KR101045080B1 - A high cutting copper alloy with improved strength and ductility - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아연(Zn), 칼슘(Ca) 또는 칼슘 및 규소(Si)를 포함하고 주조립미세화재를 미량 첨가한 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금에 관한 것이다.The present invention relates to a high-cut copper alloy containing zinc (Zn), calcium (Ca) or calcium and silicon (Si) and having improved strength and ductility by adding a small amount of cast grain fine material.

본 발명에 의한 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금은, 구리(Cu), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 규소(Si) 및 주조립미세화재를 포함하여 구성된다. 보다 상세하게는, 상기 구리(Cu)는 57.0 내지 59.4 중량%, 아연(Zn)은 40 중량%, 칼슘(Ca)은 0.5 내지 1.0 중량%, 규소(Si)는 2.0 중량% 미만이 포함되며, 잔부(殘部)는 주조립미세화재이다. 그리고, 상기 주조립미세화재는, 20 내지 100ppm의 인(P) 및 10 내지 80ppm의 지르코늄(Zr)을 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되는 구리합금은 절삭가공성 향상뿐만 아니라, 강도 및 가공성도 향상되는 이점이 있다.The high-cut copper alloy with improved strength and ductility according to the present invention comprises copper (Cu), zinc (Zn), calcium (Ca), silicon (Si) and cast grain fine materials. More specifically, the copper (Cu) is 57.0 to 59.4 wt%, zinc (Zn) is 40 wt%, calcium (Ca) is 0.5 to 1.0 wt%, silicon (Si) is included less than 2.0 wt%, The remainder is a cast granular fire. In addition, the cast granular fine material includes 20 to 100 ppm of phosphorus (P) and 10 to 80 ppm of zirconium (Zr). The copper alloy configured as described above has the advantage that not only the workability is improved but also the strength and workability are improved.

고강도, 고절삭, 칼슘, 규소, 주조립미세화재, 압연, 구리합금 High strength, high cutting, calcium, silicon, cast granules, rolling, copper alloy

Description

강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금{ A high cutting copper alloy with improved strength and ductility }A high cutting copper alloy with improved strength and ductility}

도 1 은 종래 구리합금(75Cu-24Zn-1Ca)의 광학현미경 사진.1 is an optical micrograph of a conventional copper alloy (75Cu-24Zn-1Ca).

도 2 는 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 바람직한 실시예 및 비교예의 합금 조성과 경도를 나타낸 표.Figure 2 is a table showing the alloy composition and hardness of the preferred examples and comparative examples of the high-cut copper alloy according to the present invention.

도 3 는 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 주조 합금의 광학 현미경 비교 사진.Figure 3 is an optical microscope comparison picture of the cast alloy of the preferred embodiment and comparative example of a high-cut copper alloy according to the present invention.

도 4 은 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예를 열간압연하여 형성된 합금의 광학현미경 비교 사진.4 is an optical microscope comparison picture of an alloy formed by hot rolling a preferred example and comparative example of a high-cut copper alloy according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 실시예 2(주조 합금)와 종래의 구리합금(C3604)을 드릴 가공시 발생되는 토크를 비교한 도표.Fig. 5 is a table comparing torques generated when drilling Example 2 (cast alloy) of a high-cut copper alloy according to the present invention and a conventional copper alloy (C3604).

도 6 은 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 실시예2(주조 합금)와 종래의 납 함유 구리합금(C3604)의 드릴 가공에 의해 발생되는 칩 형상을 비교한 실물 사진.Fig. 6 is a physical photograph comparing the shape of chips generated by Example 2 (cast alloy) of a high-cut copper alloy according to the present invention and a conventional lead-containing copper alloy (C3604).

도 7 은 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 비교예 및 실시예의 인장 성질을 비교하여 나타낸 그래프.7 is a graph showing a comparison of the tensile properties of the comparative example and the example of the high-cut copper alloy according to the present invention.

도 8 은 도 7을 정리한 표.8 is a table summarizing FIG.

