KR20140148462A - 도전성 및 응력 완화 특성이 우수한 구리 합금판 - Google Patents

Abstract

고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판, 구리 합금판의 제조 방법 그리고 이 구리 합금판을 사용한 대전류용 전자 부품 및 방열용 전자 부품을 제공한다.
Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 250 ℃ 에서 30 분 가열했을 때의 압연 방향의 열 신축률이 50 ppm 이하인 구리 합금판이다.

Description

도전성 및 응력 완화 특성이 우수한 구리 합금판{COPPER ALLOY SHEET HAVING OUTSTANDING ELECTRO-CONDUCTIVITY AND STRESS RELEASE CHARACTERISTICS}

본 발명은 구리 합금판 및 통전용 또는 방열용 전자 부품에 관한 것으로, 특히, 전기·전자 기기, 자동차 등에 탑재되는 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스 바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품의 소재로서 사용되는 구리 합금판 및 그 제조 방법, 그리고 그 구리 합금판을 사용한 전자 부품에 관한 것이다. 그 중에서도, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등에서 사용되는 대전류용 커넥터나 단자 등의 대전류용 전자 부품의 용도, 또는 스마트 폰이나 태블릿 PC 에서 사용되는 액정 프레임 등의 방열용 전자 부품의 용도에 바람직한 구리 합금판 및 그 제조 방법, 그리고 그 구리 합금판을 사용한 전자 부품에 관한 것이다.

전기·전자 기기, 자동차 등에는, 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스 바, 리드 프레임, 방열판 등의 전기 또는 열을 전달하기 위한 부품이 장착되어 있고, 이들 부품에는 구리 합금이 사용되고 있다. 여기서, 전기 전도성과 열전도성은 비례 관계에 있다.

최근, 전자 부품의 소형화에 수반하여, 통전부에 있어서의 구리 합금의 단면적이 작아지는 경향이 있다. 단면적이 작아지면, 통전했을 때의 구리 합금으로부터의 발열이 증대된다. 또, 성장이 현저한 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차에서 사용되는 전자 부품에는, 배터리부의 커넥터 등의 현저하게 높은 전류가 흐르는 부품이 있어, 통전시의 구리 합금의 발열이 문제가 되고 있다. 발열이 과대해지면, 구리 합금은 고온 환경에 노출되게 된다.

커넥터 등의 전자 부품의 전기 접점에서는, 구리 합금판에 변형이 부여되어, 이 변형에 의해 발생하는 응력에 의해, 접점에서의 접촉력을 얻고 있다. 변형을 부여한 구리 합금을 고온하에 장시간 유지하면, 응력 완화 현상에 의해, 응력 즉 접촉력이 저하되어, 접촉 전기 저항의 증대를 초래한다. 이 문제에 대처하기 위해 구리 합금에는, 발열량이 감소하도록 도전성이 보다 우수할 것이 요구되고, 또 발열해도 접촉력이 저하되지 않도록 응력 완화 특성이 보다 우수할 것도 요구되고 있다.

한편, 예를 들어 스마트 폰이나 태블릿 PC 의 액정에는 액정 프레임으로 불리는 방열 부품이 사용되고 있다. 이와 같은 방열 용도의 구리 합금판에 있어서도, 응력 완화 특성을 높이면, 외력에 의한 방열판의 크리프 변형이 억제되어, 방열판 주위에 배치되는 액정 부품, IC 칩 등에 대한 보호성이 개선되는 등의 효과를 기대할 수 있다. 이 때문에, 방열 용도의 구리 합금판에 있어서도, 응력 완화 특성이 우수할 것이 요망되고 있다.

