KR101716991B1

KR101716991B1 - 도전성 및 응력 완화 특성이 우수한 구리 합금판

Info

Publication number: KR101716991B1
Application number: KR1020157008502A
Authority: KR
Inventors: 다카아키 하타노
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2017-03-15
Also published as: JP2014101574A; CN104718302B; KR20150047624A; CN104718302A; JP5470483B1; TWI471428B; WO2014064961A1; TW201416463A

Abstract

고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판, 그 구리 합금판을 사용한 대전류용 전자 부품 및 방열용 전자 부품 그리고 구리 합금판의 제조 방법을 제공한다. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 그 불가피적 불순물로 이루어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 및 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율이 15 ％ 이하이고, 수의적으로, Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 1.0 질량％ 이하 함유하는 구리 합금판이다.

Description

도전성 및 응력 완화 특성이 우수한 구리 합금판{COPPER ALLOY PLATE EXHIBITING EXCELLENT CONDUCTIVITY AND STRESS-RELAXATION PROPERTIES}

본 발명은 구리 합금판 및 통전용 또는 방열용 전자 부품에 관한 것으로, 특히, 전기·전자 기기, 자동차 등에 탑재되는 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품의 소재로서 사용되는 구리 합금판, 및 그 구리 합금판을 사용한 전자 부품에 관한 것이다. 그 중에서도, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등에서 사용되는 대전류용 커넥터나 단자 등의 대전류용 전자 부품의 용도, 또는 스마트폰이나 태블릿 PC 에서 사용되는 액정 프레임 등의 방열용 전자 부품의 용도에 바람직한 구리 합금판 및 그 구리 합금판을 사용한 전자 부품에 관한 것이다.

자동차나 전기·전자 기기 등에는, 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스바, 리드 프레임, 방열판 등의 전기 또는 열을 전하기 위한 부품이 장착되어 있고, 이들 부품에는 구리 합금판이 사용되고 있다. 여기서, 전기 전도성과 열 전도성은 비례 관계에 있다.

최근, 전자 부품의 소형화에 따라, 통전부에서의 구리 합금판의 단면적이 작아지는 경향이 있다. 단면적이 작아지면, 통전했을 때의 구리 합금판으로부터의 발열이 증대된다. 또한, 성장이 현저한 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차에서 사용되는 전자 부품에는, 배터리부의 커넥터 등의 현저하게 높은 전류가 흐르는 부품이 있고, 통전시의 구리 합금판의 발열이 문제로 되어 있다. 발열이 과대해지면, 구리 합금판은 고온 환경에 노출되게 된다.

커넥터 등의 전자 부품의 전기 접점에서는, 구리 합금판에 휨이 부여되고, 이 휨으로 발생하는 응력에 의해, 접점에서의 접촉력을 얻고 있다. 휨을 부여한 구리 합금판을 고온하에서 장시간 유지하면, 응력 완화 현상에 의해, 응력 즉 접촉력이 저하되고, 접촉 전기 저항의 증대를 초래한다. 이 문제에 대처하기 위해서 구리 합금판에는, 발열량이 감소하도록 도전성이 보다 우수한 것이 요구되고, 또한 발열해도 접촉력이 저하되지 않도록 응력 완화 특성이 보다 우수한 것도 요구되고 있다.

한편, 예를 들어 스마트폰이나 태블릿 PC 의 액정에는 액정 프레임이라고 불리는 방열 부품이 사용되고 있다. 이러한 방열 용도의 구리 합금판에 있어서도, 응력 완화 특성을 높이면, 외력에 의한 방열판의 크리프 변형이 억제되고, 방열판 둘레에 배치되는 액정 부품, IC 칩 등에 대한 보호성이 개선되는 등의 효과를 기대할 수 있다. 이 때문에, 방열 용도의 구리 합금판에 있어서도, 응력 완화 특성이 우수한 것이 요구되고 있다.

