KR20110081290A - 동합금 재료, 전기전자 부품 및 동합금 재료의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD 측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 동합금 재료, 상기 동합금 재료가 가공되어 형성된 전기전자 부품, 및 상기 동합금 재료의 제조방법.
Description
본 발명은 전기·전자기기용의 리드 프레임, 커넥터, 단자재(端子材), 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적용되는 동(銅)합금 재료, 이를 이용한 전기전자 부품 및 동합금 재료의 제조방법에 관한 것이다.
전기·전자기기 용도에 사용되는 동합금 재료에 요구되는 특성 항목으로서는, 예를 들면, 도전율(導電率), 내력(耐力)(항복 응력), 인장강도, 굽힘가공성, 내응력 완화 특성 등이 있다. 근년, 전기·전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화, 고밀도 실장화(實裝化)나, 사용 환경의 고온화에 수반하여, 이러한 특성으로의 요구 레벨이 높아지고 있다.
종래, 일반적으로 전기·전자기기용 재료로서는, 철계 재료 이외, 인청동, 단동(丹銅), 황동 등의 동계 재료도 폭 넓게 이용되고 있다. 이들 동합금은 주석 (Sn)이나 아연(Zn)의 고용(固溶)강화와, 압연이나 선 인발 등의 냉간 가공에 의한 가공 경화의 조합에 의해 강도를 향상시키고 있다. 이 방법에서는, 도전율이 불충분하고, 또한, 냉간 가공률을 높게 함에 의해서 고강도를 얻고 있기 때문에, 굽힘가공성이나 내응력 완화 특성이 저하한다.
이를 대신하는 강도를 향상시키는 방법으로서, 고용 강화 및 가공 경화의 조합 이외에, 재료중에 미세한 제 2 상(相)을 석출시키는 석출 강화가 있다. 이 강화 방법은 강도가 높아지는 것에 부가하여, 도전율을 동시에 향상시키는 이점이 있기 때문에, 많은 합금계로 행하여지고 있다.
그 중에서도, 동(Cu) 중에 니켈(Ni)과 규소(Si)의 화합물을 미세하게 석출시켜 강화시킨 Cu-Ni-Si계 합금(예를 들면, CDA[Copper Development Association](등록합금인 CDA70250)은 고강도이기 때문에, 널리 사용되고 있다. 또한, 게다가 Ni의 일부 또는 전부를 코발트(Co)로 치환한 Cu-Ni-Co-Si계나 Cu-Co-Si계 합금은, Cu-Ni-Si계보다 도전율이 높은 이점이 있어, 일부의 용도로 사용되고 있다.
그러나, 요즈음의 전자기기나 자동차에 사용되는 부품의 소형화에 수반하여, 사용되는 전기전자 부품은, 보다 작은 반경으로 굽힘가공이 실시되도록 되어 있어, 고강도이고 굽힘가공성이 우수한 동합금 재료가 강하게 요구되고 있다. 종래의 Cu-Ni-Co-Si계나 Cu-Ni-Si계에 있어서, 높은 강도를 얻기 위해서는, 압연 가공률을 높이고, 가공 경화에 의해, 강도를 상승시키는 방법이 있지만, 이 방법은 상술한 바와 같이 굽힘가공성을 저하시켜 버려, 고강도와 양호한 굽힘가공성을 양립할 수 없었다.
이 굽힘가공성 향상의 요구에 대해서, 결정방위의 제어에 의해서 해결하는 제안이 몇몇 이루어지고 있다. 특허문헌 1에서는, Cu-Ni-Si계 동합금에 있어서, 결정 입경(粒徑)과, {311}, {220}, {200}면으로부터의 X선회절 강도가 있는 조건을 만족시키는 결정방위의 경우에, 굽힘가공성이 우수한 것이 발견되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, Cu-Ni-Si계 동합금에 있어서, {200}면 및 {220}면으로부터의 X선회절 강도가 있는 조건을 만족하는 결정방위의 경우에, 굽힘가공성이 우수한 것이 발견되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, Cu-Ni-Si계 동합금에 있어서, Cube 방위{1 0 0}<0 0 1>의 비율의 제어에 의해서 굽힘가공성이 우수한 것이 발견되어 있다.
따라서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 발명에 있어서는, 특정면으로부터의 X선회절에 의한 결정방위의 해석은, 어떤 전개를 가진 결정방위의 분포중의 극히 일부의 특정 면에 관한 것이기 때문에, 결정방위를 제어하기에는 불충분하고 굽힘가공성에 개선 효과가 불충분한 경우가 있었다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 발명에 있어서는, 결정방위의 제어를 용체화(溶體化) 열처리 후의 압연 가공률의 저감에 의해서 실현되고 있기 때문에, 강도가 불충분한 경우가 있었다. 한편으로는, 근년의 가일층의 전기·전자기기의 소형화, 고기능화, 고밀도 실장화 등에 수반하여, 전기·전자기기용의 동합금 재료에 대해서, 상술의 각 특허문헌에 기재된 발명에 있어서 상정되어 있던 굽힘가공성보다 높은 굽힘가공성이 요구되어 오고 있지만, 각 특허문헌에 기재된 기술의 범위내에서 이 요구를 만족하는 것은 극히 곤란하다.
상기와 같은 문제점에 감안하여, 본 발명은, 굽힘가공성이 우수하고, 우수한 강도를 갖고, 전기·전자기기용의 리드 프레임, 커넥터, 단자재 등, 자동차 차재용등의 커넥터나 단자재, 릴레이, 스위치 등에 적합한 동합금 재료, 그것을 이용한 전기전자 부품, 및 상기 동합금 재료의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 전기·전자 부품 용도에 적절한 동합금에 대해서 연구를 행하여, Cu-Ni-Si계나 Cu-Ni-Co-Si계나 Cu-Co-Si계의 동합금에 있어서, 굽힘가공성, 강도, 도전성, 내응력 완화 특성을 크게 향상시키기 위해서, 결정방위의 단방위성이나 집적도에 대해 착안하고, 특히 S방위{2 3 1}<3 4 6>을 중심으로 한 30°이내의 방위의 집적도와 굽힘가공성에 상관이 있는 것을 발견하여, 예의 검토한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다:
(1) Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD 측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
(2) Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자가 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 기재된 동합금 재료.
