JP2022521606A - 均質な微細組織を有するｋｉｎｉｚ合金 - Google Patents
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Abstract
均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金に係り、ＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との重量％和が、７５～９５重量％であり、ニッケル（Ｎｉ）１～２０重量％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．１～５．０重量％、残りは、不可避な不純物を含むことを特徴として、ＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との重量％和が、７５～９５重量％、マンガン（Ｍｎ）２．０～５．０重量％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．３～１．０重量％、以下（０％を含まない）残りは、不可避な不純物を含むことを特徴とするのである。
Description
本発明は、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金に係り、さらに詳細には、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金に、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を微量添加することによって製造される均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金に関する。
一般的に、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅと）を含む銅鉄合金は、多様な産業分野で使用されている。銅鉄合金が鋳造される過程について述べれば、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを溶融させた後、溶融金属を冷却させることにより、銅鉄合金が製造される。しかし、従来の銅鉄合金は、次のような問題点がある。
図１は、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とに係わる状態図を示すものである。銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを介して銅鉄合金を鋳造するとき、２つの金属間に混合エンタルピーが高いために、溶融された合金において、樹状組織の凝固が始まる固相線直下に、液相が二つに分離される準安定（metastable）領域）が存在することになる。
溶融された合金を急冷して組織を凝固させるとき、溶融された合金が準安定領域を経ながら冷却すれば、液相が二つに分離されながら相分離が発生することになり、それにより、２つの元素が別途に存在する不均質な微細組織が発生する問題がある。
具体的には、図２を参照すれば、相分離が発生した銅鉄合金は、銅（Ｃｕ）マトリックス（Ｃｕ matrix）１０上に、鉄（Ｆｅ）２０が水玉状に形成されながら、２つの元素が別途に存在する不均質な微細組織が発生してしまう。
図２のように相分離が発生した銅鉄合金は、不均一な変形を誘発することにより、加工が困難であるという問題点がある。それと共に、相分離が発生した銅鉄合金は、局所的な領域において、伝導性が相対的に低い鉄（Ｆｅ）相が別途に存在し、伝導性が低くなり、一方、局所的な領域において、強度が相対的に低い銅（Ｃｕ）相が別途に存在することにより、強度が低くなる問題がある。
本発明は、前述の問題点を解決するために創出されたものであり、さらに詳細には、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金に、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を微量添加することによって製造される均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金に関する。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との重量％和が、７５～９５重量％、ニッケル（Ｎｉ）１～２０重量％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．１～５．０重量％、残りは、不可避な不純物を含むことを特徴とするのである。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、前記銅（Ｃｕ）は、２０～８０重量％、前記鉄（Ｆｅ）は、２０～８０重量％を含み、前記ニッケル（Ｎｉ）は、２．０～５．０重量％、前記ジルコニウム（Ｚｒ）は、０．３～１．０重量％を含んでもよい。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金のジルコニウム（Ｚｒ）は、酸素と反応してＺｒＯ２を形成し、前記ＺｒＯ２は、合金の鋳造過程において、樹状晶の核生成核として作用することができる。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との重量％和が、７５～９５重量％、マンガン（Ｍｎ）２．０～５．０重量％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．３～１．０重量％、以下（０％を含まない）残りは、不可避な不純物を含むことを特徴とするのである。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金において、前記銅（Ｃｕ）と前記鉄（Ｆｅ）との重量和に対する前記鉄（Ｆｅ）の重量比は、７０％以上でもある。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、２．０～５．０重量％のニッケル（Ｎｉ）をさらに含んでもよい。
前述の問題点を解決するための本発明の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金において、前記合金の鋳造過程において、溶融金属の冷却速度は、５．３ｘ１０４℃／Ｓｅｃ以下でもある。
