KR20190132346A - 알루미늄 합금재 그리고 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품 - Google Patents

알루미늄 합금재 그리고 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품 Download PDF

Info

Publication number
KR20190132346A
KR20190132346A KR1020197020169A KR20197020169A KR20190132346A KR 20190132346 A KR20190132346 A KR 20190132346A KR 1020197020169 A KR1020197020169 A KR 1020197020169A KR 20197020169 A KR20197020169 A KR 20197020169A KR 20190132346 A KR20190132346 A KR 20190132346A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum alloy
alloy material
mass
component
semiconductor module
Prior art date
Application number
KR1020197020169A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102570708B1 (ko
Inventor
히로시 가네코
Original Assignee
후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 filed Critical 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20190132346A publication Critical patent/KR20190132346A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102570708B1 publication Critical patent/KR102570708B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/021—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by their composition, e.g. comprising materials providing for particular spring properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/06—Wound springs with turns lying in cylindrical surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/18—Leaf springs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00—Materials; Material properties
    • F16F2224/02—Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0208—Alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2228/00—Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence
    • F16F2228/001—Specific functional characteristics in numerical form or in the form of equations
    • F16F2228/005—Material properties, e.g. moduli
    • F16F2228/007—Material properties, e.g. moduli of solids, e.g. hardness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45123—Magnesium (Mg) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/4516—Iron (Fe) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0134—Quaternary Alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은, 리본 형상을 갖는 구리계 재료 및 철계 재료의 대체가 될 수 있는, 리본 형상을 갖는 고강도의 알루미늄 합금재, 그리고, 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 알루미늄 합금재는, Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

알루미늄 합금재 그리고 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품
본 발명은 리본 형상을 갖는 고강도의 알루미늄 합금재에 관한 것이다.
최근, 리본 형상을 갖는 금속 재료는, 모든 용도에 이용되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 신호 전송용 케이블 등에 적합한 박도체로서 도전율이 80 ％IACS 이상이고 인장 강도가 700 N/㎟ 이상인 Cu-Ag 계 합금으로 이루어지는 동박체가 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 구리를 함유하는 금속으로 구성되는 리본상 도체를 구비한 동축 케이블이 개시되어 있다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 개시되어 있는 바와 같이, 리본 형상을 갖는 금속 재료로는, 구리계 재료가 널리 이용되어 왔다. 그러나, 신흥국에 있어서의 급격한 수요 증대에 수반하여, 구리의 매장량은 감소하고 있다. 또, 구리 광석에 있어서의 비소 등의 불순물의 함유량이 증가하는 등, 구리 광석의 품질이 저하되고 있는 경향이 있다. 또한, 자동차 분야, 휴대형의 전자 기기 분야 및 웨어러블 디바이스 등의 분야에서는, 특히 부품의 경량화가 요구되고 있어, 구리계 재료로부터 비중이 작은 재료로의 대체 요구가 높다. 또, 구리계 재료를 사용하는 경우에는, 동해 (銅害) 에 대책을 강구할 필요가 있다. 동해란, 구리 이온이 갖는, 폴리머의 자동 산화 반응 (레독스 반응) 을 촉진시키는 촉매적 작용에 의해, 폴리머가 열화되어 버리는 현상이다. 고무나 플라스틱과 구리와의 사이의 밀착성 저하가 야기되어, 절연 불량이나 구리의 부식이 발생할 우려가 있다. 동해에 대한 대책으로는, 폴리머에 킬레이트재를 배합하는 것이 일반적이지만, 고온에서는 효과가 작다. 대전류화 등에 수반되는, 보다 고온에서의 사용 환경에서는 새로운 대책이 필요하다.
또, 철계 재료에 관해서도, 구리와 마찬가지로, 경량화의 문제를 해결할 수는 없다. 또, 철계 재료는 내식성이 떨어져, 전기 전도성 및 열전도성이 낮다고 하는 문제가 있다.
그래서, 상기와 같은 구리계 재료 및 철계 재료가 가진 문제점을 해소하는 방법으로서, 구리계 재료 및 철계 재료를 대신하여 알루미늄계 재료를 사용하는 것이 검토되고 있다. 알루미늄은 매장량이 풍부하고, 구리계 재료 및 철계 재료와 비교하여 비중이 작고, 도전성이 양호하다. 또, 알루미늄은, 폴리머의 자동 산화 반응의 촉진 작용이 작다는 이점을 가지고 있다. 그 한편으로, 알루미늄은, 구리계 재료 및 철계 재료와 비교하여 강도가 낮고, 피로 수명 특성이 열등하다는 문제가 있었다. 구체적으로, 리본 형상을 갖는 알루미늄계 재료에 대해, 인장, 비틀기 또는 굽힘과 같은 외력이 가해지면 변형되기 쉬워, 부재나 부품으로서의 기능이 저하되어 버린다는 문제가 있었다. 또, 리본 형상을 갖는 알루미늄계 재료에 대해, 외적인 진동이나, 열적인 팽창 수축에 의해 반복적인 변형을 부여하면, 사용 도중에 피로 파괴되어 버린다는 문제가 있었다. 그 때문에, 종래, 리본 형상을 갖는 알루미늄계 재료는, 한정적인 용도밖에 사용할 수 없었다.
일본 공개특허공보 2000-282157호 일본 공개특허공보 2000-353435호
그래서 본 발명의 목적은, 리본 형상을 갖는 구리계 재료 및 철계 재료의 대체가 될 수 있는, 리본 형상을 갖는 고강도의 알루미늄 합금재, 그리고, 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는 예의 연구를 거듭한 결과, 알루미늄 합금재가, 소정의 합금 조성을 가짐과 함께, 비커스 경도 (HV) 가 소정의 범위 내임으로써, 구리계 재료 및 철계 재료에 필적하는 리본 형상을 갖는 고강도의 알루미늄 합금재가 얻어지는 것을 알아내고, 이러한 지견에 근거하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.
[1] Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서,
비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
[2] Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.00 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서,
비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고,
리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
[3] Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.02 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서,
비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고,
리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
[4] 비커스 경도 (HV) 가 115 이상 190 이하인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재.
[5] 폭방향 단면이 볼록 곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재.
[6] Cu, Ni, Ag, Sn, Au 및 Pd 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재.
[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 도전 부재.
[8] 상기 [7] 에 기재된 도전 부재를 구비한 도전 부품.
[9] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 스프링용 부재.
[10] 상기 [9] 에 기재된 스프링용 부재를 구비한 스프링용 부품.
[11] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 반도체 모듈용 부재.
[12] 상기 [11] 에 기재된 반도체 모듈용 부재를 구비한 반도체 모듈용 부품.
[13] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 구조용 부재.
[14] 상기 [13] 에 기재된 구조용 부재를 구비한 구조용 부품.
본 발명에 의하면, 알루미늄 합금재가, 소정의 합금 조성을 가짐과 함께, 비커스 경도 (HV) 가 소정의 범위 내임으로써, 구리계 재료 및 철계 재료에 필적하는 리본 형상을 갖는 고강도의 알루미늄 합금재, 그리고, 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품이 얻어진다.
도 1 은, 실시예 1 에서 제조한 본 발명의 알루미늄 합금재를 나타내는 사진이다.
도 2 는, 실시예 17 에서 제조한 본 발명의 알루미늄 합금재를 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명의 알루미늄 합금재의 바람직한 실시형태에 대해, 상세하게 설명한다.
본 발명의 알루미늄 합금재는, Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 가짐과 함께, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
(1) 합금 조성
본 발명의 알루미늄 합금재의 합금 조성과 그 작용에 대해 나타낸다.
<Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％>
Mg (마그네슘) 는, 알루미늄 모재 중에 고용되어 강화하는 작용을 가짐과 함께, Si 와의 상승 효과에 의해 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, Mg 함유량이 0.2 질량％ 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하다. 또, Mg 함유량이 1.8 질량％ 를 초과하면, 정출물이 형성되어 가공성 (신선 (伸線) 가공성이나 굽힘 가공성 등) 이 저하된다. 따라서, Mg 함유량은 0.2 ∼ 1.8 질량％ 이고, 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 질량％ 이다.
<Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％>
Si (규소) 는, 알루미늄 모재 중에 고용되어 강화하는 작용을 가짐과 함께, Mg 와의 상승 효과에 의해 인장 강도나 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, Si 함유량이 0.2 질량％ 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하다. 또, Si 함유량이 2.0 질량％ 를 초과하면, 정출물이 형성되어 가공성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 0.2 ∼ 2.0 질량％ 이고, 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 질량％ 이다.
<Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％>
Fe (철) 는, 주로 Al-Fe 계의 금속간 화합물을 형성함으로써 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장 강도를 향상시키는 원소이다. 여기서, 금속간 화합물이란 2 종류 이상의 금속에 의해 구성되는 화합물을 말한다. Fe 는, Al 중에 655 ℃ 에서 0.05 질량％ 밖에 고용되지 않고, 실온에서는 고용량이 더욱 적기 때문에, Al 중에 고용될 수 없는 나머지 Fe 는, Al-Fe 계, Al-Fe-Si 계, Al-Fe-Si-Mg 계 등의 금속간 화합물로서 정출 또는 석출된다. 이들과 같이 Fe 와 Al 로 주로 구성되는 금속간 화합물을 본 명세서에서는 Fe 계 화합물이라고 부른다. 이 금속간 화합물은, 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장 강도를 향상시킨다. 또, Al 중에 고용된 Fe 도 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는다. Fe 함유량이 0.01 질량％ 미만이면, 이들의 작용 효과가 불충분하다. 또, Fe 함유량이 1.50 질량％ 를 초과하면, 정출물이 많아져, 가공성이 저하된다. 여기서, 정출물이란, 합금의 주조 응고시에 발생하는 금속간 화합물을 말한다. 따라서, Fe 함유량은 0.01 ∼ 1.50 질량％ 이고, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.80 질량％ 이다. 또한, 주조시의 냉각 속도가 느린 경우에는, Fe 계 화합물의 분산이 성기게 되어, 악영향을 미칠 가능성이 있다. 그 때문에, Fe 함유량은 1.00 질량％ 미만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.60 질량％ 미만이다.
<잔부 : Al 및 불가피 불순물>
상기 서술한 성분 이외의 잔부는, Al (알루미늄) 및 불가피 불순물이다. 여기서 말하는 불가피 불순물은, 제조 공정 상, 불가피적으로 함유될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다. 불가피 불순물은, 함유량에 따라서는 도전율을 저하시키는 요인으로도 될 수 있기 때문에, 도전율의 저하를 고려하여 불가피 불순물의 함유량을 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 불가피 불순물로서 들 수 있는 성분으로는, 예를 들어, Cr (크롬), Mn (망간), Cu (구리), Ni (니켈), Zn (아연), Zr (지르코늄), Bi (비스무트), Pb (납), Ga (갈륨), Sn (주석), Sr (스트론튬) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 성분의 함유량은, 상기 성분마다 0.05 질량％ 이하, 상기 성분의 총량으로 0.15 질량％ 이하로 하면 된다.
또, 본 발명의 알루미늄 합금재는, Cu, Ni, Ag, Sn, Au 및 Pd 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속으로 덮여 있어도 된다. 상기 금속에는, Cu, Ni, Ag, Sn, Au 및/또는 Pd 를 주된 구성 원소로 한 합금이나 금속간 화합물도 포함된다. 본 발명의 알루미늄 합금재에 상기 금속을 피복함으로써, 접촉 저항, 땜납 젖음성, 내식성 등을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 알루미늄 합금재를 상기 금속으로 피복하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 치환 도금, 전해 도금, 클래드 (압접), 용사 등의 방법을 들 수 있다. 상기 금속의 피복은, 경량화 등의 점에서 두께가 얇은 편이 바람직하고, 따라서, 이들 방법 중, 치환 도금, 전해 도금이 특히 바람직하다. 또한, 알루미늄 합금재에 상기 금속의 피복을 형성하고 나서, 신선 가공 및/또는 압연 가공을 실시해도 된다. 또, 상기 금속으로 피복된 본 발명의 알루미늄 합금재의 결정 방위를 X 선 등에 의해 측정하는 경우에는, 금속의 피복을 제거하고 나서, 알루미늄 합금재의 표면에서 측정한다.
또, 본 발명의 알루미늄 합금재는, Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.00 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 가짐과 함께, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 알루미늄 합금재는, Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.02 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 가짐과 함께, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 또, 「Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.00 질량％」란, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종이 실질적으로 함유되지 않는 것을 의미한다.
(1) 합금 조성
본 발명의 알루미늄 합금재의 합금 조성과 그 작용에 대해 나타낸다.
<Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％>
Mg (마그네슘) 는, 알루미늄 모재 중에 고용되어 강화하는 작용을 가짐과 함께, Si 와의 상승 효과에 의해 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, Mg 함유량이 0.2 질량％ 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하다. 또, Mg 함유량이 1.8 질량％ 를 초과하면, 정출물이 형성되어 가공성 (신선 가공성이나 굽힘 가공성 등) 이 저하된다. 따라서, Mg 함유량은 0.2 ∼ 1.8 질량％ 이고, 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 질량％ 이다.
<Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％>
Si (규소) 는, 알루미늄 모재 중에 고용되어 강화하는 작용을 가짐과 함께, Mg 와의 상승 효과에 의해 인장 강도나 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, Si 함유량이 0.2 질량％ 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하다. 또, Si 함유량이 2.0 질량％ 를 초과하면, 정출물이 형성되어 가공성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 0.2 ∼ 2.0 질량％ 이고, 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 질량％ 이다.
<Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％>
Fe (철) 는, 주로 Al-Fe 계의 금속간 화합물을 형성함으로써 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장 강도를 향상시키는 원소이다. 여기서, 금속간 화합물이란 2 종류 이상의 금속에 의해 구성되는 화합물을 말한다. Fe 는, Al 중에 655 ℃ 에서 0.05 질량％ 밖에 고용되지 않고, 실온에서는 고용량이 더욱 적기 때문에, Al 중에 고용될 수 없는 나머지 Fe 는, Al-Fe 계, Al-Fe-Si 계, Al-Fe-Si-Mg 계 등의 금속간 화합물로서 정출 또는 석출된다. 이들과 같이 Fe 와 Al 로 주로 구성되는 금속간 화합물을 본 명세서에서는 Fe 계 화합물이라고 부른다. 이 금속간 화합물은, 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장 강도를 향상시킨다. 또, Al 중에 고용된 Fe 도 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는다. Fe 함유량이 0.01 질량％ 미만이면, 이들의 작용 효과가 불충분하다. 또, Fe 함유량이 1.50 질량％ 를 초과하면, 정출물이 많아져, 가공성이 저하된다. 여기서, 정출물이란, 합금의 주조 응고시에 발생하는 금속간 화합물을 말한다. 따라서, Fe 함유량은 0.01 ∼ 1.50 질량％ 이고, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.23 질량％ 이다. 특히, 리본 형상으로의 성형성을 중시하는 경우에, 0.05 ∼ 0.17 질량％ 가 특히 바람직하다.
<Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.00 ∼ 2 질량％>
Ti (티탄), B (붕소), Cu (구리), Ag (은), Zn (아연), Ni (니켈), Co (코발트), Au (금), Mn (망간), Cr (크롬), V (바나듐), Zr (지르코늄), Sn (주석) 은 모두, 내열성을 향상시키는 원소이다. 이들 성분은, 1 종만의 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상의 조합으로 함유되어 있어도 된다. 특히, 부식 환경에서 사용되는 경우의 내식성을 배려하면 Zn, Ni, Co, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 「함유되어 있다」란, 0.00 질량％ 초과를 의미한다.
상기 성분이, 내열성을 향상시키는 기구로는, 예를 들어 상기 성분의 원자 반경과 알루미늄의 원자 반경의 차이가 크기 때문에 결정립계의 에너지를 저하시키는 기구나, 상기 성분의 확산 계수가 크기 때문에 입계에 침입했을 경우에 입계의 이동도를 저하시키는 기구, 공공 (空孔) 과의 상호 작용이 커 공공을 트랩하기 위해서 확산 현상을 지연시키는 기구, 등을 들 수 있고, 이들 기구가 상승적으로 작용하고 있는 것으로 생각된다.
상기 성분의 함유량의 합계가 0.02 질량％ 미만이면, 내열성이 불충분하다. 또, 이들 성분의 함유량이 2 질량％ 를 초과하면, 가공성이 저하된다. 따라서, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종의 함유량의 합계는, 0.02 ∼ 2 질량％ 가 바람직하고, 0.06 ∼ 2 질량％ 가 보다 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.3 ∼ 1.2 질량％ 이다.
<잔부 : Al 및 불가피 불순물>
상기 서술한 성분 이외의 잔부는, Al (알루미늄) 및 불가피 불순물이다. 여기서 말하는 불가피 불순물은, 제조 공정 상, 불가피적으로 함유될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다. 불가피 불순물은, 함유량에 따라서는 도전율을 저하시키는 요인으로도 될 수 있기 때문에, 도전율의 저하를 고려하여 불가피 불순물의 함유량을 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 불가피 불순물로서 들 수 있는 성분으로는, 예를 들어, Bi (비스무트), Pb (납), Ga (갈륨), Sr (스트론튬) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 성분의 함유량은, 상기 성분마다 0.05 질량％ 이하, 상기 성분의 총량으로 0.15 질량％ 이하로 하면 된다.
또, 본 발명의 알루미늄 합금재는, Cu, Ni, Ag, Sn, Au 및 Pd 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속으로 덮여 있어도 된다. 상기 금속에는, Cu, Ni, Ag, Sn, Au 및/또는 Pd 를 주된 구성 원소로 한 합금이나 금속간 화합물도 포함된다. 본 발명의 알루미늄 합금재에 상기 금속을 피복함으로써, 접촉 저항, 땜납 젖음성, 내식성 등을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 알루미늄 합금재를 상기 금속으로 피복하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 치환 도금, 전해 도금, 클래드 (압접), 용사 등의 방법이 들 수 있다. 상기 금속의 피복은, 경량화 등의 점에서 두께가 얇은 편이 바람직하고, 따라서, 이들 방법 중, 치환 도금, 전해 도금이 특히 바람직하다. 또한, 알루미늄 합금재에 상기 금속의 피복을 형성하고 나서, 신선 가공 및/또는 압연 가공을 실시해도 된다. 또, 상기 금속으로 피복된 본 발명의 알루미늄 합금재의 결정 방위를 X 선 등에 의해 측정하는 경우에는, 금속의 피복을 제거하고 나서, 알루미늄 합금재의 표면에서 측정한다.
이와 같은 알루미늄 합금재는, 합금 조성이나 제조 방법을 조합하여 제어함으로써 실현할 수 있다. 이하, 본 발명의 알루미늄 합금재의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다.
(2) 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 합금재의 제조 방법
종래, Al-Mg-Si 계 합금 등의 알루미늄 합금은, 용체화 열처리와 시효 석출 열처리의 조합에 의해 석출 경화시키는 방법으로 제조하는 것이 일반적이었다. 이 제조 방법은, T6 처리라고도 불리고 있다. 그러나, 이 제조 방법에서 얻어지는 강도 레벨은, 구리계 재료나 철계 재료의 강도 레벨에 대해 불충분하였다. 따라서, 본 발명의 제조 방법은, 종래의 알루미늄 합금재에서 일반적으로 행해져 온, Mg-Si 화합물을 석출 경화시키는 제조 방법과는, 고강도화에 대한 어프로치가 크게 상이하다.
본 발명의 알루미늄 합금재의 바람직한 제조 방법에서는, 소정의 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금 소재에 대해, 신선 가공 [1] 및 압연 가공 [2] 를 실시한다. 이하, 상세하게 설명한다.
신선 가공 [1] 에 있어서 사용되는 알루미늄 합금 소재는, 상기 합금 조성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 압출재, 주괴재, 열간 압연재, 냉간 압연재 등을, 사용 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 신선 가공 [1] 에 있어서, 가공도 η 는 바람직하게는 5 이상, 보다 바람직하게는 6 이상, 더욱 바람직하게는 7 이상이다. 또 가공도의 상한은 특별히 규정되지 않지만, 통상은 15 이다.
또한, 가공도 η 는, 가공 전의 단면적을 s1, 가공 후의 단면적을 s2 (s1 ＞ s2) 로 할 때, 하기 식 (1) 과 같이 면적의 비의 대수로 나타낸다.
가공도 (무차원) : η = ln(s1/s2) ··· (1)
또, 가공률 R 로는 98.2 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 99.8 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 가공률 R 은, 상기 s1 및 s2 에 의해, 하기 식 (2) 로 나타낸다.
가공률 (％) : R =｛(s1－s2)/s1｝× 100 ··· (2)
본 발명에서는, 종래, 신선 가공 [1] 전에 실시되어 온 시효 석출 열처리 [0] 은, 실시하지 않는다. 이와 같은 시효 석출 열처리 [0] 은, 통상 160 ∼ 240 ℃ 에서, 1 분 ∼ 20 시간, 알루미늄 합금 소재를 유지함으로써, Mg-Si 화합물의 석출을 재촉하는 것이다. 그러나, 알루미늄 합금 소재에 대해 이와 같은 시효 석출 열처리 [0] 을 실시한 경우에는, 상기와 같은 높은 가공도에 의한 신선 가공 [1] 및, 그 후의 압연 가공 [2] 를 실시하면, 재료 내부에 가공 균열이 발생한다.
신선 가공 [1] 후, 압연 가공 [2] 를 실시한다. 압연 가공 [2] 에서는, 신선 가공 [1] 에 의해 얻어진 선재가 리본 형상이 되도록 가공된다. 또한, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 얻는 방법으로는, 광폭의 판을 슬릿 가공하는 방법도 있다. 슬릿 가공이란, 미소한 클리어런스를 형성한 공구 사이에서 재료에 전단 변형을 가해 절단하는 방법이다. 이 클리어런스는 재료의 두께가 얇을수록, 정밀한 제어가 요구된다. 그리고, 클리어런스가 지나치게 좁으면, 절단된 재료의 시어 드루프가 커진다. 시러 드루프가 크면, 도전 특성이나 기계 특성이 불충분해진다. 반대로 클리어런스가 지나치게 넓으면, 버가 발생한다. 버는 전기 부품의 내부에서의 단락 (쇼트) 을 일으킬 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는, 신선 가공 [1] 후, 압연 가공 [2] 를 실시하는 방법에 의해, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조하는 것이 바람직하다.
압연 가공 [2] 에 있어서, 폭 확장률 S 는 바람직하게는 1.4 ∼ 6.0, 보다 바람직하게는 1.7 ∼ 5.0, 더욱 바람직하게는 2.0 ∼ 4.0, 가장 바람직하게는 2.3 ∼ 3.5 이다. 또한, 폭 확장률 S 는, 신선 가공 [1] 후의 알루미늄 합금재 (선재) 의 직경을 D, 압연 가공 [2] 후의 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재의 폭을 W 로 할 때, 하기 식 (3) 으로 나타낸다.
