KR20180009736A

KR20180009736A - 구리합금 판재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20180009736A
Application number: KR1020177027039A
Authority: KR
Inventors: 다케미 이소마쓰; 마사루 히구치
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2018-01-29
Also published as: CN107406915B; KR102545312B1; TWI705148B; JPWO2016186107A1; CN107406915A; WO2016186107A1; JP6162910B2; TW201708554A

Abstract

프레스 펀칭 가공성, 내력, 굽힘 가공성, 도전성이 우수하고, 초소형 단자에 적절한 구리합금 판재 및 그 제조방법을 제공한다.　Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, Sn을 0∼0.5%질량%, Zn을 0∼1.0질량%, Mg를 0∼0.2질량%, Mn을 0∼0.15질량%, Cr을 0∼0.2질량%, Co를 0∼1.5질량%, Fe를 0∼0.02질량%, 및 Ag를 0∼0.1질량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지고, 압연면에 평행한, 판 두께의 절반의 두께 위치의 평면에 있어서의, 전자 후방산란 회절법에 따른 결정 방위 해석에 있어서, S 방위｛321｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립이 60㎛ 사각형 내에 3개 이상 50개 이하 분포하며, 또한, S 방위｛231｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립의 평균 결정립 면적이 1.0μ㎡ 이상 300μ㎡ 이하인, 구리합금 판재, 및 상기 구리합금 판재의 제조방법.

Description

구리합금 판재 및 그 제조방법

본 발명은, 전기·전자기기용 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 자동차 차재용 커넥터 등에 적용되는 구리합금 판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전기·전자기기 용도에 사용되는 구리합금 재료에 요구되는 특성 항목은, 도전율, 내력(항복 응력), 인장 강도, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성, 피로 특성, 프레스 펀칭 가공성 등이 있다. 근래, 전기·전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화, 고밀도 실장화나, 사용 환경의 고온화에 수반하여, 이들의 특성에 대하여 요구 수준이 높아지고 있다.

근래, 전기·전자기기용 재료는, 인청동, 황동 등의 고용강화, 가공 경화에 의한 고강도화시킨 합금을 대신하여, 석출 강화형의 구리합금의 사용량이 증가하고 있다. 석출 강화시킨 구리합금은, 용체화 등으로 고용시킨 후에 시효 석출 열처리를 실시함으로써, 구리합금 중에서 미세한 제2상(석출물)이 균일하게 분산하여, 합금의 강도가 높아짐과 함께, 구리합금 중의 고용원소의 양이 감소하기 때문에, 도전율이 향상된다. 이것에 의해, 강도, 도전율이 우수한 재료가 얻어진다.

그렇지만, 요즈음의 전자기기나 자동차에 사용되는 부품의 소형화에 수반하여, 단자도 재료의 고강도화, 박판화, 핀 폭의 협소화가 현저하여, 보다 정밀한 가공이 요구된다. 예를 들면 폭이 0.3㎜ 이하의 초소형 단자는, 프레스 가공 시에 재료를 누르는 면적도 작아지기 때문에, 가공시에 버어(burr), 패임, 처짐이 발생하기 쉬워지는 동시에, 펀칭 방향으로 재료의 구름이 생겨, 치수 대로의 가공이 지극히 어렵다. 또, 프레스 파면 중, 전단면과 파단면의 비율의 불균일화가 진행되어, 가공 후의 치수가 설계치와 크게 달라져 버려, 단자의 접압, 변형량 등의 기계 특성에 영향을 미쳐 버리게 된다. 이에 대하여, 재료의 누름이나 클리어런스 조정, 펀칭 속도의 조정 등의 제어로, 어느 정도는 가공성이 개선되지만, 대폭적인 개선은 곤란했다. 또, 프레스 가공 후의 굽힘 가공에 대해서도 마찬가지로 정밀한 가공이 요구되어, 종래와 같은 가공으로는 크랙이 생겨 버린다.

이 초소형 단자의 프레스 가공시의 버어, 처짐, 움푹 패임 발생의 방지, 전단면과 파단면의 불균일의 방지, 굽힘 가공성의 개선의 요구에 대하여, 제2상의 분산과 제어에 의하여 해결하는 제안이 몇 개 이루어져 있다.

예를 들면, Cu-Ni-Si계 구리합금에 있어서 이하와 같은 개시가 몇 개 이루어져 있다. 특허문헌 1에는, Cu-Ni-Si계 합금의 프레스 가공시, 판재의 ND면에 ｛110｝,｛111｝,｛311｝을 배향시킴으로써, 재료의 전단 변형과 전단 변형 후에 펀치의 날끝에서 크랙 발생을 균일화하고, 파단 변형을 양호하게 하여, 프레스 펀칭 가공성을 개선하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, Cu-Ni-Si계 합금에 있어서, Cube 방위 ｛001｝＜100＞와 S 방위｛231｝＜3-46＞을 높임으로써, 굽힘 가공성과 내응력 완화 특성이 개선되는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, Cu-Ni-Si계 합금에 있어서, S 방위｛231｝＜3-46＞으로부터 방위가 벗어난 각도가 30° 이내인 결정립의 면적률을 60% 이상으로 함으로써, 굽힘 가공성이 개선되는 것이 나타나 있다. 특허문헌 4에는, Cu-Ni-Si계 합금 판재의 판면의 I｛420｝결정면, I｛220｝결정면의 X선 회절강도를 제어함으로써, 노치 굽힘 가공성이 개선되는 것이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2009-68114호 일본 특허공보 제 4875768호 일본 특허공보 제 4615628호 일본 공개특허공보 2009-35775호

그렇지만, 특허문헌 1∼4의 기술에서는 모두, 초소형 단자의 제조에 충분한 만큼 프레스 펀칭 가공성이 충분히 개선되어 있다고는 할 수 없다.

그래서, 본 발명의 과제는, 프레스 펀칭 가공성, 내력, 굽힘 가공성, 도전성이 우수하며, 초소형 단자에 적절한 구리합금 판재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 하기의 수단이 제공된다.

(1) Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, Sn을 0∼0.5%질량%, Zn을 0∼1.0질량%, Mg를 0∼0.2질량%, Mn을 0∼0.15질량%, Cr을 0∼0.2질량%, Co를 0∼1.5질량%, Fe를 0∼0.02질량%, 및 Ag를 0∼0.1질량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지고,

압연면에 평행한, 판 두께의 절반의 두께 위치의 평면에서의, 전자 후방산란 회절법에 따른 결정 방위 해석에 있어서, S 방위｛231｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립이 60㎛ 사각형 내에 3개 이상 50개 이하 분포하며, 또한,

S 방위｛231｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립의 평균 결정립 면적이 1.0μ㎡ 이상 300μ㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 구리합금 판재.