本発明は、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金に、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を微量添加してＫＩＮＩＺ合金を製造することにより、相分離がない均一な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金を製造することができるという長所がある。
以下、本発明の多様な実施例について、添付図面と関連されて記載する。本発明の多様な実施例は、多様な変更を加えることができ、さまざまな実施例を有することができるが、特定実施例が図面に例示され、関連する詳細な説明が記載されている。しかし、それらは、本発明の多様な実施例について、特定実施例に係わって限定するものではなく、本発明の多様な実施例の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、及び／または均等物ないし代替物を含むものであると理解されなければならない。図面の説明と係わり、類似した構成要素については、類似した参照符号が使用される。
本発明の多様な実施例で使用される「含む」または「含んでもよい」というような表現は、発明（disclosure）された当該の機能、動作または構成要素などの存在を示し、さらなる１以上の機能、動作または構成要素などを制限するものではない。また、本発明の多様な実施例において、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載され特徴、数、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせが存在することを指定するものであり、１またはそれ以上の他の特徴、数、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせの存在または付加の可能性をあらかじめ排除するものではないと理解されなければならない。
本発明の多様な実施例で使用した用語は、単に特定の１実施例について説明するために使用されたものであり、本発明の多様な実施例を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。
異なって定義されない限り、技術的であったり科学的であったりする用語を含み、ここで使用される全ての用語は、本発明の多様な実施例が属する技術分野において、当業者によって一般的に理解されるところと同一意味を有している。
本発明は、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金に係り、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金に、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を微量添加して製造されることにより、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金に関するものである。以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
本発明の一実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及び残りの不可避な不純物を含む。
前述の銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１２０との重量％和は、７５～９５重量％でもあり、合金の使用用途により、前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１１０との重量比は、変更されてもよい。
具体的には、前記銅（Ｃｕ）１１０は、２０～８０重量％、前記鉄（Ｆｅ）１２０は、２０～８０重量％、さらに望ましくは、前記銅（Ｃｕ）１１０は、４０～６０重量％、前記鉄（Ｆｅ）１２０は、３０～５０重量％でもある。そのような範囲において、前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１２０との重量％和は、７５～９５重量％でもある。ただし、前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１２０との重量％の比率は、それに限定されるものではなく、必要によっては、変更されてもよいということは、言うまでもない。
図１を参照すれば、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金の鋳造時、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との間に、混合エンタルピーが高いために、溶融された合金において、樹状組織の凝固が始まる固相線直下に、液相が二つに分離される準安定（metastable）領域が存在することになる。溶融された合金を急冷し、組織を凝固させるとき、溶融された合金が準安定領域を経ながら冷却されれば、図２のように、２つの元素が別途に存在する不均質な微細組織が発生する問題がある。
本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、そのような問題を解決するために、ニッケル（Ｎｉ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含んでもよい。図３は、ニッケル（Ｎｉ）含量による銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との状態図を示すものである。図３を参照すれば、ニッケル（Ｎｉ）含量が増加するほど、準安定領域が下降することが分かる。
図３のように、ニッケル（Ｎｉ）含量が増加するほど、準安定領域が下降することにより、固相線と準安定領域との間隔が広くなり、それを介して、溶融された合金を冷却させて凝固させるとき、溶融金属が準安定領域を経ながら冷却されることを防止することができることになる。
溶融された合金を冷却させて凝固させるとき、準安定領域を経ないことにより、液相が二つに分離されながら相分離が発生することを防止することができ、それを介して、相分離がない均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金が製造される。
前記ニッケル（Ｎｉ）の含量は、１～２０重量％でもあり、さらに望ましくは、２～５重量％でもある。前記ニッケル（Ｎｉ）の含量が高くなるほど、準安定領域が下降するようになるが、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量が高くなるほど、ＫＩＮＩＺ合金の伝導性が低くなる問題がある（銅（Ｃｕ）の伝導性がニッケル（Ｎｉ）より高いために、ニッケル（Ｎｉ）の含量の高くなるほど伝導性は、低くなる）。
