KR20140034931A

KR20140034931A - 전자 기기용 구리 합금, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법, 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재 및 전자 기기용 부품

Info

Publication number: KR20140034931A
Application number: KR1020147003632A
Authority: KR
Inventors: 유키 이토; 가즈나리 마키
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-03-20
Also published as: EP2778240A4; US10153063B2; TWI547572B; JP5903838B2; US20140283962A1; CN103842531A; JP2013100569A; EP2778240A1; TW201337006A; WO2013069687A1; KR101615830B1; EP2778240B1

Abstract

저영률, 고내력, 고도전성, 우수한 굽힘 가공성을 갖고, 단자, 커넥터, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 적합한 전자 기기용 구리 합금, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법, 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재 및 전자 기기용 부품을 제공한다. Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 실질적으로 Cu 및 불가피 불순물로 되고, 도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 농도를 X 원자％ 로 하였을 때, σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내가 되고, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다. 또, 중간 열처리 후이고 마무리 가공 전의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다.

Description

전자 기기용 구리 합금, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법, 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재 및 전자 기기용 부품{COPPER ALLOY FOR ELECTRONIC DEVICES, METHOD OF MANUFACTURING COPPER ALLOY FOR ELECTRONIC DEVICES, COPPER ALLOY PLASTIC WORKING MATERIAL FOR ELECTRONIC DEVICES, AND COMPONENT FOR ELECTRONIC DEVICES}

본 발명은, 예를 들어 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 적합한 전자 기기용 구리 합금, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법, 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재 및 전자 기기용 부품에 관한 것이다.

본원은, 2011년 11월 7일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2011-243869호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 전자 기기나 전기 기기 등의 소형화에 수반하여, 이들 전자 기기나 전기 기기 등에 사용되는 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품의 소형화 및 박육화가 도모되고 있다. 이 때문에, 전자 기기용 부품을 구성하는 재료로서, 스프링성, 강도, 도전율이 우수한 구리 합금이 요구되고 있다. 특히, 비특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품으로서 사용되는 구리 합금으로는, 내력이 높고 또한 영률이 낮은 것이 바람직하다.

그래서, 스프링성, 강도, 도전율이 우수한 구리 합금으로서, 예를 들어 특허문헌 1 에는, Cu-Ni-Si 계 합금 (이른바 콜슨 합금) 이 제공되고 있다. 이 콜슨 합금은, Ni₂Si 석출물을 분산시키는 석출 경화형 합금으로, 비교적 높은 도전율과 강도, 내응력 완화 특성을 갖는 것이다. 이 때문에, 자동차용 단자나 신호계 소형 단자 용도로서 다용되어 있으며, 최근 활발하게 개발이 진행되고 있다.

또, 그 밖의 합금으로서, 비특허문헌 2 에 기재되어 있는 Cu-Mg 합금, 및 특허문헌 2 에 기재되어 있는 Cu-Mg-Zn-B 합금 등이 개발되어 있다.

이들 Cu-Mg 계 합금에서는, 도 1 에 나타내는 Cu-Mg 계 상태도로부터 알 수 있는 바와 같이, Mg 의 함유량이 3.3 원자％ 이상인 경우, 용체화 처리 (500 ℃ 내지 900 ℃) 와 석출 처리를 실시함으로써, Cu 와 Mg 로 이루어지는 금속간 화합물을 석출시킬 수 있다. 즉, 이들 Cu-Mg 계 합금에 있어서도, 상기 서술한 콜슨 합금과 동일하게, 석출 경화에 의해 비교적 높은 도전율과 강도를 갖는 것이 가능해지는 것이다.

일본 공개특허공보 평11-036055호 일본 공개특허공보 평07-018354호

노무라 코야,「커넥터용 고성능 구리 합금조의 기술 동향과 당사의 개발 전략」, 고베 제강 기보 Vol.54 No.1 (2004) p.2-8 호리 시게노리 외 2 명,「Cu-Mg 합금에 있어서의 입계형 석출」, 신동 (伸銅) 기술 연구회지 Vol.19 (1980) p.115-124

그러나, 특허문헌 1 에 개시된 콜슨 합금에서는, 영률이 126 ∼ 135 ㎬ 로 비교적 높다. 여기서, 수태브가 암의 스프링 접촉부를 밀어올려 삽입되는 구조의 커넥터에 있어서는, 커넥터를 구성하는 재료의 영률이 높으면, 삽입시의 접압 변동이 격심한 데다가, 용이하게 탄성 한계를 초과하여, 소성 변형될 우려가 있어 바람직하지 않다.

또, 비특허문헌 2 및 특허문헌 2 에 기재된 Cu-Mg 계 합금에서는, Cu 와 Mg 로 이루어지는 금속간 화합물을 석출시키고 있는 점에서 영률이 높은 경향이 있어, 상기 서술한 바와 같이, 커넥터로서 바람직하지 않은 것이었다.

또한, 모상 중에 많은 조대한 Cu 와 Mg 로 이루어지는 금속간 화합물이 분산되어 있는 점에서, 굽힘 가공시에 이들 금속간 화합물이 기점이 되어 균열 등이 발생하기 쉽기 때문에, 복잡한 형상의 전자 기기용 부품을 성형할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 저영률, 고내력, 고도전성, 우수한 굽힘 가공성을 갖고, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 적합한 전자 기기용 구리 합금, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법, 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재 및 전자 기기 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, Cu-Mg 합금을 용체화 후에 급랭시킴으로써 제조한 Cu-Mg 과포화 고용체의 가공 경화형 구리 합금에 있어서는, 저영률, 고내력, 고도전성 및 우수한 굽힘 가공성을 갖는다는 지견을 얻었다. 또, 이 Cu-Mg 과포화 고용체로 이루어지는 구리 합금에 있어서, 평균 결정 입경을 제어함으로써, 내력을 향상시킬 수 있고, 또한 굽힘 가공성을 확보할 수 있다는 지견을 얻었다.

