KR101641842B1 - 고강도 고도전성 구리 합금 - Google Patents

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Abstract

이 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg:1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만, 및 Sn:0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만을 함유하고, 잔부로서 Cu 및 불가피적 불순물을 함유하고, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상이다. 이 고강도 고도전성 구리 합금은, Ni:0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만을 추가로 함유해도 된다.

Description

고강도 고도전성 구리 합금{COPPER ALLOY WITH HIGH STRENGTH AND HIGH ELECTRICAL CONDUCTIVITY}
본 발명은, 커넥터나 리드 프레임 등의 전자 전기 부품에 적합한 고강도 고도전성 구리 합금에 관한 것이다.
본원은, 2010년 1월 26일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2010-014398호 및 2010년 1월 26일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2010-014399호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 전자 기기나 전기 기기 등의 소형화에 수반하여, 이들 전자 기기나 전기 기기 등에 사용되는 커넥터 단자, 리드 프레임 등의 전자 전기 부품의 소형화 및 박육화가 도모되고 있다. 이 때문에, 전자 전기 부품을 구성하는 재료로서 스프링성, 강도, 도전율이 우수한 구리 합금이 요구되고 있다.
그래서, 스프링성, 강도, 도전율이 우수한 구리 합금으로서, 예를 들어 특허문헌 1 에는, Be 를 함유한 Cu-Be 합금이 제공되고 있다. 이 Cu-Be 합금은, 석출 경화형의 고강도 합금이고, Cu 의 모상 중에 CuBe 를 시효 석출시킴으로써, 도전율을 저하시키지 않고 강도를 향상시키고 있다.
그러나, 이 Cu-Be 합금은, 고가의 원소인 Be 를 함유하고 있기 때문에, 원료 비용이 매우 비싸다. 또, Cu-Be 합금을 제조할 때에는, 독성이 있는 Be 산화물이 발생하게 된다. 이 때문에, 제조 공정에 있어서, Be 산화물이 잘못하여 외부로 방출되지 않도록, 제조 설비를 특별한 구성으로 하여, Be 산화물을 엄격하게 관리할 필요가 있다.
이와 같이, Cu-Be 합금은, 원료 비용 및 제조 비용이 모두 비싸, 매우 고가라는 문제가 있었다. 또한, 전술한 바와 같이, 유해한 원소인 Be 를 함유하고 있다는 점에서, 환경 대책면에서도 경원되고 있었다.
그래서, Cu-Be 합금을 대체 가능한 재료가 강하게 요망되고 있었다.
예를 들어 비특허문헌 1 에는, Cu-Be 합금을 대체하는 구리 합금으로서 Cu-Sn-Mg 합금이 제안되어 있다. 이 Cu-Sn-Mg 합금은, Cu-Sn 합금 (청동) 에 Mg 가 첨가된 것으로, 강도가 높고, 스프링성이 우수한 합금이다.
그러나, 비특허문헌 1 에 기재된 Cu-Sn-Mg 합금에 있어서는, 가공시에 균열이 발생되기 쉽다는 문제가 있었다. 비특허문헌 1 에 기재된 Cu-Sn-Mg 합금은, Sn 을 비교적 많이 함유하고 있기 때문에, Sn 의 편석에 의해, 주괴 (鑄塊) 의 내부에 저융점의 금속간 화합물이 불균일하게 생성된다. 이와 같이 저융점의 금속간 화합물이 생성되면, 그 후의 열처리시에 저융점의 금속간 화합물이 잔존된다. 이로써, 그 후의 가공시에 있어서 균열이 발생되기 쉬워진다.
또, Sn 은, Be 보다는 저렴하지만, 비교적 고가의 원소이다. 이 때문에, 마찬가지로 원료 비용이 상승되게 된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 평04-268033호
[비특허문헌]
(비특허문헌 1) P.A.Ainsworth, C.J.Thwaites, R.Duckett, "Properties and manufacturing characteristics of precipitation-hardening tin-magnesium bronze", Metals Technology, August (1974), p.385-390
본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, Be 를 함유하지 않고, 원료 비용 및 제조 비용이 낮고, 인장 강도 및 도전성이 우수하고, 또한 가공성도 우수한 고강도 고도전성 구리 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg:1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만, 및 Sn:0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만을 함유하고, 잔부로서 Cu 및 불가피적 불순물을 함유하고, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상이다.
이 제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg 와 Sn 을 함유하고, 잔부가 실질적으로 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금이고, Mg 의 함유량, Sn 의 함유량, 및 Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 의 범위가 규정되어 있다. 이와 같은 성분 조성을 갖는 구리 합금은, 이하에 나타내는 바와 같이, 인장 강도, 도전성 및 가공성이 우수하다.
즉, Mg 및 Sn 은, 각각 구리의 강도를 향상시키고, 또한 재결정 온도를 상승시키는 작용을 갖는 원소이다. 그러나, Mg, Sn 을 다량으로 함유하면, Mg 나 Sn 을 함유하는 금속간 화합물에서 기인하여 가공성이 나빠진다. 따라서, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만으로 하고, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만으로 한다. 이로써, 강도의 향상 및 가공성의 확보를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, Mg 와 Sn 을 함께 함유함으로써, 이들의 화합물인 (Cu, Sn)2Mg 나 Cu4MgSn 의 석출물이, 구리의 모상 중에 분산되게 된다. 이로써, 석출 경화에 의해 강도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 질량비 Mg/Sn 을 0.4 이상으로 함으로써, Mg 와 비교하여 Sn 의 함유량이 필요 이상으로 많아지지 않아, 저융점의 금속간 화합물이 잔존하는 것을 방지할 수 있고, 가공성을 확보할 수 있다.
제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.8 이상 10 이하여도 된다.
전술한 Mg 와 Sn 을 함께 함유하는 것에 의한 강도 향상의 효과를 확실하게 얻을 수 있음과 함께, Sn 의 함유량이 더욱 억제되어, 가공성을 확보할 수 있다.
