KR20210100078A

KR20210100078A - 구리 합금 판재 및 그 제조 방법 그리고 드로잉 가공품, 전기·전자 부품용 부재, 전자파 실드재 및 방열 부품

Info

Publication number: KR20210100078A
Application number: KR1020217007855A
Authority: KR
Inventors: 슌타 아키야; 타 아키야; 마사루 히구치
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-08-13
Also published as: CN112789359A; WO2020121775A1; JP2020094242A; CN112789359B; JP6928597B2

Abstract

본 발명의 구리 합금 판재는 Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 및 Si를 0.1∼1.5질량% 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 조성을 가지며, 도전율이 38% IACS 이상이고, 압연 평행 방향, 압연 방향에 대하여 45°의 방향 및 압연 수직 방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 얻어지는 값과, 전자 후방 산란 회절(EBSD)법에 의해서 얻어진 Cube 방위 면적율의 값을 특정한 제1 식에 대입해서, 파라미터(Ax)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 구하고, 구한 상기 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 특정한 제2 식에 대입해서 산출되는 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위이며, 종래의 구리 합금 판재의 기본 특성(특히, 방열성)을 해치지 않고, 우수한 드로잉 가공성을 안정적으로 얻을 수 있다.

Description

구리 합금 판재 및 그 제조 방법 그리고 드로잉 가공품, 전기·전자 부품용 부재, 전자파 실드재 및 방열 부품

본 발명은 구리 합금 판재 및 그 제조 방법 그리고 드로잉 가공품, 전기·전자 부품용 부재, 전자파 실드재 및 방열 부품에 관한 것이다.

구리 합금 판재, 예를 들면, 전기·전자 부품용 커넥터, 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓, 실드 케이스, 실드 캔, 액정 보강판, 액정 샤시, 유기 EL 디스플레이의 보강판이나 자동차 차재용 커넥터, 실드 케이스, 실드 캔 등에 사용되는 구리 합금 판재는 통상적으로 펀칭, 굽힘, 드로잉, 장출 등의 프레스 가공이 실시된다.

종래의 구리 합금 판재를 사용한 경우, 본래는 실현 곤란한 난가공 형상을 실현하려면 기계적·전기적 특성을 희생시킬 수 밖에 없었다. 여기서 말하는 「난가공 형상」이란 예를 들면, 드로잉 가공품을 제조할 때, 코너나 엣지부의 곡률 반경이 통상보다 작은 펀치 등의 치구로 가공한 경우에 성형되는 형상을 의미한다. 이러한 난가공 형상을 갖는 드로잉 가공품을 제조할 경우, 구리 합금 판재 본래의 기계적·전기적 특성이 충분히 살려졌다고는 할 수 없다. 또한, 구리 합금 판재의 기계적·전기적 특성을 중시한 경우에는, 목적으로 하는 난가공 형상으로의 가공은 단념할 수 밖에 없어서, 전자기기의 소형화에 대한 요구를 만족시킬 수 없다. 이는 치구(펀치)의 곡률 반경을 어느 정도 크게 할 수 밖에 없는 결과, 전자 부품을 구성하는 드로잉 가공품의 실장 공간이 스스로 커져버리는 것이 하나의 원인이다. 나아가서는, 드로잉 가공품의 형상을 최적화함으로써, 드로잉 가공성을 중시한 것 만큼 희생시킨 방열성을 향상시킬 여지는 있으나, 그 최적 형상으로의 드로잉 가공은 현실적으로 곤란하다는 문제가 있다.

특히 최근, 전기·전자 부품이나 자동차 차재용 부품의 고성능화에 따라, 그것들을 구성하는 부품 중 하나인 프레스 가공 제품에는 기계적·전기적 특성이나 방열성 뿐만 아니라, 목적하는 형상으로의 변형을 가능하게 하기 위해서, 엄격한 가공 조건에서도 우수한 가공성을 구비하는 것이 강하게 요구되어 오게 되었다. 그렇지만, 특별히 목적으로 하는 난가공 형상으로의 가공 과정에 있어서, 고객이 요구하는 레벨의 드로잉 가공성을 달성하지 못하고 있는 것이 현실이다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 Ni과 Co의 1종 또는 2종을 0.8∼4.0mass% 포함하고, Si를 0.2∼1.0mass% 포함하고, Ni과 Co의 1종 또는 2종과 Si의 질량비가 3.0∼7.0이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지며, 압연 평행 방향의 인장 강도가 570MPa 이상, 내력이 500MPa 이상, 신장이 5% 이상, 압연 직각 방향의 인장 강도가 550MPa 이상, 내력이 480MPa 이상, 신장이 5% 이상이고, 도전율이 35% IACS를 넘으며, 굽힘 반경(R)과 판 두께(t)의 비(R/t)를 0.5로 해서 굽힘선을 압연 수직 방향으로 한 90도 굽힘을 실시하였을 때의 굽힘 가공 한계 폭이 70㎜이상, 굽힘선을 압연 수직 방향으로 한 밀착 굽힘을 실시하였을 때의 굽힘 가공 한계 폭이 20㎜이상, 랭크포드값이 0.9이상이며, 구조 부재로서의 강도, 특히, 변형 및 낙하 충격성을 견디는 강도, 복잡 형상으로의 가공을 견딜 수 있는 굽힘, 장출 및 드로잉 등의 성형 가공성 및 반도체 소자 등으로부터의 열에 대한 고방열성을 갖는 방열 부품용 구리 합금판이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 0.5∼3.0질량%의 Co, 0.1∼2.0질량%의 Ni, 0.1∼1.5질량%의 Si를 함유하고, 질량 비율에서 (Ni＋Co)/Si가 3∼5이고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 압연 평행 방향의 0.2% 내력이 630MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상, 압연 평행 단면에서의 평균 결정립 직경이 10∼20㎛이며, 표면에서의 {200}결정면으로부터의 X선 회절 적분 강도 I{200}과, {220}결정면으로부터의 X선 회절 적분 강도 I{220}과, {311}결정면으로부터의 X선 회절 적분 강도 I{311}이 (I{220}＋I{311})/I{200}≥5.0의 관계를 만족하고, 전자 재료에 사용하기 적합한 0.2% 내력 및 도전율을 가지며, 커넥터 형상 등으로 프레스 가공하였을 때의 치수 안정성을 향상시킬 수 있는 전자 재료용 구리 합금이 기재되어 있다.

