KR20230024243A

KR20230024243A - 구리 합금 선재

Info

Publication number: KR20230024243A
Application number: KR1020227031178A
Authority: KR
Inventors: 료스케 마츠오
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-02-20
Also published as: WO2022202870A1; EP4317492A1; JPWO2022202870A1; CN115398014A

Abstract

강도, 도전율 및 신선성의 밸런스가 뛰어난 구리 합금 선재를 제공한다.
구리 합금 선재는 Ag을 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며, 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111) 및 220회절의 피크 강도 I(220)에 대해서, 상기 피크 강도 I(220)에 대한 상기 피크 강도 I(111)의 피크 강도비(상기 피크 강도 I(111)/상기 피크 강도 I(220))는 0.50이상 1.50이하이다.

Description

구리 합금 선재

본 개시는 구리 합금 선재에 관한 것이다.

기기 접속 케이블에서는, 제품의 소형화, 전선의 공간 절약화, 신호 라인의 증가 등으로부터, 전선 지름은 종래에 비하여 더욱 세선화되는 경향이 있다. 예를 들면, 강도가 부족한 순구리선 대신, Cu-Sn계, Cu-Cr계, Cu-Ag계 등의 구리 합금 선재가 사용되어 왔다. 구리 합금 중에서도, Cu-Ag계 합금은 고강도 및 고도전율의 밸런스가 뛰어나다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 1 내지 10중량%의 Ag을 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금 조성의 주괴를 냉간 가공하고, 이 냉간 가공 도중에 진공 분위기중 또는 불활성 가스 분위기중에서 570 내지 680℃의 온도로 0.5 내지 5시간 열처리하고, 다시 냉간 가공을 실시하여, 이 냉간 가공 도중에, 진공 분위기중 또는 불활성 가스 분위기중에서 400 내지 550℃의 온도로 0.5 내지 40시간에 걸쳐 열처리를 실시하는, 구리 합금 제조 방법이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 Ag 함유율이 1∼10wt%이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 Cu-Ag 합금 세선으로서, Cu의 고용체로 이루어지는 조직 전체가 재결정의 집합 조직으로 이루어지는 Cu-Ag 합금 세선이 기재되어 있다.

상기 특허문헌 1∼2에서는, Cu 및 Ag의 공정상(共晶相)이 필라멘트형으로 연장되어, 강도 및 도전성 향상을 도모하였다. 또한, 특허문헌 2에서는, Cu-Ag 합금 세선 제조 방법에 있어서, 재결정의 집합 조직을 발달시키는 열처리 및 열처리 후의 고가공에 의해, 강도 향상을 도모하였다.

그렇지만, 특허문헌 1에서는, 특히 신선 후의 강도에 기여하는 공정상의 석출 분포 제어가 부적절하기 때문에, 강도 특성이 불충분하다. 또한, 특허문헌 2에서는, 열처리 전에 적절한 신선 조건을 설정하지 않았기 때문에, 열처리중의 재료 취화(脆化)가 진행되어, 세선화를 실시하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 생산성 악화로, 비용 경쟁력이 있는 제품이 되지는 못한다. 이와 같이, 특허문헌 1∼2에서는, 강도 및 도전율 향상과 더불어, 제조성인 신선성 향상을 병립하여 달성하는 것은 곤란하다.

일본 특허 제3325639호 일본 특허 제5051647호

본 개시의 목적은 강도, 도전율 및 신선성의 밸런스가 뛰어난 구리 합금 선재를 제공하는 것이다.

[1]　Ag을 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며, 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111) 및 220회절의 피크 강도 I(220)에 대해서, 상기 피크 강도 I(220)에 대한 상기 피크 강도 I(111)의 피크 강도비(상기 피크 강도 I(111)/상기 피크 강도 I(220))는 0.50이상 1.50이하인, 구리 합금 선재.

