KR101851473B1

KR101851473B1 - 구리 합금 선재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101851473B1
Application number: KR1020167005466A
Authority: KR
Inventors: 쓰카사 다카자와
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2018-04-23
Also published as: HK1221980A1; EP3042972A1; JP6639908B2; WO2015034071A1; JP6943940B2; JPWO2015034071A1; JP2020073722A; CN105518165B; EP3042972B1; CN105518165A; EP3042972A4; KR20160052548A

Abstract

높은 강도와 양호한 연신의 밸런스가 우수하고, 이것에 더하여, 그 구리 합금 선재를 이용하여 얻어지는 코일의 특성(코일 수명, 코일 성형성)이 우수한, 마그넷 와이어 등에 이용되는 구리 합금 선재를, 염가로 제공하기 위해서, Ag를 0.1 ~ 4 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금 선재로서, 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 30% 이상인 구리 합금 선재로 했다. 또한, 그 제조방법을 특정했다.

Description

구리 합금 선재 및 그 제조방법{COPPER ALLOY WIRE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 구리 합금 선재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 마그넷 와이어(magnet wire)용 극세 구리 합금 선재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전자 기기의 발달에 수반하여 전자 부품의 소형화가 진행되고, 선 지름이 0.1 mm 이하의 극세 구리 합금선(환선)에 대한 수요가 많아지고 있다. 예를 들면, 휴대전화, 스마트폰 등에 사용되고 있는 마이크로 스피커용 코일은 선 지름이 0.1 mm 이하의 극세선(마그넷 와이어)을 코일 형상으로 감아서 가공하여 제조되고 있다.

이 권선 가공에는 턴 형성이 가능할 만큼의 인성(연신)이 필요하며, 종래 인성이 우수한 순동이 이용되어 왔다. 그러나, 순동은 도전성이 우수하지만 강도가 낮다. 또한, 코일 진동에 수반하는 피로 내성이 낮기 때문에 코일 수명이 짧다고 하는 문제가 있다. 또한, 길이가 긴 구리 합금 선재로부터 코일 권선 가공할 수 있는 코일 성형성의 향상이 더 요구되고 있었다.

이들 문제를 해결하기 위해서, 도전율을 거의 낮추지 않고 인장 강도를 높일 수 있는 Ag 2 ~ 15 질량%를 함유하는 고농도의 Cu-Ag 합금을 사용하고, 최종 가공의 가공도를 규정하는 것으로 연신과 강도를 양립시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1). 또한, 일반적으로 가공을 가한 금속이나 합금은 인장 강도가 상승하고 연신이 저하된다. 이 때문에, 여기에 일정 온도 이상의 열처리를 가하는 것으로 다시 연신이 회복하고 강도가 저하된다. 여기서, 이 열처리의 온도를 연화(軟化) 온도 이하에서 행하는 것으로 저농도의 합금에서도 강도와 연신을 양립시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 2). 그러나, 이 방법은 열처리 온도, 시간의 컨트롤이 어렵다. 여기서, 0.05 ~ 0.2 질량%의 Ag와 0.003 ~ 0.01 질량%의 Zr을 구리 중에 첨가하는 것으로 연화 온도 범위를 넓게 하고, 강도와 연신을 양립시키는 반연화(半軟化) 처리를 행하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3).

일본 공개특허공보 2009-280860호 일본 특허공보 3941304호 일본 공고특허공보 평04-77060호

그러나, 마그넷 와이어의 장기 수명화의 요구나 한층 더 전자 부품의 소형화에 의한 마그넷 와이어의 극세화(예를 들면, 선 지름 0.07 mm 이하)의 요구에 수반하여, 구리 합금 선재의 고강도화와 연신의 향상의 양립에 더하여, 코일 권선 가공성의 향상과 내굴곡 피로특성의 향상이 더 요구되고 있다. 내굴곡 피로특성은, 코일 수명의 척도의 하나이다.

특허문헌 1에 기재되어 있는 수법은, 2 ~ 15%까지의 고농도의 Ag를 함유하는 고비용의 합금에 대한 것이다. 이 때문에, 보다 저농도의 Cu-Ag 합금이나 Ag를 포함하지 않는 구리 합금에서도 충분히 강도와 연신을 발휘할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 보다 강도를 높이기 위해서 Ag 함유량을 증가시키면, 그 반면, 도전성이 저하되어 버린다. 또한, Ag는 내열성을 향상시키는 원소이며, 열처리가 곤란해진다. 또한, 극세선까지 가공하는 경우에는 최종 가공도를 규정하는 것만으로는 충분히 특성이 나오지 않는 경우가 있다.

특허문헌 2에 기재되어 있는 구리 합금에서 도전율, 연신을 확보한 채로 한층 더 고강도화, 내굴곡 피로성 향상을 도모하는 것은 곤란하다.

또한, 저농도의 Cu-Ag 합금에 미량의 Zr을 첨가하여 반연화 처리를 하는 수법(특허문헌 3)은 용이하게 연신과 강도를 양립시킬 수 있다. 그러나, 고강도화의 점에서는 불충분했다.

또한, 최근, 마그넷 와이어의 형상으로서는, 환선에 한정하지 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.

본 발명은 상기 종래의 기술에 있어서의 문제점에 고려하여 이루어진 것으로, 높은 강도와 양호한 연신의 밸런스가 우수하고, 이에 더하여, 그 구리 합금 선재를 이용하여 얻어지는 코일의 특성(코일 수명, 코일 성형성)이 우수한, 예를 들면 마그넷 와이어 등에 이용되는 구리 합금 선재를, 염가로 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 높은 강도와 양호한 연신의 밸런스가 우수하고, 이에 더하여, 그 구리 합금 선재를 이용하여 얻어지는 코일의 특성(코일 수명, 코일 성형성)도 우수한, 예를 들면 마그넷 와이어 등에 이용되는 구리 합금 선재를 개발하기 위하여, 여러 가지의 구리 합금, 그 열처리 및 가공 조건에 대해서 예의 검토를 행했다. 그 결과, 구리 합금 선재의 재결정 집합조직을 제어하는 것에 의해서, 인장 강도와 연신을 높은 레벨로 양립시키고, 그 코일 특성(코일 수명, 코일 성형성)도 우수한 구리 합금 선재가 얻어지는 것을 발견했다. 본 발명은, 이 발견에 근거하여 완성에 도달한 것이다.

즉, 본 발명에 의하면 이하의 수단이 제공된다.

(1) Ag를 0.1 ~ 4 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금 선재로서, 상기 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 가지는 결정립을 <100> 방위를 가지는 결정립으로 한 경우 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 30% 이상이고, 상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께는 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재.

삭제

(2) Ag를 0.1 ~ 4 질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05 ~ 0.3 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금 선재로서, 상기 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 가지는 결정립을 <100> 방위를 가지는 결정립으로 한 경우 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 30% 이상이고, 상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께는 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재.

(3) 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 50% 이상인 (1) 또는 (2)에 기재된 구리 합금 선재.

(4) 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 75% 미만인 (3)에 기재된 구리 합금 선재.

(5) 모재의 평균 결정입경이 0.2㎛ 이상 5㎛ 이하인 (1) ~ (4)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 선재.

(6) 상기 선재의 횡단면의 반경을 r(mm) 또는 선재의 두께를 t(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심 O로부터 선재 최표면을 향하여 0.7 r 또는 상기 두께의 중심(1/2t)으로부터 두께 방향으로 선재 최표면을 향하여 0.7 t의 절반까지의 영역을 중심부, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 했을 때, 외주부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Io(100)와 중심부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Ii(100)가, Io(100)/Ii(100) > 1.2로 표현되는 관계를 만족하는 (1) ~ (5)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 선재.

(7) 상기 선재의 횡단면의 반경을 r(mm) 또는 선재의 두께를 t(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심 O로부터 선재 최표면을 향하여 0.7 r 또는 상기 두께의 중심(1/2t)으로부터 두께 방향으로 선재 최표면을 향하여 0.7 t의 절반까지의 영역을 중심부, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 했을 때, 외주부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Io(100)와 중심부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Ii(100)가, Io(100)/Ii(100) < 0.8로 표현되는 관계를 만족하는 (1) ~ (6)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 선재.

(8) 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 55% 이상인 것과 함께 <111> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 25% 이하인 것을 특징으로 하는 (1) ~ (7)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 선재.

(9) 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률은, EBSD법에 있어서, 구리 합금 선재 샘플의 횡단면을 평활하게 하여 측정면으로 하고, 상기 구리 합금 선재 샘플에 대해서, 진공도를 10^-4 ~ 10^-5 Pa 정도, 가속 전압은 20 ~ 30 V로 하고, OIM 소프트웨어로 계산되는 신뢰성 지수, CI값이 0.2 이상이 되는 측정 조건으로 조정한 후, 상기 측정면을 구리 합금 선재 샘플의 직경 방향 전체에 있어서 0.02㎛ 스텝으로 결정립이 가지는 방위를 측정하고, 상기 측정의 결과에 근거하여, 전체 측정 면적에 대한 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률을 산출한 것인, (1) ~ (8)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 선재.

