KR101719888B1 - Copper-alloy wire rod and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
0.5질량% 이상의 Ag 및 0.05질량% 이상의 Mg를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물이며, 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재 및 그 제조방법에 의하여, 강도, 신장, 도전성이 우수한, 예를 들면, 마그넷 와이어용으로서 적합한 구리합금 선재를 염가로 제공한다.A copper alloy wire having 0.5 mass% or more of Ag and 0.05 mass% or more of Mg, the balance being Cu and unavoidable impurities, a tensile strength of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more, For example, a copper alloy wire rod which is suitable for use as a magnet wire at low cost.
Description
본 발명은, 구리합금 선재 및 그 제조방법에 관한 것이고, 특히 마그넷 와이어(Magnet wire)용 극세 구리합금 선재 및 그 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a copper alloy wire and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an ultra fine copper alloy wire for a magnet wire and a manufacturing method thereof.
전자기기의 발달에 수반하여 전자 부품의 소형화가 진행되어, 선 지름이 0.1㎜ 이하의 극세 구리합금 선(환선)에 대한 수요가 많아지고 있다. 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰 등에 사용되고 있는 마이크로 스피커용 코일은 선 지름이 0.1㎜ 이하의 극세선(마그넷 와이어)을 코일 형상으로 감는 가공을 하여 제조되고 있다.With the development of electronic devices, miniaturization of electronic parts has progressed, and demand for ultra fine copper alloy wire (ring wire) having a wire diameter of 0.1 mm or less is increasing. For example, a micro speaker coil used in a mobile phone, a smart phone, or the like is manufactured by winding a micro wire (magnet wire) having a wire diameter of 0.1 mm or less in a coil shape.
이 권선 가공에는 턴 형성이 가능한 만큼의 가공성으로서 인성(신장)이 필요하고, 종래 인성이 우수한 순동이 이용되어 왔다. 그러나, 순동은 도전성이 우수하지만 강도가 낮기 때문에, 코일 진동에 수반하는 내피로 내성이 낮다고 하는 문제가 있다.In this winding process, toughness (elongation) is required as a workability as much as possible for forming a turn, and a pure solder having excellent toughness has been used. However, there is a problem that the pure copper has low resistance to endothelium accompanied by coil vibration because of its excellent conductivity but low strength.
이 문제를 해결하기 위해, 도전율을 거의 낮추지 않고 인장 강도를 높일 수 있는 Ag 2~15질량%를 함유하는 고농도의 Cu-Ag 합금을 사용하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 또, 일반적으로 가공을 가한 금속이나 합금은 인장 강도가 상승하여 신장이 저하하지만, 이것에 일정 온도 이상의 열처리를 가함으로써 다시 신장이 회복하여 강도가 저하한다. 그래서, 이 열처리의 온도를 연화 온도 이하에서 행함으로써 저농도의 합금이라도 강도와 신장을 양립시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2). 그러나, 이 방법은 열처리 온도, 시간의 컨트롤이 어렵다. 이 점에 대해서는, 0.05~0.2질량%의 Ag와 0.003~0.01질량%의 Zr을 구리 중에 첨가함으로써 연화 온도 범위를 넓게 하여, 강도와 신장을 양립시키는 반연화(半軟化) 처리를 행하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3).In order to solve this problem, there has been proposed a technique using a Cu-Ag alloy having a high concentration of 2 to 15 mass% of Ag, which can increase the tensile strength without substantially lowering the electrical conductivity (Patent Document 1). In general, a metal or an alloy subjected to processing is increased in tensile strength to decrease its elongation. When heat treatment at a certain temperature or more is applied to the metal or alloy, the elongation is restored and the strength is lowered. Thus, a technique of achieving both strength and elongation even by a low-concentration alloy by performing the heat treatment at a temperature not higher than the softening temperature has been proposed (Patent Document 2). However, this method is difficult to control the heat treatment temperature and time. With respect to this point, there is proposed a technique of performing semi-softening treatment in which strength and elongation are both made wider by increasing the softening temperature range by adding 0.05 to 0.2 mass% of Ag and 0.003 to 0.01 mass% of Zr into the copper (Patent Document 3).
그러나, 마그넷 와이어의 장기 수명화의 요구나 한층 더 전자 부품의 소형화에 의한 마그넷 와이어의 극세화(선 지름 0.07㎜ 이하)의 요구에 수반하여, 더욱 더 구리합금 선재의 고강도화가 요구되어 오고 있다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 보다 강도를 높이기 위해 Ag 함유량을 늘리면, 그 반면, 도전성이 저하해 버린다. 또한, Ag는 내열성을 향상시키는 원소이며, 열처리가 곤란해진다. 게다가, Ag는 매우 고가이기 때문에 비용의 현저한 상승을 초래하게 된다. 또, 특허문헌 2에 기재되어 있는 일반의 고용형 고도전성 합금은 반연화 열처리를 실현시키는 온도 범위가 좁기 때문에 안정된 성능을 실현시키는 것이 곤란하다. 또한, 저농도의 Cu-Ag 합금에 미량의 Zr을 첨가하여 반연화처리를 하는 방법(특허문헌 3)은 용이하게 신장과 강도를 양립시킬 수 있지만, 고강도화의 점에서는 불충분했다.However, with the demand for long life of the magnet wire and further miniaturization of the magnet wire due to the miniaturization of the electronic part (with a line diameter of 0.07 mm or less), the strength of the copper alloy wire has been further demanded. As described in
또, 최근, 마그넷 와이어의 형상으로서는, 환선(丸線)으로 한정되지 않고, 각선(角線)이나 평각선(平角線)의 채용도 검토되고 있다. 이들 각선이나 평각선의 경우에도, 상기 환선의 선 지름에 상당하는 정도로 두께가 얇은 선재로 하는 것이 요구되고 있다.In recent years, the shape of the magnet wire is not limited to a round wire but also the use of a square wire or a pyramidal wire has been studied. Even in the case of each of these lines and the square lines, it is required to make the wire thinner to the extent corresponding to the wire diameter of the round wire.
본 발명은 이러한 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 강도, 신장, 도전성이 우수한, 예를 들면 마그넷 와이어용으로서 적합한, 구리합금 선재를 염가로 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a copper alloy wire rod which is excellent in strength, elongation and conductivity, for example, suitable for a magnet wire.
본 발명자들은, 종래의 합금 선재보다 강도, 신장, 도전성이 우수한 마그넷 와이어 등에 적합하게 이용되는 구리합금 선재를 개발할 수 있도록 여러 가지의 구리합금, 그 열처리 조건에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, Cu-Ag-Mg 합금 선재를 반연화처리했을 때 신장과 강도가 상당히 우수하고, 또 열처리에 의한 특성의 실현이 용이한 것을 찾아냈다. 본 발명자들은, 이와 같이 Cu에 Ag 및 Mg를 소정의 조성으로 첨가하여 반연화처리 함으로써 강도, 도전성, 신장이 우수한, 예를 들면 마그넷 와이어용으로서 적합한, 구리합금 선재를 염가로 얻을 수 있는 것을 찾아냈다. 본 발명은, 이 지견에 기초하여 완성되기에 이른 것이다.The inventors of the present invention have extensively studied various copper alloys and heat treatment conditions thereof in order to develop a copper alloy wire which is more suitably used for a magnet wire which is superior in strength, elongation and conductivity to conventional alloy wire materials. As a result, it was found that when the Cu-Ag-Mg alloy wire was subjected to the semi-softening treatment, the elongation and the strength were remarkably excellent and the characteristics by the heat treatment were easy to realize. The present inventors have found out that a copper alloy wire rod which is excellent in strength, conductivity and elongation, for example, suitable for magnet wire can be obtained at low cost by adding Ag and Mg to a Cu in a predetermined composition and subjecting it to semi-softening treatment I got it. The present invention has been completed on the basis of this finding.
즉, 본 발명에 의하면 이하의 수단이 제공된다.That is, according to the present invention, the following means are provided.
(1) 0.5질량% 이상의 Ag 및 0.05질량% 이상의 Mg를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물이며, 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재.(1) A copper alloy wire rod containing 0.5 mass% or more of Ag and 0.05 mass% or more of Mg, the balance being Cu and unavoidable impurities, and having a tensile strength of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more.
(2) 0.1㎜ 이하의 선 지름(환선재의 경우) 또는 선재의 두께(각선재나 평각 선재의 경우)를 가지는 (1)항에 기재된 구리합금 선재.(2) The copper alloy wire according to (1), having a wire diameter of 0.1 mm or less (in the case of round wire) or a thickness of wire (in the case of each wire or square wire).