제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 추가로 함유하고, 그 함유량이 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하여도 된다.
Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 은, 구리 합금의 특성을 향상시키는 효과를 갖고 있어, 용도에 맞추어 선택적으로 함유시킴으로써 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, B:0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하를 추가로 함유해도 된다.
B 는, 강도 및 내열성을 향상시키는 원소이다. 그러나, B 를 다량으로 함유하면 도전율이 저하되게 된다. 따라서, B 의 함유량을 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하로 함으로써, 도전율의 저하를 억제하면서, 강도 및 내열성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, P:0.004 질량% 미만을 추가로 함유해도 된다.
P 는, 용해 주조시에 있어서, 구리 용탕의 점성을 저하시키는 효과가 있다. 이 때문에, 주조 작업을 용이하게 하기 위해서, 구리 합금 중에 첨가되는 경우가 많다. 그러나, P 는, Mg 와 반응한다는 점에서 Mg 의 효과를 저감시킨다. 또한, 도전율을 크게 저하시키는 원소이다. 이 때문에, P 의 함유량을 0.004 질량% 미만으로 함으로써, 전술한 Mg 의 효과를 확실하게 얻어 강도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 도전율의 저하를 억제할 수 있다.
제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, 인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 도전율이 10 %IACS 이상이어도 된다.
이 경우, 강도 및 도전율이 우수하여, 전술한 전자 전기 부품에 적합한 고강도 고도전성 구리 합금을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이 고강도 고도전성 구리 합금을 커넥터 단자나 리드 프레임 등에 적용함으로써, 커넥터 단자나 리드 프레임 등의 박육화를 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg:1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만, Sn:0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만, Ni:0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만을 함유하고, 잔부로서 Cu 및 불가피적 불순물을 함유하고, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상이다.
이 제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, 0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만의 함유량으로 Ni 를 추가로 함유하는 제 1 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금이다.
이 제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg, Sn, 및 Ni 를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금이고, Mg 의 함유량, Sn 의 함유량, Ni 의 함유량, 및 Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 의 범위가 규정되어 있다. 이와 같은 성분 조성을 갖는 구리 합금은, 이하에 나타내는 바와 같이, 인장 강도, 도전성 및 가공성이 우수하다.
즉, Mg 및 Sn 은, 각각 구리의 강도를 향상시키고, 또한 재결정 온도를 상승시키는 작용을 갖는 원소이다. 그러나, Mg, Sn 을 다량으로 함유하면 Mg 나 Sn 을 함유하는 금속간 화합물에서 기인하여 가공성이 나빠진다. 따라서, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만으로 하고, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만으로 한다. 이로써, 강도의 향상 및 가공성의 확보를 도모하는 것이 가능해진다.
상세히 서술하면, Mg 와 Sn 을 모두 첨가함으로써, (Cu, Sn)2Mg 나 Cu4MgSn 의 석출물이 구리의 모상 중에 분산된다. 이 석출물에 의한 석출 경화에 의해, 강도 및 재결정 온도가 향상된다.
그러나, Mg, Sn 을 다량으로 함유하면 Mg, Sn 의 편석에 의해, 주괴 내부에 있어서 Mg 나 Sn 을 함유하는 금속간 화합물이 불균일하게 생성되게 된다. 특히, Sn 을 많이 함유하는 금속간 화합물은 융점이 낮아, 그 후의 열처리 공정에 있어서 용해될 우려가 있다. Sn 을 많이 함유하는 금속간 화합물이 용해되면, 그 후의 열처리시에 금속간 화합물이 잔존되기 쉬워진다. 이와 같은 금속간 화합물의 잔존에서 기인하여 가공성이 나빠진다. 따라서, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만으로 하고, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만으로 한다.
또한, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 을 0.4 이상으로 함으로써, Mg 와 비교하여 Sn 의 함유량이 필요 이상으로 많아지지 않아, 저융점의 금속간 화합물의 생성을 억제하는 것이 가능해진다. 이로써, 전술한 Mg 와 Sn 을 함께 함유하는 것에 의한 강도 향상의 효과를 확실하게 얻을 수 있고, 또한 가공성을 확보할 수 있다.
Ni 는, Mg 및 Sn 과 함께 함유됨으로써, 강도와 재결정 온도를 더욱 향상시키는 작용을 갖는다. 이것은 (Cu, Sn)2Mg 나 Cu4MgSn 에 Ni 가 고용된 석출물에 의한 것으로 추측된다. 또, Ni 는, 주괴 내부에 있어서 생성되는 금속간 화합물의 융점을 높게 하는 작용을 갖고 있다. 이 때문에, 그 후의 열처리 공정에 있어서 금속간 화합물이 용융되는 것이 억제되어, 이 금속간 화합물의 잔존에서 기인한 가공성의 악화를 억제할 수 있다. 한편, Ni 를 다량으로 함유한 경우에는, 도전율이 저하되게 된다.
이상과 같은 점에서, Ni 의 함유량을, 0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만으로 한다. 이로써, 강도의 향상, 가공성의 향상 및 도전성의 확보를 도모하는 것이 가능해진다.
제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 이 0.2 이상 3 이하여도 된다.
Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 이 0.2 이상으로 되어 있기 때문에, Sn 의 함유량이 적어진다. 이 때문에, 저융점의 금속간 화합물의 생성을 억제할 수 있어, 가공성을 확보할 수 있다. 또한, 질량비 Ni/Sn 이 3 이하로 되어 있기 때문에, 과잉의 Ni 가 존재하지 않아, 도전율의 저하를 방지할 수 있다.
제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, P 및 B 중 어느 일방 또는 양방을 추가로 함유하고, 그 함유량이 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하여도 된다.
