KR101260720B1

KR101260720B1 - Ｃｕ-Ｍｇ-Ｐ계 구리합금 조재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101260720B1
Application number: KR1020100062716A
Authority: KR
Inventors: 타케시 사쿠라이; 요시히로 카메야마; 요시오 아베
Original assignee: 미츠비시 신도 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2013-05-06
Also published as: JP4516154B1; KR20110073209A; EP2343388A1; TWI433939B; CN105369050B; TW201122120A; CN105369050A; CN102108457B; JP2011132564A; CN102108457A; US9255310B2; EP2634274A1; EP2634274B1; EP2343388B1; US20110146855A1

Abstract

(과제) 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡힌 Cu-Mg-P계 구리합금 및 그 제조방법을 제공한다.
(해결수단) 질량%로, Mg：0.3~2%, P：0.001~0.1%, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물인 조성을 가지는 구리합금 조재이며, 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45~55%이고, 인장강도가 641~708N/mm²이며, 탄성 한계치가 472~503N/mm²이다.

Description

Ｃｕ-Ｍｇ-Ｐ계 구리합금 조재 및 그 제조방법{Cu-Mg-P BASED COPPER ALLOY MATERIAL AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 커넥터, 리드 프레임, 릴레이, 스위치 등의 전기·전자 부품에 적합한 Cu-Mg-P계 구리합금 조재로서, 특히 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡힌 Cu-Mg-P계 구리합금 조재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 휴대전화나 노트 PC 등의 전자기기에 있어서 소형, 박형화 및 경량화가 진행되고, 사용되는 단자·커넥터 부품도 보다 소형이고 전극간 피치가 좁은 것이 사용되게 되었다. 이러한 소형화에 의해 사용되는 재료도 보다 얇아지고 있는데, 얇아도 접속 신뢰성을 유지할 필요성으로부터 보다 고강도로 탄성 한계치와 고레벨로 균형이 잡힌 재료가 요구되고 있다.

한편 기기의 고기능화에 수반되는 전극수의 증가나 통전 전류의 증가에 의해 발생되는 줄열(Joule heat)도 큰 것으로 되고 있고, 종래 이상으로 도전율이 높은 재료에 대한 요구가 강해지고 있다. 이러한 고도전율재는 통전 전류의 증가가 급속히 진행되고 있는 자동차용의 단자·커넥터재에서 강하게 요구되고 있다. 종래 이러한 단자·커넥터용의 재료로서는 황동이나 인청동이 일반적으로 사용되고 있다.

그렇지만 종래 널리 사용되고 있는 황동이나 인청동은 상기한 커넥터재에 대한 요구에 충분히 대응할 수 없는 문제가 생기고 있다. 즉 황동은 강도, 탄성 및 도전성이 부족하고, 그 때문에 커넥터의 소형화 및 통전 전류의 증가에 대응할 수 없다. 또 인청동은 보다 높은 강도와 보다 높은 탄성을 가지지만, 도전율이 20%IACS 정도로 낮기 때문에 통전 전류의 증가에 대응할 수 없다.

또한 인청동은 마이그레션내성이 떨어진다고 하는 결점도 있다. 마이그레션이란 전극간에 결로 등이 생겼을 때 양극측의 Cu가 이온화하여 음극측으로 석출되고 최종적으로 전극간의 단락에 이르는 현상이며, 자동차와 같이 고습 환경에서 사용되는 커넥터에서 문제가 됨과 함께 소형화에 의해 전극간 피치가 좁게 되어 있는 커넥터에서도 주의를 요하는 문제이다.

이와 같은 황동이나 인청동이 가지는 문제를 개선하는 재료로서, 예를 들면 출원인은 특허문헌 1~2에 나타나는 것과 같은 Cu-Mg-P를 주성분으로 하는 구리합금을 제안하고 있다.

(특허문헌 1)일본 공개특허공보 평6-340938호

(특허문헌 2)일본 공개특허공보 평9-157774호

특허문헌 1에서는 중량%로 Mg：0.1~1.0%, P：0.001~0.02%를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 조재로서, 표면 결정립이 타원 형상을 이루고, 이 타원 형상 결정립의 평균 단경은 5~20㎛, 평균 장경/평균 단경의 값이 1.5~6.0이 되는 치수를 가지고, 이러한 타원 형상 결정립을 형성하려면 최종 냉간압연 직전의 최종 소둔에서 평균 결정입경이 5~20㎛의 범위내가 되도록 조정하고, 이어서 최종 냉간압연 공정에 있어서 압연율을 30~85%의 범위 내로 하는 스탬핑 시에 스탬핑 금형의 마모가 적은 구리합금 조재를 개시하고 있다.

