마그네슘 다이캐스팅은 가볍고 강하며 치수 안정성이 뛰어난 금속 부품을 생산하는 데 널리 사용됩니다. 가장 가벼운 일반 구조용 금속인 마그네슘은 뛰어난 경량화 효과, 우수한 주조성, 높은 강성 대 중량 비율, 강력한 진동 감쇠 특성을 갖추고 있어 자동차, 전자, 항공우주, 의료 및 소비재 분야에 적합합니다. 순수 마그네슘은 강도와 내식성이 제한적이기 때문에, 일반적으로 알루미늄, 아연, 망간, 실리콘, 칼슘 및 희토류 원소와 합금하여 주조성과 성능을 향상시킵니다.
마그네슘 다이캐스팅 합금은 무엇으로 만들어지나요?
이러한 합금은 강철 금형으로 잘 흘러 들어가 얇은 벽면을 채우고, 균열을 방지하며, 응고 후 안정적인 기계적 특성을 제공하도록 조제됩니다.
일반적인 마그네슘 다이캐스팅 합금으로는 다음이 있습니다:
- AZ91D
- AM60B
- AM50A
- AM20
- AS41B
- AE42
- AE44
- AJ62
- MRI 시리즈 합금
각 합금마다 강도가 다릅니다. 일부 합금은 범용 하우징에 더 적합하고, 다른 합금은 내충격성, 연성, 고온 성능 또는 향상된 크리프 저항성을 위해 설계되었습니다.
다이캐스팅에 마그네슘이 사용되는 이유
마그네슘은 유동성이 우수하고 응고 속도가 빠르며 밀도가 낮기 때문에 다이캐스팅에 특히 적합합니다. 이러한 특성 덕분에 제조업체는 복잡한 형상의 얇은 벽면 부품을 생산할 수 있습니다.
마그네슘 다이캐스팅의 주요 장점은 다음과 같습니다:
- 경량 구조
마그네슘은 자동차, 전자기기, 공구 및 휴대용 장비의 부품 중량을 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 우수한 주조성
많은 마그네슘 합금은 복잡한 금형 캐비티와 얇은 벽면을 채울 수 있습니다.
- 높은 강중비
마그네슘 부품은 가벼운 무게를 유지하면서도 충분한 강도를 제공할 수 있습니다.
- 우수한 진동 감쇠 성능
마그네슘은 기계적 응용 분야에서 진동과 소음을 줄일 수 있습니다.
- 뛰어난 가공성
마그네슘은 일반적으로 다른 많은 금속보다 가공하기 쉽습니다.
- 우수한 전자기 차폐 성능
마그네슘 하우징은 전자 및 통신 제품에 자주 사용됩니다.
- 재활용성
마그네슘 스크랩과 러너는 적절한 공정 관리 하에서 재활용될 수 있는 경우가 많습니다.
일반적인 마그네슘 다이캐스팅 합금
가장 널리 사용되는 마그네슘 다이캐스팅 합금은 AZ, AM, AS, AE 및 AJ 합금 계열에 속합니다. 합금 명칭의 문자는 대개 주요 합금 원소를 나타냅니다. 예를 들어, AZ는 알루미늄과 아연을, AM은 알루미늄과 망간을 의미합니다.
| 합금 계열 | 주요 합금 원소 | 주요 장점 | 일반적인 용도 |
| AZ 계열 | 알루미늄 + 아연 | 강도, 주조성, 내식성 | 하우징, 브래킷, 커버 |
| AM 시리즈 | 알루미늄 + 망간 | 연성, 내충격성 | 자동차 안전 부품, 스티어링 휠 |
| AS 시리즈 | 알루미늄 + 실리콘 | 크리프 저항성 향상 | 엔진 및 변속기 부품 |
| AE 시리즈 | 알루미늄 + 희토류 원소 | 더 뛰어난 고온 성능 | 파워트레인 및 열에 노출되는 부품 |
| AJ 시리즈 | 알루미늄 + 스트론튬 | 크리프 저항, 열적 안정성 | 자동차 파워트레인 부품 |
AZ91D 마그네슘 합금
AZ91D는 가장 일반적인 마그네슘 다이캐스팅 합금입니다. 이 합금은 마그네슘 다이캐스팅 부품의 범용 소재로 자주 꼽힙니다. NADCA 합금 데이터에 따르면 AZ91D는 가장 널리 사용되는 마그네슘 다이캐스팅 합금이며, AZ91D와 AZ81은 시판되는 마그네슘 다이캐스팅 합금 중 강도가 가장 높은 두 가지 합금입니다.