(2) 상기 구리합금 판재의 프레스 펀칭 파면을, 압연 평행방향(RD)을 법선으로 하는 측으로부터 관찰했을 때의, 전단면 길이(S_RD)와 파단면 길이(D_RD)의 비(S_RD/D_RD)가 1.0 이하이고, 압연 수직방향(TD)에서 관찰했을 때의, 전단면 길이(S_TD)와 파단면 길이(D_TD)의 비(S_TD/D_TD)가 1.0 이하이며, 또한 그 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝가 0.8 이상 1.2 이하인 (1)에 기재된 구리합금 판재.

(3) 상기 (1) 항에 기재된 구리합금 조성을 부여하는 구리합금 소재를 용해［공정 1］하고, 0.1℃／초부터 100℃／초의 냉각 속도로 냉각해서 주조［공정 2］하여, 주괴를 얻고, 이 주괴에 대하여, 길이방향과 폭 방향으로 각각 2회 이상, 합계 압연 가공률 5% 이상의 압연 가공을 실시하는 압연 1［공정 3］을 행하며, 유지 온도 800℃ 이상 1050℃ 이하, 유지 시간 3분∼10시간의 균질화 열처리［공정 4］한 후, 800℃ 이상 1050℃ 이하, 합계 압연 가공률 50% 이상으로 열간 압연［공정 5］을 행하고, 물 담금질에 의한 냉각［공정 6］을 더 행하여 박판을 얻고, 면삭［공정 7］을 행한 후, 합계 압연 가공률 50% 이상으로 냉간압연 2［공정 8］을 행하여 박판을 얻고, 압연중의 온도를 300℃ 이상 600℃ 이하로 가열하고, 합계 압연 가공률 30% 이상에서의 압연 가공 3［공정 9］을 행한 후, 승온 속도 5℃／초, 도달 온도 800℃, 도달 후에는 급냉하는 용체화 열처리［공정 10］를 실시하며, 승온 속도 5℃／초, 도달 온도 400℃ 이상, 유지 시간 10분∼10시간에서 열처리하는 시효 석출 열처리［공정 11］를 행한 후, 합계 압연 가공률이 5% 이상이 되도록 냉간압연 4［공정 12］를 행하고, 승온 속도 10℃／초, 도달 온도 300℃ 이상, 온도 도달 후에는 급냉하는 최종소둔［공정 13］, 산세·표면 연마［공정 14］를 행하는 각 공정을 포함하여 이루어지는 구리합금 판재의 제조방법.

본 발명의 구리합금 판재에 의하면, 프레스 펀칭 가공성, 굽힘 가공성이 우수하며, 우수한 내력과 도전성을 나타내는 구리합금 판재를 제공할 수 있다. 따라서, 전기·전자기기용 소형 커넥터, 단자재, 자동차 차재용 등의 커넥터나 단자재, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 특별히 적합한 성질을 가지는 구리합금 판재를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 제조방법에 의하면, 상기 구리합금 판재를 적합하게 제조할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적당히 첨부의 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 분명해 질 것이다.

도 1은, S 방위 결정립의 존재 상태의 일례를 설명한 평면도이다.
도 2는, 프레스 펀칭 파면에 있어서의 압연 평행방향(RD)으로의 전단면 길이(S_RD)와 파단면 길이(D_RD)의 비(S_RD/D_RD)와, 압연 수직방향(TD)으로의 전단면 길이(S_TD)와 파단면 길이(D_TD)의 비(S_TD/D_TD), 또한 그 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝를 설명하는 모식도이다.
도 3은, 판재 시료를, 금형(펀치, 다이)을 사용하여 펀칭 가공했을 때의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 구리합금 판재의 바람직한 하나의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서의 「판재」에는, 「조재(條材)」도 포함하는 것으로 한다.

본 발명자들은, 전기·전자기기 용도, 자동차 차량 탑재 용도로 적절한 구리합금에 대하여 연구를 행하였다. 그 결과, Cu-Ni-Si계의 구리합금 판재에 있어서, 프레스 펀칭 가공성, 강도, 굽힘 가공성을 크게 향상시키기 위하여, S 방위｛231｝＜3-46＞을 가지는 결정립의 일정한 면적에서의 등분산(等分散)을 향상시키는 것이, 프레스 펀칭 가공성, 강도, 굽힘 가공의 향상과 상관이 있는 것을 찾아냈다. 이 견지에 기초하여 예의 검토의 결과, 본 발명을 이루기에 이르렀다. 이것에 의해, 상기 금형의 클리어런스 검토나 속도 조정 등의 프레스 가공 기술과, 재료(금속 조직)의 제어에 의해, 가공 정밀도(파단면의 비율이 작은 우수한 가공성)의 대폭적인 향상이 전망된다. 또, 상기와 같은 금속 조직을 실현하기 위해, S 방위 결정립의 등분산을 향상시키는 것이 프레스 펀칭 가공성의 향상과 상관이 있는 것에 기초하여, 제조방법의 발명을 이루기에 이르렀다.

보다 상세하게는, 구리합금 판재의 프레스 펀칭 가공성을 개선하기 위하여, 본 발명자들은 프레스 펀칭 가공에서의 처짐, 움푹 패임, 버어, 전단/파단면의 발생에 대해 조사한 바, 구리합금 판재가 프레스 가공 중에 펀치와 다이의 사이에서 절단되는 과정에서, 소성변형이 국소적으로 발생하여, 펀치측으로부터 재료가 파단하고, 판 두께 방향으로 균열이 진전되며, 그 후, 파단에 이르는 것을 확인했다. 소성변형 중에는 펀치와 재료가 면으로 접촉하고 있기 때문에, 펀치, 재료 사이에서 마찰이 생겨, 전단면이 발생하는 것을 발견했다. 또, 국소적인 소성변형 중에 생기는 가공 경화에 의하여, 마이크로 보이드의 생성과 연결이 일어나, 가공 한계에 이르는 것을 확인했다. 또한, 이와 같이 양호한 프레스 펀칭 가공성을 얻기 위하여, 소성변형 중에 가공 경화가 생기기 어려운 결정 방위의 비율을 높이는 것이 효과적인 것을 찾아냈다.

이들 견지를 기초로 한층 더 조사를 진행시켜, S 방위｛231｝＜3-46＞의 결정립이 등분산하고 있는 경우에, 양호한 프레스 펀칭 가공성이 얻어지는 것을 찾아냈다.

여기서, S 방위 결정립이 등분산하고 있다라고 함은, 본 명세서에서는, 압연면(ND면)과 평행한, 판 두께의 절반의 두께 위치의 평면에서의, 전자 후방산란 회절법에 따른 결정 방위 해석에 있어서, 60㎛ 사각형(60㎛×60㎛) 내에 S 방위｛231｝＜3-46＞의 결정립(이하, 단순히 S 방위 결정립이라고 하기도 한다.)이 3개 이상 50개 이하 분포하고 있는 것을 말하는 것으로 한다.

본 실시형태의 구리합금 판재는, Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 또한 부첨가 원소를 각각 소정의 함유량으로 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지고, 판 두께의 절반의 두께의 평면에서의, 전자 후방산란회절(EBSD)법에 따른 결정 방위 해석에 있어서, S 방위 결정립이 등분산하고 있는 것이다.

