KR20220070187A - 구리 합금, 신동품 및 전자 기기 부품 - Google Patents
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Abstract
광택도가 높고, 또한, 납땜성이 양호한 구리 합금 및 이것을 사용한 신동품 및 전자 기기 부품을 제공한다.
Ni 및 Co 중 1종 이상을 합계로 0.5 내지 5.0질량％, Si를 0.1 내지 1.2질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이고, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 표면 조도 Rsk가 -0.50 내지 0.70, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가 200 이상인 구리 합금이다.
Ni 및 Co 중 1종 이상을 합계로 0.5 내지 5.0질량％, Si를 0.1 내지 1.2질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이고, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 표면 조도 Rsk가 -0.50 내지 0.70, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가 200 이상인 구리 합금이다.
Description
본 발명은, 구리 합금, 신동품 및 전자 기기 부품에 관한 것이다.
구리 및 구리 합금의 조 및 박의 제조에 있어서는, 냉간 압연에 있어서 표면의 광택도가 조정되는 것이 알려져 있다. 냉간 압연에 있어서 제어되는 조건은, 압연 속도, 압연유의 점도, 압연유의 온도, 가공도, 워크롤의 표면 조도, 워크롤의 직경 등이다.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-281249호 공보(특허문헌 1)에는, 동장 적층판을 사용한 플렉시블 프린트 배선판(FPC)으로서 순구리의 압연 구리박이 사용되고, 냉간 압연에 있어서 하기의 식 (1)로 규정되는 유막 당량을 조정하는 것이 기재되어 있다.
(유막 당량)={(압연유 점도, 40℃의 동점도; cSt)×(압연 속도; m/분)}/{(재료의 항복 응력; kg/㎟)×(롤 물림각; rad)} …(1)
특허문헌 1에 의하면, 상기의 식 (1)에 기초하여, 저점도의 압연유를 사용하거나 압연 속도를 느리게 하거나 하는 등 하여 유막 당량을 제어함으로써, 순구리로 이루어지는 압연 구리박의 광택도를 조정할 수 있다.
압연 롤과 압연 구리박 사이에 존재하는 유막의 두께는, 엄밀하게 균일한 것이 아닌, 두꺼운 부분과 얇은 부분이 혼재한다. 유막이 두꺼운 부분과 유막이 얇은 부분은, 표면의 소성 변형 양태가 상이하다.
유막이 얇은 부분은, 유막이 두꺼운 부분에 비하여 표면에 작용하는 압박력이 크고, 압연 롤의 표면에 형성된 요철에 의한 구속은 견고하다. 그 때문에, 유막이 얇은 부분은, 압연 롤의 표면에 형성된 요철에 의해 표면의 산화막이 파괴되어 신생면이 드러난다. 한편, 유막이 두꺼운 부분은, 유막이 얇은 부분에 비하여 표면에 작용하는 압박력이 작고, 압연 롤의 표면에 형성된 요철에 의한 구속은 연약하다. 그 때문에, 유막이 두꺼운 부분은, 유동성을 갖는 유막이 개재됨으로써 표면의 산화막이 보존된다.
압연 구리박에는 금속 조직에서 유래되는 국부의 오목부가 형성되고, 이 국부의 오목부는 오일 피트라고 칭해진다. 오일 피트는 압연 구리박의 표면에 있어서, 유막이 국부적으로 두꺼워진 부분이다. 오일 피트는, 산화막이 잔존하여 오목부를 형성하여, 광의 반사를 저해하고, 광택도를 높이는데 장애가 된다. 그 때문에, 순구리로 이루어지는 압연 구리박의 경우, 유막 당량이 작으면, 압연 롤과 압연 구리박 사이에 존재하는 유막이 얇아지고, 그 결과, 오일 피트의 발생이 억제되어, 광택도가 높은 압연 구리박을 얻을 수 있다.
그러나, 콜슨 합금에 대해서는, 유막 당량을 작게 제어한 경우에도, 순구리에 있어서의 실적으로부터 예상되는 것에 비해 현저하게 낮은 광택도 밖에 얻지 못하는 경우를 알 수 있었다. 특히 두께 0.1mm 이하의 콜슨 합금박에 그 경향이 강한 것을 알게 되었다.