폭 확장률 S = W/D ····· (3)
본 발명에서는, 압연 가공 [2] 후에, 인발 가공 [3] 을 실시해도 된다. 인발 가공 [3] 은, 압연 가공된 알루미늄 합금재를 다이스에 통과시키고 뽑아냄으로써 실시된다. 또한, 본 발명에서는, 잔류 응력의 해방이나 연신의 향상을 목적으로 하여, 압연 가공 [2], 혹은, 인발 가공 [3] 후에 조질 (調質) 어닐링 [4] 를 실시해도 된다. 조질 어닐링 [4] 는, 바람직하게는 처리 온도 50 ∼ 160 ℃, 유지 시간 1 ∼ 48 시간으로 실시한다. 조질 어닐링 [4] 의 처리 온도가 50 ℃ 미만인 경우에는, 잔류 응력의 해방이나 연신의 향상과 같은 효과가 얻어지기 어렵고, 160 ℃ 를 초과하면 회복이나 재결정에 의해 결정립의 성장이 일어나, 강도가 저하되는 경향이 있다. 또한, 이와 같은 열처리의 여러 조건은, 불가피 불순물의 종류나 양 및, 사용하는 알루미늄 합금 소재의 고용·석출 상태에 따라 적절히 조절할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 서술한 바와 같이, 알루미늄 합금 소재에 대해, 높은 가공도의 가공이 이루어진다. 그 때문에, 결과적으로, 장척 (長尺) 의 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재가 얻어진다. 한편, 분말 소결, 압축 비틀림 가공, High pressure torsion (HPT), 단조 가공, Equal Channel Angular Pressing (ECAP) 등과 같은 종래의 알루미늄 합금재의 제조 방법에서는, 이와 같은 형상을 얻기가 어렵다. 본 발명의 알루미늄 합금재의 길이는, 바람직하게는 10 m 이상이다. 또한, 제조시의 알루미늄 합금재의 길이의 상한은 특별히 두지 않지만, 작업성 등을 고려하여 6000 m 로 하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 상기 서술한 바와 같이 가공도를 크게 하는 것이 유효하기 때문에, 두께를 얇게 할수록, 본 발명의 구성을 실현하기 쉽다. 그 두께는, 바람직하게는 1 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 0.07 ㎜ 이하이다. 또한, 두께의 상한은 특별히 두지 않지만, 30 ㎜ 인 것이 바람직하다.
또, 상기 서술한 바와 같이 본 발명의 알루미늄 합금재는, 얇게 가공되지만, 이와 같은 알루미늄 합금재를 복수 준비하여 접합해서, 두껍게 하여 목적하는 용도에 사용할 수도 있다. 접합의 방법은, 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어 압접, 용접, 접착제에 의한 접합, 마찰 교반 접합 등을 들 수 있다.
또, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 내식성이나 납땜성을 개량하기 위해, 표면을 구리, 니켈, 주석, 은, 금 등의 다른 금속으로 피복해도 된다. 피복 방법으로는, 압접이나 도금 등을 들 수 있다. 알루미늄 합금재를 피복함으로써, 피로 수명을 향상시키는 작용도 있다.
(3) 본 발명의 알루미늄 합금재의 특징
본 발명의 알루미늄 합금재는, 리본 형상을 가지고 있다. 「리본 형상」이란, 평평하고 가늘고 긴 형상인 것을 의미하며, 테이프상, 띠상이라고도 말할 수 있다. 리본 형상을 갖는 본 발명의 알루미늄 합금재의 폭은 두께에 대해 1.5 배 이상인 것이 바람직하다. 알루미늄 합금재의 복수 지점에 있어서 폭과 두께를 측정하여, 폭의 평균치와 두께의 평균치를 이용해서, 두께에 대한 폭의 비율을 산출할 수 있다. 여기서 폭이란, 알루미늄 합금재의 길이 방향에 대해 수직인 방향의 길이를 말한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에 의한 알루미늄 합금재의 폭방향 단면은 볼록 곡면으로 형성되어 있는 경우가 있는데, 이 경우, 양 단면에 있어서의 볼록 곡면의 정점 (頂点) 의 간격을 폭으로 한다. 두께에 대한 폭의 비율이 1.5 배 미만이면, 폭방향 단면이 볼록 곡면으로 형성되어 있는 경우에, 이 형상에 의해 얻어지는 후술하는 효과가 불충분해진다. 두께에 대한 폭의 비율은, 바람직하게는 4 배 이상, 더욱 바람직하게는 8 배 이상, 가장 바람직하게는 12 배 이상이다. 비율의 상한치는 특별히 두지 않지만, 통상 30 배이다.
본 발명의 알루미늄 합금재는, 도 1, 2 에 나타내는 바와 같이, 폭방향 단면이 볼록 곡면으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 폭방향 단면이란, 길이 방향에 수직인 방향에 있어서의 단면을 말한다. 구체적으로는, 폭방향 단면이 외측으로 볼록한 만곡 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 볼록 곡면은, 일정한 곡률을 갖는 하나의 원호로 이루어지는 원호상 곡면이어도 되고, 복수의 원호가 이어진 곡면이어도 된다. 상기 서술한 제조 방법과 같이, 신선 가공 [1] 과 압연 가공 [2] 에 의해 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조하면, 알루미늄 합금재의 폭방향 단면은, 볼록 곡면으로 형성된다. 한편, 광폭의 판을 슬릿 가공하는 방법에 의해 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조한 경우에는, 폭방향 단면은 판 표면에 대해 수직인 평면 형상을 가지고 있어, 만곡 형상으로 형성되지 않는다. 이 폭방향 단면의 만곡 형상은, 재료의 단면에 부가되는 굽힘이나 비틀림의 응력을 분산시켜, 응력 집중에 의한 피로 파괴를 방지하는 작용이 있다.
(4) 본 발명의 알루미늄 합금재의 특성
[비커스 경도 (HV)]
본 발명의 알루미늄 합금재는, 비커스 경도 (HV) 가 90 ∼ 190 이다. 비커스 경도 (HV) 가 90 이란, 구리계 재료 및 철계 재료와 동등한 강도이다. 즉, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 구리계 재료 및 철계 재료와 동등 이상의 강도를 갖는다. 알루미늄 합금재의 비커스 경도 (HV) 는, 바람직하게는 105 이상, 보다 바람직하게는 115 이상, 더욱 바람직하게는 130 이상, 한층 더 바람직하게는 145 이상, 가장 바람직하게는 160 이상이다. 비커스 경도 (HV) 가 190 을 초과하면, 가공 균열이 발생하기 쉬워져 생산성을 저하시키기 때문에, 바람직하지 않다.
90 이상의 비커스 경도 (HV) 를 갖는다는 것은, 구리계 재료와 동등 이상의 피로 수명이 얻어진다고 하는 기준이 된다. 또한, 115 이상의 비커스 경도 (HV) 를 갖는다는 것은, 구리계 재료와 비교하여 2 배 이상의 피로 수명이 얻어진다고 하는 기준이 된다. 이것은 인장 강도로 약 430 ㎫ 이상에 상당한다. 따라서, 115 이상의 비커스 경도 (HV) 를 갖는 알루미늄 합금재는, 예를 들어, 반복되는 굽힘에 의해 변형이 일어나기 쉬운 웨어러블 디바이스용의 부재나, 진동에 의해 변형이 일어나기 쉬운 엔진 혹은 모터 주변의 부재에 최적이다.
비커스 경도 (HV) 는, JIS Z 2244 : 2009 에 준거하여 측정된 값으로 한다. 또한, 이미 부재 또는 부품이 된 가공품의 비커스 경도 (HV) 를 측정하는 경우에는, 가공품을 분해하고, 단면을 경면 연마하여, 그 단면에 대해 측정을 실시할 수도 있다.
