KR101050638B1

KR101050638B1 - 용융고화처리물

Info

Publication number: KR101050638B1
Application number: KR1020087006881A
Authority: KR
Inventors: 케이이치로 오이시
Original assignee: 미쓰비시 신도 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-07-19
Also published as: US9303300B2; KR20080049060A; CN101273148A; WO2007043101A1; JPWO2007043101A1; DE602005026465D1; EP1930453A1; CN101273148B; JP4951517B2; ATE498699T1; US20100297464A1; EP1930453A4; EP1930453B1

Abstract

용융고화처리물은, 용접, 육성용접, 용사 또는 용단에 의해 형성된 용융고화처리부분을 가진다. 이 용융고화처리부분은, Zr:0.0005∼0.05mass%와, P:0.01∼0.35mass%와, Cu:잔부로 이루어지고 또한 P함유량 [P]와 Zr함유량 [Zr]과의 사이에 [P]/[Zr]=0.3∼200의 관계를 만족하는 합금 조성을 이루며, 용융고화 후의 매크로 조직에서의 평균 결정립경이 300㎛ 이하인 것이다. 용접고화처리 부분에 Fe 및/또는 Ni가 불가피 불순물로서 함유되는 경우에 있어서는, 그 어느 하나가 함유되는 경우에는 Fe 또는 Ni의 함유량이 0.3mass% 이하로, 또한 Fe 및 Ni가 함유되는 경우에는 그들의 합계 함유량이 0.4mass% 이하로, 각각 제한된다.

Description

용융고화처리물{MELTED-SOLIDIFIED MATTERE}

본 발명은 용융고화처리(용접, 육성(肉盛)용접, 용사(溶射), 용단(溶斷))에 의해 형성된 구리합금제의 용융고화처리부분(용접부, 육성부, 용사층, 용단단부(端部))을 가지는 용융고화처리물과, 이러한 용융고화처리부분의 형성에 사용되는 용융고화처리용 구리합금재(피(被)용접재, 피용단재, 용가재(溶加材)(용접봉 등), 용사재) 및 이것을 제조하는 방법에 관한 것이다.

용융(溶融)고화(固化)처리물, 예를 들면 용접물로서는, 인탈산구리제(燐脫酸銅製)의 용접관이 두루 알려져 있지만, 용접부분의 결정립(結晶粒)의 조대화에 의해 강도 부족이 지적되고 있다. 그래서, 종래부터도, 인탈산구리에 Fe나 Co를 첨가한 구리합금재를 사용함으로써, 용접부분에서의 결정립의 조대화(粗大化)를 가급적 방지하도록 한 용접관이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, Fe:0.005∼0.8mass%, P:0.01∼0.026mass%, Zr:0.005∼0.3mass% 및 O₂:3∼30ppm을 포함하고, 잔부(殘部):Cu로 이루어지는 조성의 열교환기용 이음매 없는 구리합금관이 교시(敎示)되어 있으며, 특허문헌 2에는, Co:0.02∼0.2%, P:0.01∼0.05%를 함유하고, 필요에 따라 C:1∼20ppm을 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지며, 불가피 불순물로서 포함되는 산소 함유량을 50ppm 이하로 규제한 조성의 구리합금으로 이루어지는 열교환기용 전봉(電縫) 용접 구리합금관이 교시되어 있다.

<특허문헌 1> 일본특허공고공보 소 58－039900호

<특허문헌 2> 일본특허공개공보 2000－199023

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

구리합금재를 사용한 용접관 등의 용접물에 있어서는, 일반적으로, 녹는 현상에 의해 금속조직이 미세한 재결정조직으로부터 주조(鑄造)조직으로 변화하기 때문에, 용접부의 기계적 성질이 저하된다는 결점이 있지만, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 교시되는 조성의 구리합금 재료에서는 용접부분에서의 결정립 조대화의 회피 효과가 매우 작아, 이러한 결점을 배제할 수 없다. 그런데, 인장강도, 내력, 피로강도 등의 강도는, 결정립의 크기에 의존하는 부분이 많으며(홀 패치의 효과), 또한 금속조직의 조대화에 의해 연성(延性)도 저하된다. 마찬가지로 내식성도 저하된다. 또한 나쁜 것으로, 미세한 재결정조직과 인접함으로써, 예를 들면 응력이 가해지면 약한 부분에 응력이 집중되고 또한 취약함이 더해져, 낮은 응력으로 파괴나 변형에 이르는 경우가 있다. 일반적으로도, 용접부는, 높은 안전계수를 이용하고 있다. 마찬가지로 내식성에서도, 미세한 재결정조직과 인접함으로써, 더 한층 용접부가 선택적으로 부식되는 문제가 생기고 있다. 이 때문에, 더 강도가 높은 용접 재료를 사용하거나, 용접된 재료에 냉간가공·소둔(燒鈍)의 공정을 더하는 경우가 많다. 전자는 그것을 선택할 수 없는 경우가 많이 있어, 강도나 내식성의 면에서 문제 해결이 되지 않으며, 후자는 제조 코스트, 설비면에서 문제가 있다. 이와 같은 용접물에서의 또 하나의 큰 문제점은, 용접부의 건전성이다. 일반적인 주조와 마찬가지로 블로홀, 핀홀, 수축공, 다공질 공간, 포로시티(porosity) 등의 문제가 있다. 이 원인은, 주조와 마찬가지로 덴드라이트(dendrite)의 성장에 기인하는 부분이 크다. 용접부의 용융고화 시에, 고상(固相)의 결정이 입상화(粒狀化)되어 있으면 이 문제는 상당히 개선된다.

본 발명은 이와 같은 문제를 일으키는 일 없이 용접부분 등의 용융고화처리부분을 강도, 내식성 등이 우수한 것으로 이룸으로써 실용성이 높은 용접물 등의 용융고화처리물을 제공함과 아울러, 이와 같은 용융고화처리물을 용이하게 얻을 수 있는 용융고화처리용 구리합금재(피용접재, 피용단재, 용가재(용접봉 등), 용사재) 및 이것을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 용융고화처리물(용접관, 용접구조물, 용사구조물, 육성용접구조물, 용단성형물 등)과 그 제작에 사용하는 용융고화처리용 구리합금재(피용접재, 피용단재, 용접봉, 용접선(溶接線), 용사재 등)와 그 구리합금재를 제조하는 방법(특히 주조방법)을 제안한다.

즉, 본 발명은 용접, 육성용접, 용사 또는 용단에 의해 형성된 용융고화처리부분을 가지는 용융고화처리물로서, 다음과 같은 제 1∼제 18 용융고화처리물을 제안한다. 또한, 육성 용접 및 용사에는 라이닝 처리가 포함된다.

제 1 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 1 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (7), (10), (11)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 2 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 2 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 3 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 3 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 4 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 4 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 5 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 5 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 6 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 6 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 7 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 7 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 8 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 8 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 9 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 9 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 10 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 10 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 11 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 11 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 12 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 12 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 13 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 13 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 14 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류(希土類) 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 14 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 15 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 15 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 16 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 16 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 17 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 17 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 18 용융고화처리물에 있어서는, 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.002∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (1), (6)의 조건을 만족한다. 제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분은, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (2)∼(5), (7)∼(12)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

또한, 이하의 설명에서, [a]는 원소 a의 함유량 값을 나타내는 것이며, 원소 a의 함유량은 [a]mass%로 표현된다. 예를 들면, Cu의 함유량은 [Cu]mass%가 된다. 또한, 각(各) 상(相)의 함유량은 면적률(%)이다. 각 상의 면적률은, 화상(畵像)해석에 의해 측정되는 것이며, 구체적으로는, 200배의 광학 현미경 조직을 화상처리 소프트 「WinROOF」(주식회사 테크 잼)로 2진화(binary coded) 함으로써 구해지는 것으로서, 3 범위에서 측정된 면적률의 평균값이다.

(1) F1=[P]/[Zr]=0.3∼200(바람직하게는 F1=0.6∼80, 더 바람직하게는 F1=1∼40, 더욱더 바람직하게는 F1=1.4∼25, 최적으로는 F1=2∼18)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것.

(2) 용융고화처리부분이 F2=[Cu]－3[P]－3.5[Si]－0.5[Sn]－1.8[Al]－0.5([Sb]＋[As]＋[Mg])＋[Mn]＋0.5([Pb]＋[Bi]＋[Se]＋[Te])=60∼97 (바람직하게는 F2=61∼90, 더 바람직하게는 F2=62∼76, 더욱더 바람직하게는 F2=63∼69, 최적으로는 F2=64∼67.5)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, F2에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(3) 용융고화처리부분이 F3=[Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al]=10∼45(바람직하게는 F3=16∼42, 더 바람직하게는 F3=22∼40, 최적으로는 F3=28∼38)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, F3에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(4) 용융고화처리부분이 F4=([Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al])/[Zr]=300∼ 35000(바람직하게는 F4=600∼14000, 더 바람직하게는 F4=1000∼9000)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, F4에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(5) F5=([Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al])/[P]=60∼3000(바람직하게는 F5=120∼ 1600, 더 바람직하게는 F5=200∼1100)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, F5에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(6) 용융고화처리부분은, 용융고화 후에 있어서의 매크로 조직에서의 평균 결정립경이 300㎛ 이하(바람직하게는 100㎛ 이하, 더 바람직하게는 50㎛ 이하, 더욱더 바람직하게는 30㎛ 이하, 최적으로는 20㎛ 이하)인 결정구조를 이루는 것일 것. 예를 들면, 피용접재가 열간압연재, 열간압출재 또는 열간단조재인 경우나 이들에 냉간가공을 실시한 것 또는 냉간가공과 소둔을 교대로 반복하여 실시한 것인 경우, 그 결정립도는 일반적으로 10∼100㎛이지만, 이러한 피용접재를 용접하면, 용접부에 인접하는 열영향부(용접부와 비용접부의 경계부분 또는 그 근방 부분)의 결정립이 조대화된다. 즉, 열영향부에서는, 용접시의 높은 입열(入熱)에 의해 결정립이 300㎛ 정도까지 조대화되는 경우가 있으며, 그 결과, 용접물(용융고화처리물)의 강도(强度)나 내식성(耐蝕性) 등이 저하될 우려가 있다. 이와 같은 문제는, 용접 이외의 용융고화처리(용단 등)에서도 마찬가지로 일어난다. 따라서, 용융고화처리(용접, 육성용접, 용사, 용단)에 의해 형성된 구리합금제의 용융고화처리부분(용접부, 육성부, 용사층, 용단 단부)을 가지는 용융고화처리물에 있어서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 용융고화처리부분의 결정립도를 적어도 300㎛ 이하로 억제해 둘 필요가 있으며, 그리고 용융고화처리는 주조와 동일한 용융고화 현상을 수반하는 것으로서 용융고화처리부분이 주물조직과 동일 또는 많이 유사한 조직을 이루는 것인 점을 고려하면, 당연한 귀결로서 용융고화처리부분의 결정립도(평균 결정립경)는 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 또한 내식성 등의 제(諸) 특성을 고려하면, 50㎛ 이하인 것이 더 바람직하고, 30㎛ 이하인 것이 더욱더 바람직하고, 20㎛ 이하인 것이 최적이다.

(7) 용융고화처리부분에서는, 용융고화 시의 1차 결정이 α상일 것.

(8) 용융고화처리부분은, 용융고화 후의 상온(常溫)상태에서, 매트릭스의 α상과 β상, κ상, γ상 및 δ상 중 적어도 하나의 상(相)을 포함하는 금속조직을 이루는 것일 것.

(9) 상기 (8)의 금속조직에서는, β상의 함유량(면적률)이 10% 이하(바람직하게는 5% 이하, 더 바람직하게는 2% 이하, 더욱더 바람직하게는 1% 이하, 최적으로는 0.5% 이하)일 것.

(10) 용융고화처리부분은, 덴드라이트(dendrite)ㆍ네트워크(network)가 분단된 결정구조로서, 결정립 또는 α상 결정립이 그 이차원 형태에 있어서 원형(圓形)형상, 원에 가까운 비원형(非圓形)형상, 타원(楕圓)형상, 십자(十字)형상, 침상(針狀)형상 또는 다각형(多角形)형상을 이루는 결정구조의 것일 것.

