KR20210076102A - 티타늄 구리박, 신동품, 전자 기기 부품 및 오토 포커스 카메라 모듈 - Google Patents

티타늄 구리박, 신동품, 전자 기기 부품 및 오토 포커스 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

스프링으로서 사용한 때의 필요한 높은 강도를 가짐과 함께, 에칭성이 양호하고, 영구 변형이 작고, 오토 포커스 카메라 모듈 등의 전자 기기 부품에 사용되는 도전성 스프링재로서 적합하게 사용할 수 있는 티타늄 구리박을 제공한다. 본 발명의 티타늄 구리박은, Ti을 1.5 내지 5.0질량％로 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 평행한 단면을 STEM-EDX에 의해 두께 방향을 따라 분석하여 얻어지는 Ti 농도 곡선에 있어서, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 미만인 저농도 Ti층과, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 이상인 고농도 Ti층이, 두께 방향으로 교대로 존재하고, 명세서 중에서 정의되는 HH 및 HL에 대하여, 1.0질량％≤HH≤30질량％ 또한 HH/HL≥1.1을 충족한다.

Description

티타늄 구리박, 신동품, 전자 기기 부품 및 오토 포커스 카메라 모듈
본 발명은, 티타늄 구리박, 신동품, 전자 기기 부품 및 오토 포커스 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 오토 포커스 카메라 모듈 등의 도전성 스프링재로서 적합하게 사용할 수 있는 티타늄 구리박, 신동품, 전자 기기 부품 및 오토 포커스 카메라 모듈에 관한 것이다.
휴대 전화의 카메라 렌즈부에는, 오토 포커스 카메라 모듈이라고 불리는 전자 기기 부품이 사용된다. 휴대 전화의 카메라의 오토 포커스 기능은, 오토 포커스 카메라 모듈에 사용되는 재료의 스프링력에 의해, 렌즈를 일정 방향으로 움직이게 함과 함께, 주위에 감긴 코일에 전류를 흐르게 함으로써 발생하는 전자력에 의해, 렌즈를 재료의 스프링력이 작용하는 방향과는 반대 방향으로 움직이게 한다. 이러한 기구에서 카메라 렌즈가 구동하여 오토 포커스 기능이 발휘된다(예를 들어, 특허문헌 1, 2).
따라서, 오토 포커스 카메라 모듈의 스프링재에 사용되는 구리 합금박에는, 전자력에 의한 재료 변형을 견딜 만큼의 스프링 강도가 필요해진다. 스프링 강도가 낮으면, 전자력에 의한 변위에 재료가 견딜 수 없어, 영구 변형(영구변형)이 발생하여 전자력을 제하한 후 초기의 위치로 복귀되지 않는다. 영구 변형이 발생하면, 일정한 전류를 흐르게 한 때, 렌즈를 원하는 위치로 이동할 수 없어 오토 포커스 기능이 발휘되지 않는다.
오토 포커스 카메라 모듈에는, 박 두께 0.1㎜ 이하이고, 1100㎫ 이상인 인장 강도 또는 0.2％ 내력을 갖는 Cu-Ni-Sn계 구리 합금박이 사용되어 왔다. 그러나, 근년의 비용 절감 요구에 의해, Cu-Ni-Sn계 구리 합금박보다 비교적 재료 가격이 저렴한 티타늄 구리박이 사용되게 되어, 그 수요는 증가하여 가고 있다.
한편, 티타늄 구리박의 강도는 Cu-Ni-Sn계 구리 합금박보다 낮아, 영구 변형이 발생할 문제가 있기 때문에, 그 고강도화가 요망되고 있다.
티타늄 구리의 강도를 높이는 수단으로서는, 예를 들어 특허문헌 3, 4에 기재된 것이 있다. 특허문헌 3에는, 티타늄 구리의 제조 공정을 용체화 처리, 아시효 처리, 냉간 압연, 시효 처리로 하고, 용체화 처리 후의 열처리를 2단계로 나눔으로써, 스피노달 분해에 의한 Ti 농도의 폭(농담)을 크게 하여, 강도와 굽힘 가공성의 밸런스를 향상시키는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는 티타늄 구리의 제조 공정을 용체화 처리, 예비 시효 처리, 시효 처리, 마무리 압연, 응력 제거 어닐링으로 함으로써, 마찬가지로 Ti 농도의 변동을 크게 하는 것이 유효하다고 기재되어 있다.
기타, 티타늄 구리의 강도를 더 개선하는 기술로서는, 특허문헌 5 내지 8에 기재된 것 등이 있다. 특허문헌 5에서는 최종 재결정 어닐링으로 평균 결정 입경을 조정하고, 그 후, 냉간 압연, 시효 처리를 순차 행하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 6에서는 고용화 처리 후에, 냉간 압연, 시효 처리, 냉간 압연을 순차 행하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 7에서는, 열간 압연 및 냉간 압연을 행한 후, 750 내지 1000℃의 온도 영역에서 5초 내지 5분간 유지하는 용체화 처리를 행하고, 이어서, 압연율 0 내지 50％의 냉간 압연, 300 내지 550℃의 시효 처리 및 압연율 0 내지 30％의 마무리 냉간 압연을 순차 행함으로써 판면에 있어서의 {420} 결정면의 X선 회절 강도를 조정하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 8에서는, 제1 용체화 처리, 중간 압연, 최종의 용체화 처리, 어닐링, 최종의 냉간 압연 및 시효 처리를 소정의 조건에서 순차 행함으로써 압연면에 있어서의 {220} 결정면의 X선 회절 강도의 반값폭을 조정하는 방법이 기재되어 있다.
또한, 조직 제어에 착안한 기술로서, 특허문헌 9에서는, Ti을 0.5mass％ 이상 3.5mass％ 이하의 범위 내에서 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 티타늄 구리에 있어서 냉간 또는 온간에서 압연율 90％ 초과의 마무리 압연, 시효 처리를 행함으로써, 시효 처리 후에 라멜라상 조직이 형성되고, 강도와 도전율의 밸런스를 향상시키는 방법이 기재되어 있다.
