KR100434810B1 - Thixoformable Cu-Zr alloy and the method for manufacturing the same - Google Patents
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- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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Abstract
본 발명에 의하면, 지르코늄이 0.5 내지 5중량% 함유된 반용융가압성형용 구리-지르코늄 합금이 제공된다. 그에 대한 제조방법으로서, 지르코늄(Zr)이 0.5 내지 5중량% 함유된 구리(Cu)를 1084.87℃ 이상의 온도에서 제1 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계; 상기 제1 구리-지르코늄 합금을 중력주조공정 또는 연속주조공정에 의하여 반용융가압성형용 빌렛(billet)을 형성하는 단계; 상기 반용융가압성형용 빌렛을 재가열하여 반용융상태의 제2 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계; 상기 제2 구리-지르코늄 합금을 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형에 의하여 반용융가압성형하여 제3 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계; 상기 제3 구리-지르코늄 합금을 공냉, 유냉 또는 노냉에 의하여 냉각시키는 단계; 및 냉각된 상기 제3 구리-지르코늄 합금을 용체화처리한 후, 시효처리하는 단계를 포함하는 반용융가압성형용 구리-지르코늄 합금을 제조하는 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a copper-zirconium alloy for semi-melting press molding containing zirconium in an amount of 0.5 to 5% by weight. A method for manufacturing the same, comprising: forming a first copper-zirconium alloy containing copper (Cu) containing 0.5 to 5 wt% of zirconium (Zr) at a temperature of 1084.87 ° C. or higher; Forming a billet for anti-melting press forming the first copper-zirconium alloy by a gravity casting process or a continuous casting process; Reheating the semi-melting press molding billet to form a second molten copper-zirconium alloy; Forming a third copper-zirconium alloy by semi-melting press forming the second copper-zirconium alloy by a mold, a ceramic type, or a graphite type; Cooling the third copper-zirconium alloy by air cooling, oil cooling or furnace cooling; And a solution treatment of the cooled third copper-zirconium alloy, followed by aging treatment, to provide a method for producing a copper-zirconium alloy for anti-melting press molding.
Description
본 발명은 전기전도도가 높은 반용융가압성형용의 구리-지르코늄(Cu-Zr) 합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 불순물 등이 첨가된 높은 전도도를 가지는 반용융가압성형용의 3원계 또는 4원계의 Cu-Zr 합금과 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper-zirconium (Cu-Zr) alloy for anti-melting press molding with high electrical conductivity and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a three- or four-membered Cu-Zr alloy for semi-melting press molding having high conductivity to which impurities and the like are added, and a method of manufacturing the same.
종래, 알루미늄(Al)의 소재는 그 가격이 저렴하고, 복잡한 형상을 제조하기가 용이하고, 구리합금을 다이캐스팅(diecasting)하는 것에 비하여 금형의 수명이 길기 때문에, 다이캐스팅으로 제조된 알루미늄 로터를 대부분의 중소형 전동기에 사용하고 있다.Conventionally, since aluminum (Al) is inexpensive, it is easy to manufacture complex shapes, and die life is longer than die casting of copper alloy, so most aluminum rotors manufactured by die casting are used. It is used in small and medium electric motors.
그러나, 이러한 전동기의 로터에 이용되는 종래 알루미늄합금은 구리합금에 비하여 전기전도도가 60% 정도에 불과하기 때문에, 알루미늄으로 이루어진 로터에서 저항이 증가함에 따라 전동기의 효율이 저하되며, 더 나아가 막대한 전력손실을 발생시킨다. 더욱이, 동일한 성능을 가진 전동기에 있어서, 알루미늄합금은 구리합금에 비하여 전력소모가 큰 것은 물론, 줄열(Joule Heat)에 의한 열 발생이 클 뿐만 아니라, 상온 및 고온에서의 강도, 내피로성, 내크립성이 낮은 문제점이 있다.However, since the conventional aluminum alloy used for the rotor of the motor has only about 60% electrical conductivity as compared to the copper alloy, the efficiency of the motor decreases as the resistance increases in the rotor made of aluminum, and further, a huge power loss. Generates. In addition, in the motor having the same performance, aluminum alloy has a higher power consumption than copper alloy, and generates heat by Joule Heat, as well as strength, fatigue resistance, and creep resistance at room temperature and high temperature. There is a problem of low sex.