[2]　상기 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111), 200회절의 피크 강도 I(200), 220회절의 피크 강도 I(220) 및 311회절의 피크 강도 I(311)에 대해서, 상기 피크 강도 I(220)에 대한 상기 피크 강도 I(111)와, 상기 피크 강도 I(200)와, 상기 피크 강도 I(311)와의 합계 강도의 피크 강도비((상기 피크 강도 I(111)＋상기 피크 강도 I(200)＋상기 피크 강도 I(311))/상기 피크 강도 I(220))는 1.20이상 3.00이하인, 상기 [1]에 기재된 구리 합금 선재.

[3]　상기 합금 조성은 추가로 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하 함유하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 구리 합금 선재.

[4]　인장 강도가 1000MPa 이상, 도전율이 60%IACS 이상을 만족하고, 또, Ag의 함유량 X(질량%), 인장 강도 Y(MPa) 및 도전율 Z(%IACS)는 하기 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)을 만족하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 선재.

Y≥110X＋880　···식 (1)

Z≥-4.6X＋82　···식 (2)

Y≥-0.040Z＋117　···식 (3)

[5]　횡단면이 0.02㎜ 이상 0.08㎜ 이하의 직경을 갖는 원형 형상인, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 선재.

[6] 횡단면이 0.060㎜ 이상 0.500㎜ 이하의 장변 및 0.005㎜ 이상 0.040㎜ 이하의 단변을 갖는 리본형인, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 구리 합금 선재.

본 개시에 따르면, 강도, 도전율 및 신선성의 밸런스가 뛰어난 구리 합금 선재를 제공할 수 있다.

이하, 실시형태에 근거하여 상세하게 설명한다.

본 발명자는 열심히 연구를 거듭한 결과, 구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 소정 면의 피크 강도에 착안하여, 소정 면의 피크 강도비를 소정 범위 내로 제어함으로써, 강도, 도전율 및 신선성의 밸런스가 뛰어난 것을 찾아내서, 이러한 지견에 근거하여 본 개시를 완성시키기에 이르렀다.

실시형태의 구리 합금 선재는 Ag을 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며, 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111) 및 220회절의 피크 강도 I(220)에 대해서, 상기 피크 강도 I(220)에 대한 상기 피크 강도 I(111)의 피크 강도비(상기 피크 강도 I(111)/상기 피크 강도 I(220))는 0.50이상 1.50이하이다.

우선, 구리 합금 선재의 합금 조성에 대해서 설명한다.

상기 실시형태의 구리 합금 선재는 Ag을 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 갖는다.

<Ag: 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하>

Ag(은)은 구리 합금 선재의 강도를 높이기 위하여 필요한 원소로서, Ag을 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하 함유한다. Ag의 함유량이 1.0질량% 이상이면, Ag의 고용이나 석출에 의해, 구리 합금 선재의 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, Ag의 함유량이 6.0질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전율 저하를 억제하여, 구리 합금 선재의 고도전성을 유지할 수 있다. 더욱이, Ag의 함유량이 6.0질량% 초과이면, Ag의 사용량 증가에 따른 재료비의 비용 증가에 상응할 만큼의 고강도화를 기대할 수 없기 때문에, 고객의 제품 부가가치에 기여하는 것이 곤란해진다. 구리 합금 선재의 강도 향상 및 도전성 향상의 밸런스를 도모하기 위하여, Ag의 함유량은 1.0질량% 이상, 바람직하게는 1.5질량% 이상이며, 한편으로, 6.0질량% 이하, 바람직하게는 4.0질량% 이하이다.

<구리 합금 선재의 부성분: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하>

구리 합금 선재의 합금 조성은 추가로 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하 함유할 수 있다. 즉, 구리 합금 선재는 필수 기본 성분인 Ag과 더불어, 임의 성분인 부성분으로서 추가로 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 성분을 합계 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하 함유할 수 있다. 부성분의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 특성이 향상되어, 몇 가지 원소에 있어서는, 구리 합금 선재의 취성(脆性)을 완화시키는 효과를 가져온다. 또한, 부성분의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, 부성분의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.08질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.30질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.25질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.20질량% 이하이다.

<Sn: 0.05질량% 이상 0.20질량% 이하>

Sn(주석)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하며, Sn의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Sn의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.20질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.12질량% 이하이다.

