KR102468119B1 - Copper-Tin alloy for hot rolling and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열간압연이 가능한 구리-주석 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper-tin alloy capable of hot rolling and a method for manufacturing the same.
Description
본 발명은 열간압연이 가능한 구리-주석 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper-tin alloy capable of hot rolling and a method for manufacturing the same.
구리합금은 전성 및 연성이 우수하여 전기전도도가 높아 전기 및 전자재료로서 널리 사용되어 왔으나, 구리 자체로는 높은 강도를 얻을 수 없으므로, 다양한 원소를 첨가하여 전기전도도, 열적안정성, 강도 등을 향상시킬 수 있다. 그러나, 첨가원소의 수와 양이 많아질수록 전기전도도가 급격하게 감소하게 되어 전기 및 전자재료로서의 사용을 제한받아 왔다. Copper alloy has been widely used as an electric and electronic material due to its excellent malleability and ductility and high electrical conductivity. can However, as the number and amount of added elements increase, the electrical conductivity rapidly decreases, and thus the use as an electrical and electronic material has been limited.
일반적으로 구리합금의 전기전도도 및 강도는 트레이드 오프 관계가 있다. 강도를 증가시키게 되면 전기전도도가 감소하고, 전기전도도를 향상시키게 되면 미세조직 변화에 따라 강도가 저하되는 문제점이 발생된다.In general, there is a trade-off relationship between electrical conductivity and strength of copper alloys. When the strength is increased, the electrical conductivity is reduced, and when the electrical conductivity is improved, a problem occurs in that the strength is lowered according to the microstructure change.
최근 커넥터 등의 전기 전자 부품의 경박단소화 및 고밀도 실장화 추세에 대응하기 위해서는 굽힘 가공품의 형상이나 치수 정밀도를 향상시키는 것이 요구되고 있으며, 이에 따라 소재의 고강도화, 고전기전도도화, 및 고스프링화 요구가 계속되고 있다. In order to respond to the recent trend of light, thin, compact and high-density mounting of electrical and electronic components such as connectors, it is required to improve the shape and dimensional accuracy of bent products, and accordingly, high strength materials, high electrical conductivity, and high springs are required. is continuing
지금까지 커넥터 및 단자용으로 사용되는 대표적인 동합금으로는 황동(Cu-Zn계), 인청동(Cu-Sn-P계), 베릴륨동(Cu-Be계) 등이 있으나, 베릴륨동은 동합금 중에서 가장 높은 강도 및 경도를 얻을 수 있으나, 값이 비싸고 산화하기 쉬우며 경도가 너무 커서 가공하기 용이하지 않고 가공시 유해물질이 발생하는 등의 단점이 있다. 황동은 저가이면서도 성형성 및 가공성에 있어 뛰어난 특성을 나타내지만, 강도가 낮고 내응력부식균열성이 좋지 않아 제품신뢰성이 떨어진다. Representative copper alloys used for connectors and terminals so far include brass (Cu-Zn series), phosphor bronze (Cu-Sn-P series), and beryllium copper (Cu-Be series). Although strength and hardness can be obtained, there are disadvantages such as being expensive, easily oxidized, difficult to process due to too high hardness, and generating harmful substances during processing. Although brass is inexpensive and exhibits excellent characteristics in formability and processability, product reliability is poor due to low strength and poor stress corrosion cracking resistance.
인청동은 3~15%의 Sn을 첨가하여 제조되며, 신뢰성, 강도, 스프링성 등에서 우수한 특성을 나타내는 반면, 전기전도도가 낮고, 고가의 주석 함량이 높아 값이 비싸고, 응고 중에 생기는 주석의 편석을 최소화시켜야 하며, 압연 시 균열방지를 위해 압연조건이 엄밀히 조절되어야 하는 문제점이 있다. Phosphor bronze is manufactured by adding 3 to 15% Sn, and exhibits excellent properties in terms of reliability, strength, spring property, etc., but is expensive due to low electrical conductivity and expensive tin content, and minimizes tin segregation during solidification. There is a problem that the rolling conditions must be strictly controlled to prevent cracking during rolling.
따라서, 황동 및 인청동의 대체물로서 Sn이 첨가된 청동(bronze)의 수요가 증가하고 있다. 도 1은 Sn의 첨가량 및 온도에 따른 청동의 상변화 그래프를 나타낸다. 도 1에 따르면, 청동은 Sn의 고용도가 15wt%인 고용강화합금으로 높은 고용도를 가짐에도 불구하고 결정립계에 편석이 발생할 수 있고, Sn이 풍부(rich)한 편석은 높은 열을 가할 경우, 액상이 되거나 낮은 응력에도 변형된다. Therefore, as a substitute for brass and phosphor bronze, demand for bronze added with Sn is increasing. 1 shows a graph of phase change of bronze according to the amount of Sn added and the temperature. According to FIG. 1, bronze is a solid solution strengthening alloy in which the solid solubility of Sn is 15 wt%, and although it has a high solid solubility, segregation may occur at grain boundaries, and Sn-rich segregation occurs when high heat is applied, It becomes liquid or deforms under low stress.
도 2는 Cu-6Ni-2Mn-2Sn-2Al 합금의 90%로 핫스웨이징된 합금 내 균열 부위(도 2의 (a)) 및 주조된 합금의 상태(도 2의 (b))를 나타내는 SEM 마이크로그래프이다. 도 2에 따르면, 청동은 고온에서 가공할 경우, 편석에서 균열이 발생할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 편석을 없애기 위해 고온에서 용체화나 균질화처리를 하여도 편석이 있던 위치에 빈공간을 잔존시키기 때문에 Sn이 첨가된 동합금은 열간가공이 불가능한 것으로 알려져 있다.Figure 2 is a SEM showing the crack area in the alloy hot-swaged with 90% of the Cu-6Ni-2Mn-2Sn-2Al alloy (Fig. 2 (a)) and the state of the cast alloy (Fig. 2 (b)) It is a micrograph. According to FIG. 2, it can be confirmed that cracks may occur in segregation when bronze is processed at a high temperature. Even if solution treatment or homogenization treatment is performed at high temperature to eliminate segregation, it is known that hot working is impossible for copper alloys to which Sn is added because voids remain at the location where segregation occurred.
