KR20220155977A - 구리 합금 판재 및 그 제조 방법 - Google Patents

구리 합금 판재 및 그 제조 방법 Download PDF

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후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

강도 및 도전성의 밸런스가 뛰어난 동시에, 프레스 가공성이 뛰어난 구리 합금 판재 및 그 제조 방법을 제공하는 것.
구리 합금 판재는, Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하, 그리고, Si를 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하 함유하며, Si에 대한 Co 및 Ni의 함유 비율 (Co＋Ni)/Si가 2.50이상 6.00이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며, 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Co 및 Ni 중 적어도 어느 한쪽 원소를 함유하는 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 5㎚ 이하이다.

Description

구리 합금 판재 및 그 제조 방법
본 개시는 구리 합금 판재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자기기용 커넥터 등에 사용되는 구리 합금 판재는, 일반적으로 감육(減肉)이나 펀칭 등의 프레스 가공이 실시된다. 최근, 전자기기의 소형화에 따라, 프레스 가공품의 형상 균일성이 더 요구되게 되었다.
프레스 가공품의 형상 균일성은, 구리 합금 판재의 결정립 지름이나 석출 상태에 영향을 받는다고 알려져 있다. 구리 합금 판재의 조직 제어에 의해, 프레스 가공품의 형상 균일성 향상이 시도되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 제2상 입자의 개수 밀도, 압연 직각 방향의 판 폭, 판 두께, 최대 크로스보우(Crossbow), 압연 방향의 내력 등이 소정 범위 내인 구리 합금 박판재가 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 Cr: 0.15∼0.4%, Si: 0.01∼0.1%, 그리고, Ti 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 원소: 합계로 0.005∼0.15%를 포함하며, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지고, 또, X선 소각 산란법으로 측정된 석출물의 입도 분포의 평균 입자 직경이 2.0㎚ 이상 7.0㎚ 이하인 동시에, 상기 입도 분포의 규격화 분산이 30∼40%의 범위인 구리 합금이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는 질량으로, Ni 2.0∼3.5% 및 Si 0.5∼1.0%를 포함하며, 상기 Ni/Si비가 3.5∼4.5이고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금재로서, 소각 산란법을 이용하여 평가한 석출물은, 그 평균 직경이 2.0∼3.5㎚ 및 직경의 개수 분포에 있어서의 규격화 분산이 40% 이하이고, W 굽힘 시험에서 균열이 발생하지 않는 굽힘 최소 반경(R)을 판 두께(t)로 나눈 값(R/t)이 1.0이하인, 고강도 구리 합금재가 기재되어 있다.
특허문헌 1의 구리 합금 박판재에서는, Cu-Ni-Co-Si계 합금의 제2상 입자의 개수 밀도나 판재의 평탄도를 제어함으로써, 소형 기계 부품에 들어가 있는 도전 스프링 부재의 고강도화와 가공 시의 치수 정밀도를 향상시킨다. 특허문헌 1에서는, 프레스 가공재의 치수 정밀도, 즉, 프레스 가공성 향상을 위해서 여러 재료의 특성 제어가 시도되었다. 그렇지만, 최근, 커넥터나 리드 프레임의 단자의 협피치화가 진행되는 가운데, 특허문헌 1의 구리 합금 박판재는 요구되는 높은 치수 정밀도를 만족시키지 못하였다.
특허문헌 2의 구리 합금에서는, Cu-Cr-Si계 합금에 있어서의 나노미터 오더의 석출물의 입도 분포를 X선 소각 산란법으로 측정한 입도 분포에 근거하여 제어함으로써, 강도, 도전성, 굽힘 가공성, 내응력 완화 특성을 향상시켰다. 그렇지만, 특허문헌 2에서는, 구리 합금에 대한 프레스 가공 후의 치수 정밀도에 주목하지는 않아, 특허문헌 2의 구리 합금은 프레스 가공 시의 높은 치수 정밀도를 만족시키지 못한다고 생각된다.
특허문헌 3의 구리 합금재에서는, Cu-Ni-Si계 합금의 석출물의 입도 분포를 제어함으로써, 강도, 도전율, 굽힘 가공성을 향상시켰다. Cu-Ni-Si계 합금의 석출물의 입도 분포는 X선 소각 산란법으로 측정하였다. 여기서, X선 소각 산란법에서는, 샘플인 구리 합금재가 두꺼워질수록, X선의 투과량이 줄어들어, 신뢰성 있는 데이터를 얻기 어렵다는 특징이 있다. 특허문헌 3에서는, 두께 0.2㎜인 샘플을 기계적·화학적으로 두께 35㎛까지 얇게 만들고, 한쪽 표면 혹은 양 표면을 제거한 상태에서 구리 합금재 측정을 실시하였다. 그 때문에, 특허문헌 3의 구리 합금재에서는, 프레스 가공성에 중요한 판 두께 전체에 걸쳐 석출 상태가 균일화되었다고는 할 수 없다. 또한, 특허문헌 3의 제조 방법으로부터, 용체화 열처리에서의 냉각 속도가 1∼100℃/s이고, 냉각중이나, 그 후의 시효 열처리에서 석출물이 생기기 때문에, 석출물의 입도를 균일화하지 못하였다.
일본 특허 제6573503호 일본 공개특허공보 특개 제2016-211054호 일본 공개특허공보 특개 제2012-162782호
본 개시의 목적은, 강도 및 도전성의 밸런스가 뛰어난 동시에, 프레스 가공성이 뛰어난 구리 합금 판재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
[1]　Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하, 그리고, Si를 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하 함유하며, Si에 대한 Co 및 Ni의 함유 비율 (Co＋Ni)/Si가 2.50이상 6.00이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며, 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Co 및 Ni 중 적어도 어느 한쪽 원소를 함유하는 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는, 구리 합금 판재.
[2]　상기 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, 상기 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 상기 피크의 입자 지름이 1㎚ 이상 10㎚ 이하인, 상기 [1]에 기재된 구리 합금 판재.
[3]　상기 합금 조성은, 추가로 Mg, Sn, Zn, P, Cr 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 합계로 0.10질량% 이상 1.00질량% 이하 함유하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 구리 합금 판재.
[4]　상기 합금 조성은, Co를 0.50질량% 이상 2.50질량% 이하 함유하는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 판재.
[5]　상기 합금 조성은, Ni을 2.00질량% 이상 5.00질량% 이하 함유하는, 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 판재.
[6]　상기 구리 합금 판재의 판 두께가 50㎛ 이상 500㎛ 이하인, 상기 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 판재.
