KR101291012B1

KR101291012B1 - 고강도 고도전 동합금 압연판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101291012B1
Application number: KR1020117003828A
Authority: KR
Inventors: 케이이치로 오이시
Original assignee: 미쓰비시 신도 가부시키가이샤
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2013-07-30
Also published as: WO2010079707A1; EP2377958A4; TWI415959B; US9455058B2; JP4851626B2; KR20110031987A; JPWO2010079707A1; CN102165080B; EP2377958A1; US20110265917A1; TW201042062A; CN102165080A; EP2377958B1

Abstract

0.14∼0.34mass%의 Co와, 0.046∼0.098mass%의 P와, 0.005∼1.4mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.0≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤5.9의 관계를 가지고, 총 냉간 압연율이 70% 이상이고, 최종 석출 열처리공정 후에 있어서, 재결정률이 45% 이하로서 재결정립의 평균 결정입경이 0.7∼7㎛이고, 석출물의 평균 입경이 2.0∼11nm이며, 미세 결정의 평균 입경이 0.3∼4㎛로서 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.1∼25%이다. Co와 P 등의 미세한 석출물과, Sn의 고용과, 미세 결정에 의해 고강도 고도전 동합금 압연판의 강도, 도전율 및 연성이 향상된다.

Description

고강도 고도전 동합금 압연판 및 그 제조 방법{HIGH-STRENGTH HIGH-CONDUCTIVITY COPPER ALLOY ROLLED SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 석출 열처리공정을 포함한 공정에 의해 만들어진 고강도 고도전(高導電) 동합금 압연판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 동판은 그 뛰어난 전기·열의 전도성을 살려 커넥터, 전극, 접속 단자, 터미널, 릴레이, 히트 싱크, 부스바(bus bar)재로서 여러 산업분야에 사용되고 있다. 그런데 C1100, C1020을 비롯한 순동은 강도가 낮기 때문에 강도를 확보하기 위해서는 단위면적당 사용량이 많아져 고비용이 되고, 또 중량도 커진다.

또 고강도 고도전 동합금으로서 용체화-시효·석출형 합금의 Cr-Zr동(1% Cr-0.1% Zr-Cu)이 알려져 있다. 그러나 이 합금에 의한 압연판은 일반적으로 열간 압연한 후에 재료를 다시 950℃(930∼990℃)로 가열하고, 그 직후에 급냉하는 용체화 처리를 실시하고, 또 시효하는 열처리 프로세스를 거쳐 제조된다. 또는 열간 압연 후에 열간 압연재를 열간 또는 냉간 단조 등으로 소성가공하고, 950℃로 가열하여, 급냉, 그리고 시효하는 열처리 프로세스를 거쳐 제조된다. 이와 같이 950℃라는 고온의 프로세스를 거치는 것은 큰 에너지를 필요로 할 뿐만이 아니라 대기 중에서 가열하면 산화 손실이 생기고, 또 고온으로 인해 확산이 용이해지므로 재료 사이에 접착이 생겨 산세공정이 필요하게 된다.

그 때문에 불활성 가스 또는 진공 중에 있어서 950℃로 열처리되므로 비용이 비싸지고, 또 여분의 에너지도 필요하게 된다. 또 불활성 가스 중 등에서의 열처리에 의해 산화 손실은 막을 수 있지만, 접착의 문제는 해결되지 않는다. 또 특성상으로도 고온에 가열되므로 결정립이 조대화되고, 피로 강도 등에 문제가 생긴다. 한편 용체화 처리를 실시하지 않는 열간 압연 프로세스법에서는 주괴를 용체화 온도로 가열해도 열간 압연 중에 재료의 온도 저하가 일어나고, 열간 압연에 시간이 걸리기 때문에 매우 부족한 강도 밖에 얻을 수 없다. 또 Cr-Zr동은 용체화의 온도 조건의 온도 범위가 좁기 때문에 특별한 온도 관리가 필요하고, 냉각 속도도 빠르게 하지 않으면 용체화되지 않는다. 한편 박판에 이용하는 경우, 용체화 처리를 박판의 단계에서 연속 소둔 설비를 이용해 행하는 방법 혹은 최종 펀칭 제품 등으로 행하는 방법이 있다. 그러나 용체화 처리를 연속 소둔 설비로 행하는 경우, 급냉 상태로 하는 것이 곤란하고, 또 900℃나 950℃와 같은 고온에 재료를 노출시키면 결정립이 조대화되어, 특성이 오히려 나빠진다. 최종 펀칭 제품 등으로 실시하면 생산성의 문제나 여분의 에너지도 필요하게 된다. 또 많은 활성의 Zr, Cr을 포함하므로 용해 주조의 조건에 제약을 받는다. 결과적으로 특성은 뛰어나지만 비용이 비싸진다.

이러한 동판이 사용되는 자동차의 분야에서는 연비 향상을 위해서 차체 중량의 경량화가 요구되는 한편으로, 자동차의 고도 정보화, 일렉트로닉스화 및 하이브리드화(전장 부품 등 증가)에 의해 접속 단자, 커넥터, 릴레이, 부스바 등의 수가 증가하고, 또 탑재되는 전자 부품의 냉각을 위한 히트 싱크 등이 증가되므로 사용되는 동판에는 박육 고강도화가 점점 요구된다. 원래 가전제품 등에 비해 자동차용의 사용 환경은 엔진룸은 물론, 하계에는 차내도 고온이 되어 가혹한 상태였던 것이 더욱 고전류가 되므로 특히 접속 단자, 커넥터 등의 용도에 있어서는 응력 완화 특성을 낮게 할 필요가 있다. 이 응력 완화 특성이 낮다라는 것은 예를 들면 100℃의 사용 환경에 있어서 커넥터 등의 탄력성이나 접촉 압력이 저하되지 않는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에서는 후술하는 응력 완화 시험에 있어서 응력 완화율이 작은 것을 응력 완화 특성이 「낮다」「좋다」라고 하고, 응력 완화율이 큰 것을 응력 완화 특성이 「높다」「나쁘다」라고 한다. 동합금 압연판에 있어서는 응력 완화율이 작은 것이 바람직하다. 자동차와 같이 태양광 발전이나 풍력 발전 등에 사용되는 릴레이, 단자, 커넥터 등의 접속 금구는 대전류가 흐르기 때문에 고도전이 요구되며 사용 환경도 100℃에 이르는 경우가 있다.

또 고신뢰성의 요구로부터 중요한 전기 부품의 접속은 땜납이 아니고 경납을 이용하는 경우가 많아지고 있다. 경납재에는 예를 들면 JIS Z 3261에 기재되어 있는 Bag-7 등의 56 Ag-22 Cu-17 Zn-5 Sn합금납이 있고, 그 경납 온도는 650∼750℃의 고온이 권장되고 있다. 이 때문에 접속 단자 등의 동판에는 예를 들면 약 700℃의 내열성이 요구된다.

또 예를 들면 파워 모듈 등의 용도로, 동판은 히트 싱크 또는 히트스프레더로서 베이스판인 세라믹 등과 접합하여 사용된다. 그 접합은 납땜이 채용되고 있지만, 땜납에 있어서도 Pb프리화가 진행되어, Sn-Cu-Ag 등의 고융점의 땜납이 사용되고 있다. 또 히트 싱크, 히트스프레더 등의 실장에 있어서 단순히 연화하지 않을 뿐만 아니라 변형이나 휘어짐이 없는 것이 요구되고, 경량화와 경제적인 점으로부터 박육화를 원하고 있다. 이 때문에 동판은 고온에 노출되어도 변형하기 어려운, 즉 예를 들면 Pb프리 땜납의 융점보다 약 100℃ 높은 온도인 약 350℃에서도 높은 강도를 유지하여 변형에 대한 내성을 가지는 것이 요구된다.

본 발명은 커넥터, 전극, 접속 단자, 터미널, 릴레이, 히트 싱크, 부스바, 파워 모듈, 발광 다이오드, 조명기구 부품, 태양전지의 부재 등의 용도로서 전기·열전도성이 뛰어나 박육화(薄肉化) 즉 고강도화를 실현하는 것이다. 또한 커넥터 등에서는 굽힘 가공성이 좋은 것이 필요하고, 굽힘 가공성 등의 연성을 갖추지 않으면 안 된다. 또 상술과 같이 응력 완화 특성이 양호한 것도 필요하다. 단순히 강도를 증가하는 것뿐이라면 냉간 압연해 가공 경화시키면 되지만, 총 냉간 압연율이 40% 이상, 특히 50% 이상이 되면 굽힘 가공성을 비롯한 연성이 나빠진다. 또 압연율이 높아지면 응력 완화 특성도 나빠진다. 한편 상술한 커넥터 등의 용도는 박판이며, 두께가 4mm 또는 3mm 이하, 나아가서는 1mm 이하가 일반적이고, 열간 압연재의 두께는 10∼20mm이므로 60% 이상, 일반적으로는 70% 이상의 총 냉간 압연이 필요하다. 그 경우, 냉간 압연의 도중에 소둔 공정을 넣는 것이 일반적이다. 그런데 소둔 공정에서 온도를 올려 재결정시키면 연성은 회복되지만 강도는 낮아진다. 또 부분적으로 재결정시키면 이후의 냉간 압연율과의 관계도 있지만, 연성이 부족하거나 강도가 낮거나 중의 어느 하나가 된다. 본원의 발명에서는 냉간 압연 후의 석출 열처리시에 후술하는 Co, P 등의 석출물을 석출시켜 재료를 강화함과 동시에, 부분적으로 원래의 결정립계를 중심으로 미세한 재결정립 또는 전위밀도가 낮고, 재결정립과는 형태가 조금 상이한 결정(이하, 이 결정립을 본 명세서에서는 미세 결정이라고 하고, 미세 결정의 상세한 것에 대해서는 후술한다)을 생성시키는 것에 의해 매트릭스의 강도의 저하를 최소한으로 억제하여 연성을 큰 폭으로 향상시킨다. 그리고 연성 및 응력 완화 특성을 저해하지 않는 정도의 압연율의 냉간 압연에 의해 가공 경화시키고, 최종 회복 열처리의 이들 일련의 프로세스에 의해 높은 강도, 높은 전기·열전도성, 뛰어난 연성을 갖춘다.

또 0.01∼1.0mass%의 Co와, 0.005∼0.5mass%의 P를 포함하여 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 동합금이 알려져 있다(예를 들면 일본 공개특허공보 평10-168532호 참조). 그러나 이러한 동합금에 있어서는 강도, 도전성이 모두 불충분하다.

발명의 개시

본 발명은 상기 문제를 해소하는 것으로, 높은 강도, 높은 전기·열전도성 및 뛰어난 연성을 갖춘 고강도 고도전 동합금 압연판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 고강도 고도전 동합금 압연판에 있어서, 0.14∼0.34mass%의 Co와, 0.046∼0.098mass%의 P와, 0.005∼1.4mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.0≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤5.9의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이며, 열간 압연공정과, 냉간 압연공정과, 석출 열처리공정을 포함한 제조 공정에 의해 제조되고, 총 냉간 압연율이 70% 이상이고, 최종 석출 열처리공정 후에 있어서, 재결정률이 45% 이하로서, 재결정 부분의 재결정립의 평균 결정입경이 0.7∼7㎛이며, 금속조직 중에 대략 원형 또는 대략 타원형의 석출물이 존재하고, 그 석출물의 평균 입경이 2.0∼11nm 또는 모든 석출물 중 90% 이상이 25nm 이하의 크기의 미세 석출물로서 그 석출물이 균일하게 분산되어 있고, 최종 석출 열처리 후 또는 최종 냉간 압연 후의 금속조직 중에 압연 방향으로 늘어난 섬유 형상의 금속조직에 있어서, EBSP 해석 결과에 있어서 IPF(Inverse Pole Figure) 맵 및 결정립계(Grain Boundary) 맵으로부터 관찰되는 장(長)/단(短)의 비율의 평균이 2 이상 15 이하인, 소둔쌍정을 가지지 않은 미세 결정이 존재하고, 상기 미세 결정의 평균 입경이 0.3∼4㎛로서 관찰면에 있어서의 그 미세 결정의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.1∼25%이거나 또는 상기 미세 결정과 재결정립의 양 부(部)를 합친 평균 입경이 0.5∼6㎛로서, 관찰면에 있어서의 그 미세 결정과 재결정립의 양 부의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.5∼45%인 것이다.

본 발명에 의하면, Co 및 P의 미세한 석출물과 Sn의 고용과 미세 결정에 의해 고강도 고도전 동합금 압연판의 강도, 도전율 및 연성이 향상된다.

0.16∼0.33mass%의 Co와, 0.051∼0.096mass%의 P와, 0.005∼0.045mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.2≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤4.9의 관계를 가지는 것이 바람직하다. 이것에 의해 Sn의 양이 조성 범위 내에서의 하한 근처가 되므로 고강도 고도전 동합금 압연판의 도전율이 더 향상된다.

또 0.16∼0.33mass%의 Co와, 0.051∼0.096mass%의 P와, 0.32∼0.8mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.2≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤4.9의 관계를 가지는 것이 바람직하다. 이것에 의해 Sn의 양이 조성 범위 내에서의 상한 근처가 되므로 고강도 고도전 동합금 압연판의 강도가 더 향상된다.

또 0.14∼0.34mass%의 Co와, 0.046∼0.098mass%의 P와, 0.005∼1.4mass%의 Sn을 함유하고, 또 0.01∼0.24mass%의 Ni 또는 0.005∼0.12mass%의 Fe 중 어느 1종 이상을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 Ni의 함유량 [Ni] mass%와 Fe의 함유량 [Fe] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.0≤([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)/([P]-0.0090)≤5.9, 및 0.012≤1.2×[Ni]＋2×[Fe]≤[Co]의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이며, 열간 압연공정과, 냉간 압연공정과, 석출 열처리공정을 포함한 제조 공정에 의해 제조되고, 총 냉간 압연율이 70% 이상이며, 최종 석출 열처리공정 후에 있어서, 재결정률이 45% 이하로서, 재결정 부분의 재결정립의 평균 결정입경이 0.7∼7㎛이며, 금속조직 중에 대략 원형 또는 대략 타원형의 석출물이 존재하고, 그 석출물의 평균 입경이 2.0∼11nm 또는 모든 석출물중 90% 이상이 25nm 이하의 크기의 미세 석출물로서 그 석출물이 균일하게 분산되어 있고, 최종 석출 열처리 후 또는 최종 냉간 압연 후의 금속조직 중에 압연 방향으로 늘어난 섬유 형상의 금속조직에 있어서, EBSP 해석 결과에 있어서 IPF(Inverse Pole Figure) 맵 및 결정립계(Grain Boundary) 맵으로부터 관찰되는 장/단의 비율의 평균이 2 이상 15 이하인, 소둔쌍정을 가지지 않은 미세 결정이 존재하고, 상기 미세 결정의 평균 입경이 0.3∼4㎛로서 관찰면에 있어서의 그 미세 결정의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.1∼25%이고, 또는 상기 미세 결정과 재결정립의 양 부를 합친 평균 입경이 0.5∼6㎛로서, 관찰면에 있어서의 그 미세 결정과 재결정립의 양 부의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.5∼45%인 것이 바람직하다. 이것에 의해 Ni 및 Fe에 의해 Co, P 등의 석출물이 미세하게 되는 것과, Sn의 고용과, 미세 결정에 의해 고강도 고도전 동합금 압연판의 강도 및 도전율이 향상된다.

0.002∼0.2mass%의 Al, 0.002∼0.6mass%의 Zn, 0.002∼0.6mass%의 Ag, 0.002∼0.2mass%의 Mg, 0.001∼0.1mass%의 Zr 중 어느 1종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 Al, Zn, Ag, Mg, Zr은 동(銅)재료의 리사이클 과정에서 혼입하는 S를 무해화하고, 중간 온도 취성을 방지한다. 또 이러한 원소는 합금을 더 강화하므로 고강도 고도전 동합금 압연판의 연성 및 강도가 향상된다.

도전율이 45(%IACS) 이상으로, 도전율을 R(%IACS), 인장 강도를 S(N/mm²), 신장률을 L(%)로 했을 때, (R¹ ^/2×S×(100＋L)/100)의 값이 4300 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의해 강도와 도전성이 양호해지고, 강도와 도전성의 균형이 뛰어나므로 압연판을 얇게 하여 저비용으로 할 수가 있다.

열간 압연을 포함한 제조 공정으로 제조되고, 열간 압연 후의 압연재의 평균 결정입경이 6㎛ 이상, 50㎛ 이하 또는 열간 압연의 압연율을 RE0(%)로 하고, 열간 압연 후의 결정입경을 D㎛으로 했을 때에 5.5×(100/RE0)≤D≤70×(60/RE0)이며, 그 결정립을 압연 방향을 따른 단면에서 관찰했을 때에 그 결정립의 압연 방향의 길이를 L1, 결정립의 압연 방향에 수직인 방향의 길이를 L2로 하면 L1/L2의 평균이 1.02 이상 4.5 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해 연성, 강도, 도전율이 양호해지고, 강도와 연성과 도전성의 균형이 뛰어나므로 압연판을 얇게 하여 저비용으로 할 수가 있다.

350℃에서의 인장 강도가 300(N/mm²) 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의해 고온 강도가 높아지므로 고온에서 변형되기 어려워, 고온 상태에서 사용할 수가 있다.

700℃에서 30초 가열 후의 비커스 경도(HV)가 100 이상 또는 상기 가열 전의 비커스 경도의 값의 80% 이상 또는 가열 후의 금속조직에 있어서 재결정률이 45% 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해 내열 특성이 뛰어나게 되기 때문에 소재로부터 제품 제조할 때의 공정을 포함하여 고온 상태에 노출되는 환경에서 사용할 수가 있다.