(3) Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, B, P, Cr, Fe, Ti, Zr, Mn, Al 및 Hf로 이루어지는 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼1.0mass% 함유하고, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD 측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
(4) Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자, 상기 제1 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자, 및 상기 제2 첨가군으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 입자가, 합계로 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 동합금 재료.
(5) Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, Sn, Zn, Ag, Mg로 이루어지는 제3 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼2.0mass% 함유하고, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD 측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
(6) Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자가 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)에 기재된 동합금 재료.
(7) Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, B, P, Cr, Fe, Ti, Zr, Mn, Al 및 Hf로 이루어지는 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼1.0mass% 함유하며, Sn, Zn, Ag, Mg로 이루어지는 제3 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼2.0mass% 함유하고, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD 측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
(8) Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자, 상기 제1 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자, 및 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 입자가, 합계로 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (7)에 기재된 동합금 재료.
(9) 상기 (1)∼(8)의 어느 한 항에 기재된 동합금 재료가 가공되어 형성된 전기전자부품.
(10) 상기 (1)∼(8)의 어느 한 항에 기재된 동합금 재료를 제조하는 방법으로서,
상기 합금 조성을 부여하는 동합금을 주조하여 주괴(鑄塊)를 얻는 스텝[스텝 1], 상기 주괴를 균질화 열처리하는 스텝[스텝 2], 균질화 열처리된 주괴를 열간 압연하는 스텝[스텝 3], 냉간 압연하는 스텝[스텝 6], 열처리하는 스텝[스텝 7], 중간 용체화 열처리하는 스텝[스텝 8], 냉간 압연하는 스텝[스텝 9], 시효석출 열처리하는 스텝[스텝 10], 마무리 냉간 압연하는 스텝[스텝 11], 조질(調質) 소둔하는 스텝[스텝 12]의 각 스텝을 기재순으로 실시하고,
여기서, 상기 열간 압연하는 스텝[스텝 3]은 500℃ 이상에서 50%이상의 가공률로 행하여, 상기 열처리하는 스텝[스텝 7]은 400∼800℃에서 5초∼20시간의 범위에서 행하고, 또한, 상기 냉간 압연하는 스텝[스텝 9]에서의 가공률을 R1(%), 상기 마무리 냉간 압연하는 스텝[스텝 11]에서의 가공률을 R2(%)로 했을 때, R1+R2의 값을 5∼65%의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 동합금 재료의 제조방법.
여기서, 간단히 입자라고 하는 경우에는, 모재(매트릭스)중에 석출한 석출물(금속간 화합물)의 입자를 말하고, 모재의 결정립과는 구별된다.
본 발명의 동합금 재료, 바람직하게는 동합금 판재는, 강도, 굽힘가공성, 도전율, 내응력 완화 특성의 각 특성이 우수하고, 전기·전자기기의 부품의 용도에 적합하다.
본 발명의 전기·전자기기 부품은, 상기 동합금 재료를 이용하여 이루어지기 때문에, 보다 작은 반경으로 굽힘가공이 실시되어도 대응 가능한 우수한 효과를 이룬다.
또한, 본 발명의 동합금 재료의 제조방법은, 상기 동합금 재료를 제조하는 방법으로서 적합하다.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절히 첨부한 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.
도 1의 도 1(a) 및 도 1(b)는, 내응력 완화 특성의 시험방법의 설명도이며, 도 1(a)은 열처리전, 도 1(b)는 열처리 후의 상태를 각각 나타낸다.
본 발명의 동합금 재료의 바람직한 실시의 형태에 대해서, 상세히 설명한다. 여기서, 「동합금 재료」란, (가공전으로서 소정의 합금 조성을 갖는다) 동합금 소재가 소정의 형상(예를 들면, 판, 조(條), 박, 봉, 선 등)으로 가공된 것을 의미한다. 한편, 실시형태로서 판재, 조재(條材)에 대해 설명한다.
본 발명에 있어서, 동(Cu)에 첨가하는 제1 첨가원소군인 니켈(Ni)과 코발트 (Co)와 규소(Si)에 대해서, 각각의 첨가량을 제어함으로써, Ni-Si, Co-Si, Ni-Co-Si의 화합물을 석출시켜 동합금의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 첨가량은, Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, 바람직하게는 0.6∼4.5mass%, 더 바람직하게는 0.8∼4.0mass%이다. Ni의 첨가량은 바람직하게는 0.4∼3.0mass%, 더 바람직하게는 0.5∼2.8mass%이고, 한편, Co의 첨가량은 바람직하게는 0.2∼1.5mass%, 더 바람직하게는 0.3∼1.2mass%이다. Ni 및 Co의 첨가량은 합계로 5.0mass%보다 많으면 도전율을 저하시키고, 또한, 합계로 0.4mass%보다 적으면 강도가 부족하다. 또한, Si의 함유량은 0.1∼1.5mass%, 바람직하게는 0.2∼1.2mass%이다.
동합금 재료의 굽힘가공성을 개선하기 위해서, 본 발명자들은 굽힘가공부에 발생하는 크랙의 발생 원인에 대해 조사하였다. 그 결과, 굽힘가공성이 열화하는 재료의 특징으로서, 경사각이 큰 결정립계의 주변에서 전위(轉位)나 가공 경화가 국소적으로 축적되고, 응력이 집중하여 크랙에 이르고 있음을 알았다. 그 대책으로서, 경사각이 큰 결정립계의 비율을 저감하기 위해서, 결정방위를 가지런히 함이 유효하다는 것을 알게 되었다. 즉, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 경우에, 양호한 굽힘가공성을 나타냄을 발견하였다. 이 단방위성(單方位性)이 높을수록 굽힘가공성이 우수하고, 이 면적률은 바람직하게는 70%이상, 더 바람직하게는 80%이상이다. 한편, 본 명세서에서의 면적률의 정의는 후술한다.
