KR910009498B1 - 내식성 Cu 합금 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

내식성 Cu 합금

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명 Cu 합금의 금속현미경에 의한 조직사진.

제2도는 종래 Cu 합금의 금속현미경에 의한 조직사진이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

이 발명은, 대기중에서 변색하기 어렵고, 언제까지라도 아름다운 황금색에 가까운 색조를 유지하는 우수한 내후성을 보유함과 아울러, 우수한 내식성, 특히 내해수부식성을 보유하며, 또한 고강도 및 우수한 냉간 성형성을 보유하는 내식성 Cu 합금에 관한 것이다.

[배경기술]

종래, 예를 들어 선박용 프로펠러나 해수담수화프랜트용 열교환기의 튜우브시이트, 또한 각종 밸브, 자동차용부품, 및 유압부품 등의 제조에 내식성 Cu 합금이 알려져 있다.

Al : 7.5 ~ 8.5 %

Ni : 0.5 ~ 2 %

Fe : 3 ~ 4 %

Mn : 0.5 ~ 2 %

을 함유하고, 나머지가 Cu와 불가피불순물로 이루어진 조성(이상 중량%, 이하 %는 중량%를 나타냄)을 보유하는 특수 Al 청동(이하 종래의 Cu 합금이라 함)이 사용되고 있다(예컨대 JIS 합금 C6161).

그러나, 상기한 종래의 Cu 합금은, 우수한 내식성, 특히 내해수부식성을 보유하고, 또한 고강도를 갖기는 하지만, 용탕을 금형주형 등으로 주조해서 소정형상의 주물로하든지, 혹은 연속주조법 등에 의하여 형성한 주괴(鑄塊)에 열간단조나 열간압연을 실시하여 소정형상의 열간가공재로 하고, 이 주물이나 열간가공재에, 600~800℃의 온도로 1~2시간 유지한 어니일링(annealing) 처리를 실시하여 연화시켜서, 조직적으로 소지(素地)인 α상(相)중에 정출 Fe 등의 정출상(晶出相)이나, Fe를 주성분으로 하는 금속간 화합물 및 Fe 산화물 등의 석출상(析出相)이 다량으로 분산한 상태로 공급되는 것이므로, 전기한 정출상(晶出相)이나 석출상(析出相)이 원인으로 되어 내후성이 뒤떨어지며, 따라서 대기중에서 변색하기 쉽고, 합금자체가 갖는 깨끗한 황금색에 가까운 색조를 장기간에 걸쳐서 확보하는 것이 곤란하고, 이 때문에 상기한 Cu 합금이 갖는 아름다운 황금색 계통의 색조를 양식기나 그릇, 또는 건축의 장품 및 장식품 등에 살리는 시도도 실현불가능하고, 또한 냉각성형성이 뒤떨어지는 것이 현상이다.

[발명의 개시]

그래서, 본 발명자 등은, 상술한 바와 같은 관점에서 상기한 종래의 Cu 합금이 갖는 고강도 및 우수한 내해수부식성을 손상시키지 않고, 이것에 우수한 내후성과 냉간성형성을 부여하도록 연구를 행한 결과,

Al : 5 ~ 9 %

Ni : 0.5 ~ 4 %

Fe : 0.5 ~ 4 %

Mn : 0.1 ~ 3 %

Ti : 0.001 ~ 1 %

를 함유하고, 또한

Co : 0.001 ~ 1 %

B : 0.001 ~ 0.1 %

중의 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지가 Cu와 불가피불순물로 이루어지는 조성을 보유하며, 주물로 한 상태, 혹은 열간가공재 또는 냉간가공재로 한 상태에서, 800~1000℃의 온도로부터 급냉(수냉 또는 강제공냉)의 열처리를 실시하여 α단상조직(單相組織), 즉 α상소지 중에 분산하는 정출상이나 석출상의 수를 5만개/m㎡이하, 바람직하게는 3만개/m㎡이하로 한 Cu 합금은, 상기한 종래의 Cu 합금과 동등한 고강도 및 우수한 내해수부식성을 보유하고, 또한 이것에 비해 더욱 우수한 내후성을 보유하여서, 그 결과 대기중에서 변색하기 어렵고, 장기간에 걸쳐서 아름다운 황금색계의 색조를 유지하는 외에, 냉간성형성에도 우수하다라는 것을 알게 되었다.

이 발명은, 상기한 사실에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하에 성분조성을 상기한 바와 같이 한정한 이유를 설명한다.

