KR20120042483A - Brass alloy with corrosion resistance containing little lead - Google Patents

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KR20120042483A
KR20120042483A KR1020100104191A KR20100104191A KR20120042483A KR 20120042483 A KR20120042483 A KR 20120042483A KR 1020100104191 A KR1020100104191 A KR 1020100104191A KR 20100104191 A KR20100104191 A KR 20100104191A KR 20120042483 A KR20120042483 A KR 20120042483A
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박기원
권혁진
김준식
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주식회사 서원
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Abstract

PURPOSE: Anti-corrosive brass alloy with a low content of lead is provided to prevent lead extraction and corrosion resulting from dezincification. CONSTITUTION: Anti-corrosive brass alloy with a low content of lead comprises copper(Cu) of 61.5-62.5 weight%, lead(Pb) of 0.01-0.15 weight%, iron(Fe) of 0.01-0.1 weight%, tin(Sn) of 0.3-1.0 weight%, aluminum(Al) of 0.55-0.7 weight%, nickel(Ni) of 0.01-0.1 weight%, bismuth(Bi) of 0.6-1.0 weight%, arsenic(As) of 0.10-0.15 weight%, and zinc(Zn) alloy components of the remaining amount. The content of aluminum is not over 0.5% in order to improve the mobility and castability of the brass alloy.

Description

납 함량이 적은 내식 황동 합금{Brass alloy with corrosion resistance containing little lead}Brass alloy with corrosion resistance containing little lead

본 발명은 황동 합금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구리(Cu)와 아연(Zn)을 주성분으로 하는 주물용 황동 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a brass alloy, and more particularly, to a brass alloy for casting containing copper (Cu) and zinc (Zn) as a main component.

주물용 황동 합금은 기계,전자, 전기, 자동차, 건축용 부품뿐만 아니라, 일상 생활용품에 이르기까지 매우 다양한 용도가 있다. 주물용 황동 합금에는 위와 같은 다양한 용도에 맞추어, 그 용도에 적합한 기계적 성질과 그 성질을 얻기 위한 합금을 설계하기 위해 여러 가지 원소가 첨가된다.Casting brass alloys have a wide variety of uses, from mechanical, electronic, electrical, automotive and architectural components to everyday goods. Casting brass alloys are added with various elements to design the alloy to obtain the mechanical properties and the properties suitable for the various applications.

이중 가장 많이 요구되는 물성 중의 하나가 가공성이고, 가공성을 향상시키기 위해 1.0~4.5중량%의 납(Pb)이 첨가되며, 납(Pb)은 황동에서 거의 고용도가 없이, 입자상태로 조직에 분포하게 됨에 따라 가공 중에 칩(Chip)을 잘게 부수는 효과가 있다. 또 황동 합금의 가공시 발생 되는 열에 의해 상대적으로 융점이 낮은 납(Pb)이 윤활제 역할을 하기 때문에, 가공저항력을 감소시키는 효과가 있으며, 절삭공구의 수명을 연장시켜 주는 효과도 동반하게 된다. 따라서, 납(Pb)은 쾌삭황동을 제조하는 데에는 필수적인 첨가물로 취급되어 왔다. 그러나, 납(Pb)은 대기로부터 호흡, 신체 접촉뿐만 아니라, 음식물 및 식수 등을 통하여 인체 내부로 흡수되어 뼈에 축적된다. 인체에 축적된 납(Pn)은 성장기에 있는 어린이에게는 발육부진의 현상을 일으키고, 성인에게는 골다공증을 유발하며, 피부와 눈에 황달 현상, 구토, 소화장애, 무기력증, 잇몸의 블랙 라인, 고혈압, 시각장애 등의 질병과, 뇌에 영향을 미쳐 경련과 쇼크를 일으킬 수 있다. 따라서, 납(Pb) 성분이 용출되는 황동 합금의 사용이 엄격히 규제되고 있는 실정이다. One of the most required physical properties is workability, 1.0-4.5% by weight of lead (Pb) is added to improve processability, and lead (Pb) is distributed in the tissue in the form of particles with little solid solubility in brass. As a result, the chip is crushed during processing. In addition, because the relatively low melting point (Pb) by the heat generated during the processing of the brass alloy serves as a lubricant, it has the effect of reducing the processing resistance, and also has the effect of extending the life of the cutting tool. Accordingly, lead (Pb) has been treated as an essential additive for producing free cutting brass. However, lead (Pb) is absorbed into the human body through food and drinking water, as well as breathing, contact with the body from the atmosphere and accumulates in the bone. Accumulated lead (Pn) in the human body causes developmental symptoms in children during growth, osteoporosis in adults, jaundice in the skin and eyes, vomiting, digestive disorders, lethargy, black lines in the gums, high blood pressure, vision Diseases such as disorders and the brain can cause cramps and shock. Therefore, the use of brass alloy in which lead (Pb) component is eluted is strictly regulated.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 납(Pb) 대신에 비스무트(Bi)를 첨가한 황동 합금에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 그 결과 미국특허 제5,288,458호, 일본 공개특허 평 5-255778호, 일본 공개특허 소 54-135618호, 국제공개특허 제93-24670호, 국제공개특허 제94- 243325호 등과 같은 관련기술이 공개된 바 있다. In order to solve the above problems, much research has been conducted on brass alloys in which bismuth (Bi) is added instead of lead (Pb). As a result, related technologies such as US Patent No. 5,288,458, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-255778, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 54-135618, International Publication No. 93-24670, International Publication No. 94-243325, and the like have been published. There is a bar.

미국특허 제5,288,458호의 경우 알파+베타(α+β) 2상의 혼합 상을 가지는 구리(Cu)-아연(Zn) 2원계 황동 합금에 1.8~5.0중량%의 비스무트(Bi)를 첨가하고, 나머지는 알루미늄(Al), 주석(Sn), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 납(Pb) 등을 불순물로 하여 냉간 가공성은 크게 향상되었다. 그러나, 미국특허 제5,288,458호는 상대적으로 고가인 비스무트(Bi)가 많이 첨가됨에 따라 경제적인 측면에서 불리할 뿐만 아니라, 비스무트(Bi)의 과다 첨가로 인하여 기계적 특성이 취약해지는 문제점이 있다. U.S. Patent No. 5,288,458 adds 1.8-5.0 wt.% Bismuth (Bi) to a copper (Cu) -zinc (Zn) binary brass alloy having a mixed phase of alpha + beta (α + β) two phases, Cold workability was greatly improved by using aluminum (Al), tin (Sn), silicon (Si), magnesium (Mg), and lead (Pb) as impurities. However, US Pat. No. 5,288,458 is disadvantageous in terms of economics as a lot of relatively expensive bismuth (Bi) is added, there is a problem that the mechanical properties are weak due to the excessive addition of bismuth (Bi).

일본 공개특허 평 5-255778호의 경우는 57~61중량%의 구리(Cu), 0~0.9중량%의 미쉬메탈과 나머지를 아연(Zn)으로 구성된 황동 합금에 0.5~4.0중량%의 비스무트(Bi)를 첨가하거나, 57~61중량%의 구리(Cu), 0.1~0.5% 미쉬메탈과 나머지를 아연(Zn)으로 구성되는 황동 합금에 비스무트(Bi)와 납(Pb)의 합계함량을 0.5~3.0중량% 첨가하여, 가공성이 우수한 황동 합금에 관한 것으로, 이 합금의 경우 비스무트(Bi)의 함량이 적게 첨가되어 경제적으로 유리한 효과를 지니고는 있으나, 근본적으로 납(Pb)의 용출을 방지할 수 없는 문제점이 있다. In Japanese Patent Laid-Open No. 5-255778, 0.5 to 4.0% by weight of bismuth (Bi) is contained in a brass alloy composed of 57 to 61% by weight of copper (Cu), 0 to 0.9% by weight of mischmetal and zinc (Zn). ) Or the total content of bismuth (Bi) and lead (Pb) in a brass alloy composed of 57 to 61% by weight of copper (Cu), 0.1 to 0.5% mismetal and zinc (Zn). The present invention relates to a brass alloy having excellent workability by adding 3.0% by weight. In this alloy, a small amount of bismuth (Bi) is added, which has an economically advantageous effect, but it can fundamentally prevent elution of lead (Pb). There is no problem.

또 일본 공개특허 소54-135618호의 경우는 구리(Cu)의 함량이 58~66중량% 이고, 불가피한 불순물로서 납(Pb)의 함량이 0.1중량% 이하인 구리(Cu)-아연(Zn)계 황동 합금에 비스무트(Bi)를 0.5~1.5중량% 첨가하여 가공성과 단조성이 우수한 황동 합금을 공개한 바 있으나, 이 경우 불순물로 관리되는 납(Pb)의 함량을 0.1중량%이하로 규정함에 따라 기존의 황동스크랩을 사용하여 이 합금을 제조하고자 하는 경우 납(Pb)의 함량을 낮추기 위한 작업이 어려워 제조단가를 상승시키는 문제점이 있다. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-135618, copper (Cu) is contained in a copper (Cu) -zinc (Zn) -based brass having a content of 58 to 66% by weight, and an amount of lead (Pb) of 0.1% or less by weight as an unavoidable impurity. The addition of 0.5-1.5% by weight of bismuth (Bi) to the alloy has revealed a brass alloy excellent in workability and forging.However, in this case, the content of lead (Pb) managed as impurities is less than 0.1% by weight. If you are trying to manufacture this alloy using a brass scrap of the operation to lower the content of lead (Pb) is difficult to increase the manufacturing cost.