특허문헌 2에서는, Mg：0.3~2 중량%, P：0.001~0.1 중량%를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 종래의 구리합금 박판에 있어서, P 함유량을 0.001~0.02 중량%로 규제하고, 또한 산소 함유량을 0.0002~0.001 중량%로, C 함유량을 0.0002~0.0013 중량%로 조정하는 것에 의해 소지 중에 분산되어 있는 Mg를 포함하는 산화물 입자의 입경을 3㎛ 이하로 조정하는 것에 의해 종래의 구리합금 박판보다 굽힘가공 후의 탄성 한계치의 저하가 적고, 이 구리합금 박판으로부터 커넥터를 제조하면 얻어진 커넥터는 종래보다 한층 뛰어난 접속 강도를 나타내며, 자동차의 엔진 주변과 같은 고온이며 진동이 있는 환경 하에서 사용해도 빗나갈 일은 없다고 하는 지견이 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 발명에 의하여 강도, 도전성 등이 뛰어난 구리합금을 얻을 수 있게 되었다. 그러나 전기·전자기기의 고기능화가 점점 더 현저해짐에 따라 이들 구리합금의 성능 향상이 한층 강하게 요구되고 있다. 특히, 커넥터 등에 이용되는 구리합금에 있어서는 사용 상태에 있어서 열화를 일으키지 않고, 얼마나 높은 응력으로 사용할 수 있을 지가 중요해져 있고, 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡힌 Cu-Mg-P계 구리합금 조재에 대한 요구가 강해지고 있다.

또 상기 각 특허문헌에서는, 구리합금 조성 및 표면 결정립의 형상을 규정하고는 있지만, 결정립의 미세 조직의 해석에 있어서의 인장강도와 탄성 한계치 특성과의 관계에 대해서는 언급되지 않았다.

본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡힌 Cu-Mg-P계 구리합금 조재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

종래부터, 결정립의 소성변형은 표면의 조직 관찰에 의해 진행되고 결정립의 변형 평가에 응용할 수 있는 최근의 기술로서 후방 산란 전자 회절(EBSD)법이 있다. 이 EBSD법은 주사형 전자현미경(SEM) 내에 시험편을 설치하고 시료 표면으로부터 얻어지는 전자선의 회절상(kikuchi pattern; 기쿠치선)으로부터 그 결정 방위를 구하는 수단이며, 일반 금속재료라면 방위를 간편하게 측정할 수 있다. 최근 컴퓨터의 처리 능력 향상에 따라 다결정 금속재료에 있어서도 수mm 정도의 대상 영역 중에 존재하는 100개 정도의 결정립이라면 그들의 방위를 실용적인 시간 내에 평가할 수 있게 되어 있고, 계산기를 이용한 화상 처리 기술로부터 평가한 결정 방위 데이터로부터 결정립계를 추출할 수 있다.

이와 같이 하여 추출된 화상으로부터 원하는 조건의 결정입자를 검색하여 모델화하는 부위를 선택하면 자동처리가 가능하게 된다. 또 결정 방위의 데이터는 화상의 각 부위(실제로는 픽셀)에 대응되어 있으므로 선택한 부위의 화상에 대응하는 결정 방위 데이터를 파일로부터 추출할 수 있다.

이들을 이용하여 본 발명자들은 예의연구한 결과, Cu-Mg-P계 구리합금의 표면을 후방 산란 전자 회절상(electron backscattered diffraction image) 시스템이 부착된 주사형 전자현미경으로 EBSD법을 사용하여 관찰한 바, 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로서 간주했을 경우, 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적의 전체 측정면적에 대한 비율이 Cu-Mg-P계 구리합금의 인장강도와 탄성 한계치 특성에 밀접한 관계가 있는 것을 발견했다.