또한, 강도를 높게 하는 것에 더하여, 영구 변형의 발생을 억제하기 위해, 특허문헌 10에서는, 열간 압연 및 냉간 압연을 행한 후, 용체화 처리, 압하율 55％ 이상의 냉간 압연, 200 내지 450℃의 시효 처리, 압하율 35％ 이상의 냉간 압연을 순차적으로 행하여, 구리 합금박의 표면 조도를 제어하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 11에서는, 열간 압연 및 냉간 압연을 행한 후, 용체화 처리, 압하율 55％ 이상의 냉간 압연, 200 내지 450℃의 시효 처리, 압하율 50％ 이상의 냉간 압연, 필요에 따라 응력 제거 어닐링을 순차적으로 행하여, 용체화 처리 후의 냉간 압연의 압하율을 제어함으로써, I(220)/I(311)을 제어하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 10 및 특허문헌 11에 기재된 티타늄 구리박에 있어서는, 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2％ 내력에 대하여 1100㎫ 이상이 달성 가능하다고 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 12에서는, 800 내지 1000℃에서 두께 5 내지 20㎜까지 열간 압연한 후, 가공도 30 내지 99％의 냉간 압연을 행하고, 400 내지 500℃의 평균 승온 속도를 1 내지 50℃/초로 하고 500 내지 650℃의 온도대에 5 내지 80초간 유지함으로써 연화도 0.25 내지 0.75의 예비 어닐링을 실시하고, 압하율 7 내지 50％의 냉간 압연을 행하고, 이어서, 700 내지 900℃에서 5 내지 300초간의 용체화 처리 및 350 내지 550℃에서 2 내지 20시간의 시효 처리를 행함으로써, 영률을 작게 하는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 13에서는, 열간 압연, 냉간 압연을 행한 후, 700 내지 1000℃에서 5초간 내지 30분간의 용체화 처리, 압하율 95％ 이상의 냉간 압연을 순차 행하고, 그 후, 15℃/h 이하의 속도로 승온하고, 200 내지 400℃의 범위에서 1 내지 20시간 유지하고, 150℃까지 15℃/h 이하의 속도로 냉각하는 시효 처리를 행함으로써 영구 변형을 개선하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 13에 기재된 티타늄 구리박에는, 압연 방향에 평행한 방향 및 직각 방향에서의 0.2％ 내력이 모두 1200㎫ 이상이고, 또한 압연 방향에 평행한 방향 및 직각인 방향에서의 스프링 한계값에 대하여 모두 800㎫ 이상이 달성 가능하다고 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-280031호 공보 일본 특허 공개 제2009-115895호 공보 일본 특허 공개 제2015-098622호 공보 일본 특허 공개 제2015-127438호 공보 일본 특허 공개 제2002-356726호 공보 일본 특허 공개 제2004-091871호 공보 일본 특허 공개 제2010-126777호 공보 일본 특허 공개 제2011-208243호 공보 일본 특허 공개 제2014-173145호 공보 일본 특허 공개 제2014-037613호 공보 일본 특허 공개 제2014-080670호 공보 일본 특허 공개 제2014-074193호 공보 일본 특허 공개 제2016-050341호 공보
그러나, 특허문헌 3, 4에서는, 티타늄 구리의 강도 및 굽힘 가공성의 향상을 주된 목적으로 하고 있고, 영구 변형의 문제에 대해서는 주목되어 있지 않다.
특허문헌 5 내지 8의 명세서 중에 기재된 실시예 및 비교예 중에는, 1100㎫ 이상의 0.2％ 내력을 갖는 티타늄 구리도 몇개 보인다. 그러나, 특허문헌 5 내지 8에서 제안된 종래 기술에서는, 재료에 하중을 가하여 변형시킨 후 하중을 제거하면, 영구 변형이 발생하기 때문에, 단순히 고강도인 것만으로는 오토 포커스 카메라 모듈 등의 도전성 스프링재로서 사용 가능할 수 없는 것을 알 수 있었다.
또한, 특허문헌 9에서는, 라멜라 조직에 의해 강도가 증가한다는 기재가 있지만, 더 높은 강도가 필요해지는 오토 포커스 카메라 모듈 등의 용도에서는 재료가 파단되어 버리기 때문에, 스프링재로서 기능하지 않게 된다는 문제가 있다. 따라서, 강도와 영구 변형의 억제의 양립의 관점에서는 부적절하다.
특허문헌 10 내지 12에서는, 영구 변형의 발생을 억제하는 방법을 기재하고 있다. 그러나, 박 두께가 비교적 얇은 것에 대해서는, 특허문헌 10 내지 12의 제안 기술에서는, 그 효과가 기대한 만큼은 발휘되지 않는 것을 알 수 있었다. 즉, 특허문헌 10 내지 12의 제안 기술에서는, 박 두께가 어느 정도 두꺼운 것에는 큰 효과가 발휘되기는 하지만, 박 두께가 얇은 것에는, 박 두께가 두꺼운 것으로부터 예측될 만큼의 충분한 효과가 발휘되지 않는 것을 알 수 있었다.
특허문헌 13에서는, 강도가 높고, 영구 변형이 작은 티타늄 구리박에 관한 기재가 있지만, 에칭성에는 주목하고 있지 않다.
또한, 근년에는 이미지 센서의 고화소화 등, 카메라의 고기능화에 수반하여 렌즈의 매수가 증가 경향이 있기 때문에, 카메라 모듈이 낙하했을 때, 재료에 소성 변형을 부여하는 강한 힘이 가해진다. 따라서, 종래 이상으로 영구 변형이 발생하기 어려운 것이 요구되고 있다. 또한, 오토 포커스 모듈에 사용할 때에는, 에칭 가공에 의해 스프링재가 형성되기 때문에, 상기에 더하여 에칭성(에칭 시의 회로 직선성)도 중요한 특성의 하나가 된다.
이상의 배경으로부터, 근년의 카메라 모듈에 있어서는, 영구 변형이 발생하지 않는 것이 중요하고, 그것에 추가하여 양호한 에칭성(에칭에 있어서의 회로 직선성)이 요구되는 점에서, 상기한 티타늄 구리박은 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이고, 일 실시 형태에 있어서, 스프링으로서 사용한 때의 필요한 높은 강도를 갖고, 에칭성이 양호함과 함께, 영구 변형이 작은, 티타늄 구리박을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 또 다른 일 실시 형태에 있어서, 그러한 티타늄 구리박을 구비한 신동품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 또 다른 일 실시 형태에 있어서, 그러한 티타늄 구리박을 구비한 전자 기기 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 또 다른 일 실시 형태에 있어서, 그러한 티타늄 구리박을 구비한 오토 포커스 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 영구 변형에 미치는 금속 조직의 영향을 조사한 결과, 금속 조직에 있어서의 소정의 미세한 층상 조직이 영구 변형의 억제뿐만 아니라, 에칭성 및 저사이클 피로 특성의 개선에 유효한 것을 발견했다. 또한, 이러한 Cu와 Ti의 미세한 층상 조직은, 주조 시의 응고 속도의 조정과 열간 압연 후의 온간 압연에 의해 얻어지는 것을 발견했다.
이러한 지견 하에서, 본 발명은 일측면에 있어서, Ti을 1.5 내지 5.0질량％로 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 평행한 단면을 STEM-EDX에 의해 두께 방향에 따라 분석하여 얻어지는 Ti 농도 곡선에 있어서, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 미만인 저농도 Ti층과, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 이상인 고농도 Ti층이, 두께 방향으로 교대로 존재하고, 명세서 중에서 정의되는 HH 및 HL에 대하여, 1.0질량％≤HH≤30질량％ 또한 HH/HL≥1.1을 충족하는 티타늄 구리박이다.