(11) 용융고화처리부분에서는, 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루지 않는 Zr이, [P]/[Zr]=0.5∼150(바람직하게는 1∼50, 더 바람직하게는 1.8∼30, 최적으로는 3∼18)을 만족하는 것을 조건으로 하여, 0.0005∼0.039mass%(바람직하게는 0.002∼0.029mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.019mass%, 최적으로는 0.004∼0.015mass%) 함유되어 있을 것.

(12) 용융고화처리부분은, 용융고화 시에 있어서 포정반응(包晶反應)이 일어나는 것일 것.

제 1∼제 18 용융고화처리물은, 예를 들면 다음과 같은 용접관, 용접구조물, 용사구조물, 육성용접구조물 또는 용단성형물로서 제공된다.

즉, 용접관은, 용융고화처리부분이 용접에 의해 용융고화처리된 용접관 이음매 부분인 것으로서, 판 형상의 피용접재인 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재를 그 양단(兩端) 가장자리부가 충합(衝合)하는 원통(圓筒)형상으로 절곡(折曲)가공함과 아울러 그 단(端) 가장자리부끼리를 용접에 의해 용착하여 이루어진다. 이 용접관에 있어서, 충합(衝合) 단(端) 가장자리부의 용접(이음매 부분의 용접)은, 구리합금제의 용가재(용접봉, 솔리드 와이어 등)를 사용하여 실시되거나, 혹은 용가재를 사용하지 않고 실시된다.

또한, 용접구조물은, 복수의 구리합금제의 피용접재를 구비하고, 이들 피용접재의 피용접부분끼리를 용접에 의해 용착하여 이루어진다. 이 용접구조물에 있어서, 피용접부분의 용접(맞댐 용접 등)은, 구리합금제의 용가재(용접봉, 솔리드 와이어 등)를 사용하여 실시되거나, 혹은 용가재를 사용하지 않고 실시된다.

또한, 용사(溶射)구조는, 금속 모재(母材)의 표면에 구리합금제의 용사재를 용사하여 이루어지며, 용융고화처리부분은 용사층인 구리합금층(라이닝층을 포함한다)이다. 금속 모재로서는, 철판, 강관 등의 각종 금속재(구리재, 구리합금재를 포함한다)를 적당히 사용할 수 있다. 용사재로서는, 사용하는 용사기(溶射機)에 따라, 분말 형상, 봉 형상 또는 선(線) 형상의 것이 사용된다.

육성용접구조물은, 금속 모재의 표면에 구리합금제의 용가재(용접봉, 솔리드 와이어 등)에 의해 육성용접하여 이루어지고, 용융고화처리부분은 육성층인 구리합금층(라이닝층을 포함한다)이다. 금속 모재로서는, 철판, 강관 등의 각종 금속재(구리재, 구리합금재를 포함한다)를 적당히 사용할 수 있다.

용단성형물(溶斷成形物)은, 구리합금제의 피용단재를 용단(가스절단 등)하여 이루어지고, 용융고화처리부분은 용단부분(溶斷部分)이다.

또한, 본 발명은, 상기한 제 1∼제 18 용융고화처리물을 제작하는 경우에 사용되는 용융고화처리용 구리합금재를 제안한다. 즉, 제 1∼제 18 용융고화처리물은, 다음과 같은 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재를 피용접재, 피용단재, 용접봉 또는 용사재로서 사용함으로써, 용이하게 얻을 수 있는 것이다. 또한, 제 1∼제 18 용융고화처리물은, 이것이 복수의 구리합금재(예를 들면, 피용접재 및 용접봉)를 사용하여 제작되는 경우, 이들 구리합금재의 적어도 하나에 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재를 사용함으로써 얻는 것이 가능하다.

제 1 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 1 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (27), (30), (31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 2 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Cu:잔부(殘部)로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 2 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 3 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 3 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 4 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 4 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 5 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 5 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 6 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 6 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 7 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 7 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 8 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 8 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 9 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 9 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 10 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 10 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 11 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 11 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 12 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 12 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 13 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Pb:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼4mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Bi:0.005∼15mass%(바람직하게는 0.005∼3mass%, 더 바람직하게는 0.005∼1mass%, 최적으로는 0.01∼0.2mass%), Se:0.01∼2mass%(바람직하게는 0.03∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%) 및 Te:0.03∼1.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.5mass%, 더 바람직하게는 0.05∼0.3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 13 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 14 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 14 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 15 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 15 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 16 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 16 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 17 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 17 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

제 18 용융고화처리용 구리합금재는, Zr:0.0005∼0.05mass%(바람직하게는 0.003∼0.039mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.034mass%, 더욱더 바람직하게는 0.005∼0.029mass%, 최적으로는 0.007∼0.024mass%)와, P:0.01∼0.35mass%(바람직하게는 0.02∼0.19mass%, 더 바람직하게는 0.03∼0.16mass%, 최적으로는 0.035∼0.12mass%)와, Zn:0.01∼38mass%(바람직하게는 5∼37mass%, 더 바람직하게는 12∼36mass%, 최적으로는 17∼34mass%)와, Sn:0.01∼15mass%(바람직하게는 0.1∼12mass%, 더 바람직하게는 0.5∼8mass%, 최적으로는 0.6∼2mass%), Si:0.01∼5mass%(바람직하게는 0.05∼4.8mass%, 더 바람직하게는 0.1∼4.5mass%, 최적으로는 2.6∼3.7mass%) 및 Al:0.01∼9mass%(바람직하게는 0.1∼8.5mass%, 더 바람직하게는 0.2∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Sb:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), As:0.02∼0.15mass%(바람직하게는 0.03∼0.12mass%), Mg:0.001∼0.2mass%(바람직하게는 0.002∼0.1mass%) 및 Mn:0.01∼4mass%(바람직하게는 0.05∼4mass%, 더 바람직하게는 0.5∼3mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Co:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), Cr:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), C:0.00005∼0.02mass%(바람직하게는 0.0001∼0.01mass%), Ti:0.005∼0.3mass%(바람직하게는 0.01∼0.05mass%), B:0.0002∼0.05mass%(바람직하게는 0.0005∼0.01mass%) 및 희토류 원소:0.01∼0.5mass%(바람직하게는 0.05∼0.2mass%)에서 선택된 1종 이상의 원소와, Cu:잔부로 이루어지는 합금 조성을 이루며, 하기의 (21), (26)의 조건을 만족한다. 제 18 용융고화처리용 구리합금재는, 상기의 조건에 더하여, 추가로, 하기의 (22)∼(25), (27)∼(31)의 조건을 만족하는 것인 것이 바람직하다.

(21) f1=[P]/[Zr]=0.3∼200(바람직하게는 f1=0.5∼65, 더 바람직하게는 f1=0.8∼35, 더 바람직하게는 f1=1.2∼20, 최적으로는 f1=1.6∼14)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것.

(22) f2=[Cu]－3[P]－3.5[Si]－0.5[Sn]－1.8[Al]－0.5([Sb]＋[As]＋[Mg])＋[Mn]＋0.5([Pb]＋[Bi]＋[Se]＋[Te])=60∼97(바람직하게는 f2=61∼90, 더 바람직하게는 f2=62∼76, 더욱더 바람직하게는 f2=63∼69, 최적으로는 f2=64∼67.5)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, f2에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(23) f3=[Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al]=10∼45(바람직하게는 f3=16∼42, 더 바람직하게는 f3=22∼40, 최적으로는 f3=28∼38)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, f3에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(24) f4=([Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al])/[Zr]=300∼35000(바람직하게는 f4=600∼14000, 더 바람직하게는 f4=1000∼9000)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, f4에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(25) f5=([Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al])/[P]=60∼3000(바람직하게는 f5=120∼ 1600, 더 바람직하게는 f5=200∼1100)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룰 것. 또한, f5에서, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다.

(26) 용융고화 후에 있어서의 매크로 조직에서의 평균 결정립경이 300㎛ 이하(바람직하게는 100㎛ 이하, 더 바람직하게는 50㎛ 이하, 더욱더 바람직하게는 30㎛ 이하, 최적으로는 20㎛ 이하)인 결정구조를 이루는 것일 것. 또한, 이 (26)의 조건 및 상기 (6)의 조건에서의 「용융고화 후에 있어서의 매크로 조직에서의 평균 결정립경」이란, 주조(금형주조, 사형(砂型)주조, 횡형(橫型)연속주조, 업 워드(업 캐스트), 반용융(半溶融)주조, 반용융단조, 용융단조 등의 종래 공지된 각종 주조법에 따르는 주조를 포함한다) 또는 용융고화처리(용접, 육성용접, 용사, 용단)된 후로서 소성가공(압출, 압연 등)이나 열처리(소둔 등)가 전혀 실시되지 않은 상태에서의 매크로 조직의 결정립경의 평균값을 말한다.

(27) 용융고화 시의 1차 결정이 α상일 것.

(28) 용융고화 후의 상온상태에서, α상과 β상, κ상, γ상 및 δ상 중 적어도 하나의 상을 포함하는 금속조직을 이루는 것일 것.

(29) 상기 (28)의 금속조직에서는, β상의 함유량(면적률)이 10% 이하(바람직하게는 5% 이하, 더 바람직하게는 2% 이하, 더욱더 바람직하게는 1% 이하, 최적으로는 0%(β상을 함유하지 않는다))일 것.

(30) 덴드라이트ㆍ네트워크가 분단된 결정구조로서, 결정립 또는 α상 결정립이 그 이차원 형태에 있어서 원형형상, 원에 가까운 비원형형상, 타원형상, 십자형상, 침상형상 또는 다각형형상을 이루는 결정구조의 것일 것.

(31) 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루지 않는 Zr이, [P]/[Zr]=0.5∼150(바람직하게는 1∼50, 더 바람직하게는 1.8∼30, 최적으로는 3∼18)을 만족하는 것을 조건으로 하여 0.0005∼0.039mass%(바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.005∼0.019mass%) 함유되어 있을 것.

이로써, 제 1∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Cu는 당해 처리 부분 또는 당해 합금재의 합금 조성을 구성하는 주 원소이며, 그 함유량이 많아지면 α상을 용이하게 얻을 수 있어 내식성(내탈아연(耐脫亞鉛) 부식성, 내응력 부식 균열성) 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있지만, 과잉 함유는 결정립의 미세화를 방해하게 된다. 따라서, 다른 함유 원소의 함유량과의 관계를 고려하여, Cu의 함유량은 잔부로 했다. 특히, 결정립의 미세화를 도모하기 위해서는, 다른 함유 원소와의 관계를 중시하는 것이 바람직하고, (2) 또는 (22)의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 즉, Cu 및 그 밖의 구성원소의 함유량 상호에 F2=f2=[Cu]－3[P]－3.5[Si]－0.5[Sn]－1.8[Al]－0.5([Sb]＋[As]＋[Mg])＋[Mn]＋0.5([Pb]＋[Bi]＋[Se]＋[Te])=60∼97의 관계가 성립하는 것이 바람직하다. F2, f2의 하한값은 1차 결정이 α상인지 여부에 관련되는 값이기도 하며, F2, f2의 상한값은 포정반응에 관련되는 값이기도 하다. 이들의 점을 고려하면, F2, f2의 값은 61∼90인 것이 바람직하고, 62∼76인 것이 더 바람직하고, 63∼69인 것이 더욱더 바람직하고, 64∼67.5인 것이 최적이다.

제 1∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Zr 및 P는, 구리합금 결정립의 미세화, 특히 용융고화 시의 결정립의 미세화를 도모하는 것을 목적으로 하여 함께 첨가되는 것이다. 즉, Zr 및 P는, 단독으로는, 다른 일반적인 함유 원소와 마찬가지로 구리합금 결정립의 미세화를 약간 도모할 수 있는 것에 지나지 않지만, 공존 상태에서 매우 유효한 결정립의 미세화 기능을 발휘하는 것이다.

