KR101808469B1

KR101808469B1 - 전자 부품용 티탄 구리

Info

Publication number: KR101808469B1
Application number: KR1020167013690A
Authority: KR
Inventors: 히로야스 호리에
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2017-12-12
Also published as: TWI518191B; KR20160075690A; WO2015072221A1; US20160304990A1; US10100387B2; JP5718436B1; TW201522672A; CN105745341A; JP2015098622A; CN105745341B

Abstract

큰 Ti 농도의 요동을 갖는 티탄 구리를 제공한다. Ti 를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 함유하고, 제 3 원소로서 Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상을 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 티탄 구리로서, 압연 방향에 평행한 단면에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도를 면분석했을 때의 Ti 농도의 최대 최소차가 5 ∼ 16 질량％ 인 티탄 구리.

Description

전자 부품용 티탄 구리{COPPER-TITANIUM ALLOY FOR ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은 커넥터 등의 전자 부품용 부재로서 바람직한 티탄 구리에 관한 것이다.

최근에는 휴대 단말 등으로 대표되는 전자 기기의 소형화가 점점 진행되고, 따라서 그것에 사용되는 커넥터는 협피치화, 저배화 (低背化) 및 협폭화의 경향이 현저하다. 소형의 커넥터일수록 핀폭이 좁고, 작게 접은 가공 형상이 되기 때문에, 사용하는 부재에는, 필요한 탄력성을 얻기 위한 높은 강도가 요구된다. 이런 점에서, 티탄을 함유하는 구리 합금 (이하, 「티탄 구리」라고 칭한다.) 은, 비교적 강도가 높고, 응력 완화 특성에 있어서는 구리 합금 중 가장 우수하기 때문에, 특히 강도가 요구되는 신호계 단자용 부재로서 오래 전부터 사용되어 왔다.

티탄 구리는 시효 경화형의 구리 합금이다. 용체화 처리에 의해서 용질 원자인 Ti 의 과포화 고용체를 형성시키고, 그 상태로부터 저온에서 비교적 장시간의 열처리를 실시하면, 스피노달 분해에 의해서, 모상 (母相) 중에 Ti 농도의 주기적 변동인 변조 구조가 발달하고, 강도가 향상된다. 이 때, 문제가 되는 것은, 강도와 굽힘 가공성이 상반되는 특성인 점이다. 즉, 강도를 향상시키면 굽힘 가공성이 저해되고, 반대로 굽힘 가공성을 중시하면 원하는 강도가 얻어지지 않는다는 것이다. 일반적으로, 냉간 압연의 압하율을 높게 할수록, 도입되는 전위가 많아져 전위 밀도가 높아지므로, 석출에 기여하는 핵 생성 사이트가 증가하고, 시효 처리 후의 강도를 높게 할 수 있는데, 압하율을 지나치게 높게 하면 굽힘 가공성이 악화된다. 이 때문에, 강도 및 굽힘 가공성의 양립을 도모하는 것이 과제로 되어 왔다.

그래서, Fe, Co, Ni, Si 등의 제 3 원소를 첨가하는 (특허문헌 1), 모상 중에 고용되는 불순물 원소군의 농도를 규제하고, 이것들을 제 2 상 입자 (Cu-Ti-X 계 입자) 로서 소정의 분포 형태로 석출시켜 변조 구조의 규칙성을 높게 하는 (특허문헌 2), 결정립을 미세화시키는 데에 유효한 미량 첨가 원소와 제 2 상 입자의 밀도를 규정하는 (특허문헌 3), 결정립을 미세화하는 (특허문헌 4), 결정 방위를 제어하는 (특허문헌 5) 것 등의 관점에서, 티탄 구리의 강도와 굽힘 가공성의 양립을 도모하고자 하는 기술이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 6 에는 스피노달 분해에서 기인하는 티탄의 변조 구조가 발달해 감에 따라, 티탄의 농도 변화의 진폭 (농담) 이 커지고, 이것에 의해서 티탄 구리에 점성을 부여하여 강도 및 굽힘 가공성이 향상되는 것이 기재되어 있다. 그래서, 특허문헌 6 에 있어서는 스피노달 분해에서 기인하는 모상 중의 Ti 농도의 진폭을 제어하는 기술이 제안되어 있다. 특허문헌 6 에 있어서는, 최종의 용체화 처리 후에 열처리 (아 (亞) 시효 처리) 를 실시하고, 미리 스피노달 분해를 일으키고, 그 후에, 종래 레벨의 냉간 압연, 종래 레벨의 시효 처리 또는 그것보다 저온·단시간의 시효 처리를 실시함으로써 Ti 농도의 진폭을 크게 하고, 티탄 구리의 고강도화를 도모하는 것이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2004-231985호 일본 공개특허공보 2004-176163호 일본 공개특허공보 2005-97638호 일본 공개특허공보 2006-265611호 일본 공개특허공보 2012-188680호 일본 공개특허공보 2012-097306호