Cu 에 Zr 이나 Ti 를 첨가하면 응력 완화 특성이 향상되는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도전율이 높고 비교적 높은 강도와 양호한 응력 완화 특성을 갖는 재료로는, 예를 들어 C15100 (0.1 질량％ Zr-잔부 Cu), C15150 (0.02 질량％ Zr-잔부 Cu), C18140 (0.1 질량％ Zr-0.3 질량％ Cr-0.02 질량％ Si-잔부 Cu), C18145 (0.1 질량％ Zr-0.2 질량％ Cr-0.2 질량％ Zn-잔부 Cu), C18070 (0.1 질량％ Ti-0.3 질량％ Cr-0.02 질량％ Si-잔부 Cu), C18080 (0.06 질량％ Ti-0.5 질량％ Cr-0.1 질량％ Ag-0.08 질량％ Fe-0.06 질량％ Si-잔부 Cu) 등의 합금이, CDA (Copper Development Association) 에 등록되어 있다.

일본 공개특허공보 2011-117055호

그러나, Cu 에 Zr 또는 Ti 를 첨가한 구리 합금 (이하, Cu-Zr-Ti 계 합금으로 한다) 은, 비교적 양호한 응력 완화 특성을 갖는다고는 하지만, 그 응력 완화 특성의 레벨은 대전류를 통전하는 부품 또는 대열량을 방산하는 부품의 용도로서 반드시 충분하다고는 할 수 없었다. 예를 들어, 특허문헌 1 이 개시하는 구리 합금판은, 0.05 ∼ 0.3 질량％ 의 Zr 을 첨가함과 함께, Mg, Ti, Zn, Ga, Y, Nb, Mo, Ag, In, Sn 중의 1 종 이상을 0.01 ∼ 0.3 질량％ 첨가하고, 또한 중간 어닐링 후의 결정 입경을 20 ∼ 100 ㎛ 로 조정함으로써, 응력 완화 특성을 개선한 것인데, 실시예에 있어서의 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율은 최저라도 17.2 ％ 이다.

그래서, 본 발명은, 고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판을 제공하는 것을 목적으로 하고, 구체적으로는, 응력 완화 특성이 개선된 Cu-Zr-Ti 계 합금판을 제공하는 것을 과제로 한다. 나아가서는, 본 발명은, 그 구리 합금판의 제조 방법 및 대전류 용도 또는 방열 용도에 바람직한 전자 부품을 제공하는 것도 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 본 발명자는, 응력 완화 특성을 향상시키는 원소를 적당량 구리 합금판 중에 함유시킴으로써, 고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판이 얻어지는 것을 알아냈다.

이상의 지견을 기초로 하여 완성된 본 발명은 일 측면에 있어서, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 그 불가피적 불순물로 이루어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 및 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율이 15 ％ 이하이고, 수의적으로, Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 1.0 질량％ 이하 함유하는 구리 합금판이다.

본 발명에 관련된 구리 합금판은 일 실시양태에 있어서, 스프링 한계값 Kb (㎫) 와, 0.2 ％ 내력 σ (㎫) 의 관계가, Kb ≥ (σ - 100) 으로 주어진다.

본 발명에 관련된 구리 합금판은 다른 일 실시양태에 있어서, X 선 회절법을 사용하여 압연면에 있어서 두께 방향으로 구한 (111) 면 및 (311) 면의 회절 적분 강도를 각각 I₍₁₁₁₎및 I₍₃₁₁₎로 했을 때, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎이 5.0 이하이다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 상기 구리 합금판을 사용한 대전류용 전자 부품이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 상기 구리 합금판을 사용한 방열용 전자 부품이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 잉곳을, 800 ∼ 1000 ℃ 에서 두께 3 ∼ 30 ㎜ 까지 열간 압연한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종의 냉간 압연 후, 변형 제거 어닐링을 실시하는 구리 합금판의 제조 방법으로서,

(A) 최종의 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 노내 온도를 350 ∼ 800 ℃ 로 하여, 구리 합금판의 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정하고,

(B) 최종의 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 25 ∼ 99 ％, 1 패스당 압연 가공도를 20 ％ 이하로 하고,

(C) 변형 제거 어닐링에 있어서, 연속 어닐링로를 사용하고, 노내 온도를 300 ∼ 700 ℃, 노내에서 구리 합금판에 부가되는 장력을 1 ∼ 5 ㎫ 로 하여, 구리 합금판을 통판하고, 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시키는

것을 포함하는 상기 구리 합금판의 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판 및 그 제조 방법, 그리고 대전류 용도 또는 방열 용도에 바람직한 전자 부품을 제공하는 것이 가능하다. 이 구리 합금은, 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스바, 리드 프레임 등의 전자 부품의 소재로서 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 대전류를 통전하는 전자 부품의 소재 또는 대열량을 방산하는 전자 부품의 소재로서 유용하다.