P, B 는, 강도 및 내열성을 향상시키는 원소이다. 또, P 는, 용해 주조시에 있어서, 구리 용탕의 점성을 저하시키는 효과가 있다. 그러나, P, B 를 다량으로 함유하면 도전율이 저하되게 된다. 이 때문에, P, B 의 함유량을 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하로 함으로써, 도전율의 저하를 억제하면서, 강도 및 내열성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 추가로 함유하고, 그 함유량이 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하여도 된다.
Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 은, 구리 합금의 특성을 향상시키는 효과를 갖고 있어, 용도에 맞추어 선택적으로 함유시킴으로써 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
제 2 양태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에서는, 인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 도전율이 10 %IACS 이상이어도 된다.
이 경우, 강도 및 도전율이 우수하여, 전술한 전자 전기 부품에 적합한 고강도 고도전성 구리 합금을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이 고강도 고도전성 구리 합금을 커넥터 단자나 리드 프레임 등에 적용함으로써, 커넥터 단자나 리드 프레임 등의 박육화를 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 1, 2 양태에 의하면, Be 를 함유하지 않고, 원료 비용 및 제조 비용이 낮고, 인장 강도 및 도전성이 우수하고, 또한 가공성도 우수한 고강도 고도전성 구리 합금을 제공할 수 있다.
이하에, 본 발명의 일 실시형태인 고강도 고도전성 구리 합금에 대해 설명한다.
(제 1 실시형태)
제 1 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg:1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만, Sn:0.1 질량% 를 초과하고 3 질량% 미만, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 중 적어도 1 종 이상:0.01 질량% 이상 5 질량% 이하, B:0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 및 P:0.004 질량% 미만을 함유하고, 잔부가 Cu 와 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고 있다.
그리고, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상이다.
제 1 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금의 인장 강도는 750 ㎫ 이상이고, 도전율은 10 %IACS 이상이다.
이하에, 이들 원소의 함유량을 전술한 범위로 설정한 이유에 대해 설명한다.
(Mg)
Mg 는, 도전율을 크게 저하시키지 않고, 강도를 향상시킴과 함께 재결정 온도를 상승시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 여기서, Mg 의 함유량이 1.0 질량% 이하에서는, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, Mg 의 함유량이 4.0 질량% 이상인 경우, 균질화 및 용체화를 위해서 열처리를 실시했을 때에, Mg 를 함유하는 금속간 화합물이 잔존하여, 충분한 균질화 및 용체화를 실시할 수 없게 된다. 이로써, 열처리 후의 냉간 가공이나 열간 가공에 있어서 균열이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 이유에서, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만으로 설정하고 있다.
또한, Mg 는 활성 원소라는 점에서 과잉으로 첨가됨으로써, 용해 주조시에, 산소와 반응하여 생성된 Mg 산화물을 말려들게 할 우려가 있다. 이 Mg 산화물이 말려드는 것을 억제하기 위해서는, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 3 질량% 미만으로 하는 것이 바람직하다.
(Sn)
Sn 은, 구리의 모상 중에 고용됨으로써, 강도를 향상시킴과 함께 재결정 온도를 상승시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 여기서, Sn 의 함유량이 0.1 질량% 이하에서는, 그 작용 효과를 얻을 수 없다. 한편, Sn 의 함유량이 5 질량% 이상인 경우, 도전율이 크게 저하되게 된다. 또, Sn 의 편석에 의해, Sn 을 함유하는 저융점의 금속간 화합물이 불균일하게 생성된다. 이 때문에, 균질화 및 용체화를 위해서 열처리를 실시했을 때에, Sn 을 함유하는 저융점의 금속간 화합물이 잔존하여, 충분한 균질화 및 용체화를 실시할 수 없게 된다. 이로써, 열처리 후의 냉간 가공이나 열간 가공에 있어서 균열이 발생하게 된다. 또, Sn 은 비교적 고가의 원소라는 점에서, 필요 이상으로 첨가한 경우에는, 제조 비용이 상승하게 된다.
이와 같은 이유에서, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 5 질량% 미만으로 설정하고 있다. 또한, 전술한 작용 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만으로 하는 것이 바람직하다.
(Mg/Sn)
Mg 와 Sn 을 함께 함유하는 경우에는, 이들의 화합물인 (Cu, Sn)2Mg 나 Cu4MgSn 의 석출물이 구리의 모상 중에 분산되고, 석출 경화에 의해 강도를 향상시킬 수 있다.
여기서, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 미만인 경우에는, Mg 의 함유량에 비해 많은 Sn 을 함유하게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 저융점의 금속간 화합물이 생성되기 쉬워져, 가공성이 저하된다.
이와 같은 이유에서, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 을 0.4 이상으로 하여, 가공성을 확보하고 있다.
또한, Sn 을 함유하는 저융점의 금속간 화합물의 잔존을 억제하여 가공성을 확실하게 확보함과 함께, Sn 에 의한 강도 향상의 효과를 확실하게 얻기 위해서 는, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 을 0.8 이상 10 이하로 하는 것이 바람직하다.
(Fe, Co, Al, Ag, Mn, Zn)
Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 은, 구리 합금의 특성을 향상시키는 효과를 갖고 있어, 용도에 맞추어 선택적으로 함유시킴으로써, 특성을 향상시키는 것이 가능해진다. 여기서, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소의 함유량이 0.01 질량% 미만에서는, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소의 함유량이 5 질량% 를 초과하는 경우에는, 도전율이 크게 저하된다.
이와 같은 이유에서, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소의 함유량을 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하로 설정하고 있다.
(B)
B 는, 강도 및 내열성을 향상시키는 원소이다. 여기서, B 의 함유량이 0.001 질량% 미만인 경우, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, B 의 함유량이 0.5 질량% 를 초과하는 경우에는, 도전율이 크게 저하된다.
이와 같은 이유에서, B 의 함유량을 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하로 설정하고 있다.
