KR20160120315A

KR20160120315A - 구리 합금 재료 및 구리 합금관

Info

Publication number: KR20160120315A
Application number: KR1020167024942A
Authority: KR
Inventors: 다케시 나가이; 히로카즈 다마가와; 시노부 스즈키; 미네오 아사노
Original assignee: 가부시키가이샤 유에이씨제이
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-10-17
Also published as: CN105992832A; CN105992832B; JPWO2015122423A1; WO2015122423A1; JP6541583B2

Abstract

본 발명은 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금 재료에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 강도가 높고 또한 가공성이 우수한 Cu-Ni-P계의 판재, 봉재, 구리 합금관 등의 구리 합금 재료를 제공할 수 있다.

Description

구리 합금 재료 및 구리 합금관{COPPER ALLOY MATERIAL AND COPPER ALLOY PIPE}

본 발명은, 고강도이며, 가공성 및 내열성이 우수한 구리 합금관 등의 구리 합금 재료에 관한 것이다.

종래로부터, 구리재의 고강도화를 목적으로 하여, 미량의 원소를 첨가한 구리 합금이 제안되어 있다. 그 중 하나로서, Cu-Ni-P계의 구리 합금이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 : 일본국 특허공개 평4-218631호 공보).

이 Cu-Ni-P계의 구리 합금은, Ni-P계 석출물에 의해 석출 강화되는 구리 합금이며, 용체화 처리 후, 적정한 온도에서의 열처리(시효 처리)를 행함으로써, 고강도화된다.

일본국 특허공개 평4-218631호 공보

Cu-Ni-P계의 구리 합금에 의해, 판재, 관재 등의 다양한 형태의 그 재료가 제조되고 있지만, 그 용도나 사용 조건에 따라서는, 강도의 가공이 행해지는 경우가 있으므로, Cu-Ni-P계의 구리 합금 재료에는, 고강도인 것뿐만 아니라, 가공성이 양호할 필요가 있으며, 연신율이 양호한 구리 재료가 요구되고 있다.

관재의 경우, 예를 들면, 룸 에어컨, 패키지 에어컨 등의 공기조절기용 열교환기, 냉동기 등의 전열관 또는 냉매 배관에 사용되는 구리관에서는, 최근의 박육화(薄肉化)의 요구에 수반하여, 재료의 고강도화가 요구되고 있다. 그 때문에, 적정한 합금 성분인 것 외에, 그 합금 성분에 따른 적정한 열처리 조건 등의 제조 조건을 규정하는 것이 중요하다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 Cu-Ni-P계의 구리 합금 재료는, 강도(인장 강도)는 300MPa을 초과하고 있으며, 고강도화되어 있지만, 연신율이 낮아, 강가공(强加工)을 행하는 데에는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 강도가 높고 또한 가공성이 우수한 Cu-Ni-P계의 판재, 봉재, 구리 합금관 등의 구리 합금 재료를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 이하의 본 발명에 의해 해결된다.

즉, 본 발명 (1)은, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금 재료 (A)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (2)는, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금 재료이며,

인장 강도(σ2)가 270~370MPa인 것을 특징으로 하는 구리 합금 재료 (B)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (3)은, (1)의 구리 합금 재료 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이며,

또, 본 발명 (4)는, (3)의 구리 합금 재료 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이며,

인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 재료 (C)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (5)는, 상기 제2 열처리 후의 인장 강도(σ2)와 상기 제2 열처리 전의 인장 강도(σ1)의 차(σ2-σ1)가, 20MPa 이상인 것을 특징으로 하는 (4)의 구리 합금 재료 (C)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (6)은, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (A)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (7)은, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이며,

인장 강도(σ2)가 270~370MPa이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (B)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (8)은, (6)의 구리 합금관 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금관이며,

또, 본 발명 (9)는, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이며,

인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (C)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (10)은, (8)의 구리 합금관 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금관이며,

또, 본 발명 (11)은, 상기 제2 열처리 후의 인장 강도(σ2)와 상기 제2 열처리 전의 인장 강도(σ1)의 차(σ2-σ1)가, 20MPa 이상인 것을 특징으로 하는 (10)의 구리 합금관 (C)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명 (12)는, 상기 제2 열처리가, 납땜 가열인 것을 특징으로 하는 청구항 (10) 또는 (11)의 구리 합금관 (C)를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 강도가 높고 또한 가공성이 우수한 Cu-Ni-P계의 판재, 봉재, 구리 합금관 등의 구리 합금 재료를 제공할 수 있다.

