KR102213958B1 - 구리 합금, 구리 합금 박판 및 구리 합금의 제조 방법 - Google Patents

구리 합금, 구리 합금 박판 및 구리 합금의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 구리 합금은, Fe ; 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하, Zn ; 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 되어 있고, 상기 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 되어 있다.

Description

구리 합금, 구리 합금 박판 및 구리 합금의 제조 방법{COPPER ALLOY, COPPER ALLOY THIN SHEET AND COPPER ALLOY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 예를 들어 가전, 반도체 장치용 리드 프레임 등의 반도체 부품, 프린트 배선판 등의 전기ㆍ전자 부품 재료, 개폐기 부품, 부스바, 커넥터 등의 기구 부품이나 산업용 기기 등에 사용되는 구리 합금판조(條)로서 바람직한 구리 합금, 구리 합금 박판 및 구리 합금의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2013년 8월 9일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2013-167063호, 및 2014년 6월 4일에 출원된 일본 특허출원 2014-116297호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
상기 서술한 각종 용도의 구리 합금으로는, 종래, Fe 와 P 를 함유하는 Cu-Fe-P 계 구리 합금이 범용되고 있다. Cu-Fe-P 계 구리 합금으로는, Fe ; 2.1 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.015 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하, Zn ; 0.05 질량％ 이상 0.20 질량％ 이하, 를 함유하는 구리 합금 (CDA19400 합금) 이 예시된다. 또한, 이 CDA19400 합금은, CDA (Copper Development Association) 에서 규정되어 있는 국제 표준 합금이다.
여기에서, 상기 서술한 CDA19400 합금은, 구리 모상 중에 Fe 또는 Fe-P 등의 금속 간 화합물을 석출시킨 석출 강화형 합금으로서, 강도, 도전성 및 열전도성이 우수하다는 점에서, 여러 가지 용도에서 널리 사용되고 있다.
최근, Cu-Fe-P 계 구리 합금의 용도 확대나, 전기, 전자 기기의 경량화, 박육화, 소형화 등에 수반하여, CDA19400 합금에 대해서도 더욱 높은 강도나, 도전성, 우수한 굽힘 가공성이 요구되고 있다.
또, 상기 서술한 리드 프레임이나 커넥터 등은, 구리 합금 박판을 에칭이나 타발 (打拔) 함으로써 제조된다. 여기에서, CDA19400 합금 등으로 이루어지는 구리 합금 박판을 타발 가공한 경우에는, 금형의 마모가 심하여, 단시간의 사용으로 금형을 교환해야 한다는 문제가 있었다.
그래서, 예를 들어 특허문헌 1, 2 에는, Cu-Fe-P 계 합금에 있어서, 열간 압연 공정에서의 균열을 억제함과 함께 내(耐)타발 금형 마모성 등의 제특성을 향상시키기 위해 C 를 첨가하는 것이 제안되어 있다. 또, Cu-Fe-P 계 합금의 강도 등의 제특성을 향상시키기 위해 Mg 등을 첨가하는 것이 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 평11-323464호 일본 공개특허공보 평11-350055호
그런데, Cu-Fe-P 계 합금으로 이루어지는 구리 합금에 있어서는, 주괴를 압연하여 구리 합금 박판을 제조할 때에 표면 결함이 많이 발생하는 경우가 있다. 상기 서술한 표면 결함이 존재하면, 제조 수율이 대폭 저하되어 버리기 때문에, 구리 합금 박판의 제조 비용이 대폭 상승해 버린다는 문제가 있었다.
또, 상기 서술한 Cu-Fe-P 계 합금으로 이루어지는 구리 합금 박판에 대해, 프레스 가공, 에칭 가공 또는 은 도금을 실시했을 때, 조대한 철 합금 입자를 기인으로 한 비평활한 형상 불량을 일으키는 경우가 있었다.
이 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, Cu-Fe-P 계 합금에 있어서, 표면 결함 및 형상 불량의 발생을 억제할 수 있는 구리 합금, 구리 합금 박판, 구리 합금의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들이 예의 연구를 실시한 결과, CDA19400 합금 등의 Cu-Fe-P 계 합금에 발생하는 표면 결함 및 형상 불량은, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자가, 구리 합금 박판의 표면에 노출됨으로써 형성되는 것이라는 것이 판명되었다.
그리고, 상기 서술한 철 합금 입자는, 구리 합금 용탕 중에 C 나아가서는 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상이 일정량 이상 존재하면, Fe 를 주성분으로 하고 C 나아가서는 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 액상과 Cu 를 주성분으로 하는 액상이 액상 분리되어, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 조대한 정출물이 주괴 내에 생성되는 것이 판명되었다. 그리고, 주괴 내에 생성된 조대한 정출물이 기인이 되어, 구리 합금 박판의 표면에 노출되는 철 합금 입자가 생성된다는 지견을 얻었다.
본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 구리 합금은, Fe ; 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하, Zn ; 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 되어 있고, 상기 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 되어 있다.
