KR20100095431A - 동합금 판재 - Google Patents
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Abstract
인장 강도가 730∼820MPa이고, 동과 불가피한 불순물 외에 적어도 Ni와 Si 를 함유한 동합금 판재로서, 180°밀착 굽힘 가능한 재료판폭을 W(단위:mm), 재료 판두께를 T(단위:mm)로 했을 때에, W와 T의 곱이 0.16 이하이다. 바람직하게는, Ni를 1.8∼3.3mass%, Si를 0.4∼1.1mass%, Cr를 0.01∼0.5mass% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 합금 성분이다. 또한, Sn, Mg, Ag, Mn, Ti, Fe, P중의 적어도 1종을 합계하여 0.01∼1mass%, Zn를 0.01∼10mass%, Co를 0.01∼1.5mass% 중으로부터, 1종 또는 2종 이상을 함유하고 있어도 좋다.
Description
본 발명은, 동합금 판재에 관한 것이다.
전기·전자기기 용도에 사용되는 동합금 판재에 요구되는 특성 항목으로는, 예를 들면 각각 일정한, 도전율, 인장 강도, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성 등을 들 수 있다. 최근, 전기·전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화, 고밀도 실장화나, 사용 환경의 고온화에 따라서, 이들 요구 특성의 수준이 높아지고 있다.
종래에는, 일반적으로 전기·전자기기용 재료로서는, 철계 재료 외에, 인청동, 단동, 황동 등의 동계 재료도 널리 이용되고 있었다. 이들 합금은 Sn이나 Zn의 고용 강화와, 압연이나 드로잉 등의 냉간 가공에 의한 가공 경화의 조합에 의해 강도를 향상시키고 있다. 이 강화 방법으로 얻어지는 합금은, 최근의 요구 수준에 대해서는, 도전율이 불충분하고, 또한, 높은 냉간 가공율을 가함으로써 고강도를 얻고 있기 때문에, 굽힘 가공성이나 내응력 완화 특성이 불충분하다.
이를 대체할 강화법으로서 재료 속에 나노 미터 오더의 미세한 제2상(입자)을 석출시키는 석출 강화가 있다. 이 강화 방법은 강도가 높아지는 점에 더하여, 도전율을 동시에 향상시키는 장점이 있기 때문에, 많은 합금계에서 행하여지고 있다. 그 중에서, Cu 속에 Ni와 Si의 화합물을 미세하게 석출시켜 강화시킨 Cu-Ni-Si계 합금(예를 들면, CDA[Copper Development Association] 등록 합금인 CDA70250:특허문헌 1∼2 참조)은, 그 시장에서 사용되는 양이 증가하고 있다.
일반적으로 석출 경화형 합금에서는 미세한 석출 상태를 얻는 시효 석출 열처리 전에, 용질 원자를 고용시키기 위한 용체화 열처리가 중간 공정에 도입된다. 이 온도는 합금계나 용질 농도에 따라서 다르지만 예를 들면 750℃ 정도로 고온이다. 이 용체화 처리 온도가 고온이기 때문에, 재료의 결정립 지름이 조대(粗大)해지는 문제가 있다. 결정립 지름이 조대한 경우, 굽힘 가공시의 국소 변형을 조장하여 크랙이 발생하는 불량이나, 굽힘부 표면의 주름이 커지기 때문에, 굽힘부를 접점으로서 사용하는 경우에는 전류가 집중하거나, 재료 표면에 실시된 도금이 갈라지거나 하는 등의 불량이 발생한다. 또한, 결정립 지름이 조대해지는 것을 방지하기 위해서, 용체화 열처리의 온도를 낮게 하면, 고용하는 원자의 양이 적어져 버려, 시효 처리에서 미세한 석출물의 밀도가 낮아지고, 시효경화량이 적어져 버려, 재료 강도가 저하하는 문제가 발생한다.
이와 같이, 충분히 용질 원자의 Ni와 Si를 고용할 수 있는 고온에서의 용체화 열처리하에서 결정립 지름을 작게 제어하여, 고강도이면서 고굽힘 가공성의 재료를 얻는 기술이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점에 비추어, 본 발명의 목적은, 굽힘 가공성이 우수하며, 우수한 강도를 가진 전기·전자기기 재료용의 동합금 판재를 제공하는 데에 있다.