고강도 고도전 동합금 압연판의 제조 방법으로서, 열간 압연공정과, 냉간 압연공정과, 석출 열처리공정과, 회복 열처리공정을 포함하고, 열간 압연 개시 온도가 830∼960℃이며, 열간 압연의 최종 패스 후의 압연재 온도 또는 압연재의 온도가 650℃일 때부터 350℃까지의 평균 냉각 속도가 2℃／초 이상이고, 냉간 압연 전후 또는 냉간 압연 사이에 350∼540℃에서 2∼24시간의 석출 열처리로서 열처리 온도를 T(℃), 유지 시간을 th(h), 그 석출 열처리 전의 냉간 압연의 압연율을 RE(%)로 했을 때에 265≤(T-100×th^-1/2-110×(1-RE/100)^1/2)≤400의 관계를 만족시키는 석출 열처리 또는 최고 도달 온도가 540∼770℃로 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.1∼5 분의 열처리로서, 최고 도달 온도를 Tmax(℃)로 하고, 유지 시간을 tm(min)로 했을 때에 340≤(Tmax-100×tm^-1/2-100×(1-RE/100)^1/2)≤515의 관계를 만족시키는 석출 열처리가 실시되고, 마지막 냉간 압연 후에 최고 도달 온도가 200∼560℃로, 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.03∼300 분의 열처리로서 마지막 석출 열처리 후의 냉간 압연의 압연율을 RE2(%)로 했을 때에 150≤(Tmax-60×tm^-1/2-50×(1-RE2/100)^1/2)≤320의 관계를 만족시키는 회복 열처리가 실시되는 것이 바람직하다. 이것에 의해 제조 조건에 의해 Co 및 P의 석출물이 미세하게 석출되므로 고강도 고도전 동합금 압연판의 강도, 도전율, 연성 및 내열성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시형태와 관련되는 고성능 동합금 압연판의 제조 공정의 플로우도.
도 2(a)는 상기 고성능 동합금 압연판의 재결정부의 금속조직 사진, 도 2(b)는 상기 고성능 동합금 압연판의 미세 결정부의 금속조직 사진.
도 3은 상기 고성능 동합금 압연판의 석출물의 금속조직 사진.

본 발명의 실시형태와 관련되는 고강도 고도전 동합금 압연판(이하, 고성능 동합금 압연판이라고 약칭한다)에 대해 설명한다. 또 본 명세서에서는 코일 형상 혹은 트래버스(traverse) 형상으로 감겨지는 소위 「선재」도 판 내에 포함된다. 본 발명에서는 청구항 1 내지 청구항 5와 관련되는 고성능 동합금 압연판에 있어서의 합금 조성의 합금(이하, 각각을 제1 발명 합금, 제2 발명 합금, 제3 발명 합금, 제4 발명 합금, 제5 발명 합금이라고 한다)을 제안한다. 합금 조성을 나타내는데 본 명세서에 있어서, [Co]와 같이 괄호가 붙은 원소 기호는 해당 원소의 함유량치(mass%)를 나타내는 것으로 한다. 또 이 함유량치의 표시 방법을 이용해 본 명세서에 있어서 복수의 계산식을 제시하지만, 각각의 계산식에 있어서 해당 원소를 함유하고 있지 않는 경우는 0으로 계산한다. 또 제1 내지 제 5 발명 합금을 총칭해 발명 합금이라고 부른다.

제1 발명 합금은 0.14∼0.34mass%(바람직하게는 0.16∼0.33mass%, 보다 바람직하게는 0.18∼0.33mass%, 최적으로는 0.18∼0.29mass%)의 Co와, 0.046∼0.098mass%(바람직하게는 0.051∼0.096mass%, 보다 바람직하게는 0.054∼0.096mass%, 최적으로는 0.054∼0.0.092mass%)의 P와, 0.005∼1.4mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에,

X1=([Co]-0.007)/([P]-0.009)

로서, X1이 3.0∼5.9, 바람직하게는 3.1∼5.2, 보다 바람직하게는 3.2∼4.9, 최적으로는 3.4∼4.2의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이다.

제2 발명 합금은 0.16∼0.33mass%(바람직하게는 0.18∼0.33mass%, 최적으로는 0.18∼0.29mass%)의 Co와, 0.051∼0.096mass%(바람직하게는 0.054∼0.094mass%, 최적으로는 0.054∼0.0.092mass%)의 P와, 0.005∼0.045mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에,

X1=([Co]-0.007)/([P]-0.009)

로서, X1이 3.2∼4.9(최적으로는 3.4∼4.2)의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이다.

제3 발명 합금은 0.16∼0.33mass%(바람직하게는 0.18∼0.33mass%, 최적으로는 0.18∼0.29mass%)의 Co와, 0.051∼0.096mass%(바람직하게는 0.054∼0.094mass%, 최적으로는 0.054∼0.0.092mass%)의 P와, 0.32∼0.8mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에,

X1=([Co]-0.007)/([P]-0.009)

제4 발명 합금은 Co, P, Sn의 조성 범위가 제1 발명 합금과 동일하고, 또 0.01∼0.24mass%(바람직하게는 0.015∼0.18mass%, 보다 바람직하게는 0.02∼0.09mass%)의 Ni 또는 0.005∼0.12mass%(바람직하게는 0.007∼0.06mass%, 보다 바람직하게는 0.008∼0.045mass%)의 Fe 중 어느 1종 이상을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 Ni의 함유량 [Ni] mass%와 Fe의 함유량 [Fe] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에,

X2=([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)/([P]-0.009)

로서, X2가 3.0∼5.9, 바람직하게는 3.1∼5.2, 보다 바람직하게는 3.2∼4.9, 최적으로는 3.4∼4.2의 관계를 가지고, 또

X3=1.2×[Ni]＋2×[Fe]

로서, X3이 0.012∼[Co], 바람직하게는 0.02∼(0.9×[Co]), 보다 바람직하게는 0.03∼(0.7×[Co])의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이다.

제5 발명 합금은 제1 발명 합금, 내지 제 4 발명 합금의 조성에 0.002∼0.2mass%의 Al, 0.002∼0.6mass%의 Zn, 0.002∼0.6mass%의 Ag, 0.002∼0.2mass%의 Mg, 0.001∼0.1mass%의 Zr 중 어느 1종 이상을 더 함유한 합금 조성이다.

다음으로, 고성능 동합금 압연판의 제조 공정에 대하여 설명한다. 제조 공정은 열간 압연공정과 냉간 압연공정과 석출 열처리공정과 회복 열처리공정을 가지고 있다. 열간 압연공정에서는 주괴를 830∼960℃로 가열해 열간 압연을 실시하고, 열간 압연 종료 후의 재료 온도 또는 열간 압연재의 온도가 650℃일 때부터 350℃까지의 냉각 속도를 2℃／초 이상으로 한다. 이러한 열간 압연 조건에 의해 Co, P 등은 이하에서 설명하는 냉간 압연 이후의 프로세스를 유효하게 사용할 수 있는 고용상태가 된다. 냉각 후의 금속조직의 평균 결정입경은 6∼50㎛이다. 이 평균 결정입경은 최종 판재에 영향을 주므로 중요하다. 열간 압연공정 후에 냉간 압연공정과 석출 열처리공정이 실시된다. 석출 열처리공정은 냉간 압연공정의 전후나 냉간 압연공정의 사이에 실시되어 복수회 실시해도 된다. 석출 열처리공정은 350∼540℃에서 2∼24시간의 열처리로서, 열처리 온도를 T(℃), 유지 시간을 th(h), 그 석출 열처리공정 전의 냉간 압연의 압연율을 RE(%)로 했을 때에 265≤(T-100×th^-1/2-110×(1-RE/100)^1/2)≤400의 관계를 만족시키는 석출 열처리 또는 540∼770℃에서 0.1∼5 분의 열처리로서, 유지 시간을 tm(min)로 했을 때에 340≤(T-100×tm^-1/2-100×(1-RE/100)^1/2)≤515의 관계를 만족시키는 석출 열처리이다. 이 계산식에서의 압연율 RE(%)는 계산의 대상으로 하는 석출 열처리공정 전의 냉간 압연의 압연율을 이용한다. 열간 압연-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-석출 열처리로 실시된 경우의 2회째의 석출 열처리공정을 대상으로 할 때는 2회째의 냉간 압연의 압연율을 이용한다.

본 명세서에서는, 열간 압연 후부터 최종 석출 열처리의 사이에 실시되는 모든 냉간 압연을 종합한 압연율을 총 냉간 압연율이라고 한다. 최종 석출 열처리 이후의 냉간 압연의 압연율은 포함하지 않는다. 예를 들면, 열간 압연으로 판두께 20mm까지 압연하여 그 후에 냉간 압연으로 판두께 10mm로 압연해 석출 열처리를 실시하고, 다시 냉간 압연으로 판두께 1mm로 압연해 석출 열처리를 실시하고, 그 후에 냉간 압연으로 판두께 0.5mm로 압연하여 회복 열처리를 행했을 경우의 총 냉간 압연율은 95%이다.

회복 열처리는 마지막 냉간 압연 후에 최고 도달 온도가 200∼560℃로, 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.03∼300 분의 열처리이며 마지막 석출 열처리 후의 냉간 압연의 압연율을 RE2(%)로 했을 때에 150≤(Tmax-60×tm^-1/2-50×(1-RE2/100)^1/2)≤320의 관계를 만족시키는 열처리이다.

고성능 동합금 압연판의 제조 공정의 기본 원리에 대해 설명한다. 고강도·고도전을 얻는 수단으로서 시효·석출경화, 고용경화, 결정립 미세화를 주체로 하는 조직 제어의 방법이 있다. 그런데 고도전성에 관해서는 매트릭스에 첨가 원소가 고용되면 일반적으로 도전성이 저해되어 원소에 따라서는 현저하게 도전성이 저해된다. 본 발명에 이용하는 Co, P, Fe는 현저하게 도전성을 저해하는 원소이다. 예를 들면 순동에 Co, Fe, P를 0.02mass% 단독 첨가한 것만으로, 전기 전도성이 약 10% 저해된다. 또 시효 석출형 합금에 있어서도 매트릭스에 고용 잔존시키지 않고 완전하게 첨가 원소를 효율적으로 석출시키는 것은 불가능하다. 본 발명에서는 첨가 원소 Co, P 등을 소정의 수식에 따라 첨가하면 고용된 Co, P 등을 후의 석출 열처리에 있어서, 강도, 연성, 기타 제특성(諸特性)을 만족시키면서 대부분을 석출시킬 수가 있는 것이 장점이며 이것에 의해 높은 고도전성을 확보할 수가 있다.

한편 Cr-Zr동 이외의 시효경화성 동합금으로서 유명한 콜슨 합금(Ni, Si첨가)이나 티탄동은 완전용체화, 시효처리를 해도 본 발명과 비교해 Ni, Si 또는 Ti가 매트릭스에 많이 잔류하고, 그 결과 강도는 높지만 도전성이 저해되는 결점이 있다. 또 일반적으로 완전용체화, 시효석출의 프로세스에서 필요한 고온에서의 용체화 처리, 예를 들면 대표 적인 용체화 온도의 800∼950℃로 수 십 초, 경우에 따라서는 수 초 이상 가열하면 결정립은 약 100㎛로 조대화된다. 결정립 조대화는 여러 기계적 성질에 악영향을 준다. 또 완전용체화, 시효석출의 프로세스는 제조에 생산성이나 양적인 제약을 받아 대폭적인 비용 증가로 연결된다. 한편 조직 제어는 결정립 미세화가 주로 채용되고 있지만, 첨가 원소량이 적은 경우는 그 효과도 작다.

본 발명에서는 Co, P 등의 조성과, 열간 압연 프로세스로 Co, P 등을 고용시키는 것과, 냉간 압연 후의 석출 열처리 프로세스에 있어서 Co, P 등을 미세 석출시키는 것과 동시에 미세한 재결정립 또는 미세 결정을 생성시켜 매트릭스의 연성을 회복시키는 것과, 냉간 압연에 의한 가공 경화를 조합한다. 이것에 의해 고도전으로서 고강도와 고연성을 얻을 수 있다. 발명 합금은 상기와 같이 열간 가공 프로세스시에 첨가 원소를 고용시킬 수 있을 뿐만 아니라 Cr-Zr동을 비롯한 시효 경화형의 석출 합금보다 용체화 감수성이 낮은 것을 이용한다. 종래의 합금에서는 열간 압연 종료 후에 원소가 고용되는 고온, 즉 용체화 상태로부터 급냉하지 않으면 충분히 용체화되지 않고, 또는 열간 압연에 시간을 필요로 하여 열간 압연 중에 재료의 온도 저하가 일어나면 충분히 용체화되지 않지만, 발명 합금은 용체화 감수성이 낮기 때문에 일반적인 열간 압연 프로세스에서의 냉각 속도에서도 충분히 용체화되는 것이 특징이다. 또한 본 명세서에 있어서는 고온에서 고용되어 있는 원자가 열간 압연 중의 온도 저하가 있어도, 열간 압연에 시간이 걸려도, 또 열간 압연 후의 냉각 중의 냉각 속도가 느려도 석출되기 어려운 것을 「용체화 감수성이 낮다」라고 하고, 열간 압연 중에 온도 저하가 일어나면, 또는 열간 압연 후의 냉각 속도가 느리면 석출되기 쉬운 것을 「용체화 감수성이 높다」라고 한다.

다음에 각 원소의 첨가 이유에 대해 설명한다. Co의 단독 첨가에서는 높은 강도·전기 전도성 등은 얻을 수 없지만, P, Sn과의 공(共)첨가에 의해 열·전기 전도성을 저해하지 않고, 높은 강도, 높은 내열 특성, 높은 연성을 얻을 수 있다. 단독 첨가에서는 강도가 다소 향상하는 정도이며 현저한 효과는 없다. Co의 양이 발명 합금의 조성 범위의 상한을 넘으면 효과가 포화된다. 또 Co는 레어 메탈이므로 고비용이 된다. 또 전기 전도성이 저해된다. Co의 양이 발명 합금의 조성 범위의 하한보다 적으면 P와 공첨가해도 고강도의 효과를 발휘할 수 없다. Co의 하한은 0.14mass%이며, 바람직하게는 0.16mass%이며, 보다 바람직하게는 0.18mass%이며, 나아가서는 0.20mass%이다. 상한은 0.34mass%이며, 바람직하게는 0.33mass%이며, 더욱 바람직하게는 0.29mass%이다.

P를 Co, Sn와 공첨가하는 것에 의해 열·전기 전도성을 저해하지 않고, 높은 강도, 높은 내열성을 얻을 수 있다. 단독 첨가에서는 탕 흐름성과 강도를 향상시키고 결정립을 미세화시킨다. 조성 범위의 상한을 넘으면 상기 탕 흐름성과 강도와 결정립 미세화의 효과가 포화된다. 또 열·전기 전도성이 저해된다. 또 주조시나 열간 압연시에 균열이 생기기 쉬워진다. 또 연성, 특히 굽힘 가공성이 나빠진다. P의 양이 조성 범위의 하한보다 적으면 고강도가 되지 않는다. P의 상한은 0.098mass%이며, 바람직하게는 0.096mass%이며, 보다 바람직하게는 0.092mass%이다. 하한은 0.046mass%이며, 바람직하게는 0.051mass%이며, 보다 바람직하게는 0.054mass%이다.

Co, P를 상기 조성 범위에서 공첨가하는 것에 의해 강도, 도전성, 연성, 응력 완화 특성, 내열성, 고온 강도, 열간 변형저항, 변형능이 양호해진다. Co, P의 조성이 한 쪽이라도 적은 경우, 상기 어느 특성도 현저한 효과를 발휘하지 않을 뿐만 아니라 도전성이 매우 나쁘다. 대부분의 경우는 마찬가지로 도전성이 매우 나쁘고, 각각의 단독 첨가와 동일한 결점이 생긴다. Co, P 양 원소는 본 발명의 과제를 달성하기 위한 필수 원소이며, 적정한 Co, P 등의 배합 비율에 의해 전기·열전도성이나 연성을 저해하지 않고, 강도, 내열성, 고온 강도, 응력 완화 특성을 향상시킨다. Co, P가 발명 합금의 조성 범위 내에서 상한에 가까워지는 것에 따라 이러한 제특성이 향상된다. 기본적으로는 Co, P가 결합해서 강도에 기여하는 양의 초미세한 석출물을 석출시킨다. Co, P의 공첨가는 열간 압연 중의 재결정립의 성장을 억제하고, 열간 압연의 선단부터 후단에까지 고온에도 불구하고 미세한 결정립의 상태로 유지시킨다. 석출 열처리 중에 있어서도 Co, P와의 공첨가는 매트릭스의 연화·재결정을 큰 폭으로 늦춘다. 단 그 효과도 발명 합금의 조성 범위를 넘으면 거의 특성의 향상은 인정되지 않고, 오히려 상술과 같은 결점이 생기기 시작한다.

Sn의 함유량은 0.005∼1.4mass%가 양호하지만, 강도를 다소 떨어뜨려도 높은 전기·열전도성을 필요로 하는 경우는 0.005∼0.19mass%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005∼0.095mass%이며, 특히 높은 전기·열전도성을 필요로 할 때는 0.005∼0.045mass%가 양호하다. 또한 다른 원소의 함유량에도 의하지만, Sn의 함유량을 0.095mass% 이하, 0.045mass% 이하로 해 두면 도전율은 각각 66%IACS 이상 또는 70%IACS 이상, 72%IACS 이상 또는 75%IACS 이상의 고전기 전도성을 얻을 수 있다. 반대로 고강도로 하는 경우는 Co와 P의 함유량과의 균형도 있지만, 0.26∼1.4mass%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3∼0.95mass%이며, 가장 바람직한 범위는 0.32∼0.8mass%이다.