또한, 유막 당량의 제어에 의해 광택도를 높게 하는 검토에 있어서는, 납땜성이 떨어지는 구리 합금이 여기저기서 보이는 것을 알 수 있었다. 특히, 광택도가 낮은 콜슨 합금박에 그 경향이 강한 것을 알게 되었고, 광택도가 높은 합금박에도 납땜성이 떨어지는 구리 합금이 있었다.
그래서, 본 개시는, 광택도가 높고, 또한, 납땜성이 양호한 콜슨 구리 합금 및 이것을 사용한 신동품 및 전자 기기 부품을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은 일측면에 있어서, Ni 및 Co 중 1종 이상을 합계로 0.5 내지 5.0질량％, Si를 0.1 내지 1.2질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이고, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 표면 조도 Rsk가 -0.50 내지 0.70, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가 200 이상인 구리 합금이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은 일 실시 형태에 있어서, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60TD가 150 이상이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은 다른 일 실시 형태에 있어서, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 표면 조도 Ra가 0.03 내지 0.20이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은 또한 별도의 일 실시 형태에 있어서, 압연재의 표면에 도금 처리층을 구비하고, 압연재의 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 해당 도금 처리층의 표면의 60도 광택도 G60TD가 250 이상이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은 또한 별도의 일 실시 형태에 있어서, Sn, Zn, Mg, Cr, Mn, Fe, Ti, Zr, P, Ag, B 중 1종 이상을 총량으로 0.005 내지 3.0질량％ 함유한다.
본 발명은 다른 일측면에 있어서, 본 발명은 상기 구리 합금을 구비한 신동품에 관한 것이다.
본 발명은 또한 별도의 일측면에 있어서, 본 발명은 구리 합금을 구비한 전자 기기 부품에 관한 것이고, 전자 기기 부품이 카메라 부품을 포함한다.
본 개시에 의하면, 광택도가 높고, 또한, 납땜성이 양호한 구리 합금 및 이것을 사용한 신동품 및 전자 기기 부품을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, Ni 및 Co 중 1종 이상을 합계로 0.5 내지 5.0질량％, Si를 0.1 내지 1.2질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이고, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가, 200 이상인 구리 합금이다.
(Ni, Co 및 Si의 첨가량)
Ni, Co 및 Si는, 적당한 시효 처리를 행함으로써, Ni-Si, Co-Si, Ni-Co-Si 등의 금속 간 화합물로서 석출한다. 이 석출물의 작용에 의해 강도가 향상하고, 석출에 의해 Cu 매트릭스 중에 고용한 Ni, Co 및 Si가 감소하기 때문에 도전율이 향상된다. 그러나, Ni와 Co의 합계량이 0.5질량％ 미만 또는 Si가 0.1질량％ 미만이 되면 고강도의 구리 합금을 얻는 것이 어려워진다. Ni와 Co의 합계량이 5.0질량％를 초과하거나 또는 Si가 1.2질량％를 초과하면, 열간 압연 균열 등에 의해 합금의 제조가 곤란해진다.
이 때문에, 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, Ni와 Co 중 1종 이상을 합계로 0.5 내지 5.0질량％로 하고, Si를 0.1 내지 1.2질량％로 하고 있다. Ni와 Co 중 1종 이상의 첨가량은 0.8질량％ 이상이 보다 바람직하고, 1.2질량％ 이상이 더욱 바람직하다. Ni와 Co 중 1종 이상의 첨가량은 4.0질량％ 이하가 보다 바람직하고, 3.0질량％ 이하가 더욱 바람직하다. Si의 첨가량은 0.35질량％ 이상이 보다 바람직하고, 0.40질량％ 이상이 더욱 바람직하다. Si의 첨가량은, 0.90질량％ 이하가 바람직하고, 0.80질량％ 이상이 더욱 바람직하다.