이와 같이, 종래에는 강도 및 굽힘 가공성의 양면에서 특성의 개선을 도모하는 노력이 많이 행해져 왔지만, 전자 기기의 소형화에 따라 탑재되는 커넥터 등의 전자 부품의 소형화도 더욱 진전되고 있다. 이러한 기술 트렌드에 추종하기 위해서는 티탄 구리의 강도 및 굽힘 가공성을 더욱 높은 차원에서 달성하는 것이 필요하게 된다. 강도 및 굽힘 가공성의 밸런스 향상에는 스피노달 분해에서 기인하는 Ti 농도의 요동을 크게 하는 것이 유효한 것이 나타나 있지만, 아직 개선의 여지가 남아 있다.

그래서, 본 발명은 더욱 큰 Ti 농도의 요동을 갖는 티탄 구리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 특허문헌 6 에 기재된 최종 용체화 처리 → 열처리 (아시효 처리) → 냉간 압연 → 시효 처리라는 티탄 구리의 제조 순서에 대하여, 최종 용체화 처리 후의 열처리를 2 단계로 함으로써 스피노달 분해에 의한 Ti 농도의 폭 (농담) 을 더욱 크게 할 수 있고, 이것에 의해서 강도 및 굽힘 가공성의 밸런스가 더욱 향상되는 것을 알아냈다. 본 발명은 이상의 지견을 배경으로 하여 완성된 것이며, 이하에 의해서 특정된다.

본 발명은 일 측면에 있어서, Ti 를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 함유하고, 제 3 원소로서 Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상을 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 티탄 구리로서, 압연 방향에 평행한 단면 (斷面) 에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도를 면분석했을 때의 Ti 농도의 최대 최소차가 5 ∼ 16 질량％ 인 티탄 구리이다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, Ti 를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 함유하고, 제 3 원소로서 Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상을 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 티탄 구리로서, 압연 방향에 평행한 단면에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도를 면분석했을 때의 Ti 농도의 표준 편차가 1.0 ∼ 4.0 질량％ 인 티탄 구리이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 압연 방향에 평행한 단면의 조직 관찰에 있어서의 평균 결정 입경이 2 ∼ 30 ㎛ 이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 다른 일 실시형태에 있어서는, 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 900 ㎫ 이상이고, 또한 판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 굽힘 반경 (R)/판두께 (t) = 0 으로 하여 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 실시했을 때에 굴곡부에 크랙을 발생시키지 않는다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 관련된 티탄 구리를 구비한 신동품이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 관련된 티탄 구리를 구비한 전자 부품이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리는 종래에 비해 큰 Ti 농도의 요동을 가지므로, 강도 및 굽힘 가공성의 밸런스가 더욱 개선된다. 본 발명에 관련된 티탄 구리를 재료로 함으로써 신뢰성이 높은 커넥터 등의 전자 부품이 얻어진다.

(1) Ti 농도

본 발명에 관련된 티탄 구리에 있어서는, Ti 농도를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 로 한다. 티탄 구리는, 용체화 처리에 의해 Cu 매트릭스 중에 Ti 를 고용시키고, 시효 처리에 의해 미세한 석출물을 합금 중에 분산시킴으로써, 강도 및 도전율을 상승시킨다.

Ti 농도가 2.0 질량％ 미만이 되면, Ti 농도의 폭이 발생하지 않거나 또는 작아짐과 함께 석출물의 석출이 불충분해져 원하는 강도가 얻어지지 않는다. Ti 농도가 4.0 질량％ 를 초과하면, 굽힘 가공성이 열화되고, 압연시에 재료가 균열되기 쉬워진다. 강도 및 굽힘 가공성의 밸런스를 고려하면, 바람직한 Ti 농도는 2.5 ∼ 3.5 질량％ 이다.

(2) 제 3 원소

본 발명에 관련된 티탄 구리에 있어서는, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 제 3 원소의 1 종 이상을 함유시킴으로써, 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 단, 제 3 원소의 합계 농도가 0.5 질량％ 를 초과하면, 굽힘 가공성이 열화되고, 압연시에 재료가 균열되기 쉬워진다. 그래서, 이것들 제 3 원소는 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유할 수 있고, 강도 및 굽힘 가공성의 밸런스를 고려하면, 상기 원소의 1 종 이상을 총량으로 0.1 ∼ 0.4 질량％ 함유시키는 것이 바람직하다.

