KR20070015929A - 쾌삭성의 납이 포함된 ｃｕ－ｎｉ－ｓｎ 합금과 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
연속 또는 반연속 주조, 또는 정적 빌렛 주조 또는 스프레이 성형 빌렛 주조에 의해 얻어지고, 스피노달 경화가 가능한 구리, 니켈, 주석 및 납에 기초하는 합금에 관한 것이다. 본 발명의 합금의 기계 가공성 지수는 표준 ASTM C36000 황동에 비해 80%를 초과하고 심지어는 90%에 도달할 수 있다.
구리합금, 스피노달 경화, 스프레이 성형, 빌렛, 기계 가공성
Description
본 발명은 구리, 니켈, 주석, 납 기반 합금 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 한정적인 것은 아니지만, 본 발명은 터닝(turning), 슬라이싱(slicing) 또는 밀링(milling)에 의해 용이하게 가공되는 구리, 니켈, 주석, 납 기반 합금에 관한 것이다.
구리, 니켈 및 주석에 기초하는 합금이 공지되어 널리 사용된다. 이들은 우수한 기계적 특성을 제공하고 스트레인 경화(strain-hardening) 중에 강한 경화를 나타낸다. 이들의 기계적 특성은 스피노달 분해(spinodal decomposition)와 같은 공지의 열처리에 의해 더 향상된다. 15 중량 %의 니켈과 8 중량 %의 주석을 함유하는 합금(표준 합금 ASTM C72900)에서, 기계적 저항이 1500MPa에 도달할 수 있다.
Cu-Ni-S 합금의 다른 적합한 특성은 이들이 우수한 기계적 특성을 나타내면서 황동의 것에 비교하여 양호한 마찰 특성을 제공한다는 것이다.
이들 재료의 다른 장점은 적합한 탄성 특성과 조합된 이들의 우수한 성형성 이다. 더욱이, 이들 합금은 양호한 부식 저항 및 우수한 압박 열 이완에 대한 저항을 제공한다는 것이다. 이 이유로, Cu-Ni-Sn 스프링은 진동 및 강한 열 응력 하에서도 시간 경과에 의해 이들의 압축력을 손실하지 않는다.
양호한 열 및 전기 도전성과 조합된 이들의 적합한 특성은 전기 통신 및 자동차 산업을 위한 고 신뢰성 커넥터를 제조하기 위해 이들 재료가 널리 사용된다는 것을 의미한다. 이들 합금은 또한 다수의 스위치 또는 전자 기계 장치 또는 전자 부품의 지지체로서 또는 높은 하중을 받게 되는 베어링 마찰면을 제조하기 위해 사용된다.
Cu-Be 합금은 상당히 양호하게 기계 가공될 수 있고 Cu-Ni-Sn 합금의 기계적 특성과 필적하고 심지어 능가할 수 있다. Cu-Be 합금의 기계 가공성 지수는 표준 ASTM C36000 황동에 비해 50 내지 60%에 도달할 수 있다. 그러나, 이들의 비용이 높고, 이들의 제조, 사용 및 재순환이 특히 베릴륨의 높은 독성에 기인하여 제한되어 있다. 이들 재료의 압박 열 이완에 대한 저항은 150 내지 175℃ 이상이 온도에서 Cu-Ni-Sn의 것보다 낮다.
그러나, Cu-Ni-Sn 합금의 한가지 단점은 이들이 밀링, 터닝 또는 슬라이싱과 같은 프로세스 또는 임의의 다른 공지의 프로세스에 열악하게 적합된다는 것이다. 이들 합금의 부가의 단점은 주조 중의 이들의 강한 편석이다.
따라서, 본 발명의 목적은 구리, 니켈 및 주석에 기초한 합금의 적합한 기계적 특성을 양호한 가공성과 연계시킨 합금을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 단점이 없는 Cu-Ni-Sn에 기초한 기계 가 공성 제품을 제조하기 위한 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 탄성 및 기계적 저항 특징을 조합하지만 베릴륨 또는 독성 원소가 없는 기계 가공성 합금을 제안하는 것이다.
본 발명의 부가의 목적은 편석에 관한 문제점이 해결될 수 있는 Cu-Ni-Sn에 기초한 기계 가공성 제품을 제조하기 위한 방법을 제안하는 것이다.
