KR20210142156A

KR20210142156A - 구리 합금판, 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품

Info

Publication number: KR20210142156A
Application number: KR1020217033880A
Authority: KR
Inventors: 유키 무토
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2021-11-24
Also published as: EP3950979A1; WO2020195218A1; US20220178005A1; EP3950979A4; TW202035722A; CN113631741A

Abstract

Cr을 0.1 내지 0.6질량%, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.01 내지 0.30질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금판이다. 이 구리 합금판은, XRD 측정으로부터 얻어지는 압연 평행 방향(RD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터와, XRD 측정으로부터 얻어지는 압연 직각 방향(TD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터의 차가 0.05 이하이다.

Description

구리 합금판, 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품

본 개시는, 구리 합금판, 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품에 관한 것이다. 상세하게는, 본 개시는, 전기ㆍ전자 기기, 자동차 등에 탑재되는 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스 바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품의 재료로서 사용되는 구리 합금판, 그리고 해당 구리 합금판을 사용한 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품에 관한 것이다.

전기ㆍ전자 기기, 자동차 등에 탑재되는 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스 바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품에 있어서, 전기 또는 열을 전달하기 위한 재료로서, 강도, 전기 전도성, 열전도성 등의 특성이 우수한 구리 합금판이 널리 사용되고 있다.

근년, 통전용 전자 부품, 예를 들어 전자 기기의 커넥터에 있어서 고전류화가 진행되고 있고, 양호한 굽힘성을 갖고, 75% IACS 이상의 도전율, 550㎫ 이상의 내력을 갖는 것이 필요하다고 여겨지고 있다.

또한, 예를 들어 스마트폰이나 태블릿 PC의 액정에는 액정 프레임이라고 불리는 방열용 전자 부품이 사용되고 있다. 이와 같은 방열 용도로 사용되는 구리 합금판에 있어서도, 고열전도율화가 진행되고 있고, 양호한 굽힘성을 갖고, 고강도를 갖는 것이 필요하다고 여겨지고 있다. 그 때문에, 방열 용도로 사용되는 구리 합금판에 있어서도, 75% IACS 이상의 도전율, 550㎫ 이상의 내력을 갖는 것이 필요하다고 여겨지고 있다. 여기서, 전기 전도성과 열전도성은 비례 관계에 있으므로, 도전율을 높임으로써 열전도율도 향상된다.

그러나, 75% IACS 이상의 도전율을 콜슨 합금계 구리 합금으로 달성하는 것은 어려우므로, Cu-Cr계나 Cu-Zr계의 구리 합금의 개발이 진행되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, Cr을 0.1 내지 0.8질량%, Mg, Ti, Zr, Zn, Fe, Sn, Ag, Si의 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005 내지 0.5질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피 불순물로 이루어지고, 평균 결정 입경이 15 내지 80㎛이고, 결정 입경의 변동 계수(결정 입경의 표준 편차/평균 결정 입경)가 0.40 이하인 구리 합금재가 제안되어 있다. 이 구리 합금재는, 75% IACS 이상의 도전율을 갖고, 강도 및 굽힘 가공성도 양호하다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, Cr을 0.1 내지 0.6질량%, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.01 내지 0.30질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 재료 표면의 X선 회절로 구한 I(220)/I₀(220)에 대해서, 3≤I(220)/I₀ (220)≤13을 충족하고, I(200)/I₀(200)에 대해서, 0.2≤I(200)/I₀(200)≤2를 충족하는 구리 합금판이 제안되어 있다. 이 구리 합금판은, 80% IACS 이상의 도전율을 갖고, 강도 및 굽힘 가공성도 양호하다고 되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-129889호 공보 일본 특허 공개 제2017-179503호 공보

전자 부품에 사용되는 구리 합금판은, 전자 부품으로 가공할 때에 다양한 방향으로 굽힘 응력이 가해지는 경우가 있으므로, 다양한 방향에 대한 굽힘성(이하, 「굽힘 이방성」이라고 말함)이 양호한 것이 필요해진다. 그러나, 특허문헌 1 및 2에서는, 굽힘 이방성에 대해서는 충분히 검토되어 있지 않다.