(3) Ti 농도의 최대 최소차 및 표준 편차

본 발명에 있어서는, 모상 중에 있어서의 Ti 농도의 변화를 나타내는 지표로서 Ti 농도의 최대 최소차를 규정한다. 분석은 압연 방향에 평행한 단면에 대한 주사형 투과 전자 현미경 (STEM) 을 사용한 에너지 분산형 X 선 분광법 (EDX) 에 의해 실시한다 (STEM-EDX 분석). STEM-EDX 분석에 의해 티탄 구리의 모상을 면분석하면, 스피노달 분해의 영향에 의해서 Ti 농도가 측정점에 따라 변화된다. 본 발명에 있어서는, 1 시야 (배율 1,000,000 배, 관찰 시야 : 140 ㎚ × 140 ㎚) 에 대하여 임의의 150 점에 있어서의 Ti 농도의 최소값 및 최대값을 측정하고, 5 시야의 평균값을 측정값으로 한다.

본 발명에 있어서는 티탄 구리의 모상 중의 Ti 농도의 변화 (요동) 가 큰 것이 특징의 하나이다. 이것에 의해서 티탄 구리에는 점성이 부여되어 강도 및 굽힘 가공성이 향상된다고 생각된다. 본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 압연 방향에 평행한 단면에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도 (질량％) 의 최대 최소차가 5 질량％ 이상이고, 바람직하게는 6 질량％ 이상이고, 보다 바람직하게는 7 질량％ 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 8 질량％ 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 10 질량％ 이상이다.

Ti 농도의 변화의 크기는, Ti 농도의 표준 편차로 표현할 수도 있다. 여기서 말하는 표준 편차는, 상기 서술한 측정 조건에 의해 얻어진 150 점 × 5 시야의 Ti 농도의 데이터로부터 산출되는 Ti 농도의 표준 편차이다. 표준 편차가 크다는 것은 Ti 농도의 변화가 큰 것을 나타내고, 표준 편차가 작다는 것은 Ti 농도의 변화가 작은 것을 나타낸다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 압연 방향에 평행한 단면에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도의 표준 편차가 1.0 질량％ 이상이고, 바람직하게는 1.5 질량％ 이상이고, 보다 바람직하게는 2.0 질량％ 이상이다.

한편, 모상 중의 Ti 농도 (질량％) 의 변화가 지나치게 커지면, 조대한 제 2 상 입자가 석출되기 쉬워져 반대로 강도나 굽힘 가공성이 저하되는 경향이 있다. 그 때문에, 본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 모상 중의 Ti 농도 (질량％) 의 최대 최소차는 16 질량％ 이하이고, 바람직하게는 15 질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 14 질량％ 이하이다. 또한, 본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 모상 중의 Ti 농도의 표준 편차가 4.0 질량％ 이하, 바람직하게는 3.5 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 3.0 질량％ 이하이다.

(4) 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성

본 발명에 관련된 티탄 구리는 일 실시형태에 있어서, JIS-Z2241 에 따른 인장 시험을 실시했을 때에 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 900 ㎫ 이상이고, 또한 판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 굽힘 반경 (R)/판두께 (t) = 0 으로 하여 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 JIS-H3130 에 따라서 실시했을 때에 굴곡부에 크랙을 발생시키지 않는다.

본 발명에 관련된 티탄 구리는 바람직한 일 실시형태에 있어서, JIS-Z2241 에 따른 인장 시험을 실시했을 때에 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 1000 ㎫ 이상이고, 또한, 판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 굽힘 반경 (R)/판두께 (t) = 0 으로 하여 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 JIS-H3130 에 따라서 실시했을 때에 굴곡부에 크랙을 발생시키지 않는다.

본 발명에 관련된 티탄 구리는 보다 바람직한 일 실시형태에 있어서, JIS-Z2241 에 따른 인장 시험을 실시했을 때에 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 1050 ㎫ 이상이고, 또한 판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 굽힘 반경 (R)/판두께 (t) = 0 으로 하여 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 JIS-H3130 에 따라서 실시했을 때에 굴곡부에 크랙을 발생시키지 않는다.

본 발명에 관련된 티탄 구리는 더욱 더 바람직한 일 실시형태에 있어서, JIS-Z2241 에 따른 인장 시험을 실시했을 때에 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 1100 ㎫ 이상이고, 또한 판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 굽힘 반경 (R)/판두께 (t) = 0 으로 하여 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 JIS-H3130 에 따라서 실시했을 때에 굴곡부에 크랙을 발생시키지 않는다.

0.2 ％ 내력의 상한값은, 본 발명이 목적으로 하는 강도 면에서는 특별히 규제되지 않지만, 시간 및 비용이 걸리는 데다가, 고강도를 얻기 위해서 Ti 농도를 높이면 열간 압연시에 균열될 위험성이 있기 때문에, 본 발명에 관련된 티탄 구리의 0.2 ％ 내력은 일반적으로는 1400 ㎫ 이하이고, 전형적으로는 1300 ㎫ 이하이고, 보다 전형적으로는 1200 ㎫ 이하이다.

