KR20170013881A - Copper alloy sheet material, production method therefor, and electrical/electronic component comprising said copper alloy sheet material - Google Patents
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Abstract
EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등에 이용하는 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적절한, 도전성과 내응력 완화 특성이 우수하고, 굽힘 가공성을 겸비한 구리 합금 재료 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, Cr를 0.10 ∼ 0.50 질량%와, Mg를 0.01 ∼ 0.50 질량% 포함하고, Zr, Ti 중의 적어도 1종을 합계로 0.00 ∼ 0.20 질량% 함유하는 제 1 첨가 원소군, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종을 합계로 0.00 ∼ 0.50 질량% 함유하는 제 2 첨가 원소군으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 구리 합금 판재로서, 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 있어서, 입경이 30㎛ 이하의 결정립이 30 ∼ 70%의 면적률을 가지는 구리 합금 판재, 및 그 제조 방법과 상기 구리 합금 판재로 이루어지는 전기전자 부품이다. Which is suitable for lead frames, relays, switches, sockets, and other connectors used for automotive parts, EVs, and HEVs, as well as for peripheral infrastructures and photovoltaic systems, and copper alloys Material and a method of manufacturing the same. A first additive element group containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr and 0.01 to 0.50 mass% of Mg and containing 0.00 to 0.20 mass% of a total of at least one of Zr and Ti, and at least one element selected from the group consisting of Zn, Fe , A second additive element group containing at least one of Sn, Ag, Si and Ni in a total amount of 0.00 to 0.50 mass%, and the balance of Cu and unavoidable impurities , A copper alloy plate having a surface area perpendicular to the width direction TD of the plate and having a grain size of 30 탆 or less and a grain size of 30 to 70%, a method for producing the same, and an electric / electronic part comprising the copper alloy plate .
Description
본 발명은, 전기자동차(EV; Electric Vehicle), 하이브리드 자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)를 중심으로 한 차량 탑재용 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터 외에, 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적합한 구리 합금 재료 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connector for vehicles mounted on an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a peripheral infrastructure, a photovoltaic power generation system, Socket and the like, and a method of manufacturing the same.
EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등의 용도에 있어서는, 구리 합금 재료가 일반적으로 사용되고 있다. 최근의 EV, HEV의 기술개발 경쟁과 그것에 따르는 성능 향상의 요구에 수반하여, 회로 전원의 고전압화나 전자기기 치수의 소형화에 의한, 회로의 고 전류밀도화가 진행되고 있고, 이것에 대응하여 통전(通電)시의 저항 발열 및 그것에 따르는 회로 접속 신뢰성을 더 높이는 것이 필요해지고 있다. 이 문제를 해결하는 것에 있어서, 구리 합금 재료에는, 저항 발열을 억제하기 위한 높은 도전성, 발열했을 때에 회로 접속 신뢰성을 유지하기 위한 우수한 내응력 완화 특성이 요구된다. 또한, 소형화 등에 있어서, 부품 설계의 자유도를 높이는 관점에서, 굽힘 가공성과 같은 가공성이 양호한 것이 필요해지고 있다. BACKGROUND ART Copper alloy materials are generally used in applications such as EVs, HEVs, automotive parts, connectors for peripheral infrastructures, photovoltaic systems, and other lead frames, relays, switches, and sockets. With the recent competition for technology development of EVs and HEVs and the demand for improvement of the performance thereof, there has been progressing in the circuit high current density due to the high voltage of the circuit power source and the miniaturization of electronic devices. In response to this, It is necessary to further increase the resistance heat generation and the circuit connection reliability corresponding thereto. In solving this problem, a copper alloy material is required to have high conductivity for suppressing resistance heat generation, and excellent stress relaxation resistance for maintaining circuit connection reliability at the time of heat generation. In addition, in view of miniaturization and the like, from the viewpoint of improving the degree of freedom in part design, it is required that the workability such as bending workability is good.
중간 정도의 강도와 높은 도전성을 가지는 합금계로서 구리-크롬(Cu-Cr)계 구리 합금, 구리-지르코늄(Cu-Zr)계 구리 합금, 구리-희박티탄(Cu-희박 Ti)계 구리 합금 등을 들 수 있다. 이러한 구리 합금에서는, 일반적으로, 가공에 의해 얻어지는 가공 조직에 비해, 열처리 후에 얻어지는 재결정 조직이, 굽힘 가공성이 양호해진다. 특허문헌 1에서는, Cu-Cr계 구리 합금의 합금 성분과 제조 조건을 조정하는 것으로, 재결정 후의 결정입경과 그 변동 계수를 제어하고, 굽힘 가공성과 내응력 완화 특성을 개선하고 있다. 특허문헌 2에서는, Cu-Cr계 구리 합금, Cu-Zr계 구리 합금, Cu-희박 Ti계 구리 합금의 합금 성분과 제조 조건을 조정하는 것으로, 재결정 방위인 Cube 방위를 발달시키고, 굽힘 가공성과 내응력 완화 특성을 개선하고 있다. (Cu-Cr) type copper alloy, a copper-zirconium (Cu-Zr) type copper alloy, a copper-lean titanium (Cu-lean Ti) type copper alloy and the like as an alloy system having medium strength and high conductivity . In such a copper alloy, in general, the recrystallized structure obtained after the heat treatment is better in bending workability than the processed structure obtained by working. In Patent Document 1, the crystal grain size after recrystallization and the coefficient of variation thereof are controlled by adjusting the alloy composition and manufacturing conditions of the Cu-Cr-based copper alloy to improve bending workability and stress relaxation resistance. In Patent Document 2, the Cube orientation as the orientation of recrystallization is developed by adjusting the alloy components and the manufacturing conditions of the Cu-Cr-based copper alloy, Cu-Zr-based copper alloy and Cu-lean Ti-based copper alloy, And the stress relaxation property is improved.
EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 있어서, 회로의 접속 신뢰성을 유지하기 위해서는, 통전시의 저항 발열 등에 의해 열이 부가되었을 때에, 접압(接壓)을 유지할 필요가 있다. 이러한 요구로부터 구리 합금 재료에는, 높은 도전성과 내응력 완화 특성이 요구된다. 또한, 부품 설계의 자유도의 관점에서, 굽힘 가공성이 양호한 것도 요구된다. In order to maintain the connection reliability of circuits in automotive parts such as EVs and HEVs, connectors in peripheral infrastructures and photovoltaic systems, and other lead frames, relays, switches, sockets, etc., When heat is applied, it is necessary to maintain contact pressure. From these demands, copper alloy materials are required to have high conductivity and stress relaxation resistance. In addition, from the viewpoint of degree of freedom in part design, it is also required that the bending workability is good.
특허문헌 1에서는, 합금 성분과 제조 조건을 조정하고, 재결정 입경과 그 변동 계수를 제어하는 것으로, 내응력 완화 특성과 양호한 굽힘 가공성을 겸비한 합금 재료의 기술이 기재되어 있다. 이 재료는, 응력 완화율(SRR: Stress Relaxation Ratio)이, 25%까지 높아지는 것을 허용한 것이다. 그러나, 상기와 같이 향후의 한층 더의 회로의 고 전류밀도화의 조건하에서 사용하는 재료로서는, 내응력 완화 특성을 더 개선하는 것이 요구되고 있다. Patent Document 1 discloses a technique of an alloying material which has an anti-stress relaxation property and good bending workability by adjusting alloy components and manufacturing conditions and controlling the recrystallized grain size and the coefficient of variation thereof. This material allows the stress relaxation ratio (SRR) to increase to 25%. However, as described above, it is required to further improve the stress relaxation resistance as a material to be used under the condition of high current density of the circuit in the future.