더욱이, 특허문헌 3에는 1.0∼3.0질량%의 Ni을 함유하고, Ni의 질량% 농도에 대하여 1/6∼1/4 농도의 Si를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.02∼0.2㎛이고, 표면 거칠기 평균선을 기준으로 하였을 때 각각의 산부와 골짜기부 값의 절대치에 대한 표준 편차가 0.1㎛ 이하이고, 합금 조직중의 결정립의 종횡비(결정립의 단경/결정립의 장경)의 평균치가 0.4∼0.6이며, 후방 산란 전자 회절상 시스템 부착 주사형 전자현미경에 의한 EBSD법으로 측정 면적 범위 내의 전체 픽셀의 방위를 측정하여, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주한 경우의, GOS의 전체 결정립에서의 평균치가 1.2∼1.5°이고, 결정립계의 전체 입계 길이(L)에 대한 특수 입계의 전체 특수 입계 길이(Lσ)의 비율(Lσ/L)이 60∼70%이고, 스프링 한계치가 450∼600N/㎟이며, 150℃에서 1000시간에서의 땜납 내열 박리성이 양호하고, 내피로 특성의 변동이 적으며, 우수한 딥드로잉 가공성을 갖는 Cu-Ni-Si계 구리 합금(콜슨 합금)판이 기재되어 있다.

상기 특허문헌 1∼3은 모두 Ni 및 Co 중 적어도 1종과, Si를 함유한 구리 합금 판재에 관한 발명으로써, 양호한 드로잉 가공성을 갖는 것을 기재하고 있지만, 구리 합금 판재의 제조 방법을 구성하는 공정 중, 특히, 마무리 냉간 압연 공정부터 조질 소둔 공정까지의 일련의 공정에 있어서, 드로잉 가공성을 악화시키는 결정립 생성을 억제하기 위한 제어를 실시하지 않았기 때문에, 특히, 딥드로잉 시험을 실시할 때의 가공 조건이 엄격할 경우, 특히, 코너부의 곡률 반경(R)이 작은(예를 들면, 곡률 반경(R)이 0.9㎜이하) 펀치로 드로잉 가공을 실시한 경우에는, 만족 레벨의 드로잉 가공성을 안정적으로 얻지 못하는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 특개 2017-89003호 일본 공개특허공보 특개 2018-62705호 국제공개 제2012/160684호

본 발명의 목적은 종래의 구리 합금 판재의 기본 특성(특히, 방열성)을 해치지 않고, 엄격한 드로잉 가공 조건이었다 하더라도, 우수한 드로잉 가공성을 안정적으로 얻을 수 있는 구리 합금 판재 및 그 제조 방법 그리고 드로잉 가공품, 전기·전자 부품용 부재, 전자파 실드재 및 방열 부품을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.

(1) Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 및 Si를 0.1∼1.5질량% 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 조성을 가지며, 도전율이 38% IACS 이상이고, 압연 평행 방향, 압연 방향에 대하여 45°의 방향 및 압연 수직 방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 구해지는 값과, 전자 후방 산란 회절(EBSD)법에 의해서 얻어진 Cube 방위 면적율의 값을 하기 (1)식에 대입해서, 파라미터(Ax)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 구하고, 구한 상기 각 방향의 값 A_{0 °}, A_45° 및 A_90°를 하기 (2)식에 대입해서 산출되는 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위인 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재.

[수 1]

단, Sc: Cube 방위 면적율(%), σn은 공칭 응력(GPa), εn은 공칭 변형(%), 그리고, EL은 파단 신장(%)을 나타낸다.

[수 2]

(2) 상기 산술 평균치(Aave.) 및 상기 파라미터(Ax)의 값을 하기 (3)식에 대입해서 산출되는 파라미터(Bx)(x: 0°, 45°, 90°)의 상기 각 방향의 값 B_0°, B_45° 및 B_90°가 모두 10% 이하가 되는, 상기 (1)에 기재된 구리 합금 판재.

[수 3]

(3) 에릭센 시험에서 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)와, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(EL)(%)은 하기 (4)식의 부등식 관계를 만족하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 구리 합금 판재.

[수 4]

(4) 상기 조성은 추가로 Sn, Mg, Mn, Cr, Zr, Ti, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 성분을, 합계 0.2∼1.2질량% 이하 함유하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재.

(5) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재를 드로잉 가공하여 얻어진 드로잉 가공품.

(6) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재 또는 상기 (5)에 기재된 드로잉 가공품을 사용하여 제작된 전기·전자 부품용 부재.

(7) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재 또는 상기 (5)에 기재된 드로잉 가공품을 사용하여 제작된 전자파 실드재.

(8) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재 또는 청구항 5에 기재된 드로잉 가공품을 사용하여 제작된 방열 부품.

(9) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법으로써, 구리 합금 소재에 주조[공정 1], 균질화 처리[공정 2], 열간 압연[공정 3], 면삭[공정 4], 냉간 압연[공정 5], 용체화 열처리[공정 6], 중간 열처리[공정 7], 마무리 냉간 압연[공정 8], 교정[공정 9] 및 조질 소둔[공정 10]을 순차 실시하여, 상기 마무리 냉간 압연[공정 8]에서 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)를 75℃ 이상 100℃이하로 제어하고, 상기 교정[공정 9]에서 재료의 신장율(δ)을 0.1∼1.0%로 하고, 그리고, 상기 조질 소둔[공정 10]의 재료 온도(TA)(℃)를 상기 신장율(δ)과의 관계에서 하기 (5)식에 나타내는 부등식 관계를 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재의 제조 방법.

55×δ＋450≥TA≥55×δ＋350　　···(5)

본 발명의 구리 합금 판재는 Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 및 Si를 0.1∼1.5질량% 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 조성을 가지며, 도전율이 38% IACS 이상이고, 압연 평행 방향, 압연 방향에 대하여 45°의 방향 및 압연 수직 방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 얻어지는 값과, 전자 후방 산란 회절(EBSD)법에 의해서 얻어진 Cube 방위 면적율의 값을 상기 (1)식에 대입해서, 파라미터(Ax)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 A_0°, A_45°및 A_90°를 구하고, 구한 상기 각 방향의 값 A_0°, A_45°및 A_90°를 상기 (2)식에 대입해서 산출되는 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위임으로 인해서, 종래의 구리 합금 판재의 기본 특성(특히, 방열성)을 해치지 않고, 엄격한 드로잉 가공 조건이었다 하더라도, 우수한 드로잉 가공성을 안정적으로 얻을 수 있다.

