KR0141858B1

KR0141858B1 - 내식성 황동합금 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR0141858B1
Application number: KR1019950004906A
Authority: KR
Inventors: 윤의한; 김윤규; 곽범수
Original assignee: 조시영; 대창공업주식회사
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR960034443A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 내식성을 갖는 황동합금, 특히, 구리(Cu)-아연(Zn)의 이원계 황동합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술과제

본 발명은 구리(Cu)-아연(Zn)의 이원계 황동합금의 내식성을 향상시킴과 함께 인장강도등의 기계적 성질과 단조성등의 가공성을 향상시키고자 하는 것이다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 구리(Cu)-아연(Zn)의 이원계 황동합금을 구리(Cu) 59.5 내지 62.5중량%, 납(Pb) 1.7 내지 2.5중량%, 철(Fe) 0.05 내지 0.2중량%, 주석(Sn) 0.8 내지 1.2중량%, 니켈(Ni) 0.05 내지 0.3중량%, 비소(As) 0.16 내지 0.22 중량%와 잔부로서 아연을 함유토록 조성하고, 680℃ 내지 720℃의 압출기에서 압출하여 700℃ 내지 750℃에서 단조처리하고 450℃ 내지 550℃의 온도의 소둔로에서 4시간동안 소둔열처리를 행하고 450℃까지 로냉시킨후 공냉시킴으로서 본 발명의 목적을 달성 할 수 있다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명에 의한 구리(Cu)-아연(Zn)의이원계 황동합금은 온수 또는 염소가 함유된 물 중에서 내식특성 및 가공특성이 양호하여 기계부품, 배관용 자재, 음용수의 배관 및 밸브등으로 다양하게 사용될 수 있다.

Description

내식성 황동합금 및 그 제조방법

제 1 도 Cu-Zn계 합금의 이원계 상태도.

제 2 도의 2a 내지 2c는 본 발명의 황동합금의 부식상태에 대한 광학 현미경의 촬영결과이며, 2d는 쾌삭황동의 부식상태에 대한 광학 현미경의 촬영결과, 2e는 일반 단조황동의 부식상태에 대한 광학 현미경의 촬영결과, 2f는 네이벌황동의 부식상태에 대한 광학 현미경의 촬영결과, 2g는 고력황동의 부식상태에 대한 광학 현미경의 촬영결과 임.

제 3 도의 3a 및 3b는 실시예 4 및 실시예 5의 소둔열처리 후의 부식상태에 대한 광학 현미경의 촬영결과이며, 3c 및 3d는 비교예 5 및 비교예 6의 소둔열처리후의 부식상태에 대한 광학현미경의 촬영결과.

본 발명은 내식성을 갖는 황동합금 및 그 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 온수 또는 염소가 함유된 물 중에서 탈 아연 부식을 일으키지 않는 내식성이 우수하고, 가공성이 향상된 단조용 황동합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 황동합금은 단조용황동봉, 쾌삭황동봉, 네이벌황동봉, 고력황동봉등이 있으며, 이들은 수도용으로 많이 사용되고 있는데 단조용 황동봉이나 쾌삭황동봉은 아연의 함량이 높기 때문에 온수, 오염수, 해수중에서는 탈 아연 부식을 일으키기 쉽고, 네이벌황동, 고력황동봉은 피삭성이 나쁘고, 내탈아연 부식성도 좋지 못하다는 결점을 지니고 있다.

이러한 황동합금은 α+β의 2상으로 이루어진 황동합금으로 기계부품, 배관용 자재의 연결부위, 음용수의 배관 및 밸브 등으로 많이 사용되고 있는 실정이다.

그러나, Cu-Zn계의 황동합금은 해안에 인접해 있는 지역, 즉, 염소를 함유하는 물을 많이 사용하는 지역에서 수도용으로 사용하거나, 열간 분위기에 노출되면 Cu가 스폰지처럼 재석출하는 동안에 아연의 용해에 의해 탈아연현상이라는 부식이 일어나게 되는데 이때의 부식형태는 제2도의 2d 및 2e에서 볼 수 있는 바와 같은 α+β 2상이 전면부식된다.

