KR102278795B1

KR102278795B1 - 프레스 가공 후의 치수 정밀도를 개선한 구리 합금조

Info

Publication number: KR102278795B1
Application number: KR1020197027084A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 가키타니; 히로노리 이마무라
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2021-07-19
Also published as: US20200032374A1; JP6345290B1; TWI656227B; CN110462076B; EP3604575A4; WO2018174081A1; KR20190119621A; TW201837192A; US11499207B2; CN110462076A; JP2018159103A; EP3604575A1

Abstract

우수한 굽힘 가공성을 갖는 동시에, 프레스 가공 후의 치수 정밀도가 높은, 콜슨 합금을 제공한다. Ni을 0 내지 5.0질량％ 또는 Co를 0 내지 2.5질량％, Ni＋Co의 합계량을 0.2 내지 5질량％, Si를 0.2 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이며, 당해 압연재의 표면에 있어서 1.0≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎≤5.0이고, 압연 평행 단면의 EBSD 측정에 있어서 Cube 방위 {100}<001>의 면적률이 2 내지 10％이고, 또한 (압연 평행 단면의 Cube 방위 {100}<001>의 평균 결정 입경)/(압연 평행 단면의 평균 결정 입경)이 0.75 내지 1.5인 구리 합금조.

Description

프레스 가공 후의 치수 정밀도를 개선한 구리 합금조

본 발명은, 구리 합금조에 관한 것으로, 특히, 커넥터, 단자, 릴레이, 스위치 등의 도전성 스프링재나 트랜지스터, 집적 회로(IC) 등의 반도체 기기의 리드 프레임재로서 적합한, 우수한 강도, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성, 도전성 등을 구비한 콜슨 합금조에 관한 것이다.

근년, 전기·전자 부품의 소형화가 진행되고, 이들 부품에 사용되는 구리 합금에 양호한 강도, 도전율 및 굽힘 가공성이 요구되고 있다. 이 요구에 따라, 종래의 인청동이나 황동 등의 고용 강화형 구리 합금 대신에, 높은 강도 및 도전율을 갖는 콜슨 합금 등의 석출 강화형 구리 합금의 수요가 증가하고 있다.

콜슨 합금은 Cu 매트릭스 중에 Ni-Si, Co-Si, Ni-Co-Si 등의 금속간 화합물을 석출시킨 합금이고, 고강도, 높은 도전율, 양호한 굽힘 가공성을 겸비하고 있다. 일반적으로, 강도와 굽힘 가공성은 상반되는 성질이고, 콜슨 합금에 있어서도 고강도를 유지하면서 굽힘 가공성을 개선하는 것이 요망되고 있다. 여기서 콜슨 합금에는, 굽힘축을 압연 방향과 직교 직각으로 취한 경우(Good Way)의 굽힘 가공성이, 굽힘축을 압연 방향과 평행으로 취한 경우(Bad Way)의 굽힘 가공성보다 떨어진다는 성질이 있어, Good Way의 굽힘 가공성의 개선이 특히 요구되고 있다.

근년, 콜슨 합금의 굽힘 가공성을 개선하는 기술로서, {001}<100> 방위(Cube 방위)를 발달시키는 방책이 제창되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2006-283059호)에서는, (1) 주조, (2) 열간 압연, (3) 냉간 압연(가공률 95％ 이상), (4) 용체화 처리, (5) 냉간 압연(가공률 20％ 이하), (6) 시효 처리, (7) 냉간 압연(가공률 1 내지 20％), (8) 단시간 어닐링의 공정을 순차 행함으로써, Cube 방위의 면적률을 50％ 이상으로 제어하여, 굽힘 가공성을 개선하고 있다.

특허문헌 2(일본 특허 공개 제2010-275622호)에서는, (1) 주조, (2) 열간 압연(950℃로부터 400℃로 온도를 낮추면서 행함), (3) 냉간 압연(압연율 50％ 이상), (4) 중간 어닐링(450 내지 600℃, 도전율을 1.5배 이상으로 경도를 0.8배 이하로 조정함), (5) 냉간 압연(압연율 70％ 이상), (6) 용체화 처리, (7) 냉간 압연(압연율 0 내지 50％), (8) 시효 처리를 순차 행함으로써, (200)({001}과 마찬가지)의 X선 회절 강도를 구리 분말 표준 시료의 X선 회절 강도 이상으로 제어하여 굽힘 가공성을 개선하고 있다.

