WO2011105686A2 - 고강도, 고전도성 동합금 및 그 제조방법 - Google Patents

고강도, 고전도성 동합금 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2011105686A2
WO2011105686A2 PCT/KR2010/008698 KR2010008698W WO2011105686A2 WO 2011105686 A2 WO2011105686 A2 WO 2011105686A2 KR 2010008698 W KR2010008698 W KR 2010008698W WO 2011105686 A2 WO2011105686 A2 WO 2011105686A2
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conductivity
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workability
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김인달
최상영
이지훈
전보민
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주식회사 풍산
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

Definitions

  • Cu-Cr alloys which are excellent as high-conductivity copper alloys, are difficult to manufacture and include problems that cannot be easily manufactured at low cost, high quality, and high yield.
  • the molten metal thus formed is subjected to hot rolling, solution treatment, intermetallic rolling, aging treatment, intermetallic rolling, annealing, and the material obtained through the above process to meet the required thickness.
  • the product is obtained by processing.
  • Zr targets Zr which has high electrical conductivity but lacks tensile strength and maintains tensile strength, while the physical properties of the elongation required for workability are unclear, and all the above physical properties are maintained. It is not known at all how the hardness appeared.
  • It is hot rolled by heating at 880 ⁇ 980 ° C, it is manufactured by cold rolling, but before or after the cold rolling to aging treatment at a temperature of 360 ⁇ 470 ° C to produce excellent copper alloy for punchability.
  • the above-mentioned technologies secure properties such as strength and conductivity by controlling the solid solution and precipitation of Cr or Cr-Si based compounds mainly through processes such as hot rolling, cold rolling, solutionization, and aging treatment.
  • the molten metal of the above composition is used as an ingot to produce precipitates through processes such as hot rolling, hot rolling, solutionization, and aging treatment to improve strength and electrical conductivity.
  • Line 3 above describes 25 other elements.
  • the group ( ⁇ ) shown in the periodic table includes groups of 1-8 to ⁇ 111 (8 families) and
  • IA alkaline metal
  • alkaline earth metals: 4 elements except Be, Mg
  • the elements belong to Group 10 except for Group VII A (Halogen), Group VI I (Oxygen) and Group VA (Nitrogen).
  • Group VII A Halogen
  • Group VI I Oxygen
  • Group VA Nirogen
  • Table 1 shows the examples of Cu—Cr or Cu—Zr, Cu—Cr_Zr, and Ni, B, Fe, and P as Cu-Cr (Examples 1 to 5).
  • Cu-Zr type (Examples 6 to 9) are Mg, Ag, Be as other elements, and Cu-Cr-Zr type (Examples 10 to 22) as one element (Examples 11 to 15) 'Example 22), 2 types (Examples 16 to 17) and 3 types (Examples 18 to 21), as well as no information on tensile strength, and very unclear about the conductivity Is shown.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and promotes deoxidation using Si used in the Shindong plant, and does not cause any inconvenience in manufacturing even if it contains an element constituting an alloy such as Cr and Sn, In addition, it is formulated with components that can be melt cast even in non-oxidizing or reducing atmospheres. It has high conductivity without sacrificing tensile strength and has appropriate high processability. Also, Cr is layered on Cu matrix in preparing copper alloy materials. It is an object of the present invention to provide a copper alloy composition and a method for producing the same, which are suitable for making a low production cost by shortening the process without performing a high temperature solution after the end of hot rolling for a satisfactory solution.
  • the present invention for achieving the above object is 100% by weight, Cr
  • the balance consists of a highly conductive copper alloy characterized by being composed of Cu and unavoidable impurities.
  • the Cr is limited to 0.2 to 0.4% by weight because it does not satisfy the tensile strength of less than 0.2% by weight, and when it exceeds 0.4% by weight, Cr or Cr compound increases in the Cu base, which adversely affects the plating property. to be.
  • Sn is limited to 0.05 to 0.15% by weight, less than 0.05% by weight has no effect of inhibiting Cr precipitation or improving tensile strength at high temperature, and when it exceeds 0.15% by weight, the conductivity is greatly reduced and the stress corrosion resistance is inferior. Because.
  • Zn is limited to 0.05 to 0.15% by weight, less than 0.05% by weight does not have an effect of improving the heat release peelability of degassing and plating in dissolution casting, and when it exceeds 0.15% by weight, there is no further improvement effect on the above effects. This is because the decrease in electrical conductivity increases at the same time.