<Mg: 0.05질량% 이상 0.20질량% 이하>

Mg(마그네슘)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하여, 구리 합금 선재의 취성을 완화시키는 효과가 있다. Mg의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성이나 주조 시의 제조성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Mg의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.20질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.12질량% 이하이다.

<Zn: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하>

Zn(아연)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하여, 구리 합금 선재의 취성을 완화시키는 효과가 있다. Zn의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Zn의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.30질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.25질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.20질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.15질량% 이하이다.

<In: 0.05질량% 이상 0.20질량% 이하>

In(인듐)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하며, In의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, In의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.20질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.12질량% 이하이다.

<Ni: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하>

Ni(니켈)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하는 효과가 있다. Ni의 함유량이 0.30질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Ni의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.30질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.25질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.20질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.15질량% 이하이다.

<Co: 0.05질량% 이상 0.20질량% 이하>

Co(코발트)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하며, Co의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Co의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.20질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.12질량% 이하이다.

<Zr: 0.05질량% 이상 0.20질량% 이하>

Zr(지르코늄)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하여, 구리 합금 선재의 취성을 완화시키는 효과가 있다. Zr의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성이나 주조 시의 제조성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Zr의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.20질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.12질량% 이하이다.

<Cr: 0.05질량% 이상 0.20질량% 이하>

Cr(크롬)의 함유량이 0.05질량% 이상이면, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하며, Cr의 함유량이 0.20질량% 이하이면, 구리 합금 선재의 도전성을 크게 해하지 않는다. 이 때문에, Cr의 함유량은 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.07질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.08질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 한편으로, 바람직하게는 0.20질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.12질량% 이하이다.

<잔부: Cu 및 불가피 불순물>

상술한 성분 이외의 잔부는 Cu(구리) 및 불가피 불순물이다. 불가피 불순물은 제조 공정에서 불가피하게 혼입되는 것으로서, 함유량에 따라서는 구리 합금 선재의 강도, 도전율 및 신선성 중 어느 하나 이상의 특성을 저하시키는 요인도 되어, 환경에 영향을 주거나 재료 취화의 원인이 되기도 한다. 그 때문에, 불가피 불순물의 함유량은 적을수록 바람직하다. 불가피 불순물로서는, 예를 들면, S, Pb, Sb, Bi 등의 원소를 들 수 있다. 상기 불가피 불순물의 함유량 상한은 상기 원소마다 0.0001질량% 미만인 것이 바람직하고, 상기 원소의 합계 0.0005질량% 미만인 것이 바람직하다.

다음으로, 구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 피크 강도비에 대해서 설명한다.

구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111, 220회절의 각 피크 강도를 I(111), I(220)로 놓을 경우, 피크 강도 I(220)에 대한 피크 강도 I(111)의 피크 강도비(피크 강도 I(111)/피크 강도 I(220))(이하, 제1 피크 강도비라고도 함)는 0.50이상 1.50이하이다.

제1 피크 강도비가 0.50이상이면, 구리 합금 선재의 강도 및 신선성을 증가시킬 수 있다. 구체적으로는, 제1 피크 강도비가 0.50미만이면, 신선성이 뛰어나지만, 충분한 강도를 얻지 못한다. 또한, 제1 피크 강도비가 1.50이하이면, 강도 및 신선성을 증가시킬 수 있다. 구체적으로는, 제1 피크 강도비가 1.50초과이면, 강도가 뛰어나지만, 충분한 신선성을 얻지 못한다. 그 때문에, 구리 합금 선재를 원하는 선경까지 세선화하는 신선 가공을 실시하는 것이 곤란해지거나, 혹은 구리 합금 선재의 제조 수율이 크게 저하된다. 구리 합금 선재의 강도 향상 및 신선성 향상을 양립시킴과 함께, 도전율과의 밸런스를 도모하기 위하여, 제1 피크 강도비의 하한은 바람직하게는 0.60이상, 보다 바람직하게는 0.70이상이며, 한편으로, 상한은 바람직하게는 1.20이하, 보다 바람직하게는 1.00이하이다.