또한, 특허문헌 2에 기재되는 Cu-Cr계 구리 합금, Cu-Zr계 구리 합금, Cu-희박 Ti계 구리 합금은, 재결정 방위인 Cube 방위를 발달시키는 것으로 굽힘 가공성을 개선하고, 합금 성분과 제조 조건을 조정하는 것으로 내응력 완화 특성을 겸비하고 있다. SRR가 30%까지 되는 경우가 있어서, 상술한 바와 같이, 향후의 한층 더의 회로의 고 전류밀도화를 생각하면, 내응력 완화 특성에 개량의 여지가 더 있다. Further, the Cu-Cr type copper alloy, Cu-Zr type copper alloy, and Cu-lean Ti type copper alloy described in Patent Document 2 improve the bending workability by improving the orientation of the Cube which is the orientation of recrystallization, By adjusting the conditions, the stress relaxation characteristics are combined. The SRR may be up to 30%. As described above, there is more room for improvement in the stress relaxation resistance in consideration of the further increase in the current density of the circuit in the future.
상기의 사정에 비추어서, 본 발명의 과제는, 최근, 기술 진보가 현저한 EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등에 이용하는 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적절한, 높은 도전성과 내응력 완화 특성이 우수하고 굽힘 가공성을 겸비한 구리 합금 재료 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a connector for use in an EV, a vehicle component centered on an HEV, a peripheral infrastructure, a photovoltaic power generation system or the like, a leadframe, a relay, a switch, A copper alloy material having excellent conductivity, excellent stress relaxation property and bending workability, and a method for producing the same.
본 발명자들은, 상기의 관점에서 EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등의 요구 성능의 향상에 대응할 수 있는 구리 합금 재료에 대해서 연구를 거듭했다. 그 결과, Cr를 0.10 ∼ 0.50 질량%와 Mg를 0.10 ∼ 0.50 질량%, 또한 Zr, Ti 중의 적어도 1종류를 합계로 0.01 ∼ 0.20 질량%, Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종류를 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 구리 합금 재료의 제조 조건을 연구하여, 가공 조직과 재결정 조직이 들어가서 섞인 특정의 반연화 조직의 금속 조직으로 하는 것으로, 우수한 내응력 완화 특성과 굽힘 가공성을 양립할 수 있는 것을 발견했다. 이것에 의해, 높은 도전성, 내응력 완화 특성, 및 양호한 굽힘 가공성을 겸비한 구리 합금 재료를 얻을 수 있었다. 본 발명은 이 발견에 근거하여 완성하기에 이른 것이다. From the above viewpoints, the inventors of the present invention have found that, from the viewpoint of the above, the present inventors have succeeded in improving the required performance of connectors for automobile parts and peripheral infrastructures, solar power generation systems, and other lead frames, relays, We have studied about alloy materials. As a result, it is possible to obtain a Cr alloy containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr, 0.10 to 0.50 mass% of Mg and 0.01 to 0.20 mass% of a total of at least one of Zr and Ti in total of at least one of Zn, Fe, Sn, Ag, And a balance of 0.01 to 0.50 mass% in total, and the remainder is composed of Cu and unavoidable impurities. The metal alloy is made into a metal structure of a specific semi-softened structure mixed with a processed structure and a recrystallized structure, It has been found that excellent stress relaxation resistance and bending workability can be achieved at the same time. As a result, a copper alloy material having high conductivity, stress relaxation resistance, and good bending workability was obtained. The present invention has been completed on the basis of this finding.
즉, 본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다. That is, according to the present invention, the following means are provided.
(1) Cr를 0.10 ∼ 0.50 질량%와, Mg를 0.01 ∼ 0.50 질량% 포함하고, Zr, Ti 중의 적어도 1종을 합계로 0.00 ∼ 0.20 질량% 함유하는 제 1 첨가 원소군, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종을 합계로 0.00 ∼ 0.50 질량% 함유하는 제 2 첨가 원소군으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 구리 합금 판재로서(단, 상기 Zr, Ti 중의 적어도 1종, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종은, 어느 1종 이상을 함유시켜도 좋고, 어느 종도 함유시키지 않아도 좋은 임의 첨가 성분이다.),(1) a first additive element group containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr and 0.01 to 0.50 mass% of Mg and containing at least one of Zr and Ti in a total amount of 0.00 to 0.20 mass% A second additive element group containing at least one of Sn, Ag, Si, and Ni in a total amount of 0.00 to 0.50 mass%, and the balance of Cu and unavoidable impurities (Provided that at least one of Zr and Ti and at least one selected from the group consisting of Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni may be contained in any one or more of them, It is an arbitrary additive ingredient which may not be required.),
판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 있어서, 입경이 30㎛ 이하의 결정립이 30 ∼ 70%의 면적률을 가지는 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재. And a grain size of 30 占 퐉 or less in the cross section perpendicular to the width direction TD of the plate has an area ratio of 30 to 70%.
(2) Zr, Ti 중의 적어도 1종을 합계로 0.01 ∼ 0.20 질량% 함유하는 제 1 첨가 원소군, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량% 함유하는 제 2 첨가 원소군으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는, (1)에 기재된 구리 합금 판재. (2) a first additive element group containing at least one of Zr and Ti in a total amount of 0.01 to 0.20 mass% and at least one of Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni in a total amount of 0.01 to 0.50 mass% , And a second additive element group containing at least one element selected from the group consisting of copper (Cu) and copper (Cu).
(3) 재료 표면에의 초기 부하 응력을 0.2% 내력(耐力)의 80%로 하고, 150℃ 중에서 1000시간 방치했을 때의 응력 완화율이 20% 이하이며,(3) The stress relaxation rate when the initial load stress on the material surface is set to 80% of the 0.2% proof stress and left at 150 占 폚 for 1000 hours is not more than 20%
90°W 굽혔을 때에 R/t가 1.0으로 균열이 발생하지 않는, (1) 또는 (2)에 기재된 구리 합금 판재. The copper alloy sheet according to (1) or (2), wherein no crack is generated when R / t is 1.0 when bent 90 ° W.
(4) 도전율이 60%IACS 이상인, (1) ∼ (3)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재. (4) The copper alloy sheet according to any one of (1) to (3), wherein the electrical conductivity is 60% IACS or more.
(5) (1) ∼ (4)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법으로서,(5) A process for producing a copper alloy sheet material according to any one of (1) to (4)
(a) 구리 합금 판재에 상당하는 합금 소재의 용해 주조(a) Dissolution casting of alloy materials equivalent to copper alloy sheet
(b) 850 ∼ 1050℃에서 균질 가열 처리(b) Homogeneous heat treatment at 850 ~ 1050 ℃
(c) 750℃ 이상에서 열간 가공을 행하고, 열간 가공을 끝낸 후, 700℃까지 1.3 ∼ 1.6℃/초로 냉각(c) After hot working at a temperature of 750 ° C or higher, after the hot working is finished, cooling to 700 ° C at 1.3-1.6 ° C / sec
(d) 90% 이하의 가공률로 냉간 가공(d) Cold working at a processing rate of 90% or less
(e) 350 ∼ 650℃에서 10분 ∼ 24시간의 열처리 후, 냉각 속도 2℃/분 이하로 300℃까지 냉각,(e) After heat treatment at 350 to 650 ° C for 10 minutes to 24 hours, cooling to 300 ° C at a cooling rate of 2 ° C /
(f) 50% 이하의 가공률로 마무리 가공(f) Finishing with a machining rate of 50% or less
(g) 250 ∼ 650℃에서 5초 ∼ 10시간의 응력 제거 소둔(stress-relief annealing)(g) stress-relief annealing at 250 to 650 ° C for 5 seconds to 10 hours.
을, 이 순서로 행하는 것을 특징으로 하는, 구리 합금 판재의 제조 방법. Is carried out in this order. ≪ / RTI >
(6) (1) ∼ (4)의 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재로 이루어지는 전기전자 부품. (6) An electric / electronic part comprising the copper alloy sheet material according to any one of (1) to (4).
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 하기의 기재로부터 보다 명백해질 것이다. These and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description.
