KR920007935B1

KR920007935B1 - 장식용 금색계 구리합금

Info

Publication number: KR920007935B1
Application number: KR1019900008622A
Authority: KR
Inventors: 민병권
Original assignee: 민병권
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1992-09-19
Also published as: KR920000955A

Abstract

내용 없음.

Description

장식용 금색계 구리합금

본 발명은 금색계 구리합금에 관한 것으로 특히, 주방용품 및 장식품 등에 금 도금한 제품의 대체 품으로 사용할 수 있는 내식·내색성이 강한 금색계 구리합금에 관한 것이다.

일반적으로 주방용품은 물(또는 수분)과의 접촉을 피할 수 없기 때문에 녹이 슬 염려가 없는 스텐레스 제품을 사용하고 있으나, 스푼, 호-크, 수저등의 식탁용 고급제품은 스텐레스, 황동, 양백 등에 금이나 은을 도금하여 널리 사용하고 있다.

상기의 스푼 등에 금이나 은의 도금제품을 사용하는 이유는 순금이나 순은 또는 이들의 합금을 사용할 경우 고급품으로서의 측면은 만족시킬 수 있겠지만 생활 경제상의 측면에서 볼때는 바람직스럽지 못하기 때문이다. 그러나, 이처럼 차선책으로 선택한 도금제품은 도금층의 두께에 따라 도금층이 마모되거나 박리되어 소재 본래의 색이 노출되기 때문에 도금 제품으로서의 가치가 없어짐과 동시에 사용이 불가능하게 되는 단점이 있었다. 이러한 현상은 기판층과 도금층의 점착력이 약할 경우에 잘 일어나는데, 상기의 점착력은 상기 기판층의 표면처리상태에 크게 좌우되고 전기도금의 경우에는 코팅재와 피코팅재 사이의 기전력 차이에도 크게 기인한다. 또한 금(金)과 은(銀)은 매우 안정된 금속으로서 피코팅재가 금속일 경우에 그 점착력이 약하고, 원가 절감등의 이유로 도금층을 얇게 형성할 경우에 이러한 현상은 더욱 심하게 된다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 도금제품의 문제점을 해결할 수 있는 소재가 절실하게 요구되는 점에 착안하여 오랜 시험 연구 끝에 가격이 저렴한 구리(Cu)를 모재(Martix)로 하여 몇몇 금속재를 합금시킴으로써, 이러한 합금이 금색색상을 보유하고, 내식, 내색성이 우수하며, 가공성 및 기계적 성질이 우수하다는 점을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. 특히, 본 발명에 있어서, 구리합금이 고가인 금(金)을 전혀 사용하지 않고서도 금색(金色)을 나타낸다는 것은 실로 놀라운 사실이 아닐 수 없었다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 그 조성이 알루미늄(Al) 5.5-8중량%; 인디움(In) 0.3-1.5중량%; 주석(Sn) 0.25-2.0중량%; 파라듐(Pd) 0.05-1.0중량%; 그리고, 나머지 잔여량이 구리 및 기타 불순물로 구성되어 있으며, 필요한 경우 0.1-0.5중량%의 티타늄(Ti)이 더욱 첨가된 금색계 구리(Cu)합금에 관한 것이다.

본 발명에서는 순 구리 및 기타 불순물로 구성된 Cu를 모재(Martix)로 사용하며, 다음과 같은 금속재를 첨가하여 구리합금을 제조한다. 이때 Cu의 총 사용량은 87-94.95중량% 이다.

본 발명에서는 5.5-8중량%의 알루미늄(Al)을 첨가한다. 알루미늄은 구리와의 합금에서 타 금속합금 보다 좋은 금색색상의 합금이 되며 합금 표면에 안정한 산화 피막이 형성되어 내식 내색성을 향상시킨다. 그러나, 금색과 내식 내색성의 합금을 얻기 위하여서는, 5.5중량% 이하에서는 효과가 없고 8중량% 이상에서는 합금간 화합물을 만들어 가공성이 나빠지며 색상이 나빠지게 된다. 바람직하기로는 5.5-7.5중량% 이다.

