KR102278796B1

KR102278796B1 - 프레스 가공 후의 치수 정밀도를 개선한 구리 합금조

Info

Publication number: KR102278796B1
Application number: KR1020197027082A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 가키타니
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2021-07-19
Also published as: US11203799B2; JP2018154912A; JP6440760B2; CN110462075B; WO2018174079A1; TWI656228B; KR20190119619A; EP3604574A4; TW201840862A; US20200024695A1; CN110462075A; EP3604574B1; EP3604574A1

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 5％, Si를 0.2 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이고, 정사각뿔의 압자를 1㎏의 하중의 시험력을 모재 표면에 가하여 10초간 유지하는 비커스 경도 시험을 행하고, 상기 시험력을 해제한 후에 상기 모재 표면에 남은 오목한 곳의 투영 면적을 A⁰, 압흔의 정점을 연결한 면적을 A라고 한 경우에 A⁰/A≤1.000이고, 표면에 있어서의 (200)면으로부터의 X선 회절 강도를 I₍₂₀₀₎이라고 하고, 순구리 분말 표준 시료의 (200)면으로부터의 X선 회절 강도를 각각 I₀₍₂₀₀₎이라고 한 때, 0.1≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎<1.0인 것을 특징으로 하는 구리 합금조이다.

Description

프레스 가공 후의 치수 정밀도를 개선한 구리 합금조

본 발명은, 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 합금에 관한 것이다. 특히 프레스 가공 후의 치수 정밀도가 향상된다.

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. 또한, 콜슨 합금의 프레스 펀칭성에 대해서도 개선하는 것이 요망되고 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)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 30 내지 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.

특허문헌 6(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 방위 입자가 차지하는 면적률을 50％ 이상으로 함으로써, 굽힘 가공성 및 내응력 완화 특성을 개선하고 있다.

특허문헌 7(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.

특허문헌 8(일본 특허 공개 제2008-95185호)에서는, 석출물(Ni과 Si의 금속간 화합물)의 분포를 제어함으로써 프레스 펀칭 후의 버를 저감하고 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 일본 특허 공개 제2012-177152호 공보 일본 특허 공개 제2013-227642호 공보 일본 특허 공개 제2008-95185호 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. 한편, 특허문헌 8에 개시된 바와 같이 프레스 펀칭 시의 버를 저감시킨 재료에 있어서도 프레스 가공 후의 치수 정밀도가 개선되는 일은 없었다.

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

본 발명자는, 콜슨 합금의 표면에 압흔을 낸 때의, 압흔의 투영 면적, 및 판 두께 표면의 결정 방위를 제어함으로써, 굽힘 가공성이 양호하면서, 프레스성이 양호한 콜슨 합금이 얻어지는 것을 발견하고, 또한 제조 방법을 명확하게 했다.

이상의 지견을 배경으로 하여 이하의 발명을 완성시켰다.

(1) 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 압연재이고, 정사각뿔의 압자를 1㎏의 하중의 시험력을 모재 표면에 가하여 10초간 유지하는 비커스 경도 시험을 행하고, 상기 시험력을 해제한 후에 상기 모재 표면에 남은 오목한 곳의 투영 면적을 A⁰, 압자의 정점을 연결한 면적을 A라고 한 경우에 A⁰/A≤1.000이고, 표면에 있어서의 (200)면으로부터의 X선 회절 강도를 I₍₂₀₀₎이라고 하고, 순구리 분말 표준 시료의 (200)면으로부터의 X선 회절 강도를 각각 I₀₍₂₀₀₎이라고 한 때, 0.1≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎<1.0인 것을 특징으로 하는 구리 합금조.

(2) 절단법에 의해 구한 압연 표면의 평균 결정 입경이 2 내지 20㎛인 (1)에 기재된 구리 합금조.

(3) Sn, Zn, Mg, Cr, Mn 중 1종 이상을 총량 0.005 내지 2.0질량％ 함유하는 (1) 또는 (2)에 기재된 구리 합금조.

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.
도 2는 시료면 법선 N과 격자면 법선 N'이 이루는 각도 ψ를 변화시켜 그 회절 각도(2θ)의 변화를 조사한 경우의 잔류 응력 σ의 산출 방법을 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 있어서의 비커스 경도 시험 후의 면적 A, A⁰의 산출 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 프레스성의 판단예를 설명하는 도면이고, 도 4의 (a)는 발명예 1, 도 4의 (b)는 발명예 12, 도 4의 (c)는 비교예 1을 도시한다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저 처음에 본 발명에 있어서의 최대의 특징인 비커스 경도 시험 후의 모재 표면에 남은 오목한 곳의 투영 면적(A⁰)과 압자의 정점을 연결한 면적(A)에 대하여 설명한다.

A⁰과 A의 면적을 구하는 방법으로서, 먼저 비커스 경도 시험에 있어서, 정사각뿔의 압자의 대각선의 한쪽이 압연 방향 평행이 되도록 눈으로 보아, 9.8N(1000g)의 시험력을 모재 표면에 가하고, 10초간 유지한 후, 시험력을 해제한다. 이어서, 비커스 경도 시험에 의해 발생한 압흔의 투영 면적 A⁰ 및 압흔의 정점을 연결한 면적 A를 산출한다(도 3 참조). 본 발명에서는 A⁰/A≤1.000일 때에 프레스성이 양호해지는 것을 알아냈다. 하한은 특별히 마련하지 않지만, 압흔은 압자의 형상과 대략 합치하는 점에서 통상은 0.95 이상으로 되는 경우가 많다.

상기 평가는 재료 표면 이외에는 검증이 어렵고, 예를 들어 압연 단면에서 동일한 시험을 행하였다고 해도 효과의 검증을 할 수 없다. 또한, 경도 시험 시의 하중이 낮은 경우, 발명의 검증이 어렵다. 통상, 재료 표면의 비커스 경도 시험에서는, 재료의 경도 및 판 두께에 따라 시험 하중을 변경하지만 하중이 4.9N(500g)을 하회하면 효과의 검증이 어렵다. 박판으로 평가하는 경우는, 총 두께가 0.1㎜ 이상으로 되도록 재료를 겹쳐서 시험을 행해도 된다.

본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니지만, 재료 표면의 A⁰/A≤1.000의 관계는 압연 표면의 미세한 경도 및 결정립의 균일함을 나타내는 지표이고, 프레스 가공 후의 잔류 응력 밸런스가 나쁘고 프레스성이 나쁘면, A⁰이 A보다 커진다고 생각된다. A⁰/A는 0.995 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.993 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.990 이하이다.

(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 용체화에 의한 결정립이 조대화되어 프레스성이 악화된다.

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 하고 있다. 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. 또한 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 상기한 효과는 얻어지지 않고, 2.0질량％를 초과하면 굽힘 가공성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, 본 발명에 관한 콜슨 합금에서는, 이들 원소를 총량으로 0.005 내지 2.0질량％ 함유하는 것이 바람직하고, 0.01 내지 1.0질량％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.

(평균 결정 입경)

굽힘성 및 프레스성을 개선시키기 위해서는, 압연면의 표면의 금속 조직을 관찰하여 절단법에 의해 평균 결정 입경을 측정한 경우에, 2 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 평균 결정 입경이 2㎛ 이하이면 국소적으로 미재결정이 잔존하여 굽힘성이 악화된다. 한편, 평균 결정 입경이 20㎛ 이상에서는 프레스성이 악화된다. 굽힘성 및 프레스성을 양립하는 관점에서 평균 결정 입경의 보다 바람직한 범위는 2 내지 15㎛, 더욱 바람직한 범위는 2 내지 12㎛의 범위이다.

(결정 방위)

본 발명에서는, X선 회절법에 의해, 압연재 시료의 판면에 대하여 θ/2θ 측정을 행하여, (200)면의 회절 피크의 적분 강도(I₍₂₀₀₎)를 측정한다. 또한 동시에, 랜덤 방위 시료로서 구리 분말에 대해서도 (200)면의 회절 피크의 적분 강도(I₀₍₂₀₀₎)를 측정한다. 그리고, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎의 값을 사용하여, 압연재 시료의 판면에 있어서의 (200)면의 발달 정도를 평가한다. 양호한 프레스성을 얻기 위해서는, 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 1.0 미만으로 제어하면, 프레스성이 향상된다. 한편, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 0.1 미만이면 굽힘 가공성이 악화된다.

(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 평가한다. 본 발명에서는, 클리어런스 0.005㎜의 한 변이 10㎜인 정사각형의 펀치와 다이스를 사용하여 재료를 프레스 가공하여, 프레스 파면을 관찰한다. 본 발명에서는 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 0.1≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎<1.0 및 A⁰/A≤1.000을 얻기 위해, 용체화 처리 전에, 롤러 레벨러 공정의 추가 및 롤러 레벨러 공정 직전의 냉간 압연 후의 재료 표면의 산술 평균 조도 Ra를 제어한다.