국제공개특허 제93-24670호는 57~62중량%의 구리(Cu), 3.0중량%의 다른 합금성분 및 용융관리 불순물, 기계가공성 향상을 위한 첨가제, 잔여 성분으로서 아연(Zn)을 함유하는 황동 합금에 비스무트(Bi)를 첨가하고, 기계가공성 향상을 위한 첨가제 및 불순물로서는 알루미늄(Al), 붕소(B), 납(Pb), 주석(Sn), 철(Fe), 안티몬(Sb), 규소(Si), 망간(Mn), 니켈(Ni), 등을 열거하고 있다. 이 합금의 경우는 앞에서 언급한 대부분의 결점 들을 해결하여, 우수한 가공성 및 주성분을 지니고 있다. 그러나, 불순물인 납(Pb)의 관리를 위하여, 원소재를 구리(Cu)와 아연(Zn)을 사용하여야 하는 문제로 인하여 제조단가의 상승을 가져온다.International Publication No. 93-24670 discloses brass containing 57 to 62% by weight of copper (Cu), 3.0% by weight of other alloying components and melt management impurities, additives for improving machinability, and zinc (Zn) as a residual component. Bismuth (Bi) is added to the alloy, and additives and impurities for improving machinability include aluminum (Al), boron (B), lead (Pb), tin (Sn), iron (Fe), antimony (Sb), and silicon. (Si), manganese (Mn), nickel (Ni), etc. are listed. This alloy solves most of the above-mentioned shortcomings and has excellent processability and main component. However, in order to manage lead (Pb), which is an impurity, the production cost is increased due to the problem of using copper (Cu) and zinc (Zn).

황동 합금은 해안지역, 즉 염소이온(Cl-)를 함유하는 물을 사용하는 지역이나 대기가 오염된 공업지역, 열간 분위기의 제품 등에 사용되는 경우에는, 합금성분 간의 이온화 경향 차이에 따라 발생하는 황동 합금의 전기화학적인 부식으로 아연(Zn)의 용해에 의한 탈 아연 현상이라는 부식현상이 발생하게 된다. Brass alloys coastal areas, that is, chlorine ion (Cl -) Brass generated in accordance with the ionization gap between the case used in the inclusion area and the ambient air is contaminated industrial areas, the hot atmosphere of product using that, the alloy components The electrochemical corrosion of the alloy causes a corrosion phenomenon called de-zinc phenomenon by dissolving zinc (Zn).

이러한 부식 현상은 황동의 기계적 성질을 떨어뜨리고, 특히 아연(Zn)과 함께 용출되는 납(Pb) 등의 금속은 환경과 인체에 해를 미치게 되는 문제점이 있다. 따라서, 최근에 세계적으로 환경문제 등과 관련하여 부식에 대한 규제가 심각하게 대두되고 있는 실정이다.This corrosion phenomenon degrades the mechanical properties of brass, and in particular, metals such as lead (Pb), which are eluted with zinc (Zn), are harmful to the environment and the human body. Therefore, in recent years, the regulation of corrosion is seriously emerging in relation to the environmental problems in the world.

따라서, 기계적 가공성과 내식성이 좋으며, 납 등 유해성분의 용출이 없는 활동합금에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, research on active alloys having good mechanical processability and corrosion resistance and no elution of harmful components such as lead has been actively conducted.

위와 같은 탈 아연 부식 문제점을 해결하기 위하여 황동 합금에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 이러한 분야의 종래 기술로는 미국특허 제3,963,526호, 일본공개특허 소60-194035호, 대한민국 특허 제141858호, 일본 공개특허 평 6-108184호, 일본 공개특허 평 3-170646호 등이 있다. In order to solve the problem of de-zinc corrosion, research on brass alloys has been actively conducted. Conventional technologies in this field include US Patent No. 3,963,526, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-194035, Korean Patent No. 141858, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-108184, Japanese Patent Application Laid-open No. 3-170646, and the like.

미국 특허 제3,963,526호는 구리(Cu) 61~66 중량%, 나머지가 아연(Zn)이 황동 합금에 탈 아연 방지제로서 0.02중량%이상의 비소(As), 안티몬(Sb) 또는 인(P)을 첨가하여 450~600℃의 온도에서 풀림(Annealing) 열처리하여 내식성을 향상시키는 기술을 공개하고 있다. U.S. Patent No. 3,963,526 discloses 61-66% by weight of copper (Cu), with the addition of more than 0.02% by weight of arsenic (As), antimony (Sb) or phosphorus (P) as zinc anti-zinc to the brass alloy. Discloses a technique for improving the corrosion resistance by annealing heat treatment at a temperature of 450 ~ 600 ℃.

일본 공개특허 소60-194035호는 구리(Cu) 63~66중량%,납(Pb)1.0~2.5 중량%, 주석(Sn) 0.7~1.2 중량%, 니켈(Ni) 0.1~0.7중량%, 철(Fe)0.1~1.0중량%, 안티몬(Sb) 0.01~0.1 중량%, 인(P) 0.01~0.2 중량%, 나머지 성분으로써 아연(Zn)을 갖는 내식성이 우수한 황동 합금을 소개하고 있다. Japanese Patent Laid-Open No. 60-194035 discloses 63 to 66% by weight of copper (Cu), 1.0 to 2.5% by weight of lead (Pb), 0.7 to 1.2% by weight of tin (Sn), 0.1 to 0.7% by weight of nickel (Ni), iron A brass alloy having excellent corrosion resistance having 0.1 to 1.0% by weight of Fe, 0.01 to 0.1% by weight of antimony (Sb), 0.01 to 0.2% by weight of phosphorus (P) and zinc (Zn) as the remaining components is introduced.

일본국 공개특허 평6-108184호는 구리(Cu) 61.0~65.0 중량%, 납(Pb)1.0~3.5중량%, 주석(Sn) 0.7~1.2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~0.7중량%, 철(Fe)0.04~0.4중량%, 안티몬(Sb) 0.02~0.1 중량%, 인(P) 0.04~0.15 중량%를 합하여 0.08~0.2 중량%를 함유하고, 나머지 성분으로써 아연(Zn)이 포함되고, 500℃~600℃의 온도에서 풀림(Annealing) 열처리를 한 내식성이 우수한 황동 합금을 소개하고 있다. Japanese Patent Laid-Open No. 6-108184 discloses 61.0-65.0 wt% of copper (Cu), 1.0-3.5 wt% of lead (Pb), 0.7-1.2 wt% of tin (Sn), 0.2-0.7 wt% of nickel (Ni), 0.04% to 0.4% by weight of iron (Fe), 0.02% to 0.1% by weight of antimony (Sb), 0.04% to 0.15% by weight of phosphorus (P), and 0.08% to 0.2% by weight of zinc (Zn) as the remaining components. Introduces brass alloy with excellent corrosion resistance after annealing at 500 ℃ ~ 600 ℃.

또한 대한민국 특허 제141858호는 구리(Cu) 59.5~62.5 중량%, 납(Pb)1.7~2.5중량%, 비소(As) 0.16~0.22 중량%, 주석(Sn) 0.8~1.2 중량%, 니켈(Ni) 0.05~0.3중량%, 철(Fe)0.05~0.2중량%, 나머지 성분으로써 아연(Zn)이 조성되고, 700~750℃의 온도에서 풀림(Annealing) 열처리를 한 내식성이 우수한 황동 합금을 소개하고 있다.In addition, the Republic of Korea Patent No. 141858 is 59.5 ~ 62.5% by weight of copper (Cu), 1.7 ~ 2.5% by weight of lead (Pb), 0.16 ~ 0.22% by weight of arsenic (As), 0.8 ~ 1.2% by weight of tin (Sn), nickel (Ni ) 0.05 ~ 0.3% by weight, iron (Fe) 0.05 ~ 0.2% by weight, zinc (Zn) as the remaining components, and introduced a brass alloy with excellent corrosion resistance after annealing heat treatment at a temperature of 700 ~ 750 ℃ have.

위와 같이 공개된 종래의 특허문헌을 참조하면, 지금까지의 연구는 납(Pb)의 대용품을 개발하여 대체 금속을 첨가하는 방향으로 연구가 진행되어왔으며, 그 결과로서 공개된 내식 황동 합금들은 탈 아연에 의한 내 부식성에 대해서는 좋은 효과를 보이고 있으나, 근본적으로 절삭 가공성을 위해 납(Pb)을 최소 1.0중량% 이상을 포함하고 있음에 따라, 납(Pb) 용출 문제점에 대하여는 아직 해결하지 못하고 있는 실정이다.Referring to the conventional patent literature published as above, the research so far has been conducted in the direction of adding a substitute metal by developing a substitute for lead (Pb), and as a result the published corrosion-resistant brass alloys are de-zinc Although it shows a good effect on the corrosion resistance by, but it contains at least 1.0% by weight of lead (Pb) for cutting workability, it has not yet solved the lead (Pb) dissolution problem. .

