KR20080099797A - Metal alloy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 본질적으로 동(銅), 니켈, 마그네슘과 철로 구성되는 금속합금에 관한 것이다. 이 합금의 주요성분은 동과 니켈이다.The present invention relates to metal alloys consisting essentially of copper, nickel, magnesium and iron. The main components of this alloy are copper and nickel.
이러한 형태의 알려진 합금은 다수의 특성을 가지며, 이에 기초하여 이들 합금은 많은 기술분야에 다용도로 사용될 수 있다. 이들의 내식성, 이들의 기계적인 강도 및 이들의 연성(延性)을 고려하여, 이들 합금은 특히 화학산업분야, 석유산업분야, 화학공학 및 화학장치구성과, 탈염기술(desalination technology)의 분야에 사용될 수 있다. 또한 이들 합금은 케이블보강체용, 안경테제조용 및 전기공학용과 같은 많은 다른 기술분야에 사용될 수 있다. 더욱이, 이들 알려진 합금은 코팅용으로도 사용될 수 있다. 또한 이들은 용접필러(welding filler)로서 사용될 수 있다.Known alloys of this type have a number of properties, on which these alloys can be used for many purposes in many technical fields. In view of their corrosion resistance, their mechanical strength and their ductility, these alloys are particularly used in the chemical industry, petroleum industry, chemical engineering and chemical device construction, and desalination technology. Can be. These alloys can also be used in many other technical fields, such as for cable reinforcements, for making eyeglass frames, and for electrical engineering. Moreover, these known alloys can also be used for coating. They can also be used as welding fillers.
이들 알려진 합금은 주조물, 분말, 판체, 시이트, 스트립, 포일, 롯드, 튜브 및 와이어의 형태로 제조되며, 이들은 많은 제품의 생산을 위한 출발물질로서 사용된다.These known alloys are made in the form of castings, powders, plates, sheets, strips, foils, rods, tubes and wires, which are used as starting materials for the production of many products.
이들 합금이 사용될 때의 조건을 만족하기 위하여, 이들 합금금속은 양호한 가공특성을 가져야 한다. 즉, 이들은 양호한 주조성을 가져야 하고, 냉간 및 열간 성형이 양호하여야 하며, 양호한 용접(welding), 솔더링(soldering) 및 브레이징(brazing)이 이루어져야 하고, 양호한 가공, 양호한 연삭 및 연마가 이루어져야 하며, 이들 스스로 전기도금이 이루어져야 한다.In order to satisfy the conditions when these alloys are used, these alloy metals should have good processing characteristics. That is, they must have good castability, good cold and hot forming, good welding, soldering and brazing, good processing, good grinding and polishing, and themselves Electroplating should be done.
이들 조건을 만족시키는 합금으로서는 예를 들어 DIN 17743에 따른 No.2.4360의 NiCu30Fe 합금물질이 있다. 이러한 공지된 합금은 다음 조성비(질량% 또는 중량%)의 성분을 갖는다.As an alloy that satisfies these conditions, there is, for example, NiCu30Fe alloy material of No.2.4360 according to DIN 17743. Such known alloys have components of the following composition ratios (mass% or weight%).
니켈 적어도 63%Nickel at least 63%
동 28% ~ 34%28% to 34% copper
철 1% ~ 2.5%Iron 1% ~ 2.5%
망간 적어도 2%Manganese at least 2%
기타 물질 적어도 1%At least 1% of other substances
상기 언급된 양호한 물질특성에 대한 한 가지 이유는 각 합금성분이 서로에 대하여 완전히 용해될 수 있어 이들이 혼화성 갭을 갖지 않는 폐쇄형 고용체계를 형성하고 이에 따라서 합금이 자체내에서 완전히 균질성을 갖는다.One reason for the good material properties mentioned above is that each alloying component can be completely dissolved with respect to each other so that they form a closed solid solution system that does not have a miscibility gap and therefore the alloy is completely homogeneous in itself.
종래기술의 금속합금 및 유사한 다른 니켈-동 합금은 니켈의 비율이 매우 높고, 니켈의 시중가격이 동의 가격에 비하여 몇 배나 높은 점을 감안할 때, 이들 공지된 합금은 매우 고가이다.Prior art metal alloys and similar other nickel-copper alloys have a very high proportion of nickel, and given the fact that the market price of nickel is many times higher than that of copper, these known alloys are very expensive.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 상기 언급된 결점이 없고, 종래기술의 합금, 특히 합금 NiCu30Fe와 동일하고 유리한 특성을 가지나 이러한 합금 보다는 니켈의 비율이 감소되어 종래의 합금 보다 가격이 현저히 낮은 금속합금을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the object of the present invention is not the above-mentioned drawbacks of the prior art, but the same and advantageous properties as the prior art alloys, in particular the alloy NiCu30Fe, but with a reduced proportion of nickel than such alloys, which is significantly lower in price than conventional alloys The purpose is to provide an alloy.