  • the Si is limited to 0.03 to 0.07% by weight in the manufacturing process after deoxidation and ingot heating at the time of melt casting at 0.03% by weight ⁇ 3 ⁇ 4
  • the amount of Mg in the range of 0.01 to 0.30 ⁇ 3 ⁇ 4 is limited to 0. If the content is less than 0% by weight, Mg-based precipitates are inadequate and do not contribute to the strength improvement. This is because there is a problem that the Mg content decreases toward the end of the casting according to the casting time.
  • the present invention also describes a manufacturing process for obtaining the desired strength and high conductivity for the above materials.
  • the present invention is the step of dissolving, casting to obtain an ingot to the above composition, the step of hot rolling by heating the ingot 900 ⁇ 1000 ° C, the cold rolling step, the first 2 to 8 hours at 400 ⁇ 500 ° C It consists of a step of aging, a cold rolling step, and a second aging process for 2 to 8 hours at 370 to 450 ° C.
  • the high-conductivity copper alloy of the present invention can be manufactured without any problems since the Sindong plant, which has a conventional modern equipment, is within the range of using an ingot heating furnace or a hot rolling mill.
  • the aging time is long and less economical at less than 370 ° C., and over 45 CTC is not easy to overage, so optimum aging hardening cannot be realized.
  • Figure 1 shows a Cr-Si-based precipitates and Mg-Si-based precipitates scanning electron micrograph
  • Figure 2 is an EDS analysis of the Cr-Si-based precipitates
  • Figure 3 shows the EDS analysis for the Mg-Si-based precipitates.
  • the present invention uses Zn, Sn, Si, and Mg used in the Shindong plant to obtain tensile strength, which is the final alloy characteristic, without surface defects.
  • 1 is a scanning electron micrograph of Cr-Si precipitates and Mg-Si precipitates.
  • 2 is an EDS analysis of Cr-Si precipitates.
  • An alloy having the composition shown in Table 1 was dissolved in a high frequency melting furnace to coat the molten metal with charcoal or argon gas to prevent oxidation, thereby producing an ingot having a thickness of 200 mm * width 600 mm * length 7000 mm using a semi-continuous casting apparatus. .
  • the unstable casting part of the top and bottom of the ingot was cut and hot rolled at 96C C after hot rolling.
  • Hot rolling end The hot rolling mill of thickness 12mm was rapidly cooled by spray water, cooled to room temperature, and wound up to coil shape. Thereafter, 1 mm of both sides were ground to remove the surface scale. Cold rolling was performed to a thickness of 0.2 mm, aging at 475 ° C. * 6 hours, cold rolling to a thickness of 0.2 mm, and tensile annealing was performed at 425 t> 4 hours to prepare a rolling bath.
  • pickling and polishing were also performed after the selective aging treatment for surface cleaning, and after the first heat treatment, a straightening was performed using a tension leverler.
  • the present invention is not limited to the manufacturing process according to the above embodiment, cold rolling, aging treatment, surface cleaning (hot pickling) after hot rolling, as is usually carried out in the Shindong plant to meet the individual customer requirements quality ), Tensile annealing, tension beveling and the like may be selected and combined as necessary.
  • Tensile strength and elongation were specified according to KS B0802, and electrical conductivity related to thermal and electrical conductivity was specified according to KS D0240.
  • Samples 1 to 10 of the present invention are Comparative Examples 1 to 10 and Example Nos. (1) to (4) of Korean Patent No. 10-2009-0004626 of the present invention. Strength and (10) to (13)
  • the tensile strength of the present invention is shown below the lower than 490N / mm 2 of the comparative example and the sample number of the invention (13), (14), (16), the minimum Vickers hardness of the present invention Sample Nos. (10), (13) to (16) of the present invention below 164, and Comparative Examples and Sample Nos. (11) and (12) of the invention below the minimum conductivity of 78% IACS of the present invention. ), (15) and (16).
  • the comparative example and the conventional invention were inferior to the present invention with respect to some characteristics.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-89832 is inferior in electrical conductivity to the present invention, but the strength is found to be somewhat superior. This is shown by the characteristics according to the present invention and other element additions. Moreover, the data about elongation which require hardness and workability shown in this invention are not shown.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-89832 has a problem in that an increase in manufacturing cost is accompanied by a solution treatment process.
  • the present invention combines the elongation required for high conductivity and high workability while increasing or maintaining tensile strength, and in the manufacture of copper alloy material, after hot rolling to completely dissolve Cr in the Cu matrix. It is characterized by having a cheap copper alloy composition and its manufacturing process by shortening the process without performing high temperature solution.