본 명세서에서의 결정방위의 표시방법은, 재료의 압연 방향(RD)을 X축, 판폭방향(TD)을 Y축, 압연 법선방향(ND)을 Z축으로 하는 직각 좌표계를 취하고, 재료 중의 각 영역이 Z축에 수직인(압연면에 평행한) 결정면의 지수(h k l)와 X축에 평행한 결정방향의 지수[u v w]를 이용하여, (h k l)[u v w]의 형태로 나타낸다. 또한, (1 3 2)[6 -4 3]과 (2 3 1)[3 -4 6] 등과 같이, 동합금의 입방정(立方晶)의 대칭성을 기초로 등가인 방위에 대해서는, 패밀리를 나타내는 괄호기호를 사용하여, [h k l]<u v w>로 나타낸다.
본 발명에서의 상기 결정방위의 해석에는, EBSD법을 이용하였다. EBSD법이란, Electron Back Scatter Diffraction 전자 후방 산란 회절)의 약어로, 주사 전자현미경(Scanning Electron Microscope : SEM)내에서 시료에 전자선을 조사했을 때에 생기는 반사전자 키쿠치선 회절(키쿠치패턴(kikuchi pattern))을 이용한 결정방위 해석기술을 말한다. 여기에서는, 결정립을 200개 이상 포함하는, 500㎛ 사방의 시료면적에 대해, 0.5㎛의 스텝으로 스캔하여, 방위를 해석하였다.
본 발명에서는, 상기 S방위의 집합조직 방위성분을 갖는 결정립과 그 원자면의 면적을, 이하에 서술하는 소정의 엇각도의 범위내에 있는지 아닌지로 규정한다.
상기 지수로 나타나는 이상 방위로부터의 엇각도에 대해서는, (ⅰ) 각 측정점의 결정방위와, (ⅱ) 대상이 되는 이상(理想) 방위로서의 S방위에 대해서, (ⅰ)과 (ⅱ)에 공통의 회전축을 중심으로 회전각을 계산하여, 엇각도로 하였다. 예를 들면, S방위(2 3 1)[6 -4 3]에 대해서, (1 2 1)[1 -1 1]은 (20 10 17)방향을 회전축으로 하고, 19.4°회전한 관계로 되어 있으며, 이 각도를 엇각도로 하였다. 상기 공통의 회전축은 40 이하의 3개의 정수이지만, 그 중에서 가장 작은 엇각도로 표현할 수 있는 것을 채용하였다. 모든 측정점에 대해서 이 엇각도를 계산하여 소수 제1위까지를 유효 숫자로 하고, S방위로부터 30°이내의 방위를 갖는 결정립의 면적을 전체 측정면적으로 나누어, S방위를 갖는 원자면(原子面)의 면적률로 하였다.
EBSD에 의한 방위 해석에서 얻어지는 정보는, 전자선이 시료에 침입하는 수10nm의 깊이까지의 방위 정보를 포함하고 있지만, 측정하고 있는 넓이에 대해서 충분히 작기 때문에, 본 명세서 중에서는 면적률로서 기재하였다. 또한, 방위 분포는 판두께 방향에서 상이하기 때문에, EBSD에 의한 방위 해석은 판두께방향으로 몇 점인가를 임의로 취하여, 평균을 얻음이 바람직하다.
다음으로, 동합금의 결정방위를, S방위를 중심으로 한 방위에 집적(集積)시키는 방법에 대해 설명한다. 여기에서는, 석출형 동합금의 판재(조재)를 예로 들어 설명한다.
일반적으로, 석출형 동합금은, 균질화 열처리한 주괴(鑄塊)를 열간과 냉간의 각 스텝에서 박판화하고, 700∼1020℃의 온도 범위에서 중간 용체화 열처리를 행하여 용질(溶質) 원자를 재고용시킨 후에, 시효석출 열처리와 마무리 냉간 압연에 의해서 필요한 강도를 만족시키도록 제조된다. 동합금의 집합조직에 대해서는, 이 일련의 스텝중의 중간 용체화 열처리중에 일어나는 재결정에 의해서 그 대부분이 결정되고, 마무리 압연중에 일어나는 방위의 회전에 의해, 최종적으로 결정된다.
여기서, 동합금의 집합조직 중의 결정방위에 관해서, 본 발명자들은 이하의 지견을 얻었다. 이 지견이란, 예를 들면 동합금의 압연재에 대해서, (1) 최종 상태의 압연재에서의, S방위를 중심으로 그 30°이내의 범위의 결정방위의 비율이 높은 것이 굽힘특성의 향상을 위해서 중요하다는 점, (2) 상기 (1)의 전제로서, S방위와 그 30°이내의 범위의 결정방위가, 중간 용체화 열처리를 행하기 전의 압연재에 있어서 많이 포함되어 있다는 점, 및 중간 용체화 열처리에서의 재결정에 있어서, 압연재의 결정방위를 보존하는 것이, 최종 상태의 S방위와 그 30°이내의 범위의 결정방위를 증가시킴에 중요하다는 점이다.
그리고, 중간 용체화 열처리에 있어서 압연재의 결정방위를 보존하기 위해서는, 50∼100nm의 직경의 입자를 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 되도록 용체화 열처리재 중에 분산시킴이 유효하다는 것을 발견하였다. 이는, 압연재가 중간 용체화 열처리에 의해 재결정할 때, 이 입자가 재결정계면(再結晶界面)의 이동을 억제하여, 결정립 성장에 의해서 Cube 방위 등의 S방위와 엇각도가 큰 결정방위의 발달을 억제하기 때문인 것으로 생각된다.