이러한 부식은 황동의 기계적 강도를 저하시킬 뿐만 아니라, 특히, 용출되는 아연은 인체에 해를 미치게 되어 세계적으로 환경문제 등과 관련하여 내식특성에 대한 규제가 엄격해 지고 있는 실정이다.

상기의 문제점등을 해결하기 위하여 황동합금에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔으며 이러한 기술에 관한 종래의 기술로는 미국특허공보 제3,963,526호, 일본국 공개특허공보 소60-194035호, 일본국 공개특허공보 특개평6-1018184호 등이 있다.

미국특허공보 제3,963,526호는 구리의 함량이 61내지 66중량%인 아연을 함유하는 황동합금에 탈아연방지제로서 0.02중량% 이상의 비소, 안티몬 또는 인을 첨가하여 450℃ 내지 600℃의 온도로 열처리 하여주는 기술을 공개하고 있다.

이 방법은 비소(As)등의 첨가량이 적어 결정의 미세화를 위하여 첨가되는 철(Fe) 및 불순물과 비소(As)등이 반응하여 오히려 황동합금이 내식성 향상의 효과가 적어지게 될 우려가 있다.

일본국 공개특허공보 소60-194035호는 구리(Cu) 63.0 내지 66.0중량%, 주석(Sn) 0.7 내지 1.2중량%, 납(Pb) 1.0 내지 2.5 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 1.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 내지 0.7 중량%, 안티몬(Sb) 0.01 내지 0.1 중량%, 인(P) 0.01 내지 0.2 중량%, 잔부로서 아연(Zn)을 갖는 황동합금을 소개하고 있다.

이 합금의 경우는 α상의 조직을 갖는 황동합금으로서 탈아연부식성의 면에서는 좋아졌으나, 기계적 특성 및 가공성에서는 다소 문제가 있다.

또한, 일본국 공개특허공보 특개평6-108184호는 구리(Cu) 61.0 내지 65.0 중량%, 납(Pb) 1.0 내지 3.5 중량%, 주석(Sn) 0.7 내지 1.2중량%, 니켈(Ni) 0.2 내지 0.7 중량%, 철(Fe) 0.03 내지 0.4 중량%, 안티몬(Sb) 0.02 내지 0.10 중량%, 인(P) 0.04 내지 0.15 중량%를 합하여 0.08 내지 0.20중량%를 함유하고 나머지의 성분이 아연(Zn)으로 조성하고 500℃내지 600℃의 온도에서 열처리를 한 황동합금을 소개하고 있다.

이 공보로 부터 공개된 합금도 α상을 갖는 황동합금으로 탈 아연으로 인한 부식성에 대하여는 좋은 결과를 보이고 있으나, 가공성 및 기계적 성질에 있어서는 다소의 문제점을 내포하고 있다.

본 발명자들은 α+β 2상의 황동으로서 기계적 특성 및 내식특성이 균일하고, 절삭성과 단조성이 양호한 황동합금에 대하여 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명의 황동합금은 구리(Cu) 59.5 내지 62.5중량%, 납(Pb) 1.7 내지 2.5 중량%, 철(Fe) 0.05 내지 0.2 중량%, 주석(Sn) 0.8 내지 1.2중량%, 니켈(Ni) 0.05 내지 0.3 중량%, 비소(As) 0.16 내지 0.22 중량%, 잔부로서 아연을 함유한다.

일반적으로 황동에 주석(Sn)을 넣으면 첨가되는 주석에 의해 제품의 표면에 부동태막을 형성하게 되어 부식속도를 감소시키기 때문에 탈 아연 부식은 억제된다. 황동에 주석을 0.5중량% 첨가하면 탈 아연의 속도가 대략 1/2이하로 저하되므로 내식성을 요구하는 부품에는 적합하나, 주석의 첨가가 고용한도를 넘게되면 제품상에 Cu₄Sn상이 나타나게 되어 인성이 취약해지는 문제를 가지게 되며 0.7중량%이하로 들어가게 되면 뛰어난 내식성의 향상을 기대하기 어려우며, 높은 인성이 요구되는 황동에는 1.2중량%이하로 첨가하는 것이 좋다.