따라서, 전동기 로터의 효율을 증대시키고 에너지 손실을 감소시킬 수 있으며, 내구성 및 성능이 우수한 전동기의 제조를 위하여, 알루미늄합금으로 이루어진 로터 대신에 구리합금으로 이루어진 로터로 대체하는 것이 요구되었다. 또한, 이와 같은 구리합금에 대한 정형제조기술의 개발이 요구되었다. 그러나, 지난 25년 동안 다이캐스팅으로 구리합금의 로터를 제조하고자 하는 많은 노력이 있었음에도 불구하고, 구리합금의 융점이 높아서 경제적으로 다이캐스팅을 할 수 없었다.Therefore, it is possible to increase the efficiency of the motor rotor and reduce energy loss, and to manufacture a motor having excellent durability and performance, it is required to replace the rotor made of copper alloy with the rotor made of aluminum alloy. In addition, the development of orthopedic manufacturing technology for such a copper alloy was required. However, despite many efforts to manufacture copper alloy rotors by die casting in the past 25 years, the copper alloy has a high melting point and cannot economically die cast.
따라서, 본 발명의 목적은 반용융의 상태에서 가압성형할 수 있을 뿐만 아니라, 전기전도도가 높은 구리합금계인 Cu-Zr합금, 및 그에 대한 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a Cu-Zr alloy, which is not only press-molded in a semi-melt state, but also a copper alloy system having high electrical conductivity, and a manufacturing method thereof.
도 1은 본 발명에 따른 Cu-Zr 합금에 대한 반용융가압성형의 공정을 나타내는 흐름도;1 is a flow chart showing a process of anti-melting press forming for Cu-Zr alloy according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 Cu-Zr 합금에 대하여 결정립 크기를 첨가된 지르코늄의 함량별로 나타낸 도면;2 is a view showing the grain size added to the content of zirconium added to the Cu-Zr alloy according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 Cu-Zr 합금을 진공 중에서 966 내지 1084.87℃의 온도로 0 내지 120분 동안 반용융처리한 후, 그 미세조직을 지르코늄의 함량별로 나타낸 도면;3 is a semi-melt treatment of a Cu—Zr alloy according to the present invention at a temperature of 966 to 1084.87 ° C. for 0 to 120 minutes in a vacuum, and the microstructure thereof according to the content of zirconium;
도 4a는 반용융가압성형한 후의 Cu-Zr 합금에 대하여 지르코늄의 함량별로 전기전도도를 측정한 결과를 나타낸 그래프; 및Figure 4a is a graph showing the results of measuring the electrical conductivity by the content of zirconium for the Cu-Zr alloy after the semi-melting pressure molding; And
도 4b는 지르코늄이 0.5중량% 함유된 Cu-Zr 합금을 열처리한 후의 전기전도도를 나타낸다.Figure 4b shows the electrical conductivity after heat treatment of the Cu-Zr alloy containing 0.5% by weight of zirconium.
본 발명의 제1 면에 의하면, 지르코늄이 0.5 내지 5중량% 함유된 반용융가압성형용 구리-지르코늄 합금이 제공된다.According to the first aspect of the present invention, there is provided a copper-zirconium alloy for semi-melting press forming containing 0.5 to 5 wt% of zirconium.
이 경우 있어서, 불순물 또는 첨가원소의 형태로 산소, 은, 크롬, 망간, 철 및 테릴늄이 각각 0 내지 0.039중량%, 0.01 내지 1중량%, 0.01 내지 1.5중량%, 0.05 내지 1.5중량%, 0.1 내지 1.2중량%, 0.01 내지 8.3중량%씩 첨가되는 것이 바람직하다.In this case, oxygen, silver, chromium, manganese, iron and terrylnium in the form of impurities or additive elements are 0 to 0.039% by weight, 0.01 to 1% by weight, 0.01 to 1.5% by weight, 0.05 to 1.5% by weight, respectively. To 1.2 wt%, preferably 0.01 to 8.3 wt%.
또한, 이 경우, 구리-지르코늄합금에 있어서, 미세구조의 결정립 크기가 0.5 내지 100㎛인 것이 바람직하다.In this case, in the copper-zirconium alloy, the grain size of the microstructure is preferably 0.5 to 100 m.