또한 공개된 무연 황동 합금들은 납(Pb) 함유량을 적게 하고, 절삭 가공성 향상원소인 비스무트(Bi)를 첨가하여, 절삭가공성이 우수하면서도 납(Pb) 용출이 없는 좋은 결과를 보이고 있다. 그러나, 상술한 종래의 무연 황동 합금들은 여전히 탈 아연 부식에 의한 문제점을 해결하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 납(Pb) 함유량을 0.05중량%, 또는 0.1중량% 이하로 관리해야 함에 따라 황동산업의 가장 기본인 황동스크랩의 재사용이 불가능해지고, 고순도의 동 및 아연으로 배합시킨 원소재를 사용해야함에 따라 원가 상승이라는 큰 단점이 있다In addition, the disclosed lead-free brass alloys have a low lead (Pb) content and add bismuth (Bi), which is an element for improving machinability, thereby showing good machinability but no lead (Pb) elution. However, the above-mentioned conventional lead-free brass alloys still do not solve the problems caused by de-zinc corrosion, and also have to manage lead (Pb) content at 0.05% by weight or 0.1% by weight or less. Phosphorus brass scrap cannot be reused and cost increases due to the use of raw materials mixed with high purity copper and zinc.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 근본적으로 납(Pb)의 용출량을 보건복지부 고시에서 규정한 1ppm 이하가 되도록 하면서, 기계가공성, 주조성 및 내식성이 우수하며, 원소재로써 황동 스크랩 등을 사용하여 저렴한 비용으로 생산될 수 있는 황동 합금을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to devise to solve the above problems, and basically, the amount of lead (Pb) to be less than 1ppm prescribed by the Ministry of Health and Welfare, while excellent in machinability, castability and corrosion resistance, It is to provide a brass alloy that can be produced at low cost by using brass scrap as a material.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 납 함량이 적은 내식 황동 합금은, 구리(Cu) 61.5~62.5중량%, 납(Pb) 0.01~0.15중량%, 철(Fe) 0.01~0.1중량%, 주석(Sn) 0.3~1.0중량%, 알루미늄(Al) 0.55~0.7중량%, 니켈(Ni) 0.01~0.1중량%, 비스무트(Bi) 0.6~1.0중량%, 비소(As) 0.10~0.15중량%, 나머지 합금 성분이 아연(Zn)인 점에 특징이 있다.Corrosion-resistant brass alloy with a low lead content according to the present invention to achieve the above object, copper (Cu) 61.5 ~ 62.5% by weight, lead (Pb) 0.01 ~ 0.15% by weight, iron (Fe) 0.01 ~ 0.1% by weight, tin (Sn) 0.3-1.0 wt%, Aluminum (Al) 0.55-0.7 wt%, Nickel (Ni) 0.01-0.1 wt%, Bismuth (Bi) 0.6-1.0 wt%, Arsenic (As) 0.10-0.15 wt%, remainder The alloy component is characterized by being zinc (Zn).

본 발명에 따른 황동 합금은 근래 환경보호나 건강 피해에 관한 관심이 높아지면서, 수돗물을 비롯한 수중의 납 용출이 문제되고 있는데, 이러한 문제점을 해결하면서, 탈 아연 현상을 방지할지 할 수 있는 내식 황동 합금을 제공함으로써, 납용출 및 부식방지를 할 수 있고, 절삭성(가공성)을 크게 향상시키는 효과를 제공한다. 본 발명에 따른 황동 합금은 국내 황동 생산 기업들이 무연 내식 황동을 수입하던 것을 국산화할 수 있게 함으로써 생산 원가를 절감하는 효과가 있어서 세계 시장에서 제품 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.The brass alloy according to the present invention has recently become a concern for environmental protection or health damage, the lead elution of water, including tap water is a problem, while solving this problem, corrosion-resistant brass alloy that can prevent the de-zinc phenomenon By providing, lead dissolution and corrosion can be prevented, and the effect of greatly improving machinability (processability) is provided. The brass alloy according to the present invention has the effect of reducing the production cost by allowing the domestic brass production companies to import the lead-free corrosion-resistant brass, thereby increasing the product competitiveness in the world market.

도 1은 길렛(Guillet)의 연구에 의한 각종 합금원소의 아연당량을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 황동 합금의 화학 성분과, 비교 예1, 비교 예2의 황동 합금 성분을 보여주는 표이다.
도 3은 부식특성 시험결과를 보여주는 사진이다.
도 4는 도 3의 부식시험결과에서 얻은 부식깊이를 비교한 표이다.
도 5는 절삭성 시험 결과 형성된 칩 형상 사진을 비교한 사진이다.
도 6은 절삭성 시험 결과로부터 측정된 물성치를 비교한 표이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 내식 황동 합금의 납 용출시험결과를 보여주는 성적서이다.
1 shows zinc equivalents of various alloying elements by the study of Guillet.
Figure 2 is a table showing the chemical composition of the brass alloy according to an embodiment of the present invention, and the brass alloy components of Comparative Example 1, Comparative Example 2.
Figure 3 is a photograph showing the corrosion characteristics test results.
Figure 4 is a table comparing the corrosion depth obtained from the corrosion test results of FIG.
5 is a photograph comparing the chip shape photograph formed as a result of the cutting test.
6 is a table comparing physical values measured from the cutting test results.
7 is a report showing the lead dissolution test results of the corrosion-resistant brass alloy according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 길렛(Guillet)의 연구에 의한 각종 합금원소의 아연당량을 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 황동 합금의 화학 성분과, 비교 예1, 비교 예2의 황동 합금 성분을 보여주는 표이다. 도 3은 부식특성 시험결과를 보여주는 사진이다. 도 4는 도 3의 부식시험결과에서 얻은 부식깊이를 비교한 표이다. 도 5는 절삭성 시험 결과 형성된 칩 형상 사진을 비교한 사진이다. 도 6은 절삭성 시험 결과로부터 측정된 물성치를 비교한 표이다.1 shows zinc equivalents of various alloying elements by the study of Guillet. Figure 2 is a table showing the chemical composition of the brass alloy according to an embodiment of the present invention, and the brass alloy components of Comparative Example 1, Comparative Example 2. Figure 3 is a photograph showing the corrosion characteristics test results. Figure 4 is a table comparing the corrosion depth obtained from the corrosion test results of FIG. 5 is a photograph comparing the chip shape photograph formed as a result of the cutting test. 6 is a table comparing physical values measured from the cutting test results.

도 1 내지 도 6을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 치밀한 미세조직을 갖춘 납 함량이 적은 내식 황동 합금을 설명하기로 한다.1 to 6 will be described a corrosion-resistant brass alloy less lead content with a dense microstructure according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 납 함량이 적은 내식 황동 합금은, 구리(Cu) 61.5~62.5중량%, 납(Pb) 0.01~0.15중량%, 철(Fe) 0.01~0.1중량%, 주석(Sn) 0.3~1.0중량%, 알루미늄(Al) 0.55~0.7중량%, 니켈(Ni) 0.01~0.1중량%, 비스무트(Bi) 0.6~1.0중량%, 비소(As)0.10~0.15중량%, 나머지 합금 성분이 아연(Zn)인 것을 특징으로 한다.Corrosion-resistant brass alloy with a low lead content according to the present invention, copper (Cu) 61.5 ~ 62.5% by weight, lead (Pb) 0.01 ~ 0.15% by weight, iron (Fe) 0.01 ~ 0.1% by weight, tin (Sn) 0.3 ~ 1.0 Weight%, Aluminum (Al) 0.55-0.7 weight%, Nickel (Ni) 0.01-0.1 weight%, Bismuth (Bi) 0.6-1.0 weight%, Arsenic (As) 0.10-0.15 weight%, The remaining alloy components are zinc (Zn) It is characterized by the).

이하에서는 위와 같은 합금 조성의 범위를 선정하게 된 배경과 이유를 상세하게 서술하기로 한다.Hereinafter, the background and reason for selecting the range of the alloy composition as described above will be described in detail.

일반적으로 황동 합금에 납(Pb)은 근본적으로 함유되지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 납(Pb)은 황동 합금의 제조과정에서 다른 금속과 함께 유입되는 불순물로써, 기존의 황동스크랩 등을 사용하는 경우, 이를 배제하기는 대단히 어려울 뿐만 아니라, 그 처리비용이 과다하여, 보건복지부에서 정한 규정치 이하로 방출되도록 하기 위하여는 사전분석에 의하여 0.2중량%이하가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 납 함량을 0.2중량% 이하의 범위에서 실용적으로 최소할 할 수 있는 범위로 한정하였다. 이에 따라 본 발명에서 납의 함량은 스크랩을 사용할 경우 불순물로 유입될 수 있는 최저치의 함량인 0.01중량%를 하한치로 한정하였다. 또한, 실질적으로 무연 황동으로 칭하는 기준인 납의 함량 0.2중량% 미만에의 범위에서 최대 허용치로 0.15중량%를 상한치로 한정하였다.In general, it is preferable that the lead (Pb) is essentially not contained in the brass alloy. However, lead (Pb) is an impurity introduced together with other metals in the manufacturing process of the brass alloy, and when using conventional brass scrap, it is very difficult to exclude this, and the processing cost is excessive, the Ministry of Health and Welfare In order to release below the prescribed value, it is preferable to adjust the amount to 0.2% by weight or less by preliminary analysis. In the present invention, the lead content is limited to a range that can be practically minimized in the range of 0.2% by weight or less. Accordingly, in the present invention, the content of lead is limited to the lower limit of 0.01 wt%, which is the minimum content that can be introduced into the impurities when scrap is used. In addition, the upper limit was limited to 0.15% by weight as the maximum allowable value in the range of less than 0.2% by weight of lead, which is substantially referred to as lead-free brass.