또한, 구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111, 200, 220, 311회절의 피크 강도를 각각 I(111), I(200), I(220), I(311)로 놓을 경우, 피크 강도 I(220)에 대한 피크 강도 I(111)와, 피크 강도 I(200)와, 피크 강도 I(311)와의 합계 강도의 피크 강도비((피크 강도 I(111)＋피크 강도 I(200)＋피크 강도 I(311))/피크 강도 I(220))(이하, 제2 피크 강도비라고도 함)는 1.20이상 3.00이하인 것이 바람직하다.

제2 피크 강도비가 1.20이상이면, 구리 합금 선재의 신선성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 피크 강도비가 3.00이하이면, 구리 합금 선재의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 구리 합금 선재의 강도 향상 및 신선성 향상의 양립, 그리고, 도전율과의 밸런스 향상 관점에서, 제2 피크 강도비의 하한은 바람직하게는 1.30이상, 보다 바람직하게는 1.50이상이며, 한편으로, 상한은 바람직하게는 2.80이하, 보다 바람직하게는 2.50이하이다.

구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111)는 2θ=43±1°의 범위 내에서 피크 높이의 최대치(최고 강도)이다. 상관되는 {111}면에 대해서, 구리 합금 선재의 강도 향상에 기여하는 한편, 구리 합금 선재의 신선성을 저하시키는 경향이 있다. 다만, 후술하는 구리 합금 선재의 제조 공정에서 열처리를 실시하지 않을 경우, 피크 강도 I(111)가 높은 상태이더라도, 구리 합금 선재는 강도가 증가하지 않고 신선성 저하를 보이는 경우가 있다.

구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 200회절의 피크 강도 I(200)는 2θ=50±1°의 범위 내에서 피크 높이의 최대치(최고 강도)이다. 상관되는 {100}면에 대해서, 구리 합금 선재의 신선성 향상에 기여하는 한편, 강도 향상의 기여는 비교적 낮은 경향이 있다.

구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 220회절의 피크 강도 I(220)는 2θ=74±1°의 범위 내에서 피크 높이의 최대치(최고 강도)이다. 상관되는 {110}면에 대해서는, 그 총량이 많으면, 상대적으로 {111}면 및 {100}면의 비율이 줄어 상대적으로 효과가 감소되기 때문에, 적당한 값 이하인 것이 필요하고, 또, 비교적 기여도는 낮지만, 구리 합금 선재의 강도 향상 및 신선성 향상에 기여한다.

구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 311회절의 피크 강도 I(311)는 2θ=90±1°의 범위 내에서 피크 높이의 최대치(최고 강도)이다. 상관되는 {311}면에 대해서는, 그 총량이 많으면, 상대적으로 {111}면 및 {100}면의 비율이 줄어 상대적으로 효과가 감소되기 때문에, 적당한 값 이하인 것이 필요하고, 또, 비교적 기여도는 낮지만, 구리 합금 선재의 강도 향상 및 신선성 향상에 기여한다.

구리 합금 선재 표면의 X선 회절 분석은 다음과 같이 하여 측정한다. X선 회절 장치를 이용하여, θ-2θ법으로, 구리 합금 선재의 표면인 측면을 측정 대상으로 삼아, 40°∼100° 사이의 X선 회절 강도를 측정하고, 확인된 피크 강도로부터 노이즈인 백그라운드값을 빼서, 각 면의 피크 강도를 얻는다. X선 회절 분석에서는, 시료 홀더 상에, 복수의 구리 합금 선재를 접촉시켜 동일 방향으로 병렬 설치한다.

또한, 구리 합금 선재에 대해서, 인장 강도가 1000MPa 이상, 도전율이 60%IACS 이상을 만족하고, 또, Ag의 함유량을 X(질량%), 구리 합금 선재의 인장 강도를 Y(MPa), 그리고 구리 합금 선재의 도전율을 Z(%IACS)라 하였을 때, Ag의 함유량 X, 인장 강도 Y 및 도전율 Z는 하기 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)을 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 만족하는 구리 합금 선재는 강도 및 도전율의 밸런스가 더욱 양호해진다.