본 발명자들은, 전기·전자 부품 용도에 적합한 동합금에 대하여 연구를 행하여, Cu-Ni-Si계 동합금에서, 굽힘 가공성, 강도를 크게 향상시키기 위해서, 제2상 입자를 분산시키는 방법에 착안하여, 예의 검토한 끝에 본 발명에 이르렀다. 또한, 본 합금계에서, 도전성을 손상시키지 않고, 강도나 내응력 완화 특성을 향상시키는 기능이 있는 첨가 원소를 발견하여, 본 발명의 바람직한 형태에 이른 것이다. 여기서, 제2상(相) 입자란, 석출물 및 정출물을 말한다.
본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다:
(1)인장 강도가 730∼820MPa이고, 동과 불가피한 불순물 외에 적어도 Ni와 Si를 함유한 동합금 판재로서, 180°밀착 굽힘 가능한 재료판폭을 W(단위:mm), 재료판두께를 T(단위:mm)로 했을 때에, W와 T의 곱(단위:mm2)이 0.16 이하인 것을 특징으로 하는 동합금 판재,
(2)결정립계 상에 존재하는 제2상 입자가, 104∼108개/mm2의 밀도로 존재하고, 평균 결정립 지름이 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, (1)에 기재된 동합금 판재,
(3)결정립 내(內)와 결정립계 상(上)을 포함한 전체 제2상 입자의 입자 지름 r(단위:㎛)과, 입자의 체적분율 f의 비인 r/f의 값이 1 이상 100 이하이고, 평균 결정립 지름이 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 동합금 판재,
(4)상기 제2상 입자 중에서, 구성 원소에 Cr를 함유한 입자의 비율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는, (2) 또는 (3)에 기재된 동합금 판재,
(5)Ni를 1.8∼3.3mass%, Si를 0.4∼1.1mass%, Cr를 0.01∼0.5mass% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 합금 성분인 것을 특징으로 하는, (1)∼(4)의 어느 1항에 기재된 동합금 판재,
(6)Sn, Mg, Ag, Mn, Ti, Fe, P중의 적어도 1종을 합계하여 0.01∼1mass%, Zn를 0.01∼10mass%, Co를 0.01∼1.5mass% 중으로부터, 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, (1)∼(5)의 어느 1항에 기재된 동합금 판재, 및
(7)165℃에서 3000시간 유지한 경우의 응력 완화율이 30% 이하인 것을 특징으로 하는, (1)∼(6)의 어느 1항에 기재된 동합금 판재.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절히 첨부한 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 명백해질 것이다.
[도 1] 도 1은, 내응력 완화 특성의 시험 방법의 설명도로서, 도 1(a)는 열처리 전, 도 1(b)는 열처리 후의 상태를 나타낸다.
[도 2] 도 2는, 각 실시예 및 비교예에서의 시험편의 판폭 W(mm)와 판두께 T(mm)를 변경했을 때의 크랙 발생의 유무에 관한 결과를 나타내는 그래프이다.
[도 2] 도 2는, 각 실시예 및 비교예에서의 시험편의 판폭 W(mm)와 판두께 T(mm)를 변경했을 때의 크랙 발생의 유무에 관한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 동합금 판재의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 동합금 판재의 인장 강도는 730∼820MPa의 강도이다. 바람직하게는, 740∼800MPa이다.
굽힘 가공성은 재료판폭 W(mm)와 재료판두께 T(mm)의 곱이 0.16(mm2) 이하와 같이 엄격한 조건에서의 180°밀착 굽힘(tight bending)이 가능한 것이다. 이 W와 T의 곱은, 바람직하게는 0.14 이하이다. 또한, W와 T의 곱의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 통상, 0.01 이상이다.
또한, 도전율은 30%IACS 이상이 바람직하고, 내응력 완화 특성은 165℃에서 3000시간 이상 유지했을 경우의 응력 완화율이 30% 이하인 것이 바람직하다.
굽힘 가공성을 악화시키는, 용체화시의 결정립의 조대화에 대하여, 제2상을 적절히 분산시키는 것이 유효하다. 이것은, 결정립의 입자 성장시에, 결정립계가 제2상 입자를 통과할 때의 분산 입자와 결정립계의 계면에서 에너지의 이득이 생겨나, 입계 이동을 억제하기 때문이라고 생각된다.