특허문헌 3(일본 특허 공개 제2011-17072호)에서는, Cube 방위의 면적률을 5 내지 60％로 제어하는 동시에, Brass 방위 및 Copper 방위의 면적률을 모두 20％ 이하로 제어하여, 굽힘 가공성을 개선하고 있다. 그것을 위한 제조 방법으로서는, (1) 주조, (2) 열간 압연, (3) 냉간 압연(가공률 85 내지 99％), (4) 열처리(300 내지 700℃, 5분 내지 20시간), (5) 냉간 압연(가공도 5 내지 35％), (6) 용체화 처리(승온 속도 2 내지 50℃/초), (7) 시효 처리, (8) 냉간 압연(가공률 2 내지 30％), (9) 조질 어닐링의 공정을 순차 행하는 경우에 가장 양호한 굽힘성이 얻어지고 있다.

특허문헌 4(일본 특허 제4857395호 공보)에서는, 판 두께 방향의 중앙부에 있어서, Cube 방위의 면적률을 10 내지 80％로 제어하는 동시에, Brass 방위 및 Copper 방위의 면적률을 모두 20％ 이하로 제어하여, 노치 굽힘성을 개선하고 있다. 노치 굽힘을 가능하게 하는 제조 방법으로서, (1) 주조, (2) 열간 압연, (3) 냉간 압연(가공도 99％), (4) 예비 어닐링(연화도 0.25 내지 0.75, 도전율 20 내지 45％ IACS), (5) 냉간 압연(7 내지 50％), (6) 용체화 처리, (7) 시효로 이루어지는 공정을 제창하고 있다.

특허문헌 5(WO2011/068121호)에서는, 재료의 표층 및 깊이 위치에서 전체의 1/4의 위치에서의 Cube 방위 면적률을 각각 W0 및 W4라고 하고, W0/W4를 0.8 내지 1.5, W0을 5 내지 48％로 제어하고, 다시 평균 결정 입경을 12 내지 100㎛로 조정함으로써, 180도 밀착 굽힘성 및 내응력 완화성을 개선하고 있다. 그것을 위한 제조 방법으로서, (1) 주조, (2) 열간 압연, (1패스의 가공률을 30％ 이하로 하고 각 패스간의 유지 시간을 20 내지 100초로 함), (3) 냉간 압연(가공률 90 내지 99％), (4) 열처리(300 내지 700℃, 10초 내지 5시간), (5) 냉간 압연(가공률 5 내지 50％), (6) 용체화 처리(800 내지 1000℃), (7) 시효 처리, (8) 냉간 압연, (9) 조질 어닐링으로 이루어지는 공정을 제창하고 있다.

굽힘성을 개선하는 기술은 아니지만, 특허문헌 6(WO2011/068134호)에서는, 압연 방향을 향하는 (100)면의 면적률을 30％ 이상으로 제어함으로써, 영률을 110㎬ 이하, 굽힘 휨 계수를 105㎬ 이하로 조정하고 있다. 또한, 그것을 위한 제조 방법으로서, (1) 주조, (2) 열간 압연(서랭), (3) 냉간 압연(압연율 70％ 이상), (4) 열처리(300 내지 800℃도, 5초 내지 2시간), (5) 냉간 압연(압연율 3 내지 60％), (6) 용체화 처리, (7) 시효 처리, (8) 냉간 압연(압연율 50％ 이하), (9) 조질 어닐링으로 이루어지는 공정을 제창하고 있다.

특허문헌 7(일본 특허 공개 제2012-177152호)에서는, 구리 합금의 결정립의 평균 결정 입경이 5 내지 30㎛임과 함께, 그 평균 결정 입경의 2배의 결정 입경을 갖는 결정립이 차지하는 면적이 3％ 이상이고, 또한 그 결정립 중, Cube 방위립이 차지하는 면적률을 50％ 이상으로 함으로써, 굽힘 가공성 및 내응력 완화 특성을 개선하고 있다.

특허문헌 8(일본 특허 공개 제2013-227642호)에서는, 표면의 I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎≥1.0이고, 판 두께에 대하여 45 내지 55％의 깊이의 단면에 있어서, I₍₂₂₀₎/I₀₍₂₂₀₎＋ I₍₃₁₁₎/I₀₍₃₁₁₎≥1.0으로 함으로써, 굽힘성을 개선하면서 압연 직각 방향의 영률을 제어하고 있다.

