은 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
알루미늄(Al) 합금에서 실리콘(Si)은 마그네슘(Mg)에 이어서 주된 합금원소 중의 하나이다. 예를 들어, 알루미늄-실리콘(Al-Si)계 합금은 주조재로 이용되거나 또는 미국알루미늄협회가 정한 분류표상 4000계열 전신재 합금으로 이용될 수 있다. 나아가, 알루미늄-마그네슘-실리콘(Al-Mg-Si)계 합금은 주조재로 이용되거나 또는 6000계열 전신재 합금으로 이용된다.
주조재에 있어서 실리콘은 유동성과 용탕 충진이 용이한 합금이나 주조 균열이 적은 합금을 생산하는데 이용될 수 있다. 실리콘은 알루미늄 용탕에 다량 첨가되어도 용탕의 점성 증가나 산화 경향이 거의 없이 용탕을 양호한 상태로 유지 가능하게 하고, 도 9에 도시된 상태도를 참조하면, 공정 실리콘과 초정 실리콘의 개량 처리로 결정립 미세화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 알루미늄 합금들에서 실리콘은 통상적으로 순수 실리콘 형태로 첨가된다.
본 발명은 순수 실리콘을 대신하여 보다 경제적인 산화 실리콘을 이용하여 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금을 제조하는 방법과 이에 따라 제조된 알루미늄 합금을 제공하고자 한다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 형태에 따른 알루미늄 합금의 제조방법이 제공된다. 알루미늄계 모재를 용해하여 용탕을 형성한다. 상기 용탕 내에 산화 실리콘을 포함하는 첨가물을 첨가한다. 상기 산화 실리콘의 적어도 일부를 상기 용탕 내에서 소진시킨다. 상기 용탕을 주조한다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 소진시키는 단계는 상기 산화 실리콘의 실질적인 전부가 상기 용탕 내에 잔류되지 않도록 수행할 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 소진시키는 단계에서 상기 산화 실리콘은 실리콘으로 분해되고, 상기 실리콘의 적어도 일부는 상기 알루미늄 합금의 알루미늄 기지 내에 분포될 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 소진시키는 단계는 상기 산화 실리콘이 분해하여 생성된 산소가 상기 용탕으로부터 제거되도록 수행할 수 있다. 나아가, 상기 산소는 상기 용탕의 표면을 통해서 기체의 형태로 제거될 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 소진시키는 단계는 상기 용탕의 상부를 교반하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 교반하는 단계는 상기 용탕의 표면을 대기중에 노출시킨 상태에서 수행할 수 있다. 상기 교반은 상기 용탕의 표면으로부터 상기 용탕의 전체 깊이의 20% 이내의 상층부에서 수행할 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 모재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 모재는 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하고, 상기 소진시키는 단계에 의해서 상기 산화 실리콘이 분해되어 실리콘이 생성되고, 상기 실리콘의 적어도 일부는 상기 용탕 내 마그네슘과 반응하여 마그네슘-실리콘 화합물을 형성할 수 있다. 상기 마그네슘-실리콘 화합물은 Mg2Si를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 알루미늄 합금의 제조방법이 제공된다. 알루미늄계 모재를 용해하여 용탕을 형성한다. 상기 용탕 내에 산화 실리콘을 포함하는 첨가물을 첨가한다. 상기 산화 실리콘의 실질적인 전부를 상기 용탕 내에서 분해하여, 상기 용탕 내에 실리콘은 잔류시키면서 산소는 상기 용탕으로부터 제거한다. 알루미늄 기지 내에 상기 실리콘의 적어도 일부가 분포되고 상기 산화 실리콘이 실질적으로 잔류하지 않도록 상기 용탕을 주조한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 전술한 제조방법의 어느 하나에 의해서 제조된 알루미늄 합금이 제공된다.
상기 알루미늄 합금에 있어서, 상기 알루미늄계 모재는 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하고, 상기 알루미늄 합금의 알루미늄 기지에는 부가적인 열처리 없이 주조에 의해서 형성된 마그네슘-실리콘 화합물이 존재할 수 있다.