본 발명의 구리 합금 재료는, 높은 도전성, 우수한 내응력 완화 특성, 및 양호한 굽힘 가공성을 겸비하고, EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓용 등에 적합하고, 이들의 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 회로 접속 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 구리 합금 재료의 제조 방법은, 상기의 우수한 물성을 구비한 구리 합금 재료를 제조할 수 있다. The copper alloy material of the present invention has high conductivity, excellent stress relaxation property, and good bending workability, and can be used as a connector for a vehicle component such as EV and HEV, a peripheral infrastructure, a photovoltaic power generation system, , Relays, switches, sockets, and the like, and it is possible to improve the circuit connection reliability of these vehicle components, peripheral infrastructure, and photovoltaic power generation system. Further, the method for producing a copper alloy material of the present invention can produce a copper alloy material having the above excellent physical properties.
본 발명의 구리 합금 재료의 바람직한 실시형태에 대해서, 설명한다. 여기서, 「구리 합금 재료」는, (가공 전이며 소정의 합금 조성을 가지는) 구리 합금 소재가 소정의 형상(예를 들면, 판(板), 조(條, strip), 박(箔) 등)으로 가공된 것을 의미한다. 이하에서는 실시형태로서 판재, 조재에 대해서 설명하지만, 그 형상은 이것으로 한정되는 것은 아니다. Preferred embodiments of the copper alloy material of the present invention will be described. Here, the "copper alloy material" is a material in which a copper alloy material (before processing and having a predetermined alloy composition) is formed into a predetermined shape (for example, a plate, a strip, a foil or the like) Means processed. Hereinafter, the plate material and the provisional material will be described as embodiments, but the shape thereof is not limited thereto.
본 발명의 구리 합금 재료는, Cr를 0.10 ∼ 0.50 질량%와, Mg를 0.01 ∼ 0.50 질량% 포함하고, Zr, Ti 중의 적어도 1종을 합계로 0.00 ∼ 0.20 질량% 함유하는 제 1 첨가 원소군, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종을 합계로 0.00 ∼ 0.50 질량% 함유하는 제 2 첨가 원소군으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 구리 합금 판재이며, 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 있어서, 입경이 30㎛ 이하의 결정립이 30 ∼ 70%의 면적률을 가지는 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재인 것을 특징으로 한다. 이 규정의 범위를 만족하는 것으로, 도전율(EC: Electrical Conductivity)이 60%IACS 이상이며, 재료 표면에의 초기 부하 응력을 0.2% 내력의 80%로 하고, 150℃ 중에서 1000시간 방치했을 때의 응력 완화율(SRR)이 20% 이하이며, 또한 90°W 굽힘에 있어서, R/t가 1.0 이하인, 높은 도전성, 내응력 완화 특성, 양호한 굽힘 가공성을 겸비한 재료가 얻어진다. 본 발명의 구리 합금 재료의 구성 조직, 합금 성분을, 이하에 상세하게 설명한다. 응력 완화율의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 0% 이상이다. 또한, 90°W 굽힘에 있어서 균열이 생기지 않는 R/t의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 0 이상이다. 또한, 도전율의 상한치에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 101%IACS 이하이다. The copper alloy material of the present invention comprises a first additive element group containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr and 0.01 to 0.50 mass% of Mg and containing at least one of Zr and Ti in a total amount of 0.00 to 0.20 mass% And a second additive element group containing at least one of Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni in a total amount of from 0.00 to 0.50 mass%, the balance being Cu and unavoidable impurities And the crystal grains having a grain size of 30 占 퐉 or less have an area ratio of 30 to 70% on a cross section perpendicular to the width direction TD of the plate. (Electrical Conductivity) of 60% IACS or more and an initial load stress on the surface of the material is set to 80% of the 0.2% proof stress and the stress A material having high conductivity, stress relaxation resistance, and good bending workability, having a relaxation ratio (SRR) of 20% or less and R / t of 1.0 or less at 90 ° W bending can be obtained. The constitutional structure and alloy components of the copper alloy material of the present invention will be described in detail below. The lower limit of the stress relaxation rate is not particularly limited, but is, for example, 0% or more. There is no particular limitation on the lower limit of the R / t at which cracking does not occur at 90 ° W bending, but is, for example, zero or more. The upper limit of the conductivity is not particularly limited, but is, for example, 101% IACS or less.
<본 발명의 구리 합금 재료의 재료 조직><Material Structure of Copper Alloy Material of the Present Invention>
본 발명의 구리 합금 재료는, 가공 조직과 재결정 조직이 들어가서 섞인 반연화 조직을 가지고 있고, 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면(압연 방향 RD와 판 두께 방향 ND로 이루어지는 단면)을 관찰했을 때에, 그 단면에 있어서 입경이 30㎛ 이하의 결정이 30 ∼ 70%의 면적률을 가진다. 상기 입경의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 1㎛ 이상이다. 판의 폭 방향 TD는, 압연 수직 방향이라고도 한다. 단순하게, 판재의 짧은 방향을 가리키는 것이 아니고, 판재 제조시의 압연 방향 RD에 대해서 수직이며, 또한 판재의 압연면 법선 방향(판 두께 방향 ND)에 대해서도 수직인 방향이 판의 폭 방향 TD이다. The copper alloy material of the present invention has a semi-softened structure in which a processed structure and a recrystallized structure are mixed, and when a section perpendicular to the width direction TD of the plate (cross section made of the rolling direction RD and the plate thickness direction ND) is observed, Crystals having a grain size of 30 탆 or less in the cross section have an area ratio of 30 to 70%. The lower limit of the particle diameter is not particularly limited, but is, for example, 1 占 퐉 or more. The width direction TD of the plate is also referred to as the rolling vertical direction. The direction perpendicular to the rolling direction RD of the plate material and perpendicular to the rolling direction normal direction (plate thickness direction ND) of the plate material is the width direction TD of the plate, not merely indicating the short direction of the plate material.
본 발명의 구리 합금 재료의 가공 조직은, 상기의 합금 조성의 재료를, 후술과 같이, 열간 가공 후에 냉간 가공을 실시하는 것으로 얻어진다. 일반적으로, 열간 가공 후의 재료의 결정입경은 100㎛ 전후로 크고, 재료 중의 입계 밀도는 작다. 이 때문에, 그것을 냉간 가공하여 얻어지는 가공 조직에 있어서도 재료 중의 입계 밀도가 작아지고, 내응력 완화 특성은 양호해진다. 이것에 비하여 본 발명에 있어서의 재결정 조직은, 가공 조직을 열처리하여 재결정시키는 것으로 얻어지고, 결정입경 30㎛ 이하이며, 가공 조직의 기초가 되는 열간 가공 후의 재료에 비해 결정입경이 작기 때문에, 재료 중의 입계 밀도가 크고, 가공 조직에 비해 내응력 완화 특성은 떨어지게 된다. The processed structure of the copper alloy material of the present invention can be obtained by subjecting the above alloy composition material to cold working after hot working as described later. Generally, the crystal grain size of the material after hot working is as large as about 100 mu m, and the grain boundary density in the material is small. Therefore, even in the processed structure obtained by cold working, the grain boundary density in the material becomes small, and the stress relaxation resistance is improved. On the other hand, the recrystallized structure of the present invention is obtained by recrystallizing a processed structure by heat treatment and has a crystal grain size of 30 탆 or less and a crystal grain size smaller than that of the material after hot working, The grain boundary density is large, and the stress relaxation property is lower than that of the processed structure.
