KR20180034643A - 납 함유 동 합금의 무연 처리 방법 및 그 방법에 사용하는 무연용 코아드 와이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 납 함유 동 합금 용탕의 무연 처리에 사용하는 무연용 코아드 와이어 및 그에 따른 무연 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 금속 원소 칼슘을 함유하는 과립상 또는 분말상의 무연제 및/또는 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제, 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또는, 동, 아연 또는 주석 화합물, 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제를, 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재로 무연제와 무연 보조제의 각각을 단독 또는 복합하여 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어를, 납을 함유한 동 합금 용탕 중에 순차적으로 공급, 침강시켜 무연 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

납 함유 동 합금의 무연 처리 방법 및 그 방법에 사용하는 무연용 코아드 와이어
본 발명은 납 함유 동 합금 용탕(溶湯, molten metal)의 무연(脫鉛:탈연) 처리에 사용하는 무연용 코아드 와이어(cored wire) 및 그에 따른 무연 처리 방법에 관한 것이다.
동 합금, 주로 황동봉에는 가공성(쾌삭성)을 요구하기 때문에, 종전부터 2~4wt% 정도의 납을 함유시키는 것이 효과적이다. 황동봉이 사용되는 목적물은, 예를 들면 상수도의 수도꼭지나, 각종 광학 기기의 가공 부품, 또는 자동차 부품이다. 최근, 환경 규제의 관점에서 황동봉에 함유된 납을 줄이거나 혹은 없애는 방향으로 규제가 강화되어 가고 있다.
기술적으로는 납 대체품으로 비스무트bismuth:Bi）등의 금속을 함유시킴으로써 종전의 납 함유 황동봉과 근사한 가공성(쾌삭성)을 가질 수 있는 것은 공지의 사실인 반면, 비싼 비스무트를 사용한 일반적인 것에 비해 무연(leadless)이라 불리는 제품은 성능상에서도 종래의 사용 목적물을 모두 보충할 수는 없다. 또한 이미 주로 상수도 수도꼭지에 사용되는 황동봉에 관해서는, 인체에 미치는 영향을 고려하여 납의 함유량을 낮춘 일반적으로 저연(低鉛)이라는 제품도 개발 및 사용되고 있다.
단지, 이들 신제품이 시장에서 차지하는 비중은 낮고, 대부분은 종전 제품이 차지한다. 한편 황동을 포함하는 동 합금 제품은 그 대부분이 스크랩(scrap)의 재용해로부터 제조되고, 그 스크랩을 발생 제품별로 관리하는 것은 매우 어렵다. 따라서 무연(leadless) 또는 저연(低鉛)으로 제조된 제품에서 발생하는 스크랩도 그 대부분은 종전 제품의 원료와 혼합되어 버릴 가능성이 높다.
이들 대책으로, 납을 포함하는 황동 용탕 중에 금속 원소 칼슘 및 또는 동 칼슘 합금을 첨가하여 납을 칼슘과의 화합물로 하여 제거하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌1). 또한 무연제를 동 합금 용탕 중에 첨가 혼합하여 납 화합물을 생성시켜, 다시 탈 규소제를 첨가하여 납 화합물을 유리시키고, 이것을 분리 부상(浮上)시켜 제거하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌2). 또한 동 합금 용탕 중에 주석 블록제(blocking agent)를, 이어서 무연제를 첨가 혼합하여 마찬가지로 납 화합물을 부상, 분리 제거시키는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌3). 코아드 와이어의 사용에 대해서는, 예를 들어 탈황제를 철계 띠재(iron-based band material), 외피재로 피복한 코아드 와이어를 용선(molten iron)·용강(molten steel) 중에 투입하여 탈황제를 용선·용강과 반응시켜 탈황 효과를 올리는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌4).
특허 문헌1: 일본 특개평10-140254호 공보 특허 문헌2: 일본 특개2005-8970호 공보 특허 문헌3: 일본 특개2006-161136호 공보 특허 문헌4: 일본 특개 2008-95136호 공보
특허 문헌1의 방법은 원료 300kg을 소형 도가니에서 무연 제거를 시행한 방법으로, 무연제를 일시에 첨가하고 정치(靜置)하여 성분 분석을 실시했다고 하고 있다. 또한, 특허 문헌2의 방법은 일례로 청동 4kg을 사용하고, 무연제 320g, 탈규소제 150g을 사용하여 용탕 중에 질소 가스를 분출 공급하고 있다. 동시에 특허 문헌3은 청동 5kg 탈 블록제 400g을 사용한 실험이다. 이들은 어느 것이나 소규모 시험적인 방법이며, 예를 들면 첨가제를 첨가하여도 교반 혼합하여도 수동으로 가능한 범위이다.
