KR20210036289A - 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판 및 베이퍼 챔버 - Google Patents

베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판 및 베이퍼 챔버 Download PDF

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Abstract

Ti를 2.0 내지 5.0질량%, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, P 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.05질량% 미만 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함하는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판이다.

Description

베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판 및 베이퍼 챔버{COPPER TITANIUM ALLOY SHEET FOR VAPOR CHAMBER AND VAPOR CHAMBER}
본 개시는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판, 및 베이퍼 챔버에 관한 것이다.
노트북형 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 단말기, 스마트폰 등의 모바일 기기에 있어서, CPU 등에서 발생하는 열을 방열하기 위한 부품으로서 베이퍼 챔버에 주목하고 있다. 베이퍼 챔버는 평판형 히트 파이프라고도 칭해지고 있으며, 하우징의 공동 내에 봉입된 작동액의 증발·응축 사이클에 의하여 열을 이동시킬 수 있다.
베이퍼 챔버는, 상판 및 저판으로 구성되는 하우징과, 하우징 내에 배치되는 내부 부품(예를 들어 위크라 칭해지는 모세관 구조나, 하우징을 내측으로부터 지지하기 위한 지지체 등)과, 하우징 내에 봉입되는 작동액을 일반적으로 구비하고 있다. 이와 같은 구조를 갖는 베이퍼 챔버는, 하우징을 구성하는 상판과 저판 사이나, 하우징과 내부 부품 사이를, 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합한 후, 하우징 내를 탈기하여 저진공으로 한 후에 하우징의 공동 내에 작동액을 봉입하고, 코킹 가공이나 용접 등에 의하여 하우징을 밀봉함으로써 제조된다.
베이퍼 챔버의 하우징을 구성하는 상판 및 저판으로서는, 구리판이나 구리 합금판 등의 각종 금속판을 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합할 때의 열처리에 의하여 연화되어서 하우징이 변형되는 것을 억제하는 것을 목적으로 하여, Ni를 0.2 내지 0.95질량%, Fe를 0.05 내지 0.8질량%, P를 0.03 내지 0.2질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함하고, Ni 및 Fe의 합계 함유량이 0.25 내지 1.0질량%, Ni 및 Fe의 합계 함유량에 대한 P의 함유량의 비율이 2 내지 10인 구리 합금판을 사용하는 것이 제안되어 있다. 또한 특허문헌 2에는, 상기와 마찬가지의 목적을 위하여, Mg를 0.05 내지 0.5질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함하는 구리 합금판을 사용하는 것이 제안되어 있다.
일본 특허 제6446007호 공보 일본 특허 제6446011호 공보
근년, 모바일 기기의 소형화 및 경량화의 진전에 수반하여, 모바일 기기에 사용되는 베이퍼 챔버에 대해서도 박형화의 요구가 증대되고 있다. 베이퍼 챔버를 박형화하기 위해서는, 베이퍼 챔버의 하우징을 구성하는 상판 및 저판의 두께를 저감하는 것을 생각할 수 있지만, 두께를 저감하면 강도가 충분히 확보되지 않는다. 특히 베이퍼 챔버의 하우징은, 상판과 저판 사이를 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합함으로써 형성되기 때문에, 접합 시의 열처리에 의하여 강도가 저하되기 쉬워진다. 특허문헌 1 및 2에 기재된 구리 합금은, 열처리 후의 강도가 양호하다고 기재되어 있기는 하지만 그 강도는 충분치 않으며, 특히 두께를 저감한 경우에는 충분한 강도를 갖고 있다고는 할 수 없다.
본 발명의 실시 형태는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합 가능하고, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 양호한 강도를 갖는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 실시 형태는, 강도를 확보하면서 박형화가 가능한 베이퍼 챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자 예의 연구를 행한 결과, 베이퍼 챔버를 박형화하면 하우징의 열저항에 대한 기여가 작아지기 때문에, 하우징의 열전도율을 높이는 것은 중요치 않다는 지견을 얻었다. 이 지견에 기초하여 재료의 검토를 행한 결과, 티타늄 구리 합금판이 베이퍼 챔버에 사용하는 데에 적합한 특성을 갖고 있음을 알아내어서 본 발명의 실시 형태에 이르렀다.
즉, 본 발명의 실시 형태는, Ti를 2.0 내지 5.0질량%, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, P 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.05질량% 미만 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함하는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판에 관한 것이다.
또한 본 발명의 실시 형태는, 상기 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판을 구비하는 베이퍼 챔버에 관한 것이다.
또한 본 발명의 실시 형태는, 상판, 저판, 및 상기 상판과 저판 사이에 형성된 공동 내에 봉입된 작동액을 구비하는 베이퍼 챔버이며, 상기 상판 및 상기 저판이 상기 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판으로 형성되어 있고, 상기 상판의 주연부가 상기 저판과 확산 접합 또는 경납땜에 의하여 접합되어 있는 베이퍼 챔버에 관한 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합 가능하고, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 양호한 강도를 갖는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 형태에 따르면, 강도를 확보하면서 박형화가 가능한 베이퍼 챔버를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 베이퍼 챔버의 단면 모식도이다.
도 2는 실시예 1의 시험편 복합체의 광학 현미경 사진이다.
도 3은 비교예 1의 시험편 복합체의 광학 현미경 사진이다.