(3) Ag의 함유량이 0.5질량% 이상 4.0질량% 이하이고, Mg의 함유량이 0.05질량% 이상 0.5질량% 이하인 상기 (1) 또는 (2)항에 기재된 구리합금 선재.(3) The copper alloy wire according to the above item (1) or (2), wherein the content of Ag is 0.5 mass% or more and 4.0 mass% or less and the content of Mg is 0.05 mass% or more and 0.5 mass% or less.
(4) Ag의 함유량이 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하이고, Mg의 함유량이 0.05질량% 이상 0.3질량% 이하인 상기 (1) 또는 (2)항에 기재된 구리합금 선재.(4) The copper alloy wire according to the above item (1) or (2), wherein the content of Ag is 0.5 mass% or more and 2.0 mass% or less and the content of Mg is 0.05 mass% or more and 0.3 mass% or less.
(5) Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 더 함유하는 상기 (1)~(4) 중 어느 한 항에 기재된 구리합금 선재.(5) The positive electrode active material as described in any one of (1) to (4) above, further containing 0.05 to 0.3% by mass of at least one member selected from the group consisting of Sn, Zn, In, Ni, Co, Wherein the copper alloy wire is a copper alloy wire.
(6) 선 지름 또는 선재의 두께가 50㎛ 이하인 상기 (1)~(5) 중 어느 한 항에 기재된 구리합금 선재.(6) The copper alloy wire according to any one of (1) to (5), wherein the wire diameter or the thickness of the wire rod is 50 μm or less.
(7) 0.5질량% 이상의 Ag 및 0.05질량% 이상의 Mg를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물인 구리합금의 황인선(荒引線)에 냉간 가공을 실시하여, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하의 선재를 형성하는 선재 가공 공정과,(7) A copper alloy having at least 0.5 mass% of Ag and at least 0.05 mass% of Mg and the balance of Cu and unavoidable impurities is subjected to cold working to obtain a wire diameter or a wire thickness of not more than 0.1 mm A wire rod forming step of forming a wire rod of the wire rod,
상기 선재를 반연화 상태로 하는 최종 열처리 공정을 가지는 구리합금 선재의 제조방법.And a final heat treatment step of bringing the wire into a semi-softened state.
(8) 상기 최종 열처리 공정에서의 열처리 온도가, 300℃ 이상 600℃ 이하인 상기 (7)항에 기재된 구리합금 선재의 제조방법.(8) The method for producing a copper alloy wire according to the above item (7), wherein the heat treatment temperature in the final heat treatment step is 300 ° C to 600 ° C.
(9) 상기 선재 가공 공정에서, 복수의 냉간 가공의 사이에 중간 열처리를 행하는 상기 (7) 또는 (8)항에 기재된 구리합금 선재의 제조방법.(9) The method of producing a copper alloy wire according to the above (7) or (8), wherein intermediate heat treatment is performed during a plurality of cold working in the wire rod working step.
여기서, 본 명세서에 있어서, 반연화 상태란 구리합금 선재의 신장이 7%~30%를 만족하는 상태를 말한다. 또, 반연화처리란, 상기 반연화 상태를 부여하는 열처리를 말한다. 또, 반연화 온도 범위란, 열처리 후의 구리합금 선재가 신장 7%~30%를 만족하는 상태를 부여하는 범위의 열처리 온도를 말한다. 이것에 대하여, 연화 온도란, 열처리 후의 구리합금 선재에 있어서 인장 강도가 그 이상 저하하지 않게 되는 상태를 부여하는 열처리 온도를 말한다. 도 3을 참조하면, 인장 강도의 저하 곡선에서 기울기가 0(영)이 되는 열처리 온도가 연화 온도이다. 열처리 온도 범위란, 반연화 온도 범위 중에서, 또, 열처리 후에 원하는 강도를 유지하는 온도 범위를 말한다. 단, 이 연화 온도를 초과하는 고온(도 3에서 연화 온도보다 우측의 온도)에서 열처리로 하면, 과열에 의해 인장 강도는 더 약간 작아진다.Here, in the present specification, the semi-softened state refers to a state in which the elongation of the copper alloy wire material satisfies 7% to 30%. The semi-softening treatment refers to a heat treatment for imparting the semi-softened state. The semi-softening temperature range refers to a heat treatment temperature within a range in which the copper alloy wire after heat treatment is in a state of satisfying the elongation of 7% to 30%. On the other hand, the softening temperature refers to a heat treatment temperature which gives a state in which the tensile strength of the copper alloy wire after heat treatment is not further lowered. Referring to Fig. 3, the heat treatment temperature at which the slope becomes 0 (zero) in the lowering curve of the tensile strength is the softening temperature. The heat treatment temperature range refers to a temperature range in which the desired strength is maintained in the semi-softening temperature range and after the heat treatment. However, when the heat treatment is performed at a high temperature exceeding this softening temperature (right temperature than the softening temperature in FIG. 3), the tensile strength becomes slightly smaller due to overheating.
한편, 연화 상태란 구리합금 선재의 신장이 30%를 초과하여 회복된 상태를 말한다. 또, 연화 처리란, 상기 연화 상태를 부여하는 고온에서의 열처리를 말한다.On the other hand, the softened state refers to a state in which the elongation of the copper alloy wire rod exceeds 30%. The softening treatment refers to a heat treatment at a high temperature to impart the softened state.
본 발명에 있어서, 선재란, 환선 외에, 각선이나 평각선을 포함하는 의미이다. 따라서, 본 발명의 선재란, 특별히 말하지 않는 이상 환선, 각선, 평각선을 합하여 말한다. 여기서, 선재의 사이즈란, 환선(폭 방향(TD)의 단면이 원형)이면 환선재의 선 지름(φ)(상기 단면의 원의 지름)을, 각선(폭 방향의 단면이 정사각형)이면 각선재의 두께(t) 및 폭(w)(모두, 상기 단면이 정사각형인 한 변의 길이로 동일함)을, 평각선(폭 방향의 단면이 사각형)이면 평각 선재의 두께(t)(상기 단면이 사각형인 단변의 길이) 및 폭(w)(상기 단면이 사각형인 장변의 길이)을 말한다.In the present invention, the term " wire material " means not only a round wire but also a round wire or a flat wire. Therefore, the wire rod of the present invention refers to a combination of a round wire, an angular wire, and a flat wire unless otherwise noted. Here, if the wire diameter (the diameter of the circle in the cross section) of the round wire is equal to the round wire (the cross section in the width direction is square), the wire diameter of the wire (The cross-section in the width direction is a square), the thickness t and the width w of the square wire rod (both are equal to the length of one side of the square) And the width w (the length of the long side where the cross section is a quadrangle).
본 발명의 Cu-Ag-Mg 합금 선재는, 인장 강도, 신장, 도전성이 우수하기 때문에, 예를 들면 마그넷 와이어용 구리합금 선재로서 적합하다. 또, 종래의 Ag 함유량이 많은 Cu-Ag 합금 선재와 비교하여 Ag 함유량이 소량으로 성능을 발휘할 수 있기 때문에, 보다 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 Cu-Ag-Mg 합금 선재의 제조방법에 의하면, 반연화 열처리를 행하는 온도 범위가 넓기 때문에, 상기 성능이 우수함과 함께, 그 성능의 불균일이 적은 안정된 Cu-Ag-Mg 합금 선재를 제조할 수 있다.The Cu-Ag-Mg alloy wire rod of the present invention is suitable as a copper alloy wire rod for magnet wire, for example, because it has excellent tensile strength, elongation and conductivity. Further, since the Ag content can be exerted in a small amount as compared with the conventional Cu-Ag alloy wire having a large amount of Ag, it can be manufactured at a lower cost. Further, according to the method for producing a Cu-Ag-Mg alloy wire rod of the present invention, since the temperature range for carrying out semi-softening heat treatment is wide, it is possible to obtain a stable Cu- Can be produced.
도 1은, 실시예에서 행한 굴곡 피로 파단 회수(반복 파단 회수)를 측정하는 시험에 이용한 장치를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는, Mg를 포함하지 않은 비교용 Cu-Ag 합금 선재와, Mg를 포함하는 본 발명의 Cu-Ag-Mg 합금 선재에 대하여, Ag 함유량과 반연화시의 인장 강도의 관계를 대비하여 나타낸 도면이다.
도 3은, 선 지름이 0.1㎜의 Cu-1%Ag-0.1%Mg(여기서, %는 질량%를 의미한다. 이하 동일.) 환선재를 여러 가지 온도로 열처리했을 때의 강도, 신장의 변화를 나타낸 도면이다.Fig. 1 is a front view schematically showing an apparatus used for a test to measure the number of times of flexural fatigue breakage (number of repeated fractures) performed in the embodiment. Fig.