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에 있어서는, 압연 방향에 평행한 방향에 대하여 JIS P8115:2001에 따르는 MIT 시험을 행한 때의 굴곡 횟수가 800회 이상이다.
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에 있어서는, 압연 방향에 평행한 방향의 인장 강도가 1100㎫ 이상이다.
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에 있어서는, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr에서 선택되는 1종 이상의 원소를, 총량 1.0질량％ 이하로 더 함유한다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 있어서는, 상기한 어느 티타늄 구리박을 구비한 신동품이다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 있어서는, 상기한 어느 티타늄 구리박을 구비한 전자 기기 부품이다.
본 발명에 관한 전자 기기 부품의 일 실시 형태에 있어서는, 오토 포커스 카메라 모듈이다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 있어서는, 렌즈와, 이 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 가압하는 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 가압력에 저항하는 전자력을 생기시켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단을 구비하고, 상기 스프링 부재가 상기한 어느 티타늄 구리박인 오토 포커스 카메라 모듈이다.
본 발명에 따르면, 에칭성이 양호함과 함께, 고강도이고 또한 영구 변형이 작은 티타늄 구리박을 얻을 수 있고, 이것은, 오토 포커스 카메라 모듈 등의 전자 기기 부품에 사용되는 도전성 스프링재로서 적합하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에 대하여, 압연 방향에 평행한 단면에 대하여 STEM-EDX 분석을 행하여 얻어지는 Ti 매핑도이다.
도 2는 본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에 대하여, 압연 방향에 평행한 단면에 대하여 STEM-EDX에 의한 선 분석을 행하여 얻어지는 압연 방향에 평행한 단면의 두께 방향의 Ti 농도 곡선을 나타내는 그래프의 모식도의 일례이다.
도 3은 종래의 티타늄 구리의 압연 방향에 평행한 단면에 대하여 STEM-EDX 분석을 행하여 얻어지는 Ti 매핑도의 일례이다.
도 4는 본 발명에 관한 오토 포커스 카메라 모듈을 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 오토 포커스 카메라 모듈의 분해 사시도다.
도 6은 도 4의 오토 포커스 카메라 모듈의 동작을 도시하는 단면도이다.
도 7은 영구 변형량을 측정하는 방법을 도시하는 개략도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
[1. 티타늄 구리박]
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태는, Ti을 1.5 내지 5.0질량％로 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 평행한 단면을 STEM-EDX에 의해 두께 방향을 따라 분석하여 얻어지는 Ti 농도 곡선에 있어서, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 미만인 저농도 Ti층과, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 이상인 고농도 Ti층이 교대로 존재하고, 하기에 정의되는 HH 및 HL에 대하여, 1.0질량％≤HH≤30질량％ 또한 HH/HL≥1.1을 충족한다. 또한, 본 발명에 있어서, STEM-EDX란, 주사형 투과 전자 현미경(STEM)을 사용한 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)에 의한 분석을 말한다.
(Ti 농도)
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에서는, Ti 농도를 1.5 내지 5.0질량％로 한다. 티타늄 구리박은, 용체화 처리에 의해 Cu 매트릭스 중으로 Ti을 고용시켜, 시효 처리에 의해 미세한 석출물을 합금 중에 분산시킴으로써, 강도 및 도전율을 상승시킨다.
Ti 농도는, 석출물이 과부족 없이 석출되고, 원하는 강도를 얻는다는 관점에서, 1.5질량％ 이상이고, 바람직하게는 2.5질량％ 이상이고, 보다 바람직하게는 2.7질량％ 이상이다. 또한, Ti 농도는, 가공성이 양호하기 때문에, 압연 시에 재료가 균열되기 어렵다는 관점에서, 5.0질량％ 이하이고, 바람직하게는 4.5질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 4.3질량％ 이하이다.
(기타의 첨가 원소)
본 발명에 관한 티타늄 구리박은, 일 실시 형태에 있어서, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr 중 1종 이상을 총량 1.0질량％ 이하 함유시킴으로써, 강도를 더 향상시킬 수 있다. 단, 이들 원소의 합계 함유량은 0, 즉, 이들 원소를 포함하지 않아도 된다. 이들 원소의 합계 함유량의 상한을 1.0질량％로 하는 이유에 대해서는, 1.0질량％를 초과하면, 가공성이 열화되어, 압연 시에 재료가 균열되기 쉬워지기 때문이다. 강도 및 가공성의 밸런스를 고려하면, 상기 원소의 1종 이상을 총량 0.005 내지 0.5질량％ 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서는, 상기 첨가 원소를 함유하지 않아도, 원하는 효과를 갖는다.
또한, Ag의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. B의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.05질량％ 이하이다. Co의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. Fe의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.25질량％ 이하이다. Mg의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. Mn의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. Mo의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.3질량％ 이하이다. Ni의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. P의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. Si의 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.05질량％ 이하이다. Cr의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.4질량％ 이하이다. Zr의 바람직한 첨가량은 0.5질량％ 이하이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.1질량％ 이하이다. 단, 상기한 첨가량에 한정되지는 않는다.
(인장 강도)
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에서는, 압연 방향에 평행한 방향의 인장 강도가, 예를 들어 1100㎫ 이상, 나아가 1200㎫ 이상을 달성할 수 있다. 압연 방향에 평행한 방향에서의 인장 강도가 1200㎫ 이상인 것은, 오토 포커스 카메라 모듈의 도전성 스프링재로서 이용함에 있어서 바람직한 특성이다. 바람직한 실시 형태에서는, 압연 방향에 평행한 방향 및 수직인 방향의 인장 강도는 모두 1300㎫ 이상이고, 더욱 바람직한 실시 형태에서는 모두 1400㎫ 이상이다.
한편, 인장 강도의 상한값에 대하여, 본 발명의 목적으로 하는 강도의 점에서는 특별히 제한은 없지만, 수고 및 비용을 고려하면, 압연 방향에 평행한 방향 및 직각인 방향의 인장 강도는 일반적으로는 2000㎫ 이하이고, 전형적으로는 1800㎫ 이하이다.
본 발명에 있어서는, 티타늄 구리박의 압연 방향에 평행한 방향에서의 인장 강도는, JIS Z2241:2011(금속 재료 인장 시험 방법)에 준거하여 측정한다.
(저사이클 피로 특성)
저사이클 피로 특성은 굴곡 시험에 의한 파단까지의 반복 횟수(굴곡 횟수)로 평가한다. 본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태에서는, 굴곡 시험에서의 파단까지의 반복 횟수가, 예를 들어 500회, 또한 1000회 이상을 달성할 수 있다. 굴곡 시험에서의 파단까지의 반복 횟수가 1000회 이상인 것은 오토 포커스 모듈의 도전성 스프링재로서 이용함에 있어서 바람직한 특성이다. 굴곡 횟수는 높으면 높을수록 저사이클 피로 특성이 양호해, 500회 이상인 것이 바람직하고, 800회 이상인 것이 보다 바람직하고, 1000회 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 저사이클 피로 특성은 재료에 휨(굴곡)을 부여한 때에 파단되지 않는 성질을 가리키는 점에서, 반드시 강도(인장 강도나 0.2％ 내력)가 높은 재료가 저사이클 피로 특성도 양호하다고는 할 수 없다.