이것에 비하여, 본 발명은, 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 있어서 입경이 30㎛ 이하의 결정이 30 ∼ 70%의 면적률을 가지도록 제어하는 것으로, 내응력 완화 특성의 저하를 방지하고, 또한 양호한 굽힘 가공성을 유지할 수 있다. 또한, 면적률은, 40000㎛2 정도의 영역을 관찰하여 측정하는 것이 바람직하다. 이 영역을 관찰하면, 구리 합금 판재 전역을 측정하지 않더라도, 목적의 면적률로 할 수 있다. 또한, 구리 합금 판재가 가공되어서 다른 부품의 일부가 되었을 경우라도, 그 부품으로부터 구리 합금 판재의 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면을 특정하고, 40000㎛2 정도의 영역을 관찰하는 것에 의해서, 목적의 면적률을 측정할 수 있다. On the other hand, in the present invention, the crystals having a grain size of 30 탆 or less at a cross section perpendicular to the width direction TD of the plate are controlled so as to have an area ratio of 30 to 70%, thereby preventing degradation of stress relaxation resistance , And good bending workability can be maintained. The area ratio is preferably measured by observing an area of about 40000 탆 2 . By observing this area, the target area ratio can be obtained without measuring the entire area of the copper alloy sheet material. In addition, even when the copper alloy sheet material is processed and becomes a part of other parts, a cross section perpendicular to the width direction TD of the plate of the copper alloy sheet material is specified from the part, and the area of about 40000 탆 2 is observed, Can be measured.
본 발명의 구리 합금 판재의 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 있어서, 결정입경이 30㎛ 이하의 영역이 30% 미만인 경우, 가공 조직이 과잉이 되고, 굽힘 가공성이 불충분하다. 또한, 결정입경이 30㎛ 이하의 영역이 70%보다 큰 경우, 재결정 조직이 과잉이 되고, 내응력 완화 특성이 저하된다. 본 발명에서 규정한 상기의 반연화 조직의 형성은, 후술의 제조 조건을 만족하는 것으로 얻어진다. 또한, 본 발명에 있어서의 결정입경은, 결정립의 장경(長徑)과 단경(短徑) 중, 장경을 의미한다. When the area of the crystal grain size is less than 30% in the section perpendicular to the width direction TD of the plate of the copper alloy plate of the present invention, the processed structure becomes excessive and the bending workability is insufficient. When the area of 30 mu m or less in grain size is larger than 70%, the recrystallized structure is excessive and the stress relaxation resistance is lowered. The formation of the semi-softened structure defined in the present invention is obtained by satisfying the production conditions described later. The crystal grain size in the present invention means the longest of the long and short diameters of the crystal grains.
(합금 성분)(Alloy component)
<Cr><Cr>
Cr은, 구리 합금 모상 중에 석출시키는 것으로, 도전성을 떨어뜨리는 일 없이, 강도와 내응력 완화 특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 있어서, Cr은 0.10 ∼ 0.50 질량%, 바람직하게는 0.15 ∼ 0.40 질량%, 더 바람직하게는 0.20 ∼ 0.35 질량% 포함된다. Cr량이 너무 적으면, 구리 모상 중의 Cr 또는 Cr를 포함하는 화합물의 양이 적어지기 때문에, 소망의 강도, 내응력 완화 특성이 얻어지지 않는다. 또한, 열처리 공정에 있어서 재결정이 과잉으로 진행되고, 상기의 반연화 조직을 얻기 어려워진다. 한편, 너무 많으면, 도전성의 저하, 구리 모상 중에 있어서의 조대(粗大) 화합물의 발생에 의한 강도의 저하, 굽힘 가공성에의 악영향 등의 문제가 생긴다. Cr is precipitated in the copper alloy parent phase, so that the strength and stress relaxation resistance can be improved without decreasing the conductivity. In the present invention, Cr is contained in an amount of 0.10 to 0.50 mass%, preferably 0.15 to 0.40 mass%, and more preferably 0.20 to 0.35 mass%. If the amount of Cr is too small, the amount of the Cr or Cr-containing compound in the copper foil phase becomes small, so that the desired strength and stress relaxation resistance can not be obtained. Further, in the heat treatment step, recrystallization proceeds excessively, and it becomes difficult to obtain the semi-softened structure. On the other hand, if it is too large, there arises problems such as lowering of conductivity, lowering of strength due to generation of coarse compounds in the copper matrix, and adverse effects on bending workability.
<Mg><Mg>
Mg는, 구리 모상 중에 고용(固溶) 원소로서 작용하는 것으로, 강도와 내응력 완화 특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 있어서, Mg는 0.01 ∼ 0.50 질량%, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.40 질량%, 더 바람직하게는 0.10 ∼ 0.30 질량% 포함된다. 함유량이 너무 적으면 상기의 각 특성의 개선 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 또한, 열처리 공정에 있어서 재결정이 과잉으로 진행되고, 상기의 반연화 조직을 얻기 어려워진다. 한편, 너무 많으면, 도전성의 저하, 가공성(예를 들면, 열간 가공성)에의 악영향 등의 문제가 생긴다. Mg는, 구리 모상 중에 고용 원소로서 작용하는 것으로 내응력 완화 특성을 향상시키기 때문에, P와 같이 Mg와 화합물을 형성하고 석출시키는 원소를 동시에 첨가하는 것은, 바람직하지 않다. Mg acts as a solid solution element in the copper matrix and can improve strength and stress relaxation resistance. In the present invention, Mg is contained in an amount of 0.01 to 0.50 mass%, preferably 0.05 to 0.40 mass%, and more preferably 0.10 to 0.30 mass%. If the content is too small, the above-mentioned characteristics can not be sufficiently improved. Further, in the heat treatment step, recrystallization proceeds excessively, and it becomes difficult to obtain the semi-softened structure. On the other hand, if the amount is too large, problems such as deterioration of conductivity and adverse effects on workability (for example, hot workability) arise. Since Mg acts as a solid solution element in the copper parent phase and improves the stress relaxation resistance, it is not preferable to simultaneously add an element that forms a compound with Mg and precipitates, like P.
<Ti, Zr><Ti, Zr>
본 발명에 있어서, 임의 첨가 성분으로서 첨가할 수 있는, 제 1 첨가 원소의 Ti, Zr는, 구리 모상 중에 석출시키는 것으로, 강도와 내응력 완화 특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 이 형태에 있어서, Ti, Zr 중의 적어도 1종류를 합계로 0.01 ∼ 0.20 질량%, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.15 질량%, 더 바람직하게는 0.10 ∼ 0.15 질량% 함유시켜도 좋다. 함유량이 너무 적으면 그 첨가의 효과가 충분하지 않고, 너무 많으면, 도전성의 저하, 가공성(예를 들면, 열간 가공성)에의 악영향 등의 문제가 생긴다. In the present invention, Ti and Zr of the first additional element, which can be added as an arbitrary addition component, are precipitated in the copper parent phase, so that the strength and stress relaxation resistance can be improved. In this embodiment of the present invention, the total content of at least one of Ti and Zr may be 0.01 to 0.20 mass%, preferably 0.05 to 0.15 mass%, more preferably 0.10 to 0.15 mass%. If the content is too small, the effect of the addition is not sufficient. If the content is too large, problems such as deterioration of conductivity and adverse effects on workability (for example, hot workability) arise.
<Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni><Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni>
본 발명의 바람직한 형태로서 임의 첨가 성분으로서 제 2 첨가 원소의 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni를 첨가하는 것으로, 강도, 내응력 완화 특성, 프레스성, 도금성 등의 재료 특성을 향상시킬 수 있다. 이 경우, Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종류를 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량%, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.40 질량%, 더 바람직하게는 0.10 ∼ 0.30 질량% 함유시켜도 좋다. 함유량이 너무 적으면, 제 2 첨가 원소의 첨가의 효과가 충분하지 않고, 너무 많으면, 도전성의 저하, 가공성(예를 들면, 열간 가공성)에의 악영향, 원료비의 증가 등의 문제가 생기는 경우가 있다. As a preferred embodiment of the present invention, by adding Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni of the second additional element as optional added components, it is possible to improve the material properties such as strength, stress relaxation resistance, . In this case, 0.01 to 0.50 mass%, preferably 0.05 to 0.40 mass%, more preferably 0.10 to 0.30 mass% of at least one of Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni may be contained. If the content is too small, the effect of the addition of the second additional element is not sufficient. If the content is too large, there may arise problems such as deterioration in conductivity, adverse effects on workability (for example, hot workability) and increase in raw material cost.
(제조 방법)(Manufacturing method)
다음에, 본 발명의 구리 합금 재료의 제조 방법의 바람직한 일례에 대해서 설명한다. Next, a preferable example of the method for producing the copper alloy material of the present invention will be described.