본 발명의 제2 면에 의하면, 지르코늄(Zr)이 0.5 내지 5중량% 함유된 구리(Cu)를 1084.87℃ 이상의 온도에서 제1 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계; 상기 제1 구리-지르코늄 합금을 중력주조공정 또는 연속주조공정에 의하여 반용융가압성형용 빌렛(billet)을 형성하는 단계; 상기 반용융가압성형용 빌렛을 재가열하여 반용융상태의 제2 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계; 상기 제2 구리-지르코늄 합금을 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형에 의하여 반용융가압성형하여 제3 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계; 상기 제3 구리-지르코늄 합금을 공냉, 유냉 또는 노냉에 의하여 냉각시키는 단계; 및 냉각된 상기 제3 구리-지르코늄 합금을 용체화처리한 후, 시효처리하는 단계를 포함하는 반용융가압성형용 구리-지르코늄 합금을 제조하는 방법이 제공된다.According to a second aspect of the present invention, a method of forming a first copper-zirconium alloy containing copper (Cu) containing 0.5 to 5 wt% of zirconium (Zr) at a temperature of 1084.87 ° C. or higher; Forming a billet for anti-melting press forming the first copper-zirconium alloy by a gravity casting process or a continuous casting process; Reheating the semi-melting press molding billet to form a second molten copper-zirconium alloy; Forming a third copper-zirconium alloy by semi-melting press forming the second copper-zirconium alloy by a mold, a ceramic type, or a graphite type; Cooling the third copper-zirconium alloy by air cooling, oil cooling or furnace cooling; And a solution treatment of the cooled third copper-zirconium alloy, followed by aging treatment, to provide a method for producing a copper-zirconium alloy for anti-melting press molding.
이 경우, 상기 제1 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계에서, 산소를 0 내지 0.39중량%, 은을 0.01 내지 1중량%, 크롬을 0.01 내지 1.5중량%, 망간을 0.05 내지 1.5중량%, 철을 0.1 내지 1.2중량%, 테릴늄을 0.01 내지 8.3중량%로 각각 더 첨가하는 단계를 더 포함하여도 좋다.In this case, in the step of forming the first copper-zirconium alloy, 0 to 0.39% by weight of oxygen, 0.01 to 1% by weight of silver, 0.01 to 1.5% by weight of chromium, 0.05 to 1.5% by weight of manganese, iron 0.1 to 1.2% by weight, may further comprise the step of further adding terylnium to 0.01 to 8.3% by weight, respectively.
또한, 이 경우, 상기 반용융가압성형용 빌렛(billet)을 형성하는 단계는, 중력주조공정이나 연속주조공정 후, 압출(extrusion)의 공정을 가지거나, 연속적인 압출과 인발(drawing)의 공정을 가지거나, 연속적인 압출, 인발 및 스웨이징(swaging)의 공정을 더 포함하여도 좋다.In this case, the forming of the semi-melting press molding billet has a process of extrusion after a gravity casting process or a continuous casting process, or a process of continuous extrusion and drawing. Or may further include a process of continuous extrusion, drawing and swaging.
또한, 이 경우, 상기 반용융가압성형용 빌렛의 결정립 크기는 0.5 내지 100㎛인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the grain size of the semi-melting press molding billet is 0.5 to 100 µm.
또한, 이 경우, 상기 반용융가압성형 빌렛의 형상은, 지름이 40 내지 120 φ이고 높이가 3 내지 50mm인 봉형상, 또는 외경이 40 내지 120 φ이고 내경이 10 내지 110 φ이고 높이가 3 내지 50mm인 관형상인 것이 바람직하다.In this case, the semi-melt pressurized billet has a rod shape having a diameter of 40 to 120 mm and a height of 3 to 50 mm, or an outer diameter of 40 to 120 mm and an inner diameter of 10 to 110 mm and a height of 3 to 3 mm. It is preferable that it is a tubular shape which is 50 mm.
또한, 이 경우, 상기 제2 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계에서 상기 재가열은 진공 중에서 966 내지 1084.87℃의 온도로 0 내지 120분 동안 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, the reheating in the step of forming the second copper-zirconium alloy is preferably performed for 0 to 120 minutes at a temperature of 966 to 1084.87 ℃ in vacuum.