[도전율]
Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 가짐과 함께, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있는, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 도전율이 40 ％IACS 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 45 ％IACS 이상, 더욱 바람직하게는 50 ％IACS 이상, 가장 바람직하게는, 55 ％IACS 이상이다. 도전율은, 4 단자법에 의해 측정할 수 있다.
(5) 본 발명의 알루미늄 합금재의 용도
본 발명의 알루미늄 합금재는, 철계 재료, 구리계 재료 및 알루미늄계 재료가 사용되고 있는 모든 부재 그리고 부품에 적용 가능하다. 부재란, 알루미늄 합금재를 일차 가공 (예를 들어, 타발 가공, 굽힘 가공, 도금 등) 한 것을 말하고, 부품이란, 부재를 사용하여 조립된 것을 말한다. 구체적으로, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품에 사용할 수 있다.
도전 부재로는, 예를 들어, 전선이나 케이블 등을 들 수 있다. 도전 부재를 구비한 도전 부품으로는, 예를 들어, 가공 (架空) 송전선, OPGW, 지중 전선, 해저 케이블 등의 전력용 전선, 전화용 케이블이나 동축 케이블 등의 통신용 전선, 유선 드론용 케이블, 캡타이어 케이블, EV/HEV 용 충전 케이블, 해상 풍력 발전용 트위스트 케이블, 엘리베이터 케이블, 엄빌리컬 케이블, 로봇 케이블, 전철용 가선 (架線), 트롤리선 등의 기기용 전선, 자동차용 와이어하네스, 선박용 전선, 비행기용 전선 등의 수송용 전선, 버스 바, 리드 프레임, 플렉시블 플랫 케이블, 피뢰침, 안테나, 커넥터, 단자 등을 들 수 있다.
스프링용 부재로는, 예를 들어, 코일 스프링, 판 스프링 등을 들 수 있다. 스프링용 부재를 구비한 스프링용 부품으로는, 예를 들어, 커넥터, 스위치, 단자, 태엽 등을 들 수 있다.
반도체 모듈용 부재로는, 예를 들어, 도체를 들 수 있다. 반도체 모듈용 부재를 구비한 반도체 모듈용 부품으로는, 예를 들어, 본딩 플랫 와이어를 들 수 있다.
구조용 부재로는, 예를 들어, 구조용 판재, 구조용 각재 (角材), 구조용 이형재 (異型材) 를 들 수 있다. 구조용 부재를 구비한 구조용 부품으로는, 예를 들어, 건축 현장의 비계, 컨베이어 메시 벨트, 의료 (衣料) 용의 금속 섬유, 체인 메일 (chain mail), 펜스, 방충 네트, 지퍼, 패스너, 클립, 알루미늄 울, 브레이크 와이어나 스포크 등의 자전거용 부품, 강화 유리의 보강선, 파이프 시일, 메탈 패킹, 케이블의 보호 강화재, 팬벨트의 코어 메탈, 액추에이터 구동용 와이어, 체인, 행거, 방음용 메시, 선반널 등을 들 수 있다.
최근, 고도 정보화 사회의 진전에 수반하여, 데이터 전송용의 케이블에서는, 실드선으로서 편조 구조의 구리선이 이용되고 있다. 이들 실드선도, 리본 형상을 가지고 있는 본 발명의 알루미늄 합금재로 함으로써 경량화할 수 있다.
또, 리본 형상을 가지고 있는 본 발명의 알루미늄 합금재는, 필요에 따라, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금 등의 다른 재료의 선재와 합하여 꼬은, 연선 (撚線) 의 구조로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 바는, 이 발명의 몇 가지 실시형태를 예시하는 것에 불과하며, 청구범위에 있어서 여러 가지 변경을 더할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 ∼ 13, 비교예 1 ∼ 6)
먼저, 실시예 1 ∼ 13 및 비교예 2 ∼ 6 에서는, 표 1 에 나타내는 합금 조성을 갖는 10 ㎜φ 의 각 봉재를 준비하였다. 비교예 1 에서는, 99.99 질량％ Al 로 이루어지는 10 ㎜φ 의 봉재를 준비하였다. 다음으로, 각 봉재를 사용하여, 표 1 에 나타내는 제조 조건으로, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조하였다.
또한, 표 1 에 나타내는 제조 조건 A ∼ J 는, 구체적으로 다음과 같다. 가공도 및 폭 확장률 S 는 상기 식 (1) 및 식 (3) 에 나타내는 바와 같다.
<제조 조건 A>
준비한 봉재에 대해, 가공도 5.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 3.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 또한, 마무리 인발 가공 [3] 및 조질 어닐링 [4] 는 실시하지 않았다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 15 배였다.
<제조 조건 B>
신선 가공 [1] 의 가공도를 6.5 로 한 것 이외에는, 제조 조건 A 와 같은 조건으로 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 10 배였다.
<제조 조건 C>
준비한 봉재에 대해, 가공도 7.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.5 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 또한, 마무리 인발 가공 [3] 및 조질 어닐링 [4] 는 실시하지 않았다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 6 배였다.
<제조 조건 D>
준비한 봉재에 대해, 가공도 10.0 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 또한, 마무리 인발 가공 [3] 및 조질 어닐링 [4] 는 실시하지 않았다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 3 배였다.
<제조 조건 E>
준비한 봉재에 대해, 가공도 5.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 3.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 마무리 인발 가공 [3] 은 실시하지 않고, 155 ℃ 에서 40 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 15 배였다.
<제조 조건 F>
준비한 봉재에 대해, 가공도 6.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 3.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 계속해서, 마무리 인발 가공 [3] 을 실시하고, 140 ℃ 에서 1 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 10 배였다.
<제조 조건 G>
준비한 봉재에 대해, 가공도 7.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.5 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 마무리 인발 가공 [3] 은 실시하지 않고, 80 ℃ 에서 24 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 6 배였다.
<제조 조건 H>
준비한 봉재에 대해, 가공도 10 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 마무리 인발 가공 [3] 은 실시하지 않고, 100 ℃ 에서 24 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 3 배였다.
<제조 조건 I>
신선 가공 [1] 의 가공도를 2.0 으로 한 것 이외에는, 제조 조건 E 와 같은 조건으로 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 15 배였다.
<제조 조건 J>
준비한 봉재에 대해, 처리 온도 180 ℃, 유지 시간 5 시간의 시효 석출 열처리 [0] 을 실시하고, 그 후, 가공도 5.5 의 신선 가공 [1] 과 폭 확장률 S 가 3.5 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 비교예 6 에서는, 압연 가공 [2] 의 도중에 가공 균열이 다발했기 때문에, 작업을 중지하였다.
<제조 조건 K>
준비한 봉재에 대해, 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 비교예 3, 4 에서는, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 다발했기 때문에, 작업을 중지하였다.
[평가]
상기 실시예 및 비교예에 관련된 알루미늄 합금재를 사용하여, 하기에 나타내는 특성 평가를 실시하였다. 각 특성의 평가 조건은 하기와 같다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
[1] 합금 조성
JIS H 1305 : 2005 에 준하여, 발광 분광 분석법에 의해 실시하였다. 또한, 측정은, 발광 분광 분석 장치 (주식회사 히타치 하이테크 사이언스사 제조) 를 사용하여 실시하였다.