니켈(Ni)은 아연당량의 계산에 있어서 음(-)의 값을 가지는 원소이므로 아연당량의 계산에 큰 역할을 하여 주는 원소로서, α상을 촉진시켜주는 원소로서 α상의 부식을 억제시켜 주는 역할을 하며, 주석(Sn)과 함께 첨가되면 부동태막의 형성이 더욱 용이해 지므로 주석(Sn)을 단독으로 첨가하는 경우보다 더욱 향상된 내식성을 보여준다.

따라서 α+β의 상으로 되어 있는 황동합금에 니켈(Ni)과 주석(Sn)을 첨가하여주면 부식형태는 β상의 부식이 일어나게 되는 것이므로 주석(Sn)과 니켈(Ni)를 합하여 1.0중량% 내지 1.5중량%인 경우가 가장 내식성이 우수한 결과를 가져오므로 첨가되는 주석(Sn)의 함량을 고려하여 0.05중량% 내지 0.3중량%인 경우가 가장 좋은 효과를 나타나게 된다.

비소(As)도 α+β의 2상조직의 황동에 소량으로 첨가하면 니켈(Ni)과 마찬가지로 α상을 안정화시켜, α상의 부식을 억제하는 구실을 하여준다. 그러나 비소(As)는 망간(Mn), 철(Fe), 마그네슘(Mg)등의 불순물과 반응하여 화합물을 형성하여 부식억제 효과를 감소시켜 합금의 기계적 특성에 영향을 미치므로 비소(As)의 첨가시에는 불순물의 조절이 요구되기도 한다.

그러나, 비소(As)는 불순물의 조절여하에 따라 가공성 및 단조성 등을 향상시키는 장점도 지니고 있어 가공성 및 단조성의 향상을 위해서는 비소(As)의 첨가가 필요하게 되는 것이며, 이때의 불순물의 함량을 고려하면 0.16중량% 내지 0.22중량%의 경우가 가장 유리한 결과를 가져오며 불순물은 0.2중량%를 넘지 않는 것이 중요하다.

또 결정입자의 크기는 내식특성에 큰 영향을 미치게 되는데, 부식형태가 α+β의 2상 전면 부식이 아닌 β상의 우선부식이나 입계부식인 경우 결정입계면은 부식의 진행을 억제하는데 중요한 구실을 하게 된다. 따라서 결정립의 크기가 미세하면 미세할수록 그만큼 증가하게 되는 결정립계 면적에 의하여 부식속도는 감소하게 되는 것이다.

본 발명에서의 첨가원소중 철(Fe)은 결정립의 미세화에 효과가 큰 원소이나, 상기에서 설명한 바와 같이 비소(As)와 쉽게 반응하여 부식억제 효과를 감소시킬 우려가 있으므로 0.2중량%이하가 되도록 첨가하는 것이 요구된다.

납(Pb)은 황동합금의 쾌삭성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로 1.0중량%이하로 첨가하면 충분한 쾌삭성을 얻을 수 없으며 2.5중량% 이상 첨가되면 인장강도등의 기계적강도를 저하시키고, 열간사용시 낵식성을 저하시키는 점을 고려하면 1.7중량% 내지 2.5중량%로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 점들을 감안 할 때 본 발명에서와 같은 중량비로 황동합금의 조성이 이루어 졌을 대 α+β의 2상으로된 황동합금이 가장 안정적인 내부식특성을 지니며 가공성 및 단조성에서도 좋은 결과를 확보하게 되는 것이다.