본 발명의 구리합금 조재는 질량%로, Mg：0.3~2%, P：0.001~0.1%, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물인 조성을 가지는 구리합금 조재이며, 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 스텝 사이즈 0.5㎛로 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45~55%이고, 인장강도가 641~708N/mm²이며, 탄성 한계치가 472~503N/mm²인 것을 특징으로 한다.

상기 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45% 미만, 또는 55%를 넘으면 인장강도도 탄성 한계치도 저하를 일으키고, 적정치의 45~55%이면 인장강도가 641~708N/mm²이고, 탄성 한계치가 472~503N/mm²이 되어, 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡히게 된다

또한 본 발명의 구리합금 조재에 있어서, 질량%로 Zr을 0.001~0.03% 함유하면 된다.

Zr의 0.001~0.03% 첨가는 인장강도 및 탄성 한계치의 향상에 기여한다.

본 발명의 구리합금 조재의 제조방법은 열간압연, 용체화 처리, 마무리 냉간압연, 저온 소둔을 이 순서로 포함하는 공정으로 구리합금을 제조할 때에, 열간압연 개시온도가 700℃~800℃이고 총열간 압연율이 90% 이상이며 1패스당 평균 압연율을 10%~35%로 하여 상기 열간압연을 실시하고, 상기 용체화 처리 후의 구리합금판의 비커스 경도를 80~100Hv로 조정하고, 상기 저온 소둔을 250~450℃에서 30~180초로 실시하는 것을 특징으로 한다.

구리합금 조직을 안정화시키고 인장강도와 탄성 한계치를 고레벨로 균형이 잡히게 하기 위해서는 용체화 처리 후의 구리합금판의 비커스 경도가 80~100Hv가 되도록, 열간압연, 용체화 처리, 냉간압연의 제조건을 적당히 조정할 필요가 있고, 또한 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45~55%이고, 인장강도를 641~708N/mm²로 하고, 탄성 한계치를 472~503N/mm²로 하려면 저온 소둔을 250~450℃에서 30~180초로 실시할 필요가 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡힌 Cu-Mg-P계 구리합금 조재를 얻을 수 있다.

도 1은 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 전체 측정면적에 대한 면적비율(Area Fraction)과 탄성 한계치(Kb)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내의 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 전체 측정면적에 대한 면적비율과 인장강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 발명의 구리합금 조재는 질량%로, Mg：0.3~2%, P：0.001~0.1%, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물인 조성을 가진다.

Mg는 Cu의 소지에 고용하여 도전성을 손상시키는 일 없이 강도를 향상시킨다. 또 P는 용해 주조 시에 탈산작용이 있고, Mg성분과 공존한 상태에서 강도를 향상시킨다. 이들 Mg, P는 상기 범위로 함유되는 것에 의해 그 특성을 유효하게 발휘할 수 있다.

또 질량%로 Zr을 0.001~0.03% 함유하는 것으로 해도 되고, 이 범위의 Zr의 첨가는 인장강도 및 탄성 한계치의 향상에 유효하다.

이 구리합금 조재는 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45~55%이고, 인장강도가 641~708N/mm²이며, 탄성 한계치가 472~503N/mm²이다.

결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율은 다음과 같이 하여 구했다.

전처리로서 10mm×10mm의 시료를 10% 황산에 10분간 침지한 후, 물세정, 에어 블로우에 의해 살수시킨 후, 살수 후의 시료를 히타치 하이테크놀로지즈사 제조의 플랫밀링(이온밀링) 장치로 가속 전압 5kV, 입사각 5°, 조사 시간 1시간으로 표면 처리했다.

다음으로, TSL사 제조의 EBSD 시스템이 부착된 히타치 하이테크놀로지즈사 제조의 주사형 전자현미경 S-3400N로 그 시료 표면을 관찰했다. 관찰 조건은 가속 전압 25kV, 측정면적 150㎛×150㎛로 했다.

관찰 결과로부터 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 전체 측정면적에 대한 면적비율은 다음의 조건으로 구했다.

스텝 사이즈 0.5㎛로, 측정면적 범위 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했다. 다음으로, 결정립계로 둘러싸인 개개의 결정립에 대하여 결정립 내 전체 픽셀간의 방위차의 평균치(GOS：Grain Orientation Spread)를 수학식 1의 식으로 계산하고, 평균치가 4°미만인 결정립의 면적을 산출하고 그것을 전체 측정면적으로 나누어, 전체 결정립에서 차지하는 결정립 내 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적의 비율을 구했다. 또한 2픽셀 이상이 연결되어 있는 것을 결정립으로 했다.