Co, P의 첨가만으로는 즉 Co와, P를 주체로 하는 석출경화만으로는 정적·동적 재결정 온도가 낮기 때문에 매트릭스의 내열성이 불충분해 안정적이지 않다. Sn은 0.005mass% 이상의 소량으로 열간 압연시의 재결정 온도를 높여 열간 압연시에 생기는 결정립을 미세하게 한다. 석출 열처리시에 있어서는 Sn은 매트릭스의 연화 온도나 재결정 온도를 높일 수가 있으므로 재결정의 개시 온도를 높게 하고, 재결정했을 경우는 재결정립을 미세화시킨다. 또 재결정화의 직전의 단계에서 전위밀도가 낮은 미세 결정을 형성시킨다. 이것에 의해 즉 Sn의 첨가는 열간 압연시의 재료 온도가 저하해도 또 열간 압연에 시간을 필요로 해도 Co, P의 석출을 억제하는 작용을 가진다. 이러한 효과나 작용에 의해 석출 열처리시에 있어서 높은 압연율의 냉간 압연이 실시되고 있어도 매트릭스의 내열성이 오르고 있으므로 재결정의 직전의 단계에서 Co, P 등을 다량으로 석출시킬 수가 있다.

즉 Sn은 열간 압연 단계에 있어서는 Co, P 등의 대부분을 고용상태로 시키고, 그 후의 공정에 있어서 특별한 용체화 처리를 필요로 하지 않고, 냉간 압연과 석출 열처리공정의 조합에 의해 비용, 노력을 많이 들이지 않고 Co, P 등을 고용상태로 한다. 그리고 석출 열처리시에 있어서는 재결정 전부터 Co, P 등을 많이 석출시키는 역할을 한다. 즉 Sn의 첨가는 Co, P 등의 용체화 감수성을 낮추고, 특별한 용체화 공정을 필요로 하지 않고 Co와 P를 주체로 하는 석출물을 더 미세하게 균일 분산시킨다. 또 70% 이상의 총 냉간 압연율의 냉간 압연이 실시된 경우, 석출 열처리시에 재결정화가 개시되는 전후에서 석출이 가장 활발하게 일어나고, 석출에 의한 경화와 연화·재결정화에 의한 연성의 대폭적인 개선을 동시에 할 수 있으므로 Sn의 첨가에 의해 높은 강도를 유지하면서 높은 도전성, 높은 연성을 확보할 수가 있다.

또 Sn은 도전성, 강도, 내열성, 연성(특히 굽힘 가공성), 응력 완화 특성, 내마모성을 향상시킨다. 특히 고전류가 흐르는 자동차나 태양전지 등의 단자·커넥터 등의 접속 금구나 히트 싱크는 고도의 도전성, 강도, 연성(특히 굽힘 가공성), 응력 완화 특성이 요구되므로 본 발명의 고성능 동합금 압연판이 최적이다. 또 하이브리드카, 전기 자동차, 컴퓨터 등에 이용되는 히트 싱크재는 높은 신뢰성을 필요로 하기 때문에 경납땜되지만, 경납땜 후에도 높은 강도를 나타내는 내열성이 중요하여 본 발명의 고성능 동합금 압연판이 최적이다. 또 발명 합금은 높은 고온 강도와 내열성을 가지고 있으므로 히트 싱크재, 히트 스프레더재 등으로서 Pb프리 땜납 실장에 있어서 박육화해도 휘어짐이나 변형이 없어 이러한 부재에 최적이다.

한편 강도가 필요한 경우는 Sn의 0.26mass% 이상의 첨가에 의한 고용강화에 의해 도전성을 다소 희생하면서 강도를 향상시킬 수가 있다. Sn의 0.32mass% 이상의 첨가로 그 효과는 한층 발휘된다. 또 내마모성은 경도나 강도에 의존하므로 내마모성에도 효과가 있다. 이러한 점으로부터 Sn의 하한은 0.005mass%, 바람직하게는 0.008mass% 이상이고, 강도 매트릭스의 내열 특성, 굽힘 가공 특성을 얻기 위해서 필요하다. Sn에 의한 고용강화보다 도전성을 우선하면 Sn의 첨가는 0.095mass% 이하 또는 0.045mass% 이하에서 충분히 효과는 발휘된다. Sn이 상한의 1.4mass%를 넘으면 열·전기 전도성이 저하되고, 열간 변형저항이 높아지고, 열간 압연시에 균열이 생기기 쉬워진다. 또 Sn이 1.4mass%를 넘으면 오히려 재결정 온도가 내려가 Co, P 등의 석출과의 균형이 깨지고, Co, P 등이 석출되지 않아 매트릭스가 재결정되어 버린다. 이 관점으로부터도 1.3mass% 이하가 양호하고, 바람직하게는 0.95mass% 이하, 최적으로는 0.8mass% 이하이다. 또한 Sn의 첨가가 0.8mass% 이하이면 도전율은 50%IACS 이상이 된다.

Co, P, Fe, Ni의 함유량은 다음의 관계를 만족해야 한다. Co의 함유량 [Co] mass%와, Ni의 함유량 [Ni] mass%와, Fe의 함유량 [Fe] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에,

X1=([Co]-0.007)/([P]-0.009)

로서, X1이 3.0∼5.9, 바람직하게는 3.1∼5.2, 보다 바람직하게는 3.2∼4.9, 최적으로는 3.4∼4.2이다.

또 Ni, Fe 첨가의 경우에는

X2=([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)/([P]-0.0090)

로서, X2가 3.0∼5.9, 바람직하게는 3.1∼5.2, 보다 바람직하게는 3.2∼4.9, 최적으로는 3.4∼4.2이다. X1, X2의 값이 상한을 넘으면 열·전기 전도성, 강도, 내열성이 저하되고, 결정립 성장을 억제할 수 없고, 열간 변형저항도 증가된다. 하한보다 작으면 열·전기 전도성의 저하를 불러, 내열성, 응력 완화 특성이 저하되고, 열간·냉간에서의 연성이 저해된다. 또 고도의 열·전기 도전성과 강도의 관계를 얻지 못하고, 또 연성과의 균형이 나빠진다. 또 X1, X2의 값이 상한 및 하한의 범위외가 되면 목적으로 하는 석출물의 화합 형태나 그 크기를 얻을 수 없기 때문에 고강도·고도전재료를 얻을 수 없다.

본 발명의 과제인 높은 강도, 높은 전기·열전도성을 얻는 데는 Co와 P의 비율이 매우 중요하다. 조성, 열간 압연의 가열 온도, 열간 압연 후의 냉각 속도 등의 조건이 갖추어지면 석출 열처리에 의해 Co와 P는 대략 Co：P의 질량 농도비가 약 4：1부터 약 3.5：1이 되는 미세한 석출물을 형성한다. 석출물은 예를 들면 Co₂P 또는 Co₂ _. _aP, Co_xP_y 등의 화합식으로 나타내고, 대략 구(球) 형상 또는 대략 타원형으로 입경이 수 nm정도의 크기이다. 구체적으로는 평면에서 나타나는 석출물의 평균 입경으로 정의하면 2.0∼11nm(바람직하게는 2.0∼8.8nm, 보다 바람직하게는 2.4∼7.2nm, 최적으로는 2.5∼6.0nm)이며 또는 석출물의 크기의 분포로부터 보면 석출물의 90%, 바람직하게는 95% 이상이 0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm이며, 그것들이 균일하게 석출되는 것에 의해 금속조직과의 조합으로 고강도를 얻을 수 있다. 이 「0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm」의 기술에서의 0.7nm 및 2.5nm는 초고압 전자현미경(TEM)을 이용해 각각 75만배 및 15만배로 관찰하고, 전용 소프트를 사용했을 때의 식별·치수 측정 가능한 한계 사이즈이다. 따라서 「0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm」의 범위는 「25nm 이하」와 동일한 의미를 나타낸다(이하 동일).

석출물은 균일하고 미세하게 분포하며, 크기도 갖추어지고, 그 입경이 미세할수록 재결정부의 입경, 강도, 고온 강도, 연성에 영향을 준다. 또한 석출물에는 주조 단계에서 생기는 정출물은 당연히 포함되지 않는다. 또한 석출물의 균일 분산에 관해서 굳이 정의하자면 15만배의 TEM로 관찰했을 때, 후술하는 현미경 관찰 위치(극표층 등 특이한 부분을 제외하고)의 임의의 500nm×500nm영역에 있어서 적어도 90% 이상의 석출 입자의 최인접 석출 입자간의 거리가 200nm 이하 바람직하게는 150nm 이하 또는 평균 입자경의 25배 이내이며 또는 후술하는 현미경 관찰 위치의 임의의 500nm×500nm영역에 있어서 석출 입자가 적어도 25개 이상, 바람직하게는 50개 이상 존재하는 것, 즉 표준적인 부위에 있어서 어느 마이크로적인 부분을 취해도 특성에 영향을 주는 큰 무석출대(無析出帶)가 없는 것. 즉 불균일 석출대가 없다고 정의할 수 있다. 또한 평균 입경이 대략 7nm 미만은 75만배, 대략 7nm 이상은 15만배로 측정한다. 측정 한계 이하는 평균 입경의 산출에 넣지 않는다. 또한 상술한 것처럼 15만배에서의 입경의 검출 한계는 2.5nm로 하고, 75만배에서의 입경의 검출 한계는 0.7nm로 했다.

TEM에서의 관찰은 냉간 가공을 실시한 최종 재료에서는 전위가 많이 존재하기 때문에 최종 석출 열처리 후의 재결정부 및 또는 미세 결정부에서 조사했다. 당연히 최종 석출 열처리 이후, 석출물이 성장하는 것과 같은 열이 재료에 가해지지 않기 때문에 석출물의 입경은 거의 변함없다. 또한 석출물은 재결정립의 생성, 성장에 따라 커진다. 석출물의 핵생성, 성장은 온도, 시간에 의존하고, 특히 온도가 오름에 따라 성장의 정도가 커진다. 재결정립의 생성, 성장도 온도에 의존하는 것이므로 재결정의 생성과 성장과 석출물의 생성과 성장이 타이밍 좋게 행해지는지가 강도, 도전성, 연성, 응력 완화 특성, 내열성에 큰 영향을 준다. 재결정부의 석출물의 크기도 포함하여 평균 입경으로 11nm를 넘으면 강도로의 기여가 적어진다. 한편 전(前) 공정의 열간 압연 조건 등과 Sn의 소량의 첨가 하에 Co와 P가 화합하는 것에 의해 강도에 크게 기여하는 미세한 석출물이 생성되고, 재결정 직전 상태에까지 열이 가해지면 석출물은 평균 입경으로 2.0nm 이상이 된다. 한편 과잉으로 열이 가해지고, 재결정부가 차지하는 비율이 과반을 넘어 다수가 되면 석출물은 커지고, 평균 입경으로, 약 12nm 이상이 되어, 입경이 25nm정도의 석출물도 많아진다. 석출물이 2.0nm 미만의 경우는 석출량이 불충분한 상태이며, 도전성이 뒤떨어지고, 또 2.0nm보다 작으면 강도적으로도 포화된다. 또 강도면으로부터 석출물은 8.8nm 이하가 양호하고, 보다 바람직하게는 7.2nm 이하이고, 최적으로는 도전성과의 관계로부터 2.5∼6.0nm가 된다. 또 평균 입경이 작아도 조대한 석출물이 차지하는 비율이 크면 강도에 기여하지 않는다. 즉 25nm를 넘는 큰 석출 입자는 거의 강도에 기여하지 않기 때문에 입경이 25nm 이하의 석출물의 비율이 90% 이상이나 95% 이상인 것이 바람직하다. 또 석출물이 균일 분산되어 있지 않으면 강도는 낮다. 석출물에 관해 평균 입경이 작은 것, 조대한 석출물이 없는 것, 균일하게 석출되어 있는 것의 3개의 조건을 만족시키는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서, Co와 P가 이상적인 배합이어도, 또 이상적인 조건으로 석출 열처리를 해도 모든 Co, P가 석출물을 형성하는 것은 아니다. 본 발명에서 공업적으로 실시할 수 있는 Co와 P의 배합 및 석출 열처리 조건으로 석출 열처리를 하면 Co의 대략 0.007mass%, P의 대략 0.009mass%는 석출물 형성에 관여하지 않고, 매트릭스에 고용상태로 존재한다. 따라서 Co, P의 질량 농도로부터 각각 0.007mass% 및 0.009mass%를 빼고 Co, P의 질량비를 결정할 필요가 있다. 즉 단순히[Co]와[P]의 비율을 결정하는 것으로는 불충분하고, ([Co]-0.007)/([P]-0.009)의 값이 3.0∼5.9(바람직하게는 3.1∼5.2, 보다 바람직하게는 3.2∼4.9, 최적으로는 3.4∼4.2)가 필요 불가결한 조건이 된다. ([Co]-0.007)과([P]-0.009)가 최적인 비율이라면 목적으로 하는 미세한 석출물이 형성되고, 고도전, 고강도재가 되기 위한 큰 조건이 충족된다. 또한 목적으로 하는 석출물은 상술과 같이 Co₂P 또는 Co₂ _. _aP, Co_xP_y 등의 화합식으로 표시된다. 한편 상술한 비율의 범위로부터 멀어지면 Co, P의 어느 쪽인가가 석출물 형성에 관여하지 않고, 고용상태가 되어 고강도재를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 도전성이 나빠진다. 또 화합 비율의 목적과 상이한 석출물이 형성되고, 석출 입자경이 커지거나 강도에 그다지 기여하지 않는 석출물이기 때문에 고도전, 고강도재가 될 수 없다.

이와 같이 미세한 석출물이 형성되므로 소량의 Co, P로 충분히 높은 강도의 재료를 얻을 수 있다. 그리고 상술과 같이 Sn은 석출물을 직접 형성하는 것은 아니지만, Sn의 첨가에 의해 열간 압연시의 재결정화를 늦추어 즉 재결정 온도를 높이는 것에 의해 열간 압연 단계에서 충분한 양의 Co, P를 고용시킬 수가 있다. 그리고 후의 공정의 냉간 압연과 석출 열처리의 조합으로 고강도·고도전의 압연판을 얻을 수 있다. 또 높은 가공도의 냉간 압연이 이루어졌을 경우, Sn의 첨가는 매트릭스의 재결정 온도를 높이므로 매트릭스의 연화, 미세 결정의 형성과 일부 재결정화에 의한 연성의 회복과 동일한 시기에 Co, P 등의 미세 석출물을 다량으로 석출시킬 수가 있다. 당연히 석출보다 재결정이 선행되면 매트릭스의 대부분이 재결정되므로 강도가 낮아진다. 반대로 매트릭스가 재결정되지 않은 채로 석출이 선행되면 연성에 큰 문제가 생긴다. 또는 재결정 상태로까지 열처리 조건을 올리면 석출물의 조대화와 석출물 수의 감소 때문에 석출경화를 발휘할 수 없다.

다음에 Ni와 Fe에 대해 설명한다. 본건의 주제인 높은 강도, 높은 전기 전도성을 얻는 데에는 Co, Ni, Fe와 P의 비율이 매우 중요하다. Co와 P의 경우는 대략 Co：P의 질량 농도비가 약 4：1 또는 약 3.5：1가 되는 미세한 석출물이 형성된다. 그러나 소정의 농도 조건에서 Ni, Fe는 Co의 기능을 대체하는 것으로, Ni, Fe가 있는 경우에는 석출 처리에 의해 기본의 Co₂P 또는 Co₂ _. _aP, Co_b _. _cP의 Co의 일부를 Ni 또는 Fe로 치환한 Co, Ni, Fe, P와의 석출물, 예를 들면 Co_xNi_yP_z, Co_xFe_yP_z 등의 화합 형태가 된다. 그 석출물은 대략 구(球) 형상 또는 대략 타원형으로 입경이 수 nm정도이며, 평면에서 나타나는 석출물의 평균 입경으로 정의하면 2.0∼11nm, (바람직하게는 2.0∼8.8nm, 보다 바람직하게는 2.4∼7.2nm, 가장 바람직하게는 2.5∼6.0nm 또는, 석출물의 90% 바람직하게는 95% 이상이 0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm(상술한 것처럼 25nm 이하와 동의)이며, 그것들이 균일하게 석출되는 것에 의해 금속조직과의 조합으로 높은 강도와 높은 도전성을 얻을 수 있다.

한편 동에 원소를 첨가하면 전기 전도성이 나빠진다. 예를 들면 일반적으로 순동에 Co, Fe, P를 0.02mass% 단독 첨가한 것만으로, 열·전기 전도성이 약 10% 저해된다. 그러나 Ni는 0.02mass% 단독 첨가해도 약 1.5% 밖에 저하되지 않는다.

상술한 수식([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)에 있어서, [Ni]의 0.85의 계수와, [Fe]의 0.75의 계수는 Co와 P의 결합의 비율을 1로 했을 경우의, Ni와 Fe가 P와 결합하는 비율을 나타낸 것이다. 또한 Co와, P 등의 배합비가 최적 범위로부터 벗어나면 석출물의 화합 상태가 바뀌어 석출물의 미세화, 균일 분산이 저해되고 또는 석출을 관여하지 않는 Co 또는 P 등이 매트릭스에 과분하게 고용되어 재결정 온도가 저하한다. 이것에 의해 석출과 매트릭스의 회복과의 균형이 깨져, 본 발명의 과제의 제특성을 구비할 수 없게 될 뿐만이 아니라 전기 전도성이 나빠진다. 또한 Co, P 등이 적정하게 배합되어 미세한 석출물이 균일 분포하면, Sn와의 상승효과에 의해 굽힘 가공성 등의 연성 등에 있어서도 현저한 효과를 발휘한다. 또한 상술한 것처럼 Co는 대략 0.007mass%, P의 대략 0.009mass%는 석출물 형성에 관여하지 않고 매트릭스에 고용상태로 존재하므로 전기 전도율은 89%IACS 이하이고, Sn 등의 첨가 원소를 고려하면 대략 약 87%IACS 정도 또는 그 이하가 되고 또는 열전도율로 나타내면 355W/m·K정도 또는 그 이하가 된다. 단, 이러한 수치는 P를 0.025% 포함한 순동(인탈산동)과 동등 또는 동등 이상의 높은 수준의 전기 전도성을 나타내는 수치이다.