이 구성의 구리 합금에 있어서는, 불가피 불순물인 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 각각 규제되어 있다. C, 그리고 Cr, Mo, W, V, Nb 와 같은 원소는, 상기 서술한 바와 같이, Fe 를 주성분으로 하고 C 나아가서는 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 액상과 Cu 를 주성분으로 하는 액상의 액상 분리를 촉진시키는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 주괴 내에 조대한 정출물이 생성되기 쉬워진다. 즉, 이들 C, Cr, Mo, W, V, Nb 와 같은 원소는, Fe 중에 고용할 수 있지만 Cu 중에 거의 고용할 수 없기 때문에, 정출물 (철 합금 입자) 로서 Cu 중에 잔존하게 되는 것이다.
따라서, C, Cr, Mo, W, V, Nb 와 같은 원소의 함유량을 상기 서술한 바와 같이 규제함으로써, 조대한 정출물의 발생을 억제할 수 있어, 철 합금 입자에 의한 표면 결함을 대폭 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 조대한 정출물에서 기인하는 제품의 형상 불량을 억제할 수 있다.
여기에서, 본 발명의 구리 합금에 있어서는, 추가로, Ni ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하, Sn ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하 중 어느 일방 또는 쌍방을 함유해도 된다.
이 경우, Ni 또는 Sn 이, Cu 의 모상 중에 고용됨으로써, Cu-Fe-P 계 구리 합금의 강도 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 구리 합금에 있어서는, 추가로, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 중 적어도 1 종 또는 2 종 이상을 0.0007 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하의 범위에서 함유해도 된다.
이 경우, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 와 같은 원소에 의해, Cu-Fe-P 계 합금의 강도 향상 및 내타발 금형 마모성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 본 발명의 구리 합금에 있어서는, 추가로, 상기 불가피 불순물로서 함유되는 Mn 의 함유량이 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량이 1 질량ppm 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.
Mn, Ta 와 같은 원소는, 상기 서술한 바와 같이 구리 합금 용탕이 액상 분리되었을 때, Fe 를 주성분으로 하고 C 나아가서는 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 액상측에 함유되어 액상 분리를 촉진시키는 경향이 있다. 이 때문에, 불가피 불순물인 Mn 및 Ta 가 많이 함유되면, 주괴 내에 조대한 정출물이 생성되기 쉬워질 우려가 있다. 그래서, Mn 의 함유량을 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량을 1 질량ppm 이하로 규정함으로써, 조대한 정출물의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 구리 합금 박판은, 전술한 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금 박판으로서, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자가 표면에 노출됨으로써 형성된 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함이, 5 개/㎡ 이하로 되어 있다. 더욱 바람직하게는, 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함을 2 개/㎡ 이하로 한다.
또, 본 발명의 구리 합금 박판은, 박판의 두께가 0.5 ㎜ 이하로 되어 있다.
이 구성의 구리 합금 박판에 의하면, C, Cr, Mo, W, V, Nb 원소의 함유량이 낮게 억제된 구리 합금으로 이루어지기 때문에, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자의 발생이 억제되어, 이 철 합금 입자에서 기인하는 표면 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또, 조대한 정출물에서 기인하는 제품의 형상 불량을 억제할 수 있다. 또한, 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함을 5 개/㎡ 이하로 함으로써, 프레스 가공, 에칭 가공 또는 은 도금을 실시했을 때에 발생하는 제품 불량률을 현저히 저하시킬 수 있다. 특히, 구리 합금 박판의 판두께가 0.5 ㎜ 이하인 경우, 200 ㎛ 이상의 표면 결함이 존재하면 두께 방향으로도 결함이 성장하고 있을 우려가 있기 때문에, 예를 들어, 프레스 가공, 에칭 가공 등의 미세한 형상을 부여하기 위한 가공을 실시하면 불량의 원인이 된다. 상기의 관점에서, 구리 합금 박판의 판두께가 0.2 ㎜ 이하일 때에 본건 발명의 효과가 보다 발휘된다. 구리 합금 박판의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 박판의 판두께의 하한값은 0.05 ㎜ 이지만, 이것에 한정되지는 않는다.
본 발명의 제 3 양태에 관련된 구리 합금의 제조 방법은, 전술한 구리 합금의 제조 방법으로서, 원료를 용해하여 구리 합금 용탕을 생성하는 용해 공정과, 상기 구리 합금 용탕을 1300 ℃ 이상으로 유지하는 고온 유지 공정과, 1300 ℃ 이상으로 유지한 상기 구리 합금 용탕을 주형 내에 공급하여 주괴를 얻는 주조 공정을 구비하고 있다.