(10) Ag를 0.1 ~ 4 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 합금 조성을 부여하는 구리 합금 재료를 용해, 주조하여 황인선을 얻고,

상기 황인선에, 가공 전의 선재의 단면적을 S₀, 가공 후의 선재의 단면적을 S₁로 했을 때에, η = ln(S₀/S₁)로 정의되는 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 냉간 가공과 중간 소둔을 적어도 1회씩 이 순서로 반복하여 소정의 선 지름의 선재를 얻고, 여기서, 상기 중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 500 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 그 후,

상기 선재에, 상기 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 최종 냉간 가공과 최종 소둔을 이 순서로 행하고, 여기서, 상기 최종 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 350 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 최종 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하여, 상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재의 제조방법.

삭제

(11) Ag를 0.1 ~ 4 질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05 ~ 0.3 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 합금 조성을 부여하는 구리 합금 재료를 용해, 주조하여 황인선을 얻고,

상기 황인선에, 가공 전의 선재의 단면적을 S₀, 가공 후의 선재의 단면적을 S₁로 했을 때에, η = ln(S₀/S₁)로 정의되는 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 냉간 가공과 중간 소둔을 적어도 1회씩 이 순서로 반복하여 소정의 선 지름의 선재를 얻고, 여기서, (A) Zr을 함유하는 경우, 상기 중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 500 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 혹은, (B) Zr을 함유하지 않는 경우, 상기 중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 300 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 그 후,

상기 선재에, 상기 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 최종 냉간 가공과 최종 소둔을 이 순서로 행하고, 여기서, (A) Zr을 함유하는 경우, 상기 최종 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 350 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 최종 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 혹은, (B) Zr을 함유하지 않는 경우, 상기 최종 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 300 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 최종 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 300 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하여, 상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재의 제조방법.

여기서, 본 명세서에 있어서, 반연화 상태는 구리 합금 선재의 연신이 10% 이상, 바람직하게는 10% ~ 30%를 만족하는 상태를 말한다. 또한, 반연화 처리는, 상기 반연화 상태를 부여하는 열처리를 말한다. 또한, 반연화 온도 범위는, 열처리 후의 구리 합금 선재가 연신 7% ~ 30%를 만족하는 상태를 부여하는 범위의 열처리 온도를 말한다. 이것에 대하여, 연화 온도는, 열처리 후의 구리 합금 선재에 있어서 인장 강도가 그 이상 저하되지 않게 되는 상태를 부여하는 열처리 온도를 말한다.

한편, 연화 상태는 구리 합금 선재의 연신이 30%를 초과하여 회복된 상태를 말한다. 또한, 연화 처리는, 상기 연화 상태를 부여하는 고온에서의 열처리를 말한다.

본 발명에 있어서, 선재는, 환선 외에, 각선이나 평각선을 포함하는 의미이다. 따라서, 본 발명의 선재는, 특별히 한정하지 않는 이상, 환선, 각선, 평각선을 합하여 말한다. 여기서, 선재의 사이즈는, 환선(폭방향(TD)의 단면이 원형)이면 환선재의 선 지름 φ(상기 단면의 원의 직경)를, 각선(폭방향의 단면이 정사각형)이면 각선재의 두께 t 및 폭 w(모두, 상기 단면의 정사각형의 한 변의 길이로 동일하다)를, 평각선(폭방향의 단면이 직사각형)이면 평각 선재의 두께 t(상기 단면의 직사각형의 단변의 길이) 및 폭 w(상기 단면의 직사각형의 장변의 길이)를, 각각 말한다.

본 발명에 의하면, 코일로서 필요한 높은 강도와 코일 성형에 필요한 양호한 연신과의 밸런스가 우수하고, 이것에 더하여, 그 구리 합금 선재를 이용하여 얻어지는 코일의 특성(구체적으로는, 내굴곡 피로특성으로 표현되는 코일 수명과, 길이가 긴 구리 합금 선재를 적은 단점으로 코일로 성형할 수 있는 코일 성형성)도 우수한 구리 합금 선재를 얻을 수 있다. 본 발명의 구리 합금 선재는, 예를 들면 마그넷 와이어 등에 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 구리 합금 선재의 제조방법에 의하면, 염가로 안정적으로 상기 구리 합금 선재를 제조할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절하게 첨부된 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1은, 본 발명에 있어서의 구리 합금 선재의 외주부와 중심부를 모식적으로 나타낸 설명도이다. 도 1(a)는, 본 발명의 구리 합금 환선재에 대해서, 그 횡단면에서의 중심을 O, 반경을 r(mm)로 나타냈을 경우의, 외주부와 중심부를 모식적으로 나타낸다. 중심 O로부터 0.7 r까지의 내측이 중심부이다. 도 1(b)는, 본 발명의 구리 합금 평각 선재에 대해서, 그 횡단면의 폭을 w(mm), 높이(평각 선재의 두께)를 t(mm)로 나타냈을 경우의, 외주부와 중심부를 모식적으로 나타낸다. 도면에서는, 0.7 t까지의 내측이 중심부이다.
도 2는, 실시예에서 행한 굴곡피로 파단 회수(반복 파단 회수)를 측정하는 시험에 이용한 장치를 모식적으로 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다.

[합금 조성]

본 발명의 실시형태인 구리 합금 선재는, Ag를 0.1 ~ 4 질량%, 및/또는 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05 ~ 0.3 질량% 함유하고, 잔부는 Cu와 불가피적 불순물로 이루어진다. 여기서, 합금 첨가 원소의 함유량에 대해서 단순히 「%」라고 하는 경우는, 「질량%」의 의미이다. 또한, Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 합금 성분의 합계 함유량에는 특별히 제한은 없다. 구리 합금 선재의 도전율의 현저한 저하를 막기 위해서는, Ag 이외의 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 합금 성분의 함유량은 합계로 바람직하게는 0.5 질량% 이하이다.

본 실시형태의 구리 합금 선재에 있어서는, Ag를 단독으로 함유해도 좋고, 혹은, Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 단독으로 함유해도 좋고, 혹은, 이들 Ag와, Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 양쪽 모두 함유해도 좋다.

이들 원소는, 각각 고용 강화형 혹은 석출 강화형의 원소이며, Cu에 이들 원소를 첨가하는 것으로 도전율을 큰 폭으로 저하시키는 일 없이 강도를 높일 수 있다.

이 첨가에 의해서, 구리 합금 선재 자체의 강도가 높아지고, 내굴곡 피로특성이 향상된다. 일반적으로 내굴곡 피로특성은 인장 강도에 비례한다. 그러나, 인장 강도를 크게 하기 위해서 가공을 가하면 연신이 저하되고 마그넷 와이어 등의 극세 구리 합금 선재로 성형할 수 없게 된다. 여기서, 굴곡 피로시에 구리 합금 선재에 걸리는 굴곡 변형은 선재의 외주부일수록 크고, 중심부에 가까울수록 굴곡 변형량은 작아진다. 실시형태에 의하면, 선재 전체가 반연화 상태를 유지하고 있다. 이 때문에, 선재 전체적으로의 연신을 충분히 확보할 수 있으므로, 마그넷 와이어 등의 극세 구리 합금 선재로의 성형이 가능해진다.

Ag는, 이들 원소 중에서도 특히 도전율을 낮추지 않고 강도를 높일 수 있는 원소로서, 예를 들면 마그넷 와이어 등에 이용되는 실시형태에 관한 구리 합금으로서 Cu-Ag계 합금은 적합하다. Ag는, 실시형태에 관한 구리 합금에 있어서의 필수 첨가 원소의 일례이다. 실시형태에 있어서, Ag 함유량은 0.1 ~ 4%로 하고, 바람직하게는 0.5 ~ 2%이다. Ag 함유량이 너무 적은 경우, 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또한, Ag 함유량이 너무 많으면 도전성이 저하됨과 함께 비용이 너무 높아진다.

Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소는, 실시형태에 관한 구리 합금에 있어서의 필수 첨가 원소의 다른 일례이다. 실시형태에 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, 이들 원소 첨가에 의한 강도 상승의 효과를 거의 기대할 수 없다. 또한, 이 함유량이 너무 많은 경우, 도전율의 저하가 너무 커서, 마그넷 와이어 등의 구리 합금 선재로서 부적합하다.

이들 원소는, 각각 고용 강화형 혹은 석출 강화형의 원소이며, Cu에 이들 원소를 첨가하는 것으로 도전율을 큰 폭으로 저하시키는 일 없이 강도를 높일 수 있다. 이 첨가에 의해서, 구리 합금 선재 자체의 강도가 높아지고, 내굴곡 피로특성이 향상된다.