AZ91D에는 약 1%의 아연과 9%의 알루미늄이 포함되어 있습니다. 이 합금은 강도, 주조성, 내식성 및 비용 면에서 우수한 균형을 제공합니다. 이러한 균형 덕분에 자동차 부품, 전자기기 하우징, 통신 장비, 전동 공구 하우징 및 일반 산업용 부품에 널리 사용됩니다.
AZ91D의 장점
- 뛰어난 주조성
- 우수한 강도
- 불순물 함량을 적절히 조절할 경우 우수한 내식성
- 얇은 벽 두께의 다이캐스팅에 적합
- 시중에서 쉽게 구할 수 있으며 비용 효율적
- 주조 후 표면 마감이 우수함
AZ91D의 한계
- AM 합금에 비해 연성이 제한적
- 고충격 안전 부품에는 최선의 선택이 아님
- 고온 크리프 저항성이 제한적
- 부식성 환경에서는 적절한 표면 처리가 필요함
AZ91D는 부품에 강하고 가벼운 구조가 필요하지만, 매우 높은 연성이나 장기적인 고온 성능이 요구되지 않는 경우 일반적으로 좋은 선택입니다.
AM60B 마그네슘 합금
또 다른 일반적인 마그네슘 다이캐스팅 합금은 AM60B입니다. 이 합금은 더 나은 연성과 내충격성이 필요할 때 종종 선택됩니다. Dynacast는 AM60B를 강도, 연성 및 경량 설계가 필요한 용도에 널리 사용되는 마그네슘 다이캐스팅 합금으로 설명합니다.
AZ91D와 비교했을 때, AM60B는 알루미늄 함량이 적고 아연이 유의미하게 첨가되지 않았습니다. 이로 인해 강도는 AZ91D보다 약간 낮을 수 있지만, 연신율과 충격 성능은 더 우수합니다.
AM60B의 일반적인 용도
- 자동차 스티어링 휠
- 시트 프레임
- 계기판 지지대
- 안전 관련 브라켓
- 구조용 하우징
- 내충격성 부품
AM60B는 충격 시 에너지를 흡수해야 하는 자동차 부품에 자주 사용됩니다.
AM50A 마그네슘 합금
AM50A는 AM60B와 유사하지만 알루미늄 함량이 약간 적습니다. 이로 인해 AM50A는 더 뛰어난 연성과 인성을 가지며, 변형 저항성과 에너지 흡수 능력이 요구되는 부품에 적합합니다.
AM50A는 자동차 구조 부품, 시트 부품, 브래킷 및 안전 관련 부품에 자주 사용됩니다. 최대 강도보다 연성이 더 중요한 경우, 이 합금을 선택하는 것이 좋습니다.
| 합금 | 강도 | 연성 | 주조성 | 대표적인 용도 |
| AZ91D | 높음 | 중간 | 탁월 | 일반 다이캐스팅 부품 |
| AM60B | 중상 | 양호 | 양호 | 내충격성 부품 |
| AM50A | 중간 | 매우 좋음 | 양호 | 안전 및 구조용 부품 |
AM20 마그네슘 합금
AM20은 AM50A 및 AM60B보다 알루미늄 함량이 낮습니다. 연성은 더 높지만 강도는 더 낮습니다. AZ91D나 AM60B만큼 흔하지는 않지만, 성형성, 인성 및 충격 거동이 중요한 부품에 유용하게 사용될 수 있습니다.
AM20은 주조품이 하중 하에서 균열에 견뎌야 하는 특수한 자동차용 또는 구조용 용도에 선택될 수 있습니다.