일반적으로 알루미늄(Al)은 황동 합금의 기계적 강도뿐만 아니라, 주조성을 향상시키기 위하여 첨가되는 금속으로 0.1중량% 미만으로 함유되는 경우에는 용융상태에서 유동성이 나빠지게 된다. 한편, 알루미늄(Al)이 0.5중량% 를 초과하여 함유되는 경우에는 유동성이 높아져서 주조성이 향상될 수 있으나, 용탕 내에서 산화알루미늄(Al2O3)을 형성하여, 합금의 형성에 불리한 영향을 미친다. In general, aluminum (Al) is a metal added to improve the castability as well as the mechanical strength of the brass alloy, when less than 0.1% by weight of the fluidity in the molten state becomes poor. Meanwhile, when aluminum (Al) is contained in an amount of more than 0.5% by weight, the fluidity may be increased to improve castability, but aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be formed in the molten metal to adversely affect the formation of an alloy. Crazy

주석(Sn)은 주조성 뿐 아니라, 내식성을 향상시켜 납(Pb)의 용출을 억제하기 위하여 첨가되는 원소이다. 주석(Sn)의 함량이 0.2중량% 이하인 경우에는 주조성 향상에 큰 효과를 얻기 어렵다. 주석(Sn)의 함량이 0.6중량% 을 초과하여 첨가되는 경우에는 취약한 감마(γ)상을 형성하여, 기계적 특성이 악화되는 문제가 있다. 따라서, 주석(Sn)의 함량은 0.2~0.6중량%를 정도 청가되는 것이 바람직하다.Tin (Sn) is an element added not only for castability but also for improving corrosion resistance and suppressing elution of lead (Pb). When the content of tin (Sn) is 0.2% by weight or less, it is difficult to obtain a great effect in improving castability. When the content of tin (Sn) is added in excess of 0.6% by weight, there is a problem in that a weak gamma (γ) phase is formed and mechanical properties deteriorate. Therefore, the content of tin (Sn) is preferably buried about 0.2 to 0.6% by weight.

니켈(Ni)은 주석(Sn)의 내식성 향상을 위한 보조제로서 첨가되는 것으로 주석(Sn)보다는 적게 첨가하는 것이 바람직하다.Nickel (Ni) is added as an assistant for improving the corrosion resistance of tin (Sn) and is preferably added less than tin (Sn).

철(Fe)은 기계적 강도를 향상시키기 위하여, 첨가되는 것으로 함량이 많아지면 기계적 강도를 향상될 수 있다. 일반적으로 철(Fe)의 함량은 0.1중량% 이상 첨가하여야 하며, 0.5중량% 를 초과하는 경우에는 다른 금속과 금속간 화합물을 형성하여 합금이 취약해지는 문제가 있다.Iron (Fe) may be added to increase the mechanical strength, if the content is increased to increase the mechanical strength. In general, the content of iron (Fe) should be added at least 0.1% by weight, and when the content exceeds 0.5% by weight, there is a problem in that the alloy is weakened by forming an intermetallic compound with another metal.

상기 성분 이외에도, 제조하고자 하는 제품의 성격에 따라 납(Pb)의 함량부족으로 발생되는 기계적 가공성이 저하를 방지하기 위하여, 비스무트(Bi)가 첨가될 수 있다. 그러나, 비스무트(Bi)는 비교적 고가의 금속으로 제품의 원가상승에 중요한 위치를 차지하므로, 상기의 조성의 조성에 맞추는 경우 0.1~0.5중량%가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.In addition to the above components, bismuth (Bi) may be added in order to prevent a decrease in the mechanical processability caused by insufficient content of lead (Pb) according to the nature of the product to be manufactured. However, since bismuth (Bi) is a relatively expensive metal and occupies an important position for the cost increase of the product, it is preferable to add it so as to be 0.1 to 0.5% by weight in accordance with the composition of the composition.

일반적으로 황동에 다른 원소를 첨가하여 색깔, 내마모성, 내식성, 기계적 성질을 개선한 합금을 특수황동이라 한다. 합금원소는 주로 주석(Sn), 알루미늄(Al), 규소(Si), 철(Fe), 망간(Mn), 니켈(Ni), 납(Pb) 등이다. 이러한 합금원소는 황동의 황동의 α상 또는 β상에 고용되어 그 고용범위에서는 보통 황동의 조직과 큰 차이가 없고 단지 α상과 β상의 양의 비에 변화를 가져온다.In general, alloys in which other elements are added to brass to improve color, wear resistance, corrosion resistance, and mechanical properties are called special brass. Alloy elements are mainly tin (Sn), aluminum (Al), silicon (Si), iron (Fe), manganese (Mn), nickel (Ni), lead (Pb) and the like. These alloying elements are dissolved in the α phase or β phase of the brass of brass, and in the solid solution range, there is usually no significant difference from the structure of the brass and only a change in the ratio of the amounts of the α phase and the β phase is obtained.

이러한 제3원소를 첨가한 것이 황동의 아연량을 증감한 것과 같은 효과를 가진다. 이러한 의미에서 합금원소의 함량 1이 아연의 함량 X에 해당할 때 이 X를 그 합금원소의 아연당량이라 한다. 도 1은 길렛(Guillet)의 연구에 의한 각종 합금원소의 아연당량을 나타낸 것이다. 니켈은 동과 전율 고용이므로 아연당량은 마이너스(-)이다. The addition of such a third element has the same effect as increasing or decreasing the amount of zinc in brass. In this sense, when the content of alloying element 1 corresponds to the content of zinc X, this X is called the zinc equivalent of the alloying element. 1 shows zinc equivalents of various alloying elements by the study of Guillet. Nickel is a copper and electrolytic solution, so the zinc equivalent is negative.

합금의 아연당량(Zneq)은 다음 식(1)과 같이 구할 수 있다. 여기서 q는 각 첨가원소 %, t는 각 첨가원소의 아연당량이다. 실용합금의 아연당량은 상온 가공재에서는 40%이하, 그 외의 것에서는 45%를 넘지 않는 것이 보통이다. 실용합금 중에서도 내식특성을 향상시키기 위해서는 아연당량이 39%이하를 만족하여야 한다. 즉 내식특성이 불량한 β상분율을 감소시켜야 한다.The zinc equivalent (Zn eq ) of the alloy can be obtained by the following equation (1). Where q is the percentage of each element added and t is the zinc equivalent of each element. It is common that the zinc equivalent of the utility alloy is not more than 40% at room temperature processed materials and not more than 45% at others. Among practical alloys, zinc equivalent should be less than 39% to improve corrosion resistance. That is, the β phase fraction having poor corrosion resistance should be reduced.

Zneq = (Zn% + t * q) / (Cu% + Zn% + t * q) * 100% ------ 식(1)Zn eq = (Zn% + t * q) / (Cu% + Zn% + t * q) * 100% ------ Equation (1)

합금의 화학조성인 62%Cu, 2%Pb, 1%Al, 35%Zn인 경우의 예를 들어자. 이때의 동당량은 윗 식에 따라 59%이다. 동함량 62.0%의 합금은 Cu-Zn상태도에서 상온으로 모두 α상이지만, 실질적으로 동 당량은 59%이므로 α상이 70%이고 나머지는 β상임을 암시한다. 규소(Si), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 등과 같이 아연당량이 높은 합금원소들은 강한 β상 촉진원소 또는 안정화 원소인 반면, 아연당량이 1이하(-값 표함)인 니켈(Ni)은 α상 안정화 원소이다. 비소(As)와 안티몬(Sb)은 아연당량이 3으로 알려져 있으나, β상에 영향을 미치지 못하는 α상 안정화 원소로 알려져 있다.Take the case of 62% Cu, 2% Pb, 1% Al, 35% Zn, which is the chemical composition of the alloy. The equivalent weight at this time is 59% according to the above formula. The alloy having a copper content of 62.0% is α phase at room temperature in the Cu-Zn state diagram, but substantially equivalent copper is 59%, suggesting that the α phase is 70% and the rest is β phase. Alloy elements with high zinc equivalents, such as silicon (Si), aluminum (Al), tin (Sn), etc., are strong β-phase accelerating elements or stabilizing elements, while nickel (Ni) with zinc equivalents of 1 or less (-valued) It is an alpha phase stabilizing element. Arsenic (As) and antimony (Sb) have a zinc equivalent of 3, but are known as α-phase stabilizing elements that do not affect the β-phase.

이제 내식 황동에 대해 보다 상세하게 서술하기로 한다.The corrosion resistant brass will now be described in more detail.

황동은 일반적으로 다른 금속에 비해 내식성이 우수하여 부식조건에서 널리 사용되고 있다. 그러나, 최근 황동의 사용조건이 더욱 가혹해지고 있다. 황동이 사용되는 수질 및 환경 오염 등으로 내식성이 다른 금속에 비해 우수한 황동제품에도 부식이 발생하고 있다. 황동에서 발생하는 여러 가지 부식 중에서, 선택적 부식으로 가장 전형적인 탈 아연 부식현상이 있다.Brass is generally used in corrosive conditions because it is superior in corrosion resistance to other metals. However, in recent years, the use conditions of brass are becoming more severe. Corrosion occurs in brass products that are superior in corrosion resistance due to water quality and environmental pollution in which brass is used. Among the many corrosions that occur in brass, selective corrosion is the most typical of de-zinc corrosion.

탈 아연 부식현상은 α+β 2상이나, β단상 합금에서 나타나며, 전면적으로 일어날 때와 국부적으로 나타날 때가 있다. 탈 아연 부식현상을 억제하려면 30%Zn이하의 황동을 쓰거나, 30%Zn이상 합금에 0.02~0.2%As를 첨가하면 가능하다. 또한 열처리를 통해 탈 아연 부식현상에 약한 β상을 α상으로 상변태 시킴으로써 내식성을 높일 수 있다. 한편, 부식전파 속도를 늦추면, 그만큼 내식성이 좋아지므로, 결정립을 미세화할 수 있는 단조공정을 첨가한다면, 더욱 우수한 내식 황동을 얻을 수 있다. 이와 같이 탈 아연 부식현상이 억제된 황동을 내식 황동이라 한다.De-zinc corrosion occurs in α + β 2 phase, or β single phase alloys, and occurs occasionally and locally. To suppress the zinc corrosion, it is possible to use brass below 30% Zn or to add 0.02 ~ 0.2% As to the alloy above 30% Zn. In addition, corrosion resistance can be improved by phase transformation of weak β phase to α phase through de-zinc corrosion through heat treatment. On the other hand, if the corrosion propagation rate is slowed down, the corrosion resistance is improved. Therefore, if a forging step that can refine the crystal grains is added, more excellent corrosion resistant brass can be obtained. In this way, brass that is suppressed from de-galvanization is referred to as corrosion resistant brass.