Fig. 2 is a graph comparing the relationship between the Ag content and the tensile strength at the time of semi-softening for the comparative Cu-Ag alloy wire material containing no Mg and the Cu-Ag-Mg alloy wire material containing Mg FIG.
Fig. 3 is a graph showing changes in strength and elongation when Cu-1% Ag-0.1% Mg having a wire diameter of 0.1 mm (where% means mass% Fig.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
［합금 조성］[Alloy Composition]
본 발명의 구리합금 선재는, Ag를 0.5질량% 이상(바람직하게는 0.5~4.0질량%), Mg를 0.05질량% 이상(바람직하게는 0.05~0.5질량%) 함유하고, 잔부는 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진다.The copper alloy wire of the present invention preferably contains 0.5 mass% or more (preferably 0.5 to 4.0 mass%) of Ag, 0.05 mass% or more (preferably 0.05 to 0.5 mass%) of Mg and the balance of Cu and unavoidable impurities .
Cu에 Ag를 첨가함으로써 도전성을 거의 저하시키지 않고 강도를 높일 수 있다. 또, 내열성을 향상시킴으로써 반연화 열처리를 행하기 쉽게 할 수 있다. Ag 함유량은, 0.5질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.5~4.0질량%, 더 바람직하게는 0.5~2.0질량%이다. Ag가 너무 적은 경우, 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또, Ag 함유량이 너무 많으면 도전성이 저하함과 함께 비용이 너무 높아진다. 또한, 열처리 온도가 너무 높아져서 열처리가 곤란해진다.By adding Ag to Cu, the strength can be increased without substantially lowering the conductivity. In addition, by improving the heat resistance, the semi-softening heat treatment can be easily performed. The Ag content is 0.5% by mass or more, preferably 0.5 to 4.0% by mass, and more preferably 0.5 to 2.0% by mass. When Ag is too small, sufficient strength can not be obtained. If the Ag content is too large, the conductivity is lowered and the cost becomes too high. Further, the heat treatment temperature becomes too high, which makes it difficult to perform the heat treatment.
Mg를 첨가함으로써 반연화시의 인장 강도가 향상되어 강도가 우수한 극세 마그넷 와이어를 얻을 수 있다. 또한 반연화 온도 범위가 확대되어 극세 마그넷 와이어에 필요한 특성(인장 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상)을 얻기 위한 열처리 온도 범위가 넓어져, 안정된 제조가 가능해진다. Mg 함유량은, 0.05질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.05~0.5질량%, 더 바람직하게는 0.05~0.3질량%이다. Mg 함유량이 너무 적은 경우, 반연화시의 강도 상승, 반연화 온도 범위 확대의 효과가 불충분하다. 또, Mg 함유량이 너무 많으면 도전성이 현저하게 저하해 버린다.By adding Mg, the tensile strength at the time of semi-softening is improved, and a fine magnet wire having excellent strength can be obtained. Further, the semi-softening temperature range is widened, and the heat treatment temperature range for obtaining the characteristics (tensile strength of 350 MPa or more, elongation of 7% or more) required for the fine magnet wire is widened, and stable manufacturing becomes possible. The Mg content is 0.05% by mass or more, preferably 0.05 to 0.5% by mass, and more preferably 0.05 to 0.3% by mass. When the Mg content is too small, the effect of increasing the strength at the time of semi-softening and expanding the semi-softening temperature range is insufficient. If the Mg content is too large, the conductivity is remarkably lowered.
또, 본 발명의 구리합금 선재는, Ag를 0.5질량% 이상(바람직하게는 0.5~4.0질량%), Mg를 0.05질량% 이상(바람직하게는 0.05~0.5질량%), Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로 하고 0.05~0.3질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 합금 조성이라도 좋다.The copper alloy wire of the present invention preferably contains 0.5 mass% or more (preferably 0.5 to 4.0 mass%) of Ag, 0.05 mass% or more (preferably 0.05 to 0.5 mass%) of Mg, Ni, Co, Zr and Cr in an amount of 0.05 to 0.3% by mass, and the balance of Cu and unavoidable impurities.
Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는, 본 발명에 따른 구리합금에 있어서의 임의 첨가 원소이다. 본 발명에 있어서, 이들 원소의 함유량은 각각의 함유량으로서 0.05~0.3%로 하고, 바람직하게는 0.05~0.2%이다. 이 함유량이 각각의 함유량으로서 너무 적은 경우, 이들의 원소 첨가에 의한 강도 상승의 효과를 거의 기대할 수 없다. 또, 이 함유량이 너무 많으면 도전율의 저하가 너무 크기 때문에, 마그넷 와이어 등의 구리합금 선재로서 부적당하다.At least one element selected from the group consisting of Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr is an optional element in the copper alloy according to the present invention. In the present invention, the content of each of these elements is 0.05 to 0.3%, preferably 0.05 to 0.2%. When the content is too small as each content, the effect of increasing the strength by adding these elements can hardly be expected. If the content is too large, the deterioration of the conductivity is too large, and therefore, it is unsuitable as a copper alloy wire rod such as a magnet wire.
이들의 원소는, 각각 고용 강화형 혹은 석출 강화형의 원소이며, Cu에 이들의 원소를 첨가함으로써 도전율을 큰 폭으로 저하시키지 않고 강도를 높일 수 있다. 이 첨가에 의해서, 구리합금 선재 자체의 강도가 높아지고, 내굴곡 피로 특성이 향상된다.These elements are solid solution strengthening type or precipitation hardening type elements, respectively, and by adding these elements to Cu, the strength can be increased without significantly decreasing the conductivity. With this addition, the strength of the copper alloy wire itself is increased, and the bending fatigue resistance is improved.
［물성］[Properties]
본 발명의 구리합금 선재의 인장 강도를 350MPa 이상으로 한 것은, 350MPa 미만에서는 신선 가공에 의해 세경화(細徑化) 했을 때의 강도가 부족하고, 내굴곡 피로 특성이 뒤떨어지기 때문이다.The reason why the tensile strength of the copper alloy wire of the present invention is set to 350 MPa or more is that when it is less than 350 MPa, the strength at the time of drawing is small and the bending fatigue resistance characteristic is inferior.
또, 본 발명의 구리합금 선재의 신장을 7% 이상으로 한 것은, 7% 미만에서는 가공성이 뒤떨어지고, 코일을 성형할 때에 파단 등의 불편이 생겨 버리기 때문이다. The reason why the elongation of the copper alloy wire of the present invention is set to 7% or more is that when it is less than 7%, the workability is poor and inconveniences such as breakage occur in forming the coil.
［제조방법］[Manufacturing method]
본 발명의 구리합금 선재의 제조방법에 대하여 설명한다.A method of manufacturing the copper alloy wire of the present invention will be described.
상기한 바와 같이, 본 발명의 구리합금 선재의 형상은, 환선으로 한정되지 않고, 각선이나 평각선으로 해도 좋기 때문에, 이들에 대하여 이하에 설명한다.As described above, the shape of the copper alloy wire of the present invention is not limited to a round wire but may be a square wire or a flat wire.
［환선재의 제조방법］[Manufacturing method of the recirculating wire]
우선, 본 발명의 구리합금 환선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 냉간 가공(냉간 신선), 중간 열처리(중간 소둔), 최종 열처리(최종 소둔)의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 여기서, 중간 소둔을 부여하지 않아도 원하는 물성을 가지는 구리합금 선재가 얻어지는 경우에는, 중간 소둔은 생략해도 좋다.First, the manufacturing method of the copper alloy round wire of the present invention is carried out in the order of, for example, casting, cold working (cold drawing), intermediate heat treatment (intermediate annealing), and final heat treatment (final annealing) . Here, intermediate annealing may be omitted when a copper alloy wire rod having desired properties is obtained without intermediate annealing.
［주조］[casting]
Cu, Ag, Mg의 원료를, 주조기 내부(내벽)가, 바람직하게는 탄소제인, 예를 들면 흑연 도가니에서, 용해하여 주조한다. 용해할 때의 주조기 내부의 분위기는, 산화물의 생성을 방지하기 위해서 진공 혹은 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 주조 방법에는 특히 제한은 없고, 예를 들면 횡형 연속 주조기나 Upcast법 등을 이용할 수 있다. 이들 연속 주조 신선법에 의하여, 주조로부터 신선의 공정을 연속하여 행하여, 지름이 통상 φ8~23㎜ 정도의 황인선을 주조한다.The raw materials of Cu, Ag and Mg are melted and cast in the inside of the casting machine (inner wall), preferably in a carbonaceous furnace, for example, a graphite crucible. The atmosphere in the casting machine at the time of dissolving is preferably an inert gas atmosphere such as vacuum or nitrogen or argon in order to prevent the formation of oxides. The casting method is not particularly limited, and for example, a horizontal continuous casting machine, Upcast method, or the like can be used. By the continuous casting drawing method, the drawing process is continuously performed from the casting, and a saddle-shaped wire having a diameter of about 8 to 23 mm is usually cast.