또한, 본 발명에 있어서, 굴곡 횟수의 측정은, JIS P8115:2001에 따르는 MIT 시험으로 행한다.
(영구 변형)
영구 변형은, 당해 티타늄 구리박을 소정의 크기로 되도록 스트립 시료를 채취하고, 시료의 길이 방향의 한쪽의 단부를 고정하고, 그 고정단으로부터 거리 L의 위치에, 다른 쪽의 단부의 선단을 나이프 에지로 가공한 펀치를 누르고, 시료에 거리 d의 휨을 부여한 후, 펀치를 초기의 위치로 복귀시키기 위해 제하한다(도 7 참조.). 상기 펀치를 제하한 후, 영구 변형량 δ을 구한다. 영구 변형량은, 낮으면 낮을수록 내영구 변형성이 양호해, 0.3 이하가 바람직하고, 0.1 이하가 보다 바람직하고, 0.05 이하가 더욱 바람직하고, 0.01 미만이 보다 더욱 바람직하다. 또한, 시험 조건은 시료의 두께에 따라, 상기 L과 d는 조정해도 된다.
(에칭성)
에칭성은, 소정의 에칭 용액을 사용하여, 당해 티타늄 구리박에 대하여 에칭을 행하여, 소정의 크기의 직선 회로를 형성하고, 이 회로를 STEM으로 관찰한다. 여기서, 최대 회로 폭과 최소 회로 폭의 차가, 작으면 작을수록 에칭성이 양호해, 10㎛ 미만이 바람직하다.
(층상 조직)
본 발명에 관한 티타늄 구리박의 일 실시 형태는, 도 1, 2에 예시한 바와 같이, 압연 방향에 평행한 단면에 대하여 주사형 투과 전자 현미경(STEM)을 사용한 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)에 의한 분석(STEM-EDX 분석)을 행한 경우, 압연 방향에 평행한 단면에, Ti 농도가 평균 농도 미만인 저농도 Ti층과, Ti 농도가 평균 농도 이상인 고농도 Ti층이, 두께 방향(도 1에서는 상하 방향)으로 교대로 존재한다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 관한 티타늄 구리박은 일 실시 형태에 있어서, 두께 방향으로 Ti 농도가 변화된다. 즉, 본 발명에 있어서, Cu 및 고농도 Ti으로 이루어지는 층과, Cu 및 저농도 Ti으로 이루어지는 층이 교대로 존재하는 층상 조직을 갖는다.
이러한 층상 조직이 압연 방향에 평행한 단면에 연속적으로 안정적으로 존재하는 것에 의해, 휨에 대한 저항이 강화되어 영구 변형이 발생하기 어려워져, 가령 두께가 0.1㎜ 이하인 얇은 구리박이라도, 영구 변형을 유효하게 억제할 수 있다고 생각할 수 있지만, 본 발명은 이러한 이론에 한정되는 것은 아니다.
이 「층상 조직」이란, 저농도 Ti층과 고농도 Ti층이 두께 방향으로 교대로 존재하는 조직이고, 각각의 층이 압연 방향으로 50㎚ 이상 연결되는 것으로서 정의된다. 즉, 압연 방향에 있어서는, Ti 농도의 변화가 작다고 할 수 있다. 한편, 각각의 층이 압연 방향에 대한 층의 길이의 50㎚ 미만인 것은 반점 조직이라고 정의된다. 즉, 압연 방향에 있어서는, 층상 조직에 비해 Ti 농도의 변화가 크다고 할 수 있다.
층상 조직을 조사하는 방법으로서 하기에 설명한다. 예를 들어, 상기 STEM-EDX 분석을 하는 경우, 1시야(배율 1,000,000배, 관찰 시야: 140㎚×140㎚)에 있어서, 먼저 두께 방향으로 라인 분석을 행하여, Ti 농도 곡선을 얻는다. 계속해서 당해 Ti 농도 곡선의 Ti 농도 중 임의의 1점에 있어서, 두께 방향에 수직인 방향(압연 방향)으로 라인 분석을 행하여, 그 Ti 농도의 변동이 선택한 측정값에 대하여 ±5％의 범위 내가 되는, 압연 방향의 길이를 구한다. 상기한 길이 측정을 다른 시야에서 3회 행하여, 길이의 평균값이 50㎚ 이상인 경우에는 층상 조직이 존재한다고 할 수 있다.
한편, 종래의 티타늄 구리박은, 도 3에 도시한 바와 같이, 압연 방향에 평행한 단면에, Ti 농도가 높은 부분과 낮은 부분이 불연속이고 또한 반점상으로 분포되어 있고, 또한 두께 방향의 Ti 농도의 복수의 피크값은 거의 균일하다. 이 경우, 두께가 얇은 것에서는, 조직이 불연속이기 때문에, 휨에 대한 저항이 그만큼 강하지 않고, 탄성 한도 내에서의 영구 변형이 발생하기 쉬워지기 때문에, 영구 변형을 충분히 억제할 수 없다고 생각된다.
또한, 당해 층상 조직을 나타내는 지표로서는, 두께 방향의 고농도 Ti층의 높이 및 저농도 Ti층에 대한 고농도 Ti층의 높이의 비를 규정할 수 있다.
이 분석은, STEM-EDX 분석에 의해 행한다. STEM-EDX에 의해 압연 방향에 평행한 단면을 두께 방향으로 선 분석하면, Ti 농도의 대소에 의해, 측정점마다의 Ti 농도가 변화된다. 본 발명에 있어서는, 1시야(배율 1,000,000배, 관찰 시야: 140㎚×140㎚)에 있어서의 Ti 농도를 측정하고, 도 2에 도시한 바와 같은 두께 방향의 거리에 대한 Ti 농도 곡선을 얻는다. Ti 농도 곡선에 있어서의 고농도 Ti층과 저농도 Ti층은, JIS B0601에 규정되는 표면 성상에 대한 윤곽 곡선을 Ti 농도 곡선으로 치환하여 준용한다. 즉, 고농도 Ti층은 Ti 농도 곡선을 B(Ti 농도 곡선에 있어서의 평균값)에 의해 분단한 때에 X축 방향에 인접하는 두 교점 사이에 놓인 곡선 부분 중, Ti 농도 곡선의 평균값 또는 당해 평균값보다 Ti 농도가 커지는 상측의 부분으로서 정의한다. 또한, 저농도 Ti층은 Ti 농도 곡선을 B(Ti 농도 곡선에 있어서의 평균값)에 의해 분단한 때에 X축 방향에 인접하는 두 교점 사이에 놓인 곡선 부분 중, Ti 농도 곡선의 평균값보다 Ti 농도가 작아지는 하측의 부분으로서 정의한다.