상기의 본 발명을 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

구리(Cu) 59.86중량%, 납(Pb)2.35중량%, 철(Fe) 0.17중량%, 주석(Sn) 1.10중량%, 니켈(Ni) 0.23중량%, 안티몬(Sb) 0.017중량%, 망간(Mn) 0.003중량%, 비소(As) 0.165중량%, 인(P) 0.012중량%, 나머지가 아연(Zn)인 황동합금을 제조하고 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[실시예 2]

구리(Cu) 61.24중량%, 납(Pb)2.13중량%, 철(Fe) 0.09중량%, 주석(Sn) 0.99중량%, 니켈(Ni) 0.08중량%, 안티몬(Sb) 0.015중량%, 망간(Mn) 0.002중량%, 비소(As) 0.176중량%, 인(P) 0.002중량%, 나머지가 아연(Zn)인 황동합금을 제조하고 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[실시예 3]

구리(Cu) 62.26중량%, 납(Pb)1.78중량%, 철(Fe) 0.10중량%, 주석(Sn) 0.88중량%, 니켈(Ni) 0.10중량%, 안티몬(Sb) 0.014중량%, 망간(Mn) 0.005중량%, 비소(As) 0.210중량%, 인(P) 0.006중량%, 나머지가 아연(Zn)인 황동합금을 제조하고 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[비교예 1]

구리(Cu) 59.10중량%, 납(Pb) 3.07중량%, 철(Fe) 0.21중량%, 주석(Sn) 0.28중량%, 니켈(Ni) 0.10중량%, 안티몬(Sb) 0.021중량%, 나머지가 아연(Zn)인 쾌삭황동을 제조하여 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[비교예 2]

구리(Cu) 58.89중량%, 납(Pb) 2.06중량%, 철(Fe) 0.15중량%, 주석(Sn) 0.26중량%, 니켈(Ni) 0.06중량%, 안티몬(Sb) 0.017중량%, 나머지가 아연(Zn)인 일반단조황동합금을 제조하여 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[비교예 3]

구리(Cu) 60.08중량%, 납(Pb) 1.84중량%, 철(Fe) 0.03중량%, 주석(Sn) 0.84중량%, 니켈(Ni) 0.01중량%, 안티몬(Sb) 0.005중량%, 나머지가 아연(Zn)인 고력황동합금을 제조하고 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[비교예 4]

구리(Cu) 58.85중량%, 납(Pb) 0.10중량%, 철(Fe) 0.23중량%, 주석(Sn) 0.11중량%, 알루미늄(Al) 1.69중량%, 니켈(Ni) 0.05중량%, 안티몬(Sb) 0.005중량%, 망간(Mn) 1.08중량%, 나머지가 아연(Zn)인 네이벌황동합금을 제조하고 그 기계적 특성 및 부식특성에 대한 시험을 하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다

[부식특성 시험방법]

부식특성시험은 국제규격인 ISO-6509에 따라 실시하였다.

부식용액은 증류수에 12.7g의 CuCl₂ 2H₂O를 용해시켜 1000±10㎖로 하고, 부식시키고자 하는 시료는 10×10㎟ 정도의 표면을 노출시켜 마운팅처리하고, 이를 연마포 #1200으로 연마한 후 에틸알콜로 세척하였다.

연마된 시료는 100㎟당 250⁺⁵⁰ _-10㎖의 부식액에 침적시켜 75±5℃에서 24시간동안 부식시키고, 광학현미경으로 부식 깊이를 ㎛단위로 압출방향과 압출방향에 대한 수직방향으로 측정하고 각각 최대값과 평균값을 구하였다.

상기의 표 1에 나타나있는 바와같이 실시예 1내지 실시예 3의 인장강도는 비교예 2의 일반 단조용 황동합금의 경우보다 인장강도는 유사하나 연신율은 더욱 향상되었으며, 경도가 감소되어 있음을 볼 수 있어 본 발명에 의한 황동합금이 절단시 또는 단조시의 가공성이 향상되어 있음을 알 수 있다.

또, 표 1 및 제 2 도의 사진 1내지 7로 부터 알 수 있는 바와같이 본 발명의 실시예에 의한 합금은 압출방향으로의 부식정도가 260 내지 330㎛ 인데 대하여 비교예의합금은 비교예 3의 고력황동의 경우 310㎛, 비교예 4의 네이벌황동의 경우는 470㎛이고, 비교예 1의 쾌삭황동은 960㎛, 비교예 2의 일반단조용 황동은 840㎛로서 고력황동의 경우를 제외하고는 그 부식상태가 본 발명의 합금과는 비교가 되지 않음을 알 수 있다.