Cu 에 Zr 이나 Ti 를 첨가하면 응력 완화 특성이 향상되는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도전율이 높고 비교적 높은 강도와 양호한 응력 완화 특성을 갖는 재료로는, 예를 들어 C15100 (0.1 질량％ Zr-잔량 Cu), C15150 (0.02 질량％ Zr-잔량 Cu), C18140 (0.1 질량％ Zr-0.3 질량％ Cr-0.02 질량％ Si-잔량 Cu), C18145 (0.1 질량％ Zr-0.2 질량％ Cr-0.2 질량％ Zn-잔량 Cu), C18070 (0.1 질량％ Ti-0.3 질량％ Cr-0.02 질량％ Si-잔량 Cu), C18080 (0.06 질량％ Ti-0.5 질량％ Cr-0.1 질량％ Ag-0.08 질량％ Fe-0.06 질량％ Si-잔량 Cu) 등의 합금이 CDA (Copper Development Association) 에 등록되어 있다.

일본 공개특허공보 2011-117055호

그러나, Cu 에 Zr 또는 Ti 를 첨가한 구리 합금 (이하, Cu-Zr-Ti 계 합금이라고 기재한다) 은, 비교적 양호한 응력 완화 특성을 갖지만, 그 응력 완화 특성의 레벨은 대전류를 흐르게 하는 부품의 용도 또는 대열량을 방산하는 부품의 용도로서 반드시 충분하다고는 할 수 없었다. 예를 들어, 특허문헌 1 이 개시하는 구리 합금판은, 0.05 ∼ 0.3 질량％ 의 Zr 을 첨가함과 함께, Mg, Ti, Zn, Ga, Y, Nb, Mo, Ag, In, Sn 중의 1 종 이상을 0.01 ∼ 0.3 질량％ 첨가하고, 추가로 중간 어닐링 후의 결정 입경을 20 ∼ 100 ㎛ 로 조정함으로써 응력 완화 특성을 개선한 것이지만, 실시예에 있어서의 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율은 최저여도 17.2 ％ 이다.

그래서, 본 발명은 고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판을 제공하는 것을 목적으로 하고, 구체적으로는, 응력 완화 특성이 개선된 Cu-Zr-Ti 계 합금을 제공하는 것을 과제로 한다. 나아가서는, 본 발명은 그 구리 합금판의 제조 방법, 및 대전류 용도 또는 방열 용도에 바람직한 전자 부품을 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명자는, 예의 검토를 거듭한 결과, Cu-Zr-Ti 계 합금에 대해, 그 압연 방향의 열 신축률을 소정의 값으로 조정함으로써, 고강도 및 고도전성을 갖는 Cu-Zr-Ti 계 합금의 응력 완화 특성이 향상되는 것을 알아내었다.

이상의 지견을 기초로 하여 완성한 본 발명은 일 측면에 있어서, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 250 ℃ 에서 30 분 가열했을 때의 압연 방향의 열 신축률이 50 ppm 이하인 구리 합금판이다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 추가로 Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 1.0 질량％ 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 가지며, 250 ℃ 에서 30 분 가열했을 때의 압연 방향의 열 신축률이 50 ppm 이하인 구리 합금판이다.

본 발명에 관련된 구리 합금판은 다른 일 실시양태에 있어서, 70 ％ IACS 이상의 도전율을 갖고, 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율이 15 ％ 이하이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 잉곳을 800 ∼ 1000 ℃ 에서 두께 3 ∼ 30 ㎜ 까지 열간 압연한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종 냉간 압연 후, 응력 제거 어닐링을 실시하는 구리 합금판의 제조 방법으로서, (A) 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 로 (爐) 내 온도를 250 ∼ 800 ℃ 로 하여 구리 합금판의 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정하고, (B) 최종 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 25 ∼ 99 ％, 1 패스당의 압연 가공도를 20 ％ 이하로 하고, (C) 응력 제거 어닐링에 있어서, 연속 어닐링로를 사용하여 로 내 온도를 300 ∼ 700 ℃, 로 내에서 구리 합금판에 부가되는 장력을 1 ∼ 5 ㎫ 로 하여 구리 합금판을 통판하고, 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시키는 것을 포함하는 상기 구리 합금판의 제조 방법이다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 상기 구리 합금판을 사용한 대전류용 전자 부품이다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 상기 구리 합금판을 사용한 방열용 전자 부품이다.