도 4는 비교예 4의 시험편 복합체의 광학 현미경 사진이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되어 해석되어야 할 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 당업자의 지식에 기초하여 다양한 변경, 개량 등을 행할 수 있다. 이 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소는 적절한 조합에 의하여 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어 이 실시 형태에 나타나는 모든 구성 요소로부터 몇몇 구성 요소를 삭제해도 되고, 다른 실시 형태의 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판(이하, 「티타늄 구리 합금판」이라 약기하는 일이 있음)은, Ti를 2.0 내지 5.0질량%, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, P 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.05질량% 미만 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함하는 합금 조성을 갖는다.
(1) 합금 조성
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판은 Ti를 2.0 내지 5.0질량% 함유한다. 이와 같은 범위로 Ti 농도를 제어함으로써, 용체화 처리에 있어서 Cu 매트릭스 중에 Ti를 고용시켜, 시효 처리에 있어서 미세한 석출물을 합금 중에 분산시킬 수 있다. 특히 Ti 농도가 2.0질량% 이상으로 되면 석출물의 석출이 촉진되고 강도가 향상되기 때문에, 티타늄 구리 합금판에 대하여 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 높은 강도를 확보할 수 있다. 또한 Ti 농도를 5.0질량% 이하로 함으로써 가공성이 향상되고, 열간 압연 시에 재료가 균열되기 어려워진다. Ti 농도는, 강도 및 가공성의 균형을 고려하면 바람직하게는 2.5 내지 4.5질량%, 보다 바람직하게는 3.0 내지 4.5질량%이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판은, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, P 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소(이하, 「제3 원소」라 함)를 합계로 0.05질량% 미만 함유한다. 제3 원소의 합계 농도를 0.05질량% 미만으로 제어함으로써 가공성의 향상 효과가 커지고, 압연 시에 재료가 균열되기 어려워진다. 제3 원소의 합계 농도는, 가공성의 향상 효과를 충분히 얻는다는 관점에서 바람직하게는 0.03질량% 미만, 보다 바람직하게는 0.01질량% 미만이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판은, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함한다. 여기서, 본 명세서에 있어서 「불가피적 불순물」이란, H, O 등의, 제거하는 것이 어려운 성분을 의미한다. 불가피적 불순물은, 원료를 용제하는 단계에서 불가피하게 혼입된다.
(2) 금속 조직
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 금속 조직은 특별히 한정되지 않지만, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 단면의 조직 관찰에 있어서, 평균 결정 입경이 바람직하게는 2000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1000㎛ 이하이다. 평균 결정 입경을 2000㎛ 이하로 제어함으로써, 강도, 코킹 가공이나 굽힘 가공 등에 요구되는 가공성 등의 특성을 균형 좋게 높일 수 있다. 예를 들어 평균 결정 입경이 2000㎛를 초과하면, 베이퍼 챔버의 제조에 있어서의 코킹 가공을 행할 때 균열이 생기는 일이 있다.
여기서, 평균 결정 입경은, JIS H0501:1986에 기초하는 절단법에 준하여 측정할 수 있다.
또한 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭하는 조건은, 베이퍼 챔버의 제조에 있어서 티타늄 구리 합금을 확산 접합 또는 경납땜에 의하여 접합하는 경우의 조건을 상정한 것이다.
(3) 비커스 경도
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 비커스 경도는 특별히 한정되지 않지만, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 단면의 비커스 경도가 바람직하게는 150 이상, 보다 바람직하게는 200 이상이다. 비커스 경도를 150 이상으로 제어함으로써, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 높은 강도를 확보할 수 있다.
비커스 경도는 비커스 경도 시험기를 사용하여 측정할 수 있다.
(4) 0.2% 내력
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 0.2% 내력은 특별히 한정되지 않지만, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력이 바람직하게는 400㎫ 이상, 보다 바람직하게는 450 내지 800㎫이다. 0.2% 내력을 400㎫ 이상으로 제어함으로써, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 높은 강도를 확보할 수 있다. 단, 0.2% 내력이 지나치게 높으면 코킹 가공에서 균열이 생기는 일이 있기 때문에, 800㎫ 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
0.2% 내력은 JIS Z2241:2011에 준하여 측정할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판은, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭하기 전의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력에 대한, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력의 비(800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력/800℃에서 1시간 열처리하고 공랭하기 전의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력)가 0.3 이상인 것이 바람직하고, 0.35 내지 1.0인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 범위의 비이면, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭하기 전후의 강도의 저하가 비교적 적다고 간주할 수 있다.
(5) 인장 강도
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 인장 강도는 특별히 한정되지 않지만, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 인장 강도가 바람직하게는 450㎫ 이상, 보다 바람직하게는 500 내지 800㎫이다. 이와 같은 범위로 인장 강도를 제어함으로써, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 높은 강도를 확보할 수 있다.
(6) 파단 신도
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 파단 신도는 특별히 한정되지 않지만, 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 파단 신도가 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 5 내지 30%이다. 이와 같은 범위로 파단 신도를 제어함으로써, 베이퍼 챔버의 하우징을 구성하는 상판 및 저판에 대한 가공성이 향상된다.
또한 본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판은, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 파단 신도가 바람직하게는 5% 이상, 보다 바람직하게는 7 내지 30%이다. 이와 같은 범위로 파단 신도를 제어함으로써 코킹 가공 시의 가공성이 양호해진다.
(7) 도전율
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 도전율은 특별히 한정되지 않으며 낮더라도 상관없다. 특히 베이퍼 챔버를 박형화하면 하우징의 열저항에 대한 기여가 작아지기 때문에, 도전율이 낮더라도 베이퍼 챔버의 방열 특성에 대한 영향은 적다.
(8) 두께
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.01 내지 0.5㎜, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.4㎜이다. 이와 같은 범위로 두께를 제어함으로써, 하우징에 사용되는 티타늄 구리 합금의 두께를 저감할 수 있기 때문에 베이퍼 챔버의 박형화가 가능해진다.