이 구성의 구리 합금의 제조 방법에 의하면, 구리 합금 용탕을 1300 ℃ 이상으로 유지하는 고온 유지 공정과, 1300 ℃ 이상으로 고온 유지한 구리 합금 용탕을 주형 내에 공급하여 주괴를 얻는 주조 공정을 구비하고 있기 때문에, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 액상이, Cu 를 주성분으로 하는 액상과 액상 분리되는 것을 억제할 수 있어, 조대한 정출물의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 철 합금 입자에서 기인하는 표면 결함을 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 조대한 정출물에서 기인하는 제품의 형상 불량을 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, Cu-Fe-P 계 합금에 있어서, 표면 결함 및 형상 불량의 발생을 억제할 수 있는 구리 합금, 구리 합금 박판, 구리 합금의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1 은 구리 합금 박판의 표면 결함의 광학 현미경 관찰 사진이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태인 구리 합금의 제조 방법을 나타내는 플로도이다.
이하에, 본 발명의 제 1 실시형태인 구리 합금에 대해서 설명한다.
본 발명의 제 1 실시형태인 구리 합금은, Fe ; 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하, Zn ; 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 되어 있고, 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 되어 있다.
이하에, 이들 원소의 함유량을 전술한 범위로 설정한 이유에 대해서 설명한다.
(Fe)
Fe 는 Cu 의 모상 중에 고용됨과 함께, P 를 함유한 석출물 (Fe-P 화합물) 을 생성한다. 이 Fe-P 화합물이 Cu 의 모상 중에 분산됨으로써, 도전율을 저하시키지 않고 강도 및 경도가 향상된다.
여기에서, Fe 의 함유량이 1.5 질량％ 미만에서는, 강도 향상의 효과 등이 충분하지 않다. 한편, Fe 의 함유량이 2.7 질량％ 를 초과하면, 큰 정출물이 생성되어 표면의 청정성을 저해할 우려가 있다. 또한, 도전율 및 가공성의 저하를 가져올 우려가 있다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, Fe 의 함유량을 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하로 설정하고 있다. 또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 이루게 하기 위해서는, Fe 의 함유량을 1.8 질량％ 이상 2.6 질량％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
(P)
P 는 탈산 작용을 갖는 원소이다. 또, 상기 서술한 바와 같이, Fe 와 함께 Fe-P 화합물을 생성한다. 이 Fe-P 화합물이 Cu 의 모상 중에 분산됨으로써, 도전율을 저하시키지 않고 강도 및 경도가 향상된다.
여기에서, P 의 함유량이 0.008 질량％ 미만에서는, 강도 향상의 효과 등이 충분하지 않다. 한편, P 의 함유량이 0.15 질량％ 를 초과하면, 도전율 및 가공성의 저하를 가져온다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, P 의 함유량을 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하로 설정하고 있다. 또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 이루게 하기 위해서는, P 의 함유량을 0.01 질량％ 이상 0.05 질량％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
(Zn)
Zn 은, Cu 의 모상 중에 고용되어, 땜납 내열 박리성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다.
여기에서, Zn 의 함유량이 0.01 질량％ 미만에서는, 땜납 내열 박리성을 향상시키는 작용 효과를 충분히 이루게 할 수 없다. 한편, Zn 의 함유량이 0.5 질량％ 를 초과해도 그 효과가 포화된다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, Zn 의 함유량을 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하로 설정하고 있다. 또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 이루게 하기 위해서는, Zn 의 함유량을 0.05 질량％ 이상 0.35 질량％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
(C, Cr, Mo, W, V, Nb)
C, Cr, Mo, W, V, Nb 는 불가피 불순물로서, 상기 서술한 구리 합금 중에 함유되는 것이다. 여기에서, C, Cr, Mo, W, V, Nb 의 함유량이 많은 경우, 구리 합금 박판의 표면 결함이 대폭 증가한다. 이 표면 결함의 일례를 광학 현미경 관찰한 결과를 도 1 에 나타낸다.
EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) 에 의한 해석의 결과, 본 실시형태에서 관찰되는 표면 결함은, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자가 기인이 되고 있다.
통상적으로, 상기 서술한 구리 합금을 용해 주조할 때, Fe 원소는 Cu 를 주성분으로 하는 액상 중에 용해된 상태로 존재한다. 그러나, C, Cr, Mo, W, V, Nb 가 일정량 이상 존재하는 경우, 구리 합금 용탕은, Cu 를 주성분으로 하는 액상과, Fe 를 주성분으로 하고 C 와 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 액상으로 분리되어, 결과적으로 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 조대한 정출물이 주괴 내에 존재하게 된다. 그 후, 주괴를 압연함으로써, 철 합금 입자가 구리 합금 박판의 표면에 노출되어, 상기 서술한 표면 결함이 발생하는 것으로 생각된다. 또, 이 철 합금 입자에서 기인하여 프레스 가공, 에칭 가공 또는 은 도금을 실시했을 때, 형상 불량이 발생한다.
