KR20150065678A - 내입간 부식성이 우수한 알루미늄 합금 스트립, 및 그 알루미늄 합금 스트립 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Al 및 불가피한 불순물 외에, Mg을 적어도 4 중량% 함유하는 AA 5xxx 계열 알루미늄 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, Mg 함량을 적어도 4 중량% 함유하고 고강도임에도 내입간 부식성이 있는 AlMg 알루미늄 합금 스트립으로, 알루미늄 합금은 재결정 미세조직을 가지되, ㎛ 단위로 미세조직의 결정립 크기(GS)가 중량%로 Mg 함량(c_Mg)에 따라 GS>22+2*c_Mg를 만족시키고,
알루미늄 합금 스트립의 알루미늄 합금 성분이 중량%로,
Si ≤ 0.2%,
Fe ≤ 0.35%,
0.04% ≤ Cu ≤ 0.08%,
0.2% ≤ Mn ≤ 0.5%,
4.35% ≤ Mg ≤ 4.8%,
Cr ≤ 0.1%,
Zn ≤ 0.25%,
Ti ≤ 0.1%, 및
잔부는 Al 그리고 불가피한 불순물을 포함하되, 불가피한 불순물 각각의 최대량은 0.05중량%이고 불가피한 불순물 총량은 최대 0.15중량%인, 알루미늄 합금 스트립에 의해 달성된다.

Description

내입간 부식성이 우수한 알루미늄 합금 스트립, 및 그 알루미늄 합금 스트립 제조 방법 {INTERGRANULAR CORROSION-RESISTANT ALUMINUM ALLOY STRIP, AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 Al 및 불가피한 불순물과 Mg 함량이 적어도 4중량%인 AA 5xxx 계열의 알루미늄 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법과 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조되는 부품에 관한 것이다.

선박, 자동차 및 비행기에서 용접하고 접합하여 구조물들을 제작하는 데에, 시트 또는 플레이트 또는 스트립 형태의 AA 5xxx 계열의 알루미늄-마그네슘-(AlMg)-합금이 사용된다. AA 5xxx 계열의 알루미늄-마그네슘-(AlMg)-합금은, 마그네슘 함량이 증가함에 따라, 강도가 증가하는 특성을 가진다.

예를 들면, Zhao 등이 저술한 "Development of twin-belt cast AA5XXX series aluminium alloy materials for automotive sheet applications" 기사로부터, 자동차 제작에 사용하기에 적합한, Mg 함량이 4.65중량%인 AA5182 합금으로 구성된 알루미늄 스트립이 공지되어 있다.

Mg 함량이 적어도 4중량%인 AA5182 계열의 알루미늄 합금 스트립이 강(Kang) 등이 저술한 "Semi-Solid Processing of Alloys and Composites"와 US 2003/0150587 A1호에 공지되어 있다. Lin 등이 저술한 "Hot-Tear Susceptibility of Aluminium Wrought Alloys and the Effect of Grain Refining"은 AA5182 합금의 라운드 바에 관한 것이다.

DE 102 31 437 A1호는 내식성 알루미늄 합금에 관한 것으로, 상기 알루미늄 합금은 Zn을 0.4중량% 보다 많은 양을 첨가하여 충분한 내입간 부식성을 부여하고 있다.

또한, 공개된 문헌인 GB 2 027 621 A호는 알루미늄 스트립의 제조 방법을 개시하고 있다.