AS41B 마그네슘 합금
AS41B는 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금입니다. 실리콘을 첨가함으로써 일반적인 AZ 및 AM 합금에 비해 크리프 저항성이 향상됩니다. 크리프 저항성은 부품이 고온에서 장기간 응력을 받으면서도 형상을 유지해야 할 때 중요합니다.
AS41B는 엔진 관련 부품, 변속기 부품 및 적당한 열에 노출되는 기타 용도에 사용할 수 있습니다. 그러나 일반적인 용도에서 내식성과 주조성은 AZ91D에 미치지 못할 수도 있습니다.
AE42 및 AE44 마그네슘 합금
AE 시리즈 합금은 알루미늄과 희토류 원소를 함유하고 있습니다. 이 합금들은 고온 성능 향상을 위해 설계되었습니다. 예를 들어, AE44는 더 높은 내열성이 요구되는 분야에서 자주 사용됩니다.
최근 고압 다이캐스팅 마그네슘 합금에 대한 검토에 따르면, AZ91D는 적당한 온도에서 높은 강도가 필요한 곳에, AM50A와 AM60B는 높은 연성이 필요한 곳에, AE44는 고온 용도에 사용된다고 합니다.
AE 합금은 범용 마그네슘 합금보다 비싸지만, 더 우수한 크리프 저항성과 열적 안정성을 제공할 수 있습니다.
일반적인 마그네슘 다이캐스팅 합금의 대표적 화학 성분
다음 표는 여러 마그네슘 다이캐스팅 합금의 일반적인 조성 범위를 보여줍니다. 필요한 표준, 공급업체 인증서 및 고객 사양에 따라 정확한 함량 수치는 항상 확인해야 합니다.
| 합금 | 알루미늄 % | 아연 % | 망간 % | 기타 주요 원소 | 주요 특징 |
| AZ91D | 8.3–9.7 | 0.35–1.0 | 0.15–0.50 | 낮은 Fe, Cu, Ni 함량 제어 | 범용 강도 및 주조성 |
| AM60B | 5.5–6.5 | ≤0.22 | 0.24–0.60 | 불순물 저감 | 강도와 연성의 균형 |
| AM50A | 4.4–5.4 | ≤0.22 | 0.26–0.60 | 불순물 저감 | 더 우수한 연성 |
| AM20 | 1.7–2.2 | ≤0.10 | ≥0.50 | 불순물 저감 | 높은 연성 |
| AS41B | 3.5–5.0 | ≤0.12 | 0.35–0.70 | 실리콘 0.5–1.5 | 더 우수한 크리프 저항성 |
| AE42 | 3.4–4.6 | ≤0.22 | 약 0.25 | 희토류 원소 | 고온 성능 |
위의 조성 범위는 AZ91D, AM60B, AM50A, AM20, AE42 및 AS41B와 같은 상용 합금에 대해 발표된 마그네슘 다이캐스팅 합금 데이터 표를 기반으로 합니다.
일반적인 기계적 특성
기계적 특성은 합금 조성, 주조 설계, 다이 온도, 사출 매개변수, 기공률, 벽 두께 및 시험 방법에 따라 달라집니다. 아래 값은 일반적인 참고용이며, 모든 주조품에 대해 보장되는 값은 아닙니다.
| 합금 | 인장 강도 | 항복 강도 | 연신율 | 밀도 | 일반적인 설명 |
| AZ91D | 약 240 MPa | 약 160 MPa | 약 3% | 약 1.81 g/cm³ | 강도가 높은 범용 합금 |
| AM50A | 약 210 MPa | 약 125 MPa | 약 10% | 약 1.77 g/cm³ | 우수한 연성 |
| AM60B | 약 225 MPa | 약 130 MPa | 약 8% | 약 1.80 g/cm³ | 우수한 내충격성 |
| AM20 | 약 190 MPa | 약 90 MPa | 약 12% | 약 1.75 g/cm³ | 높은 연성, 낮은 강도 |
| AE42 | 약 230 MPa | 약 145 MPa | 약 10% | 약 1.79 g/cm³ | 더 뛰어난 내열성 |
| AE44 | 약 245 MPa | 약 142 MPa | 약 10% | 약 1.82 g/cm³ | 고온 용도 |
이러한 대표적인 물성치는 다이캐스팅 합금에 대한 마그네슘 합금 재료 물성 데이터에 보고되어 있으나, 실제 생산 물성은 시험 및 공급업체 문서를 통해 확인해야 합니다.