도 1 은 응력 완화율의 측정 원리를 설명하는 도면이다.
도 2 는 응력 완화율의 측정 원리를 설명하는 도면이다.

(특성)

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판은, 70 ％IACS 이상의 도전율을 갖고, 또한 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖는다. 도전율이 70 ％IACS 이상이면, 통전시의 발열량이 순구리와 동등하다고 할 수 있다. 또한, 0.2 ％ 내력이 330 ㎫ 이상이면, 대전류를 통전하는 부품의 소재 또는 대열량을 방산하는 부품의 소재로서 필요한 강도를 갖고 있다고 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판의 응력 완화 특성에 대해서는, 0.2 ％ 내력의 80 ％ 의 응력을 부가하고, 150 ℃ 에서 1000 시간 유지했을 때의 구리 합금판의 응력 완화율이 15 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ％ 이하이다. 통상의 Cu-Zr-Ti 계 합금의 응력 완화율은 25 ∼ 35 ％ 정도이지만, 이것을 15 ％ 이하로 함으로써, 커넥터로 가공한 후에 대전류를 통전시켜도 접촉력 저하에 수반되는 접촉 전기 저항의 증가가 발생하기 어려워지고, 또한, 방열판으로 가공한 후에 열과 외력이 동시에 가해져도 크리프 변형이 발생하기 어려워진다.

(합금 성분 농도)

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판은, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％, 보다 바람직하게는 0.02 ∼ 0.20 질량％ 함유한다. 이것에 의해, 통상의 Cu-Zr-Ti 계 합금에 비해 강도 및 응력 완화 특성이 개선된다. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종의 합계가 0.01 질량％ 미만이 되면, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력 및 15 ％ 이하의 응력 완화율을 얻는 것이 어려워진다. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종의 합계가 0.5 질량％ 를 초과하면, 열간 압연 균열 등에 의해 합금의 제조가 곤란해진다. Zr 을 첨가하는 경우에는 그 첨가량을 0.01 ∼ 0.45 질량％ 로 조정하는 것이 바람직하고, Ti 를 첨가하는 경우에는 그 첨가량을 0.01 ∼ 0.20 질량％ 로 조정하는 것이 바람직하다. 첨가량이 하한값을 하회하면 응력 완화 특성의 개선 효과가 얻어지기 어렵고, 첨가량이 상한값을 초과하면 도전율이나 제조성의 악화를 초래하는 경우가 있다.

Cu-Zr-Ti 계 합금에는, 강도나 내열성을 개선하기 위해서, Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 함유시킬 수 있다. 단, 첨가량이 지나치게 많으면, 도전율이 저하되어 70 ％IACS 를 하회하거나, 합금의 제조성이 악화되거나 하는 경우가 있기 때문에, 첨가량은 총량으로 1.0 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 질량％ 이하로 한다. 또한, 첨가에 의한 효과를 얻기 위해서는, 첨가량을 총량으로 0.001 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(스프링 한계값)

스프링 한계값을 지표로 금속 조직을 조정함으로써, 구리 합금판의 응력 완화 특성이 개선된다. 본 발명에 관련된 구리 합금판에 있어서는, 제품의 스프링 한계값을 Kb (㎫), 0.2 ％ 내력을 σ (㎫) 로 했을 때, Kb ≥ (σ - 100) 의 관계로, 보다 바람직하게는 Kb ≥ (σ - 50) 의 관계로 조정함으로써, 응력 완화 특성이 향상된다. Kb < (σ - 100) 의 경우에는, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과한다. Kb 의 상한값은 특별히 규제되지 않지만, 통상은 σ 을 초과하는 값이 되는 것은 아니다.

(압연면의 결정 방위)

압연면에 배향하는 결정립의 방위를 제어함으로써, 구리 합금판의 응력 완화 특성이 보다 개선된다. 본 발명에 관련된 구리 합금판에 있어서는, 제품의 압연면에 있어서, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎을 5.0 이하, 바람직하게는 2.0 이하로 조정함으로써, 응력 완화 특성이 향상된다. 여기서, I₍₁₁₁₎및 I₍₃₁₁₎은 각각 X 선 회절법을 사용하여 구리 합금판의 두께 방향으로 구한 (111) 면 및 (311) 면의 회절 적분 강도이다. I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎이 5.0 을 초과하면, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과한다. I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎ 의 하한값은 응력 완화 특성 개선의 면에서는 제한되지 않지만, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎은 전형적으로는 0.01 이상의 값을 취한다.

