KR20180115608A - 동합금재, 동합금재의 제조방법 및 케이지형 회전자 - Google Patents

동합금재, 동합금재의 제조방법 및 케이지형 회전자 Download PDF

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KR20180115608A
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Abstract

(과제)본 발명은, 고온가열된 경우에 있어서도 높은 강도와 높은 도전율을 유지할 수 있는 동합금재를 제공한다.
(해결수단)본 발명의 동합금재는, 0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 포함하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금으로 연신되어 이루어지고, 모상 중에 Zr과 Cu와의 화합물인 Cu5Zr의 석출물이 석출되어 있고, 연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면을 관찰하였을 때에, 직경이 0.2μm 이상인 석출물이 5000개/mm2 이상 존재하고 있는 것이다.

Description

동합금재, 동합금재의 제조방법 및 케이지형 회전자{COPPER ALLOY MATERIAL, MANUFACTURING METHOD OF COPPER ALLOY MATERIAL, AND CAGE TYPE ROTOR}
본 발명은, 동합금재(銅合金材), 동합금재의 제조방법 및 케이지형 회전자(cage型 回轉子)에 관한 것이다.
로터바(rotor bar)와 엔드링(end ring)(로터코어(rotor core))을 갖는 케이지형 회전자(케이지형 모터)에 있어서, 케이지형 모터의 고효율화의 관점으로부터 로터바, 엔드링을 동합금재로 형성하는 것에 대한 검토가 종래부터 진행되고 있다. 이러한 동합금재로서, 예를 들면 구리(Cu)에 지르코늄(Zr) 등을 첨가한 동합금으로 이루어지는 동합금재(예를 들면 특허문헌1, 2를 참조)가 사용되는 경우가 있다.
: 일본국 공개특허 특개2011―94175호 공보 : 일본국 공개특허 특개2014―173156호 공보
로터바, 엔드링을 동합금재로 형성하는 경우에 이들은 보통 납땜법 등에 의하여 접착된다. 그러나 상기에서 설명한 동합금재는, Zr의 함유량이 적기 때문에 납땜 등을 위하여 고온가열되면 강도가 저하된다. 그 결과 케이지형 모터의 회전 중에 작용하는 원심력 때문에, 로터바나 엔드링이 변형되는 경우가 있다. 또한 상기에서 설명한 동합금재는, Zr 이외에 알루미늄(Al), 주석(Sn), 인(P) 등이 다량으로 함유되어 Cu 중에 고용(固溶)되어 있기 때문에 도전율(導電率)이 낮아서, 대전류(大電流)가 흐르는 모터 등에 사용되면, 전기저항에 의한 손실이 커지게 된다는 과제도 있다.
본 발명은, 고온가열된 경우에 있어서도 높은 강도와 높은 도전율을 유지할 수 있는 동합금재 및 그 관련기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 태양에 의하면,
0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 포함하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금으로 형성되고,
모상 중에 Zr과 Cu의 화합물인 Cu5Zr의 석출물이 석출되어 있고,
연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면을 관찰하였을 때에, 직경이 0.2μm 이상인 상기 석출물이 5000개/mm2 이상 존재하고 있는 동합금재 및 이 동합금재가 엔드링과 로터바에 사용되어 이루어지는 케이지형 회전자가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 의하면,
0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 주조하는 공정과,
가열된 상기 주괴에 대하여 열간연신을 실시하여 연신재를 형성하는 공정과,
상기 연신재의 형성이 완료된 후 60초 이내에 수냉을 시작하여 상기 연신재를 냉각하거나, 또는 상기 연신재의 온도가 상기 연신재를 형성하는 공정에 있어서의 상기 주괴의 가열온도 이상의 온도가 되도록 상기 연신재를 가열한 후 60초 이내에 수냉을 시작하여 상기 연신재를 냉각하는 공정과,
냉각한 상기 연신재를, 350℃ 이상 550℃ 이하의 온도하에서 30분 이상 가열하는 시효열처리를 실시하는 공정을 갖는 동합금재의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 동합금재가 납땜 등을 위하여 고온가열된 경우에 있어서도 높은 강도와 높은 도전율을 유지할 수 있다.
<발명자 등이 얻은 지견(知見)>
본 발명의 실시형태의 설명에 앞서, 본 발명자가 얻은 지견에 대하여 설명한다.
상기에서 설명한 로터바(rotor bar)와 엔드링(end ring)(이하, 로터바 등이라고도 한다)의 형성재료로서, 알루미늄재나 알루미늄 합금재(이하, 알루미늄 합금재 등이라고도 한다)가 종래부터 사용되고 있다. 그러나 케이지형 모터(cage型 motor)의 고효율화의 관점으로부터, 로터바 등을 상기에서 설명한 바와 같이 동합금재로 형성하는 것에 대한 검토가 최근에 진행되고 있다. Cu는 Al보다 전기저항이 낮기 때문에, 로터바 등을 동합금재로 형성하는 쪽이 알루미늄 합금재 등으로 형성하는 경우보다 모터의 효율이 몇 % 상승한다고 말해지고 있다.
로터바 등을 알루미늄 합금재 등으로 형성하는 경우에, Al의 융점(融點)이 약 660℃로 비교적 낮기 때문에, 알루미늄이나 알루미늄 합금을 소정의 금형 내에 유입하여, 로터바와 엔드링을 한번에 성형하는 방법(다이캐스팅법(die casting法))이 사용되고 있다.
이에 대하여 로터바 등을 동합금재로 형성하는 경우에는, 상기에서 설명한 다이캐스팅법을 사용하는 것이 어렵다. 왜냐하면 Cu의 융점이 약 1085℃로 높아서, 금형의 수명이 짧아지게 되는 등의 과제가 있기 때문이다. 이 때문에, 이 경우에 로터바와 복수의 슬롯(slot)을 형성한 엔드링을 준비하고, 엔드링의 슬롯에 로터바를 삽입한 후에, 이 삽입장소에 대하여 예를 들면 납땜이나 용접(납땜 등)을 실시하여 로터바와 엔드링을 일체화시키는 방법이 사용된다.