본 발명에 따라서, 주로 동, 니켈, 마그네슘 및 철로 구성되는 동-니켈 금속합금이 제공된다. 주요성분은 동과 니켈이다. 마그네슘과 철의 함량이 종래기술의 통상적인 합금에 비하여 상당히 증가된다. 본 발명에 따른 새로운 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.According to the present invention there is provided a copper-nickel metal alloy composed mainly of copper, nickel, magnesium and iron. The main components are copper and nickel. The content of magnesium and iron is considerably increased compared to conventional alloys of the prior art. The new alloy according to the invention has the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 40% ~ 61%40% to 61% copper
니켈 35% ~ 45%Nickel 35% ~ 45%
망간 3.9% ~ 10%Manganese 3.9% ~ 10%
철 0.1% ~ 5%Iron 0.1% ~ 5%
기타 물질(예를 들어, 총 2% 이하 Other substances (e.g. 2% or less in total)
탄소, 규소, 알루미늄, Carbon, silicon, aluminum,
마그네슘, 티타늄, 크롬, Magnesium, titanium, chrome,
희토류 원소, 몰리브덴, Rare earth elements, molybdenum,
이트륨) yttrium)
각 성분의 합은 100질량% 또는 100중량%이다.The sum of each component is 100 mass% or 100 weight%.
니켈의 비율이 매우 낮아 이 합금은 종래의 니켈-동 합금에 비하여 가격이 저렴하나 그 특성이 종래의 합금 보다 떨어지지 않는다. 종래기술에 비하여 망간의 비율이 매우 높아 이 합금은 특히 다양한 분야에서 요구되는 높은 내열성을 갖는다.The low proportion of nickel makes this alloy inexpensive compared to conventional nickel-copper alloys, but its properties are not inferior to conventional alloys. The ratio of manganese is very high compared to the prior art, and this alloy has high heat resistance, which is particularly required in various fields.
이 합금은 다음의 비율(질량% 또는 중량%)을 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that this alloy has the following ratio (mass% or weight%).
동 46% ~ 59%Copper 46%-59%
니켈 37% ~ 42%Nickel 37% ~ 42%
망간 3.8% ~ 7%Manganese 3.8% ~ 7%
철 0.2% ~ 5%Iron 0.2% ~ 5%
기타 물질 총 2% 이하 2% less than other substances
선택된 성분의 합은 100질량% 또는 100중량%이다.The sum of the components selected is 100 mass% or 100 weight%.
특히 바람직한 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.Particularly preferred alloys have the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 55.03%55.03%
니켈 39.66%Nickel 39.66%
망간 4.64%Manganese 4.64%
철 0.46%Iron 0.46%
탄소 0.05%0.05% carbon
규소 0.06%Silicon 0.06%
알루미늄 0.02%Aluminum 0.02%
마그네슘 0.03%Magnesium 0.03%
티타늄 0.01%Titanium 0.01%
크롬 0.02%Chromium 0.02%
기타 물질 0.02%0.02% of other substances
더욱 바람직한 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.More preferred alloys have the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 52.87%52.87%
니켈 39.16%Nickel 39.16%
망간 3.98%Manganese 3.98%
철 3.75%Iron 3.75%
탄소 0.05%0.05% carbon
규소 0.09%Silicon 0.09%
알루미늄 0.03%Aluminum 0.03%
마그네슘 0.03%Magnesium 0.03%
티타늄 0.01%Titanium 0.01%
크롬 0.02%Chromium 0.02%
기타 물질 0.01%0.01% of other substances
본 발명의 특징은 첨부된 청구범위에서 설명된다.Features of the invention are described in the appended claims.
비록 본 발명이 금속합금으로 구체화되는 것으로 설명되었으나 이러한 본 발명은 그 설명내용으로 한정되지 않고 본 발명의 기술사상이나 청구범위를 벗어남이 없이 여러 수정이나 변경이 있을 수 있다.Although the present invention has been described as being embodied as a metal alloy, the present invention is not limited to the description and various modifications and changes may be made without departing from the spirit or claims of the present invention.
