KR20070036983A - Fe added silver and silver alloys and their manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 은-철 합금은 은 또는 은 합금에 철이 미세하게 균일 분산된 미세 합금으로, 이를 이용한 전기접점재료 제조시, 은 합금이 본래 가지는 우수한 도전성 등의 전기적 특성과 가공성 및 스폿 용접성을 저하시키지 않고, 복잡한 형상의 접점 또는 경부하로부터 중부하의 접점에 넓게 사용될 수 있는 철이 첨가된 은 합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a silver-iron alloy is a fine alloy in which iron is finely uniformly dispersed in silver or a silver alloy, and when manufacturing an electrical contact material using the same, it does not deteriorate the electrical properties, workability, and spot weldability such as excellent conductivity of the silver alloy. The present invention relates to an iron-added silver alloy and a method for producing the same, which can be widely used for a contact of a complicated shape or a light load to a heavy load.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 은 합금에 있어서 철의 고용도를 높이고, 합금의 조직을 미세하고 균일하게 분포시킬 수 있는 용해 기술을 확보할 수 있으며, 내 용착성 및 내 소모성 등의 접점 특성을 크게 높인 은-철 합금을 얻을 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to secure a dissolution technology capable of increasing the solid solution of iron in the silver alloy, to distribute the alloy structure finely and uniformly, and to provide contact characteristics such as welding resistance and consumption resistance. A significantly higher silver-iron alloy can be obtained.

은, 철, 전기접점재료, 주조공정 Silver, iron, electrical contact materials, casting process

Description

철이 첨가된 은 합금 및 그의 제조방법{Fe Added Silver and Silver Alloys and their Manufacturing Method Thereof}Fe added silver and silver alloys and their manufacturing method Thereof}

도 1은 은-철의 상태도;1 is a state diagram of silver-iron;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 은-철 합금의 제조방법을 나타내는 블럭도;2 is a block diagram showing a method of manufacturing a silver-iron alloy according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 철이 첨가된 은-철 합금의 500배 확대도; 및3 is an enlarged 500 times view of an iron-iron alloy to which iron is added according to an embodiment of the present invention; And

도 4는 본 발명에 따른 철이 첨가된 은-철 합금의 에너지 분산형 분광기(EDX) 분석결과도이다.4 is an energy dispersive spectroscopy (EDX) analysis result of the iron-added silver-iron alloy according to the present invention.

본 발명은 철이 첨가된 은 합금 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 은-철 합금은 은 또는 은 합금(이하 '은 합금'이라 한다)에 철이 미세하게 균일 분산된 미세 합금으로, 이를 이용한 전기접점재료 제조시, 은 합금이 본래 가지는 우수한 도전성 등의 전기적 특성과 가공성 및 스폿 용접성을 저하시키지 않고, 복잡한 형상의 접점이나 경부하로부터 중부하의 접점에 이르기까지 넓게 사용 될 수 있는 철이 첨가된 은 합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silver alloy to which iron is added and a method of manufacturing the same. More specifically, the silver-iron alloy is a fine alloy in which iron is finely uniformly dispersed in silver or a silver alloy (hereinafter referred to as a 'silver alloy'). When manufacturing the electrical contact materials used, iron is added, which can be used widely from complex-shaped contacts or light loads to heavy-duty contacts without degrading the electrical properties, workability, and spot weldability of the excellent conductivity of silver alloys. It relates to a silver alloy and a method for producing the same.

종래로부터 전기접점재료로서 여러 가지의 것들이 사용되지만, 가장 널리 사용되고 있는 것은 은-카드뮴계 합금으로 중전류 이하 영역에서 광범위하게 사용되며 전기접점 총수요량의 90% 이상을 차지하고 있다.Conventionally, various kinds of electric contact materials are used, but the most widely used silver-cadmium-based alloys are widely used in the region below medium current and occupy 90% or more of the total electrical contact demand.