Fe, Ni는 Co와 P와의 결합을 보다 효과적으로 행하게 하는 기능을 가진다. 이러한 원소의 단독 첨가는 전기 전도성을 저하시켜, 내열성, 강도 등의 제특성 향상에 별로 기여하지 않는다. Ni는 Co, P와의 공첨가 하에, Co의 대체 기능을 가지는 것 외에, 고용되어도 도전성의 저하량이 적기 때문에 ([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)/([P]-0.009)의 값이 3.0∼5.9의 중심치로부터 벗어나도 전기 전도성의 저하를 최소한으로 멈추게 하는 기능을 가진다. 또 석출에 기여하지 않는 경우에 있어서는 커넥터에 요구되는 응력 완화 특성을 향상시킨다. 또 커넥터의 Sn도금시의 Sn의 확산 방지도 한다. 그러나 Ni를 0.24mass% 이상이나 수식(1.2×[Ni]＋2×[Fe]≤[Co])를 넘어 과잉으로 함유하면 석출물의 조성이 변화하고, 강도 향상에 기여하지 않을 뿐만 아니라 열간 변형저항이 증대되어 전기 전도성, 내열성이 저하한다. 또한 Ni의 상한은 0.24mass%이며, 바람직하게는 0.18mass%이며, 보다 바람직하게는 0.09mass%이다. 하한은 0.01mass%이며, 바람직하게는 0.015mass%이며, 보다 바람직하게는 0.02mass%이다.

Fe는 Co와 P와의 공첨가 하에, 미량의 첨가로 강도의 향상, 미재결정 조직의 증대, 재결정부의 미세화에 연결된다. Co, P와의 석출물 형성에 관해서는 Ni 보다 Fe가 강하다. 다만, Fe를 0.12mass% 이상이나 수식(1.2×[Ni]＋2×[Fe]≤[Co])를 넘어 과잉으로 첨가하면 석출물의 조성이 변화하고, 강도 향상에 기여하지 않을 뿐만 아니라 열간 변형저항이 증대하여 연성이나 전기 전도성, 내열성도 저하한다. 또 수식([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)/([P]-0.009)에 있어서, 계산치가 4.9를 넘었을 경우, Fe의 대부분이 고용되어, 도전성을 나쁘게 한다. 이상으로부터 Fe의 상한은 0.12mass%이며, 바람직하게는 0.06mass%이며, 보다 바람직하게는 0.045mass%이다. 하한은 0.005mass%이며, 바람직하게는 0.007mass%이며, 보다 바람직하게는 0.008mass%이다.

Al, Zn, Ag, Mg, Zr은 전기 전도성을 거의 저해하지 않고 중간 온도 취성을 저감시켜 리사이클 과정에서 생겨 혼입하는 S를 무해화하고, 연성, 강도, 내열성을 향상시킨다. 그러기 위해서는 Al, Zn, Ag 및 Mg는 각각 0.002mass% 이상 함유할 필요가 있고, Zr은 0.001mass% 이상 함유할 필요가 있다. Zn는 또 땜납 젖음성, 경납땜성(brazing property)을 개선한다. 한편 Zn는 제조된 고성능 동합금 압연판이 진공 용해로 등에서 경납땜이 실시되는 경우나 진공하에서 사용되는 경우나 고온하에서 사용하는 경우 등은 적어도 0.045mass% 이하, 바람직하게는 0.01mass% 미만이다. 상한을 넘으면 상기 효과가 포화할 뿐만 아니라 전기 전도가 저하되기 시작해 열간 변형저항이 커지고, 열간 변형능이 나빠진다. 또한 도전성을 중시하는 경우, Sn의 첨가량은 바람직하게는 0.095mass% 이하, 최적으로는 0.045mass% 이하로 하는 것과 함께, Al와 Mg는 0.095mass% 이하, 나아가서는 0.045mass% 이하, Zn와 Zr은 0.045mass% 이하, Ag는 0.3mass% 이하, 나아가서는 0.095mass% 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음에 제조 공정에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 제조 공정의 예를 나타낸다. 제조 공정 A는 주조, 열간 압연, 샤워 수냉을 실시하고, 샤워 수냉 후에 냉간 압연, 석출 열처리, 냉간 압연, 회복 열처리를 행한다. 제조 공정 B는 샤워 수냉 후에 석출 열처리, 냉간 압연, 석출 열처리, 냉간 압연, 회복 열처리를 행한다. 제조 공정 C는 샤워 수냉 후에 냉간 압연, 석출 열처리, 냉간 압연, 석출 열처리, 냉간 압연, 회복 열처리를 행한다. 제조 공정 D는 제조 공정 C와 마찬가지로 샤워 수냉 후에 냉간 압연, 석출 열처리, 냉간 압연, 석출 열처리, 냉간 압연, 회복 열처리를 실시하지만 석출 열처리의 방법이 다르다. 공정 A, B, C에서는 중후판, 박판을 제조하고, 공정 D에서는 박판을 제조한다. 공정 A, B, C, 및 D에 있어서는 압연판의 요구되는 표면성상(表面性狀)에 따라, 면삭공정이나 산세공정을 적절히 행한다. 본 명세서에서는 최종 제품의 두께가 약 1mm 이상을 중후판으로 하고, 약 1mm 미만을 박판으로 하지만, 중후판과 박판을 구분하는 엄밀한 경계는 없다.

이러한 제조 공정 A 내지 D는 주로 박판을 제조하므로 총 냉간 압연율이 높은 공정이다. 냉간 압연하면 재료는 가공 경화되어, 강도는 높아지지만 연성이 부족해진다. 일반적으로는 소둔이라고 하는 수단으로 재결정시켜 매트릭스를 부드럽게 하고 연성을 회복시킨다. 그런데 완전하게 재결정시키면 매트릭스의 강도가 크게 저하할 뿐만 아니라 석출 입자가 커져 강도에 기여하지 않게 되어 응력 완화 특성이 나빠진다. 강도면으로부터 석출 입자의 크기를, 우선 작게 유지하는 것이 포인트가 된다. 완전하게 재결정시킨 후, 다음 공정으로 냉간 압연해도 석출물이 조대화되고, 석출경화가 상실되어 있으므로 높은 강도는 얻을 수 없다. 한편 가공 경화에 의해 생긴 가공 변형을 적게 해 고강도를 얻으면서 연성, 냉간에서의 굽힘 가공성을 어떻게 높일지가 포인트가 된다. 발명 합금의 경우, 매트릭스가 재결정되기 시작하기 직전 상태나 조금 재결정시키는 석출 열처리 조건으로 열처리하는 것에 의해 연성을 높인다. 재결정률이 낮기 때문에 매트릭스의 강도는 높고, 석출물이 미세한 상태이므로 높은 강도가 확보되고 있다. 발명 합금은 재결정 직전의 열처리 조건으로 가열하면 전위밀도가 낮은 미세 결정이 생성되고, 일반적인 동합금과 달리 연성이 큰 폭으로 향상된다. 그러기 위해서는 총 냉간 압연율이 70% 이상(바람직하게는 80% 이상, 90% 이상, 보다 바람직하게는 94% 이상)이 필요하다. 매트릭스가 재결정 직전 또는 45% 이하, 바람직하게는 20% 이하, 특히 10% 이하의 재결정화하는 온도 조건으로 석출 열처리를 실시하면 금속 현미경에서는 압연 조직의 일종에 밖에 보이지 않지만 미세 결정이 생성된다. 재결정률이 약 10%의 시료의 금속조직을 EBSP(Electron Back Scattering diffraction Pattern)로 관찰하면 주로 압연 방향으로 늘어난 원래의 결정립계를 중심으로, 압연 방향으로 길게 늘어난 타원 형상이며 평균 결정입경 0.3∼4㎛의 미세한 알갱이를 확인할 수 있다. EBSP 해석 결과에 있어서 IPF(Inverse Pole Figure) 맵 및 결정립계(Grain Boundary) 맵에 의하면 이 미세 결정은 랜덤(random)인 방위를 가지고, 전위밀도가 낮고, 변형이 적은 결정이다. 이 미세 결정은 전위밀도가 낮고, 변형이 적은 결정인 것으로부터 재결정의 범주에 있다고 생각하지만, 재결정과의 큰 상위는 소둔쌍정이 관찰되지 않는 것이다. 이 미세 결정이 가공 경화한 재료의 연성을 크게 개선하여 응력 완화 특성을 거의 저해하지 않는다. 미세 결정이 생성되기 위해서는 미세 결정의 핵생성 사이트의 관계로부터 총 냉간 압연율 70% 이상의 냉간 압연(가공)과, 재결정 직전 상태 또는 재결정률 45% 이하 상태로 하는 열처리 조건이 필요하다. 보다 입경의 작은 미세 결정이 생성하는 조건은 총 냉간 압연율이 높은 것과 재결정률이 낮은 것이다. 재결정률이 높아지면 미세 결정이 재결정립으로 변화하여, 미세 결정의 비율이 적어진다. 냉간 압연율이 예를 들면 90% 또는 94%를 넘는 경우, 도중에 석출 열처리공정을 넣어 미세 결정 및 일부 재결정으로 이루어지는 금속조직으로 하고, 냉간 압연 후, 다시 석출 열처리공정을 넣으면 된다. 미세 결정을 포함한 재료를 냉간 압연하여 재결정률이 45% 이하, 바람직하게는 20% 이하의 조건으로 석출 열처리를 하면 미세 결정의 생성이 더 촉진된다. 이와 같이 미세 결정의 생성은 총 냉간 압연율에 의존한다.

미세 결정을 현미경으로 관찰하면 에칭되는 방법은 상이하지만, 열처리 전의 냉간 압연조직과 마찬가지로, 압연 방향으로 늘어난 섬유 형상의 금속조직으로 보인다. 그런데 EBSP로 이것을 관찰하면 전위밀도가 낮은 미세한 결정립을 확인할 수 있다. 그 미세화된 결정립에는 동합금의 재결정 현상에서 특유의 쌍정이 눈에 띄지 않는다. 미세 결정의 분포, 형상은 강가공된 압연 방향으로 늘어난 결정 간에 그것들을 분단하는 것 같이 압연 방향을 따라 생성하고 있다. 또 압연 집합 조직의 방위 이외의 결정 방위를 가진 알갱이를 많이 관찰할 수 있다. 미세 결정과 재결정립의 상이점을 다음에 나타낸다. 일반적인 재결정립은 동합금 특유의 쌍정을 관찰할 수 있고 정6각형이나 정8각형과 같이 원형에 가깝기 때문에 결정립의 장변과 단변의 비의 평균이 1에 가깝고, 적어도 그 비가 2 미만이다. 한편 미세 결정은 쌍정은 없고, 형상적으로 압연 방향으로 늘어난 것으로 결정립의 장변과 단변의 길이의 비의 평균이 2∼15이며, 평균 입경도 재결정립보다 대체로 작다. 이와 같이, 쌍정의 유무와 결정립의 장단의 비로부터 미세 결정과 재결정립의 구별이 가능하다. 공통점은 재결정립도 미세 결정도 열을 가하는 것에 의해 생성되는 것이고, 강한 가공 변형을 받은 원래의 결정립계를 중심으로 결정의 핵이 생성되어 모두 전위밀도가 낮고, 냉간 가공에 의한 변형의 대부분이 개방된 결정이다.

미세 결정의 크기는 평균으로 0.3∼4㎛으로, 최종 냉간 압연 후에도 양호한 연성을 확보하기 위해서는 미세 결정이 차지하는 비율이 0.1% 이상 필요하고, 상한은 25% 이하이다. 또 총 냉간 압연율이 높을수록, 또 재결정률이 낮을수록, 미세 결정의 크기는 작다. 응력 완화 특성, 강도의 점으로부터 하면 미세 결정의 크기가 한정 범위 내에서 작은 것이 양호하고, 연성의 점으로부터는 이 범위 내에서 큰 것이 양호하다. 따라서 바람직하게는 0.5∼3㎛이며, 보다 바람직하게는 0.5∼2㎛이다. 이와 같이 재결정 직전 또는 재결정률이 45% 이하, 나아가서는 20% 이하, 특히 10% 이하 상태에서, 이 미세 결정이 출현하므로 석출 입자가 작은 채로 있고, 강도, 응력 완화 특성이 유지되면서 연성이 회복한다. 또 이 미세 결정의 생성과 동시에 석출물의 석출이 한층 진행되므로 도전성도 양호해진다. 또한 재결정률이 높을수록, 도전성, 연성은 양호해지지만, 상한의 범위를 넘으면 석출물이 조대화되는 것과 매트릭스의 강도가 낮아지는 것에 의해 재료의 강도가 낮아져 응력 완화 특성도 낮아진다. 또한 미세 결정과 재결정립을 구별하기 어려운 경우, 미세 결정과 재결정립을 함께 평가해도 된다. 왜냐하면 미세 결정은 열에 의해 새롭게 생성한 전위밀도가 낮은 결정으로, 재결정립의 범주에 속하기 때문이다. 즉 미세 결정과 재결정립을 함께 금속조직 중에 그들이 차지하는 비율을 0.5% 이상, 45% 이하, 바람직하게는 3∼35%, 보다 바람직하게는 5∼20%로 하고, 그것들 결정립의 평균 입경은 0.5∼6㎛, 바람직하게는 0.7∼5㎛으로 해도 된다.

다음으로 열간 압연에 대해 설명한다. 예를 들면 열간 압연에 이용되는 주괴는 두께는 100∼400mm로, 폭 300∼1500mm, 길이가 500∼10000mm정도이다. 주괴는 830∼960℃로 가열되어 박판 또는 중후판용의 냉간 압연재를 얻기 위해, 일반적으로 두께 10mm부터 20mm까지 열간 압연이 실시된다. 그 열간 압연이 종료하기까지는 100∼500초 정도 시간이 걸린다. 열간 압연 중, 압연재의 온도는 저하해 가며, 특히 두께가 25mm 또는 18mm 이하가 되면 두께의 영향과 압연재의 길이가 길어져 압연에 시간을 필요로 하는 것으로부터 압연재의 온도 저하는 현저해진다. 온도의 저하가 적은 상태로 열간 압연되는 편이 당연히 바람직하지만, 열간 압연 단계에서는 Co, P 등의 석출 속도가 느리기 때문에 열간 압연 직후의 온도 또는 650℃부터 350℃까지의 평균 냉각 속도가 2℃ 이상의 조건에 의해 공업상 충분한 용체화가 가능하다. 열간 압연 후의 판두께가 얇은 경우, 최종 열간 압연재의 온도가 저하되고, 압연판의 길이가 길어지므로 똑같이 냉각, 용체화 시키는 것은 어렵다. 이 상태에서도 발명 합금은 냉각 중, Co, P 등의 석출물이 일부 형성되지만, 대부분은 균일하게 고용된 상태에 있다. 즉 열간 압연 후에 최초로 냉각되는 부분과 마지막에 냉각되는 부분의 특성에 있어서, 최종 제품 후의 도전율, 인장강도 등 기계적 성질에 있어서 큰 차가 없는 것이 특징이다.

주괴의 가열 온도는 830℃ 미만의 온도에서는 Co, P 등이 충분히 고용·용체화되지 않는다. 그리고 발명 합금은 높은 내열성을 가지므로 열간 압연시의 압연율과의 관계도 있지만, 완전하게 주물의 조직이 파괴되지 않고, 주물의 조직이 잔류할 우려가 있다. 한편 960℃를 넘으면 용체화는 대략 포화하고, 열간 압연재의 결정립의 조대화를 일으켜 재료 특성에 악영향을 준다. 바람직하게는 주괴 가열 온도는 850∼950℃로, 보다 바람직하게는 885∼930℃이다. 또 압연 중의 주괴(열간 압연재)의 온도 저하를 고려하면 압연 속도를 크게 하고, 1 패스의 압하량(압연율)을 크게 하고, 구체적으로는 5 패스 이후의 평균 압연율을 20% 이상으로 해서 회수를 줄이면 된다. 이것은 재결정립을 미세하게 하고, 결정 성장을 억제할 수가 있다. 또 변형 속도를 올리면 재결정립이 작아진다. 압연율을 높게 하고, 변형 속도를 올리는 것에 의해, Co, P는 보다 저온까지 고용상태를 유지한다.

발명 합금은 열간 압연 프로세스 중에서, 약 750℃에서 정적 및 동적 재결정될지 안 될지의 경계 온도를 가지고 있다. 그 때의 열간 압연율, 변형 속도, 조성 등에 따라서도 다르지만, 약 750℃를 넘는 온도에서는 정적·동적 재결정화에 의해 대부분이 재결정화되고, 약 750℃보다 낮은 온도가 되면 재결정률은 저하되고, 670℃ 또는 700℃에서는 거의 재결정되지 않는다. 가공도를 높게 취할수록, 또 단시간에 강한 변형을 부여할수록 경계 온도는 저온 측으로 이행한다. 경계 온도의 저하는 Co, P 등을 보다 저온측까지 고용상태로 하고, 후의 석출 열처리시의 석출량을 많게 하고, 또 미세한 것으로 할 수가 있다. 따라서 열간 압연 종료 온도는 670℃ 이상인 것이 바람직하고, 700℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 720℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한 가열 온도나 압연 조건에도 의하지만, 열간 압연 조직은 열간 압연재의 두께가 20mm 이하 또는 15mm 이하의 경우, 최종 압연 단계에서 온간 압연 상태가 된다. 열간 압연재의 금속조직이 본 프로세스에서는 후의 공정의 석출 열처리 등으로, 완전하게 재결정 조직이 되지 않기 때문에 박판이 되어도 잔류하고, 박판의 특성, 특히 연성이나 강도에 영향을 준다. 따라서 이 열간 압연 단계에서의 평균 결정입경 등의 금속조직도 중요하다. 평균 결정입경이 50㎛를 넘으면 굽힘 가공성이나 연성이 나빠지고, 6㎛ 미만이면 용체화 상태가 불충분하고, 석출 열처리시에 매트릭스의 재결정화를 앞당긴다. 평균 결정입경은 6㎛ 이상, 50㎛ 이하이고, 7∼45㎛가 바람직하고, 8∼35㎛가 보다 바람직하고, 최적으로는 10∼30㎛이다. 또는 열간 압연의 압연율을 RE0(%)로 하고, 열간 압연 후의 결정입경을 D㎛으로 했을 때, 5.5×(100/RE0)≤D≤75×(60/RE0)이다. 상한은 열간 압연율이 60%로 거의 완전히 주괴 조직이 파괴되고, 재결정 조직이 되어, 압연율이 증가함에 따라, 그 재결정립이 작아지므로 60/RE0를 곱하고 있다. 하한측은 반대로 압연율이 낮을수록, 재결정립이 커지므로 100/RE0를 곱하고 있다. 이 수식에서 보다 바람직한 평균 결정입경은 7×(100/RE0)≤D≤60×(60/RE0)이며, 가장 바람직한 범위는 9×(100/RE0)≤D≤50×(60/RE0)으로 나타낼 수가 있다.