따라서, C, Cr, Mo, W, V, Nb 원소를 저감시킴으로써, 철 합금 입자에서 기인하는 표면 결함 및 제품의 형상 불량을 억제하는 것이 가능해진다. 그래서, 본 실시형태에 있어서는, C 의 함유량을 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량을 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량을 5 질량ppm 미만, W 의 함유량을 1 질량ppm 미만, V 의 함유량을 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량을 1 질량ppm 미만으로 제한하고 있는 것이다. 상기 서술한 표면 결함 및 제품의 형상 불량의 억제를 확실하게 이루게 하기 위해서는, C 의 함유량을 4 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 3 ppm 이하, 보다 바람직하게는 2 ppm 이하이다. Mo 의 함유량을 1 질량ppm 미만, 또한 0.6 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또, Cr 의 함유량을 5 질량ppm 미만, W 의 함유량을 0.6 질량ppm 미만, V 의 함유량을 0.6 질량ppm 미만, Nb 의 함유량을 0.6 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다.
또한, C, Cr, Mo, W, V, Nb 이외의 불가피 불순물로는, Ni, Sn, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, H, Li, B, N, O, F, Na, S, Cl, K, Mn, Co, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, I, Cs, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 총량으로 0.3 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 구리 합금의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 불가피 불순물의 총량의 하한값은 0.1 질량％ 이지만, 이것에 한정되지는 않는다.
다음으로, 본 실시형태인 구리 합금의 제조 방법에 대하여, 도 2 에 나타내는 플로도를 참조하여 설명한다.
＜용해 공정 S01＞
구리 원료, 순철, Zn 또는 Cu-Zn 모합금, P 또는 Cu-P 모합금을 용해하여 구리 합금 용탕을 생성한다. 또한, 구리 원료는, 순도가 99.99 질량％ 이상이 된 이른바 4 N Cu, 순철은, 순도가 99.9 질량％ 이상이 된 이른바 3 N Fe, 혹은 99.99 질량％ 이상인 4 N Fe, 분위기는 Ar 로 하는 것이 바람직하다. 용해 중의 온도는, 예를 들어 1100 ∼ 1300 ℃ 이다.
＜고온 유지 공정 S02＞
다음으로, 얻어진 구리 합금 용탕을 1300 ℃ 이상으로 승온하여 유지한다. 구리 합금 용탕을 고온에서 유지함으로써, 구리 합금 용탕에 있어서의 액상 분리를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 이 고온 유지 공정 S02 에 있어서는, 온도를 1300 ℃ 이상 1500 ℃ 이하, 유지 시간을 1 min 이상 24 h 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
＜주조 공정 S03＞
그리고, 1300 ℃ 이상의 구리 합금 용탕을, 고온 유지한 상태로부터 금형에 주탕하여 주괴를 만들어낸다. 이와 같이 하여 본 실시형태인 구리 합금의 주괴가 만들어진다.
여기에서, 주조시의 냉각 속도는 빠른 편이 바람직하고, 예를 들어 1300 ℃ 에서 900 ℃ 까지의 냉각 속도는, 5 ℃/s 이상, 또한 10 ℃/s 이상이 바람직하다. 구리 합금의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 냉각 속도의 상한값은 200 ℃/s 이지만, 이것에 한정되지는 않는다.
얻어진 주괴에 대해 열간 압연을 실시한 후, 냉간 압연과 열처리를 적절히 반복함으로써, 소정 두께의 구리 합금 박판이 만들어진다. 열간 압연은, 환원성 분위기 중에서 750 ℃ ∼ 1000 ℃ 의 조건으로 실시하였다. 냉간 압연의 압하율은 40 ∼ 95 ％, 열처리는 400 ∼ 700 ℃ 에서 실시하고, 최종 압연 후에 200 ∼ 350 ℃ 에서 최종 어닐링을 실시하였다.
이 구리 합금 박판에 있어서는, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자가 표면에 노출됨으로써 형성된 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함이, 5 개/㎡ 이하로 되어 있다. 바람직하게는, 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함을 2 개/㎡ 이하로 한다. 나아가서는 1 개/㎡ 이하가 바람직하다.
이상과 같은 구성이 된 본 실시형태에 의하면, C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 되어 있기 때문에, 주괴 내에 조대한 정출물이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이 조대한 정출물을 기인으로 하는 철 합금 입자의 형성을 억제할 수 있어, 표면 결함의 발생을 대폭 저감시킬 수 있다. 또, 제품의 형상 불량을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 제조 방법은, 상기 구리 합금 용탕을 1300 ℃ 이상의 고온으로 유지하는 고온 유지 공정 S02 와, 1300 ℃ 이상으로 유지한 구리 합금 용탕을 주형에 공급하여 주괴를 제조하는 주조 공정 S03 을 구비하고 있기 때문에, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 조대한 정출물의 생성을 억제하는 것이 가능해진다.
이하에, 본 발명의 제 2 실시형태인 구리 합금에 대해서 설명한다.
본 발명의 제 2 실시형태인 구리 합금은, Fe ; 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하 ; Zn ; 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하를 함유함과 함께, Ni ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하, Sn ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하 중 어느 일방 또는 쌍방을 함유하고, 추가로, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 중 적어도 1 종 또는 2 종 이상을 0.0007 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 되어 있고, 상기 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 되어 있다.
이하에, 이들 원소의 함유량을 전술한 범위로 설정한 이유에 대해서 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 원소에 대해서는 설명을 생략한다.