입자의 크기가 50nm 미만인 경우나, 입자의 밀도가 104개/mm2 미만인 경우는 결정립계의 이동을 억제하는 효과가 부족하기 때문에, 바람직하지 않다. 또한, 입자의 크기가 1000nm를 넘는 경우나, 입자의 밀도가 108개/mm2를 넘는 경우는, 굽힘가공 변형에 있어서 입자가 응력 집중 포인트로 되어 크랙이 발생하는 원인으로 되기 때문에, 바람직하지 않다. 입자의 크기는, 더 바람직하게는, 75∼800nm, 입자의 밀도는, 더 바람직하게는, 5×104개/mm2∼5×107개/mm2이다.
50∼1000nm의 직경의 입자를 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 중간 용체화 열처리재 중에 분산시키는 방법에 대해서, 예를 들면, 첨가원소를 첨가하는 방법과, 중간 용체화 열처리전에 소둔 공정을 도입하는 제조 프로세스에 의한 방법의 2가지 방법이 있다. 이들은, 어느 한쪽에서도 입자를 중간 용체화 열처리재 중에 분산시킬 수 있다. 또한, 그들을 병용하더라도 입자를 중간 용체화 열처리재 중에 분산시킬 수 있다.
제1 첨가원소군의 원소를 사용하는 경우는, 다른 첨가원소를 사용하지 않고 제조 프로세스에 의해 입자를 집합조직 중에 분산시킬 수 있다. 입자의 구성원소는 Ni-Si, Co-Si, Ni-Co-Si, Ni-Cu-Si, Co-Cu-Si, Ni-Co-Cu-Si 등이다.
또한, 제1 첨가원소군의 원소와 상이한 제2 첨가원소군의 원소를 사용함으로써, 입자를 집합조직 중에 분산시킬 수 있다. 이 경우의 제2 첨가원소군의 원소로서는, B, P, Cr, Fe, Ti, Zr, Mn, Al 및 Hf가 유효하다. 제2 첨가원소군의 원소를 이용하여 입자를 집합조직 중에 분산시키는 경우에는, (a) 제2 첨가원소군의 원소가 단체(單體)로 입자를 구성하는 경우, (b) 제2 첨가원소군의 원소가 다른 첨가원소와 화합물을 형성하여 입자를 구성하는 경우, (c) 제2 첨가원소군의 원소가 Cu-Zr, Cu-Hf 등과 같이 동과 화합물을 형성하여 입자를 구성하는 경우가 포함된다. 또한, (b)의 경우로서 예를 들면, (b1) 제1 첨가원소군의 원소와 제2 첨가원소군의 원소가 화합물을 형성하는 경우, (b2) 제2 첨가원소군의 원소끼리가 화합물을 형성하는 경우가 있다. 상술의 (b1)의 경우란, Cr-Ni-Si, Co-Cr-Si, Ni-Zr, Ni-Mn-Zr, Ni-Ti, Co-Ti, Ni-Co-Ti, Fe-Ni-Si, Fe-Si, Mn-Si, Ni-Mn-P, Ni-P, Fe-Ni-P, Ni-B, Ni-Cr-B, Ni-Co-B, Ni-Co-Hf-Si, Ni-Co-Al, Co-Ni-P 등의 화합물을 형성하고 있는 경우이다. 마찬가지로, 상술의 (b2)의 경우란, Fe-P, Fe-Zr, Mn-B, Fe-B, Cr-B, Mn-Fe-B, Mn-Zr, Fe-Mn-Zr, Mn-Zr, Al-Hf, Al-Zr, Al-Cr 등의 화합물을 형성하고 있는 경우이다.
또한, 제2 첨가원소군의 원소를 사용하는 경우에는, 상술의 (b1) (b2) 등의 화합물을 형성하는 첨가원소를 첨가하는 방법에 부가하여, 중간 용체화 열처리전에 소둔열처리를 하는 제조 프로세스에 의한 방법을 함께 실시함으로써, 입자가 더 한층 중간 용체화 열처리재중에 분산되기 쉬워진다.
제2 첨가원소군의 원소는, 총량으로 1.0mass%를 넘으면 도전율을 저하시키는 폐해를 일으키기 때문에 바람직하지 않다. 첨가 효과를 충분히 활용하고, 또한 도전율을 저하시키지 않기 위해서는, 총량으로 0.005∼1.0mass%일 것이 필요하고, 바람직하게는 0.01mass%∼0.9mass%, 더 바람직하게는 0.03mass%∼0.8mass%이다.
다음으로, 본 발명에 의한 동합금 재료의 제조방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 S방위로부터의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상으로 되는 상태는, 예를 들면, 본 발명의 제조방법에 의해 얻을 수 있다.
일반적으로, 석출형 동합금의 제조방법은, 동합금 소재를 주조[스텝 1]하여 주괴를 얻고, 이를 균질화 열처리[스텝 2]하며, 그 후 열간 압연 등의 열간 가공[스텝 3]을 행하고, 수냉[스텝 4], 면삭(面削)[스텝 5], 냉간 압연[스텝 6]을 이 순서로 행하여 박판화하고, 700∼1020℃의 온도 범위에서 중간 용체화 열처리[스텝 8]을 행하여 용질 원자를 재고용(再固溶)시킨 후에, 시효석출 열처리[스텝 10]와 마무리 냉간 압연[스텝 11]에 의해 필요한 강도를 만족시키는 것이다. 이 일련의 스텝 중에서, 재료의 집합조직은, 중간 용체화 열처리중에 일어나는 재결정에 의해서 대부분이 결정되고, 마무리 압연중에 일어나는 방위의 회전에 의해, 최종적으로 결정된다.
