다이캐스팅용 알루미늄합금의 종류와 특징

다이캐스팅용 알루미늄합금의 종류와 특징

알루미늄합금주조법 중 다이캐스팅(High Pressure Diecasting)법은 일반적인 중력금형주조(Gravity Die Casting),

중력사형주조(Gravity Sand Casting)법과는 주조방식이 기본적으로 다르다. 다이캐스팅 제품은 두께가 얇으므로, 필요한

주조특성중 특히 금형충진성이 좋게하기 위해 유동성이 좋을 것, 응고수축에 대한 용탕보급성이 좋을 것, 耐열간균열성이

좋을 것, 그리고 금형에 용착하지 않을 것 등이 요구된다.

따라서 다이캐스팅용 합금으로는 유동성이 좋은 Al-Si을 기본으로한 합금계가 거의 대부분이며, 그외에 유동성은 나쁘지만 내식성을 목적으로한 Al-Mg계의 합금계가 현재 사용되고 있다. [KS D 6006, JIS H 5302]

다이캐스팅에서는 용탕이 고속으로(40∼50m/sec) 주형내로 분사되어 다이에 충돌하므로 용탕이 금형에 용착되기 쉽다.

이러한 용착은 Fe를 첨가하면 감소시킬 수가 있으므로 다이캐스팅합금에는 Fe의 허용량이 주조합금에 비해 많다.

다이캐스팅은 주조시 다이내로 공기의 혼입이 많으므로(Al 100g내에 40∼50cc 정도의 개스가 함유됨) 제품을 가열하면 Blister라고 하는 가스의 부풀음 현상이 일어나서 일반적으로 열처리에 의한 기계적성질의 개선이 곤란하며, (열처리가

가능한 가스함량은 대략1∼5cc/100gAl 수준임) 또한 용접도 곤란하다.

(용접이 가능하려면 가스함량은 대략1∼2cc /100gAl 수준)

기호		주요합금성분	인장강도 (Kg/mm2)	항복강도 (Kg/mm2)	신 율 (%)	경 도 (HB)
KS(JIS)	AA(ASTM)	주요합금성분	인장강도 (Kg/mm2)	항복강도 (Kg/mm2)	신 율 (%)	경 도 (HB)
ALDC1 (ADC1)	A413.0 (S12A)	11∼13%Si	24.5	14.8	2.5	80
ALDC2 (ADC3)	A360.0 (SG100A)	9∼10%Si, 0.4∼0.6%Mg	30.1	17.6	3	3
ALDC3 (ADC5)	A518.0 (G8A)	4.0∼8.5%Mg	28.8	19	8	80
ALDC4 (ADC6)		2.5∼4.0%Mg	28.7	-	10	-
ALDC7 (ADC10)	A380.0 (SC84A)	7.5∼9.5%Si, 3.0∼4.0%Cu,	30.2	17.6	2	75
ALDC8 (ADC12)	A383.0 (SC102A)	9.5∼11.5%Si, 2.0∼3.0%Cu	30.2	19	2	-
	390	16∼18%Si, 4.0∼5.0%Cu,	28.4	24.5	1	120

<다이캐스팅용 Al합금의 기계적성질>

1. Al-Si계합금[ ALDC1(KS), ADC1(JIS)]

Al-12%Si의 2원공정합금으로, 주물용알루미늄합금의 AC3A에 상당하는 성분의 합금이다. 유동성이 좋고 열팽창이 적으며 열간균열 발생도 적어 복잡한 형상의 제품이나, 두께가 얇은 대형 다이캐스팅 제품에 적합하다. 그러나 강도가 낮고, 가공성, 연마성이 나쁘며, 양호한 양극산화피막을 얻기가 어렵다.

2.Al-Si-Mg[ ALDC2(KS), ADC3(JIS)]

이 합금은 Al-Si합금의 Si량을 줄인고, Mg를 첨가하여 강도와 가공성을 개선한 합금으로서 표준성분은 Al-9.5%Si-0.5%Mg이며, 주물용합금의 AC4C에 상당하는 합금이다. 이 합금은 다이에의 非용착성이 약간 나쁘다. 주로 자동차, 이륜차용 보안부품인 다이나모로터, 크랭크케이스등에 사용된다.

