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KR0157258B1 - 석출 경화형 동합금의 제조방법 - Google Patents

석출 경화형 동합금의 제조방법

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KR0157258B1
KR0157258B1 KR1019950048018A KR19950048018A KR0157258B1 KR 0157258 B1 KR0157258 B1 KR 0157258B1 KR 1019950048018 A KR1019950048018 A KR 1019950048018A KR 19950048018 A KR19950048018 A KR 19950048018A KR 0157258 B1 KR0157258 B1 KR 0157258B1
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이동우
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정훈보
주식회사풍산
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Abstract

본 발명은 석출 경화형 동합금을 제조시 용체화처리 공정없이도 우수한 전기전도도 및 기계적 성질을 갖는 동합금의 제조에 관한 것으로, Cu-Ni-Si-P 또는 여기에 Mg를 첨가한 합금 조성이 되게 용해하거나, Cu-Fe-P-Zn계 합금조성이 되게 용해하고, 주조하여 얇은 두께를 갖는 주편을 얻고, 이 주편을 냉간가공하고, 450∼520℃ 온도에서 4∼12시간 시효처리하는 전기, 전자 부품용의 석출 경화형 동(Cu)합금의 제조에 관한 기술이다.

Description

석출 경화형 동(Cu)합금의 제조방법
제1도는 석출 경화형 합금의 일반적인 상태도.
제2도는 종래의 방법으로 제조된 Cu-Ni-Si-P-Mg 합금의 석출 처리후의 현미경사진.
제3도는 본 발명으로 제조된 Cu-Ni-Si-P-Mg 합금의 석출 처리후의 현미경사진.
본 발명은 전기, 전자 부품용에 이용되는 석출 경화형 동합금의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용체화처리 공정 없이도 우수한 전기전도도 및 기계적 성질을 갖는 동합금의 제조방법에 관한 것이다.
동합금은 도전율, 가공성 등의 제특성이 우수하기 때문에 리드프레임재(lead frame) 및 콘넥터(Connector)등의 전기 및 전자용 부품 재료에 널리 이용되고 있다.
이러한 용도에 이용되는 동합금 재료는 그 강화법에 고용강화형, 석출경화형, Spinodal 형으로 대별할 수 있다.
이중에서도 석출 경화형은 일반 재료의 특성과는 달리 강도와 전기전도도를 동시에 증가시킬 수 있기 때문에 전기 및 전자용 재료인 동합금의 제조에 많이 이용되고 있다.
제1도는 석출 경화형 합금의 일반적인 상태도를 나타낸 것으로, 일반적인 석출 처리는 시료를 고용한계선 이상으로 가열, 유지한 다음 냉각하여 과포화 고용체를 만든 후(용체화 처리라 한다) 고용한계선 이하의 적정온도에서 유지시켜 제3의 석출상의 출현에 의한 합금의 경화현상을 이용한다.
전기 및 전자용 소재중 OLIN사의 CDA194는 보편적으로 널리 사용되는 것으로, 이 경우 기본 합금조성은 Fe 1.5∼3.0 wt%, P 0.01∼0.5wt%, Zn 0.01∼0.5wt%이고, 나머지는 Cu가 되며, 강도는 스프링 경질재인 경우 49-53Kg/㎟ 전기전도도는 약 60% 이상을 나타내고 있으며, 이를 위한 제조방법은 열간압연(용체화처리), 냉간압연, 시효처리하는 것으로 되어 있다.
그리고 본출원인은 국내특허(특허 제 18126 호)(일명 : PMC102)에서 Ni : 0.05-3.0wt%, Si : 0.01-1.0wt%, P : 0.01-0.1wt% 및 Cu와, 국내특허공보 제 94-10455(일명 : PMC102M)에서 Ni : 0.5-2.4wt%, Si : 0.1-0.5wt%, P : 0.02-0.16wt%, Mg : 0.02-0.2wt% 및 Cu 성분에 대해 획득한 바 있다.
이들 특허에서는 Ni-Si-P 또는 여기에 Mg를 첨가하여 고강도, 우수한 전기전도도 및 열적 안정성을 도모하고 있으며, 이를 제조함에 있어서는 열간압연(용체화처리), 급냉, 냉간압연, 시효처리 등의 공정으로 이루어지고 있다.
상기한 선행기술들은 공히 석출처리(시효처리)전에 주괴를 용체화처리 온도 구간에서 열간압연하여야 하는 공정이 수반되고 있어 제조원가의 상승요인이 되고 있다.
이에 본 발명은 종래와는 달리 열간압연을 생략하면서도 동등의 기계적 및 물리적 성질을 갖게 함으로서 공정의 감소에 따른 이점과 이에 따른 제조원가를 절감하는데 그 목적이 있다.
이하 본 발명을 설명한다.
본 발명은 상기한 선행기술의 합금성분에 모두 적용 가능한 것으로, 니켈(Ni) 0.05∼3.0중량%, 실리콘(Si) 0.01∼1.0중량%, 인(P) 0.01∼0.16중량%로 하거나 여기에 마그네슘(Mg) 0.02∼0.2중량% 가하고 나머지는 동(Cu)과 불가피한 불순물을 갖는 합금을 대상으로 하며, 또한 철(Fe) 1.5∼3.0중량%, 인(P) 0.01∼0.5중량%, 아연(Zn) 0.01∼0.5중량%이고, 나머지는 동(Cu)과 불가피한 불순물로 조성된 합금을 대상으로 할 수 있다.
상기한 대상물은 전체적인 합금 조성이 상이하나, 이런 성분 배합을 이용한다하여도 그 후의 후처리 공정을 동일하게 적용할 수 있는데 특징이 있다.
즉, 본 발명은 상기한 선행기술들의 합금성분이 되게 용해, 주조한다.
이 주괴를 용체화 처리없이(즉, 열간압연 생략) 냉간압연하고, 이어서 450∼540℃ 온도에서 4∼12시간 시효처리한다.
상기한 공정에서 용체화처리를 생략하기 위한 전제조건은 우선 주조된 주편의 두께가 얇아야 한다는 것이다.
동합금은 열전도성이 우수하여서 주괴의 두께가 얇은 경우 (30mm 이하) 충분한 급냉 효과가 있어서 기지내의 석출물 생성 및 성장이 억제될 수 있다는 것이 본 발명의 특징 중 하나다.
즉, 얇은 두께의 주편에 따른 급냉 조건에 의해서 용질원소들이 과포화 고용되고, 또한 종래에서의 용체화 처리시 온도 조절 실패에 따른 석출효과 감소를 방지할 수 있으며, 순수한 냉간압연에 의해 석출을 위한 구동력이 증대되고 압연 조직이 미세해진 탓에 석출처리(즉, 시효처리) 단계에서 충분한 석출효과를 볼 수 있게 함이 본 발명의 내용이다.
시효처리시 540℃을 초과할 경우 강도에 직접적인 영향을 미치며 높은 온도에서는 오히려 전기전도도의 감소현상이 나타나며, 450℃미만에서는 석출물의 형성이 늦게 진행된다.
그리고 4시간 미만에서는 석출물의 형성이 불안정하고, 12시간을 넘으면 오히려 전기전도도는 감소하게 된다.
이하 실시예에 따라 설명한다.
[실시예 1]
CDA 194 합금(Cu-Fe-Zn-P)을 대상으로 하여 일반적인 제조방법과 본 발명의 제조 방법으로 제조하였다.
표 1에서와 같이 종래 경우는 주괴를 통상의 두께로, 본 발명은 용탕을 30mm 두께의 주편으로 주조하여 이를 대상으로 하였고, 열간압연은 생략하였다.
그 후의 냉간압연 및 시효처리는 공히 동일하게 하였다.
그 결과 표 1에 나타난 바와 같이 용체화 과정을 생략한 본 발명의 방법으로 제조한 시편이 일반적으로 제조한 시편과 유사함을 알 수 있다.
[실시예 2]
PMC102M(Cu-Ni-Si-P-Mg) 합금을 대상으로 하여 일반적인 제조방법과 본 발명의 제조방법으로 제조한 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2에서 석출처리 후의 물성값을 보면, 용체화 처리과정을 생략한 본 발명의 방법으로 제조된 시편이 일반적인 방법으로 제조된 시편과 유사 혹은 더 우수함을 알 수 있다.
제2도는 일반적인 방법으로 제조된 PMC 102M 시편의 석출처리 후의 SEM 단면사진이고, 제3도는 본 발명의 방법으로 제조된 PMC 102M 시편의 석출처리 후의 SEM 단면사진이다.
제2도 및 제3도를 보면 극히 미세하게 분산된 석출물이 형성되어 있으며, 제2도보다는 제3도, 즉 본 발명의 제조 방법에 의해 석출물이 더 미세하게 분산되어 있음을 알 수 있다.

