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Patent Searching and Data


Title:
MAGNESIUM ALLOY SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/132452
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a magnesium alloy sheet and a method for producing same. An embodiment of the present invention provides a magnesium alloy sheet comprising, with respect to the entire 100wt% thereof, 0.5 to 1.5wt% of Al,0.5 to 1.5wt% of Zn,0.1 to 1.0wt% of Ca, 0.01 to 1.0wt% of Mn, and the remainder of Mg and other inevitable impurities.

Inventors:
PARK, Jun Ho (6261, Donghaean-ro, Nam-gu, Pohang-si Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
KWON, Oh-Duck (6261, Donghaean-ro, Nam-gu,,Pohang-si, Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
CHAE, Young-Wook (6261, Donghaean-ro, Nam-gu,Pohang-si, Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
KIM, Jae Joong (6261, Donghaean-ro, Nam-gu,,Pohang-si, Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
Application Number:
KR2018/016510
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 21, 2018
Export Citation:
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Assignee:
POSCO (6261, Donghaean-roNam-gu, Pohang-si, Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
International Classes:
C22C23/02; B21B3/00; C22C1/02; C22C23/04; C22F1/06
Foreign References:
KR20090120194A2009-11-24
KR20150065418A2015-06-15
JP2006016656A2006-01-19
KR20160006320A2016-01-19
KR20150071215A2015-06-26
Attorney, Agent or Firm:
YOU ME PATENT AND LAW FIRM (115 Teheran-ro, Gangnam-gu, Seoul, 06134, KR)
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Claims:
【청구범위】

【청구항 1]

마그네슘합금판재 전체 100중량%에 대해, A1: 0.5내지 1.5중량%, Zn: 0.1내지 0.7중량%, Ca: 0.1내지 0.5중량%, Mn: 0.01내지 0.3중량%,잔부 Mg및기타불가피한불순물을포함하는마그네슘합금판재.

【청구항 2]

제 1항에서,

마그네슘 합금 판재 전체 100중량%에 대해, 상기 A1: 0.5 내지 1.3중량%인마그네슘합금판재.

【청구항 3】

제 2항에서,

상기 마그네슘합금판재는이차상을포함하고,

상기 마그네슘 합금 판재 전체 면적 100%에 대해, 이차상의 면적 분율은 5%이하인마그네슘합금판재.

【청구항 4]

제 3항에서,

상기 이차상은 Al2Ca, Al8Mn5 , 또는 이들의 조합인 마그네슘 합금 판재 .

【청구항 5】

제 4항에서,

상기 마그네슘합금판재는스트링어 (str inger)를포함하고, 스트링어 (str inger )길이는최대 50 이하인마그네슘합금판재 . 【청구항 6]

제 5항에서

상기 마그네슘 합금 판재의 150°C 이상에서 압연 방향 (RD)의 한계벤딩반경 (LBR)값은 0내지 0.5R/t인마그네슘합금판재.

【청구항 7】

제 6항에서,

상기 마그네슘 합금 판재의 15(TC 이상에서 판재 폭 방향 (TD)의 한계벤딩반경 고10값은 0내지 0.5묘八인마그네슘합금판재. 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

【청구항 8]

제 7항에서,

상기 마그네슘 합금 판재의 150°〔 이상에서 압연 방향(1¾)에 대한 판재 폭방향奸1))의 한계벤딩반경 0止幻 값의 비는 0.8내지 1.2인마그네슘 합금판재 .

【청구항 9]

제 8항에서,

상기 마그네슘합금판재의 한계돔높이(丄仰)는 8™이상인 마그네슘 합금판재.

【청구항 10】

전체 100중량%에 대해,시: 0.5내지 1.5중량%, ¾: 0.5내지 1.5중량%, 03: 0.1내지 1.0중량%, ¾: 0.01내지 1.0중량%, 잔부 용및 기타불가피한 불순물을포함하는합금용탕을준비하는단계;

상기 용탕을주조하여 주조재를준비하는단계;

상기 주조재를압연하여 압연재를준비하는단계; 및

상기 압연재를최종소둔하는단계를포함하는마그네슘합금판재의 제조방법.

【청구항 111

제 10항에서,

상기 합금용탕을준비하는단계에서,

합금 용탕 전체 100중량%에 대해, 시: 0.5 내지 1.3중량%인 것인 마그네슘합금판재의 제조방법.

【청구항 12】

제 10항에서,

상기 주조재를압연하여 압연재를준비하는단계는,

압연 1회 당 50%이하(0%제외)의 압하율로 압연하는마그네슘합금 판재의 제조방법.