본 발명에 의하면, 고강도, 고도전성 및 우수한 응력 완화 특성을 겸비한 구리 합금판 및 그 제조 방법, 그리고 대전류 용도 또는 방열 용도에 바람직한 전자 부품을 제공하는 것이 가능하다. 이 구리 합금은, 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스 바, 리드 프레임 등의 전자 부품의 소재로서 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 대전류를 통전하는 전자 부품의 소재 또는 대열량을 방산하는 전자 부품의 소재로서 유용하다.

도 1 은, 열 신축률 측정용의 시험편을 설명하는 도면이다.
도 2 는, 응력 완화율의 측정 원리를 설명하는 도면이다.
도 3 은, 응력 완화율의 측정 원리를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

(목표 특성)

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판은, 70 ％ IACS 이상의 도전율을 갖고, 또한 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖는다. 도전율이 70 ％ IACS 이상이면, 통전시의 발열량이 순구리와 동등하다고 할 수 있다. 또, 0.2 ％ 내력이 330 ㎫ 이상이면, 대전류를 통전하는 부품의 소재 또는 대열량을 방산하는 부품의 소재로서 필요한 강도를 갖고 있다고 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판의 응력 완화 특성에 대해서는, 0.2 ％ 내력의 80 ％ 의 응력을 부가하여 150 ℃ 에서 1000 시간 유지했을 때의 구리 합금판의 응력 완화율 (이하, 간단히 응력 완화율이라고 기재한다) 이 15 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ％ 이하이다. 통상의 Cu-Zr-Ti 계 합금의 응력 완화율은 25 ∼ 35 ％ 정도이지만, 이것을 15 ％ 이하로 함으로써, 커넥터로 가공한 후에 대전류를 통전해도 접촉력 저하에 수반되는 접촉 전기 저항의 증가가 잘 발생하지 않게 되고, 또 방열판으로 가공한 후에 열과 외력이 동시에 가해져도 크리프 변형이 잘 발생하지 않게 된다.

(합금 성분 농도)

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판은, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％, 보다 바람직하게는 0.02 ∼ 0.20 질량％ 함유한다. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종의 합계가 0.01 질량％ 미만이 되면, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력 및 15 ％ 이하의 응력 완화율을 얻기 어려워진다. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종의 합계가 0.5 질량％ 를 초과하면, 열간 압연 균열 등에 의해 합금의 제조가 곤란해진다. Zr 을 첨가하는 경우에는 그 첨가량을 0.01 ∼ 0.45 질량％ 로 조정하는 것이 바람직하고, Ti 를 첨가하는 경우에는 그 첨가량을 0.01 ∼ 0.20 질량％ 로 조정하는 것이 바람직하다. 첨가량이 하한값을 밑돌면 응력 완화 특성의 개선 효과가 얻어지기 어렵고, 첨가량이 상한값을 초과하면 도전율이나 제조성의 악화를 초래하는 경우가 있다.

Cu-Zr-Ti 계 합금에는, 강도나 내열성을 개선하기 위해서, Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 함유시킬 수 있다. 단, 첨가량이 지나치게 많으면, 도전율이 저하되어 70 ％ IACS 를 밑돌거나 합금의 제조성이 악화되거나 하는 경우가 있으므로, 첨가량은 총량으로 1.0 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 질량％ 이하로 한다. 또, 첨가에 의한 효과를 얻기 위해서는, 첨가량을 총량으로 0.001 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(열 신축률)

구리 합금판에 열을 가하면, 극미소한 치수 변화가 발생한다. 이 치수 변화의 비율을 「열 신축률」이라고 칭한다. 본 발명자들은, 이 열 신축률을 지표로 하여, Cu-Zr-Ti 계 구리 합금판의 금속 조직을 조질 (調質) 함으로써, 응력 완화율을 현저하게 개선할 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명에서는, 열 신축률로서, 250 ℃ 에서 30 분 가열했을 때의 압연 방향의 치수 변화율을 사용한다. 열 신축률의 절대값 (이하, 간단히 열 신축률이라고 기재한다) 을 50 ppm 이하, 바람직하게는 30 ppm 이하로 조정함으로써, 응력 완화율이 15 ％ 이하가 된다. 열 신축률의 하한값에 대해서는, 구리 합금판의 특성 면에서는 제한되지 않지만, 열 신축률이 1 ppm 이하가 되는 경우는 적다.

