KR100515804B1 - Titanium copper alloy having high strength and method for producing the same, and terminal?connector using the titanium copper alloy - Google Patents
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Abstract
Ti 를 2.0 질량% 이상 3.5 질량% 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 평균 결정 입자직경이 20㎛ 이하, 또한 b 로 표시되는 0.2% 내력이 800 N/㎟ 이상에서 압연방향에 대하여 직각방향으로 W 굽힘시험을 하였을 때, a 로 표시되는 균열이 발생하지 않는 굽힘반경비 (굽힘반경/판두께) 가 a ≤0.05 ×b－40 가 된다.In a titanium copper alloy containing 2.0% by mass or more and 3.5% by mass or less of Ti, the remainder consisting of copper and unavoidable impurities, wherein the average crystal grain diameter is 20 µm or less, and the 0.2% yield strength represented by b is 800 N / mm 2. As described above, when the W bending test is carried out in a direction perpendicular to the rolling direction, the bending radius ratio (bending radius / plate thickness) in which no crack is indicated by a is set to a ≦ 0.05 × b-40.
Description
본 발명은 단자ㆍ커넥터 등의 전자부품용으로 사용되는 굽힘가공성이 우수한 고강도 티탄 구리 합금 및 그 제조방법, 그리고 그것들을 사용한 단자ㆍ커넥터에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 소재인 금속재료에 대하여 고강도가 요구되는 포크형 컨택트용으로서 최적 고강도 티탄 구리 합금 및 그 제조방법, 그리고 그 티탄 구리 합금을 사용한 포크형 커넥터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high strength titanium copper alloy having excellent bendability for use in electronic parts such as terminals and connectors, a method of manufacturing the same, and a terminal connector using the same. The present invention also relates to an optimum high strength titanium copper alloy for a fork-type contact for which high strength is required for a metal material as a raw material, a manufacturing method thereof, and a fork connector using the titanium copper alloy.
C1990 등의 티탄을 포함하는 구리 합금 (이하, 티탄 구리 합금이라 함) 은, 우수한 가공성과 기계적 강도를 갖기 때문에 전자부품용으로서 단자ㆍ커넥터 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 한편, 최근에는 전자부품의 경박·단소화의 진전이 종전보다 더 현저하여, 이것에 대응하기 위하여 전자부품용 구리 합금조에도 재료두께가 얇을 것이 요구되고 있다. 그런데, 재료가 얇아졌음에도 불구하고 커넥터의 접촉압 등을 유지하기 위해 재료 자체의 강도가 높을 것과, 작은 공간에서 그 기능을 하기 위해 부품의 굽힘가공도 작은 굽힘반경으로 실시할 것이 요구되고 있다. 즉, 티탄 구리 합금에는 고도전율인 것에 더하여 고강도이며 굽힘가공성이 양호하다는 상반된 특성이 요구되고 있다.Copper alloys containing titanium such as C1990 (hereinafter referred to as titanium copper alloys) have excellent workability and mechanical strength, and thus are widely used for applications such as terminals and connectors for electronic parts. On the other hand, in recent years, advances in light and thinning of electronic components have been more remarkable than before, and in order to cope with this, thinner material thicknesses are required in copper alloy baths for electronic components. By the way, even though the material is thin, it is required that the strength of the material itself be high to maintain the contact pressure of the connector and the like, and that the bending of the parts must also be performed with a small bending radius in order to function in a small space. That is, titanium copper alloys are required to have opposing characteristics of high conductivity and good bendability in addition to high conductivity.
게다가, 휴대전화, 디지털 카메라, 비디오 카메라 등 고밀도 실장화의 진전에 따라, 전자부품용 단자ㆍ커넥터, 리드프레임 등의 금속부재에도 가혹하고 복잡한 굽힘성형이 행해지기 때문에, 고강도 외에 가공성으로서 특히 굽힘가공성이 양호할 것이 요구된다.In addition, with the development of high-density packaging such as mobile phones, digital cameras, and video cameras, since severe and complicated bending molding is performed on metal parts such as terminals, connectors, and lead frames for electronic parts, in addition to high strength, workability is particularly excellent in workability. This is required to be good.
이러한 상황에 있어서, 티탄 구리 합금의 굽힘가공성 및 응력완화율을 개선하기 위하여, 결정입도를 20㎛ 를 초과하지 않는 열처리조건으로 용체화 처리를 하는 제조방법에 관한 보고 (예컨대, 일본 공개특허공보 평7-258803호) 가 있다. 그런데, 최근의 단자ㆍ커넥터 등의 전자부품용으로 사용되는 구리 합금 소재에 대한 굽힘가공성의 요구에 대하여 상기와 같이 개선된 티탄 구리라 해도 반드시 만족할만한 굽힘가공성을 갖고 있다고는 할 수 없는 것이 현상황이다. 티탄 구리 합금에 관해 요구를 만족시키기 위해서는, 강도와 굽힘가공성의 상관관계를 개선해야 할 필요가 있고, 그러기 위해서는 티탄 구리 합금의 제조방법도 개선해야 할 필요가 있다.In such a situation, in order to improve the bending workability and stress relaxation rate of the titanium copper alloy, a report on a manufacturing method of performing a solution treatment under heat treatment conditions in which the crystal grain size does not exceed 20 μm (for example, JP-A-A) 7-258803). However, the present situation is that even if the titanium copper improved as described above with respect to the bendability of copper alloy materials used for electronic parts such as terminals and connectors is not necessarily satisfactory bendability. . In order to satisfy the demand for the titanium copper alloy, it is necessary to improve the correlation between the strength and the bendability, and in order to do so, the manufacturing method of the titanium copper alloy needs to be improved.
또, 종래로부터 전자부품용 구리 합금의 인장강도가 500 ∼ 800MPa 인 중간정도의 강도가 요구되는 경우에는 황동, 인청동, 양은, 그리고 고도전성이 요구될 때에는 Cu-Ni-Si 계, Cu-Cr-Zr 계, Cu-Cr-Sn 계의 구리 합금이 사용되고 있으며, 또한 900MPa 정도 이상의 고강도가 요구되는 경우에는 베릴륨 구리, 티탄 구리가 사용되고 있다.In the case where a moderate strength of 500 to 800 MPa in tensile strength of the copper alloy for electronic parts is conventionally required, brass, phosphor bronze, silver silver, and high conductivity require Cu-Ni-Si and Cu-Cr-. Zr-based and Cu-Cr-Sn-based copper alloys are used, and when high strength of about 900 MPa or more is required, beryllium copper and titanium copper are used.
이러한 상황에서, 최근에는 FPC (플렉시블 프린트 배선판) 의 수요가 증가하여 FPC 용 커넥터도 개량되고 있다. 포크형 커넥터는 FPC 용 커넥터에 사용되며, 금속재료의 면에서 접촉하는 범용 커넥터와 달리 기판과는 구리 합금판의 파면에서 접촉시키는 구조이다. 따라서, 굽힘가공은 행해지지 않아, 포크형 커넥터로는 굽힘가공성이 양호하지 않더라도 강도가 높을 것이 첫 번째로 요구된다.In such a situation, in recent years, the demand for FPC (flexible printed wiring board) has increased, and the connector for FPC has also been improved. Fork-type connector is used for FPC connector, and unlike the general-purpose connector which contacts in the surface of metal material, it is a structure which makes contact with the wave surface of copper alloy plate with board. Therefore, bending is not performed, and the fork connector is first required to have high strength even if bending property is not good.
구체적으로 포크형 커넥터로는, 최저 1000 MPa 이상의 인장강도가 필요하고, 다양한 설계에 대응할 수 있기 위해서는 1200 MPa 이상의 인장강도가 필요하다.Specifically, the fork-type connector requires a tensile strength of at least 1000 MPa or more, and a tensile strength of 1200 MPa or more is required to cope with various designs.
스테인리스강은 고강도인 것, 예컨대 SUS301 에서는 1200 MPa 를 초과하는 인장강도를 갖는 재료도 있지만, 스테인리스는 도전율 2.4% IACS 정도로 낮아, 포크형 커넥터용으로는 사용할 수 없다. 포크형 커넥터로는 최저 10% IACS 의 도전율이 필요하다.Stainless steel is a material of high strength, for example, a material having a tensile strength exceeding 1200 MPa in SUS301, but stainless steel is as low as 2.4% IACS in conductivity and cannot be used for fork connectors. Fork-type connectors require at least 10% IACS conductivity.
1200 MPa 이상의 인장강도를 갖는 구리 합금으로는 베릴륨 구리가 있다. 또한, 고강도 구리 합금으로는 티탄 구리도 유력하지만, 1200 MPa 이상의 인장강도를 얻기 위해서는 4 질량% 티탄을 함유시키고 다시 MTH (시효가공 가열처리) 등의 특수한 처리를 해야 한다 (강좌·현대의 금속학 재료편 5 비철재료, p78 (일본금속학회) 등).Copper alloys having a tensile strength of 1200 MPa or more include beryllium copper. In addition, titanium copper is also a strong copper alloy, but in order to obtain a tensile strength of 1200 MPa or more, 4 mass% titanium must be included and special treatment such as MTH (aging and heat treatment) must be performed again. 5 Non-ferrous materials, p78 (Japan Metal Society).
그러나, 4 질량% Ti 를 함유하는 티탄 구리는 가공성이 나쁘며 열간압연으로 균열이 발생하고 냉간압연으로 에지 균열이 생기는 현상이 발생하기 쉽기 때문에, 공업적으로 높은 수율로 제조하기 어려워, 전자부품용 소재로서 상업적으로 확대판매하는 것은 곤란하다. 또한, MTH 처리는 시효처리후의 티탄 구리를 더 냉간압연하여 그 후 열처리하는 공정이지만, 시효처리후의 티탄 구리 합금을 냉간압연하는 것은 에지 균열이 발생하기 쉬워 제조가 곤란하다.However, since titanium copper containing 4% by mass of Ti is poor in workability and easily cracks due to hot rolling and edge cracking occurs during cold rolling, it is difficult to manufacture industrially with high yields. As a result, it is difficult to expand commercially. The MTH treatment is a step of further cold rolling the titanium copper after aging treatment followed by heat treatment. However, cold rolling of the titanium copper alloy after aging treatment tends to cause edge cracking and is difficult to manufacture.