【청구항 13】

제 12항에서,

상기 주조재를압연하여 압연재를준비하는단계는, 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

상기 주조재를 1회 또는 2회 이상 압연하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법 .

【청구항 14]

제 13항에서,

상기 주조재를압연하여 압연재를준비하는단계는,

100 내지 350°〔 온도 범위에서 압연하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법.

【청구항 15]

제 10항에서,

상기주조재를압연하여 압연재를준비하는단계는,

상기 압연재를 중간 소둔하는 단계를 더.포함하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법.

【청구항 16】

제 15항에서,

상기 압연재를중간소둔하는단계는,

300 내지 500 온도 범위에서 실시하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법.

【청구항 17】

제 16항에서,

상기 압연재를중간소둔하는단계는,

30분내지 6시간동안실시하는마그네슘합금판재의 제조방법. 【청구항 18】

제 10항에서,

상기 압연재를최종소둔하는단계는,

250°〔이상에서 실시하는마그네슘합금판재의 제조방법 .

【청구항 19】

제 18항에서,

상기 압연재를최종소둔하는단계는,

30분 내지 600분 동안 실시하는 것인 마그네슘 합금 판재의 제조방법. 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

【청구항 20】

제 10항에서,

상기 용탕을주조하여 주조재를준비하는단계는,

스트립 캐스팅법으로주조하는마그네슘합금판재의 제조방법 .

Description:
2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

【명세서】

【발명의 명칭】

마그네슘합금판재 및 이의 제조방법

【기술분야】

본발명의 일구현예는마그네슘합금판재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

【발명의 배경이 되는기술】

최근 들어 구조재료로써 경량화가 가능한 재료에 대한 관심이 증가하며 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 이에 비강도(밀도 대비 강도)가 우수한마그네슘판재에 대해서 관심이 많다.

마그네슘은밀도가 알루미늄및 철강을포함하는구조용 금속 중에서 가장 가벼운 금속이며, 진동 흡수능, 전자파 차폐능 등이 우수하여 / 분야에서 각광받고있는금속이다.

또한, 자동차분야에서도유럽을필두로 한선진국에서 연비규제 및 성능향상을 이유로 차체 무게를 가볍게 하는 연구가 활발히 진행 중이다. 이에 따라마그네슘이 대체금속중하나로여겨지고있다.

하지만, 마그네슘 판재는 狀구조로써, 상온에서의 변형기구가 제한적이기 때문에 상온성형이 불가능하다. 이에 , 자동차산업에 적용하는 데 일부한계가있다. 이를극복하기 위해 여러 연구들이 이뤄져 왔다.

예를들어,상,하부압연롤의 속도를달리하는이속압연,臥: 공정, 마그네슘판재의 공정 근 ) 온도근처에서 압연하는고온압연법 등이 있다. 하지만, 이 모든공정은상용화와거리가멀다.

또따른예로,선행특허(공개번호: 2012-0055304)와같이 합금을통한 개선 방법이 있을수 있다. 구체적으로, å 11 : 1~10중량%, 0 3 : 0.1 5중량%를 함유한마그네슘판재를사용할수 있다. 다만, 상기 판재는스트립 캐스팅 공법에 적용할 수 없다. 이에 따라, 양산성이 결여되며, 장시간 주조 시 주물재와롤간의융착현상으로인해 장시간주조가어려운문제가있다. 한편 , 선행특허(출원번호: 2015-0185017는기존의 시 : 3중량%, ¾: 중량 1%, 0 8 : 중량 1% 합금의 공정을 개선하여 한계돔 높이 7™이상의 고성형을얻을수있었다. 다만,상기 기술은압연단계중중간소둔이 1회 이상과온간성형이 필요하다.이 때문에,공정 비용이 크게들고,금형/가열 장치 등의 투자비가다량발생하는문제가있다. 따라서, 생산성이 저하되며 마그네슘합금의 가공비가경쟁소재 대비 비싼문제가있다.

또한, 현재 당사에서 개발한 고성형 E-form합금 (AZX311) 판재의 경우는 부품 성형시 이방성이 존재한다. 이에 전술한 문제를 해결한 마그네슘합금판재를제공하고자한다.

【발명의 내용】

【해결하고자하는과제】

상온 성형성이 우수하고 및 물성의 이방성이 크지 않은 마그네슘 합금판재 및그제조방법을제공하는것이다.

구체적으로, 알루미늄을 적게 포함함으로써 생성되는 이차상의 분율도 감소할 수 있다. 이에 따라, 입계 편석 효과가 증가하여 상온 성형성을향상시키고자한다.