본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 일 양태의 전자 기기용 구리 합금은, Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 이루어지고, 상기 2 원계 합금은, Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 이루어지고, 도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 농도를 X 원자％ 로 하였을 때,

σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 되고, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명의 다른 양태의 전자 기기용 구리 합금은, Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 이루어지고, 상기 2 원계 합금은, Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 이루어지고, 도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 농도를 X 원자％ 로 하였을 때,

σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 되어 있고, 중간 열처리 후이고 마무리 가공 전의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 서술한 구성으로 된 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, Mg 를 고용 한도 이상의 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있고, 또한 도전율 σ 가, Mg 의 함유량을 X 원자％ 로 하였을 때, 상기 식의 범위 내로 설정되어 있는 점에서, Mg 가 모상 중에 과포화로 고용된 Cu-Mg 과포화 고용체로 되어 있게 된다.

이와 같은 Cu-Mg 과포화 고용체로 이루어지는 구리 합금에서는, 영률이 낮아지는 경향이 있어, 예를 들어 수태브가 암의 스프링 접촉부를 밀어올려 삽입되는 커넥터 등에 적용해도, 삽입시의 접압 변동이 억제되고, 또한 탄성 한계가 넓기 때문에 용이하게 소성 변형될 우려가 없다. 따라서, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 특히 적합하다.

또, Mg 가 과포화로 고용되어 있는 점에서, 모상 중에는 균열의 기점이 되는 조대한 금속간 화합물이 많이 분산되어 있지 않아, 굽힘 가공성이 향상되게 된다. 따라서, 복잡한 형상의 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품 등을 성형하는 것이 가능해진다.

또한, Mg 를 과포화로 고용시키고 있는 점에서, 가공 경화에 의해 강도를 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 상기 서술한 본 발명의 일 양태 및 다른 양태의 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내, 혹은 중간 열처리 후이고 마무리 가공 전의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 내력을 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 결정 입경이 1 ㎛ 이상으로 되어 있으므로, 내응력 완화 특성을 확보할 수 있다. 또한, 결정 입경이 100 ㎛ 이하로 되어 있으므로, 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 양태 및 다른 양태의 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, SEM-EBSD 법에 의한 측정 결과에서, CI 값 (Confidence Index) 이 0.1 이하인 영역의 비율이 80 ％ 이하인 것이 바람직하다.

이 경우, 가공 조직이 크게 발달되어 있지 않고, 재결정 조직이 존재하고 있게 되어, 굽힘 가공성을 확보할 수 있다.

또한 주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수가 1 개/㎛² 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 석출이 억제되어 있고, Mg 가 모상 중에 과포화로 고용된 Cu-Mg 과포화 고용체로 되어 있게 된다. 따라서, 모상 중에는 균열의 기점이 되는 조대한 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 많이 분산되어 있지 않아, 굽힘 가공성이 향상되게 된다.

또한, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수는, 전계 방출형 주사 전자 현미경을 사용하여, 배율 : 5 만 배, 시야 : 약 4.8 ㎛² 에서 10 시야의 관찰을 실시하여 산출한다.

또, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 입경은, 금속간 화합물의 장경 (도중에 입계에 접하지 않는 조건으로 입자 내에 가장 길게 그을 수 있는 직선의 길이) 과 단경 (장경과 직각으로 교차하는 방향에서, 도중에 입계에 접하지 않는 조건으로 가장 길게 그을 수 있는 직선의 길이) 의 평균값으로 한다.

또한, 상기 서술한 본 발명의 일 양태 및 다른 양태의 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, 영률 E 가 125 ㎬ 이하, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

영률 E 가 125 ㎬ 이하, 또한 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상인 경우에는, 탄성 에너지 계수 (σ_0.2 ²/2E) 가 높아져, 용이하게 소성 변형되지 않게 되기 때문에, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 특히 적합하다.

본 발명의 일 양태 및 다른 양태의 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법은, 상기 서술한 전자 기기용 구리 합금을 만들어내는 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법으로서, Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 이루어지고, Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 된 조성의 구리 소재에 대하여 냉간 또는 온간에서 소정의 형상으로 소성 가공하는 중간 가공 공정과, 상기 중간 가공 공정에서 소성 가공된 구리 소재를 열처리하는 중간 열처리 공정을 구비하고 있고, 상기 중간 열처리 공정 후의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경을 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법에 의하면, 상기 서술한 조성의 구리 소재에 대하여 냉간 또는 온간에서 소정의 형상으로 소성 가공하는 중간 가공 공정과, 상기 중간 가공 공정에서 소성 가공된 구리 소재를 열처리하는 중간 열처리 공정에 의해, 구리 소재가 실질적으로 미세한 재결정 조직이 되고, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내가 된다. 따라서, 고내력이고, 굽힘 가공성이 우수한 전자 기기용 구리 합금을 제조할 수 있다.

상기 중간 가공 공정에서는, -200 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위 내에 있어서 가공률 50 ％ 이상으로 소성 가공하고, 상기 중간 열처리 공정에서는, 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로 가열하여 소정 시간 유지 후, 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 200 ℃ 이하로까지 냉각을 실시하는 것이 바람직하다.

이 경우, 중간 가공 공정에 있어서 구리 소재에 변형을 도입하고, 중간 열처리 공정에 있어서 재결정 조직으로 함으로써, 중간 열처리 공정 후의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경을 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 할 수 있다. 또, 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 냉각을 실시하는 구성으로 되어 있으므로, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 석출을 억제할 수 있고, Mg 가 모상 중에 과포화로 고용된 Cu-Mg 과포화 고용체로 된 전자 기기용 구리 합금을 제조할 수 있다.