Y≥110X＋880　···식 (1)

Z≥-4.6X＋82　···식 (2)

Y≥-0.040Z＋117　···식 (3)

구리 합금 선재의 인장 강도는 JIS　Z　2241:2011에 준거하여 인장 시험을 실시함으로써 측정한다.

구리 합금 선재의 도전율은 JISH0505:1975에 준거하여 측정한다.

또한, 구리 합금 선재의 횡단면은 0.02㎜ 이상 0.08㎜ 이하의 직경을 갖는 원형 형상인 것이 바람직하다. 횡단면이 상기 범위 내의 직경을 갖는 원형 형상인 구리 합금 선재, 즉, 구리 합금 선재가 원주형 극세선이더라도, 고강도 및 고도전율의 밸런스가 뛰어나다.

또한, 구리 합금 선재의 횡단면은 0.060㎜ 이상 0.500㎜ 이하의 장변 및 0.005㎜ 이상 0.040㎜ 이하의 단변을 갖는 리본형일 수 있다. 횡단면이 상기 범위 내의 장변 및 단변을 갖는 리본형 극세선이더라도, 구리 합금 선재는 고강도 및 고도전율의 밸런스가 뛰어나다.

리본형 구리 합금 선재의 강도 및 도전율은 리본형으로 성형하기 전의 원주형 구리 합금 선재, 예를 들면, 원주형 극세선의 강도 및 도전율과 크게 다르지 않다. 즉, 리본형으로 성형하기 전의 원주형 구리 합금 선재의 강도 및 도전율이 원하는 값 이상이면, 리본형 구리 합금 선재의 강도 및 도전율은 원하는 값 이상이다.

이와 같이, 구리 합금 선재는 높은 신선성을 갖기 때문에, 극세선까지 구리 합금 선재를 세선화해도, 종래에는 없었던 고강도 및 고도전율의 밸런스가 뛰어난 극세선을 얻을 수 있다. 이로써, 지금까지 실현화시키지 못하였던 레벨에서의 상기 제품의 소형화, 회로의 공간 절약화, 회로수 증대 등이 가능해져, 제품의 고부가가치화에 기여할 수 있다.

다음으로, 실시형태의 구리 합금 선재의 제조 방법에 대해서 설명한다.

실시형태의 구리 합금 선재의 제조 방법에서는, 상기 합금 조성을 갖는 주괴를 구리 합금 선재의 최종 선경까지 신선하는 동안, 적어도 1회의 열처리를 실시한다. 이 열처리는 Ag의 석출 및 재결정을 목적으로 하는 시효 열처리이다. 열처리 온도는 바람직하게는 400℃ 이상 500℃ 이하이다. 또한, 열처리 시간은 Ag의 충분한 석출량을 얻기 위하여, 바람직하게는 10시간 이상 100시간 이내이다.

또한, 상기 열처리 전후의 시료에 대하여 냉간 신선 가공을 실시한다. 여기에서는, 열처리 전의 냉간 신선 가공을 제1 신선 가공, 열처리 후의 냉간 신선 가공을 제2 신선 가공이라 한다. 열처리 후에 냉각한 시료를 제2 신선 가공함으로써, 구리 합금 선재를 제조할 수 있다.

제2 신선 가공의 가공도에 대한 제1 신선 가공의 가공도의 비(제1 신선 가공의 가공도/제2 신선 가공의 가공도)(이하, 간단히 가공도비라고도 함)는 5.0이상 12.0이하이다. 상기 가공도비가 5.0미만이면, 제2 신선 가공 후에 얻어지는 구리 합금 선재에 대해서, 최종 신선율이 크게 저하되기 때문에, 원하는 강도를 얻지 못한다. 상기 가공도비가 5.0이상이면, 상기 열처리 시의 승온으로부터 가열 유지 온도역에서 조기에 재결정시켜서 축적 변형을 소멸시킬 수 있는 동시에, 후공정인 제2 신선 가공에서 신선 불량의 원인이 되는 취화를 억제할 수 있다. 상기 가공도비가 12.0초과이면, 열처리 전의 제1 신선 가공의 신선율을 떨어뜨리게 되기 때문에, 저가공도의 시료를 열처리하게 된다. 그 결과, 열처리 시의 변형 개방이 늦어지기 때문에, 취화가 진행되어, 후공정의 세선화가 곤란해진다.