(9) 제조 방법
본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판의 적합한 제조예를 공정별로 설명한다.
<잉곳의 제조>
용해 및 주조에 의한 잉곳의 제조는 기본적으로 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 중에서 행한다. 용해에 있어서 첨가 원소의 용해 잔여물이 있으면, 강도의 향상에 대하여 유효하게 작용하지 않는다. 따라서 용해 잔여물을 없애기 위하여 Fe나 Cr 등의 고융점의 원소는, 첨가하고 나서 충분히 교반한 후에 일정 시간 유지할 필요가 있다. 한편, Ti는 Cu 중에 비교적 녹기 쉬우므로, Ti 이외의 원소의 용해 후에 첨가하면 된다. 따라서 Cu에, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, P 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.05 내지 0.5질량% 함유하도록 첨가한 후, Ti를 2.0 내지 5.0질량% 함유하도록 첨가하여 잉곳을 제조하는 것이 바람직하다.
<균질화 어닐링 및 열간 압연>
잉곳의 제조 시에 생긴 응고 편석이나 정출물은 조대하기 때문에, 균질화 어닐링에 의하여 가능한 한 모상에 고용시켜서 작게 하여 가능한 한 없애는 것이 바람직하다. 이는, 굽힘 균열의 방지에 효과가 있기 때문이다. 구체적으로는, 잉곳의 제조 공정 후에는 900 내지 970℃로 가열하여 3 내지 24시간 균질화 어닐링을 행하고, 이어서 열간 압연을 실시하는 것이 바람직하다. 액체 금속 취성을 방지하기 위하여 열연 전 및 열연 중에는 960℃ 이하로 하고, 또한 원래 두께로부터 전체의 압하율이 90%까지의 패스는 900℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
열간 압연 후, 다시 균질화 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 이는, 열간 압연 중에 석출되는 제2 상 입자를 다시 고용시키기 위함이다. 그 조건은, 900 내지 970℃로 가열하여 3 내지 24시간 균질화 어닐링을 행하고, 이어서 수랭하면 된다. 이 공정을 실시하지 않는 경우에는, 용체화 처리 및 그 후의 공정을 적절하게 실시하더라도 원하는 특성이 얻어지기 어렵다.
<제1 용체화 처리>
그 후, 냉연과 어닐링을 적절히 반복하고 나서 제1 용체화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 여기서 미리 용체화를 행해 두는 이유는, 최종의 용체화 처리에서의 부담을 경감시키기 위함이다. 즉, 최종의 용체화 처리에서는, 제2 상 입자를 고용시키기 위한 열처리가 아니라 이미 용체화되어 있는 것이기 때문에, 그 상태를 유지하면서 재결정만 일으키게 하면 되므로 경미한 열처리로서 끝난다. 구체적으로는, 제1 용체화 처리는 가열 온도를 850 내지 900℃로 하여 2 내지 10분 간 행하면 된다. 그때의 승온 속도 및 냉각 속도에 있어서도 극력 빠르게 하여, 여기서는 제2 상 입자가 석출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한 제1 용체화 처리는 행하지 않아도 된다.
<중간 압연>
최종의 용체화 처리 전의 중간 압연에 있어서의 압하율을 높게 할수록, 최종의 용체화 처리에 있어서의 재결정립을 균일하고 미세하게 제어할 수 있다. 따라서 중간 압연의 압하율은 바람직하게는 70 내지 99%이다. 압하율은 {((압연 전의 두께-압연 후의 두께)/압연 전의 두께)×100%}로 정의된다.
<최종의 용체화 처리>
최종의 용체화 처리에서는 석출물을 완전히 고용시키는 것이 바람직하지만, 완전히 없애기까지 고온으로 가열하면 결정립이 조대화되기 쉬우므로, 가열 온도는 제2 상 입자 조성의 고용 한도 부근의 온도로 한다(Ti의 첨가량이 2.0 내지 5.0질량%인 범위에서 Ti의 고용 한도가 첨가량과 동등해지는 온도는 730 내지 850℃ 정도이며, 예를 들어 Ti의 첨가량이 3.0질량%에서는 800℃ 정도). 그리고 이 온도까지 급속히 가열하고 수랭 등에 의하여 냉각 속도도 빠르게 하면, 조대한 제2 상 입자의 발생이 억제된다. 따라서 전형적으로는, 730 내지 850℃의 Ti의 고용 한도가 첨가량과 동일해지는 온도에 대하여 -20℃ 내지 +50℃의 온도로 가열하고, 보다 전형적으로는, 730 내지 850℃의 Ti의 고용 한도가 첨가량과 동일해지는 온도에 비해 0 내지 30℃ 높은 온도, 바람직하게는 0 내지 20℃ 높은 온도로 가열한다.
또한 최종의 용체화 처리에서의 가열 시간은, 짧은 편이 결정립의 조대화를 억제할 수 있다. 가열 시간은, 예를 들어 30초 내지 10분으로 할 수 있으며, 전형적으로는 1분 내지 8분으로 할 수 있다. 이 시점에서 제2 상 입자가 발생하더라도, 미세하고 균일하게 분산되어 있으면 강도와 굽힘 가공성에 대하여 거의 무해하다. 그러나 조대한 것은 최종의 시효 처리에서 더 성장하는 경향이 있으므로, 이 시점에서의 제2 상 입자는 생성되더라도 가능한 한 적게, 작게 해야 한다.