또한, 이 경우, 상기 재가열의 공정은 진공 대신에 아르곤(Ar), 질소(N2)나이산화탄소(CO2), 또는 대기의 가스분위기에서 이루어져도 좋다.In this case, the reheating process may be performed in argon (Ar), nitrogen (N 2 ) or carbon dioxide (CO 2 ), or in an atmospheric gas atmosphere instead of vacuum.
또한, 이 경우, 상기 제3 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계에서, 금형으로 반용융가압성형하는 경우, 금형의 온도는 100 내지 600℃이며, 세라믹형으로 반용융가압성형하는 경우, 세라믹형의 온도는 25 내지 500℃이며, 그라파이트형으로 반용융가압성형하는 경우, 그라파이트형의 온도는 100 내지 700℃인 것이 바람직하다.In this case, in the step of forming the third copper-zirconium alloy, when the semi-melting press molding with a mold, the temperature of the mold is 100 to 600 ℃, when the semi-melting press molding into a ceramic type, The temperature is 25 to 500 ° C., and when the semi-melting press molding is performed in the graphite type, the temperature of the graphite type is preferably 100 to 700 ° C.
또한, 이 경우, 상기 냉각시키는 단계는 40℃/s 이하의 냉각속도로 수행되는 것이 바람직하다.In this case, the cooling step is preferably performed at a cooling rate of 40 ℃ / s or less.
또한, 이 경우, 상기 용체화처리는 875 내지 975℃의 온도에서 0 내지 10분 동안 수행되며, 상기 시효처리는 450 내지 550℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.In this case, the solution treatment is carried out for 0 to 10 minutes at a temperature of 875 to 975 ℃, the aging treatment is preferably carried out for 1 to 5 hours at a temperature of 450 to 550 ℃.
본 발명의 제3 면에 의하면, 본 발명의 제1 면에 따른 반용융가압성형 구리-지르코늄 합금, 또는 본 발명의 제2 면에 따른 방법에 의하여 제조된 반용융가압성형용 구리-지르코늄 합금으로 이루어진 전동기 로터가 제공된다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a semi-melting pressurized copper-zirconium alloy according to the first aspect of the present invention, or a semi-melting pressurizing copper-zirconium alloy prepared by the method according to the second aspect of the present invention. An electric motor rotor is provided.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 Cu-Zr 합금에 대한 반용융가압성형의 공정을 나타내는 흐름도이다.1 is a flow chart showing a process of anti-melting press molding for Cu-Zr alloy according to the present invention.
먼저, 지르코늄(Zr)이 0.5 내지 5중량% 함유된 구리(Cu)를 1084.87℃ 이상의 온도에서 제1 구리-지르코늄 합금을 형성하는 단계로, 상기 1084.87℃ 의 온도는 구리-지르코늄 합금이 완전 용융될 수 있는 최저온도로서, 상기 온도 이상이 되어야만 구리 및 지르코늄이 모두 용융(액상)상태가 되어 합금이 형성될 수 있는 조건이 된다. 상기 구리-지르코늄 합금에 산소(O), 은(Ag), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe) 및 테릴늄(Te)의 원소가 불순물 또는 첨가원소의 형태로 첨가된다. 이 경우, 산소는 0 내지 0.39중량%, 은은 0.01 내지 1중량%, 크롬은 0.01 내지 1.5중량%, 망간은 0.05 내지 1.5중량%, 철은 0.1 내지 1.2중량%, 테릴늄은 0.01 내지 8.3중량%를 각각 첨가한다.First, a step of forming a first copper-zirconium alloy containing copper (Cu) containing 0.5 to 5% by weight of zirconium (Zr) at a temperature of 1084.87 ° C. or more, wherein the temperature of 1084.87 ° C. causes the copper-zirconium alloy to be completely melted. As the lowest possible temperature, the copper and zirconium must be in the molten (liquid) state only when the temperature is equal to or higher than the above temperature, so that an alloy can be formed. An element of oxygen (O), silver (Ag), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe) and terrylnium (Te) is added to the copper-zirconium alloy in the form of impurities or additive elements. In this case, 0 to 0.39 wt% oxygen, 0.01 to 1 wt% silver, 0.01 to 1.5 wt% chromium, 0.05 to 1.5 wt% manganese, 0.1 to 1.2 wt% iron and 0.01 to 8.3 wt% terrylnium Add each.