(두께)

제품의 두께는 0.1 ∼ 2.0 ㎜ 인 것이 바람직하다. 두께가 지나치게 얇으면, 통전부 단면적이 작아지고 통전시의 발열이 증가하기 때문에 대전류를 흘리는 커넥터 등의 소재로서 부적합하고, 또한, 약간의 외력으로 변형되므로 방열판 등의 소재로서도 부적합하다. 한편, 두께가 지나치게 두꺼우면, 굽힘 가공이 곤란해진다. 이러한 관점에서, 보다 바람직한 두께는 0.2 ∼ 1.5 ㎜ 이다. 두께가 상기 범위가 됨으로써, 통전시의 발열을 억제하면서, 굽힘 가공성을 양호한 것으로 할 수 있다.

(용도)

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판은, 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품의 용도에 바람직하게 사용할 수 있고, 특히, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등에서 사용되는 대전류용 커넥터나 단자 등의 대전류용 전자 부품의 용도, 또는 스마트폰이나 태블릿 PC 에서 사용되는 액정 프레임 등의 방열용 전자 부품의 용도에 유용하다.

(제조 방법)

순구리 원료로서 전기 구리 등을 용해시키고, 카본 탈산 등에 의해 산소 농도를 저감시킨 후, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종과, 필요에 따라 다른 합금 원소를 첨가하고, 두께 30 ∼ 300 ㎜ 정도의 잉곳으로 주조한다. 이 잉곳을 예를 들어 800 ∼ 1000 ℃ 의 열간 압연에 의해 두께 3 ∼ 30 ㎜ 정도의 판으로 한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종의 냉간 압연으로 소정의 제품 두께로 마무리하고, 마지막으로 변형 제거 어닐링을 실시한다. 최종 냉간 압연 후의 스프링 한계값은, 100 ㎫ 에 미치지 않을 만큼 낮지만, 그 후의 변형 제거 어닐링에 의해 상승한다.

재결정 어닐링에서는, 압연 조직의 일부 또는 모두를 재결정화시킨다. 또한, 적당한 조건에서 어닐링함으로써, Zr, Ti 등이 석출되고, 합금의 도전율이 상승한다. 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에서는, 구리 합금판의 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정한다. 평균 결정 입경이 지나치게 크면, 제품의 0.2 ％ 내력을 330 ㎫ 이상으로 조정하는 것이 어려워진다.

최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링의 조건은, 목표로 하는 어닐링 후의 결정 입경 및 목표로 하는 제품의 도전율에 기초하여 결정한다. 구체적으로는, 배치로 또는 연속 어닐링로를 사용하고, 노내 온도를 350 ∼ 800 ℃ 로 하여 어닐링을 실시하면 된다. 배치로에서는 350 ∼ 600 ℃ 의 노내 온도에 있어서 30 분 내지 30 시간의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하면 된다. 연속 어닐링로에서는 450 ∼ 800 ℃ 의 노내 온도에 있어서 5 초 내지 10 분의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하면 된다. 일반적으로는 보다 저온에서 보다 장시간의 조건에서 어닐링을 실시하면, 동일한 결정 입경으로 보다 높은 도전율이 얻어진다.

최종 냉간 압연에서는, 한 쌍의 압연 롤 사이에 재료를 반복 통과시키고, 목표로 하는 판두께로 마무리해 간다. 최종 냉간 압연의 총 가공도와 1 패스당 가공도를 제어한다.

총 가공도 R(％) 는, R = (t₀- t)/t₀× 100 (t₀ : 최종 냉간 압연 전의 판두께, t : 최종 냉간 압연 후의 판두께) 로 주어진다. 또한, 1 패스당 가공도 r(％) 이란, 압연 롤을 1 회 통과시켰을 때의 판두께 감소율이고, r = (T₀- T)/T₀ × 100 (T₀ : 압연 롤 통과 전의 두께, T : 압연 롤 통과 후의 두께) 로 주어진다.