한편, 3 질량% Ti 를 함유하는 티탄 구리 (C1990) 는 종래의 제조법에서는 기껏해야 1000 MPa 정도의 인장강도밖에 얻을 수 없다. 또한, 일본 공개특허공보 평7-258803호에서는, 티탄 구리 합금에 관해 결정입자가 20㎛ 를 초과하지 않는 열처리조건으로 용체화 처리하는 제조방법에 관한 보고가 되어 있어, 종래의 같은 재료에 비하여 특히 강도가 저하되지 않고 굽힘특성이 우수한 재료를 제조할 수 있다고 알려져 있으나, 고강도의 티탄 구리는 얻어지고 있지 않다. 따라서, 1200 MPa 이상의 인장강도를 갖는 구리 합금으로는 베릴륨 구리 이외의 구리 합금은 없어 독점적인 시장이었다.On the other hand, titanium copper (C1990) containing 3% by mass of Ti can only obtain a tensile strength of about 1000 MPa at most in the conventional production method. In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-258803 discloses a method for producing a solution in which the crystal grains are solution-treated under a heat treatment condition in which the crystal grains do not exceed 20 µm with respect to the titanium copper alloy. Although it is known that the material which is excellent in the bending characteristic can be manufactured without falling in strength, high strength titanium copper is not obtained. Therefore, there is no copper alloy other than beryllium copper as a copper alloy having a tensile strength of 1200 MPa or more.
그러나, 베릴륨 구리도 최적 구리 합금은 아니며, 응력완화특성은 티탄 구리에 뒤떨어져 결코 만족할만한 것은 아니었다. 따라서, Ti 를 2.0 ∼ 3.5 질량% 함유하는 티탄 구리 합금에 관해, 종전보다 더 고강도인 1200 MPa 이상의 인장강도를 얻을 수 있다면, 응력완화특성을 포함하여 최적 고강도 구리 합금이 될 수 있기 때문에, 개선이 기대되고 있다.However, beryllium copper is also not an optimal copper alloy, and the stress relaxation property was inferior to titanium copper and was never satisfactory. Therefore, with respect to the titanium copper alloy containing 2.0 to 3.5 mass% of Ti, if the tensile strength of 1200 MPa or more, which is higher than before, can be obtained, since the optimum high strength copper alloy including stress relaxation characteristics can be obtained, the improvement is achieved. It is expected.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 완성된 것으로, 티탄 구리 합금에 관하여 굽힘가공성을 저하시키지 않고 강도를 향상시킨 단자ㆍ커넥터 재료를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한 본 발명은, 인장강도가 베릴륨 구리에 필적하는 1200 MPa 이상, 도전율이 10% IACS 이상인 고강도 티탄 구리 합금 및 그 제조방법, 및 그 고강도 티탄 구리 합금을 사용한 전자부품, 특히 포크형 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.This invention is completed in view of such a point, Comprising: It aims at providing the terminal connector material which improved the strength, without reducing bendability with respect to a titanium copper alloy. The present invention also provides a high-strength titanium copper alloy having a tensile strength of at least 1200 MPa comparable to beryllium copper, a conductivity of 10% IACS or more, and a manufacturing method thereof, and an electronic component using the high-strength titanium copper alloy, particularly a fork-type connector. It is aimed at.
본 발명자들은 티탄 구리 합금의 최종 재결정소둔 조건 (용체화처리 조건) 및 그 후의 냉간압연 조건 및 시효처리 조건을 조정하여 최종 열처리후에 각 특성치간의 상관관계를 조사함으로써, 굽힘가공성을 저하시키지 않고 강도를 향상시킨 특성을 갖는 티탄 구리 합금 소재를 안정적으로 얻을 수 있다는 것을 알아내었다.The present inventors adjusted the final recrystallization annealing conditions (solvation treatment conditions) of the titanium copper alloy and subsequent cold rolling and aging treatment conditions to investigate the correlation between the characteristic values after the final heat treatment, thereby improving the strength without deteriorating the bending workability. It was found that a titanium copper alloy material having improved characteristics can be obtained stably.
본 발명은 상기 발견에 기초하여 완성된 것으로, Ti 를 2.0 질량% 이상 3.5 질량% 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 평균 결정 입자직경이 20㎛ 이하, 또한 b 로 표시되는 0.2% 내력이 800 N/㎟ 이상에서 압연방향에 대하여 직각방향으로 W 굽힘시험을 하였을 때, a 로 표시되는 균열이 발생하지 않는 굽힘반경비 (굽힘반경/판두께) 가 a ≤0.05 ×b－40 가 되는 것을 특징으로 하고 있다.The present invention has been completed on the basis of the above findings, and in the titanium copper alloy containing 2.0 mass% or more and 3.5 mass% or less, the balance being made of copper and unavoidable impurities, the average crystal grain diameter is 20 µm or less. The bending radius ratio (bending radius / plate thickness) at which the crack represented by a is not generated when the W bending test is performed at right angles to the rolling direction when the 0.2% yield strength represented by b is 800 N / mm 2 or more, a ≤ It is characterized by being 0.05xb-40.
본 발명의 제 2 특징은, Ti 를 2.0 질량% 이상 3.5 질량% 이하 함유하고, 추가로 Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P 및 Si 중 1 종 이상을 총량으로 0.01 질량% 이상 3.0 질량% 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 평균 결정 입자직경이 20㎛ 이하, 또한 b 로 표시되는 0.2% 내력이 800 N/㎟ 이상에서 압연방향에 대하여 직각방향으로 W 굽힘시험을 하였을 때, a 로 표시되는 균열이 발생하지 않는 굽힘반경비 (굽힘반경/판두께) 가 a ≤0.05 ×b－40 가 되는 것이다.The 2nd characteristic of this invention contains 2.0 mass% or more and 3.5 mass% or less of Ti, and further 0.01 or more of Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, and Si is 0.01 in total amount. In a titanium copper alloy containing from not less than 3.0% by mass and not more than 3.0% by mass, the remainder consisting of copper and unavoidable impurities, in which the average crystal grain diameter is 20 µm or less, and the 0.2% yield strength represented by b is rolled at 800 N / mm 2 or more. The bending radius ratio (bending radius / plate thickness) at which the crack indicated by a does not occur when the W bending test was conducted at right angles to the direction is a ≦ 0.05 × b-40.
이하, 상기 수치한정의 근거를 본 발명의 작용과 함께 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서 「%」는 「질량%」를 의미하는 것이다.Hereinafter, the basis of the numerical limitation will be described together with the operation of the present invention. In addition, in the following description, "%" means "mass%."
A. Ti : 2.0 ∼ 3.5% A. Ti : 2.0 to 3.5%
Ti 에는 Cu-Ti 합금을 시효처리하였을 때 스피노달 분해 (spinodal decomposition) 를 일으켜 모재 중에 농도의 변조구조를 생성하며, 이로 인해 매우 높은 강도를 확보하는 작용이 있지만, 그 함유율이 2.0% 미만이면 원하는 강화를 기대할 수 없으며, 한편 3.5% 을 초과하여 Ti 를 함유시키면 입계 반응형 석출을 일으키기 쉬워져 반대로 강도저하를 초래하거나 가공성을 열화시키기도 한다. 따라서, Ti 함유량은 2.0 ∼ 3.5% 로 규정하였다.Ti has spinoidal decomposition when the Cu-Ti alloy is ageed to produce a modulated structure of the concentration in the base metal, thereby securing a very high strength, but if the content is less than 2.0%, Reinforcement cannot be expected. On the other hand, when Ti is contained in excess of 3.5%, grain boundary reaction type precipitation is likely to occur, conversely, strength may be degraded or workability may be degraded. Therefore, Ti content was prescribed | regulated to 2.0 to 3.5%.
B. Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, Si : 총량으로 0.01 ∼ 3.0% B. Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, Si : 0.01 to 3.0% by total amount
Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P 및 Si 는 모두 Cu-Ti 합금의 도전성을 크게 저하시키지 않고 입계 반응형 석출을 억제하고, 결정 입자직경을 미세하게 하며, 또한 시효석출에 의해 강도를 상승시키는 등의 작용을 갖고 있다. 또, Sn, In, Mn, P 및 Si 는 고용 강화에 의해 Cu-Ti 합금의 강도를 향상시키는 작용을 갖고 있다. 따라서, 필요에 따라 이들 원소가 1 종 또는 2 종 이상 첨가되지만, 그 함유량이 총량으로 0.01% 미만이면 상기 작용에 의한 원하는 효과를 얻을 수 없고, 한편 총량으로 3.0% 를 초과하는 함유량이 되면 Cu-Ti 합금의 도전성 및 가공성을 현저하게 열화시킨다. 따라서, 1 종이 단독첨가되거나 또는 2 종 이상이 복합첨가되는 Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P 및 Si 의 함유량은 총량으로 0.01% ∼ 3.0% 로 정하였다.Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, and Si all suppress grain boundary reaction precipitation, make crystal grain diameter fine, and also prevent aging precipitation without significantly reducing the conductivity of Cu-Ti alloy. Thereby increasing the strength. In addition, Sn, In, Mn, P, and Si have an effect of improving the strength of the Cu-Ti alloy by solid solution strengthening. Therefore, although these elements are added 1 type or 2 or more types as needed, if the content is less than 0.01% in total amount, the desired effect by the said effect will not be acquired, and if content exceeds 3.0% in total amount, Cu- The conductivity and workability of the Ti alloy are significantly degraded. Therefore, the content of Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, and Si, in which one species is added alone or two or more kinds are added at a total amount, is set at 0.01% to 3.0%.
여기서, 상기 첨가원소 중 Zn 은 Cu-Ti 합금의 도전성을 저하시키지 않고 땜납의 열박리를 억제하는 작용을 기대할 수 있기 때문에 특히 바람직하게 첨가되지만, 그 함유량이 0.05% 미만이면 원하는 효과를 얻을 수 없고, 또 2.0% 을 초과하면 도전성 및 응력완화특성이 열화된다. 따라서, Zn 의 함유량은 0.05% ∼ 2.0% 인 것이 바람직하다.Here, Zn in the additive element is particularly preferably added because it can be expected to suppress the thermal peeling of the solder without lowering the conductivity of the Cu-Ti alloy. However, if the content is less than 0.05%, the desired effect cannot be obtained. In addition, when it exceeds 2.0%, the conductivity and stress relaxation characteristics deteriorate. Therefore, it is preferable that content of Zn is 0.05%-2.0%.