본 발명의 구리 합금 판재의 제조 방법은 구리 합금 소재에 주조[공정 1], 균질화 처리[공정 2], 열간 압연[공정 3], 면삭[공정 4], 냉간 압연[공정 5], 용체화 열처리[공정 6], 중간 열처리[공정 7], 마무리 냉간 압연[공정 8], 교정[공정 9] 및 조질 소둔[공정 10]을 순차 실시하여, 상기 마무리 냉간 압연[공정 8]에서 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)를 75℃ 이상 100℃이하로 제어하고, 상기 교정[공정 9]에서 재료의 신장율(δ)을 0.1∼1.0%로 하고, 그리고, 상기 조질 소둔[공정 10]의 재료 온도(TA)(℃)를 상기 신장율(δ)과의 관계에서 상기 (5)식에 나타내는 부등식 관계를 만족하도록 제어함으로써, 상술한 구리 합금 판재를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 합금 판재로부터, 압연 평행 방향으로 잘라낸 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선을 예로 들어서 나타낸 도면이다.
도 2는 각종 구리 합금 판재에 대해서 에릭센 시험을 실시함으로써 얻어진 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)를, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장 EL(%)과의 관계로 플롯하였을 때의 도면이다.
도 3은 딥드로잉 시험기에서 드로잉 가공성을 평가하기 위해서, 시험 판재(W)의 중앙부를 선단부가 원주형이고 또한 코너부의 곡률 반경(R)이 작은 펀치로 밀어넣었을 때의 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 에릭센 시험기에서 에릭센값을 구하기 위해서, 시험 판재(W)의 중앙부를 선단부가 반구형 펀치로 밀어넣었을 때의 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 구리 합금 판재의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 구리 합금 판재는 Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 및 Si를 0.1∼1.5질량% 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 조성을 가지며, 도전율이 38% IACS 이상이고, 압연 평행 방향, 압연 방향에 대하여 45°의 방향 및 압연 수직 방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 얻어지는 값과, 전자 후방 산란 회절(EBSD)법에 의해서 얻어진 Cube 방위 면적율의 값을 하기 (1)식에 대입해서, 파라미터(Ax)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 A_0°, A_45°및 A_90°를 구하고, 구한 상기 각 방향의 값 A_0°, A_45°및 A₉₀를 하기 (2)식에 대입해서 산출되는 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위이다.

[수 5]

[수 6]

(I) 구리 합금 판재의 조성

우선, 본 발명의 구리 합금 판재의 조성을 한정한 이유에 대해서 설명한다.

본 발명의 구리 합금 판재는 Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 및 Si를 0.1∼1.5질량% 함유시킨 것이다.

Ni(니켈) 및 Co(코발트)는 구리 합금 판재의 강도를 높이기 위해서 필요한 원소로써, Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 함유하는 것이 필요하다. Ni 및 Co의 1종 이상의 합계 함유량이 1.0질량% 미만이면, 재료 강도가 저하되어, 드로잉 가공에 의해서 제조되는 드로잉 가공품인 실드 케이스 등의 전자 부품에 필요한 강도를 얻지 못한다. 또한, Ni 및 Co의 1종 이상의 합계 함유량이 5.0질량%보다 많으면, 후술하는 용체화 열처리[공정 6]에 있어서 Ni이나 Co가 다 고용되지 않고, 제2상으로서 금속 조직(매트릭스) 중에 잔존하게 되어, 그 후에 실시하는, 후술하는 중간 열처리[공정 7]에 있어서, 발현해야 할 강도 향상에는 기여하지 않을 뿐만 아니라, 지금(地金) 비용의 상승을 초래하게 되기 때문이다. 이 때문에, Ni 및 Co의 1종 이상의 합계 함유량은 1.0∼5.0질량%의 범위로 한다. 또한, 상기 합계 함유량은 1.0∼4.0질량%의 범위인 것이 바람직하다.

<Si: 0.1∼1.5질량%>

Si(규소)는 Ni이나 Co와 화합물을 형성하고, 구리 합금 판재의 강도를 높이기 위해서 필요한 원소로써, Si를 0.1∼1.5질량% 함유시키는 것이 필요하다. Si 함유량이 0.1질량% 미만이면, Ni이나 Co와 함께 형성하는 화합물량이 저하되고, 재료 강도가 저하되기 때문이다. 또한, Si 함유량이 1.5질량%보다 많으면, 구리 합금 판재의 열 전도율이 저하되어 방열성이 나빠지기 때문이다. 이 때문에, Si 함유량은 0.1∼1.5질량%의 범위로 한다. 또한, Si 함유량은 0.2∼1.0질량%의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 구리 합금 판재는 Ni 및 Co의 1종 이상의 성분과 Si를 필수 기본 함유 성분으로 하지만, 더욱이, 임의의 부첨가 성분으로서 추가로 Sn, Mg, Mn, Cr, Zr, Ti, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 성분을, 합계 0.2∼1.2질량% 이하 함유할 수 있다. 이들 성분은 모두 재료 강도를 향상시키는 효과를 갖는 성분으로써, 이러한 효과를 발휘하려면 이들 성분의 합계 함유량을 0.2질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 성분의 합계 함유량이 1.2질량%를 넘으면, 도전율이 저하되는 경향이 있기 때문에, 상기 성분의 합계 함유량은 0.2∼1.2질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 특히, 0.5∼1.0질량%가 보다 바람직하다.

<Sn: 0.1∼0.45질량%>

Sn(주석)은 구리 합금을 고용 강화시키는 효과가 높은 원소로써, 0.1질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하지만, 0.45질량%보다 첨가량이 많아지면, 도전율을 저하시키는 경향이 있다. 이 때문에, Si 첨가량은 0.1∼0.45질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Mg: 0.1∼0.25질량%>

Mg(마그네슘)은 구리 합금을 고용 강화시키는 효과가 높은 원소로써, 0.1질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하지만, 0.25질량%보다 첨가량이 많아지면, 도전율을 저하시키는 경향이 있다. 이 때문에, Mg 첨가량은 0.1∼0.25질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Mn: 0.1∼0.2질량%>

Mn(망간)은 구리 합금을 고용 강화시키는 효과와 열간 가공성을 향상시키는 효과를 갖는 원소로써, 0.1질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하지만, 0.2질량%보다 첨가량이 많아지면, 도전율을 저하시키는 경향이 있다. 이 때문에, Mn 첨가량은 0.1∼0.2질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Cr: 0.1∼0.25질량%>

Cr(크롬)은 크롬과 실리콘을 함유하는 제2상 화합물을 형성하고, 그 화합물에 의해서 용체화 열처리 공정에서 결정립경의 조대화를 억제함으로써, 재료를 강화시키는 효과가 있어서, 0.1질량% 이상의 첨가가 바람직하지만, 0.25질량%보다 첨가량이 많으면, 주조 시에 거친 창출물을 형성하여 프레스 가공 시 파단의 기점이 되기 쉽다. 이 때문에, Cr 첨가량은 0.1∼0.25질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Zr: 0.05∼0.15질량%>

Zr(지르코늄)은 재료 중에 고용되어, 재료의 재결정 온도를 상승시킴으로써 용체화 열처리에서 재결정립의 성장을 억제하는 효과를 갖는 원소로써, 0.05질량% 이상의 첨가가 바람직하지만, 0.15질량%보다 첨가량이 많으면, 주조 시에 거친 창출물을 발생시켜 프레스 가공 시 파단의 기점이 되기 쉽다. 이 때문에, Zr 첨가량은 0.05∼0.15질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Ti: 0.02∼0.1질량%>

