KR101468959B1 - 고강도 및 고전기전도도를 가진 구리합금 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금은, 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 고강도 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조 방법은, 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 합금을 주조하는 주조단계와, 주조된 합금을 열간압연하는 열간압연단계와, 열간압연된 판재를 냉간압연하는 냉간압연단계와, 상기 판재를 용체화처리하는 용체화처리단계와, 용체화처리된 판재를 냉간 가공하는 냉간가공단계와, 상기 판재를 시효처리하는 시효처리단계와, 시효처리된 판재를 냉각하여 구리합금을 완성하는 완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 크롬(Cr)-구리(Cu)합금 계에서 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)의 함량을 제어하여 첨가하고, 주조, 열처리 및 시효처리를 실시하되 온도 조건을 제어하여 석출물이 고르게 분산되도록 함으로써 강도 및 전기전도도가 향상될 수 있도록 한 고강도 및 고전기전도도를 가진 구리합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 시효처리 이후에 냉간 가공을 선택적으로 실시하여 전도도는 유지하면서 경도 및 인장강도는 향상될 수 있도록 한 고강도 및 고전기전도도를 가진 구리합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
구리는 높은 전기 전도도를 가지고 있으므로 전기/전자회로에 많이 적용되고 있으나, 정보통신 부품의 고집적화 및 경량화로 인하여 전기/전자회로에 적용되는 경우 높은 전류 및 전압에 노출되고 있는 실정이다.
또한 도전성 소재로 적용되는 경우 가혹한 환경에 노출이 심화되어 높은 강도와 전기전도도 및 우수한 열적안정성이 요구되고 있다.
구리합금은 반도체정보통신자동차등에 사용되는 반도체를 비롯한 리드프레임커넥터축전지 또는 제어기를 각종 전기 부품작동기센서 등에 연결하기 위한 도전소재로 많이 사용되고 있으며 이러한 도전소재의 소형화가 절실하게 요구된다.
리드프레임이란 반도체 칩과 외부회로를 연결시켜 주는 전선역할과 반도체 패키지를 전자회로 기판에 고정시켜주는 버팀대역할을 수행하는 금속기판으로서 반도체 처리속도의 고속화에 직접적인 영향을 미치는 부품소재이다.
최근에 폭발적인 수요를 나타내는 LED용으로 적용되는 리드프레임은 열화를 방지하기 위해 발생하는 열을 방출하는 기능과 LED의 발광효율을 높이는 반사경으로서의 역할이 매우 중요하여 장치의 수명과 성능을 좌우하는 중요한 요인으로 작용하고 있다.
리드프레임의 구성은 칩(집적회로)을 탑재 고정하는 다이 패드부, 칩 상의 단자와 선을 연결하는 이너리드부, 외부 단자가 되는 아우터리드부로 이루어져 있으며, 리드프레임의 가운데에 칩을 올려놓고 세라믹스 등의 패키지를 씌우면 완성된 부품이 되는 것이다.
반도체 및 전자부품용 커넥터의 경우엔 제품이 소형화되고 고성능화함에 따라 도전소재의 크기 또한 소형화가 필요하기 때문에 도전율의 상승과 더불어 경도 및 강도의 증가가 필연적으로 요구된다.
이에 따라 대한민국 공개 특허 제10-2010-0011588호에는 0.2 내지 1.0wt%의 Ti; 및 잔부의 Cu와 불가피한 불순물로 이루어지고, 0.1 내지 0.65wt%의 Cr, 1,0 내지 1.8wt%의 Ni, 1.0 내지 1.5wt%의 Fe, 0.1 내지 0.4wt%의 Sb, 0.5 내지 0.6wt%의 Co, 0.1 내지 0.2wt%의 Si, 및 0.1 내지 0.5wt%의 Sn 중 1종 이상의 성분을 포함하며. 상기 합금을 용해하고 주조한 후에, 용체화처리 및 시효처리 등의 열처리를 거쳐 제조되는 구리-티타늄 합금이 소개된다.
