KR102005332B1 - 굽힘가공성이 우수한 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리 합금 및 그 제조 방법 - Google Patents

굽힘가공성이 우수한 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리 합금 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강도, 전기전도도 및 굽힘 가공성의 밸런스가 향상된 전자 재료용 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리 합금 및 이의 제조 방법을 제공한다. 상기 전자 재료용 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리 합금은, Co 1.2 내지 2.5 질량%, Si 0.2 내지 1.0 질량%, Fe 0.01 내지 0.5질량%, P 0.001 내지 0.2질량%를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 코발트(Co)/실리콘(Si) 중량의 비는 3.5 ≤ Co/Si ≤ 4.5, 철(Fe)/인(P) 중량의 비는 1.0 < Fe/P이며, 바이모달 구조를 통해 전기전도도와 강도를 유지하면서도 굽힘 가공성이 향상된다.

Description

굽힘가공성이 우수한 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리 합금 및 그 제조 방법{Method for manufacturing Cu-Co-Si-Fe-P alloy having Excellent Bending Formability}
본 발명은 강도, 전기전도도 및 굽힘가공성이 우수한 구리-코발트-실리콘-철-인(Cu-Co-Si-Fe-P)계 합금에 관한 것으로, 코발트(Co) 1.2 내지 2.5질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량% 및 구리와 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 650MPa 이상의 인장강도, 65% IACS 이상의 전기전도도를 가지고, 소형 전자기기의 부품에 사용가능한 높은 굽힘가공성을 갖는 구리-코발트-실리콘-철-인(Cu-Co-Si-Fe-P)계 합금의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 태블릿 단말, 디지털 카메라 등 소형 전자기기의 부품은 기존 부품보다 더 가벼우면서, 동시에 기존 부품의 성능과 동등하거나 그 이상의 우수한 성능 특성이 요구된다.
기존에 소형 전자기기에는 590MPa 수준의 강도를 갖는 인청동 합금이 사용되었으나, 최근에는 더 높은 강도의 합금이 전자기기용으로 요구되고 있다.
또한 소형 전자기기는, 사용 중 부품에서 발생하는 열을 발산시켜야 부품의 과열을 방지할 수 있다(방열성). 따라서, 외부 충격으로부터 부품을 보호하는 용도로 사용되는 방열판용 구리합금은, 강도뿐만 아니라 방열성도 함께 요구된다. 구리합금의 방열성은 열전도도로 측정할 수 있는데, 열전도도는 전기전도도로부터 비덴만-프란츠(Wiedenmann-Franz) 법칙에 의해 환산할 수 있고, 일정한 온도에서 두 특성은 서로 비례관계이므로, 열전도도는 결론적으로 구리합금의 전기전도도를 측정함으로써 알 수 있다.
또한, 최근 소형 전자기기용 소재는 경박단소 경향으로 0.1mm 이하의 두께가 요구된다. 그러나 이러한 두께에서 HEM 가공(완전밀착 굽힘) 등 180°에 근접한 가혹한 굽힘가공이 진행되므로, 상기 박판 상태에서도 우수한 굽힘가공성이 요구된다. 공정 중 굽힘가공성 부족으로 인해 분열(crack)이 발생하면 제품의 신뢰성에 악영향을 미치므로 해당 용도로 적용될 수 없다.
이에 따라, 최근 전자기기에 사용되는 전자재료용 구리합금 판재의 경우, 인장강도가 600MPa 이상, 전기전도도가 50%IACS 이상, 90°에서의 굽힘가공성이 요구되었다. 그러나 용체화 처리를 한 번 실시하고 석출 처리를 시행하는 일반적인 공정을 통해서는 0.1t 이하에서 강도와 전기전도도의 밸런스는 유지할 수 있으나 굽힘가공성을 확보하기 어려운 문제가 있다.
결과적으로, 전자재료용 구리합금은 고강도 및 높은 전기전도도 특성뿐만 아니라 우수한 굽힘가공성도 동시에 만족되어야 한다.
대한민국 특허출원 제10-2011-7011427호는 크롬(Cr) 첨가시 열간가공시 결정립계에 우선적으로 석출되어 균열(crack) 발생을 억제함으로써 수율 저하를 억제시키고, Cr-Si계 화합물을 생성하여 도전율을 상승시키며 결정입경의 조대화를 억제할 수 있다고 개시한다. 그러나 Cr은 산화성이 높아 주조시 모합금을 사용해야 하기 때문에 제조 비용이 상승하며, 현장에서 제조시 성분 비율을 맞추는데 어려움이 있다. 또한 Cr의 함량이 높아지면 Cr-Si계 화합물의 생성이 늘어나면서, Co2Si를 형성하는 Si가 부족해져 합금의 강도가 저하된다. 또한 용체화 처리 전 석출을 통해 결정립을 15 내지 30㎛로 제어하는 방법을 제시하고 있으나, 석출 열처리는 공정 비용이 가장 비싼 공정 중 하나로 해당 방법을 사용하게 되면 2번의 석출 공정을 거쳐야 하므로 전체 공정비가 증가하게 된다.
대한민국 특허출원 제10-2012-7009703호는 전자 재료용 Cu-Si-Co계 합금 및 제조 방법에 관한 발명으로, As, Sb, Be, B, Ti, Zr, Al 및 Fe의 첨가량을 조정함으로써, 강도, 도전율, 응력 완화 특성, 도금성 등의 제품 특성을 개선시키며, 모상에 대한 고용이나 제2상 입자에 함유되거나, 새로운 조성의 제2상 입자를 형성함으로써 더욱 효과를 발휘할 수 있다고 개시된다. 그러나, 해당 원소들이 석출되지 않고 모상에 남아 있는 경우 강도는 증가하지만, 전기전도도가 감소하여 방열성이 감소된다. 따라서 강도와 전기전도도를 동시에 향상시키기 위해서는 해당 원소들의 모상 내 농도를 감소시킬 수 있는 방안이 추가로 필요하다. 또한 제조 공정에서는 제1시효처리 후 압연을 하고 다시 제2시효처리를 진행하고 있는데, 가장 비용이 높은 공정인 석출 공정을 최소한 두 번 수행하여야 하여 전체 공정비가 증가된다.