모터의 회전에 의하여 로터바 등에 강한 원심력이 작용한 경우에 있어서도 로터바 등의 변형을 방지하는 관점으로부터, 로터바 등에는 높은 강도를 갖는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 로터바 등을 형성하는 재료로서 가공경화(加工硬化)시킨 동합금재(가공경화재)가 사용된다. 가공경화재는, 인발(引拔) 등의 소성가공(塑性加工)을 실시함으로써, 변형을 축적시켜서 가공경화시킨 동합금재이다. 이 때문에 가공경화재는, 예를 들면 소둔재(燒鈍材)보다 그 강도가 높아지게 된다. 예를 들면 무산소구리의 소둔재(O재)의 인장강도는 230N/mm2인 것에 대하여, 가공경화재(H재)의 인장강도는 360N/mm2로서, H재 쪽이 O재보다 강도가 높아지게 된다.
그러나 상기에서 설명한 가공경화재는, 고온에 노출되면, 가공경화시킨 구리의 결정이 재결정을 일으켜서 변형에 노출되기 때문에, 강도가 저하되어 버린다. 예를 들면 은땜납(silver solder)을 사용한 납땜에 의하여 로터바와 엔드링을 일체화시키는 경우에, 로터바 등은 800℃ 이상의 고온에 노출된다. 이 때문에, 로터바 등을 가공경화재로 형성한 경우에 있어서도 납땜할 때의 고온가열에 의하여 로터바 등의 강도가 저하되어, 상기에서 설명한 원심력에 의하여 로터바 등이 변형되는 경우가 있다.
그래서 고온가열에 의한 강도의 저하를 억제하기 위하여, Cu에 Zr 등을 첨가하여, 구리모상(copper母相)(모상) 중에 Zr 석출물을 석출시켜서 형성한 동합금재(Cu―Zr을 주성분으로 하는 동합금재, Cu―Zr계 합금재)를 로터바 등에 사용하는 것이 생각되고 있다. Zr 석출물이라는 것은, Cu와 Zr이 반응함으로써 생성된 석출물을 의미한다. 또한 Cu―Zr계 합금재는, Zr의 고용한계(solid solubility limit)가 매우 낮기 때문에, 납땜할 때의 고온가열에 의하여 모상 중에 고용(固溶)되는 Zr의 양은 매우 적다. 이 때문에, Cu―Zr계 합금재는 Cu―Zr 이외의 성분을 주성분으로 하는 동합금재에 비하여, 가열에 의한 도전율(導電率)의 저하가 현저하게 작다. 이것으로부터, Cu―Zr계 합금재는 로터바 등의 형성재료에 적합한 재료라고 할 수 있다.
그러나 Cu―Zr계 합금재에 있어서도 Zr의 함유량이 지나치게 많으면, 고온가열에 의하여 모상 중에 고용되는 Zr의 양이 늘어나서, 도전율의 저하가 커지게 된다. 한편 Cu―Zr계 합금재에 있어서 Zr의 함유량이 적으면, 납땜할 때의 고온가열에 의한 강도의 저하를 충분히 억제할 수 없다. 이것은, 고온가열에 의한 강도저하를 억제하기 위하여 필요한 상기에서 설명한 Zr 석출물의 수가 적거나, Zr 석출물의 수는 충분하더라도 그 크기가 불충분하기 때문이라고 생각된다.
그래서 본 발명자 등은, Cu―Zr계 합금으로 이루어지는 동합금재에 있어서 고온가열에 의한 강도의 저하, 도전율의 저하를 억제하기 위하여 열심히 연구를 하였다. 그 결과, 이 동합금재에 있어서 모상 중에 석출되는 Zr 석출물 중에서 특히 Cu5Zr 석출물의 크기와 수를 적정하게 조정함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 찾아내었다. 본 발명은, 본 발명자 등이 찾아낸 상기 지견에 의거하는 것이다.
<본 발명의 1실시형태>
(1)케이지형 회전자의 구성
우선, 본 발명의 1실시형태에 관한 케이지형 회전자(케이지형 유도전동기, 케이지형 모터)의 구성에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 케이지형 회전자는, 2개의 원환모양의 엔드링과, 복수의 로터바를 구비하고 있다. 각 로터바의 양단부에는 각각 엔드링이 설치되어 있다. 엔드링에는 각각, 로터바의 단부(端部)를 삽입할 수 있는 복수의 슬롯이 형성되어 있어, 각 슬롯에 로터바의 단부를 각각 삽입함으로써 로터바와 엔드링이 접합되어 있다. 그리고 이 접합부에 대하여 납땜이나 용접 등을 실시하여 로터바와 엔드링이 일체화되어 있다. 이 로터바, 엔드링은, 동합금재에 의하여 형성되어 있다.
(2)동합금재의 구성
이하에, 상기에서 설명한 케이지형 회전자가 갖는 로터바, 엔드링에 적절하게 사용할 수 있는 동합금재의 구성에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 동합금재는, 소정량의 지르코늄(Zr)을 포함하고, 잔부(殘部)가 구리(Cu) 및 불가피 불순물로 이루어져 있다. 동합금재는, 예를 들면 연신가공(延伸加工)을 실시함으로써 소정방향으로 연신되어 막대모양으로 형성되어 있다.
동합금재의 모재(母材)인 Cu로서는, 도전율(도전성)의 저하를 억제하는 등의 관점으로부터, 예를 들면 산소(O)농도가 0.0005질량% 이하인 무산소구리(OFC : Oxygen Free Copper) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
동합금재에 Zr을 함유시킴으로써 Zr이 Cu와 반응하고, 그 결과 Zr과 Cu의 화합물 중 하나인 Cu5Zr의 석출물이 동합금재(모상) 중에 석출된다. 동합금재 중의 Zr의 함유량에 의하여, 모상 중에 석출되는 Cu5Zr 석출물(이하, 간단하게 「Cu5Zr」이라고도 한다)의 크기나 수(석출 수)가 변화됨과 아울러, 고온가열 후의 동합금재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양이 변화된다. 이 때문에 동합금재 중의 Zr의 함유량은, 예를 들면 0.1질량% 이상 0.2질량% 이하, 바람직하게는 0.12질량% 이상 0.16질량% 이하인 것이 바람직하다.
