션트저항체용 동합금의 열처리 및 압하율에 따른 미세조직 및 기계적 특성 연구 (A) Study on the Microstructure and Mechanical Properties of Copper Alloy (Cu-Mn-Ni-P) for Shunt Resistor원문보기
동(Cu, Copper)은 다른 금속을 함유한 합금상태로서만 아니라 합금되지 않은 상태로도 광범위하게 사용되고 있으며, 열전전도, 전기전도도 및 부식저항성이 우수하고, 높은 연성과 성형성을 가지므로 공업적으로 Al과 더불어 비철금속 재료 중 가장 중요한 금속중의 하나이다. 현재 동합금은 션트 저항체의 핵심 부품으로 산업 전반에 사용되며, 적용범위가 대단히 넓다. 특히, 산업용 및 전자 분야에서는 센서 및 에너지 측정에 적용되며, 대표적인 제품으로는 ...
동(Cu, Copper)은 다른 금속을 함유한 합금상태로서만 아니라 합금되지 않은 상태로도 광범위하게 사용되고 있으며, 열전전도, 전기전도도 및 부식저항성이 우수하고, 높은 연성과 성형성을 가지므로 공업적으로 Al과 더불어 비철금속 재료 중 가장 중요한 금속중의 하나이다. 현재 동합금은 션트 저항체의 핵심 부품으로 산업 전반에 사용되며, 적용범위가 대단히 넓다. 특히, 산업용 및 전자 분야에서는 센서 및 에너지 측정에 적용되며, 대표적인 제품으로는 인버터, 서버모터 컨트롤러, 무정전 전원장치, 안전전압공급 장치, 전류계, 계측장비 등에 사용된다. 일반적으로 션트저항은 분로저항의 일종으로 전류측정에 주로 사용되는 저항으로 저항값이 매우 낮은 저항을 션트라고 한다. 션트를 사용하는 주목적은 전류 측정을 위해서이며, 전류를 측정하는 방법으로 전류가 흐르는 전선 중간에 저항을 직렬로 넣고, 저항에서 발생하는 전압을 측정하는 원리이다. 션트 저항체의 주목적인 전류를 정확하고 신뢰성 있게 측정하기 위해서는 션트 저항체의 재료 특성이 매우 중요하고 열에 강하고 오차가 없는 재료의 선택이 중요하다. 현재 션트 저항을 구성하는 금속 저항 재료는 가장 광범위하게 사용되는 저항 재료로서 Cu-Mn, Cu-Ni, Fe-Cr, Fe-Ni 합금이 선, 판, 봉, 박막 등의 형태로 사용되고 있다. Cu-Mn계 금속 저항 재료 중 주로 사용되는 동합금은 Cu와 Mn을 주성분으로 하고, 여기에 소량의 Ni를 첨가한 Cu-Mn-Ni 합금이다. Cu-Mn-Ni 합금은 낮은 온도 계수를 가지며, 온도 변화에 따른 저항의 변화폭이 매우 적고 장기 안정도(long-term stability)가 우수하고 상온에서 구리에 대한 열기전력이 작다. 또한, 오랜 기간 동안 재료의 특성이 변하지 않아 션트 저항체의 핵심 소재로 그 사용량이 증가하고 있다. 특히 최근에 전자 산업 분야에서의 수요가 증가함에 따라 고품질의 션트 저항체를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 각종 전기·전자부품의 소형화 및 집적화로 인해 소재의 체적률 감소를 요구하고 있으며, 션트 저항의 장기간 안정적인 사용을 위해 기계적 특성 및 전기전도도 향상이 필요하다. 일반적으로 션트 저항체에 사용되는 동합금은 압출이나 주조를 통해 생산되며, 압연 및 열처리 공정을 통하여 원하는 두께의 건전한 판재를 제조한다. 현재 독일의 이사벨휘테크 사(Isabellenh?tte Heusler GmbH & Co.)의 Ni-Mn-Cu 합금은 잉곳, 판, 봉, 와이어, 시트금속, 스트립, 파이트, 라미네이트, 전기저항 형성에 적합한 형태의 금속 와이어레이어 등으로 제조되고 있으며, Ni-Mn-Cu 합금의 국제등록상표로 망가닌(Manganin)이라는 상표로 사용하고 있다. 또한 이사벨휘테크 사의 Ni-Mn-Cu 합금은 국제 저항 재료 시장을 점유하고 있는 반면에, 국내에서는 션트 저항체의 부품 국산화는 이루어졌으나, 그 핵심소재인 동합금의 국내 생산 기술은 전무한 상태이다. 따라서 현재 국내에서는 동합금 소재를 전량 수입에 의존하고 있다. 본 연구에서는 수평연속주조를 통하여 동합금 빌렛을 제조하여, 열처리 및 압연 공정을 통해 원하는 두께 및 기계적 특성을 갖는 션트저항체용 동합금을 생산하는데 그 목적이 있다. 특히, 다양한 온도 및 시간에 따른 열처리 조건을 변경하여 동합금의 기계적 특성 및 미세조직 변화의 관찰을 통해 최적 열처리조건(미세조직 균질화 및 잔류응력 제거)을 확립하고자 한다. 또한 동합금의 특성을 향상시키기 위해 압하율에 따른 동합금의 기계적 특성평가를 실시하여 미세조직 관찰 및 분석을 통해 동합금의 기계적 특성 및 미세조직 간의 상관관계를 규명하고 최적 압하율 조건을 도출하고자 한다. 그리하여 동합금의 열처리거동 및 압연거동에 대한 기초 자료를 제공하고 동시에 동합금의 미세조직 및 기계적 특성의 거동을 규명하고자 한다.