(5) 결정 입경

티탄 구리의 강도 및 굽힘 가공성을 향상시키기 위해서는, 결정립이 작을수록 좋다. 그래서, 바람직한 평균 결정 입경은 30 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 더욱 더 바람직하게는 10 ㎛ 이하이다. 하한에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 결정 입경의 판별이 곤란해질만큼 미세화하고자 하면 미제 결정립이 존재하는 혼립 (混粒) 이 되기 때문에 오히려 굽힘 가공성이 악화되기 쉽다. 그래서, 평균 결정 입경은 2 ㎛ 이상이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 평균 결정 입경은 광학 현미경이나 전자 현미경에 의한 관찰에서 압연 방향에 평행한 단면의 조직 관찰에 있어서의 원상당 직경으로 나타낸다.

(6) 티탄 구리의 판두께

본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 판두께를 0.5 ㎜ 이하로 할 수 있고, 전형적인 실시형태에 있어서는 두께를 0.03 ∼ 0.3 ㎜ 로 할 수 있고, 보다 전형적인 실시형태에 있어서는 두께를 0.08 ∼ 0.2 ㎜ 로 할 수 있다.

(7) 용도

본 발명에 관련된 티탄 구리는 여러 가지 신동품, 예를 들어 판, 조 (條), 관, 봉 및 선으로 가공할 수 있다. 본 발명에 관련된 티탄 구리는, 한정적이지 않지만, 커넥터, 스위치, 오토포커스 카메라 모듈, 잭, 단자 (예를 들어 배터리 단자), 릴레이 등의 전자 부품의 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다.

(8) 제조 방법

본 발명에 관련된 티탄 구리는, 특히 최종의 용체화 처리 및 그 이후의 공정에서 적절한 열처리 및 냉간 압연을 실시함으로써 제조 가능하다. 이하에, 바람직한 제조예를 공정마다 순차 설명한다.

<잉곳 제조>

용해 및 주조에 의한 잉곳의 제조는, 기본적으로 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 중에서 실시한다. 용해에 있어서 첨가 원소의 용해 잔여물이 있으면, 강도의 향상에 대하여 유효하게 작용하지 않는다. 따라서, 용해 잔여물을 없애기 위해, Fe 나 Cr 등의 고융점의 제 3 원소는, 첨가하고 나서 충분히 교반한 후, 일정 시간 유지할 필요가 있다. 한편, Ti 는 Cu 중에 비교적 녹기 쉽기 때문에 제 3 원소의 용해 후에 첨가하면 된다. 따라서, Cu 에, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유하도록 첨가하고, 이어서 Ti 를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 함유하도록 첨가하여 잉곳을 제조하는 것이 바람직하다.

<균질화 어닐링 및 열간 압연>

잉곳 제조시에 발생한 응고 편석이나 정출물 (晶出物) 은 조대하기 때문에 균질화 어닐링으로 가능한 한 모상에 고용시켜 작게 하고, 가능한 한 없애는 것이 바람직하다. 이것은 굽힘 균열의 방지에 효과가 있기 때문이다. 구체적으로는, 잉곳 제조 공정 후에는, 900 ∼ 970 ℃ 로 가열하여 3 ∼ 24 시간 균질화 어닐링을 실시한 후에, 열간 압연을 실시하는 것이 바람직하다. 액체 금속 취성을 방지하기 위해서, 열연 전 및 열연 중에는 960 ℃ 이하로 하고, 또한, 원래 두께로부터 전체의 압하율이 90 ％ 까지의 패스는 900 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<제 1 용체화 처리>

그 후, 냉연과 어닐링을 적절히 반복하고 나서 제 1 용체화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 여기서 미리 용체화를 실시해 두는 이유는, 최종의 용체화 처리에서의 부담을 경감시키기 위해서이다. 즉, 최종의 용체화 처리에서는, 제 2 상 입자를 고용시키기 위한 열처리가 아니라, 이미 용체화되어 있는 것이므로, 그 상태를 유지하면서 재결정만 일으키면 되기 때문에, 가벼운 열처리로 끝난다. 구체적으로는, 제 1 용체화 처리는 가열 온도를 850 ∼ 900 ℃ 로 하고, 2 ∼ 10 분간 실시하면 된다. 그 때의 승온 속도 및 냉각 속도에 있어서도 최대한 빠르게 하고, 여기서는 제 2 상 입자가 석출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또, 제 1 용체화 처리는 실시하지 않아도 된다.

<중간 압연>

최종의 용체화 처리 전의 중간 압연에 있어서의 압하율을 높게 할수록, 최종의 용체화 처리에 있어서의 재결정립을 균일하고 또한 미세하게 제어할 수 있다. 따라서, 중간 압연의 압하율은 바람직하게는 70 ∼ 99 ％ 이다. 압하율은 {((압연 전의 두께 - 압연 후의 두께)/압연 전의 두께) × 100 ％} 로 정의된다.