(P)
P 는, 용해 주조시에 있어서, 구리 용탕의 점성을 저하시키는 효과가 있다. 이 때문에, 주조 작업을 용이하게 하기 위해서, 구리 합금 중에 첨가되는 경우가 많다. 그러나, P 는, Mg 와 반응한다는 점에서 Mg 의 효과를 저감시킨다. 또한, P 는 도전율을 크게 저하시키는 원소이다.
따라서, Mg 의 효과를 확실하게 얻음과 함께, 도전율의 저하를 억제하기 위해서, P 의 함유량을 0.004 질량% 미만으로 하고 있다.
또한, 불가피적 불순물로는, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, 희토류 원소, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re, Ru, Os, Se, Te, Rh, Ir, Pd, Pt, Au, Cd, Ga, In, Li, Si, Ge, As, Sb, Ti, Tl, Pb, Bi, S, O, C, Be, N, H, Hg 등을 들 수 있다. 이들 불가피적 불순물은, 총량으로 0.3 질량% 이하인 것이 바람직하다.
이상의 화학 성분을 갖는 제 1 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에 의하면, Mg 와 Sn 을 함유하고, Mg 의 함유량이 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만이 되고, Sn 의 함유량이 0.1 질량% 를 초과하고 5 질량% 미만이 되고, 이들 Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상이 되어 있다. 이 때문에, Mg 및 Sn 을 함께 함유함으로써, 고용 경화 및 석출 경화에 의한 강도의 향상을 도모하는 것이 가능해짐과 함께, Mg, Sn 의 함유량이 억제되어, 가공성을 확보할 수 있다.
또, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 함유하고, 그 함유량이 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하로 되어 있다. 이 때문에, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소에 의해, 도전율을 현저하게 저하시키지 않고, 구리 합금의 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, B 를 함유하고, 그 함유량이 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하로 되어 있다. 이 때문에, 도전율의 저하를 억제하면서, 강도 및 내열성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또, P 의 함유량이 0.004 질량% 미만으로 되어 있기 때문에, Mg 와 P 의 반응을 억제할 수 있어, Mg 의 효과를 확실하게 얻는 것이 가능해진다.
또한, 제 1 실시형태에서는, 인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 도전율이 10 %IACS 이상이다. 이 때문에, 제 1 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금을 커넥터 단자나 리드 프레임 등에 적용하면, 이들 커넥터 단자나 리드 프레임 등의 박육화를 실현할 수 있다.
(제 2 실시형태)
제 2 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금은, Mg:1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만, Sn:0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만, Ni:0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만, P 및 B 중 어느 일방 또는 양방:0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 중 적어도 1 종 이상:0.01 질량% 이상 5 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 와 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고 있다.
그리고, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상이고, Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 이 0.2 이상 3 이하이다.
제 2 실시형태는, Ni 를 추가로 함유하고 있는 것 및 P 의 함유량이 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하인 것이, 제 1 실시형태와는 상이하다.
이하에, 이들 원소의 함유량을 전술한 범위로 설정한 이유에 대해 설명한다.
(Mg)
Mg 는, 도전율을 크게 저하시키지 않고, 강도를 향상시킴과 함께 재결정 온도를 상승시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 여기서, Mg 의 함유량이 1.0 질량% 이하에서는, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, Mg 의 함유량이 4.0 질량% 이상인 경우, 균질화 및 용체화를 위해서 열처리를 실시했을 때에, Mg 를 함유하는 금속간 화합물이 잔존하여, 충분한 균질화 및 용체화를 실시할 수 없게 된다. 이로써, 열처리 후의 냉간 가공이나 열간 가공에 있어서 균열이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 이유에서, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만으로 설정하고 있다.
또한, Mg 는 활성 원소라는 점에서, 과잉으로 첨가됨으로써, 용해 주조시에, 산소와 반응하여 생성된 Mg 산화물을 말려들게 할 우려가 있다. 이 Mg 산화물이 말려드는 것을 억제하기 위해서는, Mg 의 함유량을 1.0 질량% 를 초과하고 3 질량% 미만으로 하는 것이 바람직하다.
(Sn)
Sn 은, 구리의 모상 중에 고용됨으로써, 강도를 향상시킴과 함께 재결정 온도를 상승시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 여기서, Sn 의 함유량이 0.1 질량% 이하에서는, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, Sn 의 함유량이 5 질량% 이상인 경우, 도전율이 크게 저하되게 된다. 또, Sn 의 편석에 의해, Sn 을 함유하는 저융점의 금속간 화합물이 불균일하게 생성된다. 이 때문에, 균질화 및 용체화를 위해서 열처리를 실시했을 때에, Sn 을 함유하는 저융점의 금속간 화합물이 잔존하여, 충분한 균질화 및 용체화를 실시할 수 없게 된다. 이로써, 열처리 후의 냉간 가공이나 열간 가공에 있어서 균열이 발생하게 된다. 또, Sn 은 비교적 고가의 원소라는 점에서, 필요 이상으로 첨가한 경우에는, 제조 비용이 증가하게 된다.
이와 같은 이유에서, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 5 질량% 미만으로 설정하고 있다. 또한, 전술한 작용 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Sn 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 2 질량% 미만으로 하는 것이 바람직하다.
(Ni)
Ni 는, Mg 및 Sn 과 함께 함유됨으로써, 강도를 향상시킴과 함께 재결정 온도를 상승시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 또, Ni 는, 주괴 내부에 있어서 편석되는 금속간 화합물의 융점을 높이는 작용을 갖고 있다. 이 때문에, 그 후의 열처리 공정에 있어서의 금속간 화합물의 용융을 억제할 수 있어, 가공성을 향상시키는 효과를 갖는다. 여기서, Ni 의 함유량이 0.1 질량% 이하인 경우, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, Ni 의 함유량이 7 질량% 이상인 경우, 도전율이 크게 저하되게 된다.
이와 같은 이유에서, Ni 의 함유량을 0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만으로 설정하고 있다.