합금 원소가 마그네슘 다이캐스팅에 미치는 영향
특정 성능을 향상시키기 위해 마그네슘에 다양한 합금 원소가 첨가됩니다.
알루미늄
알루미늄은 강도, 경도 및 주조성을 향상시킵니다. AZ91D, AM60B 및 AM50A는 모두 알루미늄을 함유하고 있습니다. 알루미늄 함량이 높을수록 일반적으로 강도는 향상되지만 연성은 저하될 수 있습니다.
아연
아연은 AZ 합금의 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 그러나 아연 함량이 너무 높으면 고온 균열 위험이 증가할 수 있으므로 적절히 조절해야 합니다.
망간
망간은 철 불순물의 유해한 영향을 줄여 내식성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이는 많은 마그네슘 다이캐스팅 합금에서 중요한 역할을 합니다.
실리콘
실리콘은 AS 합금의 크리프 저항성을 향상시킵니다. 고온에 노출되는 부품에 유용합니다.
희토류 원소
희토류 원소를 첨가하면 고온 강도와 크리프 저항성이 향상됩니다. AE 합금은 열적 안정성을 높이기 위해 희토류 원소를 사용합니다.
칼슘 및 스트론튬
칼슘과 스트론튬은 일부 첨단 마그네슘 합금의 크리프 저항성과 난연성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 원소들은 주로 특수 고온 용도나 자동차 용도에 사용됩니다.
적합한 마그네슘 다이캐스팅 합금 선택
적합한 합금을 선택하는 것은 제품의 기능, 사용 환경, 하중 조건 및 비용 목표에 따라 달라집니다.
다음과 같은 용도에는 AZ91D를 선택하십시오:
- 범용 마그네슘 다이캐스팅
- 우수한 강도
- 우수한 주조성
- 매끄러운 표면 마감
- 비용 효율적인 생산
- 하우징, 커버, 브래킷 및 소비재 부품
다음과 같은 경우 AM60B를 선택하십시오:
- AZ91D보다 우수한 연성
- 내충격성
- 자동차 구조용 성능
- 에너지 흡수
- 안전 관련 부품
다음과 같은 경우 AM50A를 선택하십시오:
- 더 높은 연성
- 더 뛰어난 인성
- 자동차 구조용 부품
- 충격이나 굽힘에 노출되는 부품
다음과 같은 경우 AE 또는 AS 합금을 선택하십시오:
- 더 우수한 고온 성능
- 크리프 저항성 향상
- 파워트레인 또는 엔진 부위 부품
- 열 조건 하에서 장기적인 치수 안정성
마그네슘 다이캐스팅 합금 적용 가이드
| 적용 분야 | 권장 합금 | 이유 |
| 전자 제품 하우징 | AZ91D | 우수한 주조성 및 표면 마감 |
| 노트북 또는 카메라 프레임 | AZ91D / AM60B | 경량 및 고강성 |
| 자동차 스티어링 휠 | AM60B | 연성과 내충격성 |
| 시트 프레임 부품 | AM50A / AM60B | 인성 및 에너지 흡수 |
| 전동 공구 하우징 | AZ91D | 강도 및 가공성 |
| 엔진 부근 브래킷 | AS41B / AE44 | 더 뛰어난 내열성 |
| 변속기 부품 | AE42 / AE44 / AJ 합금 | 크리프 저항성 |
| 일반 산업용 커버 | AZ91D | 비용 효율적이고 안정적 |
마그네슘 다이캐스팅용 표면 처리
마그네슘은 경량성이 뛰어나지만, 부식성 환경에서는 적절한 보호 조치가 필요합니다. 특히 자동차, 실외, 해양 또는 전자 제품 분야에서는 표면 처리가 필수적인 경우가 많습니다.
