학술논문
프로젝션 용접용 Cu-Be 합금 전극의 석출경화 특성에 대한 연구 / Characteristics of the Precipitation Hardened Cu-Be Alloy for the Electrode in Projection Welding
Document Type
Dissertation/ Thesis
Author
Source
Subject
Language
Korean
Abstract
Characterization of the precipitation hardened Cu-Be alloy for the electrode in projection welding was performed in terms of aging heat treatment conditions. Specimens were solution treated at 800℃ for 15min, 30min and 40min quenched at different cooling agents such as water, ice water and mixture of ice and alcohol. Further, extensive aging heat treatment were carried out with solution treated specimens at 800℃ for 15 min and quenched by ice water. The aging heat treatment were conducted at five different temperatures such as 280℃, 300℃, 320℃, 360℃ and 400℃ for various time.These heat treated samples were characterized by optical microscope and SEM with EDS. The mechanical properties of the specimens were evaluated by Rockwell hardness tester and tensile strength tester.As increased time of solution heat treatment, the extent of grain growth was expanded and the hardness value were decreased.The favor hardness values of the Cu-Be Alloy were obtained at low aging temperature conditions due to the delayed transition from γ？-precipitate to γ-precipitate. In case of high aging temperature condition, Initial hardness value was increased quickly, and then decreased rapidly again because of overaging. The hardness value was decreased very rapidly because of the spreading of γ-precipitate and fast transition of precipitates. Based on the SEM observations and EDS analyses, it was appeared that the equiaxed shape alpha phase with small cobalt precipitate and elongated Ni beryllide particles are dispersed throughout the martix.Aging heat treated conditions at the 300℃ for 8hours and at the 320℃ for 6hours show the favorable hardness values and high tensile strength to achieve the longer life of the Cu-Be electrode.
프로젝션 용접용 전극이나 저항 용접시 사용되는 Cu-Be합금 전극은 일반적인 구리합금이 가지고 있는 특성보다 강도와 내마모성이 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 일반적으로 용접에서 사용되는 Cu-Be 합금의 경우 적절한 시효처리가 이루어지지 않고 일괄적으로 공급되어지고 있다. 이러한 전극은 용접 사용조건에 오랫동안 유지되지 못하고 변형이 일어나게 되며 이로 인하여 용접 작업성과 생산성이 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 프로젝션 용접에 사용되는 Cu-Be 합금 전극의 특성 향상을 위하여 다양한 석출경화 처리를 실시하였고 이렇게 석출경화 열처리된 Cu-Be 합금의 특성에 대하여 조사하였다. 열처리는 모든 시편에 대하여 800℃의 전기로에서 15분 동안 유지한 뒤 얼음물로 급냉하여 용체화를 실시하였다. 용체화 처리한 시편은 각각 280℃, 300℃, 320℃, 360℃, 그리고 400℃의 온도의 조건에서 각 온도별로 30분, 60분, 120분, 240분, 360분, 480분 동안 시효처리 하였다.시효처리한 시편의 미세조직 분석을 위하여 광학현미경과 주사전자현미경 및 EDS를 사용하였고 경도 측정을 위하여 로크웰경도기를 사용하였으며 인장시험을 하여 인장강도 및 단면수축률을 측정하였다.그리고 시효처리 한 시편에 대해서 전해부식(Electrolytic etching)을 이용하여 장시간 용액에 노출시켜 상분리를 하여 그 분말상의 상변화를 관찰 및 분석하기 위하여 X선 회절 분석기를 사용하여 조사하였다.연구결과 300℃에서 8시간, 320℃에서 6시간동안 시효처리 한 조건에서 가장 높은 경도 값과 인장강도 값을 나타내었다. 시효온도가 높아질수록 단시간에 γ？ 석출상이 빠르게 증가하여 초기 경도 상승효과가 크지만 시간이 경과 할수록 재료가 과시효로 진행되어 γ？ 석출상이 γ 석출상으로 상변화가 일어나고 동시에 γ석출상이 성장하여 경도를 감소시키는 것으로 나타났다. 각 석출경화 처리 조건에서 얻어진 미세조직은 α상을 기지로 하고 결정립내에는 미세한 입자의 Co계 석출물이 분포하고, 일부 Ni계 베릴라이드가 조대하고 띠 형태의 석출물로 관찰 되었다. 결정립계를 장식하는 침상의 γ상이 증가할수록 과시효 현상이 발생하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 할 때 프로젝션 용접용 전극으로 가장 적합한 석출경화 처리 조건은 300℃에서 8시간동안 또는 320℃에서 6시간 유지시킨 조건이 가장 적합하다고 판단된다.
프로젝션 용접용 전극이나 저항 용접시 사용되는 Cu-Be합금 전극은 일반적인 구리합금이 가지고 있는 특성보다 강도와 내마모성이 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 일반적으로 용접에서 사용되는 Cu-Be 합금의 경우 적절한 시효처리가 이루어지지 않고 일괄적으로 공급되어지고 있다. 이러한 전극은 용접 사용조건에 오랫동안 유지되지 못하고 변형이 일어나게 되며 이로 인하여 용접 작업성과 생산성이 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 프로젝션 용접에 사용되는 Cu-Be 합금 전극의 특성 향상을 위하여 다양한 석출경화 처리를 실시하였고 이렇게 석출경화 열처리된 Cu-Be 합금의 특성에 대하여 조사하였다. 열처리는 모든 시편에 대하여 800℃의 전기로에서 15분 동안 유지한 뒤 얼음물로 급냉하여 용체화를 실시하였다. 용체화 처리한 시편은 각각 280℃, 300℃, 320℃, 360℃, 그리고 400℃의 온도의 조건에서 각 온도별로 30분, 60분, 120분, 240분, 360분, 480분 동안 시효처리 하였다.시효처리한 시편의 미세조직 분석을 위하여 광학현미경과 주사전자현미경 및 EDS를 사용하였고 경도 측정을 위하여 로크웰경도기를 사용하였으며 인장시험을 하여 인장강도 및 단면수축률을 측정하였다.그리고 시효처리 한 시편에 대해서 전해부식(Electrolytic etching)을 이용하여 장시간 용액에 노출시켜 상분리를 하여 그 분말상의 상변화를 관찰 및 분석하기 위하여 X선 회절 분석기를 사용하여 조사하였다.연구결과 300℃에서 8시간, 320℃에서 6시간동안 시효처리 한 조건에서 가장 높은 경도 값과 인장강도 값을 나타내었다. 시효온도가 높아질수록 단시간에 γ？ 석출상이 빠르게 증가하여 초기 경도 상승효과가 크지만 시간이 경과 할수록 재료가 과시효로 진행되어 γ？ 석출상이 γ 석출상으로 상변화가 일어나고 동시에 γ석출상이 성장하여 경도를 감소시키는 것으로 나타났다. 각 석출경화 처리 조건에서 얻어진 미세조직은 α상을 기지로 하고 결정립내에는 미세한 입자의 Co계 석출물이 분포하고, 일부 Ni계 베릴라이드가 조대하고 띠 형태의 석출물로 관찰 되었다. 결정립계를 장식하는 침상의 γ상이 증가할수록 과시효 현상이 발생하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 할 때 프로젝션 용접용 전극으로 가장 적합한 석출경화 처리 조건은 300℃에서 8시간동안 또는 320℃에서 6시간 유지시킨 조건이 가장 적합하다고 판단된다.