KR910009877B1

KR910009877B1 - 베릴륨-동합금 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR910009877B1
Application number: KR1019870012754A
Authority: KR
Inventors: 요스께 마쓰이; 슈헤이 이시까와; 다까하루 이와다찌
Original assignee: 닛뽕 가이시 가부시끼가이샤; 오하라 시게또
Priority date: 1986-11-13
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1991-12-03
Also published as: DE3773470D1; EP0271991A3; EP0271991A2; EP0271991B1; KR880006721A; US4792365A

Abstract

내용 없음.

Description

베릴륨-동합금 및 그 제조방법

제1도는 본 발명의 베릴륨-동합금의 제조방법에 대한 계통도.

제2a도에서 제2d도는 본 발명의 방법과 종래의 방법에 따라 제조한 베릴륨-동합금의 금속조직에 대한 광학 현미경 사진.

제3도는 베릴륨-동합금을 제조하는 종래의 방법에 대한 일예를 나타낸 계통도.

본 발명은 접속기, 릴레이등에 사용되는, 전기 전도도와 강도가 높은 베릴륨-동합금에 관한 것으로서, 특히 미세하게 분산된 비고용 석출물(solid-unsolved precipitate)에 의하여 강도와 성형성이 우수한 베릴륨-동합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

고전도도와 고강도인 그들의 특성을 이용하는 전자 부품용 단련 재료로서 이미 여러가지 베릴륨-동합금이 널리 사용되고 있다. 이들 베릴륨-동합금의 제조에 있어서, 제3도의 계통도에 제시된 바와 같이, Cu, Be 및 기타 보조 성분 또는 성분들로 구성된 주괴를 만들고, 이를 예를들어 750∼950℃에서 용체화 처리한 다음, 냉간가공하고, 시효경화시켜 소기의 베릴륨-동합금을 얻는다.

그러나, 전술한 종래의 합금 제조방법에서는, Be와 보조 첨가 성분 또는 성분들 사이에 형성된 비고용 금속간 화합물로써 강도 및 성형성을 향상시키기 위해 용체화 처리가 수행된다. 그러나, 상기 용체화 처리한 베릴륨-동합금에서는 예를들면, 0.3㎛ 이상의 조대화 비고용 석출물이 다량 인지된다. 따라서, 강도 또는 성형성이 완벽하게 개선될 수 없는 문제점이 있다.

그런데, 이 경우 단지 용체화처리 온도를 상승시킴으로써 비고용 석출물의 일부를 고용하여 강도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 동시에 기지의 입도가 조대화하기 때문에 이 기술은 성형성에 큰 문제점이 야기되는 결함이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 극복하고, 종래의 조대화 비고용 석출물의 대부분을 0.3㎛ 이하까지 미세화하고, 이를 기지에 분산시킴으로서 균일성이 개선되고 강도 및 가공성이 상승된 베릴륨-동합금의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기지에 균일하고 미세하게 분산된 비고용 석출물의 존재로 인하여 소둔하는 동안 결정입자의 성장을 억제하여 고강도 및 성형성을 성취할 수 있는 베릴륨-동합금의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따라 제공되는 베릴륨-동합금의 제조방법은 필수적으로 Be가 0.05∼2.0중량%, Co와 Ni중 적어도 한 종류가 0.1∼10.0중량%, 그리고 나머지가 필수적으로 Cu로 구성되는 주괴를 용해하여 얻고, 상기 주괴를 800∼1000℃의 온도 범위에서 용체화 처리한 다음, 냉간가공하고, 용체화 처리의 온도보다 낮은 750∼950℃의 온도범위에서 소둔하고, 이어서 시효경화 처리하는 단계로 구성된다.