(수학식 1)

상기 식에 있어서 i, j는 결정립 내 픽셀의 번호를 나타낸다.

n은 결정립 내 픽셀수를 나타낸다.

α_ij는 픽셀 i와 j의 방위차를 나타낸다.

이와 같이 하여 구한 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 측정면적의 45~55%인 본 발명의 구리합금 조재는 결정립에 변형이 축적되기 어려운 것으로 되어 있고, 크랙도 발생하기 어렵고, 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형을 이룬다.

이러한 구성의 구리합금 조재는 예를 들면, 다음과 같은 제조 공정에 의해 제조할 수 있다.

「용해·주조→열간압연→냉간압연→용체화 처리→중간 냉간압연→마무리 냉간압연→저온 소둔」

또한 상기 공정 중에는 기재되어 있지 않지만, 열간압연 후에는 필요에 따라서 면삭이 행해지고, 각 열처리 후에는 필요에 따라서 산세정, 연마, 혹은 추가로 탈지가 실시되어도 된다.

이하, 주요한 공정에 대하여 상세하게 서술한다.

[열간압연·냉간압연·용체화 처리]

구리합금 조직을 안정화시키고, 인장강도와 탄성 한계치를 고레벨로 균형이 잡히게 하기 위해서는 용체화 처리 후의 구리합금판의 비커스 경도가 80~100 Hv가 되도록 열간압연, 냉간압연, 용체화 처리의 제조건을 적당히 조정할 필요가 있다.

그 중에서도 열간압연에서 압연 개시온도를 700℃~800℃로 하고, 총압연율을 90% 이상으로 하며, 1패스당 평균 압연율이 10%~35%인 열간압연을 실시하는 것이 중요하다. 1패스당 평균 압연율이 10% 미만에서는 후공정에서의 가공성이 열화되고, 35%를 넘으면 재료 균열이 발생하기 쉬워진다. 총압연율이 90% 미만에서는 첨가 원소가 균일하게 분산되지 않고, 또 재료 균열이 발생하기 쉬워진다. 압연 개시온도가 700℃ 미만에서는 첨가 원소가 균일하게 분산되지 않고, 또 재료 균열이 발생하기 쉬워지며, 800℃을 넘으면 열비용이 증가하여 경제적으로 낭비가 된다.

[중간 냉간압연·마무리 냉간압연]

중간, 마무리 냉간압연은 각각 50~95%의 압연율로 한다.

[저온 소둔]

마무리 냉간압연 후, 250~450℃, 30~180초의 저온 소둔을 실시하는 것에 의해, 구리합금 조직을 더욱 안정화시키고, 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형을 이루고, 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하며, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45~55%가 된다.

저온 소둔 온도가 250℃ 미만에서는 탄성 한계치 특성의 향상이 보이지 않고, 450℃를 넘으면 무르고 조대한 Mg화합물이 형성되어 인장강도의 저하를 초래한다. 마찬가지로 저온 소둔 시간이 30초 미만에서는 탄성 한계치 특성의 향상이 보이지 않고, 180초를 넘으면 무르고 조대한 Mg화합물이 형성되어 인장강도의 저하를 초래한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해 비교예와 비교하여 그 특성을 설명한다.

표 1에 나타내는 조성의 구리합금을 전기로에 의해 환원성 분위기 하에서 용해하고 두께가 150mm, 폭이 500mm, 길이가 3000mm인 주괴를 용제했다. 이 용제한 주괴를 표 1에 나타내는 압연 개시온도, 총압연율, 평균 압연율로 열간압연하고, 두께가 7.5mm~18mm인 구리합금판으로 했다. 이 구리합금판의 양 표면의 산화 스케일을 프레이즈로 0.5mm 제거한 후, 압연율이 85%~95%인 냉간압연을 실시하고, 750℃에서 용체화 처리하며, 압연율이 70%~85%인 마무리 압연을 하여 0.2mm의 냉간압연 박판을 제작하고, 그 후, 표 1에 나타내는 저온 소둔을 실시하여 표 1의 실시예 1~12 및 비교예 1~6에 나타내는 Cu-Mg-P계 구리합금 박판을 제작했다.