금속 칼슘은 무연으로서의 목적에 있어서 가장 효과적이나 특히 과립상(粒狀)·분말상(粉狀)이 되면 물과의 접촉으로 수소를 발생시키는 물 반응성 가연성 물질이기 때문에, 특히 양산 단계에서는 금수(禁水) 상태를 유지, 건조한 냉암소(a dry, cool, dark place)에 보관 후, 용탕에 투입했을 때의 반응성에도 주의할 필요가 있으며, 취급이 어렵다. 칼슘 실리콘도 과립상·분말상으로 함으로써 마찬가지 위험성이 높아지기 때문에 실제 양산에 있어서 취급상의 문제점이 있다.
또한 이들 무연제(Ca 밀도 1.55)나 보조제 등은 비중이 작고 비중이 8을 넘는 황동이나 청동의 용탕에 대해 부상(浮上) 해 버린다. 단순히 첨가하는 것만으로는 충분한 무연 효과를 얻을 수 없다. 가령, 교반기를 사용하는 등의 방법이 기술적으로 기여한다해도 장치 설치, 처리 공정·시간의 추가가 예상되기 때문에, 실제 양산 제조에 있어서는 그 방법은 확립되어 있지 않다.
종래 기술로 알려진 코아드 와이어는 특허 문헌4에도 있는 바와 같이 철제 외피 금속대 (외피재)에 각각 탈산·탈황·흑연 구상화에 필요한 첨가물 원료를 단독 또는 혼합물의 형태로 싼것을 처리하는 용선, 용강에 투입하는 것으로, 철강, 주조업에 있어서 사용되고 있다.
종래 코아드 와이어에 사용되는 내용물은 그 사용 목적에 따라 탈산제, 탈황제, 흑연 구상화제 등 다양한 원료의 조합이 있고, 외피재는 목적 및 처리 대상물에 따라 변경 가능한 반면, 실제 시장에 유통되는 제품에 사용되고 있는 외피 금속대(outer metal band)는 철제 박판 뿐이며, 이론상 조달, 사용 가능한 이외의 금속 (예: 알루미늄) 박판은 조업 기술적·비용적 조달 난이도의 관점에서 대부분 선택되어 오지 않았다.
게다가 본 발명에 있어서 목적은 동 합금의 무연이며, 종전 사용되어 온 철, 알루미늄 등은 무연을 하는 동 합금의 품질에 영향을 미치기 때문에 사용할 수 없다. 이 경우에 선택하는 외피재에는 성분 만이 아니고 코아드 와이어 공급 장치에 의해 적절히 용탕에 공급되기 때문에, 코아드 와이어에의 형상 가공 후 내용물이 확실히 고정되고, 또한 공급 도중 단열(斷裂), 파단, 개방 등을 일으키지 않기 위한, 강도 (인장 강도), 유연성 및 가공성 등의 물리적 특성이 요구된다. 특히 코아드 와이어 공급 장치에 의해 코아드 와이어를 공급하는 경우에는 코아드 와이어의 강도와 유연성의 균형이 요구된다.
본 발명에 있어서 무연제의 주성분은 금속 칼슘 및/또는 칼슘 실리콘이며, 또한 무연 보조제도 무연 처리해야 하는 동 합금 용탕에 비해 비중이 작기 때문에, 단순히 투입한 것만으로는 용탕 표면에 떠서 표면에서만 반응이 일어나기 때문에 기대되는 무연 효과를 얻을 수 없다.
효과적인 무연방법을 얻기 위해서는 무연제에는 그 부력에 맞는 중력을 가해, 용탕 내부에 침강(沈降)시키는 것이 필요하게 된다. 일반적으로 유체에 있어서 부력은 하기 식1에 의해 구할 수 있다.