[2] 비커스 경도 (HV)
JIS Z 2244 : 2009 에 준하여, 미소 경도 시험기 HM-125 (주식회사 아카시 (현 주식회사 미츠토요) 제조) 를 사용하여, 비커스 경도 (HV) 를 측정하였다. 이 때, 시험력은 0.1 kgf (0.98 N), 유지 시간은 15 초로 하였다. 또, 측정 위치는, 제조한 알루미늄 합금재의 길이 방향에 평행한 단면에 있어서, 중심과 표층의 중간 부근의 위치 (표층측으로부터 약 1/4 중심측의 위치) 로 하고, 5 군데의 측정치의 평균치를 산출하였다. 또한, 측정치의 최대치 및 최소치의 차가 10 이상인 경우에는, 추가로 측정수를 늘려, 10 군데의 측정치의 평균치를 산출하였다. 비커스 경도 (HV) 는 클수록 바람직하고, 본 실시예에서는, 90 이상을 합격 레벨로 하였다.
[3] 인장 강도
JIS Z 2241 : 2011 에 준하여, 정밀 만능 시험기 (주식회사 시마즈 제작소 제조) 를 사용하여 인장 시험을 실시하고, 인장 강도 (㎫) 를 측정하였다. 또, 상기 시험은, 평점간 거리를 10 ㎝, 변형 속도를 10 ㎜/분의 조건으로 실시하였다. 또, 각 알루미늄 합금재에 대해 3 개씩 측정을 실시하여, 그 평균치를 산출하였다. 인장 강도는 클수록 바람직한데, 본 실시예에서는, 350 ㎫ 이상을 합격 레벨로 하였다.
[4] 피로 횟수
닛폰 신동 협회 기술 표준 JCBA-T308 (2002) 에 준하여, 양진 (兩振) 의 시험을 실시하였다. 시험편의 세트 길이 L 은, 125 GPa 의 영률을 갖는 구리계 재료에 300 ㎫ 의 굽힘 응력을 부여하는 조건을 사용하였다. 판두께 t 의 평방근을 사용하여,
L = 36.06 × √t······ (4)
로 나타낸다. 제조한 알루미늄 합금재에 대해, 이 조건에 의한 재료가 파단될 때까지의 반복 횟수 NA 를 구하였다. 다음으로, 리본 형상을 갖는 터프 피치 구리에 대해, 같은 조건으로 측정하여, 반복 횟수 NC 를 구하였다. 그리고, 양자의 비 P 를 다음 식 (5) 와 같이 구하였다. 비교가 되는 터프 피치 구리에는, 제조한 알루미늄 합금재와 폭 및 두께가 동일한 것을 사용하였다.
P = NA ÷ NC ······ (5)
비교가 되는 구리계 재료에 대한 비 P 는 클수록 바람직한데, 본 실시예에서는, 1.0 이상을 합격 레벨로 하였다.
[5] 도전율
JIS-K 6271 : 2015 에 기초하여, 4 단자법으로 20 ℃ 에 있어서 저항치를 측정하였다. 측정한 저항치를, 제조한 알루미늄 합금재의 단면적으로 나눔으로써 도전율을 산출하였다. 도전율은 높을수록 바람직한데, 본 실시예에서는, 40 ％IACS 이상을 합격 레벨로 하였다.
Figure pct00001
표 1 의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 13 에 관련된 알루미늄 합금재는, 특정 합금 조성을 갖고, 또한, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이며, 리본 형상을 가지고 있기 때문에, 철계 재료나 구리계 재료에 필적하는 높은 강도 (구체적으로, 인장 강도 350 ㎫ 이상, 피로 횟수에 있어서의 구리와의 비가 1.0 이상) 를 갖고, 또한 도전율이 40 ％IACS 이상으로 높은 값을 나타내는 것을 알 수 있었다.
이에 대해, 비교예 1 에서는, 금속 성분으로서 Mg, Si, Fe 가 함유되어 있지 않기 때문에, 비커스 경도 (HV) 가 50 이고, 인장 강도가 162 ㎫ 로 낮아, 구리보다 피로 횟수가 열등하였다.
비교예 2 에서는, Mg 의 함유량 및 Si 의 함유량이 모두 0.17 질량％ 로 적기 때문에, 비커스 경도 (HV) 가 83 이고, 인장 강도가 302 ㎫ 로 낮아, 구리보다 피로 횟수가 열등하였다.
비교예 3 에서는, Mg 의 함유량이 1.82 질량％, Si 의 함유량이 2.11 질량％ 로 많기 때문에, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
비교예 4 에서는, Fe 의 함유량이 1.62 질량％ 로 많기 때문에, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
비교예 5 에서는, 가공도 2.0 의 신선 가공 [1] 을 실시했기 때문에, 비커스 경도 (HV) 가 86 이고, 인장 강도가 314 ㎫ 로 낮아, 구리보다 피로 횟수가 열등하였다.
비교예 6 에서는, 신선 가공 [1] 전에 시효 석출 열처리 [0] 을 실시했기 때문에, 압연 가공 [2] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
이상으로부터, 본 발명의 알루미늄 합금재는, Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있기 때문에, 철계 재료나 구리계 재료에 필적하는 높은 강도를 갖고, 또한, 높은 도전율을 갖는다. 그 때문에, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품 등에 사용할 수 있다.
(실시예 14 ∼ 29, 비교예 7 ∼ 14)
먼저, 실시예 14 ∼ 29 및 비교예 8 ∼ 14 에서는, 표 2 에 나타내는 합금 조성을 갖는 10 ㎜φ 의 각 봉재를 준비하였다. 비교예 7 에서는, 99.99 질량％ Al 로 이루어지는 10 ㎜φ 의 봉재를 준비하였다. 다음으로, 각 봉재를 사용하여, 표 2 에 나타내는 제조 조건으로, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조하였다.
또한, 표 2 에 나타내는 제조 조건 A ∼ J 는, 구체적으로 다음과 같다. 가공도 및 폭 확장률 S 는 상기 식 (1) 및 식 (3) 에 나타내는 바와 같다.
<제조 조건 A>
준비한 봉재에 대해, 가공도 5.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 3.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 또한, 마무리 인발 가공 [3] 및 조질 어닐링 [4] 는 실시하지 않았다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 15 배였다.
<제조 조건 B>
신선 가공 [1] 의 가공도를 6.5 로 한 것 이외에는, 제조 조건 A 와 같은 조건으로 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 10 배였다.
<제조 조건 C>
준비한 봉재에 대해, 가공도 7.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.5 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 또한, 마무리 인발 가공 [3] 및 조질 어닐링 [4] 는 실시하지 않았다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 6 배였다.
<제조 조건 D>
준비한 봉재에 대해, 가공도 10.0 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 또한, 마무리 인발 가공 [3] 및 조질 어닐링 [4] 는 실시하지 않았다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 3 배였다.
<제조 조건 E>
준비한 봉재에 대해, 가공도 5.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 3.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 마무리 인발 가공 [3] 은 실시하지 않고, 155 ℃ 에서 40 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 15 배였다.
<제조 조건 F>
준비한 봉재에 대해, 가공도 6.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 3.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 계속해서, 마무리 인발 가공 [3] 을 실시하고, 140 ℃ 에서 1 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 10 배였다.
<제조 조건 G>
준비한 봉재에 대해, 가공도 7.5 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.5 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 마무리 인발 가공 [3] 은 실시하지 않고, 80 ℃ 에서 24 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 6 배였다.
<제조 조건 H>
준비한 봉재에 대해, 가공도 10 의 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 그 후, 폭 확장률 S 가 2.0 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 마무리 인발 가공 [3] 은 실시하지 않고, 100 ℃ 에서 24 시간의 조질 어닐링 [4] 를 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 3 배였다.
<제조 조건 I>
신선 가공 [1] 의 가공도를 2.0 으로 한 것 이외에는, 제조 조건 E 와 같은 조건으로 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재의 두께에 대한 폭의 비율은 15 배였다.