본 발명의 구리 합금 재료 (A)는, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금 재료이다.

또, 본 발명의 구리 합금 재료 (B)는, 본 발명의 구리 합금 재료 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이다.

또, 본 발명의 구리 합금 재료 (C)는, 본 발명의 구리 합금 재료 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이다. 즉, 본 발명의 구리 합금 재료 (C)는, 본 발명의 구리 합금 재료 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리와, 제1 가열 처리 후에 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이다.

본 발명자들은, 구리 합금의 다양한 가공이나 처리를 행하는 중에, 특정한 화학 조성의 구리 합금, 즉, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하는 구리 합금을, 용체화 처리하고, 그 후에 행하는 열처리로서, 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행함으로써, 구리 합금 중에 Cu-Ni-P계의 석출물을 석출시킴으로써, 석출 강화에 의해 구리 합금 재료의 강도를 향상시키고, 또한, 제1 열처리 후에, 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행함으로써, 구리 합금 재료의 강도가 더욱 향상되는 것을 알아내었다.

구리 합금 재료 (A), 구리 합금 재료 (B) 및 구리 합금 재료 (C)는, 0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진다.

구리 합금 재료 (A), 구리 합금 재료 (B) 및 구리 합금 재료 (C)는, Ni 및 P을 함유하고, 구리 합금 재료 (A), 구리 합금 재료 (B) 및 구리 합금 재료 (C) 중의 Ni 함유량은 0.4~3.5질량%이며, 또한, P 함유량은 0.1~0.5질량%이다. Ni 및 P은, 구리 합금 중에서, Ni과 P의 화합물에 의해 석출물을 형성하고, 인장 강도를 향상시키는 성분이다. 구리 합금 재료 (A), 구리 합금 재료 (B) 및 구리 합금 재료 (C) 중의 Ni 함유량이 상기 범위에 있음으로써, 구리 합금 재료의 인장 강도가 높아진다. 특히, 본 발명의 구리 합금 재료가 관재인 경우, 관재의 강도가 높고 또한 가공성이 우수한 점에서, 구리 합금 재료 (A)의 Ni 함유량은, 0.7~1.5질량%인 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 구리 합금 재료가 관재인 경우, 관재의 강도가 높고 또한 가공성이 우수한 점에서, 구리 합금 재료 (A)의 P 함유량은, 0.2~0.4질량%인 것이 바람직하다. 한편, Ni 함유량이 상기 범위를 초과하면, 연신율이 낮아져 버려, 가공성, 예를 들면, 판재의 경우의 강도의 굽힘 가공이나, 관재의 경우의 헤어핀 굽힘 가공 및 확관성(擴管性)이 낮아지고, 또, P 함유량이 상기 범위를 초과하면, 가공성이 낮아져, 열간 가공이나 냉간 가공에 있어서 균열이 발생할 우려가 있다. 또, Ni 함유량 또는 P 함유량이 상기 범위 미만이면, 구리 합금 재료의 강도가 낮아져 버린다.

구리 합금 재료 (A)는, 소정의 화학 조성의 구리 합금 주괴를 주조하고, 그 후, 다양한 가공이나 처리를 행함으로써 제조된다. 구리 합금 재료 (A)는, 우선, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하며, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금 주괴를 주조하고, 다음에, 상기 소정의 화학 조성으로 조정된 구리 합금 주괴에, 용체화 처리, 다양한 가공(예를 들면, 열간 압연, 열간 압출 등의 열간 가공이나, 냉간 압연, 냉간 인발 등의 냉간 가공) 및 다양한 열처리를 행함으로써 얻어진다. 용체화 처리에 대해서는, 상기 다양한 가공 및 다양한 열처리를 행하여 구리 합금 재료를 얻는 과정에 있어서, 적당히 적절한 때를 선택하여 행한다. 예를 들면, 열간 가공 후 또한 냉간 가공 전 또는 냉간 가공 후에, 구리 합금을 850~1000℃에서 가열한 후, 급랭하는 용체화 처리를 행한다. 또, 냉간 가공을 복수회 행하는 경우에는, 열간 가공 후 또한 모든 냉간 가공 전, 냉간 가공과 냉간 가공의 사이, 또는 모든 냉간 가공 후에, 구리 합금을 850~1000℃에서 가열한 후, 급랭하는 용체화 처리를 행한다. 또, 열간 가공 후에, 열간 가공된 구리 합금을 급랭함으로써, 용체화 처리를 행할 수도 있다.