(그 밖의 첨가 원소)
부성분으로서의 Sn, Zn, Mg, Cr, Mn, Fe, Ti, Zr, P, Ag, B는 강도 상승에 기여한다. 나아가, Zn은 Sn 도금의 내열 박리성의 향상에, Mg는 응력 완화 특성의 향상에, Cr, Mn은 열간 가공성의 향상에 효과가 있다. Sn, Zn, Mg, Cr, Mn, Fe, Ti, Zr, P, Ag, B가 총량으로 0.005질량％ 미만이면 상기의 효과는 얻어지지 않고, 3.0질량％를 초과하면 굽힘 가공성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금에서는, 이들의 원소를 총량으로 0.005 내지 3.0질량％ 함유하는 것이 바람직하고, 0.01 내지 1.0질량％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.
(광택도)
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, 그 표면의, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가 200 이상, 보다 바람직하게는 250 이상, 더욱 바람직하게는 300 이상이다. 이에 의해, 피트상의 요철이 억제된 높은 금속 광택을 갖는 구리 합금이 얻어진다.
구리 합금의 표면의 60도 광택도 G60RD가 높을수록 높은 광택이 발현될 수 있기 때문에, 제품 외관이 우수한 것이 되지만, 광택도 G60RD가 너무 높으면, 양호한 땜납 습윤성이 얻어지지 않게 될 경우가 있다. 이하에 한정되는 것은 아니지만, 압연 방향에 평행한 방향에 있어서의 표면의 광택도 G60RD는, 전형적으로는 200 내지 500이고, 더 전형적으로는 250 내지 250인 것이 바람직하다.
60도 광택도 G60RD는, JIS Z8741에 준거한, 예를 들어 닛본 덴쇼꾸 고교 가부시끼가이샤제 광택도계 핸디 글로스 미터 PG-1 등의 다양한 광택도계를 사용하여, 압연 방향에 평행한 방향의 입사각 60°에서의 광택도를 측정함으로써 구하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 구리 합금은 또한, 압연 방향에 직각인 방향에 있어서의 60도 광택도 G60TD가 150 이상이고, 전형적으로는 150 내지 450이고, 보다 전형적으로는 200 내지 400이다.
(도금 처리층의 광택도)
본 발명에 따른 구리 합금은, 소정의 도금 처리를 실시함으로써 구리 합금의 표면에 0.1 내지 20㎛ 정도의 도금 처리층을 형성한 경우에 있어서도, 높은 광택도를 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 구리 합금은, 압연재의 표면에 도금 처리층을 구비하고, 압연재의 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 경우의 도금 처리층의 표면의 60도 광택도 G60TD가 250 이상이다. 본 발명에 따르면, 내산화성이 우수하고, 미관 품질로서도 외관성이 우수한 높은 금속 광택을 갖는 도금 처리층을 갖는 구리 합금이 얻어진다.
도금 처리층으로서는, 구리 도금층, 주석 도금층, Ni 도금층, 혹은 금 도금층, 또는 이들을 표면 도금 및 하지 도금으로서 조합한 층, 또는 이들을 스트라이프상 또는 스폿 형상으로 배치한 층 등을 들 수 있다. 특히, 도금 처리층으로서 Ni 도금층을 배치함으로써, 외관 및 내식성이 우수한 고광택의 도금 처리층을 구비한 구리 합금이 얻어진다.
(표면 조도 Rsk)
본 발명의 실시 형태에 있어서, 표면 조도 Rsk는, JISB0601 「제품의 기하 특성 사양(GPS)-표면 성상: 윤곽 곡선 방식-용어, 정의 및 표면 성상 파라미터」(2017년)에 의해 정의되는 지표에 기초하여 측정된 결과를 나타낸다. 예를 들어, JIS 규격 B0601(2013)에 기초하여, 비접촉의 레이저식 표면 조도계, 예를 들어 레이저텍사제 공초점 현미경 및 부속의 계산 소프트웨어를 사용하여, 압연재 표면의 압연 방향과 직각인 방향을 따른 표면 조도 프로파일로부터 산출할 수 있다.
JISB0601에 있어서 조도 곡선은, 평균선을 사이에 두고 산과 골이 교대로 연쇄한 형상을 나타낸다. 평균선을 대칭의 축으로 했을 때, Rsk는, 산과 골의 대칭성을 나타내는 지표이고, 그 정의로부터 개념적으로 Rsk를 이하와 같이 이해할 수 있다.