従って、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量は、２０重量％以下であることが望ましく、伝導性が下降することを効率的に防止するための側面において、５重量％以下であることが望ましい。また、ニッケル（Ｎｉ）の含量が１重量％以下である場合には、準安定領域が下降する効果が微々たるものであるために、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量は、１重量％以上であることが望ましい。
さらに望ましくは、ニッケル（Ｎｉ）の含量が２～５重量％であることが望ましい。図４及び図５は、ニッケル（Ｎｉ）含量による相分離発生いかんを示す図である。図４及び図５を参照すれば、前記ニッケル（Ｎｉ）含量が２重量％以下である場合、相分離が発生し、前記ニッケル（Ｎｉ）含量が２重量％より高いときから、相分離が発生しなくなる。従って、前記ニッケル（Ｎｉ）含量は、２重量％より多いことが望ましい。
また、本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）の長所である電気伝導性を活用することにより、電気伝導性の活用のために、ＫＩＮＩＺ合金の導電率は、４０％ＩＡＣＳ以上になされることが望ましい。しかし、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量が多くなるほど、ＫＩＮＩＺ合金の抵抗率が上昇し、電気伝導性が下がってしまう。
図６を参照すれば、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量が５重量％より多ければ、導電率が４０％ＩＡＣＳまで下落してしまい、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量が５重量％より多くなるほど、導電率が急激に下落してしまう。従って、前記ニッケル（Ｎｉ）の含量は、５重量％より少ないことが望ましい。
すなわち、本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、相分離が抑制される最小限の前記ニッケル（Ｎｉ）含量（２重量％）を添加しながら、導電率を下落させない範囲（５重量％）において、前記ニッケル（Ｎｉ）を添加するのである。
本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、ジルコニウム（Ｚｒ）を含み、前記ジルコニウム（Ｚｒ）を介して、樹状組織の凝固が迅速になされる効果がある。
具体的には、ＫＩＮＩＺ合金に含まれた前記ジルコニウム（Ｚｒ）は、酸素と反応してＺｒＯ２を形成することができ、ＺｒＯ２は、合金の鋳造過程において、樹状晶の核生成核として作用することができる。そのように作用する前記ジルコニウム（Ｚｒ）を介して、樹状組織の凝固が迅速になされる効果があり、それを介して、液相の相分離が起こる前に、固相に溶融された合金を凝固させることができることになる。
すなわち、本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、ニッケル（Ｎｉ）を介して、準安定領域を下降させ、相分離が起こることを防止すると共に、ジルコニウム（Ｚｒ）を介して、樹状組織の凝固を迅速に発生させ、溶融された合金が準安定領域を通り過ぎながら凝固されることを防止することができることになる。
前記ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は、０．１～５重量％でもあり、さらに望ましくは、０．３～１．０重量％でもある。前記ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が多くなるほど、樹状組織の凝固速度が速くなるが、前記ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が多くなるほど、ＫＩＮＩＺ合金の伝導性が低くなる問題がある（銅（Ｃｕ）の伝導性がジルコニウム（Ｚｒ）より高いために、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が多くなるほど、伝導性は、低くなる）。
従って、前記ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は、５重量％以下であることが望ましくて、伝導性が下降されることを効率的に防止するための側面で１重量％以下であることが望ましい。また、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が０．１重量％以下である場合には、樹状組織の凝固速度が速くなる効果が微々たるものであるために、前記ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は、０．１重量％以上であることが望ましい。
さらに望ましくは、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が、０．３～１．０重量％であることが望ましい。ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は、ニッケル（Ｎｉ）を介して下降した準安定領域により、その含量が異なりもするが、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が少なく、樹状組織の凝固速度が遅くなれば、溶融された金属が準安定領域を経ながら凝固される危険性がある。また、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が０．３重量％より少なければ、ＺｒＯ２が十分に形成されないために、相分離抑制効果を有することができない。従って、それを防止するために、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は、０．３重量％以上であることが望ましい。
それと共に、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が１．０重量％以下であることが望ましい。ジルコニウム（Ｚｒ）の含量が１．０重量％より多い場合、ＺｒＯ２の酸化物サイズが大きくなってしまい、それにより、ＺｒＯ２が核生成核ではない介在物として作用することになりながら、伝導性に悪影響を及ぼしてしまう。従って、ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は、１．０重量％以下であることが望ましい。