연속 주조 신선법에 의하지 않는 경우에는, 주조에 의하여 얻은 빌렛(주괴)을 신선 가공에 부여함으로써, 마찬가지로 지름이 통상 φ8~23㎜ 정도의 황인선을 얻는다.In the case of not using the continuous casting drawing method, a billet (ingot) obtained by casting is subjected to a drawing process to obtain a yellow steel wire having a diameter of usually about 8 to 23 mm.
［냉간 가공, 중간 소둔］(선재 가공 공정) [Cold working, intermediate annealing] (wire working process)
이 황인선에 냉간 가공을 실시함으로써, 지름 φ0.1㎜ 이하의 세경선으로 가공한다. 이 냉간 가공으로서는, 냉간 신선 하는 것이 바람직하다.By performing cold working on this hexagonal wire, the wire is processed to have a diameter of not more than 0.1 mm. As the cold working, cold drawing is preferable.
이 냉간 가공(신선)에서의 가공률은, 목표 선지름과 구리합금 조성, 또한 열처리 조건에 따라 바뀌고, 특히 제한되는 것은 아니지만, 통상 이 가공률을 70.0~99.9%로 한다.The processing rate in the cold working (drawing) varies depending on the target wire diameter, the composition of the copper alloy, and the heat treatment conditions, and is not particularly limited, but usually the processing rate is set to 70.0 to 99.9%.
이 냉간 가공이, 제 1 냉간 가공(신선)과 제 2 냉간 가공(신선)의 복수의 냉간 가공 공정을 가지고 있는 경우, 제 1과 제 2 냉간 가공의 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 행해도 좋다.When this cold working has a plurality of cold working steps of first cold working (drawing) and second cold working (drawing), intermediate annealing (intermediate annealing) is performed between the first and second cold working good.
중간 소둔을 행하는 열처리 방법으로서는 크게 나누어 배치식과 연속식을 들 수 있다. 배치식 열처리는 처리 시간, 비용이 들기 때문에 생산성이 뒤떨어지지만, 온도나 유지 시간의 제어를 행하기 쉽기 때문에 특성의 제어를 행하기 쉽다. 이것에 대해 연속식 열처리는 신선 가공 공정과 연속으로 열처리를 행할 수 있기 때문에 생산성이 뛰어나지만, 극히 단시간에 열처리를 행할 필요가 있기 때문에 열처리 온도와 시간을 정확하게 제어하여 특성을 안정하여 실현시키는 것이 필요하게 된다. 각각의 열처리 방법은 이상과 같이 장점과 단점이 있기 때문에, 목적에 따른 열처리 방법을 선택하면 좋다.As the heat treatment method for performing intermediate annealing, there are roughly divided batch type and continuous type. The batch type heat treatment is inferior in productivity because of the processing time and cost, but it is easy to control the temperature and the holding time, so that it is easy to control the characteristics. On the other hand, the continuous type heat treatment is advantageous in productivity because the heat treatment can be performed continuously with the drawing process. However, since it is necessary to perform the heat treatment in an extremely short time, it is necessary to control the temperature and time of heat treatment accurately . Since each of the heat treatment methods has advantages and disadvantages as described above, the heat treatment method according to the purpose may be selected.
배치식의 경우는, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성 분위기의 열처리로에서, 300~600℃로 30분~2시간 열처리를 행하는 것이 바람직하다.In the case of the batch type, it is preferable to carry out heat treatment at 300 to 600 占 폚 for 30 minutes to 2 hours in a heat treatment furnace of an inert atmosphere such as nitrogen or argon.
연속식 열처리로서는, 통전(通電) 가열식과 분위기 내 주간(走間) 열처리식을 들 수 있다. 통전 가열식은, 신선 공정 도중에 전극 고리를 설치하고, 전극 고리 사이를 통과하는 구리합금 선재에 전류를 흘려, 구리합금 선재 자신에게 발생되는 주울열에 의하여 열처리를 행하는 방법이다. 분위기 내 주간 열처리식은, 신선 도중에 가열용 용기를 설치하고, 소정의 온도(예를 들면, 300~600℃)로 가열된 가열용 용기 분위기 중에 구리합금 선재를 통과시켜 열처리를 행하는 방법이다. 어떤 열처리 방법도 구리합금 선재의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기하에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 연속식의 경우는 열처리 시간이 짧기 때문에, 300~700℃에서 0.1~5초의 열처리를 행하는 것이 바람직하다.Examples of the continuous heat treatment include an energization heating type and an in-atmosphere interstage heat treatment type. In the conduction heating type, an electrode ring is provided in the middle of a drawing process, a current is flowed through a copper alloy wire passing between electrode rings, and heat treatment is performed by joule heat generated in the copper alloy wire itself. The in-atmosphere interstage heat treatment is a method in which a heating vessel is placed in the middle of the drawing and the copper alloy wire is passed through a heating vessel atmosphere heated to a predetermined temperature (for example, 300 to 600 ° C) to perform heat treatment. In any heat treatment method, it is preferable to conduct heat treatment in an inert gas atmosphere to prevent oxidation of the copper alloy wire rod. In the case of the continuous type, since the heat treatment time is short, it is preferable to conduct the heat treatment at 300 to 700 ° C for 0.1 to 5 seconds.
복수의 냉간 가공 사이에서 중간 소둔을 행함으로써, 얻어지는 선재의 신장을 회복시킴으로써 가공성을 향상시킬 수 있다. 또, 중간 소둔에 의해 Ag 석출이 촉진되며, 얻어지는 선재의 강도, 도전성을 보다 높게 할 수 있다.By performing intermediate annealing between a plurality of cold working, the workability can be improved by restoring the elongation of the obtained wire rods. Further, Ag precipitation is promoted by the intermediate annealing, and the strength and the conductivity of the obtained wire can be further increased.
［마무리 소둔(최종 소둔이라고도 한다)］(최종 열처리 공정) [Finishing annealing (also called final annealing)] (final heat treatment step)
상기 공정에 의해 원하는 사이즈(선 지름)까지 가공한 구리합금 선재에 최종 열처리로서 마무리 소둔을 실시한다.The copper alloy wire material processed to the desired size (line diameter) by the above process is subjected to finish annealing as final heat treatment.
마무리 소둔을 행하는 열처리 방법으로서는 상기 중간 소둔과 마찬가지로, 배치식과 연속식을 들 수 있다.Examples of the heat treatment method for performing the final annealing include a batch method and a continuous method as in the above-described intermediate annealing.
이 마무리 소둔시에, 구리합금 선재의 조성이나 가공률에 의해서는, 최종 열처리 후의 선재에 있어서의 인장 강도, 신장이 약간 변화하는 경우가 있다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 이 최종 열처리에 의하여 얻어지는 구리합금 선재의 신장이 7~30%, 바람직하게는 10~20%가 되도록, 마무리 소둔에서의 가열 온도, 가열 유지 시간을 적당히 조정한다.In the final annealing, the tensile strength and elongation of the wire after the final heat treatment may vary slightly depending on the composition and processing rate of the copper alloy wire rod. Therefore, in the present invention, the heating temperature and the heating and holding time in the final annealing are appropriately adjusted so that the elongation of the copper alloy wire obtained by the final heat treatment is 7 to 30%, preferably 10 to 20%.
최종 열처리는, 열처리 시간이 짧은 경우는 보다 고온에서 행하고, 열처리 시간이 긴 경우는 보다 저온에서 행한다. 연속식의 경우는 열처리 시간이 짧기 때문에, 300~700℃에서 0.1~5초의 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 또, 배치식의 경우는 열처리 시간을 길게 취할 수 있어, 300~600℃에서 30~120분간의 열처리를 행하는 것이 바람직하다.The final heat treatment is performed at a higher temperature when the heat treatment time is short, and at a lower temperature when the heat treatment time is long. In the case of the continuous type, since the heat treatment time is short, it is preferable to conduct the heat treatment at 300 to 700 ° C for 0.1 to 5 seconds. In the case of the batch type, the heat treatment time can be extended, and it is preferable to carry out the heat treatment at 300 to 600 ° C for 30 to 120 minutes.
