KR101279112B1 - 열처리에 의한 석출 경화형 구리합금을 중간접합재로 이용한 클래드 판재의 제조방법 및 이로부터 제조되는 클래드 판재 - Google Patents

열처리에 의한 석출 경화형 구리합금을 중간접합재로 이용한 클래드 판재의 제조방법 및 이로부터 제조되는 클래드 판재 Download PDF

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Abstract

(1) 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제1단계; (2) 상기 클래드 판재 적층구조물을 용체화시키는 제2단계; (3) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제3단계; 및 (4) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 클래드 판재의 제조방법이 개시된다.
본 발명에 의할 경우 중간접합재의 기계적 강도, 비강도 특성을 향상시킴과 아울러 클래드 판재와 중간접합재 간에 치밀한 접합이 이루어지게 하여 클래드 판재의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

열처리에 의한 석출 경화형 구리합금을 중간접합재로 이용한 클래드 판재의 제조방법 및 이로부터 제조되는 클래드 판재{A MANUFACTURING METHOD OF CLAD PLATE USING THE PRECIPITATION HARDENING CU ALLOYS AS THE INSERT BONDING MATERIALS AND THE CLAD PLAT OBTAINED USING THE SAME}
본 발명은 클래드 판재의 제조방법 및 이로부터 얻어지는 클래드 판재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클래드 판재 사이에 열처리에 의한 석출 경화형 구리합금을 중간접합재로 사용하여 클래드 판재를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조되는 클래드 판재에 관한 것이다.
일반적으로 클래드(clad)란 두 가지 이상의 이종금속을 금속학적으로 접합하여 일체화시킨 적층 구조를 이루는 재료를 말한다. 이종금속을 조합하여 단일소재에서 얻을 수 없는 재료의 특성을 얻을 수 있으며, 고가의 소재를 절약할 수 있기 때문에 경제적으로 큰 장점이 있다.
예를 들어, 티타늄은 내식, 내후성이 대단히 우수한 금속이며, 기계적 성질도 좋다. 특히 재료의 비중과 강도의 비로 나타내는 비강도의 값이 뛰어나 다양한 구조재로 쓰인다. 하지만, 가격이 고가이기 때문에 널리 이용되지 못하고 있다. 한편, 스틸(steel)은 티타늄에 비해 비강도 특성이 떨어지지만 가격이 훨씬 저렴하고 우수한 기계적 특성을 가지고 있어 널리 쓰이고 있다. 그러므로, 두 재료의 장점을 극대화시켜 내식성, 기계적 특성 및 비강도 특성이 좋으며 제조 단가가 저렴한 티타늄-스틸 클래드 판재를 제조한다.
또한, 티타늄 기질의 기계적 특성 및 내식성이 서로 다른 티타늄 합금끼리 접합하거나, 철 기질의 기계적 특성이 서로 다른 스틸, 예를 들어, 탄소강, 합금강, 스테인리스강끼리 접합한 티타늄-티타늄 판재, 강-강 클래드 판재도 서로 다른 재료의 장점을 극대화시켜 제조할 수 있다.
한편, 본 발명과 유사한 종래 기술로는 대한민국 특허공개공보 2004-0036342호에 나타나 있는데, 상기 문헌은 알루미늄을 중간재로 열간 압연하여 제조하는 방법을 보여주고 있다. 중간재인 알루미늄의 두께는 0.01~1.0mm로 얇은 박막 형태로 사용하였으며, 200~450℃ 범위로 알루미늄의 확산처리를 이용하여 접합하였다. 그러나 상기 문헌에 개시된 기술의 경우 알루미늄의 기계적 성질이 티타늄과 스틸에 못 미치기 때문에 중간재에서 결함 및 균열이 형성되어 제조되는 클래드 판재의 신뢰성 및 내구성 확보에 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 은(Ag)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 중간접합재로 활용함으로서 중간접합재의 결함 및 균열이 형성되지 않는 클래드 판재의 제조방법 및 상기 방법에 의하여 제조되는 클래드 판재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 클래드 판재의 제조방법을 제공하는데, 본 발명의 일례에 의한 클래드 판재의 제조방법은,
(1) 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제1단계;
(2) 상기 클래드 판재 적층구조물을 용체화시키는 제2단계;
(3) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제3단계; 및
(4) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제4단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 다른 예에 의한 클래드 판재의 제조방법은,
(ⅰ) 복수의 클래드 판재 및 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 용체화시키는 제ⅰ단계;
(ⅱ) 상기 용체화된 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 상기 용체화된 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 상기 용체화된 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제ⅱ단계;
(ⅲ) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제ⅲ단계; 및
(ⅳ) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제ⅳ단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명은 상술한 제조방법에 의하여 제조되는 클래드 판재를 제공한다.