또 게다가, 압연 평행방향(RD)(//)과 압연 수직방향(TD)(⊥)의 프레스 펀칭 가공성｛프레스 펀칭 파면의 전단면 길이(S)와 파단면 길이(D)의 비(S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)｝이 1.0 이하이며, 바람직하게는 0.95 이하, 보다 바람직하게는 0.9 이하이다. 또한, 이들의 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝는, 0.8 이상 1.2 이하이며, 바람직하게는 0.85 이상 1.15 이하, 더 바람직하게는 0.9 이상 1.1 이하이다.

이하, 상세하게 설명한다.

(합금 조성)

본 실시형태의 구리합금 판재는, 바람직하게는 Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 또한 부첨가 원소를 각각 소정의 함유량으로 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가진다. 보다 바람직하게는 Ni를 1.5질량% 이상 4.8질량% 이하, Si를 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하로 한다. 특히 바람직하게는 Ni를 2.0질량% 이상 4.5% 이하, Si를 0.7질량% 이상 1.5% 이하로 한다.

상기 합금 조성에 의하여, Ni-Si계 화합물(Ni₂Si상)이 Cu 매트릭스 중에 석출하여 강도 및 도전성이 향상된다. 한편, Ni의 함유량이 너무 적으면 강도를 얻을 수 없고, 너무 많으면 주조시나 열간 가공시에 강도 향상에 기여하지 않는 석출이 생겨, 첨가량에 알맞는 강도를 얻을 수 없으며, 또한 열간 가공성 및 굽힘 가공성이 저하한다. 또 Si는 Ni와 Ni₂Si상을 형성하기 때문에, Ni량이 정해지면 Si 첨가량이 대체로 정해진다. Si량이 너무 적으면 강도를 얻을 수 없고, Si량이 너무 많으면 Ni량이 많은 경우와 같은 문제가 생긴다. 따라서, Ni 및 Si의 첨가량은 상기 범위로 하는 것이 바람직하다.

또 구리합금 판재는, Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 또한 부첨가 원소로서, Sn을 0∼0.5%질량%, Zn을 0∼1.0질량%, Mg를 0∼0.2질량%, Mn을 0∼0.15질량%, Cr을 0∼0.2질량%, Co를 0∼1.5질량%, Fe를 0∼0.02질량%, 및 Ag를 0∼0.1질량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유해도 좋다.

이들 부첨가 원소는 총량이 상기 범위이면 도전율을 저하시키는 폐해가 생기기 어려워진다. 또 상기 범위이면, 하기의 첨가 효과를 충분히 활용하고, 또한 도전율이 현저하게 저하하지 않는다. 특히 상기 각각 소정의 함유량이면, 높은 첨가 효과와 높은 도전율을 얻을 수 있다. 한편, 부첨가 원소가 너무 적은 경우에는, 첨가 효과가 충분히 발현하지 않게 된다. 다른 한편, 부첨가 원소가 너무 많은 경우에는, 도전율이 낮아져 바람직하지 않다. 이하에, 각 원소의 첨가 효과를 기재한다.

［0∼0.20질량% Mg］

Mg는, Sn이나 Zn과 같이, 내응력 완화 특성을 향상시킴과 함께 땜납의 취화를 현저하게 개선하는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Mg 함유량이 0.2질량% 초과하면, Mg가 구리합금의 모재에 고용해 버려, 도전율을 현저하게 악화시키는 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Mg 함유량은, 0∼0.20질량%로 한다. 한편, Mg는, 단독으로 첨가하는 것보다도, Sn이나 Zn과 함께 첨가하는 것이 상승작용에 의하여 내응력 완화 특성을 현격히 향상시킬 수 있으므로, Sn 이나 Zn과 함께 첨가하는 것이 바람직하다.

［0∼0.50질량% Sn］

Sn은, Mg나 Zn과 같이, 내응력 완화 특성을 향상시킴과 함께 땜납의 취화를 현저하게 개선하는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Sn 함유량이 0.50질량% 초과하면, 열간 가공성 및 도전율이 악화된다고 하는 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Sn 함유량은, 0∼0.50질량%로 한다. 한편, Sn은, 단독으로 첨가하는 것보다도, Mg나 Zn과 함께 첨가하는 것이 상승작용에 의하여 내응력 완화 특성을 현격히 향상시킬 수 있으므로, Mg나 Zn과 함께 첨가하는 것이 바람직하다.

［0∼1.0질량% Zn］

Zn은, Mg나 Sn과 같이, 내응력 완화 특성을 향상시킴과 함께 땜납의 취화를 현저하게 개선하는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Zn 함유량이 1.0질량% 초과하면, 도전율이 악화된다고 하는 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Zn 함유량은, 0∼1.0질량%로 한다. 한편, Zn은, 단독으로 첨가하는 것보다도, Mg나 Sn과 함께 첨가하는 것이 상승작용에 따라 내응력 완화 특성을 현격히 향상시킬 수 있으므로, Mg나 Sn과 함께 첨가하는 것이 바람직하다.

［0∼0.15질량% Mn］

Mn은, 열간 가공성을 향상시킴과 함께, 강도를 향상하는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Mn함유량이 0.15질량% 초과하면, 강도에 기여하지 않는 Mn계 개재물을 형성하는 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Mn함유량은, 0∼0.15질량%로 한다.

［0∼0.20질량% Cr］

Cr은, 화합물이나 단체로 미세하게 석출되며, 석출 경화에 기여하고, 또, 화합물로서 50∼500㎚의 크기로 석출되며, 입성장을 억제함으로써 결정립경을 미세하게 하는 효과가 있어, 굽힘 가공성을 양호하게 하는데 유효한 원소이다. 그렇지만, Cr 함유량이 0.20질량% 초과하면, 도전율의 저하와 공정 Cr을 형성한다고 하는 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Cr 함유량은, 0∼0.20질량%로 한다. 한편, Cr이 첨가되어 있지 않은 상태에서도, 다른 원소의 조정에 의해, 결정립 조대화를 억제할 수 있다.

［0∼1.5질량% Co］

Co는, Si와 결합하여 Co-Si계의 석출물을 형성하고, 석출 강화를 향상시키는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Co 함유량이 1.5질량% 초과하면, 용체화 열처리에서의 Co의 고용이 곤란하게 되어, 충분한 석출 강도를 얻을 수 없다고 하는 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Co 함유량은, 0∼1.5질량%로 한다. 한편, Co를 첨가하지 않는 경우는, NiSi계의 석출물로 석출 강화를 담당한다. Co를 첨가하여, Ni량을 조정함으로써, 석출 강화량을 증가시킬 수 있다.

［0∼0.1질량% Ag］

Ag는, 열간 가공성을 향상시킴과 함께, 강도를 향상하는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Ag 함유량이 0.1질량% 초과하면, 냉간 가공성 악화의 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Ag 함유량은 0∼0.1질량%로 한다.