(1) 높이가 높고 폭이 좁은 산이 많고, 깊이가 얕고 폭이 넓은 골이 많을 때, Rsk는 양의 값을 취한다. 높이가 높고 폭이 좁은 산이 많을수록, 깊이가 얕고 폭이 넓은 골이 많을수록, Rsk의 절댓값은 커진다.
(2) 높이가 낮고 폭이 넓은 산이 많고, 깊이가 깊고 폭이 좁은 골이 많을 때, Rsk는 음의 값을 취한다. 높이가 낮고 폭이 넓은 산이 많고, 깊이가 깊고 폭이 좁은 골이 많을수록, Rsk의 절댓값은 커진다.
(3) 산의 높이와 골의 깊이가 같고, 산의 폭과 골의 폭이 같을 때, Rsk는 0을 나타낸다.
냉간 압연으로 마무리된 구리 합금의 표면에는, 냉간 압연 및 냉간 압연 이외의 공정에서의 처리 또는 가공에 기인하여 생성되는 국부의 오목부가 많든 적든 간에 존재한다. 국부의 오목부가 존재하는 밀도가 높으면, Rsk가 양의 값일 때, Rsk의 절댓값은 작은 값을 나타낸다. 또한, 국부의 오목부가 존재하는 밀도가 높으면, Rsk가 음의 값일 때, Rsk의 절댓값은 큰 값을 나타낸다.
형상이 원인으로 되어, 국부의 오목부에, 처리 또는 가공의 효과가 미치지 못하는 경우가 있다. 또는, 처리 또는 가공의 효과가 작은 경우가 있다. 그 때문에, 국부의 오목부에는 이물이 잔류하기 쉽다. 이물로서, 산세 공정에서 사용하는 산세액, 냉간 압연 공정에서 사용하는 압연유, 압연유를 제거하는 공정에서 사용하는 탈지액, 시효 처리 등의 열 처리에서 생성된 산화물 등에서 유래되는 것을 들 수 있다.
국부의 오목부에 이물이 존재하는 것은, 구리 합금의 납땜성을 열화시키는 원인으로 된다. 따라서, 국부의 오목부가 존재하는 밀도는 낮은 쪽이 바람직하다. 즉, Rsk가 양의 값인 경우, Rsk의 절댓값은 큰 쪽이 바람직하다. 또한, Rsk가 음의 값인 경우, Rsk의 절댓값은 작은 쪽이 바람직하다.
구리 합금 표면에 존재하는 국부의 오목부는, 광의 반사에 영향을 미친다. 즉, 국부의 오목부에 입사한 광선은, 국부의 오목부에 흡수되어 반사하지 않는다. 또는, 국부의 오목부에 입사한 광선은, 입사각과 반사각이 동일해지지 않는다. 따라서, 국부의 오목부는, 광택도를 저하시키는 원인으로 된다.
구리 합금 표면의 광택도의 관점에서, Rsk가 양의 값인 경우, Rsk의 절댓값은 큰 쪽이 바람직하다. 또한, Rsk가 음의 값인 경우, Rsk의 절댓값은 작은 쪽이 바람직하다. 구체적으로는, 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, 그 표면 조도 Rsk가 -0.50 내지 0.70이다. Rsk가 -0.50을 하회하면 국부의 오목부의 존재 밀도가 높아지고, 광택도의 저하, 및 납땜성의 열화를 초래하는 경우가 있다. 바람직한 범위의 상한값은 금속 광택 및 납땜성의 목적에서 규정되는 일은 없지만, 콜슨 합금의 조 및 박의 경우에는 0.7을 초과하는 경우는 없다. 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금의 표면 조도 Rsk는, 보다 전형적으로는 -0.20 내지 0.65이고, 더 전형적으로는 -0.15 내지 0.40이다.
