KR100825296B1

KR100825296B1 - 접합용 Ａｇ―Ｃｕ 공정합금 스트립 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR100825296B1
Application number: KR1020060092725A
Authority: KR
Inventors: 김문철; 남궁정; 김영모; 김용찬; 신동열
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 희성금속 주식회사
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2008-04-28
Also published as: KR20080027553A

Abstract

본 발명은 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, Ag-Cu 공정합금 용탕을 용탕공급노즐의 립을 통하여 용탕풀로 공급하는 단계와, 상기 용탕풀에 공급된 용탕이 하부냉각롤과 접촉하면서 라미나플로우 형태로 급냉응고되는 단계와, 상기 급냉응고된 용탕은 맞물려 회전하는 상부냉각롤과 하부냉각롤 사이로 통판되면서 1~2mm 두께의 스트립으로 가공되는 단계와, 상기 스트립은 수냉되고 있는 냉각가이드를 통하여 이송되어 권취되는 단계로 구성되고 크랙이 없으며 인성이 향상된 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법 및 용탕을 보관하는 보온로와 상기 보온로의 용탕이 공급되는 양을 조절하는 스토퍼와 상기 공급받은 용탕을 용탕풀에 공급하는 용탕공급노즐을 구비하는 용탕공급장치와, 상기 용탕공급노즐로부터 공급받은 용탕이 접촉하여 라미나플로우 형태로 급냉되도록 된 하부냉각롤과 상기 하부냉각롤의 수직 상부에 1~2mm의 간격으로 설치된 상부냉각롤을 구비한 스트립 가공부와, 상기 스트립 가공부로부터 가공된 스트립이 냉각되면서 이송되도록 된 수냉식 냉각가이드와 컨베이어롤을 구비한 냉각가이드부와, 상기 냉각된 스트립을 권취하는 권취기로 구성되고 크랙이 없으며 인성이 향상된 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치에 관한 것이다.

브레이징합금(brazing alloy), Ag-Cu 공정합금(Ag-Cu alloy), 용탕인출(melt drag), 스트립캐스팅(strip casting), 접합소재

Description

접합용 Ａｇ―Ｃｕ 공정합금 스트립 제조방법 및 제조장치 {Fabrication method of Ag-Cu brazing strips and fabrication apparatus of the same}

도 1은 Ag-Cu 상태도,

도 2는 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치를 도시한 개략도,

도 3 (a)는 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치의 용탕공급노즐을 도시한 단면도,

도 3 (b)는 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치의 용탕공급노즐을 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 고온경도 변화를 도시한 그래프,

도 5 (a)는 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 마크로 조직을 도시한 사진,

도 5 (b)는 종래의 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 마크로 조직을 도시한 사진,

도 6은 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 기계적 특성치를 도시한 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 용탕 120 : 보온로

130 : 스토퍼 140 : 용탕공급노즐

210 : 하부냉각롤 220 : 상부냉각롤

230 : 용탕풀 235 : 접점

310 : 냉각가이드 320 : 컨베이어롤

400 : 권취기

본 발명은 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 Ag-Cu 공정합금 용탕을 용탕공급노즐의 립(lip)을 통하여 용탕풀로 공급하는 단계와, 상기 용탕풀에 공급된 용탕이 하부냉각롤과 접촉하면서 라미나플로우(laminar flow : 층류(層流). 층이 되어 흐르는 흩어짐이 없는 흐름) 형태로 급냉응고되는 단계와, 상기 급냉응고된 용탕은 맞물려 회전하는 상부냉각롤과 하부냉각롤 사이로 통판되면서 1~2mm 두께의 스트립으로 가공되는 단계와, 상기 스트립은 수냉되고 있는 냉각가이드를 통하여 이송되어 권취되는 단계로 구성되고 크랙이 없으며 인성이 향상된 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법 및 용탕을 보관하는 보온로와 상기 보온로의 용탕이 공급되는 양을 조절하는 스토퍼와 상기 공급받은 용탕을 용탕풀에 공급하는 용탕공급노즐을 구비하는 용탕공급장치와, 상기 용탕공급노즐로부터 공급받은 용탕이 접촉하여 라미나플로우 형태로 급냉되도록 된 하부냉각롤과 상기 하부냉각롤의 수직 상부에 1~2mm의 간격으로 설치된 상부냉각롤을 구비한 스트립 가공부와, 상기 스트립 가공부로부터 가공된 스트립이 냉각되면서 이송되도록 된 수냉식 냉각가이드와 컨베이어롤을 구비한 냉각가이드부와, 상기 냉각된 스트립을 권취하는 권취기로 구성되고 크랙이 없으며 인성이 향상된 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치에 관한 것이다.