C. 티탄 구리 합금의 특성C. Properties of Titanium Copper Alloy
티탄 구리 합금이 단자ㆍ커넥터 재료로서 사용되기 위해서는, 특히 그 재료강도와 함께 복잡한 부품가공을 하여 사용되기 때문에 굽힘가공성이 중요하다. 부품설계를 할 때에는 재료강도의 지표인 0.2% 내력과, 재료판두께에 대하여 여러 가지 굽힘반경으로 굽힘가공하였을 때의 굽힘부의 상황에 의해 평가되는 굽힘 특성이 고려된다. 본 발명자들은, 최근의 전자부품에 요구되는 강도와 판두께에 따른 굽힘가공성을 정량적으로 해석한 결과, 이하에 나타낸 바와 같이 양자를 균형있게 한 일정한 척도를 찾아내었다.In order to use a titanium copper alloy as a terminal / connector material, bending workability is important because it is used in a complicated component processing together with its material strength. When designing the part, the bending characteristics evaluated by 0.2% yield strength, which is an index of material strength, and the bending part when bending at various bending radii for the material sheet thickness, are considered. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of quantitatively analyzing the bending workability according to the strength and plate | board thickness calculated | required of the recent electronic component, the present inventors discovered the constant measure which balanced both as shown below.
즉 본 발명은, b 로 표시되는 0.2% 내력이 800 N/㎟ 이상에서 압연방향에 대하여 직각방향으로 W 굽힘시험을 하였을 때, a 로 표시되는 균열이 발생하지 않는 굽힘반경비 (굽힘반경/판두께) 가 a ≤0.05 ×b－40 이므로, 고강도와 굽힘가공성을 균형있게 하여 최근의 요구에 대응할 수 있는 티탄 구리 합금을 제공할 수 있는 것이다. 또, 티탄 구리 합금의 0.2% 내력을 800 N/㎟ 이상으로 규정한 것은, 800 N/㎟ 미만이면 티탄 구리 합금으로서의 고강도 특성을 충분히 활용할 수 없기 때문이다. 또한, 본 발명에 있어서 결정입자직경의 측정은 JIS H 0501 에 준하여 절단법에 의해 구한 값을 사용한다.That is, in the present invention, the bending radius ratio (bending radius / plate) in which the crack represented by a does not occur when the W bending test in the direction perpendicular to the rolling direction is performed at a 0.2% yield strength of 800 N / mm 2 or more. Since a) is a? 0.05 × b-40, a titanium copper alloy capable of balancing high strength and bendability can be provided to meet the recent demands. Moreover, 0.2% yield strength of a titanium copper alloy is prescribed | regulated to 800 N / mm <2> or more because it is not able to fully utilize the high strength characteristic as a titanium copper alloy when it is less than 800 N / mm <2>. In addition, in this invention, the measurement of the crystal grain diameter uses the value calculated | required by the cutting method according to JISH0501.
티탄 구리 합금의 강도를 향상시키기 위해서는, 합금원소의 첨가에 의한 고용강화, 시효처리온도를 적정하게 하여 석출강화시키는 것 및 시효전의 가공도를 적정하게 한 가공경화에 의한 강화가 있으며, 종래는 이들을 조합함으로써 원하는 재료특성을 확보하였다. 그런데, 이러한 강화기구만으로 강도를 향상시키면 굽힘성이 열화되어, 원하는 재료특성의 영역에 도달하지 않는 경우가 생겼다. 그래서, 본 발명자들은 여러 가지 시험을 실시한 결과, 결정입도에 대하여 강도와 굽힘특성의 상관관계가 있으며, 0.2% 내력과 굽힘반경비의 상기한 바와 같은 관계를 얻기 위해서는 평균 결정 입자직경이 20㎛ 이하이어야 한다는 것을 알아내었다.In order to improve the strength of the titanium copper alloy, there are strengthening of solid solution by addition of alloying elements, precipitation strengthening by optimizing the aging treatment temperature, and strengthening by work hardening with proper workability before aging. Combination ensured the desired material properties. However, when the strength is improved only by such a reinforcing mechanism, the bendability is deteriorated, so that the area of the desired material properties may not be reached. Therefore, the present inventors conducted various tests and found that there is a correlation between the strength and the bending characteristics with respect to the grain size, and in order to obtain the relationship as described above of the 0.2% yield strength and the bending radius ratio, the average grain size is 20 µm or less. Found out it should be.
또, 재료의 강도를 저하시키지 않고서 굽힘특성을 향상시키기 위해서는, 결정입도를 엄밀하게 규정하고 또한 최종 재결정소둔 조건, 냉간가공도 및 시효처리온도를 적정하게 할 필요가 있다. 또, 본 발명은 상기한 바와 같은 티탄 구리 합금을 사용한 단자ㆍ커넥터이기도 하다.In addition, in order to improve the bending characteristics without lowering the strength of the material, it is necessary to precisely define the grain size and to make appropriate the final recrystallization annealing conditions, cold workability, and aging treatment temperature. Moreover, this invention is also the terminal connector using the titanium copper alloy as mentioned above.
다음으로, 본 발명의 티탄 구리 합금의 제조방법은, 최종 재결정소둔을 도 1 에 나타내는 α상과 α+ Cu3Ti 상의 경계선 (L) 이하의 온도에서 행함으로써 상기 티탄 구리 합금을 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.Next, the method for producing a titanium copper alloy of the present invention is characterized in that the titanium copper alloy is produced by performing final recrystallization annealing at a temperature below the boundary line L of the α phase and α + Cu 3 Ti phase shown in FIG. 1. I am doing it.
본 발명에 있어서는, 최종의 재결정소둔 조건과 이것에 이어지는 냉간가공, 그리고 시효처리의 조건을 규정하는 것이 기본으로 되어 있다. 최종의 재결정소둔 조건은 그 후에 계속되는 가공을 용이하게 하기 위해, 그리고 재료의 특성 및 결정입도를 조정하기 위해 행해진다.In the present invention, it is basic to define the conditions for final recrystallization annealing, cold processing subsequent to this, and aging treatment. Final recrystallization annealing conditions are then performed to facilitate subsequent processing and to adjust the properties and grain size of the material.
종래, 결정입도가 20㎛ 를 초과하지 않는 티탄 구리 합금을 제조하기 위해서는, 처리온도를 Ti 의 고용영역에 정하고 처리시간을 적정하게 함으로써 결정입도를 조정하는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 고온 단시간에서의 용체화 처리에 의해 재결정시키는 경우, 결정 입자직경의 균일성이 불충분하기 때문에 강도의 향상은 꾀할 수 있으나 굽힘가공성이 나빠짐과 동시에 특성의 격차가 생겨, 20㎛ 이하의 결정입자직경으로 티탄 구리 합금의 고강도화의 안정화를 꾀하는 것은 곤란하였다.Conventionally, in order to manufacture a titanium copper alloy whose crystal grain size does not exceed 20 micrometers, the method of adjusting grain size by setting a process temperature to the solid solution area of Ti and adjusting a process time is used. However, when recrystallization by the solution treatment at high temperature and short time, the uniformity of the crystal grain diameter is insufficient, the strength can be improved, but the bending workability is poor and the characteristic gap occurs, and the crystal grain is 20 mu m or less. It was difficult to stabilize the high strength of the titanium copper alloy by the diameter.
그래서, 본 발명자들은 재결정소둔에 관한 여러 가지 시험을 한 결과, 각 조성에 대하여 고용-석출의 경계인 α- (α+ Cu3Ti) 경계선 (L) 이하의 온도, 즉 함유하는 모든 Ti 가 Cu 중에 고용되는 온도영역이 아니라 일부 석출이 일어나는 온도영역에서 평균 결정 입자직경이 20㎛ 를 초과하지 않는 시간동안 재결정소둔하면, 강도를 저하시키지 않고 굽힘가공성이 양호하며, 게다가 특성의 격차가 작은 티탄 구리 합금을 제공할 수 있다는 것을 알아내었다. 또, α- (α+ Cu3Ti) 경계선 (L) 의 온도 y (℃) 에 관해서는, 간략적으로 Ti 농도를 x (%) 로 하여 y = 50x + 650 로 근사할 수 있다.Therefore, the inventors conducted various tests on recrystallization annealing, and as a result, for each composition, the temperature below the α- (α + Cu 3 Ti) boundary line (L), which is the solution-precipitation boundary, that is, all Ti contained in Cu Recrystallization annealing for a time period in which the average crystal grain diameter does not exceed 20 µm in the temperature range where some precipitation occurs, not in the solid solution temperature range, is a titanium copper alloy with good bending workability and a small difference in properties without reducing the strength. I found out that it can provide. Further, as to the temperature y (℃) of α- (α + Cu 3 Ti) boundary (L) is simplified typically can be approximated by y = 50x + 650 to a Ti concentration of x (%).
또, 결정입자가 미세해지면 굽힘가공성은 양호해지지만, 평균 결정 입자직경이 3㎛ 미만이 되면 미재결정부가 잔존하는 경우가 있어, 굽힘가공성이 열화되는 경우가 있기 때문에, 평균 결정 입자직경은 20㎛ 이하, 바람직하게는 3 ∼ 20㎛ 로 한다.The finer the grains, the better the bending workability. However, when the average grain size is less than 3 µm, the unrecrystallized portion may remain, and the bending formability may deteriorate. Therefore, the average grain size is 20 µm. Hereinafter, Preferably it is 3-20 micrometers.
또, 재결정소둔후의 냉각속도를 100℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 냉각속도가 10O℃/초를 밑돌면 냉각시에 스피노달 분해를 일으켜 재료가 경화하여, 그 후의 가공이 곤란해지기 때문이다. 따라서, 가열로에서 나온 재료 표면을 물이나 기수 (氣水) 에 의해 냉각하는 것이 상기 냉각속도를 확보하고 또한 재료를 균일하게 냉각시키기 위해 바람직하다.Moreover, it is preferable to make cooling rate after recrystallization annealing into 100 degreeC / sec or more. This is because if the cooling rate is lower than 100 DEG C / sec, spinodal decomposition occurs during cooling, the material hardens, and subsequent processing becomes difficult. Therefore, it is preferable to cool the surface of the material from the heating furnace by water or water to ensure the cooling rate and to cool the material uniformly.