대한민국 특허출원 제10-2015-7030854호는 석출경화형 구리 합금에서 결정입경이 3㎛ 이하인 경우에는 결정립계에 석출된 코발트실리사이드 등의 제2상 입자가 증가하여 강도에 기여하지 않는 입계 석출이 증가하므로 원하는 강도를 얻을 수 있으며, 조대한 결정립은 굽힘가공성을 저하시키는 문제가 있어 평균 결정입경을 5 내지 15㎛로 제어하는 것이 가장 이상적이라고 개시한다. 또한 다단 시효를 통해 제2상간의 거리를 제어한다. 상기 다단 시효는 여러 번의 석출 공정에 비해 공정비를 절반 수준으로 아낄 수 있다. 그러나 이 방법만으로 굽힘가공성을 확보한 경우에는 전자부품용 방열판에서 요구하는 650MPa 이상의 인장강도와 65%IACS 이상의 전기전도도의 밸런스를 맞추기 어려우며, 실시예에서도 강도가 650MPa 이상인 경우 대다수의 전기전도도가 65%IACS에 미치지 못하며, 전기전도도가 65%IACS 이상인 경우 강도가 대부분 650MPa에 미치지 못하는 것을 알 수 있다.
따라서, 굽힘가공성을 향상시키고, 인장강도와 전기전도도성의 밸런스를 갖출 수 있는 구리합금의 설계 및 이의 제조 공정의 설계가 필요하다.
본 발명은 Cu-Co-Si-Fe-P계 합금의 강도 및 전기전도도의 밸런스를 유지하면서도, 최근 산업계에서 요구되는 박판화 요구에 맞춰 0.06~0.1mm의 박판에서도 굽힘가공성이 우수한 Cu-Co-Si-Fe-P계 합금의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 코발트(Co) 1.2 내지 2.5 질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량%, 구리(Cu) 잔부량 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 코발트(Co)와 실리콘(Si)의 함량의 합이 1.4 ≤ Co + Si ≤ 3.5이고, 코발트(Co)/실리콘(Si) 질량의 비는 3.5 ≤ Co/Si ≤ 4.5이고, 철(Fe)/인(P) 질량의 비는 1.0 < Fe/P인 전자재료용 구리합금을 제공한다.
상기 구리합금은 상기 구리합금은 Co2Si 및 Fe2P를 석출상으로 한다.
상기 구리합금은 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg) 중 1종 이상이 더 포함되고, 이때 각 원소의 함량은 0.05질량% 이하이다.
상기 구리합금은 0.06mm 내지 0.1mm의 박판에서 굽힘 반경(R)과 판 두께(t)의 비(R/t)를 0으로 하고 굽힘 방향을 압연 수직 및 수평 방향으로 180도 완전 밀착 시 균열이 발생하지 않는다.
상기 구리합금은 10㎛ 미만인 미세 결정립과 10 내지 35㎛ 크기의 조대 결정립이 섞여 있는 바이모달 구조(bimodal structure)를 가지고, 상기 미세 결정립의 면적은 전체 면적의 0.1% 이상이다.
상기 구리합금은 판재이다.
본 발명에 따르면, (a) 코발트(Co) 1.2 내지 2.5질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량%, 및 구리(Cu) 잔부량을 용해하여 주괴를 주조하는 단계; (b) 수득된 주괴를 900 내지 1100℃에서 30분 내지 4시간 동안 유지하여 열간 압연을 실시하는 단계; (c) 냉간압하율 90% 이상으로 1차 냉간압연 처리하는 단계; (d) 400 내지 800℃에서 5 내지 500초 동안 중간 열처리하는 단계; (e) 냉간압하율 70% 이하로 2차 냉간압연하는 단계; (f) 900 내지 1100℃에서 5 내지 500초 동안 용체화 처리하는 단계; (g) 냉간압하율 10% 이상으로 3차 냉간압연 처리하는 단계; (h) 2단 석출하는 단계로서, 480 내지 600℃로 1 내지 24시간 동안 가열하는 제1단, 및 400 내지 550℃로 1 내지 24시간 동안 가열하는 제2단을 포함하는 2단 석출하는 단계; (i) 냉간압하율 5 내지 70%로 최종 냉간압연하는 단계, 및 (j) 300 내지 700℃에서 2 내지 3000초간 응력 제거 처리하는 단계를 포함하는 구리 합금의 제조 방법을 제공한다.
상기 (h) 2단 석출 단계에서, 1단과 2단의 온도 차이는 40 내지 120℃ 범위이다.
본 발명에 따라 수득되는 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리 합금은 강도 및 전기전도도의 밸런스를 유지하면서도, 0.06~0.1mm의 박판에서도 굽힘가공성이 뛰어나다.
도 1는 실시예 2의 시료를 두께 0.1mm에서 압연폭방향(B.W.)으로 180° 완전밀착 굽힘가공 시 굽힘가공 단면의 광학현미경 사진이다.
도 2는 비교예 5의 시료를 두께 0.1mm에서 압연폭방향(B.W.)으로 180° 완전밀착 굽힘가공 시 굽힘가공 단면의 광학현미경 사진이다.
도 3은 Fe 및 P 첨가시에 형성되는 제2상의 형상과 성분을 확인하기 위하여 실시예 5에 따른 시료의 주사전자현미경과 EDS 측정 결과 이미지이다.
도 4는 Fe/P가 1 미만인 경우 형성되는 제2상의 형상과 성분을 확인하기 위하여 비교예 7에 따른 시료의 주사전자현미경과 EDS 측정 결과 이미지이다.
이하에서, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 설명은 본 발명의 구현을 위한 예시적인 실시양태로만 이해되어야 할 것이고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 기재된 내용에 의해 정의된다.
본 명세서에서, 성분 원소의 함량은, 달리 지시되지 않는 한, 질량%이다.
본 발명은 코발트(Co) 1.2 내지 2.5질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량%, 잔부량의 구리(Cu) 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 코발트(Co)와 실리콘(Si)의 함량의 합이 1.4 질량% ≤ Co + Si ≤ 3.5 질량%이고, 코발트(Co)/실리콘(Si) 질량의 비는 3.5 ≤ Co/Si ≤ 4.5이고, 철(Fe)/인(P) 질량의 비는 1.0 < Fe/P인 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리합금을 제공한다. 본 발명에 따르는 Cu-Co-Si-Fe-P계 구리합금은 미세 결정립과 조대 결정립의 혼재와 철(Fe) 및 인(P)의 첨가에 의해 Co2Si상의 조대화 억제 및 미세 Fe2P 상을 분산시켜 굽힘가공성이 향상된다.
본 발명에 따르는 구리합금의 조성과 함량의 구체적인 의의는 다음과 같다.