(두께)

제품의 두께는 0.1 ∼ 2.0 ㎜ 인 것이 바람직하다. 두께가 지나치게 얇으면, 통전부 단면적이 작아져 통전시의 발열이 증가하기 때문에 대전류를 흐르게 하는 커넥터 등의 소재로서 부적합하고, 또 약간의 외력에 의해 변형되게 되기 때문에 방열판 등의 소재로서도 부적합하다. 한편으로, 두께가 지나치게 두꺼우면, 굽힘 가공이 곤란해진다. 이와 같은 관점에서, 보다 바람직한 두께는 0.2 ∼ 1.5 ㎜ 이다. 두께가 상기 범위가 됨으로써, 통전시의 발열을 억제하면서, 굽힘 가공성을 양호한 것으로 할 수 있다.

(용도)

본 발명의 실시형태에 관련된 구리 합금판은, 전기·전자 기기, 자동차 등에서 사용되는 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스 바, 리드 프레임 등의 전자 부품의 용도에 바람직하게 사용할 수 있고, 특히, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등에서 사용되는 대전류용 커넥터나 단자 등의 대전류용 전자 부품의 용도, 또는 스마트 폰이나 태블릿 PC 에서 사용되는 액정 프레임 등의 방열용 전자 부품의 용도에 유용하다.

(제조 방법)

순구리 원료로서 전기 구리 등을 용해하고, 카본 탈산 등에 의해 산소 농도를 저감시킨 후, Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종과 필요에 따라 다른 합금 원소를 첨가하여, 두께 30 ∼ 300 ㎜ 정도의 잉곳으로 주조한다. 이 잉곳을 예를 들어 800 ∼ 1000 ℃ 의 열간 압연에 의해 두께 3 ∼ 30 ㎜ 정도의 판으로 한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종 냉간 압연에 의해 소정의 제품 두께로 마무리하고, 마지막으로 응력 제거 어닐링을 실시한다. 여기서, 열 신축률을 상기 범위로 조정하는 수단은 특정한 방법에 제한되지 않지만, 예를 들어, 최종 냉간 압연 및 응력 제거 어닐링의 양 조건을 후술하는 바와 같이 제어함으로써 가능해진다.

재결정 어닐링에서는 압연 조직의 일부 또는 모두를 재결정화시킨다. 또, 적당한 조건에서 어닐링함으로써, Zr, Ti 등이 석출되어, 합금의 도전율이 상승한다. 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링 (최종 재결정 어닐링) 에서는, 구리 합금판의 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정한다. 평균 결정 입경이 지나치게 크면, 제품의 0.2 ％ 내력을 330 ㎫ 이상으로 조정하기 어려워진다.

최종 재결정 어닐링의 조건은, 목표로 하는 어닐링 후의 결정 입경 및 목표로 하는 제품의 도전율에 기초하여 결정한다. 구체적으로는, 배치로 또는 연속 어닐링로를 사용하고, 로 내 온도를 250 ∼ 800 ℃ 로 하여 어닐링을 실시하면 된다. 배치로에서는 250 ∼ 600 ℃ 의 로 내 온도에 있어서 30 분 내지 30 시간의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하면 된다. 연속 어닐링로에서는 450 ∼ 800 ℃ 의 로 내 온도에 있어서 5 초 내지 10 분의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하면 된다. 일반적으로는 보다 저온에서 보다 장시간의 조건에서 어닐링을 실시하면, 동일한 결정 입경으로 보다 높은 도전율이 얻어진다.