(Ni)
Ni 는, Cu 의 모상 중에 고용되어, 강도 및 내(耐)리드 굽힘 피로 특성 (내반복 굽힘 피로 특성) 을 향상시키는 작용을 갖는다.
여기에서, Ni 의 함유량이 0.003 질량％ 미만에서는, 상기 서술한 효과를 충분히 이루게 할 수 없다. 한편, Ni 의 함유량이 0.5 질량％ 를 초과하면, 도전율이 현저히 저하된다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, Ni 의 함유량을 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하로 설정하고 있다. 또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 이루게 하기 위해서는, Ni 의 함유량을 0.008 질량％ 이상 0.2 질량％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
(Sn)
Sn 은, Cu 의 모상 중에 고용되어, 강도 및 납땜성을 향상시키는 작용을 갖는다.
여기에서, Sn 의 함유량이 0.003 질량％ 미만에서는, 상기 서술한 효과를 충분히 이루게 할 수 없다. 한편, Sn 의 함유량이 0.5 질량％ 를 초과하면, 도전율이 현저히 저하된다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, Sn 의 함유량을 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하로 설정하고 있다. 또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 이루게 하기 위해서는, Sn 의 함유량을 0.008 질량％ 이상 0.2 질량％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
(Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co)
Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 는 구리의 모상 중에 고용되거나, 혹은, 석출물, 정출물로서 존재하여 Cu-Fe-P 계 합금의 강도를 어느 정도 향상시키는 작용을 갖고, 또한 내타발 금형 마모성을 향상시키는 작용도 갖는다.
여기에서, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 함유량이 0.0007 질량％ 미만에서는, 상기 서술한 효과를 충분히 이루게 할 수 없다. 한편, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 함유량이 0.5 질량％ 를 초과하면, 도전율이 저하됨과 함께, 큰 산화물이나 석출물이나 정출물이 생성되기 쉬워지고, 또한 표면의 청정성을 저해할 우려가 있다.
따라서, 본 실시형태의 구리 합금은, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 함유량을 0.0007 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하로 설정하고 있는 것이다. 또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 이루게 하기 위해서는, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 함유량을 0.005 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
여기에서, 희토류 원소란, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 이다.
또한, C, Cr, Mo, W, V, Nb 이외의 불가피 불순물로는, H, Li, B, N, O, F, Na, S, Cl, K, Mn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, I, Cs, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 총량으로 0.3 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 구리 합금의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 불가피 불순물의 총량의 하한값은 0.1 질량％ 이지만, 이것에 한정되지는 않는다.
이 제 2 실시형태인 구리 합금은, 상기 서술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 용해 공정 S01, 용탕의 고온 유지 공정 S02, 주조 공정 S03 에 의해 제조된다. 용해 공정 S01 에서는, Ni, Sn, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 첨가에, 금속 원소 단체 (單體) 혹은 상기 원소를 함유하는 모합금을 사용한다.
이상과 같은 구성이 된 본 실시형태에 의하면, Ni, Sn 을 함유하고 있는 점에서, 고용 경화에 의해 강도 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 중 적어도 1 종 또는 2 종 이상을 0.0007 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하의 범위에서 함유하고 있기 때문에, Cu-Fe-P 계 합금의 추가적인 고강도화를 도모할 수 있음과 함께, 내타발 금형 마모성의 향상을 도모할 수 있다.
그리고, C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만으로 되어 있기 때문에, Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자의 형성을 억제할 수 있어, 표면 결함의 발생을 대폭 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 제품의 형상 불량을 억제할 수 있다.
이하에, 본 발명의 제 3 실시형태인 구리 합금에 대해서 설명한다.
본 발명의 제 3 실시형태인 구리 합금은, Fe ; 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하, Zn ; 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 되어 있고, 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Mn 의 함유량이 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량이 1 질량ppm 이하로 되어 있다.
이하에, 이들 원소의 함유량을 전술한 범위로 설정한 이유에 대해서 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 원소에 대해서는 설명을 생략한다.
(Mn, Ta)
Mn, Ta 는 불가피 불순물로서, 상기 서술한 구리 합금 중에 함유되는 것이다.
통상적으로, 상기 서술한 구리 합금을 용해 주조할 때, Fe 원소는 Cu 를 주성분으로 하는 액상 중에 용해한 상태로 존재한다. 그러나, C, Cr, Mo, W, V, Nb 가 일정량 이상 존재하는 경우, 구리 합금 용탕은, Cu 를 주성분으로 하는 액상과, Fe 를 주성분으로 하고 C 와 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 액상으로 분리된다. 여기에서, Mn, Ta 는, 구리 합금 용탕이 상기 서술한 바와 같이 액상 분리되었을 때, Fe 를 주성분으로 하고 C 와 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 액상에 함유되어, 액상 분리를 촉진시킬 우려가 있는 원소이다.