그리고, 상기한 바와 같은 0.2% 내력과 굽힘가공성의 특성의 상관관계를 얻기 위해서는, 재결정소둔 조건 외에 그 후의 냉간가공도와 시효처리 조건을 엄밀하게 규정해야 한다. 재결정소둔된 재료는 대부분의 Ti 가 고용되고 냉간압연에 의해 가공된 후, 시효처리가 실시된다. 그 냉간압연시의 가공도는 5 ∼ 70% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 5% 미만의 가공도로는 가공경화에 의한 강도의 향상이 작기 때문에 원하는 강도를 얻을 수 없고, 한편 가공도가 70% 를 초과하면 시효처리조건을 적정하게 함으로써 높은 강도는 얻을 수 있으나 굽힘가공성이 열화되어 상기한 바와 같은 0.2% 내력과 굽힘가공성의 특성의 상관특성을 얻을 수 없기 때문이다.In addition, in order to obtain the correlation between the 0.2% yield strength and the bending workability characteristics described above, the cold workability and subsequent aging treatment conditions must be strictly defined in addition to the recrystallization annealing conditions. The recrystallized annealed material is subjected to aging treatment after most of the Ti is dissolved in solid solution and processed by cold rolling. It is preferable to make the workability at the time of cold rolling into 5 to 70% or less. This is because the improvement of strength due to work hardening is less than the workability of less than 5%, and thus the desired strength cannot be obtained. On the other hand, if the workability exceeds 70%, high strength can be obtained by optimizing the aging treatment conditions. This is because it is deteriorated and a correlation characteristic between the 0.2% yield strength and the bending workability characteristics as described above cannot be obtained.
또, 시효처리조건은 300℃ 이상 600℃ 이하인 것이 바람직하다. 이것은, 시효처리온도가 300℃ 미만이면 충분히 시효처리가 되지 않아 재료강도가 향상되지 않고, 한편 600℃ 이상의 온도로 시효처리를 해도 고용 Ti 량이 많아 (석출물량이 적어), 원하는 강도를 얻을 수 없기 때문이다. 또, 시효시간은 1 시간 이상 15 시간 이하인 것이 바람직하다. 이는, 1 시간 미만에서는 시효에 의한 강도, 도전성의 향상을 기대할 수 없고, 한편 15 시간을 초과하면 현저한 과시효에 의한 강도저하가 일어나기 때문이다.Moreover, it is preferable that aging treatment conditions are 300 degreeC or more and 600 degrees C or less. This means that if the aging treatment temperature is less than 300 ° C., the aging treatment is not sufficiently performed and the material strength does not improve. On the other hand, even if the aging treatment is performed at a temperature of 600 ° C. or higher, the amount of solid solution Ti is large (less precipitates), so that the desired strength cannot be obtained. Because. Moreover, it is preferable that aging time is 1 hour or more and 15 hours or less. This is because an improvement in strength and conductivity due to aging cannot be expected in less than 1 hour, whereas a significant decrease in strength due to overaging occurs over 15 hours.
이상과 같이, 본 발명은 시효경화형 구리 합금인 티탄 구리 합금이며 굽힘가공성이 우수하고 고강도인 것으로, 소형이고 우수한 굽힘가공성, 고강도가 요구되는 단자ㆍ커넥터에 적용된다. 또한, 단자ㆍ커넥터의 컨택트에 가공전 또는 가공후에 도금 처리되더라도 강도, 굽힘가공성은 거의 열화하지 않아 본 발명의 효과는 발휘된다.As described above, the present invention is a titanium copper alloy which is an age hardening copper alloy, which has excellent bending workability and high strength, and is applied to a terminal / connector requiring small size, excellent bending workability and high strength. Further, even if the contact of the terminal / connector is plated before or after the machining, the strength and the bending workability hardly deteriorate, so that the effect of the present invention is exerted.
상기한 바와 같은 고강도 티탄 구리는, 일반적으로 시효처리후에 프레스가공이 행해진다. 본 발명자들은 프레스가공 후에 시효처리함과 동시에 결정입도의 범위를 상기보다도 더 한정함으로써 굽힘가공성이 더욱 향상된다는 것을 알아내었다. 즉, 본 발명의 제 3 특징은, Ti 를 2.0 질량% 이상 3.5 질량% 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 프레스가공후에 시효처리가 행해져 결정입도가 5 ∼ 15㎛ 이고, 또 시효처리전에 굽힘반경이 0 이며 압연방향에 대하여 직각방향으로 W 굽힘시험을 하였을 때 균열이 발생하지 않으며, 상기 시효처리후에 경도가 300Hv 이상, 바람직하게는 310Hv 이상이 되는 가공조직을 갖는 것이다.The high strength titanium copper as mentioned above is generally press-processed after an aging treatment. The present inventors found that bending workability is further improved by aging treatment after press working and at the same time limiting the range of grain size more than the above. That is, in the titanium copper alloy containing 2.0 mass% or more and 3.5 mass% or less of Ti, and remainder consists of copper and an unavoidable impurity, the aging process is performed after press work, and crystal grain size is 5 ~. 15 占 퐉, the bending radius is 0 before the aging treatment and cracking does not occur when the W bending test is performed in a direction perpendicular to the rolling direction, and the hardness is 300 Hv or more, preferably 310 Hv or more after the aging treatment. To have.
또, 본 발명의 제 4 특징은, Ti 를 2.0 질량% 이상 3.5 질량% 이하 함유하고, 추가로 Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P 및 Si 중 1 종 이상을 총량으로 0.01 질량% 이상 3.0 질량% 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 프레스가공후에 시효처리가 행해져 결정입도가 5 ∼ 15㎛ 이고, 또 시효처리전에 굽힘반경이 0 이며 압연방향에 대하여 직각방향으로 W 굽힘시험을 하였을 때 균열이 발생하지 않으며, 상기 시효처리후에 경도가 300Hv 이상, 바람직하게는 310Hv 이상이 되는 가공조직을 갖는 것이다.Moreover, the 4th characteristic of this invention contains 2.0 mass% or more and 3.5 mass% or less of Ti, Furthermore, the total amount of 1 or more types of Zn, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, and Si is further included. In a titanium copper alloy containing 0.01% by mass or more and 3.0% by mass or less, the balance of which is made of copper and unavoidable impurities, wherein the aging treatment is carried out after the press working to have a grain size of 5 to 15 µm and a bending radius before the aging treatment. It is 0, and cracks do not occur when the W bending test is performed in a direction perpendicular to the rolling direction, and after the aging treatment, it has a processing structure such that the hardness becomes 300 Hv or more, preferably 310 Hv or more.
상기한 바와 같은 고강도 티탄 구리 합금은, 최종 재결정소둔을 α상과 α+ Cu3Ti 상의 경계선 이하의 온도에서 행하여 결정입도를 5 ∼ 15㎛ 로 조정한 후, 가공도 5 ∼ 50% 인 최종 냉간압연을 함으로써 제조할 수 있다. 또한, 시효처리조건은 상기 제 1, 제 2 특징과 동일한 조건으로 할 수 있고, 그와 같은 제조방법도 본 발명의 특징이다. 또한, 제 3 및 제 4 특징도 소형이고 우수한 굽힘가공성, 고강도가 요구되는 단자ㆍ커넥터에 적용되며, 그와 같은 단자ㆍ커넥터도 본 발명의 특징이다.In the high strength titanium copper alloy as described above, the final recrystallization annealing is performed at a temperature below the boundary line of the α phase and the α + Cu 3 Ti phase to adjust the grain size to 5 to 15 µm, and then the final cold working is 5 to 50%. It can manufacture by rolling. In addition, the aging treatment conditions can be the same conditions as the above-mentioned first and second features, and such a manufacturing method is also a feature of the present invention. The third and fourth features are also applied to terminal connectors requiring small size, excellent bending workability and high strength, and such terminal connectors are also features of the present invention.
다음으로, 본 발명자들은 티탄 구리 합금의 제조공정을 검토하여, 열간압연 조건, 그 후의 냉간압연 조건, 그것에 계속되는 시효처리조건을 조정함으로써 1200MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 티탄 구리 합금을 안정적으로 얻는 것이 가능하다는 것을 알아내었다.Next, the present inventors have studied the manufacturing process of the titanium copper alloy, and it is possible to stably obtain a high strength titanium copper alloy having a tensile strength of 1200 MPa or more by adjusting hot rolling conditions, subsequent cold rolling conditions, and aging treatment conditions subsequent thereto. I found out.
즉, 본 발명의 제 5 특징은, Ti 를 2.0 ∼ 3.5 질량% 포함하며, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 고강도 티탄 구리 합금으로서, 인장강도가 1200MPa 이상, 도전율이 10% IACS 이상인 것이다.That is, the fifth feature of the present invention is a high-strength titanium copper alloy containing 2.0 to 3.5% by mass of Ti and consisting of residual copper and unavoidable impurities, which has a tensile strength of 1200 MPa or more and a conductivity of 10% IACS or more.
또, 본 발명의 제 6 특징은, Ti 를 2.0 ∼ 3.5 질량% 포함하고, 추가로 Zn 0.05 질량% 이상 2.0 질량% 미만, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P 및 Si 중 1 종 이상을 총량으로 0.01 질량% 이상 3.0 질량% 미만 함유하며, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 고강도 티탄 구리 합금으로서, 인장강도가 1200MPa 이상, 도전율이 10% IACS 이상인 것이다.Moreover, the 6th characteristic of this invention contains 2.0-3.5 mass% of Ti, and is 0.05 mass% or more of Zn less than 2.0 mass% further, among Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, and Si. A high-strength titanium copper alloy containing at least 0.01% by mass and less than 3.0% by mass in total, which is composed of residual copper and unavoidable impurities, having a tensile strength of at least 1200 MPa and a conductivity of at least 10% IACS.
상기 고강도 티탄 구리 합금은, 600℃ 이상의 온도로 열간압연한 후, 계속해서 가공도 95% 이상으로 냉간압연하고, 이어서 냉간압연의 집합조직 상태를 유지하여 340℃ 이상 480℃ 미만의 온도에서 1 시간 이상 15 시간 미만의 시간으로 시효처리하여 제조할 수 있다.The high-strength titanium copper alloy is hot-rolled at a temperature of 600 ° C or higher, then cold-rolled to 95% or more of workability, and then maintains a cold-rolled texture state for 1 hour at a temperature of 340 ° C or higher and less than 480 ° C. It can be manufactured by aging for less than 15 hours.