탈 아연 부식 현상에 대해 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.Let's take a closer look at the de-zinc corrosion phenomenon.

불순한 물 또는 부식성 물질이 포함된 수용액의 작용에 의하여 황동 표면 또는 깊은 곳까지 탈 아연 되는 현상이며, 특히 염소이온(Cl-)을 품은 물을 사용하는 수도관에서 흔히 볼 수 있다. 탈 아연된 부분은 다공질이 되어 강도가 낮아진다. 이러한 현상은 고아연 황동 즉, (α+β) 2상 또는 β단상 합금에서 볼 수 있으며, 전면적으로 일어날 때와 국부적으로 나타날 때가 있다. 수용액 중에서 구리(Cu)와 아연(Zn)은 염화물 또는 다른 염류로서 같이 용해하나, 아연(Zn)은 전기화학적으로 구리(Cu)보다 귀(貴, base)하기 때문에 아연(Zn)만 용해하고 구리(Cu)는 재 석출하여 남게 되는 것이다. 탈 아연은 아연(Zn)이 15% 이상일 때만 일어나지만, 아연(Zn) 함량의 증가와 함께 가속된다. 또 망간(Mn)과 철(Fe)은 탈 아연을 가속시키며, 비소(As), 주석(Sn), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 인(P), 텅스텐(W), 납(Pb) 등은 탈 아연을 감소시킨다. 즉, 탈 아연 부식을 억제하려면 30%Zn이하의 황동을 쓰거나, 0.02~0.2%As를 30%Zn이상 합금에 첨가하면 가능하다This is a phenomenon in which the zinc is de-zincerated to the surface of the brass or deep by the action of an aqueous solution containing impure water or corrosive substances, especially in water pipes using water containing chlorine ions (Cl ). The de-galvanized part becomes porous and the strength is low. This phenomenon can be seen in high zinc brass, i.e., (α + β) two-phase or β single-phase alloys, which occur both globally and locally. In aqueous solution, copper (Cu) and zinc (Zn) dissolve together as chlorides or other salts, but zinc (Zn) is electrochemically more precious than copper (Cu), so only zinc (Zn) is dissolved and copper (Cu) is to be reprecipitated and remain. De-zinc occurs only when zinc (Zn) is at least 15%, but accelerates with increasing zinc (Zn) content. Manganese (Mn) and iron (Fe) also accelerate de-zinc, arsenic (As), tin (Sn), nickel (Ni), aluminum (Al), antimony (Sb), phosphorus (P), and tungsten (W). ), Lead (Pb), etc. reduce the de-zinc. That is, it is possible to use brass below 30% Zn or to add 0.02 ~ 0.2% As to the alloy above 30% Zn to suppress the de-zinc corrosion.

탈아연 부식 기구에 대해 설명하면 다음과 같다. The zinc oxide corrosion mechanism is described as follows.

합금성분 중 아연(Zn) 성분이 불순물 또는 부식성 물질의 수용액의 작용으로 구리(Cu) 성분만 남기고 선택적으로 용출되는 현상으로, 탕 아연된 표면부위는 다공질이 되어 강도가 낮아지고, 밀도가 낮은 구리(Cu) 잔사 만 남기게 된다. 이때 전기적으로 구리(Cu) 보다 귀한 아연(Zn)이 많이 포함되어 있는 β상이 우선적으로 탈 아연을 일으켜, α상으로 변한다. (α+β) 상의 실용 황동합금이 탈 아연되는 경우에는 β상이 먼저 부식하고 나서 α상이 부식된다. α상의 탈 아연은 주로 입계에서, 특히 풀림 열처리(소둔, annealing)가 충분하지 않은 경우에는 β상의 미소결정립을 포함하고 있는 아연(Zn) 결정입계 부근에서 발생한다. 또한 β상 결정립이 없어도, 아연(Zn)이 몰려있는 작은 영역에서도 같은 현상이 발생한다. 이와 같은 현상은 아연(Zn)의 선택 용해가 진행되는 β상과 공존하는 α상은 β상보다 방식특성이 우수하기 때문에 발생한다. 잔류하는 β상 결정립 위에 구리(Cu)를 석출 시킨다. 이 과정은 황동 내의 아연(Zn)농도가 높은 부분과 구리(Cu) 농도가 높은 부분 사이에서 발생한다.The zinc (Zn) component of the alloy components is eluted by the action of an aqueous solution of impurities or corrosive substances, leaving only the copper (Cu) component. The hot zinc-coated surface becomes porous and has low strength and low density copper. (Cu) Only residue is left. At this time, the β phase, which contains more zinc (Zn), which is more electrically than copper (Cu), preferentially causes de-zinc and changes to α phase. When the practical brass alloy of the (α + β) phase is de-zinc, the β phase is first corroded and then the α phase is corroded. De-zinc in the α phase mainly occurs at grain boundaries, particularly in the case of insufficient annealing (annealing), near the zinc (Zn) grain boundaries containing the β crystal microcrystal grains. Even in the absence of β-phase grains, the same phenomenon occurs in a small region in which zinc (Zn) is concentrated. This phenomenon occurs because the α phase coexisting with the β phase to which the selective dissolution of zinc (Zn) proceeds is superior to the β phase. Copper (Cu) is deposited on the remaining β-phase crystal grains. This process occurs between the high concentration of zinc (Zn) and the high concentration of copper (Cu) in brass.

탈 아연 부식은 β상이 형성되는 35wt%Zn 동합금에서 주로 발생한다. 이로서 본 발명에서는 60Cu-40Zn황동합금에서 α상 안정화 원소를 첨가하여 아연당량을 낮추고, 아연(Zn) 성분이 빠져나가기 전에 아래와 같은 방법으로 황동합금 표면에 산화피막을 형성하고 결정립계에서 발생되는 탈 아연부식을 억제하고자 한다. 또한 아연당량을 최대한 낮춤으로써 내식성이 약한 β상의 비율을 최소화하고자 한다.De-zinc corrosion occurs mainly in the 35wt% Zn copper alloy in which the β phase is formed. Therefore, in the present invention, the zinc equivalent is lowered by adding α-phase stabilizing element in 60Cu-40Zn brass alloy, and before the zinc (Zn) component is released, an oxide film is formed on the surface of the brass alloy and de-zinc is generated at the grain boundary. To suppress corrosion. In addition, by lowering the zinc equivalent as much as possible to minimize the proportion of β phase having a low corrosion resistance.

이제 구체적으로 본 발명에서 첨가되는 합금 원소의 함량을 한정한 이유에 대해 서술하기로 한다.Now, specifically, the reason for limiting the content of the alloying element added in the present invention will be described.

납(Pb)의 대체 원소로서 비스무트(Bi)와 인(P)의 첨가이유는 다음과 같다.The reason for adding bismuth (Bi) and phosphorus (P) as an alternative element of lead (Pb) is as follows.

Cu-X합금(X는 텔루르(Te), 셀렌(Se), 탈륨(Tl), 비스무트(Bi), 황(S) 중 하나)의 2원계 상태도로부터 이들 원소는 납과 마찬가지로 고체상태에서 구리에 극히 제한된 고용도를 가지며 납과 비슷한 역할을 할 수 있다고 알려져 있다. 텔루르(Te), 셀렌(Se), 황(S)의 경우에는 금속간화합물을 형성하여 납의 경우와 마찬가지로 균일하게 분산됨으로써 절삭성에도 같은 효과를 제공한다. 그러나 불행히도 이들 원소는 심각한 문제점을 가졌다. 텔루르(Te), 셀렌(Se), 탈륨(Tl)은 독성이 있으며 값도 비싸다. 황(S)은 구리나 구리의 합금에 쓰이는 다른 원소와 함께 해로운 반응을 일으킨다. 비스무트(Bi)는 무독성이나 소량만으로도 구리가 극도의 취성(brittleness)을 띠게 한다. 이 문제만 극복할 수 있다면 비스무트(Bi)는 쾌삭 동 합금에서 납(Pb)을 대신할 수 있는 훌륭한 후보이다.From the binary system diagrams of Cu-X alloys (X is one of tellurium (Te), selenium (Se), thallium (Tl), bismuth (Bi), and sulfur (S)), these elements are converted to copper in solid state like lead. It is known to have extremely limited employment and play a role similar to lead. In the case of tellurium (Te), selenium (Se), and sulfur (S), an intermetallic compound is formed and uniformly dispersed as in the case of lead, thereby providing the same effect on machinability. Unfortunately, these elements have serious problems. Tellurium (Te), selenium (Se), and thallium (Tl) are toxic and expensive. Sulfur (S), along with other elements used in copper and its alloys, causes harmful reactions. Bismuth (Bi) is non-toxic but, even in small amounts, makes copper extremely brittle. If only this problem can be overcome, bismuth (Bi) is a good candidate to replace lead (Pb) in free-cut copper alloys.