(식1)
F = ρVg
(F=부력, ρ=유체의 밀도, V=물체의 부피, g=중력 가속도)
가령 밀도 (비중) 8.2인 황동용탕에 대하여, 밀도 1.55의 금속 칼슘 10kgs를 정착시키는 경우에 필요한 힘은, 부력에서 물체의 자중(自重)을 뺀 합력에 의해 구해지는 것에서,
(식2)
F' = (ρ1-ρ2) Vg
(ρ =황동의 밀도, ρ2=금속 칼슘 밀도)
이므로,
F' = 8.2 (g/cm3) -1.55 (g/cm3)] Х [10,000 (g)/1.55 (g/cm3) Х 9.8 (m/s2)= 420,452 (g·m/s2)≒43kgf
가 된다.
단순 계산으로는 1000℃ 전후의 용탕 바로 위에서 수직으로 43kgs의 추를 부착하거나 또는 기계적 힘에 의해 용탕에 밀어넣는 작업이 필요하다. 물론 실용 양산에 있어서는 용탕의 처리량, 무연량의 목표에 따라 이 수치는 크게 증가 할 것으로 생각되며, 인력으로는 대응할 수 없고 대대적인 장치가 필요하다. 또한 용탕으로 밀어 넣기 위해 필요한 지그는 용탕의 온도·성분에 대하여 불용성인 것, 또는 용탕으로 한 경우에도 용탕의 품질에 악영향을 미치지 않는 것을 그때마다 준비해야할 필요가 있으며, 비용과 작업 공정 증가면에서도 실용 양산에 적합하지 않다.
본 발명은, 동 합금 양산 제조에 있어서 무연을 하기 위해 상기의 문제를 해결하는 수단 및 방법이다. 본 발명에서는, 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 금속재의 외피재로 피복하는 것으로, 공기 중의 수분과의 접촉을 최소에 그치게 하여 위험성을 낮추고, 또한, 코아드 와이어라고 하는 일체형상의 기계에 의한 시간경과에 따라 계속적으로 자동투입을 가능하게 한 것으로, 실용양산의 무연처리에 있어서 안전상의 문제와 취급상의 문제를 경감 및 해결한 것이다. 여기서 동 합금이란, 동을 주성분으로 하는 합금을 말하며, 황동 또는 청동을 주요한 대상으로 하지만, 특히 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 무연제를 포함한 코아드 와이어를 용탕에 연속적으로 공급하는 것으로 우선 무연제의 일괄 투입을 피하고 용탕의 부력에 대한 단위 시간당의 저항을 최소한으로 억제, 용탕 전체에 무연제를 분산하고, 무연을 효과적으로 실행하는 동시에 코아드 와이어 송입(送入) 장치에 의한 기계적·연속 공급 가능한 코아드 와이어 성능을 실현하여, 인력 또는 용탕 바로 위에서의 위험 작업을 배제하고, 이들 문제를 해결한다.
그래서 본 발명에 있어서는, 금속 원소 칼슘을 함유하는 과립상(粒狀) 또는 분말상(粉狀)의 무연제 및/또는 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상(浮上)제, 주석 블록 재, 동, 아연, 주석, 또는 동 아연 또는 주석 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제를, 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재로 무연제와 무연 보조제의 각각을 단독 또는 복합으로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어를, 납(鉛)을 함유한 동 합금의 용탕 중에 순차적으로 공급, 침강시켜 무연 처리하는 것을 특징으로 하는 납 함유 동 합금의 무연 처리 방법을 제안한다.
또한, 상기 무연제를 상기 외피재로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어와 상기 무연 보조제를 상기 외피재로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어와를 용탕 중에 공급 침강시켜 무연 처리하는 것을 특징으로 하는 무연 처리 방법을 제안한다.
또한, 상기 무연제 및/또는 상기 무연 보조제의 적어도 하나를 상기 외피재로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어를 용탕중에 한 번 또는 여러 번에 나누어 공급 침강시켜 무연 처리 하는 것을 특징으로 하는 무연 처리 방법을 제안한다.
또한, 인장 강도 150~600N/mm2 , 연신성(延伸性) 15~60%의 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재와 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연제로 구성하고, 그 무연제를 상기 외피재가 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어를 제안한다.