(표면 조도 Ra)
표면 조도 Ra는, JIS 규격 B0601(2013)에 기초하여, 비접촉의 레이저식 표면 조도계, 예를 들어 레이저텍사제 공초점 현미경 및 부속의 계산 소프트웨어를 사용하여, 압연재 표면의 압연 방향과 직각인 방향을 따른 표면 조도 프로파일로부터 산출할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 구리 합금은, 표면 조도 Ra가 0.03 내지 0.20㎛이고, 보다 전형적으로는 0.06 내지 0.07㎛이다. 표면 조도 Ra가 0.03 내지 0.20㎛의 범위 외이면 전자 부품용 재료로서 부적합한 경우가 있다. 또한, 표면 조도 Ra는, 냉간 압연에 있어서 워크롤의 표면 조도를 제어함으로써 조정할 수 있다.
(두께)
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, 콜슨 합금의 조 또는 박을 포함하고, 그 두께는 전형적으로는 0.030mm 내지 0.15mm로 할 수 있고, 보다 전형적으로는 0.030 내지 0.120mm로 할 수 있고, 더욱 전형적으로는, 0.050 내지 0.010mm로 할 수 있다.
(용도)
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, 전기·전자 기기, 자동차 등에서 사용되는 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스 바, 리드 프레임, 방열판, 전자 실드판, 카메라 부품 등을 포함하는 전자 기기 부품의 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, 사용 목적에 따라서 소정의 두께로 마무리함으로써, 구리 합금조, 구리 합금판, 구리박의 형태로 가공할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금을 구리박으로 가공하는 경우에는, 최종의 냉간 압연을 행한 후의 재료에 대하여 산세 연마 처리를 실시함으로써 표면 외관성이 우수한 고광택의 구리박이 얻어진다.
(제조 방법)
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은 일반적인 콜슨 합금의 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 콜슨 합금의 일반적인 제조 프로세스에서는, 먼저 용해로에서 전기 구리, Ni, Co, Si 등의 원료를 용해하고, 원하는 조성의 용탕을 얻는다. 그리고, 이 용탕을 잉곳으로 주조한다. 그 후, 열간 압연 및 냉간 압연을 행하여 압연재를 얻은 후, 이것을 용체화 처리, 시효 처리의 순으로 처리함으로써, 원하는 두께 및 특성을 갖는 구리 합금조, 구리 합금판, 또는 구리박으로 마무리한다. 고강도화를 위해서, 용체화 처리와 시효 사이나 시효 처리 후에 냉간 압연을 행해도 된다.
(시효 처리에 있어서의 산화막의 두께)
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금은, 시효 처리 후의 표면 산화막의 두께가 15 내지 35nm인 것이 바람직하다. 표면 산화막의 두께가 바람직한 범위의 하한을 하회하면, 표면 산화막이 두꺼운 부분, 얇은 부분 및 거의 산화막이 존재하지 않는 부분이 혼재하기 때문에, 산화의 상태가 불균일해진다. 산화의 상태가 불균일하면, 시효 처리 후에 산세한 경우에, 국부 부식, 피팅 코로전, 혹은 공식이라고 칭해지는 것이 일어나기 쉬워지고, 표면에 국부의 오목부가 발생하는 경우가 있다. 또한, 산화의 상태가 불균일하면, 산세 후의 연마 처리에 있어서도 연마의 효과가 불균일해지기 쉬워져, 표면에 국부의 오목부가 발생하는 경우가 있다. 또한, 산화의 상태가 불균일하면, 냉간 압연에 있어서, 압연유의 막 두께가 불균일해져 오일 피트라고 칭해지는 국부의 오목부가 발생하는 경우가 있다. 이러한 국부의 오목부가 발생한 결과, 표면 조도 Rsk가 음의 값을 나타내기 쉬워진다.
산화막의 두께가, 바람직한 범위의 상한을 상회하면, 산화막은 무른 것이기 때문에 균열이 생기기 쉬워져, 균열에 의해 상기와 같은 현상이 발생하는 경우가 있다. 산화막이 두꺼운 부분, 얇은 부분, 거의 산화막이 존재하지 않는 부분이 혼재하는 것은, 콜슨 합금에는, 모상인 구리의 내부에, Co-Si계 또는 Ni-Si계의 화합물상이 있고, 이것들은 산화 속도가 다르기 때문에, 산화막이 얇은 초기의 단계에서는, 산화막의 생성에 국부적인 차이가 발생하기 쉽기 때문이다. Co-Si계 또는 Ni-Si계의 화합 물상을 포함하는 것은, 콜슨 합금의 제조에 있어서는 고온으로부터 냉각하는 과정이 있고, Co-Si계 또는 Ni-Si계의 화합물상이 석출 또는 정출하기 때문이다. 시효 처리 후의 구리 합금의 압연면 상에 형성되는 표면 산화막은 25nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 20nm 이하인 것이 바람직하다.