3. Al-Si-Cu계합금[ ALDC7,8(KS), ADC10,12(JIS)]

이 합금은 Al-Si계의 주조성을 유지하고, Cu를 첨가하여 기계적성질을 개선한 합금으로, 주물용합금의 AC4B에 상당하는 합금이다. 표준조성은 ALDC7(ADC12)이 Al-8.5%Si-3%Cu이며, ADLC8(ADC12)은 주조성을 좋게하기 위하여 Si를 높인 Al-11%Si-2.5%Cu합금이다. 주조성, 내압성, 耐열간균열성이 좋아 대형 다이캐스팅 제품에 적합하고, 현재 생산되고 있는 다이캐스팅제품의 거의 대부분이 이 합금계이다. 자동차용 미션케이스, 크랭크케이스, 전기기기부품, 산업기계부품, 광학부품, 가정용기기등 널리 사용되고 있다.

4. Al-Mg계 합금[ALDC3,4(KS), ADC5,6(JIS)]

ALDC3(ADC5)는 Mg를 5%정도, ALDC4(ADC6)는 Mg를 3%정도 함유하는 합금으로, 내식성이 좋고, 비교적 높은 강도와 신율을 가지고 있으며, 양호한 양극산화피막을 얻을 수가 있다. ALDC4는 경도를 높이기 위해 Mn을 소량 첨가한 합금이다. 이 합금은 유동성, 내압성, 耐열간균열성등 주조성이좋지 않고, 다이에 용착이 쉽게 일어나므로 복잡한 다이캐스팅제품에는 적합치 않다. 내식성이 특히 요구되는 모터보트용 부품, 오토바이용 포인트커버, 다이나모커버, 핸들등에 사용된다.

이상과 설명한 다이캐스팅합금의 주조성과 여러 가지 성질에 대한 일반적인 비교를 아래 표에 나타냈다.

기호	DIE 충진성	耐열간 균열성	내압성	Die에대한 비용착성	고온 강도	내식성	기계 가공성	양극산화특성	도금성

ADLC1 (ADC1)	A	A	B	B	D	C	D	E	C

ALDC2 (ADC3)	A	A	A	C	B	C	B	B	A

ALDC3 (ADC5)	E	E	E	E	A	A	A	A	D

ALDC4 (ADC6)	D	E	E	E	A	A	A	A	D

ALDC7 (ADC10)	B	B	B	A	C	D	C	C	A

ALDC8 (ADC12)	B	B	B	A	C	D	C	C	A

<다이케스팅용 알루미늄합금의 일반특성>

아래 표에는 다이캐스팅용 알루미늄합금의 선택을 위한 개략적인 지침을 나타냈다.

주물용알루미늄합금과 같이 요구되는 제품의 특성,생산능력, 경제성을고려하여 합금선정을 해야한다.

요구성질	다이케스트
양호한 주조성 -주조상태에서 중정도의 강도 -주조상태 보다 높은 강도	ALDC 1 (ADC 1) ALDC 7 (ADC 10) ALDC 8 (ADC 12)
높은 내압성 -주조상태에서 중정도의 강도 -주조상태 보다 높은 강도	ALDC 1 (ADC 1) ALDC 2 (ADC 3) ALDC 7 (ADC 10) ALDC 8 (ADC 12)
주조상태에서 양호한 강도 -중정도의 인성 -보다 높은 인성	ALDC 2 (ADC 3) ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
고온강도	ALDC 2 (ADC 3) ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
고인성	ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
양호한 가공성	ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
양호한 양극산화처리	ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
가장 좋은 내식성	ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
양극산화처리에 의한 내식성의 개선	ALDC 2 (ADC 3) ALDC 3 (ADC 5) ALDC 4 (ADC 6)
도금성	ALDC 2 (ADC 3) ALDC 7 (ADC 10) ALDC 8 (ADC 12)