Ti(티타늄)은 재료 중에 고용되어, 재료의 재결정 온도를 상승시킴으로써 용체화 열처리에서 재결정립의 성장을 억제하는 효과를 갖는 원소로써, 0.02질량% 이상의 첨가가 바람직하지만, 0.1질량%보다 첨가량이 많으면, 도전율을 저하시키는 경향이 있다. 이 때문에, Ti 첨가량은 0.02∼0.1질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Fe: 0.05∼0.1질량%>

Fe(철)은 구리 합금을 고용 강화시키는 효과가 높은 원소로써, 0.05질량% 이상의 첨가가 바람직하지만, 0.1질량%보다 첨가량이 많으면, 도전율을 저하시키는 경향이 있다. 이 때문에, Fe 첨가량은 0.05∼0.1질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<Zn: 0.2∼0.6질량%>

Zn(아연)은 굽힘 가공성을 개선시킴과 동시에, Sn 도금이나 땜납 도금의 밀착성이나 마이그레이션 특성을 개선시키는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 작용을 발휘시킬 경우에는, Zn 함유량을 0.2질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그렇지만, Zn 함유량이 0.6질량%를 넘으면, 도전성 저하에 의해서 충분한 방열성을 얻지 못하게 우려가 있다. 이 때문에, Zn 첨가량은 0.2∼0.6질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<잔부: Cu 및 불가피 불순물>

상술한 성분 이외의 잔부는 Cu(구리) 및 불가피 불순물이다. 여기서 말하는 불가피 불순물은 제조 공정상, 불가피하게 포함될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다. 불가피 불순물은 함유량에 따라서는 도전율을 저하시키는 요인도 될 수 있기 때문에, 도전율 저하를 고려하여 불가피 불순물의 함유량을 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 불가피 불순물로서 들 수 있는 성분으로서는, 예를 들면, Bi, Se, As, Ag 등을 들 수 있다. 또한, 이들 성분 함유량의 상한은 상기 성분마다 0.03질량%, 상기 성분의 총량 0.10질량%로 할 수 있다.

(II) 도전율

본 발명의 구리 합금 판재는 도전율이 38% IACS 이상인 것이 필요하다. 열 전도율은 비데만·프란쯔 법칙(Wiedemann-Franz law)에 의해서, 도전율로부터 산출할 수 있으며, 온도가 일정하면, 금속의 종류에 의존하지 않고, 도전율과 비례 관계에 있는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 본 발명의 구리 합금 판재는 도전율을 38% IACS 이상으로 함으로써, 높은 열 전도율을 가질 수 있는 결과, 우수한 열 전도성을 가질 수 있다. 도전율은 예를 들면, 단자간 거리를 100㎜로 하고, 20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조 중에서 4단자법에 의해서 비저항을 계측해서 도전율을 산출할 수 있다.

(III) 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위인 것

본 발명의 구리 합금 판재는 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위인 것이 필요하다. 산술 평균치(Aave.)는 압연 평행 방향, 압연 방향에 대하여 45°의 방향(간단히 「45°방향」이라 하는 경우가 있다. ) 및 압연 수직 방향(간단히 「90°방향」이라 하는 경우가 있다. )의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 구해지는 값과, 전자 후방 산란 회절(EBSD)법에 의해서 얻어진 Cube 방위 면적율의 값을 하기 (1)식에 대입해서, 파라미터(Ax)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 A_0°, A_45°및 A_90°를 구하고, 구한 상기 각 방향의 값 A_0°, A_45°및 A_90°를 하기 (2)식에 대입해서 산출된다.

[수 7]

[수 8]

본 발명자들은 파라미터(Aave.)가 재료와의 드로잉 가공성에 잘 상관된다는 지견을 본 발명에 이를 때까지의 실험에 의해서 얻었다. 종래부터 구리 및 구리 합금에서의 결정 방위 중에서, 특히 Cube 방위가 집적하면, 재료의 드로잉 가공성을 저하시키는 것은 알려져 있었다. 그렇지만, Cube 방위의 집적도와 드로잉 가공성의 정량적인 상관 및 Cube 방위의 집적도를 이용한 드로잉 가공성의 정량적인 평가는 이루어지지 않았다. 본래, 석출 강화형 구리 합금, 예를 들면, 본 발명의 성분계와 같은 Cu-Ni-Si계 및 Cu-Co-Si계 합금은 종래부터 드로잉 가공에 사용되는 구리 및 구리 합금, 예를 들면, 순동이나 황동, 양은과 같은 순금속이나 고용 강화형에 비하여, 재료 성분 이외에 제조 프로세스, 예를 들면, 제2상 화합물의 사이즈나 존재 밀도, 존재 비율 등의 제어 공정이나 압연 공정이 재료의 기계적 특성에 미치는 영향은 매우 큰 것, 나아가서는 복수의 재료 특성이 상호 영향을 주고받기 때문에, 동시에 변동되는, 예를 들면, 제2상 화합물의 존재 비율과 재료 강도가 동시에 변동되는 등에 의해서, 단일 재료 특성의 드로잉 가공성에 대한 영향을 추출하지 못하는 점이 석출 강화형 합금의 드로잉 가공성을 향상시키는 것과 드로잉 가공성 평가를 어렵게 만들었었다.

그래서, 본 발명자들은 (2)식에 의해서, 드로잉 가공성이 석출 강화형 합금으로 잘 평가 가능한 것, 나아가서는, (2)식과 드로잉 가공성의 상관이 있는 것을 찾아내서, 종래보다 드로잉 가공성이 향상된 석출 강화형 합금을 발명하기에 이르렀다.

(1)식에서는, 드로잉 가공성에 악영향을 미치는 Cube 방위의 집적도를 파라미터(Ax)에 대하여 음의 상관이 되도록 표현하고, 공칭 응력-공칭 변형 곡선의 적분치는 클수록 드로잉 가공성에 좋은 영향을 미치기 때문에, 양의 상관이 되도록 표현하였다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 합금 판재로부터, 압연 평행 방향으로 잘라낸 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선을 예로 들어서 나타낸 도면이다.

더욱이, (1)식으로부터 구한 3방향 파라미터 A_0°, A_45° 및 A_90°를 (2)식에 대입해서 산출한 산술 평균치(Aave.)가 드로잉 가공성과 잘 상관되는 파라미터인 것을 찾아냈다. 이 상관을 얻음으로써, 드로잉 가공성을 (2)식에 의해서 평가하는 것이 가능해졌다.