［평각 선재의 제조방법］[Manufacturing method of flat wire rod]
다음에, 본 발명의 구리합금 평각 선재의 제조방법은, 평각선 가공공정을 가지는 이외는, 상기 환선재의 제조방법과 같다. 구체적으로는, 본 발명의 평각 선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 냉간 가공(냉간 신선), 평각선 가공, 최종 열처리(최종 소둔)의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 필요에 따라서, 냉간 가공과 평각선 가공 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 넣어도 좋은 것도, 상기 환선재의 제조방법과 같다. 주조, 냉간 가공, 중간 소둔, 최종 소둔의 각 공정의 가공·열처리의 각 조건과 그들의 바람직한 조건도 환선재의 제조방법과 같다.Next, the method for producing the copper alloy flat rectangular wire of the present invention is the same as the above-described method for producing the round wire, except that the flat wire is processed. Specifically, the method for producing a flat wire rod of the present invention comprises, for example, steps of casting, cold working (cold drawing), flat wire drawing, and final heat treatment (final annealing) in this order. If necessary, intermediate annealing (intermediate heat treatment) may be put between the cold working and the flat wire machining. The respective conditions of processing and heat treatment in the respective steps of casting, cold working, intermediate annealing, and final annealing and their preferable conditions are the same as those of the recirculating wire.
［평각선 가공］[Flat wire processing]
평각선 가공 전까지는, 환선재의 제조와 마찬가지로 하고, 주조에서 얻은 주괴에 냉간 가공(신선 가공)을 실시하여 환선 형상의 황인선을 얻고, 필요에 따라 중간 소둔을 실시한다. 평각선 가공으로서는, 이렇게 하여 얻은 환선(황인선)에, 압연기에 의한 냉간 압연, 카세트 롤러 다이스에 의한 냉간 압연, 프레스, 인발 가공 등을 실시한다. 이 평각선 가공에 의해, 폭 방향(TD) 단면 형상을 사각형으로 가공하고, 평각선의 형상으로 한다. 이 압연 등은, 통상 1~5회의 패스에 의하여 행한다. 압연시 등의 각 패스에서의 압하율과 합계 압하율은, 특히 제한되지 않고, 원하는 평각선 사이즈가 얻어지도록 적당히 설정하면 좋다. 여기서, 압하율이란 평각 가공을 행하였을 때의 압연 방향의 두께의 변화율이며, 압연 전의 두께를 t1, 압연 후의 선의 두께를 t2로 했을 때, 압하율(%)은｛1-(t2/t1)｝×100으로 표시된다. 예를 들면, 이 합계 압하율은, 10~90%로 하고, 각 패스에서의 압하율은, 10~50%로 할 수 있다. 여기서, 본 발명에 있어서, 평각선의 단면 형상에는 특히 제한은 없지만, 어스펙트비는 통상 1~50, 바람직하게는 1~20, 더 바람직하게는 2~10이다. 어스펙트비(하기의 w/t로서 표시된다)란, 평각선의 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 장변에 대한 단변의 비이다. 평각선의 사이즈로서는, 평각 선재의 두께(t)는 상기 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 단변과 같고, 평각 선재의 폭(w)은 상기 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 장변과 같다. 평각 선재의 두께는, 통상 0.1㎜ 이하, 바람직하게는 0.07㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.05㎜ 이하이다. 평각 선재의 폭은, 통상 1㎜ 이하, 바람직하게는 0.7㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎜ 이하이다.The ingot obtained in the casting is subjected to cold working (drafting) in the same manner as in the manufacture of the round wire, to obtain a round yellow phosphorus, and intermediate annealing is carried out if necessary. Cold rolling by a rolling mill, cold rolling by a cassette roller dies, pressing, drawing and the like are carried out on the ring wire (yellow wire) thus obtained. By this flattening, the cross-sectional shape in the width direction (TD) is processed into a quadrangular shape, and the shape is a square line. This rolling and the like are usually performed by 1 to 5 passes. The reduction rate and the total reduction rate in each pass such as at the time of rolling are not particularly limited and may be appropriately set so as to obtain a desired flat wire size. Here, the reduction rate is a rate of change in the rolling direction of the thickness of the flat type done the processing, when the thickness t of the line before rolling the thickness after 1, t 2 to the rolling, the reduction rate (%) of {1- (t 2 / t 1 )} x 100. For example, the total reduction can be 10 to 90%, and the reduction ratio in each pass can be 10 to 50%. Here, in the present invention, the cross-sectional shape of the square line is not particularly limited, but the aspect ratio is usually 1 to 50, preferably 1 to 20, more preferably 2 to 10. The aspect ratio (expressed as w / t below) is the ratio of the short side to the long side of the rectangle forming the cross section in the width direction (TD) of the square line. The width (w) of the flat wire is equal to the width of the rectangle forming the cross section in the width direction (TD) Respectively. The thickness of the flat wire rod is usually 0.1 mm or less, preferably 0.07 mm or less, and more preferably 0.05 mm or less. The width of the flat wire rod is usually 1 mm or less, preferably 0.7 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less.
이 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공하는 경우, 본 발명에 의한 환선재와 마찬가지로, 높은 인장 강도, 신장, 도전율을 발현할 수 있다. 여기서, 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공한다는 것은, 평각 선재의 폭(w)을 코일의 폭으로 하고, 평각선을 코일 형상으로 감는 것을 말한다.In the case of winding the flat rectangular wire in the thickness direction, it can exhibit high tensile strength, elongation and conductivity similarly to the round wire of the present invention. Here, winding the flat rectangular wire in the thickness direction means that the width w of the flat wire is the width of the coil, and the flat wire is wound in a coil shape.
［각선재의 제조방법］[Manufacturing method of each wire rod]
또한, 각선재를 제조하는 경우에는, 상기 평각 선재의 제조방법에 있어서, 폭 방향(TD) 단면이 정사각형(w=t)이 되도록 설정하면 좋다.Further, in the case of manufacturing each wire rod, it is preferable that the cross-sectional area in the width direction (TD) is set to be square (w = t) in the method for producing a flat wire rod.
［선재의 제조방법의 다른 실시형태］[Other Embodiment of Manufacturing Method of Wire Rod]
본 발명의 구리합금 선재의 제조방법의 다른 일실시 형태로서는, 우선 주조에 의하여 얻은 황인선을 제 1 냉간 가공(신선)에 부여한 후에, 중간 소둔에 의하여 신장을 회복하고, 다시 제 2 냉간 가공(신선)을 행하여 원하는 선 지름 또는 선재의 두께로 하며, 마지막으로 마무리 소둔에 의하여 소정의 기계 강도와 신장으로 조정한다고 하는 전체 제조공정을 들 수 있다. 단, 에너지 소비, 효율의 관점에서는, 냉간 가공 공정의 수를 줄이는 것이 바람직하다.As another embodiment of the method for producing a copper alloy wire of the present invention, first, a sulfur compound obtained by casting is applied to a first cold working (drawing), then an extension is recovered by intermediate annealing, ) To obtain a desired line diameter or a thickness of the wire rod, and finally, a final manufacturing process in which the predetermined mechanical strength and elongation are adjusted by finishing annealing. However, from the viewpoint of energy consumption and efficiency, it is desirable to reduce the number of cold working steps.
이들 제 1 및 제 2 냉간 신선 가공 공정에서의 각 가공률은, 목표 선 지름 또는 선재의 두께와 구리합금 조성, 또한 중간 소둔 및 마무리 소둔의 2회의 열처리 조건에 따라 바뀌고, 특히 제한되는 것은 아니지만, 통상, 제 1 냉간 가공(신선)에서의 가공률을 70.0~99.9%로 하며, 제 2 냉간 가공(신선)에서의 가공률을 70.0~99.9%로 한다.The respective machining ratios in the first and second cold drawing processes vary depending on the target line diameter or the thickness of the wire rod and the copper alloy composition and the two heat treatment conditions of intermediate annealing and finish annealing and are not particularly limited, Usually, the processing rate in the first cold working (drawing) is set to 70.0 to 99.9%, and the working rate in the second cold working (drawing) is set to 70.0 to 99.9%.
［평각 선재 및 각선재의 제조방법의 다른 실시형태］[Other Embodiments of the Plain Wire Material and Manufacturing Method of Each Wire]
상기의 제조방법을 대신하여, 소정의 합금 조성의 판재 또는 조재(條材)를 제조하고, 이들의 판 또는 조(條)를 슬릿하여, 원하는 선 폭의 평각 선재 또는 각선재를 얻을 수 있다.Instead of the above-described manufacturing method, a plate material or a joining material having a predetermined alloy composition may be prepared, and the plate or the joining material may be slit to obtain a square wire material or each wire material having a desired line width.
이 제조공정으로서 예를 들면, 주조, 열간 압연, 냉간 압연, 마무리 소둔, 슬릿 가공으로 이루어지는 방법이 있다. 필요에 따라서 냉간 압연의 도중에 중간 소둔을 넣어도 좋다. 슬릿 가공은 경우에 따라서는 마무리 소둔 전에 행해도 좋다.Examples of the manufacturing process include casting, hot rolling, cold rolling, finish annealing, and slit processing. If necessary, intermediate annealing may be carried out during the cold rolling. The slitting may be performed before finishing annealing in some cases.