Ag-Cu 공정합금은 28중량% Cu성분에서 공정합금이 되며 용융온도가 779℃ 정도로 강하하게 된다. 따라서 접합용 합금으로서 사용이 가능하며 또한 강도, 내식성, 전기전도도가 우수하여 전자부품용 접합재 및 접점재 합금으로 사용되고 있다. 그러나 Ag-Cu 공정합금은 400~600℃ 부근에서 급격히 연화되어 주조시 표면 크랙이 발생하여 후공정 압연시 불량이 발생하고 있다. 종래의 제조공정은 공정합금을 칠캐스팅(chill casting)에 의하여 봉상으로 주조한 후 판상으로 압출하여 조직을 균질화한 후에 열간, 냉간 압연을 통하여 스트립 형태로 제조하고 있다.

그러나 상기 종래의 공정은 다단계의 제조공정으로 장시간이 소요됨으로써 생산성과 회수율이 낮아 원가가 상승되는 문제가 있다.

또한 종래의 쌍롤식 박판주조방법은 통하여 주조할 경우에는 냉각후 온도가 고온취성온도에 포함되므로 주조후 주편이 파단되는 단점이 있었다.

일반적인 용탕인출주조법(melt drag casting process)은 주로 경량금속인 알루미늄 등에 적용을 추진하고 있으며, Ag와 같이 밀도가 높으면(Al:2.7, Ag:10.4) 중력의 영향으로 용탕이 하부냉각롤을 따라 타고 올라가지 못하므로 주조가 불가능한 문제가 있었다.

따라서 쌍롤식 박판주조방법과 용탕인출주조법과 같은 스트립캐스팅법은 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법으로 고려되지 못했었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 용탕인출 공정을 통하여 크랙이 없으며 인성이 향상된 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립을 연속적으로 제조할 수 있는 제조방법 및 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조방법은 Ag-Cu 공정합금 용탕(110)을 용탕공급노즐(140)의 립(141)을 통하여 용탕풀(230)로 공급하는 단계와, 상기 용탕풀에 공급된 용탕이 하부냉각롤(210)과 접촉하면서 라미나플로우 형태로 급냉응고되는 단계와, 상기 급냉응고된 용탕은 맞물려 회전하는 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210) 사이로 통판되면서 1~2mm 두께의 스트립(115)으로 가공되는 단계와, 상기 스트립은 수냉되고 있는 냉각가이드(310)를 통하여 이송되어 권취되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 급냉응고단계에서 하부냉각롤(210)로 배출되는 용탕은 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 접점에서 하부냉각롤의 외주면(235) 100~200mm 하부로 배출되는 것을 특징으로 하고, 상기 상부냉각롤과 하부냉각롤 사이에 통판되어 가공된 스트립(115)의 온도는 400℃이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치는 용탕(110)을 보관하는 보온로(120)와 상기 보온로의 용탕이 공급되는 양을 조절하는 스토퍼(130)와 상기 공급받은 용탕을 용탕풀에 공급하는 용탕공급노즐(140)을 구비하는 용탕공급장치(100)와, 상기 용탕공급노즐(140)로부터 공급받은 용탕이 접촉하여 라미나플로우 형태로 급냉되도록 된 하부냉각롤(210)과 상기 하부냉각롤의 수직 상부에 1~2mm의 간격으로 설치된 상부냉각롤(220)을 구비한 스트립 가공부(200)와, 상기 스트립 가공부로부터 가공된 스트립(115)이 냉각되면서 이송되도록 된 수냉식 냉각가이드(310)와 컨베이어롤(320)을 구비한 냉각가이드부(300)와, 상기 냉각된 스트립(115)을 권취하는 권취기(400)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 용탕공급노즐은 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 접점에서 하부냉각롤(210)의 외주면(235)을 따라 회전하는 반대방향으로 100~200mm 아래쪽에 접촉되도록 설치되고 노즐립(141)이 5~10cm 돌출가공되고 노즐립의 단부가 100㎛이하의 간격으로 하부냉각롤(210) 외주면(235)에 밀착되어 용탕이 균일하게 공급되도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 하부냉각롤은 상부냉각롤보다 크고 직경은 300~1000mm인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

접합용 재료로 사용하기 위해서는 용해온도가 낮아야 하므로 일반적으로 공정합금을 사용한다.