<시효 처리>
최종의 용체화 처리에 뒤이어 시효 처리를 행한다. 여기서의 시효 처리는, 일반적인 시효 처리보다도 저온 단시간에 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 식 (1)의 재료 온도 및 가열 시간의 관계에서 시효 처리하는 것이 바람직하고, 식 (2)의 재료 온도 및 가열 시간의 관계에서 시효 처리하는 것이 보다 바람직하며, 식 (3)의 재료 온도 및 가열 시간의 관계에서 시효 처리하는 것이 보다 더욱 바람직하다.
식 (1): -13x+6500≤y≤-13x+8900
식 (2): -13x+6700≤y≤-13x+8700
식 (3): -13x+6900≤y≤-13x+8500
(식 중, x=재료 온도(℃), y=가열 시간(초)을 나타내며, 350≤x≤650, 1≤y≤3600임)
시효 처리는, 산화 피막의 발생을 억제하기 위하여 Ar, N2, H2 등의 불활성 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 재료 온도가 650℃를 초과하거나 시효 처리시간이 3600초를 초과하거나 하면, 시효 처리에 의한 제2 상 입자가 재료 표면에 석출되어서 원하는 특성이 얻어지기 어렵다.
<최종의 냉간 압연>
상기 시효 처리 후, 최종의 냉간 압연을 행한다. 최종의 냉간 가공에 의하여 티타늄 구리 합금판의 강도를 높일 수 있지만, 고강도와 굽힘 가공성의 양호한 균형을 얻기 위해서는 압하율을 바람직하게는 5 내지 50%, 보다 바람직하게는 20 내지 40%로 한다.
<최종의 시효 처리>
최종의 냉간 압연에 뒤이어 최종의 시효 처리를 행한다. 여기서의 시효 처리도, 일반적인 시효 처리보다도 저온 단시간에 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 식 (1)의 재료 온도 및 가열 시간의 관계에서 시효 처리하는 것이 바람직하고, 식 (2)의 재료 온도 및 가열 시간의 관계에서 시효 처리하는 것이 보다 바람직하며, 식 (3)의 재료 온도 및 가열 시간의 관계에서 시효 처리하는 것이 보다 더욱 바람직하다.
식 (1): -13x+6500≤y≤-13x+8900
식 (2): -13x+6700≤y≤-13x+8700
식 (3): -13x+6900≤y≤-13x+8500
(식 중, x=재료 온도(℃), y=가열 시간(초)을 나타내며, 350≤x≤650, 1≤y≤3600임)
시효 처리는, 산화 피막의 발생을 억제하기 위하여 Ar, N2, H2 등의 불활성 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 재료 온도가 650℃를 초과하거나 시효 처리시간이 3600초를 초과하거나 하면, 시효 처리에 의한 제2 상 입자가 재료 표면에 석출되어서 원하는 특성이 얻어지기 어렵다.
또한 상기 각 공정 사이사이에, 표면의 산화 스케일 제거를 위한 연삭, 연마, 쇼트 블라스트 산세 등의 공정을 적절히 행해도 된다.
상기와 같이 하여 제조되는 본 발명의 실시 형태에 따른 티타늄 구리 합금판은 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합 가능하고, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 양호한 강도를 갖기 때문에, 베이퍼 챔버의 구성 부재(특히 하우징을 구성하는 상판 및 저판)로서 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 베이퍼 챔버에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 베이퍼 챔버의 단면 모식도이다.
도 1에 있어서, 베이퍼 챔버(1)는, 상판(2), 저판(3), 상판(2)과 저판(3) 사이에 형성된 공동 내에 봉입된 작동액(4)을 구비하고 있다. 또한 공동 내에는, 위크라 칭해지는 모세관 구조(5), 상판(2) 및 저판(3)으로 구성되는 하우징을 내측으로부터 지지하기 위한 지지체(6)가 마련되어 있다.
하우징을 구성하는 상판(2) 및 저판(3)은 상기 티타늄 구리 합금판으로 형성되어 있다. 또한 상판(2)의 주연부는 저판(3)과 확산 접합 또는 경납땜에 의하여 접합되어 있으며, 상판(2) 및 저판(3)은 이들 사이에 공동을 형성하도록 미리 가공되어 있다.
상기 티타늄 구리 합금판은, 베이퍼 챔버(1)의 제조에 있어서 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합 가능하고, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 양호한 강도를 갖기 때문에, 베이퍼 챔버(1)의 강도를 확보하면서 박형화가 가능해진다.
작동액(4), 모세관 구조(5) 및 지지체(6)로서는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에 있어서 공지된 것을 사용할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 베이퍼 챔버(1)는 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 먼저, 하우징을 구성하는 상판(2) 및 저판(3) 사이나, 하우징과 모세관 구조(5) 및 지지체(6) 사이를, 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합한다. 이때, 하우징 내를 탈기하기 위한 탈기구, 및 작동액(4)을 하우징의 공동 내에 봉입하기 위한 봉입구를 마련해 둔다. 다음으로, 진공 펌프에 의하여 탈기구로부터 하우징 내를 탈기하여 저진공으로 하고, 하우징의 공동 내에 봉입구로부터 작동액(4)을 봉입한다. 그 후, 코킹 가공이나 용접 등에 의하여 탈기구나 봉입구를 막음으로써 하우징을 밀봉하면 된다.
베이퍼 챔버(1)는, 히트 싱크의 베이스 부분이나, 방열판 등의 설치가 곤란한 얇은 스페이스의 방열에 사용할 수 있다.