이 때문에, C, Cr, Mo, W, V, Nb 원소를 저감시킴과 함께, Mn, Ta 의 함유량을 저감시킴으로써, 구리 합금 용탕의 액상 분리를 억제하여 조대한 정출물의 생성을 억제하여, 철 합금 입자에서 기인하는 표면 결함 및 형상 불량을 억제하는 것이 가능해진다. 그래서, 본 실시형태의 구리 합금에 있어서는, C 의 함유량을 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량을 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량을 5 질량ppm 미만, W 의 함유량을 1 질량ppm 미만, V 의 함유량을 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량을 1 질량ppm 미만, Mn 의 함유량을 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량을 1 질량ppm 이하로 제한하고 있다. 상기 서술한 표면 결함 및 제품의 형상 불량의 억제를 확실하게 이루게 하기 위해서는, C 의 함유량을 4 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 3 ppm 이하, 보다 바람직하게는 2 ppm 이하이다. Mo 의 함유량을 1 질량ppm 미만, 또한 0.6 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또, Cr 의 함유량을 5 질량ppm 미만, W 의 함유량을 0.6 질량ppm 미만, V 의 함유량을 0.6 질량ppm 미만, Nb 의 함유량을 0.6 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또, Mn 의 함유량을 15 질량ppm 미만, Ta 의 함유량을 0.7 질량ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다.
또한, C, Cr, Mo, W, V, Nb, Mn, Ta 이외의 불가피 불순물로는, Ni, Sn, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, H, Li, B, N, O, F, Na, S, Cl, K, Co, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, I, Cs, Hf, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 총량으로 0.3 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 구리 합금의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 불가피 불순물의 총량의 하한값은 0.1 질량％ 이지만, 이것에 한정되지는 않는다.
이 제 3 실시형태인 구리 합금은, 상기 서술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, 용해 공정 S01, 용탕의 고온 유지 공정 S02, 주조 공정 S03 에 의해 제조된다.
용해 공정 S01 에서는, Mn 및 Ta 의 함유량이 적은 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, Mn 원소는, 철계 원료 등으로부터 혼입될 가능성이 높은 점에서, 철계 원료를 엄선하여 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, Mn 이 0.1 질량％ 이하, Ta 가 0.005 질량％ 이하인 Fe 원료를 사용한다.
이상과 같은 구성이 된 본 실시형태에 의하면, 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Mn 의 함유량이 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량이 1 질량ppm 이하로 되어 있기 때문에, 구리 합금 용탕의 액상 분리를 억제하여, 철 합금 입자의 형성을 억제할 수 있어, 표면 결함의 발생을 대폭 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 제품의 형상 불량을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태인 구리 합금, 구리 합금 박판, 구리 합금의 제조 방법에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 구리 원료를 용해하여 구리 용탕을 생성하고, 이 구리 용탕에 각종 원소를 첨가하는 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 스크랩 원료 등을 용해하여 성분 조제를 실시해도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 용탕의 고온 유지 공정 S02 를 구비한 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 수단에 의해 Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 조대한 정출물의 함유량을 저감시켜도 된다. 예를 들어, 사용하는 원료를 엄선함으로써, C, Cr, Mo, W, V, Nb 원소의 혼입을 방지해도 된다. C, Cr, Mo, W, V, Nb 원소는, 철계 원료 등으로부터 혼입될 가능성이 높은 점에서, 철계 원료를 엄선하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 제 3 실시형태에 있어서는, Ni ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하, Sn ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하 중 어느 일방 또는 쌍방을 함유해도 되고, 추가로, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 중 적어도 1 종 또는 2 종 이상을 0.0007 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하의 범위에서 함유해도 된다.
실시예
이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 확인 실험의 결과에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
순도 99.99 질량％ 이상, C 함유량이 1 질량ppm 이하인 무산소동 (ASTM B152 C10100) 으로 이루어지는 구리 원료를 준비하고, 이것을 알루미나 도가니 내에 장입하여, Ar 가스 분위기가 된 고주파 용해로에서 용해하였다.
얻어진 구리 용탕 내에, 원료로서, 순철, Fe-C 모합금, Fe-Cr 모합금, Fe-Mo 모합금, Fe-W 모합금, Fe-V 모합금, Fe-Nb 모합금, Cu-Zn 모합금, Cu-Ni 모합금, Cu-Sn 모합금, Cu-P 모합금, 및 Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 원료 또는 모합금을 필요에 따라 첨가하고, Ar 분위기 중에서 1200 ℃ 에서 용해하여, 표 1, 2 에 나타내는 성분 조성으로 조제하고, 수랭 구리 주형에 주탕하여 주괴를 만들어냈다. 또한, 각 원료의 C 함유량은 10 질량ppm 이하이다. 만들어진 주괴의 크기는, 두께 약 30 ㎜ × 폭 약 150 ㎜ × 길이 약 200 ㎜ 로 하였다. 또한, 본 발명예 1 ∼ 27 에 있어서는, 철 원료로서 고순도철 (순도 99.99 질량％) 을 사용하였다.
또, 본 발명예 23 ∼ 26 에 있어서는, 얻어진 용탕을 1200 ℃ 로부터 1300 ℃ 로 한번 승온하고, 그 후에 주괴를 만들어냈다.