본 발명의 일 양태 및 다른 양태의 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재는, 상기 서술한 전자 기기용 구리 합금으로 이루어지고, 영률 E 가 125 ㎬ 이하, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재에 의하면, 탄성 에너지 계수 (σ_0.2 ²/2E) 가 높아, 용이하게 소성 변형되지 않는다.

또한, 이 명세서에 있어서 소성 가공재란, 어느 제조 공정에 있어서, 소성 가공이 실시된 구리 합금을 말하는 것으로 한다.

또, 상기 서술한 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재는, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임을 구성하는 구리 소재로서 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 양태 및 다른 양태의 전자 기기용 부품은, 상기 서술한 전자 기기용 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 전자 기기용 부품 (예를 들어, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임) 은, 영률이 낮고 또한 내력이 높으므로, 탄성 에너지 계수 (σ_0.2 ²/2E) 가 높아, 용이하게 소성 변형되지 않는다.

본 발명에 의하면, 저영률, 고내력, 고도전성, 우수한 굽힘 가공성을 갖고, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 적합한 전자 기기용 구리 합금, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법, 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재 및 전자 기기 부품을 제공할 수 있다.

도 1 은 Cu-Mg 계 상태도이다.
도 2 는 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법의 플로우도이다.

이하에 본 발명의 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 대해 설명한다.

본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금은, Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 이루어지는 Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 되어 있다.

그리고, 도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 함유량을 X 원자％ 로 하였을 때,

σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 되어 있다.

또, 주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수가 1 개/㎛² 이하로 되어 있다.

그리고, 전자 기기용 구리 합금의 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다. 또한, 평균 결정 입경은 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하고, 또한 1 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 평균 결정 입경은, JIS H 0501 의 절단법에 따라 측정하는 것이 바람직하다.

또, 결정 입경이 10 ㎛ 를 초과하는 경우에는, 광학 현미경을 사용하여 평균 결정 입경을 측정하는 것이 바람직하다. 한편, 결정 입경이 10 ㎛ 이하인 경우에는, SEM-EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) 측정 장치에 의해 평균 결정 입경을 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, SEM-EBSD 법에 의한 측정 결과에서, CI 값이 0.1 이하인 영역의 비율이 80 ％ 이하로 되어 있다.

또, 이 전자 기기용 구리 합금은, 영률 E 가 125 ㎬ 이하로 되고, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있다.

(조성)

Mg 는, 도전율을 크게 저하시키지 않고 강도를 향상시킴과 함께 재결정 온도를 상승시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 또, Mg 를 모상 중에 고용시킴으로써, 영률이 낮게 억제되고, 또한 우수한 굽힘 가공성이 얻어진다.

여기서, Mg 의 함유량이 3.3 원자％ 미만에서는, 그 작용 효과를 발휘시킬 수 없다. 한편, Mg 의 함유량이 6.9 원자％ 를 초과하면, 용체화를 위해 열처리를 실시하였을 때, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 잔존하고, 그 후의 소성 가공 등으로 균열이 발생할 우려가 있다.

이와 같은 이유에서, Mg 의 함유량을 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하로 설정하고 있다.

또한, Mg 의 함유량이 적으면, 강도가 충분히 향상되지 않고, 또한 영률을 충분히 낮게 억제할 수 없다. 또, Mg 는 활성 원소인 점에서, 과잉으로 첨가됨으로써, 용해 주조시에 산소와 반응하여 생성된 Mg 산화물을 휩쓸리게 할 우려가 있다. 따라서, Mg 의 함유량을 3.7 원자％ 이상 6.3 원자％ 이하의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 불가피 불순물로는, Sn, Zn, Al, Ni, Fe, Co, Ag, Mn, B, P, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, 희토류 원소, Cr, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Os, Se, Te, Rh, Ir, Pd, Pt, Au, Cd, Ga, In, Li, Si, Ge, As, Sb, Ti, Tl, Pb, Bi, S, O, C, Be, N, H, Hg 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 총량으로 0.3 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 특히, Sn 은 0.1 질량％ 미만, Zn 은 0.01 질량％ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, Sn 은 0.1 질량％ 이상 첨가되면 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 석출이 일어나기 쉬워지기 때문이며, Zn 은 0.01 질량％ 이상 첨가되면 용해 주조 공정에 있어서 흄이 발생하여 노 (爐) 나 몰드의 부재에 부착되어 주괴 (鑄塊) 의 표면 품질이 열화됨과 함께, 내응력 부식 균열성이 열화되기 때문이다.

(도전율 σ)

Cu 와 Mg 의 2 원계 합금에 있어서, 도전율 σ 가, Mg 의 함유량을 X 원자％ 로 하였을 때,

σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내인 경우에는, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 거의 존재하지 않게 된다.

즉, 도전율 σ 가 상기 식을 초과하는 경우에는, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 다량으로 존재하고, 사이즈도 비교적 큰 점에서, 굽힘 가공성이 대폭 열화되게 된다. 또, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 생성되고, 또한 Mg 의 고용량이 적은 점에서, 영률도 상승하게 된다. 따라서, 도전율 σ 가 상기 식의 범위 내가 되도록, 제조 조건을 조정하게 된다.

또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, 도전율 σ (％ IACS) 를,

σ ≤ {1.7241/(-0.0300 × X² ＋ 0.6763 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 보다 소량이기 때문에, 굽힘 가공성이 더욱 향상되게 된다.