본 발명은 구리합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리(Cu) 및 아연(Zn)으로 이루어진 구리합금에 칼슘 및 규소(Si)를 첨가하고 추가적으로 인(P) 및 지르코늄(Zr) 등의 주조립미세화재를 미량 첨가시켜 절삭가공성, 열간 및 냉간가공성, 강도 및 연성이 향상되도록 한 고절삭 구리합금에 관한 것이다.The present invention relates to a copper alloy, and more particularly, calcium and silicon (Si) are added to a copper alloy made of copper (Cu) and zinc (Zn), and additionally, cast granules such as phosphorus (P) and zirconium (Zr). The present invention relates to a high cutting copper alloy in which a small amount of fine material is added to improve cutting workability, hot and cold workability, strength and ductility.

최근 구리의 사용 용도가 다양하게 확대됨에 따라 여러 가지 형상을 구현하기 위하여 가공성이 향상된 구리합금 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Recently, as the use of copper has been expanded in various ways, researches on the development of copper alloys with improved workability have been actively conducted to realize various shapes.

하지만 구리는 연신율이 높아 절삭공구로 가공시에 공구에 구리가 흡착되기 쉬우며 이로 인하여 가공성이 감소되는 문제를 유발하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 합금 조성을 갖는 고절삭 구리합금 개발 등의 다양한 연구가 진행되고 있다.However, copper has a high elongation, and thus, copper is easily adsorbed to the tool when the cutting tool is processed, thereby causing a problem of reduced workability. In order to solve this problem, various researches such as development of a high-cutting copper alloy having a new alloy composition have been conducted.

예를 들어, 구리합금의 절삭 가공성을 높이기 위한 연구가 활발히 이루어지던 초기에는 구리에 2.5 ~ 3.7 중량%의 납(Pb)을 첨가하여 납황동을 제조하였으며 절삭성 측면에서 매우 우수한 성질을 얻을 수 있었다. For example, in the early days of active research to improve the machinability of copper alloys, lead brass was prepared by adding 2.5 to 3.7 wt% of lead (Pb) to copper, and it was possible to obtain very excellent properties in terms of machinability.

그러나 납의 인체에 대한 유해성이 발견되어 전세계적으로 납 사용에 대한 강력한 규제를 행하게 되었으며, 구리에서 납을 제거하는 방법이 매우 까다로워 재활용성이 낮기 때문에 유한 자원의 효율적 이용 측면에서도 문제가 제기되었다. 이에 따라 납을 대체할 수 있는 첨가물에 대한 연구가 진행되었다.However, the harmful effects of lead have been discovered in the world, leading to strong restrictions on the use of lead worldwide, and the difficulty in removing lead from copper is very difficult and the low recyclability poses a problem in terms of efficient use of finite resources. Accordingly, researches on additives that can replace lead have been conducted.

이런 결과로, 구리에 납 대신 비스무스(Bi)를 첨가한 고절삭 무연황동이 개 발되었다. 그러나 비스무스 역시 인체에 대한 유해 여부가 아직까지 명확히 규명되지 않았으며 재활용성 또한 납의 경우와 마찬가지로 낮아 재료의 지속가능성 측면에서도 비스무스의 사용이 제한적인 실정이다.As a result, high-cut lead-free brass was developed in which bismuth (Bi) was added to copper. However, bismuth has not yet been clearly identified as harmful to the human body, and the recyclability is also low as in the case of lead, so the use of bismuth is limited in terms of material sustainability.

고절삭 구리합금에서는 우선 기본적으로 구리합금 내에 거의 고용이 되지 않으며 인성이 우수하지 않은 금속간화합물을 제2상으로 형성시키는 원소를 첨가하게 되는데, 대한민국 특허청 출원번호 제10-2007-0009294호 및 제10-2007-0009295호에는 구리의 절삭성을 높이기 위해 칼슘을 첨가한 "쾌삭성 구리합금"이 출원되어 있다. In the high cutting copper alloy, first, an element which forms a second phase of an intermetallic compound which is hardly dissolved in the copper alloy and is not excellent in toughness, is added. 10-2007-0009295 discloses a "free-cutting copper alloy" in which calcium is added to increase the machinability of copper.