그러나, 은-카드뮴계 전기접점재료는 내마멸성, 전기전도도 및 접촉저항등의 특성이 우수한 재료이지만, 최근 카드뮴의 유해성과 함께내 용착성의 불량이 문제시 되고 있으며, 또한 카드뮴이 산화전에 선택적으로 증발하기 때문에 표면부분에서의 용질농도가 감소하게 되므로 조직에서의 불균일도가 심하게 나타나는 문제가 발생되고 있다.However, silver-cadmium-based electrical contact materials have excellent properties such as abrasion resistance, electrical conductivity, and contact resistance. However, in recent years, there is a problem of poor adhesion resistance along with the harmfulness of cadmium. As a result, the solute concentration in the surface portion decreases, causing a problem of severe unevenness in the tissue.

한편 또다른 전기접점재료인 은-철 합금재료는 고온에서 해당 원소를 상호 용융상태로 혼합시킨 후 냉각시켜 제조하는 통상의 합금제조법으로는 제조하기 어려운데, 이는 도 1의 은-철의 상태도에서 보여주는 바와 같이, 은과 철은 상온에서 상호 고용도가 거의 없기 때문이다. Meanwhile, another electrical contact material, the silver-iron alloy material, is difficult to be manufactured by a conventional alloy manufacturing method in which the elements are mixed with each other at high temperature and then cooled, which is shown in the state diagram of silver-iron of FIG. As it is, silver and iron have little mutual employment at room temperature.

즉, 보통 합금의 용해 후 상온으로 냉각 중에 은과 철의 고용도는 완전히 없어지기 때문에 합금원소로 첨가된 철이 은의 기지중에 불규칙하게 편성된 조직만을 얻게 된다.That is, since the solubility of silver and iron is completely lost during cooling to room temperature after melting of an alloy, only a structure in which iron added as an alloying element is irregularly knit in a silver matrix is obtained.

따라서 은-철 합금재료는 은과 철의 미세한 분말을 균일하게 상호 혼합하여 성형한 후, 고온에서 소결하는 분말야금법을 이용하여야만 제조가 가능하게 된다.Therefore, the silver-iron alloy material can be manufactured only by using powder metallurgy, which is formed by uniformly mixing fine powders of silver and iron, and then sintering at high temperature.

상기 분말야금법으로 은-철 합금분말을 제조하는 방법은 첫째, 화학적인 방법을 이용하여 습식으로 분말을 제조하고 은과 철을 공침시켜 분자 단위에서 혼합 시켜 제조하는 방법과 둘째, 은과 철을 함께 용해한 후 아토마이징하여 직접 합금 분말을 만드는 방법이 있다.The method of manufacturing the silver-iron alloy powder by the powder metallurgy method is firstly prepared by using a chemical method in a wet powder, and co-precipitating silver and iron and mixing them in a molecular unit, and secondly, silver and iron There is a method of making alloy powder directly by dissolving together and atomizing.

그러나 상술한 전자의 방법은 유사한 특성의 전기접점재료를 제조할 수 있으나 그 공정이 복잡하여 대량 생산에는 많은 어려움이 있으며, 후자의 방법은 대량 생산에는 적합하나 고가의 장비가 필요 하고 재료의 손실량이 큰 단점이 있다.However, the former method can produce an electrical contact material with similar characteristics, but the process is complicated, so there are many difficulties in mass production. The latter method is suitable for mass production, but requires expensive equipment and the amount of material loss There is a big disadvantage.