그리고 열간 압연 후의 결정립을 압연 방향을 따른 단면에서 관찰하여, 결정립의 압연 방향의 길이를 L1, 결정립의 압연 방향의 수직의 길이를 L2로 했을 때, 평균의 L1/L2의 값이 1.02≤L1/L2≤4.5를 만족하는 것이 중요하다. 열간 압연시의 금속조직의 영향이 최종 판재에 있어서도 남는다. 상기와 같이 열간 압연의 후반에는 미재결정립의 출현이나 온간 압연 상태가 되는 일이 있고, 결정립은 압연 방향으로 다소 늘어난 형상을 나타낸다. 온간 압연 상태에 있는 결정립은 전위밀도가 낮기 때문에 충분한 연성을 가지지만, 총 냉간 압연율 70% 이상의 냉간 압연을 실시하는 발명 합금의 경우, 열간 압연 단계에서 이미 결정립의 장단비(L1/L2)가 평균으로 4.5를 넘고 있으면 판의 연성이 부족해진다. 또 재결정 온도가 내려가서, 매트릭스의 재결정이 석출보다 선행하기 때문에 강도가 낮아진다. L1/L2의 값의 평균이 3.9 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.9 이하이고, 최적으로는 1.9 이하이다. 한편 L1/L2의 값의 평균이 1.02 미만이 되는 것은 어느 일부의 결정립이 성장해서, 혼입상태가 되는 것을 나타내고, 박판의 연성 또는 강도가 부족해진다. 보다 바람직하게는 L1/L2의 값의 평균이 1.05 이상이다.

발명 합금은 Co, P 등을 용체화 즉 매트릭스에 고용시키기 위해서, 열간 압연시, 주괴를 적어도 830℃ 이상, 보다 바람직하게는 885℃ 이상의 온도로 가열해야 한다. 용체화 상태에 있는 주괴가 열간 압연 중의 온도의 저하와 동시에, 열간 압연에 시간도 걸리며, 온도 저하와 압연 시간을 감안하면 열간 압연재는 이미 용체화 상태는 아니라고 생각되지만, 그럼에도 불구하고, 발명 합금의 열간 압연재는 공업상 충분한 용체화 상태에 있다. 예를 들면 발명 합금은 약 15mm의 두께까지 열간 압연되지만, 그 때의 재료의 온도는 용체화 온도 또는 압연 개시 온도보다 적어도 100℃ 이상 낮은 약 700℃에까지 저하되고, 압연에 필요로 하는 시간도 100∼500초 걸리지만, 발명 합금의 열간 압연재는 공업상 충분한 용체화 상태에 있다. 그리고 최종열간 압연재는 재료 길이가 10m∼50m가 되고, 이어서 냉각되지만, 일반적인 샤워 수냉에서는 한 번에 압연재를 냉각할 수가 없다.

이와 같이 수냉 개시의 선단부터 수냉을 종료하는 말단에 걸쳐 수냉시의 온도차나 시간차가 있어도 본 발명 합금은 최종 판에 있어서 거의 특성차가 생기지 않는다. 이러한 용체화 감수성을 낮추고 있는 요인의 하나가 Co, P 등에 더하여, 미량의 Sn함유이지만, 후술하는 냉간 가공, 열처리 조건 등의 일련의 프로세스에 의해 Co, P 등의 석출물을 균일하고 미세하게 석출시켜, 미세립의 생성이나 미세한 재결정립의 생성에 의해 발명 합금은 균일하고, 뛰어난 연성, 강도, 도전성을 갖출 수가 있다. Cr-Zr동(銅)을 비롯해 다른 석출형 동합금은 최종 냉각의 온도차나 시간차는 물론, 열간 압연재의 온도가 용체화 온도보다 100℃ 이상이나 낮은 상태가 되고, 그 동안 100초 이상 걸리면 공업상 충분한 용체화 상태는 얻을 수 없다. 즉 석출경화는 거의 기대할 수 없고, 미세립 등의 생성도 없기 때문에 본 발명 합금과는 구별된다.

열간 압연 후의 냉각에 있어서는 발명 합금은 Cr-Zr동 등에 비해 훨씬 용체화 감수성이 낮기 때문에 냉각중의 석출을 막기 위한, 예를 들면 100℃／초를 넘는 냉각 속도를 특별히 필요로 하지 않는다. 그러나 당연히 보다 많은 Co, P 등을 고용상태로 해 두는 편이 좋기 때문에 열간 압연 후에 수 ℃／초 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 좋다. 구체적으로는 열간 압연 종료 후의 압연재 온도 또는 압연재 온도가 650℃에서 350℃의 온도 영역까지의 재료의 평균 냉각 속도가 2℃／초 이상, 바람직하게는 3℃／초 이상, 보다 바람직하게는 5℃／초 이상, 최적으로는 10℃／초 이상으로 냉각되는 것이 좋다. 조금이라도 많은 Co, P를 고용시켜, 석출 열처리로 미세한 석출 입자를 많이 석출시키면 보다 높은 강도를 얻을 수 있다.

그리고 열간 압연 후, 냉간 압연되지만, 냉간 압연 후에 석출 열처리를 실시하면 온도가 오름에 따라 매트릭스가 연화하기 시작하는 것과 동시에, 5nm 이하의 미세한 석출물이 석출된다. 냉간 압연율이 70% 이상의 압연된 판재의 경우, 석출 열처리 조건의 온도를 올려 재결정립이 생성되기 직전 상태로 하면 조건에 따라서는 미세 결정이 생성되기 시작해 석출물의 석출량도 상당히 증가한다. 재결정립이 생성하기 직전까지 높은 강도를 유지하고 있다. 왜냐하면 매트릭스는 연화하기 시작하고 있지만, 석출물이 미세하고, 석출량도 증가해 석출경화하고 있으므로 그것들이 상쇄되어 석출 열처리 전후에서 대략 동등한 강도를 가지고 있기 때문이다. 이 단계에서는 Co, P 등은 아직 매트릭스에 고용되어 있으므로 도전성은 낮다. 재결정립이 생성되기 시작하는 석출 열처리 조건으로 하면 더욱 석출이 촉진되므로 도전성은 향상되고, 더욱 매트릭스의 연성도 큰 폭으로 향상된다. 그런데 높은 압연율로 냉간 압연이 행해지면 매트릭스의 연화현상은 저온 측으로 시프트하고, 재결정이 일어난다. 또한 확산이 용이해지므로 석출도 저온 측으로 이행한다. 매트릭스의 재결정 온도의 저온측으로의 시프트가 웃돌므로 뛰어난 강도, 도전성, 연성의 균형을 잡는 것이 곤란하게 된다. 발명 합금에 있어서도 석출 열처리 온도가 후술하는 적정 온도 조건보다 낮은 경우, 냉간 가공에 의한 가공 경화에 의해 강도는 확보되지만 연성이 나쁘고, 또 석출이 적기 때문에 석출경화분이 적고, 도전성이 나쁘다. 석출 열처리 온도가 적정 온도 조건보다 높은 경우, 매트릭스의 재결정화가 진행되므로 연성이 뛰어나지만, 냉간 가공에 의한 가공 경화를 누릴 수 없게 된다. 또 석출이 진행되므로 최고의 도전성을 얻을 수 있지만, 재결정화가 진행되는 것에 따라 석출 입자가 급성장해, 석출물에 의한 강도로의 기여가 낮아진다. 또 응력 완화 특성이 나빠진다.

석출 열처리의 조건과 석출 상태, 경도, 금속조직과의 관계에 대해 말하면, 적정한 열처리 후의 압연재 상태는 즉, 구체적인 석출 열처리 후의 상태는 매트릭스의 연화, 미세 결정의 생성, 일부 재결정화에 의한 강도의 저하와 Co, P 등의 석출에 의한 경화가 상쇄되어, 높은 압연율을 실시한 냉간 가공 상태보다 강도적으로 조금 낮은 레벨로 한다. 예를 들면 비커스 경도로, 수 포인트 내지 50포인트 낮은 상태로 두는 것이 좋다. 매트릭스 상태는 구체적으로는 재결정률 45% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 강도를 중시하면 재결정 직전 상태로부터 재결정률 10% 이하의 금속조직 상태로 한다. 재결정률이 10% 이하여도 재결정률이 높은 것에 비해 석출이 다소 불충분하므로 도전성이 조금 뒤떨어지지만, 석출 입자가 미세하므로 석출경화에 기여하고, 한편으로 재결정 직전의 단계이므로 양호한 연성을 얻을 수 있고, 또한 최종 냉간 가공을 실시하여도 연성이 유지된다. 또 재결정률이 45%를 넘으면 더욱 도전성, 연성이 향상되지만, 매트릭스의 더 한층의 연화와 석출물의 조대화에 의해 고강도재는 얻지 못하고, 응력 완화 특성도 나빠진다. 또한 도전성을 중시하는 경우는 열간 압연과 냉간 압연 사이에 석출 열처리를 실시하고, 미리 석출물을 석출시켜 두면 냉간 압연 후에 행하는 석출 열처리시의 석출을 촉진해 도전성을 향상시키는 효과가 있다.

총 냉간 압연율이 90% 이상이나 94%이거나 이상 또는 판두께가 1mm 또는 0.7mm 이하의 박판의 경우, 냉간 압연에 의해 상당한 가공 변형을 받으므로 2회 이상의 석출 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 경우, 매트릭스에 고용되는 Co, P 등을 한 번에 석출시키는 것이 아니라 1회째의 열처리시에 Co, P의 석출 여력을 남겨, 2회에 걸쳐서 석출 열처리를 실시하면 도전성, 강도, 연성, 응력 완화 특성 등 토탈적인 제특성이 뛰어난 것으로 완성된다. 석출 열처리의 시간이 같으면 1회째의 석출 열처리 온도는 2회째의 석출 열처리 온도보다 높은 것이 좋다. 왜냐하면 미재결정 상태로 2회째의 압연이 행해지므로 미세 결정이나 재결정립의 핵생성 사이트가 많아지는 것, 그리고 1회째의 석출 열처리에 의해 석출 여력이 적어지고 있기 때문이다. 한편 발명 합금은 석출물이 미세하기 때문에 다른 동합금에 비해 냉간 압연에 의한 도전성의 저하가 크다. 최종 냉간 압연 후에 회복 열처리를 실시하는 것에 의해 원자 레벨의 이동이 일어나므로 압연 전의 도전성을 확보할 수 있고, 응력 완화 특성, 탄성 특성, 연성이 향상된다.

석출 열처리는 배치 방식으로 실시되는 장시간 석출 열처리 또는 소위 AP라인(연속 소둔세정 라인)으로 실시되는 단시간 석출 열처리로 실시된다. 배치(batch) 방식으로 실시되는 장시간 석출 열처리의 경우, 열처리 시간이 짧으면 당연히 온도를 높게 하고, 냉간 가공도가 높으면 석출 사이트가 증가하므로 열처리 온도를 낮게 하든지 또는 유지 시간을 짧게 한다. 장시간 열처리의 조건은 350∼540℃에서 2∼24h, 바람직하게는 370∼520℃에서 2∼24h이며, 열처리 온도를 T(℃), 유지 시간을 th(h), 냉간 압연의 압연율을 RE(%)로 하고,

열처리 지수 It1=(T-100×th^-1/2-110×(1-RE/100)^1/2)

로 하면 265≤It1≤400, 바람직하게는 295≤It1≤395, 최적으로는 315≤It1≤385의 관계를 만족시키는 것이다. 열처리 시간이 길어지는 온도 조건은 저온 측으로 이행하지만, 온도로의 영향은 대략 시간의 평방근의 역수로 주어진다. 또 압연율이 증가함에 따라 석출 사이트가 증가하고, 또 원자의 이동이 증가하여 석출되기 쉬워지므로 열처리 온도는 저온측으로 이행한다. 온도로의 영향은 대략 압연율의 평방근이 주어진다. 또한 최초로 예를 들면 500℃, 2시간의 열처리를 실시하고, 그 후 노를 냉각시켜 480℃, 2시간 등의 열처리를 행하는 2 단계의 열처리는 특히 도전성 향상에 효과가 있다. 박판 제조 공정의 중간 프로세스에서 이용되는 장시간 석출 열처리나 복수회 석출 열처리하는 경우의 최초의 석출 열처리는 최적으로는 320≤It1≤400이며, 복수회 석출 열처리하는 경우의 최종 석출 열처리는 최적으로는 275≤It1≤375이다. 이와 같이 2회째 이후에 실시하는 석출 열처리 조건은 최초의 석출 열처리 조건보다 It1의 값이 조금 낮다. 왜냐하면 최초 또는 전의 석출 열처리로, Co, P 등이 이미 어느 정도 석출되어 있고, 또 매트릭스의 일부는 재결정되어 있거나 또는 미세 결정이 생성되어 있으므로 2회째 이후의 석출 열처리에서는 석출, 재결정 또는 미세 결정의 생성이 낮은 열처리 조건으로 일어나기 때문이다. 단 2회째 이후의 석출 열처리 조건은 전의 석출 열처리시의, Co, P 등의 석출 상태나 재결정률에 의존한다. 또한 이들 석출 열처리 조건은 열간 압연의 용체화 상태, Co, P 등의 고용상태에도 관계하고 있어, 예를 들면 열간 압연의 냉각 속도가 빠를수록, 또 열간 압연의 개시 또는 종료 온도가 높을수록, 상기 부등식에 있어서, 최적 조건은 상한 측으로 이행한다.

한편 단시간 석출 처리는 에너지적으로도 생산성의 관점으로부터도 단시간이므로 유리하고, 장시간 석출 열처리와 동등의 효과를 얻을 수 있고, 특히 박판의 중간 프로세스에서 유효하다. 단시간 열처리의 조건은 최고 도달 온도가 540∼770℃로 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.1∼5분이며, 바람직하게는 최고 도달 온도가 560∼720℃로 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.1∼2분이며, 최고 도달 온도를 Tmax(℃), 유지 시간을 tm(min), 냉간 압연의 압연율을 RE(%)로 하고,

열처리 지수 It2=(Tmax-100×tm^-1/2-100×(1-RE/100)^1/2)

로 하면 340≤It2≤515, 바람직하게는 360≤It2≤500의 관계를 만족시키는 것이다. 당연하지만 석출 열처리 조건의 상한을 넘으면 매트릭스의 재결정률이 오르고, 최종 판재의 강도가 낮아진다. 중요한 것은 온도가 높고 시간이 길수록, 석출 입자는 성장해서 강도에 기여하지 않게 될 뿐만 아니라 일단 커지면 기본적으로는 작아지지 않는 것이다. 또 석출 열처리 조건의 하한 이하에서는 매트릭스가 부드럽게 되지 않기 때문에 연성이 문제가 되고, 석출이 진행하지 않기 때문에 석출 열처리의 효과는 없다.

일반적인 석출경화형 동합금에서는 용체화 상태에 있을 때에 단시간이어도 700℃로 가열하면 석출물은 조대화되거나 또는 석출에 시간이 걸려 목적으로 하는 사이즈나 양의 석출물을 얻을 수 없거나 혹은 일단 생성된 석출물이 다시 소멸되어 고용되는 것으로부터 최종적으로 고강도로 고도전재를 얻을 수 없다. 후의 공정에서 특별한 용체화 처리를 하지 않는 한, 이 700℃의 가열이 중간의 석출 열처리여도 석출물은 일단 조대화되어 버리면 석출물은 작아지지 않는다. 일반의 석출형 합금의 최적인 석출 조건은 수시간, 수십 시간 들여 실시되는 것이지만, 고온에서 약 1분 정도의 단시간에 석출 열처리를 행할 수 있는 것은 발명 합금의 큰 특징이다.

또 본 합금은 석출과 동시에 매트릭스의 연성이 회복해, 미재결정 상태여도 필수의 용도인 굽힘 가공성을 현저하게 향상시킬 수가 있다. 당연히 다소 재결정시키면 더욱 연성은 향상된다. 즉 이 성질을 이용해 다음의 2개의 타입으로 만들 수 있다.

1. 고강도를 최우선으로 하고, 도전성, 연성을 양호한 정도로 둔다.

2. 강도를 다소 희생하고, 도전성과 연성에 보다 뛰어난 재료를 제공한다.