(고농도 Ti층의 높이, 저농도 Ti층의 높이)
상술한 티타늄 구리박을 얻기 위해서는, 상기 Ti 농도 곡선에 있어서의 고농도 Ti층의 높이 HH를 일정 이상으로 하는 것이 중요하다. 상기한 높이 HH는, 우수한 저사이클 피로 특성이 발현된다는 관점에서, 1.0질량％ 이상이고, 2.0질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3.0질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 4.5질량％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기한 높이 HH는, 에칭성을 양호하게 한다는 관점에서, 30질량％ 이하로 하고, 20질량％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 15질량％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 10질량％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
이하에 고농도 Ti층의 높이 HH와 저농도 Ti층의 높이 HL을 구하는 방법에 대하여 명기한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 두께 방향 140㎚에 있어서, 상기 Ti 농도 곡선에 있어서의 피크의 농도를 높은 쪽부터 차례로 5개 선택한 A1, A2, A3, A4, A5로 하고, Ti 농도 곡선의 각각의 밸리부에 있어서의 최소 농도를 농도가 낮은 쪽부터 차례로 5개 선택한 C1, C2, C3, C4, C5로 하고, 상기 Ti 농도 곡선의 평균 Ti 농도를 B로 한 때, 고농도 Ti층의 높이 HH는 이하의 식(1)로 정의되고, 저농도 Ti층의 높이 HL은 이하의 식(2)로 정의된다.
Figure pct00001
이와 같이 하여, 각 시야의 HH와 HL을 구하고, 복수(적어도 3 이상)의 다른 시야에 있어서의 HH와 HL의 평균값을 HH와 HL의 측정값으로 한다.
또한, Cu와 Ti의 층상 조직은 압연 방향과 평행하게 발현되는 점에서, 상기한 선 분석은 반드시, 티타늄 구리박의 두께 방향에 대하여 행한다.
(저농도 Ti층에 대한 고농도 Ti층의 높이의 비의 정의)
저농도 Ti층에 대한 고농도 Ti층의 높이의 비는 상기한 HH, HL을 사용함으로써 HH/HL라고 정의된다.
상술한 티타늄 구리박을 얻기 위해서는, 상기 Ti 농도 곡선에 있어서, HH/HL을 적절하게 조정할 필요가 있다.
HH/HL이 작으면, 양호한 저사이클 피로 특성이 얻어지기 어려워진다. 상술한 저사이클 피로 특성을 얻기 위해서는, HH/HL을 1.1 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.2 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.3 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 단, HH/HL이 너무 높은 것에 의한 단점은 없기는 하지만, 수고나 비용을 고려하면 일반적으로는 10 이하로 조정하는 것이 바람직하고, 8 이하로 조정하는 것이 보다 바람직하고, 5 이하로 조정하는 것이 더욱 바람직하다.
(티타늄 구리박의 두께)
본 발명에 관한 티타늄 구리박은 일 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 두께가 0.1㎜ 이하이고, 전형적인 실시 형태에서는 두께가 0.018㎜ 내지 0.08㎜이고, 보다 전형적인 실시 형태에서는 두께가 0.02㎜ 내지 0.06㎜이다.
[2. 티타늄 구리박의 제조 방법]
상술한 바와 같은 티타늄 구리박을 제조하기 위해서는, 먼저 용해로에서 전기 구리, Ti 등의 원료를 용해하여, 원하는 조성의 용탕을 얻는다. 그리고, 이 용탕을 주형의 주조 공간에 공급하고, 여기서 잉곳에 주조한다. 티타늄의 산화 마모를 방지하기 위해, 용해 및 주조는 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 티타늄 구리박의 소정의 층상 조직을 얻기 위해, 주형의 조정 및 열간 압연 후의 온간 압연 조건을 조정하는 것이 긴요하다. 주형의 조정과 온간 압연의 조건을 조정함으로써, 층상 조직에 있어서의 고농도 Ti층의 높이 및 저농도 Ti층에 대한 고농도 Ti층의 높이의 비를 제어할 수 있다.
주형의 두께는 특별히 지정하지 않지만, 잉곳의 두께와 동일 정도로 조정하는 것이 바람직하다. 주형의 주위벽 부분의 두께는, 잉곳의 두께와 평행한 방향을 따라 측정하는 것으로 한다.
또한, 주형의 주위벽 부분의 재질은, 내화 벽돌로 하는 것이 적합하다. 종래는, 주형의 주위벽 부분의 재질로서 주철 또는 구리를 사용하고 있었지만, 이것을 내화 벽돌로 바꾸는 것에 의해, 용탕 공급 후의 냉각 속도가 느려져, 잉곳의 냉각을 느리게 할 수 있다. 그리고, 잉곳의 냉각을 느리게 함으로써, Ti의 층상 조직을 조정할 수 있다.
그 후, 잉곳에 대하여, 전형적으로는, 열간 압연, 온간 압연, 냉간 압연 1, 용체화 처리, 냉간 압연 2, 시효 처리를 이 순서로 실시하여, 원하는 두께 및 특성을 갖는 박으로 마무리한다. 물론, 상기 방법에 의해, 박뿐만 아니라 조의 형태로 마무리해도 된다.
열간 압연은 티타늄 구리박의 제조 방법으로 행해지고 있는 관례적인 조건에서 행하면 충분하고, 여기서는 특별히 요구되는 조건은 없다. 예를 들어, 열간 압연에 있어서는, 가공성이라는 관점에서, 가열 온도를 500℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 700℃ 이상이 보다 바람직하고, 900℃ 이상이 더욱 바람직하다. 단, 생산 효율이라는 관점에서, 950℃ 이하가 바람직하다.
여기서, 열간 압연 후에 온간 압연을 도입함으로써, 층상 조직에 있어서의 고농도 Ti층의 분포 상황을 조정한다. 온간 압연의 가열 온도는, 양호한 저사이클 피로 특성을 얻기 위해 300 내지 450℃로 하는 것이 바람직하고, 320 내지 430℃로 하는 것이 보다 바람직하고, 350 내지 420℃로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 가열 유지 시간은, 양호한 저사이클 피로 특성을 얻는다는 관점에서, 5시간 이하인 것이 바람직하고, 3시간 이하인 것이 보다 바람직하고, 2시간 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기한 온도를 하회하면, 고농도 Ti층의 높이가 너무 높아져, 에칭성의 저하를 초래한다. 또한, 상기한 온도를 초과한 경우나 가열이 장시간으로 된 경우는, 양호한 저사이클 피로 특성이 얻어지기 어려워진다. 단, 가열 유지 시간은, 1100㎫ 이상의 인장 강도를 얻는다는 관점에서, 1시간 이상인 것이 바람직하다. 또한, 온간 압연에 있어서의 압연재의 종료 온도는, 온도 차에 의한 크랙 등을 억제한다는 관점에서, 300℃ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 온간 압연 시의 압하율은 저농도 Ti층에 대한 고농도 Ti층의 높이의 비를 조정하기 위해 중요하지만, 압하율을 너무 높게 하면 재료가 취성으로 되고, 그 후의 압연에 의해 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는 온간 압연의 압하율은 50％ 미만이고, 45％ 이하인 것이 바람직하고, 40％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 압하율이 너무 낮으면 영구 변형이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 온간 압연의 압하율은 5％ 이상으로 하고, 10％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 20％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 압하율 R(％)은 하기 식(3)으로 정의한다.