총 가공도 R 은 25 ∼ 99 ％ 로 하는 것이 바람직하다. R 이 지나치게 작으면, 0.2 ％ 내력을 330 ㎫ 이상으로 조정하는 것이 어려워진다. R 이 지나치게 크면, 압연재의 에지가 갈라지는 경우가 있다.

1 패스당 가공도 r 은 20 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. r 이 지나치게 크면 I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎이 증가하고, 전체 패스 중에 r 이 20 ％ 를 초과하는 패스가 하나라도 포함되면 I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎을 5.0 이하로 조정하는 것이 어려워진다.

본 발명의 변형 제거 어닐링은 연속 어닐링로를 사용하여 실시한다. 배치로의 경우, 코일상으로 권취한 상태에서 재료를 가열하기 때문에, 가열 중에 재료가 변형을 일으켜 재료에 휨이 발생한다. 따라서, 배치로는 본 발명의 변형 제거 어닐링에 부적합하다.

연속 어닐링로에 있어서, 노내 온도를 300 ∼ 700 ℃ 로 하고, 5 초 내지 10 분의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하고, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력 (σ) 을 변형 제거 어닐링 전의 0.2 ％ 내력 (σ₀) 에 대하여 10 ∼ 50 ㎫ 낮은 값, 바람직하게는 15 ∼ 45 ㎫ 낮은 값으로 조정한다. 이것에 의해, 최종 냉간 압연 마무리에 있어서 낮았던 Kb 가 충분히 상승한다. (σ₀- σ) 가 지나치게 작아도, 지나치게 커도, Kb 가 충분히 상승하지 않고, Kb ≥ (σ - 100) 의 관계를 얻는 것이 어려워진다.

변형 제거 어닐링에 있어서는, 연속 어닐링로 내에서 재료에 부가되는 장력을 1 ∼ 5 ㎫, 보다 바람직하게는 1 ∼ 4 ㎫ 로 조정한다. 장력이 지나치게 크면, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎을 5.0 이하로 조정하는 것이 어려워진다. 또한, Kb 의 상승이 충분하지 않게 되는 경향이 있다. 한편, 장력이 지나치게 작으면, 어닐링로를 통판 중인 재료가 노벽과 접촉하고, 재료의 표면이나 에지에 흠집이 나는 경우가 있다.

본 발명에 관련된 구리 합금판에 의하면, Kb ≥ (σ - 100) 인 특징 및 I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎≤ 5.0 인 특징을 Cu-Zr-Ti 계 합금에 부여함으로써, 응력 완화 특성을 개선하는 것을 하나의 특징으로 하고 있지만, 그를 위한 제조 조건을 정리하여 나타내면,

(1) Kb ≥ σ - 100 을 위해서는,

a. 변형 제거 어닐링에 있어서, (σ₀- σ) = 10 ∼ 50 ㎫ 로 조정하고,

b. 변형 제거 어닐링에 있어서의 노내 장력을 5 ㎫ 이하로 조정하고,

(2) I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎≤ 5.0 을 위해서는,

a. 최종 냉간 압연에 있어서, 1 패스당 가공도를 20 ％ 이하로 조정하고,

b. 변형 제거 어닐링에 있어서의 노내 장력을 5 ㎫ 이하로 조정하는

것이 바람직하다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내지만, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것이며, 본 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

용동 (溶銅) 에 합금 원소를 첨가한 후, 두께가 200 ㎜ 인 잉곳으로 주조하였다. 잉곳을 950 ℃ 에서 3 시간 가열하고, 열간 압연에 의해 두께 15 ㎜ 의 판으로 하였다. 열간 압연판 표면의 산화 스케일을 그라인더로 연삭, 제거한 후, 어닐링과 냉간 압연을 반복하고, 최종의 냉간 압연에서 소정의 제품 두께로 마무리하였다. 마지막으로 연속 어닐링로를 사용하여 변형 제거 어닐링을 실시하였다.

최종 냉간 압연 전의 어닐링 (최종 재결정 어닐링) 은, 배치로를 사용하고, 가열 시간을 5 시간으로 하여 노내 온도를 350 ∼ 700 ℃ 의 범위로 조정하고, 어닐링 후의 결정 입경과 도전율을 변화시켰다. 어닐링 후의 결정 입경의 측정에 있어서는, 압연 방향에 직각인 단면을 경면 연마 후에 화학 부식시키고, 절단법 (JIS H 0501 (1999 년)) 에 의해 평균 결정 입경을 구하였다.