또한, 인장 강도 150~600N/mm2 , 연신성(延伸性) 15~60%의 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재와, Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제(浮上劑), 주석 블록 재, 동, 아연, 주석 또는 동, 아연 또는 주석의 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제로 구성하고 그 무연보조제를 상기 외피재가 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어를 제안한다.
또한, 인장 강도 150~600N/mm2 연신성 15~60%의 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재와 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연제 및 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상 제, 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또는, 동, 아연 또는 주석 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제로 구성하고, 상기 무연제 및 상기 무연 보조제를 상기 외피재가 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어를 제안한다.
또한 무연용 코아드 와이어의 직경이 4~30mm인 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어를 제안한다.
또한 무연용 코아드 와이어의 외피재의 두께가 0.1~3mm인 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어를 제안한다.
또한 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재의 형상 가공에 의해 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 포함하는 과립상 또는 분말상 무연 방지제, 및/또는 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또는, 동, 아연 또는 주석 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상 무연 보조제를 외피재와 밀착 고정하고, 무연제 및/또는 무연 보조제가 외피재에 대하여 이동하지 않도록 조임장착(締着)한 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어의 제조 방법을 제안한다.
본 발명에 의하면, 외피재의 가공 경화성을 고려한 후, 적당한 강도와 유연성을 구비한 구성에 의해 코아드 와이어의 찢어짐, 파단, 개방을 방지할 수 있으며, 이에 따라 용탕으로의 연속적으로 적당량 공급을 자동으로 실시할 수 있고, 동 합금 용탕의 실용 양산 무연 처리가 가능하게 되며, 나아가서는, 비중이 작은 무연제와 비중이 큰 대량의 용탕과의 혼합 처리의 어려움을 완화하고, 또한 반응성이 높은 무연제의 다량 사용에 의한, 및 용탕에서의 작업의 위험성을 낮출 수 있었다.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 코아드 와이어 공급 장치 개략 설명도.
도 2는 본 발명 일 실시예를 나타내는 무연용 코아드 와이어 단면 설명도.
도 3은 본 발명 일 실시예를 나타내는 무연용 코아드 와이어 단면 설명도.
도 4는 본 발명 일 실시예를 나타내는 무연용 코아드 와이어 단면 설명도.
도 5는 본 발명 일 실시예를 나타내는 무연용 코아드 와이어 단면 설명도.
본 발명에 있어서 사용되는 코아드 와이어 공급 장치에 대하여 실시예를 나타내는 도 1로부터 설명한다. 코아드 와이어 공급 장치(10)는, 본 발명의 목적인 납 함유 동 합금 용탕을 처리하는 용해로 등의 처리 용기(11)에 무연용 코아드 와이어(1)를 공급하기 위한 장치이다. 무연용 코아드 와이어(1)는 코일모양으로 감긴 코일(12)로부터 인출(引出)되고, 피더(13)에 의해 처리 용기(11)에 송입된다.
피더(13)는 지지대(14)에 설치되고, 무연용 코아드 와이어(1)를 코일(12)로부터 인출 처리 용기(11)에 수용되어 있는 용탕(17)에 투입하는 구성이다. 이 피더(13)는 각종기구가 채용될 수 있으나, 모터에 의해 회전되는 여러 롤과 여러 이송롤에 의해 무연용 코아드 와이어(1)가 끼워지고, 상기 인출과 투입을 계속적으로 하는 것이 일반적 기구이다.
지지대(14)에 무연용 코아드 와이어(1)의 복수의 가이드(15)가 알맞은 곳에 설치되어, 코일(12)로부터 인출된 무연용 코아드 와이어(1)를 원활하게 인출 피더(13)로 보내고 있다. 피더(13)와 처리 용기(11) 사이에는 가이드 파이프(16)가 설치되고, 무연용 코아드 와이어(1)의 송출 및 용탕(17)에 수직 방향의 계속 투입을 담당하고 있다. 또한, 가이드 파이프(16)는 지지대(14)보다 길게 돌출된 지지 팔(141)에 의해 지승(支承)시켜 놓을 수 있다.