(a) Al

Al 성분에는, 합금의 강도 및 내해수부식성을 향상시키는 작용이 있지만, 그 함유량이 5% 미만이면, 전기한 작용에 소망하는 효과를 얻을 수 없고, 한편 그 함유량이 9%를 넘으면, 내후성 및 냉간성형성이 저하하게 되기 때문에 그 함유량을 5~9%로 정하였다. 더욱이, Al는 7~8%의 함유가 바람직하다.

(b) Ni

Ni 성분에도, Al과 마찬가지로 강도와 내해수부식성을 향상시키는 작용이 있으나, 그 함유량이 0.5%미만이면, 전기한 작용에 소망하는 효과를 얻을 수 없으며, 한편 그 함유량이 4%를 넘으면, 열간 및 냉간가공성이 저하하게 되므로, 그 함유량을 0.5~4%로 정하였다.

(c) Fe

Fe 성분에는 합금의 강도를 향상시키는 작용이 있으나, 그 함유량이 0.5%미만이면, 소망하는 고강도를 확보할 수가 없고, 한편 그 함유량이 4%를 넘으면, 정출상이나 석출상의 양이 많아져서, 내후성이나 냉간성 형성이 현저하게 열화하므로, 그 함유량을 0.5~4%로 정하였다.

(d) Mn

Mn 성분에는, 탈산작용이 있는 것외에, 강도와 내해수부식성을 향상시키는 작용이 있으나, 그 함유량이 0.1% 미만이면, 전기한 작용에 소망하는 효과를 얻을 수 없고, 한편 그 함유량이 3%를 넘으면, 주조성이 저하하게 되기 때문에, 그 함유량을 0.1~3%로 정하였다.

(e) Ti

Ti 성분에는, 합금의 내후성 및 냉간성형성을 더욱 향상시키는 작용이 있으나, 그 함유량이 0.001% 미만이면 전기한 작용에 소망하는 효과를 얻을 수 없고, 한편 그 함유량이 1%를 넘으면 주조시의 탕의 유동성이 나쁘게 되어 주괴의 표면성상(性狀)이 악화할 뿐아니라, 금속간화합물의 석출량이 많아져서 내후성 및 냉간성형성이 저하하게 되기 때문에, 그 함유량을 0.001% ~ 1%로 정하였다.

(f) Co 및 B

이들의 성분에는, Ti과의 공존에 있어서 합금의 내후성 및 냉간성형성을 향상시키는 작용이 있으나, 그 함유량이 각각 Co : 0.001% 미만 및 B : 0.001% 미만이면, 전기한 작용에 소망하는 효과를 얻을 수 없고, 한편 그 함유량이 각각 Co : 1% 및 B : 0.1%를 넘으면, 소지중에 조대(祖大)한 금속간화합물이 석출하게 되어 내후성 및 냉간성형성에 열화경향이 나타나게 되기 때문에, 그 함유량을 각각 Co : 0.001% 및 B : 0.001~0.1%로 정하였다.

[실시예]

다음에, 이 발명의 Cu 합금을 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다.

통상의 고주파전기로를 사용하여 각각 제 1 표에 표시된 성분조성을 가진 용탕을 조성하고, (a) 이 용탕을 금형에 주조하여 직경 : 80mmø×높이 : 200mm의 원주형상의 주괴로 하고, 이 주괴에 800~1000℃범위내의 소정온도로 1시간 유지한 후 수냉의 열처리를 실시한 것(이하 주물이라 한다), (b) 상기한 (a)에서 얻어진 주괴에 면삭(面削)을 실시한 후, 900℃로 열간단조를 실시하여 폭 : 100mm ×두께 : 15mm ×길이 : 500mm의 치수로 해서, 이것에 800~1000℃ 범위내의 소정온도로 1시간 유지한 후 수냉의 열처리를 실시한 것(이하 열간가공재라 한다), (c) 상기한 (b)에서 얻어진 열간가공재에, 냉간압연을 실시해서, 그 두께를 5mm로 하고, 이것에 마찬가지로 800~1000℃ 범위내의 소정온도로 1시간 유지한 후 수냉의 열처리를 실시한 것(이하 냉간가공재라 한다), 이상(a) 내지(c)의 주물, 열간가공재, 및 냉간가공재로 이루어진 본 발명 Cu 합금 1~12, 및 비교 Cu 합금 1~10을 각각 제조하였다.