이와 같은 결정립의 미세화 기능은, 용융고화처리부분에서의 Zr함유량이 0.0005mass% 이상에서 발휘되고, 0.002mass% 이상에서 현저하게 발휘되고, 0.003mass% 이상에서 더 현저하게 발휘되고, 0.004mass% 이상에서 더욱더 현저하게 발휘되고, 0.006mass% 이상에서 매우 현저하게 발휘되게 된다. 한편, 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는, 용융고화처리부분과 마찬가지로, Zr함유량을 0.0005mass% 이상으로 해 둘 필요가 있지만, 용융고화처리 시에서의 Zr량의 로스분(대기와의 접촉에 의한 산화 로스분)을 고려하면, 0.003mass% 이상으로 해 두는 것이 바람직하고, 0.004mass% 이상으로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.005mass% 이상으로 해 두는 것이 더욱더 바람직하고, 0.007mass% 이상으로 해 두는 것이 최적이다. 한편, P함유량에 대해서는, 용융고화처리부분 및 용융고화처리용 구리합금재의 어느 것에서도, 결정립의 미세화 기능을 발휘시키기 위해서는 0.01mass% 이상으로 해 둘 필요가 있으며, 0.02mass% 이상으로 해 두는 것이 바람직하고, 0.03mass% 이상으로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.035mass% 이상으로 해 두는 것이 최적이다.

한편, Zr함유량이 0.05mass%에 이르고, 또한 P함유량이 0.35mass%에 이르면, 다른 구성원소의 종류, 함유량에 관계없이 Zr 및 P를 함께 첨가한 것에 의한 결정립의 미세화 기능은 완전히 포화하게 되어 오히려 미세화 기능이 손상될 우려가 있다. 따라서, 이러한 기능을 효과적으로 발휘시키기에 필요한 Zr 및 P의 함유량은 Zr에 대해서는 0.05mass% 이하이며, P에 대해서는 0.35mass% 이하인 것이 필요하다. 또한, Zr 및 P는, 그들의 함유량이 상기한 범위에서 설정되는 미량이라면, 다른 구성원소에 의해 발휘되는 합금 특성을 저해하는 일 없이, 또한 예를 들면 편석(偏析)하기 쉬운 원소인 Sn을 다량으로 첨가한 경우에도, 결정립의 미세화에 의해, 편석하는 Sn농도가 높은 부분을 연속된 것이 아니라 매트릭스 내에 균일하게 분포시킬 수 있다. 동시에, Pb, Bi 등의 고용되지 않은 절삭성 개선(改善) 원소에 대해서도, 그들이 최대한 활용될 수 있는 상태(미세하고 균일한 입경을 이루고 또한 매트릭스에 균일하게 분포, 분산되는 상태)로 할 수 있으며, 또한 매트릭스의 α상으로 석출하는 제 2상(κ상, γ상, δ상, β상)을 미세하고 또한 균일하게 분산, 분포시킬 수 있다. 그 결과, 주조 균열을 방지할 수 있어 다공질 공간, 수축공, 블로홀, 미크로 포로시티(micro porosity)가 적은 건전한 용융고화처리부분 및 용융고화처리용 구리합금재의 주조물을 얻을 수 있으며, 또한 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는 주조 후에 실시하는 냉간추신(冷間抽伸)이나 냉간신선(冷間伸線)의 가공 성능을 향상시킬 수 있어, 당해 합금의 특성(특히 내식성, 피삭성, 내충격성, 인성 등)을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, Zr은 산소와의 친화력이 매우 강하기 때문에, 용접 등과 같이 대기 중에서의 용융고화처리를 실시하는 경우나 용융고화처리용 구리합금재의 제조(주조 공정)에서 스크랩재를 원료로서 사용하는 경우에는, Zr의 산화물, 황화물이 되기 쉽고, Zr을 과잉으로 함유하면, 용탕의 점성을 높일 수 있어, 용융고화처리 중이나 주조 중에 산화물, 황화물의 혼입 등에 의한 주조 결함을 일으켜 블로홀이나 미크로 포로시티가 발생하기 쉬워진다.

이러한 점을 고려하여, 제 1∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분에서의 Zr함유량은 0.0005∼0.05mass%인 것이 필요하고, 바람직하게는 0.002∼0.039mass%이며, 더 바람직하게는 0.003∼0.029mass%이며, 더욱더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.006∼0.019mass%)이다. 한편, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는 Zr함유량을 0.0005∼0.05mass%로 해 둘 필요가 있고, 0.003∼0.039mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.004∼0.034mass%로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.005∼0.029mass%로 해 두는 것이 더욱더 바람직하고, 0.007∼0.024mass%로 해 두는 것이 최적이다. 특히, Zr이 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루지 않는 상태에서 생각한 경우, (11), (31)의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분에서는, 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루지 않는 Zr이, [P]/[Zr]=0.5∼150(바람직하게는 1∼50, 더 바람직하게는 1.8∼30, 최적으로는 3∼18)을 만족하는 것을 조건으로 하여 0.0005∼0.039mass%(바람직하게는 0.002∼0.029mass%, 더 바람직하게는 0.003∼0.019mass%, 최적으로는 0.004∼0.015mass%) 함유되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는, 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루지 않는 Zr이, [P]/[Zr]=0.5∼150(바람직하게는 1∼50, 더 바람직하게는 1.8∼30, 최적으로는 3∼18)을 만족하는 것을 조건으로 하여 0.0005∼0.039mass%(바람직하게는 0.003∼0.029mass%, 더 바람직하게는 0.004∼0.024mass%, 최적으로는 0.005∼0.019mass%) 함유되어 있는 것이 바람직하다.

또한, P는, 상술한 바와 같이 Zr과 함께 첨가함으로써 결정립의 미세화 기능을 발휘시키기 위해서 함유되는 것이지만, 내식성, 주조성 등에도 영향을 주는 것이다. 따라서, Zr과 함께 첨가하는 것에 의한 결정립의 미세화 기능에 더하여, P함유량 범위의 하한측은 내식성, 주조성 등에 주는 영향을, 또한 그 상한측은 연성 등에 주는 영향을 각각 고려하면, P함유량에 대해서는, 용융고화처리부분 및 용융고화처리용 구리합금재의 어느 것에서도, 0.01∼0.35mass%로 해 두는 것이 필요하며, 0.02∼0.19mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.03∼0.16mass%로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.035∼0.12mass%로 해 두는 것이 최적이다.

이로써, Zr, P를 함께 첨가한 것에 의한 결정립의 미세화 효과는, Zr, P의 함유량을 상기한 범위에서 개개로 결정하는 것만으로는 발휘되지 않고, 이들의 함유량 상호에 있어서 (1), (21)의 조건을 만족하는 것이 필요하다. 결정립의 미세화는, 융액(融液)으로부터 결정화하는 1차 결정의 α상의 핵생성 속도가, 덴드라이트 결정의 성장 속도를 훨씬 더 상회함으로써 달성되지만, 이러한 현상을 발생시키려면, Zr, P의 함유량을 개개로 결정하는 것만으로는 불충분하며, 그 함께 첨가한 비율(F1=f1=[P]/[Zr])을 고려할 필요가 있다. Zr, P의 함유량을 적정한 범위에서 적정한 함유 비율이 되도록 결정해 둠으로써, Zr, P를 함께 첨가하는 기능 내지 상호작용에 의해 1차 결정 α상의 결정 생성을 현저하게 촉진시킬 수 있어, 그 결과, 당해 α상의 핵생성이 덴드라이트 결정의 성장을 훨씬 더 상회하게 되는 것이다. Zr, P의 함유량이 적정 범위에 있고 또한 그들의 배합 비율([P]/[Zr])이 양론적(量論的)인 경우, 수십ppm 정도의 미량인 Zr함유에 의해, α상의 결정 중에 Zr, P의 금속 간 화합물(예를 들면 ZrP, ZrP_1－x)을 생성하는 경우가 있으며, 당해 α상의 핵생성 속도는, [P]/[Zr]의 값 F1, f1이 0.3∼200이 됨으로써 높여지고, 그 정도는, 용융고화처리부분에 있어서는, F1=0.6∼80이 됨으로써 더 높여지고, F1=1∼40이 됨으로써 더 현저하게 높여지고, F1=1.4∼25가 됨으로써 더욱더 현저하게 높여지고, F1=2∼18이 됨으로써 비약적으로 높여지게 되며, 또한 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는, f1=0.5∼65가 됨으로써 더 높여지고, f1=0.8∼35가 됨으로써 더 현저하게 높여지고, f1=1.2∼20이 됨으로써 더욱더 현저하게 높여지고, f1=1.6∼14가 됨으로써 비약적으로 높여지게 된다. 이와 같이 Zr과 P를 함께 첨가하는 비율 F1, f1은 결정립의 미세화를 도모하는데 있어서 중요한 요소이며, F1, f1이 상기한 범위에 있으면, 용융고화 시의 결정핵 생성이 결정 성장을 크게 상회하게 된다. 또한, 결정립이 미세화되기 위해서는, Zr, P와 Zn, Sn, Si, Al을 함께 첨가하는 양의 비율 F3∼F5, f3∼f5도 중요하고, 제 2∼제 18 용융고화처리물의 용융고화 부분 및 제 2∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는, 그들을 함께 첨가하는 비율에 대해 (3)∼(5), (23)∼(25)의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

이로써, 용융고화가 진행하여 고상(固相)의 비율이 증가해 오면, 결정 성장이 빈번하게 실시되기 시작하고, 일부에서 결정립의 합체(合體)도 일어나기 시작하여, 일반적으로 α상 결정립은 커져 간다. 여기서, 용융물이 고화하는 과정에서 포정반응이 일어나면, 고화되지 않고 남아 있는 융액과 고상 α상이 고액(固液)반응하여, 고상인 α상을 먹으면서 β상이 생성된다. 그 결과, α상이 β상에 감싸져, α상의 결정립 자체의 크기도 더 작아져 가고 또한 그 형상도 각(角)이 없어진 타원형상이 되어 간다. 고상이 이와 같은 미세하게 타원형상이 되면, 가스도 빠지기 쉬워지고, 고화할 때의 응고수축(凝固收縮)에 수반하는 균열에 대한 내성을 가지며, 수축도 매끄럽게 일어나, 상온에서의 강도, 내식성 등의 제 특성에도 바람직한 영향을 가져온다. 당연히, 고상이 미세한 타원형상이면 용융고화처리 시에서의 용접 재료의 용융 유동성이 좋고, 용접 등의 용융고화처리가 양호하게 실시되어 양질의 용융고화처리부분을 얻을 수 있다. 또한, 용융고화처리용 구리합금재, 특히, 피용접재에 있어서는, 고상이 미세한 타원형상이면 유동성이 좋고 반용융 응고법에 의한 제조도 양호하게 실시할 수 있으며, 응고의 최종 단계에서 미세한 타원형상의 고상과 융액이 남아 있으면 복잡한 형상이나 좁은 간격에서의 접합이어도, 빈틈없이 고상과 융액이 충분히 공급되어 형상이 우수한 주물 제품을 얻을 수 있다.

그런데, 포정반응에 관여할지 여부는, 실용상 평형상태(平衡狀態)와는 달리 일반적으로는 평형상태보다 넓은 조성으로 일어난다. 여기서, F2, F3, f2, f3이 중요한 역할을 완수하여, F2, f2의 상한값(F3, f3의 하한값)이, 주로, 용융고화 후의 결정립의 크기와 포정반응에 관여할 수 있는 척도에 관련된다. F2, f2의 하한값(F3, f3의 상한값)은, 주로, 용융고화 후의 결정의 크기와 1차 결정이 α상인지 여부의 경계값에 관련되는 것이다. F2, F3, f2, f3이 (2), (3), (22), (23)의 바람직한 범위, 더 바람직한 범위, 최적인 범위가 됨에 따라, 1차 결정 α상의 양이 증가하고, 비(非)평형반응으로 일어나는 포정반응이 더 활발하게 일어나, 결과적으로 상온에서 얻어지는 결정립은 더 작아져 간다. 또한, 이러한 메커니즘에서, F4, F5, f4, f5도, 이들이 F3, f3과 Zr, P와의 관계를 나타낸 것이기 때문에, 중요한 요소가 되는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 제 1∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 및 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재의 어느 것에 있어서도, 미세화를 촉진시키기 위해서는, 적층결함(積層缺陷) 에너지가 낮은 것 및 포정반응이 일어나는 것이 바람직하고, (6)∼(10), (26)∼(30)의 조건(제 1 용융고화처리물의 용융고화처리부분 및 제 1 용융고화처리용 구리합금재에 있어서는 (6), (7), (10), (26), (27), (30)의 조건)을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재를 제조하는 경우에 있어서, 그 주조 공정에서는, 상기한 일련의 용융고화 현상은, 당연히, 냉각속도에 의존한다. 즉, 냉각속도가 10⁵℃／초 이상의 오더의 급냉(急冷)에서는, 결정의 핵생성을 실시하려면, 그 시간이 없기 때문에 결정립이 미세화되지 않을 우려가 있고, 반대로, 10^－3℃／초 이하의 오더의 느린 냉각속도에서는, 결정 성장 혹은 결정립의 합체가 촉진되기 때문에, 결정립은 미세화되지 않을 우려가 있다. 또한, 평형상태에 가까워지므로, 포정반응에 관여하는 조성 범위도 작아진다. 더 바람직하게는, 용융고화 단계에서의 냉각속도가 10^－2∼10⁴℃／초의 범위가 되는 것이며, 가장 바람직하게는 10^－1∼10³℃／초의 범위가 되는 것이다. 이와 같은 냉각속도의 범위 중에서도, 더 상한에 가까운 냉각속도가 될수록, 결정립이 미세화되는 조성 영역이 넓어져, 결정립은 더 미세화되게 된다. 또한, 용접 등의 용융고화처리에 있어서는, 용융고화처리부분의 냉각속도는 빠르고, 상기 주조 공정과 마찬가지로, 결정립의 미세화가 더 효과적으로 실시되게 된다.

