일반기술

고강도 내열, 내마모성을 갖는 Cu- Mg- Sn 동합금 도체

본 발명은 동합금 재료에 관한 것으로서, 특히 높은 전기전도성을 유지하면서 내열, 내마모성이 뛰어난 전차선용, 자동차용 전선 등의 특수 전선용 도체 및 리드프레임 등에 사용이 적합한 고강도 내열, 내마모성을 갖는 Cu-Mg-Sn동합금 도체에 관한 것이다.종래 전기철도 분야에 사용되는 전선용 도체는 일반적으로 순동(純銅)을 냉간가공에 의하여 약 35-44㎏f/㎟ 정도의 강도와 마모성을 갖도록 한 경동(硬銅) 트롤리선이나 소량의 Ag을 첨가하여 내열특성을 개선시킨 은입동 트롤리선이 널리 사용되었으나, 이는 내마모성이 부족해 잦은 교체작업이 요구되는 등 중요한 대중교통 수단으로서의 전동차 시스템의 안전성 확보 및 유지 관리상의 문제점이 되고 있다. 최근 경동 트롤리선이나 은입동 트롤리선 대신 내마모성 트롤리션으로 Cu-Sn합금인 석입동(錫入銅)이나Cu-Cd합금인 카드뮴동 등이 개발되어 사용되고 있으나, 카드뮴동의 경우 그 특성은 80% IACS(국제연동표준)이상의 높은 전기전도도와 50㎏f/㎟ 이상의 인장강도 등 비교적 양호한 편이나, 제조비용이 너무 높고, 또 유해 중금속인 카드뮴을 사용해야 하므로 제조공정 뿐 아니라 환경공해가 유발될 위험이 있다. 또한 석입동의 경우 전차선의 용도와 요구특성에 따라 0.3-0.7wt% 정도의 Sn이 함유되어 있는 고용형 합금으로서 인장강도가 약 40-45㎏f/㎟ 정도로 고용강화의 효과는 인정되나, 도전특성이 약 60-70% IACS정도로 비교적 떨어지는 편이며, 특히 해안지역이나 융설제 살포지역 및 공단지역 등의 염해 환경에서의내식성이 문제시 되고 있다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 동합금 도체의 문제점을 해결하기 위해 연구개발된 것이다.본 발명의 동합금 도체는 전기적 특성을 크게 해치지 않는 범위내에서 전선 및 전기, 전자용 동합금 소재에 있어서, Cu-Mg-Sn의 3원 합금의 첨가 성분이 Sn 함량이 0.1wt%-0.6wt%이며, Mg 함량이 0.1wt%-0.5wt% 범위 이내인 합금계로 구성되어 있고, 합금조성 및 가공조건에 따라 60% IACS-80% IACS(국제연동표준)까지의 높은 도전율과, 40㎏f/㎟ - 80㎏f/㎟ 정도까지의 기계적 강도를 가지고 있다.본 발명 합금은 기존 경동선 및 석입동 선재들에 비하여 제반 특성이 우수하며, 특히 대표적인 유해 중금속으로 환경 공해 요인이 되고 제조공정상의 비경제적 요인을 수반하는 Cd함유 합금과 거의 동등 이상 수준의 특성을 나타낸다. 또한 리드프레임용 소재 및 특수전선도체, 전극재 등으로 널리 사용되고 있는 Zr동, Cr-Zr동 등의 경우 강화기구 자체가 석출 경화용이므로 앞서 설명한 바와 같이 제조공정상 용체화처리 및 석출열처리 등이 필요하므로 공정상 비경제적인 요인을 갖고 있다. 따라서 본 발명 합금은 기존 Cd함유 합금재에 대한 대체 소재로서 또한 기존 열처리형 동합금 소재에 비하여 뛰어난 특성 및 경제성을 갖는 소재로서 대체경쟁력이 충분하다.