[7]　상기 [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법으로서, 구리 합금 소재에 주조 공정[공정 1], 균질화 처리 공정[공정 2], 열간 압연 공정[공정 3], 면삭 공정[공정 4], 냉간 압연 공정[공정 5], 용체화 열처리 공정[공정 6] 및 시효 열처리 공정[공정 7]을 이 순서로 실시하여, 상기 열간 압연 공정[공정 3]에서는, 열간 압연 개시 온도가 900℃ 이상 1000℃ 이하, 열간 압연 종료 온도가 500℃ 이상 900℃ 이하의 온도 범위에서, 압연재를 리버스 압연하고, 상기 냉간 압연 공정[공정 5]에서는, 압연재의 판 두께의 길이 방향에 있어서의 표준 편차가 10㎛ 이내이고, 상기 용체화 열처리 공정[공정 6]에서는, 25℃부터 600℃까지의 제1 승온 속도가 80℃/s 이상, 600℃부터 최고 도달 온도까지의 제2 승온 속도가 20℃/s 이하, 최고 도달 온도부터 300℃까지의 냉각 속도가 100℃/s 이상에서 압연재를 열처리하고, 상기 시효 열처리 공정[공정 7]에서는, 300℃ 이상 550℃ 이하의 온도 범위에서, 1시간 이상 10시간 이내에서 압연재를 유지하는 것을 특징으로 하는, 구리 합금 판재의 제조 방법.
[8]　상기 용체화 열처리 공정[공정 6]과, 상기 시효 열처리 공정[공정 7]의 사이에, 중간 냉간 압연 공정[공정 A]을 추가로 갖는, 상기 [7]에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법.
[9]　상기 시효 열처리 공정[공정 7] 후에, 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1] 및 조질 소둔 공정[공정 B2]을 이 순서로 추가로 갖는, 상기 [7] 또는 [8]에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법.
본 개시에 따르면, 강도 및 도전성의 밸런스가 뛰어난 동시에, 프레스 가공성이 뛰어난 구리 합금 판재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 프레스 가공성의 평가 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는, 프레스 가공성의 평가 방법에 있어서의 전단면의 비율을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 프레스 가공성의 평가 방법에 있어서의 시어 드롭(shear drop)을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 실시형태에 근거하여 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 열심히 연구를 거듭한 결과, 종래보다 높은 프레스 가공재의 치수 정밀도 요구를 감안하여, 구리 합금 판재의 판 두께 전체에 걸쳐 석출물 상태를 측정 가능한 중성자 소각 산란 측정을 이용하여, 중성자 소각 산란 측정의 측정치에 근거하여, 구리 합금 판재의 판 두께 전체에 걸쳐 Si계 화합물 입자의 입도 분포를 제어해서 균일화함으로써, 강도 및 도전성의 밸런스가 뛰어난 동시에, 프레스 가공성이 뛰어난 구리 합금 판재를 얻을 수 있는 것을 찾아내서, 이러한 지견에 근거하여, 본 개시를 완성시키기에 이르렀다.
실시형태의 구리 합금 판재는, Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하, 그리고, Si를 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하 함유하며, Si에 대한 Co 및 Ni의 함유 비율 (Co＋Ni)/Si가 2.50이상 6.00이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며, 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Co 및 Ni 중 적어도 어느 한쪽 원소를 함유하는 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 5㎚ 이하이다.
우선, 구리 합금 판재의 합금 조성에 대해서 설명한다.
상기 실시형태의 구리 합금 판재는, Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하, 그리고, Si를 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하 함유하며, Si에 대한 Co 및 Ni의 함유 비율 (Co＋Ni)/Si가 2.50이상 6.00이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 갖는다.
<Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하>
Co(코발트) 및 Ni(니켈)은 구리 합금 판재의 강도를 높이는 원소이다. Co 및 Ni의 합계가 0.10질량% 이상이면, 구리 합금 판재의 강도를 증가 가능하다. 또한, Co 및 Ni의 합계가 5.00질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제할 수 있음과 더불어, 주괴에 있어서의 조대한 창출물 발생이 억제되기 때문에, 후술하는 용체화 열처리 공정[공정 6] 후에, 조대한 창출물이 미고용인 채로 잔존함으로써 발생하는, 조대한 창출물이 프레스 가공 시의 크랙을 유발하는 현상이 억제되어, 구리 합금 판재의 프레스 가공성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하 함유한다. 구리 합금 판재의 강도를 증가시키는 관점에서, Co 및 Ni의 합계는 바람직하게는 0.80질량% 이상, 더욱 바람직하게는 1.40질량% 이상이다. 또한, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제시키는 동시에, 프레스 가공성을 향상시키는 관점에서, Co 및 Ni의 합계는 바람직하게는 4.00질량% 이하, 더욱 바람직하게는 3.50질량% 이하이다.
또한, Co 및 Ni의 상기 효과와 더불어, Co는 Ni에 비하여, 시효 열처리 공정[공정 7]에서의 Si계 화합물 입자의 석출을 촉진시켜, 구리 합금 판재의 도전율을 높이는 효과가 있다. 그 때문에, 합금 조성은 Co를, 바람직하게는 0.50질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.80질량% 이상 함유하고, 바람직하게는 2.50질량% 이하, 보다 바람직하게는 2.00질량% 이하 함유한다.
또한, Co 및 Ni의 상기 효과와 더불어, Ni은 용체화 열처리 공정[공정 6] 시에, 구리에 대한 고용도를 Co보다 높일 수 있기 때문에, 시효 석출에 의해 구리 합금 판재의 강도를 높이는데 효과적이다. 그 때문에, 합금 조성은 Ni을, 바람직하게는 2.00질량% 이상, 보다 바람직하게는 3.60질량% 이상, 더욱 바람직하게는 3.70질량% 이상 함유하고, 바람직하게는 5.00질량% 이하, 보다 바람직하게는 4.80질량% 이하 함유한다.
또한, 상기 범위에 있어서, Co 및 Ni은 모두 함유량이 많을수록, 구리 합금 판재의 강도를 높이는 효과가 있다. 구리 합금 판재를 고강도화하는 관점에서, Co만의 고농도화에 비하여, Ni만을 고농도화하는 것이 바람직하다. 그 이유로서, Co에 비하여, Ni은 Si계 화합물 입자의 석출 강화량을 높이기 위해서 중요한 용체화 열처리 공정[공정 6]의 열처리 온도를 저하시킬 수 있기 때문이다.