제 3, 제 4, 제 6, 제 7, 제 9, 제 10, 제 12∼제 15, 제 17 및 제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 3, 제 4, 제 6, 제 7, 제 9, 제 10, 제 12∼제 15, 제 17 및 제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Sn, Si, Al은 결정립의 미세화를 촉진시키는 것이며, 이들이 함유됨으로써, 용융고화 후의 상온상태에서 결정립이 매우 미세화시켜 두는 것(예를 들면, 10㎛ 이하)이 가능해진다(용융고화 시에서는 고상의 결정립이 더욱 미세화된다).

Sn은, 단독으로는 미세화 효과에 주는 영향은 적지만, Zr 및 P의 존재하에서는 현저한 미세화 기능을 발휘한다. Sn은 기계적 성질(강도 등), 내식성, 내에로젼(耐erosion)-코로젼성(corrosion性), 내마모성을 향상시키는 것이며, 또한, 덴드라이트 아암을 분단시켜, 포정반응을 일으키게 하는 Cu 또는 Zn의 조성 영역을 넓혀 더 효과적인 포정반응을 수행시키는 기능을 가지며, 합금의 적층결함 에너지를 감소시켜, 그 결과, 결정립의 입상화 및 미세화를 더 효과적으로 실현하게 하는 것이지만, 이들의 기능은 Zr 및 P의 존재하에서 특히 현저하게 발휘된다. 또한, Sn함유에 의해 생성하는 δ상, γ상은 용융고화 후에서의 결정립의 성장을 억제하여, 결정립의 미세화에 기여한다. δ상, γ상은 Sn농도가 높은 부분이 변화된 것이지만, 용융고화 단계에서 Sn농도가 높은 부분은 균일하고 또한 미세하게 분산하고 있으므로, 생성하는 δ상, γ상도 미세하게 분산하여, 고화 후의 고온 지역에서의 α결정립의 입자 성장을 억제한다. 또한 δ상, γ상이 미세하게 분산하고 있으므로, 내식성, 내마모성도 좋다. 이와 같은 효과는, 15mass%에서 포화하고, 15mass%를 초과하여 함유하면, 오히려 연성, 주조성 등을 저하시켜, 용융고화처리부분이나 구리합금 주조재에서의 균열, 수축공, 다공질 공간의 결함을 일으키는 원인이 된다. 예를 들면, Sn을 15mass%를 초과하여 함유시켜 두면, Cu, Zn과의 배합 비율에 따라서도 다르지만, 모상(母相)(α상)보다 Sn농도가 높은 경질상(硬質相)인 δ상, γ상이 과잉 생성(면적률에서 20%를 초과하여 생성)되어 상(相)의 선택 부식이 일어나, 내식성을 오히려 저하시킬 우려가 있다. 또한, Cu(Cu 및 Zn)와의 배합 비율에 따라서도 다르지만, Sn농도가 너무 높으면, Sn의 편석이 현저해짐과 아울러 Sn함유량 증대에 수반하여 응고온도 범위가 넓어지게 된다. 또한, Sn은, 포정반응(용융고화 시에 있어서의 결정립의 미세화를 달성하기 위한 유효한 수단)을 일으키는 조성역(組成域)을 넓히는 역할을 하는 것이며, Sn함유량이 증가함에 따라, 실용상 광범위한 Cu농도로 포정반응을 일으키게 할 수 있다. 이와 같은 점을 고려하면, Sn함유량은 0.01∼15mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.1∼12mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.5∼8mass%로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.6∼2mass%로 해 두는 것이 최적이다.

Si는, Zr, P, Cu(및 Zn)와 함께 함유시키면, 합금의 적층결함 에너지를 내리고, 포정반응에 관여하는 조성 범위를 넓혀, 현저한 결정립 미세화 효과를 발휘한다. 그러나, Si를 5%를 초과하여 함유해도, Cu, Zn을 함께 첨가한 것에 의한 결정립 미세화 작용은 포화하거나, 반대로 저하되는 경향이 있으며, 또한 연성의 저하를 초래한다. 또한, Si함유량이 5%를 넘으면, 열전도성이 저하되고, 응고온도 범위가 넓어져, 용융고화처리성, 주조성이 나빠질 우려가 있다. 또한, Si에는 용탕의 유동성을 향상시키고, 용탕의 산화를 막아, 융점을 내리는 작용이 있다. 또한, 내식성, 특히 내탈아연(耐脫亞鉛) 부식성 및 내응력 부식 균열성을 향상시키는 작용이 있다. 또한, Cu와 Zn과의 관계에 따라서도 다르지만, κ상이나 γ상이 석출하는 것에 의한 피삭성의 향상과, 인장강도, 내력, 충격강도, 피로강도 등의 기계적 강도의 향상에 기여한다. 이들의 작용이 용융고화처리부분이나 주물의 결정립의 미세화에 대해 상승효과를 낳는다. 이와 같은 점을 고려하면, Si함유량은 0.01∼5mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.05∼4.8mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.1∼4.5mass%로 해 두는 것이 더 바람직하고, 2.6∼3.7mass%로 해 두는 것이 최적이다.

Al은, Sn, Si 정도는 아니지만, 이들 동일한 미세화 촉진 기능이 있는데, 이것에 더하여, 용융고화처리부분이나 주물의 표면에 강고한 내식성 피막(Al을 주성분으로 하는 피막)을 형성하여, 에로젼ㆍ코로젼성을 향상시키고, 고용함으로써 강도, 내식성, 내고온산화성, 내마모성을 높인다. 이와 같은 점을 고려하면, Al함유량은 0.01∼9mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.1∼8.5mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.2∼3mass%로 해 두는 것이 더 바람직하다.

제 2, 제 4, 제 5, 제 7, 제 8, 제 10, 제 11, 제 13, 제 15, 제 16 및 제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 2, 제 4, 제 5, 제 7, 제 8, 제 10, 제 11, 제 13, 제 15, 제 16 및 제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Zn은, Sn과 마찬가지로, 합금의 용융고화 시에 결정립을 미세화시키는 유력한 수단인 포정반응을 일으키고, 합금의 적층결함 에너지를 저하시켜, 용탕의 유동성 및 융점의 저하를 촉진함과 아울러, 내식성 및 기계적 강도(인장강도, 내력, 충격강도, 내마모성 및 피로강도 등)를 향상시키는 기능이 있다. 또한, Zn은, 용융고화 시에 있어서의 결정립의 미세화를 촉진하고, Zr의 산화 손실의 방지기능도 발휘한다. 그러나, Zn이 대량으로 함유되어 있으면, 용융고화 시의 1차 결정이 β상이 되어 (7), (27)의 조건을 만족하지 못하고, (6), (26)의 조건을 달성하기 어려워지고, 또한 내식성이 나빠져, 용접시에 있어서의 Zn의 증발이 현저해진다. 또한 Zn의 함유량은, 이러한 점을 고려하여 0.01∼38mass%로 할 필요가 있으며, 바람직하게는 5∼37mass%이며, 더 바람직하게는 12∼36mass%이며, 최적으로는 17∼34mass%이다.

Sn, Si, Al, Zn은, Zr, P의 존재 하에서, 상기한 바와 같은 결정립의 미세화 촉진 기능을 발휘하는 것이기 때문에, Zr, P의 함유량은, 이들 Sn, Si, Al, Zn의 함유량과의 관계를 고려하여 결정해 둘 필요가 있다. 즉, Zr, P에 의한 결정립의 미세화 기능이 효과적으로 발휘되기 위해서는, (1), (21)의 조건을 만족하는 것에 더하여 (3)∼(5), (23)∼(25)의 조건도 만족하는 것이 바람직하다.

제 5, 제 6, 제 7, 제 11∼제 13, 제 16, 제 17 및 제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 5, 제 6, 제 7, 제 11∼제 13, 제 16, 제 17 및 제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Sb, As, Mg, Mn은, 주로 내식성을 향상시키기 위해서 함유된다. Sb, As는 0.02mass% 이상 함유함으로써, Mg는 0.001mass% 이상 함유함으로써, 또한 Mn은 0.01mass% 이상 함유함으로써 내식성을 향상시키는데, 이러한 내식성 향상 효과가 현저하게 발휘되기 위해서는, Sb, As에 대해 0.03mass% 이상 함유시켜 두는 것이 바람직하고, Mg에 대해서는 0.002mass% 이상 함유시켜 두는 것이 바람직하고, 또한 Mn에 대해서는 0.05mass% 이상 함유시켜 두는 것이 더 바람직하다. 한편, Sb 또는 As의 함유량이 0.15mass%를 초과해도 그 함유량에 맞는 효과를 얻지 못하고, 오히려 연성이 저하되게 되고, 또한 인체에 악영향을 미치는 유독성이 문제가 된다. 이러한 점에서, Sb 또는 As의 함유량은 0.15mass% 이하로 해 두는 것이 필요하고, 0.12mass% 이하로 해 두는 것이 바람직하다. 그런데, 구리합금 원료의 일부로서 스크랩재(폐기전열관 등)가 사용되는 경우가 많고, 이러한 스크랩재에는 S성분(황성분)이 포함되어 있는 경우가 많다. 따라서, 이와 같은 스크랩재를 원료로 하여 용융고화처리용 구리합금재를 제조하는 경우나 용융고화처리용 구리합금재로서 스크랩재를 원료로 하여 제조된 것을 사용하여 용융고화처리를 실시하는 경우에 있어서는, 용탕에 S성분이 포함되어 있으므로, 결정립 미세화 원소인 Zr이 황화물을 형성하여, Zr에 의한 유효한 결정립 미세화 기능이 상실될 우려가 있으며, 또한 탕(湯) 흐름성을 저하시켜, 용융고화처리부분이나 용융고화처리용 구리합금재의 주조물에 블로홀이나 균열 등의 결함이 생기기 쉬워진다. Mg는, 상기한 내식성의 향상 기능에 더하여, 이와 같은 S성분을 함유하는 스크랩재를 합금 원료로서 사용하는 경우에도 주조시에 있어서의 탕 흐름성을 향상시키는 기능을 가진다. 또한, Mg는 S성분을 더 무해한 MgS의 형태로 제거할 수 있으며, 이 MgS는 그것이 만일 합금에 잔류했다 해도 내식성에 유해한 형태가 아닌, 원료에 S성분이 포함되어 있는 것에 기인하는 내식성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 원료에 S성분이 포함되어 있으면 S가 결정립계에 존재하기 쉬워 입계 부식을 일으킬 우려가 있지만, Mg함유에 의해 입계 부식을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 용탕의 S농도가 높아져 Zr이 S에 의해 소비될 우려가 있지만, Zr장입(裝入) 전에, 용탕에 0.001mass% 이상의 Mg를 함유시켜 두면, 용탕 중의 S성분이 MgS의 형태로 제거되거나 혹은 고정되므로, 이러한 문제를 일으키지 않는다. 단, Mg를 0.2mass%를 초과하여 과잉 함유하면, Zr과 마찬가지로 산화되어 용탕의 점성이 높아지고, 산화물의 혼입 등에 의한 결함을 일으킬 우려가 있다. Mn도, Mg와 마찬가지로 상기한 효과를 발휘하며, Si가 합금 원소로서 선택되어 있으면, Mn와 Si가 화합하여 Mn－Si의 금속 간 화합물을 형성하여, 내마모성을 높이는 기능을 가지게 된다. 이들의 점을 고려하면, Sb함유량 및 As함유량에 대해서는, 0.02∼0.15mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.03∼0.12mass%로 해 두는 것이 바람직하다. 또한, Mg함유량에 대해서는, 0.001∼0.2mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.002∼0.1mass%로 해 두는 것이 바람직하다. 또한, Mn함유량에 대해서는, 0.01∼4mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.05∼4mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.5∼3mass%로 해 두는 것이 더 바람직하다.