(산화막의 두께 측정 방법)
산화막의 두께는, 예를 들어 오제 전자 분광법(AES)에 의해 측정할 수 있다. AES 분석에서는, 산소 농도의 측정과, Ar에 의한 스퍼터링을 교대로 행하여, 산소의 농도 곡선을 제작한다. 농도 곡선은, 횡축이 스퍼터링 시간의 적산값, 종축이 산소 농도이다. 시효 처리 후의 콜슨 합금의 표층은 산소 농도가 높다. 산소 농도가 최대를 나타낸 곳에서 추가로 Ar 스퍼터링과 산소 농도의 측정을 교대로 행하면, 스퍼터링 시간의 적산값이 증가함에 따라 산소 농도는 저하된다. 그 후, 스퍼터링 시간의 적산값에 구애되지 않고, 산소 농도는 일정한 값을 나타낸다. 산소 농도의 최댓값의 2분의 1의 값인, Ar 스퍼터링 시간의 적산값을 산소의 농도 곡선으로부터 구하고, 그 Ar 스퍼터링 시간을 길이로 환산하여 이것을 산화막의 두께로 한다.
Ar 스퍼터링 시간의 적산값으로부터 길이로의 환산은, SiO2의 스퍼터링 속도를 기준으로 한다. 예를 들어, SiO2의 스퍼터링 속도가 1nm/분, Ar 스퍼터링 시간의 적산값이 12분일 때, 1×12=12nm로 환산된다. 이 방법은, 오제 전자 분광법(AES)으로 일반적으로 행하여지는 방식이다. 바람직한 스퍼터링 속도는 예를 들어 1 내지 2nm/분이고, 1회의 스퍼터링 시간은 1 내지 2분이다.
(산화막의 두께의 제어 방법)
시효 처리에 있어서의 산화막의 두께는, 가열 장치에 있어서의 분위기 가스의 조정에 의해 제어할 수 있다. 바람직한 분위기는, 공업에 있어서 사용되는 환원성의 가스로, 조성 및 수분 농도를 조정하면 된다. 예를 들어, 아르곤 또는 질소 등의 비산화성의 가스에, 수소나 일산화탄소를 혼합한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 아르곤이 70 내지 90질량％, 수소가 10 내지 30질량％, 노점이 -40 내지 -20℃의 가스를 사용할 수 있다.
또한, 상기의 예에 나타낸 범위에 있다고 해서, 바람직한 산화막의 두께를 항상 얻을 수 있는 것은 아니고, 콜슨 합금은, 산소와 반응하기 쉬운 Si를 필수로 하여 함유하기 때문에, 콜슨 합금의 조성에 따라서 가스의 조성을 조정할 필요가 있다. 그러나, 혼합하는 가스의 종류를 최소한으로 하면, 간단한 예비 시험에 의해, 바람직한 조성을 조정하는 것이 가능하다.
광택도가 높고, 또한, 납땜성이 양호한 구리 합금을 얻기 위해서는, 시효 처리 후의 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 콜슨 합금의 표면 조도 Ra가 0.04 내지 0.06으로 되는 것이 바람직하다. 시효 처리 후의 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 표면 조도 Ra가 바람직한 범위의 상한을 상회하면, 시효 처리 후의 냉간 압연에 있어서, 압연유의 막 두께가 불균일해져 오일 피트에 의한 요철이 발생하고, 제품 상태에서의 Rsk가 음의 값을 나타내기 쉬워진다. Ra가 바람직한 범위의 하한을 상회하면, 시효 처리 후의 냉간 압연에 있어서, 제품 상태에서의 Rsk의 조정의 목적에서는 바람직하지만, 압연유가 압연 롤과 콜슨 합금 사이에 유입하기 어려워져, 냉간 압연이 곤란해지는 경우가 있다. 표면 조도 Ra의 조정은, 시효 처리를 행하는 구리 합금을 소정의 두께로 조정하기 위한 냉간 압연에 있어서 워크롤의 표면 조도를 제어함으로써 행할 수 있다.