본 발명의 동합금 재료의 제조방법으로서는, 예를 들면, 소정의 합금 성분 조성으로 이루어지는 동합금 소재를 고주파 용해로에 의해 용해하고, 이를 주조하여 주괴를 얻고[스텝 1], 상기 주괴를 900∼1020℃에서 3분∼10시간의 균질화 열처리에 실시하며[스텝 2], 500℃이상 1020℃이하의 온도 범위에서 50%∼99%의 가공율로 열간 압연하고[스텝 3], 수냉[스텝 4], 면삭[스텝 5], 가공률 50%이상 99.8%이하의 냉간 압연[스텝 6], 400∼800℃에서 5초∼20시간 유지하는 (소둔)열처리[스텝 7], 750∼1020℃에서 5초∼1시간 유지하는 중간 용체화 열처리[스텝 8], 가공률 R1이 2.5%∼50%인 냉간가공[스텝 9], 400∼700℃에서 5분∼10시간의 시효석출 열처리[스텝 10], 가공률 R2가 2.5%∼35%인 마무리 압연[스텝 11], 200∼600℃에서 5초∼10시간의 조질소둔[스텝 12]의 각 공정을 행함으로써, 상기 [스텝 1]∼[스텝 12]를 이 순서로 행함에 의해 본 발명의 동합금 재료를 얻는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 동합금 판재는 상기의 실시 형태의 제조방법에 의해 제조함이 바람직하지만, EBSD 측정에서의 결정방위 해석에 있어서, 상기 S방위를 갖는 결정립의 원자면의 면적률이 규정의 조건을 만족한다면, 상기 [스텝 1]∼[스텝 12]를 이 순서로 전부 행하는 것에 반드시 구속되는 것은 아니다.
열간 압연[스텝 3]의 종료 온도가 낮은 경우에는, 석출 속도가 늦어지기 때문에, 수냉[스텝 4]는 반드시 필요하지 않다. 어느 온도 이하에서 열간 압연을 종료하면, 수냉이 불필요하게 되는지는, 합금 농도나 열간 압연중의 석출량에 따라서 상이하며, 적절히 선택하면 좋다. 면삭[스텝 5]는, 열간 압연 후의 재료 표면의 스케일에 따라서는, 생략되는 경우도 있다. 또한, 산세정(酸洗淨) 등에 의한 용해에 의해, 스케일을 제거해도 좋다.
본 발명의 제조방법에 있어서는, 상기 열간 압연 등의 열간 가공[스텝 3]은 500℃ 이상에서 50%이상의 가공률 범위로 행하고, 상기 냉간 압연[스텝 6]과 상기 중간 용체화 열처리[스텝 8]와의 사이에, 400∼800℃에서 5초∼20시간의 범위로 행하는 열처리[스텝 7]을 부가함으로써, 상기 중간 용체화 열처리[스텝 8]에서의 재결정 집합조직에 있어서 S방위로부터 30°이내의 결정방위 영역의 면적률이 증가한다.
그리고, 상기 중간 용체화 열처리[스텝 8]의 재결정중에 입계(粒界) 이동을 억제하는 입자를 석출시키는 것이 중요하다. 상기 열처리[스텝 7]는 상기 중간 용체화 열처리[스텝 8]과 비교해서 저온으로 되도록, 400∼800℃에서 5초∼20시간으로 행함이 바람직하다. 더 바람직하게는, 450∼750℃에서 30초∼5시간이다. 이 조건 이외에서는, 입자의 석출이 불충분하게 되어 버린다.
또한, 상기 열간 압연[스텝 3]의 조건은, 상기 열처리[스텝 7]에서 일정 밀도의 입자를 석출시키기 위해서, 과포화 고용체에 가까운 상태가 얻어지는 조건으로 할 필요가 있다. 또한, 상기 열간 압연[스텝 3]을 마친 결정 입경이 40㎛ 이상 등과 같이 조대(粗大)한 경우는, 상기 냉간 압연[스텝 6]에서 S방위로부터 30°이내의 결정방위가 발달하기 어려워지기 때문에, 바람직하지 않다. 상기 열간 압연[스텝 3]시의 재료 온도가 500℃ 미만인 경우는 석출이 진행되어 버리기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 가공률 50% 미만인 경우는, 상기 열간 압연[스텝 3]을 마친 결정 입경이 조대해지기 때문에 바람직하지 않다. 이상의 관점으로부터, 상기 열간 압연[스텝 3]은, 재료 온도 500℃ 이상에서 가공률 50%이상의 압연을 행함이 바람직하다. 더 바람직하게는, 재료온도 550℃ 이상에서 가공률 60%이상이다.
또한, 상기 중간 용체화 열처리[스텝 8]후에는, 냉간 압연[스텝 9], 상기 시효석출 열처리[스텝 10], 상기 마무리 냉간 압연[스텝 11] 및, 조질 소둔[스텝 12]을 실시한다. 스텝 6의 냉간 압연과 스텝 9의 냉간 압연을 구별하기 위해서, 스텝 6을 「열간 압연 후의 냉간 압연」, 스텝 9를 「중간 용체화 열처리 후의 냉간 압연」으로 하는 경우가 있다. 여기서, 상기 중간 용체화 열처리 후의 냉간 압연[스텝 9]과 상기 마무리 냉간 압연[스텝 11]의 각각의 가공률 R1과 R2의 합계는, 5∼65%의 범위인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 가공률 R1과 R2의 합계는, 10∼50%이다. 가공률 R1과 R2의 합계가 5%보다 낮은 경우, 가공 경화량이 적고, 강도가 불충분하며, 가공률 R1과 R2의 합계가 65%보다 높은 경우, 과잉으로 재료를 가공 경화시키기 때문에 굽힘 가공성이 현저하게 열화한다.
한편, 가공률 R1과 R2의 산출은 하기와 같이 행하였다.
R1(%) = (t[8]-t[9])/t[9]*100
R2(%) = (t[9]-t[11])/t[11]*100
여기서, t[8], t[9], t[11]은 각각 상기 중간 용체화 열처리[스텝 8] 후의 판두께, 상기 중간 용체화 열처리 후의 냉간 압연[스텝 9]후의 판두께, 상기 마무리 냉간 압연[스텝 11]후의 판두께이다.