(1) 코발트(Co): 1.2 내지 2.5질량%
본 발명의 구리합금 기지 내에서, Co 및 Co2Si는 경화상으로 작용한다. Co는 상온에서 0.35질량%, Co2Si는 300℃에서 0.3질량%의 고용도 한계를 가진다. 이 수치는 Ni2Si의 고용도보다 낮은 수치이므로, Co 및 Co2Si는 Ni2Si보다 쉽게 구리 기지상에서 석출상을 형성하여 Cu-Ni-Si계 합금보다 동일한 강도에서 전기전도도를 향상시키는 역할을 한다. Co를 1.2질량% 미만으로 첨가할 경우 650MPa 이상의 강도를 갖기 어렵고, 2.5질량% 초과로 첨가할 경우 65%IACS의 전기전도도를 얻을 수 없다.
(2) 실리콘(Si): 0.2 내지 1.0질량%
본 발명의 구리합금에서, 실리콘(Si)은 코발트(Co)와 함께 Co2Si 석출상을 형성하여 전위의 이동을 저해시켜 강도를 향상시키며, 석출상이 발생하는 경우 구리 기지상에 고용되어 있던 원소가 감소함으로써 전기전도도 또한 향상시키는데 기여한다. Si 함량이 0.2질량% 미만인 경우 전기전도도 향상 효과가 충분히 발휘될 수 없으며, 1.0질량% 초과인 경우 석출상이 되지 않고 구리 기지 내에 남아 있는 Si가 오히려 전기전도도를 저하시키며 주조성 및 냉간압연성에도 악영향을 미치므로, 0.2 내지 1.0질량%의 함량으로 첨가한다.
(3) 철(Fe): 0.01 내지 0.5질량%
본 발명의 구리합금에서, 철(Fe)는 Fe2P 상을 형성하여 용체화 처리시 핀 고정 효과를 일으켜 결정립이 조대화되는 것을 저해하고 강도에 기여한다. 본 발명의 구리합금에서, Fe의 함량은 0.01 내지 0.5질량% 범위이다. Fe 함량이 0.01질량% 미만에서는 Fe2P상 생성에 기여하지 않으며, 후술되는 바이모달(bimodal) 구조에 필요한 미세 결정립이 얻어지지 않는다. 반면에, Fe 함량이 0.5질량%를 초과할 때에는 Fe2P상 석출량이 증가함에 따라 Co2Si의 석출 구동력이 감소해 석출량이 감소하게 된다.
(4) 인(P): 0.001 내지 0.2질량%
본 발명의 구리합금에서, 인(P)은 Fe-P 화합물의 석출 입자(Fe2P상)를 형성하여, 구리 합금의 강도를 향상시키는 원소로 작용한다. 또한 제조 공정 중 주조 단계에서 탈산제로 기여하며, 열간압연 또는 용체화 처리 단계에서 결정립의 성장을 억제하는 효과를 갖는다. P의 함량이 0.001질량% 미만이면 Fe2P상이 형성되지 않아 결정립 미세화 효과를 얻을 수 없으며, 0.2질량%를 초과하는 경우 열간압연시 측면 균열(side crack)을 유발해 가공성을 저해한다.
(5) 코발트(Co)와 실리콘(Si)의 중량의 합계: 1.4 내지 3.5질량%
본 발명의 구리합금에서, 코발트(Co) 및 실리콘(Si)은 공정 중 열처리를 실시함으로써 기지 상에서 석출됨으로써 전기전도도와 강도를 동시에 향상시킨다. 코발트(Co)와 실리콘(Si)의 함량의 합계는 1.5 내지 3.5질량%이다. 상기 범위를 초과하는 경우 전기전도도가 65% IACS 미만으로 저하되고, 상기 범위에 미치지 못하는 경우 강도가 저하되어, 전자부품용 방열판 용도로 사용될 수 없다.
(6) 코발트(Co)/실리콘(Si) 질량의 비: 3.5 ≤ Co/Si ≤ 4.5
Si의 질량에 대하여 Co의 질량의 비 Co/Si가 지나치게 낮은 경우에는 SiO2의 산화 피막이 표면에 형성되어 표면 품질을 저하시키고, Si에 대한 Co의 비율이 지나치게 높으면, 실리사이드 형성에 필요한 Si가 부족하여 높은 강도를 얻기 어려우므로, 합금 조성중의 Co/Si 비는 3.5 ≤ Co/Si ≤ 4.5의 범위로 제어하여야 한다.
(7) 철(Fe)/인(P) 질량의 비: 1.0 < Fe/P
P의 질량에 대하여 Fe의 질량의 비 Fe/P가 지나치게 낮은 경우에는 2㎛ 이상의 조대한 Co-P계 석출물이 형성되어 전기전도도와 강도가 감소한다. 또한 석출되지 않고 기지상에 남아있는 P는 전기전도도의 감소에 영향을 준다.
1.0 < Fe/P의 범위인 경우, 열간 압연 공정에서 냉각시 석출된 Co2Si 및 Fe2P의 2상 입자가 용체화 처리 공정에서 재결정 및 재결정의 성장을 막는 역할을 하므로 본 발명에서 목표로 하는 강도와 전기전도도, 굽힘가공성을 얻을 수 있는 바이모달 구조를 형성하기 위해 1.0 < Fe/P로 첨가하는 것은 필수적이다.
(8) 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg): 0.05질량% 이하
니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 망간(Mn) 중 1 종 이상이 더 포함될 수 있다. 상기 성분 원소들은 각각 고용되어 강도를 향상시키는 효과가 있지만, 한편으로는 전기전도도를 감소시키기 때문에 함량을 각각 0.05질량% 이하로 제한한다. 즉, 0.05질량% 이하의 미량 첨가에서는 해당 원소는 전기전도도의 감소에 크게 영향을 주지 않는다.
(9) 불가피한 불순물
불가피한 불순물은 제조 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소로서, 예를 들어 아연(Zn), 주석(Sn), 비소(As), 안티모니(Sb), 카드뮴(Cd) 등이며, 총 0.05 질량% 이하로 제어되면 본 발명의 구리합금의 특성에 큰 영향을 미치지 못한다.
(10) 바이모달 구조(bimodal structure)
본 발명에 따르는 구리합금은, 전자주사현미경(FE-SEM)과 EDS를 사용하여 미세조직을 관찰한 결과, 10㎛ 미만의 결정립(이하, 미세 결정립) 및 10 내지 35㎛ 크기의 결정립(이하, 조대 결정립)이 혼재하는 미세조직인 바이모달 구조를 가지고, 이때 미세 결정립의 면적은 전체 면적의 0.1% 이상이다. 상기 구조에서, 미세 결정립은 홀-페치 식에 의해 강도를 향상시키는 역할을 하고, 조대 결정립은 연신율을 높여 가공성을 향상시키는 역할을 한다.