또한 부식형태에 있어서도 본 발명의 황동합금은 β상+ 입계 부식이나, 비교예 1의 쾌삭황동, 비교예 2의 일반단조황동 및 비교에 4의 네이벌황동의 경우는 α+β 전면부식을 비교예 3의 고력황동은 β상 우선부식을 하고 있음을 알 수 있다.

상기의 비교 및 사진으로 부터 알 수 있는 바와 같이 측정된 부식의 깊이가 같다고 하더라도 β상 우선부식보다는 입계부식의 경우가 부식면적이 적어지므로 본 발명의 황동 합금의 경우가 우수한 내식특성을 가지는 것임을 알 수 있는 것이다.

그러나, 본 발명은 상기의 황동합금의 조성상태만으로 특징지워지는 것은 아니다. 즉, α+β의 2상으로 된 황동합금에서 α상은 상기의 조성으로 충분한 내식성을 확보하게 되고, 결정립에 의하여 β상도 다소 내식성을 갖게 되기는 하나, 이 경우의 황동합금은 β상에서 우선 부식이 이루어지게 된다.

따라서, β상을 α상으로 변태 시킬 필요가 있게 되는데 이러한 변태를 위하여는 단조처리 및 소둔열처리의 공정이 필요하게 된다.

단조처리는 일반적으로 결정입자의 미세화에 효과를 갖게 되는 것으로 요구되는 합금의 성질에 따라 단조처리를 생략하는 경우도 있으나, 이 경우는 극히 드물고 제품의 형상화를 위하여 단조처리를 행하는 것이 일반적이다.

제 1 도는 구리(Cu)와 아연(Zn)의 이원계 합금의 상태도로서 약 450℃부근이 α상의 최대영역임을 보여주고 있다. 따라서 이 온도서 충분한 시간동안 열처리를 행하면 β상이 α상으로 변태 되어 β상이 소멸되게 된다. 즉, 황동합금은 약 450℃의 온도 부근에서 적절한 소둔열처리 온도와 유지시간에 의하여 β상을 완전히 제거할 수 있으며, 이에 따라 부식형태는 β상의 우선부식에서 입계부식으로 변하게 되어 내식성은 크게 향상되는 것이다.

그러나, 경제적인 이유로 해서 소둔열처리온도와 유지시간을 조절하는 경우에는 β상의 완전분해는 얻을 수 없게 되며, 열처리의 전단계인 압출로 부터 얻어지는 압출봉은 압출방향으로 β상이 연속적 또는 산발적으로 서로 연결된 상태로 존재하게 되는데 이는 열처리의 조건에 의해 β상의 변태에 의한 감소와 개별입자로 분해되어 그 연속성이 깨어져서 탈 아연 부식이 표면부위에서 진행되더라도 부식전파속도가 감소되고 얼마 후에는 β상의 부식이 멈추게되고, 이후에는 입계부식이 형성됨으로써 우수한 내식특성을 얻을 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 입계부식을 얻기 위하여 680℃ 내지 720℃에서 간접압출기로서 압출하여 압출봉을 형성하고, 압출봉을 450℃ 내지 550℃의온도에서 1시간내지 6시간 동안 소둔열처리를 한 후 로내에서 450℃까지 로냉하고 이어서 공냉의 공정을 거치는 것을 또하나의 특징으로 한다.

본 발명에서 압출방식을 간접압출방식으로 하는 이유는 간접압출은 압출기의 특성에 의하여 빌렛과 컨테이너의 마찰력이 적어지게 됨에 따라 압출력이 25 내지 30% 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 같은 압출력인 경우 직접압출에 비하여 간접압출의 경우가 속도가 빨라지므로 압출공정이 이루어지는 동안에 주조 빌렛의 온도감소가 적어짐에 따라 압출봉 전체의조직 및 기계적 특성이 균일해지게 되고 이와 같은 균일화를 통하여 결정립의 크기를 균일화하면 내식성이 양호한 부분의 길이가 길어지게 되어 제조단가면에서도 유리하다고 하는 장점을 지니게 되며, 또 황동합금은 750℃ 내지 800℃에서 단조처리하여야 하나 본 발명에 의한 조성을 하고 간접압출방식에 의하여 압출처리함으로써 단조처리의 온도를 700℃ 내지 750℃에서 시행하게 되어 제조시의 경제적인 이점이 있게 된다.