본 발명의 구리 합금 재료의 통상의 제조 공정을 나타내면, a. 용해 주조, b. 균질화 열처리, c. 열간 가공, d. 냉간 가공, e. 열처리, f. 마무리 가공, g. 응력 제거 소둔을 순서로 행하는 것으로 제조된다. 또한 열간 가공 후에 냉간 가공 전에 면삭(面削)을 행하는 것이 바람직하다. A typical manufacturing process of the copper alloy material of the present invention is as follows: a. Melt casting, b. Homogenization heat treatment, c. Hot working, d. Cold working, e. Heat treatment, f. Finishing, g. And stress relief annealing in that order. It is also preferable to perform cutting after hot working and before cold working.
이 제조 방법은, 종래와 동일한 정도의 공정 수이면서, 각각의 공정 조건을 적절히 설정하는 것으로, 목적의, 재료 특성의 향상을 실현할 수 있다. 이하에 상세히 기술하는 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 열간 가공 후의 냉각 속도와 냉간 가공의 가공률이 중요하고, 그 후속 공정인 마무리 가공이나 응력 제거 소둔은, 복수회 실시해도 좋다. This manufacturing method can realize the aimed improvement of the material properties by appropriately setting the respective process conditions while being the same as the conventional process number. As described in detail below, in the production method of the present invention, the cooling rate after hot working and the processing rate of cold working are important, and the subsequent finishing and stress relieving annealing may be performed a plurality of times.
<용해 주조><Dissolution Casting>
Cr를 0.10 ∼ 0.50 질량%와, Mg를 0.01 ∼ 0.50 질량% 포함하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 구리 합금 소재를 준비한다. 혹은, Cr를 0.10 ∼ 0.50 질량%와, Mg를 0.01 ∼ 0.50 질량% 포함하고, Zr, Ti 중의 적어도 1종을 합계로 0.01 ∼ 0.20 질량% 함유하는 제 1 첨가 원소군, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량% 함유하는 제 2 첨가 원소군으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지는 구리 합금 소재를 준비한다. 이 구리 합금 소재를 용해로(溶解爐)에 의해 용해 주조를 실시하고, 냉각하여 소정의 성분을 가지는 주괴를 얻는다. 용해 주조는, 통상의 방법으로 행할 수 있다. A copper alloy material containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr and 0.01 to 0.50 mass% of Mg and the balance of Cu and unavoidable impurities is prepared. Or a first additive element group containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr and 0.01 to 0.50 mass% of Mg and containing at least one of Zr and Ti in a total amount of 0.01 to 0.20 mass%, and at least one element selected from the group consisting of Zn, Fe, Sn , A second additive element group containing at least one of Ag, Si and Ni in a total amount of 0.01 to 0.50 mass%, and the balance of Cu and unavoidable impurities Prepare. This copper alloy material is subjected to melting and casting by a melting furnace and cooled to obtain an ingot having a predetermined component. Dissolution casting can be carried out by a usual method.
<균질화 열처리><Homogenization heat treatment>
균질화 열처리는, 주괴에 포함되는 화합물을 구리 모상 중에 고용시키고, 주괴의 성분을 균질화하기 위해서 실시한다. 이것에 의해, 첨가한 성분의 효과를 충분히 얻을 수 있게 되고, 또한 재료 중의 특성의 편차를 작게 할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 바람직하게는 850 ∼ 1050℃의 온도에서 0.5 ∼ 12시간, 보다 바람직하게는 900 ∼ 1050℃, 더 바람직하게는 950 ∼ 1050℃에서 균질화 열처리를 행한다. The homogenization heat treatment is carried out in order to homogenize the components of the ingot by solidifying the compound contained in the ingot in the copper matrix. As a result, the effect of the added components can be sufficiently obtained, and the deviation of the characteristics in the material can be reduced. In the present invention, homogenization heat treatment is preferably performed at a temperature of 850 to 1050 占 폚 for 0.5 to 12 hours, more preferably 900 to 1050 占 폚, and more preferably 950 to 1050 占 폚.
<열간 가공><Hot working>
균질화 열처리 한 직후의 주괴를 열간 가공(열간 압연 등)하여 판 두께를 얇게 한다. 열간 가공은 750℃ 이상의 온도에서 종료하고, 그 후 700℃까지 1.3 ∼ 1.6℃/s로 냉각(예를 들면 수냉)하고, 그 후 수냉한다. 열간 가공을 고온에서 종료하는 것으로 가공 후의 결정입경이 커지고, 또한 700℃까지의 냉각 속도를 늦게 하는 것으로 결정립이 성장하기 때문에, 열간 압연 후에 얻어지는 재료의 결정입경이 소정의 범위로 성장한다. 이것에 의해, 후속 공정인 냉간 가공에서 얻어지는 가공 조직의 내응력 완화 특성이 향상될 뿐만 아니라, 열처리 공정에 있어서 재결정의 기점이 되는 결정입계가 적어지기 때문에, 목표로 하는 반연화 조직이 얻어지기 쉬워진다. 700℃까지의 냉각 속도가 너무 늦으면, 균질화 열처리에 의해 구리 모상 중에 고용시킨 첨가 원소가, 냉각시에 조대 화합물로서 석출되고, 첨가 원소의 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다. 또한, 냉각시에 결정립이 조대하게 성장하고, 열간 압연 후에 얻어지는 재료의 결정입경이 소정의 범위보다 커지고, 후속 공정인 열처리 공정에 있어서, 목표로 하는 반연화 조직을 얻는 것이 어려워진다. 또한 700℃까지의 냉각 속도가 너무 빠르면, 냉각시에 결정립이 충분히 성장하지 않고, 열간 압연 후에 얻어지는 재료의 결정입경이 소정의 범위보다 작아지고, 후속 공정인 열처리 공정에 있어서, 목표로 하는 반연화 조직을 얻는 것이 어려워진다. The ingot immediately after the homogenization heat treatment is hot worked (hot rolling) to reduce the plate thickness. The hot working is terminated at a temperature of 750 DEG C or higher, and then cooled (for example, water cooling) to 1.3 to 1.6 DEG C / s up to 700 DEG C, and then water-cooled. Since the hot working is terminated at a high temperature, the crystal grain size after the processing increases, and the crystal grain grows by slowing the cooling rate to 700 占 폚. Therefore, the crystal grain size of the material obtained after hot rolling grows to a predetermined range. This not only improves the stress relaxation property of the processed structure obtained in the subsequent step of cold working but also reduces the grain boundaries that are the starting point of recrystallization in the heat treatment step, Loses. If the cooling rate to 700 占 폚 is too late, the additive element dissolved in the copper parent phase by the homogenization heat treatment precipitates as a coarse compound during cooling, and the effect of the additive element can not be obtained sufficiently. Further, the crystal grains grow to a great extent during cooling, the crystal grain size of the material obtained after hot rolling becomes larger than a predetermined range, and it becomes difficult to obtain the target semi-softened structure in the subsequent heat treatment step. If the cooling rate to 700 deg. C is too high, the crystal grains do not sufficiently grow at the time of cooling, the crystal grain size of the material obtained after hot rolling becomes smaller than the predetermined range, and in the subsequent heat treatment step, It becomes difficult to obtain an organization.
<면삭><Grounding>
열간 가공 후의 재료 표면에 형성된 산화 피막을 면삭에 의해 제거한다. 면삭 공정은 임의로 행해도 좋다. 면삭은, 공지의 방법으로 행할 수 있다. The oxide film formed on the surface of the material after the hot working is removed by means of a cut. The machining process may be performed arbitrarily. The surface roughening can be performed by a known method.
