Influence of Cu and Zn Contents on the Properties of Al-Fe-Cu-Mg Based Casting Alloys

Abstract

Abstract Efforts have been made to develop new silicon-free aluminum casting alloys that possess high electrical and thermal con-ductivity. In this research Al-Fe-Cu-Mg alloys with various Cu and Mg contents were investigated for their various properties. Asthe Cu or Mg content was increased, the electrical conductivity gradually decreased, while the tensile strength of the Al-Fe-Cu-Mgalloy tended to be improved. It was found that fluidity was generally inversely proportional to the Cu content, but the alloys con-taining 1%Mg showed considerably low fluidity, regardless of the Cu content. Key words : Aluminum, Casting, Conductivity, Tensile strength, Fluidity 1. 서 론 알루미늄 및 알루미늄합금은 대표적인 경량소재로서 비강도가 높고 전기 및 열 전도도가 우수하므로 자동차, 항공, 전기/전자 산업 등에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 고출력LED 방열부품소재로서 중요하게 활용되고 있는데, 최근 전기/전자제품의 소형화 및 고집적화가 진행됨에 따라 보다 전도성이 우수한 새로운 알루미늄합금의 출현이 필요한 시점이기도하다. 기존에 주로 사용되는 알루미늄 주조합금은 주조성과 강도가 우수하지만 통상적으로 다량의 Si을 포함하고 있어 전도성이 상대적으로 낮고 주조공정 후 표면처리에 어려움이 있다.상용합금계인 Al-Si계 주조합금은 순수한 알루미늄에 비해 열전도도가 절반 수준까지 낮은 경우가 대부분인 것으로 알려져있으며[1], 따라서 최근 들어 전도성을 현저히 저하시키는 Si을 완전히 배제한 상태에서 양호한 강도와 주조성을 보유한새로운 고전도성 알루미늄합금의 개발연구가 활발하게 진행되고 있다[2,3].방열부품용 알루미늄합금은 보통 높은 강도가 요구되지는 않으나 활용분야에 따라 일정 수준이상의 강도가 필요하므로 새로운 고전도성 합금의 조성에 따른 기계적 성질을 조사할 가치가 있다. 또한 방열부품용 알루미늄합금은 생산성과 경제성이우수한 주조공정으로 대부분 제조되므로 주조특성이 중요하며,특히 주형 충전성을 의미하는 유동도가 낮으면 불량률의 증가와 생산성의 저하가 예상된다. 알루미늄합금에서 Si은 응고 중응고잠열을 다량 방출함으로써 유동도의 증가에 매우 효과적인합금원소이므로 제거할 경우 유동도의 저하가 심각할 수 있어확인이 필요하다. 합금의 유동도는 여러 가지 재료 및 공정변수의 영향을 받는 복잡한 현상으로서 많은 연구에도 불구하고아직도 완전하게 규명되어 있지 못 하다[4-6]. 그럼에도 불구하고 일반적으로 합금의 유동도는 응고구간과 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있는데, 즉 응고구간이 확대될수록 유동도는 감소하는 일반적인 경향을 보인다[4,7].Received:May. 25, 2014;Revised:Aug. 5, 2014;Accepted:Aug. 18, 2014