［열처리 온도 범위］[Heat treatment temperature range]
도 3에 지름 φ0.1㎜의 Cu-1%Ag-0.1%Mg 환선재를 여러 가지 온도로 열처리했을 때의 강도(인장 강도), 신장의 변화를 나타낸다. 열처리 가능 온도 범위보다 저온에서 열처리하면 강도는 높지만 신장이 충분히 나오지 않기 때문에 코일 성형할 때에 불량이 생기게 된다. 또, 열처리 가능 온도 범위보다 고온에서 열처리하면 신장이 높아지지만, 강도가 크게 저하해 버려 코일 성형시에 불량이 발생하거나, 내피로 특성이 저하하여 코일의 수명이 저하하거나 해 버린다. 이상에서, 특성이 우수한 극세선의 마그넷 와이어를 얻기 위해서는 적절한 온도 범위에서의 열처리가 필요한 것을 알 수 있다. 또, 이 반연화 열처리에 의하여 안정된 성능의 구리합금 선재를 제조하기 위해서, 반연화 열처리의 온도 범위가 넓은 쪽이 바람직하고, 본 발명에 의한 구리합금 선재는 이것을 실현하는 것이다.Fig. 3 shows changes in strength (tensile strength) and elongation when a Cu-1% Ag-0.1% Mg round wire having a diameter of 0.1 mm is heat-treated at various temperatures. If the heat treatment is performed at a temperature lower than the heat treatment temperature range, the strength is high but the elongation is not sufficient, resulting in defects in coil molding. Heat treatment at a temperature higher than the heat-treatable temperature range increases the elongation, but the strength is greatly lowered, resulting in defects during coil formation, deterioration of the endothelium characteristics, and deterioration of coil life. From the above, it can be seen that a heat treatment in an appropriate temperature range is required to obtain a magnet wire of a very fine line excellent in characteristics. In order to produce a copper alloy wire having a stable performance by the semi-softening heat treatment, it is preferable that the temperature range of the semi-softening heat treatment is wide, and the copper alloy wire according to the present invention realizes this.
［선 지름 또는 선재의 두께, 용도］[Wire diameter or thickness of wire, use]
본 발명의 구리합금 선재의 선 지름 또는 선재의 두께에는, 특히 제한은 없지만, 바람직하게는 0.1㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.07㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.05㎜ 이하이다. 선 지름 또는 선재의 두께의 하한치에는 특히 제한은 없지만, 현재의 기술에서는 통상 0.01㎜ 이상이다.The wire diameter or the thickness of the wire rod of the copper alloy wire of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or less, more preferably 0.07 mm or less, and more preferably 0.05 mm or less. The lower limit of the wire diameter or the thickness of the wire rod is not particularly limited, but is usually 0.01 mm or more in the present technology.
본 발명의 구리합금 선재의 용도는, 특히 제한되지 않지만, 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰 등에 사용되고 있는 스피커 코일에 이용되는 극세선인 마그넷 와이어 등을 들 수 있다.The use of the copper alloy wire of the present invention is not particularly limited, and for example, a magnet wire which is a very fine wire used for a speaker coil used in a cellular phone, a smart phone, and the like can be given.
실시예Example
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
［환선재의 실시예, 비교예］[Examples of Rounding Material, Comparative Example]
주조재는, Ag 0.5~4.0질량%, Mg 0.05~0.5질량%를 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 표 1에 나타낸 합금 조성을 가지는 본 발명 예의 Cu-Ag-Mg 합금과, 표 1에 나타낸 합금 조성을 가지는 비교예의 구리합금을, 각각 횡형 연속 주조 방법으로 지름 φ10㎜의 황인선으로 주조했다. 이 황인선을 냉간 가공(신선)(이하의 제 1과 제 2의 2회의 냉간 가공의 합계 가공률： 99.984%), 중간 소둔, 마무리 소둔하여 지름 φ40㎛의 환선재 샘플을 제작했다. 중간 소둔, 마무리 소둔의 열처리는, 배치 소둔, 전류 소둔, 주간(走間) 소둔의 3 패턴으로부터 선택되는 어느 하나로 실시하고, 모두 질소 분위기하에서 행하였다. 한편, 중간 소둔은, 제 1 냉간 가공(신선)과 제 2 냉간 가공(신선) 사이에 한 번만 행하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 중간 소둔은 행한 것과 행하지 않은 것이 있다. 또, 본 발명에서 정의한 적성(適性) 열처리 온도 범위라도, 그 열처리 조건에 의하여 신장과 강도의 밸런스가 크게 다르다. 그 때문에, 신장이 13~18%와 비교적 가까운 조건이 되도록 열처리 조건을 조정했다.The cast material is composed of the Cu-Ag-Mg alloy of the present invention having the alloy composition shown in Table 1, which contains 0.5 to 4.0% by mass of Ag and 0.05 to 0.5% by mass of Mg and the balance of Cu and unavoidable impurities, Alloy composition of the comparative example were each cast by a horizontal continuous casting method with a yellow phosphorus having a diameter of 10 mm. This wire was subjected to cold working (drafting) (the total machining ratio of the first and second two cold working processes below: 99.984%), intermediate annealing and finish annealing, and a round wire sample having a diameter of? The intermediate annealing and the finishing annealing were carried out in any one of the three patterns of batch annealing, current annealing and inter-day annealing, all under a nitrogen atmosphere. On the other hand, the intermediate annealing was performed only once between the first cold working (drawing) and the second cold working (drawing). As shown in Table 1, the intermediate annealing was performed and the intermediate annealing was not performed. Even in the austenite heat treatment temperature range defined in the present invention, the balance between elongation and strength is greatly different depending on the heat treatment conditions. Therefore, the heat treatment conditions were adjusted so that the elongation was relatively close to 13 to 18%.
다른 환선재의 예로서 Ag, Mg에 더하여, 임의 첨가 원소 Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 표 2에 나타낸 합금 조성을 가지는 본 발명 예의 Cu-Ag-Mg-(Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 또는 Cr) 합금과, 표 2에 나타낸 합금 조성을 가지는 비교예의 구리합금을 이용하여, 각각 상기와 마찬가지로 하여 제조했다.Examples of other ring members include Ag and Mg, a table containing at least one element selected from the group consisting of optional additive elements Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr and the balance of Cu and unavoidable impurities (Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr or Cr) alloy of the present invention having the alloy composition shown in Table 2 and the copper alloy of the comparative example having the alloy composition shown in Table 2, .
［평각 선재의 실시예, 비교예］[Example of flat wire rod, comparative example]
상기 환선재와 마찬가지로 하고, 단, 황인선을 냉간 가공(신선) 후, 또는 행한 경우에는 중간 소둔 후, 중 어느 하나에, 평각 선가공을 실시하고 나서, 마무리 소둔하여, 평각 선재 샘플을 제작했다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 중간 소둔은 행한 것과 행하지 않은 것이 있다. 또, 본 발명에서 정의한 적성 열처리 온도 범위라도, 그 열처리 조건에 의하여 신장과 강도의 밸런스가 크게 다르다. 그 때문에, 신장이 13~18%와 비교적 가까운 조건이 되도록 열처리 조건을 조정했다.After the cold rolled wire was subjected to cold working (drawing), or after the intermediate annealing was performed, the flat wire was subjected to finish annealing and a square wire rod sample was produced. As shown in Table 3, intermediate annealing was carried out or not. Even in the austenitic heat treatment temperature range defined in the present invention, the balance between elongation and strength is significantly different depending on the heat treatment conditions. Therefore, the heat treatment conditions were adjusted so that the elongation was relatively close to 13 to 18%.
평각 선가공은, 표 3에 나타낸 바와 같이, 이 가공 전의 환선의 선 지름(φ)(㎜)을, 폭(w)(㎜)×두께(t)(㎜)의 사이즈의 평각선으로 냉간 압연에 의하여 가공했다.As shown in Table 3, the square-line processing was carried out in such a manner that the wire diameter (mm) (mm) of the round wire before the machining was cold-rolled at a flat wire having a size of width (w) (mm) x thickness (t) Lt; / RTI >
［특성］[characteristic]
이상과 같이 하여 얻은 환선재와 평각 선재의 샘플에 대하여, 각종 특성을 시험, 평가했다.Samples of the round wire and the square wire obtained as described above were tested and evaluated for various characteristics.
인장 강도(TS), 신장(El)은, JIS Z2201, Z2241에 따라 측정했다.Tensile strength (TS) and elongation (El) were measured according to JIS Z2201 and Z2241.
