A Study of material analysis and its experimentation of metamorphosis and its utilities in Copper Alloy plates for contemporary metal craft

현대금속공예용 동합금판의 재료분석과 형질변환 실험 및 응용에 관한 연구

In this research, the copper alloy plates C2200, C5210, C7701, C8113 were selected to make datum and to identify further usage of metal craft experimentation. For its experimentation, the general welding and TIG welding methods were researched; for 2nd experimentation, the Reticulation and Electroforming skill's differences in color and temperature were researched. With these methods 3 different kinds of works are introduced for sample studies. For this research, Dr. Lee, Dong-Woo who works in Poongsan Metal Co, supported 4 kinds of copper alloy metals. Which are Commercial bronze (Cu-Zn), Deoxidiged Copper(Cu-Sn-P), Nickel Silver (Cu-Ni-Zn), and White Bronze (Cu-Ni); they were applied partly and wholly by the method of Laminatin, Reticulation, Fusing, and Electroforming skills. In case of C2200, the brass, the A. C. TIG welding method is better under 2mm slight plate; the D.C. TIG welding is better upper 2mm plate; and 250~300$^{\circ}C$ is recommended for remain heat treatment. In case of C5210, not having Hydrogen in high temperature return period, doesn't need Oxygen in high temperature and hardening in comparative high temperature neither, it is good for welding. It contains Sn 2-9% ad P 0.03-0.4% generally; and in accordance with the growth rate of Sn contain amount, the harden temperature boundary become broad. In case of cold moment after welding, they are recommended that higher speed TIG welding, smaller melting site and less than 200$^{\circ}C$ for pre-heating temperature. In case of C7701, the 10-20% Ni, 15-30% Zn are widely used.. If it is upper 30% Zn, it become (${\alpha}+{\beta}$) system and adhesive power rate become lower, and the productivity become lower in low temperature but the productivity become higher in high temperature. Nickel Silver's resistance of electricity is well; and the heatproof and incorrodibility is good, too. Lastly, in case of C8113, good at persistence in salty and grind; high in strength of high temperature. In case of white brass, contain 10-30% Nickel and hardened in high temperature and become single phrase. For these reason, the crystallization particles easily become large, if the resistance become higher small amount of Pb, P, S separation rate become higher.

이 논문은 현재에 통용되고 있는 동합금판 C2200, C5210, C7701, C8113 등의 특징 및 용도와 소재의 재질적 특성을 data화하였고, 그 표현의 가능성을 조사하여 수치화하였고, 그 기법실험의 1단계로서 일반접합과 TIG 접합에 대하여, 2단계 실험으로서 망상조직기법과 전해주조기법에 대하여 농하였으며, 이 기법을 응용한, 연구작품의 3가지 사례를 다루었다. 이 때 사용한 동합금은 (주)풍산금속 소재기술연구소 이동우 박사가 지원한 4가지 동합금, 즉 단동, 스프링용 인청동, 스프링용 양백, 백동을 사용하여, 적층기법, 망상조직기법, 융합기법, 전해주조기법을 작품에 따라서 통합 또는 부분적으로 적용시켰다. C2200 의 경우, 황동은 2mm이하의 박판(薄板)에서는 교류 TIG 용접법이 좋으며 그 이상에서는 직류 정극성 TIG 용접법으로, 용접에 의한 잔류 응력부식을 열처리를 250~300도에서 행한다. C5210 의 경우는 고온의 환원성기(還元性氣)중에서도 수소(水素) 취성이 없고 고온에서 O를 흡수하지 않으며, 경화(輕化) 온도도 약간 높아, 용접용으로 매우 적합하다. 일반적으로 Sn을 2-9% P를 0.03-0.4%정도 포함하고 있는데, Sn의 함유량이 증가함에 따라 응고 온도 범위가 광범위해졌으며 용접후의 냉각 시, 열분열 방지에는 TIG용접의 용접속도를 빠르게, 용융지(溶融池)를 작게, 예열 온도는 200도로 하는 것이 좋다. C7701의 경우는 조성범위가 10-20% Ni, 15-30% Zn의 것이 많이 사용된다. 약 30% Zn 이상이 되면(${\alpha}+{\beta}$) 조직이 되어 점성이 낮아지고 냉간 가공성은 저하하나 열간 가공성은 좋다. 양백은 또한 전기저항이 높고 내열, 내식성이 좋다. C8113의 경우는 내해수성, 내마모성이 우수하며 고온 강도가 높고 백동은 10-30% 니켈을 포함하며 완전히 고용(固溶)해서 단상(單相)이 된다. 이 때문에 결정입(結晶粒)도 크게 되기 쉬우며, 구속이 강한 경우 미량의 Pb, P, S라는 분열 감수성이 높아진다.