Figure pct00002
그 후의 냉간 압연 1의 조건은 티타늄 구리박의 제조에서 행해지고 있는 관례적인 조건에서 행하면 충분하고, 여기서는 특별히 요구되는 조건은 없다. 또한, 용체화 처리에 대해서도 관례적인 조건이어도 상관없지만, 예를 들어 700 내지 1000℃에서 5초간 내지 30분간의 조건에서 행할 수 있다.
고강도를 얻기 위해, 용체화 처리 후에 냉간 압연 2를 행할 수 있다. 냉간 압연 2의 압하율은 90％를 초과하는 것이 바람직하고, 95％ 이상으로 하는 것이 보다 한층 바람직하다. 90％ 이하에서는, 1100㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 곤란해진다. 압하율의 상한은, 본 발명이 목적으로 하는 강도의 점에서는 특별히 제한은 없지만, 공업적으로 99.8％를 초과하는 일은 없다.
시효 처리의 가열 온도는 200 내지 450℃로 하고, 가열 시간은 2 내지 20시간으로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 200℃ 미만인 경우나 450℃를 초과한 경우는, 1100㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 곤란해진다. 가열 시간이 2시간 미만인 경우나 20시간을 초과하는 경우는, 1100㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 곤란해진다.
또한 일반적으로, 열 처리 후에는, 표면에 생성한 산화 피막 또는 산화물층을 제거하기 위해, 표면의 산세나 연마 등을 행한다. 본 발명에서도 열 처리 후에 표면의 산세나 연마 등을 행하는 것도 가능하다.
[3. 용도]
본 발명에 관한 티타늄 구리박은, 한정적이지 않지만, 스위치, 커넥터, 잭, 단자, 릴레이 등의 전자 기기용 부품의 재료, 혹은 신동품으로서 적합하게 사용할 수 있고, 특히 오토 포커스 카메라 모듈 등의 전자 기기 부품에 사용되는 도전성 스프링재로서 적합하게 사용할 수 있다.
오토 포커스 카메라 모듈은 일 실시 형태에 있어서, 렌즈와, 이 렌즈를 광축 방향의 초기 위치에 탄성 가압하는 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 가압력에 저항하는 전자력을 생기하고 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단을 구비한다. 전자 구동 수단은 예시적으로는, 일본어 コ자형 원통 형상의 요크와, 요크의 내부벽의 내측에 수용되는 코일과, 코일을 둘러쌈과 함께 요크의 외주벽의 내측에 수용되는 마그네트를 구비할 수 있다.
도 4는, 본 발명에 관한 오토 포커스 카메라 모듈의 일례를 도시하는 단면도이고, 도 5는, 도 4의 오토 포커스 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 6은, 도 4의 오토 포커스 카메라 모듈의 동작을 도시하는 단면도이다.
오토 포커스 카메라 모듈(1)은, 일본어 コ자형 원통 형상의 요크(2)와, 요크(2)의 외벽에 설치되는 마그네트(4)와, 중앙 위치에 렌즈(3)를 구비하는 캐리어(5)와, 캐리어(5)에 장착되는 코일(6)과, 요크(2)가 장착되는 베이스(7)와, 베이스(7)를 지지하는 프레임(8)과, 캐리어(5)를 상하에서 지지하는 2개의 스프링 부재(9a, 9b)와, 이들 상하를 덮는 2개의 캡(10a, 10b)을 구비하고 있다. 2개의 스프링 부재(9a, 9b)는 동일품이고, 동일한 위치 관계로 캐리어(5)를 상하로부터 끼워 지지함과 함께, 코일(6)로의 급전 경로로서 기능하고 있다. 코일(6)에 전류를 인가함으로써 캐리어(5)는 상방으로 이동한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 상 및 하의 문언을 적절히 사용하지만, 도 4에 있어서의 상하를 가리키고, 상은 카메라부터 피사체를 향하는 위치 관계를 나타낸다.
요크(2)는 연철 등의 자성체이고, 상면부가 폐쇄된 일본어 コ자형의 원통 형상을 이루고, 원통상의 내벽(2a)과 외벽(2b)을 갖는다. 일본어 コ자형의 외벽(2b)의 내면에는, 링상의 마그네트(4)가 장착(접착)된다.
캐리어(5)는 저면부를 가진 원통 형상 구조의 합성 수지 등에 의한 성형품이고, 중앙 위치에서 렌즈를 지지하고, 저면 외측 상에 미리 성형된 코일(6)이 접착되어 탑재된다. 직사각형 상부 수지 성형품의 베이스(7)의 내주부에 요크(2)를 끼워 맞추어 내장하고, 또한 수지 성형품의 프레임(8)으로 요크(2) 전체를 고정한다.
스프링 부재(9a, 9b)는, 모두 최외주부가 각각 프레임(8)과 베이스(7)에 끼워져 고정되고, 내주부 120°마다의 절결 홈부가 캐리어(5)에 끼워 맞추어, 열 코오킹 등으로 고정된다.
스프링 부재(9b)와 베이스(7) 및 스프링 부재(9a)와 프레임(8) 사이는 접착 및 열 코오킹 등으로 고정되고 또한, 캡(10b)은 베이스(7)의 저면에 설치하고, 캡(10a)은 프레임(8)의 상부에 설치되어, 각각 스프링 부재(9b)를 베이스(7)와 캡(10b) 사이에, 스프링 부재(9a)를 프레임(8)과 캡(10a) 사이에 끼워 넣어 고착하고 있다.
코일(6)의 한쪽의 리드선은, 캐리어(5)의 내주면에 마련한 홈 내를 통해 위로 연신하여, 스프링 부재(9a)에 납땜한다. 다른 쪽의 리드선은 캐리어(5)의 저면에 마련한 홈 내를 통해 하방으로 연신하여, 스프링 부재(9b)에 납땜한다.
스프링 부재(9a, 9b)는, 본 발명에 관한 티타늄 구리박의 판 스프링이다. 스프링성을 갖고, 렌즈(3)를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 가압한다. 동시에, 코일(6)로의 급전 경로로서도 작용한다. 스프링 부재(9a, 9b)의 외주부의 1개소는 외측으로 돌출시켜, 급전 단자로서 기능시키고 있다.