뿐만 아니라, 이차상의 분율 저감에 따라 이차상 스트링어 (str inger)도저감할수았다. 이에,판재폭방향 (TD)으로인장시, 압연 방향 (RD)으로 안장할 때와 물성의 차이가 크지 않은 마그네슘 합금 판재를제공하고자한다.

【과제의 해결수단】

본발명의 일구현예인마그네슘합금판재는전체 100중량%에 대해, A1: 0.5내지 1.5중량%, Zn: 0.1내지 0.7중량%, Ca: 0.1내지 0.5중량%, Mn:

0.01내지 0.3중량%, 잔부 Mg및기타불가피한불순물을포함할수있다. 마그네슘 합금 판재 전체 100중량%에 대해, 상기 A1: 0.5 내지 1.3중량%일수있다.

상기 마그네슘합금판재는 이차상을포함하고, 상기 마그네슘합금 판재 전체 면적 100%에 대해, 이차상의 면적 분율은 5%이하일수있다. 상기 이차상은 Al 2 Ca, Al 8 Mn 5 , 또는이들의조합일수있다.

상기 마그네슘 합금 판재는 스트링어 (str inger)를 포함하고, 스트링어 (str inger)길이는최대 50_이하일수있다.

상기 마그네슘 합금 판재의 150°C 이상에서 압연 방향 (RD)의 한계벤딩반경 (LBR)값은 0내지 0.5RA일수있다. 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

상기 마그네슘 합금 판재의 150^ 이상에서 판재 폭 방향 01))의 한계벤딩반경(1 幻값은 0내지 0.5묘八일수있다.

상기 마그네슘 합금 판재의 150。〔 이상에서 압연 방향 0®)에 대한 판재폭방향 011)의 한계벤딩반경(1310값의 비는 0.8내지 1.2일수있다. 상기 마그네슘합금판재의 한계돔높이(니犯)는 8™이상일수있다. 본발명의 다른 일 구현예인 마그네슘합금판재의 제조방법은전체 100중량%에 대해,시 : 0.5내지 1.5중량%, ¾: 0.5내지 1.5 0.1내지 1.0중량%, ¾: 0.01 내지 1.0중량%, 잔부 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 합금 용탕을 준비하는 단계, 상기 용탕을 주조하여 주조재를 준비하는 단계, 상기 주조재를 압연하여 압연재를준비하는 단계, 및 상기 압연재를최종소둔하는단계를포함할수있다.

상기 합금 용탕을 준비하는 단계에서, 합금 용탕 전체 100중량%에 대해,시: 0.5내지 1.3중량%일수있다.

상기 용탕을 주조하여 주조재를 준비하는 단계는, 스트립 캐스팅법으로주조할수있다.

상기 주조재를압연하여 압연재를준비하는단계는, 압연 1회 당 50% 이하(0%제외)의 압하율로압연할수있다.

구체적으로, 상기 주조재를 1회 또는 2회 이상압연할수있다. 보다구체적으로, 100내지 350^온도범위에서 압연할수있다. 상기 주조재를 압연하여 압연재를 준비하는 단계는, 상기 압연재를 중간소둔하는단계를더 포함할수있다.

상기 압연재를중간소둔하는단계는, 300내지 500°0온도범위에서 실시할수있다.

구체적으로, .3 ◦분내지 6시간동안실시할수있다.

상기 압연재를 최종 소둔 하는 단계는, 250 이상에서 실사할 수 있다. 구체적으로, 30분내지 600분동안실시할수있다.

【발명의 효과】

본 발명의 일 구현예에 따르면 알루미늄 함량에 따라 이차상의 분율과이차상스트링어를제어하여, 압연방향(I犯)과판재폭방향 01))으로 벤딩 시험 시 이방성이 크지 않은마그네슘합금판재를제조할수있다. 뿐만 아니라, 상온에서의 성형성이 우수한 마그네슘 합금 판게를 동시에 제공할수있다. .

【도면의 간단한설명】

도 1은 판재 폭 방향 (TD)으로 인장 시험 시, 이차상 스트링어 (str inger)에 따른 크랙 형성 기구 (mechani sm)를 순서대로 나타낸 것이다.

도 2는실시예 1의 단면을況으로관찰한것이다.

도 3은비교예 1의 단면을況으로관찰한것이다.

도 4는 비교예 1의 벤딩 시험 시 크랙이 생성된 단면을 湖 M으로 관찰한것이다.

도 5는 실시예 2의 단면을 광학 현미경 (Opt i cal Mi croscopy)으로 관찰한것이다.