일본 특허 공개 제2006-283059호 공보 일본 특허 공개 제2010-275622호 공보 일본 특허 공개 제2011-17072호 공보 일본 특허 제4857395호 공보 WO2011/068121호 WO2011/068134호 일본 특허 공개 제2012-177152호 공보 일본 특허 공개 제2013-227642호 공보

그러나, 근년, 커넥터의 소형화를 받아서, 연속 프레스에서 제조되는 다핀형 커넥터의 피치(핀과 핀의 간격)의 협피치화가 진행되고 있다. 이들 소형 커넥터에 비해, 종래 기술에 따른 Cube 방위를 발달시켜 굽힘성, 영률, 응력 완화 특성 등을 개선한 콜슨 합금에서는, 프레스 후의 피치가 크게 변동되고, 프레스 펀칭, 또는 그 후의 굽힘 가공 후의 치수 정밀도가 나쁘고, 치수 불량에 의한 제품의 수율이 낮았다. 특히 특허문헌 7에 기재된 바와 같이, 어느 정도 조대한 Cube 방위립을 분산하면 프레스 후의 치수 정밀도가 극단적으로 나빠지는 것이 판명되었다.

그래서 Cube 방위립의 면적률, 및 Cube 방위립의 결정 입경을 제어함으로써, 프레스 가공 후의 치수 정밀도의 개선을 검토했다. 그 결과, Cube 방위립과 그 이외의 결정립에서는 프레스 칠 때의 프레스 파면의 형성 상태에 차이가 발생하기 때문에, 프레스 파면이 안정되지 않고, 잔류 응력의 영향을 받은 핀의 치수 정밀도가 나빠지는 것이 판명되었다.

그래서 본 발명은, 우수한 굽힘 가공성을 갖는 동시에, 프레스 가공 후의 치수 정밀도가 높은, 콜슨 합금을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 콜슨 합금의 결정 방위를 X선 회절법으로 해석하고, 압연 평행 단면의 결정 방위를 SEM-EBSD법을 사용하여 Cube 방위립의 면적률 및 Cube 방위립의 크기, 전체 평균 결정립에 대한 Cube 방위립의 크기를 최적화함으로써, 굽힘 가공성이 양호하면서, 프레스 후의 치수 정밀도(이후 「프레스성」이라고 함)가 양호한 콜슨 합금 및 제조 방법을 찾아냈다.

이상의 지견을 배경으로 하여 완성한 본 발명은 일측면에 있어서, Ni을 0 내지 5.0질량％ 또는 Co를 0 내지 2.5질량％, Ni＋Co의 합계량을 0.2 내지 5질량％, Si를 0.2 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이며, 당해 압연재의 표면에 있어서 1.0≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎≤5.0이고, 압연 평행 단면의 EBSD 측정에 있어서 Cube 방위 {100}<001>의 면적률이 2 내지 10％이고, 또한 (압연 평행 단면의 Cube 방위 {100}<001>의 평균 결정 입경)/(압연 평행 단면의 평균 결정 입경)이 0.75 내지 1.5인 구리 합금조가 제공된다.

본 발명에 관한 구리 합금조는 일 실시 형태에 있어서, 압연 평행 단면의 {100}<001>의 평균 결정 입경이 2 내지 20㎛이다.

본 발명에 관한 구리 합금조는 다른 일 실시 형태에 있어서, Sn, Zn, Mg, Cr, Mn 중 1종 이상을 총량 0.005 내지 2.0질량％ 함유한다.

본 발명에 따르면, 우수한 굽힘 가공성을 가지면서 양호한 프레스성을 갖는 콜슨 합금을 제공할 수 있다.

도 1은 실시예에 있어서의 프레스성의 평가에서 프레스 파면에 형성된 파단면 및 전단면을 개략적으로 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 구리 합금판에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서 「％」란, 특별히 정하지 않은 한, 질량％를 나타내는 것으로 한다.

(합금 조성)

(Ni, Co 및 Si의 첨가량)

Ni 및 Si는 적당한 시효 처리를 행함으로써, Ni-Si, Ni-Si-Co 등의 금속간 화합물로서 석출된다. 이 석출물의 작용에 의해 강도가 향상되고, 석출에 의해 Cu 매트릭스 중에 고용한 Ni, Co 및 Si가 감소하기 때문에 도전율이 향상된다. 그러나, Ni＋Co의 양이 0.2질량％ 미만으로 되면 원하는 강도가 얻어지지 않고, 반대로 Ni＋Co의 양이 5.0질량％를 초과하면 굽힘 가공성이 현저하게 열화된다. 이 때문에, 본 발명에 관한 콜슨 합금에서는, Ni의 첨가량은 0 내지 5.0질량％, Co의 첨가량은 0 내지 2.5질량％, Ni＋Co가 0.2 내지 5.0 질량％로 하고, Si의 첨가량은 0.2 내지 1.5질량％로 하는 것이 바람직하다. Ni의 첨가량은 1.0 내지 4.8 질량％가 보다 바람직하고, Co의 첨가량은 0 내지 2.0 질량％가 보다 바람직하고, Si의 첨가량은 0.25 내지 1.3 질량％가 보다 바람직하다.