일반적으로 결정립이 조대한 경우에는 합금내 결정립계의 면적이 적고, 응력이 집중되어 굽힘가공시 응력이 입계를 따라 집중되어 조대한 주름이 생기거나 균열이 발생하기 쉽다. 그러나 바이모달 구조에서는 미세 결정립이 함께 존재하므로 조대 결정립만 존재하는 경우보다 결정립계의 면적이 크기 때문에 응력의 집중도가 낮다. 따라서 바이모달 구조를 가진 구리합금의 굽힘가공성이 향상된다.
한편, 본 발명에 따르는 구리합금은 구리기지 내에 균일하게 분포된 크기가 500nm 이하로 미세하게 생성된 Co2Si 및 Fe2P 석출물을 포함한다. 이와 관련하여, 결정립계에 석출된 석출물은 강도에 기여하지 않기 때문에, 미세 결정립만 존재하는 경우 결정립계에 석출된 석출물이 많아 강도를 확보하는데 불리하지만, 바이모달 구조에서는 조대 결정립과 미세 결정립이 혼재되어 있고, 이때 조대 결정립 내에 석출된 석출물들은 강도에 기여하기 때문에, 본 발명에 따르는 구리합금의 강도는 향상될 수 있다.
본 발명에 따르는 구리합금은 판재이다. 특히, 본 발명에 따르는 구리합금은 소형 전자기구의 부품으로 용도를 위해 0.1mm 이하의 박판으로 제조된다. 본 발명에 따르면, 상기 판재는 0.06 mm 이상 0.1mm 이하에서도 굽힘가공성이 우수하다. 즉, 본 발명에 따르는 구리합금 판재는 굽힘 반경 R과 판 두께의 비 R/t를 0으로 하고 굽힘 방향을 압연 수직 및 수평 방향으로 180도(°) 완전 밀착했을 때 균열이 발생하지 않는다. 예를 들어, 도 1을 참고하면, 후술되는 본 발명에 따르는 실시예 2의 시료는 두께 0.1mm에서 압연폭방향(B.W.)으로 180° 완전밀착 굽힘가공 시 굽힘가공 단면의 광학현미경 사진으로, 균열이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르는 Cu - Co - Si - Fe -P 합금의 제조 방법
본 발명에 따르는 Cu-Co-Si-Fe-P 합금은 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.
본 발명에 따르는 구리 합금의 제조 방법은 (a) 코발트(Co) 1.2 내지 2.5질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량%, 및 구리(Cu) 잔부량이 되도록 용해 및 주조하여 주괴를 얻는 단계, (b) 주괴를 900 내지 1100℃에서 30분 내지 4시간 유지하여 열간가공하는 단계, (c) 냉간압하율을 90% 이상으로 1차 냉간압연 처리하는 단계, (d) 400 내지 900℃에서 10 내지 500초 동안 중간 열처리하는 단계, (e) 냉간압하율을 75% 이하로 2차 냉간압연하는 단계, (f) 900 내지 1100℃에서 5 내지 500초 동안 용체화 처리하는 단계, (g) 냉간압하율을 10% 이상으로 3차 냉간압연하는 단계, (h) 480 내지 600℃에서 1 내지 20시간 동안 1차 석출 단계 및 400 내지 530℃에서 1 내지 20시간 동안 2차 석출 단계로 이루어진 2단 석출 단계, (i) 냉간압하율 5 내지 70%로 최종 냉간압연하는 단계, 및 (j) 300 내지 700℃에서 2 내지 3000초간 응력 제거 소둔하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따르는 구리합금의 제조 방법은 하기와 같다.
먼저 코발트(Co) 1.2 내지 2.5질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량% 및 구리(Cu) 잔부량이 되도록 용해 및 주조하여 원하는 조성의 용탕을 얻어 슬라브 형태로 주조한다((a) 용해 주조 단계). 이 단계에서 불가피한 불순물이 다소 추가될 수 있으나, 총 함량은 0.05질량% 이하로 제어된다.
앞서 생성된 주괴를 900 내지 1100℃에서 30분 내지 4시간 유지하여 열간압연한다((b) 열간압연 단계). 열간압연이 900℃ 미만의 온도에서, 30분 미만으로 유지된 후 수행되는 경우 구리합금 기지 내에 코발트 및 니켈이 충분히 고용되지 못하고, 조대한 Co2Si 정출물이 남아 열간압연시 균열을 유발하여 가공성이 저해되는 문제가 있고, 열간압연이 1100℃ 초과, 4시간 초과로 수행되는 경우 결정립이 조대화되어 최종 제품의 강도를 저하시키는 문제가 발생하거나 주괴의 재용해 위험이 증가한다. 열간압연 종료시 온도를 900℃ 이상으로 하고, 900℃에서 350℃까지의 평균 냉각속도를 10℃/s 이상으로 하여 냉각시킴으로써 조대한 Co 정출물이 남지 않도록 할 수 있다.
이어서, 생성물을 90% 이상 압하율로 1차 냉간압연 처리한다((c) 1차 냉간압연 단계). 이 냉간압연 단계에서 압하율이 높아질수록 석출 사이트가 되는 변형이 증가하고, 추후에 균일하게 석출물이 발생할 수 있게 된다.
다음으로, 400 내지 900℃에서 10 내지 500초 동안 중간 열처리한다((d) 중간 열처리 단계). 해당 단계에서 생성물은 가공조직이 일부 풀린 아소둔 조직을 형성시키며, 재결정률은 50% 이하로 제어된다. 해당 온도 범위에서 중간 열처리가 이루어질 때, 열간압연의 냉각시 생성된 Fe2P상 및 Co2Si 상이 재결정 및 결정립 성장을 방해하는 효과를 얻을 수 있다. 온도가 400℃ 미만, 및 10초 미만의 경우에는 일부 재결정이 진행되지 않아 아소둔 조직이 생성되지 않으며, 900℃ 초과, 및 500초 초과에서는 재결정률이 50% 이하로 제어되기 어려워 최종 단계에서 서로 크기가 다른 조직을 얻기 어렵다.
이어서, 냉간압하율을 75% 이하로 냉간압연한다((e) 2차 냉간압연 단계). 상술한 2차 냉간압연을 하지 않고 중간열처리 후 용체화처리하는 경우에는 불균일 전단조직이 생성되지 않아 추가로 결정립을 성장시키는 구동력이 부족하여 본 발명에서 목표로 하는 서로 다른 크기의 미세 조직을 얻을 수 없다. 냉간압하율이 75% 초과의 경우에는 기존에 형성된 결정립이 유지되지 않아 서로 다른 크기의 미세 조직을 얻을 수 없다.