상기 서술한 작용 효과를 더욱 확실하게 발휘시키기 위해서는, 도전율 σ (％ IACS) 를,

σ ≤ {1.7241/(-0.0292 × X² ＋ 0.6797 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 더욱 소량이기 때문에, 굽힘 가공성이 더욱 향상되게 된다.

(CI 값)

CI 값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 80 ％ 를 초과한 경우에는, 가공시에 도입된 변형이 크고, 가공 조직이 크게 발달한 상태여서, 굽힘 가공성이 열화될 우려가 있다. 따라서, CI 값이 0.1 이하인 측정점의 비율은 80 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 상기 측정점의 비율의 범위는 3 ％ 이상 75 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 5 ％ 이상 70 ％ 이하이다.

또한, CI 값은, EBSD 장치의 해석 소프트 OIM Analysis (Ver.5.3) 로 측정되는 값으로, 평가한 해석점의 결정 패턴이 양호하지 않을 (즉, 가공 조직일) 때, CI 값이 0.1 이하가 된다. 따라서, CI 값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 80 ％ 이하인 경우는, 비교적 변형이 적은 조직이 유지되고 있어, 굽힘 가공성이 확보되게 된다.

(조직)

본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수가 1 개/㎛² 이하로 되어 있다. 즉, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 거의 석출되어 있지 않고, Mg 가 모상 중에 고용되어 있는 것이다.

여기서, 용체화가 불완전하거나, 용체화 후에 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 석출됨으로써, 사이즈가 큰 금속간 화합물이 다량으로 존재하면, 이들 금속간 화합물이 균열의 기점이 되어, 가공시에 균열이 발생하거나, 굽힘 가공성이 대폭 열화되게 된다. 또, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 양이 많으면, 영률이 상승하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 본 발명의 구리 합금 중에 생성되는 금속간 화합물의 입경의 상한값은 5 ㎛ 인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.

조직을 조사한 결과, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 합금 중에 1 개/㎛² 이하인 경우, 즉, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 존재하지 않거나 혹은 소량인 경우, 양호한 굽힘 가공성, 낮은 영률이 얻어지게 된다.

또한, 상기 서술한 작용 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, 입경 0.05 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 개수가 합금 중에 1 개/㎛² 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수는, 전계 방출형 주사 전자 현미경을 사용하여, 배율 : 5 만 배, 시야 : 약 4.8 ㎛² 에서 10 시야의 관찰을 실시하고, 그 평균값을 산출한다.

다음으로, 이와 같은 구성으로 된 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법에 대해, 도 2 에 나타내는 플로우도를 참조하여 설명한다.

또한, 하기의 제조 방법에 있어서, 가공 공정으로서 압연을 사용하는 경우, 가공률은 압연율에 상당한다.

(용해·주조 공정 S01)

먼저, 구리 원료를 용해시켜 얻어진 구리 용탕에 전술한 원소를 첨가하고 성분 조정을 실시하여, 구리 합금 용탕을 만들어낸다. 또한, Mg 의 첨가에는, Mg 단체나 Cu-Mg 모합금 등을 사용할 수 있다. 또, Mg 를 함유하는 원료를 구리 원료와 함께 용해시켜도 된다. 또, 본 합금의 리사이클재 및 스크랩재를 사용해도 된다.

여기서, 구리 용탕은 순도가 99.99 질량％ 이상으로 된 이른바 4 N Cu 로 하는 것이 바람직하다. 또, 용해 공정에서는, Mg 의 산화를 억제하기 위해, 진공로, 혹은 불활성 가스 분위기 또는 환원성 분위기로 된 분위기로를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 성분 조정된 구리 합금 용탕을 주형에 주입하여 주괴를 만들어낸다. 또한, 양산을 고려한 경우에는, 연속 주조법 또는 반연속 주조법을 사용하는 것이 바람직하다.

(가열 공정 S02)

다음으로, 얻어진 주괴의 균질화 및 용체화를 위해 가열 처리를 실시한다. 주괴의 내부에는, 응고의 과정에 있어서 Mg 가 편석에 의해 농축됨으로써 발생한 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물 등이 존재하게 된다. 그래서, 이들의 편석 및 금속간 화합물 등을 소실 또는 저감시키기 위해, 주괴를 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로까지 가열하는 가열 처리를 실시함으로써, 주괴 내에 있어서, Mg 를 균질하게 확산시키거나, Mg 를 모상 중에 고용시키거나 하는 것이다. 또한, 이 가열 공정 S02 는, 비산화성 또는 환원성 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다.

여기서, 가열 온도가 400 ℃ 미만에서는, 용체화가 불완전해져, 모상 중에 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 많이 잔존할 우려가 있다. 한편, 가열 온도가 900 ℃ 를 초과하면, 구리 소재의 일부가 액상이 되어, 조직이나 표면 상태가 불균일해질 우려가 있다. 따라서, 가열 온도를 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 범위로 설정하고 있다. 보다 바람직하게는 500 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 520 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 한다.

(급랭 공정 S03)

그리고, 가열 공정 S02 에 있어서 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로까지 가열된 구리 소재를, 200 ℃ 이하의 온도로까지 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 냉각시킨다. 이 급랭 공정 S03 에 의해, 모상 중에 고용된 Mg 가 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물로서 석출되는 것을 억제하여, 주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수를 1 개/㎛² 이하로 할 수 있다. 즉, 구리 소재를 Cu-Mg 과포화 고용체로 할 수 있는 것이다.

또한, 조 (粗) 가공의 효율화와 조직의 균일화를 위해, 전술한 가열 공정 S02 후에 열간 가공을 실시하고, 이 열간 가공 후에 상기 서술한 급랭 공정 S03 을 실시하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 소성 가공 방법에 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 최종 형태가 판이나 조 (條) 인 경우에는 압연, 선이나 봉인 경우에는 와이어 드로잉이나 압출이나 홈 압연 등, 벌크 형상인 경우에는 단조나 프레스를 채용할 수 있다.

(중간 가공 공정 S04)

가열 공정 S02 및 급랭 공정 S03 을 거친 구리 소재를 필요에 따라 절단함과 함께, 가열 공정 S02 및 급랭 공정 S03 등에서 생성된 산화막 등을 제거하기 위해 필요에 따라 표면 연삭을 실시한다. 그리고, 소정의 형상으로 소성 가공을 실시한다. 이 중간 가공 공정 S04 에 의해, 후술하는 중간 열처리 공정 S05 후에 재결정 조직을 얻을 수 있다.

또한, 이 중간 가공 공정 S04 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 되는데, 재결정 조직을 얻기 위해서는, 20 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 가공률의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 에지 균열 방지의 관점에서 99.9 ％ 인 것이 바람직하다.

여기서, 소성 가공 방법에 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 최종 형태가 판이나 조인 경우에는 압연, 선이나 봉인 경우에는 와이어 드로잉이나 압출이나 홈 압연, 벌크 형상인 경우에는 단조나 프레스를 채용할 수 있다. 또한, 용체화의 철저를 위해, S02 ∼ S04 를 반복해도 된다.

(중간 열처리 공정 S05)

중간 가공 공정 S04 후, 용체화의 철저, 재결정 조직화 또는 가공성 향상을 위한 연화를 목적으로 하여 열처리를 실시한다.

여기서, 중간 열처리의 온도 조건에 한정은 없지만, 실질적으로 재결정 조직이 얻어지도록, 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 500 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 한다. 또, 비산화 분위기 또는 환원성 분위기 중에서 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.

여기서, 중간 열처리 공정 S05 에 있어서는, 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로까지 가열된 구리 소재를, 200 ℃ 이하의 온도로까지 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 냉각시킨다.

이와 같이 급랭시킴으로써, 모상 중에 고용된 Mg 가 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물로서 석출되는 것이 억제되게 되어, 주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수를 1 개/㎛² 이하로 할 수 있다. 즉, 구리 소재를 Cu-Mg 과포화 고용체로 할 수 있는 것이다.

또한, 중간 가공 공정 S04 및 중간 열처리 공정 S05 는, 반복 실시해도 된다.

(마무리 가공 공정 S06)

중간 열처리 공정 S05 후의 구리 소재를 소정의 형상으로 마무리 소성 가공을 실시한다. 이 마무리 가공 공정 S06 에 의해, 내력의 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 이 마무리 가공 공정 S06 에 있어서의 온도 조건은 특별히 한정은 없지만, -200 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 범위 내에서 실시하는 것이 바람직하다. 또, 가공률은 최종 형상에 근사하도록 적절히 선택되게 되는데, 0 ∼ 95 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10 ∼ 80 ％ 이다.

여기서, 소성 가공 방법에 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 최종 형태가 판이나 조인 경우에는 압연, 선이나 봉인 경우에는 와이어 드로잉이나 압출이나 홈 압연, 벌크 형상인 경우에는 단조나 프레스를 채용할 수 있다.

(마무리 열처리 공정 S07)

다음으로, 마무리 가공 공정 S06 에 의해 얻어진 소성 가공재에 대하여, 내응력 완화 특성의 향상 및 저온 어닐링 경화를 실시하기 위해, 또는 잔류 변형의 제거를 위해, 마무리 열처리를 실시한다.

열처리 온도는, 200 ℃ 초과 800 ℃ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 마무리 열처리 공정 S07 에 있어서는, 용체화된 Mg 가 석출되지 않도록, 열처리 조건 (온도, 시간, 냉각 속도) 을 설정할 필요가 있다. 예를 들어, 250 ℃ 에서 10 초 ∼ 24 시간 정도, 300 ℃ 에서 5 초 ∼ 4 시간 정도, 500 ℃ 에서 0.1 초 ∼ 60 초 정도로 하는 것이 바람직하다. 비산화 분위기 또는 환원성 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다.

또, 냉각 방법은, 물 퀀칭 등, 가열된 상기 구리 소재를 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 200 ℃ 이하로까지 냉각시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 급랭시킴으로써, 모상 중에 고용된 Mg 가 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물로서 석출되는 것이 억제되게 되어, 주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수를 1 개/㎛² 이하로 할 수 있다. 즉, 구리 소재를 Cu-Mg 과포화 고용체로 할 수 있는 것이다.

또한, 상기 서술한 마무리 가공 공정 S06 과 마무리 열처리 공정 S07 을 반복 실시해도 된다. 또한, 중간 열처리 공정과 마무리 열처리 공정은, 중간 가공 공정 또는 마무리 가공 공정에 있어서의 소성 가공 후의 조직을 재결정화하는 것을 목적으로 하는지의 여부에 의해 구별할 수 있다.

이와 같이 하여, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금이 만들어지게 된다. 그리고, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금은, 그 영률 E 가 125 ㎬ 이하, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있다.

또, 도전율 σ (％ IACS) 는, Mg 의 함유량을 X 원자％ 로 하였을 때,

σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 설정되게 된다.

또한, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금은, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다.

또, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금은, SEM-EBSD 법에 의한 측정 결과에서, CI 값이 0.1 이하인 영역의 비율이 80 ％ 이하로 되어 있다.

이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 의하면, Cu 와 Mg 의 2 원계 합금에 있어서, Mg 를 고용 한도 이상의 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있고, 또한 도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 함유량을 X 원자％ 로 하였을 때,

σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 설정되어 있다. 또한, 주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수가 1 개/㎛² 이하로 되어 있다.

즉, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금은, Mg 가 모상 중에 과포화로 고용된 Cu-Mg 과포화 고용체로 되어 있는 것이다.

또, Mg 가 과포화로 고용되어 있는 점에서, 모상 중에는 균열의 기점이 되는 조대한 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 많이 분산되어 있지 않아, 굽힘 가공성이 향상되게 된다. 따라서, 복잡한 형상의 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품을 성형하는 것이 가능해진다.

또한, Mg 를 과포화로 고용시키고 있는 점에서, 가공 경화시킴으로써, 강도가 향상되게 되어, 비교적 높은 강도를 갖는 것이 가능해진다.

또, Cu 와 Mg 와 불가피 불순물로 이루어지는 Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 되어 있는 점에서, 다른 원소에 의한 도전율의 저하가 억제되어, 도전율을 비교적 높게 할 수 있다.

그리고, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 내력값이 향상되게 된다. 구체적으로는, 영률 E 가 125 ㎬ 이하로 되고, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있는 점에서, 탄성 에너지 계수 (σ_0.2 ²/2E) 가 높아져 용이하게 소성 변형되지 않게 된다.

또, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상으로 되어 있으므로, 내응력 완화 특성을 확보할 수 있다. 또한, 결정 입경이 100 ㎛ 이하로 되어 있으므로, 굽힘 가공성을 확보할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 있어서는, 저영률, 고내력, 고도전성, 우수한 굽힘 가공성을 갖고 있으며, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 적합하다.

본 실시형태인 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법에 의하면, 상기 서술한 조성의 Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 된 주괴 또는 소성 가공재를 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 온도로까지 가열하는 가열 공정 S02 에 의해, Mg 의 용체화를 실시할 수 있다.

또, 가열 공정 S02 에 의해 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로까지 가열된 주괴 또는 소성 가공재를, 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 200 ℃ 이하로까지 냉각시키는 급랭 공정 S03 을 구비하고 있으므로, 냉각의 과정에서 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 석출되는 것을 억제하는 것이 가능해져, 급랭 후의 주괴 또는 소성 가공재를 Cu-Mg 과포화 고용체로 할 수 있다.

또한, 급랭재 (Cu-Mg 과포화 고용체) 에 대하여 소성 가공을 실시하는 중간 가공 공정 S04 를 구비하고 있으므로, 최종 형상에 가까운 형상을 용이하게 얻을 수 있다.

또, 중간 가공 공정 S04 후, 용체화의 철저, 재결정 조직화 또는 가공성 향상을 위한 연화를 목적으로 하여 중간 열처리 공정 S05 를 구비하고 있으므로, 특성의 향상 및 가공성의 향상을 도모할 수 있다.

또, 중간 열처리 공정 S05 에 있어서는, 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로까지 가열된 구리 소재를, 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 200 ℃ 이하로까지 냉각시키므로, 냉각의 과정에서 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이 석출되는 것을 억제하는 것이 가능해져, 급랭 후의 구리 소재를 Cu-Mg 과포화 고용체로 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태인 전자 기기용 구리 합금에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법의 일례에 대해 설명하였지만, 제조 방법은 본 실시형태에 한정되지 않으며, 기존의 제조 방법을 적절히 선택하여 제조해도 된다.

실시예

이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 확인 실험의 결과에 대해 설명한다.

순도 99.99 질량％ 이상의 무산소 구리 (ASTM B152 C10100) 로 이루어지는 구리 원료를 준비하여, 이것을 고순도 그라파이트 도가니 내에 장입하고, Ar 가스 분위기로 된 분위기로 내에 있어서 고주파 용해시켰다. 얻어진 구리 용탕 내에 각종 첨가 원소를 첨가하여 표 1, 2 에 나타내는 성분 조성으로 조제하고, 카본 주형에 주탕 (注湯) 하여 주괴를 만들어냈다. 또한, 주괴의 크기는 두께 약 20 ㎜ × 폭 약 20 ㎜ × 길이 약 100 ∼ 120 ㎜ 로 하였다.

얻어진 주괴에 대하여, Ar 가스 분위기 중에 있어서, 표 1, 2 에 기재된 온도 조건으로 4 시간의 가열을 실시하는 가열 공정을 실시하고, 그 후, 물 퀀칭을 실시하였다.

열처리 후의 주괴를 절단함과 함께, 산화 피막을 제거하기 위해 표면 연삭을 실시하였다.

그 후, 상온에서 표 1, 2 에 기재된 압연율로 중간 압연을 실시하였다. 그리고, 얻어진 조재 (條材) 에 대하여, 표 1, 2 에 기재된 온도의 조건으로 솔트 배스 중에서 중간 열처리를 실시하였다. 그 후, 물 퀀칭을 실시하였다.

다음으로, 표 1, 2 에 나타내는 압연율로 마무리 압연을 실시하여, 두께 0.25 ㎜, 폭 약 20 ㎜ 의 조재를 만들어냈다.

그리고, 마무리 압연 후, 표에 나타내는 조건으로 솔트 배스 중에서 마무리 열처리를 실시하고, 그 후, 물 퀀칭을 실시하여, 특성 평가용 조재를 제조하였다.

(중간 열처리 후의 결정 입경/마무리 압연 후의 결정 입경)

각 시료에 있어서 경면 연마, 에칭을 실시하고 광학 현미경으로 압연 방향이 사진의 가로가 되도록 촬영하여, 1000 배의 시야 (약 300 × 200 ㎛²) 에서 관찰을 실시하였다. 그리고, 결정 입경을 JIS H 0501 의 절단법에 따라, 사진 세로, 가로의 소정 길이의 선분을 5 개씩 긋고, 완전히 잘라지는 결정 입자수를 세고, 그 절단 길이의 평균값을 평균 결정 입경으로서 산출하였다.

또, 평균 결정 입경 10 ㎛ 이하의 경우에는, SEM-EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) 측정 장치에 의해, 평균 결정 입경을 측정한다. 내수 연마지, 다이아몬드 지립을 사용하여 기계 연마를 실시한 후, 콜로이달 실리카 용액을 사용하여 마무리 연마를 실시하였다. 그 후, 주사형 전자 현미경을 사용하여, 시료 표면의 측정 범위 내의 개개의 측정점 (픽셀) 에 전자선을 조사하고, 후방 산란 전자선 회절에 의한 방위 해석에 의해, 인접하는 측정점 간의 방위차가 15 °이상이 되는 측정점 간을 대각 (大角) 입계로 하고, 15 °이하를 소각 (小角) 입계로 하였다. 대각 입계를 사용하여 결정 입계 맵을 작성하고, JIS H 0501 의 절단법에 준거하여, 결정 입계 맵에 대하여, 세로, 가로의 소정 길이의 선분을 5 개씩 긋고, 완전히 잘라지는 결정 입자수를 세고, 그 절단 길이의 평균값을 평균 결정 입경으로 하였다.

(CI 값)

특성 평가용 조재의 압연의 폭 방향에 대하여 수직인 면, 즉 TD (Transverse direction) 면에 대하여, 내수 연마지, 다이아몬드 지립을 사용하여 기계 연마를 실시한 후, 콜로이달 실리카 용액을 사용하여 마무리 연마를 실시하였다. 그리고, EBSD 측정 장치 (FEI 사 제조의 Quanta FEG 450, EDAX/TSL 사 제조의 (현 AMETEK 사) OIM Data Collection) 와 해석 소프트 (EDAX/TSL 사 제조의 (현 AMETEK 사) OIM Data Analysis ver.5.3) 에 의해, 전자선의 가속 전압 20 ㎸, 관찰 배율 300 배로 100 ㎛ × 100 ㎛ 의 영역을 0.1 ㎛ 의 단계로 측정하고, 각 결정 입자의 방위차의 해석을 실시하였다. 해석 소프트를 사용하여, 각 측정점의 CI 값을 계산하였다. 그 후, 전체 측정점에 대한 CI 값이 0.1 이하인 비율을 산출하였다. 측정에는 각 조재에 대해 조직이 특이하지 않은 시야를 선택하여, 10 시야의 측정을 실시하고, 그 평균값을 값으로서 사용하였다.

(가공성 평가)

가공성의 평가로서, 전술한 중간 압연시에 있어서의 에지 균열의 유무를 관찰하였다. 육안으로 에지 균열이 전혀 혹은 거의 관찰되지 않은 것을 A, 길이 1 ㎜ 미만의 작은 에지 균열이 발생한 것을 B, 길이 1 ㎜ 이상 3 ㎜ 미만의 에지 균열이 발생한 것을 C, 길이 3 ㎜ 이상의 큰 에지 균열이 발생한 것을 D, 에지 균열에서 기인하여 압연 도중에 파단된 것을 E 로 하였다.

또한, 에지 균열의 길이란, 압연재의 폭 방향 단부에서 폭 방향 중앙부를 향하는 에지 균열의 길이를 말한다.

또, 전술한 특성 평가용 조재를 사용하여, 기계적 특성 및 도전율을 측정하였다.

(기계적 특성)

특성 평가용 조재로부터 JIS Z 2201 에 규정되는 13B 호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 의 오프셋법에 의해 0.2 ％ 내력 σ_0. ₂ 를 측정하였다. 또한, 시험편은 압연 방향과 평행한 방향에서 채취하였다.

영률 E 는, 전술한 시험편에 변형 게이지를 첩부 (貼付) 하고, 하중-신장 곡선의 구배로부터 구하였다.

(도전율)

특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 60 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 4 단자법에 의해 전기 저항을 구하였다. 또, 마이크로미터를 사용하여 시험편의 치수 측정을 실시하고, 시험편의 체적을 산출하였다. 그리고, 측정한 전기 저항값과 체적으로부터 도전율을 산출하였다. 또한, 시험편은, 그 길이 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대하여 평행해지도록 채취하였다.

(굽힘 가공성)

일본 신동 협회 기술 표준 JCBA-T307 : 2007 의 4 시험 방법에 준거하여 굽힘 가공을 실시하였다.

압연 방향과 시험편의 길이 방향이 평행해지도록, 특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 30 ㎜ 의 시험편을 복수 채취하고, 굽힘 각도가 90 도, 굽힘 반경이 0.25 ㎜ 인 W 형의 지그를 사용하여, W 굽힘 시험을 실시하였다.

그리고, 굽힘부의 외주부를 육안으로 확인하여, 파단된 경우는 D, 일부만 파단이 일어난 경우는 C, 파단이 일어나지 않고 미세한 균열만이 발생한 경우는 B, 파단이나 미세한 균열을 확인할 수 없는 경우를 A 로 하여 판정을 실시하였다.

(조직 관찰)

각 시료의 압연면에 대하여, 경면 연마, 이온 에칭을 실시하였다. Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 석출 상태를 확인하기 위해, FE-SEM (전계 방출형 주사 전자 현미경) 을 사용하여 1 만 배의 시야 (약 120 ㎛²/시야) 에서 관찰을 실시하였다.