또한 상기 분말야금법으로 은-철 합금 제조시, 조직을 미세/균질화 시키기 위해서는 분말의 입자를 가능한 한 작게 제조할 필요가 있는데, 분말의 입자가 미세화할수록 분말가격이 급격히 상승하고, 취급이 힘들어 균일하게 혼합하기 어려운 공정상의 문제가 발생하고, 개폐시에 발생하는 아크(Arc)열에 의해 은-철 합금 본래의 특징인 안전한 접촉 특성을 손상시키고, 온도 상승 등에 의해 내 용착성을 저하시키는 문제점이 있다. In addition, when the silver-iron alloy is manufactured by the powder metallurgy, it is necessary to make the particles of the powder as small as possible in order to make the structure fine / homogenous. As the particles of the powder become finer, the powder price increases rapidly and the handling becomes difficult and uniform. A process problem that is difficult to mix easily occurs, and the arc heat generated at the time of opening and closing causes damage to the safe contact characteristics inherent in the silver-iron alloy, and there is a problem of deteriorating the weld resistance due to temperature rise. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 은 또는 은 합금에 철을 미세하게 균일 분산된 합금을 제조하는 제조방법과 그에 의해 얻어지는 은 합금을 이용한 전기접점재료의 제조시, 은 합금이 본래에 가지는 우수한 도전성 등 전기적 특성과 가공성이나 스폿 용접성을 저하시키지 않고, 복잡한 형상의 접점이나 경부하로부터 중부하의 접점에 이르기까지 넓게 사용할 수 있는 은-철 합금 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, a method for producing an alloy finely dispersed in the iron or silver alloy in silver and in the production of an electrical contact material using the silver alloy obtained thereby, silver alloy To provide a silver-iron alloy which can be used widely from a contact of a complicated shape or a light load to a heavy load without deteriorating electrical characteristics such as excellent inherent conductivity and workability or spot weldability, and a method of manufacturing the same. There is this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 철이 첨가된 은 합금은 순수 은 또는 모든 은 합금에 1 내지 10중량%의 철이 함유된 것을 특징으로 한다.Iron alloy according to the present invention for achieving the above object is characterized in that 1 to 10% by weight of iron contained in pure silver or all silver alloys.

또한, 상기 철이 첨가된 은 합금의 제조방법은 주조공정에 의해 순수 은 또는 모든 은 합금에 철이 첨가된 은-철 합금을 제조함에 있어서, 순수 은 또는 모든 은 합금 및 1 내지 10 중량%의 철을 도가니에 장입하여 보호가스 분위기에서 1500 내지 1650℃의 온도로 용해하는 제 1단계, 및 상기 제 1단계에서 얻어진 은 합금을 1400 내지 1450℃의 온도에서 수냉식 금형속에 넣어 주조공정을 통하여 빌렛 또는 주조품을 제조하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the silver-added silver alloy is pure silver or all silver alloys in the production of a silver-iron alloy is added to the pure silver or all silver alloys by a casting process, pure silver or all silver alloys and 1 to 10% by weight of iron The billet or cast product was charged into a crucible and dissolved in a protective gas atmosphere at a temperature of 1500 to 1650 ° C. and the silver alloy obtained in the first step in a water-cooled mold at a temperature of 1400 to 1450 ° C. Characterized in that it comprises a second step of manufacturing.

또한, 상기 제 1단계 후에 1 내지 30분 동안 후교반을 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, after the first step it is characterized in that it further comprises a step of post stirring for 1 to 30 minutes.

또한, 상기 제 1단계는 순수 은 또는 모든 은 합금 및 철을 용해한 후 교반 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first step is characterized in that it further comprises a stirring process after dissolving pure silver or all silver alloys and iron.

여기서, 상기 금형은 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 상기 주조공정은 중력 주조공정 이외에 진공 주조공정을 사용하여도 무방하다.Here, the mold is preferably any one of a mold, a ceramic type or a graphite type, and the casting step may be a vacuum casting step other than the gravity casting step.

본 발명의 실시 예에서 사용된 공정은 중력 주조공정(Gravity Casting)이며, 사용된 은은 99.99% 순도이다.The process used in the embodiment of the present invention is a gravity casting process (Gravity Casting), the silver used is 99.99% purity.

상기 순수 은은 본 발명의 일실시 예일 뿐이며, 본 발명에 의해 얻어지는 철이 첨가된 은 합금은 상기 순수 은 뿐만 아니라, 모든 은 합금에 철이 첨가되어도 같은 효과를 얻을 수 있다.The pure silver is only one embodiment of the present invention, the iron alloy obtained by the present invention can be obtained the same effect even if the iron is added to all the silver alloy as well as the pure silver.

또한, 상기 주조공정은 중력 주조공정 이외에 진공 주조공정을 사용하여도 무방하다.In addition, the casting process may use a vacuum casting process in addition to the gravity casting process.