(기타의 첨가 원소)

Sn, Zn, Mg, Cr, Mn은 강도 상승에 기여한다. Zn은 Sn 도금의 내열 박리성의 향상에, Mg은 응력 완화 특성의 향상에, Cr, Mn은 열간 가공성의 향상에 효과가 있다. Sn, Zn, Mg, Cr, Mn이 총량 0.005질량％ 미만이라면 상기 효과는 얻어지지 않고, 1.0질량％를 초과하면 굽힘 가공성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, 본 발명에 관한 콜슨 합금에서는, 이들 원소를 총량으로 0.005 내지 2.0질량％ 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 1.5질량％, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1.0질량％이다.

(결정 방위)

본 발명에서는, X선 회절법에 의해, 압연재 시료의 판면에 대하여 θ/2θ 측정을 행하여, 소정 방위(hkl)면의 회절 피크의 적분 강도(I_(hkl))를 측정한다. 또한 동시에, 랜덤 방위 시료로서 구리 분말에 대해서도 (hkl)면의 회절 피크의 적분 강도(I_0(hkl))를 측정한다. 그리고, I_(hkl)/I_0(hkl)의 값을 사용하여, 압연재 시료의 판면에 있어서의 (hkl)면의 발달 정도를 평가한다. 양호한 굽힘 가공성을 얻기 위해, 압연재의 표면에 있어서의, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎을 조정한다. I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 높을수록 Cube 방위가 발달되어 있다고 할 수 있다. I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎을 0.5 이상, 바람직하게는 1.0 이상으로 제어하면, 굽힘 가공성이 향상된다. 한편, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎의 상한값은, 굽힘 가공성 개선의 점에서는 규제되지 않지만, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 지나치게 높으면 프레스성이 악화되기 때문에, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎은 5.0 이하, 더욱이 4.0 이하이다.

(Cube 방위립의 면적률 및 Cube 방위립의 결정 입경)

프레스성에 대해서는 압연 평행 단면으로부터의 결정립의 면적률 및 결정 입경이 중요해진다. 본 실시 형태에서는, 전계 방출형 주사 전자 현미경에 후방 산란 전자 회절상(EBSP: Electron Back Scattering Pattern) 시스템을 탑재한 결정 방위 해석법을 사용하여, 압연 평행 단면의 Cube 방위립의 면적률, Cube 방위립의 평균 결정 입경 및 압연 평행 단면의 Cube 방위립을 포함한 전체의 평균 결정 입경을 측정한다.

본 실시 형태에서는, Cube 방위의 면적률은 2 내지 10％이고, 보다 바람직하게는 2.5 내지 8％, 더욱 바람직하게는 3 내지 7％이다. Cube 방위의 면적률이 10％를 초과하면 프레스성이 악화되는 경우가 있다. Cube 방위의 면적률이 2.0％를 하회하면, 굽힘성이 악화되는 경우가 있다.

Cube 방위의 결정 입경의 평균 결정 입경은 2 내지 20㎛이고, 보다 바람직하게는 3 내지 18㎛이고, 더욱 바람직하게는 3 내지 15㎛이다. Cube 방위의 평균 결정 입경이 20㎛를 초과하면 프레스성이 악화되고, 2㎛를 하회하면 굽힘 개선 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.

압연 평행 단면의 평균 결정 입경에 대한 Cube 방위의 평균 결정 입경(압연 평행 단면의 Cube 방위 {100}<001>의 평균 결정 입경)/(압연 평행 단면의 평균 결정 입경)은 0.75 내지 1.5이고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.4이고, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.3이다. 평균 결정 입경의 비가 0.75 내지 1.5의 범위를 초과하면 프레스성이 악화되는 경우가 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 Cube 방위의 측정은, 결정면으로부터 ±10° 이내의 방위의 어긋남의 것은 동일한 방위에 속하는 것으로 한다. 또한, 인접하는 결정립의 방위차가 5° 이상인 결정립의 경계를 결정립계라고 정의하는 것으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서는 압연 평행 단면의 결정 방위 분포가 중요하기 때문에, 판 두께 0.08㎜이면, 측정 에어리어 100㎛(판 두께＋20㎛가 목표)×500㎛에 대하여 0.5㎛ 피치로 전자선 조사하고, 상기 결정 방위 해석법에 의해 측정한 결정립의 수를 n, 각각의 측정한 결정 입경을 X라고 한 때의 평균 결정 입경을 (ΣX/n)으로 산출한다. 측정 에어리어에 대해서는, 판 두께 전체가 들어가도록 적절히 조정을 행해도 된다. 상기와 같이 Cube 방위립의 평균 결정 입경과, 판 두께 방향의 평균 결정 입경을 산출하는 것이다.