여기서, 산술 평균치(Aave.)는 4.0GPa·% 미만인 경우에는, 특히, 엄격한 딥드로잉 가공 조건이면, 만족 레벨의 드로잉 가공성을 얻지 못하고, 또, 13.0GPa·%보다 큰 경우에는, 재료의 신장이 커져서, 상반되는 특성인 강도를 충분히 얻지 못하게 된다. 이 때문에, 본 발명에서는, 산술 평균치(Aave.)는 4.0∼13.0GPa·%의 범위로 한다. 또한, 상기 산술 평균치(Aave.)는 6.0∼11.0GPa·%의 범위인 것이 바람직하다.

파라미터(Ax)를 산출하기 위해서 이용하는 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 구한 적분치는 압연 평행 방향, 45°방향 및 90°방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 JIS　Z2241의 13B호 시험편을 JIS　Z2241에 준하여 각 9개(n=9)씩 준비해서 측정하고, 가장 파단 신장이 큰 경우를 1번째로 할 때, 파단 신장이 5번째로 큰 시험편을 사용하여 측정되었을 때의 공칭 응력-공칭 변형 곡선을 이용하여 구하는 것으로 하여, 식 (1)에 나타나는 적분치는 상술에서 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선의 플롯으로부터 사다리꼴 근사에 의해서 얻어지는 면적으로부터 산출할 수 있다. 또한, 공칭 응력은 예를 들면, 공칭 변형이 0.001% 이상 0.300% 이하마다 측정할 수 있다.

또한, 파라미터(Ax)를 산출하기 위해서 이용하는 Cube 방위 면적율(%)은 고분해능 주사형 분석 전자현미경(일본전자 주식회사 제작, 상품명: JSM-7001FA)에 부속되는 EBSD 검출기를 이용하여 연속해서 측정된 결정 방위 데이터로부터 해석 소프트웨어(TSL사 제작, 상품명: OIM-Analysis)를 이용하여 산출할 수 있다. 여기서, 「EBSD」란, Electron　BackScatter　Diffraction의 약어로, 주사형 전자현미경(SEM) 내에서 시료에 전자선을 조사하였을 때에 생기는 반사 전자 키쿠치선 회절을 이용한 결정 방위 해석 기술이며, 또, 「OIM-Analysis」란, EBSD에 의해서 측정된 데이터의 해석 소프트웨어이다.

따라서, 파라미터(Ax)의 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°는 상술한 방법에 의해서 산출한 적분치와 Cube 방위 면적율(%)을 상기 (1)식에 대입함으로써, 파라미터(Ax)의 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 산출할 수 있고, 산술 평균치(Aave.) 는 산출한 A_0°, A_45° 및 A_90°를 (2)식에 대입함으로써 산출할 수 있다.

드로잉 가공성은 딥드로잉 시험기(예를 들면, 에릭센사 제작 박판 성형 시험기)(10)에 의해서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 시험 판재(W)의 테두리부를 다이(12)와 주름 억제 부재(16) 사이에서 조인 후에, 시험 판재(W)의 중앙부를 펀치(14)로 밀어넣어 가서, 원통형 컵을 성형하였다. 균열이 생기지 않고 원통형 컵을 성형할 수 있는 최소 펀치 코너 반경(R)과, 그 때에 원통형 컵의 테두리 파형의 최대 골짜기 깊이와 최대 산 높이차를 고려하여 평가하였다. 또한, 장출 시험(에릭센 시험)에 의해서 관통 균열이 발생할 때까지의 펀치의 이동 거리(패인 깊이)의 값, 즉, 에릭센값(Er)을 측정하여, 이 에릭센값(Er) 외에, 시험 판재(W)의 두께(㎜), 압연 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(%), 결과를 고려하여 종합적으로 평가하였다.

(IV) 파라미터(Bx)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 B_0°, B_45° 및 B_90°가 모두 10% 이하가 되는 것

본 발명의 구리 합금 판재는 상기 산술 평균치(Aave.) 및 상기 파라미터(Ax)의 값을 하기 (3)식에 대입해서 산출되는 파라미터(Bx)(x: 0°, 45°, 90°)의 상기 각 방향의 값이 모두 10% 이하가 되는 것이 바람직하다.

[수 9]

상기 (3)식에서 정의되는 파라미터(Bx)의 각 방향의 값 B_0°, B_45° 및 B_90°가 각각 10% 이하로 작아지도록 제어함으로써, 드로잉 가공 후의 테두리 파형을 안정적으로 작게 할 수 있으며, 형상이 균일해져서, 드로잉 가공성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 파라미터(Bx)의 어느 한 방향의 값 B_0°, B_45°, B_90°가 10%보다 커지면, 드로잉 가공품 제조에서의 수율이 저하되는 경향이 있기 때문에, 파라미터(Bx)의 각 방향의 값 B_0°, B_45°, B_90°는 모두 10% 이하인 것이 바람직하고, 나아가서는, 5.5% 이하인 것이 보다 바람직하다.

파라미터(Bx)는 상술한 바와 같이, 산출한 파라미터(Ax)와 산술 평균치(Aave.) 를 식 (3)에 대입함으로써 산출할 수 있다.

(V) 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)와, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(EL)(%)은 하기 (4)식의 부등식 관계를 만족하는 것

본 발명의 구리 합금 판재는 에릭센 시험에서 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)와, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(EL)(%)은 하기 (4)식의 부등식 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

[수 10]

본 발명자들은 추가로 에릭센 시험에 의해서 얻어진 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)와, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(EL)(%)이 드로잉 가공성에 미치는 영향에 대해서 검토하였다. 도 2는 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)를 세로 축으로 하고, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(EL)(%)을 가로 축으로 해서, 표 1에 나타내는 실시예와 비교예에 대해서 플롯한 것이다. 도 2에 나타내는 결과로부터, 일차함수: Er/t=1.5EL을 경계로 하여, 모든 실시예가 상측 영역에 있음과 동시에, 모든 비교예는 하측 영역에 있는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 본 발명에서는, 상기 (4)식을 만족함으로써, 우수한 드로잉 가공성을 갖는 구리 합금 판재인지를 판별할 수 있다.

에릭센값(Er치)은 에릭센 시험기에 의해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 시험 판재(W)의 테두리부를 다이(12)와 주름 억제 부재(16) 사이에서 조인 후에, 시험 판재(W)의 중앙부를, 선단이 반구형 펀치(14A)로 밀어넣어 가서, 관통 균열이 발생하기까지의 펀치의 이동 거리(패인 깊이)의 값을 측정해서, 그 측정한 값으로 하였다.