<Si: 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하>
Si(규소)는 Ni이나 Co와 Si계 화합물 입자를 형성하여, 구리 합금 판재의 강도를 높이는 원소이다. Si가 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 판재의 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, Si가 1.50질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제할 수 있음과 더불어, 주괴에 있어서의 조대한 창출물 발생이 억제되기 때문에, 용체화 열처리 공정[공정 6] 후에, 조대한 창출물이 미고용인 채로 잔존함으로써 발생하는, 조대한 창출물이 프레스 가공 시의 크랙을 유발하는 현상이 억제되어, 구리 합금 판재의 프레스 가공성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, Si를 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하 함유한다. 구리 합금 판재의 강도를 증가시키는 관점에서, Si는 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.10질량% 이상이다. 또한, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제시키는 동시에, 프레스 가공성을 향상시키는 관점에서, Si는 바람직하게는 1.25질량% 이하, 더욱 바람직하게는 1.00질량% 이하이다.
<(Co＋Ni)/Si: 2.50이상 6.00이하>
Si에 대한 Co 및 Ni의 함유 비율 (Co＋Ni)/Si는 2.50이상 6.00이하이다. (Co＋Ni)/Si가 2.50이상이면, Si의 함유량이 Co 및 Ni의 합계량에 비해서 과잉이 아니기 때문에, 시효 열처리 공정[공정 7] 시에, 모상 중의 Si 잔존량이 증가함으로써 발생하는, 구리 합금 판재의 도전율 저하가 억제된다. 또한, (Co＋Ni)/Si가 6.00이하이면, Co 및 Ni의 합계량이 Si의 함유량에 비해서 과잉이 아니기 때문에, 구리 합금 판재의 도전율 저하가 억제된다. 구리 합금 판재의 도전율을 양호하게 만드는 관점에서, (Co＋Ni)/Si는 바람직하게는 3.00이상, 보다 바람직하게는 3.30이상이고, 바람직하게는 5.00이하, 보다 바람직하게는 4.70이하이다.
<구리 합금 판재의 부성분: 0.10질량% 이상 1.00질량% 이하>
구리 합금 판재의 합금 조성은, 추가로 Mg, Sn, Zn, P, Cr 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 합계로 0.10질량% 이상 1.00질량% 이하 함유할 수 있다. 즉, 구리 합금 판재는 상기한 기본 성분과 더불어, 임의 성분인 부성분으로서, 추가로 Mg, Sn, Zn, P, Cr 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 합계로 0.10질량% 이상 1.00질량% 이하 함유할 수 있다. 부성분의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 구리 합금 판재의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 부성분의 함유량이 1.00질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제 가능한 동시에, 프레스 가공성을 향상시킬 수 있다.
이하에, 각 부성분에 대해서 각각 설명한다.
<Mg: 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하>
Mg(마그네슘)의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 구리 합금 판재의 내응력 완화 특성을 향상시킬 수 있다. Mg의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, Mg의 함유량은 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
<Sn: 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하>
Sn(주석)의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 구리 합금 판재의 내응력 완화 특성을 향상시킬 수 있다. Sn의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, Sn의 함유량은 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
<Zn: 0.10질량% 이상 0.50질량% 이하>
Zn(아연)의 함유량이 0.10질량% 이상이면, Sn 도금이나 땜납 도금의 밀착성이나 마이그레이션 특성을 개선할 수 있다. Zn의 함유량이 0.50질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, Zn의 함유량은 0.10질량% 이상 0.50질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
<P: 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하>
P(인)의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 입계 상의 Si계 화합물 입자의 석출을 억제하여, 구리 합금 판재의 강도를 증가시킬 수 있다. P의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 구리 합금 판재의 도전율 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, P의 함유량은 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
<Cr: 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하>
Cr(크롬)의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 용체화 열처리 공정[공정 6] 시의 결정립의 조대화를 억제할 수 있다. Cr의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 주조 공정[공정 1] 시에 있어서의 조대한 Cr 함유 창출물 생성이 억제되기 때문에, 조대한 Cr 함유 창출물이 프레스 가공 시의 크랙의 기점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, Cr의 함유량은 0.10질량% 이상 0.30질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
<Zr: 0.10질량% 이상 0.20질량% 이하>
Zr(지르코늄)의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 용체화 열처리 공정[공정 6] 시의 결정립의 조대화를 억제할 수 있다. Zr의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 주조 공정[공정 1] 시에 있어서의 조대한 Zr 함유 창출물 생성이 억제되기 때문에, 조대한 Zr 함유 창출물이 프레스 가공 시의 크랙의 기점이 되는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, Zr의 함유량은 0.10질량% 이상 0.20질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
<잔부: Cu 및 불가피 불순물>
상술한 성분 이외의 잔부는 Cu(구리) 및 불가피 불순물이다. 또한, 불가피 불순물은 제조 공정에서 불가피하게 혼입되는 것으로서, 불가피하게 포함될 수 있는 함유 레벨의 불순물이며, 구리 합금 판재의 특성에 영향을 미치지 않기 때문에 허용되고 있는 불순물 성분이다. 불가피 불순물의 함유량은 적을수록 바람직하다. 불가피 불순물로서는, 예를 들면, Bi(비스무트), Se(셀렌), As(비소), Ag(은) 등의 원소를 들 수 있다. 불가피 불순물 함유량의 상한은 상기 원소마다 0.03질량%인 것이 바람직하고, 상기 원소의 총량으로 0.10질량%인 것이 바람직하다.
다음으로, 구리 합금 판재의 판 두께에 대해서 설명한다.
후술하는 실시형태의 구리 합금 판재의 제조 방법에서는, 판 두께가 두꺼워질수록, 용체화 열처리 공정[공정 6]에서의 제1 승온 속도 및 냉각 속도가 느려지고, 열처리 후에 잔존하는 제2상 화합물인 Si계 화합물 입자가 많아지기 때문에, 구리 합금 판재의 프레스 가공성이 저하되는 경향이 있다. 프레스 가공성 저하를 억제하는 관점에서, 구리 합금 판재의 판 두께는 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 400㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 300㎛ 이하이다. 또한, 강성 등의 강도를 만족시키기 위해서는, 구리 합금 판재의 판 두께는 바람직하게는 50㎛ 이상이다. 판 두께가 상기 수치 범위 내인 구리 합금 판재는, 전자 부품의 실장 밀도의 고밀도화 등으로, 두께가 얇아지는 경향이 있는 커넥터나 리드 프레임 등의 전자 접점 부품으로서 적합하게 사용된다.
다음으로, 구리 합금 판재에 대한 중성자 소각 산란 측정에 대해서 설명한다.
구리 합금 판재에 대하여, 중성자 소각 산란법에 따른 측정을 실시한다. 우선, 소각 산란법은, 중성자나 X선을 측정물인 샘플에 조사하고, 10도 이하의 작은 각도에서 산란되는 중성자나 X선을 해석함으로써, 샘플 중의 미세 구조의 평균 정보를 취득하는 수법이다. 소각 산란법에서는, 샘플에 포함되는 제2상의 평균 사이즈나 배향성 정보를 얻을 수 있다.