또, 비교예 1 ∼ 4 에 있어서는, C 분말을 첨가하고, 용탕과 접촉시킴으로써 C 량을 증가시켰다. 비교예 5 ∼ 9 에 있어서는, Mo, Cr, V, W, Nb 를 첨가하여 성분 조정하였다.
상기의 용탕 온도를 1300 ℃ 로 했을 때의 1300 ℃ 에서 900 ℃ 까지의 냉각 속도, 및 용탕 온도를 1200 ℃ 로 했을 때의 1200 ℃ 에서 900 ℃ 까지의 냉각 속도는 약 10 ℃/s 이상으로 하였다.
얻어진 주괴를 950 ℃ 로 가열하고, 두께 5.0 ㎜ 까지의 열간 압연을 실시하였다. 이 열간 압연 후, 산화 피막을 제거하기 위해 표면 연삭을 실시하여 두께 4.0 ㎜ 로 하였다.
그 후, 조(粗)압연을 실시하여 두께 0.4 ㎜ 로 하였다. 다음으로, 550 ℃ × 1 시간의 가열 공정을 실시하고, 추가로 냉간 압연을 실시하여 두께를 0.2 ㎜ 로 하였다.
다음으로, 450 ℃ × 1 시간의 가열 공정을 실시하고, 최종 냉간 압연을 실시하여 두께 약 0.1 ㎜ × 폭 약 150 ㎜ 의 조재 (條材) 를 만들어냈다.
그리고, 최종 어닐링으로서 250 ℃ × 1 시간의 가열 공정을 실시하고, 얻어진 조재를 특성 평가용 조재로 하였다. 여기에서, 상기의 모든 열처리는 Ar 분위기 중에서 실시하였다.
얻어진 특성 평가용 조재를 사용하여 이하의 특성 평가를 실시하였다.
(Fe, P, Zn, 그 밖의 첨가 원소 및 불순물 함유량의 측정 방법)
표 1 의 조성은, Fe, P, Zn, 그 밖의 첨가 원소, Cr, Mo, W, V, Nb 는 글로 방전 질량 분석 장치 (GD-MS), C 는 적외 흡수법을 이용하여 측정하였다.
(기계적 특성)
특성 평가용 조재로부터 JIS Z 2241 : 2011 (ISO 6892-1 : 2009 에 기초한다) 에 규정되는 13B 호 시험편을 채취하고, 오프셋법에 의해 0.2 ％ 내력을 측정하였다.
또한, 시험편은, 인장 시험의 인장 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대해 평행이 되도록 채취하였다.
(결함 개수)
특성 평가용 조재로부터 0.2 ㎡ 의 구리조(條) 25 장에 대하여, 이물질이 표면에 노출됨으로써 형성되는 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함 개수를 검사하였다. 결함의 길이는, 이물질이 표면에 노출된 표면 흠집의 압연 방향의 최대 길이로 하였다. 상기의 평가 방법에 의해, 평균 결함 개수 (개/㎡) 를 산출하였다.
평가 결과를 표 1, 2 에 나타낸다.
Figure 112016012105842-pct00001
Figure 112016012105842-pct00002
불가피 불순물인 C, Cr, Mo, W, V, Nb 의 함유량이 본 발명의 범위를 초과하는 비교예 1 ∼ 9 에 있어서는, 결함 개수가 7.8 개/㎡ 이상으로 매우 많아졌다.
이에 반해, 불가피 불순물인 C, Cr, Mo, W, V, Nb 의 함유량이 본 발명의 범위 내가 된 본 발명예 1 ∼ 27 에 있어서는, 결함 개수가 모두 4.4 개/㎡ 이하로 비교예에 비해 대폭 저감되어 있는 것이 확인되었다.
또, Ni, Sn, Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 를 첨가한 본 발명예 8 ∼ 22, 24 ∼ 26 에 있어서는, 0.2 ％ 내력이 500 ㎫ 정도로 되어 있어, 강도 특성의 향상이 인정된다.
또한, 구리 합금 용탕을 1300 ℃ 에서 유지한 후에, 주괴를 만들어내고, 용탕의 고온 유지를 실시한 본 발명예 23 ∼ 26 에 있어서는, 결함 개수가 더욱 저감되어 있다. 이로부터, 구리 합금 용탕의 고온 유지를 실시함으로써, 구리 합금 박판의 표면 결함을 더욱 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
(실시예 2)
순도 99.99 질량％ 이상, C 함유량이 1 질량ppm 이하, Mn 함유량이 0.1 질량ppm 이하, Ta 함유량이 0.1 질량ppm 이하인 무산소동 (ASTM B152 C10100) 으로 이루어지는 구리 원료를 준비하고, 이것을 알루미나 도가니 내에 장입하여, Ar 가스 분위기가 된 고주파 용해로에서 용해하였다.