다음, 본 발명에 사용되는 Cu-Zr합금계의 반용융가압성형용 빌렛(billet)을 형성한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기의 반용융처리된 Cu-Zr합금계를 주조하기 위하여 중력주조공정이나 연속주조공정 중 어느 주조공정을 이용하든 상관없다. 또한, 이들의 주조공정에 있어서, 중력주조공정이나 연속주조공정 후, 압출(extrusion)의 공정을 가지거나, 연속적인 압출과 인발(drawing)의 공정을 가지거나, 연속적인 압출, 인발 및 스웨이징(swaging)의 공정을 가져도 좋다. 이와 같이, 어느 주조공정에 의하든 상관없지만, 이들의 주조공정들에 있어서, 빌렛의 결정립 크기는 0.5 내지 100㎛인 것으로 제한되는데, 0.5㎛는 식별가능한 빌렛의 최소크기이며, 100㎛를 초과하는 경우에는 입자가 너무 커서 가압성형이 불가능하기 때문이다. 한편, Cu-Zr 합금계의 반용융가압성형 빌렛의 형상은, 지름이 40 내지 120 φ이고 높이가 3 내지 50mm인 봉형상이나, 외경이 40 내지 120 φ이고 내경이 10 내지 110 φ이고 높이가 3 내지 50mm인 관형상이 바람직하다.Next, a billet for anti-melting press forming of the Cu-Zr alloy system used in the present invention is formed. As shown in Fig. 1, any of the casting process of the gravity casting process or the continuous casting process may be used to cast the semi-melt-treated Cu-Zr alloy system. Further, in these casting processes, after the gravity casting process or the continuous casting process, it has an extrusion process, or a continuous extrusion and drawing process, or continuous extrusion, drawing and swaging You may have the process of (swaging). As such, regardless of which casting process, but in their casting process, the grain size of the billet is limited to 0.5 to 100 μm, where 0.5 μm is the minimum size of the identifiable billet and exceeds 100 μm. In this case, the particles are so large that the press molding is impossible. On the other hand, the shape of the Cu-Zr alloy semi-melt pressurized billet has a rod shape having a diameter of 40 to 120 φ and a height of 3 to 50 mm, an outer diameter of 40 to 120 φ, an inner diameter of 10 to 110 φ, and a height of 3 A tubular shape of from 50 mm is preferred.
다음, 전술한 바와 같이 얻어진 빌렛을 반용융의 상태로 처리하기 위하여 유도가열에 의하여 재가열을 한다. 이 유도가열방식에 대하여 특별히 제한하지는 않지만, 빌렛의 형상에 따라 직접유도가열방식이나 그라파이트(graphite)를 이용한 간접유도가열방식이 이용될 수 있다. 이 때, 재가열은 진공 중에서 Cu-Zr 합금의 반용융 온도구간인 966 내지 1084.87℃의 온도로 0 내지 120분 동안 이루어진다. 상기 온도범위는 구리-지르코늄 합금이 반용융상태, 즉 고체상 및 액체상이 공존하는 온도범위로, 966℃ 미만인 경우 합금은 고체상으로 존재하고 1084.87℃를 초과하는 경우 완전액상으로 존재하기 때문에 상기 온도 사이의 범위로 한정되는 것이다. 한편, 상기의 재가열의 공정은 진공 대신에 아르곤(Ar), 질소(N2)나 이산화탄소(CO2), 또는 대기의 가스분위기에서 이루어져도 좋다.Next, the billet obtained as described above is reheated by induction heating in order to treat it in a semi-melt state. The induction heating method is not particularly limited, but the induction heating method using the direct induction heating method or the graphite (graphite) may be used depending on the shape of the billet. At this time, reheating is performed for 0 to 120 minutes at a temperature of 966 to 1084.87 ° C., which is a semi-melting temperature section of the Cu—Zr alloy in vacuum. The temperature range is a temperature range in which a copper-zirconium alloy is in a semi-melt state, that is, a solid phase and a liquid phase coexist. It is limited to a range. The reheating process may be performed in argon (Ar), nitrogen (N 2 ) or carbon dioxide (CO 2 ), or in an atmosphere of gas instead of vacuum.