Zr의 함유량이 0.1질량% 미만이면, 동합금재의 모상 중에 석출되는 Cu5Zr의 크기가 작거나 석출 수가 적거나 하는 경우가 있다. Zr의 함유량을 0.1질량％ 이상으로 함으로써 이 과제를 해결할 수 있으며, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 있다. 예를 들면 동합금재의 연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면(이하,「동합금재의 횡단면」이라고도 한다)에 있어서, 직경(직경의 최소폭)이 0.2μm 이상인 Cu5Zr이 5000개/mm2 이상 존재하도록 Cu5Zr을 석출시킬 수 있다. Zr의 함유량을 0.12질량% 이상으로 함으로써 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 확실하게 석출시킬 수 있다.
Zr의 함유량이 0.2질량%를 넘으면, 고온가열 후(예를 들면 830℃의 온도조건하에서 10분간 가열한 후)의 동합금재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양이 증가된다. 이것은, 동합금재가 고온으로 가열됨으로써 동합금재 중에 석출된 Cu5Zr이 모상 중에 고용되기 때문이다. Zr의 함유량을 0.2질량% 이하로 함으로써 이 과제를 해결할 수 있으며, Zr의 함유량을 0.16질량% 이하로 함으로써 이 과제를 확실하게 해결할 수 있다. 그 결과 고온가열 후의 동합금재의 도전율의 저하를 억제할 수 있다.
동합금재에는, 상기에서 설명한 Zr에 추가하여 마그네슘(Mg), 티탄(Ti), 아연(Zn), 철(Fe), 코발트(Co), 망간(Mn), 은(Ag), 실리콘(Si), 크롬(Cr) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 1종 이상의 성분(부성분)이, 예를 들면 0.1질량% 이하의 범위 내에서 함유되어 이루어지는 것이 바람직하다. 또 상기에서 설명한 Mg 등으로 이루어지는 군에서 선택된 2종 이상을 동합금재 중에 함유시키는 경우에는, 2종 이상의 성분의 총량(합계 함유량)이 상기의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 Mg 등은, 동합금재의 강도를 향상시키는 특성을 갖고 있기 때문에, Mg 등을 동합금재 중에 함유시킴으로써 동합금재(고온가열 전의 동합금재)의 강도를 향상시킬 수 있고, 그 결과 고온가열 후의 동합금재의 강도도 높아지게 된다. 예를 들면 모상 중에 석출되어 있는 Cu5Zr의 수가 동일한 동합금재인 경우에, Mg 등을 함유시킨 동합금재 쪽이 Mg 등을 함유시키지 않고 있는 동합금재보다 고온가열 후의 동합금재의 강도가 높아지게 된다.
Mg 등의 함유량이 0.1질량%를 넘으면, Zr과 Mg 등이 반응하여 생성되는 화합물의 양이 늘어난다. 그 결과 Zr과 Mg 등의 화합물의 생성에 소비되는 Zr의 양이 늘어나기 때문에 Zr의 함유량을 늘리지 않으면, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 없다. 또한 Mg 등의 함유량을 지나치게 늘리면, 동합금재(고온가열 후의 동합금재)의 도전율을 저하시키는 요인 중 하나가 되는 것도 있다.
(3)동합금재의 제조방법
다음에, 본 실시형태에 관한 동합금재의 제조방법에 대하여 연속주조법(連續鑄造法)을 예시하여 설명한다.
(주조공정(鑄造工程))
고주파 용해로 등을 사용하여 원료로서의 전기구리(electrolytic copper)를 용해하여 구리 용해액을 생성한다. 이때에 전기구리의 표면 혹은 생성되는 구리 용해액의 표면을 목탄(木炭)(카본)으로 피복하면서 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 목탄에 포함되는 탄소(C)와 전기구리(구리의 용해액) 중의 산소(O)를 반응시켜서, O를 CO가스로 하여 용해액 중으로부터 제거할 수 있다. 즉 구리 용해액의 탈산(脫酸)을 실시할 수 있다. 이에 따라 O농도가 0.0005질량% 이하인 구리(무산소구리)의 용탕(溶湯)이 얻어진다.
이 무산소구리의 용탕 중에 소정량의 Zr을 첨가하여 동합금(동합금의 용탕)을 용제(溶製)한다. 이때에 최종적으로 형성되는 동합금재 중의 Zr의 함유량이 0.1∼0.2질량%, 바람직하게는 0.12∼0.16질량%가 되도록 Zr의 첨가량을 조정한다. 또한 필요에 따라, 동합금의 용탕(무산소구리의 용탕) 중에 상기에서 설명한 Mg 등을 첨가하여도 좋으며, 이 경우에 최종적으로 형성되는 동합금재 중의 Mg 등의 함유량이 0.1질량% 이하가 되도록 Mg 등의 첨가량을 조정한다. 이렇게 생성된 동합금의 용탕을 주형(鑄型)에 부어서(출탕(出湯)하여) 냉각함으로써 응고시켜서, 소정 조성을 갖으면서 소정 형상을 갖는 주괴(鑄塊)를 주조한다. 본 실시형태에서는 주괴로서, 폭방향에 있어서의 단면형상이 원형이며 소정의 직경을 갖는 빌릿(billet)을 제작하는 예에 대하여 설명한다.
또 주조 직후의 빌릿에는, 동합금의 용탕을 응고시키는 과정에서 동합금 중에 정출(晶出)된 거칠고 엉성한 정출물(Cu5Zr)이 다수 존재하고 있다.