<제조 조건 J>
준비한 봉재에 대해, 처리 온도 180 ℃, 유지 시간 5 시간의 시효 석출 열처리 [0] 을 실시하고, 그 후, 가공도 5.5 의 신선 가공 [1] 과 폭 확장률 S 가 3.5 의 압연 가공 [2] 를 실시하였다. 비교예 13 에서는, 압연 가공 [2] 의 도중에 가공 균열이 다발했기 때문에, 작업을 중지하였다.
<제조 조건 K>
준비한 봉재에 대해, 신선 가공 [1] 을 실시하였다. 비교예 9 ∼ 11 에서는, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 다발했기 때문에, 작업을 중지하였다.
[평가]
상기 실시예 및 비교예에 관련된 알루미늄 합금재를 사용하여, 하기에 나타내는 특성 평가를 실시하였다. 각 특성의 평가 조건은 하기와 같다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
[1] 합금 조성
JIS H 1305 : 2005 에 준하여, 발광 분광 분석법에 의해 실시하였다. 또한, 측정은, 발광 분광 분석 장치 (주식회사 히타치 하이테크 사이언스사 제조) 를 사용하여 실시하였다.
[2] 비커스 경도 (HV)
JIS Z 2244 : 2009 에 준하여, 미소 경도 시험기 HM-125 (주식회사 아카시 (현 주식회사 미츠토요) 제조) 를 사용하여, 비커스 경도 (HV) 를 측정하였다. 이 때, 시험력은 0.1 kgf (0.98 N), 유지 시간은 15 초로 하였다. 또, 측정 위치는, 제조한 알루미늄 합금재의 길이 방향에 평행한 단면에 있어서, 중심과 표층의 중간 부근의 위치 (표층측으로부터 약 1/4 중심측의 위치) 로 하고, 5 군데의 측정치의 평균치를 산출하였다. 또한, 측정치의 최대치 및 최소치의 차가 10 이상인 경우에는, 추가로 측정수를 늘려, 10 군데의 측정치의 평균치를 산출하였다. 비커스 경도 (HV) 는 클수록 바람직하고, 본 실시예에서는, 90 이상을 합격 레벨로 하였다.
[3] 인장 강도
JIS Z 2241 : 2011 에 준하여, 정밀 만능 시험기 (주식회사 시마즈 제작소 제조) 를 사용하여 인장 시험을 실시하고, 인장 강도 (㎫) 를 측정하였다. 또, 상기 시험은, 평점간 거리를 10 ㎝, 변형 속도를 10 ㎜/분의 조건으로 실시하였다. 제조한 알루미늄 합금재와, 제조 후에 120 ℃ 에서 30 분간 가열한 알루미늄 합금재에 대해, 각 3 개씩 측정을 실시하여, 그 평균치를 산출하였다. 인장 강도는 클수록 바람직한데, 본 실시예에서는, 가열 전의 알루미늄 합금재에 대해 350 ㎫ 이상을 합격 레벨로 하였다. 가열 후의 알루미늄 합금재에 대해서는, 인장 강도가 가열 전의 알루미늄 합금재에 대해 90 ％ 이상인 것을 합격 「○」로 하고, 90 ％ 미만인 것을 불합격 「×」로 하였다.
[4] 피로 횟수
닛폰 신동 협회 기술 표준 JCBA-T308 (2002) 에 준하여, 양진의 시험을 실시하였다. 시험편의 세트 길이 L 은, 125 GPa 의 영률을 갖는 구리계 재료에 300 ㎫ 의 굽힘 응력을 부여하는 조건을 사용하였다. 판두께 t 의 평방근을 사용하여,
L = 36.06 × √t······ (4)
로 나타낸다. 제조한 알루미늄 합금재에 대해, 이 조건에 의한 재료가 파단될 때까지의 반복 횟수 NA 를 구하였다. 다음으로, 리본 형상을 갖는 터프 피치 구리에 대해, 같은 조건으로 측정하여, 반복 횟수 NC 를 구하였다. 그리고, 양자의 비 P 를 다음 식 (5) 와 같이 구하였다. 비교가 되는 터프 피치 구리에는, 제조한 알루미늄 합금재와 폭 및 두께가 동일한 것을 사용하였다.
P = NA ÷ NC ······ (5)
비교가 되는 구리계 재료에 대한 비 P 는 클수록 바람직한데, 본 실시예에서는, 1.0 이상을 합격 레벨로 하였다.
Figure pct00002
표 2 의 결과로부터, 실시예 14 ∼ 29 에 관련된 알루미늄 합금재는, 특정 합금 조성을 갖고, 또한, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이며, 리본 형상을 가지고 있기 때문에, 철계 재료나 구리계 재료에 필적하는 높은 강도 (구체적으로, 인장 강도 350 ㎫ 이상, 피로 횟수에 있어서의 구리와의 비가 1.0 이상) 를 갖는 것을 알 수 있었다. 또, 실시예 14 ∼ 29 에 관련된 알루미늄 합금재는, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종을 소정량 함유하고 있기 때문에, 가열 후에 있어서도 높은 인장 강도를 유지하고 있고, 내열성도 우수한 것을 알 수 있었다.
이에 대해, 비교예 7 에서는, 금속 성분으로서 Mg, Si, Fe 가 함유되어 있지 않기 때문에, 비커스 경도 (HV) 가 43 이고, 인장 강도가 150 ㎫ 로 낮아, 구리보다 피로 횟수가 열등하였다. 또, 내열성도 열등하였다.
비교예 8 에서는, Mg 의 함유량 및 Si 의 함유량이 모두 0.17 질량％ 로 적기 때문에, 비커스 경도 (HV) 가 85 이고, 인장 강도가 325 ㎫ 로, 구리보다 피로 횟수가 열등하였다. 또, 내열성도 열등하였다.
비교예 9 에서는, Mg 의 함유량이 1.82 질량％, Si 의 함유량이 2.11 질량％ 로 많기 때문에, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
비교예 10 에서는, Fe 의 함유량이 1.62 질량％ 로 많기 때문에, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
비교예 11 에서는, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종의 합계 함유량이 2.09 질량％ 로 많기 때문에, 신선 가공 [1] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
비교예 12 에서는, 가공도 2.0 의 신선 가공 [1] 을 실시했기 때문에, 비커스 경도 (HV) 가 87 이고, 인장 강도가 330 ㎫ 로 낮아, 구리보다 피로 횟수가 열등하였다.
비교예 13 에서는, 신선 가공 [1] 전에 시효 석출 열처리 [0] 을 실시했기 때문에, 압연 가공 [2] 의 도중에 가공 균열이 발생하여, 리본 형상을 갖는 알루미늄 합금재를 제조할 수 없었다.
비교예 14 에서는, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종이 함유되어 있지 않기 때문에, 내열성이 열등하였다.
이상으로부터, 본 발명의 알루미늄 합금재는, Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.00 초과 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서, 비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고, 리본 형상을 가지고 있기 때문에, 철계 재료나 구리계 재료에 필적하는 높은 강도를 갖고, 또한, 내열성을 갖는다. 그 때문에, 본 발명의 알루미늄 합금재는, 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품 등에 사용할 수 있다.

Claims (14)

  1. Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서,
    비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고,
    리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  2. Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.00 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서,
    비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고,
    리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  3. Mg : 0.2 ∼ 1.8 질량％, Si : 0.2 ∼ 2.0 질량％, Fe : 0.01 ∼ 1.50 질량％, Ti, B, Cu, Ag, Zn, Ni, Co, Au, Mn, Cr, V, Zr 및 Sn 에서 선택되는 적어도 1 종 : 합계로 0.02 ∼ 2 질량％, 잔부 : Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 합금 조성을 갖는 알루미늄 합금재로서,
    비커스 경도 (HV) 가 90 이상 190 이하이고,
    리본 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비커스 경도 (HV) 가 115 이상 190 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    폭방향 단면이 볼록 곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Cu, Ni, Ag, Sn, Au 및 Pd 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 도전 부재.