또한, 각 신선 가공에서의 1패스 감면율은 0.9㎜보다 굵은 선경에서는 15% 이상 35% 이하, 0.9㎜ 이하의 선경에서는 10% 이상 25% 이하이다. 그 밖의 신선 조건은 조업에서 사용되는 극히 일반적 조건인 신선 속도, 다이스 치수, 캡스턴 지름을 적용한다.

여기서, 각 신선 가공의 가공도는 이하의 식으로 산출 가능하다.

가공도: η=2×ln(신선 전의 선경/신선 후의 선경)

ln: 자연대수

또한, 열처리 시의 재결정 방위 및 신선 가공도는 구리 합금 선재의 상기 피크 강도에 크게 기여한다.

예를 들면, 열처리를 실시하지 않을 경우, 최종 가공도가 높아지거나 재결정 조직을 형성하지 않기 때문에, 피크 강도 I(200)가 낮고, 피크 강도 I(111)가 너무 높아져, 구리 합금 선재의 신선성이 저하된다. 더욱이, 통상적으로, 피크 강도 I(111)가 증가하면, 구리 합금 선재의 고강도화가 초래되기 쉽지만, 열처리를 실시하지 않으면, 구리 합금 선재의 강도 상승도가 낮아지는 경우가 있다.

또한, 상기 가공도비가 5.0미만일 경우, 피크 강도 I(200)가 높고, 피크 강도 I(111)가 너무 낮아져, 제1 피크 강도비 및 제2 피크 강도비에 영향을 미친다. 상기 가공도비가 12.0초과일 경우, 피크 강도 I(200)가 낮고, 피크 강도 I(111)가 너무 높아져, 제1 피크 강도비 및 제2 피크 강도비에 영향을 미친다.

또한, 피크 강도 I(220) 및 피크 강도 I(311)에 대해서는 적극적으로 제어한다는 뜻은 아니지만, 이들 비율이 높아지면, 피크 강도 I(200) 및 피크 강도 I(111)가 가져오는 효과가 상대적으로 저하되는 악영향이 있다. 상기 제조 조건을 만족함으로써, 원하는 범위에 넣는 것이 가능해진다.

이와 같이, 열처리, 제1 신선 가공 및 제2 신선 가공을 실시함과 함께, 가공도비를 상기 범위 내로 함으로써, X선 회절 분석으로 얻어지는 피크 강도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 열처리에 대해서, 승온 속도를 1℃/min 이상으로 하면, 승온 과정에서의 취화 진행을 효율적으로 억제 가능하다. 또한, 열처리 시의 승온 속도가 빠를수록, 취화 진행 억제에 효과적이지만, 열처리를 실시하는 장치의 간편화로부터, 승온 속도의 상한치는 15℃/min 이하인 것이 바람직하다.

또한, 열처리 전의 제1 신선 가공의 가공도가 0.69이상 2.31이하이면, 취화 진행을 억제 가능하여, 후가공인 제2 신선 가공에서의 세선화가 용이해진다.

또한, 상기 열처리 전에, 상기 열처리로 Ag 석출을 촉진시키기 위한 용체화 열처리를 실시해도 된다. 용체화 열처리에 대해서, 열처리 온도는 바람직하게는 700℃ 이상 900℃ 이하이며, 열처리 시간은 바람직하게는 10분 이상 5시간 이내이다. 용체화 열처리는 Ag을 고용시키기 위함이며, 보다 균질의 Ag 석출물을 많이 석출하기에 유효하다.

또한, 상기와 같이, 리본형으로 성형하기 전의 원주형 구리 합금 선재의 강도 및 도전율은 리본형 구리 합금 선재의 강도 및 도전율과 크게 다르지 않다. 그 때문에, 제2 신선 가공으로 얻어진 구리 합금 선재를 압연 가공함으로써, 리본형 구리 합금 선재를 제조할 수 있다.