  • the comparative example was inferior to the present invention with respect to some characteristics.
  • the entire sample of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-89832 does not correspond to the composition range of the present invention, and the sample numbers (14), (15), and (18), which are examples using P or Mn, respectively, In contrast to the invention.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-89832 is inferior in electrical conductivity to the present invention, but the strength is found to be somewhat superior. This is shown by the characteristics according to the present invention and other element additions. Moreover, the data about elongation which require hardness and workability shown in this invention are not shown.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-89832 has a problem that the manufacturing cost is accompanied by a solution treatment process.
  • the present invention combines the elongation required for high conductivity and high processability while increasing or maintaining tensile strength, and in the manufacture of a copper alloy material, after hot rolling to completely dissolve Cr in a Cu matrix. It is characterized by having a cheap copper alloy composition and its manufacturing process by shortening the process without performing high temperature solution.
  • the present invention can be widely used in copper alloy materials having elongation required for high conductivity and workability without dropping tensile strength with respect to electrical and electronic materials such as semiconductor leadframe materials, terminals and connector materials.

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Abstract

본 발명은 신동공장에서 사용되고 있는 Si을 사용하여 탈산을 촉진시키고, Cr, Sn 등의 합금을 구성하는 원소를 함유시켜도 제조에 불편이 없고, 대기, 비산화 또는 환원분위기에서도 용해주조가 가능한 성분으로 조성하여 인장강도를 떨어뜨리지 않으면서도 고전도성을 겸비함과 함께 적정한 고가공성을 갖게하고, 또한 동합금 소재를 제조함에 있어 Cr을 Cu 매트릭스에 충분히 고용시키기 위한 열간압연 종료 후의 고온 용체화를 실시하지 않으므로서 공정의 단축화로 저렴한 제조원가를 갖게 하는데 적합한 동합금에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 100 중량%로서, Cr 0.2~0.4 중량%, Sn 0.05~0.15 중량%, Zn 0.05~0.15 중량%, Mg 0.01~0.30 중량%, Si 0.03~0.07 중량% 이고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물로 조성됨을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금으로 이루어지고, 또한 본 발명은 상기한 조성의 용탕을 얻는 단계, 주괴를 얻는 단계, 상기 주괴를 900~1000℃ 가열하여 열간압연하는 단계, 냉간압연하는 단계, 400~500℃에서 2~8시간 1차 시효처리하는 단계, 냉간압연하는 단계, 370~450℃에서 2~8시간 2차 시효처리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 동합금의 제조방법으로 이루어진다.

Description

【발명의 명칭】
고강도, 고전도성 동합금 및 그 제조방법
【배경기술】
종래로부터 반도체용 리드프레임 재나 단자, 콘넥터 재에는 전기, 열전도성 이 우수한 동 (銅)계 재료가 널리 사용되어 왔다. 동계 재료는
고집 적화나 소형화로 나아감에 따라 전기 , 열전도성 외에 가공성에 필요한 고신율성 , 도금성 등의 표면상태가 우수한 고전도성 동합금이 한층 더 강력하게 요구되고 있다.
이에 대웅하기 위하여 여 러 가지 동합금이 개발되어 왔지만 고전도성 동합금으로서 우수한 Cu-Cr 계 합금은 제조에 어 려움이 있고, 저비용, 고품질 및 고수율로 용이하게 제조할 수 없는 문제점을 포함하고 있다.
일본특개 2003-89832 호 (이하"선기술 1)에서 청구항 4 는 Cr
0.02 ~ 0.4 중량 %, Zn 0.01 ~ 0.3 중량%이고, Ti, Ni, Fe, Sn, Si, Mn, Co, Al, B, In 및 Ag 중 1 종 이상을 0.005 ~ 1.0 중량 % 함유하고, 잔부가 Cu 로
이루어지고 있으며 , 이 렇게 조성된 용탕을 주괴로 하여 열간압연, 용체화처 리, 넁간압연, 시효처 리, 넁간압연, 소둔공정을 거치고, 상기 공정을 통하여 얻어진 소재를 필요로 하는 두께에 맞도록 가공하여 제품을 얻게 된다.
그러나 상기한 선기술 1 에서는 Cr 과 달리 Zr 을 대상으로 하고 있는 것으로 도전율이 높은 반면 인장강도가 부족하고 인장강도를 유지하면서 가공성에 필요한 연신율에 대한 물성치가 불분명하고, 또한 상기의 모든 물성치를 유지하면서 경도가 어떻게 나타난 것인지에 대해 전혀 알 수 없는 것으로 나타나 있다.