다음, 전술한 바와 같이 얻어진 반용융상태의 Cu-Zr 합금계를 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형에 의하여 반용융가압성형한다. 이 경우, 금형, 세라믹형 또는 그라파이트형의 형상과 재질은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 금형으로 반용융가압성형하는 경우, 금형의 온도는 100 내지 600℃로 제한된다. 세라믹형으로 반용융가압성형하는 경우, 세라믹형의 온도는 25 내지 500℃로 제한된다. 그라파이트형으로 반용융가압성형하는 경우, 그라파이트형의 온도는 100 내지 700℃로 제한된다. 상기 온도제한범위는 각 몰드의 재질, 즉 몰드가 금속재질인지 세라믹재질인지 등에 따라 결정되는 통상적인 수치이다.Next, the semi-melt Cu-Zr alloy system obtained as described above is subjected to semi-melting press forming by means of a mold, a ceramic type, or a graphite type. In this case, the shape and material of the mold, the ceramic type or the graphite type are not particularly limited. However, in the case of semi-melting pressure molding with a mold, the temperature of the mold is limited to 100 to 600 ℃. In the case of semi-melting press molding into a ceramic mold, the temperature of the ceramic mold is limited to 25 to 500 占 폚. In the case of semi-melting press molding into a graphite type, the temperature of the graphite type is limited to 100 to 700 ° C. The temperature limit range is a general value determined according to the material of each mold, that is, whether the mold is made of metal or ceramic.
다음, 전술한 바와 같이 반용융가압성형한 후, 반용융가압성형된 Cu-Zr 합금의 내부에서 발생되는 응력을 최소화하기 위하여, 공냉, 유냉 또는 노냉의 방법을 이용하여 40℃/s 이하의 냉각속도로 냉각시키는 것이 바람직하다.Next, in order to minimize the stress generated inside the semi-melt pressurized Cu-Zr alloy after the semi-melt press molding as described above, cooling below 40 ° C./s using a method of air cooling, oil cooling or furnace cooling It is desirable to cool at a rate.
다음, 전술한 바와 같이 냉각된 Cu-Zr 합금계를 875 내지 975℃의 온도에서 0 내지 10분 동안 용체화처리한 후, 450 내지 550℃의 온도에서 1 내지 5시간 시효처리하여 전기전도도가 높은 반용융가압성형용의 Cu-Zr 합금이 얻어진다. 상기 용체화처리는 균질한 상(phase)이 형성되도록 가열하는 단계이며, 상기 시효화처리는 과포화상태의 금속을 가열하여 확산을 일으킴으로써 금속을 석출하는 단계로, 상기 온도 및 시간조건은 구리 및 지르코늄을 함유한 합금에 대한 용체화/시효화처리에 통상적으로 수행되어지는 온도범위이다.Next, the Cu-Zr alloy system cooled as described above is subjected to solution treatment for 0 to 10 minutes at a temperature of 875 to 975 ° C, and then aged at 1 to 5 hours at a temperature of 450 to 550 ° C for high electrical conductivity. A Cu-Zr alloy for semi-melting press molding is obtained. The solution treatment is a step of heating to form a homogeneous phase, and the aging treatment is a step of precipitating the metal by heating the metal in a supersaturated state to cause diffusion, the temperature and time conditions are copper and It is the temperature range normally carried out in solution / aging treatment for alloys containing zirconium.
본 발명자는 99% 이상의 순도를 갖는 구리잉고트(ingot)와 99% 이상의 순도를 갖는 지르코늄잉고트를 이용하고, 전술한 바와 같은 반용융가압성형의 공정을 수행하여 반용융가압성형용의 Cu-Zr 합금계를 구현하였다. 이와 같이 구현된 반용융가압성형용의 Cu-Zr 합금계에 대한 결정립 크기를 첨가된 지르코늄의 함량별로도 2에 나타낸다.The present inventors use a copper ingot having a purity of 99% or more and a zirconium ingot having a purity of 99% or more, and carry out the process of anti-melting press forming as described above, and then a Cu-Zr alloy for anti-melting press forming. The system was implemented. The grain size of the Cu-Zr alloy system for anti-melting press molding thus implemented is shown in FIG. 2 according to the content of added zirconium.