다음으로, 900 내지 1100℃에서 5 내지 500초 동안 용체화 처리한다((f) 용체화 처리 단계). 상기 용체화 처리에서는 Co, Si, Fe 등을 Cu 매트릭스 상에 고용시키고, 결정립을 일정한 크기로 재결정시킨다. 용체화 처리가 900℃ 미만, 및 5초 미만으로 수행될 때, 고용 원소가 매트릭스 상에 충분히 고용되지 못해 최종 단계에서 원하는 전기전도도가 얻어지지 않고, 용체화 처리가 1100℃ 초과, 및 500초 초과로 수행될 때, 미세 결정립이 잔존하지 않고 모든 결정립이 조대하게 성장되어 최종 단계에서 원하는 강도가 얻어지지 않는다.
그 후, 10% 이상의 냉간압하율로 냉간 압연을 실시한다((g) 3차 냉간압연 단계). 냉간압연을 통해 석출물 형성을 위한 사이트가 증가된다.
이후, 2단 석출 처리를 실시한다((h) 2단 석출처리 단계). 1단에서는 Co2Si 및 Fe2P의 석출 입자를 형성하고, 2단에서는 석출된 입자를 강도에 기여하는 범위에서 최대한 성장시킴으로써 전기전도도를 높이며, 동시에 새롭게 석출 입자를 석출시킴으로써 강도와 전기전도도를 높일 수 있다. 재료를 코일상으로 감은 채로 2단 석출한다.
2단 석출처리는 로 내에서 유지 온도 두 가지를 갖는 한 개의 공정으로, 480 내지 600℃에서 1 내지 20시간 동안 석출처리하는 단계(1단), 및 400 내지 530℃에서 1 내지 20시간 석출하는 단계(2단)를 포함한다. 1단 석출처리 온도가 600℃ 초과, 20시간 초과의 경우에는 석출물이 조대화되어 원하는 강도가 얻어지지 않고, 480℃ 미만, 1시간 미만의 경우에는 석출물의 형성이 부족해 원하는 강도와 전기전도도가 얻어지지 않는다. 2단의 온도가 530℃ 초과, 및 20시간 초과의 경우는 석출물이 조대화되어 원하는 강도가 얻어지지 않고, 400℃ 미만, 및 1시간 미만의 경우에는 전기전도도 및 강도의 향상 효과를 얻기 어렵다.
두 단 사이의 온도 차이는 40 내지 120℃ 범위이다. 상기 온도 차이가 40℃보다 적을 경우 1단에서 석출된 석출물이 조대화되어 강도 저하를 초래하고, 상기 온도 차이가 120℃보다 클 경우, 1단 석출 공정에서 석출된 석출물이 2단 석출 공정에서 거의 성장하지 않아 전기전도도를 높일 수 없다. 또한 2단에서 새롭게 석출물이 형성되기 어려워지므로 강도 및 전기전도도에 대한 기여가 적다.
1단 석출처리 단계 및 2단 석출처리 단계 사이에, 로 내에서 0.1℃/분 이상 ~ 50℃/분 이하의 속도로 온도를 강하할 수 있다. 상기 속도로 온도를 강하하면, 강도와 전기전도도의 밸런스가 향상된다는 점이 이롭다. 온도 강하 속도가 0.1℃/분 미만일 때는 석출물이 조대화되어 강도가 저하되며, 50℃/분을 초과할 경우 2단 석출시에 안정적인 온도 제어가 어려워 2단째에서 미세 석출물을 추가로 석출시켜 강도와 전기전도도를 향상시키기 어렵다.
이어서, 석출 후에 압하율 5 내지 70%로 최종 두께로 냉간 압연한다((i) 최종 냉간압연 단계). 5% 미만의 압하율로 냉간압연할 경우 최종 제품에서 고른 판 형상을 얻기 어려우며, 70% 초과의 압하율로 냉간압연할 경우 냉간압연 후에 응력제거 소둔을 실시하더라도 최종 제품에서의 굽힘가공성이 저하된다.
300 내지 700℃에서 2 내지 3000초간 응력제거 소둔 처리한다((j) 응력제거 소둔 단계). 응력제거 소둔을 실시하지 않는 경우 재료 내부의 응력이 불균일 변형을 초래하므로 굽힘가공성이 저하될 수 있다.
각 공정의 사이에는 산화 스케일 제거를 위한 산세와 연마가 행해질 수 있다.
본 발명에 따르는 Cu-Co-Si-Fe-P계 합금은 석출경화형 구리합금으로, 구리 기지 내에 Co2Si 및 Fe2P 석출상을 형성하고, 미세 결정립과 조대 결정립이 혼재하는 조직을 형성시켜 강도와 전기전도도의 밸런스를 유지하면서 굽힘가공성을 향상시킨다. Fe, P의 동시 첨가 및 재결정률을 50% 이하로 제어하는 중간열처리와 냉간압하율 75% 이하의 2차 냉간압연, 용체화 처리 공정을 통해, 결정립의 크기가 10㎛ 미만의 미세 결정립 영역과 10 내지 35㎛ 크기의 조대 결정립 영역이 혼재하는 바이모달 구조를 형성시킬 수 있으며, 바이모달 구조를 통해 강도와 전기전도도의 밸런스를 유지하면서, 굽힘가공성을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 중간 열처리를 통해 아소둔 조직을 형성한 후, 2차 냉간압연 및 용체화 처리를 통해 10㎛ 미만 결정립과 10 내지 35㎛ 크기의 결정립이 섞여서 분포하는 미세조직을 만들고, 2단 석출 처리를 통해 Co2Si 및 Fe2P 석출물이 미세한 크기로 균일하게 분포하는 조직을 형성시킴으로써, 2단 석출 처리 후 최종 압연 단계에서 5~70%의 압연 후에도 강도 및 전기전도도의 밸런스를 유지하면서도 굽힘가공성이 확보되는 Cu-Co-Si-Fe-P 합금을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 Cu-Co-Si-Fe-P 계 합금은 전자부품 방열판, 커넥터, 릴레이, 스위치 등에 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내는데, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해 제공하는 것이며, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.
실시예 1 내지 12
표 1 내지 표 3 및 후술되는 설명에 기재된 바와 같이, 실시예 1 내지 12에 따르는 시편을 수득하였다. 각 실시예에 따르는 공정 조건은 표 2 및 표 3에 개시하였다.
표 1에 기재된 함량의 Co, Si, Fe, P, 및 Cu를 고주파 용해로에서 1300℃에서 용해하고, 두께 30mm의 주괴로 주조하였다((a) 용해 및 주조 단계).