최종 냉간 압연에서는, 총 가공도 및 1 패스당 가공도를 제어하였다. 또한, 최종 냉간 압연 후의 재료의 0.2 ％ 내력을 구하였다. 연속 어닐링로를 사용한 변형 제거 어닐링에서는, 노내 온도를 500 ℃ 로 하여 가열 시간을 1 초 내지 15 분의 사이에서 조정하고, 어닐링 후의 0.2 ％ 내력을 여러 가지 변화시켰다. 또한, 노내에 있어서 재료에 부가하는 장력을 여러 가지 변화시켰다. 또, 일부의 예에서는 변형 제거 어닐링을 실시하지 않았다.

제조 도중의 재료 및 변형 제거 어닐링 후의 재료에 대하여, 다음의 측정을 실시하였다.

(성분)

변형 제거 어닐링 후의 재료의 합금 원소 농도를 ICP-질량 분석법으로 분석하였다.

(0.2 ％ 내력)

최종 냉간 압연 후 및 변형 제거 어닐링 후의 재료에 대하여, JIS Z 2241 에 규정하는 13B 호 시험편을 인장 방향이 압연 방향과 평행해지도록 채취하고, JIS Z 2241 에 준거하여 압연 방향과 평행하게 인장 시험을 실시하고, 0.2 ％ 내력을 구하였다.

(스프링 한계값)

변형 제거 어닐링 후의 재료로부터, 폭 10 ㎜, 길이 100 ㎜ 의 단책 형상의 시험편을, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 채취하고, JIS H 3130 에 규정되어 있는 모멘트식 시험에 의해 압연 방향과 평행한 방향의 스프링 한계값을 측정하였다.

(도전율)

변형 제거 어닐링 후의 재료로부터, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 시험편을 채취하고, JIS H 0505 에 준거하여 4 단자법에 의해 20 ℃ 에서의 도전율을 측정하였다.

(결정 방위)

변형 제거 어닐링 후의 재료의 표면에 대하여, 두께 방향으로 (111) 면 및 (311) 면의 X 선 회절 적분 강도를 측정하였다. X 선 회절 장치에는 (주) 리가쿠 제조 RINT2500 을 사용하고, Cu 관구 (管球) 로, 관 전압 25 kV, 관 전류 20 mA 에서 측정을 실시하였다.

(응력 완화율)

변형 제거 어닐링 후의 재료로부터, 폭 10 ㎜, 길이 100 ㎜ 의 단책 형상의 시험편을, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 채취하였다. 도 1 과 같이, l = 50 ㎜ 의 위치를 작용점으로 하여, 시험편에 y₀ 의 휨을 부여하고, 압연 방향의 0.2 ％ 내력 (JIS Z 2241 에 준거하여 측정) 의 80 ％ 에 상당하는 응력 (s) 을 부하하였다. y₀ 은 다음 식에 의해 구하였다.

y₀ = (2/3)·l²·s/(E·t)

여기서, E 는 압연 방향의 영률이고, t 는 시료의 두께이다. 150 ℃ 에서 1000 시간 가열 후에 제하 (除荷) 하고, 도 2 와 같이 영구 변형량 (높이) y 를 측정하고, 응력 완화율 {[y(㎜)/y₀(㎜)] × 100 (％)} 을 산출하였다.

표 1 에 평가 결과를 나타낸다. 최종 냉간 압연에서는 복수의 패스를 실시했지만, 이들 각 패스의 가공도 중에서의 최대값을 나타냈다. 표 1 의 최종 재결정 어닐링 후의 결정 입경에 있어서의 「< 10 ㎛」의 표기는, 압연 조직의 모두가 재결정화되어 그 평균 결정 입경이 10 ㎛ 미만이었던 경우, 및 압연 조직의 일부만이 재결정화된 경우의 쌍방을 포함하고 있다.