상기 알루미늄 합금에 있어서, 알루미늄 기지 내에는 실리콘 또는 마그네슘-실리콘 화합물이 존재하고, 상기 실리콘 또는 마그네슘-실리콘 화합물에서 실리콘 성분은 합금 주조 시 용탕 내에 첨가된 산화 실리콘으로부터 분해되어 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하면, 실리콘 대신에 산화 실리콘을 알루미늄계 모재에 첨가하여, 알루미늄 합금 내에 실리콘 성분을 첨가할 수 있다. 실리콘보다 산화 실리콘이 상업적으로 쉽고 값싸게 구할 수 있다는 점에서, 이러한 제조방법은 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조방법을 보여주는 순서도이고;
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 EPMA 분석 결과를 보여주는 사진들이고;
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 점 분석 결과를 보여주는 사진이고;
도 4a는 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 라인 분석을 위한 사진이고;
도 4b는 도 4a의 알루미늄 합금에 대해서 라인 분석에 따른 성분 프로파일을 보여주는 그래프이고;
도 5a는 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 라인 분석을 위한 사진이고;
도 5b는 도 5a의 알루미늄 합금에 대해서 라인 분석에 따른 성분 프로파일을 보여주는 그래프이고;
도 6은 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 조직 분포를 보여주는 사진이고;
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 EPMA 분석 결과를 보여주는 사진들이고;
도 8은 본 발명의 다른 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 조직 분포를 보여주는 사진이고; 그리고
도 9는 알루미늄-실리콘 합금에 대한 상태도를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 측면으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예들에서, 알루미늄은 순수 알루미늄을 지칭할 수 있다. 다만 이러한 순수 알루미늄은 특별하게 언급되지 않는 경우에도, 제조과정 중에 의도적으로 첨가되지 않지만 불가피하게 함유되는 불순물(이하, 불가피 불순물)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 알루미늄 합금은 주원소인 알루미늄에 하나 또는 그 이상의 첨가원소들을 함유하는 합금을 지칭할 수 있다. 다만, 이러한 알루미늄 합금은 특별하게 언급되지 않는 경우에도 주원소와 첨가원소들 외에 불가피 불순물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금은 주원소인 알루미늄에 적어도 실리콘이 첨가원소로 부가된 알루미늄 합금을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금은 알루미늄-실리콘(Al-Si)계 합금, 알루미늄-마그네슘-실리콘(Al-Mg-Si)계 합금, 알루미늄-실리콘-구리(Al-Si-Cu)계 합금, 알루미늄-구리-마그네슘-실리콘(Al-Cu-Mg-Si)계 합금 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조방법을 보여주는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 알루미늄계 모재를 용해하여 용탕(molten metal)을 형성할 수 있다(S20). 모재는 예컨대 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 모재의 알루미늄 합금은 주원소인 알루미늄에 적어도 하나의 첨가원소가 부가된 합금을 지칭하고, 통상적으로 실리콘 외에 다른 첨가원소가 부가된 경우를 지칭할 수 있다. 하지만, 이 실시예의 범위는 모재의 알루미늄 합금에 실리콘이 첨가원소로 부가된 경우도 배제하지 않는다.
예를 들어, 모재의 알루미늄 합금은 미국알루미늄협회의 분류표상 1000 계열, 2000 계열, 3000 계열, 4000 계열, 5000 계열, 6000 계열, 7000 계열 및 8000 계열의 전신재용(Wrought) 알루미늄 또는 100 계열, 200계열, 300 계열, 400 계열, 500 계열, 700 계열의 주조용 (Casting) 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
용탕 형성 단계에서(S20), 모재는 적절한 반응로, 예컨대 도가니에서 용해될 수 있다. 도가니의 온도는 모재의 용융온도를 고려하여 제어될 수 있고, 예컨대 600 내지 900℃ 온도 범위에서 제어될 수 있다. 선택적으로, 도가니의 온도는 첨가원소가 부가될 때 온도 감소를 고려하여, 모재의 용융온도보다 높게 설정될 수도 있다. 한편, 모재의 용융온도는 대부분의 합금원소가 부가됨에 따라서 알루미늄의 용융온도보다 낮아질 수 있고, 따라서 도가니의 온도가 600℃ 이하에서 제어될 수도 있다.
도가니의 가열은 여하의 적절한 가열 수단에 의해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 저항 가열 방식, 유도 가열 방식, 레이저 가열 방식, 플라즈마 가열 방식, 열풍 가열 방식 등이 단독 또는 복합적으로 도가니의 가열에 이용될 수 있다.