Mg 함량이 3%, 특히 4%를 초과하는 AA 5xxx 계열의 AlMg-합금이 고온에 노출될 때, 입간 부식(intercrystalline corrosion)이 증가하는 경향이 있다. 70-200℃의 온도에서, β-입자로 불리는 β-Al₅Mg₃ 상이 결정립을 따라 석출하는데, 이들은 부식성 매체가 존재하는 경우 선택적으로 용해된다. 이러한 결과로, 강도 물성이 우수하고, 특히 성형성이 상당히 우수한 AA5182 계열의 알루미늄 합금(Al4.5%Mg0.4%Mn)은, 수분 형태의 물과 같이 부식성 매체가 반드시 존재하는 열-응력 영역에 사용될 수 없게 된다. 특히, 이는 통상 캐소드 딥 페이팅(CDP: Cathode Dip Painting)되고, 스토빙 공정에서 건조되는 차량 부품에 관련된 것으로, 상기 스토빙 공정에서 통상적인 알루미늄 합금 스트립은 입간 부식에 민감할 수 있다. 또한, 자동차 분야에 사용하기 위해, 부품을 제조하고 후속하여 부품을 동작 스트레스를 할 때에 고려되어야 한다.

입간 부식에 대한 감도는 통상 ASTM G67에 따른 표준 시험으로 체크된다. 상기 시험 중에, 시편들은 질산에 노출되며, β-입자들의 용해에 기초하는 손실 질량이 측정된다. ASTM G67에 따르면, 입간 부식에 견디지 못해 손실되는 소재의 질량은 15㎎/㎠를 초과한다.

이에 따라, 이러한 소재들 및 알루미늄 스트립은 열-응력을 받는 분야에 사용하기에는 적합하지 않게 된다.

이를 기초로, 본 발명의 목적은, Mg 성분을 4중량% 초과하여 함유하며, 고강도임에도 특히 성형하고 후속하여 열을 가한 후에 내입간 부식성이 우수한 AlMg 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립을 제안하는 것이다. 또한 내입간 부식성이 우수한 알루미늄 스트립을 제조하는 방법도 제안된다. 마지막으로, 자동차의 도어, 보닛 및 뒷문 또는 다른 구조 부품과 같은 차체 또는 차체 액세서리 같이 내입간 부식성이 우수한 자동차용 부품뿐만 아니라, AA 5xxx 계열의 알루미늄 합금으로 구성된 부품들도 제안된다.

본 발명의 제1 교시에 따르면, 전술한 본 발명의 목적은,

재결정 미세조직을 가지되, ㎛ 단위로 미세조직의 결정립 크기(GS)가 중량%로 Mg 함량(c_Mg)에 따라 GS>22+2*c_Mg를 만족시키고,

알루미늄 합금 스트립의 알루미늄 합금 성분이 중량%로,

Si ≤ 0.2%,

Fe ≤ 0.35%,

0.04% ≤ Cu ≤ 0.08%,

0.2% ≤ Mn ≤ 0.5%,

4.35% ≤ Mg ≤ 4.8%,

Cr ≤ 0.1%,

Zn ≤ 0.25%,

Ti ≤ 0.1%, 및

잔부는 Al 그리고 불가피한 불순물을 포함하되, 불가피한 불순물 각각의 최대량은 0.05중량%이고 불가피한 불순물 총량은 최대 0.15중량%인, 알루미늄 합금 스트립에 의해 달성된다.

Cu 함량을 0.04중량% 내지 0.08중량%로 하면, 구리가 강도를 증가시키는 데 기여를 하면서도 내식성이 급격하게 저하되지 않도록 한다. 또한, Mg 범위를 4.35중량% 내지 4.8중량%로 한정하면, 적당한 결정립 크기에서 매우 우수한 강도가 얻어진다. 그 결과, 특히 신뢰성 있는 방식으로 내입간 부식성이 얻어질 수 있는데, 이는 조직에 필수적인 결정립 크기가 이러한 방법을 통해 신뢰성 있게 얻어질 수 있기 때문이다.

