KR20180113487A - Iron-copper alloy having high thermal conductivity and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철(Fe) 베이스에 적량의 구리(Cu)를 포함하는 신규의 철-구리(Fe-Cu) 합금으로서, 높은 열전도성을 가지면서 우수한 기계적 물성, 전자기파 차폐성 및 연자성 등을 가지는 철-구리 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a novel iron-copper (Fe-Cu) alloy containing an appropriate amount of copper (Cu) in an iron (Fe) base and having a high thermal conductivity and excellent mechanical properties, electromagnetic wave shielding property and softness - Copper alloys and methods for their production.
금속 관련 제조산업은 철강 재료에서 알루미늄 합금과 같은 경량 재료로 대체되고 있다. 알루미늄 합금은, 경량성은 물론 열전도성, 내식성 및 연성 등이 우수하여 여러 산업 분야에서 다양한 용도로 폭넓게 사용되고 있다. 알루미늄 합금은 높은 열전도성으로 열을 신속히 냉각시켜 성형품의 변형과 휨을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 알루미늄 합금은 사출성형이나 다이캐스팅(die casting)용 금형소재로 유용하게 사용되고 있다. The metal-related manufacturing industry has been replaced by lightweight materials such as aluminum alloys in steel materials. Aluminum alloys are widely used for various applications in various industrial fields because of their excellent heat conductivity, corrosion resistance and ductility as well as light weight. Aluminum alloys are highly thermally conductive, allowing rapid cooling of heat to minimize deformation and warpage of molded parts. Accordingly, the aluminum alloy is usefully used as a mold material for injection molding or die casting.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0046014호 및 대한민국 등록특허공보 제10-1606525호 등에는 다이캐스트용 알루미늄 합금에 관한 기술이 제시되어 있다. 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)을 베이스로 하되, 소량의 실리콘(Si), 철(Fe), 망간(Mn) 및 마그네슘(Mg) 등을 포함하고 있으며, 알루미늄-실리콘-마그네슘(Al-Si-Mg)형의 합금이 다이캐스트용 금형소재로 많이 사용되고 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0046014 and Korean Patent Registration No. 10-1606525 disclose a technique relating to an aluminum alloy for die casting. Aluminum alloys are based on aluminum (Al) and contain small amounts of silicon (Si), iron (Fe), manganese (Mn) and magnesium (Mg) ) Type alloy is widely used as a die-casting mold material.
그러나 알루미늄 합금은 강도와 내마모성 등의 기계적 물성이 낮다. 이에, 높은 열전도성 및 내식성을 가짐은 물론 강도 및 내마모성 등의 기계적 물성이 우수한 베릴륨-동(Be-Cu) 합금이 금형소재로 각광을 받고 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 JP2003-003246호, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0048287호, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0053814호 등에는 베릴륨-동(Be-Cu) 합금에 관한 기술이 제시되어 있다. However, aluminum alloys have low mechanical properties such as strength and abrasion resistance. Accordingly, beryllium-copper (Be-Cu) alloys having high thermal conductivity and corrosion resistance as well as excellent mechanical properties such as strength and abrasion resistance are attracting attention as mold materials. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2003-003246, 10-2012-0048287 and 10-2015-0053814 disclose a technique relating to a beryllium-copper (Be-Cu) alloy .
베릴륨-동(Be-Cu) 합금은 고강도와 고열전도성 등을 가지는 실용 합금으로서, 이는 다이캐스트용 금형소재 등으로 유용하다. 베릴륨-동(Be-Cu) 합금은, 대부분의 경우 베릴륨(Be)과 구리(Cu)를 용해 주조한 후에 열간이나 냉간에 의한 소성 가공과 소둔 처리를 반복하는 방법으로 얻어지며, 기계적 물성의 향상을 위한 코발트(Co)가 첨가되고 있다. 그러나 베릴륨-동(Be-Cu) 합금은 연속 주조가 어렵고, 베릴륨(Be)과 구리(Cu)의 원료 자체의 가격이 높아 경제성이 떨어지는 문제점이 있다. 이에 따라, 베릴륨-동(Be-Cu) 합금은 고가(高價)로 인해 고급 제품에 제한적으로 사용되어 범용성이 떨어지는 문제점이 있다. Beryllium-copper (Be-Cu) alloys are practical alloys with high strength and high thermal conductivity, which are useful as die-casting mold materials. Beryllium-copper (Be-Cu) alloys are obtained by melting and casting beryllium (Be) and copper (Cu) in most cases, followed by repeated hot and cold calcining and annealing, And cobalt (Co) is added to the cobalt. However, beryllium-copper (Be-Cu) alloys are difficult to cast continuously, and beryllium (Be) and copper (Cu) raw materials themselves are high in price, resulting in poor economical efficiency. As a result, beryllium-copper (Be-Cu) alloys are used in high-priced products due to their high price, which is problematic in that the versatility is poor.
이에, 본 발명은 기존의 베릴륨-동(Be-Cu) 합금을 대체할 수 있는 신규의 철계 합금 조성으로서, 개선된 특성을 가지는 철-구리(Fe-Cu) 합금, 그의 제조방법 및 용도를 제공하는 데에 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a novel iron-based alloy composition capable of replacing a conventional beryllium-copper (Be-Cu) alloy, an iron-copper (Fe-Cu) alloy having improved properties, There is a purpose in doing.
구체적으로, 본 발명은 철(Fe) 베이스에 적량의 구리(Cu)를 포함하여 높은 열전도성 및 기계적 물성을 가지며, 이와 함께 전자기파 차폐성 및 연자성 등을 가지는 철-구리(Fe-Cu) 합금 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다. 또한, 본 발명은 상기 철-구리(Fe-Cu) 합금의 용도로서, 상기 철-구리(Fe-Cu) 합금을 포함하는 소재를 제공하는 데에 목적이 있다. Specifically, the present invention relates to an iron-copper (Fe-Cu) alloy having high thermal conductivity and mechanical properties including an appropriate amount of copper (Cu) in an iron (Fe) base and having electromagnetic wave shielding property and softness, And a manufacturing method thereof. The present invention also provides a use of the iron-copper (Fe-Cu) alloy and a material containing the iron-copper (Fe-Cu) alloy.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, According to an aspect of the present invention,
철 55 ~ 95원자%; 및 55 to 95 atomic% of iron; And
구리 5 ~ 45원자%를 포함하는 철-구리 합금을 제공한다. Copper alloy containing 5 to 45 atomic% of copper.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
철 80.5 ~ 95원자%; 및 80.5 to 95 atomic% of iron; And
구리 5 ~ 19.5원자%를 포함하고, 5 to 19.5 atomic percent of copper,
하기 (a) 내지 (c)의 물성을 가지는 철-구리 합금을 제공한다. There is provided an iron-copper alloy having the following properties (a) to (c).
(a) 열전도율 70 W/mㆍK 이상(a) Thermal conductivity of 70 W / m K or more
(b) 인장강도 300 N/㎟ 이상 (b) Tensile strength 300 N / mm2 or more
(c) 경도 100 HB 이상 (c) Hardness more than 100 HB
예시적인 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 구형의 입자상이고, 0.1㎛ ~ 150㎛의 크기를 가질 수 있다. According to an exemplary embodiment, the iron-copper alloy according to the present invention is in the form of a spherical particle, and may have a size of 0.1 mu m to 150 mu m.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
용해로를 준비하는 제1공정; A first step of preparing a melting furnace;
철-구리 합금에 철 55 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 45원자%를 포함하도록, 상기 용해로에 철과 구리를 투입, 용해하여 용탕을 형성하는 제2공정; A second step of adding iron and copper to the melting furnace so as to include 55 to 95 atomic% of iron and 5 to 45 atomic% of copper in the iron-copper alloy to form a molten iron;
상기 용탕을 안정화하는 제3공정; 및 A third step of stabilizing the molten metal; And
상기 안정화된 용탕을 주조틀에서 주입하여 주조하는 제4공정을 포함하는 철-구리 합금의 제조방법을 제공한다. And a fourth step of injecting the stabilized molten metal from a casting mold and casting the molten metal.
하나의 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 철-구리 합금의 제조방법은, 상기 제4공정을 통해 얻어진 주조물을 재용해한 다음, 분사시켜 분말상의 철-구리 합금 입자를 얻는 제5공정을 더 포함한다. According to one embodiment, the method of manufacturing an iron-copper alloy according to the present invention further comprises a fifth step of re-dissolving the casting obtained through the fourth step and then spraying to obtain iron-copper alloy particles in powder form .
바람직한 실시형태에 따라서, 상기 제1공정은 용해로의 내면에 다공성의 불순물 흡수층을 형성하는 표면 처리 단계를 포함한다. 이때, 상기 다공성의 불순물 흡수층은 규산지르코늄(Zirconium Silicate)을 포함하는 것이 좋다. According to a preferred embodiment, the first step includes a surface treatment step of forming a porous impurity absorption layer on the inner surface of the melting furnace. At this time, it is preferable that the porous impurity absorbing layer includes zirconium silicate.