이어서, 용탕 내에 산화 실리콘을 포함하는 첨가물을 첨가할 수 있다(S22). 예를 들어, 산화 실리콘은 이산화 실리콘(SiO2)을 포함할 수 있다. 이러한 산화 실리콘은 반응성 향상을 위해 표면적이 넓은 분말형태로 첨가될 수 있다. 그러나 이 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 산화 실리콘이 분말상의 비산을 방지하기 위해 분말을 응집시킨 팰렛(pellet) 형태 또는 덩어리 형태로 첨가될 수도 있다.
분말 형태의 산화 실리콘의 크기는 적절하게 제어될 필요가 있다. 예를 들어, 분말 크기가 0.1㎛ 미만일 경우 너무 미세하여 열풍에 의하여 비산되거나 또는 서로 응집되어 응집체를 형성함에 따라 액상의 용융금속과 쉽게 섞이지 않게 될 수 있다. 한편, 분말 크기가 500㎛를 초과할 경우에는 용탕과 반응하는 시간이 과도하게 길어질 수 있다. 하지만, 용탕의 온도 제어 방식에 따라서 분말 크기는 달라질 수 있고, 이 실시예가 이러한 예에 제한되는 것은 아니다.
산화 실리콘의 함량은 제조하고자 하는 알루미늄 합금, 즉 알루미늄-실리콘계 합금의 용도에 따라서 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 산화 실리콘의 함량은 용탕 내에서 실질적으로 그 전부가 소진될 수 있도록 그 범위를 제한할 수 있다. 예컨대, 산화 실리콘은 0.001 내지 30 중량% 범위에서 첨가될 수 있으며, 보다 엄격하게는 0.01 내지 15 중량% 범위에서 첨가될 수 있다.
산화 실리콘의 첨가는 필요량을 일시에 투입하거나 혹은 적정량으로 나눈 후 일정한 시간차를 두고 다단계로 첨가될 수 있다. 첨가되는 산화 실리콘이 미세한 분말일 경우에는 시간차를 두고 다단계로 투입함으로써 분말의 응집 가능성을 낮추면서 산화 실리콘의 반응을 촉진시킬 수 있다.
한편, 다른 실시예 예에서, 모재와 첨가물이 함께 용해되어 용탕을 형성할 수도 있다. 이 경우, 모재와 첨가물은 미리 도가니 내에 장착될 수 있다. 다만, 이 경우에는 산화 실리콘의 형태 또는 첨가 방법을 조절하기 어려워 산화 실리콘의 반응을 제어하기 어려울 수 있다.
이어서, 산화 실리콘의 적어도 일부를 용탕 내에서 소진시킬 수 있다(S24). 예를 들어, 산화 실리콘의 일부가 용탕 및/또는 분위기와 반응하여 분해되어 용탕 내에서 제거될 수 있다. 나아가, 이러한 분해 반응을 활성화함으로써, 산화 실리콘의 실질적인 전부를 분해하여 용탕 내에서 제거할 수도 있다. 예를 들어, 산화 실리콘이 첨가된 상태에서 용탕을 소정시간 유지하거나 또는 용탕을 교반하여 이러한 산화 실리콘의 반응을 촉진시킬 수 있다. 산화 실리콘의 소진이 실질적으로 산화 실리콘의 분해를 수반한다는 점에서 소진 단계(S24)는 분해 단계로 불릴 수도 있다.
한편, 이러한 소진 단계(S24)는 실질적으로 전술한 첨가 단계(S22)와 동시에 시작할 수도 있기 때문에, 실질적으로 첨가 단계(S22)와 구분되지 않을 수도 있다. 나아가, 첨가물의 첨가가 다단계로 이루어지는 경우에는 첨가 단계(S22)와 소진 단계(S24)가 반복적으로 이어질 수도 있다.
예를 들어, 산화 실리콘은 실리콘 및 산소로 분해될 수 있다. 실리콘은 용탕 내에 잔류되거나 또는 다른 합금 원소와 반응될 수 있고, 산소는 용탕으로부터 실질적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 산소는 대부분 용탕 표면을 통해서 기체 상태로 대기 중으로 배출될 수 있다. 이러한 소진 단계(S24)에서, 산소의 배출을 활성화하기 위해서 용탕의 표면은 대기 중에 노출될 수 있다. 다른 예로, 산소는 드로스(dross) 또는 슬러지(sludge)로서 용탕 상부에 부유한 후 제거될 수도 있다.