실시형태에서는, 종래보다 높은 프레스 가공재의 치수 정밀도 요구를 감안하여, 구리 합금 판재의 판 두께 전체에 걸쳐 석출물 상태를 평가한다. 이 관점에서, 예를 들면, 50㎛ 이상 두께의 구리 합금 판재를 투과할 수 있는 선원이면, 구리 합금 판재의 판 두께 전체에 걸쳐 정밀도 높은 측정을 실시할 수 있다. 그 때문에, 실시형태에서는, 중성자 소각 산란법을 이용한다.
중성자 소각 산란법은 X선 소각 산란법에 비하여, 두꺼운 샘플의 평균 정보를 얻을 수 있다. 예를 들면, Cu 선원의 X선이면, X선의 입사 에너지는 8.04keV이다. 이 X선을 이용하여, 구리 합금 판재의 소각 산란 측정을 실시할 경우, 충분한 X선의 투과율을 확보하기 위해서, 구리 합금 판재를 20㎛ 이하의 두께로 가공할 필요가 있다. 구리 합금 판재를 얇게 가공하여 얻을 수 있는 샘플의 정보는, 구리 합금 판재의 일부(20㎛ 이하) 뿐이며, 구리 합금 판재 전체를 반영하고 있지 않다. 즉, X선 소각 산란 측정은 상기 구리 합금 판재의 해석에는 불충분하다. 그 때문에, 실시형태에서는, 1000㎛ 이상의 판 두께를 충분히 투과할 수 있는 중성자를 이용하여, 중성자 소각 산란 측정을 실시한다.
중성자 소각 산란 측정은, 대강도 양자 가속기 시설 J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex) 내에 있는 BL20에 설치된 이바라키현 재료 구조 해석 장치(iMATERIA)를 이용한다. 판 두께 40㎛ 이상 120㎛ 이하인 복수의 구리 합금 판재를 겹쳐서, 합계 두께가 약 2㎜인 구리 합금 판재를 측정한다. 중성자의 빔 지름은 10㎜로 한다. 측정 시간은 20분이다. 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진 소각 산란 프로파일로부터 입도 분포로 변환하는 해석은, 아르곤 국립 연구소의 Jan　IIavsky씨가 개발한 소프트웨어인 Irena로 실시한다. 해석은, 구형 모델을 이용하여 피팅을 실시해서, 제2상의 입도 분포를 구한다.
다음으로, 구리 합금 판재의 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치에 대해서 설명한다.
구리 합금 판재의 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Co 및 Ni 중 적어도 어느 한쪽 원소를 함유하는 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치는 5㎚ 이하이다. 중성자 소각 산란법에 의해 측정되는 제2상 화합물인 Si계 화합물 입자가 5㎚ 이하이면, Si계 화합물의 입도 분포의 균일성이 향상하기 때문에, 프레스 펀칭재의 크랙 발생과 전파의 거동이 균일화된다. 크랙의 거동이 균일화되면, 프레스 펀칭 파면의 형상 자체가 균일화됨과 더불어, 프레스 펀칭재의 내부 변형이 균일하게 개방되기 때문에, 프레스 가공재의 치수 정밀도가 향상한다.
중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 5㎚ 이하이면, 커넥터나 리드 프레임 등의 전자 접점 부품에 요구되는 프레스 가공재의 치수 정밀도를 얻을 수 있다. 상기 피크의 반폭치가 작을수록, 프레스 가공재의 치수 정밀도는 향상한다.
다음으로, 구리 합금 판재의 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 입자 지름에 대해서 설명한다.
구리 합금 판재의 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 입자 지름은, 바람직하게는 1㎚ 이상 10㎚ 이하이다. 상기 피크의 입자 지름이 1㎚ 이상이면, Si계 화합물 입자가 석출 강화를 가져오는 정합 석출물로 성장하기 때문에, 구리 합금 판재의 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 상기 피크의 입자 지름이 10㎚ 이하이면, 구리 합금 판재의 강도 저하를 더욱 억제할 수 있다. 상기 피크의 입자 지름이 3㎚ 이상이면, 구리 합금 판재의 강도가 더욱 향상한다. 상기 피크의 입자 지름이 8㎚ 이하이면, 구리 합금 판재의 강도 저하가 더욱 억제된다.
다음으로, 구리 합금 판재의 인장 강도에 대해서 설명한다.
구리 합금 판재는 높은 인장 강도를 갖는다. 구리 합금 판재의 인장 강도는 JIS　13B호 시험편을 사용하여, JIS　Z　2241: 2011에 근거하여, 인장 시험을 실시함으로써 측정할 수 있다. 구리 합금 판재의 인장 강도는, 압연 평행 방향의 인장 강도로 한다. 구리 합금 판재의 인장 강도는 500MPa 이상, 바람직하게는 600MPa 이상, 보다 바람직하게는 700MPa 이상, 더욱 바람직하게는 800MPa 이상이다.
다음으로, 구리 합금 판재의 도전율에 대해서 설명한다.
구리 합금 판재는 높은 도전율을 갖는다. 구리 합금 판재의 도전율은, 단자간 거리를 100㎜로 하고, 20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조 속에서, 4단자법에 의해 비저항을 계측하여 산출할 수 있다. 구리 합금 판재의 도전율은 30% IACS 이상, 바람직하게는 40% IACS 이상, 보다 바람직하게는 50% IACS 이상, 더욱 바람직하게는 60% IACS 이상이다.
다음으로, 구리 합금 판재의 프레스 가공성에 대해서 설명한다.
프레스 펀칭 후의 구리 합금 판재의 프레스 파면에 있어서, 파단면에 대한 전단면의 비율 차이가 작고, 시어 드롭의 크기 차이가 작은 것이 바람직하다. 전단면의 비율 차이가 작고, 시어 드롭의 크기 차이가 작은 구리 합금 판재는, 프레스 가공 후의 치수 정밀도가 우수하다.
상기 구리 합금 판재는, 강도와 도전율의 밸런스 및 프레스 가공 후에, 높은 치수 정밀도가 요구되는 전기·전자기기용 커넥터나 리드 프레임 등의 상기 접점 부품에 적합하다. 특히, 제조 공정중에 미세한 피치에서의 프레스 펀칭 가공이 편입되는 전기 접점 부품 등에 적합하다.
다음으로, 실시형태의 구리 합금 판재의 제조 방법에 대해서 설명한다.