얻어지는 결정 입자지름은 10㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 8㎛이하, 더 바람직하게는 6㎛ 이하이다. 결정립 지름의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 통상, 2㎛ 이상이다. 한편, 결정립 지름은, JIS H 0501 (절단법)에 기초하여 측정하였다.
이 제어된 결정립 지름을 얻는 효과를 충분히 발휘하기 위해서, 본 발명에서의 바람직한 분산 상태의 규정은 이하의 2종류의 방법에 의한다.
첫째는, 결정립계 상에 존재하는 제2상 입자가, 104∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것이다. 이 경우, 더 바람직하게는, 5×105∼5×107개/mm2이다.
둘째는, 결정립 내와 결정립계 상을 포함한 전체 제2상 입자의 입자 지름 r(단위는 ㎛)와, 입자의 체적분율 f의 비 r/f의 값이 1∼100인 것이다. 제2상 입자의 입자 지름 r은, 측정한 전체 입자의 입자 지름의 산술 평균치로 하였다. 한편, 체적분율 f의 표시는, f=0.005가 0.5vol%를 나타낸다.
본 발명자들은, 이러한 제2상 입자는 내응력 완화 특성을 향상시키는 바람직한 작용을 가진 것을 발견하였다. 응력 완화 현상은, 결정립 내의 전위(轉位)가 입계로 이동하는 것이나, 입계의 일부에서 입계 미끄럼(grain boundary slidging)을 일으키는 것이 원인이며, 탄성한계 내의 변형이 영구 변형으로 변화한다고 생각된다. 본 발명에서의 상기의 바람직한 제2상 입자는, 입내(粒內)에 존재하는 입자는 전위의 이동을, 또한, 입계에 존재하는 입자는 입계의 미끄럼 운동을 억제하는 기능이 있다고 생각된다.
이들 전체 제2상 입자 중에서, 구성 원소에 Cr를 함유한 입자의 비율이 50%이상인 경우가 더 바람직하다. 이것은 Cr를 함유한 경우에, 보다 고온에서도 Cu 속에 고용하지 않는 안정적인 화합물로서 존재할 수 있기 때문이다. 제2상 입자의 고밀화에 기여하고, 결정립의 성장 억제의 효과를 높인다. 이 비율은, 보다 바람직하게는 70% 이상이다. 이 비율의 상한치에는 특별히 제한은 없지만, 통상, 90% 이하이다.
주용질 성분인 Ni와 Si에 대해서는, 하기와 같이 배합량을 제어함으로써 양호한 특성을 얻을 수 있다. Ni의 함유량은 바람직하게는 1.8∼3.3mass%, 보다 바람직하게는 2.0∼3.0mass%, Si의 함유량은 바람직하게는 0.4∼1.1mass%, 보다 바람직하게는 0.5∼1.0mass%이다. 이러한 원소는 첨가량이 너무 많으면 도전율을 저하시키고, 또한, 입계에의 석출 등에 의해서 굽힘 가공시의 입계 균열을 일으킨다. 또한, 이들 원소의 함유량이 너무 적으면 강도가 부족하다.
Cr는, Ni나 Si의 제2상 입자로서 석출하고, 결정립 지름의 제어에 유효하다. 또한, Cr 단체로서의 석출 경화의 효과도 있다. 함유량은 바람직하게는 0.01∼0.5mass%, 보다 바람직하게는 0.03∼0.4mass%이다. 너무 적은 경우는 효과를 얻지 못하고, 너무 많은 경우는 응고시에 조대한 정출물로서 정출하여, 도금성을 악화시키며, 소성 가공시의 크랙의 기점이 되거나 크랙의 전파를 조장하는 악영향이 있다.
기타, (1)Sn, Mg, Ag, Mn, Ti, Fe, P중의 적어도 1종을 합계하여 0.01∼1mass%, (2)Zn를 0.01∼10mass%, (3)Co를 0.01∼1.5mass%로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는, 합금 특성을 향상시키기 위해서 첨가하여도 좋다.