또한 일본특개 2001-181757 호 (이하" 선기술 2"라 함)는 Cr
0.2 ~ 0.35 중량 %, Sn 0.1 ~ 0.5 중량 %, Zn 0.1 ~ 0.5 중량 %, Si 0.05 ~ 0.1 중량 % 이고, 여기에 Pb, Bi, Ca, Sr, Te, Se, 희토류원소 중 1종 이상이고, 잔부가 Cu로 조성된 동합금이 알려져 있고, 이러한조성의 용탕을 주괴로 하여
880~980°C에서 가열하여 열간압연하고, 냉간압연을 통해 제조하되 상기 냉간압연 전 또는 후에 360~470°C의 온도로 시효처리하여 타발가공성에 우수한 동합금을 제조하고 있다.
상기한 선기술들은 열간압연, 냉간압연, 용체화 및 시효처리 등의 공정을 통해 주로 Cr또는 Cr-Si계 화합물물의 고용 및 석출을 제어한 것에 의해서 강도, 도전성 등의 특성을 확보한다.
상기한 선기술 2에서 0.3 ~ 0.4중량 % 전후의 Cr을 함유한 동합금은 고온의 용체화처리를 하지 않고 제조한다면 최종 압연판에서 수십 의
Stringer상이나 수 마이크론 크기의 입상 석출물이 많이 발생하며, 이러한 것에 기인한 결함이나 석출물과 Cu기지의 화학적 성질의 상의에 의해 도금성에 악영향을 미치고 있다.
또한 일본특개평 7-54079호 (이하" 선기술 3" 이라 함)는 Cr
0·01~0.2중량 %, Zr 0.005 ~1중량 % 이고, 여기에 기타 원소로서 Ni, Sn, Zn 각각 0.005 ~ 10중량 %, Fe, Co, Te, Nb 각각 0.005 ~ 5중량 %, Be, Mg, Mo, W, Y, Ta, 희토규원소 각각 0.001 ~ 2중량 Mn, Al각각 0.001 ~ 10중량 %, Si, Ge, V, Cd, Hf Sb, Ga각각 0.001 ~ 5중량 %, Ag 0.001 ~ 3증량 %, B, P 각각 0.001 ~ 1중량 % 조성하고 있다.
상기한 조성의 용탕을 주괴로 하여 열간압연, 넁간압연, 용체화 및 시효처리 등의 공정을 통해 석출물을 생성시켜 강도 및 전기전도도를 향상시키고자 하고 있다. 상기한 선기술 3은 기타원소를 25종으로
대상으로 하고 있다.
즉, 주기율표 상에 나타난족 (族)은 1八족~\^111족 (8개 족) 및
18족~¥11ᅀ족 (7개 족)인 총 15족으로 되어 있는데, 그 중 선기술 3은 I A 족 (알칼리금속), ΠΑ (알칼리 토금속: Be, Mg 을 제외 한 4 개원소),
VII A (할로겐족), V I A 족 (산소족) , VA 족 (질소족)을 제외 한 10 족에 속하는 원소를 망라하여 대상으로 하고 있다. 그러나 실시 예를 나타낸 (표 1)에서는 Cu— Cr 계 또는 Cu-Zr 계, Cu-Cr_Zr 계를 대상으로 하여, Cu-Cr 계 (실시 예 1 ~ 5)에 Ni, B, Fe, P 를 기타원소로, Cu-Zr 계 (실시 예 6 ~ 9)에 Mg, Ag, Be 를 기타원소로, Cu-Cr-Zr 계 (실시 예 10 ~ 22)에서는 기타원소로서 1 종 (실시 예 11 ~ 15' 실시 예 22), 2 종 (실시 예 16 ~ 17), 3 종 (실시 예 18 ~ 21)을 대상으로 실시하고 있을 뿐만 아니라 인장강도에 대한 정보는 전혀 나타나 있지 않고, 도전율에 대해서도 매우 불분명하게 나타나 있다.
상기와 같이 선기술 3 에서 문제되고 있음은 기타원소로서 25 종을 총망라
함으로서, 마치 25 종의 모든 원소가 균등물로써 동일 내지는 유사한 작용 효과를 수반하는 것으로 기 재하고 있으나, 상기 한 실시 예에서 밝힌 바와 같이 선기술 3 에 대한 실질적 인 기술적 구성은 실시 예에 국한하여 판단하여야 됨 이 분명하다.
