KR20010082126A

KR20010082126A - 쾌삭성 가공용 구리합금 및 그 봉재 또는 선재의 제조방법

Info

Publication number: KR20010082126A
Application number: KR1020010006644A
Authority: KR
Inventors: 가타오카데츠지; 후지사와마사하루
Original assignee: 후지이 다카시; 가부시키가이샤 후지이 세이사쿠쇼
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-10
Publication date: 2001-08-29
Also published as: JP2001226725A

Abstract

(과제) Pb을 함유하지 않은 쾌삭성 가공용 구리합금 및 그 봉재 또는 선재의 제조방법을 제공한다.

(해결수단) 가공용 구리합금은, 쾌삭성을 가지지 않은 구리합금에 Ca을 0.05∼1.5wt% 첨가함으로써 쾌삭성을 가지게 하고, 혹은 0.25wt%의 Ca과 1.0∼6.0wt%의 Zn과 3.0∼9.0wt%의 Sn과 0.01∼0.50wt%의 P과 잔부 Cu로 구성되어 있다.

Description

쾌삭성 가공용 구리합금 및 그 봉재 또는 선재의 제조방법{Producing method of copper alloy for processing use, and bar or wire meterial thereof}

본 발명은 정밀기계부품, 장식부품, 급배수(給配水)부품 등 정밀절삭에 적합하며, 납을 함유하지 않은 가공용 구리합금 및 그 봉재 또는 선재의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터 비스무트(Bi)를 포함하는 쾌삭 구리합금이 사용되고 있는데, JISH 3270에 규정된 구리합금은 환경, 인체에 유해한 납(Pb)을 사용하여 피삭성(被削性)을 향상시키고 있다. 즉, 피삭성을 향상시킨 구리합금은 환경, 인체에 유해한 Pb을사용하고 있기 때문에, 급배수용 부품으로서 이용한 경우에는 수중으로의 Pb의 용출(溶出), 인체에 직접 접촉한 경우에는 알레르기 발증, 절삭가공시에는 부유입자나 퓸(fume) 등의 흡입 등에 의한 인체에 대한 영향 등을 생각할 수 있다.

그래서, 급배수용 부품으로서 이용되는 쾌삭 구리합금에 대해서는 1992년에 일본국 후생성(厚生省)에서 Pb의 용출량을 0.05mg/l으로 강화하였고, 2002년에는 0.01mg/l을 목표로 하고 있다. 따라서, Pb을 포함하는 쾌삭 구리합금의 사용이 어려워지게 되었고, 어느 금속과도 합금화되지 않고 고용체로 존재하는 Pb의 사용을 중지시키지 않을 수 없게 되었다.

그런데, Pb 대신에 Ca을 첨가한 경우에는, 주조재로서는 사용할 수 있는 것이지만 소성가공성이 나쁘기 때문에, 압연가공 등에 의한 가공용 재료로서 제조된 예는 없다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소한 Pb을 함유하지 않은 쾌삭성(快削性) 구리합금 및 그 봉재 또는 선재의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 개량된 피삭성, 인장강도, 경도(HRB,HV) 및 소성가공성을 가지는 Pb을 함유하지 않은 쾌삭성 구리합금 및 그 봉재 또는 선재의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 Ca의 첨가량에 대한 절삭지수와 록웰경도의 관계를 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 Sn의 첨가량에 대한 절삭지수와 록웰경도의 관계를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 Zn의 첨가량에 대한 절삭지수와 록웰경도의 관계를 나타낸 도면

본 발명에 있어서의 가공용 구리합금은, JISH3270에 규정된 쾌삭성을 가지지 않은 일반 구리합금에 Ca을 0.05∼1.5wt% 첨가함으로써 쾌삭성을 가지게 하고 있다.

(발명의 실시형태)

본 발명에 있어서의 가공용 구리합금은, 쾌삭성을 가지지 않은 구리합금에 Ca을 0.05∼1.5wt% 첨가함으로써 쾌삭성을 가지게 하고, 혹은 0.25wt%의 Ca과 1.0∼6.0wt%의 Zn과 3.0∼9.0wt%의 Sn과 0.01∼0.50wt%의 P과 잔부 Cu로 구성되어 있다. 또, 상기 가공용 구리합금의 봉재 또는 선재는, 쾌삭성을 가지지 않은 구리합금에 Ca을 0.05∼1.5wt% 첨가함으로써 쾌삭성을 가지게 한 가공용 구리합금, 또는 0.2wt%의 Ca과 1.0∼6.0wt%의 Zn과 3.0∼9.0wt%의 Sn과 0.01∼0.50wt%의 P과 잔부 Cu로 이루어지는 가공용 구리합금을 냉간가공한 후, 500∼800℃의 열처리를 적어도 2회 이상 반복함으로써 형성된다.

(실시예)

이하, 실시예에 대해서 설명한다. 우선, 제 1 실시예에 대해서 설명하면, JISH3270에 규정되어 있는 일반 인청동재(燐靑銅材)(C5191)에 금속칼슘(Ca)을 0.25∼3.00wt% 첨가함에 의한 피삭성 효과를 확인하기 위한 합금으로서 시료재 No.1∼8로 하여 표 1에 그 조성을 나타낸다. 시료재 No.1은 종래의 인청동재(C5191)로서,비교하기 위해서 작성하였다.

표 1의 시료재 No.1∼8로 나타내는 배합량의 금속재료를 흑연 도가니에 넣고서 대기중에서 전기로에 의해서 가열하여 용해하고, ø40×700mm의 금형에 주조함으로써 시료재를 형성한다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 이들 각 시료재를 두께 15mm로 절단하여 주조재의 횡단면 경도를, 또 길이 250mm로 절단하여 주조재의 피삭성 시험편을 작성하였다.