이들 목적은 대응 카테고리의 독립 청구항의 대상인 제품 및 방법에 의해, 특히 1 내지 20 중량 %의 Ni, 1 내지 20 중량 %의 Sn, 0.1 내지 4 중량 %의 Pb를 포함하고, 잔량부는 본질적으로 Cu로 구성되는 합금으로 이루어진 기계 가공성 제품으로서, 상기 합금을 열처리하는 단계에 이어서 균열을 방지하기 위한 충분히 느린 속도에서의 냉각 단계를 포함하는 열처리를 경험하는 기계 가공성 제품에 의해 성취된다.
본 발명은 연속 또는 반연속 주조법, 정적 빌렛 주조 또는 스프레이 성형에 의한 주조에 의해 얻어진 구리, 니켈, 주석 및 납을 기초로 하는 합금에 관한 것이다. 구리-니켈-주석 합금은 주조 중에 상당한 편석을 유도하는 긴 고화 간격을 갖는다. 4개의 상술된 프로세스 중에서, "오스프레이(Osprey)"법으로 또한 공지되어 있고 예를 들면 유럽 특허 EP0225732호에 설명되어 있는 스프레이 성형에 의한 주조는 최소의 편석을 나타내는 거의 균질한 미세구조를 얻는 것을 가능하게 한다. 이 프로세스에서, 금속 빌렛은 분무화 액적의 연속적인 적층에 의해 얻어진다. 편석은 분무화 액적의 스케일 상에만 발생할 수 있다. 따라서 편석을 감소시키기 위해 요구되는 확산 거리가 단축된다. 연속 또는 반연속 주조의 경우, 편석은 스프레이 성형 프로세스에서보다 강하지만, 합금의 과도한 취약성(fragility)을 회피하도록 충분히 감소되어 잔류한다. 정적 빌렛 주조는 장기간의 열처리에 의해서만 제거될 수 있는 강한 편석을 유도한다.
납은 합금의 다른 금속 내에서 본질적으로 불용성이고, 얻어진 제품은 Cu-Ni-Sn 매트릭스에 분산된 납 입자를 포함할 수 있다. 기계 가공 작업 중에, 납은 윤활 효과를 갖고, 은의 분열을 촉진한다.
합금 내에 도입된 납의 양은 성취하고자하는 기계 가공성의 정도에 의존한다. 일반적으로, 수 중량 % 까지의 납의 양이 정상 온도에서의 합금의 특성이 변형되지 않고 도입될 수 있다. 그러나, 납 용융점(327℃) 이상에서, 액체 납은 합금을 상당히 약화시킨다. 따라서 납을 함유하는 합금은, 한편으로는 이들이 균열하는 매우 강한 경향을 갖기 때문에, 다른 한편으로는 이들이 바람직하지 않은 약화 상(weakening phase)을 포함하는 2상 결정 구조를 나타낼 수 있기 때문에 제조가 곤란하다.
본 발명의 방법은 제조 중에 균열하지 않고 우수한 기계적 특성을 갖는 수 중량 % 까지의 납을 함유하는 기계 가공성 Cu-Ni-Sn-Pb 제품을 제조하는 것을 가능하게 한다. 납의 비율은 0.1 내지 4 중량 %, 바람직하게는 0.2 내지 3 중량 %, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량 %로 다양할 수 있다.
주물 내에서 용해된 후에, 제조 방법은 연속적인 슬러그로 분해될 수 있고, 제1 슬러그에서는, 제품이 소직경으로 연속 주조에 의해 제조되었는지 또는 대직경으로 정적 빌렛 주조, 스프레이 성형 또는 연속 주조에 의해 제조되었는지의 여부에 따라 두 개의 경우가 고려되어야 한다.
본 발명의 제품은 Cu-Be 합금보다 큰 이들의 우수한 기계 가공성을 특징으로 한다. 본 발명의 합금의 기계 가공성 지수는 표준 ASTM C36000에 비해 80%를 초과하고 심지어 90%에 도달할 수 있다.
