6xxx계 알루미늄 합금의 인공 시효와 Cu 첨가 시의 석출 및 부식 거동 분석 = Analysis of precipitation and corrosion behavior of 6xxx series Al alloys with artificial aging and Cu addition

국문 초록 (Abstract)

세계적으로 온실가스 배출을 줄이기 위한 노력이 지속되고 있으며, 이로 인해 연비 규제가 강화되고 경량 소재에 대한 수요가 증가하는 추세이다. 그 중, 6xxx계 Al 합금은 철강 대비 높은 비강도와 가공성, 내식성으로 차량 및 항공기의 경량 소재로 널리 사용되고 있다. 차량 및 항공기 이용의 안전성을 위해 Cu를 첨가하여 강도 특성을 향상시키는 연구가 진행되었으나 내식성의 저하 문제가 대두되고 있다. 특히, 실제 자동차 제조 공정에서는 운송 등 실질적인 이유로 용체화 처리 후 자연 시효가 불가피하게 진행되는 경우가 있으며, 이로 인한 부정적인 효과를 최소화하기 위한 인공 시효 공정에 대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 강도와 내식성의 최적화를 위해 다양한 열처리 조건 및 Cu 첨가 조건에 따른 6xxx계 Al 합금의 미세조직 및 전기화학적 거동을 분석한다. Cu의 첨가 여부에 따른 Al 합금을 제작하고, 인공 시효 조건을 다양하게 설정하였다. 전기화학 계측기 (Potentiostat)를 사용하여 전기화학적 거동을 측정하였으며, 인공 시효 시간이 증가할수록 높은 부식 속도를 보였으나 Cu가 첨가된 경우 반대의 양상을 보였다. 반면, 자연 시효가 추가된 경우에는 단일 시효 대비 부식 속도가 전반적으로 크게 증가하였다. 광학 현미경(Optical Microscope, OM)과 레이저 주사 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM)으로 부식된 시편의 단면과 표면을 관찰하였으며 부식 형태와 깊이를 확인하였다. 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)와 투과 전자 경(Transmission Electron Microscope, TEM), 소각 중성자 산란 장치(Small Angle Neutron Scattering, SANS)를 이용하여 각 조건 별 석출물에 따른 미세조직 거동 차이를 비교하고 분석하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study systematically explores the dual role of Cu addition and aging treatments in shaping the microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of Al–Mg–Si alloys. The addition of Cu enhances mechanical strength by refining precipitates and introducing Cu-containing phases, such as Q′ and L, while initially increasing the susceptibility to intergranular corrosion (IGC) due to Cu segregation at grain boundaries.
Advanced characterization techniques, including transmission electron microscopy (TEM) and small-angle neutron scattering (SANS), reveal the evolution of precipitate size, distribution, and volume fraction under varying aging conditions. Notably, prolonged aging mitigates IGC by redistributing Cu, thus improving corrosion resistance without significant loss in strength. This work bridges the gap between microstructural evolution and performance optimization, providing insights into balancing strength and corrosion resistance in Cu-modified Al–Mg–Si alloys for industrial applications.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Experimental Methods 5
• 2.1 Materials and heat treatments 5
• 2.2 Mechanical test 8
• 2.3 Corrosion test 9
• 2.4 DSC 10
• 2.5 Preparation of EBSD, FE-SEM and TEM specimens 11
• 2.6 SANS 12
• III. Results and Discussion 13
• 3.1 Mechanical properties 13
• 3.2 Corrosion behavior 17
• 3.2.1 Electrochemical corrosion test 17
• 3.2.2 Corroded cross-section 23
• 3.3 EBSD analysis 28
• 3.4 Precipitation behavior 33
• 3.4.1 DSC analysis 33
• 3.4.2 FE-SEM and TEM analysis 37
• 3.4.3 EDS analysis 46
• 3.4.4 SANS analysis 49
• IV. Conclusions 54
• References 57
• ABSTRACT 64