냉간 압연 후의 재료 표면의 산술 평균 조도는 Ra≥0.15㎛로 한다. 이 산술 평균 조도 Ra는, JIS B0601(2001)에 기초하여 구한 압연 후의 재료 표면의 조도이다. 이와 같은 산술 평균 조도 Ra를 실현하기 위해, 압연 시의 롤 표면을 개량할 수 있다. 산술 평균 조도 Ra가 0.15㎛보다 낮으면, 결정 방위 I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 높아져, 프레스성이 악화된다. 산술 평균 조도 Ra가 0.4㎛보다 높으면 굽힘성 및 A⁰/A가 1.000보다 커져 프레스성이 악화되는 경우가 있다.

롤러 레벨러는 표층에 잔류 응력을 부여시키기 위해 행한다. 통상, 상하에 배치된 롤 사이를 재료가 통과할 때에 굽힘의 힘이 작용하여 잔류 응력을 도입한다. 롤러 레벨러의 조건은 재료의 잔류 응력을 목표로 설정했다. 제품 표면의 잔류 응력을 250㎫ 이상, 바람직하게는 265㎫ 이상, 더욱 바람직하게는 280㎫ 이상으로 한다. 잔류 응력이 250㎫ 미만이면 원하는 프레스성이 얻어지지 않는다. 잔류 응력에 대하여 특별히 상한은 마련되지 않지만, 롤러 레벨러 통판 시의 안정 통판이 어려워지기 때문에, 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명의 잔류 응력은, X선 회절법을 사용하여, X선 입사 각도에 대한 (113)면 간격의 변화를 측정함으로써 구하는 것이다. 측정 방향으로서는, (113)면에 대하여 압연 방향과 평행한 방향을 측정하고, 이 방향으로 발생하고 있는 잔류 응력값을 구했다. 다른 결정면이나 방향에 대해서도 잔류 응력값을 측정하는 것은 가능하지만, 당해 조건에서 측정한 경우에, 측정의 변동이 가장 작아, 잔류 응력값과 프레스성이 가장 양호한 상관이 얻어졌다. 또한, 구리 합금판의 잔류 응력은 판의 편측 표면을 에칭한 때의 판의 휨량으로부터 산출되는 경우가 많지만(스도: 잔류 응력과 변형, 우치다 로카쿠호사, (1988), p.46), 이 에칭법으로 구한 잔류 응력값에는 프레스성과의 상관이 인정되지 않았다. 또한, 롤러 레벨러 대신에 스킨 패스 압연에서는 원하는 잔류 응력을 얻는 것이 어려웠다.

즉, 본 발명 합금의 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％, 산술 평균 조도 Ra≥0.15㎛)

(4) 롤러 레벨러(잔류 응력≥250㎫)

(5) 용체화 처리(700 내지 980℃)

(6) 냉간 압연(가공도 0 내지 50％)

(7) 시효 처리(350 내지 600℃에서 2 내지 20시간)

(8) 냉간 압연(가공도 0 내지 50％)

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

냉간 압연 (6) 및 (8)은 고강도화를 위해 임의로 행하는 것이다. 단, 압연 가공도의 증가와 함께 강도가 증가하는 반면, 굽힘 가공성이 악화되는 경향이 있다. (6) 또는 (8)의 가공도가 50％를 초과하면 I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎이 0.1 미만으로 되어, 굽힘성이 악화된다.

용체화 온도가 700℃ 미만이면 미재결정이 잔존하여 굽힘 가공성 및 프레스성이 악화된다. 한편, 용체화 온도가 980℃ 이상이면 프레스성이 악화된다.

변형 제거 어닐링 (9)는 냉간 압연 (8)을 행하는 경우에 이 냉간 압연으로 저하되는 스프링 한계값 등을 회복시키기 위해 임의로 행하는 것이다. 변형 제거 어닐링 (9)의 유무에 관계없이, 결정 방위 제어 및 표면 압흔의 면적 제어에 의해 양호한 굽힘 가공성과 프레스성이 양립된다는 본 발명의 효과는 얻어진다.

또한, 공정 (2) (3) (7) 및 (9)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 Bad 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. 냉간 압연 시의 워크 롤의 표면 조도를 조정함으로써 압연 후의 재료의 표면 조도를 얻었다.

(4) 롤러 레벨러: 상하에 롤을 합계 10쌍 나열하고, 롤 직경 및 상하의 롤 사이의 갭을 제어하여 원하는 잔류 응력을 얻었다.

(5) 용체화 처리: 750 내지 1200℃로 조정한 전기로에 시료와 열전대를 삽입하고, 열전대에서 재료 온도를 측정하여 재료 온도가 700 내지 980℃에 도달한 시점에서 노에서 취출하여 수조에 넣고 냉각했다.