<최종의 용체화 처리>

최종의 용체화 처리에서는, 석출물을 완전히 고용시키는 것이 바람직하지만, 완전히 없앨 때까지 고온으로 가열하면, 결정립이 조대화되기 쉽기 때문에, 가열 온도는 제 2 상 입자 조성의 고용한 (固溶限) 부근의 온도로 한다 (Ti 의 첨가량이 2.0 ∼ 4.0 질량％ 의 범위에서 Ti 의 고용한이 첨가량과 동등해지는 온도는 730 ∼ 840 ℃ 정도이고, 예를 들어 Ti 의 첨가량이 3.0 질량％ 에서는 800 ℃ 정도). 그리고 이 온도까지 급속히 가열하고, 수랭 등에 의해서 냉각 속도도 빠르게 하면 조대한 제 2 상 입자의 발생이 억제된다. 따라서, 전형적으로는, 730 ∼ 840 ℃ 의 Ti 의 고용한이 첨가량과 동일해지는 온도에 대하여 -20 ℃ ∼ +50 ℃ 의 온도로 가열하고, 보다 전형적으로는 730 ∼ 880 ℃ 의 Ti 의 고용한이 첨가량과 동일해지는 온도에 비해 0 ∼ 30 ℃ 높은 온도, 바람직하게는 0 ∼ 20 ℃ 높은 온도로 가열한다.

또한, 최종의 용체화 처리에서의 가열 시간은 짧은 것이 결정립의 조대화를 억제할 수 있다. 가열 시간은 예를 들어 30 초 ∼ 10 분으로 할 수 있고, 전형적으로는 1 분 ∼ 8 분으로 할 수 있다. 이 시점에서 제 2 상 입자가 발생해도 미세하고 또한 균일하게 분산되어 있으면, 강도와 굽힘 가공성에 대하여 거의 무해하다. 그러나 조대한 것은 최종의 시효 처리에서 더욱 성장하는 경향이 있기 때문에, 이 시점에서의 제 2 상 입자는 생성되어도 되도록 적게, 작게 해야 된다.

<예비 시효>

최종의 용체화 처리에 이어, 예비 시효 처리를 실시한다. 종래에는 최종의 용체화 처리 후에는 냉간 압연을 실시하는 것이 통례였지만, 본 발명에 관련된 티탄 구리를 얻는 데에 있어서는 최종의 용체화 처리 후, 냉간 압연을 실시하지 않고 즉시 예비 시효 처리를 실시하는 것이 중요하다. 예비 시효 처리는 다음 공정의 시효 처리보다 저온에서 실시되는 열처리이고, 예비 시효 처리 및 후술하는 시효 처리를 연속하여 실시함으로써 티탄 구리의 모상 중의 Ti 농도의 요동을 비약적으로 크게 하는 것이 가능해진다. 예비 시효 처리는 표면 산화 피막의 발생을 억제하기 위해서 Ar, N₂, H₂등의 불활성 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다.

예비 시효 처리에 있어서의 가열 온도가 지나치게 낮아도 지나치게 높아도 상기 이점을 얻는 것은 곤란하다. 본 발명자에 의한 검토 결과에 의하면, 재료 온도 150 ∼ 250 ℃ 에서 10 ∼ 20 시간 가열하는 것이 바람직하고, 재료 온도 160 ∼ 230 ℃ 에서 10 ∼ 18 시간 가열하는 것이 보다 바람직하고, 170 ∼ 200 ℃ 에서 12 ∼ 16 시간 가열하는 것이 더욱 더 바람직하다.

<시효 처리>

예비 시효 처리에 이어, 시효 처리를 실시한다. 예비 시효 처리 후, 일단 실온까지 냉각시켜도 된다. 제조 효율을 생각하면, 예비 시효 처리 후, 냉각시키지 않고 시효 처리 온도까지 승온시키고, 연속하여 시효 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 어느 방법이어도 얻어지는 티탄 구리의 특성에 차이는 없다. 단, 예비 시효는 그 후의 시효 처리에서 균일하게 제 2 상 입자를 석출시키는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 예비 시효 처리와 시효 처리 사이에는 냉간 압연은 실시해서는 안된다.

예비 시효 처리에 의해서 용체화 처리에서 고용시킨 티탄이 조금 석출되고 있으므로, 시효 처리는 관례의 시효 처리보다 약간 저온에서 실시해야 되고, 재료 온도 300 ∼ 450 ℃ 에서 0.5 ∼ 20 시간 가열하는 것이 바람직하고, 재료 온도 350 ∼ 440 ℃ 에서 2 ∼ 18 시간 가열하는 것이 보다 바람직하고, 재료 온도 375 ∼ 430 ℃ 에서 3 ∼ 15 시간 가열하는 것이 더욱 더 바람직하다. 시효 처리는 예비 시효 처리와 동일한 이유에 의해, Ar, N₂, H₂ 등의 불활성 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다.