도 1은 Ca의 첨가량에 대한 절삭지수와 록웰경도의 관계를 나타낸 것으로, Ca첨가량이 많아짐에 따라서 경도가 상승하고, 또 Ca이 첨가되면 절삭지수도 상승하는 것을 알 수 있다.

Ca첨가량이 1.5wt%인 점을 경계로 하여 절삭지수가 저하되는 것은, Ca첨가량이 1.5wt% 이상으로 되면, 금속칼슘이 용해시에 가스를 쉽게 흡수하여 용탕(鎔湯)의 성질이 나빠지게 됨으로써 양호한 주조재가 되지 않기 때문에, 정확한 데이터를 얻을 수 없었기 때문이다. 따라서, 가공용 구리합금으로서는 가능한 Ca첨가량을 1.5wt% 이하로 하고, 또 그 하한은 절삭지수와 록웰경도를 고려하여 0.05wt% 이상으로 하고 있다.

이어서, 제 2 실시예에 대해서 설명하면, Sn이 1.5∼10.5wt%, P이 0.1wt%, Cu를 잔부로 하는 성분으로 한 구리합금에, Ca을 0.5wt% 첨가함에 의한 피삭성 효과를 확인하기 위한 합금으로서 시료재 No.9∼13으로 하여 표 3에 그 조성을 나타낸다.

표 3의 시료재 No.9∼13로 나타내는 배합량의 금속재료를 흑연 도가니에 넣고서 대기중에서 전기로에 의해서 가열하여 용해하고, ø40×700mm의 금형에 주조함으로써 시료재를 형성한다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 이들 각 시료재를 두께 15mm로 절단하여 주조재의횡단면 경도를, 또 길이 250mm로 절단하여 주조재의 피삭성 시험편을 작성하였다.

도 2는 Sn의 첨가량에 대한 절삭지수와 록웰경도의 관계를 나타낸 것으로, Sn을 1.5∼10.5wt% 함유한 구리합금에 Ca을 0.5wt% 첨가한 경우의 시료재 NO.9∼13에 대해서도, Ca을 첨가한 것만으로 피삭성이 향상되는 것을 알 수 있다.

이어서, 제 3 실시예에 대해서 설명하면, JISH3270에 규정되어 있는 쾌삭 인청동재(C5441)에 대해서 Ca 및 Zn의 첨가량을 변화시킴에 의한 피삭성 효과를 확인하기 위한 합금으로서 시료재 No.14∼18로 하여 표 5에 그 조성을 나타낸다. 시료재 No.14는 종래의 괘삭 인청동재(C5441)로서, 비교하기 위해서 작성하였다.

표 5의 시료재 No.14∼18에 나타내는 배합량의 금속재료를 흑연 도가니에 넣고서 대기중에서 전기로에 의해서 가열하여 용해하고, ø40×700mm의 금형에 주조함으로써 시료재를 형성한다.

표 6에 나타낸 바와 같이, 이들 각 시료재를 두께 15mm로 절단하여 주조재의 횡단면 경도를, 또 길이 250mm로 절단하여 주조재의 피삭성 시험편을 작성하였다.

또한, 중간 가공재, 예를 들면 상기한 주조재 혹은 시험편을 연속 와이어 드로잉 머신에 의한 냉간인발가공(압하율(壓下率):15∼60%)과 연속식 광휘 어닐링 노에 의한 열처리(처리온도:550∼700℃, 10∼30분)를 수회 반복하여 ø5.0mm의 선재를 제조하고, 최종적으로는 교정정직(矯正整直)가공에 의해서 ø5.0mm의 봉재를 만들어 인장시험, 비커즈경도시험을 할 시료를 얻었다.

도 3은 Zn의 첨가량에 대한 절삭지수와 록웰경도의 관계를 나타낸 것으로, Zn을 1.0∼6.0wt% 함유한 Cu-4%Sn합금에 Ca을 0.25wt% 첨가한 경우의 시료재 No.15∼18에 대해서도 Zn을 포함함으로써 피삭성이 향상되는 것을 알 수 있다.

본 발명에서는, 금속칼슘을 0.25∼1.5wt% 첨가함으로써 피삭성을 향상시킨 가공용 구리합금을 얻을 수 있고, 또 피삭성은 향상되나 전연성(展延性)이 떨어져서 주조재로 밖에 제조할 수 없었던 것을 본 발명에 의해서 가공기계, 가공률 및 열처리를 고안하여 가공용 구리합금으로 제조함으로써 기계적인 제반 특성의 분산이 적고 신뢰성이 높은 제품을 얻을 수 있다.

Claims

쾌삭성을 가지지 않은 구리합금에 Ca을 0.05∼1.5wt% 첨가함으로써 쾌삭성을 가지게 한 괘삭성 가공용 구리합금.
0.25wt%의 Ca과 1.0∼6.0wt%의 Zn과 3.0∼9.0wt%의 Sn과 0.01∼0.50wt%의 P과 잔부 Cu로 이루어지는 쾌삭성 가공용 구리합금.
쾌삭성을 가지지 않은 구리합금에 Ca을 0.05∼1.5wt% 첨가함으로써 쾌삭성을 가지게 한 가공용 구리합금, 또는 0.25wt%의 Ca과 1.0∼6.0wt%의 Zn과 3.0∼9.0wt%의 Sn과 0.01∼0.50wt%의 P과 잔부 Cu로 이루어지는 가공용 구리합금을 냉간가공한 후, 500∼800℃의 열처리를 적어도 2회 이상 반복하여 봉재 또는 선재를 형성하는 괘삭성 가공용 구리합금의 봉재 또는 선재의 제조방법.