다음으로, 내응력 완화 특성 등의 특성(2차 특성)을 향상시키는 첨가원소의 효과에 대해서 나타낸다. 바람직한 첨가원소로서는, Sn, Zn, Ag, Mg을 들 수 있다. 첨가 효과를 충분히 활용하고, 또한 도전율을 저하시키지 않기 위해서는, 첨가하는 경우에 총량으로 0.005∼2.0mass%일 것이 필요하고, 바람직하게는 0.01∼0.9mass%, 더 바람직하게는, 0.03∼0.8mass%이다. 이들 첨가원소가 총량으로 1mass%를 초과하면 도전율을 저하시키는 폐해를 일으키기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 이들 첨가원소가 총량으로 0.005mass%보다 적은 경우는, 이러한 원소를 첨가한 효과가 거의 발휘되지 않는다.
이하에, 각 원소의 첨가 효과를 나타낸다. Mg, Sn, Zn는, Cu-Ni-Si계, Cu-Ni-Co-Si계, Cu-Co-Si계 동합금에 첨가함으로써 내응력 완화 특성이 향상된다. 각각을 단독으로 첨가한 경우보다 함께 첨가한 경우에 상승효과에 의해서 내응력 완화 특성이 더 향상된다. 또한, 땜납 취화(脆化)를 현저하게 개선하는 효과가 있다. 또한, Ag를 포함하면, 고용효과에 의해 강도가 향상하는 효과가 있다.
상기 내용을 만족시킴으로써, 예를 들면 커넥터용 동합금 판재에 요구되는 특성을 충분히 만족할 수 있다.
또한, 본 발명의 동합금 재료를 판재로서 얻는 경우, 그 판두께에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 0.05∼0.6mm의 범위로 함이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명에 대해서 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
제1 첨가원소를 표 1 및 표 2에 나타내는 비율로 함유하도록 배합하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 합금을 고주파 용해로에 의해 용해하며, 이를 0.1∼100℃/초의 냉각속도로 주조[스텝 1]하여 주괴를 얻었다. 이를 900∼1020℃에서 3분∼10시간의 균질화 열처리[스텝 2]후, 500∼1020℃에서 가공률 50∼95%의 열간 압연[스텝 3]을 행한 후에 물담금질(수냉[스텝 4]에 상당)을 행하고, 산화 스케일 제거를 위해서 면삭[스텝 5]을 행하였다. 그 후에, 가공률 80%로부터 99.8%의 냉간 압연[스텝 6], 400∼800℃에서 5초∼20시간의 범위의 열처리[스텝 7], 750∼1020℃에서 5초∼1시간의 중간 용체화 열처리[스텝 8], 가공률이 3∼35%의 냉간 압연(중간 용체화 열처리의 냉간 압연)[스텝 9], 400∼700℃에서 5분∼10시간의 시효석출 열처리[스텝 10], 가공률 3∼25%의 마무리 냉간 압연[스텝 11], 200∼600℃에서 5초∼10시간의 조질 소둔[스텝 12]을 행하여 공시재(供試材)로 하였다. 공시재의 두께는 0.15mm로 하였다. 이들 공시재의 조성 및 특성을, 본 발명예에 대해서는 표 1에, 비교예에 대해서는 표 2에 각각 나타낸다. 각 열처리나 압연 후에, 재료 표면의 산화나 조도(粗度) 상태에 따라서 산세정이나 표면 연마를, 형상에 따라 텐션 레벨러에 의한 교정을 행하였다.
또한, 표 2중의 비교예 1-5, 1-6, 1-7, 1-8은 상기 공정내의 열간 압연[스텝 3]을 500℃ 미만에서 행하고, 열처리[스텝 7]를 400℃ 미만에서 행하여, 제조하였다.
이 공시재에 대해서 하기의 특성 조사를 행하였다.
a. S방위로부터의 엇각도가 30°이내인 영역의 면적률[S방위]:
EBSD법에 의해, 측정면적이 500㎛2, 스캔 스텝이 0.5㎛의 조건으로 측정을 행하였다. 측정면적은 결정립을 200개 이상 포함하는 것을 기준으로 하여 조정하였다. 상술한 바와 같이, 이상(理想) 방위인 S방위로부터 30°이내의 엇각도를 갖는 결정립의 원자면(原子面)에 대해서, 해당하는 원자면의 면적을 구하여 합계하고, 또한, 이 합계치를 전체 측정면적으로 나눔으로써, 면적률(%)을 산출하였다.
b. 굽힘가공성 :
압연 방향에 수직으로 폭 10mm, 길이 35mm로 잘라내고, 여기에 굽힘의 축이 압연 방향에 수직으로 되도록 W굽힘한 것을 GW(Good Way), 압연방향으로 평행하게 되도록 W굽힘한 것을 BW(Bad Way)로 하며, 굽힘부를 50배의 광학 현미경으로 관찰하여, 크랙의 유무를 조사하였다. 크랙이 없는 것을 양호로 판정하여 ○표를, 크랙이 있는 것을 불량으로 판정하여 ×표를, 각각 표(본 실시예에서는 표 1 및 표 2)에 기재하였다. 각굽힘부의 굽힘각도는 90°, 각(角)굽힘부의 내측 반경은 0.15mm로 하였다.
c. 0.2% 내력(耐力)[YS]:
압연 평행방향으로부터 잘라낸 JIS Z2201-13B호의 시험편을 JIS Z2241에 준하여 3개 측정하여, 그 평균치를 나타냈다.
d. 도전율[EC]:
20℃(± 0.5℃)로 유지된 항온조 속에서 사단자법(四端子法)에 의해 비저항(比抵抗)을 계측하여 도전율을 산출하였다. 한편, 단자간 거리는 100nm로 하였다.