상기 구리 합금 선재는 강도, 도전율 및 신선성이 뛰어난 밸런스가 요구되는 마이크로 스피커 리드선 등의 기기 접속 케이블에 적합하게 사용된다.

이상 설명한 실시형태에 따르면, 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 소정 면의 피크 강도에 착안하여, 소정 면의 피크 강도비를 소정 범위 내로 제어함으로써, 강도, 도전율 및 신선성의 밸런스가 뛰어난 구리 합금 선재를 얻을 수 있다.

이상, 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 개시의 개념 및 특허 청구 범위에 포함되는 모든 양태를 포함하며, 본 개시의 범위 내에서 여러 가지로 개변할 수 있다.

[실시예]

다음으로, 실시예 및 비교예에 대해서 설명하겠지만, 본 개시는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1∼34 및 비교예 1∼12, 14)

표 1에 나타내는 합금 조성을 갖는 동시에, 외경 6㎜ 이상 39㎜ 이하로 주조한 주괴에 대하여, 표 2에 나타내는 조건으로, 4㎜ 이상 9㎜ 이하의 선경까지 냉간 신선 가공인 제1 신선 가공을 실시하고, 승온 속도를 10℃/min에서 열처리를 실시하고, 냉각 후에 최종 선경까지 냉간 신선 가공인 제2 신선 가공을 실시하여, 원주형 구리 합금 선재를 제조하였다. 각 신선 가공의 가공도는 가공도 η=2×ln(신선 전의 선경/신선 후의 선경)(ln은 자연대수)으로부터 산출하였다. 또한, 가공도비는 제1 신선 가공의 가공도를 제2 신선 가공의 가공도로 나누어서 산출하였다.

(실시예 35)

실시예 1과 동일하게 하여 원주형 구리 합금 선재를 얻었다. 계속해서, 원주형 구리 합금 선재를 압연 가공하여, 횡단면이 0.080㎜의 장변 및 0.007㎜의 단변을 갖는 리본형 구리 합금 선재를 제조하였다.

(실시예 36∼37)

제1 신선 가공을 실시하기 전에, 주괴에 대하여 800℃, 2h의 용체화 열처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 구리 합금 선재를 제조하였다.

(비교예 13)

표 1에 나타내는 합금 조성을 갖고, 주조에 의해 표 2에 나타내는 최종 선경을 갖는 원주형 구리 합금 선재를 제조하였다. 즉, 비교예 13에서는, 실시예 1에서의 열처리, 제1 신선 가공 및 제2 신선 가공을 실시하지 않았다.

또한, 표 1에 나타내는 구리 합금 선재에는, 불가피 불순물로서 S, Pb, Sb, Bi가 포함되며, 불가피 불순물의 함유량은 원소마다 0.0001질량% 미만, 원소의 합계 0.0005질량% 미만이었다.

[표 1]

[표 2]

[측정 및 평가]

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 선재에 대하여 하기 측정 및 평가를 실시하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

[1]　X선 회절 분석

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 선재에 대하여, X선 회절 장치(스펙트리스 주식회사 제조, X' Pert　PRO　MRD)를 이용하여, θ-2θ법으로, 구리 합금 선재 표면을 측정 대상으로 삼아, 선경이 가늘기 때문에 충진하듯이 가로로 나란히 정렬하여 최저 20㎜×40㎜의 면적을 확보한 상태에서, 40°∼100° 사이의 X선 회절 강도를 측정하고, 확인된 피크 강도로부터 노이즈인 백그라운드값을 빼서, 각 면의 피크 강도를 얻었다. X선 회절 분석에서는, 시료 홀더 상에, 복수의 구리 합금 선재를 접촉시켜 동일 방향으로 병렬 설치하였다.

[2]　인장 강도

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 선재를 2개(n=2) 사용하여, JIS　Z　2241:2011에 근거하여 인장 시험을 실시하고, 2개의 측정치를 평균함으로써, 인장 강도를 산출하였다.

[3]　도전율

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 선재를 2개(n=2) 사용하여, JISH0505:1975에 근거하여 측정을 실시하고, 2개의 측정치를 평균함으로써, 도전율을 산출하였다.