얻어진 구리 용탕 내에, 원료로서, 순철, Fe-C 모합금, Fe-Cr 모합금, Fe-Mo 모합금, Fe-W 모합금, Fe-V 모합금, Fe-Nb 모합금, Fe-Mn 모합금, Fe-Ta 모합금, Cu-Zn 모합금, Cu-Ni 모합금, Cu-Sn 모합금, Cu-P 모합금, 및 Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 의 원료 또는 모합금을 필요에 따라 첨가하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 표 3 에 나타내는 성분 조성의 주괴 (두께 약 30 ㎜ × 폭 약 150 ㎜ × 길이 약 200 ㎜) 를 만들어냈다. 또한, 본 발명예 49 ∼ 51 에 있어서는, 얻어진 용탕을 1200 ℃ 로부터 1300 ℃ 로 한번 승온하고, 그 후에 주괴를 만들어냈다.
이 주괴를 사용하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 두께 약 0.1 ㎜ × 폭 약 150 ㎜ 의 특성 평가용 조재를 만들어냈다.
얻어진 특성 평가용 조재를 사용하여, 이하의 특성 평가를 실시하였다.
또한, 결함 개수에 대해서는, 실시예 1 로부터 상세하게 평가하기 위해, 특성 평가용 조재로부터 0.2 ㎡ 의 구리조 50 장의 표리 양면을 관찰하여, 이물질이 표면에 노출됨으로써 형성되는 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함 개수를 검사하였다. 결함의 길이는, 이물질이 표면에 노출된 표면 흠집의 압연 방향의 최대 길이로 하였다. 상기의 평가 방법에 의해, 평균 결함 개수 (개/㎡) 를 산출하였다.
(Fe, P, Zn, Mn, Ta 그 밖의 첨가 원소 및 불순물 함유량의 측정 방법)
Fe, P, Zn 은, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석 장치 (ICP-AES) 를 사용하여 측정하였다. Mn, Ta, 그 밖의 첨가 원소, Cr, Mo, W, V, Nb 는 글로 방전 질량 분석 장치 (GD-MS) 를 사용하여 측정하였다.
C 는, 적외 흡수법을 이용하여 측정하였다.
평가 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure 112016012105842-pct00003
불가피 불순물인 Mn 의 함유량이 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량이 1 질량ppm 이하로 규정된 본 발명예 40 ∼ 51 에 있어서는, 평균 결함 개수가 더욱 저감되어 있다.
이로부터, 불가피 불순물인 Mn 의 함유량을 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량을 1 질량ppm 이하로 함으로써, 구리 합금 박판의 표면 결함을 더욱 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
산업상 이용가능성
본 발명에 관련된 구리 합금, 구리 합금 박판 및 구리 합금의 제조 방법에 의하면, Cu-Fe-P 계 합금에 있어서, 표면 결함 및 형상 불량의 발생을 억제할 수 있다.
S01 : 용해 공정
S02 : 고온 유지 공정
S03 : 주조 공정
RD : 압연 방향
L : 표면 결함의 길이

Claims (7)

  1. 구리 합금으로 이루어지는 구리 합금 박판으로서,
    상기 구리 합금이,
    Fe ; 1.5 질량％ 이상 2.7 질량％ 이하, P ; 0.008 질량％ 이상 0.15 질량％ 이하, Zn ; 0.01 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 되어 있고,
    상기 불가피 불순물로서 함유되는 C 의 함유량이 5 질량ppm 미만, Cr 의 함유량이 7 질량ppm 미만, Mo 의 함유량이 5 질량ppm 미만, W 의 함유량이 1 질량ppm 미만, V 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Nb 의 함유량이 1 질량ppm 미만, Mn 의 함유량이 20 질량ppm 이하, Ta 의 함유량이 1 질량ppm 이하로 되고,
    Cr, Mo, W, V, Nb 중 적어도 1 종 이상과 Fe 와 C 를 함유하는 철 합금 입자가 표면에 노출됨으로써 형성된 길이 200 ㎛ 이상의 표면 결함이, 5 개/㎡ 이하로 되어 있는 구리 합금 박판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 하기의 A, B 세트 중, 적어도 어느 하나의 세트를 함유하는 것을 특징으로 하는 구리 합금 박판.
    A 세트 : Ni ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하, Sn ; 0.003 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하 중 어느 일방 또는 쌍방
    B 세트 : Mg, Ca, Sr, Ba, 희토류 원소, Zr, Si, Al, Be, Ti, Co 중의 적어도 1 종 또는 2 종 이상을 0.0007 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하의 범위에서 함유한다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 박판의 두께가 0.5 ㎜ 이하로 되어 있는 구리 합금 박판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 구리 합금 박판의 제조 방법으로서,
    원료를 용해하여 구리 합금 용탕을 생성하는 용해 공정과, 상기 구리 합금 용탕을 1300 ℃ 이상으로 유지하는 고온 유지 공정과, 1300 ℃ 이상으로 유지한 상기 구리 합금 용탕을 주형 내에 공급하여 주괴를 얻는 주조 공정을 구비하고 있는 구리 합금의 제조 공정을 포함하는 구리 합금 박판의 제조 방법.
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