실시형태의 구리 합금 판재의 제조 방법은, 구리 합금 소재에 주조 공정[공정 1], 균질화 처리 공정[공정 2], 열간 압연 공정[공정 3], 면삭 공정[공정 4], 냉간 압연 공정[공정 5], 용체화 열처리 공정[공정 6] 및 시효 열처리 공정[공정 7]을 이 순서로 실시하여, 열간 압연 공정[공정 3]에서는, 열간 압연 개시 온도가 900℃ 이상 1000℃ 이하, 열간 압연 종료 온도가 500℃ 이상 900℃ 이하의 온도 범위에서, 압연재를 리버스 압연하고, 냉간 압연 공정[공정 5]에서는, 압연재의 판 두께의 길이 방향에 있어서의 표준 편차가 10㎛ 이내이고, 용체화 열처리 공정[공정 6]에서는, 25℃부터 600℃까지의 제1 승온 속도가 80℃/s 이상, 600℃부터 최고 도달 온도까지의 제2 승온 속도가 20℃/s 이하, 최고 도달 온도부터 300℃까지의 냉각 속도가 100℃/s 이상에서 압연재를 열처리하고, 시효 열처리 공정[공정 7]에서는, 300℃ 이상 550℃ 이하의 온도 범위에서, 1시간 이상 10시간 이내에서 압연재를 유지한다.
주조 공정[공정 1]에서는, 합금 성분을 용해하여, 주조함으로써, 소정 형상의 구리 합금 주괴를 얻는다. 예를 들면, 용해는 고주파 용해로를 이용하여 대기하에서 실시한다. 합금 성분의 종류, 주조 조건 등은 적절히 설정된다.
균질화 처리 공정[공정 2]에서는, 주조 공정[공정 1]에서 얻어진 구리 합금 주괴에 대하여, 소정의 가열 조건(예를 들면, 1000℃ 이하에서 1시간)으로 균질화 처리를 실시한다. 균질화 처리 공정[공정 2]은 예를 들면, 대기하에서 실시한다.
열간 압연 공정[공정 3]에서는, 열간 압연 개시 온도가 900℃ 이상 1000℃ 이하, 열간 압연 종료 온도가 500℃ 이상 900℃ 이하의 온도 범위에서, 압연재의 리버스 압연을 실시한다. 리버스 압연을 실시함으로써, 압연재의 변형 조직이 균일화되고, 용체화 열처리 공정[공정 6] 및 시효 열처리 공정[공정 7]을 거쳐, Si계 화합물 입자 사이즈의 석출 상태가 균일화되는 효과가 있다.
열간 압연 개시 온도는 900℃ 이상 1000℃ 이하이다. 열간 압연 개시 온도가 900℃ 미만이면, 고용도가 적고, 용체화 열처리 공정[공정 6] 시에, Si계 화합물의 잔류량이 증가하여, 구리 합금 판재의 강도가 저하되는 동시에, 프레스 가공재의 치수 정밀도가 저하된다. 열간 압연 개시 온도가 1000℃ 초과이면, 구리 합금의 융점보다 높기 때문에, 압연재의 형상을 유지하는 것이 곤란해진다. 구리 합금 판재의 강도 및 프레스 가공성 향상 관점에서, 열간 압연 개시 온도는 바람직하게는 950℃ 이상, 보다 바람직하게는 990℃ 이상이다.
열간 압연 종료 온도는 500℃ 이상 900℃ 이하이다. 열간 압연 종료 온도가 500℃ 미만이면, Si계 화합물의 석출이 진행되며, 용체화 열처리 공정[공정 6] 시에, Si계 화합물의 잔류량이 증가하여, 구리 합금 판재의 강도가 저하되는 동시에, 프레스 가공재의 치수 정밀도가 저하된다. 또한, 열간 압연 개시 온도가 900℃ 이상 1000℃ 이하이기 때문에, 열간 압연 종료 온도가 900℃ 이하이면, 열간 압연 공정[공정 3]의 온도 제어 등의 작업성이 용이하다. 구리 합금 판재의 강도 및 프레스 가공성 향상 관점에서, 열간 압연 종료 온도는 바람직하게는 600℃ 이상, 보다 바람직하게는 700℃ 이상이다.
면삭 공정[공정 4]에서는, 열간 압연판의 표면으로부터 소정의 두께(예를 들면, 2.5㎜ 이상 5.0㎜ 이하)의 면삭을 실시하여, 산화막을 제거한다.
냉간 압연 공정[공정 5]에서는, 냉간 압연에서 얻어진, 압연재의 판 두께의 길이 방향에 있어서의 표준 편차가 10㎛ 이내이다. 용체화 열처리 공정[공정 6]에서 승온중 및 냉각중인 압연재 전체의 온도 변화의 균일화를 도모하기 위해서, 냉간 압연 공정[공정 5]에서는, 압연재의 판 두께를 균일화한다.
종래에는, 일반적으로, 본 공정과 같은 비교적 위 공정에서 실시되는 냉간 압연에 있어서의 판 두께의 정밀도는, 아래 공정에서 실시되는 판 두께를 결정하는 마무리 냉간 압연보다 낮아, 판 두께의 불균일함이 크다. 만일, 종래의 냉간 압연과 같이, 냉간 압연 공정[공정 5]에서의 압연재의 판 두께의 불균일함이 크면, 용체화 열처리 공정[공정 6]에서 압연재 전체의 온도 변화의 불균일함이 증대한다. 그 때문에, 냉간 압연 공정[공정 5]에서 압연재의 판 두께의 길이 방향의 표준 편차는 10㎛ 이내로 한다. 압연재의 판 두께의 상기 표준 편차가 10㎛보다 크면, 판 두께의 불균일함이 증대되기 때문에, 구리 합금 판재의 프레스 가공성이 저하된다.
용체화 열처리 공정[공정 6]에서는, 25℃부터 600℃까지의 제1 승온 속도가 80℃/s 이상, 600℃부터 최고 도달 온도까지의 제2 승온 속도가 20℃/s 이하, 최고 도달 온도부터 300℃까지의 냉각 속도가 100℃/s 이상에서 압연재를 열처리한다. 용체화 열처리 공정[공정 6]에 있어서의 압연재는, 앞 공정까지 생긴 창출물이나 석출물을 충분히 고용시키기 위해서, 2단계 승온을 실시한다.
제1 단계에 있어서, 25℃(실온)부터 600℃까지의 제1 승온 속도는 80℃/s 이상으로 하여, 승온중의 석출을 억제한다. 제1 승온 속도가 80℃/s 미만이면, 석출이 진행되어, 프레스 가공성이 저하된다.