제 8∼제 13 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 8∼제 13 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Pb, Bi, Se, Te는, 주로 피삭성을 향상시키기 위해서 함유된다. 이러한 기능은, 결정립의 미세화에 의해 Pb 등의 입자가 더 미세하고 또한 균일한 크기로 매트릭스에 분산 배치됨으로써, 더 효과적으로 발휘되게 된다. Pb, Bi, Se, Te는, 일반적으로는 단독으로 함유되거나, Pb 및 Te, Bi 및 Se 또는 Bi 및 Te의 어느 것의 조합으로 함유된다. Pb, Bi의 함유량이 15mass%를 넘으면, 절삭 표면에 악영향이 나타나거나, 연성이 크게 손상되게 되며, 또한 충격특성이나 기계적 강도도 손상되게 된다. 그런데, Pb, Bi는 상온에서 고용되지 않고, Pb입자 또는 Bi입자로서 존재할 뿐만 아니라, 용융고화 단계에서도 용융상태로 입상에 분포하고 또한 고상(固相) 간에 존재하게 되어, 이들 Pb, Bi의 입자가 많을수록 용융고화 단계에서의 균열이 생기기 쉬워진다(응고에 의한 수축에 수반하여 인장응력이 발생하는 것에 의한다). 또한, Pb, Bi는, 매트릭스가, 고화 후에 있어서도 주로 입계에 용융상태로 존재하기 때문에, 이들 입자가 많으면 고온균열이 생기기 쉽다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 결정립을 미세화하여 응력을 완화하고(및 입계 면적을 크게 하고), 또한 이들 Pb, Bi의 입자를 작게 하고 또한 균일하게 분포시키는 것이 매우 유효하다. 또한, Pb, Bi는 피삭성을 제외하고, 상기한 바와 같이 구리합금 특성에 악영향을 미치는 것이며, 상온의 연성에 대해서도, Pb, Bi입자에 응력이 집중함으로써 연성도 손상된다(결정립이 큰 경우, 상승적으로 연성이 손상되는 것은 말할 필요도 없다). 이와 같은 문제에 대해서도, 결정립의 미세화에 의해 해결할 수 있는 것에 주목해야 한다. 이들의 점 및 용융고화처리물이 물접촉금구(接水金具) 등인 경우에 있어서의 위생면(Pb의 용출 등)을 고려하면, Pb함유량은 0.005∼15mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.005∼4mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.005∼1mass%로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.01∼0.2mass%로 해 두는 것이 최적이다. 또한, Bi함유량은 0.005∼15mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.005∼3mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.005∼1mass%로 해 두는 것이 더 바람직하고, 0.01∼0.2mass%로 해 두는 것이 최적이다. 또한, Se함유량은 0.01∼2mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.03∼0.5mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.05∼0.3mass%로 해 두는 것이 더 바람직하다. 또한, Te함유량은 0.03∼1.5mass%로 해 둘 필요가 있으며, 0.05∼0.5mass%로 해 두는 것이 바람직하고, 0.05∼0.3mass%로 해 두는 것이 더 바람직하다.

제 15∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분 또는 제 15∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, Co, Cr, C, Ti, B, 희토류 원소(REM)는, 주로, 용융고화처리 시에 있어서 용융고화처리부분과 이것이 형성되는 모재 부분과의 경계부(열영향부)에서의 결정립의 조대화를 방지하기 위해 함유된다. 예를 들면, 용접에서는, 용접부(용융고화처리부분)와 피용접 모재와의 사이의 열영향부도 단시간이지만 고온에 노출되기 때문에, 결정립이 조대화되는 경향이 있다. 용접부나 피용접 모재의 결정립이 미세해도, 이 열영향부의 결정립이 조대화되어서는 양질의 용접물을 얻을 수 없다. Co 등은, 이와 같은 열영향부에서의 결정립의 조대화를 가급적 저지하여, 양질의 용융고화처리물을 얻기 위해서 함유된다. 예를 들면, Co 등은 용융고화 시에 있어서 Co₂Si, CrSi, C 단독, Co₂P, MnSi, BN 등의 석출물을 생성하여, 결정립의 성장을 억제한다(결정의 입자 성장을 피닝한다). 이와 같은 결정립의 저지 기능이 발휘되기 위해서는, Co함유량에 대해서는 0.005∼0.3mass%인 것이 필요하며, 0.01∼0.05mass%인 것이 바람직하다. 또한, Cr함유량에 대해서는 0.005∼0.3mass%인 것이 필요하며, 0.01∼0.05mass%인 것이 바람직하다. 또한, C함유량에 대해서는 0.00005∼0.02mass%인 것이 필요하며, 0.0001∼0.01mass%인 것이 바람직하다. 또한, Ti함유량에 대해서는 0.005∼0.3mass%인 것이 바람직하고, 0.01∼0.05mass%인 것이 바람직하다. 또한, B함유량에 대해서는 0.0002∼0.05mass%인 것이 필요하고, 0.0005∼0.01mass%인 것이 바람직하다. 또한, REM함유량에 대해서는 0.01∼0.5mass%인 것이 필요하고, 0.05∼0.2mass%인 것이 바람직하다. 또한, REM이란, 란타노이드(lanthanoid) 원소를 함유하는 La, Ce, Sc, Y 등의 주기표 Ⅲa족의 원소이며, 몇 가지의 원소를 혼합한 미쉬메탈(mischmetal)도 포함한다.

또한, 본 발명은, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재를 제조하는 경우에 있어서, 그 주조 공정에서는, Zr(더 한층 결정립의 미세화 및 안정된 결정립의 미세화를 도모할 목적으로 함유되는 것)을, 이것을 함유하는 구리합금물의 형태로 함유시킴으로써, 주조에 있어서 산화물 및/또는 황화물의 형태로 Zr이 함유되는 것을 가급적 방지하는 방법을 제안한다. Zr을 함유하는 상기 구리합금물로서는, Cu－Zr합금 혹은 Cu－Zn－Zr합금 또는 이들의 합금을 베이스로 하여 P, Mg, Al, Sn, Mn 및 B에서 선택하는 1종 이상의 원소를 추가로 함유시킨 것이 적합하다.

즉, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재 또는 그 소재를 주조하는 공정에서는, Zr을 입상물, 박판 형상물, 봉(棒) 형상물 또는 선(線) 형상물의 형상으로 한 중간 합금물(구리합금물)의 형태로 주입(鑄入) 직전 또는 원료 용해의 최종 단계에서 첨가시킴으로써, Zr의 첨가시에 있어서의 로스를 가급적 줄여, 주조에 있어서 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루어 Zr이 첨가됨으로써 결정립의 미세화 효과를 발휘하는데 필요하고 또한 충분한 Zr량을 확보할 수 없다는 사태가 발생하지 않도록 하는 것이다. 그리고, 이와 같이 Zr을 주입 직전 또는 원료 용해의 최종 단계에서 첨가하는 경우, Zr의 융점은 당해 구리합금의 융점보다 800∼1000℃ 높기 때문에, 입상물(입경:2∼50mm 정도), 박판 형상물(두께:1∼10mm 정도), 봉 형상물(직경:2∼50mm 정도) 또는 선 형상물로 한 중간 합금물로서 당해 구리합금의 융점에 가깝고 또한 필요 성분을 많이 포함한 저융점 합금물(예를 들면, 0.5∼65mass%의 Zr을 함유하는 Cu－Zr합금 혹은 Cu－Zn－Zr합금 또는 이들의 합금을 베이스로 하고 또한 P, Mg, Al, Sn, Mn 및 B에서 선택한 1종 이상의 원소(각 원소의 함유량:0.1∼5mass%)를 함유시킨 합금)의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 융점을 낮추어 용해를 용이하게 함과 아울러 Zr의 산화에 의한 로스를 방지하기 위해서는, 0.5∼35mass%의 Zr과 15∼50mass%의 Zn을 함유하는 Cu－Zn－Zr합금(더 바람직하게는 1∼15mass%의 Zr과 25∼45mass%의 Zn을 함유하는 Cu－Zn－Zr합금)을 베이스로 한 합금물의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. Zr은, 이것과 함께 첨가시키는 P와의 배합 비율에 따라서도 다르지만, 구리합금의 본질적 특성인 전기·열전도성을 저해하는 원소이지만, 산화물, 황화물로서의 형태를 이루지 않는 Zr량이 0.039mass% 이하이면(특히 0.024mass% 이하이면), Zr의 함유에 의한 전기ㆍ열전도성의 저하를 거의 초래하는 일이 없고, 만일 전기ㆍ열전도성이 저하되었다고 해도 그 저하율은 Zr을 함유하지 않는 경우에 비해 극히 조금이면 된다.

또한, (26)의 조건을 만족하는 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재를 얻기 위해서는, 주조 조건, 특히 주입온도 및 냉각속도를 적정하게 해 두는 것이 바람직하다. 즉, 주입온도에 대해서는, 당해 구리합금의 액상선 온도에 대해서 20∼250℃ 고온(더 바람직하게는 25∼150℃ 고온)이 되도록 결정해 두는 것이 바람직하다. 즉, 주입온도는, (액상선 온도＋20℃)≤주입온도≤(액상선 온도＋250℃)의 범위에서 결정해 두는 것이 바람직하고, (액상선 온도＋25℃)≤주입온도≤(액상선 온도＋150℃)의 범위에서 결정해 두는 것이 더 바람직하다. 일반적으로는, 합금의 조성에 따라서도 다르지만, 주입온도는 1250℃ 이하이며, 바람직하게는 1200℃ 이하이고, 더 바람직하게는 1150℃ 이하이다. 주입온도의 하한측은, 용탕이 몰드의 구석구석에 충전되는 한 특별히 제한은 없지만, 더 낮은 온도로 주입할수록, 결정립이 미세화되는 경향이 된다. 또한, 이들의 온도 조건은, 합금의 배합량에 의해 달라지는 것은 이해되어야 한다.

그런데, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재에 있어서, 원료에 스크랩재를 사용하는 경우가 있는 것은 전술한 대로이지만, 이러한 스크랩재를 사용하는 경우, 불가피하게 불순물이 함유되는 경우가 있으며, 실용상 허용된다. 또한, 제 1∼제 18 용융고화처리물에 있어서도, 그 구성재의 전체 또는 일부에 이와 같은 스크랩재를 원료로 하는 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재 또는 이것 이외의 일반적인 구리합금재를 사용한 경우, 용융고화처리부분에 불가피하게 불순물이 함유되는 경우가 있으며, 이것도 허용된다. 그러나, 스크랩재가 니켈 도금재 등인 경우에 있어서, 불가피 불순물로서 Fe 및/또는 Ni가 함유될 때에는, 그들의 함유량을 제한할 필요가 있다. 즉, 이들의 불순물의 함유량이 많으면 결정립의 미세화에 유용한 Zr 및 P가, Fe 및/또는 Ni에 의해 소비되어 결정립의 미세화 작용을 저해하는 문제가 있기 때문이다. 따라서, 제 1∼제 18 용융고화처리용 구리합금재 또는 제 1∼제 18 용융고화처리물의 용융고화처리부분에 불순물로서 Fe 및/또는 Ni가 함유되는 경우, 이들의 함유량을 결정립의 미세화를 저해하지 않는 범위로 제한해 두는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Fe 및 Ni의 어느 한쪽이 함유되는 경우에는, 그 함유량을 0.3mass% 이하(더 바람직하게는 0.1mass% 이하, 최적으로는 0.07mass% 이하)로 제한해 두는 것이 바람직하고, 또한 Fe 및 Ni가 함께 함유되는 경우에는, 그들의 합계 함유량을 0.4mass% 이하(더 바람직하게는 0.1mass% 이하)로 제한해 두는 것이 바람직하다.