【발명을실시하기 위한구체적인내용】

본발명의 이점 및특징, 그리고그것들을달성하는방법은첨부되는 도면과함께 상세하게후술되어 있는실시예들을참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로다른다양한형태로구현될수 있으며, 단지 본실시예들은본발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은청구항의 범주에 의해 정의될뿐이다.명세서 전체에 걸쳐 동일참조 부호는동일구성요소를지칭한다.

따라서, 몇몇실시예들에서 , 잘알려진기술들은본발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는모든 용어 (기술 및 과학적 용어를포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 . 부분이 어떤구성요소를 ''포함”한다고할때, 이는특별히 반대되는기재가 없는한다른구성요소를제외하는것이 아니라다른구성요소를더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한단수형은문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도포함한다. 본발명의 일구현예인마그네슘합금판재는, 전체 10◦중량%에 대해, A1: 0.5내지 1.5중량%, Zn: 0.1내지 0.7중량%, Ca: 0.1내지 0.5중량%, Mn: 0.01내지 0.3중량%, 잔부 Mg및기타불가피한불순물을포함할수있다. 구체적으로, 마그네슘 합금 판재 전체 W0중량 V게 대해, 상기 시은 0.5내지 1.3중량%일수있다.

이하, 마그네슘 합금 판재의 성분 및 조성을 한정한 이유를 설명한다.

시은 0.5내지 1.5중량%만큼포함할수있다. 구체적으로, 0.5내지 1.3중량%만큼 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 알루미늄은 상온에서의 성형성을 향상시키는 역할을 함에 따라, 상기 함량만큼 포함하는 경우 스트립 캐스팅법을통한주조가가능하다.

구체적으로, 후술하는 마그네슘 합금 판재의 제조방법 중 압연 단계에서 압연 시 집합조직은강한기저면조직으로변화하게 된다. 이때, 상기 기저면 조직으로의 변화를 억제시키기 위한 기구로써, 용질 견인 (solute dragging) 효과가 있다. 상기 용질 견인 기구는, Mg보다원자 반경이 큰 Ca과 같은 원소가 결정입계 내에 편석됨으로써, 열이나 변형이 가해졌을 때 입계 이동성 (boundary mobi l i ty)을 떨어트릴 수 있다. 이로 인해, 압연 중동적 재결정 또는압연 변형에 의한기저면 집합조직 형성을 억제할수있다.

따라서, 알루미늄 1.5중량%를초과하여 첨가할경우, Al 2 Ca이차상의 양도 급격하게 증가하므로, 입계에 편석되는 Ca의 양이 감소할 수 있다. 이에 따라, 용질 견인 효과도 감소할 수 있다. 뿐만 아니라, 이차상이 차지하는 분율이 감소함에 따라, 스트링어 (stringer)도 저감될 수 있다. 상기 스트링어는하기에서 자세하게설명한다.

반면,알루미늄 0.5중량%미만으로첨가할경우,스트립 캐스팅법으로 인한 주조가 불가능할 수 있다. 알루미늄은 용탕의 유동도를 향상시키는 역할에 따라, 주조 시 롤 스티킹 (rol l st icking) 현상을 방지할수 있다. 따라서, 알루미늄을첨가하지 않는 Mg-Zn계마그네슘합금은실제롤스티킹 현상으로인해스트립 캐스팅법으로주조가불가능하다.

Zn은 0.1내지 0.7중량%만큼포함할수있다. 보다구체적으로,아연은칼슘과같이 첨가시,비저면의 연화현상을 통해 기저면슬립을활성화시킴으로써, 판재의 성형성을향상시키는 역할을 한다. 다만, 0.7중량%를초과하여 첨가시에는마그네슘과결합하여 금속간 화합물을만들기 때문에 성형성에 악영향을미칠수있다.

Ca은 0.1내지 0.5중량%만큼포함할수있다.

칼슘은 아연과 같이 첨가 시, 비저면의 연화 현상을 가져와 비저면 슬립을활성화시킴으로써 판재의 성형성을향상시키는역할을한다.

보다구체적으로, 후술하는마그네슘합금판재의 제조방법에서 압연 시, 집합조직은 강한 기저면 집합조직으로 변화하는 특성이 있다. 상기 특성을억제시키기 위한기구로써, 용질 견인 (solute dragging)효과가있다. 보다 구체적으로, Mg보다 원자 반경이 큰 원소가 결정입계 내에 편석됨으로써, 열이나 변형이 가해졌을 때 입계 이동성 (boundary mobi l i ty)을떨어트릴수있다.이때, Mg보다원자반경이 큰원소로싸 Ca을 사용할수 있다. 이의 경우, 압연 중동적 재결정 또는 압연 변형에 의한 기저면집합조직 형성을억제할수있다.