또, 구리 합금 재료 (B)는, 상기와 같이 하여 얻어지는 구리 합금 재료 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행함으로써 얻어진다. 구리 합금 재료 (A)를 650℃±100℃에서 가열한 후에는, 냉각을 행한다. 냉각 속도는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2~10℃/분이다.

또, 구리 합금 재료 (C)는, 상기와 같이 하여 얻어지는 구리 합금 재료 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행함으로써 얻어진다. 구리 합금 재료 (B)를 850℃±100℃에서 가열한 후에는, 냉각을 행한다. 냉각 속도는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2~10℃/초이다.

즉, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금을 주조한 후, 다양한 가공(예를 들면, 열간 압연, 열간 압출 등의 열간 가공이나, 냉간 압연, 냉간 인발 등의 냉간 가공) 및 다양한 열처리를 행하여 구리 합금 재료를 얻는 과정에서, 구리 합금을 850~1000℃로부터 급랭하는 용체화 처리를 행함으로써 구리 합금 재료 (A)를 얻고, 그 후에 행하는 열처리로서, 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행함으로써 구리 합금 재료 (B)를 얻고, 그리고, 제1 열처리 후에 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행함으로써 구리 합금 재료 (C)를 얻는다.

구리 합금 재료 (B)의 인장 강도(σ2)는, 270~370MPa이다. 또, 구리 합금 재료 (C)의 인장 강도(σ2)는 300MPa 이상이고, 또한, 연신율(σ)은 30% 이상이다.

그리고, 제2 열처리 후의 인장 강도(σ2)와 제2 열처리 전의 인장 강도(σ1), 즉, 구리 합금 재료 (C)의 인장 강도(σ2)와 구리 합금 재료 (B)의 인장 강도(σ2)의 차(σ2-σ1)가, 20MPa 이상인 것이 바람직하다.

구리 합금 재료 (C)는, 인장 강도(σ2)가 300MPa 이상으로 높기 때문에, 강도가 높을 것이 요구되는 용도의 구리 합금 재료로서 적합하게 이용된다. 즉, 우선, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금을 주조하는 주조 공정을 행한다. 다음에, 주조 공정을 행하여 얻어지는 구리 합금 주괴를 가열하여 균질화 처리를 행한 후, 균질화 처리한 구리 합금을 열간 압출 가공하고, 그 다음에, 열간 압출 가공을 행한 구리 합금을 냉간 가공하여, 원하는 구리 합금 재료의 형상으로 가공한다. 열간 가공으로서는, 판재의 경우에는 열간 압연을 들 수 있고, 또, 관재의 경우에는 열간 압출을 들 수 있다. 또, 냉간 가공으로서는, 판재의 경우에는 냉간 압연을 들 수 있고, 또, 관재의 경우에는 냉간 압연, 냉간 인발, 내면 홈을 형성시키는 전조 가공을 들 수 있다. 그리고, 이들 열간 가공으로부터 냉간 가공까지의 도중 또는 냉간 가공 후에, 용체화 처리, 제1 열처리 및 제2 열처리를 행함으로써, 강도가 높은 구리 합금 재료 (C)로 이루어지고 또한 소정의 형상으로 가공되어 있는 구리 합금 재료를 얻을 수 있다.

또, 구리 합금 재료 (B)는, 인장 강도(σ2)가 270~370MPa이고, 또, 구리 합금 재료 (C)는, 인장 강도(σ2)가 300MPa 이상으로 높다. 그 때문에, 구리 합금 재료를 가공하여 얻어지는 재료가, 강도가 높고 또한 강도의 가공이 필요한 구리 합금제의 재료인 경우에, 구리 합금 재료 (A)에 제1 가열 처리를 행하여, 가공성이 높은 구리 합금 재료 (B)를 얻고, 다음에, 이 구리 합금 재료 (B)에, 강도가 높은 가공을 행하며, 그 다음에, 가공 후의 구리 합금 재료 (B)에 제2 가열 처리를 행함으로써, 강도를 높여, 강도가 높은 구리 합금 재료 (C)를 얻을 수 있으므로, 강도가 높고 또한 강도의 가공이 필요한 구리 합금제의 재료를 제작할 수 있다. 즉, 구리 합금 재료 (A), (B) 및 (C)는, 강한 가공이 필요한 다양한 용도에, 즉, 강가공 또한 고강도용의 구리 합금 재료로서 적합하게 이용된다.