Claims (2)

  1. 중량비로서, 니켈(Ni) 0.05∼3.0%, 실리콘(Si) 0.01∼1.0%, 인(P) 0.01∼0.16%로 조성하거나 여기에 마그네슘(Mg) 0.02∼0.2% 첨가되고, 나머지는 동(Cu)과 불가피한 불순물로 된 동합금에 있어서, 상기 합금의 조성이 되게 용해, 주조하여 30mm 이하의 두께를 갖는 주편을 얻고, 이 주편을 냉간압연하고, 450∼540℃ 온도에서 4∼12시간 시효처리함을 특징으로 하는 전기, 전자 부품용의 석출 경화형 동(Cu)합금의 제조방법.
  2. 중량비로서, 철(Fe) 1.5∼3.0%, 인(P) 0.01∼0.5%, 아연(Zn) 0.01∼0.5%이고, 나머지는 동(Cu)과 불가피한 불순물로된 동(Cu)합금에 있어서, 상기 합금의 조성이 되게 용해, 주조하여 30mm 이하의 두께를 갖는 주편을 얻고, 이 주편을 냉간압연하고, 450∼540℃ 온도에서 4∼12시간 시효처리함을 특징으로 하는 전기, 전자 부품용의 석출 경화형 동(Cu)합금의 제조방법.
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