다만, 0.5중량%를 초과하여 첨가 시에는 스트립캐스팅 주조 시, 주조롤과의 점착성이 증가하여 스티킹 (st i cking) 현상이 심해질 수 있다. 이로 인해, 용탕의 유동성을 감소시켜 주조성이 낮아지므로, 생산성이 감소할수있다.

Mn은 0.01내지 0.3중량%만큼포함할수있다.

망간은 Fe-Mn계 화합물을 형성하여, 판재 내 Fe성분의 함량을 저감하는 역할을 한다. 따라서, 망간을포함하는경우, 주조 전 합금용탕 상태에서 드로스또는슬러지 형태로 Fe-Mn화합물을형성할수 있다. 이로 인해, 주조 시 Fe 성분의 함량이 적은 판재를 제조할 수 있다. 더해서, 망간은 알루미늄과 Al 8 Mn 5 이차상을 형성할 수 있다. 이로부터, 칼슘이 소모되는 양을 억제하여, 칼슘이 결정입계에 편석할 수 있는 양을 증가시키는 역할을한다. 이에 따라, 망간첨가시, 용질 견인 효과를보다 더 향상시킬수있다. .

상기 마그네슘합금판재는결정 입계에 칼슘원소가편석 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 칼슘 원소는 금속간 화합물의 형태가 아닌, 용질 (solute) 형태로결정입계에 편석될수있다.

보다구체적으로, 칼슘이 알루미늄과같은원소와이차상을형성하지 않고고용되어 용질 형태로입계에 편석됨으로써, 입계의 이동성을떨어트려 기저면 집합조직의 형성을 억제할수 있다. 이로 인해, 상온에서 성형성이 우수한마그네슘합금판재를제공할수있다.

따라서, 전술한 마그네슘 합금 판재는 Al 2 Ca, Al 8 Mn 5 또는 이들의 조합인 이차상을포함하되,상기 마그네슘합금판재 전체면적 100%에 대해, 상기 이차상의 면적 분율은 5%이하일수있다. 더 구체적으로는, 3%이하일 수있다. 보다더 구체적으로는 1%이하일수있다.

이는 마그네슘 합금 판재 전체 중량 대비 시을 1.5중량% 초과하여 포함하는종래다른마그네슘합금판재에 비해현저하게낮은수치이다. 이차상의 분율을 상기 범위와 같이 최소한으로 제어함으로써, 입계 편석을 향상시켜 상온성형성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 이차상의 분율이 증가함에 따라 발생하는 이차상의 스트링어 (str inger)를 감소시킬 수있다.

본 명세서에서 스트링어 (str inger )란, 이차상들이 뭉쳐 압연 방향 (RD)으로띠를이루고있는것을의미한다.

- 구체적으로, 상기 마그네슘 합금 판재는 스트링어 (str inger )를 포함하되, 스트링어 (str inger)의 길이는최대 50,이하일수있다.

스트링어의 길이 범위가 최대 50_아하 범위라는 것은 스트링어가 거의 포함되지 않음을의미할수있다.

한편, 이차상이 뭉쳐 압연 방향 (RD)으로 최대 50_를 초과하는 띠 형상의 스트링어가존재하는 경우마그네슘 합금판재의 물성 이방성이 클 수 있다. 구체적으로, 마그네슘 합금 판재의 압연 방향으로 최대 길이 50 를 초과하는 스트링어를 포함하는 경우, 판재 폭 방향 (그이으로 벤딩 또는 인장시 압연 방향 (RD)으로 형성된 스트링어를따라이차상이 깨지며 크랙이 쉽게 전파될수있다.

특히 , 상기와 같은 이차상 스트링어 (str inger)가 마그네슘 합금 판재의 표면 부근에 존재할 경우, 압연 방향에 수직하는 방향인 판재 폭 방향으로벤딩 시험 시 크랙이더 용이하게 발생할수있다. 도 1을 통해, 이차상 스트링어 (str inger)에 따른 크랙 형성 기구 (mechani sm)를확인할수있다.

도 1은 판재 폭 방향 이으로 인장 시험 시, 이차상 스트링어 (str inger)에 따른 크랙 형성 기구 (mechani sm)를 순서대로 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 판재 폭 방향 (TD)으로 인장 시 압연 방향 (RD)으로 형성된 이차상 스트링어 (str inger) (흰색 점)를 따라 크택이 진행되는것을확인할수있다. 즉, 이차상스트링어 (str inger)와크랙진행 방향이 평행하여, 이차상스트링어를따라크랙이 이어지는경향이 큰것을 도출할수있다.

따라서 , 이차상 수트링어 (str inger)를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 경우 판재 폭 방향 (TD)으로 인장 시, 압연 방향 (RD)으로 인장하는 경우보다 이방성성이 열위할 수 있다. 이로부터, 압연 방향 (RD)으로 인장 (벤딩)하는 경우와판재 폭 방향 (TD)으로 인장 (벤딩)하는 경우의 물상 차이가클수있다.

즉, 본 명세서에서 벤딩 이방성에 열위한 영향을 미치는 이차상 스트링어의 기준은최대 길이가 50_를초과하는스트링어로정의한다. 또한, 본명세서에서 판재 폭 방향 (TD)은 압연 방향 (RD)과수직하는 방향을의미한다.

또한, 본 명세서에서 이방성이란 압연 방향 (RD)과 판재 폭 방향 (TD)에서의 물성이 상이함을의미한다. 후술하겠지만본명세서에서는, V-bending 시험을 통해 압연 방향 (RD)과 판재 폭 방향 (TD)으로 굽힘 테스트를 실시하여 이방성을 측정하였다. 이에, 이방성의 지표로 벤딩 시험을통한한계벤딩반경 (LBR)값을나타내었다.

이에, 이방성이 우수하다는 것은 . 압연 방향 (RD)과 판재 폭 방향 (TD)에서의 물성 차이가적음을의미한다.

따라서, 상기 마그네슘합금판재의 압연방향 (RD)의 150X이상에서 한계벤딩반경 (LBR)은값은 0내지 0.5RA일수있다.

한편,상기 마그네슘합금판재의 판재폭방향 (TD)의 150° C이상에서 한계벤딩반경 (LBR)값은 0내지 0.5R/t일수있다 본 명세서에 한계벤딩반경 (LBR)이란, V-bending 테스트 후 판재의 두께 (t) 대비 판재의 내부 곡률 반경 (R)의 비를 의미한다. 구체적으로, 판재의 내부곡률반경 (R)/판재의 두께 (t)일수있다.

구체적으로, 상기 마그네슘합금판재의 압연 방향 (RD)에 대한판재 폭방향 (TD)의 한계벤딩반경 (LBR)의 비는 0.8내지 1.2일수있다.

' 상기 범위는 압연 방향 (RD)과 판재 폭 방향 (TD)의 물성의 차이가 크지 않음을의미한다.

상기 마그네슘합금판재의 한계돔높이 (LDH)는 8mm이상일수있다. 본 명세서에서 한계돔높이 (내 란, 상온에서의 에릭슨 시험을 통해 도출되는값을의미한다.상기 값으로부터 판재의 성형성을비교할수있다. 보다 구체적으로, 에릭슨 수치는 판재를 변형시켜 컵 (cup) 형태로 가공하였을 때, 파단이 발생할 때까지 판재가 변형된 높이를 의미한다. 따라서, 마그네슘합금판재의 변형 높이가높을수록, 에릭슨수치가클수 있다. 이에 따라성형성이 우수할수있다.

이로부터, 본 발명의 일 구현예에 의한 마그네슘 합금 판재의 한계돔높이는종래마그네슘합금재에 비해우수한수준일수있다.

본발명의 다른일구현예인마그네슘합금판재의 제조방법은, 전체 100중량%에 대해, A1 : 0.5내지 1.5중량%, Zn: 0.5내지 1.5중량%, Ca: 0.1내지 1.0중량%, Mn: 0.01 내지 1.0중량%, 잔부 Mg 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는합금용탕을준비하는단계 (S100) ,상기 용탕을주조하여 주조재를 준비하는 단계 (S200) , 상기 주조재를 압연하여 압연재를 준비하는 단계 (S300) ,및상기 압연재를최종소둔하는단계 (S400)를포함할수있다. 구체적으로, 상기 단계 (S100)에서 합금용탕전체 100중량%에 대해, A1: 0.5내지 1.0중량%일수있다.

상기 용탕의 성분 및 조성을한정한구체적인 이유는 앞서 마그네슴 합금판재의 성분및조성을한정한이유와같으므로생략한다 .

이후 상기 단계 (S200)에서, 상기 주조재를 준비하는 주조 방법은 다이캐스팅, 다이렉트 칠 캐스팅 (Direct chi l l cast ing) , 빌렛 주조, 원심 주조,경동주조,금형 중력주조,사형 주조 (sand cast ing) ,스트립 캐스팅법 또는이들의조합일수있다. 다만, 이에 제한하는것은아니다. 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

- 보다 구체적으로는, 스트립 캐스팅법으로 주조할 수 있다 . 상기 전술한조성의 합금용탕으로스트립 캐스팅 주조가가능할수있다.