그러나 상기 종래 기술은 경도는 증가하나 첨부된 도 1과 같이 전기전도도가 감소하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 크롬(Cr)-구리(Cu)합금 계에서 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)의 함량을 제어하여 첨가하고, 주조, 열처리 및 시효처리를 실시하되 온도 조건을 제어하여 석출물이 고르게 분산되도록 함으로써 강도 및 전기전도도가 향상될 수 있도록 한 고강도 및 고전기전도도를 가진 구리합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 시효처리 이후에 냉간 가공을 선택적으로 실시하여 전도도는 유지하면서 경도 및 인장강도는 향상될 수 있도록 한 고강도 및 고전기전도도를 가진 구리합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금은, 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 구리합금은 대기주조, 열간압연 및 냉간압연, 용체화처리를 실시한 후 대기 중 400 ~ 450℃ 온도 범위 내에서 3 ~ 6 시간동안 시효 처리하여 형성됨을 특징으로 한다.
상기 구리합금은 냉간압연 이후에 950℃에서 1분 동안 용체화처리됨을 특징으로 한다.
상기 구리합금은 120 Hv 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구리합금은, 80% IACS 이상의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구리합금은 냉간압연시 70% IACS 이상의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구리합금은 냉간압연시 130Hv 이상의 경도와, 550㎫이상의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고강도 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조 방법은, 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 합금을 주조하는 주조단계와, 주조된 합금을 열간압연하는 열간압연단계와, 열간압연된 판재를 냉간압연하는 냉간압연단계와, 상기 판재를 용체화처리하는 용체화처리단계와, 용체화처리된 판재를 냉간 가공하는 냉간가공단계와, 상기 판재를 시효처리하는 시효처리단계와, 시효처리된 판재를 냉각하여 구리합금을 완성하는 완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 시효처리단계는, 대기 중에서 400 내지 450℃ 온도 범위로 3~6시간 유지하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 완성단계 이후에는, 10 ~ 60%의 압연율로 압연하는 냉간압연단계가 실시됨을 특징으로 한다.
위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서는 크롬(Cr)-구리(Cu)합금 계에서 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)의 함량을 제어하여 첨가하고, 주조, 열처리 및 시효처리를 실시하되 온도 조건을 제어하여 석출물이 고르게 분산되도록 하였다.
따라서, 강도 및 전기전도도가 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 시효처리 이후에 냉간 가공을 선택적으로 실시하여 전도도는 유지하면서 경도 및 인장강도는 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 의한 구리합금의 전기전도도를 나타낸 표.
도 2 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 제조 방법을 실시하기 전/후의 조직 상태를 비교한 SEM 사진.
도 3 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 바람직한 실시예와 비교에의 조성을 나타낸 표.
도 4 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 5 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 경도를 비교한 그래프.
도 6 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 전기전도도를 비교한 그래프.
도 7 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 또 다른 실시예에 대하여 압연률 변화에 따른 경도 및 전기전도도의 변화를 나타낸 그래프.
도 8 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 실시예에 대하여 냉간압연단계 전/후의 TEM 사진.
도 9 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 용체화처리단계 및 냉간가공단계를 실시하여 제조된 시료의 전기전도도를 나타낸 그래프.
도 10 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 완료 시 경도를 나타낸 그래프.
도 11 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 중 실시온도 및 시간변화에 따른 경도 변화를 나타낸 그래프.
도 12 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 중 실시온도 및 시간변화에 따른 크롬(Cr)입자의 분포 상태 변화를 나타낸 TEM 사진.
도 13 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 비교예에 대하여 시효처리를 실시하였을 때 크롬(Cr) 입자의 분포 상태를 나타낸 TEM 사진.
도 14 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 이후에 냉간압연단계를 추가로 실시한 경우 경도와 인장강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 2 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 제조 방법을 실시하기 전/후의 조직 상태를 비교한 SEM 사진.
도 3 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 바람직한 실시예와 비교에의 조성을 나타낸 표.
도 4 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 5 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 경도를 비교한 그래프.
도 6 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 전기전도도를 비교한 그래프.
도 7 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 또 다른 실시예에 대하여 압연률 변화에 따른 경도 및 전기전도도의 변화를 나타낸 그래프.
도 8 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 실시예에 대하여 냉간압연단계 전/후의 TEM 사진.
도 9 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 용체화처리단계 및 냉간가공단계를 실시하여 제조된 시료의 전기전도도를 나타낸 그래프.
도 10 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 완료 시 경도를 나타낸 그래프.
도 11 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 중 실시온도 및 시간변화에 따른 경도 변화를 나타낸 그래프.