원통상의 마그네트(4)는 레이디얼(직경) 방향으로 자화되어 있고, 일본어 コ자 형상 요크(2)의 내벽(2a), 상면부 및 외벽(2b)을 경로로 한 자로를 형성하고, 마그네트(4)와 내벽(2a) 사이의 갭에는 코일(6)이 배치된다.
스프링 부재(9a, 9b)는 동일 형상이고, 도 4 및 5에 도시한 바와 같이 동일한 위치 관계로 설치되어 있으므로, 캐리어(5)이 상방으로 이동한 때의 축 어긋남을 억제할 수 있다. 코일(6)은, 권선 후에 가압 성형하여 제작하므로, 마무리 외경의 정밀도가 향상되어, 소정의 좁은 갭에 용이하게 배치할 수 있다. 캐리어(5)는, 최하 위치에서 베이스(7)에 맞대어지고, 최상 위치에서 요크(2)에 맞닿으므로, 상하 방향으로 맞댐 기구를 구비하게 되어, 탈락하는 것을 방지하고 있다.
도 6은, 코일(6)에 전류를 인가하고, 오토 포커스용으로 렌즈(3)를 구비한 캐리어(5)를 상방으로 이동시킨 때의 단면도를 도시하고 있다. 스프링 부재(9a, 9b)의 급전 단자에 전압이 인가되면, 코일(6)에 전류가 흘러 캐리어(5)에는 상방으로의 전자력이 작용한다. 한편, 캐리어(5)에는, 연결된 2개의 스프링 부재(9a, 9b)의 복원력이 하방으로 작용한다. 따라서, 캐리어(5)의 상방으로의 이동 거리는 전자력과 복원력이 균형잡히는 위치로 된다. 이로써, 코일(6)에 인가하는 전류량에 의해, 캐리어(5)의 이동량을 결정할 수 있다.
상측 스프링 부재(9a)는 캐리어(5)의 상면을 지지하고, 하측 스프링 부재(9b)는 캐리어(5)의 하면을 지지하고 있으므로, 복원력은 캐리어(5)의 상면 및 하면에서 균등하게 하방으로 작용하게 되어, 렌즈(3)의 축 어긋남을 작게 억제할 수 있다.
따라서, 캐리어(5)의 상방으로의 이동에 있어서, 리브 등에 의한 가이드는 필요없어, 사용하고 있지 않다. 가이드에 의한 미끄럼 이동 마찰이 없으므로, 캐리어(5)의 이동량은, 순수하게 전자력과 복원력의 평형으로 지배되게 되어, 원활하고 정밀도 좋은 렌즈(3)의 이동을 실현하고 있다. 이로써 렌즈 흔들림이 적은 오토 포커스를 달성하고 있다.
또한, 마그네트(4)는 원통 형상으로 하여 설명했지만, 이것에 영향을 끼치는 것은 아니고, 3 내지 4분할하여 레이디얼 방향으로 자화하고, 이것을 요크(2)의 외벽(2b)의 내면에 첩부하여 고착해도 된다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내지만, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 더 쉽게 이해하기 위해 제공하는 것이고, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
표 1에 나타내는 합금 성분을 함유하여 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 합금을 실험 재료로 하고, 합금 성분 및 제조 조건이 조직, 인장 강도, 저사이클 피로 특성, 에칭성 및 영구 변형에 끼치는 영향을 조사했다.
<제조 조건>
먼저, 진공 용해로에서 전기 구리 2.5㎏을 용해하고, 표 1 및 2에 기재된 합금 조성이 얻어지도록 합금 원소를 첨가했다. 이 용탕을 이하에 나타내는 주형에 주입하여, 두께 30㎜, 폭 60㎜, 길이 120㎜의 잉곳을 제조했다. 이 잉곳을, 다음의 공정순으로 가공하여, 표 1 및 2에 기재된 소정의 두께를 갖는 제품 시료를 제작했다.
(1) 용해 주조: 주조 온도는 1300℃로 하고, 주형은 내화 벽돌, 주철로부터 선택하여, 주조 시의 평균 냉각 속도를 변화시켰다. 냉각 속도는 빠른 순으로 주철, 내화 벽돌이다. 주형의 두께는 30㎜로 했다.
(2) 열간 압연: 상기한 잉곳을 또한 950℃에서 3시간 가열 유지한 후, 10㎜까지 압연했다.
(3) 온간 압연: 상기한 열간 압연재를 300 내지 450℃에서 2시간 가열 유지한 후, 압하율에 따라 소정의 두께까지 압연했다. 종료 온도는 모두 300℃ 이상으로 했다.
(4) 연삭: 열간 압연으로 생성한 산화 스케일을 그라인더로 제거했다. 연삭 후의 두께는 9㎜였다.
(5) 냉간 압연 1: 냉간 압연 2의 압하율과 제품 시료의 두께를 고려하여, 소정의 두께까지 압연했다.
(6) 용체화 처리: 800℃로 승온한 전기로 1에 시료를 장입하고, 5분간 유지한 후, 시료를 수조에 넣고 급냉각했다.
(7) 냉간 압연 2: 표 1 및 2에 나타내는 압하율로 각각 제품 두께까지 압연했다.
(8) 시효 처리: 온도와 시간은 각각 300℃, 2시간으로 하여, Ar 분위기 중에서 가열했다.
상술한 바와 같이 하여 제작한 각 제품 시료에 대하여, 다음의 평가를 행하였다.
<1. 조직 분석>
상술한 바와 같이, 압연 방향에 평행한 단면에 대하여 STEM-EDX(주사형 투과 전자 현미경)에 의해 관찰을 행하고, 그것에 의한 화상으로부터 층상 또는 반점의 어느 조직인지를 판단했다. 여기서 사용한 STEM-EDX는, JEOL사제의 JEM-2100F이고, 측정 조건은 시료 경사 각도 0°, 가속 전압 200㎸로 했다.
또한, STEM-EDX에 의해 압연 방향에 평행한 단면을 두께 방향으로 선 분석하여, 두께 방향의 거리에 대한 Ti 농도 곡선을 얻었다. 또한, 3개의 다른 시야에 있어서의 Ti 농도를 측정하고, 각 시야에 있어서의, 하기 식(1) 및 (2)에 나타나는 HH와 HL을 측정하여, 다른 시야에 있어서의 평균값을 측정값이라고 했다.
Figure pct00003
또한, 상술한 방법에 의해, STEM-EDX에 의해 조직 분석을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
<2. 인장 강도>
JIS Z2241:2011에 기초하여, 인장 시험기를 사용하여 압연 방향과 평행한 방향의 인장 강도를 측정했다.