산화 실리콘으로부터 분해된 실리콘이 용탕 내에서 잔존하거나 또는 다른 합금 원소와 반응하여 화합물을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상당수의 합금 내에서 분해된 실리콘은 알루미늄 기지 내에 초정 또는 공정 실리콘으로 잔존할 수 있다. 다른 예로, 알루미늄 모재가 알루미늄-마그네슘 합금인 경우, 분해된 실리콘은 용탕 내 마그네슘과 반응하여 마그네슘-실리콘 화합물을 형성할 수 있다. 예컨대, 마그네슘-실리콘 화합물은 Mg2Si 상을 포함할 수 있다.
용탕의 교반은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 교반은 용탕 내의 기계적인 교반 장치를 통해서 제공되거나 또는 도가니 주위의 전자기장 인가 장치를 통해서 제공될 수 있다. 전자기장 인가 장치는 용탕 내에 전자기 필드를 인가함으로써 용탕의 대류를 통해서 교반을 수행할 수 있다.
예를 들어, 교반은 첨가물이 첨가되면서부터 시작되거나 첨가물 첨가 후 일정 시간 후 진행될 수도 있다. 다른 예로, 교반은 용탕 형성 단계에서부터 시작될 수도 있다. 교반 시간은 용탕의 조건과 첨가물의 양 또는 형태에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 교반은 용탕 표면에서 첨가물이 실질적으로 보이지 않을 때까지 진행될 수 있다. 다만, 비록 용탕 표면에서 첨가물이 보이지 않더라도 용탕 속에 잔류할 가능성이 있기 때문에, 여유의 유지 시간을 두고 교반이 더 진행될 수 있다.
한편, 산소가 상당 부분 기체 상태로 대기중과 접하는 용탕 표면으로부터 제거되기 때문에, 용탕의 상부를 교반시켜 주는 것이 효과적일 수 있다. 예를 들어, 교반은 용탕 표면으로부터 용탕 전체 높이의 20%까지의 상층부에서 진행될 수 있고, 특히 표면 반응을 활성시키고자 하는 경우에는 용탕 표면으로부터 용탕 전체 높이의 10%까지의 표면부에서 진행될 수 있다.
이어서, 용탕을 주조하여(S26), 알루미늄 합금을 제조할 수 있다. 주조 단계(S26)에서, 주형의 온도는 상온(예를 들면, 25℃) 내지 400℃ 의 온도범위를 가질 수 있다. 또한, 주형을 상온까지 냉각시킨 후 합금을 주형으로부터 분리시킬 수 있으나, 상온 이전이라도 합금의 응고가 완료되는 경우에는 주형으로부터 합금을 분리시킬 수 있다.
예를 들어, 주형은 금형, 세라믹형, 그라파이트형 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 주조 방식은 사형주조, 다이캐스팅(die casting), 중력주조, 연속주조, 저압주조, 스퀴즈캐스팅, 로스트왁스주조(lost wax casting), 틱소캐스팅(thixo casting) 등을 들 수 있다.
중력주조는 용융상태의 합금을 중력을 이용하여 주형에 주입하는 방법을 지칭하고, 저압주조는 용융된 합금의 용탕면에 가스를 이용하여 압력을 가하여 주형 내에 용탕을 주입하는 방식을 지칭할 수 있다. 틱소캐스팅은 반용융 상태에서의 주조 기술로서, 통상적인 주조와 단조의 장점을 융합한 방식이다. 이 실시예의 범위는 전술한 주형의 종류 및 주조 방식에 한정되지는 않는다.
산화 실리콘이 실질적으로 용탕 내에서 소진되었기 때문에, 주조된 알루미늄 합금 내에는 산화 실리콘이 실질적으로 존재하지 않는다. 그 대신, 알루미늄 기지 내에는 산화 실리콘으로부터 분해된 실리콘의 적어도 일부가 초정 또는 공정 실리콘으로 잔존하거나 그리고/또는 실리콘의 적어도 일부가 다른 합금원소와 반응하여 화합물 형태로 잔존할 수 있다. 알루미늄 기지 내에 잔존하는 실리콘은 고용강화 효과를 유발하여 알루미늄 합금의 강도 향상에 기여할 수 있다.