본 발명에 따르면, 기존의 베릴륨-동(Be-Cu) 합금을 대체할 수 있는 신규의 철계 합금이 제공된다. 본 발명은 철(Fe)에 적량의 구리(Cu)가 용융 합금된 비정질의 완전한 합금으로서, 열전도성 및 기계적 물성 등이 우수하면서 높은 생산성 및 경제성을 가지는 철-구리 합금을 제공하는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 높은 열전도성과 함께 전자기파 차폐성 및 연자성 등을 가져 금형소재로는 물론 전자 부품 및 기계 부품 등으로 범용적으로 사용될 수 있는 철-구리 합금을 제공하는 효과를 갖는다. According to the present invention, there is provided a novel iron-based alloy capable of replacing a conventional beryllium-copper (Be-Cu) alloy. The present invention has the effect of providing an iron-copper alloy having excellent thermal conductivity and mechanical properties and high productivity and economy, as an amorphous perfect alloy in which iron (Fe) is melted and alloyed with an appropriate amount of copper (Cu). In addition, the present invention has an effect of providing iron-copper alloy which can be widely used for metal parts, machine parts, and the like as well as high thermal conductivity, electromagnetic wave shielding and soft magnetic properties.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Fe-Cu 합금의 B-H 곡선이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Fe-Cu 합금 입자의 배율별 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Fe-Cu 합금 입자의 EDS 분석 결과이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Fe-Cu 합금 입자의 EDS 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Fe-Cu 합금 입자의 EDS 분석 결과이다.
도 6은 비교예에 따른 입자 시편의 SEM 사진이다. 1 is a BH curve of an Fe-Cu alloy produced according to an embodiment of the present invention.
2 is a SEM photograph of Fe-Cu alloy particles prepared according to an embodiment of the present invention at various magnifications.
3 shows the results of EDS analysis of the Fe-Cu alloy particles prepared according to the embodiment of the present invention.
4 shows the results of EDS analysis of the Fe-Cu alloy particles produced according to the embodiment of the present invention.
5 shows the results of EDS analysis of the Fe-Cu alloy particles produced according to the embodiment of the present invention.
6 is an SEM photograph of a particle specimen according to a comparative example.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다. The term "and / or" used in the present invention is used to mean at least one of the constituents listed before and after. The term "one or more" as used in the present invention means one or more than two.
본 발명은 제1형태에 따라서, 철(Fe)을 주성분으로 하는 철계 합금으로서, 신규의 합금 조성을 가지는 철-구리 합금을 제공한다. 본 발명은 제2형태에 따라서 상기 철-구리 합금의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 제3형태에 따라서, 상기 철-구리 합금의 용도로서, 상기 철-구리 합금을 적어도 포함하는 소재를 제공한다. 상기 소재는, 예를 들어 금형소재 및 3D 프린터용 소재 등으로부터 선택될 수 있다. According to a first aspect of the present invention, there is provided an iron-copper alloy having iron (Fe) as a main component and having a novel alloy composition. The present invention provides a method for producing the iron-copper alloy according to the second aspect. Further, according to a third aspect of the present invention, as the use of the iron-copper alloy, there is provided a material containing at least the iron-copper alloy. The material may be selected from, for example, a mold material and a material for a 3D printer.
본 발명에 따른 철-구리 합금은 철(Fe)과 구리(Cu)를 포함하되, 구리(Cu)보다 철(Fe)의 함량이 높은 철계 합금으로서, 철(Fe)과 구리(Cu)의 전체 기준으로 철(Fe) 55 ~ 95원자%(atomic%)와 구리(Cu) 5 ~ 45원자%를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 함량 단위 「원자%」는 철(Fe)과 구리(Cu)의 원자(atomic) 전체를 기준(Fe와 Cu의 합)으로 한 것이며, 이는 또한 당업계에서 주지된 바와 같이 「부피%」로 표현될 수 있다. 즉, 본 발명에서, 원자% = 부피%로 표현될 수 있다. The iron-copper alloy according to the present invention is an iron-based alloy containing iron (Fe) and copper (Cu) and having a higher content of iron (Fe) than copper (Cu) (Fe) 55 to 95 atomic% (atomic%) and copper (Cu) 5 to 45 atomic%. The "atomic%" of the content unit used in the present invention is based on the total atomic amount of iron (Fe) and copper (Cu) (sum of Fe and Cu), which is also referred to as " Volume% " That is, in the present invention, atomic% = volume% can be expressed.
바람직한 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 철과 구리 이외의 다른 금속원소는 포함하지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 불가피한 불순물로서 탄소(C)나 산소(O) 등의 불순물을 포함할 수 있으나, 이러한 불순물은 극소량이다. 불순물은, 예를 들어 0.1원자%(0.1부피%) 이하 또는 0.01원자% 이하로 불가피하게 포함될 수 있다. According to a preferred embodiment, the iron-copper alloy according to the present invention does not contain iron and other metal elements other than copper. Further, the iron-copper alloy according to the present invention may contain impurities such as carbon (C) and oxygen (O) as unavoidable impurities, but these impurities are very small. Impurities may inevitably be contained, for example, at 0.1 atomic% (0.1 vol%) or less or 0.01 atomic% or less.
본 발명에 따른 철-구리 합금은 철에 적량의 구리를 포함하여, 철의 장점과 구리의 장점이 잘 조율되어, 개선된 특성을 갖는다. 본 발명에 따른 철-구리 합금은, 적어도 높은 열전도성 및 기계적 물성 등을 갖는다. 구체적으로, 기존의 철 합금에 비하여 높은 열전도성 및 탄성 등을 갖는다. 또한, 기존의 구리 합금에 비하여, 높은 경도 및 내마모성 등을 갖는다. 아울러, 저가의 철을 베이스(주성분)으로 하여 높은 경제성을 가지며, 철과 구리의 적정 조성(함량)에 의해 전자기파 차폐성 및 연자성 등을 가져 다양한 용도로의 사용이 가능하다. 예를 들어, 솔레노이드 등의 정밀 부품, 전자기파 차폐재 및 3D 프린터용 소재 등으로 사용이 가능하다. The iron-copper alloy according to the present invention contains an appropriate amount of copper in iron, so that the advantages of iron and the advantages of copper are well coordinated and have improved properties. The iron-copper alloy according to the present invention has at least high thermal conductivity and mechanical properties. Specifically, it has higher thermal conductivity and elasticity than conventional iron alloys. In addition, it has higher hardness and wear resistance than conventional copper alloys. In addition, it has high economic efficiency by using low-priced iron as a base (main component), and it can be used for various purposes due to its electromagnetic wave shielding property and soft magnetic property due to proper composition (content) of iron and copper. For example, it can be used as a precision component such as a solenoid, an electromagnetic wave shielding material, and a material for a 3D printer.
이하, 본 발명에 따른 철-구리 합금의 제조방법을 설명하면서, 본 발명에 따른 철-구리 합금의 실시형태를 함께 설명한다. 이하에서 설명되는 제조방법은 본 발명에 따른 철-구리 합금의 제조를 용이하게 구현한다. 그러나 본 발명에 따른 철-구리 합금은 이하에서 설명되는 제조방법에 의해 제조된 것으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a method for producing an iron-copper alloy according to the present invention will be described, and an embodiment of the iron-copper alloy according to the present invention will be described. The manufacturing method described below easily implements the production of the iron-copper alloy according to the present invention. However, the iron-copper alloy according to the present invention is not limited to those produced by the manufacturing method described below.
본 발명에 따른 철-구리 합금의 제조방법(이하, "제조방법"으로 약칭한다.)은 용해로를 준비하는 제1공정, 상기 용해로에 철과 구리를 투입, 용해하여 용탕을 형성하는 제2공정, 상기 용탕을 안정화하는 제3공정, 및 상기 안정화된 용탕을 주조틀에 주입하여 주조하는 제4공정을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 제조방법은 선택적인 공정으로서, 상기 제4공정을 통해 얻어진 주조물로부터 분말상의 철-구리 합금 입자를 얻는 제5공정을 더 포함할 수 있다. 각 공정별로 실시형태를 설명하면 다음과 같다. A method for producing an iron-copper alloy according to the present invention (hereinafter referred to as "production method") comprises a first step of preparing a melting furnace, a second step of adding iron and copper to the melting furnace, , A third step of stabilizing the molten metal, and a fourth step of casting the stabilized molten metal into a casting mold. In addition, the manufacturing method according to the present invention may further include a fifth step of obtaining iron-copper alloy particles in powder form from the casting obtained through the fourth step as an optional step. An embodiment of each process will be described as follows.