최종 냉간 압연에서는, 1 쌍의 압연 롤 사이에 재료를 반복 통과시켜, 목표로 하는 판 두께로 마무리해 간다. 최종 냉간 압연의 총 가공도과 1 패스당의 가공도를 제어한다.

총 가공도 R (％) 은, R = (t₀ － t)/t₀ × 100 (t₀：최종 냉간 압연 전의 판 두께, t：최종 냉간 압연 후의 판 두께) 에 의해 부여된다. 또, 1 패스당의 가공도 r (％) 이란, 압연 롤을 1 회 통과했을 때의 판 두께 감소율이고, r = (T₀ － T)/T₀ × 100 (T₀：압연 롤 통과 전의 두께, T：압연 롤 통과 후의 두께) 에 의해 부여된다.

총 가공도 R 은 25 ∼ 99％ 로 하는 것이 바람직하다. R 이 지나치게 작으면, 0.2 ％ 내력을 330 ㎫ 이상으로 조정하기 어려워진다. R 이 지나치게 크면, 압연재의 에지가 균열되는 경우가 있다.

1 패스당의 가공도 r 은 20 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 전체 패스 중에 r 이 20 ％ 를 초과하는 패스가 하나라도 포함되면, 후술하는 조건에서 응력 제거 어닐링을 실시했다고 해도, 열 신축률을 50 ppm 이하로 조정하기 어려워진다.

본 발명의 응력 제거 어닐링은 연속 어닐링로를 사용하여 실시한다. 배치로의 경우, 코일상으로 권취한 상태에서 재료를 가열하기 때문에, 가열 중에 재료가 변형을 일으켜 재료에 휨이 생긴다. 따라서, 배치로는 본 발명의 응력 제거 어닐링에 부적합하다.

연속 어닐링로에 있어서, 로 내 온도를 300 ∼ 700 ℃ 로 하고, 5 초 내지 10 분의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하여 응력 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력을 응력 제거 어닐링 전의 0.2 ％ 내력에 대해 10 ∼ 50 ㎫ 낮은 값, 바람직하게는 15 ∼ 45 ㎫ 낮은 값으로 조정한다. 또한 연속 어닐링로 내에 있어서 재료에 부가되는 장력을 1 ∼ 5 ㎫, 보다 바람직하게는 1 ∼ 4 ㎫ 로 조정한다. 이 조건에서 응력 제거 어닐링을 실시함으로써, 열 신축률이 저감된다.

0.2 ％ 내력의 저하량이 지나치게 작아도 지나치게 커도, 응력 제거 어닐링 에 의한 열 신축률의 저감이 불충분해져, 열 신축률을 50 ppm 이하로 조정하기 어려워진다. 또, 장력이 지나치게 커도, 응력 제거 어닐링에 의한 열 신축률의 저감이 불충분해져, 열 신축률을 50 ppm 이하로 조정하기 어려워진다. 한편, 장력이 지나치게 작으면, 어닐링로를 통판 중인 재료가 노벽과 접촉하여, 재료의 표면이나 에지에 흠집이 생기는 경우가 있다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내지만, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것으로, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

용동 (溶銅) 에 합금 원소를 첨가한 후, 두께가 200 ㎜ 인 잉곳으로 주조하였다. 잉곳을 950 ℃ 에서 3 시간 가열하고, 열간 압연에 의해 두께 15 ㎜ 의 판으로 하였다. 열간 압연판 표면의 산화 스케일을 연삭, 제거한 후, 어닐링과 냉간 압연을 반복하고, 최종 냉간 압연에 의해 소정의 제품 두께로 마무리하였다. 마지막으로 연속 어닐링로를 사용하여 응력 제거 어닐링을 실시하였다.