도 2의 (a)는 지르코늄이 0.5중량% 첨가된 경우로서, 결정립의 크기는 41㎛이며, (b)는 지르코늄이 1중량% 첨가된 경우로서, 결정립의 크기는 35㎛이며, (c)는 지르코늄이 3중량% 첨가된 경우로서, 결정립의 크기는 15㎛이며, (d)는 지르코늄이 5중량% 첨가된 경우로서, 결정립의 크기는 14㎛이었다.Figure 2 (a) is a case where 0.5% by weight of zirconium is added, the size of the grain is 41㎛, (b) is a case where 1% by weight of zirconium is added, the size of the grain is 35㎛, (c) Is the case where 3% by weight of zirconium is added, the size of the crystal grains is 15㎛, (d) is the case where 5% by weight of zirconium is added, the size of the crystal grains is 14㎛.
도 3은 상기 금속들을 이용하여 진공 중에서 966 내지 1084.87℃의 온도로 0 내지 120분 동안 반용융처리를 한 후, 구리-지르코늄 합금에 대하여 지르코늄의 함량별로 미세조직을 나타낸다.Figure 3 after the semi-melt treatment for 0 to 120 minutes at a temperature of 966 to 1084.87 ℃ in a vacuum using the metal, and shows the microstructure by the content of zirconium for the copper-zirconium alloy.
도 3의 (a)는 지르코늄이 0.5중량% 첨가된 경우로서, 반용융처리된 미세조직에 있어서 구형의 고상 크기는 97㎛이며, (b)는 지르코늄이 1중량% 첨가된 경우로서, 고상 크기는 89㎛이며, (c)는 지르코늄이 3중량% 첨가된 경우로서, 고상 크기는 67㎛이며, (d)는 지르코늄이 5중량% 첨가된 경우로서, 고상 크기는 34㎛이었다. 이와 같이, 반용융처리된 고상의 형상은 구형이며, 그 크기는 반용융가압성형에 적합한 100㎛ 이하임을 잘 알 수 있다.Figure 3 (a) is the case where 0.5% by weight of zirconium is added, the spherical solid phase size in the semi-melted microstructure is 97㎛, (b) is the case where 1% by weight of zirconium is added, the solid phase size Is 89 µm, (c) is the case where 3% by weight of zirconium is added, the solid phase size is 67 µm, and (d) is the case where 5% by weight of zirconium is added, and the solid phase size is 34 µm. Thus, the shape of the semi-melted solid phase is spherical, it can be seen that the size is 100㎛ or less suitable for semi-melting pressure molding.
도 4a는 반용융가압성형한 후 Cu-Zr 합금에 대하여 지르코늄의 함량별로 전기전도도를 측정한 결과를 나타내는 것으로, 여기서 ■는 반용융 빌렛상태를 나타내는 것이며 ●는 반용융성형 후 반용융제품을 나타내는 것이다. 또한, 도 4b는 지르코늄이 0.5중량% 함유된 Cu-Zr 합금을 열처리한 후 그 전기전도도를 나타낸다.Figure 4a shows the result of measuring the electrical conductivity for each of the content of zirconium for the Cu-Zr alloy after the semi-melting press molding, where ■ represents the state of the semi-melt billet and ● represents the half-melt product after the semi-melt molding will be. In addition, Figure 4b shows the electrical conductivity after the heat treatment of the Cu-Zr alloy containing 0.5% by weight of zirconium.
도 4a 및 도 4b에서 보듯이, 본 발명에 따른 반용융가압성형용 Cu-Zr 합금계의 전기전도도는 80%IACS 이상을 가질 수 있다.As shown in Figure 4a and 4b, the electrical conductivity of the semi-melting pressure-molding Cu-Zr alloy system according to the present invention may have more than 80% IACS.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전기전도도가 높으며, 반용융가압성형을 할 수 있는 반용융가압성형용의 Cu-Zr 합금이 얻어질 수 있다.As described above, according to the present invention, a Cu-Zr alloy for anti-melting press molding having high electrical conductivity and capable of anti-melting press molding can be obtained.
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