이들 원소는 강도나 내응력 완화 특성을 향상시키며, 특히 Sn와 Mg는 그 효과가 높다. Zn나 Sn은 땜납 접합성을, Co는 도전율을, Mn는 열간 가공성을 향상시키는 기능이 있다. 첨가하는 경우의 함유량이 너무 적은 경우는 그 효과가 불충분하고, 너무 많은 경우는 도전율의 저하를 초래한다.
내응력 완화 특성은, 165℃에서 3000시간 유지했을 경우의 응력 완화율이 30% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 25% 이하이다.
아래에, 본 발명의 동합금 판재의 바람직한 제조방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 동합금 판재는, 예를 들면, 주조-(균질화)열처리-열간 가공(예를 들면, 열간 압연)-냉간 가공(예를 들면, 냉간 압연) (1)-용체화 열처리-냉간 가공(예를 들면, 냉간 압연) (2)-(시효 석출)열처리-냉간 가공(예를 들면, 냉간 압연) (3)-(응력제거)소둔의 각 공정으로 이루어진 방법에 의해 제조할 수 있다. 여기서, 열간 가공 후에 냉간 가공(1) 전에는, 급랭-면삭을 행하는 것이 바람직하다. 다음에, 각 공정의 바람직한 조건에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 소정의 합금 성분 조성이 되도록 각 원소를 배합하여, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 동합금 재료를 준비하고, 이것을 예를 들면 고주파 용해로에 의해 용해한다. 주조는, 바람직하게는 0.1∼100℃/초(보다 바람직하게는 0.5∼50℃/초)의 냉각 속도로 행하여, 주괴(鑄塊)를 얻는다. (균질화) 열처리는, 주괴를, 바람직하게는 900∼1050℃에서 0.5∼10시간(보다 바람직하게는 0.8∼8시간) 유지함으로써 행한다. 열간 가공(열간 압연)은, 바람직하게는, 단면 감소율(압하율)이 50% 이상(보다 바람직하게는 60∼98%)이고 처리 온도가 600℃이상(보다 바람직하게는 620∼1000℃)에서 행하여, 판을 제작한다. 급랭(예를 들면, 수랭)은, 이 판을, 바람직하게는 10℃/초 이상(보다 바람직하게는 15∼300℃/초)의 냉각 속도로 냉각함으로써 행한다. 이 열간압연판은 통상의 방법에 의해 면삭해도 좋다. 냉간 가공(냉간 압연)(1)은, 단면 감소율이 바람직하게는 90% 이상(보다 바람직하게는 92∼99%)으로 행한다. 용체화 열처리는, 바람직하게는 720∼860℃에 3초∼2시간(보다 바람직하게는 5초∼0.5시간) 유지함으로써 행한다. 상기 용체화 열처리에서, 온도상승중의 400℃∼700℃에서의 온도상승 속도를 바람직하게는 0.1℃/초∼200℃/초(보다 바람직하게는 0.5∼100℃/초)의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 냉간 가공(냉간 압연)(2)는, 단면 감소율이 바람직하게는 5∼50%(보다 바람직하게는 7∼45%)에서 행한다. 시효 석출 열처리는, 바람직하게는 400℃∼540℃에서 5분간∼10시간(보다 바람직하게는, 410∼520℃에서 10분간∼8시간) 유지함으로써 행한다. 냉간 가공(냉간 압연)(3)은, 바람직하게는 단면 감소율이 10% 이하(0%를 넘고 10% 이하의 의미이다)로 행한다. 응력제거 소둔은, 바람직하게는 200℃∼600℃에서 15초간∼10시간(보다 바람직하게는, 250∼570℃에서 20초∼8시간) 유지함으로써 행한다.
한편, 시효 석출 열처리의 시점에서 강도가 충분한 경우는, 그 후의 냉간 가공(3)과 응력제거 소둔은 행하지 않고 생략할 수 있다.