칼슘은 구리합금 내에 고용도가 거의 없으며 주로 Cu5Ca 금속간화합물을 생성하는 것으로 알려져 있으며 이러한 금속간화합물은 파괴인성이 매우 낮아서 구리합금 내에 고르게 분포될 경우 구리합금의 절삭성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대할 수 있다.Calcium has little solubility in copper alloys and is known to produce Cu 5 Ca intermetallic compounds. These intermetallic compounds have very low fracture toughness, which can improve the machinability of copper alloys evenly distributed in copper alloys. You can expect

그러나, 상기 쾌삭성 구리합금은 칼슘 첨가에 의하여 절삭성은 향상되었으나 열간 및 냉간가공성이 저하되는 결과를 초래하였다. 이는 도 1에서와 같이 주조립 경계를 따라 연속적으로 생성된 Cu5Ca 상에 의하여 구리합금 기지의 연속성이 저해되고 가공 중에 금속간화합물이 우선적으로 파괴되어 전체 합금의 연성을 크게 감소시키게 되었기 때문이다. However, the machinability of the free-cut copper alloy was improved by adding calcium, but resulted in a decrease in hot and cold workability. This is because the continuity of the copper alloy matrix is inhibited by the Cu 5 Ca phase continuously generated along the grain boundary as shown in FIG. 1, and the intermetallic compound is preferentially destroyed during processing, thereby greatly reducing the ductility of the entire alloy. .

따라서 가공성 즉 연성을 향상시키기 위해서는 개발된 칼슘 첨가합금의 미세조직을 제어할 필요가 있다. 공정조직의 Cu5Ca 상은 응고시 판상 형태로 생성될 가 능성이 매우 크기 때문에 주조조직 또는 입자의 미세화를 진행시킬 경우 Cu5Ca 상은 판상 형태 보다는 구형에 가깝게 생성되고 그 크기도 감소할 가능성이 있다. Therefore, it is necessary to control the microstructure of the developed calcium alloy in order to improve the workability, ie ductility. Since the Cu 5 Ca phase of the process structure is very likely to be formed in the form of a plate when solidified, the Cu 5 Ca phase is more likely to be formed in a spherical shape than the plate shape and the size thereof may be reduced when the casting structure or particles are refined. .

이런 경우 구리합금 기지의 연속성을 크게 향상시킴으로써 연성을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.In this case, the ductility can be increased by greatly improving the continuity of the copper alloy matrix.

한편, 상기 쾌삭성 구리합금은 구조용 부품 등으로 주요 사용되어지기 때문에 구조물로서의 강도를 유지해야 하며 이때 고강도를 갖는 구리합금의 경우에는 보다 낮은 강도의 구리합금에 비하여 동일 부피의 경량 부품 또는 동일 질량의 대형 부품의 제조가 가능해지므로 고강도 쾌삭 구리합금의 용도가 급격히 증가될 수 있을 것으로 기대된다. On the other hand, the free-cutting copper alloy is mainly used as a structural part, so the strength of the structure must be maintained. In this case, the copper alloy having a high strength has the same volume of the lighter component or the same mass as the lower strength copper alloy. It is expected that the use of high-strength free-cut copper alloys can be rapidly increased as the production of large parts becomes possible.

또한 대량 생산이 가능한 압연 방법으로 제조가 될 경우 생산성이 증가될 뿐만 아니라 압연에 의하여 연속적으로 생성되기 쉬운 제2상을 비연속적으로 균일하게 분포시킬 수 있을 것으로 기대된다. In addition, if the production is made by a rolling method capable of mass production, it is expected that not only productivity may be increased, but also the second phase which is easily generated continuously by rolling may be discontinuously and uniformly distributed.

본 발명의 목적은 구리 및 아연에 소정의 칼슘 및 규소를 첨가하고 추가적으로 주조립미세화재를 첨가하여 연속개재물을 제거하며 열간압연을 통하여 개재물 분포를 제어함으로써 절삭가공성 향상뿐만 아니라, 강도 및 가공성도 향상되도록 한 고절삭 구리합금을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to add a predetermined calcium and silicon to copper and zinc, and additionally added cast granules to remove the inclusions and to control the inclusion distribution through hot rolling, as well as to improve the machinability and workability. It is to provide high cutting copper alloy as much as possible.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강도와 연성이 향상 된 고절삭 구리합금은, 구리(Cu), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 규소(Si) 및 주조립미세화재를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The high-cut copper alloy with improved strength and ductility according to the present invention for achieving the above object is copper (Cu), zinc (Zn), calcium (Ca), silicon (Si) and cast grain fine material Characterized in that configured to include.