또, 본 발명은 상기 제 5, 제 6 특징을 갖는 고강도 티탄 구리 합금을 사용한 포크형 커넥터이기도 하다.Moreover, this invention is also a fork-type connector using the high strength titanium copper alloy which has the said 5th, 6th characteristic.
제 5, 제 6 특징에 있어서 성분의 한정이유는 상기 제 1, 제 2 특징과 같다. 제 5, 제 6 특징에 있어서의 특성치의 한정이유는 이하와 같다.The reason for limitation of a component in 5th, 6th features is the same as that of said 1st, 2nd characteristic. The reason for limitation of the characteristic value in 5th, 6th characteristic is as follows.
① 인장강도 : FPC 용 포크형 커넥터는, 금속재료의 면에서 접촉하는 범용 커넥터와 달리 기판과는 구리 합금판의 파면에서 접촉시키는 구조이며, 굽힘가공은 행해지지 않는다. 따라서, 강도가 높을 것이 첫 번째로 요구된다. 본 발명에서는 강도의 지표로서 인장강도를 사용하였다. 포크형 커넥터로서 요구되는 인장강도는 황동, 인청동, 양은 등의 범용 구리 합금으로 얻을 수 있는 인장강도로는 충분하지 않으며, 포크형 커넥터용으로서 다양한 설계에 대응할 수 있게 하기 위해서는 1200MPa 이상의 인장강도가 필요하다.(1) Tensile strength: The FPC fork-type connector is a structure in which a copper connector sheet is in contact with a wave surface of a copper alloy plate unlike a general-purpose connector in contact with a metal material, and bending is not performed. Therefore, high strength is required first. In the present invention, tensile strength is used as an index of strength. The tensile strength required for fork-type connectors is not sufficient for the tensile strength obtained by general-purpose copper alloys such as brass, phosphor bronze, and silver, and tensile strength of 1200 MPa or more is required to support various designs for fork-type connectors. Do.
② 도전율 : FPC 용 포크형 커넥터용의 금속재료로는, 강도가 높을 것이 첫 번째로 요구되지만, 포크형 커넥터는 금속재료의 파면에서 접촉하는 구조이기 때문에 다른 커넥터에 비해 접촉저항이 크다. 그 대응으로서 접촉부에 금을 도금하여 사용되지만, 금속재료로서도 어느 정도의 도전성이 요구된다. 스테인리스강은 고강도인 재료도 있으나, 도전성이 낮아 컨택트부에서 발생한 열을 방산시키기 어렵다. 최저 10% IACS 의 도전율이 필요하다.② Conductivity: As a metal material for fork-type connector for FPC, high strength is required first, but contact resistance is larger than other connectors because fork-type connector is structured to contact on the wavefront of metal material. As a countermeasure, gold is used by plating the contact portions, but a certain degree of conductivity is also required as a metal material. Although stainless steel has a high strength material, it is difficult to dissipate heat generated from the contact portion due to its low conductivity. A conductivity of at least 10% IACS is required.
제 5, 제 6 특징을 갖는 고강도 티탄 구리 합금은 아래와 같은 방법으로 제조할 수 있다.The high strength titanium copper alloy which has the 5th, 6th characteristic can be manufactured by the following method.
종래, 티탄 구리 합금의 강도를 향상시키는 제조공정으로는, 열간압연후 냉간압연·열처리를 적당히 실시한 후, 열처리 (용체화 처리) 하여 결정입자를 2O㎛ 이하로 조정하고, 또한 최종 냉간압연의 가공도 및 시효처리온도를 적정하게 하는 방법이 있으며, 이로써 인장강도가 1000MPa 정도이고 굽힘성이 우수한 재료를 제조할 수 있다 (일본 공개특허공보 평7-258803호). 그런데, 제조성을 고려하여 Ti 량이 2.0 ∼ 3.5 질량% 인 범위에 있어서, 이 제조방법으로 인장강도가 1200MPa 이상인 고강도 티탄 구리를 제조하는 것은 아직 달성되지 않았다. 또한, 상술한 MTH 처치에 관해서도 Ti 량이 2.0 ∼ 3.5 질량% 인 범위에서는 1200MPa 이상의 인장강도는 얻을 수 없었다.Conventionally, as a manufacturing process for improving the strength of a titanium copper alloy, after hot rolling, after cold rolling and heat treatment are appropriately performed, the crystal grains are adjusted to 20 mu m or less by heat treatment (solvation treatment), and the final cold rolling is performed. There is a method of adjusting the temperature and the aging treatment temperature, whereby a material having a tensile strength of about 1000 MPa and excellent bendability can be produced (Japanese Patent Laid-Open No. 7-258803). By the way, in consideration of the manufacturability, the production of high strength titanium copper having a tensile strength of 1200 MPa or more has not yet been achieved in the range of Ti amount of 2.0 to 3.5 mass%. Moreover, also regarding the MTH treatment mentioned above, tensile strength of 1200 Mpa or more was not obtained in the range whose Ti amount is 2.0-3.5 mass%.
본 발명의 제조방법에 있어서는, 「열간압연에서의 재료온도」, 「시효처리전의 냉간압연 가공도」「시효처리 조건」을 규정하는 것이 기본으로 되어 있다.In the manufacturing method of this invention, it is basic to define "material temperature in hot rolling", "cold rolling degree before aging treatment", and "aging treatment conditions."
① 열간압연 : 열간압연은, 주조조직을 균질화하여 더 고온에서 압연함으로써 동적 재결정을 일으켜 그 후의 가공을 용이하게 하지만, 열간압연시에 재료온도가 600℃ 이하가 되면 티탄 구리 합금은 스피노달 분해를 일으켜 급격하게 경화되기 때문에, 그 이후의 냉간가공이 곤란해짐과 동시에 특성의 격차가 생긴다. 따라서, 열간압연시의 재료온도를 600℃ 이상으로 유지하여 행하기로 하였다. 또한, 열간압연후의 냉각은, 급냉하지 않으면 재료가 경화하여 그 후의 압연가공이 곤란해지므로, 수냉 등에 의해 재료의 냉각속도를 200℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다.① Hot rolling: Hot rolling makes dynamic recrystallization by homogenizing the casting structure and rolling it at a higher temperature, thereby facilitating subsequent processing.However, when the material temperature reaches 600 ° C or lower during hot rolling, the titanium copper alloy decomposes the spinodal decomposition. Since it hardens | cures rapidly and becomes cold, subsequent cold working becomes difficult and a characteristic gap arises. Therefore, it is decided to carry out by maintaining the material temperature at the time of hot rolling at 600 degreeC or more. In addition, since cooling after hot rolling does not quench, the material hardens and subsequent rolling processing becomes difficult. Therefore, the cooling rate of the material is preferably 200 ° C / sec or more by water cooling or the like.
② 냉간압연 : 종래, 티탄 구리 합금은 열간압연후에 냉간압연과 소둔이 적절히 행해져 냉간압연으로 소정의 판두께로 한 후, 다시 시효처리 전에 고온 단시간의 열처리 (용체화 처리) 가 실시되었다. 즉, 열처리는 재료특성을 조정하는 것 및 그 후의 가공을 쉽게 하기 위하여 행하는 것이지만, 열간압연 종료부터 시효처리까지 동안에 열처리하기 때문에 냉간압연의 적절한 가공도를 설정할 수 없어 강도가 저하되어, 원하는 고강도를 얻는 것이 곤란해진다.(2) Cold rolling: Conventionally, in the case of titanium copper alloy, after hot rolling, cold rolling and annealing are appropriately performed to obtain a predetermined plate thickness by cold rolling, and then heat treatment (solvation treatment) is performed for a short time at high temperature before aging treatment. In other words, the heat treatment is performed to adjust the material properties and to facilitate the subsequent processing. However, since the heat treatment is performed from the end of the hot rolling to the aging treatment, it is impossible to set the appropriate workability of the cold rolling. It becomes difficult to obtain.
그런데, 상기 열간압연의 가공조건을 엄밀하게 규정함으로써, 그 후의 냉간압연에서도 95% 이상의 강가공이 가능해진다. 여기서, 냉간가공의 가공도를 95% 이상으로 한 것은, 일반적으로 가공도가 높아짐에 따라 강도가 상승하지만, 그 후의 시효처리에서 1200MPa 이상의 인장강도를 얻기 위해서는 가공도를 엄밀하게 규정해야 할 필요가 있으며, 가공도를 95% 이상으로 함으로써 1200MPa 이상의 인장강도를 얻는 것이 가능해지기 때문이다.However, by strictly defining the processing conditions of the hot rolling, it is possible to perform steel processing of 95% or more even in the subsequent cold rolling. In the case where the cold workability is 95% or more, the strength generally increases as the workability increases, but it is necessary to strictly define the workability in order to obtain a tensile strength of 1200 MPa or more in subsequent aging treatment. This is because it is possible to obtain a tensile strength of 1200 MPa or more by making the workability 95% or more.
③ 시효처리 : 그리고, 냉간압연을 끝낸 재료는, 강도를 더 향상시킴과 동시에 신장율과 탄성, 도전율 등의 특성을 개선하기 위해 시효처리가 행해진다. 이 때의 시효처리 조건을 340℃ 이상 480℃ 미만으로 한 것은, 시효처리온도가 340℃ 미만이면 충분히 시효처리되지 않아 강도, 도전성이 향상되지 않기 때문이고, 480℃ 이상이면 시효처리전의 냉간압연 가공도가 95% 이상으로 강가공이기 때문에 단시간의 시효처리라 해도 과시효상태가 되어 강도가 저하되어 원하는 특성을 얻을 수 없기 때문에, 340℃ 이상 480℃ 미만의 온도범위로 하였다.(3) Aging treatment: The cold-rolled material is subjected to an aging treatment in order to further improve strength and to improve properties such as elongation, elasticity and electrical conductivity. The aging treatment conditions at this time were 340 ° C or more and less than 480 ° C because the aging treatment temperature was less than 340 ° C, which was not sufficiently aged and the strength and conductivity did not improve. Since the degree of steel processing is 95% or more, even a short time of aging treatment results in an overaging state and the strength is lowered to obtain desired characteristics. Thus, the temperature range is 340 ° C or more and less than 480 ° C.