또 표 1에 나타내는 용체화 처리 후의 구리합금판의 비커스 경도를 JIS-Z2244에 근거하여 측정했다.

	Mg (%)	P (%)	Zr (%)	압연 개시 온도 (℃)	총 열간 압연율 (%)	평균 열간 압연율 (%)	용체화 처리 후의 비커스 경도(Hv)	저온 소둔 온도(℃)	저온 소둔 시간(초)
실시예 1	1.0	0.01		750	94	17	90	350	90
실시예 2	1.0	0.01		750	94	17	92	450	30
실시예 3	0.7	0.005	0.01	750	94	23	93	450	30
실시예 4	0.7	0.005	0.001	750	93	23	95	250	180
실시예 5	0.3	0.005		750	93	34	83	250	180
실시예 6	0.3	0.001		800	93	34	81	350	60
실시예 7	0.5	0.05	0.02	750	90	25	87	350	90
실시예 8	0.5	0.05		800	90	25	84	250	180
실시예 9	1.4	0.02		750	95	30	96	250	180
실시예 10	1.4	0.02		700	95	30	95	350	90
실시예 11	2.0	0.1	0.03	750	94	14	99	450	30
실시예 12	2.0	0.01	0.01	750	94	11	97	350	90
비교예 1	1.0	0.01		850	94	24	103	350	60
비교예 2	0.7	0.005		750	88	25	91	200	60
비교예 3	0.3	0.002		750	93	22	83	500	60
비교예 4	2.3	0.15		750	94	25	104	350	300
비교예 5	0.2	0.0007		750	93	34	79	350	10
비교예 6	0.7	0.008	0.04	750	93	17	95	200	250

표 1의 박판에 대하여 다음의 각종 시험을 실시한 결과를 표 2에 정리했다.

(면적비율율)

전처리로서 10mm×10mm의 시료를 10% 황산에 10분간 침지한 후, 물세정, 에어 블로우에 의해 살수시킨 후, 살수 후의 시료를 히타치 하이테크놀로지즈사 제조의 플랫밀링(이온밀링) 장치로 가속 전압 5kV, 입사각 5°, 조사 시간 1시간으로 표면처리했다.

다음으로, TSL사 제조의 EBSD 시스템이 부착된 히타치 하이테크놀로지즈사 제조의 주사형 전자현미경 S-3400N로 시료 표면을 관찰했다. 관찰 조건은 가속 전압 25kV, 측정면적 150㎛×150㎛(결정립을 5000개 이상 포함한다)로 했다.

스텝 사이즈 0.5㎛로, 측정면적 범위 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했다. 다음으로, 결정립계로 둘러싸인 개개의 결정립에 대하여 결정립 내 전체 픽셀간의 방위차의 평균치를 상기 서술한 수학식 1로 계산하고, 평균치가 4°미만인 결정립의 면적을 산출하고 그것을 전체 측정면적으로 나누어, 전체 결정립에서 차지하는 결정립 내 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적의 비율을 구했다. 또한 2픽셀 이상이 연결되어 있는 것을 결정립으로 했다.

이 방법으로 측정 개소를 변경하여 5회 측정하고 각각의 면적비율의 평균치를 면적비율로 했다.

(기계적 강도)

JIS5호 시험편으로 측정했다.

(탄성 한계치)

JIS-H3130에 근거하여 모멘트식 시험에 의해 영구 변형량을 측정하고 R.T.에 있어서의 Kb0.1(영구 변형량 0.1mm에 대응하는 고정단에서의 표면 최대 응력치)를 산출했다.

(도전율)

JIS-H0505에 근거하여 측정했다.

(응력 완화율)

폭 12.7mm, 길이 120mm(이하, 이 길이 120mm를 L0으로 한다)의 치수를 가진 시험편을 사용하여 이 시험편을 길이：110mm, 깊이：3mm의 세로로 긴 수평 홈을 가지는 지그에 상기 시험편의 중앙부가 상방으로 팽출되도록 만곡 세트하고(이 때 시험편의 양 단부의 거리：110mm를 L1로 한다), 이 상태로 온도：170℃에서 1000시간 유지하며, 가열 후 상기 지그로부터 떼어낸 상태에서의 상기 시험편의 양 단부간의 거리(이하, L2로 한다)를 측정하며, 계산식：(L0-L2)/(L0-L1)×100%에 의해 산출하는 것에 의해 구했다.