상기 주괴를 1000℃로 1시간 동안 가열한 후, 판 두께 11mm까지 열간 압연하였다((b) 열간 압연 단계). 열간 압연 종료시의 재료 온도는 920℃였다. 그 후, 열간 압연된 생성물을 석출물이 생성되는 온도인 900℃에서 350℃ 범위에서의 평균 냉각 속도를 10℃/s 이상으로 하여, 조대한 Co계 정출물이 남지 않도록 수랭하였다.
이어서 1차 냉간압연을 94 내지 95%의 냉간압하율로 실시하였다((c) 1차 냉간압연 단계).
이어서, 중간 열처리를 780℃, 가열 시간 60초에서 실시하고 그 후에는 수랭하였다((d) 중간 열처리 단계). 이때 재결정률은 50% 이하로, 재결정 부분의 재결정립의 평균 결정입경은 1㎛ 이상의 크기로 형성시킨다.
이후, 2차 냉간압연을 70%의 가공도로 실시하였다((e) 2차 냉간압연 단계).
이어서, 용체화 처리를 950℃, 가열시간 30초 조건에서 실시하고, 그 후에는 수랭하였다((f) 용체화 처리 단계).
이어서, 3차 냉간압연을 6%의 냉간압하율로 실시하였다((g) 3차 냉간압연 단계).
이어서, 2단 석출처리를 표 2에 기재된 조건에서 실시하였다((h) 2단 석출처리 단계).
최종 냉간압연을 압하율 33%(0.1mm) 및 60%(0.06mm) 조건에서 실시하고((i) 최종 냉간압연 단계), 마지막으로 응력 제거 소둔을 500℃, 가열시간 30초의 조건에서 실시하여 각 시험편을 얻었다((j) 응력 제거 처리 단계). 각 공정 사이에는 적절히 면삭, 산세, 탈지를 실시하였다.
비교예 1 내지 31
표 3에 개시된 바와 같이, 표 1에 기재된 29개의 조성과 표 2에 기재된 따른 공정 조건을 채용한다는 점을 제외하고는, 실시예의 제조 방식과 동일하게, 비교예 1 내지 31의 시편을 제조하였다.
합금번호 합금조성(wt%)
Cu Co Si Fe Mg Mn Ni P
본 발명의
합금조성		 1 Bal. 1.2 0.29 0.15 - - - 0.039
2 Bal. 1.6 0.38 0.15 - - - 0.039
3 Bal. 1.9 0.45 0.15 - - - 0.039
4 Bal. 1.2 0.29 0.15 - - - 0.1
5 Bal. 1.6 0.38 0.15 - - - 0.1
6 Bal. 1.9 0.45 0.15 - - - 0.1
7 Bal. 1.7 0.39 0.05 - - - 0.01
8 Bal. 1.6 0.38 0.25 - - - 0.07
9 Bal. 1.6 0.38 0.49 - - - 0.14
10 Bal. 1.6 0.38 0.15 0.009 - - 0.039
11 Bal. 1.6 0.38 0.15 - 0.009 - 0.039
12 Bal. 1.6 0.38 0.15 - - 0.009 0.039
비교 합금조성 13 Bal. 0.7 0.17 0.15 - - - 0.039
14 Bal. 3 0.71 0.15 - - - 0.039
15 Bal. 4 0.95 0.15 - - - 0.039
16 Bal. 1.6 0.38 - - - - -
17 Bal. 1.9 0.45 - - - - -
18 Bal. 1.6 0.38 0.005 - - - 0.001
19 Bal. 1.6 0.38 0.15 - - - 0.17
20 Bal. 1.6 0.38 0.25 - - - 0.32
21 Bal. 1.6 0.38 1.5 - - - 0.4
22 Bal. 1.6 0.38 0.15 0.1 - - 0.039
23 Bal. 1.6 0.38 0.15 - 0.1 - 0.039
24 Bal. 1.6 0.38 0.15 - - 0.1 0.039
25 Bal. 1.6 0.38 0.02 - - - -
26 Bal. 1.6 0.38 0.4 - - - -
27 Bal. 1.6 0.38 - - - - 0.01
28 Bal. 1.6 0.38 - - - - 0.15
29 Bal. 1.6 1.5 0.15 - - - 0.039
구분 중간 열처리 2차 냉간압하율 용체화 처리 석출 1단 조건 석출 2단 조건
온도 (℃) 시간
(s)		 % 온도
(℃)		 시간
(s)		 온도
(℃)		 시간
(hr)		 온도
(℃)		 시간
(hr)
A 780 60 70 950 30 530 3 460 2
B 350 60 70 950 38 530 3 460 2
C 950 60 70 950 30 530 3 460 2
D 780 60 0 950 30 530 3 460 2
E 780 60 80 950 30 530 3 460 2
F 780 60 70 870 5 530 3 460 2
G 780 60 70 950 600 530 3 460 2
H 780 60 70 950 30 620 3 460 2
I 780 60 70 950 30 530 30 460 2
J 780 60 70 950 30 530 3 - -
K 780 60 70 950 30 460 3 - -
L 780 60 70 950 30 530 3 320 2
M 780 60 70 950 30 530 3 460 0.5
N 780 60 70 950 30 530 3 510 2
O 780 60 70 950 30 550 3 400 2
이와 같이 하여 얻어진 실시예와 비교예의 각 시편에 대하여, 각종 특성 평가를 실시하였다. 실시한 특성 평가는 하기와 같다.
(1) 인장강도
압연 평행 방향의 인장 시험편을 KS B 0801에 따라 제작하고 측정하였다. 결과를 표 3에 나타냈다.
(2) 전기전도도(E.C)
KS D 0240 비철금속 전기전도도 측정 규격을 적용하여 측정한다. 시험온도 보정이 완료된 더블 브릿지(Double bridge)형 장비를 이용하여 판상의 소재를 이용하여 측정하였다. 결과를 표 2에 나타냈다.
(3) 굽힘가공성: 180° 굽힘성 시험
0.1mm 두께의 시료를 폭 100mm, 길이 200mm로 잘라낸 것을 굽힘가공성 측정용 시험편으로서 사용하였다. 소정의 굽힘 반경(R)으로 170° 정도로 B.W로 구부린 후, 굽힘 내측 반경(R)의 2배의 개재물을 180°로 누르고 구부려 180° 굽힘 시험을 실시하고, 굽힘 부분에 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경(MBR)을 판 두께로 나눈 값인 MBR/t를 구하였다. 결과를 표 2, 및 도 1 내지 2에 개시하였다. 도 1 내지 2는 시편의 주사전자현미경(SEM) 분석 이미지이다. 도 1은 실시예 2의 두께 0.1mm에서 압연폭방향(B.W.)으로 180° 완전밀착 굽힘가공 시 굽힘가공 단면의 광학현미경 사진이다. 도 2는 비교예 5의 두께 0.1mm에서 압연폭방향(B.W.)으로 180° 완전밀착 굽힘가공 시 굽힘가공 단면의 광학현미경 사진이다. 도 1은 상기 조건에 굽힘가공 단면에 균열이 발생하지 않은 반면에, 도 2의 굽힘가공 단면에 균열이 발생한 것을 확인할 수 있다.
