미량 합금화에 의한 Mg-3Al-1Zn 합금의 부식거동 변화

Abstract

마그네슘은 실용 금속 중 가장 비중이 낮은 금속이며, 이로 인해 마그네슘 합금은 경량성이 요구되는 자동차 및 휴대용 전자기기와 같은 모바일 산업 분야에서 가장 매력적인 소재 중 하나로 여겨지고 있다. 그러나 타 구조용 금속소재 대비 낮은 강도와 열악한 성형성 및 내식성으로 인하여 아직까지 경량성이 요구되는 다양한 분야에서 활발하게 적용되고 있지 않다. 현재 마그네슘 합금의 산업적 적용성을 저해하는 이러한 단점들을 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중 최근 개발된 Mg－Sn계 합금은 향상된 크립 저항성과 높은 강도를 확보하여 마그네슘 합금이 산업분야의 요구 특성에 보다 근접할 수 있음을 보여주었다. 그러나 최근의 여러 기술적 진보에도 불구하고 마그네슘 고유의 열악한 내식성은 여전히 매우 치명적인 단점으로 인식되며 마그네슘 적용 분야의 확장에 가장 큰 장애물로 작용하고 있다. 이러한 마그네슘 기반 소재의 내식성 문제를 해결할 수 있는 하나의 방법으로서, 본 연구진은 최적량의 Mn 및 Y을 포함한 고내식 Mg-3Al-1Zn(wt%)계 합금을 제시하고자 한다. Fig. 1은 다양한 조성범위의 Mn 및 Y을 포함한 Mg-3Al-1Zn 합금을 상온 0.6 M NaCl 용액에서 72시간 동안 침지했을 때 나타나는 부식속도를 보여주는 데이터이다. Mg-3Al-1Zn-0.05Mn (AZM310) 합금과 Mg-3Al-1Zn-0.05Mn-0.03Y (AZMW3100) 합금은 각각 2.2, 0.9 mm y-1의 부식속도 나타내었으며, 이는 일반적으로 가장 많이 사용되는 가공용 마그네슘 소재인 Mg-3Al-1Zn-0.3Mn (AZ31) 합금의 부식속도에 비해 약 1.6배, 4배 낮은 값이다. 그림 2와 같은 미세조직 분석 결과를 토대로 가장 낮은 부식속도를 나타낸 AZMW3100 합금의 상대적으로 뛰어난 내식성은 이 합금의 내부에 독특하게 존재하는 Al8Mn4Y 상과 마그네슘 기지 간의 미소갈바닉 부식 반응이 기존 합금에 비해 크게 약화되는 것과 관련이 있음을 알 수 있었다.