(프레스성)

프레스 후의 치수 정밀도의 평가는 통상, 협피치 커넥터에 공업적인 설비에서 프레스를 실시할 필요가 있지만, 간이적인 펀칭 시험을 행하여, 프레스 파면을 관찰함으로써 프레스성(프레스 후의 치수 정밀도)을 평가할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 클리어런스 0.005㎜의 한 변이 10㎜인 정사각형의 펀치와 다이스를 사용하여 재료를 프레스 가공하여, 프레스 파면을 관찰했다. 또한, 프레스 시에 재료의 고정이 가능한 가동 스트립파를 갖는 금형을 사용했다. 판 두께가 다른 샘플을 평가할 때는 클리어런스/판 두께가 5 내지 8.5％의 범위로 되도록 조정한다.

(제조 방법)

콜슨 합금의 일반적인 제조 프로세스에서는, 먼저 용해로에서 전기 구리, Ni, Co, Si 등의 원료를 용해하여, 원하는 조성의 용탕을 얻는다. 그리고, 이 용탕을 잉곳에 주조한다. 그 후, 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 시효 처리의 순으로 원하는 두께 및 특성을 갖는 조나 박으로 마무리한다. 열 처리 후에는, 열 처리 시에 생성한 표면 산화막을 제거하기 위해, 표면의 산세나 연마 등을 행해도 된다. 또한, 고강도화를 위해, 용체화 처리와 시효의 사이나 시효 후에 냉간 압연을 행해도 된다.

본 발명에서는, 상술한 결정 방위를 얻기 위해, 용체화 처리 전에, 열처리(이하, 예비 어닐링이라고도 함) 및 비교적 저가공도의 냉간 압연(이하, 경압연이라고도 함)을 행한다. 여기까지는 문헌 4에 개시한 제조 공정과 동일하다. 본 발명에서는, 또한 예비 어닐링과 용체화 처리 시의 압연 후의 표면 조도, 용체화의 승온 속도를 제어한다.

예비 어닐링은, 열간 압연 후의 냉간 압연에 의해 형성된 압연 조직 중에, 부분적으로 재결정립을 생성시킬 것을 목적으로 행한다. 압연 조직 중의 재결정립의 비율에는 최적값이 있고, 지나치게 적어도, 또한 지나치게 많아도 상술한 결정 방위가 얻어지지 않는다. 최적의 비율의 재결정립은, 하기에 정의하는 연화도 S가 0.20 내지 0.80, 보다 바람직하게는 0.25 내지 0.75로 되도록, 예비 어닐링 조건을 조정함으로써 얻어진다.

예비 어닐링에 있어서의 연화도 S를 다음 식으로 정의한다.

S＝(σ₀－σ)/(σ₀－σ₉₅₀)

여기서, σ₀은 어닐링 전의 인장 강도이고, σ 및 σ₉₅₀은 각각 예비 어닐링후 및 950℃에서 어닐링 후의 인장 강도이다. 950℃라는 온도는, 본 발명에 관한 합금을 950℃에서 어닐링하면 안정적으로 완전 재결정되는 점에서, 재결정 후의 인장 강도를 알기 위한 기준 온도로서 채용하고 있다.

연화도가 0.20 내지 0.80의 범위로부터 벗어나면, Cube 방위의 집적이 낮아진다. 예비 어닐링의 온도 및 시간은 특별히 제약되지 않고, S를 상기 범위로 조정하는 것이 중요하다. 일반적으로는, 연속 어닐링로를 사용하는 경우에는 노온 400 내지 750℃에서 5초간 내지 10분간의 범위, 배치 어닐링로를 사용하는 경우에는 노온 350 내지 600℃에서 30분간 내지 20시간의 범위에서 행해진다.

상기 예비 어닐링 후, 용체화 처리에 앞서, 가공도가 3 내지 50％, 보다 바람직하게는 7 내지 45％인 경압연을 행한다. 가공도 R(％)은 다음 식으로 정의한다.