도 1을 참조하면, Ag-Cu 상태도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, Ag를 접합용 재료로 사용하기 위해서는 Cu를 공정조성 부근인 28%까지 첨가하여 용해온도를 779℃로 감소시켜 사용한다. 그러나 이러한 공정조성 합금에서는 고온에서 취성이 강하여 스트립으로 직접주조가 불가능하므로 기존의 칠(chill)캐스팅 및 압출과 압연법에 의하여 접합용 재료로 가공된다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치의 개략도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치는 용탕(110)을 보관하는 보온로(120)와 상기 보온로의 용탕이 공급되는 양을 조절하는 스토퍼(130)와 상기 공급받은 용탕을 용탕풀(230)에 공급하는 용탕공급노즐(140)을 구비하는 용탕공급장치(100)와, 상기 용탕공급노즐(140)로부터 공급받은 용탕(110)이 접촉하여 라미나플로우 형태로 급냉되도록 된 하부냉각롤(210)과 상기 하부냉각롤의 수직 상부에 1~2mm의 간격으로 설치된 상부냉각롤(220)을 구비한 스트립 가공부(200)와, 상기 스트립 가공부로부터 가공된 스트립(115)이 냉각되면서 이송되도록 된 수냉식 냉각가이드(310)와 컨베이어롤(320)을 구비한 냉각가이드부(300)와, 상기 냉각된 스트립을 권취하는 권취기(400)로 구성된다.

용탕풀(230)은 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 사이에 용탕이 공급되는 공간으로써, 본 발명에서는 상부냉각롤과 하부냉각롤의 접점으로부터 하부냉각롤의 외주면(235) 하부로 200mm 까지 공간이 해당된다.

상기 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)은 모두 수냉식 냉각롤로서, 하부냉각롤(210)은 종래기술과 다르게 상부냉각롤(220)보다 직경이 큰 것을 사용하였는데, 그 직경은 300~1000mm 이다.

용강공급노즐(140)은 하부냉각롤(210)과의 접촉위치를 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 접점에서 하부냉각롤의 외주면(235)을 따라 회전하는 반대방향으로 100~200mm아래쪽에 위치하도록 설치하고 하부냉각롤과의 접촉에 따른 용탕의 냉각구간(set back length)을 길게 하여 충분히 냉각시켜줌으로써 고온취성온도 구역이하로 냉각시키고 크랙의 발생을 방지하는 한편 스트립에 연성을 부여하기 위하여, 상기 하부냉각롤(210)은 직경이 300~1000mm 이고 곡률반경이 커서 안정적으로 용탕을 냉각시킬 수 있는 것을 사용하게 된다. 하부냉각롤(210)의 직경이 300mm 이하인 경우에는 곡률반경이 지나치게 작아지게 되므로 용탕이 하부냉각롤의 외주면을 따라 냉각되며 접점까지 올라가지 못하게 된다. 따라서 하부냉각롤의 직경은 300~1000mm 가 바람직하다.

상부냉각롤(220)은 상기 하부냉각롤(210) 수직 상부에 1~2mm 의 간격을 두고 설치되어 냉각효과를 증대시키는데, 상기 간격은 스트립의 목표 두께에 따라 임의로 설정이 가능하나, 본 발명에서의 적정 롤 갭은 1~2mm 이다.

상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 접점에 통판되면서 고온취성 온도구간인 400~600℃를 지나서 냉각된 스트립(115)이 냉각되며 이동되도록 수냉식의 냉각가이드(310)가 스트립 가공부(200)의 롤 닙에 접하여 설치되어 있고, 컨베이어롤(320)은 상기 냉각가이드(310)에 접하여 설치되어 있고, 상기 컨베이어롤의 하단부에는 이송된 스트립이 권취되도록 권취기(400)가 설치되어 있다.