[결정방위]

본 실시형태의 구리 합금 선재는, <100> 조직이 전체의 30% 이상인 것을 특징으로 하고 있다. 여기서, <100> 조직이 전체의 30% 이상이라는 것은, 도 1(a)에 나타내는 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 30% 이상인 것을 말한다. 구리선을 인발 가공, 열처리를 행하면, <100> 집합조직과 <111> 집합조직이 발달하는데, 본 발명자는 여러 가지 조직을 가지는 구리 합금 극세 선재에 대해서 검토를 거듭한 결과, <100> 조직이 전체의 30% 이상, 바람직하게는 50% 이상을 차지하는 구리 합금 선재가, 연신과 인장 강도가 우수함과 함께 코일 특성도 우수한 것을 발견했다. 또한, <100> 집합조직이 너무 많으면 강도가 약간 저하되기 때문에, <100> 집합조직이 전체의 75% 미만인 것이 바람직하다.

또한, 선재 전체의 금속 조직의 결정방위 비율이 동일해도, 선재의 외주부와 중심부에 구배가 있는(즉, 결정방위의 제어의 정도에 차이가 있는) 경우에는, 얻어지는 선재의 특성에 차이가 생긴다.

여기서, 본 실시형태의 구리 합금 선재가, 환선재의 경우에는, 그 횡단면의 원의 반경을 r(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심 O로부터 선재 최표면을 향하여 0.7 r까지의 영역을 중심부로 하고, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 한다(도 1(a) 참조).

또한, 본 실시형태의 구리 합금 선재가, 평각 선재의 경우에는, 그 횡단면의 사각형의 폭을 w(mm), 두께(사각형의 높이)를 t(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심측으로부터 두께 방향으로 선재 최표면을 향하여 0.7 t의 절반까지의 영역을 중심부로 하고, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 한다(도 1(b) 참조).

본 실시형태의 1 실시형태에 있어서는, 외주부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Io(100)와 중심부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Ii(100)가, Io(100)/Ii(100) > 1.2로 표현되는 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 관계를 만족할 때, 코일 성형성이 보다 향상된다. 이것은, 코일 성형시의 굽힘 가공에 보다 견디기 쉬워지기 때문이다. 이 형태는, 굽힘 반경이 작은 소경(小徑) 코일로 가공하는 경우에 특히 적합하다.

또한, 본 실시형태의 다른 실시형태에 있어서는, Io(100)/Ii(100) < 0.8로 표현되는 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 관계를 만족할 때, 코일의 내굴곡 피로특성이 보다 향상되고, 코일 수명이 향상된다. 이것은 진동 피로나 굴곡 피로를 받기 쉬운 외주부의 강도가 높아지기 때문이다. 이 형태는, 환선재의 선 지름이 보다 가늘거나 또는 평각 선재의 두께가 보다 얇아서, 굴곡 수명이 요구되는 경우에 특히 적합하다.

본 실시형태에 있어서 바람직하게는, 상기 두 개의 실시형태 중에서, 필요로 하는 코일 특성에 대응하여 적합한 결정 조직의 형태, 즉 외주부와 중심부에서 다른 <100> 방위의 집적 상태를 선택하여 형성할 수 있다. 이 형성법의 상세는 후술한다.

[EBSD법]

본 실시형태에 있어서의 상기 결정방위의 관찰과 해석에는, EBSD법을 이용한다. EBSD법이란, Electron Back Scatter Diffraction법의 약칭으로, 주사전자현미경(SEM) 내에서 시료에 전자선을 조사했을 때에 생기는 반사전자 키쿠치선 회절을 이용한 결정방위 해석 기술이다.

본 실시형태에 있어서의 EBSD 측정에서는, 선재의 횡단면에 대해서 소정 스텝으로 스캔하여, 각 결정립이 가지는 방위를 측정(해석)한다. 여기서, 본 실시형태에서는, 그 측정의 결과, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 <100> 면으로 정의하고, 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 가지는 결정립을 <100> 방위를 가지는 결정립으로 정의한다. 이러한 정의에 근거하여, <100> 면을 가지는 결정립의 면적의 값을 특정한다. 그리고, 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위를 가지는 결정립의 면적의 전체 측정 면적에 대한 비율로부터, <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률(%)을 산출한다.

여기서 전체 측정 면적은, 상기와 같이 스캔한 면적의 총합을 말한다.

상기 스캔 스텝은, 시료의 결정립의 크기에 대응하여 적절하게 결정하면 좋다.

샘플의 측정점은, 구리 합금 선재 샘플 전체를 대표하는 측정 결과가 얻어지는 조건으로 설정되는 것이 바람직하고, 지름 방향의 적어도 2점의 측정에 의한 것이라도 좋지만, 샘플의 중심점과, 지름 방향으로 등간격으로 대향한 2점으로 이루어지는 합계 3점이나, 그 이상이 바람직하다. 특히 본 실시형태와 같은 극세선의 경우, 직경이 충분히 작기 때문에, 직경 전체에서 미세한 스텝으로의 스캔이 용이하게 가능하다. 따라서 구리 합금 선재 샘플의 직경 방향 전체를, 예를 들어 0.02㎛ 스텝 정도의 미세한 스텝으로 스캔하고, 그 측정한 전체 면적을 전체 측정 면적으로서 취급하는 것이 바람직하다.

이러한 EBSD 측정에 의한 결정립의 해석에 있어서 얻어지는 정보는, 전자선이 시료에 침입하는 수십 nm의 깊이까지의 정보를 포함하고 있다. 그러나, 측정하고 있는 넓이에 대해서 충분히 작기 때문에, 본 명세서 중에서는, 상기 정보를 결정립의 면적 정보로서 취급한다. 또한, 결정립의 평균 면적은 선재의 축방향(길이방향, LD)에서 다르기 때문에, 축방향에서 몇 점을 임의로 취하여 평균을 취하는 것이 바람직하다.

[구리 합금 선재의 모재의 결정입경]

본 실시형태에서의 특성을 더 향상시키기 위해서 결정입경은 0.2㎛ 이상 5㎛ 이하가 바람직하다. 결정립이 너무 작은 경우, 결정립이 과잉으로 미세하기 때문에 가공경화능이 저하되고, 연신이 약간 저하되는 경우가 있다. 한편, 결정입경이 너무 큰 경우, 불균일 변형이 생기기 쉬워지고, 역시 연신이 저하되어 버리는 경우가 있다.

[제조방법]

본 실시형태의 구리 합금 선재의 제조방법에 대해서 설명한다.

상기와 같이, 본 실시형태의 구리 합금 선재의 형상은, 환선으로 한정되지 않고, 각선이나 평각선으로 해도 좋기 때문에, 이것들에 대해서 이하에 설명한다.

[환선재의 제조방법]

우선, 본 실시형태의 구리 합금 환선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 냉간 가공(구체적으로는 냉간 신선 가공이며, 중간 냉간 가공이라고도 한다.), 중간 소둔, 최종 냉간 가공 및 최종 소둔의 각 공정으로 이루어진다. 여기서, 냉간 가공과 중간 소둔은, 필요에 대응하여 이 순서로 행하면 좋고, 이것들을 이 순서로 2회 이상 반복하여 행해도 좋다. 냉간 가공과 중간 소둔을 반복하는 회수는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 1회 ~ 5회이며, 바람직하게는 2회 ~ 4회이다. 주괴 사이즈와 최종 선 지름이 가까운 경우(예를 들면, 주괴로부터 최종 선 지름까지의 가공도로 0.5 ~ 4의 범위의 경우, 즉, 주괴 사이즈가 작거나 혹은 최종 선 지름이 굵은 경우)는 반드시 중간 소둔을 필요로 하지 않고 생략할 수 있다. 이 경우, 중간 소둔 후의 중간 신선으로서의 냉간 가공도 생략한다.

[주조]

도가니에서 Cu와 Ag, Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr, Cr 등의 첨가 원소를 용해하여 주조한다. 용해할 때의 도가니의 분위기는 산화물의 생성을 방지하기 위해서 진공 혹은 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 주조 방법에는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 횡형 연속 주조기나 Upcast법 등의 연속 주조 신선법을 이용할 수 있다. 이들 연속 주조 신선법에 의하면, 주조로부터 신선의 공정을 연속하여 행하는 것에 의해서, 통상 직경 φ8 ~ 23 mm 정도의 황인선(荒引線)을 얻을 수 있다.

한편, 연속 주조 신선법에 의하지 않는 경우에는, 주조에 의해서 얻은 빌렛(주괴)을 신선 가공으로 처리하는 것에 의하여, 마찬가지로 직경 φ8 ~ 23 mm 정도의 황인선을 얻는다.