본 발명의 배경기술로 한국 특허 제10-10064451호에는 열간 가공성과 연화성을 개선시킨 고강도 리드프레임재용 구리(Cu)-니켈(Ni)-망간(Mn)-실리콘(Si)-주석(Sn)-미쉬메탈(Ms)계 합금과 그 제조방법이 개시되어 있다.As a background art of the present invention, Korean Patent No. 10-10064451 discloses copper (Cu)-nickel (Ni)-manganese (Mn)-silicon (Si)-tin (Sin) for high-strength lead frame materials with improved hot workability and softening properties. -Mishmetal (MS)-based alloy and its manufacturing method are disclosed.
본 발명의 목적은 주석의 편석의 발생 내지 편석에서 균열이 발생하는 것을 방지하여 열간압연이 가능한 구리-주석 합금 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a copper-tin alloy capable of being hot rolled by preventing the occurrence of segregation of tin or the occurrence of cracks in segregation, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 다른 목적은 편석이 발생하는 위치에 보다 안정한 화합물을 생성할 수 있고, 주조 결정립이 미세화되고, 열간가공성이 향상된 구리-주석 합금의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a copper-tin alloy, in which a more stable compound can be produced at a location where segregation occurs, casting crystal grains are refined, and hot workability is improved.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위, 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description, claims, and drawings.
일 측면에 따르면, 구리 합금 100 중량부에 대하여, 4 내지 22 중량부의 Sn; 0 내지 1.0 중량부의 P; 0.1 내지 3.0 중량부의 Co; 0.01 내지 2.0 중량부의 Ti; 및 Cu와 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는 Cu-Sn 합금으로, Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, 결정립계면에 Co-Ti 화합물, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금이 제공된다.According to one aspect, based on 100 parts by weight of the copper alloy, 4 to 22 parts by weight of Sn; 0 to 1.0 parts by weight of P; 0.1 to 3.0 parts by weight of Co; 0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and Cu and the remainder of unavoidable impurities; wherein Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and are selected from Co-Ti compounds, Sn-Ti compounds, and Sn-Co compounds at grain boundaries. There is provided a copper-tin alloy capable of being hot-rolled, characterized in that it comprises at least one species that is.
일 실시예에 따르면, 상기 Co-Ti 화합물은 CoTi2, CoTi, 및 Co2Ti에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, the Co-Ti compound may be at least one selected from CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti.
일 실시예에 따르면, 상기 Sn-Ti 화합물은 Sn3Ti2, Sn5Ti6, 및 Sn3Ti5에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, the Sn-Ti compound may be at least one selected from Sn 3 Ti 2 , Sn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 .
일 실시예에 따르면, 상기 Sn-Co 화합물은 Co3Sn2 및 CoSn에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, the Sn-Co compound may be at least one selected from Co 3 Sn 2 and CoSn.
일 실시예에 따르면, 상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과일 수 있다.According to one embodiment, the reduction rate of the cross-sectional area of the copper-tin alloy after hot rolling may be greater than 15%.
일 실시예에 따르면, 상기 Co 및 Ti 함량의 합계가 0.3 중량부 이상일 수 있다.According to one embodiment, the total content of Co and Ti may be 0.3 parts by weight or more.
일 실시예에 따르면, (Co + Ti)/Sn의 값이 0.03 중량부 이상일 수 있다.According to one embodiment, the value of (Co + Ti)/Sn may be 0.03 parts by weight or more.
다른 측면에 따르면, 상기 기재된 열간압연이 가능한 구리-주석 합금으로 제조된, 스프링, 커넥터, 리드프레임, 또는 반도체 패키징용 부품인, 물품이 제공된다.According to another aspect, an article, which is a spring, a connector, a lead frame, or a component for semiconductor packaging, made of the above-described hot-rollable copper-tin alloy is provided.
또 다른 측면에 따르면, i) 구리 합금 100 중량부에 대하여, 4 내지 22 중량부의 Sn; 0 내지 1.0 중량부의 P; 0.1 내지 3.0 중량부의 Co; 0.01 내지 2.0 중량부의 Ti; 및 Cu와 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는 Cu-Sn 합금을 주조하는 단계; 및 ii) 상기 주조된 Cu-Sn 합금을 열간압연하는 단계;를 포함하고, Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, 결정립계면에 Co-Ti 화합물, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물에서 선택되는 1종 이상을 생성하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect, i) 4 to 22 parts by weight of Sn, based on 100 parts by weight of the copper alloy; 0 to 1.0 parts by weight of P; 0.1 to 3.0 parts by weight of Co; 0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and the remainder of Cu and unavoidable impurities; casting a Cu-Sn alloy comprising; And ii) hot-rolling the cast Cu-Sn alloy; including, Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and Co-Ti compound, Sn-Ti compound, and Sn-Co at the grain boundary A method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that it produces at least one selected from compounds is provided.
일 실시예에 따르면, 상기 단계 ii)의 열간압연은 750℃ 내지 850℃에서 수행할 수 있다.According to one embodiment, the hot rolling of step ii) may be performed at 750 °C to 850 °C.
일 실시예에 따르면, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법에서 상기 Co-Ti 화합물은 CoTi2, CoTi, 및 Co2Ti에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, in the method for manufacturing a copper-tin alloy capable of hot rolling, the Co-Ti compound may be at least one selected from CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti.
일 실시예에 따르면, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법에서 상기 Sn-Ti 화합물은 Sn3Ti2, Sn5Ti6, 및 Sn3Ti5에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, in the method for manufacturing a copper-tin alloy capable of hot rolling, the Sn-Ti compound may be at least one selected from Sn 3 Ti 2 , Sn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 .
일 실시예에 따르면, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법에서 상기 Sn-Co 화합물은 Co3Sn2 및 CoSn에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, in the method for manufacturing a copper-tin alloy capable of hot rolling, the Sn-Co compound may be at least one selected from Co 3 Sn 2 and CoSn.
일 실시예에 따르면, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법에서 상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과일 수 있다.According to one embodiment, in the method for manufacturing a copper-tin alloy capable of being hot rolled, a reduction rate of the cross-sectional area after hot rolling of the copper-tin alloy may be greater than 15%.
일 실시예에 의하면, 주석과 반응하고 안정성이 높은 코발트 및 티타늄의 첨가하여 구리-주석 합금의 열간압연이 가능하다.According to an embodiment, hot rolling of a copper-tin alloy is possible by adding cobalt and titanium, which react with tin and have high stability.