본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in detail as follows.
실시예 1:Example 1:
이 실시예에서 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.In this embodiment the alloy has the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 40% ~ 61%40% to 61% copper
니켈 35% ~ 45%Nickel 35% ~ 45%
망간 3.9% ~ 10%Manganese 3.9% ~ 10%
철 0.1% ~ 5%Iron 0.1% ~ 5%
기타 물질(예를 들어, 총 2% 이하 Other substances (e.g. 2% or less in total)
탄소, 규소, 알루미늄, Carbon, silicon, aluminum,
마그네슘, 티타늄, 크롬, Magnesium, titanium, chrome,
희토류 원소, 몰리브덴, Rare earth elements, molybdenum,
이트륨) yttrium)
선택된 성분의 합은 100질량% 또는 100중량%이다.The sum of the components selected is 100 mass% or 100 weight%.
실시예 2:Example 2:
이 실시예에서 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.In this embodiment the alloy has the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 46% ~ 59%Copper 46%-59%
니켈 37% ~ 42%Nickel 37% ~ 42%
망간 3.8% ~ 7%Manganese 3.8% ~ 7%
철 0.2% ~ 5%Iron 0.2% ~ 5%
기타 물질(예를 들어, 총 2% 이하Other substances (e.g. 2% or less in total)
탄소, 규소, 알루미늄, Carbon, silicon, aluminum,
마그네슘, 티타늄, 크롬, Magnesium, titanium, chrome,
희토류 원소, 몰리브덴, Rare earth elements, molybdenum,
이트륨) yttrium)
선택된 성분의 합은 100질량% 또는 100중량%이다.The sum of the components selected is 100 mass% or 100 weight%.
실시예 3:Example 3:
이 실시예에서 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.In this embodiment the alloy has the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 55.03%55.03%
니켈 39.66%Nickel 39.66%
망간 4.64%Manganese 4.64%
철 0.46%Iron 0.46%
탄소 0.05%0.05% carbon
규소 0.06%Silicon 0.06%
알루미늄 0.02%Aluminum 0.02%
마그네슘 0.03%Magnesium 0.03%
티타늄 0.01%Titanium 0.01%
크롬 0.02%Chromium 0.02%
기타 물질 0.02%0.02% of other substances
실시예 4:Example 4:
이 실시예에서 합금은 다음 비율(질량% 또는 중량%)의 다음 성분을 갖는다.In this embodiment the alloy has the following components in the following proportions (mass% or weight%).
동 52.87%52.87%
니켈 39.16%Nickel 39.16%
망간 3.98%Manganese 3.98%
철 3.75%Iron 3.75%
탄소 0.05%0.05% carbon
규소 0.09%Silicon 0.09%
알루미늄 0.03%Aluminum 0.03%
마그네슘 0.03%Magnesium 0.03%
티타늄 0.01%Titanium 0.01%
크롬 0.02%Chromium 0.02%
기타 물질 0.01%0.01% of other substances
이들 모든 합금은 동의 비율이 비교적 높고 니켈의 비율이 비교적 낮아 니켈과 동의 현저한 가격차이를 감안할 때 이들 합금이 공지된 Ni-Cu 합금에 비하여 비교적 가격이 낮다. 이러한 점은 제외한다 하여도, 이들 합금은 내식성이 우수하고 강도가 크며 이들의 구조가 균질구조이어서 가공성이 매우 좋아 이들이 다양한 분야에 사용될 수 있다.All of these alloys have a relatively high ratio of copper and a relatively low proportion of nickel, so that the alloys are relatively inexpensive compared to the known Ni-Cu alloys in view of the significant price difference between nickel and copper. Except for this point, these alloys are excellent in corrosion resistance, high strength, and their structures are homogeneous, so they can be used in various fields because of their excellent workability.