도전율(EC)은, JIS H0505에 따라 측정했다.The conductivity (EC) was measured according to JIS H0505.
Ag 함유량이 전체 비용에 크게 영향을 주기 때문에, 극세 마그넷 와이어로서 성형성과 내굴곡 피로성으로서 필요한 인장 강도인 350MPa를 기준으로 하고, 코스트 퍼포먼스의 지표(CP)를 Since the Ag content largely affects the overall cost, the tensile strength 350 MPa required as moldability and flex fatigue resistance as the fine magnet wire is used as the basis, and the index CP of the cost performance is set as
CP(MPa/질량%)=(구리합금 선재의 인장 강도-350)(MPa)/Ag 함유량(질량%)CP (MPa / mass%) = (tensile strength of copper alloy wire-350) (MPa) / Ag content (mass%)
으로 정의하여, CP≥20을 「◎(우수)」, 10≤CP＜20을 「○(양호)」, 0≤CP＜10을 「△(약간 뒤떨어짐)」, CP＜0을 「×(뒤떨어짐)」이라고 평가했다.Quot; (slightly outdated) " and CP < 0 to " X (good) " ").
코일 수명은, 도 1에 나타내는 시험 방법으로 굴곡 피로 파단 회수를 측정하여, 그 파단 회수로 평가했다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 시료로서 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)가 0.04㎜(40㎛)인 구리합금 선재의 시료를 다이스에서 끼워넣고, 선재의 굴곡을 억제하기 위해 하단부에 20g의 추(W)를 매달아 하중을 걸었다. 평각선의 경우에는, 선재의 두께 방향(ND)에서 샘플을 다이스에 끼워넣도록 세트 했다. 시료의 상단부는 접속구로 고정했다. 이 상태에서 시료를 좌우로 90도씩 접어구부리고, 매분 100회의 속도로 반복하여 구부려서, 파단될 때까지의 휨 회수를 각각의 시료에 대하여 측정했다. 한편, 휨 회수는 도면 중 1→2→3의 1왕복을 1회로 세고, 또, 2개의 다이스 사이의 간격은, 시험중에 구리합금 선재의 시료를 압박하지 않게 1㎜로 했다. 파단의 판정은, 시료의 하단부에 늘어뜨린 추가 낙하했을 때에, 파단한 것으로 했다. 한편, 다이스의 곡률에 의하여, 휨 반경(R)은 1㎜, 4㎜ 또는 6㎜로 했다. 파단 회수가 201회 이상의 것을 「◎(우수)」, 151~200회의 것을 「○(양호)」, 101~150회의 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 100회 미만의 것을 「×(뒤떨어짐)」이라고 평가했다.The coil life was evaluated by measuring the number of times of bending fatigue fracture by the test method shown in Fig. 1 and evaluating the number of times of breakage. As shown in Fig. 1, a specimen of a copper alloy wire rod having a line diameter (?) Or a thickness t of a wire rod of 0.04 mm (40 m) as a sample was sandwiched between dies, and 20 g (W). In the case of a square line, the sample was set so as to sandwich the sample in the thickness direction ND of the wire. The upper end of the sample was fixed with a connection port. In this state, the sample was bent at 90 degrees to the left and right, bending at a rate of 100 times per minute, and the number of bending until breaking was measured for each sample. On the other hand, the number of deflections is 1 in 1 → 2 → 3 in the figure, and the interval between the two dies is 1 mm so as not to pressurize the specimen of the copper alloy wire during the test. The breakage was judged to be broken when the sample was further dropped on the lower end of the sample. On the other hand, the bending radius R was set to 1 mm, 4 mm or 6 mm by the curvature of the die. (Good) "for 151 to 200 times," DELTA (slightly behind) "for 101 to 150 times and" x (backward) for less than 100 times " ).
코일 성능은, 인장 강도 350MPa 미만 또는 신장 7% 미만의 것을 「×(뒤떨어짐)」, 인장 강도 350MPa 이상 370MPa 미만 및 신장 7% 이상의 것을 「○(양호)」, 인장 강도 370MPa 이상 및 신장 7% 이상이고, 또, 도전율 75% IACS 이상의 것을 「◎(우수)」이라고 평가했다.(Good) ", a tensile strength of not less than 370 MPa and a tensile strength of not less than 7%, a tensile strength of not less than 350 MPa or a tensile strength of less than 7% Or more and a conductivity of 75% IACS or more was evaluated as "? (Excellent) ".
종합 평가는, 상기 코스트 퍼포먼스, 코일 수명 및 코일 성능으로부터 판단하여, 저비용이고 극세선 코일용 구리합금 선재로서 우수한 것을 「◎(우수)」, 그 다음에 「○(양호)」, 「△(약간 뒤떨어짐)」, 「×(뒤떨어짐)」으로 평가했다.The overall evaluation is based on the above-mentioned cost performance, coil life, and coil performance, and it is a low-cost and excellent copper alloy wire for ultra fine wire coil as "excellent (good)", followed by "good (good)", Quot; and " x (backward) ".
이와 같이 만든 본 발명 예의 샘플과 비교예의 샘플의 특성을 측정, 평가한 결과를, 환선재에 대해서는 표 1과 표 2에, 평각 선재에 대해서는 표 3에, 각각 나타낸다.The results of measurement and evaluation of the characteristics of the sample of the present invention example and the comparative example thus obtained are shown in Table 1 and Table 2 for the circular wire and in Table 3 for the square wire rod, respectively.
[표 1A][Table 1A]
[표 1B][Table 1B]
[표 1C][Table 1C]
[표 1D][Table 1D]
[표 2A][Table 2A]
[표 2B][Table 2B]
[표 3A][Table 3A]
[표 3B][Table 3B]
또, Mg를 포함하지 않은 비교용 Cu-Ag 합금 선재와 Mg를 포함한 본 발명의 Cu-Ag-Mg 합금 선재에 대하여, Ag 함유량과 반연화시의 인장 강도의 관계를 측정했다. 그 결과를 도 2에 나타낸다.In addition, the relation between the Ag content and the tensile strength at the time of semi-softening was measured for the Cu-Ag-Mg alloy wire of the present invention containing Mg and the comparative Cu-Ag alloy wire containing no Mg. The results are shown in Fig.
도 2, 표 1에 의해, 각각 같은 양의 Ag를 포함하는 구리합금 선재의 특성을 비교하면 Mg를 함유하는 본 발명의 구리합금 선재 쪽이 Mg를 함유하지 않은 비교예의 구리합금 선재보다 강도가 높다. 또, 본 발명의 구리합금 선재는, 도전성과 강도의 밸런스도 종래의 Cu-Ag 합금 선재에 필적하여 우수하다. 이들로부터, 본 발명의 구리합금 선재에 의하면, 보다 적은 Ag 함유량, 즉 보다 저비용으로, 비교예의 고농도의 Cu-Ag 합금 선재와 동등의 성능을 발휘할 수 있는 것을 알 수 있다. 열처리 온도에 착안하면 본 발명의 제조방법에 따라서 제조한 Cu-Ag-Mg 합금 선재에서는, 동일한 정도의 강도를 가지는 비교예의 합금 선재보다 고농도의 Cu-Ag 합금 선재와 비교하여 대략 50℃ 정도 낮은 온도로 열처리하는 것이 가능하고, 열처리에 걸리는 비용을 큰폭으로 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.2 and Table 1, the copper alloy wire material of the present invention containing Mg is higher in strength than the copper alloy wire material of the comparative example not containing Mg by comparing the characteristics of the copper alloy wires containing the same amount of Ag . In addition, the copper alloy wire of the present invention is superior in balance of conductivity and strength compared to conventional Cu-Ag alloy wire. From these results, it can be seen that the copper alloy wire of the present invention can exhibit the same performance as that of the Cu-Ag alloy wire of the comparative example at a lower Ag content, that is, at a lower cost. When attention is paid to the heat treatment temperature, the Cu-Ag-Mg alloy wire produced according to the manufacturing method of the present invention has a temperature lower than that of the Cu-Ag alloy wire of the comparative example, It is possible to heat-treat the substrate by the heat treatment, and it is possible to remarkably reduce the cost required for the heat treatment.
본 발명 예 중에서도 Ag가 0.5~2질량%, Mg가 0.05~0.3질량%의 것은 코스트 퍼포먼스, 코일 성능 모두 우수하고, 극세 마그넷 와이어로서 한층 더 적합한 성질을 가지고 있는 것을 알 수 있다.Among the examples of the present invention, it is understood that 0.5 to 2 mass% of Ag and 0.05 to 0.3 mass% of Mg are excellent in both cost performance and coil performance, and furthermore, are suitable properties as a fine magnet wire.