일 실시예에 의하면, 코발트 및 티타늄이 주석 편석에 고용되고, 구리-주석 합금의 주조 결정립이 미세화되고, 구리-주석 합금의 열간가공성을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment, cobalt and titanium are dissolved in tin segregation, casting crystal grains of the copper-tin alloy are refined, and hot workability of the copper-tin alloy may be improved.
일 실시예에 의하면, 결정립계면에 Co-Ti 화합물, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물을 형성하여, 구리-주석 합금의 열간가공성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment, the hot workability of the copper-tin alloy may be improved by forming a Co-Ti compound, a Sn-Ti compound, and a Sn-Co compound at the grain boundary.
일 실시예에 의하면, 구리-주석 합금의 제조 공정에서 합금의 열간압연을 용이하게 할 수 있어, 강도 및 스프링성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, it is possible to facilitate hot rolling of the alloy in the manufacturing process of the copper-tin alloy, so that strength and spring properties can be improved.
도 1은 Sn의 첨가량 및 온도에 따른 청동의 상변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 Cu-6Ni-2Mn-2Sn-2Al 합금의 90 %로 핫스웨이징된 합금 내 균열 영역(도 2의 (a)) 및 주조된 합금의 상태(도 2의 (b))를 나타내는 SEM 마이크로그래프이다.
도 3a는 티타늄의 첨가량 및 온도에 따른 합금의 상변화를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 주석의 첨가량 및 온도에 따른 합금의 상변화를 나타낸 그래프이다.
도 3c는 코발트의 첨가량 및 온도에 따른 합금의 상변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 Cu-8Sn-0.1P 합금(Alloy A)의 온도 및 평형, 평형-냉각, 및 Sheil Gulliver-냉각에 따른 상분율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 Cu-8Sn-0.1P-0.45Co-0.36Ti 합금(Alloy B)의 온도 및 평형, 평형-냉각, 및 Sheil Gulliver-냉각에 따른 상분율을 나타낸다.
도 6a는 구리-주석 합금의 열간압연 조건을 나타낸 그래프이다.
도 6b는 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 합금의 주조 결정립 변화를 나타내는 사진이다.
도 7은 구리-주석 합금의 열간압연 조건을 나타낸 그래프(도 7의 (a)) 및 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 단면적 감소율 및 합금의 외관 변화를 나타내는 사진(도 7의 (b))이다.
도 8a는 구리-주석 합금의 열간압연 조건을 나타낸 그래프이다.
도 8b는 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 단면적 감소율 및 합금의 외관 변화를 나타내는 사진이다.
도 9는 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 합금의 개재물량의 변화를 나타내는 이미지이다.
도 10은 비교예 2의 합금(Alloy 6)의 Sn이 풍부한(rich)한 부분 및 결핍된(deficient) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다.
도 11은 실시예 5의 합금(Alloy 7)의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다.
도 12는 실시예 6의 합금(Alloy 8)의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다.
도 13은 실시예 7의 합금(Alloy 9)의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다.
도 14는 실시예 8의 합금(Alloy 10)의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다.
도 15는 실시예 9의 합금(Alloy 11)의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다.
도 16a는 구리-주석 합금의 열간압연 조건을 나타낸 그래프이다.
도 16b는 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량 및 열간압연 온도에 따른 단면적 감소율 및 합금의 외관을 나타내는 사진이다.1 is a graph showing the phase change of bronze according to the amount of Sn added and the temperature.
Figure 2 is a SEM showing the crack area in the alloy hot-swaged with 90% of the Cu-6Ni-2Mn-2Sn-2Al alloy (Fig. 2 (a)) and the state of the as-cast alloy (Fig. 2 (b)) It is a micrograph.
Figure 3a is a graph showing the phase change of the alloy according to the addition amount and temperature of titanium.
Figure 3b is a graph showing the phase change of the alloy according to the addition amount and temperature of tin.
Figure 3c is a graph showing the phase change of the alloy according to the addition amount and temperature of cobalt.
Figure 4 is a graph showing the phase fraction according to the temperature and equilibrium, equilibrium-cooling, and Sheil Gulliver-cooling of the Cu-8Sn-0.1P alloy (Alloy A).
5 shows the phase fraction according to the temperature and equilibrium, equilibrium-cooling, and Sheil Gulliver-cooling of the Cu-8Sn-0.1P-0.45Co-0.36Ti alloy (Alloy B).
6A is a graph showing hot rolling conditions of a copper-tin alloy.
6B is a photograph showing changes in casting crystal grains of the alloy according to the contents of phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) in the copper-tin alloy.
7 is a graph showing hot rolling conditions of a copper-tin alloy (FIG. 7(a)), and a cross-sectional area reduction rate and alloy according to phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) contents of the copper-tin alloy It is a photograph showing the change in appearance (FIG. 7 (b)).
8A is a graph showing hot rolling conditions of a copper-tin alloy.
8B is a photograph showing a reduction rate of cross-sectional area and a change in the appearance of the alloy according to the content of phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) in the copper-tin alloy.
9 is an image showing the change in inclusion amount of the alloy according to the contents of phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) in the copper-tin alloy.
Figure 10 shows the composition profile of the Sn-rich and deficient parts of the alloy (Alloy 6) of Comparative Example 2.
11 shows the composition profile of the Sn segregation portion of the alloy of Example 5 (Alloy 7).
12 shows the composition profile of the Sn segregation portion of the alloy of Example 6 (Alloy 8).
Figure 13 shows the composition profile of the Sn segregation portion of the alloy (Alloy 9) of Example 7.
14 shows the composition profile of the Sn segregation portion of the alloy (Alloy 10) of Example 8.
15 shows the composition profile of the Sn segregation portion of the alloy of Example 9 (Alloy 11).
16A is a graph showing hot rolling conditions of a copper-tin alloy.
16B is a photograph showing a cross-sectional area reduction rate according to phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) contents and hot rolling temperature of a copper-tin alloy and the appearance of the alloy.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 의한 열간압연이 가능한 구리-주석 합금 및 이의 제조방법에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a hot-rollable copper-tin alloy and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail.