상기의 소둔열처리의 효과를 알아보기 위하여 하기의 실시예 4 및 실시예 5와 비교예 5 및 비교예 6의 실험을 통하여 그 결과를 확인하였다.

[실시예 4]

실시예 1에서 제조한 황동합금의 압출봉을 50㎜ 간격으로 절단하고 700 내지 750℃의 온도에서 열간단조하고, 공냉한 후 550℃의온도에서 재가열하여 1시간에 걸쳐서 소둔열처리를 행하고 로내에서 450℃까지 로냉시킨후 열처리로에서 꺼내어 공냉시키고 부식특성을 상기에서의 방법에 의하여 실시하고 그 결과를 표 2로 나타내었다.

[실시예 5]

실시예 1에서 제조한 황동합금의 압출봉을 50㎜ 간격으로 절단하고 700 내지 750℃의 온도에서 열간단조하고, 공냉한 후 500℃의온도에서 재가열하여 4시간에 걸쳐서 소둔열처리를 행하고 로내에서 450℃까지 로냉시킨후 열처리로에서 꺼내어 공냉시키고 부식특성을 상기에서의 방법에 의하여 실시하고 그 결과를 표 2로 나타내었다.

[비교예 5]

비교예 2의 일반단조황동의 압출봉을 50㎜ 간격으로 절단하고 700 내지 750℃의 온도에서 열간단조하고, 공냉한 후 550℃의온도에서 재가열하여 1시간에 걸쳐서 소둔열처리를 행하고 로내에서 450℃까지 로냉시킨후 열처리로에서 꺼내어 공냉시키고 부식특성을 상기에서의 방법에 의하여 실시하고 그 결과를 표 2로 나타내었다.

[비교예 6]

비교예 2의 일반단조황동의 압출봉을 50㎜ 간격으로 절단하고 700 내지 750℃의 온도에서 열간단조하고, 공냉한 후 500℃의온도에서 재가열하여 4시간에 걸쳐서 소둔열처리를 행하고 로내에서 450℃까지 로냉시킨후 열처리로에서 꺼내어 공냉시키고 부식특성을 상기에서의 방법에 의하여 실시하고 그 결과를 표 2로 나타내었다.

상기의 표 2로부터 알 수 있는 바와같이 본 발명에 의한 황동합금과 비교예 2의 일반 단조용 황동을 동일의 조건으로 소둔열처리를 행하고 그 부식특성 및 부식형태를 조사하였을 때, 본 발명에 의한 황동합금은 그 부식의 깊이가 감소하는 반면에 비교예 2의 일반 단조용 황동합금의 경우는 부식의 깊이가 증가하는 추세를 보이고 있으며, 부식의 형태에 있어서도 본 발명의 황동합금은 β상+입계부식에서 입계부식으로 변화되는 반면에 비교예 5 및 비교예 6의 단조용 황동합금의 경우는 α+β 전면 부식을 그대로 유지하고 있어 부식의 형태면에서도 본 발명의 황동합금의 경우가 우수함을 알 수 있다.

상기의결과를 토대로 하여 본 발명에 의한 황동합금의 소둔열처리온도를 알아보기 위하여 하기의 표 3에서와 같은 조건으로 열처리에 의한 변화를 관찰하고 그 결과를 표 3에 함께 정리하였다.

상기의 실험에서 열처리의 온도를 350℃ 내지 600℃의 범위내로 한 이유는 제 1 도에서 알 수 있는 바와같이 α상의 최대영역인 450℃부근에서의 변화를 알아보기 위한 것으로 450℃이상의 온도로 소둔 열처리를 한 경우는 450℃까지 로내에서 냉각시키고 그 이후에는 공냉에 의하여 냉각시킨 결과이다.

