Cu-Ag-Ca합금의 전기전도도와 기계적특성에 관한 연구

초록

은입동(Cu-Ag)은 전기 및 열전도도가 매우 높고 기계적성질이 비교적 우수하기 때문에 제강 연주용 몰드(mold)재료 로써 널리 사용되고 있다. 동합금 주조시 기공 및 산화물의 형성은 기계적특성 저하에 직접적으로 큰 영향을 미치며, 이러한 특성의 저하를 방지하기 위하여 탈산이 매우 중요하다. 현재 일반적인 탈산제로서 인을 주로 사용하고 있으나, 0.04wt.%의 첨가에 의하여 20%의 전기전도도 감소가 발생되어 진다. 따라서 본 연구에서는 강력한 탈산제이면서 전기전도도에 영향이 없는 Ca을 사용하여 탈산한 Cu-Ag-Ca합금의 미세조직, 전기전도도 및 기계적특성 변화를 연구하였다. 고주파유도로를 사용하여 Ca 및 Ag의 첨가비율에 따른 2㎏급 금형주조재를 제조하였다. 주조시 나타나는 조대한 결정립을 미세화시키고 존재하는 주조결함을 최소화 시키기 위하여 750∼800℃의 온도범위에서 열간단조후, 200℃이하의 온도에서 냉간단조를 하였다. 광학현미경과 SEM/WDS를 이용하여 미세조직을 관찰하였으며, 전기전도도는 Centurion NDT Digital Conductivity Meter를 사용하여 측정하였다. 또한 해당온도에서 30분 유지후 미소경도시험을 하여 연화온도변화를 측정하였으며, 브리넬 경도시험 및 상온 인장시험을 하였다. Ca은 Cu내에 고용도가 없기 때문에 0.21wt.%까지 다량 첨가하여도 전기전도도는 96%IACS이상 매우 우수하게 나타났다. 또한 산소분석결과 Ca 첨가량이 0.21wt.%의 경우 무산소동 수준의 탈산능을 보였으며, 연화온도, 경도, 인장강도는 단조율에 따라 변화할 뿐 Ca첨가에 의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 또한 주조상태 시편을 SEM/WDS 분석한 결과 Ca은 입계와 입내에 구형으로 균일하게 분산되어 있음을 알수 있었다. Ag는 0.13wt.%까지 첨가되어도 전기전도도, 경도, 인장강도에는 큰 영향을 주지 않았으나, 연화온도를 50∼75℃정도 향상시키는 것으로 나타났다.