따라서 선기술 3 에서는 인장강도를 향상시키거나 또는 유지하면서 고전도성 및 신율을 동시에 겸비할 수 있는데 한계가 있으며 , 또한 동합금 소재를 제조함에 있어서 용체화공정을 수반함으로써 제조비용의 상승요인을 발생하는 등의 문제점이 있어 왔다.
한편, 대한민국 특허 10—2009-0004626(이하" 선기술 4" 라 함)에서는
Cr 0.2 ~ 0.4 중량 %, Sn 0.05 ~ 0.4 중량 %, Zn 0.05 ~ 0.4 중량 %, Si
0.01 ~ 0·05 중량 % P 및 Mn 0.003 ~ 0.02 중량 % 이고, 잔부가 Cu 로 이루어지고 있다.
본 발명에서는 상기한 선기술 4 합금의 강도 및 전기 전도도의 특성보다 더 우수한 특성의 합금을 개발하기 위해 선기술의 실시 예에 예시되어 있는 성분에 Mg 을 첨가하여 고강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금 제조방법을 발명하고자 하였다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명은 상기 한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 신동공장에서 사용되고 있는 Si 을 사용하여 탈산올 촉진시키고, Cr, Sn 등의 합금을 구성하는 원소를 함유시켜도 제조에 불편이 없고, 대기, 비산화 또는 환원분위기에서에서도 용해주조가 가능한 성분으로 조성하여 인장강도를 떨어뜨리지 않으면서도 고전도성을 겸비 함과 함께 적정한 고가공성을 갖게 하고, 또한 동합금 소재를 제조함에 있어 Cr 을 Cu 매트릭스에 층분히 고용시키기 위한 열간압연 종료 후의 고온 용체화를 실시하지 않으므로서 공정의 단축화로 저 렴 한 제조원가를 갖게 하는데 적합한 동합금 조성 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적 이 있다.
【기술의 해결방법】
상기 한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 100 중량 %로서, Cr
0.2 ~ 0.4 중량 %, Sn 0.05 ~ 0.15 중량 %>, Zn 0.05 ~ 0.15 중량 %, Mg
0·01 ~ 0.30 중량 %, Si 0.03 ~ 0.07 중량 % 이고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물로 조성됨을 특징으로 하는 고전도성 동합금으로 이루어진다.
상기한 조성에서 Cr 을 0.2 ~ 0.4 중량%로 한정한 것은 0.2 중량 % 미만에서는 인장강도를 만족시 키지 않고, 0.4 중량 % 초과시는 Cu 기지 중에 Cr 또는 Cr 화합물이 많아져 도금성 에 악영향을 미치기 때문이다.
Sn 을 0.05 ~ 0.15 중량 % 한정한 것은 0.05 중량 % 미만에서는 고온에서의 Cr 석출 억제효과나 인장강도 향상의 효과가 없고, 0.15 중량 % 초과시는 도전율의 대폭적 인 저하와 내응력 부식성 이 뒤떨어지 게 되기 때문이다. Zn 을 0.05 ~ 0.15 중량 % 한정한 것은 0.05 중량 % 미만에서는 용해주조에 있어서 탈가스 및 도금의 내열 박리성을 개선하는 효과가 없고, 0.15 중량 % 초과시는 상기 한 효과에 대한 더 이상의 개선효과가 없음과 동시에 도전율의 저하가 커지기 때문이다.
Si 를 0.03 ~ 0.07 중량 %로 한정한 것은 0.03 중량 <¾ 미만에서는 용해주조시에 있어서 탈산 및 주괴 가열 이후의 제조공정의
Cr 화합물 (Cr2Si 등)의 생성 이 불층분하기 때문에 강도에 기 여하지 못하고 또한 Cr 계 석출물 형성에 작용하지 않고, 0.07 중량 % 초과시는 Cr 화합물이 과잉으로 생성되기 때문에 석출물이 크고 많아질 뿐 아니라 고용 Si 도 증가해 도전율을 저하시키 기 때문이다.
Mg 을 0.01 ~ 0.30 중량 <¾ 한정한 것은 0.이 중량 % 미만에서는 Mg 계 석출물 생성 이 불층분하기 때문에 강도 향상에 기 여하지 못하고, 0.3 중량 % 초과하면 주조시 Mg 의 산화성 맟 휘발성 이 강하기 때문에 주조시간에 따라 주조 후반으로 갈수록 Mg 함량이 감소되는 문제가 있기 때문이다.