(연신공정)
주조공정이 종료된 후에, 압출기나 인발기 등의 연신기를 사용하여 주조재의 연신(열간가공(熱間加工), 열간압출(熱間壓出))을 실시한다. 본 실시형태에서는, 연신기로서 압출기의 1종인 압출 다이스를 사용하는 경우를 예시한다. 즉 여기에서는, 압출 다이스를 사용하여 빌릿에 대하여 열간연신(熱間延伸)(열간압출)을 실시함으로써 연신재(延伸材)(압출재)를 형성한다. 열간연신을 실시함으로써, 빌릿 중에 존재하는 거칠고 엉성한 Cu5Zr을 절단하여 Cu5Zr의 미세화를 꾀할 수 있다.
이 연신공정에서는, 빌릿의 온도가 소정온도(예를 들면 850℃ 이상)가 되도록 빌릿을 가열한 후에, 단면수축률(reduction of area)이 예를 들면 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상이 되도록 빌릿에 대하여 열간연신을 실시한다. 이에 따라 빌릿이 연신되어 소정 형상(예를 들면 막대모양)의 연신재가 된다. 또 단면수축률은 하기의 (식1)로 나타내어진다.
(식1)
단면수축률(％)＝{(빌릿의 단면적―연신재의 단면적)/빌릿의 단면적}×100
상기의 (식1)에서 「빌릿의 단면적」이라는 것은, 연신을 실시하기 전의 빌릿의 폭방향에 있어서의 단면적을 의미한다. 또한 「연신재의 단면적」이라는 것은, 연신에 의하여 얻어진 연신재의 폭방향(연신(압출)방향과 직교하는 방향)에 있어서의 단면적을 의미한다.
단면수축률이 60% 이상이 되도록 연신을 실시하여 Cu5Zr을 절단함으로써, 최종적으로 형성되는 동합금재 중에 석출되는 Cu5Zr을 소정의 크기, 소정 수로 할 수 있다. 예를 들면 동합금재의 횡단면에 있어서, 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr을 5000개/mm2 이상 존재시킬 수 있다. 단면수축률이 80% 이상이 되도록 연신을 실시함으로써 Cu5Zr을 충분히 절단할 수 있어, 상기 효과를 더 확실하게 얻을 수 있다. 이에 대하여 연신의 단면수축률이 60% 미만이면, Cu5Zr의 절단이 불충분하게 되어, 최종적으로 형성되는 동합금재 중에 석출되어 있는 Cu5Zr의 크기, 수를 소정의 크기, 소정 수로 할 수 없는 경우가 있다.
(냉각공정)
연신공정이 종료된 후에, 연신재가 적어도 예를 들면 100℃ 이하로 될 때까지 수냉(水冷)에 의하여 냉각한다. 이 수냉은, 연신재를 형성한 후(압출 다이스로부터 연신재를 압출한 후)에 60초 이내, 바람직하게는 10초 이내, 더 바람직하게는 연신재를 형성한 직후(압출 다이스로부터 연신재를 압출한 직후(압출 직후, 즉 연신 직후))에 시작하는 것이 바람직하다.
연신재를 형성한 후(이하, 간단하게 「연신 후」라고도 한다) 60초 이내에 수냉을 시작하여 연신재를 냉각함으로써, 상기에서 설명한 연신공정에서 절단된 Cu5Zr이, 여열(余熱)에 의하여 응집되어 다시 거칠고 엉성하게 되는 것을 방지할 수 있다. 연신 후 10초 이내, 더 바람직하게는 연신 직후에 연신재의 수냉을 시작함으로써, 여열에 의한 Cu5Zr의 응집, 거칠고 엉성하게 되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이에 따라 냉각종료 후의 연신재의 모상(구리) 중에 고용되는 Zr의 양을 증가시킬 수 있다.
또 연신 후 60초 이내에 연신재의 수냉을 시작할 수 없는 경우에는, 연신재에 대하여 소정의 용체화 처리(容體化 處理)(용체화 열처리)를 실시하면 좋다. 구체적으로는, 연신재의 온도가 상기에서 설명한 연신공정에 있어서의 주괴의 가열온도(예를 들면 850℃) 이상의 온도가 되도록 연신재를 가열(재가열)하는 처리와, 연신재의 온도가 저하되기 전에 연신재를 수냉에 의하여 냉각하는 처리를 실시하는 용체화 처리를 하면 좋다.
이러한 용체화 처리에 있어서도 연신재를 수냉에 의하여 냉각할 때에, 연신재를 가열 후 60초 이내, 바람직하게는 10초 이내, 더 바람직하게는 가열 직후에 연신재의 수냉을 시작한다. 이에 따라, 연신공정이 종료된 후에 여열에 의하여 응집되어 거칠고 엉성하게 되는 Cu5Zr을 분해하여, 상기에서 설명한 경우와 마찬가지로 냉각종료 후의 연신재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양을 증가시킬 수 있다.
(시효열처리공정(時效熱處理工程))
냉각공정이 종료된 후에, 연신재를 소정온도로 소정시간 가열하는 시효열처리를 실시하여 모상 중에 Cu5Zr을 석출시킨다. 시효열처리의 처리온도(가열온도)는 예를 들면 350℃ 이상 550℃ 이하로 하고, 시효열처리의 처리시간(가열시간)은 예를 들면 30분 이상으로 한다.
상기에서 설명한 가열온도가 350℃ 미만이면, Cu5Zr의 석출속도가 느려지게 되기 때문에, 상기에서 설명한 가열시간을 길게 하지 않으면, 소정 수의 Cu5Zr을 석출시킬 수 없는 경우가 있다. 이 때문에 생산성의 저하, 제조비용의 증가 등의 과제가 있어, 공업적인 적용이 어렵게 된다. 상기에서 설명한 가열온도를 350℃ 이상으로 함으로써, 이 과제를 해결하여 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 있다.
상기에서 설명한 가열온도가 550℃를 넘으면, 모상 중에 석출된 Cu5Zr이 응집하여 거칠고 엉성하게 되기 때문에, Cu5Zr의 크기를 소정의 크기로 할 수 있지만, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 없다. 상기에서 설명한 가열온도를 550℃ 이하로 함으로써, 이 과제를 해결하여 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 있다.