재결정 미세조직을 갖는 알루미늄 합금 스트립이 열간 압연 스트립 또는 연화-어닐링된 냉간 압연 스트립으로부터 준비될 수 있다. 광범위한 연구를 통해 결정립 크기, 마그네슘 함량 및 내입간 부식성 간에 관련성이 있다는 점을 알 수 있었다. 소재의 결정립 크기는 종종 결정립 분포로 주어지기 때문에, 언급되는 모든 결정립 크기는 평균 결정립 크기와 관련이 있다. 평균 결정립 크기는 ASTMM E1382에 따라 결정될 수 있다. 결정립 크기가 충분히 큰 경우, 즉 결정립 크기가 알루미늄 합금 스트립의 Mg 함량과 관련된 본 발명에 따른 결정립 크기의 하한과 같거나 그 보다 큰 경우, 내입간 부식성이 얻어져서 ASTM G67 시험에서 질량 손실이 15 ㎎/㎠ 미만으로 떨어지게 된다. 이에 따라, 이러한 알루미늄 스트립이 내입간 부식성 알루미늄 스트립으로 기재될 수 있다. 이는, 시뮬레이션 CDP 사이클로 후속해서 80℃에서 최대 500시간 동안 작동 스트레스를 받은 CDP 사이클을 거친 후 충분히 형성되지 않은 상태의 전술한 알루미늄 합금 스트립에 대해 입증되었다. 전술한 스트립을 부품으로 성형하는 것을 시뮬레이션하기 위해, CDP 사이클 전에 소재에 15% 스트레치시켜 작동 스트레스를 가한 전술한 스트립에 대해, 내입간 부식성이 입증되었다. 궁극적으로 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립은 상대적으로 Mg 함량이 많기 때문에, 고강도 및 항복점을 나타내는 동시에 내입간 부식성도 나타낸다. 따라서, 자동차 구조에서 열-스트레스를 받은 영역에 사용되기에 적합하다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립의 그 다음 실시형태에 따른 결정립 크기가 다음의 조건을 만족시키면,

GS < (253/(265-50*c_Mg))²,

여기서 GS는 ㎛이고, c_Mg는 중량%임,

알루미늄 합금 스트립의 항복점 R_{p0 .2}는 110㎫ 보다 크게 되는 것이 보증될 수 있다. 여기서, 스트립의 인장 강도는 통상적으로 255㎫을 상회한다.

알루미늄 합금 스트립의 알루미늄 합금이 중량%로 다음의 합금 조성을 구비하면, 알루미늄 합금 스트립의 추가의 유리한 구성이 달성된다.

Si ≤ 0.2%,

Fe ≤ 0.35%,

0.04% ≤ Cu ≤ 0.08%,

0.2% ≤ Mn ≤ 0.5%,

4.45% ≤ Mg ≤ 4.8%,

Cr ≤ 0.1%,

Zn ≤ 0.25%,

Ti ≤ 0.1%, 및

잔부는 Al 그리고 불가피한 불순물을 포함하되, 불가피한 불순물 각각의 최대량은 0.05중량%이고 불가피한 불순물 총량은 최대 0.15중량%인, 알루미늄 합금 스트립. Mg 함량의 범위를 4.45중량% 내지 4.8중량%로 제한함으로써, 매우 우수한 강도와 적당한 정도의 결정립 크기가 얻어지게 된다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립의 다음 구성에 따르면, 결정립 크기가 최대 50㎛가 되는데, 이는 Mg 함량이 적어도 4중량%인 AA 5xxx 계열의 알루미늄 합금으로 결정립 크기가 50㎛를 상회하는 알루미늄 스트립을 제조할 때, 공정 신뢰성이 떨어지기 때문이다. 그러나, 결정립 크기가 최대 50㎛가 신뢰성 있게 달성될 수 있다. 제어된 결정립 크기를 갖는 조직을 제조하는 공정의 안정성은 결정립 크기가 작아질수록 증가한다. 이에 따라, 결정립 크기가 최대 45㎛, 바람직하기로는 최대 40㎛인 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 것은 공정 안정성을 증가시키는 것과 연관되어 있다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립의 다음 구성에 따르면, 알루미늄 합금 스트립의 두께는 0.5㎜ 내지 5㎜이며, 이에 따라 대부분의 적용분야 예컨대 자동차 구조물을 제조하는 데에 이상적으로 적합하다.