본 발명의 구리 합금 재료 (A), (B) 및 (C)의 형태로서는, 판재, 봉재, 구리 합금관, 특히 조인트가 없는 구리 합금관을 들 수 있다.

본 발명의 구리 합금 재료 (A), (B) 및 (C)가 구리 합금관인 경우에 대해 서술한다. 이하, 구리 합금관의 형태인 구리 합금 재료 (A)를 구리 합금관 (A)로, 구리 합금관의 형태인 구리 합금 재료 (B)를 구리 합금관 (B)로, 구리 합금관의 형태인 구리 합금 재료 (C)를 구리 합금관 (C)로도 기재한다. 구리 합금관 (A), (B) 및 (C)는, 룸 에어컨, 패키지 에어컨 등의 공기조절기용 열교환기 또는 냉동기 등의 전열관 또는 냉매 배관으로서, 또는 그들의 제조용 구리 합금관으로서 적합하게 이용된다. 그리고, 공기조절기용 열교환기 또는 냉동기 등의 전열관 및 냉매 배관용의 구리 합금관에는, 헤어핀 굽힘 가공 및 확관 가공이 행해지므로, 이들 구리 합금관은, 강도의 가공이 행해지는 재료이다. 또, 구리 합금관 (A), (B) 및 (C)에는, 내면에 홈이 없는 나관과, 내면에 홈을 갖는 내면 홈 형성 관이 있다.

즉, 본 발명에 의하면, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관 (A)에 제1 가열 처리를 행하여, 가공성이 높은 구리 합금관 (B)를 얻고, 다음에, 이 구리 합금관 (B)에, 강도가 높은 헤어핀 굽힘 가공 및 확관 가공을 행하며, 그 다음에, 가공 후의 구리 합금관 (B)에 제2 가열 처리를 행함으로써 강도를 높여, 강도가 높은 구리 합금관 (C)를 얻을 수 있으므로, 강도가 높은 전열관 또는 냉매 배관을 제작할 수 있다.

구리 합금관 (A), (B) 및 (C) 및 그들의 제조예에 대해, 이하에 서술한다. 또한, 이하에 서술하는 본 발명의 구리 합금관 (A), (B) 및 (C)의 제조예는, 본 발명의 구리 합금관을 제조하기 위한 일례로서, 본 발명의 구리 합금관은, 이하에 나타내는 방법에 의해 제조된 것에 한정되는 것은 아니다.

구리 합금관 (A)는, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이다.

구리 합금관 (A)의 제조 방법은, 우선, 보통의 방법에 따라, 용해 및 주조를 행하여, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금의 주괴를 얻는 주조 공정을 행한다. 주조 공정에서는, 보통의 방법에 따라, 용해 및 주조하여, 소정의 원소가 소정의 함유량으로 배합되어 있는 빌릿을 얻는다. 예를 들면, 구리의 지금 및 구리 합금관 (A)의 함유 원소의 지금 또는 함유 원소와 구리의 합금을, 구리 합금관 (A) 중의 함유량이, 소정의 함유량이 되도록 배합하여, 성분 조정을 행하고, 다음에, 고주파 용해로 등을 이용하여 빌릿을 주조한다. 그 다음에, 주조 후, 빌릿을 냉각한다.

다음에, 주조 공정을 행하여 얻어지는 빌릿에 열간 압출 가공을 행한다. 열간 압출 가공 전의 가열 처리에서는, 주조에 의해 얻어진 빌릿을 850~950℃의 온도에서 가열한다. 이 가열 처리는 주조 시의 편석을 해소하기 위한 균질화 처리를 겸할 수 있다.

열간 압출 공정에서는, 850~950℃의 온도로 가열된 빌릿을 열간 압출한다. 열간 압출은, 맨드릴 압출에 의해 행해진다. 즉, 가열 전에, 냉간으로 미리 천공한 빌릿, 혹은, 압출 전에 열간으로 천공한 빌릿에 맨드릴을 삽입한 상태로, 열간 압출을 행한다. 그리고, 열간 압출을 행한 후, 신속하게 냉각하여, 열간 압출 소관(素管)을 얻는다.