R＝(t₀－t)/t₀×100(t₀: 압연 전의 판 두께, t: 압연 후의 판 두께)

가공도가 3 내지 50％의 범위로부터 벗어나면, 압연재 표면에 있어서, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 1.0 미만으로 되어, 굽힘성이 악화된다.

또한 상기 경압연 후의 재료 표면의 산술 평균 조도 Ra≥0.15㎛로 한다. 이 산술 평균 조도 Ra는, JIS B0601(2001)에 기초하여 구한 경압연 후의 재료 표면의 조도이다. 이와 같은 표면 조도 Ra를 실현하기 위해, 경압연 시의 롤 표면을 개량할 수 있다.

산술 평균 조도 Ra가 0.15㎛보다 낮으면, Cube 방위립의 평균 결정립이 커져, Cube립의 평균 결정 입경/평균 결정 입경＝1.5 이상으로 되어 프레스성이 악화된다. 산술 평균 조도가 0.4㎛보다 높으면 Cube 방위립의 면적률≥10％로 되어 프레스성이 악화된다. 재료의 표면 조도는 경압연 시의 워크 롤의 조도를 변경했지만, 압연 후에 기계 연마 등을 행해도 된다.

경압연을 행한 후, 승온 속도 10 내지 30℃/sec로 재료 온도 700 내지 900℃의 범위에서 용체화를 행한다. 승온 속도가 10℃/sec 미만이면, Cube 방위립이 성장하여 Cube의 평균 결정 입경이 20㎛보다 커지고, 또한 Cube 방위립의 면적률≥10％로 되어, 프레스성이 악화된다. 승온 속도가 30℃/sec 이상이면, Cube립의 평균 결정 입경/평균 결정 입경이 0.75 미만으로 되어 프레스성이 악화된다. 용체화의 온도가 700℃ 미만이면 용체화 후에 일부가 미재결정으로 되어, 프레스성이 악화된다. 한편, 용체화의 온도가 900℃ 이상이면 I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 5.0 이상으로 되어 프레스성이 악화된다.

즉, 본 발명의 실시 형태에 관한 구리 합금조의 제조 방법을 공정순으로 열기하면 다음과 같이 된다.

(1) 잉곳의 주조(두께 20 내지 300㎜)

(2) 열간 압연(온도 800 내지 1000℃, 두께 3 내지 20㎜까지)

(3) 냉간 압연(가공도 80 내지 99.8％)

(4) 예비 어닐링(연화도:S＝0.20 내지 0.80)

(5) 경압연(가공도 3 내지 50％, 또한 산술 평균 조도 Ra≥0.15㎛)

(6) 용체화 처리(700 내지 900℃, 또한 승온 속도: 10 내지 30℃/sec)

(7) 냉간 압연(가공도 0 내지 50％)

(8) 시효 처리(350 내지 600℃에서 2 내지 20시간)

(9) 냉간 압연(가공도 0 내지 50％)

(10) 변형 제거 어닐링(300 내지 700℃에서 5초 내지 10시간)

냉간 압연 (7) 및 (9)는 고강도화를 위해 임의로 행하는 것이다. 단, 압연 가공도의 증가와 함께 강도가 증가하는 반면, 표면의 I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 감소하는 경향이 있기 때문에, 냉간 압연 (7) 및 (9)의 가공도가 합계 50％를 초과하면 표면의 I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 1.0 미만으로 되어 굽힘 가공성이 열화된다.

변형 제거 어닐링 (10)은, 냉간 압연 (9)를 행하는 경우에 이 냉간 압연으로 저하되는 스프링 한계값 등을 회복시키기 위해 임의로 행하는 것이다. 변형 제거 어닐링 (10)의 유무에 관계없이, 결정 방위 제어에 의해 양호한 굽힘 가공성과 프레스성이 양립된다는 본 발명의 효과는 얻어진다. 응력 제거 어닐링 (10)은 행해도 되고 행하지 않아도 된다.

또한, 공정 (2) (3) (8) 및 (10)에 대해서는, 콜슨 합금의 일반적인 제조 조건을 선택하면 된다.

(용도)

본 발명의 콜슨 합금은 다양한 신동품, 예를 들어 판, 조 및 박으로 가공할 수 있고, 또한 본 발명의 콜슨 합금은, 리드 프레임, 커넥터, 핀, 단자, 릴레이, 스위치, 이차 전지용 박재 등의 전자 기기 부품 등에 사용할 수 있다. 특히, 엄격한 Good Way의 굽힘 가공이 실시되는 부품으로서 적합하다.