일 측면에 따르면, 구리 합금 100 중량부에 대하여, 4 내지 22 중량부의 Sn; 0 내지 1.0 중량부의 P; 0.1 내지 3.0 중량부의 Co; 0.01 내지 2.0 중량부의 Ti; 및 Cu와 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는 Cu-Sn 합금으로, Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되어 결정립계면에 Co-Ti 화합물, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금이 제공된다. According to one aspect, based on 100 parts by weight of the copper alloy, 4 to 22 parts by weight of Sn; 0 to 1.0 parts by weight of P; 0.1 to 3.0 parts by weight of Co; 0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and Cu and the remainder of unavoidable impurities; wherein Co and Ti are dissolved in Sn segregation and selected from Co-Ti compounds, Sn-Ti compounds, and Sn-Co compounds at grain boundaries. A copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that it comprises one or more, is provided.
구리-주석 합금에 주석과 반응하고 안정성을 높이는 원소인 Ti 및 Co를 첨가하여, 자체적으로 구리 내에서 안정적인 화합물을 만든다. 또한, Sn 편석을 억제하거나 결정립계에 안정한 화합물을 생성하여 구리-주석 합금의 열간가공성을 향상시킬 수 있는 것을 확인하였다. Ti and Co, elements that react with tin and increase stability, are added to the copper-tin alloy to create a stable compound in copper itself. In addition, it was confirmed that the hot workability of the copper-tin alloy can be improved by suppressing Sn segregation or generating a stable compound at the grain boundary.
Sn은 동합금에서의 고용 강화 효과가 우수하며, 동합금 판재의 내응력 완화 특성을 향상시키는 효과가 있다. Sn 함유량을 4 내지 22 중량부가 고용 강화 효과 및 내응력 완화면에서 적합할 수 있으며, 7 내지 10 중량부가 더 적합할 수 있으며, 7 내지 9 중량부가 더욱 적합할 수 있다. Sn 함유량이 22 중량부를 초과하면, 편석되기 쉬운 원소인 Sn의 함량이 상대적으로 많아져 열간 압연 시에 균열이 발생하기 용이하다. 따라서, Sn 함유량은 22 중량부 이하인 것이 적합하다.Sn has an excellent solid-solution strengthening effect in the copper alloy and has an effect of improving the stress relaxation resistance of the copper alloy sheet. 4 to 22 parts by weight of Sn may be suitable in terms of solid solution strengthening effect and stress relaxation resistance, 7 to 10 parts by weight may be more suitable, and 7 to 9 parts by weight may be more suitable. When the Sn content exceeds 22 parts by weight, the content of Sn, an element that is easily segregated, is relatively high, and cracks easily occur during hot rolling. Therefore, it is suitable that the Sn content is 22 parts by weight or less.
P는 동합금 판재의 기계적 특성을 향상시키고, 동합금의 원료를 용해하여 주조할 때의 탈산제로서 작용하여 용탕의 산소 농도를 저하시키는 효과를 갖는다. 상기 효과를 발휘하기 위해서는, P 함유량이 0 중량부 초과인 것이 적합하다. P의 함유량이 1.0 중량부를 초과하면, 조대한 석출물이 생성되거나, 과잉 탈산에 의해 수소 농도가 증대됨으로써, 동합금 판재의 주조 결합 또는 열간 압연 시의 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, P의 함유량이 1.0 중량부 이하인 것이 적합하다.P improves the mechanical properties of the copper alloy sheet and acts as a deoxidizer when casting by melting the raw material of the copper alloy, thereby reducing the oxygen concentration of the molten metal. In order to exert the said effect, it is suitable that P content is more than 0 weight part. When the content of P exceeds 1.0 parts by weight, coarse precipitates are formed or the hydrogen concentration increases due to excessive deoxidation, so that cracks easily occur during casting bonding or hot rolling of the copper alloy sheet. Therefore, it is suitable that the content of P is 1.0 parts by weight or less.
Co 및 Ti은 Cu 매트릭스에 고용되어, 동합금의 강도, 스프링성의 향상에 기여한다. Co 및 Ti은 Sn과 반응하며, 자체적으로 구리 내에서 안정한 화합물을 만들 수 있어, 도전율의 향상 및 내응력 향상에 기여한다. Co and Ti are dissolved in the Cu matrix and contribute to improving the strength and spring properties of the copper alloy. Co and Ti react with Sn and can make stable compounds in copper themselves, contributing to the improvement of electrical conductivity and stress resistance.
Co는 동합금 판재의 강도 및 도전율을 동시에 향상시키는 효과를 갖지만 고가의 원소이므로, Co의 함유량은 0.1 중량부 이상이고 3.0 중량부 이하인 것이 적합하다. Co는 고가의 원소이므로, Co의 함유량이 3.0 중량부를 초과하면, 비용 경제적이지 않다.Co has an effect of simultaneously improving the strength and conductivity of the copper alloy sheet, but is an expensive element, so the content of Co is preferably 0.1 parts by weight or more and 3.0 parts by weight or less. Since Co is an expensive element, when the content of Co exceeds 3.0 parts by weight, it is not cost-effective.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Co-Ti 화합물은 CoTi2, CoTi, 및 Co2Ti에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, Sn 편석(segregation)에 Co-Ti 화합물을 형성하여, 합금의 열간압연성을 향상시킬 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the Co-Ti compound may be at least one selected from CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti, and Sn segregation forms a Co-Ti compound, The hot rolling properties of the alloy can be improved.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Sn-Ti 화합물은 Sn3Ti2, Sn5Ti6, 및 Sn3Ti5에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, Sn과 Ti이 반응하여 구리 기지 내에서 안정한 화합물을 형성할 수 있다. 결정립계에 안정한 화합물을 형성하면 열간가공성이 향상된 구리-주석 합금을 제조할 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the Sn-Ti compound may be at least one selected from Sn 3 Ti 2 , Sn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 , and Sn and Ti react to form a copper matrix. It can form stable compounds in When stable compounds are formed at grain boundaries, copper-tin alloys with improved hot workability can be manufactured.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Sn-Co 화합물은 Co3Sn2 및 CoSn에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, Sn과 Co가 반응하여 구리 기지 내에서 안정한 화합물을 형성할 수 있다. 결정립계에 안정한 화합물을 형성하면 열간가공성이 향상된 구리-주석 합금을 제조할 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the Sn-Co compound may be at least one selected from Co 3 Sn 2 and CoSn, and Sn and Co react to form a stable compound in a copper matrix. . When stable compounds are formed at grain boundaries, copper-tin alloys with improved hot workability can be manufactured.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과인 것이 적합할 수 있고, 20% 초과인 것이 더 적합할 수 있다. 상기 단면적 감소율이 15% 이하인 경우, 표면층만 신선되어, 내외층의 조직차가 생길 수 있고, 조직이 파괴(Crashing)될 수 있다. Although not limited thereto, according to one embodiment, the reduction rate of the cross-sectional area after hot rolling of the copper-tin alloy may be suitably greater than 15%, and may be more suitably greater than 20%. When the reduction rate of the cross-sectional area is 15% or less, only the surface layer is drawn, and a difference in structure between the inner and outer layers may occur, and the structure may be destroyed (crashing).