본 발명은 상기 조성에서 Cr, Mg 및 Si 의 비율이 (Cr+ Mg)/Si=
2 ~ 10 이 되도록 함이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기한 소재에 대한 소망의 강도 및 고전도도를 얻기 위한 제조공정을 설명 한다.
본 발명은 상기한 조성 이 되 게 용해, 주조하여 주괴를 얻는 단계, 상기 주괴를 900 ~ 1000°C 가열하여 열간압연하는 단계, 냉간압연하는 단계, 400 ~ 500°C에서 2 ~ 8 시간 1 차 시효처 리하는 단계, 냉간압연하는 단계, 370 ~ 450°C에서 2 ~ 8 시간 2 차 시효처 리하는 단계로 이루어진다.
상기한 본 발명에서는 고온에서 주괴 가열에 대해서는 특별한 제약은 없으나, 90CTC미만에서 열간압연하는 경우 O 및 Cr 화합물의 석출이 많아지 기 때문에 900°C미만에서 열간압연하는 것은 바람직하지 않다. 본 발명의 고전도성 동합금은 통상의 근대적 설비를 가지는 신동공장이 주괴 가열로나 열간 압연기를 사용하는 범위내에 있어 근본적으로 문제없이 제조 가능하 다ᅳ
열간압연 개시부터 최종 패스까지 통상 10분 전후로 종료해, 수냉 등의 냉각 후 열간 압연조를 코일 모양으로 권취한다. 석출물이 대량으로
조대화하지 않도록 예를 들면 rc/초와 같은 서넁은 피하는 것이 바람직하다. 상기 수냉에 이어서 일정 두께가 되도록 넁간압연 한후 시효처리한다.
상기한 1차 시효처리 조건에서 저온-장시간 또는 고온 -단시간에서 최적의 시효경화를 실현할 수 있는 것으로, 40C C 미만에서는 시효시간이 길어 경제적이지 못하고, 50C C 초과시는 과시효로 되기 쉽기 때문에 최적의 시효경화를 실현할 수 없다.
상기한 2차 시효처리 조건에서는 370 °C 미만에서는 시효시간이 길어 경제적이지 못하고, 45CTC초과시는 과시효가 되기 쉽기 때문에 최적의 시효경화를 실현 할 수 없다.
상기한 1차 시효처리 및 2차 시효처리는 벳치 (batch)식 소둔로에서 행하는 것이 바람직하다.
상기 1차 시효처리 및 2차 시효처리를 통하여 Cr-Si계 석출물 및
Mg-Si계 석출물을 형성시켜 고인장강도를 확보할수 있다.
도 1은 Cr-Si계 석출물 및 Mg— Si계 석출물 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이고, 도 2는 Cr-Si계 석출물에 대한 EDS분석도. 도 3은 Mg- Si계 석출물에 대한 EDS분석도를 나타낸 것이다.
【유리한 효과】
이상에서와 같이 본 발명은 신동공장에서 사용되고 있는 Zn,Sn,Si 및 Mg을사용하여 표면결함이 없으면서 최종 합금 특성인 인장강도를
떨어뜨리지 않으면서도 고전도성 및 가공성에 필요로 하는 연신율을 겸비함과 함께 동합금 소재를 제조함에 있어 Cr 을 Cu 매트릭스에 층분히 고용시키 기 위 한 열간압연 종료 후의 고온 용체화를 실시하지 않으므로서 공정의 단축화로 저 렴한 제조원가를 갖게 하는데 적합한 동합금의 조성 및 그 제조가 가능한 공업상 현저 한 효과를 이를 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1 은 Cr-Si 계 석출물 및 Mg-Si 계 석출물 주사전자현미 경 사진. 도 2 는 Cr-Si 계 석출물에 대한 EDS 분석도.
도 3 은 Mg-Si 계 석출물에 대한 EDS 분석도.
【발명을 실시하기 위 한 최선의 형 태】
다음은 실시 예를 통하여 본 발명을 설명 한다.
하기 (표 1)에 나타낸 성분조성을 가지는 합금을 고주파 용해로에서 용해하여 산화방지를 위해 용탕을 목탄이나 아르곤가스로 피복하면서 반연속주조 장치를 이용하여 두께 200mm*폭 600mm*길이 7000mm 의 주괴를 제조하였다.
주괴의 Top 과 Bottom 의 주조 불안정 부분을 절단하여 주괴 가열 후 열간압연 개시온도 96C C로 열간압연을 실시하였다.