  8. 제 7 항에 기재된 도전 부재를 구비한 도전 부품.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 스프링용 부재.
  10. 제 9 항에 기재된 스프링용 부재를 구비한 스프링용 부품.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 반도체 모듈용 부재.
  12. 제 11 항에 기재된 반도체 모듈용 부재를 구비한 반도체 모듈용 부품.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금재를 사용한 구조용 부재.
  14. 제 13 항에 기재된 구조용 부재를 구비한 구조용 부품.
KR1020197020169A 2017-03-27 2018-03-27 알루미늄 합금재 그리고 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품 KR102570708B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-060328 2017-03-27
JPJP-P-2017-060327 2017-03-27
JP2017060328 2017-03-27
JP2017060327 2017-03-27
PCT/JP2018/012459 WO2018181329A1 (ja) 2017-03-27 2018-03-27 アルミニウム合金材並びにこれを用いた導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190132346A true KR20190132346A (ko) 2019-11-27
KR102570708B1 KR102570708B1 (ko) 2023-08-24

Family

ID=63675909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197020169A KR102570708B1 (ko) 2017-03-27 2018-03-27 알루미늄 합금재 그리고 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11466346B2 (ko)
EP (1) EP3604579B1 (ko)
JP (1) JP6430080B1 (ko)
KR (1) KR102570708B1 (ko)
CN (1) CN110475884A (ko)
WO (1) WO2018181329A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018183721A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 NanoAL LLC High-performance 6000-series aluminum alloy structures
JP7354147B2 (ja) 2018-12-18 2023-10-02 古河電気工業株式会社 ケーブル、ならびにこのケーブルを具える接続構造体、ワイヤーハーネスおよび係留型移動体
CN110904370B (zh) * 2019-12-09 2021-07-27 安徽鑫铂铝业股份有限公司 一种太阳能光伏用铝型材及其制备方法
CN111485143B (zh) * 2020-03-19 2021-07-06 苏州杰源精密机械有限公司 一种高导电率线束及其制备方法
EP4131349A4 (en) * 2020-03-25 2023-12-27 Nippon Micrometal Corporation ALUMINUM CONNECTION WIRE
CN115821125B (zh) * 2022-12-21 2024-02-02 广东中联电缆集团有限公司 一种高导电率硬铝合金导线及其制造方法
CN116144994B (zh) * 2022-12-29 2023-12-05 东北轻合金有限责任公司 一种兼具高强度、高硬度、高耐疲劳和高耐腐蚀的铝合金厚板及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000282157A (ja) 1999-01-29 2000-10-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 箔導体
JP2000353435A (ja) 1999-04-05 2000-12-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 同軸素線、同軸ケーブル及びそれを用いた電子機器
JP2004134212A (ja) * 2002-10-10 2004-04-30 Furukawa Electric Co Ltd:The 自動車ワイヤハーネス用アルミ電線
WO2012058542A2 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Alcoa Inc. Improved 5xxx aluminum alloys, and methods for producing the same

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1158063A1 (en) * 2000-05-22 2001-11-28 Norsk Hydro A/S Corrosion resistant aluminium alloy
US20030133825A1 (en) * 2002-01-17 2003-07-17 Tom Davisson Composition and method of forming aluminum alloy foil
FR2851579B1 (fr) 2003-02-26 2005-04-01 Pechiney Rhenalu PROCEDE D'EMBOUTISSAGE A TIEDE DE PIECES EN ALLIAGE A1-Mg
JP2004003038A (ja) * 2003-08-08 2004-01-08 Showa Denko Kk 熱伝導性および強度に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板の製造方法
JP2006299342A (ja) * 2005-04-20 2006-11-02 Sumitomo Light Metal Ind Ltd プレス成形用アルミニウム合金材の製造方法およびプレス加工材
JP2007009262A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Mitsubishi Alum Co Ltd 熱伝導性、強度および曲げ加工性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法
JP4168066B2 (ja) * 2006-08-11 2008-10-22 株式会社神戸製鋼所 プラズマ処理装置に用いられる陽極酸化処理用アルミニウム合金およびその製造方法、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム合金部材、ならびにプラズマ処理装置
JP2012097321A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Furukawa-Sky Aluminum Corp 耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金製鍛造品及びその鍛造方法
JP5745364B2 (ja) * 2011-08-09 2015-07-08 株式会社Uacj 缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法、ならびに、缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法
JP5925667B2 (ja) 2012-11-19 2016-05-25 株式会社神戸製鋼所 高圧水素ガス容器用アルミニウム合金材とその製造方法
CN103205611B (zh) * 2013-03-27 2014-09-24 成都阳光铝制品有限公司 一种适用于生产工业铝带板的铝合金的生产工艺
JP6015536B2 (ja) * 2013-04-16 2016-10-26 日本軽金属株式会社 冷間塑性加工用熱処理型アルミニウム合金及びその製造方法
JP6340170B2 (ja) * 2013-06-28 2018-06-06 国立大学法人横浜国立大学 アルミニウム合金板及びアルミニウム合金部材
JP6467154B2 (ja) * 2014-07-14 2019-02-06 株式会社Uacj 高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法
EP3332045B1 (en) * 2015-05-08 2020-03-04 Novelis, Inc. Shock heat treatment of aluminum alloy articles
CN105970025B (zh) * 2016-05-16 2018-05-29 东莞市灿煜金属制品有限公司 一种高强度可氧化铝合金板带材的制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000282157A (ja) 1999-01-29 2000-10-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 箔導体
JP2000353435A (ja) 1999-04-05 2000-12-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 同軸素線、同軸ケーブル及びそれを用いた電子機器
JP2004134212A (ja) * 2002-10-10 2004-04-30 Furukawa Electric Co Ltd:The 自動車ワイヤハーネス用アルミ電線
WO2012058542A2 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Alcoa Inc. Improved 5xxx aluminum alloys, and methods for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP3604579B1 (en) 2023-10-18
EP3604579C0 (en) 2023-10-18
JP6430080B1 (ja) 2018-11-28
US20200017938A1 (en) 2020-01-16
JPWO2018181329A1 (ja) 2019-04-04
US11466346B2 (en) 2022-10-11
EP3604579A4 (en) 2020-08-12
EP3604579A1 (en) 2020-02-05
CN110475884A (zh) 2019-11-19
KR102570708B1 (ko) 2023-08-24
WO2018181329A1 (ja) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102570708B1 (ko) 알루미늄 합금재 그리고 이것을 사용한 도전 부재, 도전 부품, 스프링용 부재, 스프링용 부품, 반도체 모듈용 부재, 반도체 모듈용 부품, 구조용 부재 및 구조용 부품
CN110475885B (zh) 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件和结构用部件
CN114645165B (zh) 铝合金材料及使用该材料的紧固部件、结构用部件、弹簧用部件、导电部件及电池用部件
KR20190028649A (ko) 알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품
CN111511940B (zh) 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件及结构用部件
CN111566240B (zh) 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件及结构用部件
KR102453494B1 (ko) 알루미늄 합금재 및 이를 사용한 케이블, 전선 및 스프링 부재
KR20190028373A (ko) 알루미늄 합금재 및 이것을 이용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품
CN113039302B (zh) 铝合金材料及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件、结构用部件、橡胶绝缘电缆
CN111263825B (zh) 可动电缆
KR102453495B1 (ko) 절연 전선용 연선 도체, 절연 전선, 코드 및 케이블
KR20210049097A (ko) 알루미늄 합금재 및 이를 사용한 편조 실드선, 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품, 구조용 부품 및 캡타이어 케이블
CN113039301B (zh) 铝合金材料及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件、结构用部件、橡胶绝缘电缆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant