Be첨가에 의한 A356합금의 특성향상에 관한 연구

초록

A356합금은 융점이 낮고 기계가공성이 우수하며, 유동성이 좋아서 얇고 복잡한 형태의 주물용 재료로 많이 이용되고 있다. 그러나 합금을 용해하는 현장의 경우 강재도구 및 스크랩 사용에 따른 Fe의 유입, 장시간 용탕유지시 합금원소 및 개량처리제의 손실에 따른 Mg의 재 첨가, 개량화제의 손실에 따른 개량화제의 추가 투입 등은 필수적이며, 이에 따라 Al-Si-Mg합금의 인성저하 및 경제적 손실은 피할 수 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이를 방지하기 위하여 Al-Si-Mg합금에 Be을 첨가하여 미세조직 변화, 기계적성질 변화, 장시간 용탕유지에 따른 성분원소 변화, 개량처리제의 소실, dross의 생성량, 내산화특성 및 내식성을 평가 하였다. A356.2인고트를 전기 용해로에서 750℃의 온도로 용해 후 모합금을 첨가하여 Fe 및 Be의 첨가량이 서로 다른 시편을 제조하였다. 제조한 시편의 미세조직은 광학현미경 및 SEM을 사용하여 관찰하였으며, image analyzer를 사용하여 Fe화합물의 크기 및 생성량을 정량화 하였다. 또한 기계적성질은 인장시험 및 충격시험을 통해 평가하였다. A356용탕에 미치는 Be의 영향을 알아보기 위하여 장시간 용탕유지시 용탕중 성분원소(Mg, Na, Sr)변화 및 dross의 생성량을 측정하였으며, dross의 발생원인을 알아보기 위하여 XRD분석하여 구성상을 조사하였다. 또한 내산화성을 알아보기 위하여 TGA분석을 행하였으며, 고온산화 생성상 분석은 XRD로 행하였다. 재료의 내식성 평가는 3.5%NaCl용액, 상온조건에서 동전위분극시험 행하여 평가하였다. A356합금에 Be을 첨가할 경우 첨가량에 따라 침상의 금속간화합물(β-Al5FeSi)을 활자상과 Be-부화상 형태로 변화시켰으며, 이에 따라 재료의 인성이 크게 향상되었다. 장시간 용탕유지에 따른 Mg함량 변화를 측정한 결과 170ppm Be을 첨가한 용탕은 6시간이상 용탕을 유지하여도 Mg함량의 감소가 거의 없는 것으로 나타났다. 또한 Be은 개량처리제의 기화 또는 산화손실을 크게 감소시키는 것으로 나타났다. A356 용탕중에 Be첨가는 MgO 및 MgAl2O4등의 산화물형성을 감소시켜 dross의 생성량을 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 Be은 재료의 내산화성 및 내식성을 더욱 우수하게 만드는 것으로 나타났다.