KR102473001B1 - 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및 버스 바 - Google Patents

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Abstract

Mg 를 0.1 mass％ 이상 0.5 mass％ 미만의 범위 내에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 인장 시험에 있어서, 진응력 σt 와 진변형 εt 에 의해 정의되는 dσt/dεt 를 세로축으로 하고, 진변형 εt 를 가로축으로 한 경우에, 상기 dσt/dεt 의 기울기가 정이 되는 변형 영역을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및 버스 바{COPPER ALLOY FOR ELECTRONIC/ELECTRICAL DEVICE, MEMBER FOR PLASTICALLY DEFORMING COPPER ALLOY FOR ELECTRONIC/ELECTRICAL DEVICE, COMPONENT FOR ELECTRONIC/ELECTRICAL DEVICE, TERMINAL, AND BUS BAR}
본원 발명은, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품에 적합한 전자·전기 기기용 구리 합금, 및 이 전자·전기 기기용 구리 합금으로 이루어지는 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및 버스 바에 관한 것이다.
본원은, 2015년 9월 9일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2015-177743호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품에는, 도전성이 높은 구리 또는 구리 합금이 사용되고 있다.
이들 전자·전기 기기용 부품은, 일반적으로, 두께가 0.05 ∼ 2.0 ㎜ 정도인 압연판에 타발 (打拔) 가공을 실시함으로써 소정의 형상으로 하고, 그 적어도 일부에 굽힘 가공을 실시함으로써 제조된다. 이와 같은 전자·전기 기기용 부품을 구성하는 재료에는, 우수한 굽힘 가공성, 높은 강도가 요구된다.
여기서, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품에 사용되는 재료로서, 예를 들어 특허문헌 1 에는 Cu-Mg 합금이 제안되어 있다. 이 Cu-Mg 합금은, 강도, 도전율, 굽힘 가공성의 밸런스가 우수하여, 전자·전기 기기용 부품의 소재로서 특히 적합하다.
일본 공개특허공보 2011-241412호 (A)
그런데, 최근에는, 전자·전기 기기용 부품에 대해 대전류 대전압이 부하되는 경우가 있어, 전자·전기 기기용 부품의 소재로서, 두께가 0.5 ㎜, 1 ㎜, 2 ㎜, 3 ㎜ 와 같은 비교적 두꺼운 구리 합금재가 제공되고 있다. 이 때문에, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금에는, 다양한 두께에 있어서 굽힘 가공성이 우수한 것이 요구되고 있다. 또, 대전류 대전압이 부하되므로, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금에는, 높은 도전율이 요구되고 있다.
본원 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 굽힘 가공성이 특히 우수함과 함께, 높은 도전율을 갖는 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및 버스 바를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하와 같은 지견을 얻었다. 두께가 비교적 얇은 구리 합금재에 대해 굽힘 가공을 실시하는 경우, 작은 금형으로 굽힘 가공이 실시되기 때문에, 굽힘 가공되는 영역이 좁아, 변형이 국소적으로 일어난다. 이 때문에, 굽힘 가공성은 국소 연신에 영향을 받게 된다. 한편, 두께가 비교적 두꺼운 구리 합금재에 대해 굽힘 가공을 실시하는 경우, 큰 금형으로 굽힘 가공이 실시되기 때문에, 굽힘 가공되는 영역이 넓어진다. 이 때문에, 굽힘 가공성은 국소 연신보다 균일 연신에 영향을 받게 된다.
여기서, 통상적인 구리 합금재에 있어서는, 재료의 파단에 이를 때까지 인장 시험을 실시한 경우, 탄성 변형 및 소성 변형의 영역에 있어서, 변형의 증가와 함께 가공 경화율에 상당하는 dσt/dεt (σt : 진응력, εt : 진변형) 의 값이 단조롭게 감소하게 된다. 그러나, 본원 발명자들이 예의 검토한 결과, 구리 합금재에 대해 특정한 열처리를 실시함으로써, 상기 서술한 dσt/dεt 가 소성 변형 후에 상승하는 것을 알아내었다.
그리고, dσt/dεt 가 소성 변형 후에 상승하는 경우에는, 균일 연신이 향상되게 되어, 구리 합금재의 두께가 비교적 두꺼운 경우라도 굽힘 가공성이 향상된다는 지견을 얻었다.
본원 발명은, 상기 서술한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본원 발명의 일 양태의 전자·전기 기기용 구리 합금 (이하, 「본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금」이라고 칭한다) 은, Mg 를 0.1 mass％ 이상 0.5 mass％ 미만의 범위 내에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 인장 시험에 있어서, 진응력 σt 와 진변형 εt 에 의해 정의되는 dσt/dεt 를 세로축으로 하고, 진변형 εt 를 가로축으로 한 경우에, 상기 dσt/dεt 의 기울기가 정 (正) 이 되는 변형 영역을 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 서술한 구성의 전자·전기 기기용 구리 합금에 의하면, 인장 시험에 있어서, 진응력 σt 와 진변형 εt 에 의해 정의되는 dσt/dεt 를 세로축으로 하고, 진변형 εt 를 가로축으로 한 경우에, 상기 dσt/dεt 의 기울기가 정이 되는 변형 영역을 갖고, 소성 변형 후에 dσt/dεt 가 상승함으로써, 균일 연신이 향상된다. 이로써, 구리 합금재의 두께가 비교적 두꺼운 경우라도 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다.
또, Mg 의 함유량이 0.5 mass％ 미만으로 비교적 적기 때문에, 높은 도전율을 얻을 수 있다.
또한, Mg 의 함유량이 0.1 mass％ 이상으로 되어 있으므로, 내열성이 확보되어, 상기 dσt/dεt 가 정이 되는 변형 영역을 갖도록 특정한 열처리를 실시한 경우라도, 0.2 ％ 내력이 크게 저하되는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 도전율이 70 ％IACS 이상인 것이 바람직하다.
이 경우, 도전율이 70 ％IACS 이상이므로, 종래, 순구리를 사용하고 있었던 용도에도 적용하는 것이 가능해진다.