[1] 용해로 준비(제1공정) [1] Preparation of melting furnace (first step)
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 철 55 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 45원자%를 포함한다. 본 발명에서 특정하는 상기 합금 조성은 이론적인 용융 합금 조성이 아니다. 즉, 철의 함량이 이론적으로 합금될 수 있는 양을 초과하는 비율이다. 이러한 합금 조성은 소결을 통한 모합금의 제조시에는 구현이 가능할 수 있으나, 용해(용탕)를 통한 용융 방법에서는 비정질의 완전한 합금으로 이루어지기 어렵다. 일반적으로, 철과 구리는, 구리보다 철의 함량이 낮은 경우(예를 들어, Fe 함량 2.5부피% 미만)에 용융 합금이 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명에서 특정하는 상기 합금 조성의 경우에는 용탕에서 Fe-rich상과 Cu-rich상의 2상 분리가 일어나고, 편석(어느 한 금속이 한곳에 편중됨)이 발생하여 균일한 분포의 완전한 용융 합금이 이루어지기 어렵다. As described above, the iron-copper alloy according to the present invention contains 55 to 95 atomic% of iron and 5 to 45 atomic% of copper. The alloy composition specified in the present invention is not a theoretical molten alloy composition. That is, the ratio exceeds the amount of iron that can theoretically be alloyed. Such an alloy composition can be realized at the time of production of the parent alloy through sintering, but it is difficult to form the amorphous complete alloy in the melting method through melting (melt). Generally, iron and copper can be made of a molten alloy when the iron content is lower than copper (e.g., less than 2.5 volume% Fe). However, in the case of the alloy composition specified in the present invention, a two-phase separation of the Fe-rich phase and the Cu-rich phase occurs in the molten metal, segregation (one of the metals is concentrated in one place) It is difficult to achieve.
본 발명자는 철의 함량이 높으면서 완전한 용융 합금을 이루기 위한 수많은 연구를 거듭한 결과, 구리의 함량을 적정하고 불순물의 함량을 최소화한 경우, 및/또는 용해 과정을 달리한 경우에 편석(편중)없이 완전한 용융 합금이 이루어짐을 알 수 있었다. 본 발명에 따르면, 하나의 실시형태에 따라서 용해로의 개선 및/또는 용해 과정에서의 원료 투입방법을 개선한 경우에 완전한 용융 합금이 이루어짐을 알 수 있었다. The present inventors have conducted numerous studies for achieving a complete molten alloy with a high iron content. As a result, it has been found that when the content of copper is appropriately adjusted, the content of impurities is minimized, and / or the melting process is varied, A complete molten alloy was formed. According to the present invention, it has been found that a complete molten alloy is formed when the improvement of the melting furnace and / or the method of introducing the raw material in the melting process are improved according to one embodiment.
본 제1공정에서는, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 하나의 실시형태를 제공한다. 본 제1공정에 따라서, 철과 구리의 용탕을 형성하기 위한 용해로를 준비하되, 상기 용해로는 급격한 승온을 통해 빠른 용해가 가능한 고주파 유도열의 용해로를 사용한다. 또한, 상기 용해로는 마그네슘을 주성분으로 하는 세라믹 용해로를 사용하는 것이 좋다. 상기 세라믹 용해로는, 예를 들어 산화마그네슘을 주성분으로 하는 세라믹을 고온, 소성을 통해 제조된 것을 사용할 수 있다. In this first step, one embodiment for solving the above problems is provided. According to the first step, a melting furnace for forming molten iron and copper is prepared, and the melting furnace uses a high-frequency induction heating furnace capable of rapid dissolution through rapid heating. It is preferable to use a ceramic melting furnace containing magnesium as a main component. As the ceramic melting furnace, for example, a ceramic produced mainly from magnesium oxide by high temperature and calcination may be used.
바람직한 실시형태에 따라서, 상기 용해로는 내면에 다공성의 불순물 흡수층을 형성시켜 사용한다. 구체적으로, 본 제1공정은 고주파 유도열의 세라믹 용해로를 준비하되, 상기 세라믹 용해로의 내면에 다공성의 불순물 흡수층을 형성하는 표면 처리 단계를 포함한다. 이때, 상기 불순물 흡수층은 용해로의 내면 전체 또는 일부에 형성되며, 구체적으로는 용탕과 맞닿는 면으로서 용해로의 적어도 내부 바닥면 및/또는 벽체 내부면에 형성될 수 있다. According to a preferred embodiment, the melting furnace is used by forming a porous impurity absorption layer on the inner surface thereof. Specifically, the first step includes a surface treatment step of preparing a ceramic melting furnace of high frequency induction heat, and forming a porous impurity absorbing layer on the inner surface of the ceramic melting furnace. At this time, the impurity absorbing layer is formed on the whole or a part of the inner surface of the melting furnace, and specifically, it may be formed on at least the inner bottom surface and / or the inner surface of the melting furnace.
또한, 상기 불순물 흡수층은 적어도 불순물 흡수제를 포함한다. 구체적으로, 상기 표면 처리 단계에서는 불순물 흡수제, 수지 및 용매를 포함하는 흡수층 조성물을 용해로의 내면에 도포한 다음, 소성하여 다공성의 불순물 흡수층을 형성할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 다공성의 불순물 흡수층에 의해, 철-구리의 용탕 내에 포함된 불순물(예를 들어, C, O 등)이 흡수, 제거되어, 상기 비-이론적인 합금 조성에서도 편석(편중)없이 완전한 합금이 이루어진다. 이러한 다공성의 불순물 흡수층은, 예를 들어 0.5mm ~ 2mm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 의해 한정되는 것은 아니다. Further, the impurity absorbing layer includes at least a dopant absorbing agent. Specifically, in the surface treatment step, an absorbing layer composition including an impurity absorbing agent, a resin and a solvent may be applied to the inner surface of the melting furnace and then fired to form a porous impurity absorbing layer. According to the present invention, impurities (for example, C, O and the like) contained in the molten iron-copper are absorbed and removed by the porous impurity absorption layer, and even in the non-theoretical alloy composition, Complete alloy is achieved. Such a porous impurity absorbing layer may have a thickness of, for example, 0.5 mm to 2 mm, but is not limited thereto.
상기 불순물 흡수제는 철-구리의 용탕 내에 포함된 불순물(예를 들어, C, O 등)을 흡수, 제거할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 불순물 흡수제는 분말상으로서, 이는 예를 들어 50 ~ 500㎛의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 불순물 흡수제는 금속산화물 및/또는 금속으로부터 선택될 수 있으며, 이는 바람직하게는 규산지르코늄(Zirconium Silicate) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 좋다. 상기 불순물 흡수제는, 보다 바람직하게는 규산지르코늄과 알루미늄(Al) 둘 모두를 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 알루미늄(Al)은 99.8중량% 이상의 고순도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 불순물 흡수제로서 위와 같은 규산지르코늄과 알루미늄(Al)은 다른 금속산화물이나 금속에 비하여 용탕 내의 불순물을 완전히 효과적으로 제거할 수 있어 본 발명에 바람직하다. 상기 규산지르코늄과 알루미늄(Al)은, 구체적으로 용탕 내의 불순물을 완전히 제거하여 철과 구리만을 포함하는 고순도의 합금 용탕을 형성할 수 있다. 이는 하기 실시예에 의해서도 확인될 수 있다. The impurity absorber is not particularly limited as long as it can absorb and remove impurities (for example, C, O, etc.) contained in the iron-copper molten metal. The impurity absorbing agent is in the form of powder, and it can be used, for example, having a size of 50 to 500 mu m. The impurity absorber may be selected from metal oxides and / or metals, and it preferably contains at least one selected from zirconium silicate and aluminum (Al). It is more preferable to use both of zirconium silicate and aluminum (Al) as the impurity absorber. At this time, the aluminum (Al) having a high purity of 99.8 wt% or more can be used. As the impurity absorber, zirconium silicate and aluminum (Al) as described above can completely remove impurities in the molten metal as compared with other metal oxides or metals, which is preferable in the present invention. The zirconium silicate and aluminum (Al) can specifically remove impurities in the molten metal to form a high-purity alloy melt containing only iron and copper. This can be confirmed by the following examples.
또한, 상기 수지는 접착성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 분말상의 불순물 흡수제 상호간을 결집시키면서 용해로 내면과 불순물 흡수층의 초기 접착력을 제공할 수 있는 것이면 좋다. 아울러, 상기 수지는 소성에 의한 고온의 열에 의해 제거되어, 불순물 흡수층에 다공성을 부여한다. 상기 수지는 합성수지 및/또는 천연수지 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 수지는 고상 및/또는 액상일 수 있으며, 이는 예를 들어 아크릴계, 비닐계, 에폭시계, 우레탄계, 실리콘계, 올레핀계, 에스테르계 및 고무계 등으로부터 선택된 하나 이상의 중합체 및/또는 이들의 공중합체 등으로 선택될 수 있다. The resin is not particularly limited as long as it has adhesiveness and may be any one capable of providing an initial adhesive force between the inner surface of the melting furnace and the impurity absorbing layer while aggregating the impurity absorbents in powder form. In addition, the resin is removed by heat at a high temperature due to firing, thereby imparting porosity to the impurity absorbing layer. The resin may be selected from synthetic resins and / or natural resins. The resin may be a solid phase and / or a liquid phase, and may be, for example, at least one polymer selected from an acrylic type, a vinyl type, an epoxy type, a urethane type, a silicone type, an olefin type, an ester type and a rubber type and / Can be selected.
상기 수지는, 바람직하게는 부타디엔-스티렌-알킬 메타크릴레이트 공중합체(Butadiene-Styrene-Alkyl Methacrylate copolymer)를 사용할 수 있다. 상기 부타디엔-스티렌-알킬 메타크릴레이트 공중합체는, 구체적인 예를 들어 부타디엔-스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 부타디엔-스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체 및/또는 부타디엔-스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체 등으로부터 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 부타디엔-스티렌-알킬 메타크릴레이트 공중합체는 50nm ~ 500nm의 입자 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 이와 같이 수지로서 부타디엔-스티렌-알킬 메타크릴레이트 공중합체를 선택하고, 나노 크기를 가지는 것을 사용하는 경우, 소성을 통해 빠르게 제거될 수 있고 분말상의 불순물 흡수제 간의 사이에 고르게 분산된다. 이에 따라, 불순물 흡수제 간의 결집력을 개선함은 물론 불순물 흡수층에 균질하고 미세한 다공구조를 형성시켜 불순물의 흡수 제거능이 향상된다. The resin is preferably a butadiene-styrene-alkyl methacrylate copolymer. Specific examples of the butadiene-styrene-alkyl methacrylate copolymer include butadiene-styrene-methyl methacrylate copolymer, butadiene-styrene-ethyl methacrylate copolymer and / or butadiene-styrene-butyl methacrylate copolymer Coalescence, and the like. In one example, the butadiene-styrene-alkyl methacrylate copolymer may have a particle size of 50 nm to 500 nm. When a butadiene-styrene-alkyl methacrylate copolymer is selected as the resin and a nano-sized resin is used, it can be quickly removed through firing and evenly dispersed between the powdery impurity absorbers. This improves the cohesion force between the impurity absorbers, as well as forms a homogeneous and fine porous structure in the impurity absorbing layer, thereby improving the ability to remove impurities.
상기 용매는 분산성과 도포성을 위한 것으로서, 이는 탄화수소계로부터 선택될 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어 알코올류 및/또는 케톤류 등으로부터 선택될 수 있다. The solvent is for dispersibility and applicability, and it can be selected from a hydrocarbon system. The solvent may be selected from, for example, alcohols and / or ketones.
또한, 상기 흡수층 조성물은 하나의 예시에서 불순물 흡수제 50 ~ 80중량%, 수지 5 ~ 20중량% 및 용매 15 ~ 40중량%를 포함할 수 있다. 이때, 불순물 흡수제의 함량이 50중량% 미만인 경우, 불순물의 흡수 제거능이 미미할 수 있고, 80중량%를 초과하는 경우 다공성과 도포성이 떨어질 수 있다. 아울러, 상기 수지의 함량이 5중량% 미만인 경우, 다공성과 접착성이 떨어질 수 있으며, 20중량%를 초과하는 경우 상대적으로 불순물 흡수제의 함량이 낮아져 불순물의 흡수 제거능이 미미해질 수 있다. 그리고 용매는 분산성과 도포성을 고려하여 상기 범위가 좋다. In addition, the absorbent layer composition may comprise, in one example, from 50 to 80% by weight of the impurity absorber, from 5 to 20% by weight of the resin and from 15 to 40% by weight of the solvent. At this time, if the content of the impurity absorbent is less than 50% by weight, the ability to remove impurities may be insufficient. If the content exceeds 80% by weight, the porosity and coating property may be deteriorated. If the content of the resin is less than 5% by weight, the porosity and adhesiveness may be deteriorated. If the content of the resin is more than 20% by weight, the content of the impurity absorbent may be relatively low and the ability to remove impurities may be insufficient. The solvent is preferably in the above range in consideration of dispersibility and coatability.
위와 같이 본 제1공정을 통해 용해로의 내면에 다공성의 불순물 흡수층을 형성한 경우, 용해 과정에서 용탕 내에 포함된 불순물이 흡수, 제거되어 균질상의 완전한 철-구리 합금을 생성할 수 있으며, 이와 함께 불순물을 거의 포함하지 않은 고순도의 철-구리 합금을 효과적으로 얻을 수 있다. When a porous impurity absorbing layer is formed on the inner surface of the furnace through the first step as described above, the impurities contained in the molten metal are absorbed and removed in the melting process to form a complete iron-copper alloy of homogeneous phase, It is possible to effectively obtain a high-purity iron-copper alloy containing substantially no copper.
[2] 용해(제2공정)[2] Dissolution (Second Step)
상기 용해로에 철과 구리의 합금 원료를 투입한다. 이때, 철은 고순도의 순철을 사용할 수 있으며, 상기 구리는 고순도의 전해동을 사용할 수 있다. 용해로는 전원 인가에 의한 고주파 유도열에 의해 가온될 수 있다. 용해로는, 철과 구리가 용해될 수 있는 온도로 유지하면 좋다. 예를 들어, 고주파 유도열을 통해 용해로를 빠르게 승온시켜 약 1,520℃ ~ 1,650℃로 유지하여 철과 구리를 용해하는 것이 좋다. 이러한 용해 과정에서는 교반이 진행될 수 있다. And an alloy material of iron and copper is charged into the above melting furnace. At this time, iron can be pure iron of high purity, and the copper can use electrolytic copper of high purity. The melting furnace can be warmed by high frequency induction heat by power application. The melting furnace may be maintained at a temperature at which iron and copper can be dissolved. For example, it is good to dissolve iron and copper by rapidly raising the melting furnace through high frequency induction heat and keeping it at about 1,520 ℃ ~ 1,650 ℃. In this dissolution process, stirring may proceed.
또한, 본 제2공정에서는 최종 생성된 철-구리 합금의 전체 기준으로 철 55 ~ 95원자%(또는 부피%)와 구리 5 ~ 45원자%(또는 부피%)를 포함하도록, 상기 용해로에 철과 구리를 투입, 용해하여 용탕을 형성한다. 구체적으로, 용해로에 철과 구리의 총 투입량을 철 55 ~ 95부피%와 구리 5 ~ 45부피%(즉, 철 : 구리 = 55 ~ 95 : 5 ~ 45의 부피비)로 하는 경우에 상기 합금 조성을 갖게 할 수 있다. 이때, 구리의 함량이 5원자%(5부피%) 미만인 경우, 예를 들어 열전도성, 내식성 및/또는 전자기파 차폐성 등이 미미해질 수 있다. 그리고 구리의 함량이 45원자%(45부피%)를 초과하는 경우, 상대적으로 철의 함량이 낮아져 예를 들어 경도 및/또는 내마모성 등의 기계적 강도가 낮아질 수 있다. In the second step, iron and copper are added to the melting furnace so as to include 55 to 95 atomic% (or volume%) of iron and 5 to 45 atomic% (or volume% Copper is added and melted to form a molten metal. Specifically, when the total amount of iron and copper in the melting furnace is 55 to 95% by volume of iron and 5 to 45% by volume of copper (i.e., iron: copper = 55 to 95: 5 to 45% by volume) can do. At this time, if the content of copper is less than 5 atomic% (5 vol%), for example, thermal conductivity, corrosion resistance and / or electromagnetic wave shielding property may become insignificant. If the content of copper exceeds 45 atomic% (45 vol%), the content of iron may be relatively low and mechanical strength such as hardness and / or abrasion resistance may be lowered.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 위와 같은 점을 고려하여 본 제2공정에서는 최종 생성된 철-구리 합금의 전체 기준으로 철 80.5 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 19.5원자%를 포함하도록, 상기 용해로에 철과 구리를 투입, 용해하여 용탕을 형성하는 것이 좋다. 즉, 용해로에 철과 구리의 총 투입량을 철 80.5 ~ 95부피%와 구리 5 ~ 19.5부피%(즉, 철 : 구리 = 80.5 ~ 95 : 5 ~ 19.5의 부피비)로 하는 경우에 상기 합금 조성을 갖게 하는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 합금 조성을 가지는 경우, 우수한 열전도성, 기계적 물성, 전자기파 차폐성 및/또는 연자성 등을 갖는다. According to a preferred embodiment of the present invention, in consideration of the above-described points, in the second step, the total amount of the iron-copper alloy to be contained in the melting furnace is set so as to include 80.5 to 95 atomic percent of iron and 5 to 19.5 atomic% It is preferable to add iron and copper to form a molten metal. That is, when the total amount of iron and copper in the melting furnace is 80.5 to 95% by volume of iron and 5 to 19.5% by volume of copper (i.e., iron: copper = 80.5 to 95: 5 to 19.5 by volume) . When having such a preferable alloy composition, it has excellent thermal conductivity, mechanical properties, electromagnetic wave shielding property and / or soft magnetic property.
하나의 실시형태에 따라서, 상기 용해로에 철과 구리를 투입함에 있어서, 철과 구리를 초기에 1 : 1의 부피비로 투입하고, 교반을 진행하면서 빠르게 용해시킨 다음, 이후 철을 추가 투입하여 상기 합금 조성을 갖도록 할 수 있다. 즉, 한번의 투입을 통해 상기 합금 조성을 갖도록 하는 것보다는 초기에는 철과 구리를 1 : 1의 부피비로 투입하고, 이후 철을 추가 투입함으로써 상기 합금 조성을 갖도록 하는 것이 균질한 철-구리의 합금 조성에 바람직하다. 아울러, 철의 추가 투입 시에는 간헐적으로 조금씩 투입하는 것이 보다 바람직하다. 즉, 소량으로 수회에 걸쳐 철을 추가 투입하는 것이 균질한 합금 조성에 유리하다. According to one embodiment of the present invention, when iron and copper are introduced into the melting furnace, iron and copper are initially charged at a volume ratio of 1: 1, rapidly dissolved while stirring, and then iron is added thereto, Composition can be obtained. That is, rather than having the alloy composition through a single injection, it is preferable to initially add iron and copper in a volume ratio of 1: 1 and then to add the iron composition to the alloy composition to obtain a homogeneous iron-copper alloy composition desirable. In addition, it is more preferable to intermittently inject the iron gradually. That is, it is advantageous to add a small amount of iron over several times to form a homogeneous alloy composition.