<냉간 가공><Cold working>
면삭 후의 재료를, 냉간 가공(예를 들면 냉간 압연) 90% 이하의 가공률로 행한다. 가공률은, 바람직하게는 30 ∼ 85%, 더 바람직하게는 가공률 50 ∼ 85%이다. 냉간 가공의 가공률이 너무 큰 경우, 후속 공정인 열처리 공정에 있어서 재결정이 진행되기 쉽고, 목표로 하는 반연화 조직이 얻어지지 않게 된다. 또한, 냉간 가공의 가공률이 너무 작으면, 후속 공정인 열처리 공정에서 재결정이 일어나기 힘들어질 가능성이 있기 때문에, 바람직하게는 30% 이상의 가공률로 냉간 가공을 행한다. The material after the machining is subjected to cold working (for example, cold rolling) at a working rate of 90% or less. The processing rate is preferably 30 to 85%, more preferably 50 to 85%. When the processing rate of the cold working is too large, recrystallization tends to proceed in the subsequent heat treatment step, and the desired semi-softened structure can not be obtained. If the processing rate of the cold working is too small, it is likely that recrystallization may be difficult to occur in the subsequent heat treatment step. Therefore, cold working is preferably performed at a processing rate of 30% or more.
<열처리><Heat treatment>
냉간 가공 후의 재료에 대해서, 450 ∼ 650℃에서, 10분 ∼ 24시간의 열처리를 행한다. 열처리에 의해, 가공 조직의 일부가 재결정되고 반연화 조직이 얻어지는 것 외에, 구리 모상 중에 미세한 석출물이 석출되고, 강도, 도전성, 내응력 완화 특성이 향상된다. 저온에서 단시간 처리하는 경우, 열처리시에 재결정이 생기기 힘들고, 목표로 하는 반연화 조직이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 석출량이 적고, 또한 석출되는 화합물의 입자 지름이 너무 미세하기 때문에, 강도, 도전성, 내응력 완화 특성의 향상은 기대할 수 없다. 또한, 고온에서 장시간 처리하는 경우, 열처리시에 재결정이 과잉으로 진행되고, 목표로 하는 반연화 조직이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 석출하는 화합물이 조대화되고, 도전성은 향상되지만, 강도, 내응력 완화 특성의 향상은 기대할 수 없다. 또한, 시효 열처리 후의 300℃까지의 냉각 속도는, ≤ 2℃/분으로 하는 것이 바람직하다. 300℃까지의 냉각 속도를 이 범위로 하는 것으로, 강도, 도전성, 내응력 완화 특성을 보다 향상시킬 수 있다. The material after the cold working is subjected to a heat treatment at 450 to 650 ° C for 10 minutes to 24 hours. Part of the processed structure is recrystallized by heat treatment to obtain a semi-softened structure, and fine precipitates are precipitated in the copper foil and the strength, conductivity, and stress relaxation characteristics are improved. When the treatment is carried out at a low temperature for a short time, recrystallization hardly occurs at the time of heat treatment, and not only a desired semi-softened structure is obtained but also a precipitated amount is small and the particle diameter of the precipitated compound is too small. Improvement of the stress relaxation property can not be expected. Further, when the treatment is carried out at a high temperature for a long time, the recrystallization proceeds excessively during the heat treatment, and not only the desired semi-softened structure is obtained but also the precipitation compound is coarsened and the conductivity is improved. The improvement of the characteristics can not be expected. The cooling rate up to 300 占 폚 after the aging heat treatment is preferably set at? 2 占 폚 / min. By setting the cooling rate to 300 占 폚 within this range, the strength, the conductivity, and the stress relaxation property can be further improved.
<마무리 가공><Finishing processing>
열처리 후의 재료에, 50% 이하, 보다 바람직하게는 10 ∼ 40%의 가공률로, 마무리 가공(마무리 압연 등)을 행한다. 마무리 가공에 의해, 강도가 향상되지만, 도전성, 내응력 완화 특성, 굽힘 가공성이 저하된다. 마무리 가공률이 너무 큰 경우, 도전성, 내응력 완화 특성, 굽힘 가공성이 현저하게 저하되고, 이후의 응력 제거 소둔 공정에서, 이들의 특성의 회복과 강도의 유지를 양립하는 것이 곤란해진다. (Finishing rolling, etc.) is performed on the material after the heat treatment at a processing rate of 50% or less, and more preferably 10 to 40%. The finishing process improves the strength but deteriorates the conductivity, the stress relaxation property and the bending workability. When the finishing rate is too high, the conductivity, stress relaxation resistance and bending workability are remarkably lowered, and it becomes difficult to achieve recovery of these characteristics and maintenance of strength in the subsequent stress relief annealing step.
<응력 제거 소둔><Stress removal annealing>
마무리 가공 후의 재료에 응력 제거 소둔을 행하는 것으로, 강도가 저하되지만, 도전성, 내응력 완화 특성, 굽힘 가공성이 개선된다. 본 발명에서는, 250 ∼ 650℃의 온도에서, 5초 ∼ 10시간의 응력 제거 소둔을 행하는 것이 바람직하다. 저온에서 단시간 처리했을 경우, 마무리 가공에서 저하된 도전성, 내응력 완화 특성, 굽힘 가공성을 회복할 수 없는 경우가 있다. 또한, 너무 고온에서 장시간 처리하면, 강도가 현저하게 저하되는 경우가 있다. By performing stress removal annealing on the material after the finishing process, the strength is lowered, but the conductivity, the stress relaxation property and the bending workability are improved. In the present invention, stress relief annealing is preferably performed at a temperature of 250 to 650 DEG C for 5 seconds to 10 hours. When the treatment is carried out at a low temperature for a short time, the conductivity, stress relaxation resistance and bending workability, which are deteriorated in the finishing process, may not be able to be recovered. Further, if the treatment is carried out at an excessively high temperature for a long time, the strength may be remarkably lowered.
본 발명의 구리 합금 재료는, 높은 도전성, 내응력 완화 특성, 양호한 굽힘 가공성을 겸비하고 있고, EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적합하다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The copper alloy material of the present invention has high conductivity, stress relaxation property, and good bending workability. It can be used as a connector for a vehicle component such as EV and HEV, a peripheral infrastructure, a photovoltaic power generation system, Relays, switches, sockets and so on.
[실시예][Example]
이하에, 실시예에 근거하여 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
원료의 구리 합금 소재를 용해 주조하여 주괴를 제작하고, 균질화 열처리 직후에 열간 가공을 행하고, 750℃ 이상에서 열간 가공을 끝내고, 700℃까지 냉각 속도를 제어하여 냉각한 후, 수냉했다. 수냉 후, 면삭에 의해 재료의 산화 피막을 제거한 후에 냉간 가공을 행하고, 450 ∼ 650℃에서 10분 ∼ 24시간 열처리하고, 2℃/분의 냉각 속도로 냉각했다. 냉각 후, 50% 이하의 가공률의 마무리 압연, 250 ∼ 650℃의 온도에서, 5초 ∼ 10시간의 응력 제거 소둔을 계속하여 행하는 것으로, 구리 합금 재료를 얻었다. 각 공정의 조건을 규정의 범위 내로 하는 것으로, 목표로 하는 구리 합금 재료 조직을 가지는 발명예의 시료를 얻었다. 또한, 비교예로서 주괴 성분, 제조 방법이 다른 재료를 제작했다. 제작한 재료는, 모두 최종 판 두께를 1.0㎜로 했다. An ingot was produced by melting and casting a raw material of a copper alloy material, hot working was performed immediately after the homogenizing heat treatment, hot working was performed at 750 占 폚 or more, cooling was performed by controlling the cooling rate to 700 占 폚, After water-cooling, the oxide film of the material was removed by cutting, cold working was performed, and the resultant was heat-treated at 450 to 650 ° C for 10 minutes to 24 hours and cooled at a cooling rate of 2 ° C / minute. After cooling, the steel sheet was subjected to finish rolling at a working rate of 50% or less and stress relief annealing at a temperature of 250 to 650 캜 for 5 seconds to 10 hours to obtain a copper alloy material. A sample of the invention having a target copper alloy material structure was obtained by setting the conditions of each process within the specified range. Further, as a comparative example, materials having different ingot components and different production methods were produced. All of the manufactured materials had a final plate thickness of 1.0 mm.