또, 시효처리시간을 1 시간 이상 15 시간 미만으로 한 것은, 1 시간 미만에서는 시효에 의한 강도, 도전성의 향상을 기대할 수 없고, 15 시간 이상이면 현저한 과시효에 의한 강도저하가 일어나기 때문에 1 시간 이상 15 시간 미만으로 하였다.In addition, the aging treatment time of 1 hour or more and less than 15 hours cannot be expected to improve the strength and conductivity of aging less than 1 hour, and if it is 15 hours or more, a significant decrease in strength due to overaging occurs. It was made into less than 15 hours.
상기한 바와 같은 고강도 티탄 구리는, 일반적으로 시효처리한 후에 프레스가공된다. 본 발명자들은, 프레스가공한 후에 시효처리함으로써 시효처리후의 치수변화를 대폭 저감할 수 있다는 것을 알아내었다. 즉, 본 발명의 제 7 특징은, Ti 를 2.0 질량% 이상 3.5 질량% 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 프레스가공후에 시효처리되고, 상기 시효처리후에 경도가 345 Hv 이상이 되는 가공조직을 갖는 것이다.High strength titanium copper as mentioned above is generally press-processed after ageing. The present inventors found out that by aging treatment after press working, the dimensional change after aging treatment can be significantly reduced. That is, the seventh feature of the present invention is a titanium copper alloy containing Ti in an amount of 2.0 mass% or more and 3.5 mass% or less, the remainder being copper and unavoidable impurities, which is aged after pressing and hardness after the aging treatment. Has a processing structure of 345 Hv or more.
또한, 본 발명의 제 8 특징은, Ti 를 2.0 ∼ 3.5 질량% 포함하고, 또한 Zn 0.05 질량% 이상 2.0 질량% 미만, Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P 및 Si 중 1 종 이상을 총량으로 0.01 질량% 이상 3.0 질량% 미만 함유하며, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리 합금에 있어서, 프레스가공후에 시효처리되고, 상기 시효처리후에 경도가 345 Hv 이상이 되는 가공조직을 갖는 것이다. In addition, the eighth feature of the present invention includes 2.0 to 3.5% by mass of Ti, and Zn 0.05% by mass or more and less than 2.0% by mass, 1 of Cr, Zr, Fe, Ni, Sn, In, Mn, P, and Si. In a titanium copper alloy containing 0.01% by mass or more and less than 3.0% by mass in total, and a residual copper and inevitable impurities, the titanium copper alloy is aged after pressing and has a hardness of 345 Hv or more after the aging treatment. To have.
상기 제 7, 제 8 특징을 갖는 고강도 티탄 구리는, 600℃ 이상의 온도에서 열간압연한 후, 계속해서 가공도 95% 이상에서 냉간압연하여 제조할 수 있고, 그와 같은 제조방법도 본 발명의 특징이다. 또한, 제 7, 제 8 특징을 갖는 고강도 티탄 구리는 포크형 커넥터에 특히 바람직하며, 그와 같은 포크형 커넥터도 본 발명의 특징이다.High-strength titanium copper having the seventh and eighth features can be produced by hot rolling at a temperature of 600 ° C. or higher, followed by cold rolling at a processing degree of 95% or higher, and such a manufacturing method is also a feature of the present invention. to be. In addition, high strength titanium copper having the seventh and eighth features is particularly preferable for fork connectors, and such fork connectors are also features of the present invention.
(실시예)(Example)
[제 1 실시예][First Embodiment]
본 발명을 특히 바람직한 합금조성 범위를 나타내는 제 1 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 먼저, 전기 구리 또는 무산소 구리를 원료로 하여, 고주파용해로로 표 1 (실시예) 및 표 2 (비교예) 에 나타내는 각종 조성의 구리 합금 잉곳 (50mmt ×100mmw ×200mml) 을 용제하였다. 이어서, 이들 각 잉곳을 850 ∼ 950℃ 의 온도로 1 시간 가열후 열간압연하여 8 mm 두께의 판을 얻었다. 또, 그 때의 열간압연후 재료온도는 650℃ 이상으로 하고, 열간압연후는 재료를 물로 냉각하였다. 이어서, 판 표면의 산화층을 연마하여 제거한 후, 압연과 재결정소둔을 반복하여 적당히 산세척한 후, 표 1, 2 의 조건으로 재결정소둔 (용체화 처리) 한 후, 냉간압연, 시효처리하여 0.2mm 두께의 재료를 얻었다. 또, 재결정소둔후의 냉각은 열처리후 수중에 투입하여 행하였다. 이 때의 냉각속도는 200℃/초 이상이라는 것을 재료 표면에 열전쌍을 부착하여 확인하였다. 또, 표 중에는 α－ (α+ Cu3Ti) 경계선의 온도를 상술한 간략식 (y = 50x + 650) 으로 구한 값을 부기한다. 표 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 α－ (α+ Cu3Ti) 경계선 이하이며 50℃ 이내의 온도에서 재결정소둔을 하였다.The present invention will be described in more detail with reference to the first embodiment showing a particularly preferred alloy composition range. First, the copper alloy ingots (50 mm t x 100 mm w x 200 mm l ) of various compositions shown in Table 1 (Example) and Table 2 (Comparative Example) were solvent-processed using an electric copper or an oxygen-free copper as a raw material. Subsequently, each of these ingots was heated at a temperature of 850 to 950 ° C. for 1 hour and then hot rolled to obtain an 8 mm thick plate. In addition, the material temperature after hot rolling at that time was 650 degreeC or more, and after hot rolling, the material was cooled with water. Subsequently, the oxide layer on the surface of the plate was polished and removed, followed by rolling and recrystallization annealing, followed by appropriate pickling, followed by recrystallization annealing (solution treatment) under the conditions of Tables 1 and 2, followed by cold rolling and aging treatment to 0.2 mm. A thick material was obtained. In addition, the cooling after recrystallization annealing was performed by putting in water after heat treatment. It was confirmed by attaching a thermocouple to the material surface that the cooling rate at this time was 200 ° C / sec or more. Further, while the table is the swelling value determined as α- (α + Cu 3 Ti) briefly above formula the temperature of the boundary line (y = 50x + 650). As shown in Table 1, in the present invention, recrystallization annealing was performed at a temperature of 50 ° C. or less below the α − (α + Cu 3 Ti) boundary line.
상기 일련의 처리를 실시함으로써 얻어진 재료로부터 각종 시험편을 채취하여 특성시험을 하였다. 먼저, 탄성 및 강도를 평가하는 척도로서 인장시험을 행하여 0.2% 내력, 인장강도 및 신장율을 JIS Z 2201 및 Z 2241 에 따라 측정하였다. 다음으로, 굽힘가공성에 관해서는 10mmw ×100mml 의 치수의 시험편을 압연방향과 직각으로 채취하여 W 굽힘시험 (JIS H 3110) 을 각종 굽힘반경으로 행하여, 일본신동협회 기술표준 JBTA T307 : 1999 에 의한 평가기준으로 랭크 C 이상의 양호한 굽힘부 외관이 얻어지는, 균열이 발생하지 않는 최소의 굽힘반경비 (r/t : r ; 굽힘반경, t ; 시험편두께(판두께)) 를, 굽힘부를 광학현미경에 의해 관찰하여 구하였다. 이 평가기준은 랭크 A : 주름 없음, 랭크 B : 주름 적음, 랭크 C : 주름 많음, 랭크 D : 균열 적음, 랭크 E : 균열 많음의 5 랭크로 나뉘며, C 랭크의 결과가 얻어진 굽힘반경비보다 큰 굽힘반경비로 굽힘시험을 한 경우에는, 동등하거나 또는 보다 양호한 A ∼ C 의 외관이 얻어진다. 또, W 굽힘시험의 굽힘축은 굽힘 특성이 뒤떨어지는 압연방향과 평행방향 (Bad Way) 에 의해 평가하였다. 또, 굽힘반경은 굽힘 중심부터 시험편의 내주면까지의 거리로 하여, 여러 가지 굽힘반경을 갖는 지그를 사용하여 평가하였다.Various test pieces were taken from the material obtained by performing a series of said processes, and the characteristic test was done. First, a tensile test was conducted as a measure of elasticity and strength, and 0.2% yield strength, tensile strength and elongation were measured according to JIS Z 2201 and Z 2241. Next, regarding the bending workability, a test piece having a size of 10 mm w × 100 mm l was taken at right angles to the rolling direction, and the W bending test (JIS H 3110) was performed at various bending radii, and the technical standard of JBTA T307: 1999 was applied. The minimum bending radius ratio (r / t: r; bending radius, t; test piece thickness (plate thickness)) in which cracking does not occur in which an excellent appearance of a bent portion of rank C or higher is obtained according to the evaluation criteria is obtained. It observed and calculated | required. This criterion is divided into ranks A: no wrinkles, ranks B: less wrinkles, ranks C: more wrinkles, ranks D: less cracks, and ranks E: more cracks; When the bending test is carried out at the bending radius ratio, an equivalent or better appearance of A to C is obtained. Moreover, the bending axis of the W bending test was evaluated by the rolling direction and the parallel direction (Bad Way) which are inferior to a bending characteristic. Moreover, the bending radius was made into the distance from the bending center to the inner peripheral surface of the test piece, and evaluated using the jig which has various bending radius.
표 3 (실시예) 및 4 (비교예) 에 상기 특성시험의 결과를 나타낸다. 본 발명의 실시예 No.1 ∼ 24 에서는, b 로 표시되는 0.2% 내력과, a 로 표시되는 균열이 발생하지 않는 굽힘반경비 (굽힘반경/판두께) 가 a ≤0.05 ×b－40 가 되어, 고강도와 굽힘가공성이 균형잡힌 최근의 요구에 대응하는 티탄 구리 합금 (평가 : 양호) 을 얻을 수 있었다. 이에 반하여, 비교예 No.25 ∼ 39 는, 이하에 설명한 바와 같이 본 발명의 요건을 만족하지 않기 때문에 0.2% 내력에 대하여 굽힘가공성이 나쁘다는 등의 문제가 발생하였다.Table 3 (Example) and 4 (Comparative Example) show the results of the above characteristic test. In Examples Nos. 1 to 24 of the present invention, the bending radius ratio (bending radius / plate thickness) in which the 0.2% yield strength represented by b and the crack represented by a does not occur is a ≤ 0.05 × b-40 Titanium copper alloy (evaluation: good) corresponding to the recent demand that the high strength and the bendability are balanced can be obtained. On the other hand, since Comparative Examples No. 25-39 do not satisfy the requirements of the present invention as described below, problems such as poor bending workability with respect to 0.2% yield strength occurred.