<발명의 효과>

본 발명의 용융고화처리물에 있어서는, 용접부, 육성부, 용사부, 용단부의 용융고화처리부분은, 용융고화 단계에서 결정립이 미세화되기 때문에, 응고시의 수축에 견딜 수 있어 균열 등의 결함의 발생을 가급적 방지할 수 있다. 또한, 응고의 과정에서 발생하는 홀이나 포로시티에 대해서도, 외부로 빠지기 쉽기 때문에, 비드 부분 등의 용융고화처리부분에 결함 등이 없는(다공질 공간 등의 결함이 없고, 덴드라이트ㆍ네트워크가 형성되어 있지 않기 때문에 표면이 매끄럽고 또한 수축공이 가급적 얕은 것이 된다) 건전한 용접물 등의 용융고화처리물을 얻을 수 있다.

또한, 용접 등의 용융고화처리는, 주조와 동일한 용융고화 현상을 일으키는 것이므로, 용융고화처리부분의 결정도 주조물과 동일한 덴드라이트 형태를 이룰 우려가 있지만, 본 발명의 용융고화처리물에 있어서는, 응고의 과정에서 결정화하는 결정이 덴드라이트의 아암이 분단된 형태로서, 그 이차원 형태가 원형, 타원형, 다각형, 십자형이 되므로, 용융한 용접재료의 유동성이 향상되어, 용융고화처리부분이 복잡한 형상을 이루는 경우에도 양질의 용융고화처리부분을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 용융고화처리물은, 결정립의 미세화에 의해 용융고화처리부분의 강도, 내식성 등의 구리합금 특성이 향상되는 것이므로, 매우 실용성이 풍부한 것이며, 그 용도의 대폭적인 확대를 도모할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 용융고화처리용 구리합금재에 의하면, 상기한 용융고화처리물을 용이하게 얻을 수 있어 고품질이고 또한 제조가 용이한 피용접재, 용가재(용접봉 등), 용사재, 피용단재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 용융고화처리용 구리합금재의 제조방법에 의하면, Zr이 산화물 및/또는 황화물의 형태로 함유되는 것에 의한 문제를 일으키는 일 없이 Zr 및 P를 함께 첨가한 효과에 의한 결정립의 미세화를 실현하여, 상기한 용융고화처리용 구리합금재를 효율적이고 양호하게 제조할 수 있다.

도 1은 실시예의 용융고화처리물 No.9를 나타내는 평면도이다.

도 2는 당해 용융고화처리물 No.9의 용융고화처리부분 A의 에칭면(절단면) 사진으로서, 매크로 조직을 나타내는 것이다.

도 3은 당해 용융고화처리물 No.9의 용융고화처리부분 A의 에칭면(절단면) 사진으로서, 미크로 조직을 나타내는 것이다.

도 4는 비교예의 용융고화처리물 No.103을 나타내는 평면도이다.

도 5는 당해 용융고화처리물 No.103의 용융고화처리부분 A의 에칭면(절단면) 사진으로서, 매크로 조직을 나타내는 것이다.

도 6은 당해 용융고화처리물 No.103의 용융고화처리부분 A의 에칭면(절단면) 사진으로서, 미크로 조직을 나타내는 것이다.

실시예로서 표 1∼표 4에 나타내는 본 발명에 관련되는 용융고화처리물 No.1∼No.67을 제작했다.

용융고화처리물 No.1∼No.43은 각각, 구리합금판 A1의 표면에 TIG 용접기에 의해 용융고화처리부분인 비드 A를 형성한 것이다. 즉, 전극과 구리합금판 A1과의 간격을 1∼2mm로 유지한 상태로, 전극을, 용접전류:150A(재료에 따라서는 140∼180A로 변화), 전극이동속도:100mm/min의 조건으로, 판폭방향(板幅方向)으로 약 40mm 이동시키면서, 용융 풀(pool)(용융부)의 크기가 깊이:약 3mm, 비드폭:약 8mm가 되도록 당해 구리합금판 A1상에 비드 A(용융고화처리부분)를 형성했다. 또한, 용접전류는, 이와 같은 용융 풀의 크기가 되는 것을 우선적으로 결정했다. 각(各) 구리합금판 A1은 표 1∼표 3에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 공업용 순동(純銅) 등을 사용한 원료를 전기로에서 용해하고, 그 용탕을 철제 주형(鑄型)에 주입함으로써 주조된 직사각형 판 형상의 잉곳(두께:35mm, 폭:70mm, 길이:300mm)을 7mm 두께가 되도록 절삭가공하여 얻어진 직사각형 형상의 주조판(두께:7mm, 폭:70mm, 길이:300mm)이다. 상기 잉곳의 주조에서, Zr은 입상(粒狀)(한 변이 수mm인 입방체)을 이루는 Cu－Zn－Zr합금(Zn을 함유하지 않는 잉곳에 대해서는 Cu－Zr합금)으로 한 다음, 주입 직전에 용탕에 첨가하여, Zr이 산화물 및/또는 황화물의 형태로 첨가되는 일이 없게 하고, 주입온도는 당해 잉곳의 액상선 온도보다 100℃ 높게 했다. 각 용융고화처리물 No.1∼No.43의 용융고화처리부분 A는 각각, 표 1∼표 3에 나타내는 조성을 이루는 것이었다. 이로써, 또한 일부의 주조판 A1은, 상기한 것 이외의 용융고화처리물의 제작에 사용하 는 것을 포함하여, 복수 매 제작했다.

용융고화처리물 No.44∼No.49는 각각, 구리합금판 B1의 표면에 용접기에 의해 용융고화처리부분인 비드 B를 형성한 것이다. 즉, 전극과 구리합금판 B1과의 간격을 1∼2mm로 유지한 상태로, 전극을, 용접전류:150A(재료에 따라서는 140∼180A로 변화), 전극이동속도:100mm/min의 조건으로, 판폭방향으로 약 40mm 이동시키면서, 용융 풀(용융부)의 크기가 깊이:약 3mm, 비드폭:약 8mm가 되도록 당해 구리합금판 B1상에 비드(용융고화처리부분) B를 형성했다. 또한, 용접전류는, 이와 같은 용융 풀의 크기가 되는 것을 우선적으로 결정했다. 각 구리합금판 B1은 표 3에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 공업용 순동 등을 사용한 원료를 전기로에서 용해하고, 그 용탕을 철제 주형에 주입함으로써 주조된 직사각형 판 형상의 잉곳(두께:35mm, 폭:70mm, 길이:300mm)을 750℃의 조건으로 열간압연하여 얻어진 직사각형 형상의 압연판(두께:7mm)이며, 각 압연판 B1의 표면은, 산세(酸洗)한 다음, 연마지로 표면을 마무리했다. 상기 잉곳의 주조에서, Zr은 입상(한 변이 수mm인 입방체)을 이루는 Cu－Zn－Zr합금(Zn을 함유하지 않는 잉곳에 대해서는 Cu－Zr합금)으로 한 다음, 주입 직전에 용탕에 첨가하여, Zr이 산화물 및/또는 황화물의 형태로 첨가되는 일이 없게 하고, 주입온도는 당해 잉곳의 액상선 온도보다 100℃ 높게 했다. 또한, 일부 압연판 B1은 상기한 것 이외의 용융고화처리물의 제작에 사용하는 것을 포함하여, 복수 매 제작했다.

용융고화처리물 No.50∼No.56은 각각, 구리합금봉 C1(지름:3.5mm의 환봉)의 선단부에, 이것을 TIG 용접기에 의해 용융시킴으로써 용융고화처리부분 C를 형성한 것이다. 각 구리합금봉 C1은 각각 표 3 및 표 4에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 상기한 주조판 A1 또는 압연판 B1로부터 지름:7mm의 환봉을 잘라내고, 이 환봉을 신선(伸線)가공과 열처리를 반복함으로써(제 1회의 가공에 의해 지름:5.5mm까지 신선하고, 제 2회의 가공에 의해 지름:4mm까지 신선하고, 제 3회의 가공에 의해 지름:3.5mm까지 신선한다) 얻어진 것이다. No.50의 구리합금봉 C1은 No.44의 압연판 B1로부터, No.51의 구리합금봉 C1은 No.4의 주조판 A1로부터, No.52의 구리합금봉 C1은 No.45의 압연판 B1로부터, No.53의 구리합금봉 C1은 No.46의 압연판 B1로부터, No.54의 구리합금봉 C1은 No.12의 주조판 A1로부터, No.55의 구리합금봉 C1은 No.47의 압연판 B1로부터, No.56의 구리합금봉 C1은 No.49의 압연판 B1로부터 각각 얻어진 것이다. 또한, 일부의 구리합금봉 C1은, 상기한 것 이외의 용융고화처리물의 제작에 사용하는 것을 포함하여, 복수 개 제작했다.

용융고화처리물 No.57∼No.61은 각각, 2매의 동질(同質)의 구리합금판 D1을 맞댐 용접하여 이루어지는 것이다. 즉, 2매의 구리합금판 D1의 단(端) 가장자리부를, 이것에 V형 그루브(그루브 깊이:5mm, 그루브 각도:60°, 루트 간격:2mm)를 형성한 다음 맞대고, 이 맞댄 부분에, 이것을 용가재(용접봉) D2를 사용하여 TIG 용접함으로써, 용융고화처리부분(맞댐 용접부분) D를 형성한 것이다. 각 구리합금판 D1은, No.61의 구리합금판 D1을 제외하고, 표 4에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 상기한 주조판 A1 또는 압연판 B1이 사용되고 있다. 즉, No.57의 구리합금판 D1은 No.2의 주조판 A1이며, No.58의 구리 합금판 D1은 No.44의 압연판 B1이며, No.59의 구리합금판 D1은 No.47의 압연판 B1이며, No.60의 구리합금판 D1은 No.49의 압연판 B1이다. 또한, No.61의 구리합금판 D1로서는, 후술하는 비교예 No.114의 압연판 B1을 사용했다. 각 용가재 D2는 표 4에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 지름:3.5의 용접봉이며, 상기한 구리합금봉 C를 사용했다. 즉, No.57의 용접봉 D2는 No.50의 구리합금봉 C1이며, No.58의 용접봉 D2는 No.51의 구리합금봉 C1이며, No.59의 용접봉 D2는 No.55의 구리합금봉 C1이며, No.60의 용접봉 D2는 No.56의 구리합금봉 C1이며, No.61의 용접봉 D2는 No.54의 구리합금봉 C1이다.

용융고화처리물 No.62 및 No.63은 각각, 2매의 동질의 구리합금판 E1을 맞댐 용접하여 이루어지는 것이다. 즉, 2매의 구리합금판 E1의 단 가장자리부끼리를 맞대고, 이 맞댄 부분에, 이것을 용가재를 사용하는 일 없이 TIG 용접함으로써, 용융고화처리부분(맞댐 용접부분) E를 형성한 것이다. 각 구리합금판 E1은, 표 4에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 상기한 압연판 B1이 사용되고 있다. 즉, No.62의 구리합금판 E1은 No.46의 압연판 B1이며, No.63의 구리합금판 E1은 No.48의 압연판 B1이다.

용융고화처리물 No.64 및 No.65는 각각, 구리합금판 F1을 가스 절단기에 의해 절단(용단)하여 이루어지는 것으로, 용단단부를 용융고화처리부분 F로 하는 것이다. No.64 및 No.65의 구리합금판 F1은, 모두, 표 4에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 상기 주조판 A1과 동일 공정에 의해 제작된 주조판이다.

용융고화처리물 No.66 및 No.67은 각각, 철판의 표면에 구리합금층을 육성용접하여 이루어지는 것이다. 즉, 철판의 표면에, 구리합금제의 용가재(용접봉) G1을 사용하여 육성용접함으로써, 구리합금층인 용융고화처리부분 G를 형성한 것이다. 각 용가재 G1은, 표 4에 나타내는 조성을 이루는 본 발명에 관련되는 용융고화처리용 구리합금재로서, 상기 주조판 A1과 동일 공정에 의해 제작된 주조판으로부터 봉 형상으로 잘라내 이루어지는 용접봉이다.

비교예로서 표 5 및 표 6에 나타내는 용융고화처리물 No.101∼No.128을 제작했다.