[냉간 가공, 중간 소둔]

이 황인선에 대해서 냉간 가공과 열처리(중간 소둔)를 필요에 따라 적어도 1회씩 이 순서로 반복하여 행한다. 이들 냉간 가공과 열처리(중간 소둔)를 실시하는 것에 의해서, 직경이 통상 φ0.1 mm ~ 0.01 mm의 세경선(細徑線)을 얻는다.

다만, 이러한 공정을 거치지 않아도 소망의 선 지름의 세경선이 얻어지는 경우는, 본 공정을 행하지 않아도 좋다.

이 각 냉간 가공에서의 가공도 및 가공률에 대해서 기술한다.

각각의 냉간 가공은, 가공도(η)가 0.5 이상 4 이하의 범위 내에서 선재(황인선)를 얻도록 행한다.

여기서, 가공도(η)는, 가공 전의 선재의 단면적을 S₀, 가공 후의 선재의 단면적을 S₁로 했을 때에, η = ln(S₀/S₁)로 정의된다.

이 가공도가 너무 작은 경우는, 가공 후의 열처리(중간 소둔)에 의해서 강도, 연신이 충분히 발현되지 않고, 또한, 공정수가 증가되어 버리기 때문에 에너지 소비량이 커지기 때문에 제조 효율이 나쁘고, 바람직하지 않다. 또한, 가공도가 너무 큰 경우는, <100> 집합조직의 배향성(상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률)이 30% 미만으로 작아져서 <111> 집합조직이 많아져 버리고, 마무리 소둔(최종 소둔) 후의 조직에도 영향을 주어서 연신이 낮아진다.

여기서, 각 냉간 가공은, 복수회의 냉간 가공 패스로 행해도 좋다. 연속하는 2개의 열처리(중간 소둔)간의 냉간 가공의 패스수는, 특별히 제한되는 것이 아니고, 통상 2 ~ 40회로 한다.

상기 Io(100)/Ii(100) > 1.2로 하고 싶은 경우, 최종 냉간 가공 전까지의 중간 냉간 가공에 있어서의 각 가공 패스에 있어서 1회당의 가공률은 12% 이상 35% 이하로 하고, 최종 냉간 가공만 3% 이상 12% 미만의 가공률로 행하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 Io(100)/Ii(100) < 0.8로 하고 싶은 경우, 중간 냉간 가공 및 마무리 냉간 가공(최종 냉간 가공)의 모두에 대해서, 각 가공 패스에 있어서의 1회당의 가공률을 각각 3% 이상 12% 미만으로 행하는 것이 바람직하다.

여기서, 1회당의 가공률은, 상기 가공 공정의 복수회의 가공 패스에 있어서의 각 회의 가공 패스의 평균 가공률을 말한다.

상기 두 가지 중 어떤 가공률로 냉간 가공을 행하는 경우라도, 중간 냉간 가공은, 상기 냉간 가공 공정에서의 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 범위에서 행하는 것이 바람직하다.

각 냉간 가공(중간 냉간 신선 또는 마무리 냉간 신선) 공정에서의 가공률(압하율, 단면 감소율이라고도 한다.)은, 신선 공정 전의 선재의 선 지름 t₁(mm)과 신선 공정 후의 선재의 선 지름 t₂(mm)를 이용하여, 하기의 식에 의해서 산출되는 값을 말한다.

가공률(%) = {(t₁-t₂)/t₁}×100 = {1-(t₂/t₁)}×100

이와 같이 본 실시형태에서는, 큰 가공을 행하는 경우에 가공도, 작은 가공을 실시하는 경우에 가공률로 가공의 정도를 나타내고 있다.

특허문헌 3에 나타난 제조방법에서는, 최종 열처리 전의 가공에 있어서의 가공도만을 제어하고 있다. 이것에 비하여, 본 실시형태의 제조방법에서는, 각 두 가지의 열처리 공정 사이에서의 냉간 가공으로서 각 중간 냉간 신선 및 마무리 냉간 신선에서의 가공도를 모두 적정하게 제어하는 것에 의해서, 재결정 집합조직의 배향성을 억제할 수 있어서, 강도와 연신이 균형있고 높은 레벨로 되고, 또한 코일 특성도 우수한 구리 합금 선재로 할 수 있다.

이 각 냉간 가공의 후에는, 필요에 따라 중간 소둔을 행한다. 상술한 바와 같이, 주괴 사이즈와 최종 선 지름이 가까운 경우에는 중간 소둔을 생략해도 좋다.

중간 소둔을 행하는 열처리 방법으로서는 크게 나누어서 배치식과 연속식을 들 수 있다.

배치식의 열처리는 처리시간, 비용이 들기 때문에 생산성이 떨어지지만, 온도나 유지 시간의 제어를 행하기 쉽기 때문에 특성의 제어를 행하기 쉽다. 이것에 비하여, 연속식의 열처리는 신선 가공 공정과 연속으로 열처리를 행할 수 있기 때문에 생산성이 우수하다. 그러나, 연속식의 열처리는, 극히 단시간에 열처리를 행할 필요가 있기 때문에 열처리 온도와 시간을 정확하게 제어하고 특성을 안정적으로 실현시키는 것이 필요하다. 이와 같이, 각각의 열처리 방법은 이상과 같이 장점과 단점이 있기 때문에, 목적에 따른 열처리 방법을 선택한다.

또한, 일반적으로, 열처리 온도가 높을수록 단시간으로, 열처리 온도가 낮을수록 장시간으로 열처리를 행한다.

중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기의 열처리로에서, 300 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간 열처리를 행한다. 특히, Ag, Zr 등의 내열성을 높이는 원소를 첨가했을 경우는 400℃ 이상 800℃ 이하에서 30분 ~ 2시간 열처리하는 것이 바람직하다.

이하, 배치식으로 행하는 중간 소둔을 배치 소둔으로 약기(略記)한다.

한편, 연속식 열처리로서는, 통전 가열식과 분위기내 주간(走間) 열처리식을 들 수 있다.

우선, 통전 가열식은, 신선 공정의 도중에 전극링을 마련하고, 전극링 사이를 통과하는 구리 합금 선재에 전류를 흘리고, 구리 합금 선재 자신에 발생하는 주울 열에 의해서 열처리를 행하는 방법이다.

다음에, 분위기내 주간 열처리식은, 신선의 도중에 가열용 용기를 마련하고, 소정의 온도로 가열된 가열용 용기 분위기중에 구리 합금 선재를 통과시켜서 열처리를 행하는 방법이다.

어느 열처리 방법도 구리 합금 선재의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다.

중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우의 열처리 조건은, 400 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초 행하는 것이 바람직하다. 특히, Ag, Zr 등의 내열성을 높이는 원소를 첨가했을 경우는 500℃ 이상 850℃ 이하에서 0.1 ~ 5초 열처리하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 통전 가열식과 분위기내 주간 열처리식의 2 종류의 연속식 소둔을 각각 전류 소둔, 주간(走間) 소둔으로 약기한다.

이 어느 하나의 열처리에 의한 중간 소둔으로 처리하는 것에 의해서, 구리선의 연신이 15% 이상이 되도록 한다. 연신이 15% 미만이 되는 불충분한 열처리를 행하면 충분한 변형의 제거와 재결정을 하지 못하고 <111>의 가공 집합조직이 많이 잔존해 버리기 때문에, 최종 제품에서 충분한 연신을 발현할 수 없다. 또한, 바람직하게는 중간 소둔에서의 상기 열처리는, 구리 합금 선재로서 이용한 구리 합금의 재결정 온도로부터 100℃ 이상 높게 되지 않도록 열처리로 처리하는 것에 의해서, 반연화 상태로 하는 것이 바람직하다. 열처리가 과잉이어서 연화 상태로 되어 버리면, 결정립이 조대화되어 버리기 때문에, 불균일 변형을 일으키기 쉬워지고, 최종 제품에서 연신이 충분히 나오지 않게 되어 버리는 경우가 있다.

[마무리 냉간 가공(최종 냉간 가공)]

상기 냉간 가공과 중간 소둔이 실시된 선재에 대해서, 마무리 냉간 가공을 실시하여, 소망의 선 지름으로 한다. 이 마무리 냉간 가공도, 상기 중간의 냉간 가공과 마찬가지로, 구리선의 가공도(η)가 0.5 이상 4 이하가 되는 범위 내에서 행한다. 가공도가 너무 작은 경우는, 충분한 가공이 부여되지 않기 때문에 구리선의 가공 효과가 불충분해지고, 마무리 소둔 후에 얻어지는 구리선의 강도가 불충분해져 버린다. 한편, 가공도가 너무 큰 경우는, 마무리 소둔 후에 <100> 집합조직을 30% 이상 얻을 수 없고, 충분한 연신을 얻을 수 없다. 바람직하게는, 마무리 냉간 가공은 가공도(η)가 0.5 이상 3 이하가 되는 범위 내에서 행한다. 이 바람직한 가공도로 마무리 냉간 가공을 실시하는 것에 의해서, <100> 집합조직을 50% 이상으로 함과 함께, 인장 강도 350 MPa 이상, 연신 10% 이상이라고 하는, 보다 우수한 구리 합금 선재를 얻을 수 있다.