제1
슬러그
예를 들면 25mm 이하의 연속 소직경 스레드 주조(thread casting)에 의해 얻어진 합금은 열 균질화 처리 또는 해머링(hammering)에 이어서 균질화에 의한 냉간 변형의 단계 및 재결정 처리를 경험한다. 열처리의 온도는 합금이 1상에 있는 범위 내에 있어야 한다. 열처리 후의 냉각은 냉각 중의 온도차에 의해 생성되는 내부 압박에 기인하는 합금의 균열을 방지하기 위해 충분히 느리고 2상 구조의 형성을 제한하기 위해 충분히 빠른 속도에서 실행되어야 한다. 속도가 너무 느리면, 상당한 양의 제2 상이 발현할 수 있다. 이 제2 상은 매우 연약하고 합금의 변형성을 상당히 감소시킨다. 매우 큰 양의 제2 상의 형성을 회피하는데 요구되는 임계 냉각 속도는 합금의 화학 성질에 의존할 수 있고 더 높은 양의 니켈 및 주석에 대해 더 크다.
더욱이, 냉각 중에, 일시적인 내부 압박이 합금 내에 발생한다. 이들은 제품의 표면과 중심 사이의 온도차에 관련된다. 이들 압박이 합금의 저항을 초과하면, 합금은 균열할 수 있고 더 이상 사용할 수 없다. 냉각에 의한 내부 압박이 더 높아지면 제품의 직경이 더 커진다. 따라서 균열을 회피하기 위한 임계 냉각 속도는 제품의 직경에 의존한다. 이 문제점은 327℃의 그의 용융 온도 이상에서 납이 합금을 매우 연약하게 하기 때문에 Cu-Ni-Sn-Pb 합금에서 더욱 더 심각하다.
본 발명의 방법에서, 열처리 후의 냉각은 합금의 화학 성질 및 제품의 횡치수 또는 직경을 고려하여 미리 결정된 속도에서 실행된다. 냉각 속도는 균열을 방지하기 위해 충분히 느린 동시에 매우 큰 양의 취약 상(fragilizing phase)이 형성되는 것을 방지하기 위해 충분히 커야 한다.
대직경 제품의 제조 중에, 온도차에 기인하는 내부 압박은 소직경 제품보다 크고, 냉각 속도는 따라서 제한되어야 한다. 동시에, Ni 및 Sn의 강한 비율이 취약 상의 형성을 촉진하고 더 신속한 냉각을 요구한다.
스프레이 성형, 정적 빌렛 주조 또는 반연속 주조에 의해 얻어진 합금은 고온 압출 처리를 경험한다. 이는 또한 제품이 대직경을 갖는 연속 주조에 있어서도 해당한다. 압출 중의 냉각은 균열을 방지하기 위해 충분히 느리고 취약한 제2 상의 형성을 제한하기 위해 충분히 빨라야 한다. 대안적으로, 압출 중의 냉각이 너무 느리면, 소직경 연속 주조 제품의 경우에 대해 상술한 바와 같은 열 균질화 및 재결정 처리가 압출 후에 실행되어야 한다.
일단 제1 슬러그가 제조되면, 최종 기계 가공성 제품은 예를 들면 압연, 신선(wire-drawing), 연신 성형 또는 임의의 다른 냉간 변형 프로세스에 의해 하나 또는 다수의 냉간 변형 작업에 의해 직접 얻어지고, 또는 하나 또는 다수의 연속 슬러그에 의해 얻어진다.
연속
슬러그
제1 슬러그로부터, 이하의 슬러그가 하나 또는 다수의 냉간 변형 작업에 이어서 재결정 처리에 의해 얻어진다. 재결정 처리의 온도는 합금이 1상에 있는 범위 내이어야 한다. 열처리 후의 냉각은 균열을 방지하기 위해 충분히 낮지만 2상 구조의 형성을 제한하기 위해 항상 충분히 빠른 속도를 가져야 한다. 연속 슬러그를 통해, 제품의 크기가 감소된다. 최종 슬러그로부터, 최종 제품이 하나 또는 다수의 냉간 변형 작업에 의해 얻어진다.
얻어진 합금의 기계적 특성은 이어서 스피노달 분해 열처리에 의해 증가될 수 있다. 이 처리는 최종 기계 가공 전에 또는 그 이후에 실행될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 방법 및 기계 가공성 제품의 예를 나타낼 것이다. 이하의 예에서, 냉각 온도는 제품의 중심에 관련한다.
예 1
본 예의 합금의 화학 조성은 표 1에 나타낸다.
| 성분 비율(중량 %) |
| Cu 잔량 Ni 7.5% Sn 5% Pb 1% Mn 0.1% 내지 1% 기타 <0.5% |
망간이 탈산제로서 조성물에 도입된다. 그러나, 합금이 산화하는 것을 방지하는 다른 원소 또는 장치를 대신 사용하는 것이 가능하다.