1의 타입의 제조 방법은 석출 열처리 온도를 다소 낮게 설정하고, 도중 및 최종 석출 처리 열처리에서의 재결정률을 25% 이하, 바람직하게는 10% 이하로 한다. 그리고 미세 결정이 보다 많이 존재하도록 해 둔다. 매트릭스 상태는 재결정률이 낮지만, 연성을 확보할 수 있는 상태로 한다. 이 석출 열처리 조건에서는 Co, P 등이 완전히 석출되어 있지 않기 때문에 도전율은 다소 낮은 상태에 있다. 이 때의 재결정부의 평균 결정입경은 0.7∼7㎛가 양호하고, 재결정률이 낮기 때문에 바람직하게는 0.8∼5.5㎛가 된다. 미세 결정이 차지하는 비율은 0.1% 내지 25%가 양호하고, 바람직하게는 1% 내지 20%로, 그 평균 입경은 0.3∼4㎛가 양호하고, 바람직하게는 0.3∼3㎛가 양호하다. 또한 EBSP에 있어서도 재결정립과 미세 결정을 구별하기 어려운 경우가 있다. 이 경우, 재결정립과 미세 결정을 합한 금속조직 중에 차지하는 비율은 0.5∼45%가 양호하고, 바람직하게는 1∼25%가 양호하다. 재결정립과 미세 결정을 합한 평균 입경은 0.5∼6㎛가 양호하고, 바람직하게는 0.6∼5㎛가 양호하다.

2의 타입의 제조 방법은 미세한 재결정립이 형성되는 조건으로 석출 열처리를 행한다. 따라서 재결정률은 3∼45%가 양호하고, 바람직하게는 5∼35%가 양호하다. 이 때의 재결정부의 평균 결정입경은 0.7∼7㎛가 양호하고, 바람직하게는 0.8∼6㎛가 양호하다. 미세 결정이 차지하는 비율은 재결정률이 높기 때문에 필연적으로 상기의 1의 타입에 비해 낮고, 0.1∼10%가 양호하고, 평균 입경도 1의 타입에 비해 커져 0.5∼4.5㎛가 양호하다. 재결정립과 미세 결정을 합한 금속조직 중에 차지하는 비율은 3∼45%가 양호하고, 바람직하게는 10∼35%가 양호하다. 재결정립과 미세 결정을 합한 평균 입경은 0.5∼6㎛가 양호하고, 바람직하게는 0.8∼5.5㎛가 양호하다. 매트릭스는 재결정립과 미세 결정과 미(未)재결정으로 구성되어 있어 재결정화가 진행되고 있으므로 더욱 석출이 진행되어, 석출 입경이 커지고 있다. 상기의 1의 타입에 비해 강도나 응력 완화 특성은 조금 저하되지만, 연성은 더욱 향상되고, Co, P 등의 석출이 거의 종료하므로 도전율도 향상된다.

구체적인 바람직한 열처리 조건은 1의 타입에는 장시간 열처리의 경우, 350∼510℃에서 2∼24시간이며, 280≤It1≤375이며, 단시간 열처리의 경우, 최고 도달 온도가 540∼770℃로, 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.1∼5분이며, 350≤It2≤480이다.

2의 타입에는 장시간 열처리의 경우, 380∼540℃에서 2∼24시간이며, 320≤It1≤400이며, 단시간 열처리의 경우, 최고 도달 온도가 540∼770℃로, 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.1∼5분이며, 380≤It2≤500이다.

석출 열처리를 했을 경우, 재결정화 또는 동합금의 재결정시의 특징인 쌍정의 형성과 함께 재결정부에 있는 석출 입자는 커진다. 석출 입자가 커지는 것에 따라, 석출에 의한 강화가 적게 되어, 즉 강도에 별로 기여하지 않게 된다. 일단 석출물이 석출되면 그 알갱이의 크기는 용체화 처리-석출 열처리하는 것 외에, 기본적으로는 작아지지 않는다. 재결정률을 규정하는 것에 의해 석출물의 크기를 제어할 수가 있다. 석출 입자가 커지면 응력 완화 특성도 나빠진다.

이러한 결과, 얻어지는 석출물은 평면 형상에서 대략 원형 또는 대략 타원 형상이며, 평균 입경으로 2.0∼11nm(바람직하게는 2.0∼8.8nm, 보다 바람직하게는 2.4∼7.2nm, 최적으로는 2.5∼6.0nm) 또는 석출물의 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상이 0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm의 미세 석출물이 균일 분산되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 「0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm」의 기술에서의 0.7nm 및 2.5nm는 상술한 것처럼 전자현미경에서의 측정 하한이므로 「0.7∼25nm 또는 2.5∼25nm」의 범위는 「25nm 이하」와 동일한 의미를 나타낸다.

이 고성능 동합금 압연판의 제조 공정 내에서의 석출 열처리 후의 금속조직은 매트릭스를 완전한 재결정 조직으로 하지 않고, 재결정률이 0∼45%(바람직하게는 0.5∼35%, 더욱 바람직하게는 3∼25%)인 것이 바람직하다. 냉간 압연을 사이에 두고 전후에 2개 이상의 석출 열처리가 있는 경우, 처음의 석출 열처리시의 재결정률은 후의 석출 열처리시의 재결정률과 비교해, 동등하거나 또는 높은 편이 바람직하다. 예를 들면 2회의 석출 열처리가 있는 경우, 처음의 재결정률이 0∼45%(바람직하게는 5∼40%), 후의 재결정률이 0∼35%(바람직하게는 3∼25%)이다.

종래의 동합금은 높은 압연율, 예를 들면 50%를 넘으면 냉간 압연에 의해 가공 경화해 연성이 부족해진다. 그리고 소둔하는 것에 의해 금속조직을 완전한 재결정 조직으로 하면 부드러워지고, 연성은 회복한다. 그러나 소둔에 있어서 미재결정립이 잔류하면 연성의 회복은 불충분하고, 미재결정 조직의 비율이 50% 이상이 되면 특히 불충분하게 된다. 그런데 발명 합금의 경우, 이러한 미재결정 조직의 비율이 55% 이상 잔류해도 또 미재결정 조직이 55% 이상 남는 것과 같은 상태에서 냉간 압연과 소둔을 반복해 실시해도 양호한 연성을 갖추는 것이 특징이다.

최종 판두께가 얇은 판의 경우, 마무리의 냉간 압연 후에 최종적으로 회복 열처리를 실시하는 것이 기본적으로 필요하다. 단, 회복 열처리는 최종적으로 석출 열처리를 하는 경우, 최종 냉간 압연율이 10% 이하로 낮은 경우 또는 경납땜이나 땜납 도금 등에 의해 압연재 및 그 가공재에 다시 열을 가하는 경우, 최종 판재에는 땜납이나 경납땜 등 더욱 열을 가하는 경우, 및 판재를 제품 형상으로 프레스로 펀칭하여 회복 처리를 실시하는 경우 등은 반드시 필요하지 않다. 또 제품에 따라서는 경납땜 등의 열처리 후에도 회복 열처리를 실시하는 경우도 있다. 회복 열처리의 의의는 이하와 같다.

1. 재료의 굽힘 가공성·연성을 높인다. 냉간 압연으로 생긴 변형을 마이크로적으로 감소시켜, 신장률을 향상시킨다. 굽힘 시험으로 생기는 국부 변형에 대해서, 크랙이 발생하기 어려운 효과를 가진다.

2. 탄성한계를 높이고, 또 세로 탄성 계수를 높이므로 커넥터에 필요한 탄력성을 향상시킨다.

3. 자동차 용도 등으로, 100℃에 가까운 사용 환경에 있어서, 응력 완화 특성을 좋게 한다. 이 응력 완화 특성이 나쁘면 사용 중에 영구 변형되어, 소정의 응력이 생기지 않는다.

4. 도전성을 향상시킨다. 최종 압연전의 석출 열처리에 있어서, 미세한 석출물이 많이 있는 경우, 재결정 조직재를 냉간 압연했을 경우보다 도전성의 저하가 현저하다. 최종 압연에 의해 마이크로적인 빈 구멍의 증대나 Co, P 등의 미세 석출물 근방의 원자의 흐트러짐 등에 의해 도전성이 저하되어 있지만, 이 회복 열처리에 의해 전 공정의 석출 열처리에 가까운 상태로까지 돌아오는 원자 레벨에서의 변화가 생겨 도전성이 향상된다. 또한 재결정 상태의 것을 압연율 40%로 냉간 압연하면 도전율의 저하는 1∼2%에 지나지 않지만, 재결정률이 10% 이하의 발명 합금에서는 도전율이 약 4% 저하한다. 회복 열처리에 의해 약 3%의 도전율이 회복되지만, 이 도전율의 향상은 고도전재에 있어 현저한 효과이다.

5. 냉간 압연에 의해 생긴 잔류 응력을 개방한다.

회복 열처리의 조건은 최고 도달 온도 Tmax(℃)가 200∼560℃로, 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간 tm(min)가 0.03∼300분이며, 마지막 석출 열처리 후의 냉간 압연의 압연율을 RE2(%)로 하고,

열처리 지수 It3=(Tmax-60×tm^-1/2-50×(1-RE2/100)^1/2)

로 하면 150≤It3≤320, 바람직하게는 170≤It3≤295의 관계식을 만족시키지 않으면 안 된다. 이 회복 열처리에서는 석출은 거의 일어나지 않는다. 원자 레벨의 이동에 의해 응력 완화 특성, 도전성, 탄성 특성, 연성이 향상된다. 상술한 부등식의 석출 열처리 조건의 상한을 넘으면 매트릭스가 연화하고, 경우에 따라서는 재결정화하기 시작해 강도가 낮아진다. 상술과 같이 재결정 직전 또는 재결정화가 시작되면 석출 입자는 성장해, 강도에 기여하지 않게 된다. 하한을 밑돌면 원자 레벨에서의 이동이 적기 때문에 응력 완화 특성, 도전성, 탄성 특성, 연성이 향상하지 않는다.

이러한 일련의 열간 압연 프로세스로 얻어진 고성능 동합금 압연판은 도전성과 강도가 뛰어나고, 도전율이 45%IACS 이상으로, 도전율을 R(%IACS), 인장 강도를 S(N/mm²), 신장률을 L(%), 로 했을 때, (R¹ ^/2×S×(100＋L)/100)의 값(이하, 성능 지수 Is라고 한다)이 4300 이상이고, 4600 이상이나 된다. 또한 Sn첨가량이 0.095% 이하의 경우는 66%IACS 이상, 0.045% 이하의 경우는 72%IACS 이상의 고도전판을 얻을 수 있다. 또 동시에 굽힘 가공성과 응력 완화 특성이 뛰어나다. 또 그 특성에 있어서, 동일한 주괴로 제조된 압연판 내에서의 특성의 불균일이 작다. 열처리 후의 재료 또는 최종 판의 인장 강도에 있어서, 동일한 주괴로 제조된 압연판 내에서의(최소의 인장 강도/최대의 인장 강도)의 비가 0.9 이상이고, 0.95 이상이나 된다. 도전율에 있어서도 동일한 주괴로 제조된 압연판 내에서의(최소의 도전율/최대의 도전율)의 비가 0.9 이상이고, 0.95 이상이나 된다. 이와 같이 동일한 주괴로 제조된 압연판 내에서 균일한 기계적 성질과 도전성을 가진다.

또 본 발명과 관련되는 고성능 동합금 압연판은 내열성이 뛰어나므로 350℃에서의 인장 강도가 300(N/mm²) 이상이다. 또 700℃에서 30초 가열 후의 비커스 경도(HV)가 100 이상 또는 가열 전의 비커스 경도의 값의 80% 이상 또는 가열 후의 금속조직에 있어서 재결정률이 45% 이하이다.

정리하면 본 발명의 고성능 동합금 압연판은 조성과 프로세스의 조합에 의해 달성되는 것이다. 우선, 열간 압연 프로세스 중에서, Co, P 등이 목적으로 하는 용체화(고용) 상태에 있어, 금속조직은 최종 열간 압연 온도의 저하에 의해 압연 방향으로 흐르고 있지만, 변형이 적은 결정립으로 구성된다. 다음에 냉간 압연과 석출 열처리의 최적인 조합에 의해 가공 경화한 매트릭스가 미세 결정의 생성과 부분적인 재결정화에 의해 연성이 회복하고, 동시에 용체화 상태에 있던 Co, P 등이 미세하게 석출되어 마지막으로 마무리 냉간 압연과 회복 열처리를 행하는 것에 의해 높은 강도, 높은 도전성, 양호한 굽힘 가공성, 응력 완화 특성을 얻을 수 있다. 적합한 압연과 석출 열처리의 조합은 최종 두께가 1∼4mm로 두꺼운 경우는 총 냉간 가공도가 70%∼90%정도이므로 1회의 석출 열처리공정에 의해 재결정 생성의 직전 상태로부터 재결정률 45% 상태가 되도록 석출 열처리를 하면 최종적으로 강도, 도전성, 연성, 응력 완화 특성의 균형이 잡혀진 재료가 된다. 고도전성을 얻는 경우, 재결정률을 높게 취하거나 또는 열간 압연 후에 석출 열처리공정을 넣으면 된다. 최종 두께가 약 1mm 이하, 또 0.7mm 이하의 두께의 경우는 2회의 석출 열처리를 실시하고, 최초의 석출 열처리에 있어서, 석출 여력을 남기면서도 도전성의 향상, 연성의 회복을 주목적으로 둔 금속조직 상태로 한다. 그리고 2회째의 석출 열처리에 있어서, 미석출 상태의 Co, P의 석출과 총 냉간 압연율이 높아지는 것에 의해 용이하게 미세 결정이 형성되고, 일부 재결정화에 의해 매트릭스의 강도 저하를 최소한으로 두면서 양호한 연성을 얻을 수 있다. 그리고 마무리 압연에 의한 가공 경화와 최종 회복 열처리에 의해 양호한 굽힘 가공성을 유지하고, 높은 강도, 높은 도전성, 양호한 응력 완화 특성을 갖춘 동합금재가 된다.

실시예

상술한 제1 발명 합금 내지 제5 발명 합금 및 비교용의 조성의 동합금을 이용해 고성능 동합금 압연판을 작성했다. 표 1은 고성능 동합금 압연판을 작성한 합금의 조성을 나타낸다.

합금은 제1 발명 합금의 합금 No. 11과, 제2 발명 합금의 합금 No. 21, 22와, 제3 발명 합금의 합금 No. 31과, 제4 발명 합금의 합금 No. 41∼43과, 제5 발명 합금의 합금 No. 51∼57과, 비교용 합금으로서 발명 합금에 근사한 조성의 합금 No. 61∼68과, 종래의 Cr-Zr동의 합금 No. 70으로 하고, 임의의 합금으로부터 복수의 공정에 의해 고성능 동합금 압연판을 작성했다.

표 2, 3은 제조 공정의 조건을 나타낸다. 표 2의 공정에 이어 표 3의 공정이 행해졌다.

제조 공정은 공정 A, B, C, D에 있어서 본 발명의 제조 조건의 범위 내와 범위 외로 변화시켜 실시했다. 각 표에 있어서, 변화시킨 조건마다 A1, A11과 같이 공정의 기호의 뒤에 번호를 붙였다. 이 때, 본 발명의 제조 조건의 범위를 벗어나는 조건에는 번호의 뒤에 A13H와 같이 기호 H를 붙였다.

공정 A는 내용적(內容積) 10톤의 중주파 용해로로 원료를 용해하고, 반연속 주조로 단면이 두께 190mm, 폭 630mm인 주괴를 제조했다. 주괴는 길이 1.5m로 절단하고, 그 후, 열간 압연-샤워 수냉-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-회복 열처리를 실시했다. 공정 A1는 최종 판두께를 0.4mm로 하고, 다른 공정은 최종 판두께를 2.0mm로 했다. 열간 압연 개시 온도는 905℃로 하고, 두께 13mm 또는 18mm까지 열간 압연한 후, 샤워 수냉했다. 본 명세서에서는 열간 압연 개시 온도와 주괴 가열 온도는 동일한 의미로 하고 있다. 열간 압연 후의 평균 냉각 속도는 최종 열간 압연 후의 압연재 온도 또는 압연재의 온도가 650℃일 때부터 350℃까지의 냉각 속도로 하고, 압연판의 후단에 있어서 측정했다. 측정한 평균 냉각 속도는 3∼20℃／초였다.

샤워 수냉은 다음과 같이 실시했다(공정 B 내지 D도 마찬가지). 샤워 설비는 열간 압연시에 압연재를 보내는 반송 롤러상으로서 열간 압연의 롤러로부터 떨어진 곳에 설치되어 있다. 압연재는 열간 압연의 최종 패스가 종료하면 반송 롤러에 의해 샤워 설비에 보내지고, 샤워가 행해지고 있는 곳을 통과하면서 선단부터 후단에 걸쳐 순서대로 냉각된다. 그리고 냉각 속도의 측정은 다음과 같이 실시했다. 압연재의 온도의 측정 개소는 열간 압연의 최종 패스에 있어서의 압연재의 후단의 부분(정확하게는 압연재의 긴 길이 방향에 있어서, 압연 선단으로부터 압연재 길이의 90%의 위치)으로 하고, 최종 패스가 종료하고 샤워 설비에 보내지기 직전과, 샤워 수냉이 종료한 시점에서 온도를 측정하고, 이 때의 측정 온도와 측정을 실시한 시간 간격에 근거해 냉각 속도를 산출했다. 온도 측정은 방사 온도계에 의해 실시했다. 방사 온도계는 타카치호 세이키 가부시키가이샤의 적외선 온도계 Fluke-574를 이용했다. 이 때문에 압연재 후단이 샤워 설비에 도달해 샤워수가 압연재에 닿을 때까지는 공냉 상태가 되어 그 때의 냉각 속도는 느려진다. 또 최종 판두께가 얇을수록 샤워 설비에 도달할 때까지의 시간이 걸리므로 냉각 속도는 늦어진다. 후술하는 제특성을 조사한 시험편은 상기 열간 압연재의 후단 부분이며 샤워 수냉의 후단 부분에 상당하는 부위로부터 채취했다.

