구리 합금관 제조 공정
압출 및 냉간 인발을 이용한 구리 합금 튜브(C44300, C61400, C68700, C70600, C71500) 제조 공정
- 구리 합금 튜브는 내식성, 강도 및 열전도율이 우수하여 해양, 열교환기, 자동차 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 압출 및 냉간 인발 공정은 합금 조성에 따라 약간씩 다릅니다. 아래는 주요 합금 그룹별 상세 설명입니다.---
1. 원료 준비
합금 종류 및 주요 특성
| 합금 | 구성 | 주요 속성 | 일반적인 응용 분야 |
| C44300 | Cu-Zn-Sn (해군 황동) | 탁월한 내식성 | 응축기, 열교환기 |
| C61400 | 구리-알루미늄(알루미늄 청동) | 고강도, 내마모성 | 해양 하드웨어, 펌프 |
| C68700 | Cu-Zn-As (비소 함유 황동) | 생물막 형성 저항성 | 열교환기, 해수 |
| C70600 | 구리-니켈 90/10 | 해수 부식 저항성 | 담수화, 선박 배관 |
| C71500 | 구리-니켈 70/30 | 뛰어난 강도, 열 안정성 | 해양 석유 및 가스 |
빌렛 준비
- 주조: 빌릿은 균일성을 확보하기 위해 연속 주조 또는 직접 냉각 주조 방식으로 주조됩니다.
- 난방:
- 황동(C44300, C68700): 650–750°C
- 알루미늄 청동(C61400): 750~850°C
- Cu-Ni 합금(C70600, C71500): 800~950°C
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2. 열 압출 공정
주요 단계
1. 빌렛 윤활:
- 고니켈 합금(C70600, C71500)에는 흑연 또는 유리 윤활제를 사용하십시오.
- 황동용 오일 기반 제품(C44300, C68700).
2. 압출 프레스 설치:
- 금형 및 맨드릴: 텅스텐 카바이드 또는 H13 공구강.
- 압출 비율:
- 황동(C44300, C68700): 10:1 ~ 20:1
- 알루미늄 청동(C61400): 8:1 ~ 15:1 (더 높은 압력 필요)
- Cu-Ni(C70600, C71500): 12:1 ~ 25:1
3. 압출 튜브 출력:
- 대략적인 치수 (외경: +10~20%, 벽면: +15~30% 초과 치수).
- 표면에 산화막이 있을 수 있습니다 (다음 단계에서 제거).
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3. 스케일 제거 및 세척
- 절임:
- 황동(C44300, C68700): 묽은 황산(H₂SO₄).
- 알루미늄 청동(C61400): HNO₃ + HF (주의: 부식성이 강함).
- Cu-Ni(C70600, C71500): HNO3 또는 HNO3+ 억제제.
- 기계적 스케일 제거: 제거하기 어려운 산화물(예: C61400)의 경우 연마재 분사 방식을 사용할 수 있습니다.
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4. 냉간 인발 공정
일반적인 단계 (모든 합금)
1. 끝부분 뾰족함: 한쪽 끝은 그림을 그리기 쉽도록 가늘게 되어 있습니다.
2. 윤활:
- 황동: 비누 또는 오일 기반 세척제.
- 알루미늄 청동/Cu-Ni: 인산염 코팅 + 비누.
3. 도면 설정:
- 금형: 탄화텅스텐 또는 PCD(다결정 다이아몬드).
- 맨드릴: 고정형(정밀 가공용) 또는 유동형(긴 튜브용).
4. 패스당 감소량:
- 황동(C44300, C68700): 면적 감소율 25~35%.
- 알루미늄 청동(C61400): 15~25%(더 높은 강도).
- Cu-Ni(C70600, C71500): 20~30%.
5. 중간 어닐링:
- 황동: 2~3회 인발마다 (400~600°C).
- 알루미늄 청동: 1~2회 인발마다 (650~750°C).
- Cu-Ni: 1~2회 인발마다 (700~850°C).
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5. 최종 열처리 및 마감
어닐링(재결정화)
| 합금 | 어닐링 온도(°C) | 대기 | 목적 |
| C44300 | 400~550 | 공기 또는 질소 | 구부리기 쉽도록 부드럽게 만드세요 |
| C61400 | 650~750 | 질소/수소 | 스트레스 해소, 산화 방지 |
| C68700 | 450~600 | 공기 | 연성을 복원하세요 |
| C70600 | 700~800 | 수소/질소 | 니켈 산화 방지 |
| C71500 | 750~850 | 수소/질소 | 결정립 구조 최적화 |
최종 처리
- 스트레이트: 롤러 또는 스트레치 스트레이트.
- 절단: 톱질 또는 회전식 절단기를 사용하여 원하는 길이로 절단합니다.
- 표면 처리:
- 연마(열교환기용).
- 부동태화 처리(구리-니켈 합금의 경우 HNO₃ 사용).
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6. 품질 관리 및 테스트
- 치수 검사: 레이저 마이크로미터, 초음파 벽 두께 측정기.
- 기계적 테스트:
- 인장 강도(ASTM B111, B584).
- 경도 (로크웰 B 또는 비커스).
- 부식 시험:
- 해양 합금(C70600, C71500)에 대한 염수 분무 시험(ASTM B117).
- C44300(해군 황동)에 대한 질산수은 시험(ASTM B154).
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주요 합금 가공 차이점 비교
| 매개변수 | C44300 (황동) | C61400 (알루미늄 청동) | C68700 (비소 함유 황동) | C70600 (구리-니켈 90/10) | C71500 (구리-니켈 70/30) |
| 압출 온도 | 650~750°C | 750~850°C | 650~750°C | 800~900°C | 850~950°C |
| 콜드 드로우 패스 | 3~5세 | 4~6세 | 3~5세 | 5~8세 | 6~10세 |
| 어닐링 주파수 | 2~3일마다 | 1~2개마다 | 2~3일마다 | 1~2개마다 | 매 1 |
| 최종 전력 | 300~400 MPa | 500~700 MPa | 350~450 MPa | 300~400 MPa | 400~550 MPa |
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마지막으로
- 구리-니켈 합금(C70600, C71500): 가공 경화로 인해 더욱 엄격한 공정 제어가 필요합니다.
- 알루미늄 청동(C61400): 더 높은 압출력과 세심한 열처리 과정이 필요합니다.
- 황동(C44300, C68700): 가공하기는 쉽지만 탈아연화에 민감합니다(C44300은 억제제가 필요합니다).
특정 합금에 대한 대체 방법(예: 연속 주조 + 필거링)에 대한 자세한 정보를 원하십니까?