(Mg/Sn)
Mg 와 Sn 을 함께 함유하는 경우에는, 이들의 화합물인 (Cu, Sn)2Mg 나 Cu4MgSn 의 석출물이 구리의 모상 중에 분산되고, 석출 경화에 의해 강도를 향상시킬 수 있다.
여기서, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 미만인 경우에는, Mg 의 함유량에 비해 많은 Sn 을 함유하게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 저융점의 금속간 화합물이 생성되어, 가공성이 악화된다. 따라서, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 을 0.4 이상으로 하여, 가공성을 확보하고 있다.
또한, Sn 을 함유하는 저융점의 금속간 화합물의 잔존을 억제하여 가공성을 확실하게 확보함과 함께, Sn 에 의한 강도 향상의 효과를 확실하게 얻기 위해서 는, Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 을 0.8 이상 10 이하로 하는 것이 바람직하다.
(Ni/Sn)
Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 이 0.2 미만인 경우에는, Ni 의 함유량에 비해 많은 Sn 을 함유하게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 저융점의 금속간 화합물이 생성되기 쉬워져, 가공성이 저하된다.
또, Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 이 3 을 초과하는 경우에는, Ni 의 함유량이 많아져, 도전율이 크게 저하된다.
따라서, Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 을 0.2 이상 3 이하로 하고, 이로써 가공성을 확보함과 함께, 도전율을 확보하고 있다.
(B, P)
B 및 P 는, 강도 및 내열성을 향상시키는 원소이다. 또, P 는, 용해 주조시에 있어서, 구리 용탕의 점성을 저하시키는 효과가 있다. 여기서, B, P 의 함유량이 0.001 질량% 미만인 경우, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, B, P 의 함유량이 0.5 질량% 를 초과하는 경우, 도전율이 크게 저하된다.
이와 같은 이유에서, B 및 P 중 어느 일방 또는 양방의 함유량을 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하로 설정하고 있다.
(Fe, Co, Al, Ag, Mn, Zn)
Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 은, 구리 합금의 특성을 향상시키는 효과를 갖고 있어, 용도에 맞추어 선택적으로 함유시킴으로써, 특성을 향상시키는 것이 가능해진다. 여기서, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소의 함유량이 0.01 질량% 미만에서는, 그 작용 효과를 얻을 수 없다.
한편, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소를, 5 질량% 를 초과하여 함유하는 경우에는, 도전율이 크게 저하된다.
이와 같은 이유에서, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소의 함유량을 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하로 설정하고 있다.
또한, 불가피적 불순물로는, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, 희토류 원소, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re, Ru, Os, Se, Te, Rh, Ir, Pd, Pt, Au, Cd, Ga, In, Li, Si, Ge, As, Sb, Ti, Tl, Pb, Bi, S, O, C, Be, N, H, Hg 등을 들 수 있다. 이들 불가피적 불순물은, 총량으로 0.3 질량% 이하인 것이 바람직하다.
이상의 화학 성분을 갖는 제 2 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금에 의하면, Mg 와 Sn 과 Ni 를 함유하고, Mg 의 함유량이 1.0 질량% 를 초과하고 4 질량% 미만이 되고, Sn 의 함유량이 0.1 질량% 를 초과하고 5 질량% 미만이 되고, Ni 의 함유량이 0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만이 되어 있다. 이 때문에, Mg, Sn 및 Ni 를 모두 함유함으로써, 고용 경화 및 석출 경화에 의한 강도의 향상을 도모하는 것이 가능해짐과 함께, Mg, Sn 및 Ni 의 함유량이 억제되어, 가공성 및 도전율을 확보할 수 있다.
또, P 및 B 중 어느 일방 또는 양방을 함유하고, 그 함유량이 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하로 되어 있다. 이 때문에, 도전율의 저하를 억제하면서, 강도 및 내열성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 함유하고, 그 함유량이 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하로 되어 있다. 이 때문에, Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소에 의해, 도전율을 현저하게 저하시키지 않고, 구리 합금의 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 제 2 실시형태에서는, 인장 강도가 750 ㎫ 이상, 도전율이 10 %IACS 이상이다. 이 때문에, 제 2 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금을 커넥터 단자나 리드 프레임 등에 적용하면, 이들 커넥터 단자나 리드 프레임 등의 박육화를 실현할 수 있다.
(고강도 고도전성 구리 합금의 제조 방법)
다음으로, 제 1, 2 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금의 제조 방법에 대해 설명한다.
(용해 주조 공정)
먼저, 구리 원료를 용해시켜 얻어진 구리 용탕에, 전술한 원소를 첨가하고 성분 조정을 실시하여, 구리 합금 용탕을 제출 (製出) 한다. 또한, 첨가하는 원소를 함유하는 원료로서, 원소 단체나 모합금 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 원소를 함유하는 원료를 구리 원료와 함께 용해시켜도 된다. 또, 본 합금의 리사이클재 및 스크랩재를 사용해도 된다.
여기서, 구리 용탕은, 순도가 99.99 % 이상인 4NCu 인 것이 바람직하다. 또, 용해 공정에서는, Mg 등의 산화를 억제하기 위해서, 진공로, 혹은 불활성 가스 분위기 또는 환원성 분위기로 된 분위기로를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 성분 조정된 구리 합금 용탕을 주형에 주입하여 주괴를 제출한다. 또한, 양산을 고려하는 경우에는, 연속 주조법 또는 반연속 주조법을 사용하는 것이 바람직하다.
(1 차 열처리 공정)
다음으로, 얻어진 주괴의 균질화 및 용체화를 위해서 1 차 열처리를 실시한다. 응고의 과정에 있어서, 첨가 원소가 편석되어 농축됨으로써, 금속간 화합물 등이 생성된다. 주괴의 내부에는, 이들 금속간 화합물 등이 존재하고 있다. 그래서, 주괴에 대해 1 차 열처리를 실시함으로써, 주괴 내에 있어서, 첨가 원소를 균질하게 확산시키거나, 첨가 원소를 구리의 모상 중에 고용시킨다. 이로써, 금속간 화합물 등의 편석을 소실 또는 저감시키거나, 또한 금속간 화합물 자체를 소실 또는 저감시킨다.