또한, 구리 합금판의 굽힘 가공에 있어서는, 굽힘부의 굽힘 표면이 양호한 것도 필요해진다. 이것은, 굽힘부의 굽힘 표면이 양호하지 않은 경우, 커넥터 등에서는 굽힘부의 접촉 면적의 감소로 연결되고, 통전성 등이 저하되는 요인이 되기 때문이다. 그러나, 특허문헌 1 및 2는 굽힘성을 크랙의 유무로 판단하고 있는 것 뿐이며, 크랙이 없는 경우라도, 굽힘부의 굽힘 표면이 불량인 경우가 있다. 따라서, 특허문헌 1 및 2의 기술에서는 반드시 양호한 굽힘 표면을 얻을 수 있다고는 할 수 없다.

본 발명의 실시 형태는, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘 이방성이 양호한 구리 합금판을 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명의 실시 형태는, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘부의 굽힘 표면을 열화시키지 않고 굽힘 가공에 의해 제조하는 것이 가능한 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 특정한 조성을 갖는 구리 합금판에 있어서, 구리 합금판의 슈미트 팩터가, 굽힘부의 굽힘 표면과 밀접하게 관계되어 있는 것에 착안하고, 압연 평행 방향(RD)과 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터와, 압연 직각 방향(TD)과 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터의 차를 특정한 범위로 제어함으로써, 구리 합금판의 굽힘 이방성이 향상되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 실시 형태는, Cr을 0.1 내지 0.6질량%, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.01 내지 0.30질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, XRD 측정으로부터 얻어지는 압연 평행 방향(RD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터와, XRD 측정으로부터 얻어지는 압연 직각 방향(TD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터의 차가 0.05 이하인 구리 합금판이다.

또한, 본 발명의 실시 형태는, 상기 구리 합금판을 사용한 통전용 전자 부품 또는 방열용 전자 부품이다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘 이방성이 양호한 구리 합금판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘부의 굽힘 표면을 열화시키지 않고 굽힘 가공에 의해 제조하는 것이 가능한 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품을 제공할 수 있다.

도 1은 응력 완화율의 측정 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 응력 완화율의 측정 원리를 설명하는 도면이다.
도 3은 슈미트 팩터를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되어 해석되어야 할 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한에 있어서, 당업자의 지식에 기초하여, 다양한 변경, 개량 등을 행할 수 있다. 이 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소는, 적당한 조합에 의해, 여러가지의 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 이 실시 형태에 나타내어지는 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 되고, 다른 실시 형태의 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

(조성)

본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금판은, Cr을 0.1 내지 0.6질량%, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.01 내지 0.30질량% 포함하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 일 실시 형태에 있어서는, Cr을 0.15 내지 0.3질량% 포함하고, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.05 내지 0.20질량% 함유하는 것이 바람직하다. Cr이 0.6질량%를 초과하면 굽힘 가공성이 저하되고, 0.1질량% 미만이 되면 550㎫ 이상의 0.2% 내력을 얻는 것이 어려워진다. Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종의 합계가 0.30질량%를 초과하면 굽힘 가공성이 저하되고, 0.01질량% 미만이 되면, 550㎫ 이상의 0.2% 내력을 얻는 것이 어려워진다.

또한, 본 명세서에 있어서 「불가피적 불순물」이란, 원료를 용제하는 단계에서 불가피하게 혼입되는 성분을 의미한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금판은, Ag, Fe, Co, Ni, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn, Al, Ca, Y, Nb, Mo, Hf, W, Pt, Au 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 합계로 1.0질량% 이하 함유하는 것이 바람직하다. 이들 원소는 고용 강화나 석출 강화 등에 의해 강도 상승에 기여한다. 이들 원소의 합계량이 1.0질량%를 초과하면 도전율이 저하되거나, 또는, 열간 압연에서 균열되는 경우가 있다.

