비스무스(Bi) 개재물 구형화 무연 황동합금 특성에 관한 연구

Title
비스무스(Bi) 개재물 구형화 무연 황동합금 특성에 관한 연구
Authors
박문석
Keywords
비스무스bi개재물구형화무연황동합금특성에관한연구
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
본 연구의 목적은 쾌삭 황동 계열인 비스무스(Bi) 개재물 구형화 무연 황동 의 전반적인 Data 분석과 이와 관련 된 기술 분석을 통해 개발 재질의 특성연구와 일반화를 위한 기초 자료를 마련하기 위함이다. 비스무스 개재물 구형화 무연황동합금은 기존 쾌삭용 황동합금의 물리적, 기계적, 제조적 성질에서 동등 이상의 특성을 보여주고 있다. 특히 환경규제 대상 물질인 Pb를 첨가하지 않으므로 동등이상의 쾌삭성과 납 용출량 규제에 대응할 수 있는 재질로 판단되어진다. 관련기술의 동향 분석 결과 핵심적 사항 모두를 동일하게 개시한 문헌은 발견되지 않았으며, 비교적 유사하다고 판단되는 술들의 구성들도 본 기술의 구성 일부만을 개시하고 있는 것으로 확인되었다. 비교적 포괄적인 범위를 구성하고 있으면서도 필수적인 화학조성 성분을 포함하고 있고, 화학조성 성분의 수치한정 또한 적절한 범위로 기재되어 있다. 비스무스(Bi) 개재물 구형화 무연 황동합금에서는 구리(Cu)-아연(Zn) 황동합금에 납(Pb)이 첨가되지 않고, 소량의 비스무스(Bi), 미쉬메탈(Misch metal), 인(P), 황(S)을 첨가하여 인체에 무해하고 우수한 절삭성을 나타내도록 하는 황동합금을 구성하였다. 따라서, 납(Pb)을 첨가하지 않고서도 종래 납(Pb)계 황동합금에서와 같은 기계적 특성과 절삭성을 유지하는 무연쾌삭 황동합금을 제조할 수 있게 되는 효과가 있다. 그리고, 인체에 해로운 납(Pb)을 대체하여 비스무스(Bi)와 미쉬메탈(Misch metal), 인(P), 황(S)을 소량 첨가하여 결정립계와 결정립내에 인(P)-비스무스(Bi)-황(S) 화합물을 형성함으로써 비스무스(Bi) 개재물의 구형화를 실현시킬 수 있는 효과가 기대된다. 본 연구를 통한 기술분석과 비스무스(Bi) 개재물 구형화 무연 황동합금의 기본적인 시험 Data를 구축함으로써 향후 관련된 기술을 바탕으로 쾌삭 황동 계열의 개발의 조금이나마 기여를 하고 싶다.
Description
목 차 국문요약 1 목 차 2 List of Figures 4 List of Tables 6 1. 서 론 1 2. 이론적 배경 3 2.1 기술동향 3 2.2 기술의 유용성 4 2.3 기술의 특징 5 2.4 관련 기술 동향 분석 9 3. 실험방법 10 3.1 실험재료의 개요 10 3.2 특성평가 11 3.2.1 물리적 특성 12 3.2.2 기계적 특성 13 3.2.3 제조 특성 17 4. 결과 및 고찰 18 4.1 물리적 특성 18 4.1.1 비중 18 4.1.2 열팽창 계수 18 4.1.3 재결정온도 및 융점 19 4.2 기계적 특성 20 4.2.1 인장시험 (상온) 20 4.2.2 경도 20 4.2.3 조직사진 21 4.2.4 SEM사진 22 4.2.5 EDX 및 Mapping 분석 23 4.2.6 화학성분 25 4.2.7 탈아연 부식 25 4.2.8 경시균열 26 4.2.9 고온인장시험 27 4.3 제조 특성 32 4.3.1 열간단조계수 32 4.3.2 절삭성 33 4.3.3 주조성 34 4.4 기술성의 수준 35 4.5 기술의 정밀도 37 4.6 기능 및 성능 38 4.7 기술의 활용성 41 5. 결 론 42 6. References 43 List of Figures Fig 2.1 인-미쉬메탈-비스무스를 첨가한 무연황동의 경도변화 6 Fig 2.2 인-미쉬메탈-비스무스를 첨가한 무연황동의 기계적 특성 6 Fig 2.3 65-35황동에서 첨가조성에 따른 비스무스 개재물의 형상 7 Fig 2.4 50-50황동에서 첨가조성에 따른 비스무스 개재물의 형상 7 Fig 2.5 66 Cu-33.1 Zn-1.5 Bi-0.1 P-0.3 Ms-0.1 S 황동의 계면 개재물의 형상 7 Fig 2.6 65-35 황동에서 결정립계에 존재하는 비스무스 개재물의 이면각 분포 8 Fig 2.7 50-50 황동에서 결정립계에 존재하는 비스무스 개재물의 이면각 분포 8 Fig 3.1 생산공정 도식도 10 Fig 3.2 생산 공정(현장 모습) 11 Fig 3.3 인장시험 장면 13 Fig 3.4 미세조직 관찰 장면 14 Fig 3.5 탈아연 부식 시험 장치 15 Fig 3.6 경시균열 시험 장면 16 Fig 3.7 주조성 시험 장면 17 Fig 4.1 TMA 그래프 18 Fig 4.2 DSC 그래프 19 Fig 4.3 인장시험(상온) 그래프 20 Fig 4.4 조직사진 21 Fig 4.5 SEM사진 22 Fig 4.6 시편1의 EDX 분석 23 Fig 4.7 시편1의 Mapping 분석 23 Fig 4.8 시편2의 EDX 분석 24 Fig 4.9 시편2의 Mapping 분석 24 Fig 4.10 탈아연 부식시험 조직 사진 25 Fig 4.11 경시균열 매크로 사진 26 Fig 4.12 고온인장 시험 그래프(100℃) 27 Fig 4.13 고온인장 시험 그래프(200℃) 28 Fig 4.14 고온인장 시험 그래프(300℃) 29 Fig 4.15 고온인장 시험 그래프(400℃) 30 Fig 4.16 고온인장 시험 그래프(500℃) 31 Fig 4.17 고온인장 시험 그래프(420℃) 32 Fig 4.18 절삭성 시험용 침 형상 33 Fig 4.19 주조성 시험장면 34
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23074
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College of Engineering(공과대학) > Graduate School of Engineering (공학대학원) > Theses(공학대학원 석박사 학위논문)
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