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Co 및 Ti 함량의 합계가 0.3 중량부 이상인 것이 Cu-Sn 합금의 열간가공성 향상에 적합하며, 0.8 중량부 이상 4.5 중량부 이하인 것이 더 적합할 수 있다. Co 및 Ti 함량의 합계가 4.5 중량부 초과일 경우, Cu 기지 내 개재물량이 증가할 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the total content of Co and Ti is 0.3 parts by weight or more suitable for improving the hot workability of the Cu-Sn alloy, and 0.8 parts by weight or more and 4.5 parts by weight or less may be more suitable. have. When the total content of Co and Ti exceeds 4.5 parts by weight, the amount of inclusions in the Cu matrix may increase.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, (Co + Ti)/Sn의 값이 0.03 중량부 이상인 것이 Cu-Sn 합금의 열간가공성 향상에 적합하며, 0.04 중량부 이상인 것이 더 적합할 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, a value of (Co + Ti) / Sn of 0.03 parts by weight or more is suitable for improving the hot workability of the Cu-Sn alloy, and a value of 0.04 parts by weight or more may be more suitable.
다른 측면에 따르면, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금으로 제조된, 물품이 제공된다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 물품은 스프링, 커넥터, 리드프레임, 또는 반도체 패키징용 부품일 수 있다.According to another aspect, an article is provided made from a copper-tin alloy capable of hot rolling. Although not limited thereto, the article may be a spring, a connector, a lead frame, or a component for semiconductor packaging.
또 다른 측면에 따르면, i) 구리 합금 100 중량부에 대하여, 4 내지 22 중량부의 Sn; 0 내지 1.0 중량부의 P; 0.1 내지 3.0 중량부의 Co; 0.01 내지 2.0 중량부의 Ti; 및 Cu와 불가피한 불순물의 잔부;를 포함하는 Cu-Sn 합금을 주조하는 단계; 및 ii) 상기 주조된 Cu-Sn 합금을 열간압연하는 단계를 포함하고, Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, 결정립계면에 Co-Ti 화합물, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물에서 선택되는 1종 이상을 생성하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect, i) 4 to 22 parts by weight of Sn, based on 100 parts by weight of the copper alloy; 0 to 1.0 parts by weight of P; 0.1 to 3.0 parts by weight of Co; 0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and the remainder of Cu and unavoidable impurities; casting a Cu-Sn alloy comprising; and ii) hot-rolling the cast Cu-Sn alloy, wherein Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and Co-Ti compounds, Sn-Ti compounds, and Sn-Co compounds at grain boundaries There is provided a method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that it produces one or more selected from.
일 실시예에 따르면, 상기 단계 ii)의 열간압연은 750℃ 내지 850℃에서 수행하는 것이 적합하다. 그러나, 850℃를 초과하는 고온에서 열간압연을 행하면, 합금 성분의 편석 부분, 융점이 저하되어 있는 부분에서 균열이 발생할 우려가 있어 적합하지 않다. 750℃ 미만에서 열간압연을 행하면, 조직이 균일하게 열간압연되기 어려울 수 있다.According to one embodiment, the hot rolling of step ii) is preferably performed at 750 °C to 850 °C. However, performing hot rolling at a high temperature exceeding 850 ° C. is not suitable because there is a risk of cracking in the segregated portion of alloy components and in the portion where the melting point is lowered. If hot rolling is performed at less than 750° C., it may be difficult to hot-roll the structure uniformly.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Co-Ti 화합물은 CoTi2, CoTi, 및 Co2Ti에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, Sn 편석(segregation)에 Co-Ti 화합물을 형성하여, 합금의 열간압연성을 향상시킬 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the Co-Ti compound may be at least one selected from CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti, and Sn segregation forms a Co-Ti compound, The hot rolling properties of the alloy can be improved.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Sn-Ti 화합물은 Sn3Ti2, Sn5Ti6, 및 Sn3Ti5에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, Sn과 Ti이 반응하여 구리 기지 내에서 안정한 화합물을 형성할 수 있다. 결정립계에 안정한 화합물을 형성하면 열간가공성이 향상된 구리-주석 합금을 제조할 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the Sn-Ti compound may be at least one selected from Sn 3 Ti 2 , Sn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 , and Sn and Ti react to form a copper matrix. It can form stable compounds in When stable compounds are formed at grain boundaries, copper-tin alloys with improved hot workability can be manufactured.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 Sn-Co 화합물은 Co3Sn2 및 CoSn에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, Sn과 Co가 반응하여 구리 기지 내에서 안정한 화합물을 형성할 수 있다. 결정립계에 안정한 화합물을 형성하면 열간가공성이 향상된 구리-주석 합금을 제조할 수 있다.Although not limited thereto, according to one embodiment, the Sn-Co compound may be at least one selected from Co 3 Sn 2 and CoSn, and Sn and Co react to form a stable compound in a copper matrix. . When stable compounds are formed at grain boundaries, copper-tin alloys with improved hot workability can be manufactured.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과인 것이 적합할 수 있고, 20% 초과인 것이 더 적합할 수 있다. 상기 단면적 감소율이 15% 이하인 경우, 표면층만 신선되어, 내외층의 조직차가 생길 수 있고, 조직이 파괴(Crashing)될 수 있다. Although not limited thereto, according to one embodiment, the reduction rate of the cross-sectional area after hot rolling of the copper-tin alloy may be suitably greater than 15%, and may be more suitably greater than 20%. When the reduction rate of the cross-sectional area is 15% or less, only the surface layer is drawn, and a difference in structure between the inner and outer layers may occur, and the structure may be destroyed (crashing).