또, 비교의 목적으로, 마찬가지로 제 1 표에 표시되는 성분 조직을 가진 용탕을 조제하고, 이것을 금형에 주조하여 직경 : 80mmø×높이 : 200mm의 원주형상 주괴로 해서, 이 주괴에 700℃로 1시간 유지한 후 방냉의 어니일링을 실시하고(이 결과 얻어진 것을, 마찬가지로 주물이라고 한다), 또 전기한 주괴에 면삭을 실시한후, 900℃로 가열한 상태에서 열간단조를 행해서, 그 치수를 동일하게 폭 : 100mm ×두께 : 15mm ×길이 500mm로 하고, 이것에 700℃로 1시간 유지한 후 방냉의 어니일링을 실시(이 결과 얻어진 것을 열간가공재라 한다)하는 것에 의하여 종래의 Cu 합금의 주물 및 열간가공재를 제조하였다.

다음에, 이 결과 얻어진 본 발명 Cu 합금 1~12 및 비교 Cu 합금 1~10의 주물, 열간가공재, 및 냉간가공재, 또한 종래 Cu 합금의 주물 및 열간가공재에 대해서, 강도를 평가할 목적으로, 인장강도 및 0.2% 내력(yield strength)을 측정하고, 또 내해수부식성을 평가할 목적으로, 상온의 인공해수중에 7일간 침지유지한 후의 부식감량을 측정하는 해수부식시험을 행하고, 또한 내후성을 평가할 목적으로, 500℃의 대기중에 2시간 유지한 후의 산화피막형성의 유무를 관찰하고, 또 냉간성형성을 평가할 목적으로, 열간가공재 및 냉간가공재에 관하여 180°굽힘시험을 행하여서, 굽힘부에 있어서의 균열발생의 유무를 관찰하였다.

또, 제1도 및 제2도에는, 본 발명 Cu 합금 및 종래 Cu 합금의 열간가공재의 금속현미경에 의한 조직사진(배율 : 400배)을 나타내었다.

그리고, 상기한 비교 Cu 합금 1~10은, 어느 것이나 구성부분중의 어느 것인가의 성분(제 1 표에 *표시를 한 성분)이 이 발명의 범위에서 벗어난 조성을 갖는 것이다.

상기한 측정 및 관찰결과를 제 1 표에 나타내었다.

[제 1 표]

제 1 표에 표시된 결과로부터, 본 발명 Cu 합금 1~12는, 모두 종래의 Cu 합금과 동등, 혹은 그 이상의 강도와 우수한 내해수부식성을 보유하고, 또한 이것에 비하여 더욱 우수한 내후성을 보유하며, 또한 종래의 Cu 합금에서는 구비하고 있지 않는 냉간성형도 가능하다는 것이 명백하고, 이들의 결과는, 본 발명 Cu 합금이 제1도에 표시하는 바와 같이 α상의 단상조직을 갖는 것에 대해서, 종래의 Cu 합금이 제2도에 표시하는 바와 같이 α상 소지중에 다량의 정출상 및 석출상이 분산한 조직을 갖는 점에 기인하며, 전기한 분산상이 내후성 및 냉간성형성을 저해하지 않는 것이 명백하다.

한편, 비교 Cu 합금 1~10에서 보는 바와 같이, 구성성분중 어느 것인가의 성분함유량에서도 이 발명의 범위를 벗어나면, 상기한 특성중의 적어도 어느 것인가의 특성이 뒤떨어진 것으로 되는 것이 명백하다.

[산업상의 이용 가능성]

상술한 바와 같이, 이 발명의 Cu 합금은, 고강도 및 우수한 내해수부식성을 보유하고, 또한 내후성 및 냉간성형성도 우수하므로, 선박용프로펠러나 해수담수화플랜트용 열교환기의 튜우브시이트, 또한 각종 밸브, 자동차용부품, 및 유압부품 등의 제조에 사용한 경우는 물론이고, 내후성이나 냉간성형성이 요구되는 양식이나 그릇, 또 건축의 장품이나 장식품 등으로서 사용한 경우에도 현저하게 장기간에 걸쳐서 아름다운 황금색계 색조를 유지한 상태로, 우수한 성능을 발휘하는 등 공업상 유용한 특성을 보유하는 것이다.

Claims (2)

1. Al : 5 ~ 9 %, Ni : 0.5 ~ 4 %, Fe : 0.5 ~ 4 %, Mn : 0.1 ~ 3 %, Ti : 0.001 ~ 1 %를 함유하고, 또 Co : 0.001 ~ 1 %, B : 0.001 ~ 0.1 %중의 1종 또는 2종을 함유하며, 나머지가 Cu와 불가피불순물로 이루어지는 조성(이상 중량%), 및 α단상조직을 보유하는 것을 특징으로 하는 내식성 Cu 합금.
2. 제1항에 있어서, 그 Al의 함유량이 7~8%인 것을 특징으로 하는 내식성 Cu 합금.

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