KR20150034678A

KR20150034678A - 구리합금 선재 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20150034678A
Application number: KR1020147026828A
Authority: KR
Inventors: 쓰카사 다카자와
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-04-03
Also published as: KR101719889B1; WO2014007259A1; JPWO2014007259A1; CN104169447B; JP5840235B2; EP2868758A4; EP2868758A1; EP2868758B1; CN104169447A

Abstract

Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어지며, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하인 구리합금 선재로서, 선재의 최표면(最表面)으로부터 선 지름(線徑) 또는 선재(線材)의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션(nano indentation) 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재의 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재, 및 상기 구리합금 선재의 제조방법에 의하여, 신장, 내굴곡 피로 특성이 우수한, 예를 들면, 마그넷 와이어 등에 이용되는 구리합금 선재를 염가로 제공한다.

Description

구리합금 선재 및 그의 제조방법{COPPER-ALLOY WIRE ROD AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 구리합금 선재(線材; wire rod) 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 특히 마그넷 와이어(magnet wire)용 극세 구리합금 선재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

전자기기의 발달에 수반하여 전자 부품의 소형화가 진행되어, 선 지름이 0.1㎜ 이하의 극세 구리합금 선(환선(丸線))에 대한 수요가 많아지고 있다. 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰 등에 사용되고 있는 마이크로 스피커용 코일은 선 지름이 0.1㎜ 이하의 극세선(마그넷 와이어)을 코일 형상으로 감는 가공을 하여 제조되고 있다.

이 권선 가공에는 턴 형성이 가능한 만큼의 가공성으로서 인성(靭性)(신장)이 필요하고, 종래 인성이 우수한 순동이 이용되어 왔다. 그러나, 순동(純銅)은 도전성이 우수하지만 강도가 낮기 때문에, 코일 진동에 수반하는 내피로 내성이 낮다고 하는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해, 도전율을 거의 낮추지 않고 인장 강도를 높일 수 있는 Ag　2~15질량%를 함유하는 고농도의 Cu-Ag 합금을 사용하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 또, 일반적으로 가공을 가한 금속이나 합금은 인장 강도가 상승하여 신장이 저하하지만, 이것에 일정 온도 이상의 열처리를 가함으로써 다시 신장이 회복하여 강도가 저하한다. 그래서, 이 열처리의 온도를 연화(軟化) 온도 이하에서 행함으로써 저농도의 합금이라도 강도와 신장을 양립시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2). 또, 도전율 98% IACS 이상의 φ2.6㎜의 연(軟) 구리합금 선에 표면 가공을 가함으로써 압축 응력을 부여하여, 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3).

일본공개특허공보 2009-280860호 일본특허 3941304호 공보 일본공개특허공보 평성 05-86445호

그러나, 마그넷 와이어의 장기 수명화의 요구나 한층 더 전자 부품의 소형화에 의한 마그넷 와이어의 극세화(선 지름 0.08㎜ 이하)의 요구에 수반하여, 더욱 더 구리합금 선재의 내굴곡 피로 특성의 향상, 고강도화가 요구되고 있다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 보다 강도를 높이기 위해 Ag 함유량을 늘리면, 그 반면, 도전성이 저하한다. 또한, Ag는 매우 고가이기 때문에 비용의 현저한 상승을 초래한다. 또, 특허문헌 2에 기재되어 있는 종래 일반의 고용형의 고도전성 구리합금 선재이며, 도전성, 신장을 확보한 채로 한층 더 고강도화, 내굴곡 피로성 향상을 달성하는 것은 곤란하다. 한편 또, φ0.1㎜ 이하의 연 구리 선이나 구리합금 선재에 대하여 특허문헌 3의 기술을 적용할 수 있도록 표면 가공을 실시하려고 하면, φ0.1㎜ 이하의 연 구리 선이나 구리합금 선재는 특허문헌 3에 기재되어 있는 구리합금 선재보다 현저하게 선 지름이 작기 때문에, 구리합금 선재 자체의 강도가 낮고, 가공시의 하중에 의해 단선되어 버려 가공 그 자체가 곤란하다.

또, 최근, 마그넷 와이어의 형상으로서는, 환선(丸線)으로 한정되지 않고, 각선(角線)이나 평각선(平角線)의 채용도 검토되고 있다. 이들 각선이나 평각선의 경우에도, 상기 환선의 선 지름에 상당하는 정도로 두께가 얇은 선재로 하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 신장, 내굴곡 피로 특성이 우수한, 예를 들면 마그넷 와이어용으로서 적합하게 이용되는, 구리합금 선재를 염가로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 신장, 내굴곡 피로 특성이 우수한 마그넷 와이어 등에 적합하게 이용되는 구리합금 선재를 개발할 수 있도록 여러 가지의 구리합금, 그 열처리 및 가공 조건에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 소정의 합금 조성을 갖는 것으로 이루어진 구리합금 선재에 반연화(半軟化) 처리를 실시한 후에, 일정의 경가공률로의 냉간 가공을 선재 표면부에 실시하고, 이것에 의해 선재의 표면으로부터 일정한 얕은 범위로 소정의 경도로 높임으로써, 신장과 내굴곡 피로 특성이 우수한 구리합금 선재를 얻을 수 있는 것을 찾아냈다. 본 발명은, 이 지견에 기초하여 완성되기에 이른 것이다.

즉, 본 발명에 의하면 이하의 수단이 제공된다.

(1) Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어지며, 선 지름(線徑)(환선재의 경우) 또는 선재(線材)의 두께(각선재 또는 평각 선재의 경우)가 0.1㎜ 이하인 구리합금 선재로서, 상기 선재의 최표면(最表面)으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션(nano indentation) 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재의 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재.

(2) Ag를 0.5~4질량% 함유하여 이루어진 (1)항에 기재된 구리합금 선재.