또한, 본 제2공정(용해 과정)에서는 용해로에 통상과 같이 탈산제를 첨가하여 탈산(산화 방지)시키면서 진행할 수 있다. 아울러, 본 제2공정(용해 과정)에서는 통상과 같이 플럭스를 더 첨가할 수 있다. 이때, 상기 탈산제와 플럭스는 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 탈산제는, 예를 들어 99.8중량% 이상의 고순도 Al 및/또는 고순도 Ti 등을 사용할 수 있으며, 상기 플럭스는 Al2O3, CaO 및/또는 SiO2 등을 사용할 수 있다. In the second step (dissolving step), a deoxidizing agent may be added to the melting furnace to conduct deoxidation (oxidation prevention). In addition, in the second step (dissolution step), a flux can be further added as usual. At this time, the deoxidizer and the flux may be those conventionally used. The deoxidizer may be, for example, 99.8 wt% or more of high purity Al and / or high purity Ti, and the flux may be Al 2 O 3 , CaO, and / or SiO 2 .
[3] 안정화(제3공정)[3] Stabilization (third step)
상기 용해를 통해 형성된 용탕을 안정화시킨다. 안정화는 용해로의 전원 공급을 차단하고, 용탕을 용해로에 소정 시간동안 방치하는 방법으로 진행할 수 있다. 이때, 안정화는 용탕 온도를 예를 들어 1,450℃ ~ 1,520℃로 유지하여 방치하는 방법으로 진행될 수 있다. 이러한 안정화에 의해, 철과 구리의 균질화가 이루어질 수 있다. Thereby stabilizing the molten metal formed through the dissolution. Stabilization can be performed by cutting off the power supply to the melting furnace and leaving the molten metal in the melting furnace for a predetermined time. At this time, the stabilization may be performed by keeping the temperature of the molten metal at, for example, 1,450 ° C to 1,520 ° C. By such stabilization, homogenization of iron and copper can be achieved.
[4] 주조(제4공정)[4] Casting (fourth step)
상기 안정화된 용탕을 주조틀에 주입하여 일정 형태의 합금 주조물로 주조한다. 본 제4공정(주조)은 통상의 공정에 따른다. 상기 주조틀은 특별히 제한되지 않으며, 이는 주괴(ingot) 및 주조편의 형상을 갖거나, 경우에 따라서는 실제 적용 제품의 형상을 가질 수 있다. 아울러, 상기 주조틀은 통상과 같이 냉각 기능을 가질 수 있다. The stabilized molten metal is injected into a casting mold and cast into a certain type of alloy casting. The fourth step (casting) follows the ordinary process. The casting mold is not particularly limited, and it may have the shape of an ingot and a casting mold, or may have a shape of a practical product in some cases. In addition, the casting mold may have a cooling function as usual.
또한, 본 제4공정을 통해 얻어진 주조물은 통상적인 열처리 및/또는 냉각 등의 공정을 통해 후처리될 수 있다. 상기 주조물은, 구체적인 예를 들어 소둔(Annealing), 불림(Normalizing), 담금질(Quenching) 및/또는 뜨임(Tempering) 등의 공정을 통해 후처리될 수 있다. 이러한 후처리는 적용 용도 및 제품에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 기계적 강도(인장강도 및 경도 등)가 요구되는 제품의 경우에는 담금질 및 뜨임이 진행될 수 있다. 아울러, 상기 주조물은 재용해 및/또는 후가공을 통해 다양한 형상을 가지며, 실제 적용 제품이나 반제품 등으로 가공될 수 있다. In addition, the casting obtained through the fourth step can be post-treated through a process such as ordinary heat treatment and / or cooling. The casting may be post-treated through a process such as annealing, normalizing, quenching and / or tempering, for example. Such a post-treatment can be appropriately selected depending on the application purpose and the product. For example, in the case of products requiring mechanical strength (such as tensile strength and hardness), quenching and tempering may proceed. In addition, the casting has various shapes through re-dissolution and / or post-processing, and can be processed into an actual product or semi-finished product.
[5] 입자화(제5공정)[5] Particle formation (fifth step)
본 제5공정은 선택적인 공정으로서, 이를 통해 분말상의 철-구리 합금을 얻을 수 있다. 본 제5공정에 따라서, 상기 제4공정(주조)을 통해 얻어진 주조물을 재용해한 다음, 분사시켜 분말상의 철-구리 합금 입자를 얻는다. 구체적으로, 본 제5공정은 상기 주조물을 재용해하는 재용해 단계와, 상기 재용해된 용해물을 분사시켜 분말상의 철-구리 합금 입자를 얻는 입자화 단계를 포함할 수 있다. This fifth step is an optional step through which a powdered iron-copper alloy can be obtained. According to the fifth step, the casting obtained through the fourth step (casting) is remelted and then sprayed to obtain powdery iron-copper alloy particles. Specifically, the fifth step may include a redissolving step of redissolving the casting and a granulating step of spraying the redissolved lysate to obtain powdered iron-copper alloy particles.
이때, 상기 재용해 단계에서는 제1공정에서와 같은 용해로를 사용할 수 있다. 또한, 본 제5공정의 재용해 단계에서는 철-구리 합금의 산화를 방지하기 위해, 진공의 용해로에서 재용해시키는 것이 좋다. 즉, 용해로는 진공로를 사용할 수 있다. 이러한 진공로에서 상기 주조물을 1,600℃~ 1,700℃에서 재용해할 수 있다. 상기 입자화 단계는 재용해된 용해물을 1,400℃~ 1,500℃에서 분사하여 분말상으로 입자화할 수 있다. 이때, 입자화된 분말은, 예를 들어 0.1㎛ ~ 150㎛의 크기를 가질 수 있다. 이와 같이 얻어진 분말상의 철-구리 합금 입자는, 바람직하게는 구형의 입자상을 가질 수 있다. At this time, in the redissolution step, the same melting furnace as in the first step may be used. Further, in the re-dissolution step of the fifth step, it is preferable to redissolve the iron-copper alloy in a vacuum melting furnace in order to prevent oxidation of the iron-copper alloy. That is, a vacuum furnace can be used as the melting furnace. In this vacuum furnace, the casting can be redissolved at 1,600 ° C to 1,700 ° C. The granulation step may be performed by spraying the redissolved lysate at 1,400 ° C to 1,500 ° C to form a powder. At this time, the granulated powder may have a size of, for example, 0.1 mu m to 150 mu m. The powdery iron-copper alloy particles thus obtained may preferably have a spherical particle shape.
이상에서 설명한 본 발명의 제조방법에 따르면, 철 55 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 45원자%를 포함하는 비-이론적인 합금 조성임에도 편석(편중)없이 완전한 합금이 이루어진다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 철-구리 합금은 철의 장점과 구리의 장점이 잘 조율되어, 전술한 바와 같이 높은 열전도성 및 기계적 물성(인장강도, 경도 및 내마모성 등)을 가지며, 이와 함께 전자기파 차폐성 및 연자성 등을 가져 다양한 용도로의 사용이 가능하다. According to the manufacturing method of the present invention described above, a complete alloy is formed without segregation even in the non-theoretical alloy composition containing 55 to 95 atomic% of iron and 5 to 45 atomic% of copper. In addition, the iron-copper alloy produced according to the present invention has a high thermal conductivity and mechanical properties (tensile strength, hardness, abrasion resistance, etc.) as described above, Shielding property and soft magnetic property, so that it can be used for various purposes.
바람직한 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 철 80.5 ~ 95원자%(또는 부피%) 및 구리 5 ~ 19.5원자%(또는 부피%)를 포함한다. 보다 구체적으로는, 철 82.5 ~ 90.5원자% 및 구리 9.5 ~ 17.5원자%를 포함할 수 있다. 이와 같은 합금 조성을 가지는 경우 열전도성, 기계적 물성, 전자기파 차폐성 및/또는 연자성 등의 특성이 효과적으로 개선된다. According to a preferred embodiment, the iron-copper alloy according to the invention comprises from 80.5 to 95 atomic% (or vol%) of iron and from 5 to 19.5 atomic% (or% by volume) of copper. More specifically, it may include 82.5 to 90.5 atomic% of iron and 9.5 to 17.5 atomic% of copper. When such an alloy composition is used, properties such as thermal conductivity, mechanical properties, electromagnetic wave shielding properties and / or soft magnetic properties are effectively improved.
또한, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 하기 (a) 내지 (c)의 물성을 가지는 것이 좋다. 하기 (a) 내지 (c)의 물성을 가지는 경우, 사출성형 및 다이캐스팅용 등의 금형소재로는 물론 3D 프린터용 소재 등으로 범용적인 사용이 가능하다. The iron-copper alloy according to the present invention preferably has the following properties (a) to (c). In the case of having the following properties (a) to (c), it can be used for molds such as injection molding and die casting, as well as for 3D printer materials.