공정 A13H는 열간 압연 후에 900℃에서 30 분의 가열을 행해 수냉했다. 열간 압연 후의 냉간 압연은 공정 A1는 0.7mm로, 다른 공정은 3.2mm로 압연했다. 냉간 압연 후에 340∼510℃에서 6시간의 석출 열처리를 실시했다. 석출 열처리 후에 냉간 압연을 실시하고, 공정 A1는 0.4mm로, 다른 공정은 2.0mm로 압연했다. 그 후에 공정 A1, A12는 고온 단시간의 회복 열처리를 실시하고, 다른 공정은 300℃에서 60 분의 회복 열처리를 실시했다. 공정 A에 있어서, 공정 A14H, A15H는 석출 열처리의 열처리 지수 It1가 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다. 공정 A18H는 열간 압연 개시 온도가 제조 조건으로부터 벗어난다.

공정 B는 공정 A와 동일하게 하여 주조, 절단하고, 그 후, 열간 압연-샤워 수냉-석출 열처리-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-회복 열처리를 실시했다. 공정 B1는 최종 판두께를 0.4mm로 하고, 공정 B11는 최종 판두께를 2.0mm로 했다. 열간 압연 개시 온도는 905℃로 하고, 두께 13mm까지 열간 압연한 후, 3℃／초로 샤워 수냉했다. 수냉한 후에 450℃, 8시간의 석출 열처리를 실시하고, 그 후에 0.7mm 및 3.2mm로 냉간 압연했다. 냉간 압연 후에 410℃ 또는 430℃에서 6시간의 석출 열처리를 실시하고, 그 후에 0.4mm 또는 2mm로 냉간 압연하여 460℃, 0.2분 또는 300℃, 60 분의 회복 열처리를 실시했다.

공정 C는 공정 A와 동일하게 하여 주조, 절단하고, 그 후, 열간 압연-샤워 수냉-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-회복 열처리를 실시했다. 최종 판두께를 0.4mm로 했다. 열간 압연의 개시 온도는 810∼965℃의 조건으로 실시했다. 샤워 수냉의 냉각 속도는 1.5∼10℃／초로 했다. 최초의 석출 열처리는 440∼520℃에서 5∼6시간으로 했다. 2회째의 석출 열처리는 380∼505℃에서 2∼8시간으로 했다. 회복 열처리는 460℃, 0.2분과, 300℃, 60분과, 회복 열처리 없음의 3조건으로 했다. 공정 C7H, C8H는 열간 압연 개시 온도가 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다. 공정 C9H는 최초의 석출 열처리의 열처리 지수 It1가 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다. 공정 C10H는 열간 압연 후의 냉각 속도가 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다. 공정 C11H, C13H는 2회째의 석출 열처리의 열처리 지수 It1가 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다. 공정 C12H는 회복 열처리를 실시하지 않은 것이 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다.

공정 D는 공정 A와 동일하게 하여 주조, 절단하고, 그 후, 공정 C와 마찬가지로 열간 압연-샤워 수냉-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-석출 열처리-냉간 압연-회복 열처리를 행했지만, 석출 열처리의 일부 또는 전부를 단시간 열처리로 실시했다. 최종 판두께는 0.4mm로 했다. 열간 압연의 개시 온도는 905℃의 조건으로 실시했다. 샤워 수냉의 냉각 속도는 3℃／초와 10℃／초로 했다. 최초의 석출 열처리는 585∼700℃에서 0.2∼2.2분의 단시간 열처리로 했다. 2회째의 석출 열처리는 410℃에서 6시간의 장시간 열처리와 580℃에서 0.25∼1.5분의 고온 단시간 열처리로 했다. 회복 열처리는 460℃, 0.2분과, 300℃, 60분으로 했다. 공정 D6H는 2회째의 석출 열처리의 열처리 지수 It2가 본 발명의 제조 조건으로부터 벗어난다.

또 랩(lab) 테스트로서 공정 LC1, LC6, LD3를 다음과 같이 실시했다. 제조 공정 C1 등이 주괴로부터 두께 40mm, 폭 80mm, 길이 190mm의 랩 시험용 주괴를 잘랐다. 그 후, 공정 LC1는 공정 C1에, 공정 LC6는 공정 C6에, 공정 LD3는 공정 D3에 준한 조건으로 시험 설비에 의해 실시했다. 랩 테스트에 있어서, AP라인 등의 단시간 석출 열처리나 회복 열처리에 상당하는 공정은 솔트배스(salt bath)에 압연재를 침지하는 것에 의해 대용(代用)으로 하고, 최고 도달 온도를 솔트배스의 액온도로 하고, 침지 시간을 유지 시간으로 하고, 침지 후 공냉했다. 또한 솔트(용액)는 BaCl, KCl, NaCl의 혼합물을 사용했다.

상술한 방법에 의해 작성한 고성능 동합금 압연판의 평가로서 인장 강도, 비커스 경도, 신장률, 굽힘시험, 응력 완화 특성, 도전율, 내열성, 350℃고온 인장 강도를 측정하고, 또 금속조직을 관찰해 재결정부의 재결정률과 평균 입경을 측정하고 또 미세 결정부의 미세 결정률과 평균 입경을 측정했다. 여기서, 미세 결정률이란 금속조직에 차지하는 미세 결정부의 면적률을 말한다. 또 석출물의 평균 입경과 모든 크기의 석출물 중에서 입경이 소정의 값 이하의 석출물의 개수의 비율을 측정했다. 또 열간 압연재에 있어서는 결정립의 압연 방향의 길이 L1, 결정립의 압연 방향에 수직인 방향의 길이 L2를 측정하고, 최종 석출 열처리재에 있어서, 미세립의 장변과 단변의 측정도 실시했다.

인장 강도의 측정은 다음과 같이 실시했다. 시험편의 형상은 JIS Z 2201에 규정되는 5호 시험편으로 실시했다.

굽힘 시험(W굽힘 180도 굽힘)은 다음과 같이 실시했다. 두께가 2mm 이상의 경우는 180도 굽힘을 하였다. 굽힘 반경은 재료의 두께의 1배(1t)로 했다. 두께가 0.4, 0.5mm인 것에 대해서는 JIS로 규정되고 있는 W굽힘으로 평가했다. R부의 R은 재료의 두께로 했다. 샘플은 이른바 Bad Way라고 하는 방향에서 압연 방향에 대해서 수직으로 실시했다. 굽힘 가공성의 판정은 크랙 없음을 평가 A로 하고, 크랙이 개구 또는 파괴에는 이르지 않는 작은 크랙이 발생한 것을 평가 B, 크랙이 개구 또는 파괴한 것을 평가 C로 했다.

응력 완화 시험은 다음과 같이 실시했다. 공시재의 응력 완화 시험에는 편측지지 빔 나사식 지그를 사용했다. 시험편의 형상은 판두께 t×폭 10mm×길이 60mm로 했다. 공시재로의 부하 응력은 0.2%내력의 80%로 하고, 150℃의 분위기 중에 1000시간 폭로했다. 응력 완화율은

응력 완화율=(개방 후의 변위/응력 부하시의 변위)×100(%)

로서 구했다. 응력 완화율이 25% 이하를 평가 A(우수)로 하고, 25%를 넘고 35% 이하를 평가 B(가능)로 하고, 35%를 넘는 것을 평가 C(불가)로 했다.

도전율의 측정은 일본 포에스터 가부시키가이샤제의 도전율 측정 장치(SIGMATEST D2.068)을 이용했다. 또한 본 명세서에 있어서는 「전기 전도」와「도전」이란 단어를 동일한 의미로 사용하고 있다. 또 열전도성과 전기 전도성은 강한 상관이 있으므로 도전율이 높을수록, 열전도성이 좋은 것을 나타낸다.

내열 특성은 판두께×20mm×20mm의 크기로 절단하고, 700℃의 염욕(NaCl와 CaCl₂를 약 3：2로 혼합한 것)에 30초 침지하고, 냉각 후에 비커스 경도 및 도전율을 측정했다. 700℃에서 30초 유지의 조건은 예를 들면 경납재(brazing filler material) BAg-7을 사용했을 때, 사람의 손에 의한 경납땜의 조건과 대략 일치하고 있다.

350℃ 고온 인장 강도의 측정은 다음과 같이 실시했다. 350℃에서 30분 유지 후, 고온 인장 시험을 했다. 목표 점 거리는 50mm로 하고, 시험부는 외경 10mm로 선반으로 가공했다.

재결정립의 평균 입경과 재결정률의 측정은 500배, 200배 및 100배의 금속 현미경 사진으로 결정립의 크기에 따라 적당히 배율을 선정해, JIS H 0501에 있어서의 신동품 결정립도 시험 방법의 비교법에 준해 측정했다. 열간 압연재에 있어서, L1/L2가 2.0 이상의 경우의 평균 결정립도는 JIS H 0501에 있어서의 신동품 결정립도 시험 방법의 구적법으로 구했다. 또 열간 압연재에 있어서, 그 결정립을 압연 방향을 따른 단면에서 금속조직을 관찰했을 때, 임의의 결정립 20개에 있어서, 결정립의 압연 방향의 길이를 L1, 결정립의 압연 방향에 수직인 방향의 길이를 L2를 측정하고, 각각의 결정립의 L1/L2를 구해 그 평균치를 산출했다. 재결정률의 측정은 미재결정립과 재결정립을 구분해, 재결정부를 화상 해석 소프트 「WinROOF」에 의해 2치화하고, 그 면적률을 재결정률로 했다. 금속 현미경으로부터 판단이 어려운 것은 FE-SEM-EBSP(Electron Back Scattering diffraction Pattern) 법에 따라 구했다. 그리고 해석 배율 3000배 또는 5000배의 결정립계 맵으로부터 15° 이상의 방위차를 가지는 결정립계로 이루어지는 결정립을 매직으로 칠하고 화상 해석 소프트 「WinROOF」에 의해 2치화해 재결정률을 산출했다. 미세 결정의 평균 입경과 미세 결정률의 측정은 상술한 재결정립의 평균 입경과 재결정률의 측정과 동일하게 하여 실시했다. 이 때, 장변과 단변의 비율이 2 미만의 결정을 재결정립으로 하고, 쌍정을 포함하지 않고, 장변과 단변의 비율이 2 이상의 결정을 미세 결정으로 했다. 측정 한계는 대략 0.2㎛이며, 0.2㎛ 이하의 미세 결정이 존재해도 계측값에는 넣지 않았다. 미세 결정과 재결정립의 측정 위치는 표면, 이면(裏面)의 양면으로부터 판두께의 1/4의 길이의 2개소로 하고, 2개소의 측정치를 평균했다. 도 2(a)는 재결정립(검게 전부 칠한 부분)의 예를 나타내고, 도 2(b)는 미세 결정(검게 전부 칠한 부분)의 예를 나타낸다.

석출물의 평균 입경은 다음과 같이 하여 구했다. 도 3은 석출물을 나타낸다. 750,000배 및 150,000배(검출 한계는 각각, 0.7nm, 2.5nm)의 TEM에 의한 투과 전자상을 화상 해석 소프트 「Win ROOF」를 이용해 석출물의 콘트래스트를 타원 근사하고, 장축과 단축의 상승 평균치를 시야내의 모든 석출 입자에 대해서 구하고, 그 평균치를 평균 입자경으로 했다. 또한 75만배, 15만배의 측정으로, 입경의 검출 한계를 각각 0.7nm, 2.5nm로 하고, 그 미만의 것은 노이즈로서 취급하고, 평균 입경의 산출에는 포함하지 않았다. 또한 평균 입경이 6∼8nm를 경계로 하여 그 이하의 것은 750,000배로, 그 이상의 것은 150,000배로 측정했다. 투과형 전자현미경의 경우, 냉간 가공재에서는 전위밀도가 높기 때문에 석출물의 정보를 정확하게 파악하는 것은 어렵다. 또 석출물의 크기는 냉간 가공에 따라서는 변화하지 않기 때문에 이번 관찰은 최종 냉간 가공전의 석출 열처리 후의 재결정 부분 또는 미세 결정 부분을 관찰했다. 측정 위치는 표면, 이면의 양면으로부터 판두께의 1/4의 길이의 2개소로 하고, 2개소의 측정치를 평균했다.

상술한 각 시험의 결과에 대해서 설명한다. 표 4, 5는 각 합금의 공정 C1에서의 결과를 나타낸다. 또한 시험을 행한 동일 시료를, 후술하는 시험 결과의 각 표에 있어서, 다른 시험 No.로서 기재하고 있는 경우가 있다(예를 들면 표 4, 5의 시험 No. 1의 시료와 표 18, 19의 시험 No. 1의 시료는 같다).

발명 합금은 열간 압연 후의 결정입경이 20㎛정도로, Cr-Zr동과 마찬가지의 크기이지만, 다른 비교용 합금에 비해 작다. 발명 합금은 최종 미세 결정률이 5%정도 있고 미세 결정의 평균 입경이 약 1㎛였지만, 비교용 합금이나 Cr-Zr동에서는 미세 결정이 발생하지 않는다. 또 발명 합금은 비교용 합금이나 Cr-Zr동과 비교해, 최종 재결정률이 낮고, 재결정의 평균 입경도 작다. 또 발명 합금은 비교용 합금이나 Cr-Zr동과 비교해, 최종 석출 열처리 후에서의 미세 결정률과 재결정률을 합한 값이 낮고, 미세 결정과 재결정립의 평균 입경도 작다. 또 발명 합금은 비교용 합금과 비교해, 석출물의 평균 입경이 작고, 25nm 이하의 비율이 높다. 또 발명 합금은 인장 강도, 비커스 경도, 굽힘 시험, 응력 완화 특성, 도전율, 성능 지수에 있어서도 비교용 합금이나 Cr-Zr동보다 뛰어난 결과가 되고 있다.

표 6 내지 표 13은 각 합금의 공정 LC1, D3, LD3, A11에서의 결과를 나타낸다.

각 공정에 있어서, 발명 합금은 비교용 합금이나 Cr-Zr동과 비교해, 공정 C1와 마찬가지의 결과를 나타낸다. 또 내열성을 평가한 표 12, 13의 공정 A11에서는 발명 합금은 비교용 합금과 비교해서, 결정입경이 작고, 재결정률이 낮고, 비커스 경도와 도전율이 높았다.

상술한 공정 C1, LC1, D3, LD3, A11로부터 다음과 같은 결과가 되었다. 발명 합금의 조성 범위보다 Co가 적은 합금 No. 61이나, P가 적은 합금 No. 62나, Co와 P의 균형이 나쁜 합금 No. 64의 압연판은 강도, 도전성, 내열성, 고온 강도가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다. 또 성능 지수가 낮다. 이것은 석출량이 적고, Co 또는 P의 한쪽의 원소가 과분하게 고용되어 있기 때문이거나 석출물이 본 발명에서 규정하고 있는 형태와 상이하기 때문이라고 생각된다.

발명 합금의 조성 범위보다 Sn의 양이 적은 합금 No. 63이나 No. 68의 압연판에서는 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커져, 미세 결정이 형성되지 않는다. 그 결과 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮고, 또 내열성도 낮다고 생각된다.

발명 합금의 조성 범위보다 Sn의 양이 많은 합금 No. 67의 압연판에서는, 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커져, 미세 결정이 형성되지 않는다. 그 결과 도전율이 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다고 생각된다.

Fe, Ni의 양이 많고, 1.2×[Ni]＋2×[Fe]＞[Co]로 되어 있는 합금 No. 65나 No. 66의 압연판에서는, 석출물이 본 발명의 소정의 형태가 되지 않고, 또 석출에 관여하지 않는 원소가 과분하게 고용되어 있기 때문에 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커져, 미세 결정이 형성되지 않는다. 그 결과 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 도전성도 다소 낮고, 응력 완화 특성이 낮다고 생각된다.

공정 A11에 대해, 압연 선단 부분에 대해서도 조사했다(표 12, 13의 시험 No. 10∼13). 합금 No. 21, 41, 51, 52 모두 선단 부분의 압연 종료 온도는 705℃로 평균 냉각 속도는 5℃／초였다. 선단 부분의 재결정률은 후단 부분과 거의 동일해서 후단 부분과 거의 동일한 특성을 얻을 수 있고, 선단으로부터 후단에 걸쳐 균일한 특성의 압연재인 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 석출 열처리를 1회밖에 실시하지 않은 가장 단순한 제조 공정인 공정 A에 있어서 선단 부분과 후단 부분에서의 특성의 차가 적기 때문에 석출 열처리를 2회 이상 행하는 제조 공정에 있어서도 선단 부분과 후단 부분에서의 특성의 차는 적다고 추정된다.

표 14, 15는 발명 합금을 이용해 공정 A의 조건을 변화시킨 결과를 나타낸다.

본 발명의 제조 조건을 만족한 공정 A11, A12, A16, A17의 압연판은 양호한 결과를 나타낸다. 열간 압연 후에 900℃, 30분의 용체화 처리를 행한 공정 A13H의 압연판은 굽힘 가공성과 신장률이 나쁘다. 이것은 용체화 처리에 의해 결정립이 조대화 되었기 때문이라고 생각된다. 또 석출 열처리의 온도가 높은 공정 A14H의 압연판은 도전성이 양호하지만, 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다. 이것은 매트릭스의 재결정이 진행되어, 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커지고, 미세 결정이 형성되지 않고, 또 석출이 대략 완료되기 때문이라고 생각된다. 또 석출 처리의 온도가 낮은 공정 A15H의 압연판은 굽힘 가공성과 신장률과 도전율이 낮다. 이것은 열처리 지수 It1의 값이 작기 때문에 재결정립이나 미세 결정이 생성되지 않기 때문에 매트릭스의 연성이 회복되지 않기 때문이라고 생각된다. 또 석출되지 않고 고용되어 있기 때문에 도전율이 낮다고 생각된다. 공정 A18H의 압연판은 도전성이 양호하고, 강도는 높지만, 신장률이 낮고, 굽힘 가공성이 나쁘다. 이것은 열간 압연 온도가 높기 때문에 열간 압연재의 결정입경이 커지고, 그 결정입경이 특성에 영향을 주고 있다고 생각된다.

표 16, 17은 발명 합금을 이용한 공정 A1에 있어서 판두께 0.4mm의 압연판을 제조한 결과를 나타낸다.