또, 본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 상기 dσt/dεt 의 상승량이 30 ㎫ 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 dσt/dεt 의 상승량이 30 ㎫ 이상으로 되어 있으므로, 균일 연신이 확실하게 향상되어 있어, 특히 우수한 굽힘 가공성을 얻을 수 있다.
또, 본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 추가로 P 를 1 massppm 이상 100 massppm 미만의 범위 내에서 함유하고 있어도 된다.
이 경우, P 를 1 massppm 이상 함유하고 있으므로, 주조성 (鑄造性) 을 향상시키는 것이 가능해진다. 또, P 의 함유량이 100 massppm 미만으로 되어 있으므로, P 를 첨가한 경우라도 도전율이 크게 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 추가로 Sn 을 10 massppm 이상 1000 massppm 미만의 범위 내에서 함유하고 있어도 된다.
이 경우, Sn 을 10 massppm 이상 함유하고 있으므로, 내열성을 향상시킬 수 있어, 열처리 후의 0.2 ％ 내력의 저하를 확실하게 억제할 수 있다. 또, Sn 의 함유량이 1000 massppm 미만으로 되어 있으므로, Sn 을 첨가한 경우라도 도전율이 크게 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, H 의 함유량이 4 massppm 미만, O 의 함유량이 10 massppm 미만, S 의 함유량이 50 massppm 미만인 것이 바람직하다.
이 경우, H 의 함유량이 4 massppm 미만으로 되어 있으므로, 주괴 (鑄塊) 내에 있어서의 블로홀 결함의 발생을 억제할 수 있다.
또, O 의 함유량이 10 massppm 미만, S 의 함유량이 50 massppm 미만으로 되어 있으므로, O, S 와의 반응에 의한 Mg 의 소비가 억제되어, Mg 에 의한 0.2 ％ 내력 및 내응력 완화 특성의 향상의 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, Mg 와 O, S 의 화합물의 생성이 억제되므로, 모상 중에 파괴의 기점이 되는 화합물이 많이 존재하고 있지 않아, 냉간 가공성 및 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다.
본원 발명의 다른 양태의 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재 (이하, 「본원 발명의 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재」라고 칭한다) 는, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재에 의하면, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금으로 구성되어 있으므로, 이 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재에 대해 굽힘 가공을 실시함으로써, 우수한 특성을 갖는 전자·전기 기기용 부품을 제조할 수 있다.
본원 발명의 다른 양태의 전자·전기 기기용 부품 (이하, 「본원 발명의 전자·전기 기기용 부품」이라고 칭한다) 은, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 본원 발명에 있어서의 전자·전기 기기용 부품이란, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등을 포함하는 것이다.
이 구성의 전자·전기 기기용 부품은, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재를 사용하여 제조되고 있으므로, 굽힘 가공이 양호하게 실시되어 있어, 신뢰성이 우수하다.
본원 발명의 다른 양태의 단자 (이하, 「본원 발명의 단자」라고 칭한다) 는, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 단자는, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재를 사용하여 제조되고 있으므로, 굽힘 가공이 양호하게 실시되어 있어, 신뢰성이 우수하다.
본원 발명의 다른 양태의 버스 바 (이하, 「본원 발명의 버스 바」라고 칭한다) 는, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 버스 바는, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재를 사용하여 제조되고 있으므로, 굽힘 가공이 양호하게 실시되어 있어, 신뢰성 이 우수하다.
본원 발명에 의하면, 굽힘 가공성이 특히 우수함과 함께, 높은 도전율을 갖는 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및 버스 바를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서의 dσt/dεt (가공 경화율) 와 εt (진변형) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2 는, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금의 제조 방법의 플로도이다.
이하에, 본원 발명의 일 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 대해 설명한다.
본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금은, Mg 를 0.1 mass％ 이상 0.5 mass％ 미만의 범위 내에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는다.
또, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, H 의 함유량이 4 massppm 미만, O 의 함유량이 10 massppm 미만, S 의 함유량이 50 massppm 미만으로 되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 추가로 P 를 1 massppm 이상 100 massppm 미만의 범위 내에서 함유하고 있어도 된다. 또, Sn 을 10 massppm 이상 1000 massppm 미만의 범위 내에서 함유하고 있어도 된다.
그리고, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 재료가 파단에 이를 때까지의 인장 시험에 있어서, 진응력 σt 와 진변형 εt 에 의해 정의되는 dσt/dεt (가공 경화율) 를 세로축으로 하고, 진변형 εt 를 가로축으로 한 경우에, 상기 dσt/dεt 의 기울기 (d(dσt/dεt)/dεt) 가 정이 되는 변형 영역을 갖고 있다.
본 실시형태에서는, 이 dσt/dεt 의 상승량이 30 ㎫ 이상으로 되어 있다.
여기서, 도 1 을 사용하여, dσt/dεt (가공 경화율) 와 εt (진변형) 의 관계에 대해 설명한다.
본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, dσt/dεt 가 소성 가공 후에 상승하게 된다. 또한, dσt/dεt 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 상승으로 전환된 후에 상하동하는 경우가 있는데, 소성 변형 후에 있어서 상승하는 영역을 가지고 있으면 된다. dσt/dεt 의 상승량은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, dσt/dεt 의 극소치와 극대치의 차라고 정의한다.
여기서 말하는 dσt/dεt 의 극소치는, 상기 그래프 상에서, 극대치보다 작은 진변형 εt 의 영역에 있고, 또한, 기울기가 부 (負) 에서 정으로 바뀌는 점이다. 만일 이 극소치가 복수 있는 경우에는, 이것들 중에서 가장 dσt/dεt 가 낮은 극소치의 값을 dσt/dεt 의 상승량의 산출에 사용한다.
여기서 말하는 dσt/dεt 의 극대치는, 상기 그래프 상에서, 기울기가 정에서 부로 바뀌는 점이다. 만일 이 극대치가 복수 있는 경우에는, 이것들 중에서 가장 dσt/dεt 가 높은 극대치의 값을 dσt/dεt 의 상승량의 산출에 사용한다.
또, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금은, 0.2 ％ 내력이 300 ㎫ 이상, 도전율이 70 ％IACS 이상과 같은 특성을 가지고 있다. 또, JCBA T315 : 2002 「구리 및 구리 합금판조의 어닐링 연화 특성 시험」에 따라, 각 온도에서 1 시간의 열처리를 실시했을 때의 반연화 온도가 250 ℃ 이상으로 되어 있다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이 성분 조성, dσt/dεt 를 규정한 이유에 대해 이하에 설명한다.
(Mg : 0.1 mass％ 이상 0.5 mass％ 미만)
Mg 는, 0.2 ％ 내력을 향상시킴과 함께 내열성을 향상시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 여기서, 「dσt/dεt 의 기울기가 정이 되는 변형 영역을 갖기」위해서는, 후술하는 바와 같이, 고온, 장시간의 조건에서 열처리를 실시하게 된다. 이 때문에, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 충분한 내열성을 확보하기 위해서, Mg 를 함유할 필요가 있다.
여기서, Mg 의 함유량이 0.1 mass％ 미만인 경우에는, 그 작용 효과를 충분히 얻을 수 없게 되어, 열처리 후에 0.2 ％ 내력이 대폭 저하되어 버릴 우려가 있다. 한편, Mg 의 함유량이 0.5 mass％ 이상인 경우에는, 도전율이 저하되고, 특히 대전류 대전압을 부하하는 전자·전기 기기용 부품의 용도에는 적합하지 않게 될 우려가 있다.
이상으로부터, 본 실시형태에서는, Mg 의 함유량을 0.1 mass％ 이상 0.5 mass％ 미만의 범위 내로 설정하고 있다.
또한, 확실하게 0.2 ％ 내력 및 내열성을 향상시키기 위해서는, Mg 의 함유량의 하한을 0.15 mass％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.2 mass％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 도전율의 저하를 확실하게 억제하기 위해서는, Mg 의 함유량의 상한을 0.45 mass％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.4 mass％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하며, 0.35 mass％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.30 mass％ 이하로 하는 것이 가장 바람직하다.
(P : 1 massppm 이상 100 massppm 미만)
P 는, 주조성을 향상시키는 작용 효과를 가지므로, 사용 용도에 따라 적절히 첨가해도 된다.
여기서, P 의 함유량이 1 massppm 미만인 경우에는, 그 작용 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 한편, P 의 함유량이 100 massppm 이상인 경우에는, 도전율이 대폭 저하되어 버릴 우려가 있다.
이상으로부터, 본 실시형태에 있어서 P 를 첨가하는 경우에는, P 의 함유량을 1 massppm 이상 100 massppm 미만의 범위 내로 설정하고 있다. 여기서, 도전율의 저하를 확실하게 억제하기 위해서는, P 의 함유량의 상한을 50 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 30 massppm 미만으로 하는 것이 보다 바람직하며, 20 massppm 미만으로 하는 것이 가장 바람직하다.
또한, P 는, 불가피 불순물로서 1 massppm 미만 함유하는 것은 허용되므로, P 에 의한 주조성의 향상을 도모하지 않는 경우에는, P 의 함유량의 하한에 제한은 없다.
(Sn : 10 massppm 이상 1000 massppm 미만)
Sn 은, 0.2 ％ 내력 및 내열성을 더욱 향상시키는 작용 효과를 가지므로, 사용 용도에 따라 적절히 첨가해도 된다.
여기서, Sn 의 함유량이 10 massppm 미만인 경우에는, 그 작용 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 한편, Sn 의 함유량이 1000 massppm 이상인 경우에는, 도전율이 대폭 저하되어 버릴 우려가 있다.
이상으로부터, 본 실시형태에 있어서 Sn 을 첨가하는 경우에는, Sn 의 함유량을 10 massppm 이상 1000 massppm 미만의 범위 내로 설정하고 있다. 또한, 도전율의 저하를 확실하게 억제하기 위해서는, Sn 의 함유량의 상한을 500 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 100 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 보다 바람직하게는 50 massppm 미만이다.
또, Sn 은, 불가피 불순물로서 10 massppm 미만 함유하는 것은 허용되므로, Sn 에 의한 0.2 ％ 내력 및 내열성의 향상을 도모하지 않는 경우에는, Sn 의 함유량의 하한에 제한은 없다.
(H (수소) : 4 massppm 미만)
H 는, 주괴 중에 블로홀 결함을 발생시키는 원소이다. 이 블로홀 결함은, 주조시에는 균열, 압연시에는 팽창 및 박리 등의 결함의 원인이 된다. 이들 균열, 팽창 및 박리 등의 결함은, 응력 집중되어 파괴의 기점이 되기 때문에, 0.2 ％ 내력, 내응력 부식 균열 특성을 열화시키는 것이 알려져 있다. 특히, Mg 를 함유한 구리 합금의 경우, 용해시에 용질 성분의 Mg 와 H2O 가 반응함으로써로 MgO 와 H 가 형성된다. 그 때문에, H2O 의 증기압이 높은 경우, H 가 다량으로 용탕에 용해될 우려가 있어, 상기의 결함으로 연결되므로, 특히 엄격하게 제한할 필요가 있다.
이와 같은 이유로부터, 본 실시형태에 있어서는, H 의 함유량을 4 massppm 미만으로 제한하고 있다. 또한, 블로홀 결함의 발생을 더욱 억제하기 위해서는, H 의 함유량을 2 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 1 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하며, 0.5 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(O (산소) : 10 massppm 미만)
O 는, 대기 등으로부터 혼입되어 불가피적으로 함유되는 원소이고, Mg 와 반응하여 산화물을 형성한다. 이 산화물은, 파괴의 기점이 되기 때문에, 냉간 가공시나 굽힘 가공시에 균열이 발생하기 쉬워진다. 또, Mg 가 O 와 반응함으로써 소비되어 버려, Mg 의 고용량이 저감되어 0.2 ％ 내력 및 내응력 완화 특성을 충분히 향상시킬 수 없게 될 우려가 있다.
이와 같은 이유로부터, 본 실시형태에 있어서는, O 의 함유량을 10 massppm 미만으로 제한하고 있다. 또한, O 의 함유량은, 상기의 범위 내에서도 특히 5 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 3 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하며, 2 massppm 미만으로 하는 것이 가장 바람직하다.