도 3 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치의 용탕공급노즐(140)의 단면도가 도시되어 있고, 도 3 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 제조장치의 용탕공급노즐(140)의 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 용탕공급노즐(140)의 상면(144)에는 용탕공급홈(145)이 수직으로 천공형성되어 있고, 노즐립(141)은 5~10cm 돌출가공되어 있으며 노즐립 측벽(142)의 단부 형상은 하부냉각롤과의 접촉면과 평행하도록 호형상으로 절단가공되어 있다. 노즐립(141)을 돌출가공함으로써 용탕이 하부냉각롤에 공급되기 전에 노즐립상에서 확산되어 두께 편차없이 균일하게 되는 용탕균일화 효과가 부여된다.

상기 용탕공급노즐(140)은 노즐립(141)이 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 접점에서 하부냉각롤의 외주면(235)을 따라 회전하는 반대방향으로 100~200mm아래쪽에 위치하도록 설치하는데, 하부냉각롤의 직경이 클수록 곡률반경이 커지므로 200mm까지 아래쪽으로 설치할 수 있고, 냉각구간을 늘려줄 수 있다. 노즐립(141)의 위치가 200mm 이하로 내려가면, Ag가 밀도가 높으므로 중력의 영향으로 인해 용탕이 회전하는 하부냉각롤을 따라 응고되며 접점까지 올라가지 못하고 다시 아래로 떨어지게 되므로 용탕인출이 불가능하게 되고, 100mm 이상으로 올라가면 용탕이 충분히 냉각될 만큼 응고구간이 길지 못하므로 용탕의 급냉응고효과가 나타나지 않게 된다.

또한 상기 용탕공급노즐의 노즐립(141)은 용탕의 하부로의 유출을 방지하기 위하여 단부가 100㎛ 이하의 간격으로 하부냉각롤 외주면(235)에 밀착되도록 설치된다.

용탕공급노즐의 슬리트(143)는 2mm의 작은 높이를 가지고 있어서 기존의 스트립 캐스팅 노즐과는 달리 용탕이 공급되는 슬리트 전단부에 용탕이 균일한 깊이를 갖고 안정되게 흐를 수 있도록 되어있다. 즉, 작은 슬리트를 통하여 공급된 용탕은 노즐립을 통과하면서 라미나플로우 형태로 흐를 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치는 다음과 같이 작동된다.

보온로(120)에 공급된 용탕(110)을 스토퍼(130)를 상하로 이동조절하여 일정한 량의 유속으로 용탕을 용탕공급노즐(140)에 공급한다.

이 때, 용탕의 유속은 제조하고자 하는 스트립에 필요한 용탕의 양을 뜻하고, 스트립의 부피에 밀도를 곱한 양으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 폭 10cm, 두께 1mm의 스트립을 롤 속도(RPM) 0.4m/sec의 속도로 주조시 용탕량은 10×0.1×40×10.0=400(gr/sec) 이다.

공급된 용탕은 용탕공급노즐(140)의 립(lip)을 통하여 균일한 깊이의 라미나플로우 형태로 흐르면서 하부냉각롤(210)과 접촉하여 응고가 시작된다.

냉각롤에 용탕이 접촉하여 응고될 때 금속과 냉각롤과의 온도가 일정(Ts≒Tm)하다고 가정하면 냉각롤의 온도구배는 다음과 같이 표시될 수 있다.

X: 냉각롤의 표면으로부터의 거리 α: 열전달계수

To: 일정시간후의 몰드의 온도 T: 용탕의 온도

Tm: 금속의 용해온도 t: 접촉되어 유지된 시간

수학식 1로부터 용탕에서 냉각롤을 통하여 흡수되는 열량(M)은 수학식 2로 계산된다.

M: 냉각롤에 의하여 흡수된 열량 ρ: 용해 금속의 밀도

Hf: 금속의 용해잠열 KρCp: 냉각롤의 열확산계수

수학식 2와 같이 금속이 냉각롤에 접촉되어 응고되는 용탕의 응고속도는 t 1/2에 비례하여 냉각롤과의 접촉길이 즉 응고시간을 증가시킴으로써 응고되는 금속 스트립의 온도를 고온취성이 발생하는 온도구간 이하로 냉각시킬 수 있다.