또한, 고강도 및 고도전성을 갖는 구리 합금판에 있어서, 첨가하는 첨가 원소의 조합에 의해 개개의 첨가량이 변경되는 것은 당업자에 의해 이해 가능한 것이다. 전형적인 일 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 Ag는 1.0질량% 이하, Fe는 0.1질량% 이하, Co는 0.1질량% 이하, Ni는 0.2질량% 이하, Mn은 0.1질량% 이하, Zn은 0.5질량% 이하, Mg는 0.1질량% 이하, Si는 0.1질량% 이하, P는 0.05질량% 이하, Sn은 0.1질량% 이하, Al은 0.1질량% 이하, Ca는 0.1질량% 이하, Y는 0.1질량% 이하, Nb는 0.1질량% 이하, Mo는 0.1질량% 이하, Hf는 0.1질량% 이하, W는 0.1질량% 이하, Pt는 0.1질량% 이하, Au는 0.1질량% 이하, B는 0.05질량% 이하 첨가할 수 있지만, 도전율이 75% IACS를 하회하지 않는 첨가 원소의 조합 및 첨가량이면, 본 발명의 구리 합금판은 반드시 이들의 상한값에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.03 내지 0.6㎜로 할 수 있다.

(슈미트 팩터)

구리 합금판의 슈미트 팩터는, 미끄럼 변형이 발생하기 용이함을 나타내는 지표이며, 굽힘 가공으로 형성된 굽힘부의 굽힘 표면과 밀접하게 관계된다. 예를 들어, 특정한 방향에 대한 인장 응력이 부하되었을 경우의 슈미트 팩터가 높은 경우, 특정한 방향으로 굽힘 가공된 굽힘부는 양호한 굽힘 표면을 갖는다. 이것은, 슈미트 팩터의 값이 클수록, 미끄럼면이 미끄러지기 쉽기 때문에(또한, 슈미트 팩터의 최댓값은 0.5임), 특정한 방향의 슈미트 팩터를 높게 함으로써, 특정한 방향으로 굽힘 부하가 걸릴 때에 미끄럼 변형이 발생하기 쉬워졌기 때문이라고 생각된다.

구리 합금판의 굽힘 가공에서는, 구리 합금판의 압연 방향에 대하여 평행, 직각 또는 그 이외의 다양한 방향으로 굽힘 응력이 가해지므로, 굽힘 이방성을 향상시키기 위해서는, 다양한 방향의 굽힘부의 굽힘 표면을 개선할 필요가 있다.

그래서, 본 발명자는, 양호한 굽힘 표면을 만들어 넣는 것이 곤란한 경우가 많은 B.W.:Bad Way(구리 합금판의 굽힘축이 압연 방향과 동일한 방향)의 굽힘 표면과, 양호한 굽힘 표면을 만들어 넣는 것이 용이한 경우가 많은 G.W.:Good Way(구리 합금판의 굽힘축이 압연 방향과 직각의 방향)의 굽힘 표면의 차를 작게 하는 것이 중요하다고 생각하였다. 이것은, 구리 합금판의 B.W. 및 G.W. 이외의 방향의 굽힘 표면은, B.W.의 굽힘 표면과 동등 또는 그 이상이며, 또한 G.W.의 굽힘 표면과 동등 또는 그 이하라고 추측되기 때문이다.

도 3은, 단결정의 인장 분해 전단 응력을 간이적으로 설명하는 모델을 나타낸다.

구체적으로, 도 3은, 슈미트 팩터에 대해서 간이적으로 설명하기 위한 모델도이며, 단결정의 소성 변형을 모식적으로 도시한 도면이다. 즉, 단면적 A의 단결정 환봉(10)을 단축 하중 F로 인장한 경우, 단결정 환봉(10)의 결정립 내의 미끄럼면(20), 미끄럼 방향(25)으로 분해 전단 응력이 발생한다. 이 분해 전단 응력 τ가 그 재료 특유의 임계 전단 응력 τc에 도달하면 미끄럼 변형(소성 변형)이 발생한다. 분해 전단 응력 τ는, 축 응력을 σ, 부하축과 미끄럼면의 법선과의 이루는 각을 φ, 부하축과 미끄럼 방향과의 이루는 각을 λ로 하면, τ=(F/A)·cosλ·cosφ=σ·cosλ·cosφ로 표시된다. 이것이 슈미트의 법칙이며, cosλ·cosφ가 슈미트 팩터이다. 슈미트 팩터는, λ=φ=45°일 때에 최댓값이 된다(또한, 슈미트 팩터에 대해서는, 소성 가공 기술 시리즈 2 「재료」 일본 소성 가공 학회편, 코로나사, p.12를 참조).