또한, 각 열처리나 압연의 후에, 재료 표면의 산화나 조도(粗度) 상태에 대응하여 산 세정(酸洗淨)이나 표면 연마를 행했다. Further, after each heat treatment or rolling, acid pickling or surface polishing was performed in accordance with the oxidation or roughness of the material surface.
이와 같이 하여 제조한 공시재(供試材)에 대해서, 하기의 평가 시험을 실시했다. The following evaluation test was carried out on the thus prepared specimen (specimen).
(조직 관찰)(Tissue observation)
금속 현미경에 의해, 재료의 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면을 관찰(압연 방향 RD와 판 두께 방향 ND로 이루어지는 단면)하고, 결정입경이 30㎛ 이하의 영역의 면적률을 산출했다. 관찰은, 열처리 공정 후의 재료에 대해서 판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 습식 연마 및 버프 연마를 실시하고, 크롬산 : 물 = 1 : 1(용량비)의 비율로 혼합한 액에서 수초간 연마면을 부식시킨 후, 금속 현미경으로 50 ∼ 500배의 배율로 행했다. 또한, 결정입경이 30㎛ 이하의 영역의 면적률에 대해서는, 다음과 같이 하여 구했다. 우선 관찰 사진 상, 200㎛×200㎛의 영역에 대해서, 10㎛의 스팬(span)으로 관찰 사진을 눈금 형상으로 구획하고, 결정입경이 30㎛ 이하의 입자가 각 눈금의 반 이상의 영역을 채우는 경우는, 그 눈금은 결정입경이 30㎛ 이하의 영역으로 간주했다. 그 후, 결정입경이 30㎛ 이하의 영역으로 간주한 눈금의 총 수를 계수했다. 결정입경이 30㎛ 이하의 영역으로 간주한 눈금의 총 수를, 관찰한 눈금의 총 수로 나누어서 100을 곱한 값을, 결정입경이 30㎛ 이하의 영역의 면적률로 했다. The area ratio of a region having a crystal grain size of 30 占 퐉 or less was calculated by observing a cross section perpendicular to the width direction TD of the material of the material (cross section comprising the rolling direction RD and the plate thickness direction ND) by a metallurgical microscope. The observation was performed by wet polishing and buff polishing on the cross section perpendicular to the plate width direction TD with respect to the material after the heat treatment process and mixing the mixture in a ratio of chromic acid: water = 1: 1 (volume ratio) And then subjected to a metal microscope at a magnification of 50 to 500 times. The area ratio of a region having a crystal grain size of 30 占 퐉 or less was determined as follows. First, in the case of an observation image, when an observation photograph is divided into a scale shape with a span of 10 mu m with respect to an area of 200 mu m x 200 mu m and the particles with a crystal grain size of 30 mu m or less fill half or more of the scales , The scale was regarded as an area having a crystal grain size of 30 μm or less. Thereafter, the total number of graduations regarded as a region having a crystal grain size of 30 mu m or less was counted. The total number of graduations regarded as a region having a crystal grain size of 30 탆 or less is divided by the total number of graduations observed and multiplied by 100 is defined as an area ratio of a region having a crystal grain size of 30 탆 or less.
(인장 강도(TS: Tensile Strength))(TS: Tensile Strength)
압연 평행 방향에서 자른 시험편을, JISZ2241에 준하여 3개 측정하고, 그 평균치를 나타냈다. TS가 400 MPa 이상을 합격으로 하고, TS가 400 MPa 미만을 불합격으로 했다. Three pieces of the test pieces cut in the rolling parallel direction were measured in accordance with JIS Z2241, and the average values thereof were shown. TS passed 400 MPa or more, and TS was less than 400 MPa.
(EC)(EC)
20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조 중에서, 사단자법(四端子法)에 의해 비저항을 계측하고, 도전율을 산출했다. 또한, 단자간 거리는 100㎜로 했다. The resistivity was measured by a division method (four-terminal method) in a thermostatic chamber maintained at 20 ° C (± 0.5 ° C), and the conductivity was calculated. The distance between the terminals was set to 100 mm.
(SRR)(SRR)
일본 신동 협회(日本伸銅協會) JCBAT309:2004 「구리 및 구리 합금 박판 조의 굽힘에 의한 응력 완화 시험 방법」에 준하여, 캔틸레버(cantilever) 바늘법(캔틸레버 바늘 블록식 지그 사용)에 의해, 재료 표면에의 초기 부하 응력을 0.2% 내력의 80%로 하고, 150℃에서 1000시간 유지의 조건으로 측정했다. 시험편은 폭 10㎜의 직사각형으로 하고, 압연 평행 방향과 시험편의 길이 방향을 일치시켰다. 응력 완화율의 산출 방법은, 일본특허 제5307305호에 기재된 산출 방법에 의한다. 즉, 열처리 전, 시험대에 캔틸레버로 유지한 시험편에, 내력의 80%의 초기 응력을 부여했을 때의 시험편의 선단의 위치는, 기준 위치로부터 거리 δ0의 높이에 있다. 이것을 150℃의 항온조에 1000시간 유지(초기 응력을 부여한 상태에서 상기 시험편을 열처리)하고, 부하를 제거한 후의 시험편의 선단의 위치는, 상기 기준 위치로부터 거리 Ht의 높이에 있다. 또한, 응력을 부하하지 않았던 경우의 시험편에 대해서 상기의 열처리를 행했을 경우의 시험편의 선단의 위치는, 상기 기준 위치로부터 거리 H1의 높이에 있다. 이들의 관계로부터, 응력 완화율(%)은 (Ht-H1)/(δ0-H1)×100으로 산출했다. According to JCBAT309: 2004 "Test Method for Stress Relaxation by Bending of Copper and Copper Alloy Thin Plates", the surface of the material is subjected to a cantilever needle method (using a cantilever needle block type jig) Was set to 80% of a 0.2% proof stress and maintained at 150 占 폚 for 1000 hours. The test piece was formed into a rectangular shape having a width of 10 mm, and the rolling direction and the longitudinal direction of the test piece were matched. The calculation method of the stress relaxation rate is based on the calculation method described in Japanese Patent No. 5,307,305. That is, the position of the tip of the test piece when the initial stress of 80% of the proof stress is applied to the test piece held by the cantilever on the test bench before the heat treatment is at the height of the distance? 0 from the reference position. The position of the tip of the test piece after the load is removed is maintained at the height of the distance H t from the reference position by holding it in a thermostatic chamber at 150 캜 for 1000 hours (heat treatment of the test piece with the initial stress applied). Further, the position of the tip of the test piece when the heat treatment is performed on the test piece when no stress is applied is at a height of distance H 1 from the reference position. From these relationships, the stress relaxation rate (%) was calculated as (H t -H 1 ) / ( 0 - H 1 ) × 100.
(굽힘 가공성)(Bending workability)
굽힘 가공 시험은, JISZ2248에 준하여 행했다. 재료를 폭 10㎜, 길이 50㎜로 자르고, 굽힘축이 압연 방향에 수직이 되는 90°W 굽힘(GW: Good Way), 혹은 압연 방향에 평행이 되는 90°W 굽힘(BW: Bad Way)을 실시한 후, 굽힘부 표면을 광학 현미경에 의해 200배로 관찰하고, 균열의 유무를 조사했다. 굽힘 가공성은, 판 두께를 t, 90°W 굽힘의 내측 굽힘 반경을 R로 했을 때에, R/t가 1.0의 조건에서 GW와 BW의 양쪽 모두에서 균열이 생기지 않았던 경우를 양호 (A), GW와 BW의 어느 한쪽이라도 균열이 생겼을 경우를 열등 (D)로 하여 판단했다. The bending test was conducted in accordance with JIS Z2248. The material was cut into 10 mm width and 50 mm length and a 90 W bent (GW: Good Way) in which the bending axis was perpendicular to the rolling direction or a 90 W bent (BW: BW) After the test, the surface of the bent portion was observed with an optical microscope at a magnification of 200, and the presence or absence of cracks was examined. The bending workability was evaluated as good (A), good (A) and good (B) when the plate thickness was t and the inner bending radius of bending was 90 deg. W, (D) when cracks occurred in either of BW and BW.