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 의한 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 구리-주석 합금에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method for manufacturing a copper-tin alloy capable of hot rolling according to the present invention and a copper-tin alloy manufactured thereby will be described in detail.
실시예 Example
1. Ti 및 Co가 첨가한 구리-주석 합금 제조 1 1. Preparation of Copper-Tin Alloy Added with Ti and
도 3a 내지 도 3c는 티타늄의 첨가량 및 온도에 따른 합금의 상변화 그래프, Sn의 첨가량 및 온도에 따른 합금의 상변화 그래프, 및 Co의 첨가량 및 온도에 따른 합금의 상변화 그래프를 나타낸다. 도 3a 내지 도 3c에 따르면, 구리-주석 합금에 Ti 및 Co를 첨가할 경우, 결정립계에 생성되는 Sn 편석을 억제하거나 Sn 편석이 있는 위치에 보다 안정한 화합물을 생성하는 것을 확인하였다. 3A to 3C show a graph of phase change of the alloy according to the amount of titanium added and temperature, a graph of phase change of the alloy according to the amount of Sn added and temperature, and a graph of phase change of the alloy according to the amount of addition of Co and temperature. 3a to 3c, it was confirmed that when Ti and Co are added to the copper-tin alloy, Sn segregation generated at the grain boundary is suppressed or a more stable compound is generated at a position where Sn segregation exists.
Co 및 Ti은 Sn과 반응하여, 안정성을 높이는 원소이고, 자체적으로 구리 기지 내에서 안정한 화합물을 만든다. Sn 편석보다 안정된 상을 만들거나 결정립계에 안정한 화합물을 형성하면 열간가공성이 향상된 Sn 첨가동을 제조할 수 있다. Co and Ti are elements that increase stability by reacting with Sn, and make stable compounds within the copper base itself. By making a more stable phase than Sn segregation or forming a stable compound at the grain boundary, Sn-doped copper with improved hot workability can be manufactured.
하기 표 1에 Sn, Co, Ti, Cu의 반지름, 녹는점, 밀도, 및 구조를 각각 나타내었다.Table 1 below shows the radii, melting points, densities, and structures of Sn, Co, Ti, and Cu, respectively.
도 3에 따르면, Sn-Ti 화합물은 1490℃ 이상에서 Sn3Ti2, βSn5Ti6, Sn3Ti5가 존재하고, Sn-Co 화합물은 1209℃ 이상에서 βCo3Sn2, CoSn이 존재하고, Co-Ti 화합물은 1058℃ 이상에서 CoTi2, CoTi, Co2Ti 화합물이 존재하는 것을 알 수 있다.According to FIG. 3, the Sn-Ti compound has Sn 3 Ti 2 , βSn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 at 1490 ° C or higher, and the Sn-Co compound has βCo 3 Sn 2 and CoSn at 1209 ° C or higher. , Co-Ti compounds can be seen that CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti compounds exist at 1058 ° C or higher.
2. Ti 및 Co가 첨가된 구리-주석 합금의 제조 22. Preparation of Copper-Tin Alloy Added with Ti and
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예, 이들의 특성 평가 결과를 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples and comparative examples of the present invention, and evaluation results of their characteristics.
하기 표 2의 조성을 갖는 Cu-Sn 합금을 대상으로 온도 및 평형, 평형-냉각, 및 Sheil Gulliver-냉각에 따른 상분율을 도 4 및 도 5에 나타내었다.The phase fraction according to temperature and equilibrium, equilibrium-cooling, and Sheil Gulliver-cooling is shown in FIGS. 4 and 5 for the Cu—Sn alloy having the composition shown in Table 2 below.
도 4는 Cu-8Sn-0.1P 합금(Alloy A)의 온도 및 평형, 평형-냉각, 및 Sheil Gulliver-냉각에 따른 상분율을 나타낸 그래프이다. 도 4에 따르면, Cu3P, Cu3Sn 화합물이 관찰되었다. Figure 4 is a graph showing the phase fraction according to the temperature and equilibrium, equilibrium-cooling, and Sheil Gulliver-cooling of the Cu-8Sn-0.1P alloy (Alloy A). According to FIG. 4, Cu 3 P and Cu 3 Sn compounds were observed.
도 5는 Cu-8Sn-0.1P-0.45Co-0.36Ti 합금(Alloy B)의 온도 및 평형, 평형-냉각, 및Sheil Gulliver-냉각에 따른 상분율을 나타낸다. 도 5에 따르면, Cu3P, Cu3Sn, Ti6Sn5, CoTi, Co2Ti 화합물이 관찰되었다. 5 shows the phase fraction according to the temperature and equilibrium, equilibrium-cooling, and Sheil Gulliver-cooling of the Cu-8Sn-0.1P-0.45Co-0.36Ti alloy (Alloy B). According to FIG. 5, Cu 3 P, Cu 3 Sn, Ti 6 Sn 5 , CoTi, and Co 2 Ti compounds were observed.
따라서, Sn 첨가동에 Co 및 Ti이 첨가될 때, 다양한 화합물이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 실제 주조공정 중, 상평형에 도달하기 힘들기 때문에 여러가지 상이 생성된다. 예를 들어, Sn-Ti 화합, Sn-Co 화합물, Co-Ti 화합물, Co-Ti-Sn 화합물이 생성된다.Therefore, it can be confirmed that various compounds are produced when Co and Ti are added to Sn-added copper. However, during the actual casting process, it is difficult to reach phase equilibrium, so various phases are created. For example, a Sn-Ti compound, a Sn-Co compound, a Co-Ti compound, and a Co-Ti-Sn compound are produced.
표 3은 비교예 1, 비교예 2. 및 실시예 1 내지 실시예 15의 구성요소의 함량, Co+Ti, (Co+Ti)/Sn, Ti/Co 파라미터의 값, 열간압연 온도, 및 열간압연 특성에 대해 나타낸 것이다. Table 3 shows the content of the components of Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Examples 1 to 15, values of Co+Ti, (Co+Ti)/Sn, Ti/Co parameters, hot rolling temperature, and hot rolling It shows the rolling properties.
비교예 1 및 실시예 1 내지 4의 합금의 주조 결정립을 도 6에 나타내었다. Casting grains of the alloys of Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 are shown in FIG. 6 .