가이드 파이프(16)의 하단은 용탕에 닿지 않는 것을 전제로 처리 용기(11) 내에 돌출하여도 좋다. 무연용 코아드 와이어(1)는 처리 용기(11)의 바닥 근처까지 송입되는 것이 바람직하고, 외피재(4)의 재질, 두께를 고려하여 그 송입속도를 조정하여 처리 용기(11)의 바닥 근처에서 용해 해 가는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 사용되는 무연용 코아드 와이어(1)에는 무연제(2)로서, 금속 칼슘, 칼슘 실리콘을 단독 또는 병용하여 사용한다. 무연제(2)는 과립상 또는 분말상의 것을 사용할 수 있다.
또한 무연용 코아드 와이어의 단면도인 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 무연제(2)와 무연보조제(3)는, 혼합하여 무연용 코아드 와이어의 내용물, 즉 구성 요소로 하는 것도 가능하나 (도 2, 도 3) 무연제(2) 또는 무연보조제(3)중 어느 한쪽만을 내용물로 한 독립적인 별도의 무연용 코아드 와이어(1)로 할 수도 있다 (도 4, 도 5). 이것은 실제 양산에 있어서 생기는 여러 무연처리의 매트릭스에 대해 여러 무연용 코아드 와이어(1)를 사용하는 것으로, 유연하게 대응할 수 있는 것을 시사한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 무연용으로 사용하는 무연용 코아드 와이어(1)에는 무연제(2) 및/또는 무연 보조제(3)를 각각 단독 또는 복합 사용하는 것을 포함한다.
본 발명에서는, 동 합금에 성분 영향을 주지 않는 금속, 예를 들면, 동, 황동, 청동, 또는 아연이나 주석 등을 포함하는 동 합금을 무연제(2) 및/또는 무연 보조제(3)를 피복하는 외피재(4)에 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 동 또는 동 합금 외피재는 종래의 기술을 이용하여 제조되어 온 철제의 코아드 와이어와는 달리, 가공한 때 높은 가공 경화를 나타낸다. 이것은 금속에 응력을 주면 소성 변형에 의해 금속에 경도가 증가하는 현상이며, 이 특성은 가공 경화 계수의 대소에 의해 나타난다. 일반 탄소강 (0.6C 강)이 0.15에 대하여, 본 발명에 사용되는 외피재(4)의 하나인 65/35 황동에서는 0.53으로 3배 이상의 수치를 나타낸다. 이것은 동 합금을 외피재(4)로 가공한 경우에 무연용 코아드 와이어(1)로 기대되는 유연성 등의 기능을 잃는 것을 의미한다.
일반적으로 인장 강도 및 연신성은 재질에 따라 크게 다르기 때문에 외피재(4)의 종류와 물리적 특성을 부가하여 코아드 와이어 제조 조건을 바꾸는 등 하여 실제 사용에 견디는 무연용 코아드 와이어(1)로 하지 않으면 안된다. 이 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는, 외피재(4)에 사용하는 금속을 시험하고 무연용 코아드 와이어에 요구되는 물리적 특성으로 인장 강도에 대해서는 150 ~ 600/mm2의 범위에 있으며, 연신성에 대해서는, 15~60%인 것이 바람직한 것을 해명했다. 인장 강도 150N/mm2 미만에서는 절단 위험성이 커 사용에 견디지 못하고, 600N/mm2크면, 너무 강해서 무연용 코아드 와이어 제조에도 영향을 끼치며, 코일의 권회(卷回) 및 인출의 사용도 곤란해 졌다. 또한 연신성에 대해서는 15% 미만에서는 변형 여지가 없이 무연용 코아드 와이어 제조 가공도 공급도 곤란하고, 60%보다 크면 무연용 코아드 와이어 치수와 공급시의 형상 유지에 지장이 생긴다.
또한 무연용 코아드 와이어의 제조 가공의 용이화 및 공급시의 형상 유지의 목적으로 무연용 코아드 와이어의 직경은 4~30mm로 하는 것이 바람직하다. 또한 같은 목적에서, 본 발명에서 사용하는 외피재(4)의 두께는 0.1mm ~ 3.0mm의 범위인 것이 바람직하다. 0.1mm 미만에서는 강도가 약하고, 균열, 절단의 우려가 있고, 3.0mm보다 크면 무연용 코아드 와이어(1)로 굽히기 어렵고 코아드 와이어 제조 및 공급이 어려워지기 때문이다.