상기 구리(Cu)는 57.0 내지 59.4 중량%, 아연(Zn)은 40 중량%, 칼슘(Ca)은 0.5 내지 1.0 중량%, 규소(Si)는 2.0 중량% 미만이 포함되며, 잔부(殘部)는 주조립미세화재인 것을 특징으로 한다.The copper (Cu) is 57.0 to 59.4% by weight, zinc (Zn) is 40% by weight, calcium (Ca) is 0.5 to 1.0% by weight, silicon (Si) is included less than 2.0% by weight, the balance (殘部) It is characterized in that the cast granule fine fire.

상기 주조립미세화재는, 20 내지 100ppm의 인(P) 및 10 내지 80ppm의 지르코늄(Zr)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The cast granulated fine material is characterized in that it comprises 20 to 100ppm phosphorus (P) and 10 to 80ppm zirconium (Zr).

80% 이하의 열간가공율과 60% 이하의 냉간가공율로 기계가공이 가능한 것을 특징으로 한다.It can be machined with a hot working rate of 80% or less and a cold working rate of 60% or less.

200 Hv 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 한다.It has a hardness of 200 Hv or more.

20% 이상의 연신율을 갖는 것을 특징으로 한다.It is characterized by having an elongation of 20% or more.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 절삭성뿐만 아니라 연성이 향상되어 전체적인 기계가공성이 향상되는 이점이 있으며 규소(Si)가 첨가됨으로써 강도도 크게 증가하는 이점이 있다.According to the present invention having such a configuration, not only the cutting property but also the ductility is improved, and the overall machinability is improved, and the strength is also greatly increased by adding silicon (Si).

이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금(이하 '고절삭 구리합금'이라 칭함)의 구성을 살펴본다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 2 looks at the configuration of the high-cut copper alloy (hereinafter referred to as "high-cut copper alloy") improved strength and ductility according to the present invention.

도 2에는 본 발명에 의한 고절삭 구리합금의 바람직한 실시예 및 비교예의 합금 조성과 경도를 나타낸 표가 도시되어 있다.2 is a table showing the alloy composition and hardness of the preferred examples and comparative examples of the high-cut copper alloy according to the present invention.

도 2와 같이, 본 발명에 의한 고절삭 구리합금은 구리(Cu), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 규소(Si), 주조립미세화재를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the high-cut copper alloy according to the present invention includes copper (Cu), zinc (Zn), calcium (Ca), silicon (Si), and cast grain fine materials.

상기 주조립미세화재는 구리합금 내부에 연속개재물이 형성되지 않도록 하여 구리합금의 냉간가공성을 높이기 위한 구성이다. 또한 순 칼슘(Ca)의 경우 가격이 높아 첨가물로 사용시 제조단가의 상승을 유발할 수 있으나 칼슘-규소 화합물은 매우 저렴한 가격으로 구할 수 있는 장점이 있으며 부가적으로 강도가 향상된 구리합금을 얻을 수 있는 장점이 있다.The cast granulated fine material is configured to increase the cold workability of the copper alloy by preventing continuous inclusions from being formed inside the copper alloy. In addition, in the case of pure calcium (Ca), the price is high, which may cause an increase in manufacturing cost when used as an additive, but the calcium-silicon compound has an advantage of being obtained at a very low price, and additionally, an advantage of obtaining an improved copper alloy. There is this.

상기 구리합금을 전술한 바와 같은 중량 범위 내에서 도 2와 같이 다양한 실시예를 제조하였다.Various examples of the copper alloy were prepared as shown in FIG. 2 within a weight range as described above.