(4) 관측
수득된 시편들을 광학현미경(Optical Microscopy)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)을 이용하여 결정립 크기와 미세결정 면적률을 확인하였다. 결과는 하기 표 3, 및 도 3 내지 4에 나타내었다. 구체적으로, 도 3은 실시예 5에 따른 Fe 및 P 첨가시에 형성되는 제2상의 형상과 성분을 나타낸 주사전자현미경과 EDS 측정 결과 이미지이다. 도 4는 비교예 7에 따른 Fe/P < 1인 경우 형성되는 제2상의 형상과 성분을 나타낸 주사전자현미경과 EDS 측정 결과 이미지이다. 도 3의 실시예 5에 따른 시료는 Fe 및 P 첨가로 형성되는 제2상을 확인할 수 있는 반면에, 도 4의 비교예 7에 따른 시료는 2 내지 4㎛ 크기의 조대한 Co-P 석출물과 미세한 Co2Si가 동시에 형성됨을 관찰할 수 있었다.
분류 합금조성 번호
(표 1)		 공정 결정입경 평균
(㎛)		 미세 결정립의
면적율
(%)		 인장강도
(MPa)		 전기전도도
(%IACS)		 박판에서 180도 굽힘가공성
(B.W)
미세 결정립 조대 결정립 0.1
mm		 0.06
mm
실시예1 1 A 2 13 0.5 658 66 0 0
실시예2 2 2 14 1.5 662 65 0 0
실시예3 3 3 14 1.0 680 66 0 0
실시예4 4 3 13 1.5 660 65 0 0
실시예5 5 2 13 1.5 662 65 0 0
실시예6 6 2 13 1.0 663 65 0 0
실시예7 7 3 14 1.0 665 65 0 0
실시예8 8 2 12 1.5 663 65 0 0
실시예9 9 2 12 1.5 665 65 0 0
실시예10 10 3 14 1.0 665 65 0 0
실시예11 11 3 12 0.5 660 65 0 0
실시예12 12 2 14 0.5 661 65 0 0
비교예1 13 3 13 0.5 594 62 0.5 0.5
비교예2 14 2 12 1.0 778 56 0.5 0.5
비교예3 15 2 12 1.0 901 51 0.5 0.5
비교예4 16 - 18 - 660 66 0.5 0.5
비교예5 17 - 17 - 663 65 0.5 0.5
비교예6 18 2 15 - 612 53 2.0 2.0
비교예7 19 3 14 1.0 676 59 1.5 1.5
비교예8 20 3 16 1.0 668 61 1.0 1.0
비교예9 21 2 12 1.0 672 62 1.0 1.0
비교예10 22 2 13 1.0 678 57 1.5 1.5
비교예11 23 2 15 1.0 667 59 1.0 1.0
비교예12 24 3 16 0.5 674 60 1.0 1.0
비교예13 25 3 12 1.0 659 65 0.5 0.5
비교예14 26 2 14 1.0 650 56 1.5 1.5
비교예15 27 2 14 1.5 660 64 1.0 1.0
비교예16 28 2 13 1.5 649 55 균열
비교예17 29 열간압연 균열(크랙) 발생으로 물성 측정 불가
비교예18 2 B - 15 0 654 61 1.0 1.0
비교예19 2 C - 19 0 654 65 1.0 1.0
비교예20 2 D - 10 0 652 66 1.5 1.5
비교예21 2 E - 10 0 653 66 1.5 1.5
비교예22 2 F - 11 0 589 54 1.5 1.5
비교예23 2 G - 32 0 620 63 0.5 0.5
비교예24 2 H 2 15 0.5 609 67 1.0 1.0
비교예25 2 I 2 12 0.5 615 66 1.0 1.0
비교예26 2 J 2 14 1.0 608 58 0.5 0.5
비교예27 2 K 2 5 1.0 673 55 1.0 1.0
비교예28 2 L 2 13 1.0 664 57 1.0 1.0
비교예29 2 M 2 12 1.0 665 56 1.0 1.0
비교예30 2 N 3 14 0.5 610 67 1.0 1.0
비교예31 2 0 3 16 1.0 633 62 1.0 1.0
실시예 1 내지 12는 본 발명의 요건을 만족시키는 전자재료용 구리합금으로, 전자기기용 방열판으로 사용할 수 있도록 고강도와 높은 전기전도도, 박판에서의 굽힘가공성을 모두 갖추었다.
비교예 1로부터 Co+Si 함량이 1.5% 이하일 때, 강도가 저하되며, 비교예 2 및 3으로부터 Co+Si 함량이 3.5% 이상일 때, 전기전도도가 저하됨을 알 수 있다.
비교예 4 및 5는 Fe 및 P가 첨가되지 않을 경우 목표 굽힘가공성을 확보할 수 없으며, 비교예 13 내지 16에서 Fe 또는 P만 첨가될 경우, 열간압연성, 전기전도도 및 굽힘가공성이 저하됨을 확인하였다.
비교예 6으로부터 Fe 및 P가 동시 첨가 되더라도, 첨가량이 부족한 경우 용체화 처리에서 미세 결정립이 남지 않아 바이모달 구조가 형성되지 못함으로써 굽힘가공성이 향상되지 않으며, 기지에 남아있는 Fe 및 P가 전기전도도에 악영향을 미치는 것을 알 수 있다. 비교예 7 및 8로부터 Fe/P 비율이 1 이하인 경우 경우 2㎛ 이상의 Co-P계 석출물이 형성되며 지나치게 조대한 석출물 때문에 전기전도도가 저하됨을 알 수 있다. 상기 내용은 도 4에서 확인된다.
비교예 9로부터 Fe/P>1이더라도 Fe를 과량 첨가한 경우에는 전기전도도가 저하된다.
실시예 10 내지 12로부터 Mg, Mn, Ni 등을 각각 0.05% 이하 첨가한 경우에는 최종 물성에 큰 영향을 미치지 않지만, 및 비교예 10 내지 12로부터 Mg, Mn, Ni 등을 총 0.05% 이상 첨가할 경우 전기전도도가 저하됨을 확인했으며, 해당 조성에서 Co2Si에 해당 원소가 첨가되거나, 해당 원소가 실리콘과 결합하여 실리사이드를 형성하는 것을 관찰할 수 없었다.