<최종의 냉간 압연>

상기 시효 처리 후, 최종의 냉간 압연을 실시한다. 최종의 냉간 가공에 의해서 티탄 구리의 강도를 높일 수 있지만, 본 발명이 의도하는 고강도와 굽힘 가공성의 양호한 밸런스를 얻기 위해서는 압하율을 10 ∼ 50 ％, 바람직하게는 20 ∼ 40 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

<변형 제거 어닐링>

고온 폭로시의 내처짐성을 향상시키는 관점에서는, 최종의 냉간 압연 후에 변형 제거 어닐링을 실시하는 것이 요구된다. 변형 제거 어닐링을 실시함으로써 전위가 재배열되기 때문이다. 변형 제거 어닐링의 조건은 관용의 조건이면 되지만, 과도한 변형 제거 어닐링을 실시하면 조대 입자가 석출되어 강도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 변형 제거 어닐링은 재료 온도 200 ∼ 600 ℃ 에서 10 ∼ 600 초 실시하는 것이 바람직하고, 250 ∼ 550 ℃ 에서 10 ∼ 400 초 실시하는 것이 보다 바람직하고, 300 ∼ 500 ℃ 에서 10 ∼ 200 초 실시하는 것이 더욱 더 바람직하다.

또, 당업자이면, 상기 각 공정 사이에 적절히, 표면의 산화 스케일 제거를 위한 연삭, 연마, 쇼트 블라스트 산세 등의 공정을 실시할 수 있는 것은 이해할 수 있을 것이다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예 (발명예) 를 비교예와 함께 나타내는데, 이것들은 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것이며, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

표 1 (표 1-1 및 1-2) 에 나타내는 합금 성분을 함유하고 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 티탄 구리의 시험편을 여러 가지 제조 조건에서 제조하고, 각각의 모상 중의 Ti 농도의 최대 최소차, 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 조사하였다.

먼저, 진공 용해로에서 전기 구리 2.5 ㎏ 을 용해하고, 제 3 원소를 표 1 에 나타내는 배합 비율로 각각 첨가한 후, 동 표에 나타내는 배합 비율의 Ti 를 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이것들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여, 각각 약 2 ㎏ 의 잉곳을 제조하였다.

상기 잉곳에 대하여 950 ℃ 에서 3 시간 가열하는 균질화 어닐링 후, 900 ∼ 950 ℃ 에서 열간 압연을 실시하고, 판두께 15 ㎜ 의 열연판을 얻었다. 면삭 (面削) 에 의한 탈스케일 후, 냉간 압연하여 베어 스트립의 판두께 (1 ∼ 8 ㎜) 로 하고, 베어 스트립에서의 제 1 차 용체화 처리를 실시하였다. 제 1 차 용체화 처리의 조건은 850 ℃ 에서 10 분간 가열로 하고, 그 후, 수랭하였다. 이어서, 표 1 에 기재된 최종 냉간 압연에 있어서의 압하율 및 제품 판두께의 조건에 따라 압하율을 조정하여 중간의 냉간 압연을 실시한 후, 급속 가열이 가능한 어닐링로에 삽입하여 최종의 용체화 처리를 실시하고, 그 후, 수랭하였다. 이 때의 가열 조건은 재료 온도가 Ti 의 고용한이 첨가량과 동일해지는 온도 (Ti 농도 3.0 질량％ 에서 약 800 ℃, Ti 농도 2.0 질량％ 에서 약 730 ℃, Ti 농도 4.0 질량％ 에서 약 840 ℃) 를 기준으로 하여 표 1 에 기재된 바와 같이 하였다. 이어서, Ar 분위기 중에서 표 1 에 기재된 조건으로 예비 시효 처리 및 시효 처리를 연속하여 실시하였다. 여기서는 예비 시효 처리 후에 냉각을 실시하지 않았다. 산세에 의한 탈스케일 후, 표 1 에 기재된 조건에서 최종 냉간 압연을 실시하고, 마지막에 표 1 에 기재된 각 가열 조건에서 변형 제거 어닐링을 실시하여 발명예 및 비교예의 시험편으로 하였다. 시험편에 따라서는 예비 시효 처리, 시효 처리 또는 변형 제거 어닐링을 생략하였다.

제조한 제품 시료에 대해서, 다음 평가를 실시하였다.

(가) 0.2 ％ 내력

JIS13B 호 시험편을 제조하고, 이 시험편에 대하여 JIS-Z2241 에 따라서 인장 시험기를 사용하여 압연 방향과 평행한 방향의 0.2 ％ 내력을 측정하였다.

(나) 굽힘 가공성

판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 JIS-H3130 에 따라서 실시하고, 균열이 발생하지 않는 최소의 굽힘 반경 (MBR) 과 두께 (t) 의 비인 최소 굽힘 반경비 (MBR/t) 를 구하였다. 이 때, 균열의 유무는, 굴곡부 단면을 기계 연마로 경면으로 마무리하고, 광학 현미경으로 관찰하여 굴곡부에 크랙이 발생했는지의 여부로 판단하였다.