[4]　식 (1)(Y≥110X＋880)

Ag의 함유량을 X(질량%), 그리고 구리 합금 선재의 인장 강도를 Y(MPa)로 하여, 식 (1)을 계산해서, 이하의 순위매김을 하였다.

식 (1)을 만족함: 유

식 (1)을 만족하지 못함: 무

[5]　식 (2)(Z≥-4.6X＋82)

Ag의 함유량을 X(질량%), 그리고 구리 합금 선재의 도전율을 Z(%IACS)로 하여, 식 (2)를 계산해서, 이하의 순위매김을 하였다.

식 (2)를 만족함: 유

식 (2)를 만족하지 못함: 무

[6]　식 (3)(Y≥-0.040Z＋117)

구리 합금 선재의 인장 강도를 Y(MPa), 그리고 구리 합금 선재의 도전율을 Z(%IACS)로 하여, 식 (3)을 계산해서, 이하의 순위매김을 하였다.

식 (3)을 만족함: 유

식 (3)을 만족하지 못함: 무

[7]　신선성

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 구리 합금 선재에 대하여, 선경 0.02㎜까지 신선한 후의 전체 길이와 신선 전체 공정중에 일어난 단선 회수를 측정하여, 이하의 순위매김을 하였다. 또한, 실시예 35에서는, 리본형으로 압연 가공하기 전의 원주형 구리 합금 선재(선경 0.02㎜)에 대하여 측정하였다. 신선 길이에 대한 단선 회수가 1회/100㎞ 이하이면, 신선성이 양호하다.

신선 길이에 대한 단선 회수가 1회/100㎞ 이하: ○

신선 길이에 대한 단선 회수가 1회/100㎞ 초과: ×

[표 3]

표 1∼3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼37에서는, Ag의 함유량 및 제1 피크 강도비가 각각 소정 범위 내로 제어되었기 때문에, 인장 강도, 도전율 및 신선성이 모두 양호하였다. 한편, 비교예 1∼14에서는, Ag의 함유량 및 제1 피크 강도비 중 적어도 한쪽이 소정 범위 내로 제어되지 않았기 때문에, 인장 강도, 도전율 및 신선성 중 적어도 하나 이상이 불량이었다.

Claims

Ag을 1.0질량% 이상 6.0질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 합금 조성을 가지며,
표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111) 및 220회절의 피크 강도 I(220)에 대해서, 상기 피크 강도 I(220)에 대한 상기 피크 강도 I(111)의 피크 강도비(상기 피크 강도 I(111)/상기 피크 강도 I(220))는 0.50이상 1.50이하인,
구리 합금 선재.
제1항에 있어서,
상기 표면의 X선 회절 분석으로 얻어지는 111회절의 피크 강도 I(111), 200회절의 피크 강도 I(200), 220회절의 피크 강도 I(220) 및 311회절의 피크 강도 I(311)에 대해서, 상기 피크 강도 I(220)에 대한 상기 피크 강도 I(111)와, 상기 피크 강도 I(200)와, 상기 피크 강도 I(311)와의 합계 강도의 피크 강도비((상기 피크 강도 I(111)＋상기 피크 강도 I(200)＋상기 피크 강도 I(311))/상기 피크 강도 I(220))는 1.20이상 3.00이하인,
구리 합금 선재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 합금 조성은 추가로 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하 함유하는,
구리 합금 선재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
인장 강도가 1000MPa 이상, 도전율이 60%IACS 이상을 만족하고, 또, Ag의 함유량 X(질량%), 인장 강도 Y(MPa) 및 도전율 Z(%IACS)는 하기 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)을 만족하는,
구리 합금 선재.
Y≥110X＋880　···식 (1)
Z≥-4.6X＋82　···식 (2)
Y≥-0.040Z＋117　···식 (3)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
횡단면이 0.02㎜ 이상 0.08㎜ 이하의 직경을 갖는 원형 형상인,
구리 합금 선재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
횡단면이 0.060㎜ 이상 0.500㎜ 이하의 장변 및 0.005㎜ 이상 0.040㎜ 이하의 단변을 갖는 리본형인,
구리 합금 선재.