전술한 바와 같이 알루미늄 모재가 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하는 경우, 이러한 화합물은 마그네슘-실리콘 화합물, 예컨대 Mg2Si를 포함할 수 있다. 이에 따르면, Al-Mg-Si(6000계) 합금 주조 시, Si을 별도로 공급하지 않고 용탕 내에 산화 실리콘을 분해하여 공급함으로써, 열처리 없이도 반응에 의하여 Mg2Si 상을 형성할 수 있다. 통상적으로, 6000계 합금에서, Mg2Si 상 형성은 주조 후 열처리에 의해서 형성되었다는 점을 감안하면, 열처리 없이도 6000계열 합금에서 Mg2Si 상을 형성할 수 있다는 것은 놀라운 일이다. 이러한 Mg2Si 상은 제 2 상 강화효과를 유발하여 강도 향상에 기여할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 실리콘 대신에 산화 실리콘을 알루미늄계 모재에 첨가하여, 알루미늄 합금 내에 실리콘 성분을 추가할 수 있다. 실리콘보다 산화 실리콘이 상업적으로 쉽고 값싸게 구할 수 있다는 점에서, 이러한 방법은 매우 경제적이다. 더구나, Al-Mg-Si계 합금 주조 시 이러한 방법을 이용함으로써 열처리 없이도 Mg2Si 상을 얻을 수 있어서 더욱 경제적이다.
전술한 바와 같이 제조된 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금은 다양한 제품에 응용될 수 있고, 예컨대 알루미늄-실리콘(Al-Si)계 합금, 알루미늄-마그네슘-실리콘(Al-Mg-Si)계 합금, 알루미늄-실리콘-구리(Al-Si-Cu)계 합금, 알루미늄-실리콘-구리-마그네슘(Al-Si-Cu-Mg)계 합금 등을 포함할 수 있다. 전신재로서 알루미늄-실리콘계 합금은 미국알루미늄협회가 정한 분류표상 4000계열 합금을 포함하고, 알루미늄-마그네슘-실리콘계 합금은 6000계열 합금을 포함할 수 있다.
실리콘은 알루미늄 합금 내에서 제 3 원소의 추가로 주조성의 저하를 거의 일으키지 않기 때문에, 이 실시예에 따른 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금은 실리콘 외에 제 3 원소를 더 함유하는 합금, 예컨대 Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg 등의 다원계 합금으로 이용될 수 있다. 이러한 다원계 합금은 제 3 원소의 함량을 조정하여 석출강화 효과를 조정함으로써 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실험예들을 통해서, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 EPMA 분석 결과를 보여주는 사진들이다. 도 2a는 후방 산란 전자(back scattering electron)를 이용하여 관찰한 합금의 미세조직을 나타낸 것이며, 도 2b 내지 도 2d는 EPMA로 매핑(mapping)한 결과로서, 알루미늄, 실리콘, 및 산소의 분포를 각각 나타낸다.
이 실시예에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄 모재에 SiO2 첨가물을 약 0.5 중량% 첨가하여 제조되었다. 나아가, 분해 단계에서 교반이 부가되었다.
도 2a를 참조하면, 합금 내에 미세한 결정체들이 널리 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 도 2b 및 도 2c를 같이 참조하면, 도 2a의 결정체들과 거의 동일한 위치에서 스팟들(spots)이 관찰되고, 이러한 스팟들에서 알루미늄의 함량은 낮고 실리콘의 함량은 높은 것을 알 수 있다. 도 2d를 참조하면, 합금 내에서 전체적으로 산소가 거의 검출되지 않는 것을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 도 2a의 결정체들은 산화 실리콘이 아닌 실리콘 결정체임을 알 수 있다. 따라서, 이 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 기지 내에는 실리콘이 널리 분포되고, 산화 실리콘은 거의 실질적으로 모두 분해되어 잔존하지 않는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 점 분석 결과를 보여주는 사진이다.
아래의 표 1은 도 3의 점 1 내지 점 5(point 1 ~ point 5)에 대한 성분 분석 결과(중량%)를 나타낸다.