베이퍼 챔버(1)를 히트 싱크의 베이스 부분에 사용하는 경우, 예를 들어 상판(2)측에 히트 싱크, 저판(3)측에 CPU 등의 열원이 배치된다. 베이퍼 챔버(1)는, 작동액(4)이 열원에 의하여 가열되면, 작동액(4)이 잠열을 흡수하여 증발한다. 증기는 폐공간 내에 확산되고, 히트 싱크에 접해 있는 상판(2)측의 면에 도달하면 냉각되어, 잠열을 방출하고 액체로 되돌아간다. 액체로 되돌아간 작동액(4)은 모세관 현상에 의하여 모세관 구조(5)를 통해 이동한다. 모세관 구조(5)는, 작동액(4)을 열원 방향으로 유도하는 형상을 하고 있으며, 다시 작동액(4)이 흡열을 행하여 증발한다는 것과 같은 사이클이 반복된다. 이것에 의하여, 열원으로부터 발생한 열을 히트 싱크에 효율적으로 방열할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 의하여 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의하여 하등 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1: 티타늄 구리 합금판)
먼저, 진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 3.2질량%의 Ti를 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여 약 2㎏의 잉곳을 제조하였다.
다음으로, 상기 잉곳에 대하여 950℃에서 3시간 가열하는 균질화 어닐링 후, 900 내지 950℃에서 열간 압연을 행하고, 계속해서 950℃에서 3시간 가열하는 균질화 어닐링 및 수랭을 실시하여 판 두께 15㎜의 열연판을 얻었다. 면삭에 의한 탈스케일 후, 냉간 압연하여 소조의 판 두께(2㎜)로 하고, 소조에서의 제1 용체화 처리를 행하였다. 제1 용체화 처리의 조건은 850℃에서 10분 간 가열로 하고, 그 후 수랭하였다. 이어서, 최종 냉간 압연에 있어서의 압하율 및 제품 판 두께의 조건에 따라 압하율을 조정하여 중간의 냉간 압연을 행한 후, 급속 가열이 가능한 어닐링로에 삽입하여 최종의 용체화 처리를 행하고, 그 후 수랭하였다. 이때의 가열 조건은 800℃에서 10분으로 하였다. 이어서, Ar 분위기 중, 400℃에서 3시간 동안 시효 처리를 행하였다. 산세에 의한 탈스케일 후, 압하율 25%로 최종 냉간 압연을 행하여 판 두께 0.1㎜로 하고, 끝으로 300℃에서 3시간 동안 시효 처리를 행하여 시험편(3.2Ti)을 얻었다.
(실시예 2: 티타늄 구리 합금판)
먼저, 진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 3.2질량%의 Ti 및 0.02질량%의 Al을 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여 약 2㎏의 잉곳을 제조하였다.
다음으로, 상기 잉곳에 대하여 950℃에서 3시간 가열하는 균질화 어닐링 후, 900 내지 950℃에서 열간 압연을 행하고, 계속해서 950℃에서 3시간 가열하는 균질화 어닐링 및 수랭을 실시하여 판 두께 15㎜의 열연판을 얻었다. 면삭에 의한 탈스케일 후, 냉간 압연하여 소조의 판 두께(2㎜)로 하고, 소조에서의 제1 용체화 처리를 행하였다. 제1 용체화 처리의 조건은 850℃에서 10분 간 가열로 하고, 그 후 수랭하였다. 이어서, 최종 냉간 압연에 있어서의 압하율 및 제품 판 두께의 조건에 따라 압하율을 조정하여 중간의 냉간 압연을 행한 후, 급속 가열이 가능한 어닐링로에 삽입하여 최종의 용체화 처리를 행하고, 그 후 수랭하였다. 이때의 가열 조건은 800℃에서 10분으로 하였다. 이어서, Ar 분위기 중, 420℃에서 60분 동안 시효 처리를 행하였다. 산세에 의한 탈스케일 후, 압하율 25%로 최종 냉간 압연을 행하여 판 두께 0.15㎜로 하고, 끝으로 400℃에서 30초 동안 시효 처리를 행하여 시험편(3.2Ti-0.02Al)을 얻었다.
(실시예 3: 티타늄 구리 합금판)
진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 2.1질량%의 Ti를 첨가하여 잉곳을 제조한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 시험편(2.1Ti)을 얻었다.
(실시예 4: 티타늄 구리 합금판)
진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 4.8질량%의 Ti 및 0.04질량%의 B를 첨가하여 잉곳을 제조한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 시험편(4.8Ti-0.04B)을 얻었다.
(실시예 5: 티타늄 구리 합금판)
진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 3.2질량%의 Ti 및 0.04질량%의 Fe를 첨가하여 잉곳을 제조한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 시험편(3.2Ti-0.04Fe)을 얻었다.
(실시예 6: 티타늄 구리 합금판)
진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 3.2질량%의 Ti, 0.002질량%의 Co, 0.002질량%의 Mg, 0.01질량%의 Si, 0.005질량%의 Ni, 0.004질량%의 Cr, 0.002질량%의 Zr, 0.005질량%의 Mo, 0.001질량%의 V, 0.0004질량%의 Nb, 0.005질량%의 Mn 및 0.001질량%의 P를 첨가하여 잉곳을 제조한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 시험편(3.2Ti-0.002Co-0.002Mg-0.01Si-0.005Ni-0.004Cr-0.002Zr-0.005Mo-0.001V-0.0004Nb-0.005Mn-0.001P)을 얻었다.
(비교예 1: 코르손 합금판)
먼저, 고주파 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 1.9질량%의 Co, 0.44질량%의 Si를 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여 약 2㎏의 잉곳을 제조하였다.