[실시예]

이하에 본 발명의 실시예를 나타내지만, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 더 잘 이해하기 위해 제공하는 것이고, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

(발명예 1)

Ni: 2.6질량％, Si: 0.58질량％, Sn: 0.5질량％ 및 Zn: 0.4질량％를 함유하고 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 합금을 실험 재료로 하고, 예비 어닐링 조건, 경압연 조건 및 예비 어닐링 전의 압연 조건과 결정 방위의 관계, 또한 결정 방위가 제품의 굽힘성 및 기계적 특성에 미치는 영향을 검토했다.

고주파 용해로에서 아르곤 분위기 중에서 내경 60㎜, 깊이 200㎜의 흑연 도가니를 사용하여 전기 구리 2.5㎏을 용해했다. 상기 합금 조성이 얻어지도록 합금 원소를 첨가하여, 용탕 온도를 1300℃로 조정한 후, 주철제의 주형에 주입하여, 두께 30㎜, 폭 60㎜, 길이 120㎜의 잉곳을 제조했다. 이 잉곳을, 다음의 공정순으로 가공하여, 판 두께 0.08㎜의 제품 시료를 제작했다.

(1) 열간 압연: 950℃에서 3시간 가열한 잉곳을 10㎜까지 압연했다. 압연 후의 재료는 즉시 수랭했다.

(2) 연삭: 열간 압연으로 생성한 산화 스케일을 그라인더로 제거했다. 연삭량은 편면당 0.5㎜로 했다.

(3) 냉간 압연: 소정의 두께까지 냉간 압연했다.

(4) 예비 어닐링: 소정 온도로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고, 소정 시간 유지한 후, 시료를 수조에 넣고 냉각했다.

(5) 경압연: 다양한 압연 가공도로, 냉간 압연을 행하였다. 냉간 압연 시의 워크 롤의 표면 조도를 조정함으로써 경압연 후의 재료의 표면 조도를 얻었다.

(6) 용체화 처리: 750 내지 1200℃로 조정한 전기로에 시료와 열전대를 삽입하고, 열전대에서 재료 온도를 측정하여 재료 온도가 700 내지 900℃에 도달한 시점에서 노로부터 취출하여 수조에 넣고 냉각했다. 승온 속도(℃/sec)는 열전대에서 측정한 재료 온도와 도달 시간으로부터 구했다.

(7) 시효 처리: 전기로를 사용하여 450℃에서 5시간, Ar 분위기 중에서 가열했다.

(8) 냉간 압연: 가공도 20％로 냉간 압연했다.

(9) 변형 제거 어닐링: 400℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고, 10초간 유지한 후, 시료를 대기 중에 방치하여 냉각했다.

예비 어닐링 후의 시료 및 제품 시료(이 경우는 변형 제거 어닐링 상승)에 대하여, 다음의 평가를 행하였다.

(예비 어닐링에서의 연화도 평가)

예비 어닐링 전 및 예비 어닐링 후의 시료에 대하여, 인장 시험기를 사용하여 JIS Z 2241에 준거하여 압연 방향과 평행하게 인장 강도를 측정하고, 각각의 값을 σ₀ 및 σ라고 했다. 또한, 950℃ 어닐링 시료를 상기 수순(1000℃의 노에 삽입하여 시료가 950℃에 도달한 때에 수랭)으로 제작하고, 압연 방향과 평행하게 인장 강도를 마찬가지로 측정하여 σ₉₅₀을 구했다. σ₀, σ, σ₉₅₀으로부터, 연화도 S를 구했다.

S＝(σ₀－σ)/(σ₀－σ₉₅₀)

또한, 인장 시험편은 JIS Z 2201에 규정하는 13B호 시험편으로 했다.

(제품의 X선 회절)

제품 시료의 표면에 대하여 (200)면의 X선 회절 적분 강도를 측정했다. 또한, 구리 분말(간토 가가쿠 가부시키가이샤제, 구리(분말), 2N5, >99.5％, 325mesh)에 대하여, (200)면의 X선 회절 적분 강도를 측정했다.

X선 회절 장치에는 (주)리가쿠제 RINT2500을 사용하여, Cu관구에 의해, 관 전압 25㎸, 관 전류 20㎃로 측정을 행하였다.