용융고화처리물 No.101∼No.110은 각각, 구리합금판 A1의 표면에 용접기에 의해 비드 A를 형성한 것이다. 즉, 전극과 구리합금판 A1과의 간격을 1∼2mm로 유지한 상태로, 전극을, 용접전류:150A(재료에 따라서는 140∼180A로 변화), 전극이동속도:100mm/min의 조건으로, 판폭방향으로 약 40mm 이동시키면서, 용융 풀(용융부)의 크기가 깊이:약 3mm, 비드폭:약 8mm가 되도록 당해 구리합금판 A1상에 비드 A(용융고화 부분)를 형성했다. 또한, 용접전류는, 이와 같은 용융 풀의 크기가 되는 것을 우선적으로 결정했다. 각 구리합금판 A1은 표 5에 나타내는 조성을 이루는 것으로, 공업용 순동 등을 사용한 원료를 전기로에서 용해하고, 그 용탕을 철제 주형에 주입함으로써 주조된 직사각형 판 형상의 잉곳(두께:35mm, 폭:70mm, 길이:300mm)를 7mm두께가 되도록 절삭가공하여 얻어진 직사각형 형상의 주조판(두께:7mm, 폭:70mm, 길이:300mm)이다. 또한, 일부의 주조판 A1은, 상기한 것 이외의 용융고화처리물의 제작에 사용하는 것을 포함하여, 복수 매 제작했다.

용융고화처리물 No.111∼No.117은 각각, 구리합금판 B1의 표면에 용접기에 의해 비드 B를 형성한 것이다. 즉, 전극과 구리합금판 B1과의 간격을 1∼2mm로 유지한 상태로, 전극을, 용접전류:150A(재료에 따라서는 140∼180A로 변화), 전극이동속도:100mm/min의 조건으로, 판폭방향으로 약 40mm 이동시키면서, 용융 풀(용융부)의 크기가 깊이:약 3mm, 비드폭:약 8mm가 되도록 당해 구리합금판 B1상에 비드(용융고화 부분) B를 형성했다. 또한, 용접전류는, 이와 같은 용융 풀의 크기가 되는 것을 우선적으로 결정했다. 각 구리합금판 B1은 표 5 및 표 6에 나타내는 조성을 이루는 것이며, 공업용 순동 등을 사용한 원료를 전기로에서 용해하고, 그 용탕을 철제 주형에 주입함으로써 주조된 직사각형 판 형상의 잉곳(두께:35mm, 폭:70mm, 길이:300mm)을 750℃의 조건으로 열간압연하여 얻어진 직사각형 형상의 압연판(두께:7mm)이며, 각 압연판 B1의 표면은, 산세한 다음 연마지로 표면을 마무리했다. 또한, 일부의 압연판 B1은, 상기한 것 이외의 용융고화처리물의 제작에 사용하는 것을 포함하여, 복수 매 제작했다.

용융고화처리물 No.118∼No.122는 각각, 구리합금봉(지름:3.5mm) C1의 선단부에, 이것을 TIG 용접기에 의해 용융시킴으로써 용융고화처리부분 C를 형성한 것이다. 각 구리합금봉 C1은 각각, 표 6에 나타내는 조성을 이루는 것으로서, 상기한 주조판 A1 또는 압연판 B1로부터 지름:7mm의 환봉을 잘라내고, 이 환봉을 신선가공과 열처리를 반복함으로써(제 1회의 가공에 의해 지름:5.5mm까지 신선하고, 제 2회의 가공에 의해 지름:4mm까지 신선하고, 제 3회의 가공에 의해 지름:3.5mm까지 신선한다) 얻어진 것이다. No.118의 구리합금봉 C1은 No.111의 압연판 B1로부터, No.119의 구리합금봉 C1은 No.112의 압연판 B1로부터, No.120의 구리합금봉 C1은 No.114의 압연판 B1로부터, No.121의 구리합금봉 C1은 No.116의 압연판 B1로부터, No.122의 구리합금봉 C1은 No.117의 압연판 B1로부터 각각 얻어진 것이다. 또한, 일부의 구리합금봉 C1은, 상기한 것 이외의 용융고화처리물의 제작에 사용하는 것을 포함하여, 복수 개 제작했다.

용융고화처리물 No.123∼No.126은 각각, 2매의 동질의 구리합금판 D1을 맞댐 용접하여 이루어지는 것이다. 즉, 2매의 구리합금판 D1의 단 가장자리부를, 이것에 V형 그루브(그루브 깊이:5mm, 그루브 각도:60˚ 루트 간격:2mm)를 형성한 다음 맞대고, 이 맞댄 부분에, 이것을 용가재(용접봉) D2를 사용하여 TIG 용접함으로써, 용융고화처리부분(맞댐 용접부분) D를 형성한 것이다. 각 구리합금판 D1은, 표 6에 나타내는 조성을 이루는 것으로서, 상기한 주조판 A1 또는 압연판 B1이 사용되고 있다. 즉, No.123의 구리합금판 D1은 No.112의 압연판 B1이며, No.124의 구리합금판 D1은 No.114의 압연판 B1이며, No.125의 구리합금판 D1은 No.116의 압연판 B1이며, No.126의 구리합금판 D1은 No.117의 압연판 B1이다. 각 용가재 D2는 표 6에 나타내는 조성을 이루는 지름:3.5의 용접봉이며, 상기한 구리합금봉 C를 사용했다. 즉, No.123의 용접봉 D2는 No.119의 구리합금봉 C1이며, No.124의 용접봉 D2는 No.120의 구리합금봉 C1이며, No.125의 용접봉 D2는 No.121의 구리합금봉 C1이며, No.126의 용접봉 D2는 No.122의 구리합금봉 C1이다.

용융고화처리물 No.127 및 No.128은 각각, 2매의 동질의 구리합금판 E1을 맞댐 용접하여 이루어지는 것이다. 즉, 2매의 구리합금판 E1의 단 가장자리부끼리를 맞대고, 이 맞댄 부분에, 이것을 용가재를 사용하는 일 없이 TIG 용접함으로써, 용융고화처리부분(맞댐 용접부분) E를 형성한 것이다. 각 구리합금판 E1은, 표 6에 나타내는 조성을 이루는 것으로서, 상기한 압연판 B1이 사용되고 있다. 즉, No.127의 구리합금판 E1은 No.113의 압연판 B1이며, No.128의 구리합금판 E1은 No.116의 압연판 B1이다.

이로써, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 용융고화처리물 No.1∼No.67 및 No.101∼No.128의 용융고화처리부분 A∼G는 각각, 표 1∼표 6에 나타내는 조성을 이루는 것이었다. 그리고, 각 용융고화처리부분 A∼G를 관찰한바, 실시예의 용융고화처리물 No.1∼No.67의 용융고화처리부분 A, B, C, D, E, F, G는, 모두 깨끗한 비드 형태를 이루고 있어 양호한 용융고화처리(용접, 육성용접, 용단)를 실시할 수 있는 것이 확인되었다. 그 일례를 도 1에 나타낸다. 도 1은 용융고화처리물 No.9의 평면도이며, 깨끗한 비드 A가 형성되어 있는 것이 이해된다. 이에 대해, 비교예의 용융고화처리물 No.101∼No.128의 용융고화처리부분 A, B, C, D, E는, 모두 일정하지 않은 비드 형태를 이루고 있었다. 그 일례를 도 4에 나타낸다. 도 4는 용융고화처리물 No.103을 나타내는 평면도이다.

또한, 각 용융고화처리물의 용융고화처리부분 A∼G 및 그 형성에 사용된 구리합금재 A1, B1, C1, D1, D2, E1, F1, G1에 대하여, 그 용융고화 후에서의 평균 결정립경(㎛)을 측정했다. 즉, 용융고화처리부분 A∼G 및 구리합금재 A1, B1, C1, D1, D2, E1, F1, G1을 절단하고, 그 절단면을 질산으로 에칭한 다음, 그 에칭면에 출현하는 매크로 조직에서의 결정립의 평균지름(평균 결정립경)을 측정했다. 이 측 정은, JIS　H0501의 신동품(伸銅品) 결정립도 시험의 비교법에 근거하여 실시한 것으로, 절단면을 질산으로 에칭한 후, 결정립경이 0.5mm를 넘는 것은 육안으로 관찰하고, 0.5mm 이하인 것에 대해서는 7.5배로 확대해 관찰하고, 약 0.1mm보다 작은 것에 대해서는 과산화수소와 암모니아수의 혼합액으로 에칭한 다음, 광학현미경으로 75배로 확대하여 관찰했다. 또한, 상기 절단면에서의 금속조직 및 여기에 함유되는 β상의 면적률(%)을 측정했다. 또한, 각 상의 함유량인 면적률은 화상(畵像) 해석에 의해 측정된 것으로, 200배의 광학현미경 조직을 화상처리소프트 「WinROOF」(주식회사 테크 잼)로 2진화함으로써 구해진 것으로, 3 범위에서 측정된 면적률의 평균값이다. 이들의 결과는, 표 1∼표 6에 나타내는 바와 같다.

이러한 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예의 용융고화처리부분 및 구리합금재는 결정립이 큰 폭으로 미세화된 것인 것이 이해된다. 이것은, 도 2 및 도 3과 도 5 및 도 6을 비교함에 의해서도 더 명료하게 이해될 것이다. 즉, 도 2는 실시예의 용융고화처리물 No.9의 용융고화처리부분 A의 매크로 조직을 나타내며, 도 3은 그 미크로 조직을 나타내는 것이다. 또한, 도 5는 비교예의 용융고화처리물 No.103의 용융고화처리부분 A의 매크로 조직을 나타내며, 도 6은 그 미크로 조직을 나타내는 것이다. 또한, No.1∼No.67의 용융고화처리부분 A, B, C, D, E, F, G 및 구리합금재 A1, B1, C1, D1, D2, E1, F1, G1(No.61의 피용접판 D1을 제외)에 대해 용융고화 후에 있어서의 결정 구조를 조사한바, 모두, 덴드라이트ㆍ네트워크가 분단된 결정 구조로서, 결정립 또는 α상 결정립이 그 이차원 형태에서 원형형상, 원에 가까운 비원형형상, 타원형상, 십자형상, 침상형상 또는 다각형형상을 이루는 결정 구조인 것이 확인되었다(도 3 참조).

또한, 용융고화처리부분 A∼G의 용융고화 시에 있어서의 1차 결정 및 구리합금재 A1, B1, C1, D1, D2, E1, F1, G1의 용융고화 시(주조시)에 있어서의 1차 결정에 대해서는, 표 7∼표 12에 나타내는 바와 같이, 실시예의 것은 모두 α상이었다.

또한, 상기와 같이 얻어진 용융고화처리물 및 그 제작에 사용된 구리합금재 A1, B1, D1, D2, E1로부터 JIS　Z　2201에 규정하는 14호 시험편(지름:6mm의 환봉)을 채취하고, 이 시험편에 대해 암슬러형 만능시험기에 의한 인장시험을 실시하여, 인장강도(N/mm²) 및 신장(%)을 측정했다. 그 결과는, 표 7∼표 12에 나타내는 바와 같다. 또한, 용융고화처리부분 A, B, D, E를 형성한 용융고화처리물에 대해서는, 상기 시험편을, 당해 용융고화처리부분 A, B, D, E가 당해 시험편의 중앙에 위치하도록 채취했다.

표 7∼표 12에 나타내는 인장시험의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예의 용융고화처리물에서의 용융고화처리부분 및 그 제작에 사용하는 용융고화처리용 구리합금재는, 모두, 비교예의 것에 비해 인장강도 및 신장의 기계적 성질이 우수한 것이 확인되었다.

또한, 용융고화처리부분 A∼G의 내식성을 확인하기 위해서, 다음과 같은 「ISO　6509」에 규정되는 탈아연 부식시험을 실시했다.

즉, 「ISO　6509」의 탈아연(脫亞鉛) 부식시험에서는, 용융고화처리부분 A∼G를 포함하는 단면(斷面)이 노출면이 되도록 하여 페놀수지에 얹어놓고, 시료 표면 을 사포에 의해 1200번까지 연마한 후, 이것을 순수(純水) 속에서 초음파 세정해 건조했다. 이렇게 하여 얻어진 피부식(被腐蝕) 시험 시료를 1.0%의 염화 제 2구리 2수화물(CuCl₂ㆍ2H₂O)의 수용액 중에 침지하고, 75℃의 온도 조건하에서 24시간 유지한 후, 수용액 중으로부터 꺼내, 그 탈아연 부식 깊이의 최대값, 즉 최대 탈아연 부식 깊이(㎛)를 측정했다. 그 결과는, 표 7∼표 12에 나타내는 바와 같다.