本発明の一実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）以外に、炭素（Ｃ）を含み、炭素（Ｃ）は、０．０２重量％以下（０％を含まない）でもある。また、本発明の一実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）以外に、残りは、不可避な不純物を含んでもよく、不可避な不純物は、ＫＩＮＩＺ合金に必要な多様な成分でもある。例えば、該不可避な不純物は、クロム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）などでもある。
本発明の他の実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及び残りの不可避な不純物を含む。
前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１２０との重量％和は、７５～９５重量％でもあり、合金の使用用途により、前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１１０との重量比は、変更されてもよい。
具体的には、前記銅（Ｃｕ）１１０は、２０～８０重量％、前記鉄（Ｆｅ）１２０は、２０～８０重量％、さらに望ましくは、前記銅（Ｃｕ）１１０は、４０～６０重量％、前記鉄（Ｆｅ）１２０は、３０～５０重量％でもある。そのような範囲において、前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１２０との重量％和は、７５～９５重量％でもある。ただし、前記銅（Ｃｕ）１１０と前記鉄（Ｆｅ）１２０との重量％の比率は、それに限定されるものではなく、必要によっては、変更されてもよいということは、言うまでもない。
図１を参照すれば、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金の鋳造時、銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との間に混合エンタルピーが高いために、溶融された合金において、樹状組織の凝固が始まる固相線直下に、液相が二つに分離される準安定領域が存在することになる。溶融された合金を急冷して組織を凝固させるとき、溶融された合金が準安定領域を経ながら冷却されれば、図２のように、２つの元素が別途に存在する不均質な微細組織が発生する問題がある。
本発明の他の実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、そのような問題を解決するために、マンガン（Ｍｎ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含んでもよい。図７は、マンガン（Ｍｎ）含量による銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との状態図を示すものである。図７を参照すれば、マンガン（Ｍｎ）含量が増加するほど、準安定領域が下降することになる。
図７のように、マンガン（Ｍｎ）含量が増加するほど、準安定領域が下降することになることにより、固相線と準安定領域との間隔が広くなることになり、それを介して、溶融された合金を冷却させて凝固させるとき、準安定領域を経ながら冷却されることを防止することができることになる。
溶融された合金を冷却させて凝固させるとき、準安定領域を経ないことにより、液相が二つに分離されながら相分離が発生することを防止することができ、それを介して、相分離がない均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金が製造される。
ここで、前記銅（Ｃｕ）と前記鉄（Ｆｅ）との重量和に対する前記鉄（Ｆｅ）の重量比は、７０％以上であることが望ましい。図７を参照すれば、マンガン（Ｍｎ）含量が増加するほど、準安定領域が下降することになる領域は、前記銅（Ｃｕ）と前記鉄（Ｆｅ）との重量和に対する前記鉄（Ｆｅ）の重量比が７０％以上であるときである。
従って、マンガン（Ｍｎ）を介して、準安定領域を下降させるためには、前記銅（Ｃｕ）と前記鉄（Ｆｅ）との重量和に対する前記鉄（Ｆｅ）の重量比は、７０％以上であることが望ましい。
前記マンガン（Ｍｎ）（Ｎｉ）の含量は、２～５重量％でもある。前記マンガン（Ｍｎ）の含量が多くなるほど、準安定領域が下降することになるが、前記マンガン（Ｍｎ）の含量が多くなるほど、ＫＩＮＩＺ合金の伝導性が低くなる問題がある（銅（Ｃｕ）の伝導性がマンガン（Ｍｎ）より高いために、マンガン（Ｍｎ）の含量が多くなるほど、伝導性は、低くなる）。
具体的には、図７を参照すれば、マンガン（Ｍｎ）の含量が２重量％以下である場合には、準安定領域が下降する効果が微々たるものであるために、前記マンガン（Ｍｎ）（Ｎｉ）の含量は、２重量％以上であることが望ましい。
また、図８を参照すれば、前記マンガン（Ｍｎ）の含量が５重量％より多くなるなるほど、導電率（％ＩＡＣＳ）が急激に下落することになる。従って、導電率（％ＩＡＣＳ）の下落を防止するために、前記マンガン（Ｍｎ）の含量は、５重量％より少ないことが望ましい。
本発明の他の実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、ジルコニウム（Ｚｒ）を含み、前記ジルコニウム（Ｚｒ）を介して、樹状組織の凝固が迅速ななされる効果がある。前記ジルコニウム（Ｚｒ）は、０．３～１．０重量％含まれ、前記ジルコニウム（Ｚｒ）を含む理由と、重量比については、ニッケル（Ｎｉ）を含むＫＩＮＩＺ合金合金のところで説明したので、具体的な説明は、省略する。
また、本発明の他の実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、ニッケル（Ｎｉ）をさらに含んでもよい。前記ニッケル（Ｎｉ）を含めば、前述のところのように、準安定領域を下降させることができ、前記ニッケル（Ｎｉ）は、２．０～５．０重量％が含まれてもよい。前記ニッケル（Ｎｉ）を含む理由と、重量比とについては、ニッケル（Ｎｉ）を含むＫＩＮＩＺ合金におて説明したので、具体的な説明は、省略する。
本発明の他の実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）以外に、炭素（Ｃ）を含み、炭素（Ｃ）は、０．０２重量％以下（０％を含まない）でもある。また、本発明の他の実施例による均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）以外に、残りは、不可避な不純物を含んでもよく、該不可避な不純物は、ＫＩＮＩＺ合金に必要な多様な成分でもある。例えば、該不可避な不純物は、クロム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）などでもある。