본 발명에서는 0.3-1.5중량%의 인디움(In)을 첨가한다. 인디움은 알미늄과 함께 내식 내색성을 향상시키며 내마모성을 향상시킨다. 0.3중량% 이하에서는 효과가 미약하며 1.5중량% 이상에서는 가공성이 나빠진다. 최적조건은 0.5-1.0중량% 범위이내이다.

본 발명에서는 0.25-2.0중량%의 주석(Sn)을 첨가한다. 주석은 구리와 합금되며 표면에 안정한 산화 피막을 만들고 Cu-Sn 금속간 화합물을 만들어 기계적인 성질을 향상시켜준다. 또한 주석 첨가에 의해서 금색 색상을 조절할 수 있게 된다. 이는 주석을 첨가할 경우 주석에 금색의 색상을 약간 저하시켜주기 때문이다. 그러나 0.25중량% 이하에서는 효과가 없고 2중량% 이상에서는 가공성이 나빠진다.

본 발명에서는 미량의 파라듐(Pd)을 첨가한다. 파라듐의 미량 첨가에 의하여 Cu-Al 합금의 내식 내색성을 향상시키기 위한 것으로 0.05중량% 이하에서는 효과가 없고 1중량% 이상 초과하여도 현저한 변화가 나타나지 않는다. 상기에서 미량이라 함은 0.05-1.0중량%를 의미하여, 바람직하기로는 0.08-0.7중량% 이다.

본 발명에서는 필요한 경우 0.1-0.5중량%의 티타늄을 첨가한다. 이는 Cu-Al 합금의 결정을 미세하게 하여 주며, 내식·내색성을 향상시켜 주는데 큰 역할을 담당한다. 또한 합금의 기계적인 성질(경도 및 인장강도)을 향상시켜준다. 0.1중량% 이하에서는 기대하는 효과가 나타나지 아니하고, 0.5중량%를 초과할 경우엔 주조불량 및 가공성이 나빠진다. 최적조건은 0.2-0.3중량% 이다.

본 발명에 의한 합금제품을 제조하기 위해서는 아래와 같이 먼저 각 성분을 모합금(母合金)시킨 다음, 이를 일정비율로 배합 용해하여 주괴(Ingot)를 만들고, 다시 상기의 주괴를 압연 열처리하여 제품화한다.

1) 모합금.

가) Cu-Al 모합금.

Cu 50에 Al 50을 가하여 모합금한다.

나) Cu-Pd 모합금.

Cu 80에 Pd 20을 가하여 모합금한다.

다) Cu-In 모합금.

Cu 60에 In 40을 가하여 모합금한다.

라) Cu-Sn 모합금.

Cu 60에 Sn 40을 가하여 모합금한다.

마) Ti

시중의 Al-Ti 합금(Ti 5%)을 사용하여 상기 가)항의 Cu-Al 모합금과 같이 합금한다.

2) 용해.

먼저 각 성분의 배합 비율을 설정하고, 이를 기준으로 각 성분의 조성을 계산 평량한 다음, 여분의 필요한 Cu량을 산출한다.

상기의 여분의 Cu를 용해시킨 다음, 10% 망간-구리 모합금으로 탈산시키고(망간 함유량 0.2-0.3중량%), 상기의 용해된 Cu에 Cu-Pd 모합금, Cu-Al 모합금, Cu-In 모합금 또는 Cu-Sn 모합금의 순서로 용해시킨다. 이때 용해된 Cu에는 제일 먼저 Cu-Pd 모합금을 용해시키고, 그후에 Cu-Al 모합금을 용해시켜야 하며, 이들 순서가 서로 뒤바뀌거나 다른 모합금을 먼저 용해시키면 용해조건이 까다로워지기 때문에 본 발명에 의한 금색계 구리를 얻기 힘들게 된다. 그러나, 상기의 Cu-Al 모합금 이후에는 서로 그 순서가 바뀌어도 큰 변화는 발생하지 아니한다. 이와 같이 용해된 용융물을 일정한 주형에 주입시켜 주괴를 만든다.