이어서, 제2 단계에 있어서, 600℃부터 최고 도달 온도까지의 제2 승온 속도는 20℃/s 이하로 하여, 고용을 촉진시킨다. 제2 승온 속도가 20℃/s 초과이면, 고용이 불충분하여, 프레스 가공성이 저하된다. 고용을 촉진시키기 위해서, 750℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 범위에서, 10초 이상 180초 이내로 유지하는 것이 바람직하다.
이어서, 최고 도달 온도부터 300℃까지의 냉각 속도가 100℃/s 이상에서 냉각을 실시한다. 냉각 속도가 100℃/s 미만이면, 냉각중에 석출물의 양이 증가하고, 시효 열처리 공정[공정 7]에서 석출하는 석출물과의 입도차가 생기기 때문에, 프레스 가공재의 치수 정밀도가 저하된다. 한편, 750℃ 이상 1000℃ 이하의 온도로부터 냉각 속도 150℃/s 초과의 급속 냉각을 실시하면, 높은 열 응력이 발생함으로써, 압연재에 소성 변형에 따른 결함이 생기기 쉽다. 그 때문에, 상기 냉각 속도의 상한치는 150℃/s가 바람직하다.
시효 열처리 공정[공정 7]에서는, 300℃ 이상 550℃ 이하의 온도 범위에서, 1시간 이상 10시간 이내에서 압연재를 유지한다. 압연재의 유지 온도가 300℃ 미만 및 550℃ 초과이면, 구리 합금 판재의 강도가 저하된다. 그 때문에, 압연재의 유지 온도는 450℃ 이상인 것이 바람직하고, 520℃ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이, 열간 압연 공정[공정 3], 냉간 압연 공정[공정 5], 용체화 열처리 공정[공정 6], 시효 열처리 공정[공정 7]의 조건을 상기와 같이 설정하면, 구리 합금 판재의 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 5㎚ 이하가 된다.
또한, 상기 실시형태의 구리 합금 판재의 제조 방법은 용체화 열처리 공정[공정 6]과, 상기 시효 열처리 공정[공정 7]의 사이에, 중간 냉간 압연 공정[공정 A]을 추가로 갖는 것이 바람직하다. 시효 열처리 공정[공정 7] 전에 실시하는 중간 냉간 압연 공정[공정 A]은 구리 합금 판재의 강도를 더욱 증가시킨다.
또한, 상기 실시형태의 구리 합금 판재의 제조 방법은, 시효 열처리 공정[공정 7] 후에, 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1] 및 조질 소둔 공정[공정 B2]을 이 순서로 추가로 갖는 것이 바람직하다. 시효 열처리 공정[공정 7] 후에 실시하는 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1]은 구리 합금 판재의 강도를 더욱 증가시킨다. 또한, 중간 냉간 압연 공정[공정 A] 및 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1]을 실시하면, 구리 합금 판재의 강도가 더욱 증가한다. 또한, 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1]을 실시할 경우에는, 잔류 응력을 저감시키기 위해서, 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1] 후에, 조질 소둔 공정[공정 B2]을 실시한다.
마무리 냉간 압연 공정[공정 B1]에서는, 목적으로 하는 강도에 따라, 가공율을 적절히 선택할 수 있다. 구리 합금 판재의 강도 및 내응력 완화 특성을 향상시키는 관점에서, 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1]의 가공율은 5% 이상 60% 이하인 것이 바람직하다. 가공율이 5% 이상이면, 구리 합금 판재의 강도 향상 효과가 크다. 가공율이 60% 이하이면, 잔류 응력이 저하되어, 구리 합금 판재의 내응력 완화 특성이 증가한다.
조질 소둔 공정[공정 B2]에서는, 목적으로 하는 강도나 내응력 완화 특성에 따라, 가열 온도 및 가열 시간을 적절히 선택할 수 있다. 구리 합금 판재의 강도 및 내응력 완화 특성을 향상시키는 관점에서, 가열 온도는 300℃ 이상 600℃ 이하인 것이 바람직하고, 가열 시간은 10초 이상 1시간 이내인 것이 바람직하다.
이상 설명한 실시형태에 따르면, 구리 합금 판재의 판 두께 전체에 걸쳐 석출물 상태를 고정밀도로 측정 가능한 중성자 소각 산란 측정을 이용하여, 중성자 소각 산란 측정의 측정치에 근거하여, 열간 압연 공정[공정 3], 냉간 압연 공정[공정 5], 용체화 열처리 공정[공정 6], 시효 열처리 공정[공정 7]의 조건을 소정 범위 내로 설정하면서, 구리 합금 판재의 판 두께 전체에 걸쳐 Si계 화합물 입자의 입도 분포를 소정 범위 내로 제어함으로써, 강도 및 도전성의 밸런스가 뛰어난 동시에, 프레스 가공성이 뛰어난 구리 합금 판재를 얻을 수 있다.
이상, 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 개시의 개념 및 특허 청구범위에 포함되는 모든 양태를 포함하며, 본 개시의 범위 내에서 여러 가지로 개변할 수 있다.
[실시예]
다음으로, 실시예 및 비교예에 대해서 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1∼22 및 비교예 1∼11)
대기하에서 고주파 용해로에 의해 각 합금 성분을 용해하고, 이것을 금형 몰드로 주조하여, 표 1에 나타내는 합금 조성의 구리 합금 주괴를 얻었다. 다음으로, 대기중, 1000℃, 1시간의 균질화 열처리 공정을 실시하였다. 다음으로, 열간 압연 공정[공정 3]에서는, 표 2에 나타내는 열간 압연 개시 온도 및 열간 압연 종료 온도의 조건으로, 리버스 압연을 실시한 후, 면삭 공정에서는, 열간 압연재의 표면을 면삭하여, 산화막을 제거하였다. 다음으로, 냉간 압연 공정[공정 5]에서는, 냉간 압연을 실시하여, 압연재의 판 두께의 길이 방향에 있어서의 표준 편차를 표 2에 나타내는 값으로 하였다. 다음으로, 용체화 열처리 공정[공정 6]에서는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 25℃부터 600℃까지의 제1 승온 속도, 600℃부터 최고 도달 온도까지의 제2 승온 속도, 최고 도달 온도, 최고 도달 온도부터 300℃까지의 냉각 속도로, 압연재를 열처리하였다. 다음으로, 시효 열처리 공정[공정 7]에서는, 표 2에 나타내는 가열 온도 및 가열 시간으로, 압연재를 유지하였다. 이렇게 하여, 구리 합금 판재를 제조하였다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
[측정 및 평가]
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 판재에 대해서, 하기 측정 및 평가를 실시하였다. 결과를 표 3∼5에 나타낸다.