본 발명의 두번째 특징에 따라 제공되는 베릴륨-동합금의 제조방법은 필수적으로 Be가 0.05∼2.0중량%. Co와 Ni중 적어도 한 종류가 0.1∼10.0중량%, Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류가 0.05∼4.0중량%, 그리고 나머지가 필수적으로 Cu로 구성되는 주괴를 용해하여 얻고, 상기 주괴를 800∼1000℃의 온도범위에서 용체화 처리한 다음, 냉간가공하고, 용체화 처리의 온도보다 낮은 750∼950℃의 온도범위에서 소둔하고, 이어서 시효 경화 처리하는 단계로 구성된다.

첨부도면을 참조하여 설명한 이하 본 발명의 기술내용을 보면 본 발명의 기타의 목적, 특징 그리고 장점을 알 수 있을 것이며, 이 분야의 숙련된 기술자이면 첨부된 특허청구의 범위의 요지와 그 범위를 벗어나지 않고서도 여러가지 본 발명의 개조 및 변형이 가능할 것이다.

본 발명에서, 주된 강화메카니즘은 Be 및 Co 또는 Ni 또는 첨가제로서 Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr등간의 금속간 화합물의 석출이다. 우선, 종래보다 높은 800∼1000℃의 온도범위에서의 용체화 처리에 의하여 조대 석출 결정입자가 기지에 고용됨으로써, 냉간가공에 의하여 석출핵이 용이하게 형성된다. 그리고, 용체화 처리온도보다 낮은, 바람직하기는 용체화처리 온도와 소둔온도간의 차이가 20∼200℃의 범위인 750∼950℃의 범위에서 상기 냉간가공한 제품을 소둔함으로써, 용질의 일부가 석출되고 따라서 결정입도가 0.3㎛ 이하인 석출물이 전체 석출결정입자의 40부피% 이상으로 분산된 상태로 함유되어 있는 합금을 얻는다. Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류가 합금에 포함될때, 입도가 0.3㎛ 이하인 석출물의 백분률은 50부피% 이상이다.

Be의 첨가량이 0.05∼2.0중량%로 한정되는 이유는, 이것이 0.05중량% 미만일 경우 첨가에 의한 효과가 성취될 수 없는 반면, 2.0중량% 이상이면 강도개선을 위한 비용이 상승하기 때문이다. 첨가량은 0.1∼0.7중량%가 바람직하다.

Co,Ni중 적어도 한 종류가 0.1∼10중량%로 한정되는 이유는, 만일 이 양이 0.1중량% 미만이면 첨가에 의한 효과가 성취될 수 없는 반면, 10.0중량%를 넘으면 성형성이 불량해지고 더 이상의 특성개선을 기대할 수 없기 때문이다. 첨가량은 0.2∼4.0중량%가 바람직하다.

Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류의 총 첨가량이 0.05∼4.0중량%로 한정되는 이유는 이 양이 0.05중량% 미만인 경우 첨가에 의한 효과가 성취될 수 없는 반면, 4.0중량%를 넘으면 성형성이 불량해지고 더 이상의 특성개선을 기대할 수 없기 때문이다. 그리고, 용체화처리 온도가 800∼1000℃로 한정되는 이유는, 이 온도가 800℃ 미만일 경우 석출입자의 고용이 진행되지 않는 반면, 1000℃를 넘으면 이 온도는 합금의 융점근방 또는 그 이상으로 되어 제조가 곤란해지기 때문이다.

소둔온도는 용체화처리 온도, 요구되는 강도 및 결정입도에 따라 다르다. 그러나, 소둔온도가 750℃ 미만이면, 소둔중 석출물의 양이 많아지고 시효경화후의 강도가 저하하는 반면, 950℃를 넘으면, 석출물의 양이 적어져서 기지의 결정입자의 미세화 효과가 상실된다. 따라서, 소둔온도는 750∼950℃로 한정된다.