한편, 본 발명에 따른 은-철 합금의 제조방법은 은과 철의 특성상 이들 두 재료는 상온에서 고용도가 거의 없기 때문에, 종래의 주조법과는 달리 급냉 응고 기술을 적용한 금형주조법을 적용하여 철이 미세하고 균일하게 분포하는 것이 특징이다.On the other hand, the method of producing a silver-iron alloy according to the present invention, since these two materials have little solid solution at room temperature due to the properties of silver and iron, unlike the conventional casting method, iron is finely applied by applying a die casting method to which a rapid cooling solidification technique is applied. And evenly distributed.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부 도면 중, 도 2는 본 발명에 따른 은-철 합금의 제조방법을 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a method for producing a silver-iron alloy according to the present invention.

상기 도면에 의하면, 본 발명에 의한 철이 첨가된 은 합금의 제조는 순수 은 또는 모든 은 합금 및 1 내지 10 중량%의 철을 도가니에 장입하여 보호가스 분위기에서 1500 내지 1650℃의 온도로 용해/교반하는 제 1단계(100)와, 및 및 상기 제 2단계(100)에서 얻어진 은 합금을 1400 내지 1450℃의 온도에서 수냉식 금형속에 넣어 주조공정을 통하여 빌렛 또는 주조품을 제조하는 제 2단계(300)에 의해 제조된다.According to the drawings, the production of the iron-added silver alloy according to the present invention is charged with pure silver or all silver alloys and 1 to 10% by weight of iron in the crucible to melt / stir at a temperature of 1500 to 1650 ℃ in a protective gas atmosphere The second step (300) and the second step (300) to manufacture the billet or cast through the casting process by putting the silver alloy obtained in the second step 100 and the water-cooled mold at a temperature of 1400 to 1450 ℃ Is prepared by.

여기서, 상기 제 1단계(100)후에 1 내지 30분 동안 후교반을 하는 단계(200)를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include a step 200 of performing post stirring for 1 to 30 minutes after the first step 100.

또한, 상기 제 1단계(100)에서 순수 은 또는 모든 은 합금 및 철의 용해 후에 교반 과정을 더 포함할 수 있다.In addition, the first step 100 may further include a stirring process after the dissolution of pure silver or all silver alloys and iron.

상기와 같은 제조 방법에 의하여 1 내지 10 중량%의 철이 첨가된 은 합금을 얻을 수 있게 된다.By the production method as described above it is possible to obtain a silver alloy to which 1 to 10% by weight of iron is added.

상기 제 1단계(100)의 도가니는 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형 중 어느 하나의 도가니를 사용하며, 첨가되는 철은 다양한 형태로 첨가될 수 있으나, 분말의 형태가 우선되며, 분말은 입자의 크기가 30㎛미만인 것이 바람직하다.The crucible of the first step 100 uses a crucible of any one of a mold, a ceramic type or a graphite type, and the added iron may be added in various forms, but the form of the powder is prioritized and the powder is the particle size. It is preferable that it is less than 30 micrometers.

첨가되는 철의 조성비는 0.01 내지 10중량%가 바람직하며, 이는 보통 합금을 제조함에 있어 첨가되는 성분의 조성비가 10중량%가 넘을 경우에는 주재(主材)의 물성(Property)이 사라질 염려가 있기 때문이다.The composition ratio of iron to be added is preferably 0.01 to 10% by weight, and in the manufacture of an alloy, when the composition ratio of components to be added is more than 10% by weight, the property of the main material may be lost. Because.

상기 제 2단계(300)에서 주형은 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형 중에서 어느 것을 사용하여도 무방하다.In the second step 300, the mold may be any one of a mold, a ceramic type, and a graphite type.

한편, 주조공정은 용융금속을 주형 속으로 주입하여 주형 안에서 금속을 응고시켜 원하는 형상을 얻는 제조 방식이다.On the other hand, the casting process is a manufacturing method in which molten metal is injected into a mold to solidify the metal in the mold to obtain a desired shape.

상기 제 2단계(300)에서 사용되는 주조방식은 중력 주조 또는 진공 주조방식이 사용된다.As the casting method used in the second step 300, gravity casting or vacuum casting is used.

첨부 도면 중, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 철이 첨가된 은-철 합금의 500배 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철이 첨가된 은-철 합금의 에너지 분산형 분광기(EDX) 분석결과도이다.Of the accompanying drawings, Figure 3 is an enlarged 500 times of the iron-added silver-iron alloy according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an energy dispersive spectrometer of the iron-added silver-iron alloy according to the present invention (EDX ) Analysis result.