일반적인 표면 처리 방법으로는 다음이 있습니다:
- 크로메이트 변환 코팅
- 인산염 처리
- 마이크로 아크 산화
- 양극 산화 처리
- 전기영동 도장
- 분체 도장
- 도장
- 적절한 전처리 후 도금
표면 처리는 내식성, 외관, 내마모성 및 코팅 접착력을 향상시킵니다.
마그네슘 다이캐스팅을 위한 중요한 설계 요령
적절한 합금 선택만으로는 충분하지 않습니다. 제품 설계도 주조 품질에 영향을 미칩니다.
권장되는 설계 지침은 다음과 같습니다:
- 가능한 한 벽 두께를 균일하게 유지하십시오
- 내부의 날카로운 모서리는 피하십시오
- 적절한 이각(draft angle)을 적용하십시오
- 두꺼운 실심 단면 대신 리브를 사용하십시오
- 고립된 두꺼운 부위를 피하십시오
- 적절한 보스와 장착 부위를 설계하십시오
- 게이트 위치와 유동 방향을 고려하십시오
- 필요한 부위에만 충분한 가공 여유를 확보하십시오
- 표면 처리를 조기에 계획하십시오
- 금형 설계 전에 공차 요건을 확인하십시오
마그네슘 다이캐스팅은 복잡한 형상을 생산할 수 있지만, 설계가 부실할 경우 기공, 수축, 변형, 균열 또는 높은 가공 비용이 발생할 수 있습니다.
마그네슘 다이캐스팅의 일반적인 결함
마그네슘 다이캐스팅 결함은 주로 합금 선정, 용융물 취급, 금형 설계 및 공정 제어와 관련이 있습니다.
일반적인 결함은 다음과 같습니다:
- 기공
- 콜드 셧
- 유동 자국
- 수축
- 열균열
- 플래시
- 산화물 함유물
- 표면 부식
- 치수 변형
결함을 줄이기 위해 제조업체는 용융물의 청정도, 주입 속도, 금형 온도, 배기, 진공 보조, 냉각 균형 및 트리밍 공정을 제어해야 합니다.
마그네슘 대 알루미늄 다이캐스팅 소재
마그네슘과 알루미늄은 모두 널리 사용되는 경량 다이캐스팅 소재입니다. 마그네슘은 더 가볍고 가공이 용이한 반면, 알루미늄은 일반적으로 더 우수한 고온 강도와 폭넓은 내식성을 제공합니다.
| 요인 | 마그네슘 다이캐스팅 | 알루미늄 다이캐스팅 |
| 밀도 | 낮음 | 마그네슘보다 높음 |
| 경량화 | 탁월함 | 양호 |
| 주조성 | 매우 좋음 | 매우 좋음 |
| 가공성 | 탁월함 | 양호 |
| 강도 | 양호 | 양호 ~ 우수 |
| 고온 성능 | 합금에 따라 다름 | 일반적으로 우수함 |
| 내식성 | 표면 보호 필요 | 보통 더 우수함 |
| 비용 | 자재 비용이 종종 더 높음 | 자재 비용이 낮은 경우가 많음 |
| 최적의 용도 | 경량 정밀 부품 | 일반 구조용 부품 |
마그네슘 다이캐스팅 합금은 강도, 연성, 내열성, 내식성, 부품 설계, 생산량 및 비용을 고려하여 선정됩니다. AZ91D는 가장 일반적인 범용 합금인 반면, AM60B와 AM50A는 더 우수한 연성과 내충격성을 제공합니다. AS, AE 및 희토류 마그네슘 합금은 고온 용도에 적합합니다. 적절한 합금, 금형 설계 및 공정 제어를 통해 마그네슘 다이캐스팅은 자동차, 전자, 항공우주, 의료 및 산업용 분야를 위한 경량 고품질 부품을 생산할 수 있습니다.