비록 Cu-Pb 상태도와 Cu-Bi 상태도는 비슷하지만 이들 2원계 합금에서 2차상의 분산형태는 매우 다르다. Cu-Pb 합금에서 납(Pb) 입자는 결정립계와 내부에 균일하게 분포하므로 이 합금의 역학적 특성에 해롭지 않다. 또한 납(Pb)은 그 자체가 면심입방(FCC) 구조이므로 고유한 연성을 나타낸다. 따라서 Cu-Pb 합금은 30wt%Pb까지도 상당히 연성이 크다. 비스무트(Bi)도 Cu-Bi 합금의 결정립 내부에 입자로 존재하므로 바람직한 측면이 있다. 하지만 결정립계에는 비스무트(Bi)가 구형입자가 아니라 필름 형태로 존재한다. 이러한 필름의 존재는 합금을 취화시킨다. 또한 비스무트(Bi)의 결정구조가 사방 육면체(Rhombohedral structure)여서 그 자체가 원래 취성이 크다. 그러므로 Cu-Bi 합금을 성공적으로 개량한다면 그것은 결정립계의 필름을 입자 형태로 바꾸어 주는 것이다.Although the Cu-Pb and Cu-Bi states are similar, the dispersion of the secondary phases in these binary alloys is very different. In Cu-Pb alloys, lead (Pb) particles are uniformly distributed within and at grain boundaries, and therefore not detrimental to the mechanical properties of the alloy. In addition, lead (Pb) is inherently ductile because it is a face-centered cubic (FCC) structure. Therefore, Cu-Pb alloys are considerably ductile up to 30wt% Pb. Bismuth (Bi) is also present as particles inside the grains of the Cu—Bi alloy, which is a preferred aspect. However, bismuth (Bi) is present in the form of a film, not spherical particles, at the grain boundary. The presence of such a film embrittles the alloy. In addition, the crystal structure of bismuth (Bi) is a tetrahedron (Rhombohedral structure) itself is large in itself brittle. Therefore, a successful modification of the Cu-Bi alloy would transform the grain boundary film into particles.

결정립계에 비스무트(Bi) 필름이 형성되는 것은 액상에서의 구리(Cu)와 비스무트(Bi)의 표면장력 차이에 직접적인 관련이 있다. 즉 문제의 해결은 합금원소를 첨가하여 구리(Cu)의 표면장력을 낮추거나 비스무트(Bi)의 표면장력을 높임으로써 해결할 수 있다. 납(Pb)과 탈륨(Tl) 만이 구리(Cu)에 녹지 않으면서 비스무트(Bi)에는 녹아서 비스무트(Bi)의 표면장력을 높여줄 수 있는 원소들이다. 그러나, 이러한 원소들은 모두 독성이 있으므로 고려할 대상에서 제외한다. 반면에 인(P), 인듐(In), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 알루미늄(Al)은 구리(Cu)에는 녹으나 비스무트(Bi)에는 녹지 않으며 구리(Cu)의 표면장력을 현저히 감소시킬 수 있다고 알려졌다. 고가인 Bi의 함량을 낮춤으로서 경제적인 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 비스무트(Bi)의 과다 첨가로 인한 기계적 특성이 취약해지는 문제점을 줄이고자 한다. 이런 이유로 인해 비스무트(Bi)의 양을 최소화하면서 기계적 성질 및 절삭성을 향상시킬 수 있는 성분범위를 갖고자 비스무트(Bi)가 최소 0.5wt% 이상 함유하도록 하였다. 비스무트(Bi)를 0.5wt% 미만으로 첨가시 절삭성 및 기계적 성질이 저하될 수가 있기 때문에 최소량을 0.5wt% 이상으로 결정하였다. 또한 비스무트(Bi)의 함량이 5wt%를 초과하여 투입시 비스무트(Bi)가 필름형태로 합근 내부에 존재하기 때문에 제품의 크랙 및 기계적 결함이 나올 수 있다. 이로 인해 비스무트(Bi)의 함량을 0.5~5wt% 로 결정하였다. 또한, 비스무트(Bi)는 고가의 금속이므로, 0.5~5wt% 범위 안에서 첨가하면서 기계적 성질 및 절삭성을 향상시킬 수 있는 범위를 찾고자 0.6~1.0wt% 성분범위를 선택하였다.The formation of bismuth (Bi) films at grain boundaries is directly related to the difference in surface tension between copper (Cu) and bismuth (Bi) in the liquid phase. That is, the solution of the problem can be solved by adding an alloying element to lower the surface tension of copper (Cu) or to increase the surface tension of bismuth (Bi). Lead (Pb) and thallium (Tl) alone are elements that can melt the bismuth (Bi) and increase the surface tension of bismuth (Bi) without being dissolved in copper (Cu). However, all of these elements are toxic and are therefore not considered. On the other hand, phosphorus (P), indium (In), tin (Sn), germanium (Ge), gallium (Ga), zinc (Zn), and aluminum (Al) are soluble in copper (Cu) but not in bismuth (Bi). It is known that it can significantly reduce the surface tension of copper (Cu). In addition to lowering the content of expensive Bi not only economically advantageous, but also to reduce the problem of weak mechanical properties due to excessive addition of bismuth (Bi). For this reason, bismuth (Bi) is contained at least 0.5wt% to minimize the amount of bismuth (Bi) and to improve the mechanical properties and cutting properties. When the bismuth (Bi) is added to less than 0.5wt%, since the machinability and mechanical properties may be lowered, the minimum amount was determined to be 0.5wt% or more. In addition, the bismuth (Bi) content of more than 5wt% Bismuth (Bi) when the input is in the form of a film inside the joints may be cracked and mechanical defects of the product. For this reason, the content of bismuth (Bi) was determined to be 0.5 ~ 5wt%. In addition, since bismuth (Bi) is an expensive metal, 0.6 to 1.0 wt% component range was selected to find a range in which mechanical properties and cutting properties can be improved while being added within a range of 0.5 to 5 wt%.

아연(Zn)은 구리(Cu)에서의 고용도가 광범위 하며, 공업용 황동으로 쓰이는 것은 45%Zn 이하이며, 따라서 α 상 및 β 상 만이 문제가 된다. α상은 구리(Cu)에 아연(Zn)이 고용한 상이며, 그 결정형은 면심입방(FCC) 격자이고, 격자상수는 아연함량이 0~38%로 변화함에 따라 3.60Å에서 3.693Å로 증가한다. α상 중의 아연 고용한도는 450℃에서 39%Zn이며 온도의 감소에 따라 고용도가 감소하여 250℃에서 약 35%Zn이 된다. 또한 α상은 연하여 상온 가공성이 우수하며 부식속도가 느리다. β상은 체심입방(BCC) 격자의 결정을 가지며, 46.2~49.5%Zn으로 변화함에 따라 격자상수는 2.942Å~2.949Å으로 증가한다. β상은 강하며, 열간 가공성이 우수하나, 부식속도가 빠르다. 본 발명에서 아연은 구리(Cu)와 첨가 원소 이외의 나머지 금속으로서 함량이 결정되었다.Zinc (Zn) has a high solubility in copper (Cu), and it is 45% Zn or less for industrial brass, so only the α and β phases are a problem. α phase is a phase in which zinc (Zn) is dissolved in copper (Cu), and its crystal form is a face-centered cubic lattice, and the lattice constant increases from 3.60Å to 3.693 따라 as the zinc content is changed from 0 to 38%. . The zinc solid solubility limit in the α phase is 39% Zn at 450 ° C and the solubility decreases with decreasing temperature, resulting in about 35% Zn at 250 ° C. In addition, the α phase is soft and has excellent processability at room temperature, and has a low corrosion rate. β phase has a body-centered cubic lattice crystal and the lattice constant increases to 2.942Å ~ 2.949Å as it changes to 46.2 ~ 49.5% Zn. β phase is strong, and hot workability is high, but corrosion rate is fast. In the present invention, zinc is determined as a remaining metal other than copper (Cu) and additional elements.

비소(As)는 탈 아연 부식에 대한 가장 효과적인 억제제이다. 비소(As)가 0.02~0.04wt%As 첨가하는 것은 α황동의 탈 아연 억제를 위한 첨가량의 기준이다. 그러나, 공업적으로 중요한 (α+β) 황동합금의 β상에 대해서는 비소(As)가 억제작용을 나타내지 못하는 것으로 알려져 있다. 그 이유는 비소(As)가 선택적으로 α상에 모이고 β상 결정립을 보호하지 못하기 때문이다. 즉 비소(As)는 α상의 안정화 원소로서 작용한다. 이는 문츠메탈(muntz metal, Cu-40%Zn합금)이 비소(As)의 첨가로 탈 아연에 대한 저항을 크게 한다는 이론과 상반되는 결과이다. 비소(As) 산화물층의 존재 가능성이 연구되기도 하였으나, 탈 아연을 억제하기에 불충분한 비소(As)함량으로는 보호 피막을 형성하기 어렵다. 부식이 진행되는 선단 부분에 비소(As) 이온과 고상 비소(As) 사이의 산화환원반응이 일어나는 경우에는 α황동에서 구리(Cu) 이온의 생성이 방해받는다. 그러나 철(Fe), 망간(Mn), 마그네슘(Mg) 등의 불순물이 많은 합금에서는 이들 원소와 비소(As)가 반응하여 화합물을 형성하므로 과잉의 비소(As)를 첨가하면 황동 합금의 내식성이 감소한다. 탈 아연 현상을 방지하면서 내식성 감소를 억제할 수 있게 하기 위해서 비소(As)의 함량을 0.10~0.15중량%로 제한하였다. 비소(As)의 함량이 0.10wt% 미만인 경우에는 필요로하는 내식 특성을 나타내지 못하는 문제점이 있다. 한편, 비소(As)의 함량이 0.15wt%를 초과하는 경우에는 화합물을 형성하여 황동의 내식특성을 저하시키는 문제점이 있다.Arsenic (As) is the most effective inhibitor against de-zinc corrosion. Arsenic (As) addition of 0.02-0.04 wt% As is a standard of addition amount for de-zinc suppression of (alpha) brass. However, it is known that arsenic (As) exhibits no inhibitory effect on the β phase of industrially important (α + β) brass alloys. This is because arsenic (As) selectively collects in the α phase and does not protect the β phase grains. That is, arsenic (As) acts as a stabilizing element of the α phase. This is contrary to the theory that Muntz metal (Cu-40% Zn alloy) increases the resistance to de-zinc by the addition of arsenic (As). Although the possibility of the presence of an arsenic (As) oxide layer has been studied, it is difficult to form a protective film with an arsenic (As) content that is insufficient to suppress de-zinc. When the redox reaction between arsenic (As) ions and solid arsenic (As) occurs in the tip portion where the corrosion proceeds, the production of copper (Cu) ions is inhibited in α brass. However, in alloys containing many impurities such as iron (Fe), manganese (Mn) and magnesium (Mg), these elements react with arsenic (As) to form compounds. Therefore, when an excessive amount of arsenic (As) is added, the corrosion resistance of the brass alloy Decreases. Arsenic (As) content was limited to 0.10 to 0.15% by weight in order to be able to suppress the reduction of corrosion resistance while preventing the de-zinc phenomenon. If the content of arsenic (As) is less than 0.10wt% there is a problem that does not exhibit the required corrosion resistance. On the other hand, when the content of arsenic (As) exceeds 0.15wt%, there is a problem of reducing the corrosion resistance of brass by forming a compound.