또한, 알루미늄 합금 스트립을 냉간 압연하고 마지막으로 연화-어닐링하여 알루미늄 합금 스트립이 유리하게 구성될 수 있게 된다. 통상적으로 300℃ 내지 500℃에서 재결정 연화 어닐링이 일어나서 압연 공정 중에 도입되는 응고가 제거되게 되며, 알루미늄 합금 스트립의 우수한 성형성이 보증되게 된다. 또한, 냉간 압연, 연화 어닐링되어 재결정된 스크립의 최종 두께는 재결정화된 열간 압연 스트립보다 작아질 수 있게 된다.

마지막으로, 추가의 구성에 따른 알루미늄 합금 스트립의 항복점 R_{p0 .2}는 120㎫을 상회하고, 인장 강도 R_m은 260㎫을 상회한다. 따라서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립은 내입간 부식성을 가지며, AA5182 계열의 알루미늄 합금에 대해 DIN485-2에 따라 요구되는 강도 특성을 상회하게 된다. 이에 따라, 적어도 19%의 균일한 연신 A_g에서의 스트레인 값과 적어도 22%의 파단 A_80㎜에서의 연신율이 DIN485-2에 따라 요구되는 값을 상당히 초과하게 된다.

본 발명의 제2 교시에 따르면, 전술한 본 발명의 목적은, 다음의 공정 단계를 포함하는 알루미늄 합금 스트립 제조 방법에 의해 달성된다.

- 본 발명에 따른 알루미늄 합금 조성으로 구성되는 압연 잉곳을 주조하는 단계;

- 상기 압연 잉곳을 480℃ 내지 550℃에서, 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계;

- 상기 압연 잉곳을 280℃ 내지 500℃에서 열간 압연하는 단계;

- 알루미늄 합금 스트립을 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%의 압연율로 최종 두께로 냉간 압연하는 단계;

- 최종 압연된 알루미늄 합금 스트립을 300℃ 내지 500℃에서 연화 어닐링하는 단계.

요약하면, 알루미늄 합금 스트립을 낮은 압연율로 최종 두께로 냉간 압연하기 때문에, 전술한 공정 단계들은 Mg 함량에 대해 전술한 조건을 만족시키는 연화 어닐링한 후 결정립 크기가 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 상기 압연율로 최종 두께로 압연함에 따라, 스트립을 연화 어닐링하기 전에 스트레인 경화가 설정될 수 있으며, 이는 최종 결정립 크기를 결정하게 된다. 압연율을 40% 미만, 최대 30% 그리고 최대 25%로 감소시키면, 합금 성분에 정합될 수 있는 다양한 결정립 크기가 설정된다. 이와 관련하여, 내입간 부식성이 있는 알루미늄 합금 스트립이 제조될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 제조 방법의 추가 구성에 따르면, 열간 압연한 후에 선택적으로 다음의 공정 단계들이 수행된다.

- 열간 압연된 알루미늄 합금 스트립을 적어도 30%, 바람직하기로는 적어도 50%의 압연율로 냉간 압연하는 단계;

- 알루미늄 합금 스트립을 300℃ 내지 500℃에서 중간 어닐링하는 단계;

- 알루미늄 합금 스트립을 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%의 압연율로 최종 두께로 후속 냉간 압연하는 단계;

- 최종 압연된 알루미늄 합금 스트립을 300℃ 내지 500℃에서 연화 어닐링하는 단계.