상기의 슈미트 팩터는, 압연 평행 방향(RD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하된 경우의 값과, 압연 직각 방향(TD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하된 경우의 값을 산출하였다. 역극점도는 XRD(X-ray diffraction) 측정으로부터 구하였다. 이 방법으로 구해진 RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터와, TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터의 차가 0.05 이하인 경우에, 다양한 방향의 굽힘부의 굽힘 표면이 양호해져, 굽힘 이방성이 향상된다.

또한, 상기의 방법으로 구해진 RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터 및 TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터는, 모두 0.40 이상인 것이 바람직하다. 슈미트 팩터가 0.40 이상이면, 구리 합금판에 굽힘 부하가 걸릴 때에 전위 운동이 비교적 용이하게 되고, 굽힘부의 굽힘 표면이 양호해진다. 이것은, 전위의 운동에 의한 미끄럼 변형이 발생함으로써 연속적인 변형이 가능하게 되고, 재료 표면에 있어서 큰 오목부 등이 발생하기 어려워지는 것이 요인이라고 추측된다.

또한, 슈미트 팩터는 이하의 식을 사용하여 산출하였다.

(슈미트 팩터)=cosλ·cosφ

cosλ=t·n/|t||n|

cosφ=t·s/|t||s|

단,

φ:부하축과 미끄럼면의 법선과의 이루는 각

λ:부하축과 미끄럼 방향과의 이루는 각

t:인장 하중 부하 방향에 평행한 단위 벡터

n:미끄럼면의 법선 벡터에 평행한 단위 벡터

s:미끄럼 방향에 평행한 단위 벡터

(굽힘 표면)

굽힘 표면의 평가에는 굽힘부의 표면 조도 Ra를 사용한다. Ra의 값이 낮을수록 굽힘부 표면의 요철은 적어지고, 커넥터 등으로 사용할 때에 접촉 면적은 커지므로, 양호한 통전성이 확보된다. 굽힘부의 Ra는, 바람직하게는 2.0㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.5㎛ 이하로 한다.

(인장 강도)

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 인장 강도(TS)는 바람직하게는 550㎫ 이상, 보다 바람직하게는 600㎫ 이상이다. 인장 강도를 550㎫ 이상으로 함으로써, 구리 합금판에 요구되는 강도를 확보할 수 있다.

(0.2% 내력)

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 0.2% 내력(YS)은 550㎫ 이상, 보다 바람직하게는 580㎫ 이상이다. 0.2% 내력을 550㎫ 이상으로 함으로써, 구리 합금판에 요구되는 강도를 확보할 수 있다.

(도전율)

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 도전율은, 바람직하게는 75% IACS 이상, 보다 바람직하게는, 80% IACS 이상이다. 도전율을 75% IACS 이상으로 함으로써, 구리 합금판에 요구되는 도전율(열전도율)을 확보할 수 있다.

(응력 완화율)

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 응력 완화율은, 바람직하게는 15% 이하, 보다 바람직하게는 14% 이하이다. 응력 완화율을 15% 이하로 함으로써, 구리 합금판에 요구되는 강도를 확보할 수 있다.

(용도)

본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금판은, 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스 바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품의 용도에 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등에서 사용되는 커넥터나 단자 등의 통전용 전자 부품의 용도, 또는 스마트폰이나 태블릿 PC에서 사용되는 액정 프레임 등의 방열용 전자 부품의 용도에 유용하다.

(제조 방법)

본 발명의 실시 형태에 따른 구리 합금판은 이하의 제조 공정에 의해 제조할 수 있다. 먼저, 순구리 원료로서 전기 구리 등을 용해하고, 카본 탈산 등에 의해 산소 농도를 저감한 후, Cr과, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종과, 필요에 따라서 다른 합금 원소를 첨가하고, 구리 합금 잉곳으로 주조한다. 다음에, 이 잉곳을 열간 압연한 후, 제1 냉간 압연, 용체화 처리, 제2 냉간 압연, 시효 처리를 이 순으로 행한다.