또한, 본 발명에서 사용하는 외피(41)의 재질과 두께는 무연 대상 금속 용탕 중 내용물이 보다 효율적으로 작용하기 때문에, 용해 위치와 시간을 계산한 결과도 가미하고 물리적 특성과 무연 효과의 매트릭스를 고려한 상기 제안 범위에서 최적인 것이 선택될 수 있다. 또한, 이 외피재(4)의 재질에 관해서는 JIS 규격 제품 번호 C1020-1441, 동(同) C2100-4640에 기재된 품질의 것이 상기 사용 재료에 해당하기 때문에 실용상 이들을 사용하는 것이 편리하다.
무연용 코아드 와이어 내용물은 무연 효과를 높이는 무연 보조제(3)로써, 이하의 각종 첨가제를 제공할 수 있다. 무연보조제(3)는 과립상 또는 분말상의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 무연용 코아드 와이어내의 무연제의 고정(固定)에 기여하고 반응 후의 찌꺼기를 위한 CaF2, CaCO3, CaO 등의 Ca 화합물(31), Pb-Ca 화합물의 응집·부상(浮上)제(32) 일반적으로 주석 블록제라 불리는 불화 나트륨과 알루미나 규산염 유리를 포함한 광물 등 (33), 또한, 무연용 코아드 와이어 내의 무연제의 고정 및 무연 후 용탕의 성분 조정에 기여하는 무연 처리 대상의 동 합금 자체를 구성하는 성분인 동, 아연, 주석 등의 금속 또는 그 화합물(34). 이들은 원하는 첨가제를 선택하여 무연용 코아드 와이어내에 포함할 수 있다. 또한 이들 첨가제 단체, 예를 들면, Ca 화합물(31) 만(도5), 응집 부상제만, 또, 주석 블록제만 또한, 동 등의 금속 화합물만을 포함하는 무연용 코아드 와이어를 제조하는 선택이 있는 것도 본 발명의 하나이다. 이들 무연 보조제만을 포함한 코아드 와이어를 무연 보조 코아드 와이어라고 할 수도 있다. 이상과 같이 무연용 코아드 와이어(1)는, 1 종 이상의 무연 제와 1종 이상의 무연 보조제를 외피재로 피복한 것, 1 종 이상의 무연제를 외피재로 피복한 것, 1 종 이상의 무연 보조제를 외피재로 피복한 것이 포함된다. 더욱이, 1 종 이상의 무연제와 1종의 무연 보조제를 외피재로 피복 한 것, 1 종의 무연제와 1종 이상의 무연 보조제를 외피재로 피복한 것이 포함된다.
코아드 와이어(1)에 무연제(2) 무연 보조재(3)를 집적, 고정시킬 때 무연용 코아드 와이어(1) 가공시에 그 연신성을 발휘시켜, 무연용 코아드 와이어(1)와 내용물인 무연제(2)와 무연 보조제(3)를 밀착시키면서 응축시킨다. 이 하나의 방법으로 외피재(4)의 양쪽을 예를 들면 단단히 고정(5)하는 것에 의해 조임장착시켜 피복하는 것이 좋다.
실시예
당 발명의 실효성을 확인하기 위하여 도 1에 나타내는 코아드 와이어 공급 장치(10)를 이용하여 표 1에 나타내는 시험을 실시했다.
실시예1 실시예2
와이어내용물 금속칼슘(질량%) 90 90
비중(g/㎤) 1.55 1.55
형석(螢石)(질량%) 10 10
비중(g/㎤) 3.18 3.18
외피재 재질 황동 황동
와이어경(㎜) 13 13
외피재 두께(㎜) 0.35 0.4
와이어 평균비중(g/㎤) 4.6 5.0
동 합금 용탕 재질 황동 황동
비중(g/㎤) 8.3 8.2
용탕중량(㎏) 4000 4500
용탕온도(℃) 950 950
와이어 본 수 1 1
와이어 공급길이(m) 350 450
와이어 공급시간(분) 10 15
무연량(㎏) 40 70
상기 실시예1 및 2에 있어서, 무연용 코아드 와이어(1)를 황동 용탕(17)속으로 연속 공급했다. 본 발명의 무연용 코아드 와이어(1)는 찢어짐, 파단, 개방 등의 문제는 발생하지 않고 소정의 수량(길이)을 용탕 내부에 투입할 수 있으며, 표기의 무연이 수행되었다. 실시예보다 용탕의 중량, 온도, 용기의 형상에 맞춰 최적의 무연용 코아드 와이어를 제조, 공급 조건을 설정하는 것이 가능하다고 판단된다. 상기 실시예의 결과에 따라 선행 기술 예에서는 실현할 수 없었던 실제 기기를 사용한 양산 규모로 수십 킬로그램 단위로 무연이 가능하다는 것을 증명되었다. 또한, 선행 기술이 아닌 외피재를 사용하면서도 찢어짐, 파단, 개방 등의 문제는 발생하지 않았던 것에서, 본 특허에 지정하는 외피재에 요구되는 특성은 무연용 코아드 와이어 제조, 기계에 의한 공급에 견딜 수 있는 조건을 충족하고 있다고 판단된다.