시효 처리 후의 표면 조도 Ra는, 상술한 제품 표면의 표면 조도 Ra의 측정과 마찬가지로, JIS 규격 B0601(2013)에 기초하여, 비접촉의 레이저식 표면 조도계, 예를 들어 레이저텍사제 공초점 현미경 및 부속의 계산 소프트웨어를 사용하여, 압연재 표면의 압연 방향과 직각인 방향을 따른 표면 조도 프로파일로부터 산출된다.
표면 외관성이 우수한 고광택의 구리 합금을 얻기 위해서는, 최종의 냉간 압연 공정에서의 압연유의 온도를 적절한 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서는, 압연 온도를 30 내지 70℃로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 내지 60℃이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금 및 이것을 사용한 신동품, 전자 기기 부품 및 구리 합금의 제조 방법에 의하면, 표면을 높은 금속 광택으로 하고, 양호한 표면 외관을 실현하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금 및 이것을 사용한 신동품, 전자 기기 부품에 의하면, Pb의 유무에 관계없이, 납땜성이 양호하고, 산세 연마 후의 구리 합금 상에 도금층을 형성한 경우에 있어서도 고광택으로 표면 외관성이 우수한 구리 합금이 얻어진다.
[실시예]
이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내지만, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위하여 제공하는 것이고, 발명을 한정하려는 의도는 아니다.
진공 용해로에서 전기 구리를 용해하고, 소정의 조성이 얻어지도록 Ni, Co, Si 및 첨가 원소(부성분)를 첨가하여, 잉곳을 주조하였다. 이 잉곳에 대하여 열간 압연, 냉간 압연을 순차 행하고, 냉간 압연조를 얻었다. 이 냉간 압연조에 용체화 처리를 행하고, 그 후 냉간 압연, 시효 처리를 행하고, 마지막으로 산세 연마를 행하여 제품으로 하였다. 산세 연마 공정에서는 과산화수소와 황산의 혼산을 사용한 산세와 버프 연마를 행하였다.
산세 연마 후의 각 재료에 대해서, 다음의 각 평가를 행하였다.
<표면 조도 Ra, Rsk>
산세 연마 후의 각 재료의 표면 조도 Rsk를 측정하였다. 표면 조도 Rsk는, JIS 규격 B0601(2013)에 기초하여, 레이저텍사제 공초점 현미경 및 부속의 계산 소프트웨어를 사용하여, 압연재 표면의 압연 방향과 직각인 방향을 따른 표면 조도 프로파일로부터 산출한 결과를 나타낸다. 또한, 산세 연마 후의 표면 조도 Ra와 시효 처리 후의 표면 조도 Ra를, 표면 조도 Rsk와 마찬가지의 측정 장치를 사용하여 평가하였다.
<광택도>
압연 평행 방향 및 압연 직각 방향의 60도 광택도 G60RD, G60TD를, JIS Z8741에 기초하여, 닛본 덴쇼꾸 고교 가부시끼가이샤제의 광택도계 핸디 글로스 미터 PG-1을 사용하여 측정하였다.
<납땜성>
Pb 함유 땜납(60질량％ Sn-40질량％ Pb) 및 센쥬 긴조쿠제 Pb 미함유 땜납 M705계 땜납을 사용하여, 납땜 시험을 행하였다. 땜납 습윤성의 평가에서는, JISC60068-2-54에 준하여, 솔더 체커(레스카사제 SAT-2000)에 의해 메니스코 그래프법과 같은 수순으로 납땜을 하고, 납땜부의 외관을 관찰하였다. 측정 조건은 다음과 같다. 시료의 전처리로서 아세톤을 사용하여 탈지하였다. 다음으로 10vol％ 황산 수용액을 사용하여 산세를 실시하였다. 땜납의 시험 온도는 245±5℃로 하였다. 플럭스는 로진 25질량％-에탄올 75질량％를 사용하였다. 또한, 침지 깊이는 12mm, 침지 시간은 10초, 침지 속도는 25mm/초, 시료의 폭은 10mm로 하였다. 평가 기준은, 50배의 실체 현미경으로 눈으로 보아 관찰하고, 납땜부의 전체면이 땜납으로 덮여 있는 것을 양호(○)로 하고, 납땜부의 일부(핀 홀) 또는 전체면(크레이터링)이 땜납으로 덮여 있지 않은 것을 불량(×)으로 하였다.