또한 상기에서 설명한 가열시간이 30분 미만이면, 시효열처리의 가열온도를 상기에서 설명한 범위 내로 한 경우에 있어서도 Cu5Zr을 충분히 석출시킬 수 없고, 그 결과 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 없다. 상기에서 설명한 가열시간을 30분 이상으로 함으로써, 이 과제를 해결하여 모상 중에 소정 수의 Cu5Zr을 석출시킬 수 있다.
(냉간가공공정(冷間加工工程))
시효열처리공정이 종료된 후에, 연신재에 대하여 인발이나 압연 등의 냉간가공(소성가공, 냉간소성가공)을 실시한다. 이에 따라 연신재는 소정의 치수까지 가공되어(연장되어) 있어, 소정 형상의 동합금재가 얻어진다. 이렇게 연신재에 대하여 소성가공을 실시함으로써, 피가공재(연신재)에 변형이 축적되어 피가공재가 가공경화되고 동합금재의 강도를 높일 수 있다.
또 상기에서 설명한 냉각공정을 실시한 후이면, 이 냉간가공공정은, 상기에서 설명한 시효열처리공정을 하기 전에 실시하여도 좋으며, 이것에 의해서도 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 석출시킬 수 있다. 시효열처리공정과 냉간가공공정의 실시순서는 불문으로 할 수 있다.
(4)본 실시형태에 관한 효과
본 실시형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻는다.
(a)본 실시형태와 같이 소정량(0.1∼0.2질량%)의 Zr을 함유시킴으로써, 동합금재가 고온으로 가열된(동합금재가 고온에 노출된) 경우에 있어서도 강도의 저하, 도전율의 저하를 억제할 수 있어, 높은 강도와 높은 도전성을 겸비하는 동합금재로 할 수 있다. 왜냐하면, 소정량의 Zr을 함유시킴으로써 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재(의 모상) 중에 석출시킴과 아울러, 고온가열된 동합금재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양의 증가를 억제할 수 있기 때문이다.
(b)구체적으로는 본 실시형태에 의하면, 동합금재의 횡단면에 있어서 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr이 5000개/mm2 이상 존재하도록 Cu5Zr을 석출시키고 있다. 이와 같이 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재 중에 석출시킴으로써, 이 Cu5Zr이 가열에 의한 변형을 억제하도록 기능을 한다. 즉 Cu5Zr이, 가열에 의한 동합금재의 소성변형을 억제하는 핀과 같이 기능을 한다. 그 결과 동합금재가 고온가열된 경우에 있어서도, 그 강도의 저하를 억제할 수 있다. 예를 들면 동합금재를 830℃의 온도하에서 10분 가열한 경우에 있어서도, 가열 후의 동합금재의 0.2% 내력(耐力)을 80N/mm2 이상으로 유지할 수 있다.
(c)또한 상기에서 설명한 바와 같이 고온가열된 동합금재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양의 증가를 억제함으로써, 동합금재가 고온가열된 경우에 있어서도 그 도전율이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면 동합금재를 830℃의 온도하에서 10분 가열한 경우에 있어서도, 가열 후의 동합금재의 도전율을 80% IACS 이상으로 유지할 수 있다.
(d)Mg 등을 합계 함유량이 0.1질량% 이하의 범위 내에서 동합금재 중에 함유시킴으로써, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 모상 중에 확실하게 석출시키면서, (고온가열되기 전의) 동합금재의 강도를 높일 수 있다. 또한 Mg 등의 첨가에 의한 동합금재의 도전율(도전성)에 대한 영향도 최저한으로 억제할 수 있다.
(e)본 실시형태에서는, 연신 후(압출 다이스로부터 연신재를 압출한 후) 60초 이내에 연신재의 수냉을 시작함으로써, 냉각종료 후이고 시효열처리를 실시하기 전의 연신재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양을 증가시키고 있다. 이러한 연신재에 대하여 시효열처리를 실시하면, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재의 모상 중에 확실하게 석출시킬 수 있다. 연신 후 10초 이내, 바람직하게는 연신 직후에 연신재의 수냉을 시작함으로써, 이 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 이것은, 본 발명자 등에 의하여 발견된 지견이다.
이에 대하여 연신 후 60초를 넘은 후에 연신재의 수냉이 시작되면, 여열에 의하여 Cu5Zr이 응집되어 거칠고 엉성하게 되어, 냉각종료 후의 연신재의 모상 중에 고용되는 Zr의 양을 충분히 증가시킬 수 없다. 그 결과 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재의 모상 중에 석출시킬 수 없는 경우가 있다.
(f)상기에서 설명한 조건범위 내의 시효열처리를 실시함으로써 생산성의 저하, 제조비용의 증가 등을 발생시키지 않고, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재의 모상 중에 확실하게 석출시킬 수 있다.
(g)상기에서 설명한 바와 같이 본 실시형태에 관한 동합금재는, 고온가열된 경우에 있어서도 높은 강도 및 높은 도전성을 유지할 수 있기 때문에, 케이지형 회전자를 구성하는 로터바나 엔드링에 사용되는 경우에 특히 유효하다. 본 실시형태에 관한 동합금재를 로터바 등에 사용함으로써, 케이지형 회전자를 형성할 때에 로터바와 엔드링의 접합부에 대하여 납땜 등이 실시된 경우에 있어서도, 납땜 등을 위하여 가열된 동합금재 장소의 강도저하를 억제할 수 있다. 그 결과 케이지형 회전자의 회전에 의하여 원심력이 로터바 등에 작용한 경우에 있어서도, 로터바 등이 변형되거나 꺾이거나 하는 것을 억제할 수 있다.
(본 발명의 다른 실시형태)
이상, 본 발명의 1실시형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기에서 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경할 수 있다.