(S (황) : 50 massppm 미만)
S 는, Mg 의 황화물, 금속간 화합물 또는 복합 황화물 등의 형태로 결정 입계에 존재한다.
결정 입계에 존재하는 Mg 의 황화물, 금속간 화합물 또는 복합 황화물은, 열간 가공시에 입계 균열을 일으켜, 가공 균열의 원인이 된다. 또, Mg 의 황화물, 금속간 화합물 또는 복합 황화물은, 파괴의 기점이 되기 때문에, 냉간 가공시나 굽힘 가공시에 균열이 발생하기 쉬워진다. 또, Mg 가 S 와 반응함으로써 소비되어 버려, Mg 의 고용량이 저감되어 0.2 ％ 내력 및 내응력 완화 특성을 충분히 향상시킬 수 없게 될 우려가 있다.
이와 같은 이유로부터, 본 실시형태에 있어서는, S 의 함유량을 50 massppm 미만으로 제한하고 있다. 또한, S 의 함유량은, 상기의 범위 내에서도 특히 20 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 10 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(불가피 불순물 : 0.1 mass％ 이하)
또한, 불가피 불순물로는, B, Cr, Ti, Fe, Co, O, S, C, (P), Ag, (Sn), Al, Zn, Ca, Te, Mn, Sr, Ba, Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Os, Se, Rh, Ir, Pd, Pt, Au, Cd, Ga, In, Li, Ge, As, Sb, Tl, Pb, Be, N, H, Hg, Tc, Na, K, Rb, Cs, Po, Bi, 란타노이드, Ni, Si 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 도전율을 저하시키는 효과가 있기 때문에, 적은 것이 바람직하고, 스크랩을 원료로서 사용한 경우라도, 총량으로 0.1 mass％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.09 mass％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.08 mass％ 이하로 하는 것이 보다 더 바람직하다.
또한, Ag, Si, Zn 은 구리 중에 용이하게 혼입되어 도전율을 저하시키기 때문에, 총량으로 100 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하다.
또, 각 원소의 상한치는 200 massppm 이하가 바람직하고, 100 massppm 이하가 더욱 바람직하며, 50 massppm 이하가 가장 바람직하다.
(dσt/dεt)
통상, 일반적인 구리 합금에 있어서는, 재료가 파단에 이를 때까지의 인장 시험을 실시했을 때에 dσt/dεt 는 단조롭게 저하되게 된다. 이에 반해, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, dσt/dεt 가 소성 가공 후에 상승하는 영역을 갖고 있다. 이와 같은 구성으로 하기 위해서는, 후술하는 바와 같이, 결정 입경 및 그 균일성을 제어한 상태에서, 통상보다 고온, 장시간의 조건에서 마무리 열처리를 실시할 필요가 있다.
결정 입경 및 그 균일성을 제어한 상태에서, 통상보다 고온, 장시간의 조건에서 마무리 열처리를 실시하면, 재료 중의 전위 구조가 안정적인 전위 구조로 변화된다. 이 안정적인 전위 구조에 외력이 가해지면, 소성 변형의 개시에 수반하여, dσt/dεt 가 일단 저하된다. 그리고, dσt/dεt 가 저하된 후에, 전위끼리의 상호 작용이 통상보다 강해져, dσt/dεt 가 상승하게 된다.
여기서, 이 dσt/dεt 의 상승량을 30 ㎫ 이상으로 함으로써, 균일 연신이 더욱 향상되어, 우수한 굽힘 가공성을 갖는 것이 가능해진다. 또한, 균일 연신을 더욱 향상시키기 위해서는, dσt/dεt 의 상승량은, 50 ㎫ 이상인 것이 바람직하고, 100 ㎫ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하며, 150 ㎫ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
(마무리 열처리 후의 0.2 ％ 내력 : 300 ㎫ 이상)
본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 마무리 열처리 후의 0.2 ％ 내력을 300 ㎫ 이상으로 함으로써, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품의 소재로서 특히 적합한 것이 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 압연 방향에 대해 직교 방향으로 인장 시험을 실시했을 때의 마무리 열처리 후의 0.2 ％ 내력이 300 ㎫ 이상으로 되어 있다.
여기서, 0.2 ％ 내력은 325 ㎫ 이상인 것이 바람직하고, 350 ㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
(도전율 : 70 ％IACS 이상)
본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서, 도전율을 70 ％IACS 이상으로 설정함으로써, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품으로서 양호하게 사용할 수 있다.
또한, 도전율은 73 ％IACS 이상인 것이 바람직하고, 76 ％IACS 이상인 것이 더욱 바람직하며, 78 ％IACS 이상인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 된 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금의 제조 방법에 대하여, 도 2 에 나타내는 플로도를 참조하여 설명한다.
(용해·주조 공정 S01)
먼저, 구리 원료를 용해하여 얻어진 구리 용탕에, 상기 서술한 원소를 첨가하고 성분 조정을 실시하여, 구리 합금 용탕을 제조한다. 또한, 각종 원소의 첨가에는, 원소 단체나 모합금 등을 사용할 수 있다. 또, 상기 서술한 원소를 함유하는 원료를 구리 원료와 함께 용해해도 된다. 또, 본 합금의 리사이클재 및 스크랩재를 사용해도 된다. 여기서, 구리 용탕은, 순도가 99.99 mass％ 이상으로 된 이른바 4NCu, 혹은 99.999 mass％ 이상으로 된 이른바 5NCu 로 하는 것이 바람직하다. 용해 공정에서는, Mg 의 산화를 억제하기 위해, 또 수소 농도 저감을 위해, H2O 의 증기압이 낮은 불활성 가스 분위기 (예를 들어 Ar 가스) 에 의한 분위기 용해를 실시하고, 용해시의 유지 시간은 최소한으로 두는 것이 바람직하다.
그리고, 성분 조정된 구리 합금 용탕을 주형에 주입하여 주괴를 제조한다. 또한, 양산을 고려한 경우에는, 연속 주조법 또는 반연속 주조법을 이용하는 것이 바람직하다.
(열처리 공정 S02)
다음으로, 얻어진 주괴의 균질화 및 용체화를 위해서 열처리를 실시한다. 주괴를 가열함으로써, 주괴 내에 있어서, 첨가 원소를 균질하게 확산시키거나, 혹은, 첨가 원소를 모상 중에 고용시킨다.