전술한 양 제조 방법의 공통된 특징은 연화 어닐링 하기 전의 압연율 즉 목표 두께로 냉간 압연하는 중의 압연율이 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%로 제한된다는 것이다. 본 발명에 따른 방법의 제2 구성에서, 300℃ 내지 500℃에서 중간 어닐링한 후 추가로 냉간 압연한다. 중간 어닐링 중에, 냉간 압연에 의해 심하게 경화된 알루미늄 합금 스트립이 재결정되어 성형이 가능한 상태로 다시 변태하게 된다. 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%로 후속해서 냉간 압연하는 것은, 알루미늄 합금에 사용되는 Mg 함량과 연계하여 결정립 크기가 요구되는 비율로 설정될 수 있다는 것을 의미한다. 궁극적으로, 연화 어닐링된 상태에서, 내입간 부식성을 가지며 필요한 성형성 및/또는 강도 특성을 갖는 스트립이 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다음 구성에 따르면, 연화 어닐링 및/또는 중간 어닐링이 배치로, 특히 챔버로 또는 연속로에 수행된다. 배치로 및 연속로 모두 결정립 조직이 충분히 조대화할 수 있는 여건을 제공하여, 내입간 부식성을 보증하게 된다. 통상적으로 배치로가 연속로에 비해 구입 비용 및 운용 비용이 저렴하다.

본 발명의 제3 교시에 따르면, 전술한 본 발명의 목적은, 적어도 부분적으로 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 구성된 자동차용 부품에 의해 달성된다. 이들 부품은 통상적으로 도장, 바람직하기로는 음극 침지 도장(cathode dip painting) 공정을 거친다. 그럼에도, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조된 부품들 중 도장되지 않은 부품이 사용될 가능성도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금 스트립은 강도, 성형성 및 내입간 부식성 측면에서 우수한 특성을 구비함으로써, 약 185℃에서 일반적으로 20분간 지속되는 스토빙 공정에서의 도장에 대한 써멀 스트레스가 부품의 내입간 부식성에 영향을 덜 미치게 된다. 오리지날 압연 방향을 가로지르는 방향으로 15% 스트레칭하여 시뮬레이션한 부품 성형은 내입간 부식성에 미약한 정도의 영향만을 미칠 뿐이다. 15% 스트레칭한 후에도, ASTM G67에 따른 질량 손실 값은 15㎎/㎠ 미만이었다. 또한, 80℃에서 200 또는 500 시간동안 열 응력을 가한 시뮬레이션한, 열-응력 영역에서의 사용도 내입간 부식성에 미약한 정도의 영향만을 미칠 뿐이다. 해당 열 응력 과정을 거친 후, ASTM G67에 따른 질량 손실 값은 15㎎/㎠ 미만이었다.

자동차의 차체부 또는 차체 액세서리 부품으로 설계되는 경우 특히 유리하다. 전형적인 차체 부품은 펜더 또는 바닥 어셈블리, 지붕 등의 부품이다. 차체 액세서리 부품은 자동차에 고정되게 연결되어 있지 않은 도어 및 후문(tailgate)으로 불리는 부품들이다. 외부에서 보이지 않는 차체부 또는 차체 액세서리 부품들이 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 내부 도어 부품 또는 내부 후문 부품 및 바닥 패널 등이다. 자동차의 그러한 부품 예컨대 내부 도어 부품에 대한 일반적인 열 응력은 예컨대 자동차가 사용되는 중에 태양열 복사에 의해 야기된다. 또한, 자동차의 차체부 또는 액세서리들은 일반적으로 수분 예컨대 스프레이 또는 응축된 상태의 수분에 노출되어 내입간 부식성이 요구되게 된다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 제조된 본 발명에 따른 차체부 또는 액세서리는 이러한 조건을 만족시키며, 또한 종전에 사용된 강 구조물에 비해 중요한 이점을 보증한다.

이하에서 도면들과 관련된 실시형태들을 가지고 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.
도 1은 제조 공정의 일 실시형태에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 2는 상기 실시형태에서 결정립 크기의 마그네슘 성분 함량에 대한 함수의 개략도이다.
도 3은 추가 실시형태에 따른 자동차용 부품이다.