다음으로, 상기 잉곳에 대하여, 950℃에서 3시간 가열한 잉곳을 소정의 두께까지 열간 압연하고 곧바로 수랭하였다. 열간 압연에서 생성된 산화 스케일을 그라인더로 제거하였다. 연삭량은 편면당 0.5㎜로 하였다. 다음으로, 총 가공도(R) 95%, 1패스당 가공도(rave) 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 920℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 60초 간 유지한 후, 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 가공도 70%로 두께 0.25㎜까지 냉간 압연을 행하였다. 900℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지하는 용체화 처리를 행한 후, 시료를 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 전기로를 사용하여 450℃에서 5시간, Ar 분위기 중에서 가열하는 시효 처리를 행하였다. 다음으로, 0.25㎜로부터 0.20㎜까지 가공도 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 400℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지한 후, 시료를 대기 중에 방치하여 냉각하여 시험편(1.9Co-0.44Si)을 얻었다.
(비교예 2: 터프 피치 구리판)
JIS H3100;2012에 규정되는 터프 피치 구리판(판 두께 0.1㎜)을 시험편으로서 사용하였다.
(비교예 3: 코르손 합금판)
먼저, 고주파 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 3.8질량%의 Ni, 0.8질량%의 Si, 0.13질량%의 Mn, 0.1질량%의 Mg를 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여 약 2㎏의 잉곳을 제조하였다.
다음으로, 상기 잉곳에 대하여, 950℃에서 3시간 가열한 잉곳을 소정의 두께까지 열간 압연하고 곧바로 수랭하였다. 열간 압연에서 생성된 산화 스케일을 그라인더로 제거하였다. 연삭량은 편면당 0.5㎜로 하였다. 다음으로, 총 가공도(R) 80%, 1패스당 가공도(rave) 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 750℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 90초 간 유지한 후, 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 가공도 75%로 두께 0.25㎜까지 냉간 압연을 행하였다. 880℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지하는 용체화 처리를 행한 후, 시료를 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 전기로를 사용하여 450℃에서 5시간, Ar 분위기 중에서 가열하는 시효 처리를 행하였다. 다음으로, 0.25㎜로부터 0.20㎜까지 가공도 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 400℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지한 후, 시료를 대기 중에 방치하여 냉각하여 시험편(3.8Ni-0.8Si-0.13Mn-0.1Mg)을 얻었다.
(비교예 4: 코르손 합금판)
먼저, 고주파 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 1.95질량%의 Ni, 1.1질량%의 Co, 0.67질량%의 Si, 0.11질량%의 Cr을 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여 약 2㎏의 잉곳을 제조하였다.
다음으로, 상기 잉곳에 대하여, 950℃에서 3시간 가열한 잉곳을 소정의 두께까지 열간 압연하고 곧바로 수랭하였다. 열간 압연에서 생성된 산화 스케일을 그라인더로 제거하였다. 연삭량은 편면당 0.5㎜로 하였다. 다음으로, 총 가공도(R) 75%, 1패스당 가공도(rave) 15%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 900℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 60초 간 유지한 후, 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 가공도 85%로 두께 0.25㎜까지 냉간 압연을 행하였다. 800℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지하는 용체화 처리를 행한 후, 시료를 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 전기로를 사용하여 450℃에서 5시간, Ar 분위기 중에서 가열하는 시효 처리를 행하였다. 다음으로, 0.25㎜로부터 0.20㎜까지 가공도 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 400℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지한 후, 시료를 대기 중에 방치하여 냉각하여 시험편(1.95Ni-1.1Co-0.67Si-0.11Cr)을 얻었다.
(비교예 5: 코르손 합금판)
먼저, 고주파 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 1.5질량%의 Ni, 1.1질량%의 Co, 0.67질량%의 Si, 0.05질량%의 Mg를 첨가하였다. 첨가 원소의 용해 잔여물이 없도록 첨가 후의 유지 시간에도 충분히 배려한 후에, 이들을 Ar 분위기에서 주형에 주입하여 약 2㎏의 잉곳을 제조하였다.
다음으로, 상기 잉곳에 대하여, 950℃에서 3시간 가열한 잉곳을 소정의 두께까지 열간 압연하고 곧바로 수랭하였다. 열간 압연에서 생성된 산화 스케일을 그라인더로 제거하였다. 연삭량은 편면당 0.5㎜로 하였다. 다음으로, 총 가공도(R) 75%, 1패스당 가공도(rave) 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 800℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 120초 간 유지한 후, 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 가공도 70%로 두께 0.25㎜까지 냉간 압연을 행하였다. 800℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지하는 용체화 처리를 행한 후, 시료를 수조에 넣어서 냉각하였다. 다음으로, 전기로를 사용하여 450℃에서 5시간, Ar 분위기 중에서 가열하는 시효 처리를 행하였다. 다음으로, 0.25㎜로부터 0.20㎜까지 가공도 20%로 냉간 압연하였다. 다음으로, 400℃로 조정한 전기로에 시료를 삽입하고 10초 간 유지한 후, 시료를 대기 중에 방치하여 냉각하여 시험편(1.5Ni-1.1Co-0.67Si-0.05Mg)을 얻었다.
(비교예 6: 티타늄 구리 합금판)
진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 1.8질량%의 Ti를 첨가하여 잉곳을 제조한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 시험편(1.8Ti: 잔부는 구리 및 불가피적 불순물임)을 얻었다.
(비교예 7: 티타늄 구리 합금판)
진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해시키고 5.2질량%의 Ti를 첨가하여 잉곳을 제조한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 시험편(5.2Ti: 잔부는 구리 및 불가피적 불순물임)을 얻었다.
상기에서 제작한 시험편에 대하여 다음의 평가를 행하였다.