최종 재결정 어닐링은 배치로를 사용하고, 가열 시간을 5 시간으로 하고 로 내 온도를 250 ∼ 700 ℃ 의 범위에서 조정하여, 어닐링 후의 결정 입경과 도전율을 변화시켰다.

최종 냉간 압연에서는, 총 가공도 및 1 패스당의 가공도를 제어하였다.

연속 어닐링로를 사용한 응력 제거 어닐링에서는, 로 내 온도를 500 ℃ 로 하고 가열 시간을 1 초 내지 15 분 사이에서 조정하여, 응력 제거 어닐링에 의한 0.2 ％ 내력의 저하량을 여러 가지로 변화시켰다. 또, 로 내에 있어서 재료에 부가하는 장력을 여러 가지로 변화시켰다. 또한, 일부의 예에서는 응력 제거 어닐링을 실시하지 않았다.

제조 도중의 재료 및 응력 제거 어닐링 후의 재료에 대해, 다음의 측정을 실시하였다.

(성분)

응력 제거 어닐링 후의 재료의 합금 원소 농도를 ICP-질량 분석법으로 분석하였다.

(최종 재결정 어닐링 후의 평균 결정 입경)

압연 방향과 직교하는 단면을 기계 연마에 의해 경면으로 마무리한 후, 에칭에 의해 결정 입계를 현출시켰다. 이 금속 조직 상에 있어서, JIS H 0501 (1999 년) 의 절단법에 따라 측정하여, 평균 결정 입경을 구하였다.

(0.2 ％ 내력)

최종 냉간 압연 후 및 응력 제거 어닐링 후의 재료에 대해, JIS Z 2241 에 규정하는 13B 호 시험편을 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, JIS Z 2241 에 준거하여 압연 방향과 평행하게 인장 시험을 실시하여, 0.2 ％ 내력을 구하였다.

(도전율)

응력 제거 어닐링 후의 재료로부터, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 시험편을 채취하고, JIS H 0505 에 준거하여 사단자법에 의해 20 ℃ 에서의 도전율을 측정하였다.

(열 신축률)

응력 제거 어닐링 후의 재료로부터, 폭 20 ㎜, 길이 210 ㎜ 의 단책 형상의 시험편을 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, 도 1 과 같이 L₀ (= 200 ㎜) 의 간격을 두고 2 점의 타흔을 각인하였다. 그 후, 시험편을 250 ℃ 에서 30 분 가열하고, 가열 후의 타흔 간격 (L) 을 측정하였다. 그리고, 열 신축률 (ppm) 로서, (L － L₀)/L₀ × 10⁶ 의 식에 의해 산출되는 값의 절대값을 구하였다.

(응력 완화율)

응력 제거 어닐링 후의 재료로부터, 폭 10 ㎜, 길이 100 ㎜ 의 단책 형상의 시험편을 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하였다. 도 2 와 같이, l = 50 ㎜ 의 위치를 작용점으로 하여, 시험편에 y₀ 의 변형을 부여하고, 압연 방향의 0.2 ％ 내력의 80 ％ 에 상당하는 응력 (s) 을 부하 (負荷) 하였다. y₀ 은 다음 식에 의해 구하였다.

y₀ = (2/3)·l²·s/(E·t)

여기서, E 는 압연 방향의 영률이고, t 는 시료의 두께이다. 150 ℃ 에서 1000 시간 가열 후에 제하 (除荷) 하고, 도 3 과 같이 영구 변형량 (높이) y 를 측정하여, 응력 완화율｛［y (㎜)/y₀ (㎜)］× 100 (％)｝을 산출하였다.

표 1 에 평가 결과를 나타낸다. 최종 냉간 압연에서는 복수의 패스를 실시했지만, 이들 각 패스의 가공도 중에서의 최대값을 나타내고 있다. 또, 최종 재결정 어닐링 후의 결정 입경에 있어서의 「＜10 ㎛ 」의 표기는, 압연 조직 모두가 재결정화되어 그 평균 결정 입경이 10 ㎛ 미만이었을 경우, 및 압연 조직의 일부만이 재결정화되었을 경우의 쌍방을 포함하고 있다.