(다) STEM-EDX 분석

각 시험편에 대해서, 압연면을 수속 이온 빔 (FIB) 으로 절단함으로써 압연 방향에 평행한 단면을 노출한 후, 시료 두께를 100 ㎚ 이하 정도의 얇기까지 가공하고, 그 단면을 관찰하였다. 관찰은 주사형 투과 전자 현미경 (닛폰 전자 주식회사 형식 : JEM-2100F) 을 사용하여, 검출기는 에너지 분산형 X 선 분석계 (EDX) 를 사용하고, 시료 경사 각도 0°, 가속 전압 200 kV, 전자선의 스폿 직경 0.2 ㎚ 에서 실시하였다. 그리고, 관찰은 관찰 배율을 1,000,000 배, 1 시야당의 관찰 시야를 140 ㎚ × 140 ㎚ 로 하여 실시하고, 임의의 150 점에 있어서의 Ti 농도를 분석하였다. 또, 석출물의 영향에 의한 측정 오차를 막기 위해서, 석출물이 존재하지 않는 위치를 측정 지점으로서 선택하였다.

시야마다 Ti 농도의 최소값 및 최대값을 구하고, 그 차를 산출하였다. 동일한 분석을 상이한 관찰 시야에서 5 회 반복하고, 그 평균을 산출하여 Ti 농도의 최대 최소차의 측정값으로 하였다.

(라) 결정 입경

또한, 각 제품 시료의 평균 결정 입경의 측정은, 압연면을 FIB 로 절단함으로써, 압연 방향에 평행한 단면을 노출한 후, 단면을 전자 현미경 (Philips 사 제조 XL30 SFEG) 을 사용하여 관찰하고, 단위 면적당의 결정립의 수를 카운트하여, 결정립의 평균의 원상당 직경을 구하였다. 구체적으로는, 100 ㎛ × 100 ㎛ 의 프레임을 제조하고, 이 프레임 중에 존재하는 결정립의 수를 카운트하였다. 또, 프레임을 횡단하고 있는 결정립에 대해서는, 전부 1/2 개로서 카운트하였다. 프레임의 면적 10000 ㎛² 을 그 합계로 나눈 것이 결정립 1 개당의 면적의 평균값이다. 그 면적을 갖는 진원의 직경이 원상당 직경이기 때문에, 이것을 평균 결정 입경으로 하였다.

(고찰)

표 1 (표 1-1 및 1-2) 에 시험 결과를 나타낸다. 발명예 1 에서는 최종 용체화 처리, 예비 시효, 시효, 최종 냉간 압연의 조건이 각각 적절했기 때문에, Ti 농도의 최대 최소차가 커지고, 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성이 높은 차원에서의 양립이 달성되고 있는 것을 알 수 있다.

발명예 2 는 예비 시효의 가열 온도를 발명예 1 보다 낮게 한 것에 의해 Ti 농도의 최대 최소차가 저하되었지만, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 3 은 예비 시효의 가열 온도를 발명예 1 보다 높게 한 것에 의해 Ti 농도의 최대 최소차가 상승하고, 높은 굽힘 가공성을 유지하면서도 0.2 ％ 내력이 향상되었다.

발명예 4 는 시효의 가열 온도를 발명예 1 보다 낮게 한 것에 의해 Ti 농도의 최대 최소차가 저하되었지만, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 5 는 시효의 가열 온도를 발명예 1 보다 높게 한 것에 의해 Ti 농도의 최대 최소차가 상승하고, 0.2 ％ 내력이 향상되었다.

발명예 6 은 최종 냉간 압연에 있어서의 압하율을 발명예 1 보다 작게 한 것에 의해 0.2 ％ 내력이 발명예 1 보다 저하되었지만 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 7 은 최종 냉간 압연에 있어서의 압하율을 발명예 1 보다 높게 한 것에 의해 높은 굽힘 가공성을 유지하면서도 0.2 ％ 내력이 향상되었다.

발명예 8 에서는 발명예 1 에 대하여 변형 제거 어닐링을 생략했지만, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 9 에서는 발명예 1 에 대하여 변형 제거 어닐링에 있어서의 가열 온도를 높게 한 것에 의해 Ti 농도 최대 최소차가 상한 부근까지 상승되었지만, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 10 은 발명예 1 에 대하여 제 3 원소의 첨가를 생략한 예이다. 0.2 ％ 내력에 저하가 보였지만, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 11 은 발명예 1 에 대하여 티탄 구리 중의 Ti 농도를 하한까지 낮게 한 예이다. Ti 농도의 최대 최소차가 저하되어 0.2 ％ 내력에 저하가 보였지만, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 12 는 발명예 1 에 대하여 티탄 구리 중의 Ti 농도를 상한까지 높게 한 것에 의해 Ti 농도의 최대 최소차가 상한 부근까지 상승되었지만 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

발명예 13 ∼ 18 은 발명예 1 에 대하여 제 3 원소의 종류를 바꾼 예인데, 여전히 양호한 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성을 확보할 수 있었다.