(1) 접합성의 평가
상기에서 제작한 시험편을 15㎜×15㎜로 절단하였다. 절단된 3개의 시험편을 3매 겹치고 지그에 끼워서 고정하고, 0.9㎫의 응력으로 조인 상태에서 관상로에 넣었다. 그리고 수소 가스 분위기 하 및 질소 가스 분위기 하의 각각에 있어서 800℃에서 1시간의 열처리를 행한 후 공랭함으로써, 확산 접합을 모의한 열처리(어닐링)를 실시하여 시험편 복합체를 얻었다.
다음으로, 상기에서 얻어진 시험편 복합체에 대하여 자유 낙하 시험 및 광학 현미경 관찰(1000배)을 행하였다. 자유 낙하 시험은, 시험편 복합체를 30㎝의 높이로부터 아스팔트 상에, 각도를 지정하지 않고 100회 자유 낙하시킨 경우에 시험편이 박리되는지 여부를 평가하였다. 또한 광학 현미경 관찰은, 시험편 사이를 광학 현미경(1000배)으로 단면 관찰함으로써, 확산 접합되어 있는지 여부를 평가하였다. 이들의 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
A: 자유 낙하 시험에 있어서 시험편이 박리되어 있지 않음과 함께, 광학 현미경 관찰에 있어서 시험편 사이에 간극이 생겨 있지 않아서 확산 접합이 양호하다고 인정되는 것
B: 자유 낙하 시험에 있어서 시험편이 박리되어 있지는 않지만, 광학 현미경 관찰에 있어서 시험편 사이에 간극이 생겨 있어서 확산 접합이 불충분하다고 인정되는 것
C: 상기 열처리를 행하더라도 시험편끼리가 접합하지 않은 것 또는 자유 낙하 시험에 있어서 시험편이 박리되어 버린 것
또한 이 평가에서 촬영된 현미경 사진의 대표예를 도 2 내지 4에 나타낸다. 도 2는, 평가 결과가 A인 실시예 1의 시험편 복합체의 광학 현미경 사진, 도 3은, 평가 결과가 C인 비교예 1의 시험편 복합체의 광학 현미경 사진, 도 4는, 평가 결과가 B인 비교예 4의 시험편 복합체의 광학 현미경 사진이다.
(2) 평균 결정 입경
상기에서 제작한 시험편을 수소 가스 분위기 하에서 800℃에서 1시간의 열처리를 행한 후 공랭함으로써, 확산 접합을 모의한 열처리(어닐링)를 실시하였다. 이 시험편에 대하여 평균 결정 입경을 평가하였다. 평균 결정 입경은, 압연 방향에 평행인 단면을 연마한 후 에칭하여 그 면을 광학 현미경으로 관찰하고, 100개 이상의 결정립의 입경을 JIS H0501:1986의 절단법으로 측정함으로써 구하였다. 또한 질소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편에 대해서도 마찬가지의 평가를 행하였는데, 평균 결정 입경의 값은, 수소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편과 동일한 정도였다.
(3) 비커스 경도(HV)
상기에서 제작한 시험편을 수소 가스 분위기 하에서 800℃에서 1시간의 열처리를 행한 후 공랭함으로써, 확산 접합을 모의한 열처리(어닐링)를 실시하였다. 이 시험편에 대하여, 비커스 경도 시험기를 사용하여 비커스 경도를 측정하였다. 또한 질소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편에 대해서도 마찬가지의 평가를 행하였는데, 비커스 경도의 값은, 수소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편과 동일한 정도였다.
(4) 0.2% 내력(YS), 파단 신도(EL) 및 인장 강도(TS)
상기에서 제작한 시험편을 수소 가스 분위기 하에서 800℃에서 1시간의 열처리를 행한 후 공랭함으로써, 확산 접합을 모의한 열처리(어닐링)를 실시하였다. 이 열처리 전후의 시험편에 대하여, JIS13B호 시험편을 제작하고 JIS Z2241:2011에 준하여, 인장 시험기를 사용하여 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력, 파단 신도 및 인장 강도를 측정하였다. 또한 인장 강도(TS)에 대해서는, 열처리 후의 시험편만에 대하여 측정하였다. 또한 질소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편에 대해서도 마찬가지의 평가를 행하였는데, 0.2% 내력, 파단 신도 및 인장 강도의 값은, 수소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편과 동일한 정도였다.
(5) 도전율(EC)
상기에서 제작한 시험편을 수소 가스 분위기 하에서 800℃에서 1시간의 열처리를 행한 후 공랭함으로써, 확산 접합을 모의한 열처리(어닐링)를 실시하였다. 이 시험편에 대하여, JIS H0505:1975에 준하여, 더블 브리지를 사용한 4단자법으로 도전율을 측정하였다. 또한 질소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편에 대해서도 마찬가지의 평가를 행하였는데, 도전율의 값은, 수소 가스 분위기 하에서 열처리한 후의 시험편과 동일한 정도였다.
상기 각 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 티타늄 구리 합금판은 접합성이 양호하고, 비교예 1 내지 5의 각 금속판에 비해 열처리 후의 비커스 경도, 0.2% 내력 및 인장 강도가 높았다. 한편, 비교예 6의 티타늄 구리 합금판은, Ti의 함유량이 지나치게 적었기 때문에 열처리 후의 비커스 경도, 0.2% 내력 및 인장 강도가 낮아졌다. 또한 비교예 7의 티타늄 구리 합금판은, Ti의 함유량이 지나치게 많았기 때문에 열간 압연에서 균열이 발생해 버렸다.