열간압연 종료 두께 12mm 의 열간 압연조를 신속하게 스프레이에 의 한 수냉을 실시하여 상온까지 냉각한 후 코일 모양으로 권취하였다. 그 후 표면 스케일을 제거하기 위해 양면 1mm 를 면삭하였다. 그리고 두께 0.2mm 가 되 게 냉간압연하고, 475 °C *6 시간의 시효처리 하고, 다시 두께 0.2mm 가 되 게 냉간압연하고 , 425t>4 시간의 인장소둔 처리를 실시하여 압연조를 제조하였다.
또한 표면 세척을 위해 선택적 인 시효처리 실시 후에 대해서도 산세연마를 실시함과 함께 1 번째의 열처리 후에는 텐션 레벨러 (tension leverler)로 교정 가공을 실시하였다. 본 발명은 상기 실시 예에 따른 제조공정은 이 것으로 한정되는 것은 아니며, 개별 고객 요구 품질에 대웅하기 위해 신동공장에서 통상 실시되는 것과 같이 열간압연 후에 대해 냉간압연 , 시효처 리 , 표면클리닝 (산세연마), 인장소둔, 텐션 베벨링 등의 공정을 취사 선택하여 필요에 따라 대웅하여 조합할 수도 있다.
【표 1】
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
상기한 조성 및 제조공정을 통해 얻은 시험편을 잘라 표면결함, 인장강도
(TS), 연신율 (E1), 비커스경도 (Hv), 전기전도도 (EC)를 조사하여 시험결과를 (표 2)에 나타내었다.
인장강도 및 연신율은 KS B0802 에 준해, 열 및 전기 의 전도성과 관계되는 전기 전도도는 KS D0240 에 준해, 특정하였다.
표면결함은 압연조의 폭 및 길이 방향의 모두 중앙에 해당되는 부위에서 폭 30mm*길이 10m 의 시험편을 잘라 육안으로 관찰해 길이 lm 이상의 결함을 세어 평가하였다.
다만, 근본적으로 합금 자체의 건전성과 관계없는 를마크, 찍힘 , 굵힘 , 이물 등은 대상에서 제외하였다.
【표 2]
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000012_0001
상기 (표 1) 및 (표 2)에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명 시료 1~10은 비교예 1~10 및 종래발명인 대한민국 특허 10-2009- 0004626호의 실시예 번호 (1)~(4), (10)~(13)에 비해 강도 및
전기전도도가 우수하면서도 강도 및 전기전도도의 조화가 잘 이루어진 우수한 합금으로 평가되었고, 표면결함은 비교예 2 및 종래발명인 시료번호 (12)에서만 발생하였다.
각 특성을 살펴보면, 본 발명의 인장강도에서 최하인 490N/mm2보다 아래인 비교예 및 종래발명의 시료번호 (13), (14), (16)으로 나타났고, 본 발명의 최소 비커스 경도인 164보다 아래인 종래발명의 시료번호 (10), (13) ~ (16)으로 나타났고, 본 발명의 최소 도전율인 78%IACS보다 아래인 비교예 및 종래발명의 시료번호 (11), (12), (15), (16)으로 나타났다. 상기 한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 몇 개의 특성에 대해서 비교예 및 종래발명은 본 발명에 비해 뒤떨어졌다.
한편, 종래기술로서 특개 2003-89832 호의 전체시료는 본 발명의 조성범위와 일치되는 것이 없는 것으로, P 또는 Mn 을 각각 사용하고 있는 예인 시료번호 (14), (15), (18)에 대해 본 발명과 대비하였다.
특개 2003-89832 호는 본 발명보다 전기전도도에서 뒤떨어지지만 강도는 다소 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 발명과 다른 원소첨가에 따른 특성으로 보여진다. 또한 본 발명에 나타낸 경도 및 가공성을 요하는 연신율에 대한 데이터가 나타나 있지 않다.
뿐만 아니라 상기 에서 언급한 바와 같이 특개 2003-89832 호는 용체화처 리 공정 이 수반됨으로서 제조원가의 상승요인이 수반되는 문제가 있다.
종래기술로서 특개평 7-54079 호에서는 시료번호 (16), (17)은 본 발명에 비해 경도 및 도전율이 뒤떨어졌으며, 인장강도 및 연신율에 대한 데이터가 나타나 있지 않다.