보다 구체적으로, 상기 용탕은 0.5 내지 10 11 ^ 속도로 주조될 수 있다.

이에 제조된 주조재의 두께는 3 내지 13빼일 수 있으나, 이에 제한되는것은아니다.

상기 단계 300)에서 압연 1회 당 50% 이하(0% 제외)의 압하율로 압연할수있다.보다구체적으로, 압연 1회 당압하율이 50%를초과할경우, 압연시 크랙이 발생할수있다.

이하, 본명세서에서 압하율이란, 압연 시 압연 롤을통과하기 전의 재료의 두께와 압연 롤을 통과한 후의 재료의 두께의 차이를 압연 롤을 통과하기 전의 재료의 두께로나눈후 100을곱한것을의미한다.

구체적으로, 주조재를 1회 또는 2회 이상 압연할 수 있다. 더 구체적으로, 주조재의 두께가두꺼울경우 2회 이상압연할수있다.

더 구체적으로, 100내지 350°〔온도범위에서 압연할수있다. 보다 더 구체적으로, 압연 온도가 100°〔 미만일 경우 압연 시 크랙이 유발될 수 있다. 한편 , 압연온도가 350°〔초과일 경우 0 3 편석이 저하되어 불리할수 있다.

또한, 상기 단계 ½300)는 압연재를 중간 소둔하는 단계比310)을 더 포함할수있다.

구체적으로, 압연을 2회 이상 실시할 경우 압연 단계 중간에 중간 소둔을 실시할 수 있다. 이때, 상기 단계 310)는 300 내지 500°〔 온도 범위에서 실시할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 30분 내지 6시간 동안 실시할수있다.

보다구체적으로,상기 조건으로중간소둔을실시하는경우,압연시 발생한 응력을 충분하게 해소할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 압연재의 용융온도를초과하지 않는범위에서, 재결정을통해응력을해소할수있다. 더해서, 재결정을통해비기저면결정방위를가지는결정 립의 형성을유도할 수도있다.

마지막으로, 상기 압연재를 최종 소둔하는 단계(3400)는 250°〔 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

이상에서 실시할수 있다. 구체적으로, 250내지 450°〔온도에서 실시할수 있다.

더 구체적으로, 30분내지 600분동안실시할수있다.

상기 조건에서 최종 소둔함으로써 재결정을 용이하게 형성할 수 있다.

이하,실시예를통해상세히 설명한다.단하기의 실시예는본발명을 예시하는것일뿐,본발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는것은 아니다.

제조예

하기 표 1에 개시된성분및조성으로하여, 실시예와비교예에 의한 마그네슘합금판재를제조하였다.

구체적으로, 하기 표 1에 개시된 성분 및 조성을 포함하는 합금 용탕을 준비하였다. 이후, 상기 용탕을 스트립 캐스팅법으로 주조하여 주조재를 준비하였다. 이후, 상기 주조재를 200°(:에서 압연 1회당 25%의 압하율로 7내지 10회 압연하였다.

상기 압연 중간에 중간 소둔도 실시하였다. 구체적으로, 400°(:에서 3시간동안실시하였다.

마지막으로, 압연된판재를 300°(:에서 최종소둔하였다.

이와 같이 제조된 실시예와 비교예의 인장강도 幻, 연신율犯1), 한계돔높이(대 , 및 한계벤딩반경 0 幻을 평가하여 하기 표 1에 개시하였다.

이때, 각물성의 평가방법은하기와같다.

.[인장강도측정방법]

시험편이 파단할 때까지의 최대 인장 하중을 시험 전 시험편의 단면적으로 나눈 값을 의미한다. 구체적으로, 상온에서 일축 인장시험기를 사용하여측정하였고, 변형 속도( 대 1 6 )는 10 _3 八로진행하였다.

[연신율측정 방법]

인장 시험 때 재료가 늘어나는 비율로써, 시험 전 시험편의 길이 대비 변화된 시험편의 길이를 백분율로나타낸 값을의미한다. 구체적으로 , 인장 강도 측정 조건과 동일하며, 게이지(용크 부분의 초기 길이 대비 늘어난길이를측정하였다.

[에릭슨수치측정 방법]

가로, 세로 각각 50 내지 60™ 크기의 마그네슘 합금 판재를 사용하였으며, 판재의 겉면에는 판재와 구형 펀치간의 마찰을 감소시키기 위해、윤활제를사용하였다.

이때, 다이 및 구형 펀치의 온도는 상온으로 하여 테스트를 실시하였다.