No.25, 26 에서는 Ti 함유량이 낮기 때문에 0.2% 내력이 800 N/㎟ 이상인 고강도를 얻을 수 없다. No.27, 28 에서는, 강도가 본 발명의 실시예의 합금보다 낮고, 굽힘반경비도 커 굽힘가공성이 나쁘다. 이것은, Ti 함유량이 지나치게 많아 강도향상에 기여하지 않는 입계로의 석출이 많이 발생하였기 때문에 인장시험, 굽힘시험 시에 입계로의 석출물을 기점으로 균열이 발생하였기 때문이라고 생각된다.In Nos. 25 and 26, since the Ti content is low, a high strength of 0.2% yield strength of 800 N / mm 2 or more cannot be obtained. In Nos. 27 and 28, the strength is lower than that of the alloy of the embodiment of the present invention, the bending radius ratio is large, and the bending workability is poor. This is considered to be because cracks occurred starting from the precipitate at the grain boundary during the tensile test and the bending test because the precipitation at the grain boundary due to the excessively high Ti content did not contribute to the increase in strength.
No.29 는 Zn 량이 지나치게 많은 예, No.30 는 첨가한 부성분의 총량이 지나치게 많은 예이고, 이들은 모두 도전율이 낮고, 굽힘가공성도 나쁘다. No.31, 32 는 재결정온도가 지나치게 높은 예이지만, 20㎛ 이하의 평균 결정 입자직경이 얻어지지 않아 높은 0.2% 내력이 얻어지지 않았다. 또한, 본 발명예에서의 동일한 레벨의 0.2% 내력의 합금예와 비교하면 굽힘반경비가 커, 굽힘가공성이 나쁘다. 또, No.31 는 혼합입자 조직이었다. 따라서, No.31 의 평균 결정 입자직경은 25㎛ 로 No.32 보다 작지만, 굽힘반경비가 3.0 ∼ 5.0 의 범위에서 분산되었다. 표 4 에는 그 최대치를 기재하였다.No. 29 is an example in which the amount of Zn is too large, No. 30 is an example in which the total amount of added subcomponent is too large, and these all have low electrical conductivity and poor bendability. Nos. 31 and 32 are examples where the recrystallization temperature is too high, but an average crystal grain diameter of 20 µm or less is not obtained, and thus a high 0.2% yield strength is not obtained. Moreover, the bending radius ratio is large and the bending workability is bad compared with the alloy example of 0.2% yield strength of the same level in the example of this invention. No. 31 was a mixed grain structure. Therefore, although the average crystal grain diameter of No.31 was 25 micrometers and smaller than No.32, the bending radius ratio was disperse | distributed in the range of 3.0-5.0. Table 4 lists the maximums.
No.33, 34 는 냉간압연의 가공도가 지나치게 높은 예이지만, 시효처리시간을 다른 예에 비교하여 짧게 함으로써 높은 0.2% 내력은 얻어졌지만, 굽힘가공성이 나쁘다. No.35 는 시효처리온도가 낮은 예이지만, 온도가 낮기 때문에 시효처리가 불충분하고 강도가 낮다. No.36 는 시효처리시간이 지나치게 긴 예이며, 과시효상태가 되어 0.2% 내력이 저하되었다.Nos. 33 and 34 are examples where the workability of cold rolling is too high, but a high 0.2% yield strength is obtained by shortening the aging treatment time compared with other examples, but the bending workability is poor. No. 35 is an example of low aging treatment temperature, but the aging treatment is insufficient and the strength is low because of the low temperature. No. 36 is an example of an excessively long aging treatment time, and became an overaging state, and the 0.2% yield strength decreased.
No.37 는 시효처리온도가 지나치게 높고 시효처리시간이 지나치게 짧은 예이지만, 시효처리온도가 지나치게 높기 때문에 Ti 의 고용량이 많으며, 더구나 시효처리온도가 짧아, 충분한 0.2% 내력이 얻어지지 않았다. No.38 는 시효처리시간이 짧은 예이며, 시효가 불충분하기 때문에 0.2% 내력이 낮다. No.39 는 시효처리온도가 낮은 예이며, 50 시간이라는 긴 시효처리시간에서도 높은 0.2% 내력이 얻어지지 않는다.No. 37 is an example in which the aging treatment temperature is too high and the aging treatment time is too short. However, since the aging treatment temperature is too high, the solid solution of Ti is large, and the aging treatment temperature is short, and a sufficient 0.2% yield strength has not been obtained. No. 38 is an example of a short aging treatment time, and has a low 0.2% yield strength due to insufficient aging. No. 39 is an example of low aging treatment temperature, and a high 0.2% yield strength cannot be obtained even with a long aging treatment time of 50 hours.
이상과 같이 본 발명의 합금예에서는, 적정한 조성에 있어서 α- (α+ Cu3Ti) 경계선 이하의 온도로 재결정소둔 (용체화 처리) 하여 그 후의 냉간압연, 시효처리를 적정한 조건으로 함으로써 0.2% 내력과 굽힘반경비의 양호한 관계가 얻어져, 굽힘가공성을 손상시키지 않고 고강도의 티탄 구리 합금을 얻을 수 있다. 이에 반하여, 비교예의 합금은 모두 본 발명의 합금에 비하여 0.2% 내력과 굽힘반경비의 양호한 관계가 얻어지지 않아, 균형있는 재료가 얻어지지 않았다.As described above, in the alloy example of the present invention, 0.2% is obtained by recrystallization annealing (solvation treatment) at a temperature below the α- (α + Cu 3 Ti) boundary in an appropriate composition and subsequent cold rolling and aging treatment as appropriate conditions. A good relationship between the proof strength and the bending radius ratio can be obtained, and a high strength titanium copper alloy can be obtained without impairing the bending workability. On the contrary, in the alloys of the comparative examples, no favorable relationship between 0.2% yield strength and bending radius ratio was obtained compared to the alloy of the present invention, and a balanced material was not obtained.
[제 2 실시예]Second Embodiment
최종 재결정소둔을 표 5 에 나타내는 조건으로 행한 것 이외에는 제 1 실시예의 No.2 및 No.10 과 동일한 조건으로 냉간압연까지의 공정을 한 것을 프레스가공하였다. 이 프레스가공한 시험편에 대하여 실시예 1 과 동일한 조건으로 W 굽힘시험을 한 후, 시효처리하였다. 시효처리는, No.2 에 대해서는 400℃ 에서 6 시간, No.10 에 대해서는 380℃ 에서 6 시간 행하였다. 시효처리를 하기 전과 후에 시험편의 각종 특성을 제 1 실시예와 동일한 방법으로 조사하여 그 결과를 표 5 에 병기하였다. 표 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 결정 입자직경이 5 ∼ 15㎛ 인 경우에는 굽힘반경비 (r/t) 가 0 (제로) 이며, 매우 우수한 굽힘가공성을 나타내는 것이 확인되었다. 또, 그들 시험편은 시효처리후의 경도가 310Hv 이상이고, 인장강도도 1000MPa 이상이었다.Except having carried out the final recrystallization annealing on the conditions shown in Table 5, the process which carried out the process to cold rolling on the same conditions as No. 2 and No. 10 of a 1st Example was pressed. This press-processed test piece was subjected to a W bending test under the same conditions as in Example 1, and then aged. The aging treatment was performed for 6 hours at 400 ° C. for No. 2 and at 380 ° C. for No. 10. Various characteristics of the test piece were examined before and after the aging treatment in the same manner as in Example 1, and the results are listed in Table 5. As can be seen from Table 5, when the average crystal grain size was 5 to 15 µm, the bending radius ratio (r / t) was 0 (zero), and it was confirmed that very excellent bending workability was exhibited. In addition, these test pieces had a hardness after aging treatment of 310 Hv or more and a tensile strength of 1000 MPa or more.
[제 3 실시예]Third Embodiment
전기 구리 또는 무산소 구리 및 첨가원소의 금속괴 또는 모합금을 원료로 하여, 고주파용해로로 표 6 (실시예) 및 표 7 (비교예) 에 나타내는 각종 조성의 구리 합금 잉곳을 용제하였다. 다음에, 이들 잉곳 (형상 : 50mmt ×100mmw ×150 mml ; 중량 약 7000g) 의 압탕부를 절단하여 표층을 제거한 후, 850℃ 에서 1 시간 이상 가열한 후, 재료온도를 600℃ 이상으로 유지하고 두께 8mm 까지 열간압연하여 물로 냉각하였다. 또, 열간압연시의 재료온도는, 미리 온도보정된 2 색식 파이로미터에 의해 측정하였다. 그 후, 표면의 산화 스케일을 한쪽 면 약 0.4mm 두께로 기계 연마하여 제거한 후, 판두께 O.4 mm 미만 (가공도 95% 이상) 의 소정 판두께까지 냉간가공하여, 아세톤 등의 유기용제로 재료 표면에 부착된 압연유를 제거한 후, 진공소둔로를 사용하여 소정의 조건으로 시효처리하여 샘플을 제작하였다.Copper alloy ingots of various compositions shown in Table 6 (Example) and Table 7 (Comparative Example) were dissolved in a high-frequency melting furnace using electrolytic copper or oxygen-free copper and metal ingots or mother alloys of additional elements as raw materials. Next, the ingot (shape: 50 mm t x 100 mm w x 150 mm l ; weight about 7000 g) was cut to remove the surface layer, and then heated at 850 ° C for at least 1 hour, and then the material temperature was 600 ° C or higher. It was maintained and hot rolled to a thickness of 8mm and cooled with water. In addition, the material temperature at the time of hot rolling was measured with the 2-color type pyrometer which was temperature-corrected previously. After that, the surface oxide scale is mechanically polished to a thickness of about 0.4 mm on one side and removed, and then cold worked to a predetermined plate thickness of less than 0.4 mm (95% or more) to form an organic solvent such as acetone. After removing the rolled oil adhering to the material surface, the sample was prepared by aging under a predetermined condition using a vacuum annealing furnace.