상기에서 설명한 실시형태에서는, 연신공정에 있어서 연신기로서 압출 다이스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 연신공정에서는, 단조 프레스 기계 등을 사용한 열간단조(단조 프레스)에 의하여 빌릿 중에 존재하는 거칠고 엉성한 Cu5Zr을 절단하여, Cu5Zr의 미세화를 꾀한 연신재를 형성하더라도 좋다. 또 연신공정에 있어서 단조 프레스 기계를 사용하는 경우에도, 압출 다이스를 사용하는 경우와 마찬가지로 단조 프레스 후(연신 후) 60초 이내, 바람직하게는 10초 이내, 더 바람직하게는 연신재를 단조 프레스한 직후(연신 직후)에 수냉을 시작하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서도, 압출 다이스를 사용한 경우와 마찬가지로 Cu5Zr을 소정의 크기, 소정 수로 할 수 있어, 상기에서 설명한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상기에서 설명한 실시형태에서는, 고주파 용해로를 사용하여 용탕(구리의 용탕, 동합금의 용탕)을 생성하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 원료를 가열하여 용해시켜서 용탕을 생성할 수 있는 여러 가지의 용해로를 사용할 수 있다.
상기에서 설명한 실시형태에서는, 상기에서 설명한 동합금재가, 케이지형 회전자가 갖는 로터바, 엔드링에 사용되는 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다.
<실시예>
다음에 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
<시료의 제작>
(시료1)
우선, 연속주조법에 의하여 소정 형상의 빌릿을 주조하였다. 구체적으로는, 용해로를 사용하여 원료로서의 전기구리를 용해하여 구리 용해액을 생성하였다. 이때에 전기구리 혹은 구리 용해액의 표면을 카본으로 피복하면서, 구리 용해액의 탈산을 실시하였다. 탈산이 충분히 실시된 구리 용해액, 즉 무산소구리의 용탕 중에, 최종적으로 형성되는 동합금재 중의 Zr의 함유량이 0.15질량%가 되도록 소정량의 Zr을 첨가하여 동합금의 용탕을 용제하였다. 이 동합금의 용탕을 소정 형상의 주형에 부어서 직경이 200mm, 길이가 600mm인 빌릿을 주조하였다.
얻어진 빌릿에 대하여 연신가공(열간가공)을 실시하였다. 구체적으로는 빌릿을 950℃로 가열한 후에, 강온(降溫)되기 전의 빌릿을 압출 다이스 내에 삽입하여 압출 다이스를 통과시켰다. 또 압출 다이스를 사용한 빌릿의 연신(압출)은 유압 프레스에 의하여 가압하여 실시하였다. 이에 따라 직경이 20mm인 연신재를 얻었다.
압출 다이스로부터 압출된 연신재를, 압출 다이스의 하류측에 준비되고 냉각수가 수용된 수조(水槽) 내에 넣어서(운반) 수냉(냉각)한다. 연신재가 압출 다이스로부터 압출된 후(연신 후, 열간가공 후)에 수냉이 시작될 때까지 소요된 시간은 10초이었다.
연신재의 온도가 소정 온도로 될 때까지 연신재를 냉각한 후에 연신재를 수조로부터 꺼낸다. 계속하여 전기로를 사용하여, 불활성가스 분위기 중에서 450℃의 온도조건하에서 1시간 가열하는 시효열처리(450℃×1시간의 열처리)를 냉각 후의 연신재에 대하여 실시하였다. 시효열처리가 종료된 후에, 인발법에 의하여 냉간소성가공을 실시하여 직경이 16mm인 동합금재를 제작하였다. 이 동합금재를 시료1로 하였다.
시료1 및 후술하는 시료2∼시료18의 동합금재의 조성, 시료1 및 후술하는 시료2∼시료18의 제법, 조건을 하기의 표1에 정리하여 나타낸다.
Figure pat00001
(시료2∼시료11)
시료2∼시료11에서는, 동합금재의 조성이 표1에 나타내는 바와 같게 되도록 Mg, Ti, Zn, Fe, Co, Mn, Ag, Si, Cr, Sn의 부성분의 첨가량을 조정하였다. 그 이외에는 상기에서 설명한 시료1과 동일한 제법, 조건으로 동합금재를 제작하였다. 이들을 각각 시료2∼시료11로 하였다.
(시료12)
시료12에서는, 압출 다이스로부터 압출된 연신재를 수조에 넣지 않고 120초 방치하였다. 120초 경과 후에, 연신재를 수조에 넣고 연신재의 수냉을 실시하여, 연신재를 소정온도까지 강온시켰다. 그 후에 전기로에서 연신재의 온도가 950℃로 될 때까지 연신재를 재가열한 후에 연신재를 전기로로부터 꺼내고, 그 후 10초 이내에 연신재를 냉각수가 수용된 수조 내에 넣어서 연신재를 수냉하는 용체화 처리(용체화 열처리)를 실시하였다. 그 이외에는 상기에서 설명한 시료1과 동일한 조성, 제법 및 조건으로 동합금재를 제작하였다. 이것을 시료12로 하였다. 또 상기 표1에 있어서의 열간가공 후에 수냉까지의 시간이라는 것은, 시료12에서는 용체화 처리에 있어서의 재가열 후 수냉까지의 시간을 나타내는 것으로 한다.
(시료13, 시료14)
시료13, 시료14는, 동합금재의 조성이 표1에 나타내는 바와 같게 되도록 Zr의 첨가량을 조정하였다. 그 이외에는 상기에서 설명한 시료1과 동일한 제법, 조건으로 동합금재를 제작하였다. 이들을 각각 시료13, 시료14로 하였다.
(시료15)
시료15에서는, 압출 다이스로부터 압출된 연신재를 수조에 넣지 않고 120초 방치하고, 그 후에 연신재를 수조에 넣고 수냉을 실시하였다. 그 이외에는 상기에서 설명한 시료1과 동일한 조성, 제법 및 조건으로 동합금재를 제작하였다. 이것을 시료15로 하였다.