［0∼0.02질량% Fe］

Fe는, 화합물이나 단체에서 미세하게 석출되며, 석출 경화에 기여한다. 또, 화합물로서 50∼500㎚의 크기로 석출하고, 입성장을 억제함으로써 결정립경을 미세하게 하는 효과가 있어, 굽힘 가공성을 양호하게 하는 원소이다. 그렇지만, Fe 함유량이 0.02질량% 초과하면, 냉간 가공성 악화와 도전율의 현저한 저하의 문제가 생길 우려가 있다. 이 때문에, Fe 함유량은, 0∼0.02질량%로 한다.

(결정립의 분포와 면적률)

본 실시형태의 구리합금 판재에서는 S 방위 결정립이, 도 1에 나타내는 바와 같이, 60㎛ 사각형(60㎛×60㎛) 내에 S 방위｛231｝＜3-46＞의 결정립(이하, 단순히 S 방위 결정립이라고 하기도 한다.)이 3개 이상 50개 이하 분포하는 형태로 등분산하고 있고, 그 경우, 프레스 펀칭 가공의 이방성이 저감되며, 그 후의 굽힘 가공성이 개선되는, 양호한 특성이 얻어진다.

한편, 상기 S 방위 결정립의 1블록당의 개수가 3개보다 적거나 또는 50개보다 많은 경우는, 프레스 펀칭 파면의 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)으로의 전단면 길이(S)와 파단면 길이(D)의 비(S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)가 너무 커져, 프레스 가공시에 이방성이 생기고, 또한 움푹 패임, 버어, 처짐이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에 프레스 가공이 불안정화되어 버려, 소형 커넥터의 성형시에, 치수 불균일이나 용수철 특성(접압, 변위량)에 편차가 생겨, 특성이 악화된다.

또한 S 방위 결정립은, 60㎛ 사각형 내에 4개 이상 45개 이하가 바람직하고, 또 5개 이상 40개 이하가 보다 바람직하다. 이와 같이, S 방위 결정립이 또한 다수 분포하고 있으면, 보다 바람직하다.

본 실시형태의 구리합금 판재에 있어서는, S 방위｛231｝＜3-46＞의 결정립의 평균 결정립 면적은, 1.0μ㎡ 이상 300μ㎡ 이하이고, 바람직하게는 2.0μ㎡ 이상 250μ㎡ 이하이며, 보다 바람직하게는 2.0μ㎡ 이상 200μ㎡ 이하이다.

또한 본 발명의 구리합금 판재에 있어서는, S 방위 이외의 결정 방위로서, Cube 방위｛0　0　1｝＜1　0　0＞, Copper 방위｛1　2　1｝＜1　-1　1＞, D 방위｛4　11　4｝＜11　-8　11＞, Brass 방위｛1　1　0｝＜1　-1　2＞, Goss 방위｛1　1　0｝＜0　0　1＞, R1 방위｛2　3　6｝＜3　8　5＞, RDW 방위｛1　0　2｝＜0　-1　0＞ 등이 발생한다. 이들 방위 성분의 면적률은, 관측되는 전체 방위의 면적에 대해 S 방위 면적률이 상기 범위에 있으면, 어떠한 값이라도 좋다.

(결정 방위 해석)

상술한 바와 같은 결정 방위의 해석에는, 전자후방산란회절(이하 EBSD라고 기재함.) 법이 이용된다. EBSD법이란, Electron　BackScatter　Diffraction의 약자이며, 주사전자현미경(SEM) 내에서 샘플 표면의 1점에 전자선을 조사했을 때에 생기는 반사 전자 회절 패턴(EBSP：electron　back-scattering　pattern)을 이용하여 국소 영역의 결정 방위나 결정 구조를 해석하는 결정 방위 해석기술이다.

상기 결정 방위의 해석에서는, S 방위｛231｝＜3-46＞의 결정립으로서, S 방위의 이상 방위로부터 ±15° 이내의 결정립을 모두 카운트한다. EBSD법에 따른 방위 해석에서 얻어지는 정보는, 전자선이 샘플에 침입하는 수 10㎚의 깊이까지의 방위 정보를 포함하고 있지만, 측정하고 있는 넓이에 대하여 충분히 작기 때문에, 본 명세서에서는 방위 결정립 개수, 면적률로서 기재한다. 또, 방위 분포는, 판 두께 방향에서 절반의 위치가 전체를 대표하고 있는 것으로서, EBSD법에 따른 방위 해석은, 판 두께 방향으로 절반의 위치까지 샘플의 ND면을 깎아, 그 위치에서의 평면에서 EBSD법에 따른 방위 해석을 행하는 것으로 한다.

예를 들면 EBSD법에 따른 결정 방위 해석에서 0.5㎛ 스텝으로 스캔하고, 이 중 60㎛ 사각형을 1블록으로 하며, 2블록 이상에서의 해석을 행한다. 1블록의 면적(60㎛×60㎛=3600μ㎡)(T)에 상기 블록의 S 방위 면적률(R)을 곱하여 1블록당의 S 방위 결정립의 총면적(Ts)을 구하고, 그 총면적(Ts)의 값을 1블록 내의 S 방위 결정립의 개수(Ns)로 나누어, 1블록 내에 있어서의 S 방위의 결정립 1개당 평균 면적, 즉 평균 결정립 면적 A=Ts/Ns를 구한다.

해석을 행하는 블록 수는, 2블록 이상 있으면 좋지만, 해석 결과의 정밀도를 높이기 위해서는, 블록 수를 가능한 한 많이 하는 것이 바람직하다.

(제조방법)

다음으로, 본 발명의 구리합금 판재의 제조방법의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 구리합금 판재는, S 방위 결정립의 평균 결정립 면적, 분산성을 제어하기 위하여, 균질화 열처리 전의 주괴에 냉간압연으로 변형을 가하여, 용체화 열처리 전에 재결정하지 않는 온도대를 유지하면서 압연을 실시함으로써, 압연재 전체에서 변형의 도입과 해방을 적당한 상태로 제어할 수 있다. 이것에 의해, 상술한 S 방위 결정립을 등분산으로 할 수 있다. 또, 동시에 S 방위 결정립의 평균 결정립 면적도 제어 가능하다.

이하, 상세하게 설명한다.

우선, 종래의 석출형 구리합금의 제조방법은, 상기 구리합금 소재를 용해［공정 1］, 주조［공정 2］하여 주괴를 얻는다. 이 주괴를 열처리로에서 균질화 열처리［공정 4］하고, 열간 압연［공정 5］한 후, 냉각［공정 6］한다. 다음으로, 재료 표면의 산화 피막을 제거하기 위하여 면삭［공정 7］을 행한다. 그 후, 압연 가공률 80% 이상으로 냉간압연［공정 8］을 행하여 박판을 얻는다. 그 후, 박판재의 용질 원자를 재고용시키는 중간용체화 열처리［공정 10］을 행한다. 이 중간용체화 열처리［공정 10］후에는, 시효 석출 열처리［공정 11］, 마무리 냉간압연［공정 12］, 조질소둔［공정 13］, 산세·표면 연마［공정 14］의 순서로 행하여, 필요한 강도와 도전율을 만족시킨다고 하는 방법이다.