(a) 열전도율 70 W/mㆍK 이상(a) Thermal conductivity of 70 W / m K or more
(b) 인장강도 300 N/㎟ 이상(b) Tensile strength 300 N / mm2 or more
(c) 경도 100 HB 이상 (c) Hardness more than 100 HB
상기 열전도율, 인장강도 및 경도는 통상의 측정방법에 따른다. 열전도율은, 예를 들어 ASTM E1461(Laser flash : Thru-plane)에 준하여 상온(20℃ ~ 25℃)에서 측정된 값일 수 있다. 그리고 인장강도는 KS B 0801에 준하여 측정되고, 경도는 KS B 0805에 준하여 측정된 것일 수 있다. The thermal conductivity, the tensile strength and the hardness are in accordance with a usual measuring method. The thermal conductivity may be a value measured at room temperature (20 DEG C to 25 DEG C) in accordance with, for example, ASTM E1461 (Laser flash: Thru-plane). The tensile strength is measured according to KS B 0801, and the hardness can be measured according to KS B 0805.
상기 열전도율은, 구체적인 예를 들어 70 ~ 150 W/mㆍK를 가질 수 있다. 또한, 상기 인장강도는, 구체적인 예를 들어 300 ~ 1,350 N/㎟를 가질 수 있다. 그리고 상기 경도는 브리넬 경도(Brinell Hardness)로서, 이는 구체적인 예를 들어 100 HB ~ 400 HB를 가질 수 있다. 이러한 각 물성은 적용 용도에 따라 최적화될 수 있다. 예를 들어, 인장강도 및 경도의 경우, 전술한 바와 같은 후처리(불림, 담금질 및 뜨임 등)를 통해 증가될 수 있으며, 이러한 후처리에 의해 인장강도는 500 N/㎟ 이상, 경도는 200 HB 이상을 가질 수 있다. The thermal conductivity may be, for example, 70 to 150 W / mK. In addition, the tensile strength may have a specific range of 300 to 1,350 N / mm < 2 >. And the hardness is Brinell hardness, which may have a specific example of 100 HB to 400 HB. Each of these physical properties can be optimized depending on the application purpose. For example, in the case of tensile strength and hardness, it can be increased through post-treatment as described above (such as quenching, tempering and tempering), and the tensile strength is higher than 500 N / Or more.
예시적인 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 상기 (a) 내지 (c)의 물성과 함께 (d)45 ~ 650 mm의 투자율(透磁率)을 가질 수 있다. 상기 투자율은 자성체(금속 등)에 대한 통상의 측정방법에 따르며, 이는 50 Hz의 저주파수에서 측정된 값이다. Thus in the exemplary embodiment, the iron according to the present invention copper alloys can have a permeability (透磁率) of (d) 45 ~ 650 m m with the physical properties of (a) to (c). The permeability depends on a conventional measuring method for a magnetic body (metal, etc.), which is a value measured at a low frequency of 50 Hz.
또한, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 구형의 입자상을 가지는 것이 바람직하다. 구형의 입자상은 상기 제5공정을 통해 구현될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 구형의 입자상을 가지되, 예를 들어 0.1㎛ ~ 150㎛의 크기를 가질 수 있다. 이와 같이, 구형의 입자상인 경우, 3D 프린터용 소재로 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에서, 「구형」은 완전한 구형만을 의미한 것은 아니며, 이는 완전한 구형(spherical)은 물론 준-구형(quasi-spherical)을 포함한다. Further, the iron-copper alloy according to the present invention preferably has a spherical particle shape. The spherical particle phase can be realized through the fifth process. At this time, the iron-copper alloy according to the present invention has a spherical particle shape, and may have a size of, for example, 0.1 탆 to 150 탆. As described above, in the case of a spherical particle image, it can be usefully used as a material for a 3D printer. In the present invention, " spherical " does not mean only a complete spherical shape, but includes a complete spherical as well as a quasi-spherical.
본 발명에서, 「구형의 입자」는, 철-구리의 합금이 비-이론적인 합금 조성임에도 편석(편중)됨이 없이 철과 구리가 합금 내에 균일하게 분포되고 완전한 용융 합금이 이루어졌음을 의미한다. 이러한 점에서 「구형의 입자」는 기술적 의의를 갖는다. 즉, 완전한 용융 합금이 이루어지 않는 경우, 분사를 통해 구형의 입자상을 갖기 어렵다. 아울러, 본 발명에서, 「구형의 입자」는 재용해를 통해 균일한 조성의 철-구리 합금 성형물을 가공할 수 있다는 점에서도 기술적 의의를 갖는다. In the present invention, " spherical particles " means that iron and copper are uniformly distributed in the alloy and a complete molten alloy is formed without the iron-copper alloy being segregated (unevenly) even in the non-theoretical alloy composition . In this respect, "spherical particles" have a technical significance. That is, when a complete molten alloy is not formed, it is difficult to have a spherical particle shape through injection. In addition, in the present invention, the "spherical particles" have technical significance in that iron-copper alloy moldings having a uniform composition can be processed through redissolution.
한편, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 다양한 분야 및 용도로 사용될 수 있으며, 적용 분야 및 용도는 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 철-구리 합금은, 전술한 바와 같이 금형소재로는 물론 전자 부품, 정밀 기계 부품, 고열 기계 부품 및 3D 프린터용 소재 등으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 철-구리 합금은 탄성재료, 차폐재료, 항균재료, 센서재료 및 수술용 의료 도구 등은 물론, 에너지 분야나 도료 분야 등에 폭넓게 적용될 수 있다. Meanwhile, the iron-copper alloy according to the present invention can be used in various fields and applications, and the application field and application are not particularly limited. The iron-copper alloy according to the present invention can be used as an electronic component, a precision machine component, a high-temperature machine component, and a material for a 3D printer as well as a mold material as described above. The iron-copper alloy according to the present invention can be widely applied not only to elastic materials, shielding materials, antibacterial materials, sensor materials and surgical medical instruments, but also to energy fields and paints.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다. Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be exemplified. The following examples are provided to illustrate the present invention in order to facilitate understanding of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto. In addition, the following comparative example is not meant to be a prior art, but is provided for comparison with an embodiment only.
[실시예 1] [Example 1]
< 용해로 > <Melting furnace>
고주파 유도열 용해로로서 마그네슘을 주성분으로 하는 세라믹 용해로를 준비하였다. 이후, 준비된 용해로의 내부 벽면과 바닥에 다공성의 불순물 흡수층을 형성하였다. 상기 다공성의 불순물 흡수층은, 조성물 전체 중량 기준으로 불순물 흡수제 65중량%, 수지 15중량% 및 용매 30중량%을 혼합한 흡수층 조성물을 약 1mm의 두께로 도포한 다음, 약 1,150℃의 온도로 가열, 소성하여 형성하였다. 이때, 상기 불순물 흡수제로는 규산지르코늄(ZrSiO4)과 Al 분말을 사용하고, 상기 수지로는 부타디엔-스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체를 사용하였으며, 상기 용매로는 아이소프로필 알코올을 사용하였다. A ceramic melting furnace containing magnesium as a high-frequency induction heat melting furnace was prepared. Thereafter, a porous impurity absorbing layer was formed on the inner wall surface and the bottom of the prepared melting furnace. The porous impurity absorbing layer is formed by applying an absorbing layer composition comprising 65 wt% of an impurity absorbing agent, 15 wt% of a resin and 30 wt% of a solvent based on the total weight of the composition to a thickness of about 1 mm and then heating at a temperature of about 1,150 [ Followed by firing. At this time, zirconium silicate (ZrSiO 4 ) and Al powder were used as the impurity absorber, butadiene-styrene-methyl methacrylate copolymer was used as the resin, and isopropyl alcohol was used as the solvent.
< 용탕/안정화/주조 > <Melting / stabilization / casting>
상기 용해로에 철(순도 약 99.9중량%의 순철)과 구리(순도 약 99.9중량%의 전해동)을 초기에 1 : 1의 부피비로 투입하고, 교반을 진행하면서 출력을 높여 빠르게 용해시켰다. 이때, 용해 과정에서는 탈산제(Al)를 간헐적으로 첨가하여 탈산시키면서 진행하였다. 또한, 육안 관찰을 통해 투입된 철과 구리의 완전한 용해를 확인한 다음, 철의 함량을 높이기 위해 용해로에 철을 조금씩 추가 투입하고 용탕 온도 약 1,550℃에서 완전히 용해시켰다. 이후, 용해로의 전원을 차단하고, 용탕 온도가 약 1,500℃가 될 때까지 방치하여 안정화시켰다. 다음으로, 안정화된 용탕을 주조틀에 주입한 후, 냉각시켜 Fe-Cu 합금 잉고트(ingot)를 얻었다. Iron (purity of about 99.9% by weight of pure iron) and copper (purity of about 99.9% by weight of electrolytic copper) were initially charged into the above-mentioned melting furnace at a volume ratio of 1: 1. At this time, a deoxidizing agent (Al) was added intermittently in the dissolution process and proceeded with deoxidation. After the complete dissolution of iron and copper was confirmed through visual observation, iron was added little by little to the melting furnace in order to increase the content of iron and completely dissolved at a temperature of about 1,550 ° C. Thereafter, the power source of the melting furnace was shut off, and the temperature was allowed to stand until the temperature of the molten metal reached about 1,500 캜 to be stabilized. Next, the stabilized molten metal was injected into a casting mold and then cooled to obtain an Fe-Cu alloy ingot.
[실시예 2 및 실시예 3] [Example 2 and Example 3]
상기 실시예 1과 대비하여, 최종 합금 조성(Fe와 Cu의 원자%)을 다르게 하기 위해, 용해 과정에서 철의 추가 투입량을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 각 실시예에 따른 Fe-Cu 합금 잉고트(ingot)를 얻었다. In contrast to Example 1, in order to make the final alloy composition (atomic% of Fe and Cu) different, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of iron added was varied during the dissolution process. Gt; Fe-Cu < / RTI > alloy ingot was obtained.
[비교예 1] [Comparative Example 1]
용해로의 내면에 다공성의 불순물 흡수층을 형성함에 있어, 불순물 흡수제의 종류를 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 불순물 흡수제로서 규산지르코늄(ZrSiO4)과 Al의 대신에 산화지르코늄(ZrO2)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. A porous impurity absorbing layer was formed on the inner surface of the melting furnace, and the same procedure as in Example 1 was performed except that the kind of the impurity absorbing agent was different. Specifically, the procedure of Example 1 was repeated, except that zirconium silicate (ZrSiO 4 ) was used as the impurity absorber and zirconium oxide (ZrO 2 ) was used instead of Al.
[비교예 2] [Comparative Example 2]
상기 실시예 1과 비교하여, 용해로에 철과 구리를 투입함에 있어 9 : 1의 부피비로 한번에 투입하고, 또한 용해로의 내면에는 다공성의 불순물 흡수층을 형성하지 않고 용해하여 제조된 것을 본 비교예 2에 따른 시편으로 사용하였다. Compared with the above Example 1, in Comparative Example 2, iron and copper were introduced into a melting furnace at a volume ratio of 9: 1 at a time, and the inside of the furnace was melted without forming a porous impurity absorbing layer. .
위와 같이 얻어진 Fe-Cu 합금 시편에 대하여, 다음과 같이 성분을 분석하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 또한, 각 합금 시편에 대하여 열전도율, 인장강도, 경도 및 투자율(透磁率)을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다. 열전도율은 금속 시료의 열전도도 측정방법으로서, 각 합금 시편의 밀도, 비열 및 열확산계수를 측정한 다음, ASTM E1461(Laser flash : Thru-plane)에 준하여 평가하였다. 이때, 모든 시험은 25℃의 온도에서 진행하였다. 또한, 인장강도는 KS B 0801에 준하여 평가하였으며, 경도는 KS B 0805에 준하여 브리넬 경도(Brinell Hardness)로 평가하였다. 그리고 투자율은 투자율 측정기(일본, 이연전자(주)의 제품, 모델명 BHU-60)를 이용하여 주파수 50 Hz에서 평가하였다. The Fe-Cu alloy specimen thus obtained was analyzed for components as follows, and the results are shown in Table 1 below. The thermal conductivity, tensile strength, hardness and permeability of each alloy specimen were evaluated, and the results are shown together in Table 1 below. The thermal conductivity is a method of measuring the thermal conductivity of a metal sample. The density, specific heat and thermal diffusivity of each alloy specimen were measured and evaluated according to ASTM E1461 (Laser flash: Thru-plane). At this time, all tests were conducted at a temperature of 25 ° C. The tensile strength was evaluated in accordance with KS B 0801, and the hardness was evaluated by Brinell Hardness according to KS B 0805. The permeability was evaluated at a frequency of 50 Hz using a permeability meter (product of Japan Electronics and Engineering Co., Ltd., model name BHU-60).
< 성분 분석 > <Component analysis>
무게를 측정한 합금 시편을 글래스(glass) 재질의 비커에 넣고 왕수(염산 + 황산 수용액) 10mL를 가하여 용해하였다. 그리고 아래의 측정조건에 따른 고주파 유도결합 플라즈마 발광분광분석(ICP-AES)을 통해 Fe와 Cu를 정량하여 시료중의 농도로 환산하여 분석하였다. The alloy specimen, whose weight was measured, was placed in a beaker made of glass and dissolved in 10 mL of aqua regia (hydrochloric acid + sulfuric acid aqueous solution). Fe and Cu were quantitatively analyzed by high-frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES) according to the following measurement conditions and converted into the concentration in the sample.
* ICP-AES의 측정조건* Measurement conditions of ICP-AES
- 측정 장치 : PerkinElmer Optima 5300DV- Measuring device: PerkinElmer Optima 5300DV
- 측정파장 : 238.204nm(Fe), 327.393nm(Cu)- Measured wavelength: 238.204 nm (Fe), 327.393 nm (Cu)
- 정량방법 : 내부표준법 - Quantitative method: Internal standard method
비 고
Remarks
불순물
흡수제
impurities
Absorbent
(원자%)Composition
(atom%)
열전도율
[W/mㆍK]
Thermal conductivity
[W / mK]
인장강도
[N/㎟]
The tensile strength
[N / mm < 2 &
브리넬 경도
[HB]
Brinell hardness
[HB]
투자율
[mm]
Investment ratio
[m m ]
Fe
Example 1
Example 2
Example 3
Comparative Example 1
Comparative Example 2
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 실시예들에 따른 Fe-Cu 합금의 경우, 비교예들에 비하여 70 W/mㆍK 이상의 높은 열전도율을 가짐을 알 수 있었다. 또한, 실시예들에 따른 Fe-Cu 합금은 320 N/㎟ 이상의 인장강도 및 140 HB 이상의 경도를 가짐을 알 수 있었다. 이때, 320 N/㎟ 이상의 높은 인장강도는, Fe와 Cu가 편석(편중)됨이 없이 균일한 분포를 가지면서 완전한 합금이 이루어졌음을 의미한다. 아울러, 약 600 mm 수준의 투자율을 보임을 알 수 있었으며, 이는 전자기파 차폐능을 가짐을 의미한다. 첨부된 도 1은 실시예 1에 따른 합금의 B-H 곡선(자화곡선 ; magnetization curve)을 보인 것으로서, 이는 연자성을 가짐을 의미한다. As shown in Table 1, the Fe-Cu alloy according to the Examples had a high thermal conductivity of 70 W / m · K or more as compared with Comparative Examples. In addition, it was found that the Fe-Cu alloy according to Examples had a tensile strength of 320 N / mm < 2 > or more and a hardness of 140 HB or more. At this time, a high tensile strength of 320 N / mm < 2 > or more means that the Fe alloy and the Cu alloy are uniformly distributed without being segregated. In addition, approximately 600 m m , Which means that it has electromagnetic shielding ability. 1 shows the BH curve (magnetization curve) of an alloy according to Example 1, which means that it has soft magnetic properties.
이에 반하여, 비교예들의 경우 완전한 합금이 이루어지지 않고 편석이 발생됨을 알 수 있었다. 또한, 인장강도의 측정 시 편석으로 인해 크랙이 발생되어 인장강도의 측정이 불가능하였다. 아울러, 비교예들의 경우, 편석으로 인해 성분이 불균일하므로 정확히 평가할 수가 없어 [표 1]에 나타내지 않았다. 경도와 투자율의 경우도 위와 같은 이유로 나타내지 않았다. On the contrary, in the comparative examples, it was found that a complete alloy was not formed and segregation occurred. Further, cracks were generated due to segregation when measuring tensile strength, and it was impossible to measure the tensile strength. In addition, in the case of the comparative examples, since the components are uneven due to segregation, it can not be accurately evaluated and is not shown in [Table 1]. Hardness and permeability were also not shown for the above reasons.
하기 [표 2]는 후처리에 따른 물성 평가 결과로서, 이는 상기 실시예 2와 동일한 합금 시편에 대하여 처리 전과 처리 후의 결과를 보인 것이다. 후처리는 통상적인 방법에 따라 소둔(Annealing), 불림(Normalizing), 담금질(Quenching) 및 뜨임(Tempering)을 진행하였다. Table 2 below shows the results of evaluation of physical properties according to the post-treatment, showing the results of the pre-treatment and the post-treatment of the same alloy specimen as in Example 2. [ Annealing, normalizing, quenching and tempering were carried out according to a conventional method.
비 고
Remarks
처리 전
(실시예 2)
Before processing
(Example 2)
After processing
+ 뜨임Quenching (900 ° C)
+ Tempering
+ 뜨임Quenching (1,050 ℃)
+ Tempering
[N/㎟]The tensile strength
[N / mm < 2 &
[%]Elongation
[%]
[HB]Brinell hardness
[HB]
상기 [표 2]에 보인 바와 같이, Fe-Cu 합금은 후처리에 의해 물성이 변화됨을 알 수 있었다. 예를 들어, 온도 1,050℃에서 담금질(및 뜨임)을 진행한 경우 1,300 N/㎟ 이상의 인장강도와 370 HB 이상의 경도로서, 처리 전에 비해 기계적 강도가 향상됨을 알 수 있었다. 이와 같이, 일반 순수 단일 금속(순철 등)과 같이 열처리에 의해 기계적 강도가 향상되고 있음을 볼 때, 이는 완전한 합금이 이루어졌음을 의미한다. As shown in Table 2, it was found that the Fe-Cu alloy was changed in physical properties by the post-treatment. For example, when quenching (and tempering) was carried out at a temperature of 1,050 ° C, the tensile strength of 1,300 N /
[실시예 4 ~ 6] [Examples 4 to 6]
상기 실시예 1과 대비하여, 최종 합금 조성(Fe와 Cu의 원자%)을 다르게 하기 위해, 용해 과정에서 철의 추가 투입량을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 각 실시예(4 ~ 6)에 따른 Fe-Cu 합금 잉고트(ingot)를 얻었다. 또한, 본 실시예들에서는 주조를 통해 얻어진 Fe-Cu 합금 잉고트를 다음과 같이 입자화시켜 분말상의 Fe-Cu 합금 입자를 제조하였다. In order to make the final alloy composition (atomic% of Fe and Cu) different from that of Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the addition amount of iron was changed during the dissolution process, Fe-Cu alloy ingot according to (4-6) was obtained. In addition, in these embodiments, the Fe-Cu alloy ingot obtained through casting is granulated as follows to prepare powdered Fe-Cu alloy particles.
먼저, 주조를 통해 얻어진 각 실시예(4 ~ 6)에 따른 Fe-Cu 합금 잉고트를 고주파 유도열의 용해로에 넣고, 최대 출력을 가하여 약 1,650℃의 온도에서 재용해시켰다. 이때, 용해로는 산화 방지를 위해 진공을 유지하였다. 다음으로, 분사기를 이용하여 상기 재용해된 용해물을 분사시켜 입자화시켰다. 이때, 분사 챔버는 산화 방지를 위해 아르곤(Ar) 가스 분위기로 유지하였으며, 상기 용해물을 1,450℃의 온도에서 분사시켜 제조하였다. First, an Fe-Cu alloy ingot according to each of Examples (4 to 6) obtained through casting was put into a melting furnace for high-frequency induction heat, and the maximum power was applied to redissolve it at a temperature of about 1,650 ° C. At this time, the melting furnace was kept vacuum to prevent oxidation. Next, the redissolved lysate was sprayed using a sprayer to be granulated. At this time, the injection chamber was maintained in an argon (Ar) gas atmosphere to prevent oxidation, and the melt was sprayed at a temperature of 1,450 ° C.
첨부된 도 2 내지 도 5는 상기 각 실시예들(4 ~ 6)에 따라 제조된 분말상의 Fe-Cu 합금 입자에 대한 SEM 사진과 EDS 분석 결과를 보인 것이다. 도 2은 실시예 4에 따른 Fe-Cu 합금 입자의 배율별 SEM 사진을 보인 것이고, 도 3은 실시예 4에 따른 Fe-Cu 합금 입자의 EDS 분석 결과를 보인 것이다. 그리고 도 4는 실시예 5에 따른 Fe-Cu 합금 입자의 EDS 분석 결과를 보인 것이고, 도 5는 실시예 6에 따른 Fe-Cu 합금 입자의 EDS 분석 결과를 보인 것이다. FIGS. 2 to 5 show SEM photographs and EDS analysis results of powdery Fe-Cu alloy particles produced according to each of Examples 4 to 6. FIG. 2 is a SEM photograph of Fe-Cu alloy particles according to Example 4 at various magnifications, and FIG. 3 shows the results of EDS analysis of Fe-Cu alloy particles according to Example 4. FIG. FIG. 4 shows the results of EDS analysis of the Fe-Cu alloy particles according to Example 5. FIG. 5 shows the results of EDS analysis of the Fe-Cu alloy particles according to Example 6. FIG.
도 2 내지 도 5에 보인 바와 같이, 각 실시예들(4 ~ 6)에 따라 제조된 Fe-Cu 합금 입자는 30㎛ 이하의 미립자로서 거의 완전한 구형의 형태를 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 3의 하단에 보인 3개의 사진은 Fe과 Cu의 분포를 보인 것(Fe : 빨간색, Cu : 초록색)으로서, Fe과 Cu가 편석(편중)됨이 없이 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있다. 이때, 도 3의 하단에 보인 3개의 사진 중에서, 가운데 사진은 Fe의 분포(빨간색)을 보인 것이고, 맨 오른쪽 사진은 Cu의 분포(초록색)를 보인 것이며, 맨 왼쪽 사진은 Fe과 Cu의 분포를 보인 것이다. 이와 같이, Fe-Cu 합금 입자가 완전한 구형의 형태를 가지면서 균일한 분포를 보인다는 것은 Fe과 Cu가 완전한 합금을 이루고 있음을 의미한다. As shown in FIGS. 2 to 5, the Fe-Cu alloy particles prepared according to each of Examples 4 to 6 are fine particles of 30 μm or less and almost complete spherical shapes. 3 shows that the distribution of Fe and Cu (Fe: red, Cu: green) shows that Fe and Cu are uniformly distributed without being segregated have. In this case, among the three photographs shown in the lower part of FIG. 3, the middle photograph shows the distribution of Fe (red), the rightmost photograph shows the distribution of Cu (green), and the leftmost photograph shows the distribution of Fe and Cu . Thus, the uniform distribution of Fe-Cu alloy particles with perfect spherical morphology means that Fe and Cu are completely alloyed.
한편, 첨부된 도 6은 비교예 2에 따른 잉고트를 이용하여 분사시킨 입자 시편의 SEM 사진이다. 도 6에 보인 바와 같이, 비교예 2의 경우에는 편석으로 인해 입자의 형상이 불균일한 조각 형태를 가졌다. 이는 완전한 합금이 이루어지지 않았음을 의미한다. 6 is an SEM photograph of a particle specimen sprayed using the ingot according to Comparative Example 2. Fig. As shown in Fig. 6, in the case of Comparative Example 2, the particle shape was uneven because of segregation. This means that a complete alloy has not been achieved.
Claims (5)
구리 5 ~ 45원자%를 포함하는 것을 특징으로 하는 철-구리 합금.
55 to 95 atomic% of iron; And
Copper and 5 to 45 atom% of copper.
구리 5 ~ 19.5원자%를 포함하고,
열전도율이 70 W/mㆍK 이상인 것을 특징으로 하는 철-구리 합금.
80.5 to 95 atomic% of iron; And
5 to 19.5 atomic percent of copper,
Wherein the iron-copper alloy has a thermal conductivity of 70 W / m · K or more.
철-구리 합금에 철 55 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 45원자%를 포함하도록, 상기 용해로에 철과 구리를 투입, 용해하여 용탕을 형성하는 제2공정;
상기 용탕을 안정화하는 제3공정; 및
상기 안정화된 용탕을 주조틀에 주입하여 주조하는 제4공정을 포함하고,
상기 제1공정은 용해로의 내면에 다공성의 불순물 흡수층을 형성하는 표면 처리 단계를 포함하며,
상기 다공성의 불순물 흡수층은 용탕 내에 포함된 불순물을 흡수하는 불순물 흡수제를 포함하되,
상기 불순물 흡수제는 규산지르코늄과 알루미늄(Al)으로 구성된 것을 특징으로 하는 철-구리 합금의 제조방법.
A first step of preparing a melting furnace;
A second step of adding iron and copper to the melting furnace so as to include 55 to 95 atomic% of iron and 5 to 45 atomic% of copper in the iron-copper alloy to form a molten iron;
A third step of stabilizing the molten metal; And
And a fourth step of casting the stabilized molten metal into a casting mold,
The first step includes a surface treatment step of forming a porous impurity absorption layer on the inner surface of the melting furnace,
Wherein the porous impurity absorbing layer includes an impurity absorbing agent that absorbs impurities contained in the molten metal,
Wherein the impurity absorbing agent is composed of zirconium silicate and aluminum (Al).
상기 제4공정을 통해 얻어진 주조물을 재용해한 다음, 분사시켜 철-구리 합금 입자를 얻는 제5공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철-구리 합금의 제조방법.
The method of claim 3,
Further comprising a fifth step of re-dissolving the casting obtained through the fourth step and spraying the iron-copper alloy particles to obtain iron-copper alloy particles.
상기 제2공정은 철 80.5 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 19.5원자%를 포함하는 철-구리 합금 조성을 갖도록, 상기 용해로에 철과 구리를 투입, 용해하여 용탕을 형성하되,
상기 철과 구리를 초기에 1 : 1의 부피비로 용해로에 투입하고 교반을 진행하면서 용해시킨 다음, 철을 추가 투입하여 철 80.5 ~ 95원자%와 구리 5 ~ 19.5원자%를 포함하는 철-구리 합금 조성을 갖도록 용탕을 형성하는 것을 특징으로 하는 철-구리 합금의 제조방법.
The method of claim 3,
The second step is to add and dissolve iron and copper to the melting furnace so as to have an iron-copper alloy composition including 80.5 to 95 atomic% of iron and 5 to 19.5 atomic% of copper to form a molten metal,
The iron and copper were initially added to the melting furnace at a volume ratio of 1: 1 and dissolved while stirring. Then, iron was added thereto to prepare an iron-copper alloy including 80.5 to 95 atomic% of iron and 5 to 19.5 atomic% Wherein the molten metal is formed so as to have a composition.
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