또한, 상기 Io(100)/Ii(100)의 값을 바람직하게 제어하기 위한 마무리 냉간 가공의 각 가공 패스에 있어서의 가공률은, 중간의 냉간 가공의 항에서 함께 설명한 바와 같이, 상술한 바와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

[마무리 소둔(최종 소둔)]

상기 마무리 냉간 가공 공정에 의해 소망의 사이즈까지 신선 가공된 구리 합금 선재에 대해서, 최종 열처리로서 마무리 소둔을 실시한다.

마무리 소둔을 배치식으로 행하는 경우는, 300 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행한다. 한편, 마무리 소둔을 연속식으로 행하는 경우는, 300 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행한다. 특히, Ag, Zr 등의 내열성을 높이는 원소를 첨가했을 경우는, 배치식의 경우는 350℃ 이상 500℃ 이하의 열처리를 행한다. 한편, 연속식의 경우는 400℃ 이상 700℃ 이하에서 열처리를 행할 필요가 있다.

이하, 배치식으로 행하는 마무리 소둔을 배치 소둔으로 약기한다. 또한, 상기 2 종류의 연속식으로 행하는 마무리 소둔을 각각, 전류 소둔, 주간 소둔으로 약기한다.

상기 마무리 소둔의 열처리는, 이 열처리 후의 최종 제품인 구리 합금 선재의 인장 강도가 350 MPa 이상, 연신 10% 이상의 특성을 만족하는 조건으로 행한다. 완전하게 연화하는 온도, 즉 재결정 온도보다 낮은 온도에서 열처리로 처리하는 것에 의해서, 반연화 상태로 하는 것이 바람직하다.

이 때, 구리 합금 선재의 조성이나 가공률에 의해서, 마무리 소둔인 열처리 후의 인장 강도, 연신의 특성이 약간 변화되기 때문에, 마무리 소둔인 열처리에 의해서 얻어지는 구리 합금 선재의 인장 강도가 350 MPa 이상, 연신이 10% 이상이 되는 가열 온도, 가열 시간이 되도록 조정한다.

[평각 선재의 제조방법]

다음에, 본 실시형태의 구리 합금 평각 선재의 제조방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 구리 합금 평각 선재의 제조방법은, 평각선 가공 공정을 가지는 것 외에는, 상기 환선재의 제조방법과 마찬가지이다. 구체적으로는, 본 실시형태의 평각 선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 냉간 가공(냉간 신선), 평각선 가공, 최종 열처리(최종 소둔)의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 필요에 대응하여, 냉간 가공과 평각선 가공 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 넣어도 좋은 것도, 상기 환선재의 제조방법과 마찬가지이다. 주조, 냉간 가공, 중간 소둔, 최종 소둔의 각 공정의 가공·열처리의 각 조건과 이들의 바람직한 조건이나, 냉간 가공과 중간 소둔의 반복 회수도, 환선재의 제조방법과 마찬가지이다.

[평각선 가공]

평각선 가공의 전까지는, 환선재의 제조와 마찬가지로 하고, 주조로 얻은 주괴에 냉간 가공(신선 가공)을 실시하여 환선 형상의 황인선을 얻고, 필요에 의해 중간 소둔을 실시한다. 평각선 가공으로서는, 이렇게 하여 얻은 환선(황인선)에, 압연기에 의한 냉간 압연, 카셋트 롤러 다이스(cassette roller die)에 의한 냉간 압연, 프레스, 인발 가공 등을 실시한다. 이 평각선 가공에 의해, 폭방향(TD) 단면 형상을 직사각형으로 가공하여, 평각선의 형상으로 한다. 이 압연 등은, 통상 1 ~ 5회의 패스에 의해서 행한다. 압연 등을 할 때의 각 패스에서의 압하율과 합계 압하율은, 특별히 제한되는 것이 아니고, 소망의 평각선 사이즈가 얻어지도록 적절하게 설정하면 좋다. 여기서, 압하율은 평각선 가공을 행했을 때의 압연 방향의 두께의 변화율이며, 압연전의 두께를 t₁, 압연 후의 두께를 t₂로 했을 때, 압하율(%)은{1-(t₂/t₁)}×100으로 나타낸다. 또한, 본 실시형태에 있어서 평각선 가공에서의 가공도 η는 η = ln(t₁/t₂)로 정의한다. 예를 들면, 이 합계 압하율은, 10 ~ 90%로 하고, 각 패스에서의 압하율은, 10 ~ 50%로 할 수 있다. 여기서, 본 실시형태에 있어서, 평각선의 단면 형상에는 특별히 제한은 없지만, 아스펙트비는 통상 1 ~ 50, 바람직하게는 1 ~ 20, 더 바람직하게는 2 ~ 10이다. 아스펙트비(하기의 w/t로서 표현된다)는, 평각선의 폭방향(TD) 단면을 형성하는 직사각형의 단변에 대한 장변의 비이다. 평각선의 사이즈로서는, 평각 선재의 두께 t는 상기 폭방향(TD) 단면을 형성하는 직사각형의 단변과 동일하고, 평각 선재의 폭 w는 상기 폭방향(TD) 단면을 형성하는 직사각형의 장변과 동일하다. 평각 선재의 두께 t는, 통상 0.1 mm 이하, 바람직하게는 0.07 mm 이하, 보다 바람직하게는 0.05 mm 이하이다. 평각 선재의 폭 w는, 통상 1 mm 이하, 바람직하게는 0.7 mm 이하, 더 바람직하게는 0.5 mm 이하이다.

이 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공하는 경우, 상술한 본 실시형태에 의한 환선재와 마찬가지로, 높은 인장 강도, 연신 도전율을 발현할 수 있다. 여기서, 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공한다는 것은, 평각 선재의 폭 w를 코일의 폭으로 하여, 평각선을 코일 형상으로 감는 것을 말한다.

[각선재의 제조방법]

또한, 각선재를 제조하는 경우에는, 상기 평각 선재의 제조방법에 있어서, 폭방향(TD) 단면이 정사각형(w = t)이 되도록 설정하면 좋다.

[평각 선재 및 각선재의 제조방법의 다른 실시형태]

상기의 제조방법 대신에, 소정의 합금 조성의 판재 또는 조재(條材)를 제조하고, 이들 판 또는 조를 슬릿하여, 소망의 선 폭의 평각 선재 또는 각선재를 얻을 수 있다.

이 제조 공정으로서, 예를 들면, 주조, 열간 압연, 냉간 압연, 마무리 소둔, 슬릿 가공으로 이루어지는 방법이 있다. 필요에 대응하여 냉간 압연의 도중에 중간 소둔을 넣어도 좋다. 슬릿 가공은 경우에 따라서는 마무리 소둔의 전에 행해도 좋다.

[물성]

이상에서 설명한 본 실시형태의 제조방법에 의해서, <100> 집합조직의 면적률이 30% 이상, 바람직하게는 50% 이상(바람직하게는 75% 미만)의 구리 합금선을 얻을 수 있다. 이하, 특별히 한정하지 않는 한, 환선재, 각선재의 양쪽 모두의 양태에 대해서 설명하고 있는 것으로 한다.

본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는 350 MPa 이상의 인장 강도를 가진다. 인장 강도가 너무 작은 경우에는, 세경화(細徑化)했을 때의 강도가 부족하고, 굴곡 피로 특성이 떨어지는 일이 있다.

본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는 10% 이상의 연신을 가진다. 연신이 너무 작은 경우에는, 코일을 성형할 때에 파단 등의 문제가 생겨 버리는 일이 있다.

본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는 70%IACS 이상, 바람직하게는 80%IACS 이상, 더 바람직하게는 90%IACS 이상의 도전율을 가진다. 도전율이 높은 것이 에너지 로스가 낮기 때문에, 예를 들면 마그넷 와이어로서 바람직하다. 마그넷 와이어로서 도전율은 70%IACS 이상이 필요하고, 바람직하게는 80%IACS 이상, 더 바람직하게는 90%IACS 이상이다.

본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는, 극세선 마그넷 와이어로서 성형 가능한 높은 연신을 가진다. 또한, 본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는 내굴곡 피로성(코일 수명)이 높다. 본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는, 다른 코일 특성으로서 코일 성형성도 우수하다. 또한, 본 실시형태의 구리 합금 선재는, 바람직하게는 도전율이 높다.

[선 지름 또는 선재의 두께, 용도]

본 실시형태의 구리 합금 선재의 선 지름 또는 선재의 두께에는, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 0.1 mm 이하, 더 바람직하게는 0.07 mm 이하, 보다 바람직하게는 0.05 mm 이하이다. 선 지름 또는 선재의 두께의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 현재의 기술에서는 통상 0.01 mm 이상이다.