상술한 본 발명에 의할 경우, 중간접합재로 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 사용함으로써 중간접합재의 기계적 강도, 비강도 특성을 향상시킴과 아울러 클래드 판재와 중간접합재 간에 치밀한 접합이 이루어지게 하여 클래드 판재의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 『클래드 판재 - 중간접합재 - 클래드 판재』의 3층으로 이루어진 클래드 판재의 개략도이다.
도 2는 『클래드 판재 - 중간접합재 - 클래드 판재 - 중간접합재 - 클래드 판재』의 5층으로 이루어진 클래드 판재의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 『티타늄 - 구리합금(Cu-1wt%Cr) - 스테인리스강』의 3층으로 이루어진 클래드 판재의 조직사진으로서, (a)는 『티타늄 - 구리합금(Cu-1wt%Cr)』, (b)는 『구리합금(Cu-1wt%Cr) - 스테인리스강』을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 클래드 판재의 제조과정에서 중간접합재로 쓰인 구리합금(Cu-1wt%Cr)의 시효처리 전과 후의 강성을 비교한 그래프이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
일반적인 구리로 클래드 판재, 예를 들어 티타늄, 스틸 등의 재질을 갖는 클래드 판재를 접합할 경우, 티타늄과 스틸에 비하여 구리가 강도가 크게 떨어지기 때문에 클래드 판재 간의 접합 강도가 좋지 않으며, 사용시에 변형이 구리 중간재에 집중되어 클래드 판재의 내구성 및 신뢰성이 떨어진다. 따라서, 구리를 중간접합재로 사용한 티타늄-스틸 클래드, 티타늄-티타늄 클래드, 스틸-스틸 클래드를 이용하여 인장 테스트나 굽힘 테스트를 하여 보면, 낮은 기계적 파단 특성을 나타낸다.
본 발명은 이를 보완하고자 중간접합재로 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 사용하고, 클래드 판재의 적층 전 또는 후에 용체화 처리 및 시효처리를 통하여 중간접합재의 기계적 성질을 개선함과 아울러 클래드 판재층과 중간접합재층이 치밀하게 접합되도록 하여 클래드 판재의 내구성 및 신뢰성을 향상시키고자 하였다.
이를 위하여 본 발명은 클래드 판재의 제조방법을 제공하는데, 본 발명의 제1예에 의한 클래드 판재의 제조방법은,
(1) 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제1단계;
(2) 상기 클래드 판재 적층구조물을 용체화시키는 제2단계;
(3) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제3단계; 및
(4) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제4단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 제2예에 의한 클래드 판재의 제조방법은,
(ⅰ) 복수의 클래드 판재 및 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 용체화시키는 제ⅰ단계;
(ⅱ) 상기 용체화된 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 상기 용체화된 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 상기 용체화된 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제ⅱ단계;
(ⅲ) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제ⅲ단계; 및
(ⅳ) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제ⅳ단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 제1예에 의한 클래드 판재의 제조방법과 제2예에 의한 클래드 판재의 제조방법은 용체화와 적층구조물을 형성하는 순서가 변경된 것이다. 즉, 복수의 클래드 판재 사이에 중간접합재를 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성하는 단계 이후에 용체화시키는 단계가 이루어질 수 있으며, 이와 반대로 복수의 클래드 판재와 중간접합재를 용체화시킨 이후에 용체화된 클래드 판재 사이에 중간접합재를 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성할 수 도 있다. 이와 같이 본 발명의 제1예와 제2예에 의한 클래드 판재의 제조방법은 용체화와 적층 구조물을 형성하는 순서가 다르고, 나머지 공정은 동일하다. 따라서 이하에서는 제1예에 의한 클래드 판재의 제조방법을 기준으로 설명하며, 제2예에 의한 클래드 판재의 제조방법에서 특별한 언급 없이 미설명된 부분은 제1예의 경우와 동일하다.