상기 도면 중, 도 3에 나타나는 바에 의하면, 본 발명의 제조방법에 의하여 얻어지는 철이 첨가된 은 합금에 있어서, 기지를 이루는 은(Ag) 속에 철(Fe) 입자가 균일하고 미세하게 고용되어 있음을 알 수 있다.3 shows that in the silver alloy to which the iron obtained by the manufacturing method of this invention was added, the iron (Fe) particle is uniformly and finely solid-dissolved in the silver which is known. Can be.

또한 상기 도면 중 도 4에 나타나는 바에 의하면, 도 3에서 보여주는 성분들 이 은(Ag)과 철(Fe)의 합금임을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4 of the drawings, it can be seen that the components shown in FIG. 3 are alloys of silver (Ag) and iron (Fe).

상기와 같은 본 발명에 의한 철이 첨가된 은 합금 및 그의 제조방법에 의하면, 은 합금에 있어서 철의 고용도를 높이고, 합금의 조직을 미세하고 균일하게 분포시킬 수 있는 용해 기술을 확보할 수 있으며, 내 용착성 및 내 소모성 등의 접점 특성을 크게 높인 은-철 합금을 얻을 수 있다.According to the silver alloy to which iron was added according to the present invention as described above and a method for manufacturing the same, a dissolution technique capable of increasing the solid solution of iron in the silver alloy and distributing the structure of the alloy finely and uniformly, It is possible to obtain a silver-iron alloy having greatly improved contact characteristics such as weld resistance and wear resistance.

Claims (8)

순수 은에 1 내지 10 중량%의 철이 함유된 것을 특징으로 하는 은 합금.Silver alloy characterized in that 1 to 10% by weight of iron contained in pure silver. 모든 은 합금에 1 내지 10 중량%의 철이 함유된 것을 특징으로 하는 은 합금.Silver alloy, characterized in that all silver alloy contains 1 to 10% by weight of iron. 상기 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 철 입자의 크기가 30㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 은 합금.Silver alloy, characterized in that the size of the iron particles less than 30㎛. 주조공정에 의해서 순수 은 또는 모든 은 합금에 철이 첨가된 은 합금을 제조함에 있어서,In producing a silver alloy in which iron is added to pure silver or all silver alloys by a casting process, 상기 순수 은 또는 모든 은 합금 및 1 내지 10 중량%의 철을 도가니에 장입하여 보호가스 분위기에서 1500 내지 1650℃의 온도로 용해하는 제 1단계; 및A first step of charging the pure silver or all silver alloy and 1 to 10% by weight of iron into a crucible and dissolving it at a temperature of 1500 to 1650 ° C. in a protective gas atmosphere; And 상기 제 1단계에서 얻어진 은 합금을 1400 내지 1450℃의 온도에서 수냉식 금형속에 넣어 주조공정을 통하여 빌렛 또는 주조품을 제조하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철이 첨가된 은 합금의 제조방법.And a second step of preparing a billet or a cast through a casting process by putting the silver alloy obtained in the first step into a water-cooled mold at a temperature of 1400 to 1450 ° C. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 1단계 후에 1 내지 30분 동안 후교반을 하는 단계를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 철이 첨가된 은 합금의 제조방법.And post-stirring for 1 to 30 minutes after the first step. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 1단계는 순수 은 또는 모든 은 합금 및 철을 용해한 후 교반 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철이 첨가된 은 합금의 제조방법.The first step is a method of producing a silver-added iron alloy, characterized in that it further comprises a stirring process after dissolving pure silver or all silver alloy and iron. 상기 제 4항에 있어서,The method of claim 4, 상기 주형은 금형, 세라믹형 및 그라파이트형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 철이 첨가된 은 합금의 제조방법.The mold is a method for producing an iron-added silver alloy, characterized in that any one of a mold, a ceramic type and a graphite type. 상기 제 4항에 있어서,The method of claim 4, 상기 주조공정은 중력주조 및 진공주조공정 중 어느 하나의 공정인 것을 특징으로 하는 철이 첨가된 은 합금의 제조방법.The casting process is a method of producing an iron-added silver alloy, characterized in that any one of the process of gravity casting and vacuum casting.
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