상기 각 공정의 적어도 하나의 공정을 상기의 바람직한 조건으로 행하는 것에 의해서, 특히 바람직하게는 각 공정을 전부 상기의 바람직한 조건으로 행하는 것에 의해서, 본 발명의 동합금 판재에서 소정의 바람직한 금속 조직 상태를 얻을 수 있다. 예를 들면, 주조 속도(주조시의 냉각 속도)를 조정하는 것에 의해서, Cr계의 화합물의 정출이 과도하게 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한 예를 들면, 열간 압연의 온도 범위와 상기 온도로 유지하는 시간을 조정함으로써, 열간 압연중의 조대 석출을 억제하고, 후속 공정에서 충분한 석출을 행하게 할 수 있다. 또한 예를 들면, 결정립의 조대화를 억제하는 제2상 입자는, 주로 용체화 열처리의 온도상승중에 석출하지만, 그 석출을 효과적으로 일으키기 위해서는, 그 전가공인 냉간 가공(1)의 가공율과, 용체화 열처리의 온도상승 속도가 상기의 바람직한 조건내가 되도록 하여 각각 행하는 것이 바람직하다. 또한 예를 들면, 시효 석출 열처리 전에, 냉간 가공(2)을 도입함으로써, 석출 경화에 기여하는 미세한 석출물의 고밀화를 촉진하고, 또한, 시효 석출 열처리 사이에 용체화시에 남아 있는 제2상 입자가 조대화하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 동합금 판재는, 강도, 굽힘 가공성이 우수하며, 전기·전자기기 용도에 적합하다. 본 발명의 바람직한 동합금 판재는, 또한 도전율, 내응력 완화 특성도 뛰어나다. 본 발명의 동합금 판재는, 상기와 같은 특성에 의해, 전기·전자기기용의 리드 프레임, 커넥터, 단자재(端子材) 등, 특히 자동차 차량용 등의 커넥터나 단자재, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 특히 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명과 같은, 고강도이며 고굽힘 가공성을 가진 재료는 지금까지 없었고, 향후의 최첨단의 용도에 대해서 부품 설계의 자유도를 향상시켜, 전자기기의 고기능화에 대하여 큰 효과를 가진다. 또한, 고강도화에 의해서 동합금 재료의 얇은 두께화를 가능하게 하여, 지구 자원 사용량의 저감에도 기여한다.
실시예
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
표중에 나타낸 성분이 되도록 원소를 배합하여, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 합금을 고주파 용해로에 의해 용해하고, 이것을 0.1∼100℃/초의 냉각 속도로 주조하여 주괴를 얻었다. 이것을 900∼1050℃에서 0.5∼10hr의 유지 후, 단면 감소율이 50% 이상이고 처리 온도가 600℃ 이상인 열간 가공에 의해 판을 제작하여, 10℃/초 이상의 냉각 속도로 수랭을 행하였다. 이 열간압연판을 면삭하여, 단면 감소율이 90%이상의 냉간 가공(1)을 행하였다. 그 후, 720∼860℃에서 3초∼2시간 유지하는 용체화 열처리를 행하였다. 용체화 열처리에서, 온도상승 중인 400℃∼700℃에서의 온도상승 속도를 0.1℃/초∼200℃/초의 범위에서 행하였다. 그 후에, 단면감소율이 5∼50%의 냉간가공(2), 400℃∼540℃에서 5분∼10시간의 유지를 행하는 시효 석출 열처리, 단면 감소율이 10% 이하의 냉간 가공(3), 200℃∼600℃에서 15초∼10시간 유지하는 응력제거 소둔을 행하여 공시재로 하였다. 시효 석출 열처리의 시점에서 강도가 충분한 경우는, 그 후의 냉간 가공(3)과 응력제거 소둔은 행하지 않았다.
하기의 실시예와 병기한 비교예는, 이들 제조 조건의 범위 외에서 제조하여, 본 발명의 실시예의 범위로부터 벗어나도록 한 것이다.
그 상세한 내용은 아래와 같다:
비교예 1-1은, 주조 공정의 냉각 속도가 너무 느린 예이다.
비교예 1-2는, 균질화 공정의 온도가 너무 낮은 예이다.
비교예 1-3은, 시효 석출 열처리 공정의 온도가 너무 높은 예이다.
비교예 1-4는, 균질화 공정의 온도가 너무 낮은 예이다.