다음으로, 얻어진 주괴의 균질화 및 용체화를 위해서 가열 처리를 실시한다. 주괴의 내부에는, 응고의 과정에 있어서 Mg 가 편석으로 농축됨으로써 발생한 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물 등이 존재하는 경우가 있다. 그래서, 이들 편석 및 금속간 화합물 등을 소실 또는 저감시키기 위해서, 주괴를 300 ℃ 이상 900 ℃ 이하로까지 가열하는 열처리를 실시함으로써, 주괴 내에 있어서, Mg 를 균질하게 확산시키거나, Mg 를 모상 중에 고용시키거나 한다. 또한, 이 열처리 공정 S02 는, 비산화성 또는 환원성 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 조 (粗) 가공의 효율화와 조직의 균일화를 위해서, 열처리 후에 열간 가공을 실시해도 된다. 가공 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 압연, 선 긋기, 압출, 홈 압연, 단조, 프레스 등을 채용할 수 있다. 또한, 최종 형상이 판, 조 (條) 인 경우에는 압연을 채용하는 것이 바람직하다. 또, 열간 가공시의 온도도 특별히 한정되지 않지만, 300 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
(제 1 중간 가공 공정 S03)
다음으로, 열처리 공정 S02 후의 재료를 필요에 따라 절단함과 함께, 산화 스케일 등을 제거하기 위해서 필요에 따라 표면 연삭을 실시한다. 그 후, 소정의 형상으로 소성 가공을 실시한다.
또한, 이 제 1 중간 가공 공정 S03 에 있어서의 온도 조건은 특별히 한정은 없지만, 냉간 또는 온간 가공이 되는 -200 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또, 가공률은, 최종 형상에 근사하도록 적절히 선택되게 되지만, 30 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 35 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하며, 40 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 소성 가공 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 압연, 선 긋기, 압출, 홈 압연, 단조, 프레스 등을 채용할 수 있다.
(제 1 중간 열처리 공정 S04)
제 1 중간 가공 공정 S03 후에, 용체화의 철저, 재결정 조직화 또는 가공성 향상을 위한 연화를 목적으로 하여 열처리를 실시한다.
열처리의 방법은 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 유지 온도, 10 초 이상 10 시간 이하의 유지 시간으로, 비산화 분위기 또는 환원성 분위기 중에서 열처리를 실시한다. 또, 가열 후의 냉각 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 워터 ??칭 등 냉각 속도가 200 ℃／min 이상이 되는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
(제 2 중간 가공 공정 S05)
제 1 중간 열처리 공정 S04 에서 생성된 산화 스케일 등을 제거하기 위해서 필요에 따라 표면 연삭을 실시한다. 그리고, 소정의 형상으로 소성 가공을 실시한다.
또한, 이 제 2 중간 가공 공정 S05 에 있어서의 온도 조건은 특별히 한정은 없지만, 냉간 또는 온간 가공이 되는 -200 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또, 가공률은, 최종 형상에 근사하도록 적절히 선택되게 되지만, 20 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 소성 가공 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 압연, 선 긋기, 압출, 홈 압연, 단조, 프레스 등을 채용할 수 있다.
(제 2 중간 열처리 공정 S06)
제 2 중간 가공 공정 S05 후에, 용체화의 철저, 재결정 조직화 또는 가공성 향상을 위한 연화를 목적으로 하여 열처리를 실시한다. 열처리의 방법은 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 유지 온도, 10 초 이상 10 시간 이하의 유지 시간으로, 비산화 분위기 또는 환원성 분위기 중에서 열처리를 실시한다. 또, 가열 후의 냉각 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 워터 ??칭 등 냉각 속도가 200 ℃／min 이상이 되는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 후술하는 마무리 가공 공정 S07 및 마무리 열처리 공정 S08 을 실시하기 전에, 결정 입경 및 그 균일성을 제어하기 위해서, 상기 서술한 제 2 중간 가공 공정 S05 및 제 2 중간 열처리 공정 S06 을 필요 회 (回) 반복하여 실시한다.
구체적으로는, 평균 결정 입경이 2 ㎛ 이상, 또한, 결정 입경의 표준 편차가 평균 결정 입경을 d 로 한 경우에 d 이하가 될 때까지, 상기 서술한 제 2 중간 가공 공정 S05 및 제 2 중간 열처리 공정 S06 을 반복하여 실시하게 된다.
여기서, 마무리 가공 공정 S07 전에 있어서, 평균 결정 입경을 2 ㎛ 이상으로 함으로써, 마무리 열처리 공정 S08 시의 연화 온도를 높일 수 있고, 열처리 조건을 고온, 장시간으로 설정할 수 있어, 균일 연신을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 마무리 가공 공정 S07 전에 있어서의 평균 결정 입경은, 4 ㎛ ∼ 70 ㎛ 가 바람직하고, 5 ㎛ ∼ 40 ㎛ 가 더욱 바람직하다.
또, 마무리 가공 공정 S07 전에, 결정 입경의 표준 편차가 평균 결정 입경 d이하로 되어 있는 경우에는, 마무리 가공 공정 S07 에 있어서 균일하게 변형을 부여할 수 있기 때문에, 재료 중의 전위끼리의 상호 작용을 균일하게 강하게 할 수 있으므로, dσt/dεt 를 확실하게 상승시킬 수 있다. 또한, 마무리 가공 공정 S07 전에 있어서의 결정 입경의 표준 편차는, 평균 결정 입경 d 가 60 ㎛ 이하인 경우에는, d/2 이하가 바람직하다.
(마무리 가공 공정 S07)
제 2 중간 열처리 공정 S06 후의 구리 소재를 소정의 형상으로 마무리 가공을 실시한다. 또한, 이 마무리 가공 공정 S07 에 있어서의 온도 조건은 특별히 한정은 없지만, 석출을 억제하기 위해서, 냉간 또는 온간 가공이 되는 -200 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
또, 마무리 가공 공정 S07 에 있어서의 가공률 (압연율) 은 30 ％ 초과로 함으로써, 0.2 ％ 내력을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 추가로 0.2 ％ 내력을 향상시키기 위해서는, 가공률 (압연율) 을 40 ％ 초과로 하는 것이 더욱 바람직하며, 50 ％ 초과로 하는 것이 보다 바람직하다.