<도금 처리>
산세 연마 후의 재료에 대하여 전처리로서 알칼리 전해 탈지를 행하고, 산세한 후에, Ni 도금 처리를 행하였다. 니켈 도금에는, 통상 광택 도금, 반광택 도금 및 광택 도금이 있지만, 여기에서는 시판되고 있는 도금액에 의해 광택 도금을 행하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
시효 처리 후의 표면 조도 Ra, 산화막 두께, 압연유 온도가 바람직한 범위인 실시예 1 내지 32에서는, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가 200 이상, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60TD가 150 이상으로 되고, 광택도가 높고, 표면 외관성이 양호한 구리 합금이 얻어지고, 납땜성이 양호하고, 도금 후의 광택도가 높았다.
비교예 1은 시효 처리 후의 산화 막 두께가 얇았기 때문에, 제품의 표면 조도 Rsk가 낮아지고, 압연 직각 방향의 60도 광택도 G60TD가 낮아졌다. 그 결과, 납땜성이 열화됨과 함께, 1㎛ 도금 후에 충분한 금속 광택이 발현하지 않았다.
비교예 2는 시효 처리 후의 산화 막 두께가 얇았기 때문에, 제품의 표면 조도 Rsk가 낮아지고, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향의 광택도가 모두 낮아졌다. 그 결과, 납땜성이 열화됨과 함께, 1㎛ 도금 후에 충분한 금속 광택이 발현되지 않았다.
비교예 3은, 압연유의 온도를 높게 했지만, 제품의 표면 조도 Rsk를 적정한 범위로 제어할 수 없고, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향의 광택도가 모두 높아졌다. 1㎛ 도금 후에 금속 광택이 발현했지만, 납땜성이 떨어져 있었다.
비교예 4는, 압연유 온도가 낮았다. 그 때문에, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향의 광택도가 모두 낮아졌다. 그 결과, 납땜성이 양호했지만, 1㎛ 도금 후에 충분한 금속 광택이 발현되지 않았다.
비교예 5는, 시효 처리 후의 표면 조도 Ra가 컸다. 그 때문에, 제품의 표면 조도 Rsk 및 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향의 광택도 모두가 낮아졌다. 그 결과, 납땜성이 불량으로 되고, 1㎛ 도금 후에 충분한 금속 광택이 발현되지 않았다.
비교예 6 및 7은, 시효 처리 후의 산화막이 두꺼웠다. 그 때문에, 제품의 표면 조도 Rsk 및 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향의 광택도 모두가 낮아졌다. 그 결과, 납땜성이 불량으로 되고, 1㎛ 도금 후에 충분한 금속 광택이 발현되지 않았다.
Claims (3)
- Ni 및 Co 중 1종 이상을 합계로 0.5 내지 5.0질량％, Si를 0.1 내지 1.2질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연재이고, 압연 방향과 평행한 방향으로 측정한 표면의 60도 광택도 G60RD가 200 이상, 압연 방향과 직각인 방향으로 측정한 표면의 표면 조도 Rsk가 -0.50 내지 0.70이 되는 표면으로 조정하기 위해, 국부의 오목부의 발생을 억제하는 공정을 포함하는, 구리 합금의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 국부의 오목부의 발생을 억제하는 공정이, 시효 처리의 열처리로 생성된 표면 산화막의 두께를 15 내지 35㎚로 제어하는 공정을 포함하는, 구리 합금의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압연재가 Sn, Zn, Mg, Cr, Mn, Fe, Ti, Zr, P, Ag, B 중 1종 이상을 총량으로 0.005~3.0질량% 함유하는, 구리 합금의 제조 방법.
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