[1]　중성자 소각 산란법 및 X선 소각 산란법의 신뢰성
실시예 11에서 얻어진 구리 합금 판재에 대한, 중성자 소각 산란 측정용 중성자의 투과율과, X선 소각 산란 측정용 X선의 투과율의 결과를 표 3에 나타낸다. 중성자는 파장 0.7㎚, X선은 CuKα(8.04keV)이었다. 중성자의 경우, 판 두께 1000㎛인 구리 합금 판재에서도, 중성자를 충분히 투과하였다. 그 때문에, 중성자 소각 산란법의 신뢰성이 높다는 것이 시사되었다. 한편, X선의 경우, 판 두께 50㎛ 이상인 구리 합금 판재에서는, X선의 투과율은 매우 작았다. 그 때문에, X선 소각 산란법은, 판 두께 30㎛ 이하인 구리 합금 판재에 대하여서는 사용 가능하되, 그보다 두꺼운 구리 합금 판재에 대하여서는 신뢰성이 낮다는 것이 시사되었다. 나아가서는, 판 두께 100㎛ 이상인 구리 합금 판재에 대하여서는, X선을 거의 투과하지 않았기 때문에, X선 소각 산란법의 사용이 곤란하다는 것이 시사되었다. 각 소각 산란법의 신뢰성에 대해서, 이하의 순위매김을 하였다.
○: 투과율이 25% 이상
△: 투과율이 5% 이상 25% 미만
×: 투과율이 5% 미만
[2]　중성자 소각 산란 측정
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 판재에 대하여, 대강도 양자 가속기 시설 J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex) 내에 있는 BL20에 설치된 이바라키현 재료 구조 해석 장치(iMATERIA)를 이용하여, 중성자 소각 산란 측정을 실시하였다. 판 두께 120㎛인 복수의 구리 합금 판재를 겹쳐서, 합계 두께가 약 2㎜인 구리 합금 판재를 측정하였다. 중성자의 빔 지름은 10㎜로 하였다. 측정 시간은 20분으로 하였다. 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진 소각 산란 프로파일로부터 입도 분포로 변환하는 해석은, 아르곤 국립 연구소의 Jan IIavsky씨가 개발한 소프트웨어인 Irena로 실시하였다. 해석은, 구형 모델을 이용하여 피팅을 실시해서, 제2상의 입도 분포를 구하였다. 그리고, Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치 및 입자 지름을 얻었다.
[3]　인장 강도
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 판재에 대하여, JIS　13B호 시험편을 3개(n=3) 사용하여, JIS　Z　2241: 2011에 근거하여, 인장 시험을 실시하고, 3개의 측정치를 평균함으로써, 인장 강도를 산출하였다. 구리 합금 판재의 인장 강도는 압연 평행 방향의 인장 강도로 하였다. 500MPa 미만은 인장 강도가 불량이다.
[4]　도전율
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 판재에 대하여, 단자간 거리를 100㎜로 하고, 20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조 속에서, 4단자법에 의해 비저항을 계측함으로써, 도전율을 산출하였다. 30% IACS 미만은 도전율이 불량이다.
[5]　프레스 가공성
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 판재에 대하여, 이하의 프레스 가공성을 평가하였다. 우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 압연 평행 방향을 따른 클리어런스(d)를 구리 합금 판재(1)의 판 두께의 5%, 압연 수직 방향의 길이를 20㎜로 하고, 무윤활로, 구리 합금 판재(1)를 프레스 펀칭하였다. 프레스 펀칭 후의 구리 합금 판재(1)의 프레스 파면(2)에 있어서, 파단면에 대한 전단면의 비율과 시어 드롭의 크기를 각각 측정하였다.
프레스 파면(2)에 있어서의 전단면(3)의 비율(λ)은 하기 식 (1)로부터 산출하였다. 식 (1)에 있어서, a1 및 a2는 도 2에 도시하는 바와 같이, 각각 압연 수직 방향의 어느 위치에서, 전단면(3)의 판 두께 방향의 길이 및 파단면(4)의 판 두께 방향의 길이를 나타낸다. 그리고, 전단면(3)의 판 두께 방향의 길이(a1)가 가장 긴 λmax와, 전단면(3)의 판 두께 방향의 길이(a1)가 가장 짧은 λmin을 각각 측정하여, λ의 차이(Δλ=λmax-λmin)를 산출하였다. 이 측정을 3개의 구리 합금 판재에 대하여 실시하였다. 그리고, 3개의 Δλ 평균치(Δλav)를 전단면의 비율로 하였다.
λ=100×a1/(a1＋a2) ···식 (1)
시어 드롭(b)의 크기는 도 3에 도시하는 바와 같이, 프레스 파면(2)의 압연 평행 방향의 단면으로부터 측정하였다. 구체적으로는, 압연 수직 방향을 따라 4㎜ 간격의 4개의 단면에서 각각 시어 드롭(b)을 측정하여, 4개의 시어 드롭(b) 중 최대와 최소의 차이(Δb)를 산출하였다. 이 측정을 3개의 구리 합금 판재에 대하여 실시하였다. 그리고, 3개의 Δb 평균치(Δbav)를 시어 드롭의 크기로 하였다.
프레스 가공성에 대해서 이하의 순위매김을 하였다. 순위 ×는 프레스 가공성이 불량이다.
◎: Δλav가 10% 이하, 그리고, Δbav가 5㎛ 이하
○: Δλav가 10% 이하, 또는, Δbav가 5㎛ 이하
×: Δλav가 10% 초과, 그리고, Δbav가 5㎛ 초과
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
[표 5]
Figure pct00005
(실시예 23∼25)
판 두께를 변경한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 해서, 구리 합금 판재를 제조하여, 구리 합금 판재의 측정 및 평가를 실시하였다. 결과를 표 6∼9에 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00006
[표 7]
Figure pct00007
[표 8]
Figure pct00008
[표 9]
Figure pct00009
표 1∼9에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼25에서는, 합금 조성, 판 두께, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 소정 범위 내였기 때문에, 인장 강도, 도전율, 프레스 가공성이 모두 양호하였다. 특히, 실시예 2∼4에서는, 열간 압연 공정[공정 3]의 열간 압연 개시 온도와 열간 압연 종료 온도, 용체화 열처리 공정[공정 6]의 제1 승온 속도, 제2 승온 속도, 냉각 속도가 적합 범위 내이고, 제2상 입자인 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 작았기 때문에, 프레스 가공성이 우수하였다. 또한, 실시예 4에서는, Co, Co＋Ni, Co＋Ni/Si가 바람직하며, 특히, 강도와 도전율의 밸런스도 양호하였다. 실시예 8에서는, 시효 열처리 공정[7]의 시효 온도가 적합 범위보다 약간 높고, 상기 피크의 입자 지름이 크며, 강도가 약간 낮아졌다. 실시예 9에서는, 상기 피크의 입자 지름이 적절하기 때문에, 실시예 8보다 강도가 향상하였다. 실시예 10에서는, 실시예 9보다, 더욱 시효 온도가 바람직하며, 강도가 향상하였다. 실시예 22에서는, 실시예 20이나 21보다 Ni 농도가 보다 바람직하며, 강도가 높았다.