本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、ＫＩＮＩＺ合金に含まれた成分を溶融させ、それを冷却させながらも鋳造される。そのような合金の鋳造過程において、溶融金属の冷却速度は、５．３ｘ１０４℃／Ｓｅｃ以下であることが望ましい。
図３及び図７を参照すれば、前述のように、ニッケル（Ｎｉ）とマンガン（Ｍｎ）とを介して準安定領域を下降させ、ジルコニウム（Ｚｒ）を介して凝固速度を速くしても、冷却速度が過度に速ければ、合金が準安定領域を通り過ぎながら凝固されてしまう。
図９を参照すれば、冷却速度が５．３ｘ１０４℃／Ｓｅｃより遅くなるほど、相分離領域が観察される面積が狭くなることが分かる。冷却速度が速くなるならば、溶融金属が凝固されるとき、準安定領域を通り過ぎながら凝固され、相分離が発生してしまうが、冷却速度が５．３ｘ１０４℃／Ｓｅｃより遅くなりながら、漸次相分離領域が低減されることになる。従って、本発明の実施例によるＫＩＮＩＺ合金は、合金の鋳造過程において、溶融金属の冷却速度を５．３ｘ１０４℃／Ｓｅｃ以下にすることが望ましい。
前述の本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、次のような効果がある。
本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金は、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を微量添加し、ＫＩＮＩＺ合金を製造することにより、相分離がない均一な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金を製造することができるという長所がある。
具体的には、本発明の実施例によるＫＩＮＩＺ合金は、ニッケル（Ｎｉ）とマンガン（Ｍｎ）とを含むことにより、準安定領域を下降させることができ、ジルコニウム（Ｚｒ）を含むにことにより、樹状組織の凝固を迅速になさしめる。それを介して、溶融金属が冷却されるとき、準安定領域経ながら冷却されて相分離が発生することを防止することができ、図６のように、相分離がない均一な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金を製造することができることになる。
図２は、従来の銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む銅鉄合金において、相分離が発生したときの合金断面を示す図面であり、図１０は、本発明の実施例による、均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金の断面を示す図面である。図２と図１０とを比較すれば、本発明の実施例によるＫＩＮＩＺ合金は、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を微量添加して製造されることにより、銅（Ｃｕ）マトリックス（Ｃｕ matrix）１０上に、鉄（Ｆｅ）２０が水玉状に形成されながら、２つの元素が別途に存在する不均質な微細組織が発生せず、銅（Ｃｕ）１１０に、鉄（Ｆｅ）１２０デンドライト（dendrite）組織が押しなべて分布されながら、均質な微細組織を有するということを確認することができる。
以上、本発明について、望ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範疇を外れない範囲内において、さまざまな多くの変形が提供されもする。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。
Claims (8)
- 銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金において、
銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との重量％和が、７５～９５重量％であり、
ニッケル（Ｎｉ）１～２０重量％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．１～５．０重量％、残りは、不可避な不純物を含むことを特徴とする均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。 - 前記銅（Ｃｕ）は、２０～８０重量％、前記鉄（Ｆｅ）は、２０～８０重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。
- 前記ニッケル（Ｎｉ）は、２．０～５．０重量％、前記ジルコニウム（Ｚｒ）は、０．３～１．０重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。
- ジルコニウム（Ｚｒ）は、酸素と反応してＺｒＯ２を形成し、
前記ＺｒＯ２は、合金の鋳造過程において、樹状晶の核生成核として作用することを特徴とする請求項１に記載の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。 - 銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）とを含む合金において、
銅（Ｃｕ）と鉄（Ｆｅ）との重量％和が、７５～９５重量％であり、
マンガン（Ｍｎ）２．０～５．０重量％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．３～１．０重量％、以下（０％を含まない）残りは、不可避な不純物を含むことを特徴とする均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。 - 前記銅（Ｃｕ）と前記鉄（Ｆｅ）との重量和に対する前記鉄（Ｆｅ）の重量比は、７０％以上であることを特徴とする請求項５に記載の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。
- ２．０～５．０重量％のニッケル（Ｎｉ）をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。
- 前記合金の鋳造過程において、溶融金属の冷却速度は、５．３ｘ１０４℃／Ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の均質な微細組織を有するＫＩＮＩＺ合金。
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