한편, 각 표 중에서, 예를 들면, 표 1의 식별 번호로서 본 발명예 1-1의 시험 결과에는, 굽힘 가공성에 평가에 관하여, W×T>0.16인 본 발명의 범위 외의 굽힘 가공 조건의 판정 결과도, 본 발명의 범위내의 굽힘 가공 조건의 판정 결과와 동일 행에 나타내고 있지만, 이것은 식별 번호의 기재의 편의를 위해서이다. 이하, 각 표의 각 시험예의 기재에서도 동일하다.
이러한 공시재에 대하여 하기의 특성을 조사하였다.
a.도전율[EC]:
20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조중에서 4단자법에 의해 비저항을 계측하여 도전율(%IACS)을 산출하였다. 한편, 단자간 거리는 100mm로 하였다.
b.인장 강도[TS]:
압연 평행 방향으로부터 잘라낸 JIS Z2201-13B호의 시험편을 JIS Z2241에 준하여 3개 측정하여 그 평균치(MPa)를 나타냈다.
c.180°밀착 굽힘 가공성:
JIS Z 2248에 준하여 굽힘 가공을 행하였다. 0.4mmR의 90°굽힘 금형을 사용하여 예비 굽힘을 행한 후에, 압축 시험기에 의해서 밀착 굽힘을 행하였다. 굽힘부 바깥측에서의 균열의 유무를 50배의 광학 현미경으로 시각 관찰에 의해 그 굽힘 가공 부위를 관찰하여, 균열의 유무를 조사하였다. 시험편의 조건은, W는 판폭을, T는 판두께를 각각 mm로 나타낸다. 표중에서, 「GW(Good way)」란 굽힘축이 압연 방향에 직각인 경우의 시험인 것을, 「BW(Bad way)」란 굽힘축이 압연 방향에 평행인 경우의 시험인 것을 각각 의미한다. 표중에는, 관찰 결과를, 크랙이 발생하지 않은 경우를 「○ (양호)」로 크랙이 발생한 경우를 「×(불량)」으로서 각각 나타낸다.
d.제2상 입자의 입자 지름[r]과 분포 밀도[ρ]와 체적분율[f]:
공시재를 직경 3mm로 타발하여, 트윈젯 연마법을 이용하여 박막 연마를 행하여 관찰 시험편을 제작하였다. 가속 전압 300kV의 투과형 전자현미경으로 5000배의 사진을 임의로, 10시야씩 촬영하고, 그 사진상에서 제2상 입자의 입자 지름 r(㎛)와 분포 밀도 ρ(개/mm2)를 측정하였다. 제2상 입자의 입자 지름 r은, 먼저 각 입자의 입자 지름을 입자마다 구하고, 다음에 측정한 전체 입자에 관하여, 각 입자의 입자 지름의 산술 평균치를 취하여 구하였다. 한편, 각 입자의 입자 지름은, 그 입자의 긴 지름과 짧은 지름의 산술 평균치로 하였다. 또한, 등후간섭(等厚干涉) 무늬로부터 관찰 시험편의 두께를 측정하여, 관찰 시야내의 전체적중의 제2상 입자의 체적이 차지하는 비율을 체적분율 f로 했다.
e.제2상의 구성 원자의 분류[C]
TEM 부속의 EDX 분석 장치를 사용하였다. 20개의 제2상에 대하여 분석하여, 측정한 전체 수에 대하여 Cr를 함유하는 것의 비율을 산출하였다.
f.내응력 완화 특성[SR]:
일본 전자 재료 공업회 표준 규격 EMAS-3003에 준하여 165℃×3000h의 조건으로 측정하였다. 캔틸레버보법에 의해 내력(耐力)의 80%의 초기 응력을 부하하였다.
도 1은 응력 완화 특성의 시험 방법의 설명도이고, (a)는 열처리 전, (b)는 열처리 후의 상태이다. 응력 완화율(%)은 (Ht-H1)/δ0×100으로 산출하였다.
g.평균 결정립 지름[GS] :
JIS H 0501(절단법)에 기초하여 측정하였다. 압연 방향에 대해서 평행의 단면과, 수직의 단면에서 측정하여, 그 양자의 평균을 취하였다. 금속 조직의 관찰은, 경면 연마한 재료면을 화학 에칭하고, SEM의 반사 전자상촬영에 의해 행하였다.