즉, 실시예1 내지 실시예4에 따른 구리합금은, 구리(Cu)와 아연(Zn), 칼슘(Ca) 및 규소(Si)의 함량을 각각 58.5wt.% 40wt%, 0.5wt%, 1.0wt%로 고정한 상태로 25에서 50ppm의 인(P) 및 지르코늄(Zr)을 포함시켰다. That is, in the copper alloys according to Examples 1 to 4, the copper (Cu), zinc (Zn), calcium (Ca) and silicon (Si) content of 58.5wt.% 40wt%, 0.5wt%, 1.0 25 to 50 ppm of phosphorus (P) and zirconium (Zr) were contained while fixed at wt%.

또한, 실시예3 및 실시예4에 따른 구리합금은, 구리(Cu)와 아연(Zn), 칼슘(Ca) 및 규소(Si)의 함량을 각각 57.0wt.% 40wt%, 1.0wt%, 2.0wt%로 고정한 상태로 50에서 100ppm의 인(P) 및 50에서 80ppm의 지르코늄(Zr)을 포함시켰다. In addition, the copper alloy according to Example 3 and Example 4, the content of copper (Cu), zinc (Zn), calcium (Ca) and silicon (Si) 57.0wt.% 40wt%, 1.0wt%, 2.0 50 to 100 ppm of phosphorus (P) and 50 to 80 ppm of zirconium (Zr) were included as fixed at wt%.

반면, 비교예1 내지 비교예3에 따른 구리합금은, 구리(Cu)와 아연(Zn) 및 칼슘(Ca)의 함유량을 각각 59.4wt%, 40wt%, 0.6wt%로 고정한 상태로 20에서 100ppm의 인(P) 및 10에서 80ppm의 지르코늄(Zr)을 선택적으로 포함시켰으며, 규소(Si)는 첨가되지 않았다.On the other hand, in the copper alloys according to Comparative Examples 1 to 3, the content of copper (Cu), zinc (Zn), and calcium (Ca) was fixed at 20 to 100 ppm with 59.4 wt%, 40 wt%, and 0.6 wt% fixed, respectively. Phosphorus (P) and 10 to 80 ppm zirconium (Zr) were optionally included and silicon (Si) was not added.

상기와 같은 조성으로 제조된 비교예와 실시예의 강도를 비교해보면, 비교예1 내지 비교예3의 구리합금의 경도는 도 2와 같이, 111.3(Hv) 이상 158.3(Hv) 이하의 경도를 갖는 것을 알 수 있으며, 이러한 경도는 일반적인 구리합금의 경도보다 대등하거나 높은 수준이다. Comparing the strength of the comparative examples and the examples prepared with the composition as described above, the hardness of the copper alloy of Comparative Examples 1 to 3 has a hardness of 111.3 (Hv) or more and 158.3 (Hv) or less as shown in FIG. As can be seen, the hardness is comparable or higher than that of general copper alloys.

바면 실시예1 내지 실시예4의 구리합금의 경도는 도 2와 같이, 196.8(Hv) 이상 257.6(Hv) 이하의 매우 높은 경도를 갖는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the copper alloys of Examples 1 to 4 have very high hardness of 196.8 (Hv) or more and 257.6 (Hv) or less.

본 발명에 의하여 주조된 고절삭 구리합금의 광학현미경 사진을 도 3에 도시하였다. 도면과 같이, 비교예 및 실시예 모두 주조립 조직을 나타내고 있으나 주조립미세화재의 첨가에 의하여 연속적인 개재물이 감소한 것을 확인할 수 있다. 3 shows an optical micrograph of the high-cut copper alloy cast according to the present invention. As shown in the drawings, both the comparative examples and the examples show the cast grain structure, but it can be seen that the continuous inclusions are reduced by the addition of the cast grain fine material.

이러한 연속적인 개재물의 감소는 향후 압연 등의 가공 공정에서 가공성을 증가시킬 수 있는 요인으로 작용될 수 있어 효과적인 주조가 이루어졌다고 할 수 있다.This continuous reduction of inclusions can be said to be an effective casting because it can act as a factor that can increase the workability in the machining process, such as rolling in the future.

상기 주조된 가공용 고강도 고절삭 구리합금을 700℃에서 7회에 걸쳐서 총 두께압하율 80%로 열간압연하였으며 비교예 및 실시예의 합금들은 모두 양호하게 압연되었다. The cast high strength, high cutting copper alloy was hot rolled at 700 ° C. over 7 times with a total thickness reduction ratio of 80%, and the alloys of Comparative Examples and Examples were rolled well.