<3. 저사이클 피로 특성>
저사이클 피로 특성은 도요 세이키제 MIT 시험기(D형)를 사용하여 평가했다. 폭 3.2㎜, 길이 110㎜의 스트립 시료를 길이 방향이 압연 평행 방향으로 되도록 채취하고, 하중은 250g, 굽힘부 곡률 반경은 2㎜, 좌우의 굽힘 각도는 135°, 구부림 속도는 175cpm(회/min)으로 하고, 상기 이외의 조건은 JIS P8115:2001에 준하여 행하였다. 또한, 각각의 샘플에 대하여, 파단까지의 반복 횟수가 1000회 이상이었던 것을 「◎」, 800회 이상 1000회 미만이었던 것을 「○」, 800회 미만이었던 것을 「×」라고 평가했다.
<4. 영구 변형>
폭 15㎜, 길이 25㎜의 스트립 시료를 길이 방향이 압연 평행 방향으로 되도록 채취하고, 도 7과 같이, 시료의 편단을 고정하고, 이 고정단으로부터 거리 L의 위치에, 선단을 나이프 에지로 가공한 펀치를 1㎜/분의 이동 속도로 누르고, 시료에 거리 d의 휨을 부여한 후, 펀치를 초기의 위치로 복귀시켜 제하했다. 제하 후, 영구 변형량 δ를 구했다.
시험 조건은 시료의 박 두께가 0.05㎜ 이하인 경우, L＝3㎜, d＝2㎜로 하고, 박 두께가 0.05㎜보다 두꺼운 경우, L＝5㎜, d＝4㎜로 했다. 또한, 영구 변형량은 0.01㎜의 분해능으로 측정하여, 영구 변형이 검출되지 않은 경우는, 표 1 및 2에 「<0.01㎜」로 표기하고 있다.
<5. 에칭 직선성>
37질량％, 보메도 40°의 염화제2철 수용액을 사용하여, 각 샘플박에 대하여 에칭을 행하여, 선 폭 100㎛, 길이 150㎜의 직선 회로를 형성했다. 주사형 전자 현미경(히타치제, S-4700)을 사용하여 회로를 관찰하여(관찰 길이 200㎛), 최대 회로 폭과 최소 회로 폭의 차가 10㎛ 미만인 것을 ○, 10㎛ 이상인 것을 ×로 평가했다.
Figure pct00004
실시예 1 내지 26에 의해, 에칭성이 양호함과 함께, 고강도이고 또한 영구 변형이 작은 티타늄 구리박을 얻을 수 있는 것을 확인했다.
실시예 1 내지 8, 10 내지 13 및 15 내지 25는 온간 압연의 온도 및 압하율이 적절한 범위를 충족시켰기 때문에, HH가 1.0 이상 또한 HH/HL이 1.1 이상을 충족시켜, 저사이클 피로 특성과 영구 변형의 억제를 양립했다.
실시예 9는 HH가 1.0 이상 또한 HH/HL이 1.1 이상을 충족시켜, 양호한 강도가 얻어져, 영구 변형을 억제할 수 있었지만, 온간 압연의 시간이 조금 길었기 때문에, 저사이클 피로 특성이 낮았다.
실시예 14는 모상의 Ti 농도가 약간 낮았기 때문에, 실시예 1 내지 13 및 15 내지 25와 비교하면 인장 강도가 약간 낮고, 영구 변형이 약간 높았지만, 적절한 온간 압연을 행하였기 때문에, HH가 1.0 이상 또한 HH/HL이 1.1 이상을 충족시켜 저사이클 피로 특성이 양호했다.
실시예 26은 HH가 1.0 이상 또한 HH/HL이 1.1 이상을 충족시켰지만, 냉간 압연 2의 압하율이 90％ 이하였기 때문에, 양호한 강도 및 저사이클 피로 특성이 얻어지지 않았다.
Figure pct00005
비교예 1은 온간 압연 시의 압하율이 낮았기 때문에, HH/HL이 1.1보다 작아져, 영구 변형이 발생했다.
비교예 2는 온간 압연 시의 압하율이 높았기 때문에, 그 후의 압연에서 균열이 발생하여, 샘플의 조제, 강도, 저사이클 피로 특성 및 영구 변형의 측정을 할 수 없었다.
비교예 3은 온간 압연의 온도가 낮았기 때문에, HH가 30질량％를 초과하여, 에칭성이 악화되었다.
비교예 4는 온간 압연의 온도가 높았기 때문에, HH가 1.0질량％를 하회하여, MIT 시험에서 파단되었다.
비교예 5는 모상의 Ti 농도가 5질량％를 초과했기 때문에 열간 압연에서 균열이 발생하여, 샘플의 조제 및 강도, 영구 변형의 측정을 할 수 없었다.
비교예 6은 부성분의 합계가 1.0질량％를 초과했기 때문에 열간 압연에서 균열이 발생하여, 샘플의 조제 및 강도, 영구 변형의 측정을 할 수 없었다.
비교예 7은 주형이 주철이었기 때문에, 주형의 재질에 기인하여 잉곳의 냉각이 빨랐으므로, 조직이 반점상으로 되어, MIT 시험에서 파단되었다. 또한, 영구 변형이 발생했다.
비교예 8은 온간 압연을 행하지 않았기 때문에, HH가 30질량％를 초과하고 또한 HH/HL이 1.1을 하회했기 때문에, 에칭성의 악화를 초래했다.
1: 오토 포커스 카메라 모듈
2: 요크
3: 렌즈
4: 마그네트
5: 캐리어
6: 코일
7: 베이스
8: 프레임
9a: 상측의 스프링 부재
9b: 하측의 스프링 부재
10a, 10b: 캡

Claims (8)

  1. Ti을 1.5 내지 5.0질량％로 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 평행한 단면을 STEM-EDX에 의해 두께 방향을 따라 분석하여 얻어지는 Ti 농도 곡선에 있어서, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 미만인 저농도 Ti층과, Ti 농도가 Ti 농도 곡선에 있어서의 Ti 농도의 평균값 이상인 고농도 Ti층이, 두께 방향으로 교대로 존재하고, 명세서 중에서 정의되는 HH 및 HL에 대하여, 1.0질량％≤HH≤30질량％ 또한 HH/HL≥1.1을 충족하는, 티타늄 구리박.
  2. 제1항에 있어서, 압연 방향에 평행한 방향에 대하여 JIS P8115:2001에 따르는 MIT 시험을 행한 때의 굴곡 횟수가 800회 이상인, 티타늄 구리박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압연 방향에 평행한 방향의 인장 강도가 1100㎫ 이상인, 티타늄 구리박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr에서 선택되는 1종 이상의 원소를, 총량 1.0질량％ 이하로 더 함유하는, 티타늄 구리박.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 티타늄 구리박을 구비한, 신동품.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 티타늄 구리박을 구비한, 전자 기기 부품.
  7. 제6항에 있어서, 오토 포커스 카메라 모듈인, 전자 기기 부품.
  8. 렌즈와, 이 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 가압하는 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 가압력에 저항하는 전자력을 생기시켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단을 구비하고, 상기 스프링 부재가 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 티타늄 구리박인, 오토 포커스 카메라 모듈.
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