다음에, 구리 합금관 (A)가, 내면 홈이 형성되어 있지 않은 내면 평활관(나관)인 경우에는, 열간 가공에 의해 얻어진 열간 압출 소관에 냉간 가공을 행한다. 냉간 가공에서는, 열간 가공에 의해 얻어진 열간 압출 소관을, 냉간 압연이나 냉간 인발 등의 냉간으로의 가공을 행하여, 관의 외경 및 두께를 줄여 나가, 조인트가 없는 구리관을 얻는다. 구리 합금관 (A)가, 내면 홈이 형성되어 있지 않은 내면 평활관(나관)인 경우에는, 이 냉간 가공 후의 조인트가 없는 구리관이 구리 합금관 (A)이다.

또, 구리 합금관 (A)가, 내면 홈이 형성되어 있는 내면 홈 형성 관인 경우, 열간 가공에 의해 얻어진 열간 압출 소관에 냉간 가공을 행한다. 냉간 가공에서는, 열간 가공에 의해 얻어진 열간 압출 소관을, 냉간 압연이나 냉간 인발 등의 냉간으로의 가공을 행하여, 관의 외경 및 두께를 줄여 나가, 조인트가 없는 소관을 얻는다. 그리고, 냉간 가공에 이어, 냉간 가공에 의해 얻어진 조인트가 없는 소관을, 700~900℃에서 가열하는 중간 소둔을 행하고, 냉각 후, 전조 가공을 행한다. 전조 가공에서는, 조인트가 없는 소관 내에, 외면에 나선형상의 홈 가공을 실시한 전조 플러그를 배치하고, 고속 회전하는 복수의 전조볼에 의해, 관의 외측으로부터 가압하여, 관의 내면에 전조 플러그의 홈을 전사하고, 관의 내면에 홈을 형성시켜, 조인트가 없는 구리관을 얻는다. 구리 합금관 (A)가, 내면 홈이 형성되어 있는 내면 홈 형성 관인 경우에는, 이 전조 가공 후의 조인트가 없는 구리관이 구리 합금관 (A)이다.

그리고, 구리 합금관 (A)의 제조에서는, 열간 가공 후 또한 냉간 가공 전 또는 냉간 가공 후에, 구리 합금을 850~1000℃로 가열한 후, 급랭하는 용체화 처리를 행한다. 또, 냉간 가공을 복수회 행하는 경우에는, 열간 가공 후 또한 모든 냉간 가공 전, 냉간 가공과 냉간 가공의 사이, 또는 모든 냉간 가공 후에, 구리 합금을 850~1000℃로 가열한 후, 급랭하는 용체화 처리를 행한다. 또, 열간 가공 후에, 열간 가공된 구리 합금을 급랭함으로써, 용체화 처리를 행할 수도 있다.

이와 같이 하여, 구리 합금관 (A)를 얻는다. 그리고, 이 구리 합금관 (A)에는, 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리가 행해진다. 즉, 구리 합금관 (A)는, 제1 열처리가 행해지기 전의 구리 합금관이다.

구리 합금관 (B)는, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이며, 인장 강도(σ2)가 270~370MPa이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 구리 합금관이다.

구리 합금관 (B)는, 구리 합금관 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행하여 얻어진다. 제1 열처리에서의 가열 시간은, 특별히 제한되지 않지만, 통상 10분~5시간이다. 구리 합금관 (A)를 650℃±100℃에서 가열한 후에는, 냉각을 행한다. 냉각 속도는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2~10℃/분이다. 또한, 용체화 처리를 행한 후, 제1 열처리를 행할 때까지, 다른 열처리를 행해도 된다.

그리고, 구리 합금관 (B)는, 인장 강도(σ2)가 270~370MPa이고, 또한, 연신율(σ)이 30% 이상이므로, 가공성이 높고, 헤어핀 굽힘 가공 및 확관 가공과 같은 강도의 가공에 있어서 우수한 가공성을 갖는다.

이와 같이 하여 얻어지는 구리 합금관 (B)는, 헤어핀 굽힘 가공 및 확관 가공이 행해진 후, 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리가 행해진다. 혹은, 구리 합금관 (B)는, 헤어핀 굽힘 가공 및 확관 가공이 행해지는 일 없이, 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리가 행해진다. 즉, 구리 합금관 (B)는, 제2 열처리가 행해지기 전의 구리 합금관이다.