3) 압연 열처리.

상기의 주괴를 1차 저온 열처리하여 각 성분의 균질화 처리를 한다음, 이를 냉각하여 1차 약 30% 냉간압연하고, 850℃에서 열처리 냉각하여 2차 약 50% 냉간 압연한 후 재차 열처리 냉간 압연하여 최종 냉간압연판을 제조한다.

[실시예 1]

본 발명에 의한 각 성분의 모합금 비율에 따라, Cu-Al 모합금 1.0Kg(이하 Cu-Al 1.0Kg으로 표기한다), Cu-Sn 0.5Kg, Cu-In 0.25Kg, Cu-Pd 0.1Kg 그리고 기타 불순물이 0.02Kg 포함된 Cu 8.15Kg을 준비한후, 상기 Cu 8.15Kg을 용해시켰다. 상기의 용해된 Cu 8.15Kg에 Cu-Pd 0.1Kg을 용해시키고, 그후 Cu-Al 1.0Kg을 용해시키며, 다시 Cu-In 0.25Kg과 Cu-Al 0.5Kg을 순차적으로 용해시켰다.

이와 같이 용해된 용융물을 4㎝×15㎝×20㎝의 주형에 주입시켜 주괴를 만들고, 상기의 주괴를 압연 열처리하여 제품화하였다.

[실시예 2]

Cu-Al 1.2Kg, Cu-Sn 0.375Kg, Cu-In 0.25Kg, Cu-Pd 0.25Kg, 그리고 기타 불순물이 0.03Kg 포함된 Cu 7.925Kg을 사용한 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하였다.

[실시예 3]

Cu-Al 0.44Kg, Cu-Sn 0.375Kg, Cu-In 0.25Kg, Cu-Pd 0.15Kg, Al-Ti 0.4Kg, 그리고 기타 불순물이 0.03Kg 포함된 Cu 8.385Kg을 준비한후, 상기의 Cu 8.385Kg을 용해시켰다.

상기의 용해된 Cu 8.385Kg에 Cu-Pd 0.15Kg을 용해시키고, 그후 Cu-Al 0.44Kg과 Al-Ti 0.4Kg을 함께 용해시키며, 다시 Cu-In 0.25Kg과 Cu-Sn 0.375Kg을 순차적으로 용해시켰다. 이하 실시예 1과 같은 방법으로 압연열처리하였다.

[실시예 4]

Cu-Al 0.64Kg, Cu-Sn 0.075Kg, Cu-In 0.25Kg, Cu-Pd 0.25Kg, Al-Ti 0.4Kg, 그리고 기타 불순물이 0.03Kg 포함된 Cu 8.385Kg을 사용한 외에는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다.

[실시예 5]

Cu-Al 0.44Kg, Cu-Sn 0.375Kg, Cu-In 0.25Kg, Cu-Pd 0.25Kg, Al-Ti 0.4Kg, 그리고 기타 불순물이 0.03Kg 포함된 Cu 8.285Kg을 사용한 외에는 상기의 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다.

[실시예 6]

Cu-Al 1.4Kg, Cu-Sn 0.0625Kg, 그리고 기타 불순물이 0.027Kg 포함된 Cu 8.5375Kg을 사용한 외에는 상기의 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

[실시예 7]

Cu-Al 1.4Kg, Cu-Sn 0.375Kg, Cu-Pd 0.05Kg, 그리고 기타 불순물이 0.027Kg 포함된 Cu 8.4875Kg을 사용한 외에는 상기의 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

[실시예 8]

Cu-Al 1.2Kg, Cu-Sn 0.375Kg, 그리고 기타 불순물이 0.03Kg 포함된 Cu 8.425Kg을 사용한 외에는 상기의 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