내입간 부식성과 관련하여, AA 5xxxx 계열 알루미늄 합금의 결정립 크기와 Mg 함량 간에 상관관계가 있는지 여부를 조사하기 위하여 광범위한 실험을 수행하였다. 이를 위해, 다양한 알루미늄 합금을 시험하였고, 다양한 공정 파라미터들을 적용하였다. 표 1은 다양한 합금 조성 범위를 보여주고 있으며, 이를 기초로 하여 내입간 부식성과 관련하여 결정립 크기와 항복점 간의 상관관계를 관찰하였다. 중량% 단위의 Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn 및 Ti 합금 원소의 함량 외에도, 표 1에 기재되어 있는 알루미늄 합금은 잔부로 Al 그리고 불가피한 불순물을 포함하되, 불가피한 불순물 각각의 최대량은 0.05중량%이고 불가피한 불순물 총량은 최대 0.15중량%이다.

특히, 최종 어닐링 및 최종 압연율이 결정립 크기에 영향을 미치기 때문에, 각 시험을 하는 중에 이들을 변화시키고 및/또는 측정하였다. 결정립 크기는 일례로 16㎛ 내지 61㎛ 범위에서 변화하였고, 최종 압연율은 17% 내지 57% 범위에서 변화하였다. 최종 연화 어닐링은 챔버로(KO) 또는 연속벨트로(BDLO)에서 수행하였다.

도 1은 알루미늄 스트립을 제조하기 위한 실시형태의 순서를 보여주고 있다. 도 1의 흐름도는 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립의 제조 공정의 다양한 공정 단계들을 개략적으로 나타내고 있다.

단계 1에서, Mg 함량이 적어도 4중량%인 AA 5xxxx 계열의 알루미늄 합금의 압연 잉곳을 일 예로 DC 연속 주조기에서 주조하였다. 그런 다음, 단계 2에서 압연 잉곳을 균질화 하였다. 상기 균질화는 1 단계나 복수 단계로 수행될 수 있다. 균질화 하는 중에, 압연 잉곳은 적어도 0.5 시간 동안에 480 내지 550℃에 도달된다. 단계 3에서, 압연 잉곳을 열간 압연하는데, 일반적으로 280℃ 내지 500℃ 온도에 도달된다. 최종적으로 열간 압연된 스트립의 두께는 일 예로 2 내지 12㎜이다. 여기서, 열간 압연된 스트립의 두께는, 열간 압연 스트립의 두께가 단계 4의 냉간 압연 단계에서 싱글 냉간 압연으로 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%의 압연율로 감소되도록 선택될 수 있다.

그런 다음, 최종 두께로 냉간 압연된 알루미늄 합금은 연화 어닐링을 거친다. 챔버로 또는 연속로에서 부식성 의존 관계를 시험하기 위해, 연화 어닐링을 연속로 또는 챔버로에서 수행하였다. 표 1에 나타낸 실시형태에서, 중간 어닐링 처리를 하는 제2 루트를 적용하였다. 이를 위해, 단계 3 공정에 따라 열간 압연된 열간 압연 스트립은 냉간 압연 단계 4a에서 30%를 상회하는 압연율 또는 50%를 상회하는 압연율로 냉간 압연하고, 이어서 바람직하기로는 전체가 재결정되도록 중간 어닐링 하였다. 실시형태에서, 중간 어닐링은 400℃ 내지 450℃의 연속로에서 또는 330℃ 내지 380℃의 챔버로에서 수행하였다.

중간 어닐링은 도 1에서 공정 단계 4b로 기재되어 있다. 도 1의 공정 단계 4c에서, 중간 어닐링된 알루미늄 합금 스트립은, 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%의 압연율로 압연되는 냉간 압연 단계 4c를 통과한다. 그런 다음, 알루미늄 합금 스트립은, 400℃ 내지 450℃의 연속로에서 또는 330℃ 내지 380℃의 챔버로에서 연화 어닐링 되어 다시 연질 상태로 변태된다. 다양한 시험을 하는 중에, 다양한 알루미늄 합금 외에도, 중간 어닐링 후 다양한 압연율이 설정되었다. 중간 어닐링 후의 다양한 압연율은 표 1에 도시되어 있는 바와 같다. 또한, 각 케이스에서, 연화 어닐링된 알루미늄 합금 스트립의 결정립 크기를 측정하였다.