이 합금은 이하에 상술된 상이한 방법에 따라 주조될 수 있다. 본 예에서, 이 합금은 180mm의 직경을 갖는 연속 빌렛 주조에 의해 얻어진다.
제1 슬러그: 빌렛은 예를 들면 18mm 직경으로 압출된다. 압출 다이의 출구에서, 합금은 합금의 중심에서 측정할 때 50℃/min 내지 300℃/min의 냉각 속도가 성취되는 것을 허용하는 압축 공기의 스트림에 의해 냉각된다. 이 속도는 균열을 회피하기 위해 충분히 느리고 제2 상의 형성을 제한하기 위해 충분히 빠르다. 물 스프레이에 의한 냉각이 또한 사용되어, 가능하게는 재료의 균열 없이 300℃/min 내지 1000℃/min의 냉각 속도가 성취될 수 있게 한다. 적합한 냉각 속도에 도달하기 위한 다른 수단이 또한 사용될 수 있다. 압출 다이의 출구에서의 냉각이 충분히 빠르지 않으면, 매우 큰 비율의 제2 상이 형성될 수 있고, 합금은 합금이 1상에 있는 범위, 즉 표 1의 조성에서 690℃ 내지 920℃ 사이의 범위 내의 온도에서 냉각 속도에 대해 동일 특징을 갖는 균질화 처리를 경험해야 할 것이다.
제2 슬러그: 18mm 직경의 제1 슬러그의 재료가 13mm 직경으로 압연되고 다음에 관통형 로(furnace) 또는 커버 제거형 로에서 어닐링된다. 예 1의 화학 조성을 갖는 합금에서, 어닐링 온도는 690℃ 내지 920℃를 포함해야 한다. 10℃/min 정도의 냉각 속도가 이 조성 및 이 13mm 직경에 대해 제2 상의 형성을 제한하는데 충분하다. 더욱이, 300℃/min 내지 3000℃/min의 속도에서의 물 스프레이 냉각은 균열이 방지될 수 있게 하고 연약한 제2 상의 형성이 제한될 수 있게 한다.
마무리: 제2 슬러그의 재료는 기계 가공성 제품을 얻도록 8mm 직경으로 신선되거나 연신 성형된다. 스피노달 분해 처리가 최적의 기계적 특성을 얻도록 기계 가공성 제품 또는 기계 가공된 부분 상에 최종적으로 수행된다.
예 2
본 예의 합금의 화학 조성은 표 2에 나타낸다.
| 성분 비율(중량 %) |
| Cu 잔량 Ni 9% Sn 6% Pb 1% Mn 0.1% 내지 1% 불순물 <0.5% |
본 예에서, 이 합금은 18mm 직경을 갖는 연속 스레드 주조에 의해 얻어진다.
제1 슬러그: 스레드는 예 2의 화학 조성의 1상 범위에 대응하는 700℃ 내지 920℃의 온도에서 관통형 로에서 균질화 처리를 경험한다. 100℃/min 내지 1000℃/min의 냉각 속도는 균열이 방지될 수 있게 하고 연약한 제2 상의 비율이 제한될 수 있게 한다. 이러한 냉각 속도는 예를 들면 압축 공기, 물 스프레이 또는 가스/물 교환 냉각기에 의해 성취될 수 있다.
제2 슬러그: 18mm 직경의 제1 슬러그의 재료가 13mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 다음에 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로에서 어닐링된다. 13mm 직경 및 표 2의 화학 조성에서, 100℃/min 내지 3000℃/min의 냉각 속도는 균열을 회피하면서 제2 상의 형성이 제한될 수 있게 한다.
제3 슬러그: 13mm의 직경의 제2 슬러그의 재료가 10mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 다음에 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링된다. 10mm 직경 및 표 2의 화학 조성에서, 100℃/min 내지 15000℃/min의 냉각 속도는 어떠한 균열도 발생하지 않고 제2 상의 형성이 제한될 수 있게 한다.
제4 슬러그: 10mm 직경의 제3 슬러그의 재료가 7mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 다음에 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링된다. 7mm 직경 및 표 2의 화학 조성에서, 100℃/min 내지 20000℃/min의 냉각 속도는 어떠한 균열도 발생하지 않고 제2 상의 형성이 제한될 수 있게 한다.