발명예 1 ∼ 25 의 구리 합금판에서는, Zr 과 Ti 의 합계 농도를 0.01 ∼ 0.50 질량％ 로 조정하고, 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정하고, 최종 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 25 ∼ 99 ％로, 1 패스당의 가공도를 20 ％ 이하로 조정하고, 응력 제거 어닐링에 있어서, 재료를 연속 어닐링로에 장력 1 ∼ 5 ㎫ 로 통판하여 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시켰다. 그 결과, 열 신축률이 50 ppm 이하가 되어, 70 ％ IACS 이상의 도전율, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력, 15 ％ 이하의 응력 완화율이 얻어졌다.

비교예 1 은 응력 제거 어닐링을 실시하지 않은 것으로, 열 신축률이 50 ppm 을 초과하고, 응력 완화율이 30 ％ 를 초과하였다. 비교예 2 ∼ 4 에서는, 응력 제거 어닐링을 실시했지만, 로 내에서의 재료 장력이 5 ㎫ 를 초과했기 때문에, 열 신축률이 50 ppm 을 초과하고, 응력 완화율은 15 ％ 를 초과하였다.

비교예 5, 6 에서는 응력 제거 어닐링에 있어서의 0.2 ％ 내력의 저하량이 지나치게 적고, 비교예 7, 8 에서는 응력 제거 어닐링에 있어서의 0.2 ％ 내력의 저하량이 지나치게 컸다. 이 때문에, 열 신축률이 50 ppm 을 초과하고, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과하였다. 비교예 9, 10 에서는, 최종 냉간 압연에 있어서의 1 패스 당의 가공도가 20 ％ 를 초과했기 때문에, 열 신축률이 50 ppm 을 초과하고 응력 완화율이 15 ％ 를 초과하였다.

비교예 11 에서는 최종 냉간 압연에 있어서의 총 가공도가 25 ％ 를 만족하지 않았기 때문에, 또 비교예 12 에서는 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링 종료의 결정 입경이 50 ㎛ 를 초과했기 때문에, 응력 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 330 ㎫ 를 만족하지 않았다.

비교예 13 에서는, Zr 과 Ti 의 합계 농도가 0.01 질량％ 미만이었기 때문에, 응력 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 330 ㎫ 미만이 되고, 응력 완화율이 15 ％ 를 초과하였다.

Claims (6)

1. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 250 ℃ 에서 30 분 가열했을 때의 압연 방향의 열 신축률이 50 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금판.
2. Zr 및 Ti 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 추가로 Ag, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn 및 B 중의 1 종 이상을 1.0 질량％ 이하 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 330 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 가지며, 250 ℃ 에서 30 분 가열했을 때의 압연 방향의 열 신축률이 50 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   70 ％ IACS 이상의 도전율을 갖고, 150 ℃ 에서 1000 시간 유지 후의 응력 완화율이 15 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금판.
4. 잉곳을 800 ∼ 1000 ℃ 에서 두께 3 ∼ 30 ㎜ 까지 열간 압연한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종 냉간 압연 후, 응력 제거 어닐링을 실시하는 구리 합금판의 제조 방법으로서,
   (A) 상기 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 로 내 온도를 250 ∼ 800 ℃ 로 하여, 구리 합금판의 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 조정하고,
   (B) 상기 최종 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 25 ∼ 99 ％, 1 패스당의 압연 가공도를 20 ％ 이하로 하고,
   (C) 상기 응력 제거 어닐링에 있어서, 연속 어닐링로를 사용하고, 로 내 온도를 300 ∼ 700 ℃, 로 내에서 구리 합금판에 부가되는 장력을 1 ∼ 5 ㎫ 로 하여 구리 합금판을 통판하고, 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시키는 것을 포함하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판을 사용한 대전류용 전자 부품.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판을 사용한 방열용 전자 부품.
   

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