표 1
Al Si O 합계
point 1 70.523 29.477 0 100
point 2 61.514 38.486 0 100
point 3 63.742 36.258 0 100
point 4 100 0 0 100
point 5 100 0 0 100
도 3과 표 1로부터, 점 1 내지 점 3(point 1 ~ point 3)은 실질적으로 알루미늄 기지 상의 실리콘 결정체를 지칭하고, 점 4 및 점 5(point 4, point 5)는 실질적으로 알루미늄 기지를 지칭한다는 것을 알 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 라인 분석을 위한 사진이다. 도 4b는 도 4a의 알루미늄 합금에 대해서 라인 분석에 따른 성분 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 결정체 부분에서 알루미늄 함량이 감소하고 실리콘 함량이 피크 형태로 관찰되는 것을 알 수 있다. 아울러, 산소는 라인 전체 범위에서 거의 관찰되지 않은 것을 알 수 있다. 이로부터, 결정체는 실질적으로 실리콘으로 이루어진 것을 알 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 라인 분석을 위한 사진이다. 도 5b는 도 5a의 알루미늄 합금에 대해서 라인 분석에 따른 성분 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 결정체 부분에서 알루미늄 함량이 감소하고 실리콘 함량이 피크 형태로 관찰되는 것을 알 수 있다. 아울러, 산소는 라인 전체 범위에서 거의 관찰되지 않은 것을 알 수 있다. 이로부터, 결정체는 실질적으로 실리콘으로 이루어진 것을 재차 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 조직 분포를 보여주는 사진이다.
도 6을 참조하면, 알루미늄 기지 내에 화살표로 표시한 바와 같이 실리콘 결정이 미세하게 분포된 것을 알 수 있다. 한편, SiO2 함량에 비해서 합금 표면상의 실리콘 함량이 높은 것은 교반에 의해서 합금의 표면부에 실리콘 함량이 증가된 것으로 이해된다. 이로부터, 이 실시예에서 합금 표면부에서 실리콘 함량은 합금 중심부에서 실리콘 함량보다 높은 것으로 판단된다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 EPMA 분석 결과를 보여주는 사진들이다. 도 7a는 후방 산란 전자를 이용하여 관찰한 합금의 미세조직을 나타낸 것이며, 도 7b 내지 도 7d는 EPMA로 매핑한 결과로서, 알루미늄, 실리콘, 및 산소의 분포를 각각 나타낸다.
이 실시예에 따른 알루미늄 합금은 알루미늄 모재에 SiO2 첨가물을 약 0.5 중량% 첨가하여 제조되었다. 한편, 분해 단계는 교반 없이 진행되었다.
도 7a를 참조하면, 합금 내에 미세한 결정체들이 널리 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 도 7b 및 도 7c를 같이 참조하면, 도 7a의 결정체들과 거의 동일한 위치에서 스팟들(spots)이 관찰되고, 이러한 스팟들에서 알루미늄의 함량은 낮고 실리콘의 함량은 높은 것을 알 수 있다. 도 7d를 참조하면, 합금 내에서 전체적으로 산소가 거의 검출되지 않는 것을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 도 7a의 결정체들은 산화 실리콘이 아닌 실리콘 결정체임을 알 수 있다. 따라서, 이 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 기지 내에는 실리콘이 널리 분포되고, 산화 실리콘은 거의 실질적으로 모두 분해되어 잔존하지 않는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 조직 분포를 보여주는 사진이다.
도 8을 참조하면, 알루미늄 기지 내에 화살표로 표시한 바와 같이 실리콘 결정이 넓게 분포된 것을 알 수 있다. 한편, 도 6과 도 8을 비교해 보면, 도 8에서 실리콘 결정의 밀도는 도 6에서 실리콘 결정의 밀도보다 낮은 것을 알 수 있다. 이로부터 교반을 진행하는 경우, 용탕의 표면부에서 반응이 활성화되어 합금 표면부에서 실리콘의 함량이 증가된 것을 알 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 또 다른 실험예에 따라 제조된 알루미늄 합금의 EPMA 분석 결과를 보여주는 사진들이다. 도 10a는 후방 산란 전자를 이용하여 관찰한 합금의 미세조직을 나타낸 것이며, 도 10b 내지 도 10d는 EPMA로 매핑한 결과로서, 실리콘, 마그네슘 및 알루미늄의 분포를 각각 나타낸다. 이 실험예에 따른 알루미늄 합금은 Al-5Mg 합금 모재에 SiO2 첨가물을 약 0.5 중량% 첨가하여 제조되었다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 합금 내에 결정체들이 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 도 10b 및 도 10에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 동일 영역에서 Mg과 Si이 동시에 관찰된 것을 알 수 있다. 따라서, 점선으로 표시된 영역 내 결정체들은 마그네슘-실리콘 화합물, 통상적으로 Mg2Si인 것을 알 수 있다. 따라서, 합금 제조 단계에서 첨가물로 첨가된 산화 실리콘이 분해된 실리콘이 용탕 내에서 합금 원소인 마그네슘과 반응하여 마그네슘-실리콘 화합물을 형성한 것을 알 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.