(시료16, 시료17)
시료16, 시료17에서는, 시효열처리 시의 온도조건을 하기의 표1에 나타내는 바와 같이 변경하였다. 동합금재의 조성, 제법 및 시효열처리 시의 온도조건 이외의 조건은, 상기에서 설명한 시료1과 동일하게 하였다.
(시료18)
시료18에서는, 동합금재의 조성이 표1에 나타내는 바와 같게 되도록 Mg의 첨가량을 조정하였다. 그 이외에는 상기에서 설명한 시료1과 동일한 제법, 조건으로 동합금재를 제작하였다. 이것을 시료18로 하였다.
<평가>
시료1∼시료18에 대하여 각각, 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수, 고온가열 후의 강도의 평가, 고온가열 후의 도전성의 평가를 하였다.
(직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수)
「직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수」라는 것은, 각 시료의 압출(연신)방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면(횡단면)에 석출된, 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수이다. 이 Cu5Zr의 수(석출 수)의 계측은 이하의 순서로 실시하였다. 우선 각 시료의 횡단면을 연마한 후에, 과산화수소를 가한 암모니아수로 에칭을 실시하여 구리만 용해시키고, 횡단면에 Cu5Zr을 노출시켰다. 그리고 이 횡단면을 SEM(주사형 전자현미경)으로 600배의 배율로 관찰하고, 1.7mm×2.2mm의 범위에서 관찰되는 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 개수를 세고, 계산에 의하여 1mm2의 범위 내에 존재하는 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수를 구하였다.
(고온가열 후의 강도의 평가)
고온가열 후의 강도의 평가는 이하의 순서로 실시하였다. 우선 각 시료를, 납땜조건을 모의(模擬)한 가열조건에서 가열하였다. 즉 각 시료를 830℃의 온도하에서 10분간 가열하였다. 그 후(830℃×10분의 열처리 후)에 각 시료의 0.2% 내력을, JIS Z2214에 준거한 인장시험을 실시함으로써 측정하였다. 또 고온가열 후의 동합금재의 강도의 평가값으로서, 0.2% 내력의 값을 사용한 것은, 동합금재가 소성변형을 시작하는 강도를 정확하게 파악할 수 있기 위함이다.
(고온가열 후의 도전성의 평가)
고온가열 후의 도전성의 평가는 이하의 순서로 실시하였다. 우선 각 시료를, 상기에서 설명한 것과 마찬가지로 830℃의 온도하에서 10분간 가열하였다. 그 후(830℃×10분의 열처리 후)에 JIS H0505에 준거한 도전율 측정방법에 의하여 도전율을 측정하였다.
시료1∼시료18에 있어서의 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수, 830℃×10분의 열처리 후의 0.2% 내력, 830℃×10분의 열처리 후의 도전율의 평가결과를, 하기의 표2에 정리하여 나타낸다.
Figure pat00002
<평가결과>
시료1∼시료12로부터, 동합금재 중에 소정량의 Zr을 함유시킴으로써 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재 중에 석출시킬 수 있는 것을 확인하였다. 구체적으로는 동합금재의 횡단면에 있어서, 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr이 5000개/mm2 이상 존재하도록 동합금재 중에 Cu5Zr을 석출시킬 수 있는 것을 확인하였다. 또한 이와 같이 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재 중에 석출시킴으로써, 고온가열 후의 동합금재이더라도 높은 강도와 높은 도전성을 겸비하고 있는 것을 확인하였다. 즉 시료1∼시료12에서는, 830℃×10분의 열처리 후에 있어서도 0.2% 내력을 80N/mm2 이상, 도전율을 80% IACS 이상으로 유지할 수 있는 것을 확인하였다.
또한 시료12로부터, 연신 후 60초 이내에 연신재의 수냉을 실시할 수 없는 경우에, 소정의 용체화 처리를 실시함으로써 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재 중에 석출시킬 수 있는 것을 확인하였다.
또한 시료13으로부터, 동합금재 중의 Zr의 함유량이 소정량 미만이면, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr을 동합금재 중에 석출시킬 수 없는, 즉 직경이 0.2μm 이상인 Cu5Zr의 수가 5000개/mm2 미만이 되는 경우가 있다는 것을 확인하였다.
시료14로부터, 동합금재 중의 Zr의 함유량이 소정량을 넘으면, 고온가열 후의 동합금재의 도전율이 80% IACS를 넘지 않아서, 도전성이 저하되는 경우가 있는 것을 확인하였다.
또한 시료15로부터, 연신 후 60초 이내에 연신재의 수냉을 실시하지 않는 경우에, 용체화 처리를 하지 않으면, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr이 동합금재 중에 석출되지 않는 경우가 있다는 것을 확인하였다.
또한 시료16으로부터, 시효열처리의 가열온도가 지나치게 낮으면, 시효처리의 가열시간이 1시간에서는, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr이 동합금재 중에 석출되지 않는 경우가 있다는 것을 확인하였다.
시료17로부터, 시효열처리의 가열온도가 지나치게 높았던 경우에도, 상기에서 설명한 시료16의 경우와 마찬가지로 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr이 동합금재 중에 석출되지 않는 경우가 있다는 것을 확인하였다.
시료18로부터, Mg의 함유량이 소정량을 넘으면, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr이 동합금재 중에 석출되지 않는 경우가 있다는 것을 확인하였다. 또 Mg 이외의 Ti 등의 부성분의 함유량이 소정량을 넘는 경우에도, 마찬가지로 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr이 동합금재 중에 석출되지 않는 경우가 있다는 것을 본원 발명자는 확인하고 있다.
시료13, 시료15∼시료18로부터, 소정의 크기, 소정 수의 Cu5Zr이 동합금재 중에 석출되지 않고 있는 경우에, 동합금재가 고온가열되면, 동합금재의 강도가 저하되는 경우가 있는 것을 확인하였다. 즉 시료13, 시료15∼시료18에서는, 830℃×10분의 열처리를 실시하면, 0.2% 내력을 80N/mm2 이상으로 유지할 수 없는 것을 확인하였다.