비교예 1 은 최종의 용체화 처리 온도가 지나치게 낮았던 것에 의해 미재결정 영역과 재결정 영역이 혼재하는 혼립화가 일어나고, Ti 농도의 최대 최소차가 저하되었다. 그 때문에 굽힘 가공성이 나빴다.

비교예 2 에서는 예비 시효 처리를 실시하지 않았기 때문에 Ti 농도의 최대 최소차의 상승이 불충분해지고, 굽힘 가공성이 나빴다.

비교예 3 ∼ 4 는, 특허문헌 6 에 기재된 티탄 구리에 상당한다. 예비 시효 처리와 시효 처리를 연속으로 실시하지 않았기 때문에 Ti 농도의 최대 최소차의 상승이 불충분해지고, 굽힘 가공성이 나빴다.

비교예 5 는 예비 시효 처리를 실시했지만 가열 온도가 지나치게 낮았기 때문에 Ti 농도의 최대 최소차가 충분히 상승하지 않고, 굽힘 가공성이 나빴다.

비교예 6 은 예비 시효에 있어서의 가열 온도가 지나치게 높았기 때문에, 과시효가 되어 Ti 농도의 최대 최소차가 과잉으로 상승하고, 요동에 견딜 수 없게 된 일부의 안정상 (安定相) 이 조대 입자로서 석출되었기 때문에 굽힘 가공성이 저하되었다.

비교예 7 은 시효 처리를 실시하지 않았기 때문에 스피노달 분해가 불충분해져 Ti 농도의 최대 최소차가 불충분해졌다. 그 때문에, 발명예 1 에 대하여 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성이 저하되었다.

비교예 8 은 최종 용체화 처리 → 냉간 압연 → 시효 처리를 실시했다고 평가할 수 있는 케이스이다. Ti 농도의 최대 최소차가 불충분해지고, 발명예 1 에 대하여 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성이 저하되었다.

비교예 9 는 시효의 가열 온도가 지나치게 낮았기 때문에 Ti 농도의 최대 최소차가 불충분해지고, 발명예 1 에 대하여 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성이 저하되었다.

비교예 10 은 시효의 가열 온도가 지나치게 높았기 때문에, 과시효가 되어 Ti 농도의 최대 최소차가 과잉으로 상승하고, 요동에 견딜 수 없게 된 일부의 안정상이 조대 입자로서 석출되었다. 그 때문에, 발명예 1 에 대하여 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성이 저하되었다.

비교예 11 은 변형 제거 어닐링의 가열 온도가 지나치게 높았기 때문에 Ti 농도의 최대 최소차가 과잉이 되고, 요동에 견딜 수 없게 된 일부의 안정상이 조대 입자로서 석출되었다. 그 때문에, 발명예 1 에 대하여 0.2 ％ 내력 및 굽힘 가공성이 저하되었다.

비교예 12 는 제 3 원소의 첨가량이 지나치게 많았던 것에 의해 열간 압연에서 균열이 발생했으므로, 시험편의 제조를 할 수 없었다.

비교예 13 은 Ti 농도가 지나치게 낮았던 것에 의해, Ti 농도의 최대 최소차가 저하되고, 강도 부족이 되었다.

비교예 14 는 Ti 농도가 지나치게 높았던 것에 의해 열간 압연에서 균열이 발생했으므로, 시험편의 제조를 할 수 없었다.

[표 1-1]

[표 1-2]

Claims

Ti 를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 함유하고, 제 3 원소로서 Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상을 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 티탄 구리로서, 압연 방향에 평행한 단면에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도를 면분석했을 때의 Ti 농도의 최대 최소차가 5 ∼ 16 질량％ 인 티탄 구리.
Ti 를 2.0 ∼ 4.0 질량％ 함유하고, 제 3 원소로서 Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, 및 P 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상을 합계로 0 ∼ 0.5 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 티탄 구리로서, 압연 방향에 평행한 단면에 있어서의 <100> 방위의 결정립에 대해서 모상 중의 Ti 농도를 면분석했을 때의 Ti 농도의 표준 편차가 1.0 ∼ 4.0 질량％ 이고, 압연 방향에 평행한 단면의 조직 관찰에 있어서의 평균 결정 입경이 2 ∼ 30 ㎛ 인 티탄 구리.
제 1 항에 있어서,
압연 방향에 평행한 단면의 조직 관찰에 있어서의 평균 결정 입경이 2 ∼ 30 ㎛ 인 티탄 구리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 900 ㎫ 이상이고, 또한 판폭 (w)/판두께 (t) = 3.0 이 되는 굽힘 폭으로 굽힘 반경 (R)/판두께 (t) = 0 으로 하여 Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 실시했을 때에 굴곡부에 크랙을 발생시키지 않는 티탄 구리.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 티탄 구리를 구비한 신동품.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 티탄 구리를 구비한 전자 부품.