본 실시형태의 구리 합금 선재의 용도는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 휴대전화, 스마트폰 등에 사용되고 있는 스피커 코일에 이용되는 극세선인 마그넷 와이어 등을 들 수 있다.

실시예

이하에, 본 실시형태를 실시예에 근거하여 더 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[환선재의 실시예, 비교예]

주조재는, 0.5 ~ 4 질량%의 Ag, 및/또는, 각각의 함유량으로서 0.05 ~ 0.3 질량%의 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 표 1-1, 2-1 ~ 2-3, 4-1, 5-1에 나타낸 여러 가지의 합금 조성을 가지는 본 발명예(실시예)의 구리 합금 재료와 비교예의 구리 합금 재료를, 각각 횡형 연속 주조 방법으로 φ8 ~ 22 mm의 주괴(황인선)로 주조했다.

이 황인선에 냉간 가공(중간 냉간 신선), 중간 소둔(중간 열처리), 마무리 냉간 가공(마무리 냉간 신선) 및 마무리 소둔(마무리 열처리)을 이 순서로 실시하여, 각각 표 중에 나타낸 각종 선 지름의, 각 환선재 샘플(공시재)을 작성했다.

중간 소둔, 마무리 소둔의 열처리는, 배치 소둔, 전류 소둔, 주간 소둔의 3 패턴에서 선택되는 어느 하나의 방식으로 실시하고, 모두 질소 분위기하에서 행했다. 각 표 중에는, 행한 열처리의 방식을 「배치」, 「전류」, 「주간」으로 나타냈다. 상기 열처리의 열처리 온도와 열처리 시간을 각 란에 나타냈다. 또한, 중간 소둔 및 마무리 소둔은, 열처리 1→열처리 2→열처리 3→ … 로 하여, 행한 순서대로 나타냈다. 「열처리 X」로서 나타낸 「X」가 몇회째(제X번째)에 행한 소둔인가의 순서(번호)를 나타낸다. 이 중, 마지막에 행한 열처리가 마무리 소둔이다. 각 표에 나타낸 시험예에서는, 중간 소둔을 1회에서 4회 행한 경우와, 중간 소둔을 한번도 실시하지 않았던 경우가 있다. 각 시험예에 있어서 「열처리 X」의 항의 「선 지름」란에 나타낸 값은, 상기 제X번째의 열처리로 처리하기 직전의 냉간 가공(중간 냉간 신선 또는 마무리 냉간 신선) 후의 선재의 선 지름이다. 이 냉간 가공(중간 냉간 신선 또는 마무리 냉간 신선)에 있어서의 가공도를 「가공도」의 란에 나타냈다.

표 2-4 ~ 2-6에는, 최종적으로 실시한 냉간 가공(마무리 냉간 신선)에 있어서의 가공도를 「최종 가공에서의 가공도」의 란에 나타냈다.

표 5-1에는, 상기 냉간 가공(중간 냉간 신선 또는 마무리 냉간 신선)의 각 1 패스의 가공에 있어서의 가공률을 「1회의 가공률」의 란에 나타냈다.

[평각 선재의 실시예, 비교예]

상기 환선재와 마찬가지로 하고, 단, 주괴를 냉간 가공(신선)하여 얻은 황인선에 중간 소둔(표 중의 열처리 1)으로 처리한 후, 적어도 1회씩의 냉간 가공(신선)과 중간 소둔(표 중의 열처리 2→열처리 3→열처리 4)으로 처리한 후에, 평각선 가공을 하고 나서 마무리 소둔(표 중의 열처리 3, 열처리 4, 열처리 5의 어느 하나)을 실시하여, 평각 선재 샘플을 제작했다.

평각선 가공은, 표 3-1 ~ 3-2에 나타낸 바와 같이, 각 평각선 가공 전에 선 지름 φ(mm)인 환선을, 두께 t(mm)×폭 w(mm)의 사이즈의 평각선으로 냉간 압연에 의해서 가공했다.

표 3-2에는, 최종적으로 실시한 냉간 가공(마무리 냉간 신선)에 있어서의 가공도를 「최종 가공에서의 가공도」의 란에 나타냈다.

표 1-1 ~ 5-2에, 본 실시예에 의한 구리 합금 선재와 비교예의 구리 합금 선재의 제조 조건과 얻어진 구리 합금 선재의 특성을 나타낸다.

[특성]

이상과 같이 하여 얻은 환선재와 평각 선재의 샘플에 대해서, 각종 특성을 시험, 평가했다.

인장 강도(TS), 연신(El)은, 각각 마무리 소둔 후의 구리 합금 선재에 대해서, JIS Z2201, Z2241에 따라서 측정했다. 표 중에서는, 「열처리 후 인장 강도」, 「열처리 후 연신」으로 각각 나타냈다. 인장 강도는 350 MPa 이상을 합격으로 판단했다. 연신은 10% 이상을 합격으로 판단했다.

결정입경(GS)은, 각 샘플의 횡단면의 미크로 조직 관찰로부터 절단법(JIS G0551)에 의해 측정했다.

재결정 집합조직의 결정방위는, EBSD(Electron Back Scatter Diffraction) 법에 의해, 이하와 같이 측정, 평가했다. 우선 구리 합금 선재 샘플의 횡단면 전체를 평활하게 하여, EBSD법으로 측정 가능한 평면으로 했다. 구체적으로는 샘플의 관찰면을 크로스 섹션 폴리셔(CP) 가공이나 전해 연마 등으로 평활면으로 했다. 다음에 각 구리 합금 선재 샘플의 횡단면에 대해서 0.02㎛ 스텝으로 스캔하여, 각 결정립이 가지는 방위를 해석했다. 여기서 측정기는 전자선 발생원을 JSM7001FA(니혼덴시 제품), EBSD 검출기를 OIM 5.0 HIKARI(TSL)로 구성되는 것을 사용했다. 상기 해석에는, TSL 솔루션사 제품의 해석소프트 OIM 소프트웨어(상품명)를 이용했다. 상기 측정기에 있어서의 측정 조건은, 예를 들면, 진공도를 10^-4 ~ 10^-5 Pa 정도, 가속 전압은 20~30V로 하고, OIM 소프트웨어로 계산되는 신뢰성 지수(Confidence Index: CI값)가 0.2 이상이 되는 측정 조건으로 조정했다. 이 CI값을 0.2 이상으로 하여 측정을 행하는 것으로써, 보다 정확한 측정 결과가 얻어진다. 이러한 측정의 결과, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 <100> 면으로 정의하고, 각 구리 합금 선재 샘플의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 가지는 결정립을 <100> 방위를 가지는 결정립으로 판정하고, 그 면적의 값을 특정했다. 그리고, 이와 같이 특정된 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적의 전체 측정 면적에 대한 비율로부터, <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률(%)을 구했다. 각 표에서는, <100> 면적률로 나타낸다. 마찬가지로, <111> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 <111> 면으로 정의하고, <111> 방위를 가지는 결정립의 면적률(%)을 산출했다. 각 표에서는, <111> 면적률로 나타낸다.

또한, 각 구리 합금 환선재 샘플의 횡단면의 반경을 r(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심 O로부터 선재 최표면을 향하여 0.7 r까지의 영역을 중심부로 하고, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 한다(도 1(a) 참조). 상기와 마찬가지로 EBSD법에서, 외주부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Io(100)와 중심부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Ii(100)를 구했다. 이들 값으로부터, Io(100)/Ii(100)의 값을 계산하고, 표 5-2에 나타냈다.

코일 수명은, 도 2에 나타낸 장치에 의해 굴곡 피로 시험을 행하고, 구리 합금 선재의 공시재가 파단할 때까지의 굴곡피로 파단 회수를 측정하고, 그 파단 회수로 평가했다. 이 시험에서는, 우선 도 2에 나타내는 바와 같이, 시료로서 최종 선 지름 φ 또는 선재의 두께 t의 구리 합금 선재의 시료를 다이스로 끼워서, 선재의 굴곡을 억제하기 위해서 하단부에 20 g의 추(W)를 매달고 하중을 걸었다. 평각선의 경우에는, 선재의 두께 방향(ND)으로 샘플을 다이스로 끼우도록 세트했다. 시료의 상단부는 접속구로 고정했다. 이 상태에서 시료를 좌우에 90도씩 절곡하여, 매분 100회의 속도로 반복의 굽힘을 행하고, 파단할 때까지의 굽힘 회수를 각각의 시료에 대해서 측정했다. 또한, 굽힘 회수는, 도면 중의 1→2→3의 왕복을 1회로 계수하고, 또한, 2개의 다이스간의 간격은, 시험중에 구리 합금 선재의 시료를 압박하지 않도록 1 mm로 했다. 파단의 판정은, 시료의 하단부에 매단 추가 낙하했을 때에, 파단한 것으로 판단했다. 또한 다이스의 곡률에 의해서, 굽힘 반경(R)은 1 mm로 했다. 파단에 이르기까지의 반복 굽힘 회수(굴곡피로 파단 회수)가 2501회 이상인 것을 「AA(특히 우수)」, 2001 ~ 2500회인 것을 「A(우수)」, 1501 ~ 2000회인 것을 「B(양)」, 1001 ~ 1500회인 것을 「C(가)」, 1000회 이하인 것을 「D(열등)」로 평가했다.