[표 1]
표 1에서 명백하듯이, 본 발명예 1-1∼1-8는 강도, 도전성, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성 모두 우수한 특성을 가진다. 그러나, 본 발명의 어느 하나의 요건을 만족하지 않는 경우에는, 어느 하나의 특성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 예를 들면, 비교예 1-1∼1-4는, 모두 굽힘 가공성이 뒤떨어지는 예이다. 이들 비교예 1-1, 1-2, 1-4에서는, 입계 상의 석출물의 밀도가 낮고, 결정립 지름이 조대화하고 있었다. 또한, 비교예 1-3에서는, 입계 상의 석출물의 밀도가 높고, 결정립계에서 균열이 발생한 것이 관찰되었다.
(실시예 2)
표 2에 나타내는 조성으로, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 동합금에 대하여 실시예 1과 동일한 조사를 행하였다. 제조 방법, 측정 방법에 대해서도 실시예 1과 동일하게 하였다.
한편, 하기의 실시예와 병기한 비교예는, 이들 제조 조건의 범위 외로 제조하여, 본 발명의 실시예의 범위로부터 벗어나도록 한 것이다. 그 상세한 내용은 아래와 같다:
비교예 2-1는, 냉간 가공(냉간 압연) 공정의 가공율이 너무 낮은 예이다.
비교예 2-2는, 균질화 공정의 온도가 너무 낮은 예이다.
비교예 2-3은, 주조 공정의 냉각 속도가 너무 느린 예이다.
비교예 2-4는, 균질화 공정의 온도가 너무 낮은 예이다.
[표 2]
표 2에서 명백하듯이, 본 발명예 2-1∼2-8는 강도, 도전성, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성 모두 뛰어난 특성을 가진다. 그러나, 본 발명의 어느 하나의 요건을 만족하지 않는 경우에는, 어느 하나의 특성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 예를 들면, 비교예 2-1는, 인장 강도가 뒤떨어지는 예이다. 이 비교예 2-1에서는, 용체화 온도를 낮추어 결정립 지름을 작게 했지만, 석출 경화가 불충분하여 강도가 부족한 것으로 생각된다. 비교예 2-2, 2-4는 굽힘 가공성이 뒤떨어지는 예이다. 이 비교예 2-2, 2-4에서는 석출분율이 작기 때문에 r/f의 값이 크고, 결정립 지름이 조대화하는 것을 알 수 있다. 비교예 2-3는 굽힘 가공성이 뒤떨어지는 예이다. 이 비교예 2-3에서는, 제2상 입자 지름이 작기 때문에 r/f의 값이 작고, 유효하게 결정립의 제어를 하지 못하여 결정립 지름이 조대화하고 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
표 3에 나타내는 조성으로, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 동합금에 대하여 실시예 1과 동일한 조사를 행하였다. 제조 방법, 측정 방법에 대해서도 실시예 1과 동일하게 하였다.
한편, 표 3에서 하기의 실시예와 병기한 비교예는, Ni와 Si의 함유량이 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 것이다.
[표 3]
표 3에서 명백하듯이, Ni와 Si의 함유량이 특히 바람직한 범위내에 있는, 본 발명예 3-1∼3-4는 강도, 도전성, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성 모두 뛰어난 특성을 가진다. 그러나, Ni와 Si의 첨가량이 특히 바람직한 범위내에 없는 경우에는, 어느 하나의 특성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 예를 들면, 비교예 3-1는 Ni와 Si의 양이 부족하기 때문에, 강도가 부족한 예를 나타낸다. 비교예 3-2는, Ni와 Si의 양이 많기 때문에, 입계에의 석출이 일어나, 굽힘 가공성이 약간 열화한 예를 나타낸다. 물론, Ni와 Si의 함유량은, 특히 바람직한 범위내로 할 필요는 없지만, 이 범위 외가 되면 특성이 뒤떨어지는 예를 볼 수 있기 때문에, 가능한 한 Ni를 1.8∼3.3mass%, Si를 0.4∼1.1mass%의 범위내로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
(실시예 4)
표 4에 나타내는 조성으로, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 동합금에 대하여 실시예 1과 동일한 조사를 행하였다. 제조 방법, 측정 방법에 대해서도 실시예 1과 동일하게 하였다.