본 발명의 경우 상기 제1단계와 제2단계의 사이에 상기 클래드 판재 적층구조물을 예비접합시키는 단계;를 추가로 포함할 수 있다. 제2예에 의한 클래드 판재의 제조방법의 경우에는 제ⅱ단계 이후에 상기 클래드 판재 적층구조물을 예비접합시키는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
상기 예비접합은 예를 들어, 시편의 움직임을 고정시키고 산화 생성을 방지하기 위하여 아크 웰딩(Ark welding) 작업을 하거나, 리벳 등으로 시편을 고정시킬 수 있다. 예비접합의 다른 예로는 저항심용접법, 압연접합법, 폭발접합법, 레이저용접법, 고압비틀림접합법(HPT ; high pressure torsioning), 마찰용접법, 확산접합법 등을 들 수 있다.
상기 복수의 클래드 판재 사이에는 중간접합재가 삽입된다. 따라서 상기 복수의 클래드 판재는 최소한 둘이어야 하며, 의도하는 바에 따라 둘, 셋 또는 이를 초과할 수 있다. 본 발명에 의하여 제조되는 클래드 판재는 예를 들어 도 1에 도시된 것과 같이 클래드 판재 층 - 중간접합재층 - 클래드 판재 층의 3층 구조로 이루어질 수 있으며, 도 2에 도시된 것과 같이 클래드 판재 층 - 중간접합재층 - 클래드 판재 층 - 중간접합재층 - 클래드 판재 층의 5층 구조로 이루어질 수도 있다. 5층을 초과하는 다층구조의 클래드 판재의 제조가 가능함은 당연하다.
상기 클래드 판재로는 다양한 금속 또는 금속합금이 이용될 수 있다. 이의 예를 들어보면 상기 클래드 판재는 티타늄, 티타늄합금, 탄소강, 합금강 및 스테인리스강으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 의하여 제조되는 클래드 판재는 티타늄 - 중간접합재 - 티타늄, 티타늄 - 중간접합재 - 스테인리스강, 탄소강 - 중간접합재 - 합금강- 중간접합재 - 티타늄 등의 다양한 적층구조를 가질 수 있다.
본 발명에서는 중간접합재로 열처리형 구리합금을 이용한다.
구리의 경우 순도 99.0% 이상의 것이 순 구리라고 불리우고 있으며, 매우 다양한 형태의 합금이 사용되고 있다. 구리합금의 경우 비열처리형 합금과 열처리형 합금으로 나눌 수 있는데, 비열처리형 구리합금의 경우 압연 등의 냉간가공에 의해서만 강도를 높일 수 있는 것을 의미하며, 열처리형 구리합금의 경우 열처리로 보다 높은 강도를 얻을 수 있는 구리합금을 의미한다. 본 발명에서는 열처리형 구리합금을 중간접합재로 채택하고, 용체화 단계와 시효처리 단계를 통하여 중간접합재로 사용되는 구리합금의 기계적 특성을 향상시키는 방법을 채택하였다.
보다 구체적으로 본 발명에서는 중간접합재로 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 이용한다. 상기 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금은 Cu-Cr, Cu-Zr, Cu-Mg, Cu-Ag, Cu-Cr-Mg, Cu-Cr-Ag, Cu-Cr-Mg-Ag, Cu-Zr-Mg, Cu-Zr-Ag, Cu-Zr-Mg-Ag, Cu-Cr-Zr-Mg, Cu-Cr-Zr-Ag, Cu-Cr-Zr-Mg-Ag의 합금상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금에서 구리(Cu)와 구리(Cu)를 제외한 나머지 원소의 비율은 구리 95 내지 99.99wt% : 구리(Cu)를 제외한 나머지 원소 0.01 내지 5wt%인 것이 바람직하다.
구리(Cu)를 제외한 나머지 원소들은 구리(Cu)와의 합금을 이루어 중간접합재의 기계적 성질을 개선함과 아울러 중간접합재층이 클래드 판재층과 치밀하게 결합되도록 작용한다. 이러한 작용은 용체화와 시효처리의 두 과정이 순차적으로 수행됨으로서 발현된다. 즉, 용체화 과정을 통하여 구리(Cu)를 제외한 나머지 원소들은 모재, 즉 구리(Cu)에 고용되며, 용체화 이후에 이루어지는 시효처리를 통하여 석출됨으로서 중간접합재층의 기계적 성질 등을 개선시키게 된다. 이 과정에서 구리(Cu)를 제외한 나머지 원소의 비율이 상기 하한치 미만일 경우에는 모재에 고용되는 양이 너무 작아 기계적 성질 등을 개선시키고자 하는 본 발명의 효과를 달성하지 못할 우려가 있으며, 구리(Cu)를 제외한 나머지 원소의 비율이 상기 하한치를 초과하는 경우에는 구리(Cu)를 제외한 나머지 원소들이 모재에 고용되지 않고, 하나의 다른 상을 이루게 되어 기계적 성질 등을 개선시키고자 하는 본 발명의 효과를 달성하지 못할 우려가 있어 바람직하지 않다.