(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.

(0.2％ 내력)

JIS Z 2201에 규정하는 13B호 시험편을 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, JIS Z 2241에 준거하여 압연 방향과 평행 방향으로 인장 시험을 행하여, 0.2％ 내력을 구했다.

(결정 입경)

압연 표면을 에칭에 의해 결정립계를 현출시켰다. 이 금속 조직 상에 있어서 JIS-H0501에 규정하는 절단법에 의해 구했다.

(제품의 W 굽힘 시험)

JIS H3100에 준거하여, 내굽힘 반경을 t(판 두께)라고 하고, Bad 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＝1.0에서 W 굽힘 시험을 실시하여, 균열이 보이지 않는 경우를 ◎, R/t＝1.5에서 균열이 보이지 않는 경우를 ○, R/t＝2.0에서 균열이 보인 경우를 ×라고 평가했다.

(제품의 도전율 측정)

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

(프레스성)

한 변이 10㎜인 정사각형형의 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≤1.05)였던 것을 나타내고, 「○」는 (1.05<L/L₀≤1.15)였던 것을 나타내고, 「×」는 (L/L₀>1.15)였던 것을 나타낸다.

(결정 방위)

각 시험편에 대하여, 가부시키가이샤 리가쿠제, RINT2500의 X선 회절 장치를 사용하여, 이하의 측정 조건에서 표면의 회절 강도 곡선을 취득하고, (200) 결정면의 적분 강도 I를 측정하고, 또한 순구리 분말 표준 자료에 대해서도, 동일한 측정 조건에서 (200) 결정면의 적분 강도 I를 측정하여, I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎을 산출했다.

· 타깃: Co관구

· 관 전압: 30㎸

· 관 전류: 100㎃

· 주사 속도: 5°/min

· 샘플링 폭: 0.02°

· 측정 범위(2θ): 5° 내지 150°

(경도 시험 후의 면적 측정)

JIS Z 2244에 준거하여, 마이크로비커스 경도 시험기를 사용하여 압흔을 냈다. 정사각뿔의 압자를 1㎏의 하중의 시험력을 모재 표면에 가하여 10초간 유지하는 비커스 경도 시험을 행하고, 제하 후의 오목한 곳의 투영 면적(A⁰) 및 압흔의 정점을 연결한 면적(A)을 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 구하고, A⁰/A를 산출했다.

(잔류 응력)

X선 회절법에 의해 (113)면에 대하여, 압연 방향과 평행한 방향으로 발생하고 있는 잔류 응력을 구했다. 응력 측정의 원리 및 계산식을 이하에 나타낸다.

· 잔류 응력 측정 원리

도 2와 같이, 인장 잔류 응력이 존재하는 경우, 시료면 법선 N과 격자면 법선 N'이 이루는 각도 ψ를 변화시켜 그 회절 각도(2θ)의 변화를 조사하면, 다음 식에 의해 잔류 응력 σ를 구할 수 있다.

여기서, σ는 응력, E는 영률, ν는 푸아송비, θ₀은 표준 브래그각이다. 또한, K는 재료와 측정 파장에 의해 결정되는 상수이다. 2θ와 sin²Ψ의 관계를 도시하여 최소 제곱법으로 구배를 구하고, 이것에 K를 곱함으로써 잔류 응력값이 얻어진다.

합금 조성을 표 1에, 제조 조건을 표 2에, 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 발명예 1, 발명예 12 및 비교예 1의 압연재에 대하여, 프레스 파면에 형성된 파단면 및 전단면의 사진을 도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)에 도시한다.

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 압연재이고,
정사각뿔의 압자를 1㎏의 하중의 시험력을 모재 표면에 가하여 10초간 유지하는 비커스 경도 시험을 행하고, 상기 시험력을 해제한 후에 상기 모재 표면에 남은 오목한 곳의 투영 면적을 A⁰, 압흔의 정점을 연결한 면적을 A라고 한 경우에 A⁰/A≤1.000이고,
표면에 있어서의 (200)면으로부터의 X선 회절 강도를 I₍₂₀₀₎이라고 하고, 순구리 분말 표준 시료의 (200)면으로부터의 X선 회절 강도를 각각 I₀₍₂₀₀₎이라고 한 때, 0.1≤I₍₂₀₀₎/I₀₍₂₀₀₎<1.0인 것을 특징으로 하는 구리 합금조.
제1항에 있어서, 절단법에 의해 구한 압연 표면의 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.