알루미늄(Al)을 첨가하면, α황동의 영역은 축소된다. 알루미늄(Al)은 열간 가공성, 침식에 대한 저항성, 미끄럼 특성 및 내구성 등에 영향을 주지 않고 고용강화 효과를 가져온다. 알루미늄(Al)은 α 및 β황동의 강도를 높이며, α황동의 내해수성을 향상시킨다. 보통 주조물의 경우 알루미늄(Al)의 고용도는 약 7wt%정도이고, 알루미늄(Al) 첨가에 의해 주조품의 표면상태는 매우 좋아진다. 그러나 6wt%이상 첨가 시에는 주조조직을 조대화 하는 경향이 강하고 산화 슬래그 생성이 쉬워지므로 주조성이 저하된다. 본 발명에서 알루미늄(Al)은 황동 합금의 강도를 높이면서 내구성 향상을 위해 0.55~0.70wt%로 성분범위로 제한하였다. When aluminum (Al) is added, the region of alpha brass is reduced. Aluminum (Al) has a solid solution effect without affecting hot workability, resistance to erosion, sliding properties and durability. Aluminum (Al) increases the strength of α and β brass and improves the seawater resistance of α brass. In the case of ordinary castings, the solid solution of aluminum (Al) is about 7 wt%, and the surface state of the casting is very good by adding aluminum (Al). However, when 6wt% or more is added, castability decreases because the casting structure tends to be coarsened and oxide slag is easily produced. In the present invention, aluminum (Al) was limited to the component range of 0.55 ~ 0.70wt% for improving the durability while increasing the strength of the brass alloy.

철(Fe)은 황동 합금의 기계적 강도를 향상시키기 위해 첨가하였다. 철(Fe)의 함량이 증가하면 황동 합금의 기계적 강도는 향상되나, 0.01wt% 이상 첨가하여야 효과가 있다. 그러나, 철(Fe)의 함량이 0.1wt%를 초과하여 함유되는 경우에는 다른 금속과 금속간 화합물을 형성하여 합금이 취약해 지는 문제가 발생한다. 기계적 성질을 향상시키기 위해 본 발명에서는 철(Fe)의 함량을 0.01~0.1wt%로 제한하였다.Iron (Fe) was added to improve the mechanical strength of the brass alloy. When the iron (Fe) content is increased, the mechanical strength of the brass alloy is improved, but it is effective to add more than 0.01wt%. However, when the content of iron (Fe) exceeds 0.1wt%, there is a problem in that the alloy becomes brittle by forming an intermetallic compound with another metal. In the present invention, to improve the mechanical properties, the content of iron (Fe) was limited to 0.01 ~ 0.1wt%.

니켈(Ni)은 아연당량의 계산에 있어서 음의 값을 가지는 원소이며, α상을 촉진시켜주는 원소로서 α상의 부식을 억제시켜 주는 역할을 한다. 또한 주석(Sn)과 함께 첨가되면 부동태 피막의 형성이 더욱 쉬워지므로 주석(Sn)을 단독으로 첨가하는 경우보다 더욱 향상된 내식성을 보여준다. 니켈(Ni)은 상온 및 고온에서의 강도와 성형성을 향상시키고 또한 부식저항성을 높인다. 본 발명에서는 황동 합금의 내식성과 강도 및 성형성을 향상시키기 위해 0.01~0.1wt%로 성분범위를 제한하였다. 니켈(Ni) 함량이 0.01wt 미만인 경우에는 내식 황동 합금에서 필요로 하는 강도와 성형성을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 한편, 니켈(Ni)의 함량이 0.1wt%를 초과하는 경우에는 아연당량의 값이 지나치게 낮아져서 강도 및 성형성이 저하되는 문제점이 있다.Nickel (Ni) is an element having a negative value in the calculation of the zinc equivalent, and serves to suppress the corrosion of the α phase as an element promoting the α phase. In addition, since it is easier to form the passivation film when added with tin (Sn), it shows more improved corrosion resistance than when tin (Sn) is added alone. Nickel (Ni) improves strength and formability at room temperature and high temperature and also increases corrosion resistance. In the present invention, in order to improve the corrosion resistance, strength and formability of the brass alloy, the component range was limited to 0.01 to 0.1 wt%. If the nickel (Ni) content is less than 0.01wt, there is a problem in that the strength and formability required by the corrosion resistant brass alloy cannot be obtained. On the other hand, when the content of nickel (Ni) is more than 0.1wt%, there is a problem that the value of zinc equivalent is too low and the strength and formability are lowered.

주석(Sn)은 황동의 내식성을 향상시키는 원소로, β상 안정화 원소이다. 주석(Sn)은 일반적으로 어드미럴티황동(71Cu-28Zn-1Sn) 및 네이벌황동(60Cu-39.25Zn-0.75Sn)에 이용된다. 주석(Sn)이 첨가된 네이벌황동에서 β상이 안정화된다. 그러나 비소(As)가 존재하지 않는 경우에는 탈 아연 현상이 생기는 것으로 보고되고 있다. 따라서, 주석(Sn)은 일반적인 부식에는 효과가 있으나, 탈 아연에는 효과가 적다. 주석(Sn) 첨가량이 0.7wt% 이하에서는 효과가 작으며, 1.2wt%이상에서는 γ상의 취약한 상이 출현하므로 첨가량을 조절하여야 한다. 반면에 열처리에 의해 α상 조직을 얻을 경우에는 첨가량을 적게 할 수 있다. 내식성을 향상시키면서 탈아연 현상을 적게 할 수 있게 하기 위해 본 발명에서는 주석(Sn)의 첨가량을 0.30~1.0wt%로 제한하였다.Tin (Sn) is an element that improves the corrosion resistance of brass and is a β-phase stabilizing element. Tin (Sn) is generally used for admiralty brass (71Cu-28Zn-1Sn) and naval brass (60Cu-39.25Zn-0.75Sn). Β phase is stabilized in naval brass to which tin (Sn) is added. However, if arsenic (As) is not present, it is reported that de-zinc phenomenon occurs. Therefore, tin (Sn) is effective in general corrosion, but less effective in de-zinc. When the amount of tin (Sn) added is less than 0.7wt%, the effect is small, and at 1.2wt% or more, weak phase of γ phase appears, so the amount of tin should be adjusted. On the other hand, when the α phase structure is obtained by heat treatment, the addition amount can be reduced. In the present invention, the amount of tin (Sn) added was limited to 0.30 to 1.0 wt% in order to reduce the de-zinc phenomenon while improving the corrosion resistance.

이하에서는 상술한 본 발명에 따른 납 함량이 적은 내식 황동합금의 일 실시예를 제조하여 부식특성과 절삭성 시험을 한 결과를 서술하기로 한다.Hereinafter will be described the results of the corrosion properties and machinability test by producing an embodiment of the corrosion-resistant brass alloy with a low lead content according to the present invention described above.

편의상 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 내식 황동 합금을 실시 예라 칭하기로 한다. 또한, 실시 예와 비교하기 위해 종래의 내식 황동 합금을 2개 선택하여 각각 비교 예1, 비교 예2라 칭하기로 한다.For convenience, hereinafter, the corrosion resistant brass alloy manufactured according to an embodiment of the present invention will be referred to as an embodiment. In addition, two conventional corrosion-resistant brass alloys are selected for comparison with the examples and will be referred to as Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively.

도 2에는 실시 예와, 비교 예1 및 비교 예 2의 황동 합금 성분을 나타내었다.Figure 2 shows the brass alloy components of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

도 1에 도시된 성분의 황동 합금의 제조 방법을 서술하면 다음과 같다.The manufacturing method of the brass alloy of the component shown in FIG. 1 is as follows.

즉, 황동 규격의 각 성분들이 소재의 기계적 성질 및 주조특성에 미치는 영향은 다양하기 때문에, 스크랩을 사용할 때에는 적어도, 구리(Cu), 납(Pb), 철(Fe) 및 주석(Sn), 알루미늄(Al), 비소(As), 비스무트(Bi) 함량의 확실한 관리가 필요하다. 용해는 도가니로나 구형(Channel type) 유도로에서 행해진다. 금형주조 활동은 특별한 용탕 처리를 하지 않는다.In other words, the effect of each component of the brass specification on the mechanical properties and casting properties of the material is varied, so when using scrap, at least copper (Cu), lead (Pb), iron (Fe) and tin (Sn), aluminum Clear control of the content of (Al), arsenic (As) and bismuth (Bi) is required. Melting is carried out in crucible furnaces or channel type induction furnaces. Mold casting activities do not have a special melt treatment.