이러한 방식으로 제조된 알루미늄 합금 스트립의 기계적 특성을 특히 항복점 R_p0.2, 인장강도 R_m, 균일 연신율 A_g 및 파단 연신율 A_80㎜로 측정하였다. 또한, 추가로 열처리하지 않은 상태의 초기 상태(0h)에서, ASTM G67에 따른 내입간 부식성을 측정하였다. EN 10002-1 또는 ISO 6892에 따라 측정된 알루미늄 합금 스트립의 기계적 특성 외에도, 내입간 부식성에 대한 아래의 식 (1)과, 필요로 하는 기계적 특성 특히 충분히 높은 항복점을 달성하기 위한 식 (2)에 따라 계산한 결정립 크기를 표 2에서 칼럼 GS(1K)와 칼럼 GS(R_p)로 나타내었다. ASTM E1382에 따라 결정립 크기를 측정하였고, 이를 ㎛로 표기하였다.

자동차에의 사용을 시뮬레이션하기 위해, 부식성 시험을 하기 전에, 알루미늄 합금 스트립을 다양한 조건으로 열처리하였다. CDP 사이클을 모델링 하기 위해, 제1 열처리는 알루미늄 스트립을 185℃에서 20분간 저장하는 것을 포함한다. 추가의 일련의 측정에서, 알루미늄 합금 스트립을 80℃에서 200시간 또는 500시간 저장한 후, 부식성 시험을 하였다. 알루미늄 합금 스트립 또는 시트의 성형이 부식성에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 추가의 시험에서 알루미늄 합금 스트립을 약 15% 스트레치하고, 열처리하거나 또는 온도를 높인 후 저장한 후, ASTM G67에 따라 질량 손실을 측정하여 내입간 부식성을 시험하였다.

결정립 크기, Mg 함량 및 내입간 부식성 사이에 밀접한 관련성이 있음은 명확하다. 실시형태 11 내지 19 모두는 내입간 부식성이 있는 것으로 분류될 수 있다. 이는 또한 이들이 열 응력을 받으며, 수분이나 부식성 매체가 있는 상태의 자동차에 사용될 수 있다. 또한, 실시형태 12, 14, 16 및 17은 AA5182 계열의 알루미늄 합금 스트립에 대해 DIN EN 485-2에 따라 요구되는 기계적 특성을 나타내고 있다.

도 2에서, 다이어그램은 측정된 결정립 크기를 중량% 단위의 Mg 함량을 함수로 나타내고 있다. 측정점 외에, 다이어그램은 커브 A 및 B를 도시하고 있다. 특정 Mg 함량에서 라인 A 위에 있는 결정립 크기의 알루미늄 합금 스트립은 내입간 부식성이 있는 것으로 기술될 수 있다. 해당 결정립 크기(GS)는 아래의 방정식으로 주어진다.

GS=22+2*c_Mg (1)

여기서, c_Mg는 중량% 단위의 Mg 함량.

다른 한편으로, 곡선 B는 그 곡선 B를 지나치는 한계치는 알루미늄 합금 스트립이 110㎫의 지나치게 낮은 항복점을 가져서, 이들은 DIN EN485-2에 따르는 AA 5182 합금으로 여겨질 수 없다. 곡선 B는 다음의 방정식으로 결정된다.

이에 따라, 곡선 B의 우측에 있는 모든 실시형태는 110㎫를 상회하는 항복점 사양을 만족시킨다.