(VI) 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 합금 판재의 제조 방법

상술한 구리 합금 판재는 합금 조성이나 제조 프로세스를 조합해서 제어함으로써 실현할 수 있다. 이하, 본 발명의 구리 합금 판재의 적합한 제조 방법에 대해서 설명한다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 합금 판재는 상술한 구리 합금 판재의 조성과 같은 조성을 갖는 구리 합금 소재에 주조[공정 1], 균질화 처리[공정 2], 열간 압연[공정 3], 면삭[공정 4], 냉간 압연[공정 5], 용체화 열처리[공정 6], 중간 열처리[공정 7], 마무리 냉간 압연[공정 8], 교정[공정 9] 및 조질 소둔[공정 10]을 순차 실시함으로써 제조되지만, 특히, 마무리 냉간 압연 공정부터 조질 소둔 공정까지의 일련의 공정의 적정화를 도모함으로써, 보다 구체적으로는, 마무리 냉간 압연[공정 8]에서 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)를 75℃ 이상 100℃ 이하로 제어하고, 교정[공정 9]에서의 재료의 신장율(δ)을 0.1∼1.0%로 하고, 그리고, 조질 소둔[공정 10]의 재료 온도(TA)(℃)를, 상기 신장율(δ)과의 관계에서 하기 (5)식에 나타내는 부등식 관계를 만족하도록 제어함으로써, 특히, 방열성을 해치지 않고, 엄격한 드로잉 가공 조건이었다 하더라도, 우수한 드로잉 가공성을 갖는 구리 합금 판재를 제조할 수 있다.

55×δ＋450≥TA≥55×δ＋350　　···(5)

(i) 주조 공정[공정 1]

주조 공정은 대기하에서 고주파 용해로에 의해서 표 1에 나타내는 합금 성분을 용해하고, 이것을 주조함으로써 소정 형상(예를 들면, 두께 30㎜, 폭 100㎜, 길이 150㎜)의 잉곳(ingot)을 제조한다.

(ii) 균질화 처리 공정[공정 2]

균질화 처리 공정은 불활성 가스 분위기 중에서 소정 온도(예를 들면, 1000℃)로 1시간 가열하여 균질화 열처리[공정 2]를 실시하였다.

(iii) 열간 압연 공정[공정 3]

열간 압연 공정은 균질화 열처리 직후에 실시하여, 소정의 판 두께(예를 들면, 10㎜)로 한 직후에 냉각하였다.

(iv) 면삭 공정[공정 4]

면삭 공정은 열연판의 표면으로부터 소정의 두께(예를 들면, 1㎜부터 2㎜ 정도)의 면삭을 실시하여, 산화층을 제거하였다.

(v) 냉간 압연 공정[공정 5]

냉간 압연 공정에서 1∼0.25㎜까지 냉간 압연을 실시하였다.

(vi) 용체화 열처리 공정[공정 6]

용체화 열처리 공정은 소정의 온도 상승 속도(예를 들면, 5초부터 10초에 걸쳐서 900℃부터 990℃)로 온도 상승하여, 1초부터 1시간 유지 후, 250℃/s부터 500℃/s의 속도로 냉각하였다.

(vii) 중간 열처리 공정[공정 7]

중간 열처리 공정은 소정의 온도(예를 들면, 300℃부터 600℃)에서 10초부터 10시간 열처리를 실시하였다.

(viii) 마무리 냉간 압연 공정[공정 8]

마무리 냉간 압연 공정은 목적하는 판 두께로의 가공, 재료 강도의 향상, 결정 방위의 제어를 주요 목적으로 실시하는 공정으로써, 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)를 75℃ 이상 100℃ 이하로 제어하는 것이 필요하다. 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)가 75℃ 이상으로 함으로써, 압연에 의한 결정 회전이 촉진되어, 드로잉 가공성에 악영향을 미치는 Cube 방위립의 면적율이 감소하기 쉬워진다. 그러나, 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)가 100℃보다 온도가 높아지면, 압연 가공에 사용하는 윤활유의 점성이 저하됨으로써, 버닝 등의 압연 불량에 의해서 판재의 표면 거칠기가 국소적으로 높아짐으로써 파단의 기점이 되는 등, 드로잉 가공성의 열화를 일으킬 가능성이 높아진다. 이 때문에, 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)는 75℃ 이상 100℃ 이하로 한다.

(ix) 교정 공정[공정 9]

교정 공정은 재료의 잔류 응력을 제거·균일화하는 것을 목적으로 하여 실시하는 공정으로써, 텐션 레벨러에 의한 교정 시의 재료의 신장율(δ)을 0.1∼1.0%의 범위로 하는 것이 필요하다. 상기 신장율(δ)이 0.1% 미만이면, 잔류 응력의 제거·균일화 효과가 작고, 드로잉 가공 후의 형상 균일성이 저하된다. 또한, 상기 신장율(δ)이 1.0%보다 크면, 텐션 레벨러의 반복 굽힘에 따른 가공 변형이 커져서, 드로잉 가공 시에 균열이 생기지 않는 펀치 선단의 코너 반경을 작게 하지 못하여, 엄격한 드로잉 가공 조건에서의 드로잉 가공성이 저하된다. 이 때문에, 교정 공정에서 재료의 신장율(δ)은 0.1∼1.0%의 범위로 한다.

(x) 조질 소둔 공정[공정 10]

조질 소둔 공정은 재료의 신장을 회복시키는 것, 나아가 신장을 포함하여 기계적 특성의 이방성을 저감시키기 위한 공정으로써, 조질 소둔[공정 10]의 재료 온도(TA)(℃)를, 교정 공정에서의 재료의 신장율(δ)(%)과의 관계에서, (5)식에 나타내는 부등식 관계를 만족하도록 제어하는 것이 필요하다.

55×δ＋450≥TA≥55×δ＋350　　···(5)

조질 소둔 공정에서의 재료 온도(TA)를 (5)식에 따라서 제어함으로써, 드로잉 가공성이 향상된다. 조질 소둔 공정에 의해서, 교정 공정까지의 일련의 공정에서 도입된 전위를 회복시킴으로써, 재료의 파라미터인 산술 평균치(Aave.)와 에릭센값(Er)이 커진다. 조질 소둔 공정에서 재료 온도(TA)가 (5)식에서의 하한치를 밑돌면, 압연에 의한 전위의 회복(즉, 가공 변형 제거)이 충분하지는 않게 된다. 또한, 조질 소둔 공정에서의 재료 온도(TA)가 (5)식에서의 상한치를 웃돌면, Ni 혹은 Co와 Si 화합물의 석출물이 조대화되며, 이에 따라, 재료 강도가 저하된다. 이 때문에, 조질 소둔[공정 10]의 재료 온도(TA)(℃)는 교정 공정에서의 재료의 신장율(δ)(%)과의 관계에서, (5)식에 나타내는 부등식 관계를 만족하도록 한다.