도전율(EC)은, JIS H0505에 따라서 측정했다. 도전율이 70%IACS 이상을 합격, 80%IACS 이상을 양, 90%IACS 이상을 우수, 70%IACS 미만을 불합격으로 평가했다.

코일 성형성은, 구리 합금 선재의 공시재 100 km를 직경 5 mm(φ5 mm)의 코일로 권선 가공했을 때의 단선 발생 빈도를 시험하여, 100 km 당의 단선 빈도로 평가했다. 단선의 발생 빈도가 0회 이상 0.3회 미만인 것을 「A(우수)」, 0.3회 이상 0.6회 미만인 것을 「B(양)」, 0.6회 이상 1.0회 미만인 것을 「C(가)」, 1.0회 이상인 것을 「D(열등)」로 하여 평가했다.

종합 평가는, 상기 인장 강도, 연신 및 상기 코일 특성(코일 수명, 코일 성형성, 도전율)으로부터 판단하여, 저비용이며 극세선 코일용 구리 합금 선재로서 우수한 것을 「A(우수)」, 다음에 「B(양)」, 「C(가)」, 「D(열등)」로 평가했다.

표 1-1 ~ 1-3에 Cu-2% Ag 합금선을 최종 선 지름 0.1 mm(φ0.1 mm)이 되도록 가공, 열처리한 본 발명예의 환선재의 샘플(실시예 1 ~ 10)과 비교예의 환선재의 샘플(비교예 1 ~ 10)의 특성을 측정, 평가한 결과를 나타낸다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

실시예 1 ~ 10은 모두, <100> 방위의 집합조직의 면적률이 30% 이상이 되도록 가공, 열처리 조건을 적정하게 조정했기 때문에, 인장 강도 350 MPa 이상, 연신 10% 이상으로 모두 높고, 또한, 코일 수명과 코일 성형성도 양호한 특성을 나타내고 있다. 특히, 마무리 소둔 전의 마무리 냉간 가공에 있어서의 최종 가공도(η)가 0.5 이상 3 이하의 실시예 2 ~ 5는 <100> 집합조직의 면적률이 50% 이상으로서, 연신이 15% 이상으로 높고, 코일 수명도 더 양호한 특성을 나타내고 있다. <100> 집합조직의 면적률이 75% 이상인 실시예 1은 다른 실시예와 비교하면, 강도는 그렇게 높지 않았다. 마무리 소둔 전의 마무리 냉간 가공에 있어서의 최종 가공도(η)가 3 초과 3.5 미만인 실시예 6, 7은, 상기 실시예 2 ~ 5에 비하면, 연신은 그렇게 높지 않았다. 또한, 마무리 소둔 전의 마무리 냉간 가공에 있어서의 최종 가공도(η)가 3.5 ~ 4.0의 사이의 값인 실시예 8, 9는 결정입경이 0.1㎛로 미세화되었기 때문에, 다른 실시예와 비교하면, 연신은 그렇게 높지 않았다. 중간 소둔온도가 850℃로 열처리 조건이 높았던 실시예 10도 마찬가지로, 다른 실시예와 비교하면, 연신은 그렇게 높지 않았다. 이 때문에, 이들 실시예 8, 9, 10에서는, 다른 실시예와 비교하면, 코일 성형성은 그렇게 높지 않았다.

이것에 비하여, 비교예 1 ~ 6에서는 최종의 냉간 가공도가 너무 크기 때문에 <100> 집합조직이 적고 연신이 떨어졌다. 비교예 7, 8은 최종 냉간 가공 중간 소둔 전의 가공도(η)가 4를 초과하여 너무 컸기 때문에, 마찬가지로 <111> 방위의 집합조직이 많이 잔존하여 <100> 방위의 집합조직의 면적률이 작고, 연신이 떨어졌다. 비교예 9에서는 중간 소둔(열처리 3)이 불충분했었기 때문에 가공 변형을 충분히 제거하지 못하고 다음 공정에 넘겨 버렸기 때문에, <100> 집합조직의 면적률이 작고, 연신이 떨어졌다. 비교예 10에서는 열처리 전의 가공도가 너무 높은 것과 함께, 중간 소둔의 온도도 너무 높았기 때문에, 결정립이 조대화되어 버리고, 연신이 떨어졌다. 이들 비교예 1 ~ 10은, 모두 연신에 더하여 코일 성형성도 떨어졌다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 열처리 온도와 가공도를 적정하게 조정하는 것으로 <100> 집합조직을 제어할 수 있어서, 보다 높은 레벨의 강도와 연신을 가짐과 함께, 코일 특성도 우수한 구리 합금 선재를 얻을 수 있다.

표 2-1 ~ 2-9에 Cu-2% Ag 합금 이외의 여러가지 합금 조성의 구리 합금 환선재의 실시예와 비교예를 나타낸다.

표 2-4 ~ 2-6 중, 「최종 가공에서의 가공도」의 란에는, 「열처리 1 ~ 5」중, 최종적으로 행한 열처리 x(x번째, x = 최종)의 직전에 행한 최종의 마무리 냉간 가공(x번째, x = 최종)에 있어서의 가공도를 나타냈다.

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 2-3]

[표 2-4]

[표 2-5]

[표 2-6]

[표 2-7]

[표 2-8]

[표 2-9]

Cu에 (1) Ag 및/또는 (2) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개의 원소를 첨가한 구리 합금 환선재의 경우에도, Cu-Ag 합금의 경우와 마찬가지로, <100> 조직량을 제어하여 소정의 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률로 하는 것에 의해서, 연신과 강도가 높고, 또한, 코일 특성도 우수한 특성을 나타냈다. 이 중에서, Cu-Ag계 합금의 환선재는 다른 구리 합금 환선재와 비교하여 강도가 높다. 예를 들면, 거의 동일한 가공과 열처리를 실시한 실시예 17과 26을 비교하면 실시예 17이 특성이 우수하고, Cu-Ag 합금 환선재는 특히 마그넷 와이어에 적합하다는 것을 알 수 있다.

표 3-1 ~ 3-3에 평각 선재의 실시예와 비교예를 나타낸다.

표 3-1 ~ 3-2 중, 평각선 가공 후의 사이즈를 두께 t(mm)×폭 w(mm)로 나타냈다. 「열처리 2, 열처리 3 또는 열처리 4」중, 최종적으로 행한 중간 열처리 x(x번째, x = 최종) 후의 선 지름 φ(mm)의 환선에 대해서, 평각선 가공을 「열처리 3, 열처리 4 또는 열처리 5」의 란에 나타낸 가공으로 실시했다. 마지막에 행한 「열처리 3, 열처리 4 또는 열처리 5」의 란에 나타낸 열처리가 최종 열처리(최종 소둔)이다.

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 3-3]

표 3-1 ~ 3-3으로부터, 평각 선재의 경우에도, 상기 표 1-1 ~ 1-3이나 표 2-1 ~ 2-9에 나타낸 환선재의 경우와 마찬가지의 결과가 된 것을 알 수 있다.

표 4-1 ~ 4-2에 Cu-2% Ag 합금에서 최종 선 지름을 φ0.05 mm ~ 0.2 mm로 처리한 경우의 환선재에 대해서 본 실시예와 비교예를 나타낸다.

[표 4-1]

[표 4-2]

굴곡 시험은 굴곡 변형이 어떤 선 지름에서도 일정해지도록 굽힘 반경 R을 1 mm로 고정하여 시험을 행했다. 비교예에 대해서, 모든 선 지름의 구리 합금 환선재에서도, 본 실시예의 쪽이 연신, 강도 모두 우수하고, 또한, 코일 특성도 우수한 특성을 나타냈다. 특히 선 지름이 가는 구리 합금 환선재의 경우, 본 실시예와 비교예와의 성능차이가 보다 현저해지고, 극세선에서 본 발명은 매우 유효하다는 것을 알 수 있다.

또한, 평각 선재의 경우에도, 상기 환선재의 경우와 마찬가지의 결과가 얻어진다.

표 5-1 ~ 5-2에 Cu-2% Ag 합금 환선재에서 각 냉간 가공 공정(중간 냉간 가공 및 마무리 냉간 가공)에서의 1 패스당의 가공률을 변화시켰을 때의 특성의 변화를 나타낸다.