(제품의 결정 방위 측정)

압연 평행 단면에 있어서, {100}<001> 방위의 면적률을 측정했다. 시료를 수지에 매립하여 압연 평행 단면을 기계 연마한 후, 전해 연마에 의해 경면으로 마무리했다. EBSD 측정에서는, 판 두께 전체를 측정하도록, 예를 들어 판 두께 0.08㎜라면 측정 에어리어 100㎛(판 두께＋20㎛가 목표)×500㎛에 대하여 0.5㎛ 피치로 전자선 조사하여, 결정 방위 분포를 측정했다. 그리고, 결정 방위 밀도 함수 해석을 행하여, {100}<001> 방위로부터 10° 이내의 방위차를 갖는 영역의 면적을 구하고, 이 면적을 전체 측정 면적으로 나누어, 「Cube 방위 {001}<100>에 배향하는 결정의 면적률」이라고 했다. 또한, 상기 결정 방위 해석법에 의해 측정한 결정립의 수를 n, n개의 결정립 각각의 결정 입경을 X라고 하고, 평균 결정 입경을 (ΣX/n)으로 산출했다. 상기한 측정 방법에 따라, Cube 방위립의 평균 결정 입경과, Cube 방위립을 포함하는 모든 결정립의 평균 결정 입경을 산출했다.

(제품의 인장 시험)

JIS Z 2201에 규정하는 13B호 시험편을 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, JIS Z 2241에 준거하여 압연 방향과 평행하게 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구했다.

(제품의 W 굽힘 시험)

JIS H3100에 준거하여, 내굽힘 반경을 t(판 두께)라고 하고, Good Way 방향(굽힘축이 압연 방향과 직교)으로 W 굽힘 시험을 행하였다. 그리고, 굽힘 단면을 기계 연마 및 버프 연마로 경면으로 마무리하고, 광학 현미경으로 균열의 유무를 관찰했다. 굽힘 조건은 굽힘 반경(R)의 판 두께(t)에 대한 비율이, R/t＝0에서 W 굽힘 시험을 실시하여, 균열이 보이지 않는 경우를 ◎, R/t＝1.0에서 균열이 보이지 않는 경우를 ○, R/t＝1.0에서 균열이 보인 경우를 ×라고 평가했다.

(제품의 도전율 측정)

JIS H0505에 준거하여, 더블 브리지에 의한 체적 저항률 측정에 의해 구했다.

(프레스성)

한 변이 10㎜인 정사각형 형의 펀치와, 클리어런스를 0.005㎜ 마련한 다이스 사이에 배치한 상태에서, 속도 2㎜/min으로 펀치를 다이를 향해 변위시켜 프레스를 행하였다. 프레스 후의 프레스 파면을 광학 현미경에 의해 관찰하고, 도 1과 같이, 관찰면의 폭을 L₀이라고 하고, 전단면과 파단면의 경계부의 총 길이를 L이라고 한 경우, L/L₀으로 프레스성을 평가했다. 총 길이 L은 관찰면의 사진으로부터 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 길이를 산출했다. 관찰면의 폭 L₀은 통상, 판 두께의 6배 이상으로 하여 3개소 측정했다. 관찰면은 프레스 파면의 폭 방향의 중앙 부분으로 했다. 표 3 중, 「◎」는 (1<L/L₀≤1.1)이었던 것을 나타내고, 「○」는 (1.1<L/L₀≤1.3)이었던 것을 나타내고, 「×」는 (L/L₀>1.3)이었던 것을 나타낸다.

합금 조성을 표 1에, 제조 조건을 표 2에, 압연 평행 단면의 EBSD 측정 결과 및 제품 특성을 표 3에 나타낸다.

Claims

Ni을 0 내지 5.0질량％ 또는 Co를 0 내지 2.5질량％, Ni＋Co의 합계량을 0.2 내지 5질량％, Si를 0.2 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이며,
당해 압연재의 표면에 있어서 1.0≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎≤5.0이고,
압연 평행 단면의 EBSD 측정에 있어서 Cube 방위 {100}<001>의 면적률이 2 내지 10％이고, 또한
(압연 평행 단면의 Cube 방위 {100}<001>의 평균 결정 입경)/(압연 평행 단면의 평균 결정 입경)이 0.75 내지 1.5인, 구리 합금조.
제1항에 있어서, 압연 평행 단면의 {100}<001>의 평균 결정 입경이 2 내지 20㎛인, 구리 합금조.
제1항 또는 제2항에 있어서, Sn, Zn, Mg, Cr, Mn 중 1종 이상을 총량으로 0.005 내지 2.0질량％ 함유하는, 구리 합금조.