상기의 표 3으로부터 알 수 있는 바와같이 소둔열처리의 온도는 450℃에서부터 550℃까지의 온도가 가장 적절함을 알 수 있고, 또 이 온도에서 열처리 하였을 때 평균부식이 100㎛ 이하이며 부식형태도 입계부식을 나타내어 열처리의 온도가 450℃ 내지 550℃인 것이 가장 적절한 것임을 알 수 있다.

또, 상기의 소둔열처리온도에서 시간대별로 부식깊이의 변화를 알아보기 위하여 450℃, 500℃ 및 550℃에서 각각 다음의 조건에 맞추어 소둔열처리를 행하고 황동합금의 부식깊이를 관찰하고 그 결과를 표 4로서 나타내었다.

상기의 표 3 및 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이 550℃에서는 1시간의 소둔열처리를 한 경우 그 평균 부식 깊이가 60㎛이고 최대 부식깊이가 80㎛인데 대하여 같은 온도인 550℃에서 10시간 소둔열처리를 행한 경우에는 평균 부식깊이가 144㎛, 최대부식 깊이가 169㎛를 나타내고 있으며, 같은 온도에서 소둔열처리의 시간이 길어지면 길어질수록 그 부식의 정도가 커짐을 알 수 있다.

또, 450℃의 경우에는 10시간 소둔열처리를 행한 경우에는 그 평균 부식 깊이가 74㎛인데 대하여 1시간 소둔열처리를 행한 경우에는 그 평균 부식 깊이가 245㎛, 최대 부식깊이가 320㎛가 되며 2시간 소둔열처리를 한 경우에는 평균 부식 깊이가 160㎛, 최대 부식깊이가 230㎛를 나타내고 있어 이 온도에서는 시간이 길어짐에 따라 그 부식특성이 좋아짐을 알 수 있다.

상기의 표 3 및 표 4를 종합하면 소둔열처리의 온도는 450℃ 내지 550℃가 적합하며 이 온도에서의 소둔열처리의 시간은 1시간 내지 10시간이 적당한 것임을 알 수 있다.

그러나 소둔열처리의 경제적 여건을 감안하면 소둔열처리의 시간이 6시간을 초과하지 아니하는 것이 유리하고 가장 좋기로는 4시간 정도이다.

상기에서 살핀바와 같이 본 발명의 황동합금은 그 부식형태가 입계부식을 하고 있어 부식이 잘 이루어지지 않으며, 부식의 깊이에 있어서도 다른 제품과 비교할 때 월등히 우수함을 알 수 있으며, 그 기계적 강도 및 단조성이 우수하고, 수도용 기재로 사용시 아연의 용출이 거의 없는 우수한 합금임을 알 수 있다.

Claims

구리(Cu)와 아연(Zn)을 기재로 하는 황동합금에 있어서, 구리(Cu) 59.5 내지 62.5중량%, 납(Pb) 1.7 내지 2.5중량%, 철(Fe) 0.05 내지 0.2중량%, 주석(Sn) 0.8 내지 1.2중량%, 니켈(Ni) 0.05 내지 0.3중량%, 비소(As) 0.16 내지 0.22중량%와 잔부로서 아연을 함유하는 것을 특징으로 하는 α+β상을 갖는 내식성 황동합금.
구리(Cu)와 아연(Zn)을 기재로 하는 황동합금의 제조방법에 있어서, 구리(Cu) 59.5 내지 62.5중량%, 납(Pb) 1.7 내지 2.5중량%, 철(Fe) 0.05 내지 0.2중량%, 주석(Sn) 0.8 내지 1.2중량%, 니켈(Ni) 0.05 내지 0.3중량%, 비소(As) 0.16내지 0.22 중량%와 잔부로서 아연을 함유하는 황동합금을 680℃ 내지 720℃의 압출기에서 압출하여 700℃ 내지 750℃에서 단조처리하고, 450℃ 내지 550℃의 온도에서 소둔로에서 1시간 내지 6시간동안 소둔열처리를 행하고 450℃까지 로냉시킨후 공냉시킴을 특징으로 하는 α+β상을 갖는 내식성 황동합금의 제조방법.