e. 제2 상(相)의 입경과 분포 밀도[입자의 크기와 밀도]:
공시재를 직경 3mm의 원형으로 타발(打拔)하고, 트윈제트 연마법을 이용하여 박막 연마를 행하여 관찰 시험편을 제작하였다. 가속전압 300kV의 투과형 전자현미경으로 2000배와 40000배의 사진을 임의로 10시야(視野)씩 촬영하여, 제2 상의 크기와 밀도를 측정하였다. 시야 중의 입자의 개수를 측정하여, 이를 단위면적당의 개수(/mm2)로 연산하였다. 화합물의 동정(同定)에는 TEM부속의 EDX분석장치를 사용하였다.
f. 응력 완화율[SR]:
일본 신동협회(伸銅協會) 기술표준 JCBA T309:2001에 준하여 측정하였다. 도 1(a) 및 도 1(b)는 내응력 완화 특성의 시험 방법의 설명도이다. 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 시험대(4)에 외팔보로 유지한 시험편(1)에, 내력의 80%의 초기 응력을 부하했을 때의 시험편(1)의 위치는, 기준으로부터 δ0의 거리이다. 이를 150℃의 항온조에 1000시간 유지(상기 시험편(1)의 상태에서의 열처리)하고, 부하를 제거한 후의 시험편(2)의 위치는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 기준으로부터 Ht의 거리이다. 시험편(3)은 응력을 부하하지 않은 경우의 시험편이고, 그 위치는 기준으로부터 H1의 거리이다. 응력 완화율(%)은, 하기 식
SR(%) = {(Ht-H1)/(δ0-H1)}×100
에 의해 산출하였다.
g. 특성의 판정 기준
0.2% 내력(YS)이 600MPa이상, 굽힘가공성이 90° W굽힘시험에 있어서 크랙 없이 굽힘가공이 가능한 최소 굽힘반경(r)을 판두께(t)로 나눈 값(r/t)이 1 이하, 도전율(EC)이 35% IACS 이상, 내응력 완화 특성이 응력 완화율(SR) 30%이하의 특성을 나타내는 것을, 양호한 특성을 나타내는 동합금 재료인 것으로 한다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명예 1-1 내지 본 발명예 1-19는, 굽힘가공성, 내력, 도전율, 내응력 완화 특성의 전부가 우수하였다.
그러나, 표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 규정을 만족시키지 않는 경우는, 특성이 저하되는 결과로 되었다. 즉, 비교예 1-1은, Ni와 Co의 총량이 적기 때문에, 석출 경화에 기여하는 석출물의 밀도가 저하하여 강도가 저하되었다. 또한, Ni 또는 Co와 화합물을 형성하지 않는 Si가 금속 조성중에 과잉으로 고용(固溶)되어 도전율이 저하되었다. 비교예 1-2는, Ni와 Co의 총량이 많기 때문에, 도전율이 저하되었다 .비교예 1-3은, Si가 적기 때문에 강도가 저하되었다. 비교예 1-4는, Si가 많기 때문에 도전율이 저하되었다. 비교예 1-5와 1-6과 1-7과 1-8은, S방위로부터의 엇각도가 30°이내인 비율이 적기 때문에 굽힘가공성이 저하되었다.
(실시예 2)
제1 첨가원소와 제2 첨가원소를 표 3 및 표 4에 나타내는 비율로 함유하도록 배합하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 동합금을 이용하여, 실시예 1에 기재된 제조방법과 동일한 제조방법으로 본 발명예 2-1 내지 본 발명예 2-19 및 비교예 2-1 내지 비교예 2-3을 얻고, 실시예 1에 기재된 측정방법과 동일한 측정방법으로 특성 조사를 행하였다. 그 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.
표 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명예 2-1 내지 본 발명예 2-19는, 굽힘가공성, 내력, 도전율, 내응력 완화 특성의 전부가 우수하였다.
그러나, 표 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 규정을 만족시키지 않는 경우는, 특성이 저하되었다. 즉, 비교예 2-1, 2-2, 2-3은, 그 외의 원소의 첨가량이 많기 때문에, 도전율이 저하되었다.
(실시예 3)
제1 첨가원소와 제2 첨가원소와 제3 첨가원소를 표 5 및 표 6에 나타내는 비율로 함유하도록 배합하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 동합금을 이용하여, 실시예 1에 기재된 제조방법과 동일한 제조방법으로 본 발명예 3-1 내지 본 발명예 3-19 및 비교예3-1 내지 비교예 3-3을 얻고, 실시예 1에 기재된 측정방법과 동일한 측정방법으로 특성 조사를 행하였다. 그 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.
표 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명예 3-1 내지 본 발명예 3∼19는, 굽힘가공성, 내력, 도전율, 내응력 완화 특성의 전부가 우수하였다.
그러나, 표 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 규정을 만족시키지 않는 경우는, 특성이 저하되었다. 즉, 비교예 3-1, 3-2, 3-3은, 그 외의 원소의 첨가량이 많기 때문에, 도전율이 저하되었다.
(실시예 4)
표 7의 조성(단위는 mass%)의 동합금을 이용하여, 열간 압연[스텝 3], 열처리[스텝 7], 냉간 압연[스텝 9]과 마무리 냉간 압연[스텝 11]에 대해서는, 표 8, 표 9에 나타내는 조건, 그 외의 스텝에 대해서는 실시예 1에 기재된 조건으로 제조하여, 본 발명예 4-1 내지 본 발명예 4∼12 및 비교예 4-1 내지 비교예 4-10을 얻었다. 얻어진 본 발명예 및 비교예에 대해서 실시예 1에 기재된 측정방법과 동일한 측정방법으로, 특성 조사를 행하였다. 그 결과를 표 8 및 표 9에 나타낸다. 한편, 표 8, 표 9에 있어서, 「[스텝 3]」 등은 간단히 「[3]」으로, 「[스탭 7]」 등은 간단히 「[7]」로, 「[스텝 9]」 등은 간단히 「[9]」로, 「[스텝 11]」 등은 간단히 「[11]」로 표기하고 있다.
표 8에 나타내는 바와 같이, 본 발명예 4-1 내지 본 발명예 4∼12는 굽힘가공성, 내력, 도전율, 내응력 완화 특성의 전부가 우수하였다.