구리 합금 잉곳의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 30 내지 300㎜이다.

열간 압연은, 800 내지 1000℃의 온도에서 두께 2 내지 30㎜ 정도의 판으로 하는 것이 바람직하다.

열간 압연 후, 제1 냉간 압연을 행한다. 제1 냉간 압연에서는, 두께를 바람직하게는 0.15 내지 5㎜, 보다 바람직하게는 0.25 내지 1.0㎜로 한다.

또한, 제1 냉간 압연에 있어서, 그 합계 가공도를 60 내지 80%로 하고, 각 패스의 변형 속도를 (10/합계 가공도)s^-1 이상으로 한다. 상기 조건에 의해 열간 압연을 행함으로써, 용체화 처리 후의 결정립을 작게 함과 함께, Cube 방위의 결정립 성장을 억제할 수 있다. 그 결과로서, RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터와, TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터의 차를 작게 할 수 있다.

제1 냉간 압연에 있어서의 합계 가공도는, (냉간 압연 전의 두께-냉간 압연 후의 두께)/냉간 압연 전의 두께×100%에 의해 계산된다.

각 패스의 변형 속도는, 이하의 식을 사용하여 계산할 수 있다.

dε/dt=(2πn/60r^1/2)·(R/H)^1/2·In(1/(1-r))

여기서,

dε/dt:각 패스의 변형 속도

n:롤의 회전수(rpm)

r:가공도(%)/100

R:롤 반경(㎜)

H:각 패스 전의 판 두께(㎜)

를 의미한다.

용체화 처리는, 800 내지 1000℃에서 유지 후, 수랭하는 것이 바람직하다.

용체화 처리 후, 제2 냉간 압연을 행한다. 제2 냉간 압연에서는, 두께를 바람직하게는 0.03 내지 0.6㎜, 보다 바람직하게는 0.04 내지 0.5㎜로 한다.

시효 처리는, 300 내지 500℃에서 5 내지 30h 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 구리 합금판의 제조 방법은, Cr을 0.1 내지 0.6질량%, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.01 내지 0.30질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 구리 합금 잉곳을 열간 압연한 후, 제1 냉간 압연 공정, 용체화 처리 공정, 제2 냉간 압연 공정, 시효 처리 공정을 포함하는 구리 합금판의 제조 방법이며,

상기 제1 냉간 압연 공정에 있어서, 합계 가공도를 60 내지 80%로 하고, 각 패스의 변형 속도를 (10/합계 가공도)s^-1 이상으로 한다.

상기의 제조 방법에 의해, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘 이방성이 양호한 구리 합금판을 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.

용융 구리에 합금 원소를 표 1에 나타내는 비율로 첨가한 후, 두께가 200㎜인 구리 합금 잉곳에 주조하였다. 구리 합금 잉곳을 950℃에서 3시간 가열하고, 두께 10㎜까지 열간 압연하였다. 다음에, 열간 압연판 표면의 산화 스케일을 그라인더로 연삭하여 제거한 후, 표 1에 나타내는 합계 가공도로 제1 냉간 압연을 행하였다. 제1 냉간 압연에 있어서의 각 패스의 변형 속도는 표 1에 나타낸 바와 같다. 다음에, 900℃에서 용체화 처리를 행한 후, 두께 0.2㎜까지 제2 냉간 압연을 행하였다. 그 후, 500℃에서 10h의 시효 처리를 행하였다.

<인장 강도(TS)>

인장 시험기에 의해, JIS Z2241:2011에 따라, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 인장 강도(TS)를 측정하였다.

<0.2% 내력(YS)>

인장 시험기에 의해, JIS Z2241:2011에 따라, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 0.2% 내력(YS)을 측정하였다.

<도전율(EC)>

시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 시험편을 채취하고, JIS H0505:1975에 준거하고, 4단자법에 의해 20℃에서의 도전율을 측정하였다.