열간압연된 고절삭 구리합금의 광학현미경 사진을 도 4를 참조하여 살펴보면, 주조된 합금에 비하여 열간압연된 합금은 압연에 의하여 주조립 조직이 분해되어 제2상 개재물들이 비교적 고르게 분산 분포하는 것을 알 수 있다.Referring to the optical micrograph of the hot-rolled high-cut copper alloy with reference to Figure 4, compared to the cast alloy, the hot-rolled alloy is found that the cast grain structure is decomposed by rolling, the second phase inclusions are distributed evenly distributed. Can be.

이러한 개재물의 고른 분포는 구리합금의 가공성을 향상시킬 뿐만 아니라 절삭성 향상에도 효과적으로 작용할 수 있다.The even distribution of these inclusions may not only improve the machinability of the copper alloy, but also effectively improve the machinability.

상기와 같이 제조된 구리합금은 드릴공구를 이용하여 가공시에 깊이가 깊어짐에 따라 드릴공구에 전달되는 토크(Torque)를 통해 절삭 가공성을 알 수 있다. Copper alloy prepared as described above can be seen through the machining process through the torque (Torque) transmitted to the drill tool as the depth is deepened during machining using the drill tool.

도 5와 같이 주조립미세화재가 첨가되지 않은 구리합금(왼쪽 사진)과 주조립 미세화재가 포함된 실시예2의 구리합금(오른쪽 사진)의 주조된 합금에서 시편을 채취하여 8㎜ 지름을 가지는 고속도공구강 재질의 드릴공구로 드릴링했을 때 드릴공구에 전달되는 토크의 크기를 비교하면, 토크의 크기가 유사한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, specimens were taken from the cast alloy of the copper alloy (right picture) of Example 2 including the copper alloy (left picture) to which no cast grain fine material was added and the fine grain of the cast material. Comparing the magnitude of the torque transmitted to the drill tool when drilling with a high speed oral drill, it can be seen that the magnitude of the torque is similar.

또한 쾌삭황동인 C3604 구리합금의 절삭시 토크와 비교하였을 때도 토크의 크기가 크게 차이 나지 않으며 절삭된 칩의 형상도 쾌삭황동과 유사한 형상을 얻을 수 있었다(도 6 참조). Also, when compared to the torque during cutting of the C3604 copper alloy, which is a free cutting brass, the torque does not vary significantly, and the shape of the cut chip is similar to that of the free cutting brass (see FIG. 6).

이것은 상기 구리합금에 주조립미세화재를 첨가하더라도 구리합금의 절삭성이 저하되지 않은 것을 증명해주는 것이다.This proves that the machinability of the copper alloy does not decrease even if the cast fine grain is added to the copper alloy.

한편 열간압연된 합금에서 시편을 채취하여 절삭 가공성을 평가한 결과 주조된 합금보다 토크의 크기가 전반적으로 감소하였는데 이는 상기 기술한 바와 같이 열간압연에 의하여 주조립 조직이 분해되고 제2상 개재물들이 비교적 고르게 분산되어 절삭성이 향상되었기 때문이다. On the other hand, as a result of evaluating cutting workability by taking specimens from hot-rolled alloys, the overall torque was reduced compared to the cast alloys. As described above, the cast grain structure was decomposed by hot rolling and the second phase inclusions were relatively reduced. This is because the cutting property is evenly distributed.

도 7에는 본 발명에 의한 주조 후 두께압하율 80%로 열간압연된 구리합금의 비교예 및 실시예의 기계적성질을 나타낸 그래프가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7을 정리한 표이다.7 is a graph showing the mechanical properties of the comparative examples and examples of the copper alloy hot-rolled at 80% thickness reduction after casting according to the present invention, Figure 8 is a table summarized in FIG.