본 발명에서 상기 용체화시키는 단계는 200 내지 1,200℃의 온도범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 용체화는 모재상의 내부에 미세하고 균일한 분포의 2차 상 입자들을 기지 내에 모두 용해시키는 열처리 방법으로서, 본 발명에 있어서 상기 용체화시키는 단계의 온도가 200℃ 미만일 경우에는 2차 상의 입자들이 모두 용해가 되지 못하여 용체화 처리 효과가 크게 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않으며, 용체화시키는 단계의 온도가 1,200℃를 초과하는 경우에는 일부 편석된 부분이 용융될 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 단계는 클래드 판재 적층구조물을 접합시킬 수 있는 방법이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 본 발명에서 사용되는 적층구조물을 접합시키는 방법의 예를 들어보면 저항심용접법, 압연접합법, 폭발접합법, 레이저용접법, 고압비틀림접합법(HPT ; high pressure torsioning), 마찰용접법, 확산접합법을 들 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 저항심용접법은 압력을 가한 상태에서 큰 전류를 흘려주어 금속끼리의 접촉면에서 생기는 접촉저항과 금속의 고유저항에 의하여 열을 얻고, 이로 인하여 금속이 가열 또는 용융하면서 가해진 압력에 의하여 접합이 이루어지도록 하는 공법을 말한다.
상기 압연접합법은 금속의 소성(塑性)을 이용해서 고온 또는 상온의 금속재료를, 회전하는 2개의 롤 사이로 통과시켜서 여러 가지 형태의 재료, 즉 판(板)·봉(棒)·관(管)·형재(形材) 등으로 가공하는 방법이다. 상기 접합법으로 박판으로부터 후판 클래드재까지 제조가 가능하다.
상기 폭발접합법은 피용접 재료에 소량의 화약을 사용해서 접합하는 방법으로 이종재료의 용접, 고융점 재료, 클래드 용접 및 다층 용접 등에 쓰인다. 폭발접합에 의한 합금은 기계적으로 강고한 접합면을 보이며 접합면에 인접한 곳에서 열영향을 거의 받지 않으며 열처리재나 가공경화재에서도 모재의 강도가 저하되는 일이 없다.
상기 레이저용접법은 레이저빔을 집광하여 에너지 밀도를 높여 모재료를 용융하면서 용접하는 방법으로 에너지의 밀도가 높아 재료에 주는 열 영향이 작아서 변형도 적다. 따라서 레이저접합은 정밀한 용접에 용이하다.
상기 고압비틀림접합법은 높은 압력을 주면서 회전을 시킴으로써 높은 소성가공도와 압력에 의해 피접합물이 서로 접합되도록 하는 방법이다. 고압비틀림접합법은 높은 소성가공도로 인해 접합된 피접합체의 강도가 증가하며 상온에서도 접합이 가능한 장점이 있다.
상기 마찰용접법은 피용접물간의 접합면에 압력을 건 그대로 서로 상대적인 회전을 주어, 마찰 발열에 의해 접합부가 적당한 고온으로 되었을 때 상대적 회전을 시키며, 가압력을 증가하여 압접하는 방법이다. 마찰접합은 환봉이나 관의 맞대기 용접에 많이 사용된다.
상기 확산용접법은 피용접물에 압력을 가한 상태로 열처리를 해서 피용접물간에 확산에 의해 접합되도록 하는 접합이다. 확산접합법은 피용접물을 마찰 용접처럼 맞대어서 압력을 가해 고정을 하고, 용융점에서 0.3Tm(Tm:용융온도) 온도로 가열을 하는데 이때 시간은 5분에서 24시간까지 다양하며 부피가 큰 부품보다는 작은 부품을 접합부의 변형없이 용접하는데 용이하다.