[표 5-1]

[표 5-2]

실시예 96 ~ 105는, 각 열처리(중간 소둔인 열처리 1 ~ 2 및 마무리 소둔인 열처리 3) 전의 선 지름, 가공도, 열처리 조건은 동일하지만, 각 가공 공정에서의 1 패스당의 가공률을 변화시킨 것이다. 실시예 96 ~ 105는, 모두 <100> 집합조직의 면적률 30% 이상을 만족하는 구리 합금 환선재이다.

실시예 96 ~ 98은, 중간 냉간 가공인 열처리 1과 열처리 2의 이전 및 마무리 냉간 가공인 열처리 3과 이전의 각 공정에서의 1 패스당의 가공률이 모두 3% 이상 12% 미만의 범위에 있고, 조직은 Io(100)/Ii(100) < 0.8을 만족하고 있다. 이들 실시예 96 ~ 98은, 조직이 Io(100)/Ii(100) > 1.2를 만족하는 실시예 99 ~ 101과, 조직이 균일하고 0.8 ≤ Io(100)/Ii(100) ≤ 1.2를 만족하는 실시예 102 ~ 105와 비교하여, 코일 수명이 보다 우수하다.

한편, 실시예 99 ~ 101은, 최종 냉간 가공 공정(최종 소둔인 열처리 3의 이전의 가공 공정) 이외의 중간 냉간 가공인 열처리 1과 열처리 2의 이전의 각 공정에서의 1 패스당의 가공률은 12% 이상 35% 미만이며, 또한, 최종 냉간 가공 공정(최종 소둔인 열처리 3의 이전의 가공 공정)에서의 가공률이 3% 이상 12% 미만이며, 조직은 Io(100)/Ii(100) > 1.2를 만족하고 있다. 이들 실시예 99 ~ 101은, 조직이 Io(100)/Ii(100) < 0.8을 만족하는 실시예 96 ~ 98과, 조직이 균일하고 0.8 ≤ Io(100)/Ii(100) ≤ 1.2를 만족하는 실시예 102 ~ 105와 비교하여, 코일 성형성이 보다 우수하다.

여기서, 조직이 균일하다는 것은, 상기 설명으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 선재의 중심부와 외주부에서 <100> 집합조직 제어 상태에 큰 차이가 없다는 것을 말한다. 이것은, 중심부에서 <100> 집합조직이 보다 많아지도록 제어한 Io(100)/Ii(100) < 0.8 상태나, 외주부에서 <100> 집합조직이 보다 많아지도록 제어한 Io(100)/Ii(100) > 1.2 상태와 비교했을 경우에 비하여, 조직 상태의 제어의 정도를 상대적인 차이에 근거하여 기술한 것이다.

이것에 대하여, 비교예 59 ~ 62의 구리 합금 환선재는, 1 패스당의 가공률을 변화시켜서 Io(100)/Ii(100) 비율을 변화시킨 것인데, 본 실시예의 조건인 <100> 집합조직의 면적률 30% 이상을 만족하지 않기 때문에, 연신과 코일 성형성의 특성이 떨어졌다.

이와 같이, Io(100)/Ii(100) 비율을 변화시키는 것으로, 코일 성형성이나 코일 수명에 보다 우수한 구리 합금 환선재를 타겟으로 하여 별도로 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한 이상의 각 실시예에 있어서, <100> 면적률이 55% 이상, <111> 면적률이 25% 이하의 경우에는, 종합 평가가 B 이상으로 되어 있고, 바람직한 특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려고 하는 것이 아니고, 첨부의 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하는 일 없이 폭넓게 해석되는 것이 당연하다고 생각한다.

본원은, 2013년 9월 6일에 일본에서 특허 출원된 일본 특허출원 2013-185542에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 넣는다.

Claims

Ag를 0.1 ~ 4 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금 선재로서,
상기 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 가지는 결정립을 <100> 방위를 가지는 결정립으로 한 경우 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 30% 이상이고,
상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께는 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재.
Ag를 0.1 ~ 4 질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05 ~ 0.3 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금 선재로서,
상기 선재의 횡단면을 축방향에서 EBSD법으로 관찰했을 때에, <100> 방위와의 엇갈림각이 ±10도 이내인 면을 가지는 결정립을 <100> 방위를 가지는 결정립으로 한 경우 상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 30% 이상이고,
상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께는 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 50% 이상인 구리 합금 선재.
제 3 항에 있어서,
상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 75% 미만인 구리 합금 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
모재의 평균 결정입경이 0.2㎛ 이상 5㎛ 이하인 구리 합금 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 선재의 횡단면의 반경을 r(mm) 또는 선재의 두께를 t(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심 O로부터 선재 최표면을 향하여 0.7 r 또는 상기 두께의 중심(1/2t)으로부터 두께 방향으로 선재 최표면을 향하여 0.7 t의 절반까지의 영역을 중심부, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 했을 때, 외주부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Io(100)와 중심부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Ii(100)가, Io(100)/Ii(100) > 1.2로 표현되는 관계를 만족하는 구리 합금 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 선재의 횡단면의 반경을 r(mm) 또는 선재의 두께를 t(mm)로 나타내는 경우에, 상기 횡단면의 중심 O로부터 선재 최표면을 향하여 0.7 r 또는 상기 두께의 중심(1/2t)으로부터 두께 방향으로 선재 최표면을 향하여 0.7 t의 절반까지의 영역을 중심부, 그 외측의 선재 최표면까지를 외주부로 했을 때, 외주부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Io(100)와 중심부의 <100> 방위를 가지는 결정립의 전체 측정 면적에 대한 면적률 Ii(100)가, Io(100)/Ii(100) < 0.8로 표현되는 관계를 만족하는 구리 합금 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 55% 이상인 것과 함께 <111> 방위를 가지는 결정립의 면적률이 전체 측정 면적의 25% 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률은, EBSD법에서, 구리 합금 선재 샘플의 횡단면을 평활하게 하여 측정면으로 하고, 상기 구리 합금 선재 샘플에 대해서, 진공도를 10^-4 ~ 10^-5 Pa 정도, 가속 전압은 20 ~ 30 V로 하고, OIM 소프트웨어로 계산되는 신뢰성 지수, CI값이 0.2 이상이 되는 측정 조건으로 조정한 후, 상기 측정면을 구리 합금 선재 샘플의 직경 방향 전체에서 0.02㎛ 스텝으로 결정립이 가지는 방위를 측정하고, 상기 측정의 결과에 근거하여, 전체 측정 면적에 대한 <100> 방위를 가지는 결정립의 면적률을 산출한 것인 구리 합금 선재.
Ag를 0.1 ~ 4 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 합금 조성을 부여하는 구리 합금 재료를 용해, 주조하여 황인선(荒引線)을 얻고,
상기 황인선에, 가공 전의 선재의 단면적을 S₀, 가공 후의 선재의 단면적을 S₁로 했을 때에, η = ln(S₀/S₁)로 정의되는 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 냉간 가공과 중간 소둔을 적어도 1회씩 이 순서로 반복하여 소정의 선 지름의 선재를 얻고, 여기서, 상기 중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 500 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 그 후,
상기 선재에, 상기 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 최종 냉간 가공과 최종 소둔을 이 순서로 행하고, 여기서, 상기 최종 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 350 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 최종 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하여, 상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재의 제조방법.
Ag를 0.1 ~ 4 질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05 ~ 0.3 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피적 불순물로 이루어지는 합금 조성을 부여하는 구리 합금 재료를 용해, 주조하여 황인선을 얻고,
상기 황인선에, 가공 전의 선재의 단면적을 S₀, 가공 후의 선재의 단면적을 S₁로 했을 때에, η = ln(S₀/S₁)로 정의되는 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 냉간 가공과 중간 소둔을 적어도 1회씩 이 순서로 반복하여 소정의 선 지름의 선재를 얻고, 여기서, (A) Zr을 함유하는 경우, 상기 중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 500 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 혹은, (B) Zr을 함유하지 않는 경우, 상기 중간 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 300 ~ 800℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 중간 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 850℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 그 후,
상기 선재에, 상기 가공도 η가 0.5 이상 4 이하의 최종 냉간 가공과 최종 소둔을 이 순서로 행하고, 여기서, (A) Zr을 함유하는 경우, 상기 최종 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 350 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 최종 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 400 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하고, 혹은, (B) Zr을 함유하지 않는 경우, 상기 최종 소둔을 배치식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 300 ~ 500℃에서 30분 ~ 2시간의 열처리를 행하거나, 또는, 상기 최종 소둔을 연속식으로 행하는 경우는 불활성 가스 분위기하에서 300 ~ 700℃에서 0.1 ~ 5초의 열처리를 행하여 상기 선재의 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1 mm 이하 0.01 mm 이상이며, 상기 선재의 연신이 10%~30%를 만족하는 반연화 상태를 가지는 구리 합금 선재의 제조방법.
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