제1도는 본 발명에 따른 베릴륨-동합금의 제조방법을 도시한 계통도이다. 이 예에서, Be이 0.05∼2.0중량%, Co 및 Ni중 적어도 한 종류가 0.1∼10.0중량%, 그리고 필요에 따라 Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류가 0.05∼4.0중량%, 그리고 나머지가 필수적으로 Cu인 합금을 주조하여 주괴를 얻는다. 상기 주괴를 열간단조하고, 냉간압연과 미세화소둔을 반복하여 원료제품을 얻는다. 이어서, 상기 예비제품을 800∼1000℃ 범위의 주어진 온도 범위에서 용체화처리하고, 냉간가공하여 소기의 형상을 성취하며, 이것을 용체화처리 온도보다 낮은, 바람직하기는 20∼200℃만큼 낮은, 750∼950℃ 범위의 온도에서, 바람직하기는 1 내지 5분동안 소둔처리한다. 최종적으로, 상기 제품을 통상의 시효경화 처리하여 본 발명의 여러가지 특성을 갖는 베릴륨-동합금 제품을 얻는다.

이어서, 본 발명의 몇가지 실시예를 설명한다. 물론, 이들 실시예로서 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 이들은 단순히 본 발명의 예시로서 주어진 것이다. 표 1에 주어진 여러가지 조성의 합금을 주조하고, 열간단조, 및 냉간압연과 소둔을 반복하여 각각 3편으로 나누었다.

그리고, 이들 군중의 하나를 본 발명의 방법에 따라 표 1에 제시된 온도에서 용체화처리 하였다(시편번호 1-9 및 101-110). 다른 군은 종래방법에 따라 표 1에 제시된 통상의 용체화처리 온도에서 용체화처리 하였다(시편번호 10-18 및 111-120). 또 다른 하나의 군은 본 발명에 따른 실시예에서와 같은 온도에서 단지 용체화처리만을 실시하였다(시편번호 19-27 및 121-130). 각 군에서, 용체화처리는 5분동안 실시하였다. 이어서, 본 발명의 합금(번호 1-9 및 101-110)을 표 1에 제시된 온도에서 소둔하고, 30% 냉간압연하였다.

그후, 시편의 각각에 대하여, 균열없이 압연방향에 직각인 방향으로 90°에서 시편이 휘어질 수 있는 최소 곡률반경 “R”을 시편의 두께 “t”로 나누어 안전굽힘률(safety bending factor)으로서의 R/t 값을 결정하였다.

본 발명 합금(번호 1-9 및 101-110)과 종래의 용체화처리 합금(번호 10-18 및 111-120)에 대하여, 통상의 시효경화처리후의 인장강도 및 피로강도(60Kg/㎟의 응력하에서)를 측정하였다.

또한, 본 발명에서 소둔온도의 영향을 조사하기 위해, 합금(번호 28,29,131,132)을 본 발명의 범위내의 온도에서 용체화처리하고 본 발명의 범위밖의 소둔온도에서 소둔하여 그 특성들을 측정하였다.

결과는 표 1과 표 2에 제시되어 있다. 표 1에서, 기지의 결정입도와 0.3㎛ 이하의 석출결정 입자의 백분률은 같은 배율의 광학현미경 사진에 의거하여 육안으로 결정하였다.

[표 1(a)]

[표 1(b)]

[표 2(a)]

[표 2(b)]

[표 2(c)]

표 1과 표 2의 결과로부터 분명하듯이 800∼1000℃의 온도범위에서 용체화처리하고, 냉간가공한 다음, 용체화처리 온도보다 낮은 750∼950℃의 온도범위에서 소둔한 후, 시효경화한 본 발명에 따른 합금(번호 1-9 및 101-110)은 종래합금 및 비교합금에 비하여 기지의 결정입도가 작고, 0.3㎛ 이하의 석출결정립의 백분률은 40% 이상(번호 1-9) 또는 50% 이상(번호 101-110)이다. 결국, 우수한 인장강도, 성형성 및 내피로성이 성취될 수 있음이 나타난다.