제5 슬러그: 7mm 직경의 제4 슬러그의 재료가 5mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 다음에 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링된다. 5mm 직경 및 표 2의 화학 조성에서, 100℃/min 내지 30000℃/min의 냉각 속도는 어떠한 균열도 발생하지 않고 제2 상의 형성이 제한될 수 있게 한다. 15000℃/min 정도의 냉각 속도가 적절한 유체 내에서의 템퍼링에 의해 성취될 수 있다.
제6 슬러그: 5mm 직경의 제5 슬러그의 재료가 3mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링되고, 다음에 100℃/min 내지 40000℃/min을 포함하는 냉각 속도로 냉각된다.
제7 슬러그: 3mm 직경의 제6 슬러그의 재료가 2mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링되고, 다음에 100℃/min 내지 40000℃/min을 포함하는 냉각 속도로 냉각된다.
제8 슬러그: 2mm 직경의 제7 슬러그의 재료가 1.60mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형되고, 700℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링되고, 다음에 100℃/min 내지 50000℃/min을 포함하는 냉각 속도로 냉각된다.
마무리: 제8 슬러그의 재료는 기계 가공성 제품을 얻도록 1mm 직경으로 압연, 신선 또는 연신 성형된다. 스피노달 분해 처리가 최적의 기계적 특성을 얻도록 기계 가공성 제품 또는 기계 가공된 부분 상에 최종적으로 수행된다.
"기계 가공성을 위한 ASTM 테스트법"은 표준 CuZn39Pb3 또는 C36000 황동에 대한 기계 가공성 지수를 판정하기 위한 방법을 제안한다.
예 3
본 예의 합금의 화학 조성은 표 2에 나타낸 제2 예의 것과 동일하다. 본 예에서, 합금은 25mm 직경에서 연속 주조에 의해 얻어진다.
제1 슬러그: 25mm 직경의 스레드 주조물이 16mm 직경으로 해머링된다. 해머링은 사전의 열 균질화 처리 없이 상당한 감소율로 재료가 변형될 수 있게 한다. 이 방법에 의해, 연약한 제2 상의 높은 잔량비가 이 스테이지에서 견딜 수 있게 된다. 제2 상은 50% 정도의 체적비에 도달할 수 있다.
해머링 후에, 16mm 직경의 스레드는 관통형 로에서 균질화 및 재결정 처리를 경험한다. 열처리의 온도는 700℃ 내지 920℃를 포함해야 한다. 다음의 냉각은 100℃/min 내지 3000℃/min을 포함하는 속도에서 실행될 수 있다. 이들 냉각 속도는 균열을 방지하고 이 조성의 이 직경의 제품에 대한 제2 상의 비율을 제한하는 것을 가능하게 한다. 이러한 속도는 압축 공기, 물 스프레이 또는 가스/물 교환기를 사용함으로써 얻어질 수 있다.
마무리: 제1 슬러그의 재료가 기계 가공성 제품을 얻도록 10mm 직경으로 신선 또는 연신 성형된다. 스피도날 분해 처리가 최적의 기계적 특성을 얻도록 기계 가공성 제품 또는 기계 가공된 부분 상에 최종적으로 수행된다.
예 4
본 예의 합금의 화학 조성은 표 3에 나타낸다.
| 성분 비율(중량 %) |
| Cu 잔량 Ni 15% Sn 8% Pb 1% Mn 0.1% 내지 1% 불순물 <0.5% |
본 예에서, 이 합금은 상술된 상이한 방법에 따라 주조될 수 있다. 본 예에서, 이 합금은 그 직경이 240mm 스프레이 성형 빌렛에 의해 얻어진다.
제1 슬러그: 빌렛은 예를 들면 20mm 직경으로 압출된다. 빌렛의 치수 불규칙이 너무 크면, 압출 전에 터닝 단계가 필요할 수 있다. 압출 다이의 출구에서, 합금은 합금의 중심에서 측정할 때 300℃/min 내지 3000℃/min의 냉각 속도가 성취되는 것을 허용하는 물 스프레이에 의해 냉각된다. 이 속도는 균열을 회피하기 위해 충분히 느리고 연약한 제2 상의 형성을 제한하기 위해 충분히 빠르다. 압출 다이의 출구에서의 냉각이 충분히 빠르지 않으면, 매우 큰 비율의 제2 상이 형성될 수 있다. 다음, 합금은 합금이 1상에 있는 범위, 즉 표 3의 조성에서 780℃ 내지 920℃ 사이의 범위 내의 온도에서 냉각 속도에 대해 동일 특징을 갖는 균질화 처리를 경험해야 할 것이다.