(VII) 구리 합금 판재의 용도

본 발명의 구리 합금재는 특히, 드로잉 가공을 실시하여 드로잉 가공품을 제작하는데 사용하기 적합하며, 예를 들면, 전기·전자 부품용 부재, 전자파 실드재 및 방열 부품에 사용할 수 있다. 예를 들면, 전기·전자 부품용 커넥터, 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓, 실드 케이스, 실드 캔, 액정 보강판, 액정 샤시, 유기 EL 디스플레이의 보강판이나 자동차 차재용 커넥터, 실드 케이스, 실드 캔 등을 제작할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 개념 및 특허 청구 범위에 포함되는 모든 양태를 포함하며, 본 발명의 범위 내에서 여러가지로 개변할 수 있다.

[실시예]

다음으로, 본 발명의 효과를 더욱 명확하게 하기 위해서, 본 발명예 및 비교예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1∼15 및 비교예 1∼11)

대기하에서 고주파 용해로에 의해서, 표 1에 나타내는 조성을 갖는 구리 합금 소재를 용해허고, 이것을 주조하여 두께 30㎜, 폭 100㎜, 길이 150㎜의 잉곳을 얻었다. 다음으로, 불활성 가스 분위기 중에서 1000℃에서 1시간 가열·유지하는 균질화 열처리를 실시한 직후에 열간 압연을 실시하여, 판 두께 10㎜의 열연판으로 한 직후에 냉각하였다. 이어서, 면삭, 냉간 압연을 순차 실시하여, 판 두께를 0.25∼1.0㎜로 하였다. 그 후, 800∼990℃에서 용체화 열처리를 1분간 실시한 직후에 냉각하고, 300℃∼600℃에서 1시간의 중간 열처리, 이어서, 표 3에 나타내는 재료의 최대 온도(TR)에서 마무리 냉간 압연을 0.1%부터 60% 실시한 후, 표 3에 나타내는 재료의 신장율(δ)로 교정하고, 그 후, 표 3에 나타내는 재료 온도(TA)에서 조질 소둔을 실시하여, 판 두께가 0.25∼0.3㎜의 구리 합금 판재를 얻었다. 또한, 비교예 11에 대해서는, 마무리 냉간 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)가 높았기 때문에, 버닝에 의해서 판재 표면의 불량이 생겼기 때문에, 각종 파라미터 산출이 불가능하여, 성능 평가도 불가능하였다.

[각종 측정 및 평가 방법]

상기 실시예 및 비교예와 관련되는 구리 합금 판재를 사용하여, 하기에 나타내는 특성 평가를 실시하였다. 각 특성의 평가 조건은 아래와 같다.

[1] 구리 합금 판재 조성의 측정 방법

합금 조성은 형광 X선 분석에 의해서 측정하였다.

[2] 도전율의 측정 방법

도전율은 예를 들면, 단자간 거리를 100㎜로 하고, 20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조 중에서 4단자법에 의해서 비저항을 계측함으로써 산출하였다.

[3] (1)식 중 적분치의 산출 방법

(1)식 중 적분치는 압연 평행 방향, 45°방향 및 90°방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 JIS　Z2241의 13B호 시험편을 JIS　Z2241에 준하여 각 9개(n=9)씩 준비해서 측정하고, 가장 파단 신장이 큰 경우를 1번째로 할 때, 파단 신장이 5번째로 큰 시험편을 사용하여 측정되었을 때의 공칭 응력-공칭 변형 곡선을 이용하여 구하는 것으로 하여, 식 (1)에 나타나는 적분치는 상기에서 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선의 플롯으로부터 사다리꼴 근사에 의해서 얻어지는 면적으로부터 산출하였다. 또한, 공칭 응력은 공칭 변형이 0.01%마다 측정되었다.

[4] Cube 방위 면적율의 산출 방법

Cube 방위 면적율은 고분해능 주사형 분석 전자현미경(일본전자 주식회사 제작, 상품명: JSM-7001FA)에 부속되는 EBSD 검출기를 이용하여 연속해서 측정된 결정 방위 데이터로부터 해석 소프트웨어(TSL사 제작, 상품명: OIM-Analysis)를 이용하여 산출하였다.

[5] 파라미터(Bx)의 산출 방법

파라미터(Bx)는 상기 [3]에서 산출한 적분치와, 상기 [4]에서 산출한 Cube 방위 면적율을 식 (1)에 대입함으로써 구해지는 파라미터(Ax)의 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°과, 이들 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 (2)식에 대입해서 구해지는 산술 평균치(Aave.)를 식 (3)에 대입함으로써 산출할 수 있다.

[6] 에릭센값(Er)의 측정 방법

에릭센값(Er)은 에릭센 시험기에 의해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 시험 판재(W)의 테두리부를 다이(12)와 주름 억제 부재(16) 사이에서 조인 후에, 시험 판재(W)의 중앙부를 펀치(14A)로 밀어넣어 가서, 관통 균열이 발생하기까지의 펀치의 이동 거리(패인 깊이)의 값을 측정해서, 그 측정한 값으로 하였다.

[7] 방열성 평가

방열성은 상기 [2]에서 측정한 도전율에 의해서 평가하였다. 방열성 평가 기준을 이하에 나타낸다. 또한, 본 실시예에서는, 하기에 나타내는 방열성 평가 기준에서 「1」 및 「2」를 합격 레벨에 있다고 하였다. 표 2에 방열성 평가 결과를 나타낸다.

<방열성 평가 기준>

1(우수): 도전율이 50% IACS 이상인 경우

2(양호): 도전율이 30% IACS 이상 50% IACS 미만인 경우

3(불가): 도전율이 30% IACS 미만인 경우

[8] 드로잉 가공성 평가

드로잉 가공성은 딥드로잉 시험기(예를 들면, 에릭센사 제작 박판 성형 시험기)(10)에 의해서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 시험 판재(W)의 테두리부를 다이(12)와 주름 억제 부재(16) 사이에서 조인 후에, 시험 판재(W)의 중앙부를 선단부가 원주형이고, 또한, 코너부의 곡률 반경(R)이 작은 펀치(14)로 밀어넣어 가서, 원통형 컵을 성형하고, 균열이 생기지 않는 펀치 선단 코너부의 곡률 반경(R)의 최소치와, 성형 후의 컵 테두리 파형의 최대 산 높이와 최대 골짜기 깊이차의 최대치로부터 종합적으로 평가하였다. 드로잉 가공성 평가 기준을 이하에 나타낸다. 표 2에 드로잉 가공성의 평가 결과를 나타낸다. 또한, 상기 시험은 펀치와 다이의 클리어런스는 2.3㎜로 하고, 시험 판재(W)의 표면에 도포되는 윤활유로서는, R-303P를 이용하여, 펀치 직경의 블랭크 직경에 대한 비(펀치 직경/블랭크 직경)는 0.64인 시험 조건에서 실시하였다.