도 6에 따르면, Co 및 Ti의 총량이 각각 1.33wt% 및 3.01wt%인 실시예2(Alloy3) 및 실시예 4(Alloy 5)가 Co 및 Ti의 총량이 각각 0wt%, 0.35wt%, 및 0.87wt%인 비교예 1 및 실시예 1 및 3(Alloy 1, 2, 및 4)에 비하여, 주조 결정립이 미세화된 것을 확인할 수 있다. According to FIG. 6, Examples 2 (Alloy 3) and Example 4 (Alloy 5) having a total amount of Co and Ti of 1.33 wt% and 3.01 wt%, respectively, have a total amount of Co and Ti of 0 wt%, 0.35 wt%, and Compared to Comparative Example 1 and Examples 1 and 3 (
따라서, Co 및 Ti의 함량의 합계가 증가할수록 주조 결정립이 미세화되는 것을 확인할 수 있다. Therefore, it can be confirmed that the cast crystal grains are refined as the total content of Co and Ti increases.
비교예 1 및 실시예 1 내지 4의 합금을 대상으로 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 단면적 감소율 및 합금의 외관을 도 7에 나타내었다. 도 7에 따르면, Co 및 Ti을 포함하지 않는 비교예 1(Alloy 1(Cu-8.48Sn-0.18P))의 경우, 단면적 감소율이 15%로 나타났으며, 열간압연 즉시 파괴(Crashing)이 일어나서 열간압연이 불가능하였다. Co 및 Ti을 동시에 첨가한 실시예 1 내지 4(Alloy 2 내지 Alloy 5)의 경우, 850℃에서 열간압연하는 것이 가능하였다. Co는 0.34wt%, Ti은 0.01wt%부터 열간압연이 가능한 것을 확인할 수 있었다.For the alloys of Comparative Example 1 and Examples 1 to 4, the cross-sectional area reduction rate and the appearance of the alloy according to the phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) contents of the copper-tin alloy are shown in FIG. 7 . According to FIG. 7, in the case of Comparative Example 1 (Alloy 1 (Cu-8.48Sn-0.18P)) not containing Co and Ti, the cross-sectional area reduction rate was 15%, and crashing occurred immediately after hot rolling Hot rolling was impossible. In the case of Examples 1 to 4 (
비교예 2 및 실시예 5 내지 9의 합금을 대상으로 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 단면적 감소율 및 합금의 외관을 도 8에 나타내었다.Figure 8 shows the cross-sectional area reduction rate and the appearance of the alloys according to the contents of phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) for the alloys of Comparative Example 2 and Examples 5 to 9.
도 8에 따르면, Co 및 Ti을 포함하지 않는 비교예 2(Alloy 6(Cu-7.97Sn-0.12P))의 경우, 단면적 감소율이 15%로 나타났으며, 열간압연 즉시 파괴(Crashing)이 일어나서 열간압연이 불가능하였다. Co 및 Ti을 동시에 첨가한 실시예 5 내지 9(Alloy 7 내지 Alloy 11)의 경우, 850℃에서 열간압연하는 것이 가능하였다. Co 및 Ti을 동시 첨가할 경우, 열간압연이 가능하였고, P의 함량이 0wt%인 실시예 7 내지 9(Alloy 9 내지 Alloy 11)의 경우에도 열간압연이 가능한 것으로 나타났다. 따라서, P은 포함하지 않고, Co 및 Ti을 동시에 포함할 경우, 850℃에서 열간압연하는 것이 가능한 것을 확인할 수 있다.According to FIG. 8, in the case of Comparative Example 2 (Alloy 6 (Cu-7.97Sn-0.12P)) not containing Co and Ti, the cross-sectional area reduction rate was 15%, and crashing occurred immediately after hot rolling Hot rolling was impossible. In the case of Examples 5 to 9 (
도 9는 구리-주석 합금의 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 합금의 개재물을 나타내는 도면이다. 도 9에 따르면, Co 및 Ti의 함량이 증가할수록 개재물량이 증가하는 것을 확인할 수 있다.9 is a view showing inclusions in the alloy according to the contents of phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) in the copper-tin alloy. According to FIG. 9, it can be seen that the amount of inclusions increases as the contents of Co and Ti increase.
도 10은 비교예 2(Alloy 6(Cu-7.97Sn-0.12P 합금))의 Sn이 풍부한(rich)한 부분 및 결핍된(deficient) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다. Sn 편석(segregation)에 P가 금속간 화합물(intermetallic compound)로 존재하는 것을 확인할 수 있다.Figure 10 shows the composition profile of the Sn-rich and deficient parts of Comparative Example 2 (Alloy 6 (Cu-7.97Sn-0.12P alloy)). It can be confirmed that P exists as an intermetallic compound in Sn segregation.
도 11은 실시예 5(Alloy 7(Cu-8.21Sn-0.34P-0.45Co-0.36Ti 합금))의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다. Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti이 고용되어, 결정립계면에 Co-Ti 화합물(CoTi2, CoTi, Co2Ti 화합물)로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 11 shows the composition profile of the Sn segregation part of Example 5 (Alloy 7 (Cu-8.21Sn-0.34P-0.45Co-0.36Ti alloy)). It can be confirmed that Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and present as Co-Ti compounds (CoTi 2 , CoTi, Co 2 Ti compounds) at the grain interface.
도 12는 실시예 6(Alloy 8(Cu-8Sn-0.1P-1Co-0.5Ti 합금))의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다. Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti이 고용되어, 결정립계면에 Co-Ti 화합물(CoTi2, CoTi, Co2Ti 화합물)로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 12 shows the composition profile of the Sn segregation part of Example 6 (Alloy 8 (Cu-8Sn-0.1P-1Co-0.5Ti alloy)). It can be confirmed that Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and present as Co-Ti compounds (CoTi 2 , CoTi, Co 2 Ti compounds) at the grain interface.
도 13은 실시예 7(Alloy 9(Cu-8Sn-1.51Co-0.91Ti 합금))의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다. Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti이 고용되어, 결정립계면에 Co-Ti 화합물(CoTi2, CoTi, Co2Ti 화합물)로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 13 shows the composition profile of the Sn segregation part of Example 7 (Alloy 9 (Cu-8Sn-1.51Co-0.91Ti alloy)). It can be confirmed that Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and present as Co-Ti compounds (CoTi 2 , CoTi, Co 2 Ti compounds) at the grain interface.