또한, 판 두께의 영향에 대해서, 실시예 2, 23∼25의 중성자 소각 산란 측정에서는, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치 및 입자 지름이 동등하였다. 실시예 2의 X선 소각 산란 측정에서는, X선의 투과율이 낮기 때문에, 상기 피크의 반폭치 및 입자 지름은, 실시예 23의 X선 소각 산란 측정이나, 실시예 2, 23∼25의 중성자 소각 산란 측정과는 크게 달랐다. 또한, 실시예 24∼25의 X선 소각 산란 측정에서는, X선을 거의 투과하지 않았기 때문에, 측정 불가였다. 그 때문에, 실시예에서 제조한 구리 합금 판재에 있어서의 Si계 화합물의 입도 분포 측정에서는, 중성자 소각 산란법이 양호하며, X선 소각 산란법은 채택할 수 없다는 것을 알았다.
한편, 비교예 1∼11에서는, 인장 강도, 도전율, 프레스 가공성 중 적어도 하나 이상이 불량이었다. 비교예 1에서는, Co 및 Ni의 함유량이 많아, 조대한 창출물을 많이 발생시키고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 2에서는, Co 및 Ni의 함유량이 적고, Si의 함유량이 적고, 강도가 불량이었다. 비교예 3에서는, (Co＋Ni)/Si가 높고, 강도가 불량이었다. 비교예 4에서는, (Co＋Ni)/Si가 낮고, 도전율이 불량이었다. 비교예 5에서는, 열간 압연 공정[공정 3]의 열간 압연 개시 온도가 낮고, 열간 압연 완료 시점에서, 조대한 Si계 화합물 입자가 많이 존재하고, 용체화 열처리 공정[공정 6] 시에, Si계 화합물이 다 고용되지 않아, 입도 분포 곡선의 상기 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 6에서는, 열간 압연 공정[공정 3]의 열간 압연 종료 온도가 낮고, 열간 압연 완료 시점에서, Si계 화합물 입자의 석출이 진행되고, 용체화 열처리 공정[공정 6] 시에, Si계 화합물이 다 고용되지 않아, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 7에서는, 용체화 열처리 공정[공정 6]의 제1 승온 속도가 느리고, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 8에서는, 용체화 열처리 온도가 비교적 낮고, Si계 화합물 입자가 충분히 다 고용되지 않아, 잔존하는 Si계 화합물 입자량이 증가하고, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 9에서는, 용체화 열처리 공정[공정 6]의 제2 승온 속도가 빠르고, 고용이 저해되어, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 10에서는, 냉간 압연 공정[공정 5]의 압연재의 판 두께의 표준 편차가 크고, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다. 비교예 11에서는, 용체화 열처리 공정[공정 6]의 제1 승온 속도 및 냉각 속도가 느리고, 입도 분포 곡선의 피크의 반폭치가 커지고, 프레스 가공성이 불량이었다.
1　구리 합금 판재
2　프레스 파면
3　전단면
4　파단면
a1　전단면의 길이
a2　파단면의 길이
b　시어 드롭
d　클리어런스

Claims (9)

  1. Co 및 Ni을 합계로 0.10질량% 이상 5.00질량% 이하, 그리고, Si를 0.05질량% 이상 1.50질량% 이하 함유하며, Si에 대한 Co 및 Ni의 함유 비율 (Co＋Ni)/Si가 2.50이상 6.00이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며,
    중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, Co 및 Ni 중 적어도 어느 한쪽 원소를 함유하는 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 피크의 반폭치가 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는, 구리 합금 판재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중성자 소각 산란 측정으로 얻어진, 상기 Si계 화합물 입자의 입도 분포 곡선에서의 상기 피크의 입자 지름이 1㎚ 이상 10㎚ 이하인,
    구리 합금 판재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 합금 조성은, 추가로 Mg, Sn, Zn, P, Cr 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 합계로 0.10질량% 이상 1.00질량% 이하 함유하는,
    구리 합금 판재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합금 조성은, Co를 0.50질량% 이상 2.50질량% 이하 함유하는,
    구리 합금 판재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합금 조성은, Ni을 2.00질량% 이상 5.00질량% 이하 함유하는,
    구리 합금 판재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구리 합금 판재의 판 두께가 50㎛ 이상 500㎛ 이하인,
    구리 합금 판재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법으로서,
    구리 합금 소재에 주조 공정[공정 1], 균질화 처리 공정[공정 2], 열간 압연 공정[공정 3], 면삭 공정[공정 4], 냉간 압연 공정[공정 5], 용체화 열처리 공정[공정 6] 및 시효 열처리 공정[공정 7]을 이 순서로 실시하여,
    상기 열간 압연 공정[공정 3]에서는, 열간 압연 개시 온도가 900℃ 이상 1000℃ 이하, 열간 압연 종료 온도가 500℃ 이상 900℃ 이하의 온도 범위에서, 압연재를 리버스 압연하고,
    상기 냉간 압연 공정[공정 5]에서는, 압연재의 판 두께의 길이 방향에 있어서의 표준 편차가 10㎛ 이내이고,
    상기 용체화 열처리 공정[공정 6]에서는, 25℃부터 600℃까지의 제1 승온 속도가 80℃/s 이상, 600℃부터 최고 도달 온도까지의 제2 승온 속도가 20℃/s 이하, 최고 도달 온도부터 300℃까지의 냉각 속도가 100℃/s 이상에서 압연재를 열처리 하고,
    상기 시효 열처리 공정[공정 7]에서는, 300℃ 이상 550℃ 이하의 온도 범위에서, 1시간 이상 10시간 이내에서 압연재를 유지하는 것을 특징으로 하는,
    구리 합금 판재의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용체화 열처리 공정[공정 6]과, 상기 시효 열처리 공정[공정 7]의 사이에, 중간 냉간 압연 공정[공정 A]을 추가로 갖는,
    구리 합금 판재의 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 시효 열처리 공정[공정 7] 후에, 마무리 냉간 압연 공정[공정 B1] 및 조질 소둔 공정[공정 B2]을 이 순서로 추가로 갖는,
    구리 합금 판재의 제조 방법.
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