Claims (19)

  1. 알루미늄계 모재를 용해하여 용탕을 형성하는 단계;
    상기 용탕 내에 산화 실리콘을 포함하는 첨가물을 첨가하는 단계;
    상기 산화 실리콘의 적어도 일부를 상기 용탕 내에서 소진시키는 단계; 및
    상기 용탕을 주조하는 단계를 포함하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소진시키는 단계는 상기 산화 실리콘의 실질적인 전부가 상기 용탕 내에 잔류되지 않도록 수행하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 소진시키는 단계에서 상기 산화 실리콘은 실리콘으로 분해되고,
    상기 실리콘의 적어도 일부는 상기 알루미늄 합금의 알루미늄 기지 내에 분포된, 알루미늄 합금의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 소진시키는 단계는 상기 산화 실리콘이 분해하여 생성된 산소가 상기 용탕으로부터 제거되도록 수행하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 산소는 상기 용탕의 표면을 통해서 기체의 형태로 제거되는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 산소는 상기 용탕의 표면에 드로스 또는 슬러지 형태로 변환된 후 제거되는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 소진시키는 단계는 상기 용탕의 상부를 교반하는 단계를 포함하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 교반하는 단계는 상기 용탕의 표면을 대기중에 노출시킨 상태에서 수행하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 교반은 상기 용탕의 표면으로부터 상기 용탕의 전체 깊이의 20% 이내의 상층부에서 수행하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 교반하는 단계에 의해서 상기 용탕의 표면부에서 상기 산화 실리콘이 분해되는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 산화 실리콘의 첨가량은 상기 용탕 내에서 모두 소진되어 상기 알루미늄 합금 내에 잔류하지 않는 범위로 한정되는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 산화 실리콘의 첨가량은 0.001 내지 30 중량% 범위인, 알루미늄 합금의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 모재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 모재는 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하고,
    상기 소진시키는 단계에 의해서 상기 산화 실리콘이 분해되어 실리콘이 생성되고, 상기 실리콘의 적어도 일부는 상기 용탕 내 마그네슘과 반응하여 마그네슘-실리콘 화합물을 형성하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 마그네슘-실리콘 화합물은 Mg2Si를 포함하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  16. 알루미늄계 모재를 용해하여 용탕을 형성하는 단계;
    상기 용탕 내에 산화 실리콘을 포함하는 첨가물을 첨가하는 단계;
    상기 산화 실리콘의 실질적인 전부를 상기 용탕 내에서 분해하여, 상기 용탕 내에 실리콘은 잔류시키면서 산소는 상기 용탕으로부터 제거하는 단계; 및
    알루미늄 기지 내에 상기 실리콘의 적어도 일부가 분포되고 상기 산화 실리콘이 실질적으로 잔류하지 않도록 상기 용탕을 주조하는 단계를 포함하는, 알루미늄 합금의 제조방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해서 제조된, 알루미늄 합금.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 알루미늄계 모재는 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하고,
    상기 알루미늄 합금의 알루미늄 기지에는 부가적인 열처리 없이 주조에 의해서 형성된 마그네슘-실리콘 화합물이 존재하는, 알루미늄 합금.
  19. 알루미늄 기지;
    상기 기지 내에 존재하는 실리콘 또는 마그네슘-실리콘 화합물을 포함하고,
    상기 실리콘 또는 마그네슘-실리콘 화합물에서 실리콘 성분은 합금 주조 시 용탕 내에 첨가된 산화 실리콘으로부터 분해되어 공급된, 알루미늄 합금.
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