일반적으로 스트립캐스팅 노즐은 박스 형태에 일정 크기의 슬리트를 통하여 용탕을 상부와 하부롤 사이의 용탕풀에 공급하여 주조하지만 이러한 경우는 롤과 용탕이 접촉할 수 있는 구간이 20mm 이하 정도로 짧아서 충분한 냉각을 할 수가 없다. 따라서 노즐을 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤(210)의 접점에서 100~200mm 정도 하부롤 위치에 노즐을 접촉시켜 용탕을 공급하고 충분한 냉각시간을 제공하는 것이다. 따라서 하부롤은 냉각을 위하여 직경이 큰 냉각롤을 사용하며 상부롤은 스트립 상부의 표면거칠기 조절 및 보조냉각을 위하여 소형의 냉각롤을 설치하는 것이 바람직 하다.

이러한 방법으로 균일하게 용탕을 공급하기 위하여 박스형의 챔버와 전면에 노즐립을 부착하여 박스형의 챔버에 공급된 용탕이 2mm 정도의 슬리트를 통하여 노즐립에 공급되고 공급된 용탕은 5-10cm 정도의 노즐립 구간을 흐르면서 안정되고 균일한 흐름을 유지하여 스트립 제조시 표면과 두께가 균일한 스트립 제조가 가능하다.

응고가 진행되고 있는 스트립(115)은 하부냉각롤(210)을 따라서 회전하면서 상부냉각롤(220)과 접촉에 의하여 스트립 상부의 표면거칠기 조정 및 냉각이 가속되게 된다.

제조되는 스트립은 두 개의 표면으로써 하부냉각롤과의 접촉에 의해 응고되면서 균일한 표면형상을 갖는 하부면과 대기중에서 냉각되는 상부면으로 분류할 수 있다. 상부면이 대기중에서 응고시에는 거칠은 표면을 갖는 것에 비하여 상부롤로써 스트립에 응고 및 소량의 압하를 줌으로써 균일한 표면을 가지게 된다.

주조된 스트립(115)은 수냉되고 있는 냉각가이드(310)를 통하여 더욱 냉각된 후에 컨베이어롤(320)을 거친 후 권취기(400)에 의하여 코일 형태의 스트립으로 제 조되게 된다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 고온경도 변화 그래프가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 대체적으로 수냉식 상,하부냉각롤에 의하여 고온 취성이 있는 온도구간인 400~600℃를 지나서 냉각이 되지만, 냉각가이드를 통해 냉각을 가속시켜 400℃ 이하의 낮은 온도로 급속히 냉각시킴으로써 더욱 안정되고 인성이 높은 스트립의 주조를 할 수 있다.

< 실시예 >

용해온도가 961℃인 Ag와 용해온도가 1083℃로 높은 Cu를 Ag-28%Cu 공정조성으로 용해한 후 도 2에 도시된 용탕인출 주조기에 공급한다. 주조시 작용하는 2개의 주조롤은 40℃ 이상으로 가열되어 표면의 습기의 제거 및 용탕과의 접착성을 향상시킨다. 상하부의 2개의 냉각 주조롤 사이는 제조하려는 스트립의 두께와 동일한 1-2mm갭으로 이격시키고, 하부냉각롤(210)에 도 3과 같은 형태의 용탕공급노즐(140)을 사용하여 하부냉각롤(210) 표면에 용탕을 공급한다. 롤 스피드는 용탕 공급량에 맞추어 0.4-1m/sec의 선속도의 범위에서 조절한다.

공급된 용탕은 용탕공급 노즐(140)을 통하여 하부냉각롤과(210) 접촉하여 응고가 시작되고 회전하면서 상부냉각롤(220)과 접촉되어 완전히 응고가 이루어지고 계속적으로 하부냉각롤(210)의 표면을 따라서 이동하여 냉각가이드(310)에 의하여 롤에서 박리된후 냉각가이드에 의하여 고온취성이 나타나는 온도구간 이하로 냉각되게 된다. 냉각된 스트립은 컨베이어 롤을 통하여 권취기에서 코일 형태로 제조가 가능 하였다.

도 4는 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 고온경도 변화를 나타낸 것이다. 400℃ 이하에서는 62Hv이상의 고온경도를 유지하지만 400℃ 이상에서는 경도가 급격히 감소하기 시작하여 600℃에서는 20Hv정도의 낮은 경도를 나타내고 있다. 따라서 충분히 응고가 되지 않은 400℃ 이상의 스트립이 냉각롤에서 박리되면 표면에 미세크랙이 발생하게 되고 후공정인 냉간압연 공정에서 파괴가 일어나게 된다.

도 5 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 마크로 조직 사진이 도시되어 있고, 도 5 (b)를 참조하면 종래의 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 마크로 조직 사진이 도시되어 있다.