한편, 표 4에서 하기의 실시예와 병기한 비교예는, 기타 첨가 원소의 함유량이 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 것이다.
[표 4]
표 4에서 명백하듯이, Ni와 Si 이외의 기타 첨가 원소(부첨가(副添加) 원소라고도 한다)의 함유량이 특히 바람직한 범위내에 있는, 본 발명예 4-1∼4-4는 강도, 도전성, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성 모두 뛰어난 특성을 가진다. 그러나, 기타 첨가 원소의 함유량이 특히 바람직한 범위내에 없는 경우는, 어느 하나의 특성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 예를 들면, 비교예 4-1는 굽힘 가공성이 뒤떨어지는 예를 나타낸다. 이 비교예 4-1에서는, 부첨가 원소의 첨가량이 너무 많기 때문에, 입계가 취약해진 것으로 생각된다. 비교예 4-2는 기계 강도가 뒤떨어지는 예를 나타낸다. 이 비교예 4-2에서는, 부첨가 원소의 첨가량이 너무 많기 때문에, 석출 경화에 기여하는 Ni-Si계 이외의 화합물이 많이 형성된 것으로 생각된다. 물론, 기타 첨가 원소의 함유량은, 특히 바람직한 범위내로 할 필요는 없지만, 이 범위 외가 되면 특성이 뒤떨어지는 예를 볼 수 있기 때문에, 기타 첨가 원소를 첨가하는 경우에는, 될 수 있는 한 Sn, Mg, Ag, Mn, Ti, Fe, P중의 적어도 1종을 합계하여 0.01∼1mass%, Zn를 0.01∼10mass%, Co를 0.01∼1.5mass%중으로부터, 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유하도록 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이상의 실시예 1∼4의 결과를 도 2에 도시한다. 본 발명예는, 180° 밀착 굽힘에서의 재료 치수의 시험편 두께 T와 시험편폭 W의 곱이 0.16 이하인 조건에서, 크랙 없이 가공을 할 수 있는 것에 비하여, 비교예에서는 가공할 수 없는 것을 알 수 있다.
본 발명의 동합금 판재는, 전기·전자기기용의 리드 프레임, 커넥터, 단자재 등, 예를 들면, 자동차 차량용 등의 커넥터나 단자재, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적합하게 적용되는 것이다.
본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에서도 한정하고자 하는 것이 아니라, 첨부한 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 할 것이라고 생각한다.
본원은, 2007년 11월 5일에 일본에서 특허 출원된 특원2007-287066에 기초한 우선권을 주장하는 것으로서, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 넣는다.
Claims (7)
- 인장 강도가 730∼820MPa이고, 동과 불가피한 불순물 외에 적어도 Ni와 Si를 함유한 동합금 판재로서, 180°밀착 굽힘 가능한 재료판폭을 W(단위:mm), 재료판두께를 T(단위:mm)로 했을 때에, W와 T의 곱(단위:mm2)이 0.16 이하인 것을 특징으로 하는 동합금 판재.
- 제 1 항에 있어서, 결정립계 상에 존재하는 제2상 입자가, 104∼108개/mm2의 밀도로 존재하고, 평균 결정립 지름이 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 동합금 판재.
- 제 1 항에 있어서, 결정립 내와 결정립계 상을 포함한 전체 제2상 입자의 입자 지름 r(단위:㎛)과, 입자의 체적분율 f의 비인 r/f의 값이 1 이상 100 이하이고, 평균 결정립 지름이 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 동합금 판재.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제2상 입자중에서, 구성 원소에 Cr를 함유한 입자의 비율이 50%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 판재.
- 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, Ni를 1.8∼3.3mass%, Si를 0.4∼1.1mass%, Cr를 0.01∼0.5mass% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 합금 성분인 것을 특징으로 하는 동합금 판재.
- 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, Sn, Mg, Ag, Mn, Ti, Fe, P중의 적어도 1종을 합계하여 0.01∼1mass%, Zn를 0.01∼10mass%, Co를 0.01∼1.5mass%중으로부터, 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 동합금 판재.
- 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 있어서, 165℃에서 3000시간 유지한 경우의 응력 완화율이 30% 이하인 것을 특징으로 하는, 동합금 판재.
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