제2 슬러그: 20mm 직경의 제1 슬러그의 재료가 11mm 직경으로 해머링되고 다음에 관통형 로에서 어닐링된다. 예 3의 화학 조성을 갖는 합금에서, 어닐링 온도는 780℃ 내지 920℃를 포함해야 한다. 11mm의 직경 및 표 3의 화학 조성에서, 300℃/min 내지 15000℃/min을 포함하는 냉각 속도는 균열을 회피하면서 제2 상의 존재를 제한하는 것을 가능하게 한다. 해머링의 사용은 연약 재료에서조차 상당한 스트레인 경화율이 성취될 수 있게 한다. 이 방법에 의해, 연약한 제2 상의 잔량비는 압연, 신선 또는 연신 성형법에서보다 클 수 있다. 이는 50 중량 % 정도의 값에 도달할 수 있다.
제3 슬러그: 11mm 직경의 제2 슬러그의 재료가 6.5mm 직경으로 해머링되고 이어서 780℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 관통형 로 또는 템퍼링 로에서 어닐링된다. 6.5mm 직경에서, 표 3의 합금은 균열 없이 300℃/min 내지 20000℃/min의 냉각 속도를 허용한다. 이들 속도는 연약한 제2 상의 비율이 제한될 수 있게 한다.
마무리: 제3 슬러그의 재료는 기계 가공성 제품을 얻도록 4mm 직경으로 신선 또는 연신 성형된다. 스피노달 분해 처리가 최적의 기계적 특성을 얻도록 기계 가공성 제품 또는 기계 가공된 부분 상에 최종적으로 수행된다.
냉각 테스트
본 발명의 합금의 샘플이 균열의 발생을 판정하도록 급속 냉각 테스트가 수행되었다. 본 테스트의 합금의 화학 조성은 표 2에 나타낸다.
샘플은 800℃의 온도에서 열처리가 수행되고 이어서 템퍼링 유체(EXXON XD90) 및 물에서 침지에 의해 급속 냉각되었다.
각각의 냉각에서, 냉각 속도(℃/min)가 샘플의 중심에서 열전대로 측정되었다. 균열의 존재가 트랙션 테스트에 의해 검증되었다.
| 직경/mm 속도 트랙션 테스트 속도 트랙션 테스트 XD90 물 |
| 4 24000 ○ 63000 × 6 16000 ○ 48500 × 8 12000 ○ 33000 × 10.8 8350 ○ - × 13 6500 ○/× 23500 × |
테스트는 최대 약 10mm 직경이 템퍼링 유체 내에서의 냉각을 견딜 수 있다는 것을 관찰하는 것을 허용한다. 한편, 물 템퍼링은 항상 샘플의 균열을 초래하고, 이는 최대 4mm의 최소 직경이다.
Cu-Ni-Sn-Pb의 소직경 제품에서, 24000℃/min 이상의 냉각 속도가 사용될 수 있다. 이 경우, 물 템퍼링은 제품의 크기가 일시적인 내부 압박을 제한하도록 충분히 작고 따라서 균열이 형성되는 것을 방지하면 효과적일 수 있다.
예 1, 2, 3 및 4의 기계 가공성 제품은 각각 냉각 속도 및 열처리 온도가 화학 조성 및 치수에 적용되는 경우에 예 1, 2, 3 및 4의 방법에 의해 제조될 수 있다. 제시된 각각의 예에서, 슬러그의 수는 완성된 제품의 크기에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 합금의 구리의 부분은 예를 들면 최대 10 중량 %로 예를 들면 Fe, Zn 또는 Mn과 같은 다른 원소로 대체될 수 있다.
Nb, Cr, Mg, Zr 및 Al과 같은 다른 원소가 또한 수 퍼센트까지의 비율로 존재할 수 있다. 이들 원소는 무엇보다도 스피도날 경화를 향상시키는 효과를 갖는다.
Claims (42)
1 내지 20 중량 %의 Ni, 1 내지 20 중량 %의 Sn, 0.1 내지 4 중량 %의 Pb를 포함하고, 나머지는 본질적으로 Cu로 구성되는 합금으로 이루어진 금속 제품의 제조 방법에 있어서,
상기 합금을 가열하는 단계와 이어서 균열을 방지하기 위해 충분히 느린 속도에서의 냉각 단계를 포함하는 열처리를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각 단계의 속도는 2상 구조의 형성을 제한하기 위해 충분히 높은 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 단계는 합금의 화학 조성 및 상기 금속 제품의 크기에 따라 미리 결정된 냉각 속도에서 실행되는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열처리는 압연, 신선, 연신 성형 또는 해머링에 의한 냉간 변형 단계로 이어지는 금속 제품의 제조 방법.