(a) 펀치 선단 코너부의 곡률 반경(R)의 최소치 평가 기준

◎(우수): 곡률 반경(R)의 최소치가 0.5㎜ 이하인 경우

○(양호): 곡률 반경(R)의 최소치가 0.5㎜ 초과 1.0㎜ 미만인 경우

×(불가): 곡률 반경(R)의 최소치가 1.0㎜ 이상인 경우

(b) 컵 테두리 파형의 최대 산 높이와 최대 골짜기 깊이차의 최대치 평가 기준

◎(우수): 상기 차이의 최대치가 0.5㎜ 이하인 경우

○(양호): 상기 차이의 최대치가 0.5㎜ 초과 1.0㎜ 미만인 경우

×(불가): 상기 차이의 최대치가 1.0㎜ 이상인 경우

<드로잉 가공성 평가>

1(우수): 상기 (a) 및 (b) 평가 모두가 「◎」인 경우

2(양호): 상기 (a) 및 (b) 평가 모두가 「○」이상인 경우

3(불가): 상기 (a) 및 (b) 평가 중 적어도 한쪽이 「×」인 경우

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

표 1∼4의 결과로부터, 실시예 1∼15의 구리 합금 판재는 모두 합금 조성이 본 발명의 적정 범위 내이며, 도전율이 38% IACS 이상이고, 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위이기 때문에, 방열성 및 드로잉 가공성 모두가 합격 레벨 이상인 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 3, 6, 8, 12는 합금 조성 및 제조 조건이 적절하였기 때문에, 도전율이 특히 우수하다. 실시예 1, 8, 13은 주조부터 조질 소둔까지의 조건이 적절하고, 파라미터 A와 B가 좋은 값을 나타내기 때문에, 균열이 생기지 않는 펀치 선단 코너부의 곡률 반경의 최소치와, 컵 테두리 파형의 산 골짜기간 차이의 최대치가 모두 작아졌기 때문에, 드로잉 가공성이 특히 우수하였다.

한편, 비교예 1, 2, 4, 5, 8은 모두 Ni＋Co량 혹은 Si가 적었기 때문에, 산술 평균치(Aave.)가 본 발명의 적정 범위 밖이 되었기 때문에, 드로잉 가공성이 떨어졌다. 비교예 6은 텐션 레벨러에서의 교정을 하지 않고 신장율은 0%였기 때문에 이방성이 높아서, Bx가 규정 밖이 되었다. 비교예 8, 10은 마무리 냉간 압연에서의 압연 온도가 낮고 Cube 방위가 많이 잔류하였기 때문에 산술 평균치(Aave.)가 규정 밖이 되었다. 비교예 5는 파라미터 B90°가 규정 밖이 되어, 드로잉 가공 후의 최대 고저차가 커졌다. 비교예 3, 7, 9는 모두 성분 함유량이 본 발명의 적정 범위보다 많기 때문에, 특히 도전율이 낮아졌다. 특히, 비교예 7은 교정에서의 신장이 규정치보다 크고, 에릭센값/판 두께의 값이 규정 밖이 되었기 때문에, 드로잉 가공성도 떨어졌었다. 비교예 11은 마무리 압연 시의 재료 온도가 높아져서, 재료와 압연 롤의 버닝이 생기고, 재료 표면에 커다란 요철 등의 결함이 생겼기 때문에, 특성 평가는 실시하지 않았지만, 드로잉 가공성은 현저히 저하되는 것은 분명하였다.

10: 에릭센 시험기 12: 다이
14, 14A: 펀치 16: 주름 억제 부재
W: 시험 판재 R:펀치 코너부의 곡률 반경

Claims

Ni 및 Co의 1종 이상을 합계 1.0∼5.0질량% 및 Si를 0.1∼1.5질량% 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물인 조성을 가지며,
도전율이 38% IACS 이상이고,
압연 평행 방향, 압연 방향에 대하여 45°의 방향 및 압연 수직 방향의 각 방향으로 각각 잘라낸 3종류의 시험편에 대해서 인장 시험을 실시함으로써 얻어진 공칭 응력-공칭 변형 곡선으로부터 구해지는 값과,
전자 후방 산란 회절(EBSD)법에 의해서 얻어진 Cube 방위 면적율의 값을 하기 (1)식에 대입해서, 파라미터(Ax)(x: 0°, 45°, 90°)의 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 구하고, 구한 상기 각 방향의 값 A_0°, A_45° 및 A_90°를 하기 (2)식에 대입해서 산출되는 산술 평균치(Aave.)가 4.0∼13.0GPa·%의 범위인 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재.
[수 1]

단, Sc: Cube 방위 면적율(%), σn은 공칭 응력(GPa), εn은 공칭 변형(%), 그리고, EL은 파단 신장(%)을 나타낸다.
[수 2]
제1항에 있어서,
상기 산술 평균치(Aave.) 및 상기 파라미터(Ax)의 값을 하기 (3)식에 대입해서 산출되는 파라미터(Bx)(x: 0°, 45°, 90°)의 상기 각 방향의 값 B_0°, B_45° 및 B_90°가 모두 10% 이하가 되는, 구리 합금 판재.
[수 3]
제1항 또는 제2항에 있어서,
에릭센 시험에서 에릭센값(Er)의 판 두께(t)에 대한 비(Er/t비)와, 압연 평행 방향으로 인장하였을 때의 파단 신장(EL)(%)은 하기 (4)식의 부등식 관계를 만족하는, 구리 합금 판재.
[수 4]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성은 추가로 Sn, Mg, Mn, Cr, Zr, Ti, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 성분을 합계 0.2∼1.2질량% 이하 함유하는, 구리 합금 판재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재를 드로잉 가공하여 얻어진 드로잉 가공품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재 또는 제5항에 기재된 드로잉 가공품을 사용하여 제작된 전기·전자 부품용 부재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재 또는 제5항에 기재된 드로잉 가공품을 사용하여 제작된 전자파 실드재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재 또는 제5항에 기재된 드로잉 가공품을 사용하여 제작된 방열 부품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금 판재의 제조 방법으로써,
구리 합금 소재에 주조[공정 1], 균질화 처리[공정 2], 열간 압연[공정 3], 면삭[공정 4], 냉간 압연[공정 5], 용체화 열처리[공정 6], 중간 열처리[공정 7], 마무리 냉간 압연[공정 8], 교정[공정 9] 및 조질 소둔[공정 10]을 순차 실시하고,
상기 마무리 냉간 압연[공정 8]에서 압연 시의 재료의 최대 온도(TR)를 75℃ 이상 100℃ 이하로 제어하여,
상기 교정[공정 9]에서 재료의 신장율(δ)을 0.1∼1.0%로 하고, 그리고,
상기 조질 소둔[공정 10]의 재료 온도(TA)(℃)를, 상기 신장율(δ)과의 관계에서 하기 (5)식에 나타내는 부등식 관계를 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구리 합금 판재의 제조 방법.
55×δ＋450≥TA≥55×δ＋350　　···(5)