(마무리 열처리 공정 S08)
다음으로, 마무리 가공 공정 S07 에 의해 얻어진 구리 소재에 대하여, 마무리 열처리를 실시한다. 마무리 열처리 온도는, 300 ℃ 이상에서 실시하는 것이 바람직하고, 예를 들어 300 ℃ 인 경우에는 유지 시간을 1 min 이상, 450 ℃ 인 경우에는 유지 시간을 5 sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 비산화 분위기 또는 환원성 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다.
또, 가열 후의 냉각 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 워터 ??칭 등 냉각 속도가 60 ℃／min 이상이 되는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 서술한 마무리 가공 공정 S07 과 마무리 열처리 공정 S08 을 복수 회 반복 실시해도 된다.
이와 같이 하여, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금 및 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재가 제조되게 된다. 이 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재는, 그대로 전자·전기 기기용 부품에 사용해도 되지만, 판면의 일방, 혹은 양면에, 막 두께 0.1 ∼ 10 ㎛ 정도의 Sn 도금을 실시하여, 도금이 형성된 구리 합금 부재로 해도 된다.
또한, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금 (전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재) 을 소재로 하여, 타발 가공이나 굽힘 가공 등을 실시함으로써, 예를 들어 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바와 같은 전자·전기 기기용 부품이 성형된다.
이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 의하면, 인장 시험에 있어서, 진응력 σt 와 진변형 εt 에 의해 정의되는 dσt/dεt (가공 경화율) 를 세로축으로 하고, 진변형 εt 를 가로축으로 한 경우에, dσt/dεt 의 기울기가 정이 되는 변형 영역을 갖고, 소성 변형의 개시 후에 dσt/dεt 가 상승함으로써, 균일 연신이 향상되게 되어, 굽힘 가공성이 특히 우수하다.
특히, 본 실시형태에 있어서는, dσt/dεt 의 상승량이 30 ㎫ 이상으로 되어 있으므로, 균일 연신을 확실하게 향상시킬 수 있어, 굽힘 가공성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 있어서는, Mg 를 0.1 mass％ 이상 함유하고 있으므로, 내열성이 우수하고, 마무리 열처리 공정 S08 에 있어서, 고온, 장시간의 열처리를 실시한 경우라도, 0.2 ％ 내력이 대폭 저하되는 경우가 없어, 높은 0.2 ％ 내력을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, Mg 의 함유량이 0.5 mass％ 미만으로 제한되어 있으므로, 높은 도전율을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, P 를 1 massppm 이상 100 massppm 미만의 범위 내에서 함유하는 경우에는, 도전율을 크게 저하시키지 않고, 주조성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, Sn 을 10 massppm 이상 1000 massppm 미만의 범위 내에서 함유하는 경우에는, 도전율을 크게 저하시키지 않고, 추가적인 내열성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, H 의 함유량을 4 massppm 미만으로 제한한 경우에는, 블로홀 결함에서 기인되는 균열, 팽창, 박리 등의 결함의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 있어서, O 의 함유량을 10 massppm 미만, S 의 함유량을 50 massppm 미만으로 제한한 경우에는, Mg 가 O, S 와 같은 원소와 화합물을 생성함으로써 소비되는 것이 억제되어, Mg 에 의한 0.2 ％ 내력 및 내응력 완화 특성의 향상의 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 또, Mg 와 O, S 와 같은 원소의 화합물의 생성을 억제하고, 냉간 가공성 및 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, 압연 방향에 대해 직교 방향으로 인장 시험을 실시했을 때의 0.2 ％ 내력이 300 ㎫ 이상, 도전율이 70 ％IACS 이상으로 되어 있으므로, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품의 소재로서 특히 적합하다.
또, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금에 있어서는, JCBA T315 : 2002 「구리 및 구리 합금판조의 어닐링 연화 특성 시험」에 따라, 각 온도에서 1 시간의 열처리를 실시했을 때의 반연화 온도가 250 ℃ 이상으로 되어 있으므로, 마무리 열처리 공정 S08 에 있어서 0.2 ％ 내력이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재는, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금으로 구성되어 있으므로, 이 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재에 굽힘 가공 등을 실시함으로써, 커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등의 전자·전기 기기용 부품을 제조할 수 있다.
또한, 본 실시형태인 전자·전기 기기용 부품 (커넥터나 프레스 피트 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임, 버스 바 등) 은, 상기 서술한 전자·전기 기기용 구리 합금으로 구성되어 있으므로, 신뢰성이 우수하다.
이상, 본원 발명의 실시형태인 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품 (단자, 버스 바 등) 에 대해 설명했지만, 본원 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 전자·전기 기기용 구리 합금의 제조 방법의 일례에 대해 설명했지만, 전자·전기 기기용 구리 합금의 제조 방법은, 실시형태에 기재한 것에 한정되는 경우는 없고, 기존의 제조 방법을 적절히 선택하여 제조해도 된다.
실시예
이하에, 본원 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시한 확인 실험의 결과에 대해 설명한다.
H 의 함유량이 0.5 massppm 미만, O 의 함유량이 2 massppm 미만, S 의 함유량이 10 massppm 미만인 순도 99.99 mass％ 이상의 무산소동 (ASTM B152 C10100) 으로 이루어지는 구리 원료를 준비하고, 이것을 고순도 그라파이트 도가니 내에 장입하여, Ar 가스 분위기로 된 분위기로 (爐) 내에 있어서 고주파 용해하였다. 얻어진 구리 용탕 내에, 각종 첨가 원소를 첨가하여 표 1 에 나타내는 성분 조성으로 조제하고, 카본 몰드에 주탕 (注湯) 하여 주괴를 제조하였다.
이 때, 실시예 7, 11, 16 은 Ar 가스 분위기 중에 수증기를 도입하여 고주파 용해하였다. 실시예 9 에 있어서는, 용해시의 분위기에 약간의 O2 를 도입하여 주괴를 제조하였다. 실시예 3, 10, 17 에 있어서는, Cu-S 모합금을 첨가하였다.