도 12 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 중 실시온도 및 시간변화에 따른 크롬(Cr)입자의 분포 상태 변화를 나타낸 TEM 사진.
도 13 은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 비교예에 대하여 시효처리를 실시하였을 때 크롬(Cr) 입자의 분포 상태를 나타낸 TEM 사진.
도 14 는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 이후에 냉간압연단계를 추가로 실시한 경우 경도와 인장강도의 변화를 나타낸 그래프.
이하 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금(이하 '구리합금'이라 칭함)의 구성을 살펴본다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 바람직한 제조방법을 실시하기 전/후의 조직 상태를 비교한 SEM 사진이고, 도 3은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 바람직한 실시예와 비교에의 조성을 나타낸 표이다.
이들 도면과 같이, 본 발명에 의한 구리합금은 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성된다.
타이타늄(Ti)은 구리(Cu)의 잔류 고용을 억제하기 위해 첨가된 구성이며, 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)은 화학양론비 1:1인 실시예1과, 화학양론비 3:1인 실시예2를 제조하여 다양한 실험을 실시하였다.
그리고, 상기 구리합금은 대기분위기에서 주조하여 도 2의 상측 사진과 같은 상태를 나타내며, 바람직한 제조방법에 따라 도 2의 하측 사진과 같이 석출물이 고르게 분포함으로써 경도, 전기전도도 및 인장강도를 향상시킬 수 있게 된다.
이하 첨부된 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 제조방법을 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
첨부된 도 4와 같이, 본 발명에 의한 구리합금은, 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 합금을 주조하는 주조단계(S100)와, 주조된 합금을 열간압연하는 열간압연단계(S200)와, 열간압연된 판재를 냉간압연하는 냉간압연단계(S300)와, 상기 판재를 용체화처리하는 용체화처리단계(S400)와, 용체화처리된 판재를 냉간 가공하는 냉간가공단계(S500)와, 상기 판재를 시효처리하는 시효처리단계(S600)와, 시효처리된 판재를 냉각하여 구리합금을 완성하는 완성단계(S700)를 순차적으로 실시하여 완료된다.
상기 주조단계(S100)는 전술한 바와 같은 성분비를 갖는 구리합금을 주조하는 과정이며, 상기 주조단계(S100)에서 준비된 구리합금은 1020℃의 온도로 가열된 상태로 열간 압연하는 열간압연단계(S200)를 거치게 된다.
상기 열간압연단계(S200)는 본 발명의 실시예에서 70%의 두께 감소율로 열간 압연하여 23㎜의 두께를 갖도록 하였다.
상기 열간압연단계(S200) 이후에는 냉간압연단계(S300)가 실시된다. 상기 냉간압연단계(S300)는 열간압연된 구리합금을 87%의 두께 감소율로 압연하는 과정이며, 상기 냉간압연단계(S300)를 거친 구리합금은 2.8㎜의 두께를 갖게 되었다.
상기 열간압연단계(S200)와 냉간압연단계(S300) 사이에는 구리합금 표면의 스케일이나 이물을 제거하기 위한 연삭단계가 실시될 수 있다.
상기 냉간압연단계(S300) 이후에는 용체화처리단계(S400)가 실시된다. 상기용체화처리단계(S400)는 냉간압연된 구리합금의 인장강도 및 전기전도도를 높이기 위한 과정으로서, 구리합금이 미세한 주조립상태를 갖도록 하고, 미세한 석출물로 구성되도록 하는 과정이다.
즉, 상기 용체화처리단계(S400)는 950℃의 온도에서 1분간 실시하였으며, 용체화처리단계(S400) 이후에는 수냉방식을 통해 급냉하는 과정이 실시된다.
상기 용체화처리단계(S400)가 완료되면, 냉간가공단계(S500)가 실시된다. 상기 냉간가공단계(S500)는 냉간압연이나 그루빙(grooving)공정 등이 적용되어질 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 냉간 가공된 구리 합금 압연판은 1.3㎜의 두께를 갖게 된다.
상기 냉간가공단계(S500) 이후에는 시효처리단계(S600)가 실시된다. 상기 시효처리단계(S600)는 구리 합금 압연판을 대기 분위기에서 400 ~ 450℃의 온도범위 까지 승온한 후 5분 내지 6시간 동안 유지하는 과정이다.