보다더 구체적으로, 마그네슘 합금 판재를상부 다이와하부 다이 사이에 삽입한후, 상기 판재의 외주부를 10 의 힘으로고정하였고, 이후 20 1 1 의 직경을가지는구형 펀치를사용하여 5 1 ^ 11 / 11 ^ 11 의 속도로상기 판재에 변형을 가해주었다. 이후, 상기 판재가 파단될 때까지 펀치를 삽입한 뒤, 파단시 판재의 변형 높이를측정하는방식으로수행하였다.

이렇게 측정한 판재의 변형 높이를 에릭슨 값 또는 한계돔높이 1¾)라고한다.

[한계굽힘 반경(\^ ½11 비 )측정 방법 ]

-해 테스트에 따른결과를한계굽힘반경(대10 이라고한다. 구체적으로, 테스트 구체적으로, 다이와 펀치로 구성되는 장치에 히팅이 가능하도록 열선을 각각설치하여 타겟 온도까지 온도를 제어한다. 다이와펀치는모두 90°각도를 가지고 있을수 있다. 펀치의 종류는곡률 반경이에에서부터 9묘까지 다양하다.

상기 장치를이용하여 판재를벤딩한후, 크랙 없이 벤딩되는펀치의 요을도출한다. 이때, 펀치의 벤딩 속도는초당 30내지 60·로측정하였다. 사용한 장치는 기계식 601 011 361 0 근드를 이용하였고, 펀치와 다이가포함된 설치하여사용하였다.

【표 1]

2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

상기 표 1에 개시된 바와 같이, 알루미늄 함량이 2중량%인 비교예 1의 한계돔높이(니犯) 값은우수하나한계벤딩반경(1제0값은 열위함을알수 있다.

특히, 비교예 1은 200°(:에서 압연 방향(I江))의 한계벤딩반경(1迎0 값 대비 판재 폭방향 01))의 한계벤딩반경 0고10 값의 비가 3.75로압연 방향과 판재폭방향으로각각인장시 이방성이큰것을알수있다.

또한, 비교예 4의 경우 비교예 1 내지 3에 비해서는 이방성이 우수하였으나, 실시예 1및 2에 비해서는한계벤딩반경(1 1?) 값이 열위함을 알수있다.

이는본발명의 도면을통해서도확인할수있다.

도 2는실시예 1의 단면을 3묘1«으로관찰한것이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 실시예 1은 이차상 스트링어의 형태가 없는 것을육안으로 확인할수 있다. 이로써, 실시예 1은 압연 방향 0犯)과 판재 폭 방향 011)으로 인장 시 물성의 차이가 크지 않았음을 도출할 수 있다. 도 3은비교예 1의 단면을 SEM으로관찰한것이다.

한편도 3에 도시된바와같이, 비교예 1은판재의 표면과표면아래 부분에 이차상이 뭉쳐 압연 방향으로 띠 형상의 스트링어가 포함된 것을 확인할수 있다. 또한, 상기 스트링어의 길이는최소 100_ 이상인 것으로 5 확인된다.

이에, 비교예 1의 판재 폭 방향과 압연 방향의 이방성이 큰 이유를 도출할수있다.

구체적으로, 상기 비교예 1의 벤딩 시험 시 크랙이 생성된 것을도 4롤통해 확인할수있다.

0 도 4는 비교예 1의 벤딩 시험 시 크랙이 생성된 단면을 SEM으로 관찰한 것이다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 비교예 1은표면과 표면 아래 부분에서 스트링어를 확인할 수 있었다. 그 결과, 표면에서 크랙이 쉽게 형성된것을확인할수있다.

도 5는 실시예 2의 단면을 광학 현미경 (Opt i cal Mi croscopy)으로5 관찰한것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 2에도 이차상 (검은색 점)이 포함되는것을알수있다. 다만, 마그네슘합금판재 대비 이차상의 분율이 매울적은것을육안으로도확인할수있다.

아로부터, 본발명에 따른실시예는 알루미늄 함량에 따라 이차상의0 분율과이차상스트링어를제어하여 , 압연방향 (RD)과판재폭방향 (TD)으로 벤딩 시험 시 이방성이 크지 않은마그네슘합금판재를제조할수있다. 뿐만 아니라, 상온에서의 성형성이 우수한 마그네슘 합금 판재를 동시에 제공할수있다.

이상 첨부된 도면을참조하여 본발명의 실시예를설명하였지만, 본5 발명이 속하는기술분야에서 통상의 지식을가진자는본발명이 그기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수있다는것을이해할수있을것이다.

그러므로 이상에서 기술한실시예들은모든면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한0 설명보다는후술하는특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 2019/132452 1»(:1^1{2018/016510

의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된형태가본발명의 범위에 포함되는것으로해석되어야한다.