구리 합금관 (C)는, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이며, 인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 구리 합금관이다.

구리 합금관 (C)는, 구리 합금관 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어진다. 제2 열처리에서의 가열 시간은, 특별히 제한되지 않지만, 통상 10초~1시간이다. 구리 합금 재료 (B)를 850℃±100℃에서 가열한 후에는, 냉각을 행한다. 냉각 속도는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2~20℃/초이다. 열처리에 착안하면, 구리 합금관 (C)는, 구리 합금관 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리와 850℃±100℃에서 가열하는 제2 처리를 행하여 얻어진다.

룸 에어컨, 패키지 에어컨 등의 공기조절기용 열교환기 또는 냉동기 등의 전열관 또는 냉매 배관의 경우, 공기조절기용 열교환기 또는 냉동기 등은, 구리 합금관을 다른 부재와 함께 장착한 후, 납땜 가열함으로써, 구리 합금관과 다른 부재를 납땜하여 제조되지만, 이 납땜 가열을, 본 발명의 구리 합금관에 관련된 제2 열처리로 해도 된다. 즉, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하며, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금인 주괴를 이용해 열간 가공 및 냉간 가공을 행하여 구리 합금관의 형상으로 가공하고, 또한, 용체화 처리 및 제1 열처리를 행한 구리 합금관을, 공기조절기용 열교환기 또는 냉동기를 구성하는 다른 부재와 함께 장착하고, 다음에, 850℃±100℃에서 가열하여, 구리 합금관과 다른 부재를 납땜함으로써, 구리 합금관 (C)를 얻을 수도 있다.

구리 합금관의 제2 열처리 후의 인장 강도(σ2)와 제2 열처리 전의 인장 강도(σ1)의 차(σ2-σ1)가, 20MPa 이상인 것이 바람직하다. 즉, 제2 처리 전의 구리 합금관은, 850℃±100℃에서 가열함으로써, 강도가 20MPa 이상 향상되는 구리 합금관인 것이 바람직하다.

그리고, 구리 합금관 (C)는, 인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 또한, 연신율(σ)이 30% 이상이므로, 강도가 높다. 그 때문에, 구리 합금관 (C)는, 높은 강도가 필요한 전열관 또는 냉매 배관용의 구리 합금관으로서 적합하게 이용된다. 또, 구리 합금관 (A) 및 (B)는, 높은 강도가 필요한 전열관 또는 냉매 배관용의 구리 합금관을 제작하기 위한 구리 합금관으로서 적합하게 이용된다.

0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금을, 용체화 처리한 후, 제1 열처리 및 제2 열처리를 행할 때에, 가열 온도가, 제1 열처리의 온도 범위(650℃±100℃) 및 제2 열처리의 온도 범위(850℃±100℃)를 모두 만족시킴으로써, 제2 열처리 후의 구리 합금 재료가, 인장 강도(σ2) 300MPa 이상 또한 연신율(δ) 30% 이상의 물성을 만족시킬 수 있다.

한편, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금을, 용체화 처리한 후, 제1 열처리 및 제2 열처리를 행할 때에, 가열 온도가, 제1 열처리의 온도 범위(650℃±100℃) 및 제2 열처리의 온도 범위(850℃±100℃) 중 어느 한쪽이라도 벗어나 버리면, 제2 열처리 후의 구리 합금 재료가, 인장 강도(σ2) 300MPa 이상 또한 연신율(δ) 30% 이상의 물성을 만족시키지 않게 된다.

통상, 석출 강화에 의해 강도가 높아져 있는 구리 합금 재료는, 납땜 가열 등과 같이, 850℃±100℃ 정도의 온도에서 가열되면, 강도가 저하한다. 그에 반해, 0.4~3.5질량%의 Ni, 바람직하게는 0.7~1.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P, 바람직하게는 0.2~0.4질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금은, 용체화 처리 및 제1 열처리가 행해진 후, 납땜 가열 시의 가열 온도에 상당하는 850℃±100℃ 정도의 온도에서 가열되면, 강도가 저하하는 것이 아니라, 반대로 강도가 향상된다.