비교예 13 및 14로부터 Fe만 첨가했을 경우, 전기전도도가 다소 감소하며, 미세 결정립이 형성되지 않고 굽힘가공성이 좋지 않은 것을 알 수 있다.
비교예 15 및 16으로부터 P만 첨가했을 경우, 전기전도도가 크게 감소하며, P 함량이 증가할수록 가공성이 좋지 않아 사이드 균열이 심해지고, 굽힘가공성 또한 저하됨을 알 수 있었다.
비교예 17로부터 실리콘 함량이 1.0%를 초과한 경우에 열간압연 단계부터 사이드 크랙이 발생하여 완제품을 제조할 수 없는 것을 알 수 있다.
비교예 18로부터 중간 열처리 온도가 낮은 경우 아소둔 조직이 형성되지 않아 용체화 처리 이후에 10㎛ 미만의 미세 결정립과 10 내지 35㎛의 조대 결정립이 혼재하는 바이모달 구조가 생성되지 않고, 0.1mm 박판에서의 굽힘가공성이 향상되지 않는 것을 알 수 있으며, 비교예 19로부터 중간열처리 온도가 높은 경우에도 바이모달 구조가 생성되지 않고 굽힘가공성이 향상되지 않는 것을 알 수 있다. 비교예 20으로부터 중간열처리와 용체화처리 사이에 75% 이하의 냉간압연이 실시되지 않는 경우에도 바이모달 구조가 생성되지 않고 비교예 21로부터 압하율이 75% 이상일 경우에도 바이모달 구조가 생성되지 않아 굽힘가공성이 향상되지 않음을 알 수 있다. 비교예 22로부터 용체화처리 온도가 너무 낮을 경우 기지상에 Co, Si, Fe 등이 충분히 고용되지 않아 최종 제품에서 석출물의 형성이 부족해져 전기전도도 및 강도가 저하됨을 알 수 있으며, 비교예 23으로부터 용체화처리 시간이 너무 긴 경우 결정립이 조대화되어 강도가 감소하며, 바이모달 구조가 형성되지 않아 굽힘가공성을 현저히 저하시킴을 알 수 있다.
비교예 24로부터 1단 석출의 온도가 높을 경우, 비교예 25로부터 1단 석출의 시간이 긴 경우 모두 석출물이 조대화되어 강도가 저하됨을 알 수 있다. 비교예 26 및 27로부터 2단 석출을 하지 않을 경우, 60%IACS 이상의 전기전도도를 갖는 합금을 얻을 수 없음을 알 수 있다. 비교예 28의 결과로부터 2단 석출의 온도가 낮을 경우 1단에서 석출된 원소가 성장되지 않고, 추가로 석출되는 석출물이 부족함을 관찰할 수 있으며, 전기전도도의 향상 및 원하는 강도를 얻을 수 없다. 비교예 29에서는 2단 석출의 시간이 적은 경우, 1단에서 석출된 원소의 성장과 추가 석출이 부족하여 원하는 강도와 전기전도도를 얻을 수 없다.
비교예 30에서는 2단 석출의 온도차가 부족하여 석출물이 조대화됨으로써 원하는 강도를 얻을 수 없으며, 비교예 31에서는 2단 석출의 온도차가 커 석출물이 성장하거나 추가로 석출되기 어려워 원하는 전기전도도와 강도를 얻을 수 없다.

Claims (8)

  1. 코발트(Co) 1.2 내지 2.5 질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량%, 구리(Cu) 잔부량 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 코발트(Co)와 실리콘(Si)의 함량의 합이 1.4 ≤ Co + Si ≤ 3.5이고, 코발트(Co)/실리콘(Si) 질량의 비는 3.5 ≤ Co/Si ≤ 4.5이고, 철(Fe)/인(P) 질량의 비는 1.0 < Fe/P이고,
    10㎛ 미만인 미세 결정립과 10 내지 35㎛ 크기의 조대 결정립이 섞여 있는 바이모달 구조(bimodal structure)를 가지고, 상기 미세 결정립의 면적은 전체 면적의 0.1% 이상인 것인 전자재료용 구리합금.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구리합금은 Co2Si 및 Fe2P를 석출상으로 포함하는 전자재료용 구리합금.
  3. 제 1항에 있어서,
    니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg) 중 1종 이상이 더 포함되고, 이때 각 원소의 함량은 0.05질량% 이하인 것인 전자재료용 구리합금.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구리합금은 0.06mm 내지 0.1mm의 박판에서 굽힘 반경(R)과 판 두께(t)의 비(R/t)를 0으로 하고 굽힘 방향을 압연 수직 및 수평 방향으로 180도 완전 밀착 시 균열이 발생하지 않는 것인 전자재료용 구리합금.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구리합금은 판재인 것인 전자재료용 구리합금.
  6. (a) 코발트(Co) 1.2 내지 2.5질량%, 실리콘(Si) 0.2 내지 1.0질량%, 철(Fe) 0.01 내지 0.5질량%, 인(P) 0.001 내지 0.2질량%, 및 구리(Cu) 잔부량을 용해하여 주괴를 주조하는 단계;
    (b) 수득된 주괴를 900 내지 1100℃에서 30분 내지 4시간 동안 유지하여 열간 압연을 실시하는 단계;
    (c) 냉간압하율 90% 이상으로 1차 냉간압연 처리하는 단계;
    (d) 400 내지 800℃에서 5 내지 500초 동안 중간 열처리하는 단계;
    (e) 냉간압하율 70% 이하로 2차 냉간압연하는 단계;
    (f) 900 내지 1100℃에서 5 내지 500초 동안 용체화 처리하는 단계;
    (g) 냉간압하율 10% 이상으로 3차 냉간압연 처리하는 단계;
    (h) 2단 석출하는 단계로서, 480 내지 600℃로 1 내지 24시간 동안 가열하는 제1단, 및 400 내지 550℃로 1 내지 24시간 동안 가열하는 제2단을 포함하는 2단 석출하는 단계;
    (i) 냉간압하율 5 내지 70%로 최종 냉간압연하는 단계, 및
    (j) 300 내지 700℃에서 2 내지 3000초간 응력 제거 처리하는 단계
    를 포함하는 구리 합금의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    (h) 2단 석출 단계에서, 1단과 2단의 온도 차이는 40 내지 120℃ 범위인 것인 구리 합금의 제조 방법.
  8. 삭제
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