마지막으로, 도 3은 내부 도어 부품 형태의 자동차용의 일반적인 부품을 개략적으로 나타내고 있다. 내부 도어 부품은 통상적으로 강으로 제조된다. 그러나, 본 발명에 따라 결정립 크기 비율이 Mg 함량과 관련되어 설정되어 제조되는 알루미늄 합금 스트립은 고강도 및 내입간 부식성을 만족시킬 수 있다. 도 3에 도시되어 있는 본 발명에 따른 부품은 강재 부품에 비해 상당히 중량이 가벼우면서도 내입간 부식성을 가지고 있다.

Claims (12)

1. Al 및 불가피한 불순물 외에 Mg 성분을 적어도 4중량% 함유하는 AA 5xxx 계열 알루미늄 합금으로 구성된 알루미늄 합금 스트립으로,
   상기 알루미늄 합금 스트립은 재결정 미세조직을 가지되, 중량% 단위의 Mg 함량(c_Mg)에 따라, 미세조직의 결정립 크기(GS)가 GS>22+2*c_Mg를 만족시키고,
   알루미늄 합금 스트립의 알루미늄 합금 성분이 중량%로,
   Si ≤ 0.2%,
   Fe ≤ 0.35%,
   0.04% ≤ Cu ≤ 0.08%,
   0.2% ≤ Mn ≤ 0.5%,
   4.35% ≤ Mg ≤ 4.8%,
   Cr ≤ 0.1%,
   Zn ≤ 0.25%,
   Ti ≤ 0.1%, 및
   잔부는 Al 그리고 불가피한 불순물을 포함하되, 불가피한 불순물 각각의 최대량은 0.05중량%이고 불가피한 불순물 총량은 최대 0.15중량%인, 알루미늄 합금 스트립.
2. 제1항에 있어서,
   알루미늄 합금 스트립 미세조직의 결정립 크기(GS)가, 중량% 단위의 Mg 함량(c_Mg)에 따라, 다음의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
   

   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   알루미늄 합금 스트립의 알루미늄 합금이 4.45중량%≤Mg≤4.8중량%를 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   결정립 크기가 최대 50㎛, 바람직하기로는 최대 40㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   알루미늄 합금 스트립의 두께가 0.5㎜ 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   알루미늄 합금 스트립이 냉간 압연 및 연화 어닐링된 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   알루미늄 합금 스트립의 항복점 R_{p0 .2}는 120㎫를 상회하고, 인장 강도 R_m은 260㎫을 상회하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법으로,
   - 압연 잉곳을 주조하는 단계;
   - 상기 압연 잉곳을 480℃ 내지 550℃에서, 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계;
   - 상기 압연 잉곳을 280℃ 내지 500℃에서 열간 압연하는 단계;
   - 알루미늄 합금 스트립을 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%의 압연율로 최종 두께로 냉간 압연하는 단계;
   - 최종 압연된 알루미늄 합금 스트립을 300℃ 내지 500℃에서 연화 어닐링하는 단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   열간 압연한 후에 선택적으로 다음의 공정 단계들이 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립 제조 방법.
   - 열간 압연된 알루미늄 합금 스트립을 적어도 30%, 바람직하기로는 적어도 50%의 압연율로 냉간 압연하는 단계;
   - 알루미늄 합금 스트립을 300℃ 내지 500℃에서 중간 어닐링하는 단계;
   - 알루미늄 합금 스트립을 40% 미만, 바람직하기로는 최대 30%, 특히 바람직하기로는 최대 25%의 압연율로 최종 두께로 후속 냉간 압연하는 단계;
   - 최종 압연된 알루미늄 합금 스트립을 300℃ 내지 500℃에서 연화 어닐링하는 단계.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    중간 어닐링 및/또는 연화 어닐링이 배치로 또는 연속로에서 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립 제조 방법.
11. 적어도 일부분이 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄 합금 스트립으로 구성된 자동차용 부품.
12. 제11항에 있어서,
    상기 부품은 자동차의 차체 부품 또는 차체 액세서리인 것을 특징으로 하는 자동차용 부품.
    

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