발명예 1 ∼ 25 의 구리 합금판에서는, Zr 과 Ti 의 합계 농도를 0.01 ∼ 0.50 질량％ 로 조정하고, 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정하고, 최종 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 25 ∼ 99 ％ 로, 1 패스당 가공도를 20 ％ 이하로 조정하고, 변형 제거 어닐링에 있어서, 재료를 연속 어닐링로에 장력 1 ∼ 5 ㎫ 로 통판하여 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시켰다.

발명예 1 ∼ 25 의 구리 합금판에서는, 모두 Zr, Ti 의 첨가량이 적정하고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력, 15 ％ 이하의 응력 완화율을 달성할 수 있다. 또한, 발명예 1 ∼ 25 의 구리 합금판에서는, 모두 Kb ≥ (σ - 100) 인 관계 및 I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎≤ 5.0 인 관계가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.

비교예 1 은 변형 제거 어닐링을 실시하지 않은 것이고, 응력 완화율이 30 ％ 를 초과하였다.

비교예 2 ∼ 4 에서는, 변형 제거 어닐링을 실시했지만, 노내에서의 재료 장력이 5 ㎫ 를 초과했기 때문에, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎이 5.0 을 초과하고, 특히 장력이 높았던 비교예 3 에서는 (σ - Kb) 도 100 을 초과하였다. 비교예 2 ∼ 4 의 응력 완화율은 15 ％ 를 초과하였다.

비교예 5, 6 에서는, 최종 냉간 압연에 있어서의 1 패스당 가공도가 20 ％ 를 초과했기 때문에, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎이 5.0 을 초과하고, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과하였다.

비교예 7, 8 에서는 변형 제거 어닐링에 있어서의 0.2 ％ 내력의 저하량이 과소이고, 비교예 9, 10 에서는 변형 제거 어닐링에 있어서의 0.2 ％ 내력의 저하량이 과대였다. 이 때문에 비교예 7 ∼ 10 에서의 (σ₀- σ) 는, 10 ∼ 50 ㎫ 의 범위로부터 벗어났다. 그 결과, (σ - Kb) 가 100 을 초과하고, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과하였다.

비교예 11 에서는 최종 냉간 압연에 있어서의 총 가공도가 25 ％ 에 미치지 않았기 때문에, 또 비교예 12 에서는 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링 마무리의 결정 입경이 50 ㎛ 를 초과했기 때문에, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 330 ㎫ 에 미치지 않았다.

비교예 13 에서는, Zr 과 Ti 의 합계 농도가 0.01 질량％ 미만이었기 때문에, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 330 ㎫ 미만이 되고, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과하였다.

Claims

Zr 을 0.02 ~ 0.45 질량 ％ 함유하고, 잔부가 구리 및 그 불가피적 불순물로 이루어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 및 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고,
스프링 한계값 Kb (㎫) 와, 0.2 ％ 내력 σ (㎫) 의 관계가, Kb ≥ (σ - 50) 으로 주어지고, X 선 회절법을 사용하여 압연면에 있어서 두께 방향으로 구한 (111) 면 및 (311) 면의 회절 적분 강도를 각각 I₍₁₁₁₎및 I₍₃₁₁₎로 했을 때, I₍₁₁₁₎/I₍₃₁₁₎이 2.0 이하이고, 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율이 10 ％ 이하이고,
수의적으로, Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 1.0 질량％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 구리 합금판.
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제 1 항에 기재된 구리 합금판을 사용한 대전류용 전자 부품.
제 1 항에 기재된 구리 합금판을 사용한 방열용 전자 부품.
잉곳을, 800 ∼ 1000 ℃ 에서 두께 3 ∼ 30 ㎜ 까지 열간 압연한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종의 냉간 압연 후, 변형 제거 어닐링을 실시하는 구리 합금판의 제조 방법으로서,
(A) 상기 최종의 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 노내 온도를 350 ∼ 800 ℃ 로 하여, 구리 합금판의 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정하고,
(B) 상기 최종의 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 25 ∼ 99 ％, 1 패스당 압연 가공도를 20 ％ 이하로 하고,
(C) 상기 변형 제거 어닐링에 있어서, 연속 어닐링로를 사용하고, 노내 온도를 300 ∼ 700 ℃, 노내에서 구리 합금판에 부가되는 장력을 1 ∼ 5 ㎫ 로 하여, 구리 합금판을 통판하고, 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시키는 것을 포함하는 제 1 항에 기재된 구리 합금판의 제조 방법.