또한, 주괴의 크기는, 두께 약 80 ㎜ × 폭 약 150 ㎜ × 길이 약 70 ㎜ 로 하였다.
이 주괴의 주물 표면 근방을 면삭하고, 최종 제품의 판두께가 0.5 ㎜, 1.0 ㎜, 2.0 ㎜ 가 되도록, 주괴를 잘라내어 사이즈를 조정하였다.
얻어진 주괴에 대하여, 균질화와 용체화를 위해서, Ar 가스 분위기 중에 있어서 표 2 에 기재된 유지 온도 및 유지 시간으로 열처리 공정을 실시하고, 그 후, 워터 ??칭을 실시하였다.
열처리 후의 재료를 절단함과 함께, 산화 스케일을 제거하기 위해서 표면 연삭을 실시하였다.
다음으로, 제 1 중간 가공 공정으로서, 표 2 에 나타내는 압연율로 냉간 압연을 실시한 후에, 제 1 중간 열처리로서 솔트 배스를 사용하여 표 2 에 나타내는 온도 및 유지 시간으로 열처리를 실시하였다. 또한, 표 1 에 있어서는, 제 1 중간 가공 공정을 「중간 압연 1」, 제 1 중간 열처리 공정을 「중간 열처리 1」이라고 표기하였다.
다음으로, 제 2 중간 가공 공정으로서, 표 2 에 나타내는 압연율로 냉간 압연을 실시한 후에, 제 2 중간 열처리로서 솔트 배스를 사용하여 표 2 에 나타내는 온도 및 유지 시간으로 열처리를 실시하였다. 또한, 표 1 에 있어서는, 1 회째의 제 2 중간 가공 공정을 「중간 압연 2」, 1 회째의 제 2 중간 열처리 공정을 「중간 열처리 2」라고 표기하였다.
또한, 2 회째의 제 2 중간 가공 공정으로서, 표 2 에 나타내는 압연율로 냉간 압연을 실시한 후에, 2 회째의 제 2 중간 열처리로서 솔트 배스를 사용하여 표 2 에 나타내는 온도 및 유지 시간으로 열처리를 실시하였다. 또한, 표 2 에 있어서는, 2 회째의 제 2 중간 가공 공정을 「중간 압연 3」, 2 회째의 제 2 중간 열처리 공정을 「중간 열처리 3」이라고 표기하였다.
그리고, 마무리 가공 공정 전의 결정 입경을 측정하였다. 2 회째의 제 2 중간 열처리 공정이 종료된 재료로부터 샘플을 채취하고, 압연 방향과 직교하는 단면을 관찰하여, 결정 입경의 평균치 및 표준 편차를 측정하였다. 내수 연마지, 다이아몬드 지립을 사용하여 기계 연마를 실시한 후, 콜로이달 실리카 용액을 사용하여 마무리 연마를 실시하였다. 그리고, EBSD 측정 장치 (FEI 사 제조 Quanta FEG 450, EDAX/TSL 사 제조 (현 AMETEK 사) OIM Data Collection) 와, 해석 소프트 (EDAX/TSL 사 제조 (현 AMETEK 사) OIM Data Analysis ver.5.3) 에 의해, 전자선의 가속 전압 20 kV, 측정 간격 0.1 ㎛ 스텝으로 1000 ㎛2 이상의 측정 면적으로, 각 결정립의 방위차의 해석을 실시하였다. 해석 소프트 OIM 에 의해 각 측정점의 CI 치를 계산하고, 결정 입경의 해석으로부터는 CI 치가 0.1 이하인 것은 제외하였다. 결정 입계는, 이차원 단면 관찰의 결과, 이웃하는 2 개의 결정 간의 배향 방위차가 15°이상이 되는 측정점 사이로부터, 쌍정을 제외한 것을 결정 입계로 하여 결정 입계 맵을 작성하였다. 결정 입경의 측정 방법은, 결정립의 장경 (도중에 입계에 접하지 않는 조건에서 입 내에 가장 길게 그을 수 있는 직선의 길이) 과 단경 (장경과 직각으로 교차하는 방향에서, 도중에 입계에 접하지 않는 조건에서 입 내에 가장 길게 그을 수 있는 직선의 길이) 의 평균치를 결정 입경으로 하였다. 이 방법에 의해, 각 샘플에 대해 200 개의 결정립의 측정을 실시하여, 결정 입경의 평균치 및 표준 편차를 산출하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
다음으로, 2 회째의 제 2 중간 열처리 공정이 종료된 재료에 대하여, 표 3 에 나타내는 압연율로 마무리 압연을 실시하고, 표 3 에 기재된 판두께 (두께 0.5 ㎜, 1.0 ㎜, 2.0 ㎜), 폭 150 ㎜, 길이 200 ㎜ 이상의 압연판을 제작하였다.
다음으로, Ar 가스 분위기 중에서, 표 3 에 기재된 온도와 유지 시간으로 마무리 열처리를 실시하여, 특성 평가용 조재 (條材) 를 제조하였다.
(기계적 특성 평가)
마무리 열처리 전의 재료 및 마무리 열처리 후의 특성 평가용 조재로부터, JIS Z 2201 에 규정되는 13B 호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 의 오프셋법에 의해, 0.2 ％ 내력을 측정하였다. 그 때, 변형 속도는 0.7 ㎜/s 로 실시하고, 시험력 및 시험편의 변위의 데이터는 0.01 s 마다 취득하였다. 또한, 시험편은, 인장 시험의 인장 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대해 직교하도록 채취하였다. 측정 결과를 표 3 에 나타낸다.
또, 특성 평가용 조재의 인장 시험의 결과로부터, 진응력 σt 및 진변형 εt 를 평가하였다. 하중을 F, 시험편 초기 단면적을 S0, 초기 평행부 길이를 L0, 시험 중의 초기부터의 연신을 ΔL 로 한다. 하중 F 를, 시험편 초기 단면적으로 나눈 것을 공칭 응력 σn, 연신 ΔL 을 초기 평행부 길이 L0 으로 나눈 것을 공칭 변형 εn 으로 한다.