본 발명의 구리합금 판재를 제조하려면, 구리합금 소재를 용해하고, 주조하여 얻은 주괴에 압연 가공에 의한 변형이 가해지는 공정과, 그 후, 열처리와 압연을 실시하며, 다시 냉간압연에 의하여 박판으로 성형한 후, 상기 박판의 재결정 온도 미만까지 가열하면서 압연을 행하고, 그 후, 박판 중의 용질 원자를 재고용시키는 중간용체화 열처리를 행하는 각 공정을 포함하여 이루어지는 제조방법이다.

상기 구리합금 소재는, Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 필요에 의해 Sn, Zn, Mg, Mn, Cr, Co, Fe, 및 Ag로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 부첨가 원소를 각각 소정량으로 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 것이다.

여기서 말하는, 압연 가공률이란, 압연 전의 단면적으로부터 압연 후의 단면적을 뺀 값을 압연 전의 단면적으로 나누고 100을 곱하여, 퍼센트로 표시한 값이다. 즉, 하기 식으로 표시된다.

［압연 가공률］=｛(［압연 전의 단면적］-［압연 후의 단면적］)/［압연 전의 단면적］｝×100(%)

본 발명의 구리합금 판재의 각 공정의 조건을 보다 상세하게 설정한 제조 조건에 대하여 설명한다.

용해［공정 1］ 및 주조［공정 2］에서는, 적어도 Ni를 1.0 질량 이상 5.0질량% 이하 함유하고, Si를 0.1질량% 이상, 2.0질량% 이하 함유하며, 다른 부첨가 원소에 대해서는 각각 소정량으로 함유하도록 원소를 배합하여, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 합금 소재를 고주파 용해로에 의해 용해하고, 이것을 0.1℃／초 이상 100℃／초 이하의 냉각 속도로 냉각하여 주괴를 얻는다. 그리고, 이 주괴에 대하여, 주괴의 길이방향과 폭 방향으로 각각 합계 5% 이상의 압연 가공률로 압연 1［공정 3］을 행한다. 여기서, 각각의 압연 회수는 2회 이상으로 한다. 이 압연재에 대하여 800℃ 이상 1050℃ 이하로, 3분간에서 10시간의 균질화 열처리［공정 4］를 실시한다. 그 후, 합계 압연 가공률 50% 이상으로 열간 압연［공정 5］을 행한 후, 물 담금질에 의한 냉각［공정 6］과 표면 산화막을 제거하는 면삭［공정 7］을 실시하여 박판을 얻는다.

다음으로, 50% 이상의 압연 가공률로 냉간압연 2［공정 8］를 행하고, 도달 온도가 300℃ 이상 600℃ 이하가 되도록 가열하면서, 압연 가공률이 30% 이상이 되도록, 압연 가공 3(냉간압연 3)［공정 9］을 행한다. 그 후, 승온 속도 5℃／초 이하, 도달 온도 800℃, 도달 후에는 급냉(수냉)하는, 용체화 열처리［공정 10］를 실시하고, 승온 속도 5℃／초 이하, 도달 온도 400℃ 이상, 유지 시간 10분∼10시간으로 열처리하는 시효 석출 열처리［공정 11］를 행한다. 다음으로, 합계 압연 가공률이 5% 이상이 되도록 냉간압연 4［공정 12］를 행하며, 승온 속도 10℃／초 이하, 도달 온도 300℃ 이상, 온도 도달 후에는 급냉하는 최종소둔［공정 13］, 판재 표층의 산화막 제거와 표면 조도의 조정을 위해, 산세·표면 연마［공정 14］를 행한다. 이와 같이 하여, 구리합금 판재를 제작한다.

다음으로, 각 공정의 조건을 보다 상세하게 설정한 실시형태에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 있어서, 용해［공정 1］, 주조［공정 2］에서는, 필요한 부첨가 원소를 첨가하여, 액상에서 고상으로 응고시킨다. 여기서, 0.1℃／초 이상 100℃／초 이하의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 너무 늦으면, 1개의 주괴를 얻는데 시간이 걸려 버려 생산성이 저하해 버린다. 한편, 냉각 속도가 너무 빠르면, 냉각 후의 주괴의 내부 응력이 높아져, 다음 공정에서의 제조성에 악영향을 미친다. 이 때문에, 상술 범위에서 적절히 조건을 선정한다.

다음으로, 주괴에 대하여 길이방향과 폭 방향으로 각각 2회 이상, 각각 합계 압연 가공률 5% 이상의 압연 가공을 실시하는 압연 1［공정 3］을 행한다. 여기에서는, S 방위의 발달을 위하여, 고온으로 유지하는 균질화 열처리［공정 4］ 전에, 압연 가공을 행한다. 여기서의 압연에 의하여, S 방위가 발달함과 함께, 균질화 열처리［공정 4］에서의 재결정시에 S 방위가 발달하기 쉬운 조직이 형성된다. 따라서 압연 1［공정 3］에 의해, S 방위 결정립을 어느 정도 등분산으로 생성시키거나 제어할 수 있다.

다음으로, 균질화 열처리［공정 4］에서, 유지 온도 800℃ 이상 1050℃ 이하, 유지 시간 3분∼10시간의 열처리를 실시하고, 그 후, 열간 압연［공정 5］을 행한다. 균질화 열처리에서는, 일부 재결정이 발생하는 점, 열간 압연에서의 강압하를 위한 변형 저항을 저하시키는 점, 또한 주조 냉각 중의 석출물 등을 고용시키는 점을 목적으로 열처리를 행한다. 또한 열간 압연［공정 5］에서는, 800℃ 이상 1050℃ 이하의 온도역에서, 합계 압연 가공률 50% 이상에서 열간 압연을 행한다. 여기에서는, 주조 조직이나 편석을 파괴하여, 균일한 조직으로 하기 위한 가공과, 동적 재결정에 의한 결정립의 미세화를 위하여 열간 압연 가공을 행한다. 열간 압연 종료 후에는, 수냉으로 급속히 냉각(물 담금질이라고 함)［공정 6］을 행하여 박판을 얻는다.

다음으로, 표면의 산화막의 제거를 위하여 면삭［공정 7］을 행하고, 합계 압연 가공률 50% 이상의 냉간압연 2［공정 8］을 행한 후, 압연 중의 온도를 300℃ 이상 600℃ 이하로 가열하고, 합계 압연 가공률 30% 이상에서의 압연 가공 3［공정 9］을 행한다. 이 압연 가공에 의하여, S 방위의 결정립을 적당히 등분산시키면서 발달시킨다. 여기서, 압연 중의 온도가 너무 낮으면, S 방위가 충분히 발달하지 않고, 온도가 너무 높으면, 재결정이 생겨 S 방위의 평균 결정립 면적이 조대화되어 버린다. 압연 후에는 급냉하여, 승온 속도 5℃／초 이상, 도달 온도 800℃ 이상에서 용체화 열처리［공정 10］을 행한다. 여기에서는, 시효 석출 열처리［공정 11］에서, NiSi 화합물을 고밀하게 석출시키기 위하여, 첨가 원소를 고용시킨다. 앞의 공정까지 형성한 S 방위도 일부 재결정에 의해 입성장이 생기지만, 입성장이 너무 생기지 않을 정도로 조정한다.