상술한 공정 A11 등에서는 판두께 2.0mm의 압연판을 제조했지만, 이 표 16, 17의 시험 No. 1, 2와 같이 판두께 0.4mm에서도 본 발명의 제조 조건을 만족한 공정 A1에서는 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

표 18, 19는 발명 합금을 이용한 공정 C에 있어서, 열간 압연의 개시 온도를 변화시킨 결과를 나타낸다.

열간 압연의 개시 온도가 낮은 공정 C7H의 압연판은 강도, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성도 낮다. 이것은 열간 압연 개시 온도가 낮기 때문에 Co, P 등이 충분히 고용되지 않고 석출 여력이 작아지고 있어(석출물을 형성하는 Co, P 등이 적다), 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커지고, 미세 결정이 형성되지 않기 때문이라고 생각된다. 또 열간 압연재의 결정립이 압연 방향으로 늘어나고 있는 것(L1/L2의 값이 크다)도 영향을 주고 있다고 생각되며, 굽힘 가공성, 신장률이 조금 나쁜 것도 열간 압연시의 결정립의 형상이 영향을 주고 있을 것이라고 생각된다. 열간 압연의 개시 온도가 높은 공정 C8H의 압연판은 신장률이 낮고, 굽힘 가공성이 나쁘다. 이것은 열간 압연 온도가 높기 때문에 열간 압연 단계에서 결정립이 커지고 있기 때문이라고 생각된다.

표 20, 21은 발명 합금을 이용한 공정 C에 있어서, 열간 압연 후의 냉각 속도를 변화시킨 결과를 나타낸다.

냉각 속도가 느린 공정 C10H의 압연판은 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다. 이것은 열간 압연 후의 냉각 과정에서 P, Co등의 석출이 일어나 석출 여력이 작아지고 있으므로 석출 열처리시에 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커지고, 미세 결정이 형성되지 않기 때문이라고 생각된다. 냉각 속도가 빠른 공정 C6, C61의 압연판은 강도가 높고, 성능 지수도 높다. 이것은 열간 압연 후의 냉각 과정에서 P, Co 등이 많이 고용된 채이므로 석출 열처리시에 매트릭스의 재결정과 석출이 좋은 타이밍으로 일어난다. 그 때문에 재결정률이 낮고, 미세 결정의 생성이 촉진되고, 석출물이 작아져 높은 강도가 되기 때문이라고 생각된다.

표 22, 23은 발명 합금을 이용한 공정 C에 있어서 석출 열처리의 조건을 변화시킨 결과를 나타낸다.

열처리 지수가 적정한 범위보다 큰 공정 C9H, C13H의 압연판은 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다. 이것은 석출 열처리시에 매트릭스의 재결정이 진행되고, 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커지고, 미세립이 형성되지 않기 때문이라고 생각된다. 또 공정 C9H와 같이 석출 열처리를 2회 행하는 공정에서 최초의 석출 열처리의 열처리 지수가 크면 석출물이 성장해 커지고, 후의 석출 열처리에서 미세하게 되지 않기 때문에 강도, 응력 완화 특성이 낮다고 생각된다. 열처리 지수가 적정한 범위보다 작은 공정 C11H의 압연판은 신장률, 굽힘 가공성이 나쁘고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다. 이것은 석출 열처리시에 재결정립, 미세 결정이 생성되지 않기 때문에 매트릭스의 연성이 회복되지 않고, 또 석출이 불충분하기 때문이라고 생각된다.

표 24, 25는 발명 합금을 이용한 공정 C에 있어서, 회복 공정을 행했을 경우와 실시하지 않았던 경우의 결과를 나타낸다.

회복 열처리를 실시하지 않았던 공정 C12H의 압연판은 강도는 높지만 굽힘 가공성과 응력 완화 특성이 나쁘고, 도전율이 낮다. 이것은 회복 열처리를 실시하지 않기 때문에 매트릭스 중에 변형이 잔류하고 있기 때문이라고 생각된다.

표 26, 27은 발명 합금을 이용한 공정 D의 조건을 변화시킨 결과를 나타낸다.

공정 D1은 2회의 석출 열처리의 어느 것도 단시간 석출 열처리로 실시하고 있다. 공정 D4는 열간 압연 후의 냉각 속도를 빠르게 하고 있다. 공정 D6H는 2회째의 석출 열처리에서의 열처리 지수가 낮다. 공정 D1내지 공정 D5의 압연판은 모두 양호한 결과가 되고 있지만, 공정 D6H의 압연판은 신장률, 굽힘 가공성이 나쁘고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 낮다. 이것은 석출 열처리시에 재결정립, 미세 결정이 생성되지 않기 때문에 매트릭스의 연성이 회복되지 않고, 또 석출이 불충분하기 때문이라고 생각된다.

표 28, 29는 발명 합금을 이용한 공정 B의 결과를 공정 A11의 결과와 함께 나타낸다.

최종 판두께가 공정 A11과 공정 B11는 2mm이며, 공정 B1는 0.4mm이다. 공정 B11과 공정 B1는 본 발명의 제조 조건을 만족시키고 있고, 어느 공정의 압연판도 양호한 결과가 되고 있다. 판두께 2mm의 B11는 2회 석출 열처리를 실시하고 있으므로 A11에 비해 도전율이 높다.

상술한 각 실시예에 있어서, 총 냉간 압연율이 70% 이상이고, 최종 석출 열처리공정 후에 있어서, 재결정률이 45% 이하며 재결정립의 평균 결정입경이 0.7∼7㎛이며, 금속조직 중에 대략 원형 또는 대략 타원형의 석출물이 존재하고, 그 석출물의 평균 입경이 2.0∼11nm이며 균일하게 분산되어 있고, 미세 결정의 평균 입경이 0.3∼4㎛이며 미세 결정률이 0.1∼25%인 고성능 동합금 압연판을 얻을 수 있었다(표 4, 5의 시험 No. 1∼7, 표 6, 7의 시험 No. 1∼14, 표 8, 9의 시험 No. 1∼7, 표 10, 11의 시험 No. 1∼4, 표 12, 13의 시험 No. 1∼7, 표 28, 29의 시험 No. 2, 3, 5, 7, 8 등 참조).

도전율이 45(%IACS) 이상이고, 성능 지수가 4300 이상인 고성능 동합금 압연판을 얻을 수 있었다(표 4, 5의 시험 No. 1∼7, 표 6, 7의 시험 No. 1∼14, 표 8, 9의 시험 No. 1∼7, 표 10, 11의 시험 No. 1∼4, 표 12, 13의 시험 No. 1∼7, 표 28, 29의 시험 No. 2, 3, 5, 7, 8 등 참조).

350℃에서의 인장 강도가 300(N/mm²) 이상인 고성능 동합금 압연판을 얻을 수 있었다(표 12, 13의 시험 No. 1, 3∼6, 표 14, 15의 시험 No. 1, 11 등 참조).

700℃에서 30초 가열 후의 비커스 경도(HV)가 100 이상 또는 상기 가열 전의 비커스 경도의 값의 80% 이상 또는 가열 후의 금속조직에 있어서 재결정률이 40% 이하인 고성능 동합금 압연판을 얻을 수 있었다(표 12, 13의 시험 No. 1, 3∼6, 표 14, 15의 시험 No. 1, 11 등 참조).

상술한 것을 이하에 정리한다.

열간 압연에서의 냉각 속도가 빠를수록, 종료 온도가 높을수록, 매트릭스의 재결정과 석출이 좋은 타이밍으로 일어난다. 그 때문에 재결정률이 낮고, 석출물이 작아져 높은 강도가 된다.

열연에서의 냉각 속도가 느리면 열연의 냉각 과정에서 석출이 일어나고, 석출 여력이 작아지고 있으므로 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출 입자가 커진다. 그 결과 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화성이 나쁘다. 또 내열성도 낮다.

열연개시 온도가 낮으면 Co, P 등이 충분히 고용되지 않고, 석출 여력이 작아지고 있으므로 매트릭스의 재결정이 석출보다 빨리 일어난다. 그 때문에 재결정화율이 높아지고, 석출 입자가 커진다. 그 결과 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 나쁘다. 또 내열성도 낮다.

열간 압연 온도가 높으면 결정립이 커지고, 최종 판재에서의 굽힘 가공성이 나쁘다.

적정한 석출 열처리 온도 조건의 상한을 넘으면 매트릭스의 재결정이 진행된다. 그 때문에 재결정률이 높아지고, 석출은 대략 완료되어 도전성이 양호하지만 석출 입자가 커진다. 그 결과 강도가 낮고, 성능 지수가 낮고, 응력 완화 특성이 나쁘다. 또 내열성도 낮다.

적정한 석출 열처리 온도 조건의 하한을 밑돌면 재결정립이 생성되지 않기 때문에 매트릭스의 연성이 회복되지 않고, 신장률, 굽힘 가공성이 나쁘다. 또 석출이 불충분해서, 응력 완화 특성이 나쁘다. 또 석출 열처리는 단시간으로도 고도전, 고강도와 양호한 연성을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 각종 실시형태의 구성에 한정되지 않고, 발명의 취지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면 공정의 임의의 곳에서, 금속조직에 영향을 주지 않는 기계 가공이나 열처리를 실시해도 된다.

산업상의 이용의 가능성

상술한 것처럼 본 발명과 관련되는 고성능 동합금 압연판은 다음과 같은 용도에 사용할 수가 있다.

중후판：. 주로 고도전, 고열 전도로 또 상온의 강도도 높고, 고온 강도의 높은 특성이 요구되는 것으로 히트 싱크(하이브리드 카, 전기 자동차, 컴퓨터의 냉각 등), 히트스프레더, 파워 릴레이, 부스바 및 하이브리드, 태양광 발전, 발광 다이오드로 대표되는 대전류 용도 재료.

박판：고도로 균형이 잡힌 강도와 도전성을 필요로 하는 것으로 자동차용의 각종 기기 부품, 정보 기기 부품, 계측 기기 부품, 가전 기기 부품, 열교환기, 커넥터, 단자, 접속 단자, 스위치, 릴레이, 퓨즈, IC소켓, 배선 기구, 조명기구 접속 금구, 파워 트랜지스터, 배터리 단자, 콘택트 볼륨, 브레이커, 스위치 접점 등.

본 출원은 일본 특허 출원 2009-003666에 근거하여 우선권 주장을 한 것이다. 그 출원 내용의 전부가 참조에 의해 이 출원에 원용된다.

Claims

0.14∼0.34mass%의 Co와, 0.046∼0.098mass%의 P와, 0.005∼1.4mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.0≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤5.9의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이며,
열간 압연공정과, 냉간 압연공정과, 석출 열처리공정을 포함한 제조 공정에 의해 제조되고,
총 냉간 압연율이 70% 이상이고,
최종 석출 열처리공정 후에 있어서, 재결정률이 45% 이하로서, 재결정 부분의 재결정립의 평균 결정입경이 0.7∼7㎛이며, 금속조직 중에 원형 또는 타원형의 석출물이 존재하고,
그 석출물의 평균 입경이 2.0∼11nm 또는 모든 석출물중 90% 이상이 25nm 이하의 크기의 미세 석출물로서 그 석출물이 균일하게 분산되어 있고,
최종 석출 열처리 후 또는 최종 냉간 압연 후의 금속조직 중에 압연 방향으로 늘어난 섬유 형상의 금속조직에 있어서, 소둔쌍정을 가지지 않고, EBSP 해석 결과에 있어서 IPF(Inverse Pole Figure) 맵 및 결정립계(Grain Boundary) 맵으로부터 관찰되는 장(長)/단(短)의 비율의 평균이 2 이상 15 이하인 미세 결정이 존재하고,
상기 미세 결정의 평균 입경이 0.3∼4㎛로서 관찰면에 있어서의 그 미세 결정의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.1∼25%이거나 또는 상기 미세 결정과 재결정립의 양 부(部)를 합친 평균 입경이 0.5∼6㎛로서, 관찰면에 있어서의 그 미세 결정과 재결정립의 양 부의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.5∼45%인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항에 있어서,
0.16∼0.33mass%의 Co와, 0.051∼0.096mass%의 P와, 0.005∼0.045mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.2≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤4.9의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항에 있어서,
0.16∼0.33mass%의 Co와, 0.051∼0.096mass%의 P와, 0.32∼0.8mass%의 Sn을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.2≤([Co]-0.007)/([P]-0.009)≤4.9의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
0.14∼0.34mass%의 Co와, 0.046∼0.098mass%의 P와, 0.005∼1.4mass%의 Sn을 함유하고, 또 0.01∼0.24mass%의 Ni 또는 0.005∼0.12mass%의 Fe 중 어느 1종 이상을 함유하고, Co의 함유량 [Co] mass%와 Ni의 함유량 [Ni] mass%와 Fe의 함유량 [Fe] mass%와 P의 함유량 [P] mass%의 사이에 3.0≤([Co]＋0.85×[Ni]＋0.75×[Fe]-0.007)/([P]-0.0090)≤5.9, 및 0.012≤1.2×[Ni]＋2×[Fe]≤[Co]의 관계를 가지고, 또 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성이며,
열간 압연공정과, 냉간 압연공정과, 석출 열처리공정을 포함한 제조 공정에 의해 제조되고,
총 냉간 압연율이 70% 이상이며,
최종 석출 열처리공정 후에 있어서, 재결정률이 45% 이하로서, 재결정 부분의 재결정립의 평균 결정입경이 0.7∼7㎛이며, 금속조직 중에 원형 또는 타원형의 석출물이 존재하고,
그 석출물의 평균 입경이 2.0∼11nm 또는 모든 석출물중 90% 이상이 25nm 이하의 크기의 미세 석출물로서 그 석출물이 균일하게 분산되어 있고,
최종 석출 열처리 후 또는 최종 냉간 압연 후의 금속조직 중에 압연 방향으로 늘어난 섬유 형상의 금속조직에 있어서, 소둔쌍정을 가지지 않고, EBSP 해석 결과에 있어서 IPF(Inverse Pole Figure) 맵 및 결정립계(Grain Boundary) 맵으로부터 관찰되는 장/단의 비율의 평균이 2 이상 15 이하인 미세 결정이 존재하고,
상기 미세 결정의 평균 입경이 0.3∼4㎛로서 관찰면에 있어서의 그 미세 결정의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.1∼25%이고, 또는 상기 미세 결정과 재결정립의 양 부를 합친 평균 입경이 0.5∼6㎛로서, 관찰면에 있어서의 그 미세 결정과 재결정립의 양 부의 금속조직 전체에 대한 면적의 비율이 0.5∼45%인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항에 있어서,
0.002∼0.2mass%의 Al, 0.002∼0.6mass%의 Zn, 0.002∼0.6mass%의 Ag, 0.002∼0.2mass%의 Mg, 0.001∼0.1mass%의 Zr 중 어느 1종 이상을 더 함유한 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제4항에 있어서,
0.002∼0.2mass%의 Al, 0.002∼0.6mass%의 Zn, 0.002∼0.6mass%의 Ag, 0.002∼0.2mass%의 Mg, 0.001∼0.1mass%의 Zr 중 어느 1종 이상을 더 함유한 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
도전율이 45(%IACS) 이상으로, 도전율을 R(%IACS), 인장 강도를 S(N/mm²), 신장률을 L(%)로 했을 때, (R^1/2×S×(100＋L)/100)의 값이 4300 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
열간 압연을 포함한 제조 공정으로 제조되고, 열간 압연 후의 압연재의 평균 결정입경이 6㎛ 이상, 50㎛ 이하 또는 열간 압연의 압연율을 RE0(%)로 하고, 열간 압연 후의 결정입경을 D㎛으로 했을 때에 5.5×(100/RE0)≤D≤70×(60/RE0)이며, 그 결정립을 압연 방향을 따른 단면에서 관찰했을 때에 그 결정립의 압연 방향의 길이를 L1, 결정립의 압연 방향에 수직인 방향의 길이를 L2로 하면 L1/L2의 평균이 1.02 이상 4.5 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
350℃에서의 인장 강도가 300(N/mm²) 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
700℃에서 30초 가열 후의 비커스 경도(HV)가 100 이상 또는 상기 가열 전의 비커스 경도의 값의 80% 이상 또는 가열 후의 금속조직에 있어서 재결정률이 45% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 고도전 동합금 압연판의 제조 방법으로서, 열간 압연공정과, 냉간 압연공정과, 석출 열처리공정과, 회복 열처리공정을 포함하고,
열간 압연 개시 온도가 830∼960℃이며,
열간 압연의 최종 패스 후의 압연재 온도 또는 압연재의 온도가 650℃일 때부터 350℃까지의 평균 냉각 속도가 2℃／초 이상이고,
냉간 압연 전후 또는 냉간 압연 동안에 350∼540℃에서 2∼24시간의 석출 열처리로서 열처리 온도를 T(℃), 유지 시간을 th(h), 그 석출 열처리 전의 냉간 압연의 압연율을 RE(%)로 했을 때에 265≤(T-100×th^-1/2-110×(1-RE/100)^1/2)≤400의 관계를 만족시키는 석출 열처리 또는 최고 도달 온도가 540∼770℃로 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.1∼5 분의 열처리로서, 최고 도달 온도를 Tmax(℃)로 하고, 유지 시간을 tm(min)로 했을 때에 340≤(Tmax-100×tm^-1/2-100×(1-RE/100)^1/2)≤515의 관계를 만족시키는 석출 열처리가 실시되고,
마지막 냉간 압연 후에 최고 도달 온도가 200∼560℃로, 「최고 도달 온도-50℃」부터 최고 도달 온도까지의 범위에서의 유지 시간이 0.03∼300분의 열처리로서 마지막 석출 열처리 후의 냉간 압연의 압연율을 RE2(%)로 했을 때에 150≤(Tmax-60×tm^-1/2-50×(1-RE2/100)^1/2)≤320의 관계를 만족시키는 회복 열처리가 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 고도전 동합금 압연판의 제조 방법.