(3) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하여 이루어진 (1)항에 기재된 구리합금 선재.

(4) Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어진 구리합금의 황인선(荒引線)에 냉간 가공을 실시하여, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하의 선재를 형성하는 선재 가공 공정과,

상기 선재에 열처리를 실시하고, 이 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 최종 열처리 공정과,

상기 열처리가 실시된 선재에 가공률 3~15%의 냉간 가공을 실시하는 냉간 가공 공정

을 포함하는 구리합금 선재의 제조방법으로서,

상기 얻어지는 구리합금 선재가, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인, 구리합금 선재의 제조방법.

(5) 상기 선재 가공 공정에서, 복수의 냉간 가공의 사이에 중간 열처리를 행하고, 이 중간 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 (4)에 기재된 구리합금 선재의 제조방법.

여기서, 본 명세서에 있어서, 반연화 상태란 구리합금 선재의 신장이 10% 이상, 바람직하게는 10%~30%를 만족하는 상태를 말한다. 또, 반연화 처리란, 상기 반연화 상태를 부여하는 열처리를 말한다. 또, 연화 상태란 구리합금 선재의 신장이 30%를 초과하여 회복된 상태를 말한다. 또, 연화 처리란, 상기 연화 상태를 부여하는 고온에서의 열처리를 말한다.

본 발명에 있어서, 선재란, 환선 외에, 각선이나 평각선을 포함하는 의미이다. 따라서, 본 발명의 선재란, 특별히 언급되지 않는 한 환선, 각선, 평각선을 합하여 말한다. 여기서, 선재의 사이즈란, 환선(폭 방향(TD)의 단면이 원형)이면 환선재의 선 지름(φ)(상기 단면의 원의 지름)을, 각선(폭 방향의 단면이 정사각형)이면 각선재의 두께(t) 및 폭(w)(모두, 상기 단면이 정사각형인 한 변의 길이로 동일함)을, 평각선(폭 방향의 단면이 사각형)이면 평각 선재의 두께(t)(상기 단면이 사각형인 단변의 길이) 및 폭(w)(상기 단면이 사각형인 장변의 길이)를 말한다.

본 발명의 구리합금 선재는, 코일 성형에 필요한 신장을 가지면서 내굴곡 피로 특성이 우수하므로, 예를 들면 마그넷 와이어용의 구리합금 선재로서 적합하다. 또한, 본 발명의 구리합금 선재의 제조방법은, 상기 성능이 우수한 구리합금 선재를 제조하는 방법으로서 적합한 것이다.

도 1은, 실시예에서 행한 굴곡 피로 파단 회수(반복 파단 회수)를 측정하는 시험에 이용한 장치를 모식적으로 나타낸 정면도이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

［선재 표면부의 경도］

본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, 환 선재의 경우에는 선 지름 또는 각선재나 평각 선재의 경우에는 선재의 두께에 대하여, 선재의 최표면으로부터 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이다. 본 발명에 있어서는, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 최대로 20% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도를, 1.45GPa 이상으로 할 수 있다. 바람직하게는, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 15% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도를 1.45GPa 이상으로 하는 것이다. 여기서, 상기 특정의 나노 인덴테이션 경도를 가지는 영역은, 반연화 상태를 부여하는 최종 열처리 후에 실시되는 최종의(마무리) 가공 처리에서의 가공 경화에 의하여, 그 경도가 되도록 형성된다. 본서에 있어서는, 이러한 가공에 의하여 형성되는 선재 표면의 특정의 깊이 영역을 「표면 가공층」 혹은 「선재 표면부」라고도 한다. 또, 선재의 중심부는 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만으로 되어 있고, 선재 전체는 선재 표면부와 같이 경화되어 있지 않다. 본 발명에 있어서, 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상의 영역을 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 최대 20% 내측까지로 하는 이유는, 이것을 초과하여 보다 깊은 영역(선재보다 중심측)까지 경화시키면, 신장을 충분히 확보할 수 없게 되기 때문이다.

또, 이 표면 가공층으로부터 중심측에서는, 선재는 상기 최종 열처리 결과로서의 반연화 상태인 채 경화하고 있지 않다. 표면 가공층으로부터 내측(대표적으로는, 선재의 중심부)의 나노 인덴테이션 경도는 통상 1.45GPa 미만이며, 신장을 충분히 확보하기 위해서는 1.3GPa 이하인 것이 바람직하다.

여기서, 나노 인덴테이션 경도란, 나노 인덴테이션법이라고 하는 미소 영역의 경도를 측정하는 방법으로, 삼각뿔의 다이아몬드압자를(선재) 샘플 표면으로부터 밀어넣고, 그때에 부하 되는 하중과, 압자와 시료의 접촉 투영 면적으로부터 구해지는 경도를 말한다. 나노 인덴테이션 경도와 경도가 일반적인 지표인 빅커스 경도의 사이에는, 예를 들면, 빅커스 경도=(76.2×나노 인덴테이션 경도)＋6.3의 관계가 알려져 있다(비특허문헌 1).

비특허문헌 1：금속, Vol.78(2008) No.9, p.47

본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, 상기 선재 표면부를 가공 경화된 표면 가공층으로서 형성하고 또, 이 선재 표면부에서의 나노 인덴테이션 경도를 바람직하게는 1.5GPa 이상으로 함으로써, 선재의 내굴곡 피로 특성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 이 소정의 나노 인덴테이션 경도 1.5GPa 이상인 표면 가공층의 두께가, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역(최대로 20% 내측까지의 사이의 깊이 영역, 바람직하게는 15% 내측까지의 사이의 깊이 영역)이면, 구리합금 선재 전체의 신장도 10% 이상으로 양호한 특성을 발휘할 수 있기 때문에, 보다 우수한 마그넷 와이어로 할 수 있다.

본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, 상기 선재 표면부에서의 나노 인덴테이션 경도를 1.45GPa 이상으로 하지만, 1.6GPa 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 상한치에는 특별한 제한은 없지만, 통상, 1.7GPa 이하로 한다.

［합금 조성］

본 발명의 구리합금 선재는, (i) Ag를 0.5~4질량%, 및/또는 (ⅱ) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하고, 잔부는 Cu와 불가피 불순물로 이루어진다. 여기서, 합금 첨가 원소의 함유량에 대하여 단순히 「%」라고 하는 경우는, 「질량%」의 의미이다. 또, Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 합금 성분의 합계 함유량에는 특별한 제한은 없지만, 구리합금 선재의 도전율의 현저한 저하를 막기 위해서는, Ag 이외의 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 합금 성분의 함유량은 합계로 바람직하게는 0.5질량% 이하이다.

본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, (i) Ag를 단독으로 함유해도 좋고, 혹은, (ⅱ) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 단독으로 함유해도 좋으며, 혹은, 이들 (i) Ag 와 (ⅱ) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 양쪽 모두 함유해도 좋다.

이들 원소는, 각각 고용 강화형 혹은 석출 강화형의 원소이며, Cu에 이들 원소를 첨가함으로써 도전율을 큰폭으로 저하시키지 않고 강도를 높일 수 있다. 이 첨가에 의하여, 구리합금 선재 자체의 강도가 높아져, 내굴곡 피로 특성이 향상되는 동시에, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하의 극세선으로 가공한 후에 가열 처리(반연화 처리)를 실시해도, 상기 반연화 처리 후에 행하여 상기 선재 표면부를 경화하기 때문에 최종(마무리) 냉간 가공에 견딜 수 있게 된다. 일반적으로 내굴곡 피로 특성은 인장 강도에 비례하지만, 인장 강도를 크게 하기 위해서 가공을 더하면 신장이 저하하여 마그넷 와이어 등의 극세 구리합금 선재로 성형할 수 없게 된다. 여기서, 굴곡 피로시에 구리합금 선재에 걸리는 굽힘 변형은 선재의 외주부만큼 크고, 중심부에 가까울수록 굽힘 변형량은 작아진다. 그 때문에, 본 발명에 의하면, 마무리 냉간 가공에 의하여 선재 표면의 소정의 깊이 영역(상기 선재 표면부)만 소정의 경도를 가지도록 가공 경화함으로써, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 선재 표면부만 가공 경화되어 있는 한편으로, 상기 선재 표면부 이외의 선재 잔부 전체(즉, 선재 표면부 이외의, 상기 소정의 깊이보다 깊은 중심까지의 부분)는 반연화 상태를 유지하고 있다. 이 때문에, 선재 전체로서의 신장을 충분히 확보할 수 있으므로, 마그넷 와이어 등의 극세 구리합금 선재에의 성형이 가능해진다.

Ag는, 이들의 원소 중에서도 특히 도전율을 낮추지 않고 강도를 높일 수 있는 원소로서, 예를 들면 마그넷 와이어 등에 이용되는 본 발명에 따른 구리합금에 있어서의 필수 첨가 원소의 일례이다. 본 발명에 있어서, Ag 함유량은 0.5~4질량%로 하고, 바람직하게는 0.5~2%이다. Ag 함유량이 너무 적은 경우, 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또, Ag 함유량이 너무 많으면 도전성이 저하하는 동시에 비용이 너무 높아 진다.

Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 원소는, 본 발명에 따른 구리합금에 있어서의 필수 첨가 원소의 다른 일례이다. 본 발명에 있어서, 이들 원소의 함유량은 각각의 함유량으로서 0.05~0.3%로 하고, 바람직하게는 0.05~0.2%이다. 이 함유량이 각각의 함유량으로서 너무 적은 경우, 이들의 원소 첨가에 의한 강도 상승의 효과를 거의 기대할 수 없다. 또, 이 함유량이 너무 많으면 도전율의 저하가 너무 크기 때문에, 마그넷 와이어 등의 구리합금 선재로서 부적절하다.

［제조방법］

본 발명의 구리합금 선재의 제조방법에 대하여 설명한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 구리합금 선재의 형상은, 환선으로 한정되지 않고, 각선이나 평각선으로 해도 좋기 때문에, 이들에 대하여 이하에 설명한다.

［환 선재의 제조방법］

우선, 본 발명의 구리합금 환선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 중간 냉간 가공, 중간 열처리(중간 소둔(燒鈍)), 최종 열처리(최종 소둔)의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 여기서, 중간 소둔을 부여하지 않아도 원하는 물성을 가지는 구리합금 선재가 얻어지는 경우에는, 중간 소둔은 생략해도 좋다.

［주조(鑄繰)］

Cu에, Ag와 및/또는 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 첨가 원소를 첨가하고, 주조기 내부(내벽)가 바람직하게는 탄소제의, 예를 들면 흑연 도가니에서, 용해하여 주조한다. 용해할 때의 주조기 내부의 분위기는, 산화물의 생성을 방지하기 위해서 진공 혹은 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 주조 방법에는 특별한 제한은 없고, 예를 들면 횡형 연속 주조기나 업캐스트법(upcast method) 등을 이용할 수 있다. 이들 연속 주조 신선법(伸線法)에 의하여, 주조로부터 신선의 공정을 연속하여 행하여, 지름이 통상 φ8~23㎜ 정도의 황인선을 주조한다.

연속 주조 신선법에 의하지 않는 경우에는, 주조에 의하여 얻은 빌렛(주괴)을 신선(伸線) 가공에 부여함으로써, 마찬가지로 지름이 통상 φ8~23㎜ 정도의 황인선을 얻는다.

［냉간 가공, 중간 소둔］(선재 가공 공정)

이 황인선에 냉간 가공을 실시함으로써, 지름 φ0.1㎜ 이하의 세경선으로 가공한다. 이 냉간 가공으로서는, 냉간 신선 하는 것이 바람직하다.

이 냉간 가공(신선)에서의 가공률은, 목표 선지름과 구리합금 조성, 또한 그 후의 열처리나 냉간가공에서의 조건에 따라 바뀌고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 이 가공률을 70.0~99.9%로 한다.

이 냉간 가공이, 제 1 냉간 가공(신선)과 제 2 냉간 가공(신선)의 복수의 냉간 가공 공정을 가지고 있는 경우, 제 1과 제 2 냉간 가공의 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 행해도 좋다.

중간 소둔을 행하는 열처리 방법은 배치식과 연속식으로 대별될 수 있다. 배치식 열처리는 처리 시간, 비용이 들기 때문에 생산성이 뒤떨어지지만, 온도나 유지 시간의 제어를 행하기 쉽기 때문에 특성의 제어를 행하기 쉽다. 이것에 대해 연속식 열처리는 신선 가공 공정과 연속으로 열처리를 행할 수 있기 때문에 생산성이 뛰어나지만, 극히 단시간에 열처리를 행할 필요가 있기 때문에 열처리 온도와 시간을 정확하게 제어하여 특성을 안정하여 실현시키는 것이 필요하게 된다. 각각의 열처리 방법은 이상과 같이 장점과 단점이 있기 때문에, 목적에 따른 열처리 방법을 선택하면 좋다.

배치식의 경우는, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성 분위기의 열처리로에서, 300~600℃로 30분~2시간 열처리를 행하는 것이 바람직하다.

연속식 열처리로서는, 통전(通電) 가열식과 분위기 내 주간(走間) 열처리식을 들 수 있다. 통전 가열식은, 신선 공정 도중에 전극 고리를 설치하고, 전극 고리 사이를 통과하는 구리합금 선재에 전류를 흘려, 구리합금 선재 자신에게 발생되는 주울열에 의하여 열처리를 행하는 방법이다. 분위기 내 주간 열처리식은, 신선 도중에 가열용 용기를 설치하고, 소정의 온도(예를 들면, 300~700℃)로 가열된 가열용 용기 분위기 중에 구리합금 선재를 통과시켜 열처리를 행하는 방법이다. 어떤 열처리 방법도 구리합금 선재의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기하에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 이들 연속식 열처리에서의 열처리 조건은 300~700℃에서 0.1~5초의 열처리를 행하는 것이 바람직하다.

복수의 냉간 가공 사이에서 중간 소둔을 행함으로써, 얻어지는 선재의 신장을 회복시킴으로써 가공성을 향상시킬 수 있다. 또, 중간 소둔에 의해 Ag 석출이 촉진되며, 얻어지는 선재의 강도, 도전성을 보다 높게 할 수 있다. 예를 들면, 이 중간 열처리 후의 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상, 신장 10% 이상의 특성을 만족하여 이루어진 조건으로 행하는 것이 바람직하다.

［마무리 소둔(최종 소둔이라고도 한다)］(최종 열처리 공정)

상기 공정에 의해 원하는 사이즈(선 지름)까지 가공한 구리합금 선재에 최종 열처리로서 마무리 소둔을 실시한다.

마무리소둔으로서의 이 열처리는, 열처리 후의 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상, 신장 10% 이상의 특성을 만족하여 이루어진 조건으로 행한다. 마무리소둔을 이러한 반연화 처리로 함으로써, 구리합금 선재 자체의 강도를 높여 내굴곡 피로 특성을 향상시키면서, 열처리 후의 표면에의 마무리 냉간 가공을 행하기 쉽게 할 수 있다.

마무리소둔을 행하는 열처리 방법으로서는 상기 중간소둔과 마찬가지로, 배치식과 연속식을 들 수 있다.

이 마무리소둔 시에, 구리합금 선재의 조성이나 가공률에 의해서는, 최종 열처리 후의 선재에서의 인장 강도, 신장이 약간 변화하는 경우가 있다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 이 최종 열처리(마무리소둔)에 의하여 얻어지는 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상, 신장이 10% 이상이 되도록, 마무리소둔에서의 가열 온도, 가열 유지 시간을 적당히 조정한다.

일반적으로 열처리 온도가 높을수록 단시간에, 열처리 온도가 낮을수록 장시간에 열처리를 행한다. 본 발명에 있어서는, 마무리소둔을 배치식으로 행하는 경우는, 300~450℃에서 30분~2시간의 열처리로 하는 것이 바람직하다. 한편, 연속식으로 행하는 경우는, 300~700℃에서 0.5~5초의 열처리로 하는 것이 바람직하다.

이 최종소둔 후에 마무리 가공을 행함으로써, 구리합금 선재의 선재 표면부뿐만 아니라 보다 중심측의 구리합금 선재 전체의 특성도 약간 변화시켜 버린다. 이 최종소둔 후의 마무리 냉간 가공에 의하여 얻어지는 구리합금 선재의 최종 특성이 인장 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상이 되도록, 상기한 바와 같이, 최종소둔 전의 구리합금 선재의 특성을 조정하고, 또, 최종 소둔 조건을 결정한다.

［마무리 냉간 가공］(냉간 가공 공정)

이상의 최종 열처리 한 구리합금 선에 최종(마무리) 냉간 가공을 실시하고, 선재 표면부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이 되도록 경화한다. 본 발명의 구리합금 선재는 강도가 높기 때문에 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)가 0.1㎜ 이하의 극세선에 대해서도 마무리 냉간 가공을 행할 수 있다. 일반적으로 내굴곡 피로 특성은 인장 강도에 비례하지만, 인장 강도를 크게 하기 위해서 가공을 더하면 신장이 저하하여 마그넷 와이어 등으로 성형할 수 없게 된다. 굴곡 피로시에 선에 걸리는 굽힘 변형은 선의 외주부만큼 크고, 중심부에 가까울수록 굽힘 변형량은 작아진다. 그 때문에 마무리 냉간 가공을 행하여 선재 표면부만 딱딱하게 함으로써, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 선재의 선재 표면부만 딱딱해져 있는 한편으로 선재의 중심측은 반연화 상태를 유지하고 있기 때문에, 선재 전체의 신장은 충분히 확보할 수 있어 마그넷 와이어 등의 극세 선재에의 성형도 가능해진다. 본 발명에 있어서는, 마무리 냉간 가공에 부여되기 전에, 최종 제품의 구리합금 선재에서의 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상의 특성을 부여하는 반연화 열처리를 실시해 둠으로써, 단선의 리스크를 효과적으로 낮출 수 있다. 이 마무리 냉간 가공으로서는, 신선 가공을 행하지만, 이 신선 가공의 가공률은 통상 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%이다. 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 작은 경우에는, 표면 가공, 강도가 불충분하고 내굴곡 피로 특성 향상의 효과가 불충분한 경우가 있다. 또, 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 큰 경우에는, 상기 가공이 선재 표면부를 초과하여 선재 전체에 미쳐 버려, 신장을 손상시키면서 가공에서의 단선의 리스크가 높아지는 경우가 있다.

［평각 선재의 제조방법］

다음에, 본 발명의 구리합금 평각 선재의 제조방법은, 평각선 가공공정을 가지는 것과, 평각 형상으로 적절한 마무리 냉간 가공으로 하는 것 이외는, 상기 환 선재의 제조방법과 같다. 구체적으로는, 본 발명의 평각 선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 중간 냉간 가공(냉간 신선), 평각선 가공, 최종 열처리(최종 소둔), 마무리 냉간 가공의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 필요에 따라서, 중간 냉간 가공과 평각선 가공 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 넣어도 좋은 것도, 상기 환선재의 제조방법과 같다. 주조, 냉간 가공, 중간 소둔, 최종 소둔의 각 공정의 가공·열처리의 각 조건과 그들의 바람직한 조건도 환선재의 제조방법과 같다.

［평각선 가공］

평각선 가공 전까지는, 환선재의 제조와 마찬가지로 하고, 주조에서 얻은 주괴에 냉간 가공(신선 가공)을 실시하여 환선 형상의 황인선을 얻고, 필요에 따라 중간 소둔을 실시한다. 평각선 가공으로서는, 이렇게 하여 얻은 환선(황인선)에, 압연기에 의한 냉간 압연, 카세트 롤러 다이스에 의한 냉간 압연, 프레스, 인발 가공 등을 실시한다. 이 평각선 가공에 의해, 폭 방향(TD) 단면 형상을 사각형으로 가공하고, 평각선의 형상으로 한다. 이 압연 등은, 통상 1~5회의 패스에 의하여 행한다. 압연 등의 각 패스에서의 압하율과 합계 압하율은, 특별히 제한되지 않고, 원하는 평각선 사이즈가 얻어지도록 적당히 설정하면 좋다. 여기서, 압하율이란 평각 가공을 행하였을 때의 압연 방향의 두께의 변화율이며, 압연 전의 두께를 t₁, 압연 후의 선의 두께를 t₂로 했을 때, 압하율(%)은｛1-(t₂/t₁)｝×100으로 표시된다. 예를 들면, 이 합계 압하율은, 10~90%로 하고, 각 패스에서의 압하율은, 10~50%로 할 수 있다. 여기서, 본 발명에 있어서, 평각선의 단면 형상에는 특별한 제한은 없지만, 어스펙트비는 통상 1~50, 바람직하게는 1~20, 더 바람직하게는 2~10이다. 어스펙트비(하기의 w/t로서 표시된다)란, 평각선의 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 장변에 대한 단변의 비이다. 평각선의 사이즈로서는, 평각 선재의 두께(t)는 상기 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 단변과 같고, 평각 선재의 폭(w)은 상기 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 장변과 같다. 평각 선재의 두께는, 통상 0.1㎜ 이하, 바람직하게는 0.08㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.06㎜ 이하이다. 평각 선재의 폭은, 통상 1㎜ 이하, 바람직하게는 0.7㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎜ 이하이다.

［마무리 냉간 가공］

마무리 냉간 가공은, 평각 선재의 경우, 상기 평각선 가공과 마찬가지로 행한다. 이 마무리 냉간 가공에 의하여, 선재 표면부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이 되도록 경화하는 것은, 환 선재의 경우와 마찬가지이다. 구체적으로는, 평각 선재에 대한 마무리 냉간 가공은, 압연기에 의한 냉간압연, 카세트 롤러 다이스에 의한 냉간압연으로 한다. 이 가공률은 통상 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%이다. 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 작은 경우에는, 표면 가공, 강도가 불충분하고 내굴곡 피로 특성 향상의 효과가 불충분한 경우가 있다. 또, 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 큰 경우에는, 상기 가공이 선재 표면부를 초과하여 선재 전체에 미쳐 버려, 신장을 손상시키면서 가공에서의 단선의 리스크가 높아지는 경우가 있다.

이러한 가공, 열처리에 의하여 제조된 평각 선재는, 마무리 냉간 가공에 의하여 두께 방향의 상하면 표층에서 선재 표면으로부터 적어도 깊이 5%까지의 영역(최대로 선재 표면으로부터 깊이 20%까지의 영역. 바람직하게는 선재 표면으로부터 깊이 15%까지의 영역)에, 나노 인덴테이션 경도 1.45GPa 이상의 경화층을 표면 가공층으로서 설치되어 이루어진다. 상기 환 선재의 경우에는, 선재의 원주 방향의 표면 전체면에 상기 경화층이 표면 가공층으로서 존재하는 것에 대하여, 평각 선재의 경우에는, 선재 표면의 두께 방향의 상하 양면에 각각 상기 경화층이 표면 가공층으로서 존재하는 점이 다르다. 그렇지만, 소정의 얕은 범위 내의 선재 표면부에 상기 경화층을 표면 가공층으로서 가지는 점에서는, 환 선재와 평각 선재(또한 각선재)에서 같다.

이 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공하는 경우, 본 발명에 의한 환 선재와 마찬가지로, 높은 신장, 굴곡 피로 특성을 발현할 수 있다. 여기서, 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공한다는 것은, 평각 선재의 폭(w)을 코일 폭으로 하고, 평각선을 코일 형상으로 감는 것을 말한다.

［각선재의 제조방법］

또한, 각선재를 제조하는 경우에는, 상기 평각 선재의 제조방법에 있어서, 폭 방향(TD) 단면이 정사각형(w=t)이 되도록 설정하면 좋다.

［선재의 제조방법의 다른 실시형태］

본 발명의 구리합금 선재의 제조방법의 다른 일실시 형태로서는, 우선 주조에 의하여 얻은 황인선을 제 1 냉간 가공(신선)에 부여한 후에, 중간 소둔에 의하여 신장을 회복하고, 다시 제 2 냉간 가공(신선)을 행하여 원하는 선 지름 또는 선재의 두께로 하며, 최종(마무리) 소둔에 의하여 소정의 기계 강도와 신장으로 회복해 두고, 그 후, 최종(마무리) 냉간 가공에 의하여 선재 표면부의 나노 인덴테이션 경도를 조정하면서 구리합금 선재 전체를 소정의 기계 강도와 신장을 가지도록 최종적으로 조정한다, 라고 하는 전(全) 제조공정을 들 수 있다. 단, 에너지 소비, 효율의 관점에서는, 냉간 가공 공정의 수를 줄이는 것이 바람직하다.

이들 제 1 및 제 2 냉간 신선 가공 공정에서의 각 가공률은, 목표 선 지름 또는 선재의 두께와 구리합금 조성, 또한 중간 소둔 및 마무리 소둔의 2회의 열처리 조건에 따라 바뀌고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상, 제 1 냉간 가공(신선)에서의 가공률을 70.0~99.9%로 하며, 제 2 냉간 가공(신선)에서의 가공률을 70.0~99.9%로 한다.

［평각 선재 및 각선재의 제조방법의 다른 실시형태］

상기의 제조방법을 대신하여, 소정의 합금 조성의 판재 또는 조재(條材)를 제조하고, 이들의 판 또는 조(條)를 슬릿하여, 원하는 선 폭의 평각 선재 또는 각선재를 얻을 수 있다.

이 제조공정으로서 예를 들면, 주조, 열간 압연, 냉간 압연, 마무리 소둔, 마무리 냉간 가공, 슬릿 가공으로 이루어진 방법이 있다. 필요에 따라서 냉간 압연의 도중에 중간 소둔을 넣어도 좋다. 슬릿 가공은 경우에 따라서는 마무리 소둔 전, 혹은 마무리 냉강 가공 전에 행해도 좋다.

이상의 제조방법에 따라 인장 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상의 구리합금 선재로 한다.

［선 지름 또는 선재의 두께, 용도］

본 발명의 구리합금 선재의 선 지름 또는 선재의 두께는 0.1㎜ 이하이고, 바람직하게는 0.08㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.06㎜ 이하이다. 선 지름 또는 선재의 두께의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 현재의 기술에서는 통상 0.01㎜ 이상이다.

본 발명의 구리합금 선재의 용도는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰 등에 사용되고 있는 스피커 코일에 이용되는 극세선인 마그넷 와이어 등을 들 수 있다.

［다른 물성］

본 발명의 구리합금 선재의 인장 강도를 350MPa 이상으로 한 것은, 350MPa 미만에서는 신선 가공에 의해 세경화(細徑化) 했을 때의 강도가 부족하고, 내굴곡 피로 특성이 뒤떨어지기 때문이다.

또, 본 발명의 구리합금 선재의 신장을 7% 이상으로 한 것은, 7% 미만에서는 가공성이 뒤떨어지고, 코일을 성형할 때에 파단 등의 불편이 생겨 버리기 때문이다.

이상의 방법에서 얻어진 본 발명의 구리합금 선은 극세선 마그넷 와이어 등의 극세 구리합금 선재로서 성형 가능한 신장을 가지면서 높은 내굴곡 피로성을 나타낸다.

실시예

이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

［환 선재의 실시예, 비교예］

주조재는, 0.5~4질량%의 Ag, 및/또는, 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%의 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 표 1~3에 나타낸 여러 가지의 합금 조성을 가지는 본 발명 예의 구리합금과 표 1~3에 나타낸 여러 가지의 합금 조성을 가지는 비교예의 구리합금을, 각각 횡형 연속 주조 방법으로 지름 φ10㎜의 황인선으로 주조했다.

이 황인선을 냉간 가공(신선), 중간 소둔, 마무리 소둔, 마무리 냉간 가공(신선)(이하의 제 1과 제 2의 2회의 냉간 가공의 합계 가공률： 99.984%)하여, 표 1, 표 3의 시험예에서는 최종 선 지름 φ40㎛, 표 2의 시험예에서는 표 중에 나타낸 각종 선 지름의 각 환선재 샘플을 제작했다.

중간 소둔, 마무리 소둔의 열처리는, 배치 소둔, 전류 소둔, 주간(走間) 소둔의 3 패턴으로부터 선택되 어느 하나로 실시하고, 모두 질소 분위기하에서 행하였다. 한편, 중간 소둔은, 제 1 냉간 가공(신선)과 제 2 냉간 가공(신선) 사이에 한 번만 행하였다. 표 1 및 표 2에 나타낸 시험예에서는 중간 소둔은 행하지 않았다. 또, 표 3에 나타낸 시험예에서는, 중간 소둔을 행한 것과 행하지 않은 것이 있다. 중간소둔을 행한 시험예에서의 제 1의 냉간 가공(신선) 후에 중간소둔 전의 선 지름을, 표 3중의 「중간소둔」의 「선 지름(㎜)」란에 나타냈다. 이 경우의 가공률은, 제 1의 냉간 가공(신선)의 가공률을 70.0~99.9%, 제 2의 냉간 가공(신선)의 가공률을 70.0~99.9%로 했다.

표 1~3에, 본 발명에 의한 구리합금 환 선재와 비교예의 구리합금 환 선재의 제조 조건으로 얻어진 구리합금 환 선재의 특성을 나타낸다.

［평각 선재의 실시예, 비교예］

상기 환선재와 마찬가지로 하고, 단, 황인선을 냉간 가공(신선) 후, 또는 행한 경우에는 중간 소둔 후, 중 어느 하나에, 평각 선가공을 실시하고 나서, 마무리 소둔한 후에, 마무리 냉간 가공하여, 평각 선재 샘플을 제작했다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 중간 소둔은 행한 것과 행하지 않은 것이 있다.

평각 선가공은, 표 4에 나타낸 바와 같이, 이 가공 전의 환선의 선 지름(φ)(㎜)을, 폭(w)(㎜)×두께(t)(㎜)의 사이즈의 평각선으로 냉간 압연에 의하여 가공했다. 마무리 냉간 가공은, 표 4에 나타낸 가공률로 한 이외는 상기 평각선 가공과 마찬가지로 하고, 냉간압연에 의하여 가공했다.

표 4에, 본 발명에 의한 구리합금 평각 선재와 비교예의 구리합금 평각 선재의 제조 조건으로 얻어진 구리합금 평각 선재의 특성을 나타낸다.

［특성］

이상과 같이 하여 얻은 환선재와 평각 선재의 샘플에 대하여, 각종 특성을 시험, 평가했다.

인장 강도(TS), 신장(El)은, JIS　Z2201, Z2241에 따라 측정했다.

굴곡 피로 파단 회수는, 굴곡 피로 시험으로서 도 1에 나타내는 장치를 이용하여 선재의 공시재가 파단할 때까지의 회수를 측정했다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 시료로서 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)가 0.04㎜(40㎛)인 구리합금 선재의 시료를 다이스에서 끼워넣고, 선재의 굴곡을 억제하기 위해 하단부에 10g의 추(W)를 매달아 하중을 걸었다. 평각선의 경우에는, 선재의 두께 방향(ND)에서 샘플을 다이스에 끼워넣도록 세트 했다. 시료의 상단부는 접속구로 고정했다. 이 상태에서 시료를 좌우로 90도씩 접어구부리고, 매분 100회의 속도로 반복하여 구부려서, 파단될 때까지의 휨 회수를 각각의 시료에 대하여 측정했다. 한편, 휨 회수는 도면 중 1→2→3의 1왕복을 1회로 세고, 또, 2개의 다이스 사이의 간격은, 시험중에 구리합금 선재의 시료를 압박하지 않게 1㎜로 했다. 파단의 판정은, 시료의 하단부에 늘어뜨린 추가 낙하했을 때에, 파단한 것으로 했다. 한편, 다이스의 곡율에 의하여, 휨반경(R)은 2㎜로 했다.

코일 수명은, 상기 시험 방법으로 측정한 굴곡 피로 파단 회수로, 다음과 같이 평가했다. 굴곡 피로 시험의 결과로부터 파단 회수가 7000회 이상의 것을 「◎(우수)」, 5000회 이상이며 7000회 미만의 것을 「○(양호)」, 3000회 이상이며 5000회 미만의 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 3000회 미만의 것을 「×(불량)」이라고 평가했다.

신선성으로서, 신선 중의 단선의 유무로 평가했다. 이 시험은, 연화 내지 반연화 처리한 구리합금 선재를 길이 100㎞ 마무리 가공하는 시험을 5회 행하고, 한번도 단선하지 않고 신선 된 것을 「○(양호)」, 1회 단선한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 2회 이상 단선한 것을 「×(불량)」이라고 했다.

선재 표면부 및 선재 중심부의 경도는 나노인덴타(엘리오닉스(ELIONIX) 사제 ENT-2100)를 사용하여 측정했다.

선재의 표면측에 있는 가공층의 두께(㎛)는, 선재 횡단면(TD단면)의 조직 관찰과 나노인덴타 시험에서의 경도 변화로부터 구하여 「표면 가공층 두께(㎛)」로 했다. 또, 이 구한 가공층의 두께(㎛)로부터, 선재 최표면으로부터 가공층의 가장 중심측까지의 두께의 선재의 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)에 대한 비율(%)을 계산하여 구하고 「표면 가공층 두께(%)」로 했다.

코일 성형성은, 구리합금 선재 100㎞를 지름 φ5㎜의 코일로 권선 가공했을 때의 단선 발생 빈도를 시험하여, 한번도 단선하지 않은 것을 「○(양호)」, 1회 단선한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 2회 이상 단선한 것을 「×(불량)」으로 하여 평가했다.

표 1에 Cu-2% Ag 합금선을 최종 선 지름 0.04㎜(φ40㎛)가 되도록 가공, 열처리한 본 발명 예의 환 선재의 샘플(실시예 1~6)과 비교예의 환 선재의 샘플(비교예 1~7)의 특성을 측정, 평가한 결과를 나타낸다. 최종 열처리(마무리소둔) 조건을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하고, 마무리 냉간 가공 전의 강도와 신장을 여러 가지 변화시켰다.

[표 1]

실시예 1~6에 나타내는 바와 같이, 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상이 되도록 최종 열처리(마무리소둔)를 실시한 구리합금 선재에 3~15%의 가공률의 마무리 냉간 가공을 더함으로써, 선재 표면부에 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상의 가공층이 형성되어 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있었던 것을 알 수 있다. 또, 실시예 3~5에 나타내는 바와 같이 마무리 냉간 가공의 가공률이 7~12%의 경우가, 보다 내굴곡 피로 특성 향상 효과가 우수하기 때문에 바람직하다.

이것에 대하여, 비교예 1과 같이 이 선재 표면부를 설치하는 마무리 냉간 가공을 실시하지 않은 경우나, 비교예 2나 3에 나타내는 바와 같이 마무리 냉간 가공에서의 가공률이 3% 미만으로 너무 작은 경우에는, 가공층이 전혀 존재하지 않든지 혹은 가공층의 층 두께가 너무 얇기 때문에 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 없다. 또, 비교예 4나 5와 같이 마무리 냉간 가공에서의 가공률이 15%보다 크거나 너무 큰 경우, 선재 표면부 뿐만 아니라, 보다 중심측까지를 포함한 구리합금 선재 전체로의 가공으로 되어 버리기 때문에, 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 표면 가공층이 만족하게 형성되지 않아, 마무리 냉간 가공 후의 구리합금 선재의 신장이 뒤떨어지고, 또, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 없다.

또한, 비교예 6과 같이 마무리 냉간 가공 전의 최종 열처리가 불충분하여 신장이 10% 미만의 경우는 마무리 냉간 가공 후의 구리합금 선재의 신장이 7% 미만으로 되어 코일 성형성이 불충분하게 되어 버린다. 또, 비교예 7에 나타내는 바와 같이 마무리 냉간 가공 전의 최종 열처리로 너무 연화시켜서 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 미만이면, 선재 표면부의 경도가 부족하고, 마무리소둔 후의 강도도 부족하다. 또한, 마무리 냉간 가공시의 단선을 초래해버린다.

한편, 평각 선재의 경우에도, 상기 환 선재의 경우와 같은 결과를 얻을 수 있다.

실시예 7~12, 비교예 8~9에서는, 최종 열처리(마무리소둔) 조건을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경하고, 마무리 냉간 가공 전의 강도를 여러 가지 변화시킨 여러 가지 지름의 Cu-1% Ag 합금환 선재를 10%의 가공률로 마무리 냉간 가공했을 때의 신선성에 대하여 평가한 결과를 나타낸다. 한편, 비교예 10~11에서는, 상기 Cu-1% Ag 합금선을 대신하여 Cu-0.3% Ag 합금 환 선재로 한 이외는 상기와 마찬가지로 시험했다.

신선성에 대해서는 연화 내지 반연화 처리한 구리합금 선재를 길이 100㎞ 마무리 가공하는 시험을 5회 행하고, 한 번도 단선하지 않고 신선 된 것을 「○(양호)」, 1회 단선한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 2회 이상 단선한 것을 「×(불량)」이라고 했다.

선 지름(φ) 0.5㎜ 이상의 비교적 굵은 선을 신선 가공하는 경우는 단선하지 않고 신선할 수 있지만, φ0.1㎜ 이하의 선을 신선하는 경우, 신선 가공 전에 마무리 소둔 후의 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조방법에서 규정하는 제조 조건에 의하여, φ0.1㎜ 이하의 가는 선에 대하여 표면 가공을 실시하여 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

[표 2]

표 3에 그 외 여러 가지 합금 조성의 구리합금으로 조제한 환 선재의 본 발명의 실시예와 비교예를 나타낸다. 마무리 냉간 가공 전 최종 열처리(마무리소둔)에 의하여 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상의 구리합금 선재로 함으로써, φ0.1㎜ 이하로 가공률 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%의 마무리 냉간 가공을 실시하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있다.

또, 이 가공률 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%의 마무리 냉간 가공에 의하여 선재에 소정의 표면 가공을 실시함으로써, 구리합금 선재의 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있고, 마무리 냉간 가공 후의 신장이 7% 이상, 바람직하게는 10% 이상으로 충분한 코일 성형성을 가지며, 또, 코일 수명이 긴 마그넷 와이어 등을 얻어지는 것을 알았다.

특히, 비교예와 본 발명의 실시예와의 대비에서, 선재의 최표면으로부터 선 지름에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이며, 또, 최종 선재의 인장 강도가 350MPa 이상으로 신장이 7% 이상인 경우에, 원하는 물성을 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.

[표 3A]

[표 3B]

[표 3C]

[표 3D]

[표 3E]

[표 3F]

표 4에, 여러 가지 합금 조성의 구리합금으로 조제한 평각 선재의 본 발명의 실시예와 비교예를 나타낸다. 표 4에서, 평각 선재의 경우에도, 환 선재의 경우와 같은 결과가 얻어진 것을 알 수 있다.

[표 4A]

[표 4B]

[표 4C]

[표 4D]

Claims

Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어지며, 선 지름(線徑) 또는 선재(線材)의 두께가 0.1㎜ 이하인 구리합금 선재로서, 상기 선재의 최표면(最表面)으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션(nano indentation) 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재의 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재.
제 1 항에 있어서,
Ag를 0.5~4질량% 함유하여 이루어진 구리합금 선재.
제 1 항에 있어서,
Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하여 이루어진 구리합금 선재.
Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어진 구리합금의 황인선(荒引線)에 냉간 가공을 실시하여, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하의 선재를 형성하는 선재 가공 공정과,
상기 선재에 열처리를 실시하고, 이 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 최종 열처리 공정과,
상기 열처리가 실시된 선재에 가공률 3~15%의 냉간 가공을 실시하는 냉간 가공 공정
을 포함하는 구리합금 선재의 제조방법으로서,
상기 얻어지는 구리합금 선재가, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인, 구리합금 선재의 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 선재 가공 공정에서, 복수의 냉간 가공의 사이에 중간 열처리를 행하고, 이 중간 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 구리합금 선재의 제조방법.