(구리합금 판재에서 얻어지는 특성)

이상의 본 실시형태의 구리합금 판재에 의하면, 충분한 프레스 펀칭 가공성이 얻어짐과 함께, 0.2% 내력은 700MPa 이상이고, 더 바람직하게는 750MPa 이상이 얻어진다. 또한, 굽힘 가공성으로서는, 180°굽힘 가공에 있어서, 판 두께와 같은 굽힘 반경으로 가공했을 때에, 굽힘 표면에 크랙이 발생하지 않는다. 또 도전율은 25%IACS 이상이 얻어진다. 또한 프레스 펀칭 가공성에 대해서는 이하에 상세하게 설명한다.

(프레스 펀칭 가공성의 평가)

본 실시형태의 구리합금 판재에서 요구되는 특성의 하나인 프레스 펀칭 가공성의 평가방법에 대하여 설명한다.

도 3(A)∼3(D)에 판재를, 금형(펀치, 다이)을 사용하여 펀칭 가공했을 때의 단면을 모식적으로 나타낸다. 도면 중, Specimen는 (판재) 시료를, Punch는 펀치를, B.H.는 블랭크 홀더(Blank Holder)를, Die는 다이(다이스)를, Genesis　of　crack는 균열의 기원(발단)을, Coalescence　of　crack는 균열의 융합을, Shear　droop는 전단의 처짐(늘어짐)을, Sheared　surface는 전단면을, Fracture　surface는 파단면을, 및, Burr는 버어를, 각각 의미한다. 상기 「B.H.」란, 재료(판재)를 누르는 부품이다.

도 3(A)∼3(C)에서는, 프레스 가공 중의 금형의 거동과, 재료의 파단까지의 변화를 나타내고 있다. 재료의 파단까지의 변화에서, 처짐, 버어, 움푹 패임, 전단면, 파단면의 생기는 방식이 정해지므로, 도 3(A)∼3(C)에서의 재료 변형의 설명은 중요하다.(어디까지나, 일반적인 프레스 가공과 재료 변형을 나타낸 것이지만,) 도 3(D)는, 판재의 프레스 펀칭 가공 종료 후의 대표적인 프레스 단면이며, 처짐, 전단면, 파단면의 각각의 위치를 나타내고 있다.

프레스 펀칭 가공성은, 탈지한 구리합금 판재를, 클리어런스가 여러 조건이 있는 금형에 세트하고, 압연 평행방향과 압연 수직방향의 각각을 프레스기로 펀칭 가공을 행한다. 펀칭된 파면은, 광학 현미경, SEM(주사전자현미경)으로 관찰한다. 전단면, 파단면에 있어서의 처짐, 버어, 움푹 패임은, SEM으로 고배율로 관찰하여, 평가를 행한다.

이러한 평가의 결과로서, 양호한 프레스 펀칭 가공성은, 프레스 펀칭 파단면에 있어서의 전단 길이와 파단 길이의 비가 특정 관계의 경우에 얻어진다. 이것을 도 2를 이용하여 설명한다.

즉, 도 2(a)∼2(c)에는, 프레스 펀칭 가공 후의 본 실시형태의 구리합금 판재(1)를 나타낸다. 도 2 중, 압연 평행방향을 RD, 두께 방향을 TD, 압연면의 법선 방향을 ND로 하여 나타낸다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 프레스 펀칭에 의해 구리합금 판재(1)에는 핀(1a)이 다수 형성된다. 이들 핀(1a)을 개별적으로 분리하도록 구리합금 판재(1)를 분리함으로써 초소형 단자가 제조된다. 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 핀(1a)의 프레스 펀칭 파면에 있어서, 압연 평행방향(RD)에서 관찰했을 때, 전단면(2a)에 있어서의 전단면 길이를 S_RD로 하고, 파단면(2b)의 파단면 길이를 D_RD로 한다. 도 2(c)에 나타내는 프레스 펀칭 파면에 있어서, 압연 수직방향(TD)에서 관찰했을 때, 전단면(3a)의 전단면 길이를 S_TD로 하고, 파단면(3b)의 파단면 길이를 D_TD로 한다.

이때, 비(S_RD/D_RD)가 1.0 이하이고, 비(S_TD/D_TD)가 1.0 이하이며, 또한 그 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝가 0.8 이상 1.2 이하인 경우에는, 전단면, 파단면에 있어서의 처짐, 버어, 움푹 패임이 생기기 어렵기 때문에, 프레스 펀칭 가공성이 양호하다고 한다.

본 실시형태의 구리합금 판재의 프레스 펀칭 가공성은, 상기 수치 범위를 만족하는 것이다.

실시예

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

(실시예 1∼16 및 비교예 1∼9)

표 1에 나타낸 각각의 함유량의 Ni, Si, 각각 소정량의 부첨가 원소를 함유하며, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 합금 소재를 고주파 용해로에서 용해［공정 1］하고, 이것을 0.1℃／초부터 100℃／초의 냉각 속도로 냉각하고 주조［공정 2］하여, 주괴를 얻었다.

이 주괴에 대하여 길이방향과 폭 방향으로 각각 2회 이상, 각각 합계 압연 가공률 5% 이상의 압연 가공을 실시하는 압연 1［공정 3］을 행하고, 그 후, 유지 온도 800∼1050℃, 유지 시간 3분∼10시간의 균질화 열처리［공정 4］한 후, 800℃ 이상 1050℃ 이하, 합계 압연 가공률 50% 이상에서 열간 압연［공정 5］를 행하며, 다시 물 담금질에 의한 냉각［공정 6］을 행하여 박판을 얻었다. 다음으로 판재 표면의 산화막 제거를 위해, 면삭［공정 7］을 행한 후, 합계 압연 가공률 50% 이상에서 냉간압연 2［공정 8］을 행하여 박판을 얻었다. 다음으로, 압연 중의 온도를 300℃ 이상 600℃ 이하로 가열하고, 합계 압연 가공률 30% 이상에서의 압연 가공 3［공정 9］를 행한다. 그 후, 승온 속도 5℃／초 이상, 도달 온도 800℃, 도달 후에는 급냉하는 용체화 열처리［공정 10］을 실시했다. 그 후, 승온 속도 5℃／초 이하, 도달 온도 400℃ 이상, 유지 시간 10분∼10시간에서 열처리하는 시효 석출 열처리［공정 11］을 행하였다. 다음으로, 합계 압연 가공률이 5% 이상이 되도록 냉간압연 4［공정 12］를 행하고, 승온 속도 10℃／초 이하, 도달 온도 300℃ 이상, 온도 도달 후에는 급냉하는 최종소둔［공정 13］, 판재 표층의 산화막 제거와 표면 조도의 조정을 위하여, 산세·표면 연마［공정 14］를 행하여, 구리합금 판재의 샘플(각 실시예 및 비교예)을 제작했다. 각 샘플의 판 두께는 0.08㎜로 했다.