이에 반해, 변형 중에 있어서의 시험편의 단면적을 고려한 응력을 진응력 σt, 변형 중에 있어서의 평행부 길이를 고려한 변형를 진변형 εt 로 하고, 이하의 식에 따라 산출하였다.
σt = σn(1 ＋ εn)
εt = ln(1 ＋ εn)
(dσt/dεt)
상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 진응력 σt 및 진변형 εt 의 데이터로부터 dσt/dεt 를 계산하고, εt 를 가로축, dσt/dεt 를 세로축으로 하여, 도 1 에 나타내는 바와 같은 그래프를 제작하였다. 여기서, 0.01 s 마다의 진변형 εt 의 변위량을 dεt 라고 정의하고, 0.01 s 마다의 진응력 σt 의 변화를 dσt 로 하였다. dσt/dεt 의 기울기가 정의 영역 (dσt/dεt 가 상승한 영역) 이 존재하는 것을 「A」, 존재하지 않는 것을 「B」라고 평가하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.
또, dσt/dεt 의 기울기를 구하고, 기울기가 정에서 부가 되었을 때의 기울기 0 일 때의 dσt/dεt 의 값 중에서 최대가 되는 것을 극대치로서 구하였다. 또, 극대치보다 작은 진변형 εt 의 영역에 있고, 또한, 기울기가 부에서 정이 되었을 때의 기울기 0 일 때의 dσt/dεt 의 값 중에서 최소가 되는 것을 극소치로서 구하였다. 이 극대치와 극소치의 차를 dσt/dεt 의 상승량으로 하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.
(도전율)
특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 150 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 4단자법에 의해 전기 저항을 구하였다. 또, 마이크로미터를 사용하여 시험편의 치수 측정을 실시하여, 시험편의 체적을 산출하였다. 그리고, 측정한 전기 저항치와 체적으로부터 도전율을 산출하였다. 또한, 시험편은, 그 길이 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대해 평행이 되도록 채취하였다.
평가 결과를 표 3 에 나타낸다.
(굽힘 가공성)
니혼 신동 협회 기술 표준 JCBA-T307 : 2007 의 4 시험 방법에 준거하여 굽힘 가공을 실시하였다.
굽힘 축이 압연 방향에 대해 평행이 되도록, 특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 30 ㎜ 의 시험편을 복수 채취하고, 굽힘 각도가 90 도, 굽힘 반경이 각각의 판두께의 1.5 배로 된 W 형의 지그를 사용하여, W 굽힘 시험을 실시하였다. 육안으로 균열이 확인된 경우를 「B」, 균열이 관찰되지 않은 경우를 「A」로 평가하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure 112017105890656-pct00001
Figure 112017105890656-pct00002
Figure 112017105890656-pct00003
비교예 1 은, Mg 의 함유량이 본원 발명의 범위보다 적고, 마무리 열처리 후에 0.2 ％ 내력이 크게 저하되었다.
비교예 2 는, 인청동이지만, 내열성이 불충분하기 때문에, 마무리 열처리 후에 0.2 ％ 내력이 크게 저하되었다.
비교예 3 은, Mg 의 함유량이 본원 발명의 범위보다 많아, 도전율이 저하되었다.
비교예 4 는, 제 2 중간 가공 및 제 2 중간 열처리를 실시하고 있지 않고, 마무리 가공 및 마무리 열처리 전의 결정 입경의 표준 편차가 평균 결정 입경 d 를 초과하고 있으며, dσt/dεt 가 상승하는 영역이 확인되지 않았다. 이 때문에, 굽힘 가공성이 불충분하였다.
이에 반해, 본 발명예에 있어서는, 마무리 가공 및 마무리 열처리 전의 평균 결정 입경이 2 ㎛ 이상이 되고, 결정 입경의 표준 편차가 평균 결정 입경을 d 로 한 경우에 d 이하가 되어 있었다. 그리고, 마무리 열처리 후에 있어서, dσt/dεt 가 상승하는 영역이 확인되어, 굽힘 가공성이 양호하였다.
이상으로부터, 본 발명예에 의하면, 굽힘 가공성이 특히 우수함과 함께, 높은 0.2 ％ 내력을 갖는 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재를 제공할 수 있는 것이 확인되었다.
굽힘 가공성이 특히 우수함과 함께, 높은 도전율을 갖는 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및 버스 바를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. Mg 를 0.1 mass％ 이상 0.5 mass％ 미만의 범위 내에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
    인장 시험에 있어서, 진응력 σt 와 진변형 εt 에 의해 정의되는 dσt/dεt 를 세로축으로 하고, 진변형 εt 를 가로축으로 한 경우에, 상기 dσt/dεt 의 기울기가 정이 되는 변형 영역을 갖고 있고,
    상기 진응력 σt 은 하기의 식 (1) 에 의해, 상기 진변형 εt 은 하기의 식 (2) 에 의해 얻어지고,
    σt = σn(1 ＋ εn) … 식 (1)
    εt = ln(1 ＋ εn) … 식 (2)
    JIS Z 2201 에 규정되는 13B호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 의 오프셋법에 의해, 0.2 ％ 항복 강도를 측정하는 상기 인장 시험에서,
    하중은 F, 시험편 초기 단면적은 S0, 초기 평행부 길이는 L0, 시험 중의 초기부터의 연신은 ΔL 이고, 하중 F 를 시험편 초기 단면적으로 나눈 것은 공칭 응력 σn, 연신 ΔL 을 초기 평행부 길이 L0 으로 나눈 것은 공칭 변형εn 인 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    도전율이 70 ％IACS 이상인 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 dσt/dεt 의 상승량이 30 ㎫ 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로 P 를 1 massppm 이상 100 massppm 미만의 범위 내에서 함유하는 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로 Sn 을 10 massppm 이상 1000 massppm 미만의 범위 내에서 함유하는 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    H 의 함유량이 4 massppm 미만, O 의 함유량이 10 massppm 미만, S 의 함유량이 40 massppm 미만인 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전자·전기 기기용 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재.
  8. 제 7 항에 기재된 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자·전기 기기용 부품.
  9. 제 7 항에 기재된 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단자.
  10. 제 7 항에 기재된 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버스 바.
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