<응력 완화율>

폭 10㎜, 길이 100㎜의 직사각 형상의 시험편을, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 채취하였다. 도 1과 같이, l=50㎜의 위치를 작용점으로 하여, 시험편에 y₀의 휨을 부여하고, 압연 방향의 0.2% 내력(JIS Z2241:2011에 준거하여 측정)의 80%에 상당하는 응력(s)을 부하하였다. y₀은 다음 식에 의해 구하였다.

y₀=(2/3)·I²·s/(E·t)

여기서, E는 압연 방향의 영률이며, t는 시료의 두께이다. 150℃에서 1000시간 가열 후에 제하하고, 도 2와 같이 영구 변형량(높이) y를 측정하고, 응력 완화율{[y(㎜)/y₀(㎜)]×100(%)}을 산출하였다.

<굽힘 이방성>

굽힘 이방성은, 폭 1㎜, 길이 20㎜로 잘라낸 시료를 굽힘 시험편으로 하여 사용하고, 굽힘 표면을 평가하였다. JIS H3130:2012에 따라서 B.W.(굽힘축이 압연 방향과 동일한 방향) 및 G.W.(굽힘축이 압연 방향과 직각인 방향)의 W 굽힘 시험을 행하고, 굽힘부의 표면을 공초점 레이저 현미경에 의해 해석하고, JIS B0601:2013에 정해진 Ra(㎛)를 산출하였다. 굽힘 표면은, B.W. 및 G.W.의 양쪽에 있어서, Ra가 1.5㎛ 이하이면 ◎, 1.5㎛보다 크고 2.0㎛ 이하이면 ○, 2.0㎛보다 크고 3.0㎛ 이하이면 △, 3.0㎛보다 크면 ×로 표기하였다.

<역극점도>

역극점도는 XRD 측정을 사용하여 구하였다. XRD 측정에는 가부시키가이샤 리가쿠사제 RINT-TTR을 사용하여, 구리 합금판 표면의 두께 방향의 X선 회절을 측정하였다. 또한, 미분말 구리의 X선 회절을 측정하였다. 여기서 X선은 Kα선, 관 전압 30KV, 관 전류 100mA로 하였다. 구리 합금판의 각 방위에 있어서의 집적 강도를 미분말 구리의 집적 강도로 나눔으로써, 규격화된 압연 평행 방향(RD) 및 압연 직각 방향(TD)의 역극점도를 작성하였다. 구한 역극점도로부터 집적 강도가 피크를 나타내는 방위를 결정하였다.

<슈미트 팩터>

당해 성분의 구리 합금은 면심 입방 구조(FCC)를 가지므로, 그 주미끄럼계는 {111}<110>이다. 슈미트 팩터는, 압연 직각 방향(TD)으로부터 보았을 때의 집적 강도가 피크를 나타내는 방위에 대하여, TD와 평행하게 인장 하중을 부하한 경우의 주미끄럼계에 있어서의 값과, 압연 평행 방향(RD)으로부터 보았을 때의 집적 강도가 피크를 나타내는 방위에 대하여, RD와 평행 방향으로 인장 하중을 부하한 경우의 주미끄럼계에 있어서의 값을 산출하였다. 이때, TD 방향으로부터 보았을 때의 집적 강도가 피크를 나타내는 방위는 TD 방향과 평행, RD 방향으로부터 보았을 때의 집적 강도가 피크를 나타내는 방위는 RD 방향과 평행한 것에 유의할 필요가 있다.

상기한 바와 같이 구체적으로는 이하의 식을 사용하여, 슈미트 팩터를 구할 수 있다.

(슈미트 팩터)=cosλ·cosφ

cosλ=t·n/|t||n|

cosφ=t·s/|t||s|

단,

φ:부하축과 미끄럼면의 법선과의 이루는 각

λ:부하축과 미끄럼 방향과의 이루는 각

t:인장 하중 부하 방향에 평행한 단위 벡터

n:미끄럼면의 법선 벡터에 평행한 단위 벡터

s:미끄럼 방향에 평행한 단위 벡터

TD 또는 RD와 평행 방향으로 인장 하중을 부하하고 있으므로, t는 집적 강도가 TD 또는 RD로부터 보았을 때에 피크를 나타내는 방위에 평행하다. 또한, 주미끄럼계 중에서도 실제로 활동하는 미끄럼계는 슈미트 팩터가 최댓값을 취하는 것이므로, n, s는 상기 식으로 규정되는 슈미트 팩터가 최댓값을 취하도록 조합을 선택할 필요가 있다.