본 실시 예의 조성에 따라, 배합 계산하여 용해로에 장입 하고, 1000℃에서 교반 하면서 1시간 30분 동안 가열하여 완전히 용해시켜 화학성분을 맞추고, 용해로의 온도를 1070℃로 올려 10분간 유지시킨 다음 슬래그 상태로 부상된 비금속 개재물을 제거하고, 용해로의 온도를 1000℃로 낮춘 후 준비된 잉고트 상태의 금속으로 출탕 한다.According to the composition of the present embodiment, the mixture is calculated and charged into the melting furnace, heated for 1 hour and 30 minutes while stirring at 1000 ° C to completely dissolve the chemical composition, and the temperature of the melting furnace is maintained at 1070 ° C for 10 minutes, and then slag state. After removing the non-metallic inclusions, lower the temperature of the melting furnace to 1000 ℃ and tapping with the prepared ingot metal.

이와 같이 제조된 황동 합금의 특성을 비교하기 위해 2가지의 시험을 진행하였다. 즉, 부식특성과 절삭성 시험이다.Two tests were conducted to compare the properties of the brass alloy thus prepared. That is, the corrosion characteristics and machinability test.

이하에서는 부식특성 시험방법과 절삭성 시험방법을 순차적으로 서술한다.Hereinafter, the corrosion test method and the cutting test method will be described sequentially.

부식특성 시험은 국제규격인 ISO-6509에 따라 실시하였다. 부식용액은 증류수에 12.7g의 CuCl2를 2H2O에 용해시켜 1,000±10ml로 하고, 부식시키고자 하는 시료는 10X10㎟정도의 표면을 노출시켜 마운팅처리하고, 이를 연마표 #1200으로 연마한 후 에틸알콜로 세척하였다. 연마된 시료는 100㎟당 250+50-10ml의 부식액에 침전시켜 75±5℃C에서 24시간 안 부식시키고, 광학현미경으로 부식깊이를 ㎛단위로 측정하고 각각 평균값을 구하였다.Corrosion characteristics tests were carried out according to the international standard ISO-6509. The corrosion solution was dissolved in distilled water with 12.7 g of CuCl 2 in 2H 2 O to make 1000 ± 10ml.The sample to be corroded was exposed by exposing the surface of about 10X10mm2 and polished by polishing table # 1200. Washed with ethyl alcohol. The polished sample was precipitated in 250 + 50-10 ml of corrosion solution per 100 mm 2, and was corroded at 75 ± 5 ° C. for 24 hours. The depth of corrosion was measured in micrometer units using an optical microscope, and the average value was obtained.

절삭성 시험은 선반작업에 의한 방법과 드릴 작업에 의한 방법으로 실시한다. 드릴형으로 절삭저항과 절삭칩 형상으로 절삭성을 평가한다. Machinability tests are carried out by lathe and drill methods. The drill type is used to evaluate cutting resistance and cutting chip shape.

실험조건으로는 회전속도를 1,100 RPM, 이송속도는 0.13mm/rev, 드릴치수는 3.5mm, 드릴깊이는 10mm로 조건을 만든 후에 절삭성 시험을 실시한다. Experimental conditions are made by cutting speed after 1,100 RPM, feed rate 0.13mm / rev, drill dimension 3.5mm, drill depth 10mm.

절삭성 시험은 측정재료와 비교재료를 함께 실시하여 상대평가한다. 절삭저항은 비교재료에 대한 백분율로 환산하며, 칩 형상은 절삭 칩의 전체무게에 대해 전단형 칩의 무게 분율로 계산한다.The machinability test is carried out in parallel with the measurement and comparison materials. Cutting resistance is calculated as a percentage of the comparative material, and chip shape is calculated as the weight fraction of the sheared chip relative to the total weight of the cutting chip.

도 3은 부식특성 시험결과를 보여주는 사진이다. 도 4는 도 3의 부식시험결과에서 얻은 부식깊이를 비교한 표이다.Figure 3 is a photograph showing the corrosion characteristics test results. Figure 4 is a table comparing the corrosion depth obtained from the corrosion test results of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하여 판단한 결과, 비교 예2와 비교하여 실시 예는 주석(Sn) 함량을 증가시킨 것으로 부식깊이를 측정한 결과 93.6㎛에서 81.99㎛로 부식깊이가 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 주석(Sn)이 내식성 향상원소로서, 주석(Sn)으로 인해 부식깊이에 영향을 미치는 것으로 판단된다.As a result of judging with reference to FIGS. 3 and 4, in comparison with Comparative Example 2, the Example showed an increase in the tin (Sn) content and the corrosion depth was decreased from 93.6 μm to 81.99 μm. This is because tin (Sn) is a corrosion resistance improving element, and it is determined that tin (Sn) affects the corrosion depth.

또한, 아연 당량과 부식깊이의 영향을 살펴본 결과, 아연당량이 38.5% 이상은 되어야 내식성에 영향이 있다는 것을 알 수 있었다.In addition, as a result of examining the effects of zinc equivalent and the depth of corrosion, it was found that the zinc equivalent should be more than 38.5% to affect the corrosion resistance.

비교예 2와 비교하여 볼 때 실시 예는 납(Pb) 성분을 0.15중량% 이하로 줄이고, 주석(Sn)의 함량을 0.3~1.0중량%로 증가시켜도 부식깊이는 오히려 줄어드는 효과가 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 납(Pb)을 줄여도 부식깊이에 대한 영향은 크지 않다는 것을 알 수 있었다. Compared with Comparative Example 2, it can be seen that the example reduces the depth of corrosion even if the lead (Pb) component is reduced to 0.15% by weight or less and the tin (Sn) content is increased to 0.3 to 1.0% by weight. have. In other words, even if lead (Pb) is reduced, the effect on the depth of corrosion was found to be small.

도 5는 절삭성 시험 결과 형성된 칩 형상 사진을 비교한 사진이다. 도 6은 절삭성 시험 결과로부터 측정된 물성치를 비교한 표이다.5 is a photograph comparing the chip shape photograph formed as a result of the cutting test. 6 is a table comparing physical values measured from the cutting test results.

도 5 및 도 6을 참조하면, 실시 예는 기준샘플을 100으로 놓았을 때 가공성에 큰 영향을 미치는 납(Pb) 성분을 감소시켜도, 절삭지수 및 저항지수가 비교 예2보다 감소하였지만, 가공성에 큰 영향을 미치지는 않은 것으로 파악되었다. 이는 실시 예1과 같은 조성의 합금도 가공성에는 큰 문제가 없을 것으로 판단된다.5 and 6, although the embodiment reduces the lead (Pb) component, which greatly affects the workability when the reference sample is set to 100, the cutting index and the resistance index are lower than those of Comparative Example 2, It did not seem to have a big impact. It is judged that the alloy of the same composition as in Example 1 does not have a big problem in workability.

또한, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 내식 황동 합금의 납 용출시험결과를 보여주는 성적서이다. 도 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 내식 황동 합금은 환경부고시에 따른 납 용출기준을 만족하므로 급수설비용 배관 등에 사용할 수 있음을 알 수 있다.In addition, Figure 7 is a report showing the lead dissolution test results of the corrosion-resistant brass alloy according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the corrosion-resistant brass alloy according to the present invention can be seen that it can be used for piping for water supply facilities, so as to meet the lead dissolution standards according to the environmental notice.

이와 같이 본 발명에 따른 내식 황동 합금은, 근래 환경보호나 건강 피해에 관한 관심이 높이지면서, 수돗물을 비롯한 수중의 납 용출이 문제되고 있는 경향에 비추어, 이러한 문제를 해결하면서, 탈 아연 부식 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다. 본 발명에 따른 내식 황동 합금은 납 용출 및 부식방지 효과를 제공하고, 절삭성(가공성)을 크게 향상시키는 효과가 있다. 이와 같은 효과는 국내기업들이 무연 내식 황동 합금을 수입하던 것을 국산 제품을 사용할 수 있게 할 것이므로 제품의 제조원가를 낮추어 국제경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.Thus, the corrosion-resistant brass alloy according to the present invention, while increasing the interest in environmental protection and health damage in recent years, in view of the tendency that lead elution of water, including tap water and the like is a problem, while solving such a problem, while solving the problem, It provides a preventable effect. The corrosion resistant brass alloy according to the present invention has an effect of providing lead dissolution and anticorrosion effect and greatly improving machinability (processability). This effect will enable domestic companies to use domestic products to import lead-free corrosion-resistant brass alloys. Therefore, it is expected to provide the effect of lowering the manufacturing cost of products and improving international competitiveness.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not to be limited by the example, and various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (1)

구리(Cu) 61.5~62.5중량%, 납(Pb) 0.01~0.15중량%, 철(Fe) 0.01~0.1중량%, 주석(Sn) 0.3~1.0중량%, 알루미늄(Al) 0.55~0.7중량%, 니켈(Ni) 0.01~0.1중량%, 비스무트(Bi) 0.6~1.0중량%, 비소(As) 0.10~0.15중량%, 나머지 합금 성분이 아연(Zn)인 것을 특징으로 하는 납 함량이 적은 내식 황동 합금.61.5-62.5% by weight of copper (Cu), 0.01-0.15% by weight of lead (Pb), 0.01-0.1% by weight of iron (Fe), 0.3-1.0% by weight of tin (Sn), 0.55-0.7% by weight of aluminum (Al), Nickel (Ni) 0.01 to 0.1% by weight, bismuth (Bi) 0.6 to 1.0% by weight, arsenic (As) 0.10 to 0.15% by weight, low-lead corrosion-resistant brass alloy, characterized in that the remaining alloy components are zinc (Zn) .
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