또한, 그 실시예에 있어서는 황동을 사용한 시험을 실시했지만, 황동에 한정되지 않으며 마찬가지로 청동 등의 동 합금에도 적용할 수 있는 것은 분명하다.
황동을 포함하는 동 합금 제품은, 그 대부분이 스크랩의 재용해로부터 제조되는 현상을 감안하여 스크랩을 원료로 재생하고 품질 좋은 동 합금을 제조하는 것은 매우 중요하다. 본 발명은 동 합금 중에 함유된 납의 제거를, 매우 효율적으로 진행, 상태가 좋은 동 합금의 대량 재생을 가능하게 하여 동 합금 제품의 품질 향상과 그에 따라 제조되는 제품의 비용 절감을 도모할 수 있으며, 실용 효과가 크다.
10 : 코아드 와이어 공급장치 11 : 처리 용기
12 : 코일 13 : 피더
14 : 지지대 15 : 가이드
16 : 가이드 파이프 17 : 용탕
141 : 지지 팔

Claims (9)

  1. 금속 원소 칼슘을 함유하는 과립상 또는 분말상의 무연제 및/또는 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제, 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또는, 동, 아연 또는 주석 화합물, 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제를, 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재로 무연제와 무연 보조제의 각각을 단독 또는 복합하여 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어를, 납을 함유한 동 합금 용탕 중에 순차적으로 공급, 침강시켜 무연 처리하는 것을 특징으로 하는 납 함유 동 합금의 무연 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 무연제를 상기 외피재로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어와 상기 무연 보조제를 상기 외피재로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어를 용탕 중에 공급 침강시켜 무연 처리하는 것을 특징으로 하는 무연 처리 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 무연제 및/또는 상기 무연 보조제의 적어도 하나를 상기 외피재로 피복하여 구성한 무연용 코아드 와이어를 용탕 중에 한 번 또는 여러 번으로 나누어 공급 침강시켜 무연 처리하는 것을 특징으로 하는 무연 처리 방법.
  4. 인장 강도 150 내지 600N/mm2, 연신성 15 내지 60%의 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재와, 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연제로 구성하고, 상기 무연제를 상기 외피재가 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어.
  5. 인장 강도 150 내지 600N/mm2, 연신성 15 내지 60%의 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재와, Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제, 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또는, 동, 아연 또는 주석 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제등으로 구성하고 상기 무연 보조제를 상기 외피재가 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어.
  6. 인장 강도 150 내지 600N/mm2, 연신성 15 내지 60%의 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재와, 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연제 및 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제, 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또한, 동, 아연 또는 주석 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상의 무연 보조제로 구성하고, 상기 무연제 및 상기 무연 보조제를 상기 외피재가 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어.
  7. 제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 무연용 코아드 와이어의 직경이 4 내지 30mm인 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어.
  8. 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 무연용 코아드 와이어의 외피재의 두께가 0.1 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어.
  9. 동 또는 동 합금으로 구성된 외피재의 형상 가공에 의해 금속 칼슘 또는/및 칼슘 실리콘을 포함하는 과립상 또는 분말상 무연제, 및/또는 Ca 화합물, Pb-Ca 화합물의 응집·부상제, 주석 블록재, 동, 아연, 주석, 또한, 동, 아연 또는 주석 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 과립상 또는 분말상 무연 보조제를 외피재와 밀착 고정하고, 무연제 및/또는 무연 보조제가 외피재에 대해 이동하지 않도록 조임장착한 것을 특징으로 하는 무연용 코아드 와이어의 제조 방법.
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