이 1 차 열처리 공정에 있어서의 열처리 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 500 ℃ ∼ 800 ℃ 의 온도에서, 비산화성 또는 환원성 분위기 중에서 1 차 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.
또, 조 (粗) 가공의 효율화와 조직의 균일화를 위해서, 전술한 1 차 열처리 후에 열간 가공을 실시해도 된다. 가공 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 최종 형태가 판이나 조 (條) 인 경우에는, 압연을 채용할 수 있고, 최종 형태가 선이나 봉인 경우에는, 와이어 드로잉, 압출, 홈 압연 등을 채용할 수 있다. 또 최종 형태가 벌크 형상인 경우에는, 단조나 프레스를 채용할 수 있다. 또한, 이 열간 가공의 온도도 특별히 한정되지 않지만, 500 ℃ ∼ 800 ℃ 로 하는 것이 바람직하다.
(가공 공정)
열처리된 주괴를 절단함과 함께, 열처리 등에 의해 생성된 산화막 등을 제거하기 위해서 표면 연삭을 실시한다. 그리고, 소정 형상으로 하기 위해서 가공을 실시한다.
여기서, 가공 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 최종 형태가 판이나 조인 경우에는, 압연을 채용할 수 있고, 최종 형태가 선이나 봉인 경우에는, 와이어 드로잉, 압출, 홈 압연을 채용할 수 있다. 또 최종 형태가 벌크 형상인 경우에는, 단조나 프레스를 채용할 수 있다. 또한, 이 가공시의 온도 조건은 특별히 한정되지 않지만, 냉간 또는 온간 가공인 것이 바람직하다. 또, 가공률은, 최종 형상에 근사하도록 적절히 선택되는데, 20 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 이 가공 공정 중에서, 용체화를 촉진시키기 위해서, 혹은 재결정 조직을 얻기 위해, 또한 가공성을 향상시키기 위해서, 적절히 열처리를 실시해도 된다. 이 열처리의 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 500 ℃ ∼ 800 ℃ 의 온도에서, 비산화성 또는 환원성 분위기 중에서 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.
(2 차 열처리 공정)
다음으로, 가공 공정에 의해 얻어진 가공재에 대하여, 저온 어닐링 경화 및 석출 경화를 실시하기 위해서, 또는 잔류 변형의 제거를 위해서, 2 차 열처리를 실시한다. 이 2 차 열처리의 조건은, 제출되는 제품에 요구되는 특성에 따라 적절히 설정된다.
또한, 2 차 열처리의 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 온도가 150 ℃ ∼ 600 ℃ 에서, 10 초 ∼ 24 시간, 비산화성 또는 환원성 분위기 중에서 2 차 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 또, 2 차 열처리 전의 가공과 이 2 차 열처리를 복수회 실시해도 된다.
이와 같이 하여, 제 1, 2 실시형태인 고강도 고도전성 구리 합금이 제출 (제조) 된다.
이상, 본 발명의 실시형태인 고강도 고도전성 구리 합금에 대해 설명했는데, 본 발명은 이들에 한정되지는 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 제 1 실시형태에서는, Mg, Sn 이외의 원소도 함유하는 것으로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, Mg, Sn 이외의 원소에 대해서는 필요에 따라 첨가하면 된다.
제 2 실시형태에서는, Mg, Sn 및 Ni 이외의 원소를 함유하는 것으로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, Mg, Sn 및 Ni 이외의 원소에 대해서는 필요에 따라 첨가하면 된다.
또, 제 1, 2 실시형태에 관련된 고강도 고도전성 구리 합금의 제조 방법의 일례에 대해 설명했는데, 제조 방법은 본 실시형태에 한정되지 않고, 기존의 제조 방법을 적절히 선택하여 제조해도 된다.
실시예
이하에, 본 실시형태의 효과를 확인하기 위해서 실시한 확인 실험의 결과에 대해 설명한다.
순도 99.99 % 이상의 무산소 구리로 이루어지는 구리 원료를 준비하였다. 이 구리 원료를 고순도 그래파이트 도가니 내에 장입하고, Ar 가스 분위기로 된 분위기로 내에 있어서 고주파 용해시켰다. 얻어진 구리 용탕 내에, 각종 첨가 원소를 첨가하여 표 1 에 나타내는 성분 조성으로 조제하였다. 이어서, 구리 합금 용탕을 카본 주형에 주탕하여 주괴를 제출하였다. 또한, 주괴의 크기는, 두께 약 20 ㎜ × 폭 약 20 ㎜ × 길이 약 100 ㎜ 로 하였다.
얻어진 주괴에 대하여, Ar 가스 분위기 중에 있어서 715 ℃ 에서 4 시간의 열처리 (1 차 열처리) 를 실시하였다.
열처리 후의 주괴를 절단함과 함께, 산화 피막을 제거하기 위해서 표면 연삭을 실시하였다. 이로써, 두께 약 8 ㎜ × 폭 약 18 ㎜ × 길이 약 100 ㎜ 의 소체 (素體) 블록을 제출하였다.
이 소체 블록에 대하여, 압연율이 약 92 % 내지 94 % 인 냉간 압연을 실시하여, 두께 약 0.5 ㎜ × 폭 약 20 ㎜ 의 조재 (條材) 를 제출하였다.
이 조재에 대하여, Ar 가스 분위기 중에서, 표 1 에 기재한 온도에서 1 ∼ 4 시간의 열처리 (2 차 열처리) 를 실시하여, 특성 평가용 조재를 제작하였다.