이상의 실시예에 있어서, 실시예 1은 Al의 조성이 5중량%로서 본 발명의 범위를 벗어나고, 실시예 6 내지 실시예 8 역시 In, Ti, 또는 Pd 성분을 포함하지 아니하기 때문에 본 발명의 범위를 벗어난 실시예 들이다. 상기 각각의 실시예에서 얻은 제품의 성능을 알아보기 위하여 그 기계적 성질과 내식, 내색성 시험을 해보았다. 기계적 성질은 KS 규격에 의한 경도시험과 인장강도시험에 의하였다. 경도시험은 KSB 0806 로크웰 경도시험에 의하였으며, 인장강도 시험은 KSB 0802 인장강도 시험방법에 따랐으며, 이때 시험편은 KSB 0801의 금속제 시험편, 시험기계는 KSB 5521에 의한 인장시험기에 의하였다. 그 결과를 표 1로 나타내었다.

[표 1]

성분 조성 및 기계적 성질

한편, 내식·내색성 시험은 본 발명에 의한 제품의 황금색이 각종의 시료(시험액)속에서 변색되는지의 여부를 알아보기 위한 것으로서, 수돗물(A), 합성세제액을 넣은 세척수(B), 시중 장유원액(간장, C), 장유원액+1% 빙초산(D), 장유원액 +3% 빙초산(E) 용액속의 40℃ 항온조에서 60시간 침적시키고, 합성땀액(F) 용액속에서는 40℃의 항온조에서 30시간 침적시킨 후 수세건조하여 판정하였다. 상기의 합성 땀액의 조성은 NaCl 20g/ℓ×NH₄Cl 15.5g/ℓ, 요소 5g/ℓ, 젖산 15g/ℓ, 빙초산 2.5g/ℓ의 조성액이다.

[표 2]

내식 내색성 시험

상기 표 1과 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 구리합금은 실시예 2 내지 실시예 5의 구리합금에 비해 기계적 성능이 떨어지며, 내식·내색성 시험에 있어서도 최초의 황금색이 C, D조건에서 미황금색으로 변화되고, E, F 조건에서는 흑황색으로 변화되어졌다. 그러나, 실시예 2 내지 실시예 5에 의한 구리합금은 기타의 구리합금에 비해 기계적 성능이 우수하고, 내식·내색성 시험에 있어서도 최초의 황금색을 거의 잃지 아니하며 단지 E, F 조건에서만 미황금색을 띌 뿐이었다.

실시예 6 내지 실시예 8에 의한 구리합금은 기계적 성능은 보통이지만, 내식·내색성 시험에서는 쉽게 흑회색 또는 청황색으로 변색되어지는 단점이 있었다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 구리합금은 고가인 금(金)을 전혀 사용하지 않고서도 황금색을 보유하며, 기계적 성질이 우수하고, 쉽사리 변색되지 않는 등 뛰어난 효과가 있었다.

따라서, 금도금을 안하여도 고급제품을 만들 수 있고 현재 침제되어 있는 양식기 수출을 저급품에서 고급품으로 전환 수출함으로써 세계의 경쟁시장에서 우위를 차치할 수 있을 것으로 기대되어진다.

Claims

합금의 조성이 알루미늄(Al) 5.5∼8중량%; 인디움(In) 0.3∼1.5중량%; 주석(Sn) 0.25∼2.0중량%; 파라듐(Pd) 0.05∼1.0중량%; 그리고 나머지 잔여량이 구리 및 기타 불순물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 금색계 구리합금.
합금의 조성이 알루미늄(Al) 5.5∼8중량%; 인디움(In) 0.3∼1.5중량%; 주석(Sn) 0.25∼2.0중량%; 파라듐(Pd) 0.05∼1.0중량%; 티타늄(Ti) 0.1∼0.5중량%; 그리고 나머지 잔여량이 구리 및 기타 불순물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 금색계 구리합금.