상기 시효처리단계(S600) 이후에는 완성단계(S700)가 실시된다. 상기 완성단계(S700)는 시효처리된 구리합금을 공냉 방식으로 냉각하는 과정이다.
상기와 같은 과정이 완료되면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구리합금의 제조가 완료되며, 필요에 따라서는 상기 완성단계(S700) 이후에 냉간압연단계(S800)가 더 실시될 수 있다.
상기 냉간압연단계(S800)는 전술한 냉간가공단계(S500)와 같이 냉간압연이나 그루빙(grooving)공정 등이 적용되어질 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 냉간압연단계(S800)를 거친 구리합금판은 0.8 ~ 1.2㎜의 두께를 갖게 된다.
이하 첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하여 상기 구리합금의 특성을 비교예와 함께 설명한다. 도 5는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 경도를 비교한 그래프이고, 도 6은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 바람직한 실시예와 비교예의 전기전도도를 비교한 그래프이며, 도 7은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 또 다른 실시예에 대하여 압연률 변화에 따른 경도 및 전기전도도의 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저 도 5를 참조하여 살펴보면, 실시예1(C3C6A15T)은 450℃의 시효처리단계(S600) 실시 시간이 증가함에 따라 경도가 점차 낮아졌다가 180분 이후부터 점차 증가하는 경향을 나타내었다.
실시예2(C3C6A35T)는 450℃의 시효처리단계(S600) 실시 시간이 증가함에 따라 일정한 경도를 유지하다가 180분이 경과하면서 다소 낮아지는 경향을 나타내었다.
반면 비교예(CC4)는 실시예1 및 실시예2와 동일 온도 조건인 450℃에서 시효처리를 하였으나 경도가 급격하게 감소 후 증가하였다.
상기 시효처리단계(S600)는 6시간 동안 실시하였으며, 최종 완료된 상태에서 실시예1과 실시예2는 비교에보다 높은 경도를 나타내었다.
도 6은 실시예와 비교예에 대하여 전기전도도 변화를 나타낸 것으로, 비교예는 실시에보다 상대적으로 높은 전기전도도를 나타내었다.
도 7은 본 발명의 실시예에 대하여 냉간압연단계(S800)를 추가로 실시하였을 때 경도와 전기전도도를 나타낸 것으로, 압연율을 점차 변화시켜 측정하였다.
그 결과, 상기 완성단계(S700)까지만 실시한 실시예보다 경도 및 전기전도도가 다소 향상된 것을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 냉간압연단계(S800)는 요구되는 경도와 전기전도도의 수준에 따라 선택적으로 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도 8을 참조하여 각 단계별 바람직한 조건을 설명한다.
도 8은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 실시예에 대하여 냉간압연단계 전/후의 TEM 사진이다.
먼저 도 2의 좌측 사진과 같이 주조 상태의 구리합금에서는 개재물이 다수 확인되었으나, 열간압연단계(S200)가 완료된 구리합금(도 8의 좌측 사진)과 냉간압연단계(S300)가 완료된 구리합금(도 8의 우측 사진)에서는 개재물이 발견되지 않았다.
이것은 전술한 바와 같은 바람직한 실시예의 조성에 따라 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)이 포함되어 구리(Cu) 내에 잔류 고용이 억제되었기 때문으로 보여진다.
도 9는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 용체화처리단계 및 냉간가공단계를 실시하여 제조된 시료의 전기전도도를 나타낸 그래프이다.
도면과 같이 실시예2에 대하여 시효처리단계(S600)를 실시하되 상이한 온도 조건에서 시효처리시 전기전도도가 어떻게 변화하는지를 확인하였다.
그 결과, 400℃와 420℃ 및 450℃ 의 온도 조건 모두 시효처리단계(S600)를 3시간 이상 실시한 경우 80% IACS 이상의 전기전도도를 나타내었다.
따라서 상기 시효처리단계(S600)는 400 ~ 450℃의 온도 범위 내에서 3시간 이상 실시됨이 바람직하다.
도 10은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 완료 시 경도를 나타낸 그래프이다.
도면과 같이 실시예2에 대하여 55%의 부피 감소율로 냉간가공단계(S500)를 실시한 후 400℃, 425℃, 450℃에서 시효처리단계(S600)를 실시한 결과, 모두 140Hv 이상의 경도를 나타내었다.