다음으로, Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 밀도 (개/㎛²) 를 조사하기 위해, 금속간 화합물의 석출 상태가 특이하지 않은 1 만 배의 시야 (약 120 ㎛²/시야) 를 선택하고, 그 영역에서 5 만 배로 연속된 10 시야 (약 4.8 ㎛²/시야) 의 촬영을 실시하였다. 금속간 화합물의 입경에 대해서는, 금속간 화합물의 장경 (도중에 입계에 접하지 않는 조건으로 입자 내에 가장 길게 그을 수 있는 직선의 길이) 과 단경 (장경과 직각으로 교차하는 방향에서, 도중에 입계에 접하지 않는 조건으로 가장 길게 그을 수 있는 직선의 길이) 의 평균값으로 하였다. 그리고, 입경 0.1 ㎛ 의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 밀도 (개/㎛²) 를 구하였다.

조건, 평가 결과에 대해, 표 1, 2, 3, 4 에 나타낸다.

Mg 의 함유량이 본 발명의 범위보다 낮은 비교예 1, 2 에 있어서는, 영률이 127, 126 ㎬ 로 비교적 높은 상태였다.

또, Mg 의 함유량이 본 발명의 범위보다 높은 비교예 3, 4 에 있어서는, 중간 압연시에 큰 에지 균열이 발생하여, 그 후의 특성 평가를 실시하는 것이 불가능하였다.

또한, Mg 의 함유량이 본 발명의 범위이지만, 도전율 및 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 개수가 본 발명의 범위에서 벗어난 비교예 5, 6, 7 에 있어서는, 내력과 굽힘 가공성이 떨어지는 것이 확인된다. Mg 의 함유량이 본 발명의 범위이지만, 중간 열처리 후의 결정 입경이 본 발명의 범위에서 벗어난 비교예 8 에 대해서는 본 발명예와 비교하여 굽힘 가공성이 떨어지는 것이 확인된다.

CI 값이 0.1 이하인 영역의 비율이 83 ％ 로 된 비교예 9 에 있어서도 본 발명예와 비교하여 굽힘 가공성이 떨어지는 것이 확인된다.

또, 종래예인 Cu-Ni-Si 계 합금 (Cu-3.0 at％ Ni-1.6 at％ Si-0.5 at％ Zn-0.3 at％ Sn) 에 있어서는, 영률이 131 ㎬ 로 높았다.

이에 대하여, 본 발명예 1 ∼ 18 에 있어서는, 모두 영률이 115 ㎬ 이하로 낮게 설정되어 있고, 탄력성이 우수하다. 또, 마무리 압연 공정 후의 CI 값에 대해, 0.1 이하의 영역이 80 ％ 이하로 되어 있고, 우수한 굽힘 가공성이 확보되고 있다. 또한, 중간 열처리 공정 후의 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하로 되어 있고, 내력도 높아졌다. 또, 본 발명예 1, 2, 10, 11, 13, 14 에 있어서는, 마무리 압연 공정 후에 있어서도, 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하로 되어 있다.

이상의 점에서, 본 발명예에 의하면, 저영률, 고내력, 고도전성, 우수한 굽힘 가공성을 갖고, 커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품에 적합한 전자 기기용 구리 합금을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.

산업상 이용가능성

내력 및 굽힘 가공성이 높은 전자 기기용 부품을 제조하는 데에 보다 적합한 구리 합금을 제공할 수 있다.

S05 : 중간 열처리 공정
S06 : 마무리 압연 공정 (마무리 가공 공정)

Claims

Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 이루어지고, 상기 2 원계 합금은,
Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 이루어지고,
도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 농도를 X 원자％ 로 하였을 때,
σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 되고,
평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금.
Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 이루어지고, 상기 2 원계 합금은,
Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 이루어지고,
도전율 σ (％ IACS) 가, Mg 의 농도를 X 원자％ 로 하였을 때,
σ ≤ {1.7241/(-0.0347 × X² ＋ 0.6569 × X ＋ 1.7)} × 100 의 범위 내로 되어 있고,
중간 열처리 후이고 마무리 가공 전의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
SEM-EBSD 법에 의한 측정 결과에서, CI 값이 0.1 이하인 영역의 비율이 80 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
주사형 전자 현미경 관찰에 있어서, 입경 0.1 ㎛ 이상의 Cu 와 Mg 를 주성분으로 하는 금속간 화합물의 평균 개수가 1 개/㎛² 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
영률이 125 ㎬ 이하, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 기기용 구리 합금을 만들어내는 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법으로서,
Cu 와 Mg 의 2 원계 합금으로 이루어지고, Mg 를 3.3 원자％ 이상 6.9 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물만으로 된 조성의 구리 소재에 대하여 냉간 또는 온간에서 소정의 형상으로 소성 가공하는 중간 가공 공정과, 상기 중간 가공 공정에서 소성 가공된 구리 소재를 열처리하는 중간 열처리 공정을 구비하고 있고,
상기 중간 열처리 공정 후의 구리 소재에 있어서의 평균 결정 입경을 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 중간 가공 공정에서는, -200 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위 내에 있어서 가공률 50 ％ 이상으로 소성 가공하고,
상기 중간 열처리 공정에서는, 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하로 가열하여 소정 시간 유지 후, 200 ℃ 이하의 온도로까지 200 ℃/min 이상의 냉각 속도로 냉각을 실시하는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 기기용 구리 합금으로 이루어지고, 영률 E 가 125 ㎬ 이하, 0.2 ％ 내력 σ_0.2 가 400 ㎫ 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재.
제 8 항에 있어서,
커넥터 등의 단자, 릴레이, 리드 프레임 등의 전자 기기용 부품을 구성하는 구리 소재로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 기기용 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 부품.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 기기용 구리 합금으로 이루어지는 단자.
제 8 항에 기재된 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 부품.
제 8 항에 기재된 전자 기기용 구리 합금 소성 가공재로 이루어지는 단자.