표 1에, 제작한 주괴의 합금 조성을 정리했다. 합금 No. 1 ∼ 14는 본 발명의 범위 내이며, 합금 No. 15 ∼ 24는 범위 외이다. Table 1 summarizes the alloy composition of the ingot produced. Alloy No. 1 to 14 are within the scope of the present invention. 15 to 24 are out of range.
표 2는, 제조 방법이 본 발명의 범위 내이며, 성분도 본 발명의 범위 내인 발명예와, 성분이 본 발명의 범위 외인 비교예에 대해서 나타낸다. 발명예는, 모두 TS ≥ 400 MPa, EC ≥ 60%IACS, SRR ≤ 20%, 굽힘 가공성이 양호하고, 높은 도전성, 내응력 완화 특성, 양호한 굽힘 가공성을 겸비한 구리 합금 재료이다. 이것에 비하여, 합금 성분의 첨가량이 본 발명에서 규정하는 범위를 만족하지 못하는 비교예에서는, 강도, 도전성, 내응력 완화 특성, 및 굽힘 가공성 중의 어느 하나가 떨어지는 결과가 되었다. Table 2 shows the state of the art in which the production method is within the scope of the present invention and the components are within the scope of the present invention, and the comparative example in which the components are outside the scope of the present invention. The present invention is a copper alloy material having TS ≥ 400 MPa, EC ≥ 60% IACS, SRR ≤ 20%, good bending workability, high conductivity, stress relaxation property and good bending workability. On the other hand, in Comparative Examples in which the addition amount of the alloy component did not satisfy the range specified in the present invention, either of the strength, the conductivity, the stress relaxation resistance and the bending workability was deteriorated.
표 3은, 합금 조성이 본 발명의 범위 내이며, 제조 방법도 본 발명의 범위 내인 발명예와, 제조 방법이 본 발명의 범위 외인 비교예에 대해서 나타낸다. 발명예는, 모두 TS ≥ 400 MPa, EC ≥ 60%IACS, SRR ≤ 20%, 굽힘 가공성이 양호하고, 높은 도전성, 내응력 완화 특성, 양호한 굽힘 가공성을 겸비한 구리 합금 재료이다. 이것에 비하여, 제조 조건이 본 발명의 범위 외인 비교예는, 내응력 완화 특성, 굽힘 가공성 중의 어느 하나가 떨어지고, 높은 목표의 요구 성능의 재료로서 불충분하다. Table 3 shows the inventive example in which the alloy composition is within the scope of the present invention and the production method is within the scope of the present invention, and the comparative example in which the production method is outside the scope of the present invention. The present invention is a copper alloy material having TS ≥ 400 MPa, EC ≥ 60% IACS, SRR ≤ 20%, good bending workability, high conductivity, stress relaxation property and good bending workability. On the other hand, in Comparative Examples in which the production conditions are outside the range of the present invention, either of the stress relaxation property and the bending workability is lowered, and this is insufficient as a material for a high desired performance.
본 발명의 범위 내의 구리 합금 재료는, 높은 도전성, 우수한 내응력 완화 특성, 양호한 굽힘 가공성을 겸비할 수 있기 때문에, EV, HEV를 중심으로 한 차재 부품 및 주변 인프라나 태양광 발전 시스템 등의 커넥터, 그 외 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적합하다. Since the copper alloy material within the scope of the present invention can combine high conductivity, excellent stress relaxation characteristics and good bending workability, it can be used for connectors for automobile parts and peripheral infrastructures such as EVs and HEVs, Other suitable for lead frames, relays, switches and sockets.
본 발명을 그 실시 형태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려고 하는 것이 아니고, 첨부의 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하는 일 없이 폭넓게 해석되는 것이 당연하다고 생각한다. While the present invention has been described in conjunction with the embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to any details of the description thereof except as specifically set forth and that the invention is broadly construed broadly I think it is natural to be interpreted.
본원은, 2014년 5월 29일에 일본에서 특허 출원된 일본 특허출원 2014-111771에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 넣는다. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-111771, filed on May 29, 2014, which is hereby incorporated by reference as its description.
Claims (6)
판의 폭 방향 TD에 수직인 단면에 있어서, 입경이 30㎛ 이하의 결정립이 30 ∼ 70%의 면적률을 가지는 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재. A first additive element group containing 0.10 to 0.50 mass% of Cr and 0.01 to 0.50 mass% of Mg and containing at least one of Zr and Ti in a total amount of 0.00 to 0.20 mass%, and at least one element selected from the group consisting of Zn, Fe, Sn, Ag , A second additive element group containing at least one of Si and Ni in a total amount of from 0.00 to 0.50 mass%, and the balance of Cu and unavoidable impurities, At least one of Zr and Ti and at least one of Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni may be contained in any one or more of them, Optionally added component),
And a grain size of 30 占 퐉 or less in the cross section perpendicular to the width direction TD of the plate has an area ratio of 30 to 70%.
Zr, Ti 중의 적어도 1종을 합계로 0.01 ∼ 0.20 질량% 함유하는 제 1 첨가 원소군, 및 Zn, Fe, Sn, Ag, Si, Ni 중의 적어도 1종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량% 함유하는 제 2 첨가 원소군으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 구리 합금 판재. The method according to claim 1,
Zr and Ti in a total amount of 0.01 to 0.20 mass% and at least one of Zn, Fe, Sn, Ag, Si and Ni in a total amount of 0.01 to 0.50 mass% 2 < / RTI > additive element group.
재료 표면에의 초기 부하 응력을 0.2% 내력(耐力)의 80%로 하고, 150℃ 중에서 1000시간 방치했을 때의 응력 완화율이 20% 이하이며,
90°W 굽혔을 때에 R/t가 1.0으로 균열이 발생하지 않는, 구리 합금 판재. 3. The method according to claim 1 or 2,
The stress relaxation rate when the initial load stress on the material surface is set to 80% of the 0.2% proof stress and left at 150 占 폚 for 1000 hours is not more than 20%
90 ° W R / t is 1.0 when bent, no crack occurs.
도전율이 60%IACS 이상인, 구리 합금 판재. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Copper alloy sheet with a conductivity of 60% IACS or higher.
(a) 구리 합금 판재에 상당하는 합금 소재의 용해 주조
(b) 850 ∼ 1050℃에서 균질 가열 처리
(c) 750℃ 이상에서 열간 가공을 행하고, 열간 가공을 끝낸 후, 700℃까지 1.3 ∼ 1.6℃/초로 냉각
(d) 90% 이하의 가공률로 냉간 가공
(e) 350 ∼ 650℃에서 10분 ∼ 24시간의 열처리 후, 냉각 속도 2℃/분 이하로 300℃까지 냉각,
(f) 50% 이하의 가공률로 마무리 가공
(g) 250 ∼ 650℃에서 5초 ∼ 10시간의 응력 제거 소둔(stress-relief annealing)
을, 이 순서로 행하는 것을 특징으로 하는, 구리 합금 판재의 제조 방법. A method for producing a copper alloy sheet material according to any one of claims 1 to 4,
(a) Dissolution casting of alloy materials equivalent to copper alloy sheet
(b) Homogeneous heat treatment at 850 ~ 1050 ℃
(c) After hot working at a temperature of 750 ° C or higher, after the hot working is finished, cooling to 700 ° C at 1.3-1.6 ° C / sec
(d) Cold working at a processing rate of 90% or less
(e) After heat treatment at 350 to 650 ° C for 10 minutes to 24 hours, cooling to 300 ° C at a cooling rate of 2 ° C /
(f) Finishing with a machining rate of 50% or less
(g) stress-relief annealing at 250 to 650 ° C for 5 seconds to 10 hours.
Is carried out in this order. ≪ / RTI >
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