제 4 항에 있어서, 균열을 방지하기 위한 충분히 느린 속도에서의 냉각 단계로 이어지는 재결정 단계를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 관통형 로에서 수행되는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 연속 주조의 초기 단계를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 연속 주조 후의 해머링 단계를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 정적 빌렛 주조의 초기 단계 또는 스프레이 성형 빌렛 주조의 단계, 또는 반연속 빌렛 주조의 단계, 그 후의 압출 단계를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 690℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 실행되는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리 중의 상기 금속 제품의 횡치수는 1mm 내지 100mm를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리 중의 상기 금속 제품의 횡치수는 5mm 내지 50mm를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리 중의 상기 금속 제품의 횡치수는 10mm 내지 20mm를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리의 상기 냉각 단계는 10℃/min 내지 24000℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리의 상기 냉각 단계는 10℃/min 내지 4000℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리의 상기 냉각 단계는 100℃/min 내지 1500℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리의 상기 냉각 단계는 100℃/min 내지 1000℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 신선 또는 연신 성형 또는 해머링 또는 압연의 단계를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 스피도날 경화의 단계를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 합금은 6 내지 8 중량 %의 Ni, 4 내지 6 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 합금은 8 내지 10 중량 %의 Ni, 5 내지 7 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 합금은 14 내지 16 중량 %의 Ni, 7 내지 9 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 최대 10 중량 %의 Zr, Nb, Cr, Al, Mg 중 하나 이상을 포함하는 금속 제품의 제조 방법.
제 1 항의 방법에 따라 제조된 제품.
1 내지 20 중량 %의 Ni, 1 내지 20 중량 %의 Sn, 0.1 내지 4 중량 %의 Pb를 포함하고, 나머지는 본질적으로 Cu로 구성되는 합금으로 이루어진 기계 가공성 제 품으로서, 상기 합금을 열처리하는 단계에 이어서 균열을 방지하기 위한 충분히 느린 속도에서의 냉각 단계를 포함하는 열처리를 경험하는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 합금은 6 내지 8 중량 %의 Ni, 4 내지 6 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 합금은 8 내지 10 중량 %의 Ni, 5 내지 7 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 합금은 14 내지 16 중량 %의 Ni, 7 내지 9 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 균질화 처리는 관통형 로에서 수행되는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리는 압연, 신선, 연신 성형 또는 해머링에 의한 냉간 변형의 단계 및 재결정 단계 및 그 후에 균열을 방지하기 위한 충분히 늦은 속도에서의 냉각 단계로 이어지는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 냉각 단계의 속도는 2상 구조의 형성을 제한하도록 충분히 높은 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리는 690℃ 내지 920℃를 포함하는 온도에서 실행되는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리 중의 상기 금속 제품의 횡치수는 1mm 내지 10mm를 포함하는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리의 냉각 속도는 10℃/min 내지 24000℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리의 냉각 속도는 10℃/min 내지 4000℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리의 냉각 속도는 100℃/min 내지 1500℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 상기 열처리의 냉각 속도는 100℃/min 내지 1000℃/min을 포함하는 냉각 속도를 갖는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 스피노달 경화의 단계를 포함하는 기계 가공성 제품.
제 25 항에 있어서, 최대 10 중량 % 이상의 Fe, Zn, Mn 및/또는 최대 5 중량 % 이상의 Zr, Nb, Cr, Al, Mg를 포함하는 기계 가공성 제품.
8 내지 10 중량 %의 Ni, 5 내지 7 중량 %의 Sn 및 0.5 내지 2 중량 %의 Pb를 포함하고, 나머지는 본질적으로 Cu로 구성되는 합금으로 이루어진 기계 가공성 제품.
제 40 항에 있어서, 80% 이상의 기계 가공성 지수를 특징으로 하는 기계 가공성 제품.
제 40 항에 있어서, 최대 10 중량 % 이상의 Fe, Zn, Mn 및/또는 최대 5 중량 % 이상의 Zr, Nb, Cr, Al, Mg를 포함하는 기계 가공성 제품.
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