	면적비율 (%)	인장강도 (N/m㎡)	탄성 한계치 (N/m㎡)	도전율 (%IACS)	응력 완화율(%)
실시예 1	51	676	490	61	15
실시예 2	52	679	487	61	16
실시예 3	49	668	489	63	12
실시예 4	50	663	484	64	13
실시예 5	48	644	476	67	15
실시예 6	45	641	472	68	15
실시예 7	51	650	485	66	11
실시예 8	49	657	476	65	13
실시예 9	54	687	490	54	18
실시예 10	52	684	497	54	16
실시예 11	51	708	503	49	11
실시예 12	49	696	499	50	12
비교예 1	56	604	478	54	18
비교예 2	57	572	449	63	17
비교예 3	42	564	418	68	14
비교예 4	44	585	466	47	20
비교예 5	43	536	423	68	17
비교예 6	59	579	440	63	12

또 이들 결과로부터 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 전체 측정면적에 대한 면적비율과 탄성 한계치(Kb)의 관계를 그래프에 플롯한 것이 도 1이며, 그 면적비율이 45~55%의 범위 내에 있으면 높은 탄성 한계치(표 2에서는 472~503N/mm²)를 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

그 중에서도 Zr을 첨가한 것은 탄성 한계치가 484~503N/mm²으로 향상되어 있다.

또한 이들 결과로부터 후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 전체 측정면적에 대한 면적비율과 인장강도의 관계를 그래프에 플롯한 것이 도 2이며, 그 면적비율이 45~55%의 범위 내에 있으면 높은 인장강도(표 2에서는 641~708N/mm²)를 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

그 중에서도 Zr을 첨가한 것은 인장강도가 650~708N/mm²으로 향상되어 있다.

이들 표 2 및 도 1, 도 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 Cu-Mg-P계 구리합금은 인장강도와 탄성 한계치가 고레벨로 균형이 잡혀 있는 것이 명백하고, 특히 탄성 한계치 특성이 중요한 커넥터, 리드 프레임, 릴레이, 스위치 등의 전기·전자 부품에 사용하기에 적절하다는 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태의 제조방법에 대해 설명했는데, 본 발명은 이 기재에 한정되는 일은 없고 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 더하는 것이 가능하다.

예를 들면, 「용해·주조→열간압연→냉간압연→용체화 처리→중간 냉간압연→마무리 냉간압연→저온 소둔」 순서의 제조 공정을 나타냈지만, 열간압연, 용체화 처리, 마무리 냉간압연, 저온 소둔이 이 순서로 이루어지는 것이면 되고, 그 경우 열간압연의 압연 개시온도, 총압연율, 1패스당 평균 압연율 및 저온 소둔의 온도, 시간 등 이외의 조건은 일반적인 제조 조건을 적용하면 된다.

Claims

질량%로, Mg：0.3~2%, P：0.001~0.1%, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물인 조성을 가지는 구리합금 조재로서:
후방 산란 전자 회절상 시스템이 부착된 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로, 스텝 사이즈 0.5㎛로 상기 구리합금 조재 표면의 측정면적 내 전체 픽셀의 방위를 측정하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주했을 경우의 결정립 내 전체 픽셀간의 평균 방위차가 4°미만인 결정립의 면적비율이 상기 측정면적의 45~55%이고, 인장강도가 641~708N/mm²이며, 탄성 한계치가 472~503N/mm²인 것을 특징으로 하는 구리합금 조재.
제 1 항에 있어서,
질량%로 Zr을 0.001~0.03% 함유하는 것을 특징으로 하는 구리합금 조재.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 구리합금 조재의 제조방법으로서:
열간압연, 용체화 처리, 마무리 냉간압연, 저온 소둔을 이 순서로 포함하는 공정으로 구리합금을 제조할 때에, 열간압연 개시온도가 700℃~800℃이고, 총열간 압연율이 90% 이상이며, 1패스당 평균 압연율을 10%~35%로 하여 상기 열간압연을 실시하고, 상기 용체화 처리 후의 구리합금판의 비커스 경도를 80~100Hv로 조정하고, 상기 저온 소둔을 250~450℃에서 30~180초로 실시하는 것을 특징으로 하는 구리합금 조재의 제조방법.