이것에 대하여, 비교예 1~5와 같이 Ag 함유량, Mg 함유량 중 적어도 어느 쪽이 불충분한 것은 반연화 열처리에 의해서도 충분한 강도를 얻을 수 없고, 극세 마그넷 와이어로서 사용할 수 없다. 또, 비교예 6~15로부터 알 수 있는 바와 같이 Mg 함유량이 0.05질량% 미만으로 불충분한 것은 Mg 첨가에 의한 반연화 특성 향상의 효과를 거의 얻을 수 없다. 이 중, 비교예 7, 비교예 9~12, 비교예 14~15는, 상기 특허문헌 1을, 각각 모방한 합금 조성의 비교예이다.On the other hand, as in Comparative Examples 1 to 5, at least either of the Ag content and the Mg content is insufficient, so that sufficient strength can not be obtained even by the semi-softening heat treatment and it can not be used as a fine magnet wire. Further, as can be seen from Comparative Examples 6 to 15, when the Mg content is less than 0.05% by mass and insufficient, the effect of improving the semi-softening property by Mg addition can hardly be obtained. Of these, Comparative Example 7, Comparative Examples 9 to 12, and Comparative Examples 14 to 15 are comparative examples of alloy compositions imitating the
또한, 비교예 16은 상기 특허문헌 3을, 비교예 17은 상기 특허문헌 2를, 각각 모방한 합금 조성의 비교예이지만, 강도가 부족하고, 코스트 퍼포먼스와 코일 수명 중 적어도 어느 쪽인가 뒤떨어지고, 극세 마그넷 와이어로서 사용할 수 없는 결과가 되었다.Comparative Example 16 is a comparative example of the alloy composition that imitates the
또한, 비교예 18은 중간 소둔 및 마무리 소둔을 어느 쪽도 실시하지 않은 비교예이지만, 신장이 부족하고, 극세 마그넷 와이어로서 사용할 수 없는 결과가 되었다.In addition, Comparative Example 18 is a comparative example in which neither intermediate annealing nor finish annealing is carried out, but the elongation is insufficient and the result is that it can not be used as a fine magnet wire.
표 2에서, Cu-Ag-Mg 합금에, 임의 첨가 원소 Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 첨가함으로써, Cu-Ag-Mg의 합금 조성이 대응하는 것끼리를 대비하면(예를 들면, 실시예 2에 대한 실시예 101, 실시예 3에 대한 실시예 102 등) 인장 강도가 향상된 것을 알 수 있다.In Table 2, by adding at least one selected from the group consisting of Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr to the Cu-Ag-Mg alloy, the alloy composition of Cu- (For example, Example 101 for Example 2, Example 102 for Example 3, etc.) can be understood to have improved tensile strength.
한편, 표에는 나타내지 않지만, 임의 첨가 원소 중, Sn의 함유량이 너무 많으면, 도전율이 뒤떨어지는 결과가 되었다.On the other hand, although it is not shown in the table, if the content of Sn in any arbitrary additive element is too large, the conductivity is inferior.
또, 표 3에서, 평각 선재의 경우에도, 환선재의 경우와 마찬가지의 결과가 된 것을 알 수 있다.It can also be seen from Table 3 that the same results as in the case of the round wire were obtained for the square wire.
표 4에, 본 발명과 비교예의 Cu-Ag-Mg 합금 선재(환선)와, 비교예의 Cu-Ag 합금 선재(환선)와의, 선 지름을 여러 가지 변경한 경우의 마그넷 와이어 성형성에의 영향의 결과에 대하여 나타낸다. 각 공시재의 구리합금 선재를 코일로 성형했을 때에 단선 등의 불량이 전혀 발생하지 않은 것을 「◎(우수)」, 극히 드물게 단선이 발생한 것을 「○(양호)」, 자주 단선이 발생한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 코일 성형할 수 없는 것을 「×(뒤떨어짐)」이라고 평가했다.Table 4 shows the results of influences on the magnet wire formability when the wire diameter of the Cu-Ag-Mg alloy wire (the return wire) of the present invention and the comparative example and the Cu-Ag alloy wire . (Good) ", " good (good) ", and " poor (good) ", where frequent breaks occurred, Slightly behind) ", and those that can not be coil-formed were evaluated as " x (backward) ".
[표 4][Table 4]
표 4의 결과에서, 동일한 정도의 Ag 함유량을 가지는 구리합금 선재로 비교한 경우, 본 발명에 의한 Cu-Ag-Mg 합금 선재 쪽이, 비교예의 Cu-Ag 합금 선재보다, 선 지름이 보다 작은 경우라도 단선하지 않고 코일에 성형할 수 있는 결과가 된 것을 알 수 있다.In the results of Table 4, when the Cu-Ag-Mg alloy wire material according to the present invention is compared with the copper alloy wire material having the same degree of Ag content, the wire diameter is smaller than that of the Cu- It can be seen that the coil can be formed into a coil without breaking.
한편, 평각 선재의 경우에도, 상기 환선의 경우와 같은 결과가 얻어진다.On the other hand, also in the case of the flat wire, the same result as in the case of the above-mentioned round wire can be obtained.
표 5에, 본 발명에 의한 Cu-Ag-Mg 합금 선재와, 비교로서 Cu-Ag 합금 선재와 Cu-Ag-Mg 합금 선재(모두 Mg의 함유량 부족)를, 배치식에 의해 여러 가지 온도로 30분간 열처리하여, 인장 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상을 양립시킬 수 있는 열처리 온도 범위를 측정한 결과를 나타낸다. 본 발명에 의한 Cu-Ag-Mg 합금 선재는 Ag 농도가 낮음에도 불구하고, 비교로서의 종래의 고농도의 Cu-Ag 합금 선재와 동등하든지 그것보다 넓은 열처리 온도 범위를 가지는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 본 발명에 의하면, 얻어진 Cu-Ag-Mg 합금 선재가 원하는 신장과 강도를 양립할 수 있는 반연화처리를, 보다 넓은 열처리 온도 범위 하에서 용이하게 행할 수 있고, 성능이 안정된 제품을 제조할 수 있는 것을 알 수 있다.In Table 5, the Cu-Ag-Mg alloy wire rod and the Cu-Ag-Mg alloy wire rod (both having a low content of Mg) were compared with the Cu-Ag- Treated for a minute to show a result of measuring a heat treatment temperature range capable of achieving a tensile strength of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more. It can be seen that the Cu-Ag-Mg alloy wire according to the present invention has the same heat treatment temperature range as that of the conventional high-concentration Cu-Ag alloy wire as the comparative example, despite the low Ag concentration. Thus, according to the present invention, the semi-softening treatment capable of achieving both the desired elongation and the strength of the obtained Cu-Ag-Mg alloy wire can be easily carried out under a wider heat treatment temperature range, and a product with stable performance can be manufactured Can be seen.
[표 5][Table 5]
Claims (9)
0.1㎜ 이하의 선 지름 또는 선재의 두께를 가지는 구리합금 선재.The method according to claim 1,
Copper alloy wire having a wire diameter or wire thickness of 0.1 mm or less.
Ag의 함유량이 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하이고, Mg의 함유량이 0.05질량% 이상 0.3질량% 이하인 구리합금 선재.The method according to claim 1,
Wherein a content of Ag is 0.5 mass% or more and 2.0 mass% or less, and a content of Mg is 0.05 mass% or more and 0.3 mass% or less.
Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하는 구리합금 선재.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Sn, Zn, In, Ni, Co, Zr, and Cr in an amount of 0.05 to 0.3 mass% as a content of the copper alloy wire.
선 지름 또는 선재의 두께가 50㎛ 이하인 구리합금 선재.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A copper alloy wire having a wire diameter or a wire thickness of 50 탆 or less.
상기 선재를 반연화 상태로 하는 최종 열처리 공정을 가지는 구리합금 선재의 제조방법.(Rough drawn line) of a copper alloy containing 0.5 mass% or more and 4.0 mass% or less of Ag and 0.05 mass% or more and 0.5 mass% or less of Mg and the balance being Cu and unavoidable impurities is subjected to cold working, A wire rod forming step of forming a wire rod having a thickness of 0.1 mm or less,
And a final heat treatment step of bringing the wire into a semi-softened state.
상기 최종 열처리 공정에서의 열처리 온도가, 300℃ 이상 600℃ 이하인 구리합금 선재의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the heat treatment temperature in the final heat treatment step is 300 占 폚 or more and 600 占 폚 or less.
상기 선재 가공 공정에서, 복수의 냉간 가공의 사이에 중간 열처리를 행하는 구리합금 선재의 제조방법.8. The method according to claim 6 or 7,
In the wire rod working step, an intermediate heat treatment is performed during a plurality of cold working.
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