상기와 같은 접합방법에 의하여 접합이 이루어진 클래드 적층구조물은 최종적으로 시효처리하는 과정을 거치게 되는데, 본 발명에서의 시효처리는 상온 내지 700℃의 온도범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 시효처리는 용체화 처리에 의해 기지에 용해된 합금 원소들을 미세하고 균일한 분포를 나타내도록 입자를 형성하도록 함으로써 금속의 강도와 경도를 증가시키기 위하여 수행한다. 시효처리의 온도가 상온보다 낮을 경우에는 석출 시간이 너무 길어 석출의 효율이 매우 저하되는 문제점이 있으며 시효처리의 온도가 700℃를 초과하는 경우에는 석출물의 크기가 조대하여 강화 효과가 떨어지게 되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
또한 본 발명은 상술한 클래드 판재의 제조방법에 의하여 제조되는 클래드 판재를 제공한다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 : 3층 구조의 클래드 판재의 제조
티타늄-스테인리스강 클래드 판재를 제조하기 위하여, 티타늄 판재, 중간접합재로 크롬(Cr) 1wt%를 함유한 열처리형 구리합금 및 스테인리스강의 순서로 적층하였다. 상기 적층된 클래드 판재를 아크 웰딩하여 예비 접합시키고, 1,020℃의 온도에서 용체화하였다. 상기 용체화된 클래드 판재 적층 구조물을 압연접합법을 통하여 완전 접합시킨 후에, 최종적으로 450℃에서 시효처리 하였다.
클래드 판재의 조직 구조
상기 실시예를 통하여 제조된 클래드 판재의 조직 구조를 확인하기 위하여, 상기 클래드 판재의 계면 부분을 촬영하여 이를 도 3에 나타내었다. 도 3a는 티타늄과 중간접합재(Cu-1wt%Cr)의 계면부분을 나타낸 것이고, 도 3b는 중간접합재(Cu-1wt%Cr)와 스테인리스강의 계면부분을 나타낸 것이다. 상기 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 티타늄과 중간접합재로 쓰인 구리합금(Cu-1wt%Cr) 및 중간접합재로 쓰인 구리합금(Cu-1wt%Cr)과 스테인리스강 사이는 모두 치밀한 접합이 이루어져 있음을 알 수 있었다.
클래드 판재의 경도 확인
상기 실시예를 통하여 제조된 클래드 판재에서 시효처리에 의한 강화 여부를 확인하기 위하여, 시효처리 전후의 경도 테스트를 실시하였으며, 그 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에 나타난 바와 같이, 시효처리 후 강도가 증가된 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 이와 균등한 것들에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지는 않는다.
1 : 클래드 판재 층
2 : 중간접합재 층

Claims (11)

  1. (1) 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제1단계;
    (2) 상기 클래드 판재 적층구조물을 용체화시키는 제2단계;
    (3) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제3단계; 및
    (4) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제4단계를 포함하며,
    상기 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금에서 구리와 구리를 제외한 나머지 원소의 비율은 95 내지 99.99wt% : 0.01 내지 5wt%인 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  2. (ⅰ) 복수의 클래드 판재 및 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 용체화시키는 제ⅰ단계;
    (ⅱ) 상기 용체화된 복수의 클래드 판재를 적층시키되, 상기 용체화된 복수의 클래드 판재 사이마다 중간접합재로서 상기 용체화된 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금을 삽입시켜 클래드 판재 적층구조물을 형성시키는 제ⅱ단계;
    (ⅲ) 상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 제ⅲ단계; 및
    (ⅳ) 상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 제ⅳ단계를 포함하며,
    상기 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금에서 구리와 구리를 제외한 나머지 원소의 비율은 95 내지 99.99wt% : 0.01 내지 5wt%인 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계와 제2단계의 사이에 상기 클래드 판재 적층구조물을 예비접합시키는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제ⅱ단계 이후에 상기 클래드 판재 적층구조물을 예비접합시키는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 판재는 티타늄, 티타늄합금, 탄소강, 합금강 및 스테인리스강으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 열처리형 구리합금은, Cu-Cr, Cu-Zr, Cu-Mg, Cu-Ag, Cu-Cr-Mg, Cu-Cr-Ag, Cu-Cr-Mg-Ag, Cu-Zr-Mg, Cu-Zr-Ag, Cu-Zr-Mg-Ag, Cu-Cr-Zr-Mg, Cu-Cr-Zr-Ag, Cu-Cr-Zr-Mg-Ag 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 용체화시키는 단계는 200 내지 1,200℃의 온도범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  9. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 판재 적층구조물을 접합시키는 단계는 저항심용접법, 압연접합법, 폭발접합법, 레이저용접법, 고압비틀림접합법(HPT ; high pressure torsioning), 마찰용접법, 확산접합법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합된 클래드 판재 적층구조물을 시효처리하는 단계는 상온 내지 700℃의 온도범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 클래드 판재의 제조방법.
  11. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 의한 클래드 판재의 제조방법으로부터 제조되는 클래드 판재.
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