그리고, 상기 제조공정에 의해 얻어진 판재로부터 각종 시험편을 채취하여 재료시험에 사용하였다. 먼저, 강도를 평가하는 척도로서 JIS Z 2241 에 의해 인장시험을 하여 0.2% 내력, 인장강도 및 신장율을 평가하였다. 또 시험편은 JIS Z 2201 에 의해 13B 호 시험편을 사용하였다. 도전율은 JIS H 0505 에 따라 측정하였다. 측정결과를 표 8, 9 에 나타낸다.And various test pieces were extract | collected from the board | plate material obtained by the said manufacturing process, and used for the material test. First, a tensile test was conducted according to JIS Z 2241 as a measure of strength, and 0.2% yield strength, tensile strength, and elongation rate were evaluated. In addition, the test piece used 13B arc test piece according to JISZ2201. The electrical conductivity was measured according to JIS H 0505. The measurement results are shown in Tables 8 and 9.
표 8 의 본 발명예는, 모두 포크형 커넥터로서 요구되는 1200MPa 이상의 인장강도를 가지며, No.4 ∼ 6, 8, 15, 20 은 1300MPa 이상의 인장강도를 가진다. 그러나, 표 9 의 비교예에 있어서, No.26, 27, 30, 31 은 열간 또는 냉간압연 도중에서 균열이 발생하여 제조성이 나빠, 특성의 평가가 불가능하였다. 즉, No.26, 27 은 Ti 량이 지나치게 많기 때문에 No.26 은 열간압연에서 균열이 발생하여 35mm 두께까지 열간압연을 하였지만, 그 후의 가공은 하지 않았다. No.27 은 열간압연시에는 균열 발생은 없지만, 그 후 냉간압연에서 에지 균열이 발생하였다. 또, No.30, 31 은 열간압연시의 온도가 낮아, 각각 25mm, 15mm 두께의 단계에서 600℃ 이하의 온도가 되어, 열간압연후의 냉간압연에서 에지 균열이 발생하였다.This invention example of Table 8 has the tensile strength of 1200 Mpa or more required as a fork-type connector, and No. 4-6, 8, 15, and 20 have the tensile strength of 1300 Mpa or more. However, in the comparative example of Table 9, No. 26, 27, 30, 31 showed the crack which generate | occur | produced during hot or cold rolling, and was bad in manufacturability, and evaluation of the characteristic was impossible. In other words, No. 26 and 27 had too much Ti content, so No. 26 was cracked in hot rolling and hot rolling was performed up to 35 mm in thickness, but no subsequent processing was performed. No. 27 had no cracking during hot rolling, but edge cracking occurred after cold rolling. In addition, No. 30 and 31 had the low temperature at the time of hot rolling, the temperature became 600 degrees C or less in the step of 25 mm and 15 mm thickness, respectively, and the edge crack generate | occur | produced in cold rolling after hot rolling.
No.24 는 Ti 량이 적기 때문에 강도가 낮다. No.25 도 마찬가지로 Ti 량이 적으며 Cu-Cr-Zr 계 구리 합금의 예이고, 도전율은 높지만 강도가 낮다. No.28, 29 는 Zn 등의 함유량이 많기 때문에 도전율이 낮아, No.29 는 냉간압연중에 에지 균열이 발생하였다.No. 24 has a low strength because the amount of Ti is small. No. 25 is similarly an example of a Cu—Cr—Zr based copper alloy with a small amount of Ti, and has high electrical conductivity but low strength. Nos. 28 and 29 had low electrical conductivity because of high content of Zn and the like, and No. 29 had edge cracking during cold rolling.
No.32, 33 은 냉간압연의 가공도가 지나치게 낮기 때문에 강도가 낮다. No.34, 38 은 시효온도가 낮기 때문에 No.38 에서 50 시간이라는 긴 시효시간을 설정하더라도 원하는 도전율에 도달하지 않는다. No.37 은 시효시간이 짧기 때문에 원하는 도전율에 도달하지 않는다. No.35, 36 는 시효온도가 높거나 또는 시효시간이 긴 예로, 시효처리전 냉간압연의 가공도가 높은 것도 있어 과시효 상태가 되어, 높은 강도가 얻어지지 않는다.Nos. 32 and 33 have low strength because the workability of cold rolling is too low. Nos. 34 and 38 do not reach the desired conductivity even if a long aging time of 50 hours is set in No. 38 because the aging temperature is low. No. 37 does not reach the desired conductivity because of its short aging time. Nos. 35 and 36 are examples where the aging temperature is high or the aging time is long, and there is also a high degree of workability of cold rolling before aging treatment, resulting in an overaging state, and high strength is not obtained.
No.39, 40 은 본 발명 No.3, 4 의 합금으로, 냉간압연까지는 동일한 제조공정이며, 시효처리를 하지 않은 것만이 상이한 예이지만, 고가공도의 냉간압연에 의해 1200MPa 이상의 강도는 얻어지지만 도전율이 낮아, 포크형 커넥터로는 사용할 수 없다.Nos. 39 and 40 are alloys of the present inventions Nos. 3 and 4, which are the same manufacturing process until cold rolling, except that they have not been aged. However, the strength of 1200 MPa or more is obtained by cold rolling of high workability, It is low and cannot be used with a fork connector.
이상과 같이 본 발명의 티탄 구리는 본 발명의 제조방법에 의해서만 얻을 수 있는 것이며, 종래에 없는 1200MPa 이상의 인장강도, 10% IACS 이상의 도전율을 갖는 티탄 구리 합금이다. 또한, 본 발명의 고강도 티탄 구리를 사용한 포크형 커넥터는 베릴륨 구리를 사용한 경우에 필적하는 접촉압을 가진다.As described above, the titanium copper of the present invention can be obtained only by the manufacturing method of the present invention, and is a titanium copper alloy having a tensile strength of 1200 MPa or more and a conductivity of 10% IACS or more. In addition, the fork connector using the high strength titanium copper of the present invention has a contact pressure comparable to that in the case of using beryllium copper.
[제 4 실시예][Example 4]
제 3 실시예의 표 6 의 냉간압연까지의 공정을 한 것중에서 표 10 에 기재된 것을 선정하여 프레스가공하였다. 이 프레스가공한 시험편에 대하여 제 3 실시예와 동일한 조건으로 시효처리를 하였다. 시효처리를 하기 전과 후에 시험편의 각종 특성을 제 3 실시예와 동일한 방법으로 조사하여 그 결과를 표 10 에 병기하였다. 또, 시효처리후 시험편의 열신축율을 측정하여 그 결과를 표 10 에 병기하였다. 또, 열신축율은 압연평행방향을 길이방향으로 하여 100 ×1Omm 의 시료를 잘라낸 후, 소정위치의 마킹 간 거리를 3 차원 좌표측정장치를 사용하여 측정하고, 시효처리후에 다시 마킹간 거리를 측정하여, 가열 전후의 치수의 측정치로부터 치수의 변화율을 측정하였다. 또한, 비교를 위해 표 7 에 나타내는 것과 베릴륨 구리를 사용해 상기와 동일한 조건으로 시험편을 작성하여 상기와 동일한 방법으로 각종 특성을 측정하였다. 그 결과를 표 10 에 병기하였다.The thing of Table 10 was selected and press-processed from the process to the cold rolling of Table 6 of 3rd Example. The pressed specimen was subjected to an aging treatment under the same conditions as in the third example. Various characteristics of the test piece were examined before and after the aging treatment in the same manner as in Example 3, and the results are shown in Table 10. In addition, the heat-expansion rate of the test piece after aging treatment was measured, and the result was written together in Table 10. In addition, thermal elongation was measured by cutting a 100 × 10mm sample with the rolling parallel direction as the longitudinal direction, measuring the distance between markings at a predetermined position using a three-dimensional coordinate measuring device, and measuring the distance between markings again after aging treatment. The change rate of the dimension was measured from the measured value of the dimension before and after heating. In addition, the test piece was created on the conditions same as the above using the thing shown in Table 7, and beryllium copper for comparison, and the various characteristics were measured by the same method as the above. The result was written together in Table 10.
표 10 에서 알 수 있는 바와 같이, 제 4 실시예인 No.1 ∼ 10 은 시효처리후의 강도가 베릴륨 구리 (No.16) 에 필적함과 동시에 높은 도전율을 갖고 있다. 이에 반하여, No.11 은 티탄의 함유율이 2.0 질량% 미만이기 때문에 인장강도가 낮다. 또, No.16 은 열신축율이 극단적으로 커졌다.As can be seen from Table 10, Nos. 1 to 10, which are the fourth embodiment, have a high electrical conductivity at the same time that the strength after aging treatment is comparable to beryllium copper (No. 16). On the other hand, No. 11 has a low tensile strength because the content of titanium is less than 2.0% by mass. In addition, No.16 had an extremely high thermal expansion rate.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 굽힘가공성을 손상시키지 않고서 티탄 구리 합금의 고강도화를 꾀할 수 있으며, 전자부품용 단자ㆍ커넥터용으로서 요구되었던 특성 개선을 꾀할 수 있으며, 신뢰성이 높은 단자ㆍ커넥터용 소재를 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명예는, 티탄 구리 합금에 관하여 인장강도가 1200MPa 이상, 도전율이 10% IACS 이상으로 베릴륨 구리에 필적하는 고강도화를 꾀할 수 있으며, 전자부품용인 단자ㆍ커넥터용, 특히 FPC 의 포크형 커넥터에 적합한 구리 합금으로 개선되어 베릴륨 구리 합금의 대체 구리 합금으로서 충분히 대응할 수 있을 가능성이 발견되었다. 또, 단자ㆍ커넥터의 컨택트로 가공되기 전 또는 가공한 후에 도금 처리되더라도 강도는 거의 열화되지 않아 본 발명의 효과가 발휘된다.As described above, according to the present invention, it is possible to increase the strength of the titanium copper alloy without impairing the bendability, and to improve the characteristics required for the terminal parts and connectors for electronic parts, and to provide highly reliable materials for terminals and connectors. It becomes possible to supply. In addition, the present invention can achieve a high strength comparable to beryllium copper with a tensile strength of 1200 MPa or more and a conductivity of 10% IACS or more with respect to titanium copper alloy, and is suitable for terminal / connectors for electronic parts, especially fork-type connectors of FPC. It has been found that it has been improved to a copper alloy suitable for, to sufficiently correspond as a substitute copper alloy of a beryllium copper alloy. In addition, even if plating is performed before or after processing with contacts of the terminal / connector, the strength hardly deteriorates, and the effect of the present invention is exerted.
도 1 은 Ti-Cu 평형상태도이다.1 is a Ti-Cu equilibrium diagram.
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