도 5의 (a)와 같이 개선된 용탕인출법에 의하여 제조된 스트립은 상하부 표면이 건전한 상태를 나타내지만 기존의 스트립캐스팅으로 제조한 스트립은 도 5의 (b)의 형상사진에서와 같이 표면으로부터 크랙이 발생하여 내부로 진행되고 있는 것을 알 수 있다. 이러한 크랙 발생 스트립은 후공정인 압연 및 성형 공정이 불가능하다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립의 기계적 특성치 그래프가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 주조된 후에 인장강도 300Mpa, 연신율 23%로써 후공정이 가능한 충분한 연신율을 보유하고 있는 것을 알 수 있다(a). 그 후 열처리에 의하여 연신율을 68%까지 증가시켜 냉간압연시 효율성을 증가시킬 수 있었다. 따라서 도 2와 같이 개선된 용탕인출 주조를 사용하여 고온취성이 발생하는 구간이하로 냉각하여 건전한 Ag공정합금 접합재 스트립의 제조가 가능하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법 및 제조장치는 Ag-Cu계 공정 조성합금의 접합용 스트립을 제조하기 위하여 개선된 용탕인출 공정을 이용하고 주조시 균일하게 용탕을 공급할 수 있도록 설계된 노즐을 이용하여 용탕공급 노즐의 접촉위치를 하부냉각롤의 냉각구간(set back length)을 길게 하여 충분히 냉각하여 박리시킴으로써 고온에서 크랙 발생할 수 있는 온도구역 이하에서 박리하고 그 후 냉각가이드에 의하여 더욱 냉각하여 연신율이 우수한 접합재 스트립을 연속적으로 스트립 형상으로 제조할 수 있다.

Claims

Ag-Cu 공정합금 용탕(110)을 용탕공급노즐(140)의 립(141)을 통하여 용탕풀(230)로 공급하는 단계와;

상기 용탕풀에 공급된 용탕이 하부냉각롤(210)과 접촉하면서 라미나플로우 형태로 급냉응고되는 단계와;

상기 급냉응고된 용탕은 맞물려 회전하는 상부냉각롤(220)과 하부냉각롤 사이로 통판되면서 1~2mm 두께의 스트립(115)으로 가공되는 단계와;

상기 스트립은 수냉되고 있는 냉각가이드(310)를 통하여 이송되어 권취되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 급냉응고단계에서 하부냉각롤로 배출되는 용탕은 상부냉각롤과 하부냉각롤의 접점에서 하부냉각롤의 외주면(235) 100~200mm 하부로 배출되는 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 상부냉각롤과 하부냉각롤 사이에 통판되어 가공된 스트립의 온도는 400 ℃이하인 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조방법.
용탕을 보관하는 보온로(120)와 상기 보온로의 용탕이 공급되는 양을 조절하는 스토퍼(130)와 상기 공급받은 용탕을 용탕풀에 공급하는 용탕공급노즐(140)을 구비하는 용탕공급장치(100)와;

상기 용탕공급노즐로부터 공급받은 용탕이 접촉하여 라미나플로우 형태로 급냉되도록 된 하부냉각롤(210)과 상기 하부냉각롤의 수직 상부에 1~2mm의 간격으로 설치된 상부냉각롤(220)을 구비한 스트립 가공부(200)와;

상기 스트립 가공부로부터 가공된 스트립(115)이 냉각되면서 이송되도록 된 수냉식 냉각가이드(310)와 컨베이어롤(320)을 구비한 냉각가이드부(300)와;

상기 냉각된 스트립을 권취하는 권취기(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치.
제4항에 있어서,

상기 용탕공급노즐(140)은 상부냉각롤과 하부냉각롤의 접점에서 하부냉각롤의 외주면(235)을 따라 회전하는 반대방향으로 100~200mm 아래쪽에 접촉되도록 설치된 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치.
제4항에 있어서,

상기 하부냉각롤은 상부냉각롤보다 크고 직경은 300~1000mm인 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치.
제5항에 있어서,

상기 용탕공급노즐은 노즐립(141)이 5~10cm 돌출가공되고 노즐립의 단부가 100㎛이하의 간격으로 하부냉각롤 외주면(235)에 밀착되어 용탕이 균일하게 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 접합용 Ag-Cu 공정합금 스트립 제조장치.