마그네슘 판재의 볼트 체결력에 따른 부식 특성 분석

Abstract

최근 자동차 산업에서 연비개선과 환경규제에 따라 기존 강을 적용한 소재를 마그네슘을 적용하여 경량화를 시도하고 있으며, 전 세계 모든 완성차 업체는 환경 규제를 만족시키기 위한 강도 높은 연구를 진행하고 있다. 경량 소재적용을 위한 구조용 강이나, 고장력강 및 초고장력강 등 소재를 대체할 마그네슘 소재를 활용하여 부품에 적용하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 경량 소재 적용에 따른 마그네슘 소재의 적용 가능성을 확인하였다. 이를 위해 자동차 부품 제조 공정에서 주로 사용되는 나사의 체결력에 따른 박판 형태의 AZ31B 마그네슘 소재의 부식 특성 분석을 확인하였고, 부식 방지를 위한 적합한 체결력을 제시하였다. 이를 위해 자동차 부품 제조 공정에서 적용되는 볼팅 공법의 적합성을 확인하기 위하여 분체도장을 적용한 AZ31B 마그네슘 시편에 M8 볼트를 활용하여 3 Nm에서 15 Nm까지의 7 가지 체결력을 적용한 실험 시편을 제작하였다. 분체도장을 적용한 AZ31B 마그네슘 소재의 실험 시편의 부식 방지 여부를 확인하기 위하여 염수 침지 실험 및 실험 시편을 통한 4 가지 평가방법인 부식성 평가, 무게감량 평가, 부식산화량 평가 및 내수밀착성 평가를 수행하였다. 마그네슘 실험 시편의 4 가지 평가를 수행한 결과 첫 번째로, 부식성 평가에서 체결력이 3 Nm에서 9 Nm의 범위에서는 볼팅에 따른 분체도장의 균열이 발생하지 않았으며, 이에 따라 마그네슘 시편의 부식 및 적녹 현상이 발생하지 않았음을 확인하였다. 두 번째로, 무게 감량 평가에서 11 Nm에서 15 Nm의 범위에서는 분체도장의 균열로 인하여 마그네슘 시편의 부식이 발생함을 확인하여 부식을 발생함을 확인하였다. 세 번째로, 부식 산화량 평가에서 3 Nm에서 9 Nm의 범위에서는 AZ31B 마그네슘 시편의 산화가 발생하지 않고 분체도장에 의해 부식이 방지되며, 11 Nm에서 15 Nm의 범위에서는 마그네슘 시편이 산화되어 부식이 발생함음 확인하였다. 네 번째로, 내수밀착성 평가에서 11 Nm에서 15 Nm의 범위에서는 마그네슘 시편의 부식으로 인하여 표면처리가 벗겨지는 것을 확인하였다. 마그네슘 실험 시편의 4 가지 평가 결과를 통하여 체결력이 3 Nm에서 9 Nm까지는 표면처리를 적용한 마그네슘 소재에 적용 가능하며, 체결력이 11 Nm이상에서는 마그네슘 시편의 표면처리에 균열을 일으켜 부식 및 적녹 현상이 발생하여 부식 방지를 위한 적합하지 않은 체결력임을 확인하였다. 이로서 마그네슘 소재를 자동차 부품으로써 적용하기 위한 볼트 및 너트의 체결력은 3 Nm에서 9 Nm사이 이며, 자동차 도어 및 내장재 부품에 표면처리를 적용한 판재형 또는 이중 체결로 마그네슘 소재의 적용 가능함을 확인하였다.