(가공성 평가)
가공성의 평가로서, 전술한 냉간 압연시에 있어서의 에지 균열 (cracked edge) 의 유무를 관찰하였다. 육안으로 에지 균열이 전혀 혹은 거의 확인되지 않은 것을 A (Excellent), 길이 1 ㎜ 미만의 작은 에지 균열이 발생한 것을 B (Good), 길이 1 ㎜ 이상 3 ㎜ 미만의 에지 균열이 발생한 것을 C (Fair), 길이 3 ㎜ 이상의 큰 에지 균열이 발생한 것을 D (Bad), 에지 균열에서 기인하여 압연 도중에 파단된 것을 E (Very Bad) 로 하였다.
또한, 에지 균열의 길이란, 압연재의 폭 방향 단부로부터 폭 방향 중앙부를 향하는 에지 균열의 길이를 말한다.
또, 특성 평가용 조재의 인장 강도 및 도전율을 이하의 방법에 의해 측정하였다.
(인장 강도)
특성 평가용 조재로부터 JIS Z 2201 에 규정되는 13B 호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 따라, 실온 (25 ℃) 에서의 시험편의 인장 강도를 측정하였다. 또한, 시험편은, 인장 시험의 인장 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대해 평행이 되도록 채취하였다.
(도전율)
특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 60 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 4 단자법에 의해 전기 저항을 구하였다. 또, 마이크로 미터를 사용하여 시험편의 치수 측정을 실시하여, 시험편의 체적을 산출하였다. 그리고, 측정한 전기 저항값과 체적의 값으로부터, 도전율을 산출하였다. 또한, 시험편은, 그 길이 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대해 평행이 되도록 채취하였다.
평가 결과를 표 1 ∼ 3 에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112015003084285-pat00001
[표 2]
Figure 112015003084285-pat00002
[표 3]
Figure 112015003084285-pat00003
Mg 만을 함유하고, Mg 의 함유량이 1 질량% 미만인 비교예 1-1 에서는, 인장 강도가 657 ㎫ 로 낮았다.
또, Mg 및 Sn 을 함유하고, Mg 의 함유량이 1 질량% 미만인 비교예 1-2 에 대해서는, 인장 강도가 735 ㎫ 였다.
또한, Mg 및 Sn 을 함유하고, Mg 의 함유량이 1 질량% 미만이고, 또한 Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 미만인 비교예 1-3 에 대해서는, 인장 강도가 645 ㎫ 였다.
또, Mg 만을 함유하고, Mg 의 함유량이 1 질량% 이상인 비교예 1-4 에서는, 인장 강도가 663 ㎫ 로 낮았다.
또한, Mg 및 Sn 을 함유하고, Sn 의 함유량이 5 질량% 이상이고, 또한 Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 미만인 비교예 1-5 에 대해서는, 에지 균열이 격렬하여 압연 도중에 파단되었다.
또, Mg 만을 함유하고, Mg 의 함유량이 4 질량% 이상인 비교예 1-6 에서는, 길이 3 ㎜ 이상의 큰 에지 균열이 발생하였다.
또한, Mg 및 Sn 을 함유하고, Mg 의 함유량이 4 질량% 이상인 비교예 1-7 에 대해서는, 에지 균열이 격렬하여 압연 도중에 파단되었다.
Mg 의 함유량이 1.0 질량% 이하인 비교예 2-1, Sn 및 Ni 를 함유하고 있지 않은 비교예 2-2, Sn 을 함유하고 있지 않은 비교예 2-3 에서는, 모두 인장 강도가 750 ㎫ 미만이었다.
또, Ni 의 함유량이 7 질량% 이상인 비교예 2-4 에 있어서는, 도전율이 9.6 %IACS 로 낮은 값을 나타냈다.
Sn 의 함유량이 5 질량% 이상인 비교예 2-5, 2-7, 2-8 에 있어서는, 냉간 압연시에 큰 에지 균열이 발생하였다. 비교예 2-7, 2-8 에서는, 압연 도중에 파단되었다.
또, Ni 를 함유하고 있지 않은 비교예 2-6 에서는, 압연시에 큰 에지 균열이 발생하고, 압연 도중에 파단되었다.
또한, Mg 의 함유량이 4 질량% 이상인 비교예 2-9, 2-10 에 대해서도, 냉간 압연시에 큰 에지 균열이 발생하였다. 비교예 2-10 에서는, 압연 도중에 파단되었다.
이에 대하여, 본 발명예 1-1 ∼ 1-19 및 본 발명예 2-1 ∼ 2-40 에 있어서는, 인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 또한 도전율이 10 % 이상인 것이 확인되었다. 또, 냉간 압연에 있어서, 3 ㎜ 이상의 큰 에지 균열은 확인되지 않았다.