<바람직한 태양>
이하에, 본 발명의 바람직한 태양에 대하여 부기한다.
[부기1]
본 발명의 하나의 태양에 의하면,
0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 포함하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금이 연신되어 이루어지고,
모상 중에 Zr과 Cu의 화합물인 Cu5Zr의 석출물이 석출되어 있고,
연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면을 관찰하였을 때에, 직경이 0.2μm 이상인 상기 석출물이 5000개/mm2 이상 존재하고 있는 동합금재가 제공된다.
[부기2]
부기1의 동합금재로서, 바람직하게는,
Mg, Ti, Zn, Fe, Co, Mn, Ag, Si, Cr 및 Sn으로 이루어지는 군에서 선택한 1종 이상을 총량으로 0.1질량% 이하 포함하여 이루어진다.
[부기3]
부기1 또는 부기2의 동합금재로서, 바람직하게는,
830℃의 온도하에서 10분 가열한 후의 0.2% 내력이 80N/mm2 이상이고,
830℃의 온도하에서 10분 가열한 후의 도전율이 80% IACS 이상이다.
[부기4]
본 발명의 다른 태양에 의하면,
0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 주조하는 공정과,
가열한 상기 주괴에 대하여 열간연신을 실시하여 연신재를 형성하는 공정과,
상기 연신재를 형성한 후 60초 이내에 수냉을 시작하여 상기 연신재를 냉각하거나 또는 상기 연신재의 온도가 상기 연신재를 형성하는 공정에 있어서의 상기 주괴의 가열온도 이상의 온도가 되도록 상기 연신재를 가열한 후 60초 이내에 수냉을 시작하여 상기 연신재를 냉각하는 공정과,
냉각한 상기 연신재를, 350℃ 이상 550℃ 이하의 온도하에서 30분 이상 가열하는 시효열처리를 실시하는 공정을 갖는 동합금재의 제조방법이 제공된다.
[부기5]
부기4의 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연신재를 형성하는 공정에서는, 단면수축률이 60% 이상이 되도록 열간연신을 실시한다.
[부기6]
부기4 또는 부기5의 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연신재를 형성하는 공정에서는, 단면수축률이 80% 이상이 되도록 열간연신을 실시한다.
[부기7]
부기4∼부기6 중 어느 하나의 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연신재를 냉각하는 공정에서는, 상기 연신재를 형성한 후 10초 이내 또는 상기 연신재의 온도가 상기 주괴의 가열온도 이상의 온도(예를 들면 850℃ 이상)가 되도록 상기 연신재를 가열한 후 10초 이내에, 상기 연신재의 수냉을 시작한다. 더 바람직하게는, 상기 연신재를 형성한 직후 또는 상기 연신재의 온도가 상기 주괴의 가열온도 이상의 온도(예를 들면 850℃ 이상)가 되도록 상기 연신재를 가열한 직후에, 상기 연신재의 수냉을 시작한다.
[부기8]
부기4∼부기7 중 어느 하나의 방법으로서, 바람직하게는,
상기 시효열처리를 실시하는 공정을 실시하기 전 또는 상기 시효열처리를 실시하는 공정을 실시한 후에, 상기 연신재에 대하여 냉간(소성)가공을 실시하는 공정을 더 구비한다.
[부기9]
본 발명의 또 다른 태양에 의하면,
0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 포함하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금이 연신되어 형성되고, 모상 중에 Zr과 Cu의 화합물인 Cu5Zr의 석출물이 석출되어 있고, 연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면을 관찰하였을 때에, 직경이 0.2μm 이상인 상기 석출물이 5000개/mm2 이상 존재하고 있는 동합금재가 엔드링 및 로터바에 사용되어 이루어지는 케이지형 회전자가 제공된다.

Claims (5)

  1. 0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 포함하고, 잔부(殘部)가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금(銅合金)으로 연신(延伸)되어 이루어지고,
    모상(母相) 중에 Zr과 Cu의 화합물인 Cu5Zr의 석출물이 석출되어 있고,
    연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면을 관찰하였을 때에, 직경이 0.2μm 이상인 상기 석출물이 5000개/mm2 이상 존재하고 있는
    동합금재(銅合金材).
  2. 제1항에 있어서,
    Mg, Ti, Zn, Fe, Co, Mn, Ag, Si, Cr 및 Sn으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 1종 이상을 총량으로 0.1질량% 이하 포함하여 이루어지는 동합금재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    830℃의 온도하에서 10분 가열한 후의 0.2% 내력(耐力)이 80N/mm2 이상이고,
    830℃의 온도하에서 10분 가열한 후의 도전율(導電率)이 80% IACS 이상인
    동합금재.
  4. 0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주괴(鑄塊)를 주조(鑄造)하는 공정과,
    가열된 상기 주괴에 대하여 열간연신(熱間延伸)을 실시하여 연신재를 형성하는 공정과,
    상기 연신재의 형성이 완료된 후 60초 이내에 수냉(水冷)을 시작하여 상기 연신재를 냉각하거나, 또는 상기 연신재의 온도가 상기 연신재를 형성하는 공정에 있어서의 상기 주괴의 가열온도 이상의 온도가 되도록 상기 연신재를 가열한 후 60초 이내에 수냉을 시작하여 상기 연신재를 냉각하는 공정과,
    냉각된 상기 연신재를, 350℃ 이상 550℃ 이하의 온도하에서 30분 이상 가열하는 시효열처리(時效熱處理)를 실시하는 공정을
    갖는 동합금재의 제조방법.
  5. 0.1질량% 이상 0.2질량% 이하의 Zr을 포함하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금이 연신되어 형성되고, 모상 중에 Zr과 Cu의 화합물인 Cu5Zr의 석출물이 석출되어 있고, 연신방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면을 관찰하였을 때에, 직경이 0.2μm 이상인 상기 석출물이 5000개/mm2 이상 존재하고 있는 동합금재가 엔드링(end ring) 및 로터바(rotor bar)에 사용되어 이루어지는 케이지형 회전자(cage型 回轉子).
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