그 결과, 실시예의 것은 비교예의 것에 비해 내식성이 우수하며 양호한 용융고화처리물이 얻어지는 것이 확인되었다.

본 발명의 용융고화처리물은, 상기 실시예로부터 분명한 바와 같이, 용융고화처리부분 A∼G를, 그 구성재 A1∼G1과 동등 또는 그 이상으로 결정립을 미세화할 수 있어 인장강도 등의 기계적 강도나 내식성 등이 우수한 것으로 할 수 있는 매우 실용성이 풍부한 것이지만, 이와 같은 용융고화처리물은, 복수의 구성재(예를 들면, 피용접재 및 용접봉)를 사용하는 경우, 그 적어도 하나로서 본 발명의 구리합금재를 사용함으로써 얻는 것이 가능하다. 이것은, No.61의 용융고화처리물(맞댐 용접물)에 있어서, 피용접재(구리합금판) D1로서 본 발명의 구리합금재를 사용하고 있지 않은 것에 관계없이 용접봉 D2로서 본 발명의 구리합금재를 사용하고 있음으로써 결정립이 미세화된((6)의 조건을 만족하는) 용융고화처리부분 D가 얻어지고 있는 점에서도, 용이하게 이해된다. 이와 같이 (6)의 조건을 만족하는 용융고화처리부분을 얻기 위해서는, 그 구성재의 적어도 하나가 (26)의 조건을 만족하는 구리합금재를 사용하는 것이 필요하다는 것은, 용융고화처리물 No.111∼No.117에 있어 서, 그 구성재 B1의 평균 결정립경이 300㎛ 이하임에도 불구하고 용융고화처리부분 B의 평균 결정립경은 300㎛를 넘어 있으며, (6)의 조건을 만족하고 있지 않은 점에서도 용이하게 이해된다. 즉, No.111∼No.117의 압연재 B1은 압연에 의해 결정립이 미세화되어 있지만, 압연을 실시하기 전의 용융고화 후(주조 후)의 단계에서는 (26)의 조건을 만족하지 않는 것이다. 이 때문에, 압연에 의해 결정립이 미세화되어 있어도, 그 미세화 효과는 용융고화처리(용접)됨으로써 소실되게 되어, (6)의 조건을 만족하는 용융고화처리부분 B을 얻을 수 없는 것이다.

그런데, 용접 등의 용융고화처리는 일종의 주조라고 생각할 수 있기 때문에, 당해 처리가 양호하게 실시되기 위해서는, 용융고화처리부분에서의 최종 응고 단계에서의 고상을 포함한 융액의 유동성이 높은 것이 필요하다. 이로써, 고상을 포함한 융액의 유동성은, 주로 반용융 상태에서의 고상의 형상과 액상의 점성 내지 액상의 조성에 의존하지만, 용융고화처리의 좋고 나쁨은 고상의 형상에 의한 영향도가 크다. 즉, 반용융 상태에서 고상이 덴드라이트의 네트워크를 형성하기 시작하였다면, 그 고상을 포함한 융액은 구석구석에 널리 퍼지기 어려우므로 용융고화처리성은 뒤떨어지게 되고, 양호한 용접, 육성용접이나 용사를 실시하는 것은 곤란하다. 한편, 반용융 상태에서의 고상이 입상화하고 있으며 그것이 구상화(球狀化)(이차원 형태에서는 원형)에 가까운 것일수록, 또한 입경이 작은 것일수록, 용융고화처리성은 우수해져, 양호한 용접물 등의 용융고화처리물을 얻을 수 있다. 따라서, 반용융 상태에서의 고상의 형상을 앎으로써 용융고화처리성을 평가할 수 있어 용융고화처리물의 좋고 나쁨을 확인할 수 있다. 그래서, 용융고화처리성을 평가하기 위 해서, 다음과 같은 반용융 주조 주조 시험을 실시했다.

즉, 상기한 용융고화처리물로부터 용융고화처리부분 A, B만 채취하여 이것을 도가니에 넣어 반용융 상태(고상률:약 60%)로까지 승온시키고, 그 온도로 5분간 유지한 후, 급냉(수냉)했다. 그리고, 반용융 상태에서의 고상의 형상을 조사하여, 반용융 주조성 즉 용융고화처리성을 평가했다. 그 결과는, 표 7, 표 9, 표 11 및 표 12에 나타내는 바와 같고, 반용융 상태에서 덴드라이트ㆍ네트워크가 형성되어 있지 않고 고상이 입상화되어 있는 것을 용융고화처리성이 우수하다고 평가하여 「○」로 나타내고, 덴드라이트ㆍ네트워크가 현저하게 형성되어 있던 것을 용융고화처리성이 뒤떨어진다고 평가하여 「X」로 나타냈다. 이 결과로부터 분명한 바와 같이, 비교예에서는 모두 「X」였지만, 실시예의 것에서는 모두 「○」으로, 양호한 용융고화처리물이 얻어지는 것이 확인되었다.

본 발명의 용융고화처리물 및 용융고화처리용 구리합금재는, 용접부 등의 용융고화처리부분의 강도, 내마모성, 내식성, 안전성을 당해 용융고화처리부분의 조직의 미세화, 건전화에 의해 큰 폭으로 향상시킬 수 있는 것이기 때문에, 예를 들 면, 다음과 같은 용접 제품, 라이닝 제품, 육성용접 제품, 용사 제품 또는 이들의 부품 혹은 구성재로서 적합하게 실제로 사용할 수 있다.

(a) 용접 제품 또는 그 부품 혹은 구성재

선박ㆍ화학 공업기기 부품, 열교환기 복수관(復水管), 해저 케이블용 피복관, 전극판, 가스 배관, 가성 소다용 용기, 클래드, 조수(造水) 장치, 기름 냉각기, 증류기, 급수 가열기, 급탕기, 급수용 배관, 엘보, 보일러, 보일러용 수관, 분기용 용접 배관, 해수 배관, 열교환기용 전봉 용접 구리합금관, 내면에 홈이 있는 용접 구리합금관, 구리합금 클래드 강관, 저항용접 전극, 용접봉, 용접선, 용가재.

(b) 라이닝 제품, 육성용접 제품, 용사 제품 또는 그 부품 혹은 구성재

유압 펌프ㆍ모터 슬라이드 부품, 실린더 블록, 피스톤슈, 부시, 부시 슬리브, 스러스트 메탈, 선박 추진기기의 보수재, 기어의 톱니, 펌프의 블레이드, 축받이, 샤프트, 프레스 금형의 마모 방지용 육성용접부, 육성용사부, 화학 플랜트 부품ㆍ선박부품용 육성 철강재, 압연롤용 피스톤, 푸팅ㆍ기초말뚝 접합용 부품.

Claims

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용접, 용사(溶射) 또는 용단(溶斷)에 의해 형성된 용융고화처리부분을 갖는 아래의 (1) ~ (5) 중 어느 하나의 용융고화처리물로서, 상기 용융고화처리부분이 Zr:0.0005∼0.05mass%와, P:0.01∼0.35mass%와, Cu:잔부(殘部)로 이루어지고, 또한 F1=[P]/[Zr]=0.3∼200(원소 a의 함유량을 [a]mass%로 한다)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이룸과 아울러, 용융고화 후에 있어서의 매크로 조직에서의 평균 결정립경이 300㎛ 이하인 결정 구조를 이루는 것인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.

(1) 용융고화처리부분이 용접에 의해 용융고화처리된 용접관 이음매 부분이고, 구리합금으로 이루어지는 판 형상의 피용접재를 그 양단 가장자리부가 충합(衝合)하는 원통형상으로 절곡(折曲)가공함과 아울러 그 단(端) 가장자리부끼리를 용접에 의해 용착하여 이루어지는 용접관

(2) 복수의 구리합금제의 피용접재의 피용접부분끼리를 용접에 의해 용착하여 이루어지고, 용융고화처리부분이 상기 피용접재의 피용접부분끼리를 용착한 부분인 용접구조물

(3) 용융고화처리부분이 철판, 강관, 구리재 또는 구리합금재의 표면에 구리합금제의 용사재를 사용하여 용사된 구리합금층인 용사구조물

(4) 용융고화처리부분이 철판, 강관, 구리재, 구리합금재 또는 철강재의 표면에 구리합금제의 용가재를 사용하여 육성(肉盛)용접된 구리합금층인 육성용접구조물

(5) 용융고화처리부분이 구리합금재의 피용단재를 용단하여 형성되는 용단부분인 용단형성물
제43항에 있어서,

용융고화처리부분이 Zn:0.01∼38mass%를 더 함유하는 합금 조성을 이루는 것인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제43항에 있어서,

용융고화처리부분이 Sn:0.01∼15mass%, Si:0.01∼5mass% 및 Al:0.01∼9mass%에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 함유하는 합금 조성을 이루는 것인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제44항에 있어서,

용융고화처리부분이 Sn:0.01∼15mass%, Si:0.01∼5mass% 및 Al:0.01∼9mass%에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 함유하는 합금 조성을 이루는 것인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제46항에 있어서,

용융고화처리부분이 Sb:0.02∼0.15mass%, As:0.02∼0.15mass%, Mg:0.001∼0.2mass% 및 Mn:0.01∼4mass%에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 함유하는 합금 조성을 이루는 것인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제46항에 있어서,

용융고화처리부분이 Pb:0.005∼15mass%, Bi:0.005∼15mass%, Se:0.01∼2mass% 및 Te:0.03∼1.5mass%에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 함유하는 합금 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제43항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

용융고화처리부분이 F2=[Cu]－3[P]－3.5[Si]－0.5[Sn]－1.8[Al]－0.5([Sb]＋[As]＋[Mg])＋[Mn]＋0.5([Pb]＋[Bi]＋[Se]＋[Te])=60∼97(원소 a의 함유량을 [a]mass%로 하고, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다)의 관계를 더 만족하는 합금 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제44항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

용융고화처리부분이 F3=[Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al]=10∼45(원소 a의 함유량을 [a]mass%로 하고, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다)의 관계를 만족하는 합금 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제44항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

용융고화처리부분이 F4=([Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al])/[Zr]=300∼35000 및 F5=([Zn]＋3[Sn]＋5[Si]＋3[Al])/[P]=60∼3000(원소 a의 함유량을 [a]mass%로 하고, 함유하지 않는 원소 a에 대해서는 [a]=0으로 한다)의 관계를 더 만족하는 합금 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제43항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

용융고화처리부분은, 덴드라이트ㆍ네트워크가 분단된 결정 구조로서, 결정립 또는 α상 결정립이 그 이차원 형태에서 원형형상, 타원형상, 십자형상, 침상(針狀)형상 또는 다각형형상을 이루는 결정 구조의 것인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
제43항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

용융고화처리부분에서는, 산화물 및/또는 황화물의 형태를 이루지 않는 Zr이, [P]/[Zr]=0.5∼150(원소 a의 함유량을 [a]mass%로 한다)을 만족하는 것을 조건으로 하여 0.0005∼0.039mass% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.
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제43항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

선박ㆍ화학 공업기기 부품, 열교환기 복수관, 해저 케이블용 피복관, 전극판, 가스 배관, 가성 소다용 용기, 클래드, 조수 장치, 기름 냉각기, 증류기, 급수 가열기, 급탕기, 급수용 배관, 엘보, 보일러, 보일러용 수관, 분기용 용접 배관, 해수 배관, 열교환기용 전봉 용접 구리합금관, 내면에 홈이 있는 용접 구리합금관, 구리합금 클래드 강관, 저항용접 전극, 용접봉, 용접선, 용가재, 유압 펌프ㆍ모터 슬라이드 부품, 실린더 블록, 피스톤슈, 부시, 부시 슬리브, 스러스트 메탈, 선박 추진기기의 보수재, 기어의 톱니, 펌프의 블레이드, 축받이, 샤프트, 프레스 금형의 마모 방지용 육성 용접부, 육성 용사부, 화학 플랜트 부품ㆍ선박 부품용 육성 철강재, 압연롤용 피스톤, 푸팅ㆍ기초말뚝 접합용 부품 또는 이들의 부품인 것을 특징으로 하는 용융고화처리물.