동(Cu, Copper)은 다른 금속을 함유한 합금상태로서만 아니라 합금되지 않은 상태로도 광범위하게 사용되고 있으며, 열전전도, 전기전도도 및 부식저항성이 우수하고, 높은 연성과 성형성을 가지므로 공업적으로 Al과 더불어 비철금속 재료 중 가장 중요한 금속중의 하나이다. 현재 동합금은 션트 저항체의 핵심 부품으로 산업 전반에 사용되며, 적용범위가 대단히 넓다. 특히, 산업용 및 전자 분야에서는 센서 및 에너지 측정에 적용되며, 대표적인 제품으로는 인버터, 서버모터 컨트롤러, 무정전 전원장치, 안전전압공급 장치, 전류계, 계측장비 등에 사용된다. 일반적으로 션트저항은 분로저항의 일종으로 전류측정에 주로 사용되는 저항으로 저항값이 매우 낮은 저항을 션트라고 한다. 션트를 사용하는 주목적은 전류 측정을 위해서이며, 전류를 측정하는 방법으로 전류가 흐르는 전선 중간에 저항을 직렬로 넣고, 저항에서 발생하는 전압을 측정하는 원리이다. 션트 저항체의 주목적인 전류를 정확하고 신뢰성 있게 측정하기 위해서는 션트 저항체의 재료 특성이 매우 중요하고 열에 강하고 오차가 없는 재료의 선택이 중요하다. 현재 션트 저항을 구성하는 금속 저항 재료는 가장 광범위하게 사용되는 저항 재료로서 Cu-Mn, Cu-Ni, Fe-Cr, Fe-Ni 합금이 선, 판, 봉, 박막 등의 형태로 사용되고 있다. Cu-Mn계 금속 저항 재료 중 주로 사용되는 동합금은 Cu와 Mn을 주성분으로 하고, 여기에 소량의 Ni를 첨가한 Cu-Mn-Ni 합금이다. Cu-Mn-Ni 합금은 낮은 온도 계수를 가지며, 온도 변화에 따른 저항의 변화폭이 매우 적고 장기 안정도(long-term stability)가 우수하고 상온에서 구리에 대한 열기전력이 작다. 또한, 오랜 기간 동안 재료의 특성이 변하지 않아 션트 저항체의 핵심 소재로 그 사용량이 증가하고 있다. 특히 최근에 전자 산업 분야에서의 수요가 증가함에 따라 고품질의 션트 저항체를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 각종 전기·전자부품의 소형화 및 집적화로 인해 소재의 체적률 감소를 요구하고 있으며, 션트 저항의 장기간 안정적인 사용을 위해 기계적 특성 및 전기전도도 향상이 필요하다. 일반적으로 션트 저항체에 사용되는 동합금은 압출이나 주조를 통해 생산되며, 압연 및 열처리 공정을 통하여 원하는 두께의 건전한 판재를 제조한다. 현재 독일의 이사벨휘테크 사(Isabellenh?tte Heusler GmbH & Co.)의 Ni-Mn-Cu 합금은 잉곳, 판, 봉, 와이어, 시트금속, 스트립, 파이트, 라미네이트, 전기저항 형성에 적합한 형태의 금속 와이어레이어 등으로 제조되고 있으며, Ni-Mn-Cu 합금의 국제등록상표로 망가닌(Manganin)이라는 상표로 사용하고 있다. 또한 이사벨휘테크 사의 Ni-Mn-Cu 합금은 국제 저항 재료 시장을 점유하고 있는 반면에, 국내에서는 션트 저항체의 부품 국산화는 이루어졌으나, 그 핵심소재인 동합금의 국내 생산 기술은 전무한 상태이다. 따라서 현재 국내에서는 동합금 소재를 전량 수입에 의존하고 있다. 본 연구에서는 수평연속주조를 통하여 동합금 빌렛을 제조하여, 열처리 및 압연 공정을 통해 원하는 두께 및 기계적 특성을 갖는 션트저항체용 동합금을 생산하는데 그 목적이 있다. 특히, 다양한 온도 및 시간에 따른 열처리 조건을 변경하여 동합금의 기계적 특성 및 미세조직 변화의 관찰을 통해 최적 열처리조건(미세조직 균질화 및 잔류응력 제거)을 확립하고자 한다. 또한 동합금의 특성을 향상시키기 위해 압하율에 따른 동합금의 기계적 특성평가를 실시하여 미세조직 관찰 및 분석을 통해 동합금의 기계적 특성 및 미세조직 간의 상관관계를 규명하고 최적 압하율 조건을 도출하고자 한다. 그리하여 동합금의 열처리거동 및 압연거동에 대한 기초 자료를 제공하고 동시에 동합금의 미세조직 및 기계적 특성의 거동을 규명하고자 한다.
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