[실시예]

(실시예 1~10 및 비교예 1~7)

고주파 용해로를 이용하여, 표 1에 나타내는 화학 조성으로, 주형 치수 : 폭 50mm×길이 100mm×높이 200mm로 주입(鑄入)하였다. 이어서, 주괴를 면삭(面削)하여, 900℃에서 2시간 가열한 후, 곧바로 수조에 투입하여 냉각하였다. 그 다음에, 냉간 압연에 의해 두께 1.0mm까지 압연하고, 이어서, 900℃에서 10초간 중간 소둔을 행하고, 그 다음에, 냉간 압연에 의해 두께 0.7mm까지 압연하였다. 이어서, 표 1에 나타내는 조건으로, 제1회째의 열처리 및 제2회째의 열처리를 행하여, 구리 합금 재료를 얻었다.

(제1회째의 열처리 조건)

1A : 650℃에서 1시간

1B : 500℃에서 1시간

1C : 770℃에서 1시간

(제2회째의 열처리 조건)

2A : 850℃에서 30초

2B : 700℃에서 30초

2C : 970℃에서 30초

(평가)

얻어진 구리 합금 재료로부터, 길이 100mm, 평행부 폭 10mm의 시험편을 작성하여, 인장 강도 및 연신율을 측정하였다. 또, 제2회째의 열처리 전의 구리 합금 재료에 대해서도 동일하게 하여, 인장 강도를 측정하였다.

<인장 강도(σ), 연신율(δ)>

구리 합금의 인장 강도(σ), 연신율(δ)은, JIS Z2241에 준거하여 측정하였다.

*표 중, σ1은 제2 열처리 전의 인장 강도이며, σ2는 제2 열처리 후의 인장 강도이다.

(실시예 11~12 및 비교예 8~9)

고주파 용해로에서, 표 2에 나타내는 화학 조성으로, φ100mm의 주괴를 제조하고, 이어서, φ90mm로 껍질을 벗겨내어 빌릿을 얻었다. 그 다음에, 빌릿을 900℃로 가열하고, 열간 압출을 행하여, φ20mm×두께 1.5mm의 열간 압출 소관으로 하였다. 이어서, 900℃의 노 내에서 가열하고, 곧바로 수조에 투입하여 냉각하였다. 그 다음에, 냉간으로 φ10mm×두께 0.5mm로 인발 가공을 행하였다. 이어서, 650℃에서 1시간 가열하여 제1 열처리를 행하고, 그 다음에, 850℃에서 30초간 가열하여 제2 열처리를 행하여, 구리관을 얻었다.

(평가)

구리관의 인장 강도(σ), 연신율(δ)은, JIS Z2241에 준거하여 측정하였다.

*표 중, σ1은 제2 열처리 전의 인장 강도이며, σ2는 제2 열처리 후의 인장 강도이다. 또, δ1은 제2 열처리 전의 연신율이고, δ2는 제2 열처리 후의 연신율이다.

Claims

0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금 재료 (A).
0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금 재료이며,
인장 강도(σ2)가 270~370MPa인 것을 특징으로 하는 구리 합금 재료 (B).
청구항 1에 기재된 구리 합금 재료 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이며,
인장 강도(σ2)가 270~370MPa인 것을 특징으로 하는 구리 합금 재료 (B).
청구항 3에 기재된 구리 합금 재료 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금 재료이며,
인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 재료 (C).
청구항 4에 있어서,
상기 제2 열처리 후의 인장 강도(σ2)와 상기 제2 열처리 전의 인장 강도(σ1)의 차(σ2-σ1)가, 20MPa 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 재료 (C).
0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (A).
0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이며,
인장 강도(σ2)가 270~370MPa이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (B).
청구항 6에 기재된 구리 합금관 (A)를 650℃±100℃에서 가열하는 제1 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금관이며,
인장 강도(σ2)가 270~370MPa이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (B).
0.4~3.5질량%의 Ni과, 0.1~0.5질량%의 P을 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금관이며,
인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (C).
청구항 8에 기재된 구리 합금관 (B)를 850℃±100℃에서 가열하는 제2 열처리를 행하여 얻어지는 구리 합금관이며,
인장 강도(σ2)가 300MPa 이상이고, 연신율(δ)이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (C).
청구항 10에 있어서,
상기 제2 열처리 후의 인장 강도(σ2)와 상기 제2 열처리 전의 인장 강도(σ1)의 차(σ2-σ1)가, 20MPa 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (C).
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 제2 열처리가, 납땜 가열인 것을 특징으로 하는 구리 합금관 (C).