이상과 같은 점에서, 본 발명예에 의하면, 인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 또한 도전율이 10 % 이상인 고강도 고도전성 구리 합금을, 에지 균열 등에 의한 가공 트러블없이, 제출 (제조) 할 수 있다는 것이 확인되었다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 원료 비용 및 제조 비용이 낮고, 또한 인장 강도, 도전성, 및 가공성이 우수한 고강도 고도전성 구리 합금을 제공할 수 있다. 이 고강도 고도전성 구리 합금은, 전자 기기나 전기 기기 등에 사용되는 커넥터 단자, 리드 프레임 등의 전자 전기 부품에 바람직하게 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. Mg:1.0 질량% 초과 4 질량% 미만,
    Sn:0.1 질량% 초과 2 질량% 미만, 및
    P : 0 질량% 초과 0.004 질량% 미만을 함유하고,
    잔부로서 Cu 및 불가피적 불순물을 함유하고,
    Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.4 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.8 이상 10 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  3. 제 1 항에 있어서,
    Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 더 함유하고, 그 함유량이 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  4. 제 1 항에 있어서,
    B:0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 도전율이 10 %IACS 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  7. 제 1 항에 있어서,
    Ni:0.1 질량% 를 초과하고 7 질량% 미만을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  8. 제 7 항에 있어서,
    Ni 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Ni/Sn 이 0.2 이상 3 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  9. 제 7 항에 있어서,
    P 및 B 중 어느 일방 또는 양방을 더 함유하고, 그 함유량이 0.001 질량% 이상 0.5 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  10. 제 7 항에 있어서,
    Fe, Co, Al, Ag, Mn 및 Zn 에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 더 함유하고, 그 함유량이 0.01 질량% 이상 5 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  11. 제 7 항에 있어서,
    인장 강도가 750 ㎫ 이상이고, 도전율이 10 %IACS 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  12. 제 1 항에 있어서,
    Mg 의 함유량과 Sn 의 함유량의 질량비 Mg/Sn 이 0.92 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
  13. 제 1 항에 있어서,
    (Cu, Sn)2Mg 및 Cu4MgSn 의 석출물이, 구리의 모상 중에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 고강도 고도전성 구리 합금.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103667786A (zh) * 2013-12-03 2014-03-26 江苏帕齐尼铜业有限公司 一种耐冲击的铜镍合金及其制备方法
EP2960350B1 (de) * 2014-06-27 2017-11-29 Gebr. Kemper GmbH + Co. KG Metallwerke Kupfergusslegierung
CN104269201B (zh) * 2014-09-30 2016-09-14 国网河南省电力公司周口供电公司 一种高性能铝合金导线及其制备方法
CN104513912A (zh) * 2014-11-13 2015-04-15 无锡信大气象传感网科技有限公司 传感器芯片用耐蚀铜合金材料
CN104451242A (zh) * 2014-11-20 2015-03-25 无锡贺邦金属制品有限公司 一种具有抗过敏功能的项链用软质合金材料
CN104928526A (zh) * 2015-07-06 2015-09-23 苏州科茂电子材料科技有限公司 一种用于电缆的铜合金材料及其制备方法
CN104928527A (zh) * 2015-07-13 2015-09-23 苏州科茂电子材料科技有限公司 一种电缆用导电铜材料及其制备方法
US20180245183A1 (en) * 2015-09-09 2018-08-30 Mitsubishi Materials Corporation Copper alloy for electronic and electric device, component for electronic and electric device, terminal, and bus bar
CN105463239A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 苏州众禹环境科技有限公司 工业用旋流分离机
JP6151813B1 (ja) * 2016-03-23 2017-06-21 株式会社神戸製鋼所 ベーパチャンバーの製造方法
KR102402191B1 (ko) * 2016-07-05 2022-05-25 엘에스전선 주식회사 내굴곡성 및 유연성이 우수한 열선 케이블
CN107858551B (zh) * 2017-11-06 2020-03-31 江苏科技大学 电阻焊电极用高强高导耐磨无毒铜合金及其制备方法
CN108598058B (zh) * 2017-12-21 2020-05-19 汕头市骏码凯撒有限公司 一种铜合金键合丝及其制造方法
CN110343901A (zh) * 2019-08-27 2019-10-18 天长市华海电子科技有限公司 一种高韧性低应力锻造件及其生产工艺
JP7136157B2 (ja) * 2020-06-30 2022-09-13 三菱マテリアル株式会社 銅合金、銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、端子
CN113088751A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 江西铭德电器有限公司 一种高韧性的紫铜带及其生产方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001049369A (ja) 1999-08-05 2001-02-20 Nippon Mining & Metals Co Ltd 電子材料用銅合金及びその製造方法
JP2009079270A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Dowa Metaltech Kk Cu−Sn−P系銅合金板材およびその製造法並びにコネクタ
JP2009242814A (ja) 2008-03-28 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 銅合金材およびその製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2195435A (en) * 1938-08-19 1940-04-02 American Brass Co Copper alloy
JPS5344136B2 (ko) * 1974-12-23 1978-11-27
JPS6267144A (ja) * 1985-09-18 1987-03-26 Nippon Mining Co Ltd リ−ドフレ−ム用銅合金
JPS644445A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Mitsubishi Electric Corp Copper alloy for terminal-connector
US5017250A (en) * 1989-07-26 1991-05-21 Olin Corporation Copper alloys having improved softening resistance and a method of manufacture thereof
JP2743342B2 (ja) * 1992-05-21 1998-04-22 同和鉱業株式会社 コネクタ用銅基合金およびその製造法
JP2804966B2 (ja) * 1993-02-24 1998-09-30 矢崎総業株式会社 導電用高力銅合金
JPH0995747A (ja) * 1995-10-02 1997-04-08 Yazaki Corp 伸び特性及び屈曲性に優れた導電用高力銅合金、及びその製造方法
JPH09296237A (ja) * 1996-04-28 1997-11-18 Nikko Kinzoku Kk 半導体パッケージング用金属基板材料
JP3904118B2 (ja) * 1997-02-05 2007-04-11 株式会社神戸製鋼所 電気、電子部品用銅合金とその製造方法
JPH1180863A (ja) * 1997-09-10 1999-03-26 Kobe Steel Ltd 耐応力緩和特性及びばね性が優れた銅合金
US6074499A (en) * 1998-01-09 2000-06-13 South Dakoga School Of Mines And Technology Boron-copper-magnesium-tin alloy and method for making same
JP3731600B2 (ja) * 2003-09-19 2006-01-05 住友金属工業株式会社 銅合金およびその製造方法
WO2006000307A2 (de) * 2004-06-23 2006-01-05 Wieland-Werke Ag Korrosionsbeständige kupferlegierung mit magnesium und deren verwendung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001049369A (ja) 1999-08-05 2001-02-20 Nippon Mining & Metals Co Ltd 電子材料用銅合金及びその製造方法
JP2009079270A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Dowa Metaltech Kk Cu−Sn−P系銅合金板材およびその製造法並びにコネクタ
JP2009242814A (ja) 2008-03-28 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 銅合金材およびその製造方法

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