이상에서와 같이 본 발명은 인장강도를 증대 내지는 유지하면서 고전도성과 고가공성에 필요로 하는 연신율을 겸비함과 함께 동합금 소재를 제조함에 있어 Cr 을 Cu 매트릭스에 층분히 고용시 키기 위한 열간압연 종료 후의 고온 용체화를 실시하지 않으므로서 공정의 단축화로 저 렴한 동합금 조성 및 그 제조공정을 갖게 하는데 그 특징 이 있다.
【발명의 실시를 위한 형 태】
상기한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 몇 개의 특성에 대해서 비교예는 본 발명에 비해 뒤떨어졌다. 한편, 종래기술로서 특개 2003-89832 호의 전체시료는 본 발명의 조성범위와 일치되는 것이 없는 것으로 , P 또는 Mn 을 각각 사용하고 있는 예인 시료번호 (14), (15), (18)에 대해 본 발명과 대비하였다.
특개 2003-89832 호는 본 발명보다 전기전도도에서 뒤떨어지지만 강도는 다소 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 발명과 다른 원소첨가에 따른 특성으로 보여진다. 또한 본 발명에 나타낸 경도 및 가공성을 요하는 연신율에 대한 데이터가 나타나 있지 않다.
뿐만 아니라 상기에서 언급한 바와 같이 특개 2003-89832 호는 용체화처리 공정 이 수반됨으로서 제조원가의 상승요인이 수반되는 문제가 있다.
종래기술로서 특개평 7-54079 호에서는 시료번호 (16), (17)은 본 발명에 비해 경도 및 도전율이 뒤떨어졌으며ᅳ 인장강도 및 연신율에 대한 데이터가 나타나 있지 않다.
이상에서와 같이 본 발명은 인장강도를 증대 내지는 유지하면서 고전도성과 고가공성 에 필요로 하는 연신율을 겸비함과 함께 동합금 소재를 제조함에 있어 Cr 을 Cu 매트릭스에 층분히 고용시키 기 위한 열간압연 종료 후의 고온 용체화를 실시하지 않으므로서 공정의 단축화로 저 렴한 동합금 조성 및 그 제조공정을 갖게 하는데 그 특징 이 있다. 【산업상 이용가능성】
본 발명은 반도체용 리드프레임재나 단자, 콘넥터재 등의 전기 및 전자 재료 등에 대하여 인장강도를 떨어뜨리지 않으면서도 고전도성 및 가공성에 필요로 하는 연신율을 겸비한 동합금 소재에 널리 사용될 수 있다.

Claims

【특허청구범위】
【청구항 1]
100중량 %로서 , Cr 0.2 ~ 0.4중량 %, Sn 0.05 ~ 0.15중량 %, Zn
0.05 ~ 0.15중량 %, Mg 0.01 ~ 0.30중량 %, Si 0.03 ~ 0.07증량 % 이고, 잔부가 Cu 및 불가피한불순물로 조성됨을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금.
【청구항 2】
제 1항에 있어서,
Cr, Mg 및 Si 의 비율이 (Cr+Mg)/Si= 2 ~ 10 인 것을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금.
【청구항 3】
제 1항에 있어서,
고인장강도가 490 ~ 570N/mm2, 고전도성이 78 ~ 89%IACS, 연신율이 10~ 12% 인 것을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성올 갖는 동합금.
【청구항 4】
100 중량%로서 , Cr 0.2 ~ 0.4 중량 %, Sn 0.05 ~ 0.15 중량 %, Zn 0.05 ~ 0.15중량 %, Mg 0·01~0.30중량 %, Si 0.03 ~ 0.07중량 % 이고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물로 조성된 용탕올 얻는 단계, 주괴를 얻는 단계, 상기 주괴를 900~1000°C 가열하여 열간압연하는 단계, 냉간압연하는 단계, 400~500°C에서 2~8 시간 1 차 시효처리하는 단계, 냉간압연하는 단계, 370~450°C에서 2~8 시간 2 차 시효처리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금의 제조방법.
【청구항 5】
제 4항에 있어서, 상기 열간압연 후 수넁처리 하고, 냉간압연 함을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금의 제조방법.
【청구항 6】
제 4항에 있어서,
상기 1 차 시효처리 및 2 차 시효처리가 벳치 (batch)식 소둔로에서 행하여짐을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금의 제조방법.
【청구항 7】
제 4항 또는 제 6항에 있어서,
상기 1 차 시효처리 및 2 차 시효처리를 통하여 Cr-Si 계 석출물 및 Mg-Si 계 석출물올 형성시켜 고인장강도을 확보함을 특징으로 하는 고인장강도, 고가공성, 고전도성을 갖는 동합금의 제조방법.
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