각 시험편의 조성과 제조 조건 및 각 실시예 및 비교예에 대하여 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예에 대해서는, 표 1에 기재된 제조 조건 이외는 실시예와 마찬가지의 조건에서 제조하였다.

표 1에 나타내어진 바와 같이, 특정한 조성을 가짐과 함께, RD와 TD의 슈미트 팩터의 차가 0.05 이하인 실시예 1 내지 21의 구리 합금판은, TS가 550㎫ 이상, EC가 75% IACS 이상, 응력 완화율이 15% 이하, 굽힘 이방성이 ◎이며, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘 이방성이 양호한 것이 확인되었다.

한편, 비교예 1 및 2의 구리 합금판은, Cr 또는 Zr의 함유량이 너무 높았기 때문에, EC가 낮고, 굽힘 이방성도 불량하였다.

비교예 3 내지 5의 구리 합금판은, Cr, Zr 또는 Ti의 함유량이 너무 낮았기 때문에, TS가 낮아지고, 응력 완화율이 높아졌다.

비교예 6 및 7의 구리 합금판은, Sn 또는 P의 함유량이 너무 높았기 때문에, 열간 압연에서 균열이 생겨 버렸다.

비교예 8의 구리 합금판은, 제1 냉간 압연에서 합계 가공도가 너무 낮았기 때문에, RD와 TD의 슈미트 팩터의 차가 커지고, 굽힘 이방성이 불량이 되었다.

비교예 9의 구리 합금판은, 제1 냉간 압연에서 합계 가공도가 너무 높았기 때문에, RD와 TD의 슈미트 팩터의 차가 커지고, 굽힘 이방성이 불량이 되었다.

비교예 10의 구리 합금판은, 제1 냉간 압연에서 각 패스의 변형 속도가 너무 늦었기 때문에, RD와 TD의 슈미트 팩터의 차가 커지고, 굽힘 이방성이 불량이 되었다.

비교예 11의 구리 합금판은, 제1 냉간 압연에서 합계 가공도가 너무 낮은 동시에, 각 패스의 변형 속도가 너무 늦었기 때문에, RD와 TD의 슈미트 팩터의 차가 커지고, 굽힘 이방성이 불량이 되었다.

이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘 이방성이 양호한 구리 합금판을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 고도전율 및 고강도를 갖고, 또한 굽힘부의 굽힘 표면을 열화시키지 않고 굽힘 가공에 의해 제조하는 것이 가능한 통전용 전자 부품 및 방열용 전자 부품을 제공할 수 있다.

10 : 단결정 환봉
20 : 단결정 환봉의 결정립 내의 미끄럼면
25 : 단결정 환봉의 미끄럼 방향
30 : 미끄럼면의 법선

Claims

Cr을 0.1 내지 0.6질량%, Zr 및 Ti 중 1종 또는 2종을 합계로 0.01 내지 0.30질량% 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
XRD 측정으로부터 얻어지는 압연 평행 방향(RD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터와, XRD 측정으로부터 얻어지는 압연 직각 방향(TD)의 역극점도에 있어서의 집적 강도의 피크 방위에 대하여, TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 슈미트 팩터의 차가 0.05 이하인 구리 합금판.
제1항에 있어서,
인장 강도가 550㎫ 이상, 도전율이 75% IACS 이상 및 응력 완화율이 15% 이하인 구리 합금판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Ag, Fe, Co, Ni, Mn, Zn, Mg, Si, P, Sn, Al, Ca, Y, Nb, Mo, Hf, W, Pt, Au 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 합계로 1.0질량% 이하 함유하는 구리 합금판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
RD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 상기 슈미트 팩터 및 TD와 평행 방향으로 인장 응력이 부하되었을 때의 상기 슈미트 팩터가 0.40 이상인 구리 합금판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판을 사용한 통전용 전자 부품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판을 사용한 방열용 전자 부품.