도 11은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 중 실시온도 및 시간변화에 따른 경도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 12는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 중 실시온도 및 시간변화에 따른 크롬(Cr)입자의 분포 상태 변화를 나타낸 TEM 사진으로서, 시효처리단계(S600)의 실시시간이 30분 미만인 때에는 미세한 크롬 석출물을 포함하여 가공경화가 되어 있으나 석출 경화 효과는 적었다.
반면 30분 이상 3시간 미만동안 시효처리단계(S600)를 실시한 경우에는 크롬 석출물이 고르게 분산되어 있는 것을 확인하였으며 석출 경화효과를 나타내었다.
3시간 이상 6시간 미만의 시간동안 시효처리단계(S600)를 실시한 경우에는 크롬 석출물이 조대화되어 재결정화가 진행됨에 따라 경도가 낮아지는 것을 확인하였다.
한편, 도 13은 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 비교예에 대하여 시효처리를 실시하였을 때 크롬(Cr) 입자의 분포 상태를 나타낸 TEM 사진으로서, 바람직한 실시예와 상이한 조성을 가짐에 따라 동일한 조건으로 시효처리단계(S600)를 실시하더라도 다량의 석출물이 조대화될 뿐만 아니라, 불균일한 것을 확인할 수 있다.
도 14는 본 발명에 의한 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금에서 시효처리단계 이후에 냉간압연단계를 추가로 실시한 경우 경도와 인장강도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도면과 같이 상기 구리합금은 냉간압연단계(S800)를 추가로 실시함으로써 130Hv 이상의 경도와, 550㎫이상의 인장강도를 나타내어, 완성단계(S700)까지만 실시한 실시예의 결과보다 향상되었다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
S100. 주조단계 S200. 열간압연단계
S300. 냉간압연단계 S400. 용체화처리단계
S500. 냉간가공단계 S600. 시효처리단계
S700. 완성단계 S800. 냉간압연단계
S300. 냉간압연단계 S400. 용체화처리단계
S500. 냉간가공단계 S600. 시효처리단계
S700. 완성단계 S800. 냉간압연단계
Claims (10)
- 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)은 1~3 : 1의 화학양론비를 가지는 구리합금을 대기주조, 열간압연 및 냉간압연하고, 950℃에서 1분 동안 용체화처리한 후 시효 처리하여 형성됨을 특징으로 하는 고장도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구리합금은 대기주조, 열간압연 및 냉간압연, 용체화처리를 실시한 후 대기 중 400 ~ 450℃ 온도 범위 내에서 3 ~ 6 시간동안 시효 처리하여 형성됨을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서, 상기 구리합금은 120 Hv 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금.
- 제 4 항에 있어서, 상기 구리합금은, 80% IACS 이상의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금.
- 제 5 항에 있어서, 상기 구리합금은 냉간압연시 70% IACS 이상의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금.
- 제 6 항에 있어서, 상기 구리합금은 냉간압연시 130Hv 이상의 경도와, 550㎫이상의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고전기전도도를 가지는 구리합금.
- 0.28 ~ 0.31 중량%의 크롬(Cr)과, 0.058 ~ 0.06 중량%의 알루미늄(Al)과, 0.013 ~ 0.035중량%의 타이타늄(Ti)과 잔부(殘部)인 구리(Cu) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)은 1~3 : 1의 화학양론비를 가지는 구리합금을 주조하는 주조단계와,
주조된 합금을 열간압연하는 열간압연단계와,
열간압연된 판재를 냉간압연하는 냉간압연단계와,
상기 판재를 950℃에서 1분 동안 용체화처리하는 용체화처리단계와,
용체화처리된 판재를 냉간 가공하는 냉간가공단계와,
상기 판재를 시효처리하는 시효처리단계와,
시효처리된 판재를 냉각하여 구리합금을 완성하는 완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조방법. - 제 8 항에 있어서, 상기 시효처리단계는,
대기 중에서 400 내지 450℃ 온도 범위로 3~6시간 유지하는 과정임을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조방법. - 제 9 항에 있어서, 상기 완성단계 이후에는,
10 ~ 60%의 압연율로 압연하는 냉간압연단계가 실시됨을 특징으로 하는 고강도 및 고전기전도도를 가지는 구리합금의 제조방법.
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-
2014
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