이들 실시예 1에서 16 및 비교예 1에서 9의 각각의 조성 및 특성에 대해서는, 표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같다.

한편, 각 열처리나 압연 후에, 재료 표면의 산화나 조도 상태에 따라 산세정이나 표면 연마를, 형상에 따라 텐션 레벨러에 의한 교정을 행하였다.

각 샘플에 대하여 하기의 특성 조사를 행하였다.

(a) S 방위 면적률

여기에서는 단자 형성 전의 조재를 샘플로서 측정을 행하였다. 따라서 매우 넓은 측정 면적을 확보할 수 있기 때문에, 세로 5블록×가로 5블록의 합계 25블록에서 측정을 행하였다.

즉 샘플의 압연면(ND면)을, 판 두께의 절반의 두께 위치까지 깎은 평면으로 하고, 그 중 90,000μ㎡(300㎛×300㎛)의 측정 면적에 대해, EBSD법에 의해, 측정을 행하였다. 또한 이때, 이 측정 면적은, 60㎛×60㎛를 1블록으로 하고, 1 시야(視野)에서 5블록×5블록, 합계 25블록(300㎛×300㎛=90,000μ㎡)으로 분할되어 있으며, 그 각각 대하여 해석을 행하도록 했다. 이 경우의 전자선은 주사형 전자현미경의 텅스텐 필라멘트로부터의 열전자를 발생원으로 하고, 스캔 스텝은, 미세한 결정립을 측정하기 위하여 상기와 같이 0.5㎛ 스텝으로 했다. 해석에서는, 각 블록(60㎛×60㎛)의 S 방위의 결정립의 개수, 평균 결정립 면적을 구했다.

(b) 프레스 펀칭 가공성

구리합금 판재의 프레스 펀칭 가공은, 판재 표면을 세정, 탈지한 후, 전용 금형에 세트하고, 폭 5㎜의 펀칭 가공을 행하였다. 금형의 클리어런스는 5%이며, 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)의 2방향에 대하여, 프레스 펀칭 가공을 행하였다. 이때, 펀칭면 양측 가이드에서, 판재를 고정했다. 한편, 금형에는 윤활유를 도포하여 행하였다. 프레스 펀칭 후의 파면은, SEM 관찰을 행하여, 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)에서의 전단면 길이(S)와 파단면 길이(D)의 비(S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)를 구했다. 또, 그 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝를 구하여, 상기 상세히 서술한 평가방법으로 평가했다.

(c) 180°U굽힘시험(180°밀착 굽힘시험)

압연 방향에 수직으로 폭 0.25㎜, 길이는 1.5㎜가 되도록 프레스에 의한 펀칭으로 가공했다. 이것에 굽힘 축이 압연 방향에 직각이 되도록 W 굽힘한 것을 GW(Good　Way), 압연 방향에 평행하게 되도록 W 굽힘한 것을 BW(Bad　Way)로 하고, 일본 신동 협회 기술 표준 JCBA-T307(2007)에 기초하여 90°W 굽힘 가공 후, 압축 시험기로 내측 반경을 생기지 않게 180° 밀착 굽힘 가공을 행하였다. 굽힘 가공 표면을 100배의 주사형 전자현미경으로 관찰하여, 크랙의 유무를 조사했다. 크랙이 없는 것을 A(양호)로 표시하고, 크랙이 있는 것을 D(나쁨)로 표시했다. 여기서의 크랙의 사이즈는, 최대폭이 30㎛∼100㎛, 최대 깊이가 10㎛ 이상이었다.

(d) 0.2% 내력［Y］

시험편은, 압연 방향에 수직으로 폭이 0.25㎜, 압연 방향으로 평행하게 길이가 1.5㎜가 되도록 프레스에 의한 펀칭으로 가공했다. 이 가공에 있어서, 각 시험편의 탄성한계까지의 압입량(변위)으로부터 내력［Y］(MPa)을 하기 식(2)으로부터 산출했다.

Y=｛(3 E/2)×t×(f/L)×1000｝/L　　(2)

E는 굴곡 계수, t는 판 두께, L은 고정단과 하중 점의 거리, f는 변위(압입 깊이)이다.

0.2% 내력은 700MPa 이상인 경우를 합격, 700MPa 미만인 경우를 불합격으로 했다.

(e) 도전율［EC］

20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조 중에서 4단자법에 의해 비저항을 계측하여 도전율을 산출했다. 한편, 단자간 거리는 100㎜로 했다.

도전율은, 25%IACS 이상인 경우를 합격, 25%IACS 미만인 경우를 불합격으로 했다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 16의 제조 조건에서, 압연 1［공정 3］은, 주괴에 대하여, 길이방향의 합계 압연 가공률 5% 이상, 압연 회수 2회 이상, 폭 방향의 합계 압연 가공률 5% 이상, 압연 회수 2회 이상으로 했다. 이때, 주괴의 길이는, 압연 롤의 폭 이하로 제작했다. 또, 냉간압연 3［공정 9］에서는, 합계 압연 가공률 30% 이상, 압연 중의 가열 온도 400℃ 이상에서 압연 가공을 행하였다. 금속 조직은, 실시예 1 내지 실시예 16에서, 60×60㎛ 사각형 내의 S 방위｛231｝＜3-46＞결정립의 개수가 3개 이상 50개 이하, 60×60㎛ 사각형 내의 S 방위｛231｝＜3-46＞립의 평균 결정립 면적이 1μ㎡ 이상 300μ㎡ 이하가 되도록 제어했다.

그것에 의해, 실시예 1 내지 실시예 16에서, 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)의 전단면 길이(S)와 파단면 길이(D)의 비(S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)가 모두 1.0 이하이며, 또한 그 이방성｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝이, 0.8 이상 1.2 이하로 되어, 양호한 프레스 펀칭 가공성을 실현할 수 있었다.

이것에 대해, 비교예 1 내지 비교예 9에서는, 본 발명의 제조방법에 있어서의 규정, 또는 상기 S 방위의 파라미터(개수, 평균 결정립 면적)를 만족하고 있지 않아, 프레스 펀칭 가공성이 뒤떨어지고, 굽힘 가공성에도 뒤떨어지는 결과가 되었다.