예를 들어 NiCu30Fe과의 비교를 위하여, 실시예 3에 따른 합금과 실시예 4에 따른 합금은 동일한 가공조건하에서 이들의 가공성에 매우 우수한 효과를 갖는 환선(丸線) 및 평선(平線) 제품에 대하여 매우 유사한 기계적인 값으로 압연, 인발, 중간어닐링 및 최종어닐링의 가공을 시행하였다. 다음의 표 1에서, 인장강도 RM(단위 N/㎟)와 파단전까지의 연신율 A200(측정길이 200mm를 기준으로 하여, 단위 %)이 각각 소프트 어닐링된 직경 1.80 mm의 환선(round wire)과 12.7 x 0.38 mm 크기의 평선(flat wire)의 형태인 실시예 3에 따른 합금, 실시예 4에 따른 합금과, 종래기술의 합금 NiCu30Fe 사이에서 비교되었다.For example, for comparison with NiCu30Fe, the alloys according to Example 3 and the alloys according to Example 4 are applied to round and flat products which have a very good effect on their workability under the same processing conditions. The rolling, drawing, intermediate annealing and final annealing were performed at very similar mechanical values. In the following Table 1, the tensile strength RM (unit N / mm 2) and elongation to break A200 (unit% based on the measured length 200 mm) are each soft annealed and a round wire of diameter 1.80 mm and 12.7 x, respectively. Comparison was made between the alloy according to Example 3, the alloy according to Example 4, in the form of a flat wire of 0.38 mm size and the alloy NiCu30Fe of the prior art.
표 1Table 1
비교된 이들 3개 모두의 합금의 기계적인 값은 통상적인 배치-종속변화(usual batch-dependent variations)의 범위내에서 동일한 것으로 생각된다. 마찬가지로, 예를 들어, 600℃ 이상의 온도에서 브레이징중에 연화에 대한 안정성은 양호하고 망간과 철의 함량이 많지 않고도 동-니켈 합금의 경우보다 더 양호한 것으로 생각된다.The mechanical values of all three of these alloys compared are considered to be the same within the range of conventional batch-dependent variations. Likewise, for example, stability to softening during brazing at temperatures above 600 ° C. is considered to be better than that of copper-nickel alloys without the high content of manganese and iron.
니켈함량이 많은 합금과의 비교로 실시예 3에 따른 합금과 실시예 4에 따른 합금의 비교적 양호한 특성의 다른 예는 NiCu30Fe과 비교하였을 때 실시예 3에 따른 합금과 실시예 4에 따른 합금의 비교적 양호한 내식성이다. 비교를 위한 2개의 부식시험이 다음과 같이 이루어졌다.Another example of the relatively good properties of the alloy according to Example 3 and the alloy according to Example 4 in comparison with the alloy having a high nickel content is that of the alloy according to Example 3 and the alloy according to Example 4 when compared with NiCu30Fe. Good corrosion resistance. Two corrosion tests for comparison were made as follows.
a) 5일 동안, 120℃에서 62%의 CaCl2에서 시험.a) Test in 62% CaCl 2 at 120 ° C. for 5 days.
NiCu30Fe의 경우 중량손실(g/㎡ h)이 0.010 이고, 실시예 3에 따른 합금의 경우는 0.014 이다. 즉, 실시예 3에 따른 합금은 니켈함량이 약 59%인 NiCu30Fe과 동일한 조건하에서 NiCu30Fe에 비하여 내식성이 약 71%이며, NiCu30Fe와 마찬가지로 유해한 공식(pitting)의 흔적은 나타나지 않았다.The weight loss (g / m 2 h) is 0.010 for NiCu30Fe and 0.014 for the alloy according to Example 3. That is, the alloy according to Example 3 had a corrosion resistance of about 71% compared to NiCu30Fe under the same conditions as NiCu30Fe having a nickel content of about 59%, and showed no sign of harmful pitting as with NiCu30Fe.
b) 14일 동안, 80℃에서 27g/l의 NaCl, 6 바아의 H2S, 6 바아의 CO2에서 시험.b) For 14 days, test at 80 g at 27 g / l NaCl, 6 bar H 2 S, 6 bar CO 2 .
NiCu30Fe의 경우 중량손실(g/㎡ h)이 0.0186 이고, 실시예 4에 따른 합금의 경우는 0.0100 이다. 즉, 실시예 4에 따른 합금은 니켈함량이 약 59%인 NiCu30Fe과 동일한 조건하에서 NiCu30Fe에 비하여 내식성이 약 186%(거의 두배)이며, NiCu30Fe와 마찬가지로 유해한 공식의 흔적은 나타나지 않았다.In the case of NiCu30Fe, the weight loss (g / m 2 h) is 0.0186, and in the case of the alloy according to Example 4 is 0.0100. That is, the alloy according to Example 4 had a corrosion resistance of about 186% (almost double) compared to NiCu30Fe under the same conditions as NiCu30Fe having a nickel content of about 59%, and no sign of harmful formula was found as with NiCu30Fe.
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