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 경납땜이나 확산 접합 등에 의하여 접합 가능하고, 접합 시의 열처리나 두께의 저감을 행하더라도 양호한 강도를 갖는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면, 강도를 확보하면서 박형화가 가능한 베이퍼 챔버를 제공할 수 있다.
1: 베이퍼 챔버
2: 상판
3: 저판
4: 작동액
5: 모세관 구조
6: 지지체

Claims (8)

  1. Ti를 2.0 내지 5.0질량%, Fe, Co, Mg, Si, Ni, Cr, Zr, Mo, V, Nb, Mn, B, P 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.05질량% 미만 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물을 포함하는 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판.
  2. 제1항에 있어서,
    800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 단면의 비커스 경도가 150 이상인, 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력이 400㎫ 이상인, 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    800℃에서 1시간 열처리하고 공랭하기 전의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력에 대한, 800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 방향에 있어서의 0.2% 내력의 비가 0.3 이상인, 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    800℃에서 1시간 열처리하고 공랭한 후의 압연 방향에 평행인 단면의 조직 관찰에 있어서 평균 결정 입경이 2000㎛ 이하인, 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    두께가 0.01 내지 0.5㎜인, 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판을 구비하는 베이퍼 챔버.
  8. 상판, 저판, 및 상기 상판과 저판 사이에 형성된 공동 내에 봉입된 작동액을 구비하는 베이퍼 챔버이며,
    상기 상판 및 상기 저판이, 제1항 또는 제2항에 기재된 베이퍼 챔버용 티타늄 구리 합금판으로 형성되어 있고,
    상기 상판의 주연부가 상기 저판과 확산 접합 또는 경납땜에 의하여 접합되어 있는 베이퍼 챔버.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4253579A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-04 Dowa Metaltech Co., Ltd Cu-ti-based copper alloy sheet material, method for producing the same, electric current carrying component, and heat radiation component

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113445088B (zh) * 2021-06-28 2021-12-14 沈伟 一种具有高吸热性的均热板及其制备方法
CN113832366A (zh) * 2021-09-26 2021-12-24 无锡市胜钢超硬材料有限公司 一种高强度钛铜带材及其制备方法
CN116136714A (zh) * 2021-11-18 2023-05-19 春鸿电子科技(重庆)有限公司 液冷式散热装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2555070B2 (ja) * 1987-04-24 1996-11-20 古河電気工業株式会社 高力銅基合金の製造法
KR20080027910A (ko) * 2005-08-03 2008-03-28 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤 전자 부품용 고강도 구리 합금 및 전자 부품
KR20160075690A (ko) * 2013-11-18 2016-06-29 제이엑스금속주식회사 전자 부품용 티탄 구리
JP2018189349A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 株式会社村田製作所 ベーパーチャンバー
JP6446011B2 (ja) 2016-10-03 2018-12-26 株式会社神戸製鋼所 放熱部品用銅合金板及び放熱部品
JP6446007B2 (ja) 2015-12-25 2018-12-26 株式会社神戸製鋼所 放熱部品用銅合金板

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5490439B2 (ja) * 2009-04-30 2014-05-14 Jx日鉱日石金属株式会社 電子部品用チタン銅の製造方法
JP5718021B2 (ja) * 2010-10-29 2015-05-13 Jx日鉱日石金属株式会社 電子部品用チタン銅
JP5611773B2 (ja) * 2010-10-29 2014-10-22 Jx日鉱日石金属株式会社 銅合金及びこれを用いた伸銅品、電子部品及びコネクタ及び銅合金の製造方法
CN102363847A (zh) * 2011-06-27 2012-02-29 苏州方暨圆节能科技有限公司 散热器散热片的铜合金材料
JP6368518B2 (ja) * 2014-03-28 2018-08-01 Dowaメタルテック株式会社 Cu−Ti系銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品
CN105277032B (zh) * 2015-10-21 2018-08-28 上海利正卫星应用技术有限公司 高功率低热阻均温板
CN105352352A (zh) * 2015-11-18 2016-02-24 上海利正卫星应用技术有限公司 一种超薄均温板装置及其制作方法
JP6385383B2 (ja) * 2016-03-31 2018-09-05 Jx金属株式会社 銅合金板材および銅合金板材の製造方法
JP6391621B2 (ja) * 2016-03-31 2018-09-19 Jx金属株式会社 チタン銅箔、伸銅品、電子機器部品およびオートフォーカスカメラモジュール
CN109790597A (zh) * 2016-10-05 2019-05-21 株式会社神户制钢所 散热元件用铜合金板、散热元件及散热元件的制造方法
JP6466541B2 (ja) * 2017-07-12 2019-02-06 エイジア ヴァイタル コンポーネンツ カンパニー リミテッド 放熱ユニットの製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2555070B2 (ja) * 1987-04-24 1996-11-20 古河電気工業株式会社 高力銅基合金の製造法
KR20080027910A (ko) * 2005-08-03 2008-03-28 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤 전자 부품용 고강도 구리 합금 및 전자 부품
KR20160075690A (ko) * 2013-11-18 2016-06-29 제이엑스금속주식회사 전자 부품용 티탄 구리
JP6446007B2 (ja) 2015-12-25 2018-12-26 株式会社神戸製鋼所 放熱部品用銅合金板
JP6446011B2 (ja) 2016-10-03 2018-12-26 株式会社神戸製鋼所 放熱部品用銅合金板及び放熱部品
JP2018189349A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 株式会社村田製作所 ベーパーチャンバー

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4253579A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-04 Dowa Metaltech Co., Ltd Cu-ti-based copper alloy sheet material, method for producing the same, electric current carrying component, and heat radiation component

Also Published As

Publication number Publication date
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