표 1, 표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위, 즉, Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하, Sn, Zn, Mg, Mn, Cr, Co, Fe, 및 Ag로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 각각 소정의 함유량으로 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지며, 압연면에 평행한, 판 두께의 절반의 두께 위치의 평면에 있어서의, 전자 후방산란 회절법에 따른 결정 방위 해석에 있어서, S 방위｛231｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립이 60㎛ 사각형 내에 3개 이상 50개 이하 분포하고, 그 결정립의 평균 결정립 면적이 1.0μ㎡ 이상 300μ㎡ 이하인 것을 만족하는 경우에는, 프레스 펀칭 파면의 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)에서의 전단면 길이(S)와 파단면 길이(D)의 비(S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)가 1.0 이하이며, 또한 그 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝가 0.8 이상 1.2 이하로 되어, 이방성이 작은 우수한 프레스 펀칭 가공성을 나타내고, 0.2% 내력, 굽힘 가공성의 특성 모두 양호했다. 0.2% 내력치는, 700MPa 이상을 나타내고, 굽힘 가공성은, 180°U 휨의 정점부에 균열이 발생하지 않았다.

따라서, 본 발명의 요건을 만족하는 구리합금 판재는, 전기·전자기기용 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 자동차 차재용 커넥터 등에 적합한 구리합금 판재로서 제공할 수 있다.

이것에 대해, 표 2에 나타내는 바와 같이, 비교예의 샘플에서는 몇 개의 특성이 뒤떨어지는 결과로 되었다. 즉, 비교예 1, 3, 4, 7∼9는, 60㎛ 사각형 내의 S 방위｛231｝＜3-46＞의 결정립의 개수가, 적거나 혹은 많기 때문에, 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝가 0.8보다 적거나 혹은 1.2보다 크게 되어, 프레스 펀칭 가공성(이방성)이 뒤떨어지고, 굽힘 가공성이 뒤떨어졌다. 비교예 2, 5, 6은, S 방위 평균 결정립의 면적이 너무 작고, 비교예 2에서는 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)의 (S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)가 각각 1.0보다 크게 되어, 프레스 펀칭 가공성(이방성)이 뒤떨어졌다. 또, 비교예 1∼9는, 모두 굽힘 가공성이 뒤떨어졌다. 비교예 3은, 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)의 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝가 0.8보다 작게 되어, 프레스 펀칭 가공성(이방성)이 뒤떨어지고, 굽힘 가공성이 뒤떨어졌다. 또한 비교예 3은, 부첨가 원소가 너무 많았기 때문에, 도전율이 뒤떨어졌다. 비교예 4는, 60㎛ 사각형 내의 S 방위｛231｝＜3-46＞의 평균 결정립 면적이 너무 크기 때문에, 압연 평행방향(RD)과 압연 수직방향(TD)에서의 전단면 길이(S)와 파단면 길이(D)의 비(S_RD/D_RD)와 (S_TD/D_TD)가 0.8보다 작게 되어, 프레스 펀칭 가공성(이방성)이 뒤떨어지고, 굽힘 가공성이 뒤떨어졌다. 또, 비교예 9는, 압연 1［공정 3］과 냉간압연 3［공정 9］을 행하지 않았기 때문에, 석출 강화가 불충분하게 되어, 0.2% 내력이 뒤떨어졌다.

본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리는 특히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려 하지 않고, 첨부의 청구범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.

본원은, 2015년 5월 20일에 일본에서 특허 출원된 일본 특허출원 2015-102952에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 넣는다.

1: 구리합금 판재
1a: 핀
RD: 압연 평행방향
TD: 두께 방향
ND: 압연면의 법선 방향
2a: 전단면
2b: 파단면
S_RD: 압연 평행방향(RD)에서 관찰했을 때의 전단면 길이
D_RD: 압연 평행방향(RD)에서 관찰했을 때의 파단면 길이
3a: 전단면
3b: 파단면
S_TD: 압연 수직방향(TD)에서 관찰했을 때의 전단면 길이
D_TD: 압연 수직방향(TD)에서 관찰했을 때의 파단면 길이

Claims

Ni를 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하, Si를 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, Sn을 0∼0.5%질량%, Zn을 0∼1.0질량%, Mg를 0∼0.2질량%, Mn을 0∼0.15질량%, Cr을 0∼0.2질량%, Co를 0∼1.5질량%, Fe를 0∼0.02질량%, 및 Ag를 0∼0.1질량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 가지고,
압연면에 평행한, 판 두께의 절반의 두께 위치의 평면에서의, 전자 후방산란 회절법에 따른 결정 방위 해석에 있어서, S 방위 ｛231｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립이 60㎛ 사각형 내에 3개 이상 50개 이하 분포하며, 또한,
S 방위｛231｝＜3-46＞으로부터의 차이가 15° 이내인 방위를 가지는 결정립의 평균 결정립 면적이 1.0μ㎡ 이상 300μ㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 구리합금 판재.
제 1 항에 있어서,
상기 구리합금 판재의 프레스 펀칭 파면을, 압연 평행방향(RD)을 법선으로 하는 측으로부터 관찰했을 때의, 전단면 길이(S_RD)와 파단면 길이(D_RD)의 비(S_RD/D_RD)가 1.0 이하이고, 압연 수직방향(TD)에서 관찰했을 때의, 전단면 길이(S_TD)와 파단면 길이(D_TD)의 비(S_TD/D_TD)가 1.0 이하이며, 또한 그 비｛(S_RD/D_RD)/(S_TD/D_TD)｝가 0.8 이상 1.2 이하인 구리합금 판재.
제 1 항에 기재된 구리합금 조성을 부여하는 구리합금 소재를 용해［공정 1］하고,
0.1℃／초에서 100℃／초의 냉각 속도로 냉각해서 주조［공정 2］하여, 주괴를 얻고,
이 주괴에 대하여, 길이방향과 폭 방향으로 각각 2회 이상, 합계 압연 가공률 5% 이상의 압연 가공을 실시하는 압연 1［공정 3］을 행하며,
유지 온도 800℃ 이상 1050℃ 이하, 유지 시간 3분∼10시간의 균질화 열처리［공정 4］한 후,
800℃ 이상 1050℃ 이하, 합계 압연 가공률 50% 이상으로 열간 압연［공정 5］을 행하고,
물 담금질에 의한 냉각［공정 6］을 더 행하여 박판을 얻고,
면삭［공정 7］을 행한 후,
합계 압연 가공률 50% 이상으로 냉간압연 2［공정 8］를 행하여 박판을 얻고,
압연 중의 온도를 300℃ 이상 600℃ 이하로 가열하여, 합계 압연 가공률 30% 이상에서의 압연 가공 3［공정 9］을 행한 후,
승온 속도 5℃／초, 도달 온도 800℃, 도달 후에는 급냉하는 용체화 열처리［공정 10］를 실시하며,
승온 속도 5℃／초, 도달 온도 400℃ 이상, 유지 시간 10분∼10시간에서 열처리하는 시효 석출 열처리［공정 11］를 행한 후,
합계 압연 가공률이 5% 이상이 되도록 냉간압연 4［공정 12］를 행하고,
승온 속도 10℃／초, 도달 온도 300℃ 이상, 온도 도달 후에는 급냉하는 최종소둔［공정 13］,
산세·표면 연마［공정 14］를 행하는 각 공정을 포함하여 이루어지는 구리합금 판재의 제조방법.