제2a도와 제2b도는 각각 종래의 방법과 본 발명의 방법에 따라 제조한 Cu-0.4 Be-2.0 Ni로 각기 구성되는 베릴륨-동합금의 금속조직을 나타내는 광학현미경 사진이다. 제2c도와 제2d도는 각각 종래 방법과 본 발명의 방법에 따라 제조된 Cu-0.2 Be-2.5 Ni-0.6 Si으로 각각 구성되는 베릴륨-동합금의 광학현미경 사진이다. 제2a도에서 제2d도로부터 분명하듯이, 본 발명에 따른 합금에서는 기지의 결정 입자가 보다 미세하며, 금속간 화합물로 구성된 석출물이 미세하게 분산되어 있다.

전술한 내용으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 베릴륨-동합금의 제조방법에 따르면, 주어진 조성의 합금을 종래의 범위보다 높은 800∼1000℃의 온도 범위에서 용체화 처리하여 조대한 석출결정입자를 기지에 고용시키고, 냉간가공하여 석출핵이 용이하게 형성될 수 있도록 하며, 용체화처리 온도보다 낮은, 바람직하기는 소둔온도와 용체화처리 온도간의 차이가 20∼200℃인 750∼950℃의 온도범위에서 소둔한다. 따라서, 용질의 일부가 석출됨으로써, 입도가 0.3㎛ 이하인 석출 결정입자의 백분률이 분산된 상태에서 40% 이상(Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류가 포함되지 않는 경우) 또는 50% 이상(Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류가 포함된 경우)인 합금을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명의 제조방법에 따르면, 인장강도, 성형성 및 피로강도가 개선되고, 접속기등의 전기부품과 스프링재료등, 고전도율과 강도가 요구되는 경우에 유효하게 이용할 수 있는 베릴륨-동합금이 제공될 수 있다.

Claims

Be가 0.05∼2.0중량%, Co 및 Ni중 적어도 한 종류가 0.1∼10.0중량%, 그리고 나머지가 실질적으로 Cu로 구성되는 합금을 용해하여 주괴를 제조하고, 이 주괴를 800∼1000℃의 온도범위에서 용체화처리하며, 냉간가공한 다음, 용체화처리 온도보다 20∼200℃ 낮은 750∼950℃의 온도범위에서 소둔하고, 이어서 시효경화처리함을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
Be가 0.05∼2.0중량%, Co 및 Ni중 적어도 한 종류가 0.1∼10.0중량%, Si,Al,Mg,Zr,Sn 및 Cr중 적어도 한 종류가 총 0.05∼4.0중량%, 그리고 나머지가 실질적으로 Cu로 구성되는 합금을 용해하여 주괴를 제조하고, 이 주괴를 800∼1000℃의 온도범위에서 용체화처리하며, 냉간가공한 다음, 용체화처리 온도보다 20∼200℃ 낮은 750∼950℃의 온도범위에서 소둔하고, 이어서 시효경화 처리함을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 합금에서 입도가 0.3㎛ 이하인 석출결정입자의 백분률이 40부피% 이상임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 합금에서 입도가 0.3㎛ 이하인 석출결정입자의 백분률이 50부피% 이상임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 Be가 0.1∼0.7중량%의 범위임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 Be가 0.1∼0.7중량%의 범위임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제1항에 있어서, Co 및 Ni중 적어도 한 종류가 0.2∼4.0중량%의 범위임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제2항에 있어서, Co 및 Ni중 적어도 한 종류가 0.2∼4.0중량%의 범위임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금의 제조방법.
제1항의 방법에 따라 제조되는 강도 및 성형성이 우수한 베릴륨-동합금.
제9항에 있어서, 상기 합금에서 입도가 0.3㎛ 이하인 석출결정입자의 백분률이 40부피% 이상임을 특징으로 하는 베릴륨-동합금.
제2항의 방법에 따라 제조되는 강도 및 성형성이 우수한 베릴륨-동합금.
제11항에 있어서, 상기 합금에서 입도가 0.3㎛ 이하인 석출결정입자의 백분율이 40부피% 이상임을 특징으로 하는 합금.