이들 도면과 같이, 비교예와 실시예의 인장강도(TS)는 407~667 MPa를 나타냈으며, 연신율(Elongation)은 5.5~30.1%를 나타내었다. 이러한 비교예와 실시예의 인장강도는 상용화된 C3604BE의 인장강도 335MPa와 비교할 때 월등히 높은 것을 알 수 있다. As shown in these figures, the tensile strength (TS) of the comparative example and the Example showed 407 ~ 667 MPa, the elongation was 5.5 ~ 30.1%. It can be seen that the tensile strength of these comparative examples and examples is significantly higher than the tensile strength of the commercially available C3604BE 335MPa.

특히 규소가 첨가된 실시예의 경우 인장강도가 50% 이상 증가된 것을 알 수 있다. 반면에 연신율은 상용화된 C3604BE의 연신율 20%와 비교할 때 실시예1 및 실시예2의 경우에는 유사하거나 다소 높은 값을 나타내었으나 실시예3 및 실시예4에서는 매우 감소된 연신율을 얻을 수 있었다. In particular, in the case of the silicon-added embodiment it can be seen that the tensile strength is increased by 50% or more. On the other hand, the elongation was similar or somewhat higher in Examples 1 and 2 compared to 20% of the commercialized C3604BE, but in Examples 3 and 4, the elongation was significantly reduced.

따라서 상용 쾌삭황동에 비하여 유해원소인 납(Pb)을 포함하지 않으면서도 높은 강도를 갖으면서 절삭성 및 가공성도 유사한 고절삭 구리합금의 제조가 가능한 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that it is possible to produce a high-cut copper alloy similar to the machinability and workability while having a high strength without containing lead (Pb), which is a harmful free-cut brass.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고절삭 구리합금에 따르면, 구리 및 아연에 소정의 칼슘(Ca) 및 규소(Si)를 첨가하고 추가적으로 인(P) 및 지르코늄(Zr) 등의 주조립미세화재를 미량 첨가시켜 연속개재물이 제거되도록 하였으며 열간압연을 통하여 개재물 분포를 비교적 고르게 제어하였다.According to the high-cut copper alloy according to the present invention as described in detail above, a predetermined calcium (Ca) and silicon (Si) is added to copper and zinc, and additionally, cast granules such as phosphorus (P) and zirconium (Zr). A small amount was added to remove the continuous inclusions, and the distribution of the inclusions was relatively evenly controlled by hot rolling.

이에 따라서, 열간압연성이 확보되면서도 인장강도, 절삭성 등의 기계 가공성이 향상되는 이점이 있다.Accordingly, there is an advantage that the machinability, such as tensile strength and machinability, is improved while the hot rolling property is secured.

또한, 연신율이 증가하여 냉간가공 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the elongation is increased, there is an advantage that can improve the cold working performance.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 57.0 내지 59.4 중량%의 구리(Cu)와, 40 중량%의 아연(Zn)과, 0.5 내지 1.0 중량%의 칼슘(Ca)과, 2.0 중량% 미만의 규소(Si)와, 잔부(殘部)인 주조립미세화재를 포함하여 구성되는 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금에 있어서,57.0 to 59.4 wt% copper (Cu), 40 wt% zinc (Zn), 0.5 to 1.0 wt% calcium (Ca), less than 2.0 wt% silicon (Si), and the balance In the high-cutting copper alloy with improved strength and ductility, including the cast granulated fine material, 80% 이하의 열간가공율과 60% 이하의 냉간가공율로 기계가공이 가능하고, 20% 이상의 연신율을 가지며,It can be machined with hot working rate of less than 80% and cold working rate of less than 60%, and has elongation more than 20%, 상기 주조립미세화재는, 20 내지 100ppm의 인(P) 및 10 내지 80ppm의 지르코늄(Zr)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금.The cast granulated fine material, 20 to 100ppm phosphorus (P) and 10 to 80ppm zirconium (Zr) is characterized in that the high-cut copper alloy with improved strength and ductility. 제 4 항에 있어서, 200 Hv 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금. 5. The high-cut copper alloy with improved strength and ductility according to claim 4 having a hardness of 200 Hv or more. 제 5 항에 있어서, 503.7㎫ 이상의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는 강도와 연성이 향상된 고절삭 구리합금.6. The high cutting copper alloy with improved strength and ductility according to claim 5, having a tensile strength of 503.7 MPa or more.
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