그러나, 본 발명의 규정을 만족시키지 않는 경우는, 특성이 저하되었다. 즉, 비교예 4-1은 열간 압연[스텝 3]의 온도가 너무 낮았기 때문에, S방위로부터의 엇각도 30°이내의 방위의 발달이 불충분하게 되고, 또한, 입자가 조대화되어, 굽힘가공성이 저하되었다. 비교예 4-2는 열간 압연[스텝 3]의 가공률이 낮기 때문에 S방위로부터의 엇각도 30°이내의 방위의 발달이 불충분하게 되어 굽힘가공성이 저하되었다. 비교예 4-3은 열처리[스텝 7]가 지나치게 저온이었기 때문에, 비교예 4-4는 열처리[스텝 7]가 지나치게 고온이었기 때문에, 비교예 4-5는 열처리[스텝 7]이 지나치게 단시간이었기 때문에, 비교예 4-6은 열처리[스텝 7]가 지나치게 장시간이었기 때문에, S방위로부터의 엇각도 30°이내의 방위의 발달이 불충분하게 되어, 각각 굽힘가공성이 저하되었다. 비교예 4-7, 4-8은 가공률 R1과 가공률 R2의 합계가 너무 낮기 때문에 강도가 저하되었다. 비교예 4-9, 4-10은 가공률 R1과 가공율 R2의 합계가 너무 높기 때문에 굽힘가공성이 저하되었다.
이와 같이, 상기 실시예 중의 특성조사에 의해, 0.2% 내력이 600MPa 이상, 굽힘가공성이 90°W굽힘시험에 있어서 크랙 없이 굽힘가공이 가능한 최소 굽힘반경을 판두께로 나눈 값이 1 이하(굽힘반경을 판두께로 나눈 값이 1(r/t=1)인 상태로 굽힘시험을 행하여 크랙이 발생하지 않았다), 도전율이 35%IACS 이상, 내응력 완화 특성이 응력 완화율 30%이하의 양호한 특성을 실현할 수 있는 것이 본 발명의 이점이다.
본 발명을 그 실시 형태와 함께 설명했지만, 본 출원인은 특별히 지정하지 않는 한 본 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려고 하는 것이 아니고, 첨부한 청구 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하는 일 없이 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.
본 출원은, 2008년 10월 22일에 일본에서 특허 출원된 특원2008-271967에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 이는 여기에 참조되어 그 내용을 본 명세서의 기재된 일부로서 포함한다.
1 : 초기 응력을 부하했을 때의 시험편
2 : 부하를 제거한 후의 시험편
3 : 응력을 부하하지 않은 경우의 시험편
4 : 시험대
2 : 부하를 제거한 후의 시험편
3 : 응력을 부하하지 않은 경우의 시험편
4 : 시험대
Claims (10)
- Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, 잔부가 동(銅) 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립(結晶粒)의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
- 제1항에 있어서,
Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자가 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 동합금 재료. - Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, B, P, Cr, Fe, Ti, Zr, Mn, Al 및 Hf로 이루어지는 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼1.0mass% 함유하며, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
- 제3항에 있어서,
Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자, 상기 제1 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자, 및 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 입자가, 합계로 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 동합금 재료. - Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, Sn, Zn, Ag, Mg으로 이루어지는 제3 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼2.0mass% 함유하고, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
- 제5항에 있어서,
Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자가 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 동합금 재료. - Ni와 Co 중으로부터 1종 또는 2종을 합계로 0.4∼5.0mass%, Si를 0.1∼1.5mass% 함유하고, B, P, Cr, Fe, Ti, Zr, Mn, Al 및 Hf로 이루어지는 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼1.0mass% 함유하고, Sn, Zn, Ag, Mg으로 이루어지는 제3 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0.005∼2.0mass% 함유하며, 잔부가 동 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 동합금 재료로서, EBSD측정에서의 결정방위 해석으로, S방위{2 3 1}<3 4 6>으로부터의 방위의 엇각도가 30°이내인 결정립의 면적률이 60%이상인 것을 특징으로 하는 동합금 재료.
- 제7항에 있어서,
Ni, Co, Si로 이루어지는 제1 첨가원소군 중 어느 2종 이상의 원소로 구성되는 50∼1000nm의 직경의 입자, 상기 제1 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자, 및 상기 제2 첨가원소군으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 원소를 구성원소에 포함하는 50∼1000nm의 직경의 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 입자가, 합계로 104개/mm2∼108개/mm2의 밀도로 존재하는 것을 특징으로 하는 동합금 재료. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 동합금 재료가 가공되어 형성된 전기전자 부품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 동합금 재료를 제조하는 방법으로서,
상기 합금 조성을 부여하는 동합금을 주조하여 주괴(鑄塊)를 얻는 스텝[스텝 1], 상기 주괴를 균질화 열처리하는 스텝[스텝 2], 균질화 열처리된 주괴를 열간 압연하는 스텝[스텝 3], 냉간 압연하는 스텝[스텝 6], 열처리하는 스텝[스텝 7], 중간 용체화(溶體化) 열처리하는 스텝[스텝 8], 냉간 압연하는 스텝[스텝 9], 시효석출 열처리하는 스텝[스텝 10], 마무리 냉간 압연하는 스텝[스텝 11], 조질(調質) 소둔(燒鈍)하는 스텝[스텝 12]의 각 스텝을 기재 순서로 실시하고,
여기서, 상기 열간 압연하는 스텝[스텝 3]은 500℃ 이상에서 50%이상의 가공율로 행하고, 상기 열처리하는 스텝[스텝 7]은 400∼800℃에서 5초∼20시간의 범위로 행하며, 및, 상기 냉간 압연하는 스텝[스텝 9]에서의 가공률을 R1(%), 상기 마무리 냉간 압연하는 스텝[스텝 11]에서의 가공률을 R2(%)로 했을 때, R1+R2의 값을 5∼65%의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 동합금 재료의 제조방법.
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