도 14는 실시예 8(Alloy 10(Cu-8Sn-2.78Co-1.76Ti 합금))의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다. Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti이 고용되거나 또는, 결정립계면에 Co-Ti 화합물(CoTi2, CoTi, Co2Ti 화합물)로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 14 shows the composition profile of the Sn segregation portion of Example 8 (Alloy 10 (Cu-8Sn-2.78Co-1.76Ti alloy)). It can be confirmed that Co and Ti are dissolved in Sn segregation or present as Co-Ti compounds (CoTi 2 , CoTi, Co 2 Ti compounds) at grain boundaries.
도 15은 실시예 9(Alloy 11(Cu-8Sn-2.31Co-1.38Ti 합금))의 Sn 편석(segregation) 부분의 조성물 프로파일을 나타낸다. Sn 편석(segregation)에 Co와 Ti이 고용되거나 결정립계면에 Sn-Ti 화합물(Sn3Ti2, βSn5Ti6, Sn3Ti5)로 존재하는 것을 확인할 수 있다.15 shows the composition profile of the Sn segregation portion of Example 9 (Alloy 11 (Cu-8Sn-2.31Co-1.38Ti alloy)). It can be confirmed that Co and Ti are dissolved in Sn segregation or exist as Sn-Ti compounds (Sn 3 Ti 2 , βSn 5 Ti 6 , Sn 3 Ti 5 ) at grain boundaries.
도 11 내지 도 15에 따르면, Sn 편석(segregation)에 Co, Ti이 고용되거나, Sn과 반응하여 안정한 화합물을 형성하는 것으로 나타났다. 따라서, 결정립계에서 안정한 화합물을 형성하면, 열간가공성이 향상된 Sn이 첨가된 동합금을 제조할 수 있다. According to FIGS. 11 to 15, it was shown that Co and Ti were dissolved in Sn segregation or reacted with Sn to form a stable compound. Therefore, by forming a stable compound at the grain boundary, a Sn-added copper alloy with improved hot workability can be manufactured.
실시예 10 내지 실시예 15의 Cu-Sn 합금을 대상으로 인(P), 코발트(Co), 티타늄(Ti)의 함량에 따른 단면적 감소율 및 합금의 외관을 도 16b에 나타내었다. Figure 16b shows the cross-sectional area reduction rate and the appearance of the alloy according to the content of phosphorus (P), cobalt (Co), and titanium (Ti) for the Cu—Sn alloys of Examples 10 to 15.
도 16a 및 도 16b에 따르면, 상기 표 3의 조성을 갖는 Cu-Sn 합금을 750℃ 내지 850℃에서 열간압연하였을 때, 비교예 1(Alloy 1(Cu-8.48Sn-0.18P))의 단면적 감소율이 15%인데 반해, 실시예 10(Alloy 12) 및 실시예 11(Alloy 13)은 단면적 감소율이 20%로 증가한 것을 확인할 수 있고, 실시예 15(Alloy 17)의 단면적 감소율도 21%로 증가한 것을 확인할 수 있다. 실시예 12 내지 실시예 14(Alloy 14 내지 Alloy 16)는 단면적 감소율이 각각 50%, 49%, 48%로 획기적으로 증가하는 것으로 나타났다. 16a and 16b, when the Cu-Sn alloy having the composition of Table 3 was hot-rolled at 750 ° C to 850 ° C, the cross-sectional area reduction rate of Comparative Example 1 (Alloy 1 (Cu-8.48Sn-0.18P)) 15%, while Example 10 (Alloy 12) and Example 11 (Alloy 13) can confirm that the cross-sectional area reduction rate has increased to 20%, and the cross-sectional area reduction rate of Example 15 (Alloy 17) has also increased to 21%. can In Examples 12 to 14 (
이에 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에 따르면, 상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과인 것이 적합할 수 있고, 20% 초과인 것이 적합할 수 있다. 상기 단면적 감소율이 15% 이하인 경우, 표면층만 신선되어, 내외층의 조직차가 생길 수 있고, 조직이 파괴(Crashing)될 수 있다. Although not limited thereto, according to one embodiment, the reduction rate of the cross-sectional area after hot rolling of the copper-tin alloy may be suitably greater than 15%, and may be suitably greater than 20%. When the reduction rate of the cross-sectional area is 15% or less, only the surface layer is drawn, and a difference in structure between the inner and outer layers may occur, and the structure may be destroyed (crashing).
구리-주석 합금에 P, Co, 및 Ti을 동시에 첨가한 경우, 750℃의 낮은 온도에서도 열간압연이 가능하고, 4wt% 내지 22wt%의 Sn을 포함하는 경우에 열간압연이 가능한 것을 확인할 수 있다.When P, Co, and Ti are simultaneously added to the copper-tin alloy, hot rolling is possible even at a low temperature of 750 ° C., and hot rolling is possible when Sn is included in 4 wt% to 22 wt%.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다. In the above, an embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes may be made to the present invention by addition or the like, which will also be included within the scope of the present invention.
Claims (16)
4 내지 22 중량부의 Sn;
0.1 내지 3.0 중량부의 Co;
0.01 내지 2.0 중량부의 Ti; 및
Cu와 불가피한 불순물의 잔부;로 이루어진 Cu-Sn 합금으로, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.For 100 parts by weight of copper alloy,
4 to 22 parts by weight of Sn;
0.1 to 3.0 parts by weight of Co;
0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and
A Cu-Sn alloy consisting of Cu and the balance of unavoidable impurities; a copper-tin alloy capable of being hot rolled.
4 내지 22 중량부의 Sn;
0 내지 1.0 중량부의 P;
0.45 내지 3.0 중량부의 Co;
0.01 내지 2.0 중량부의 Ti; 및
Cu와 불가피한 불순물의 잔부;로 이루어진, Cu-Sn 합금으로,
Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, 결정립계면에 Co-Ti 화합물을 포함하고,
상기 Co-Ti 화합물은 CoTi2, CoTi, 및 Co2Ti에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금. For 100 parts by weight of copper alloy,
4 to 22 parts by weight of Sn;
0 to 1.0 parts by weight of P;
0.45 to 3.0 parts by weight of Co;
0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and
A Cu-Sn alloy consisting of Cu and the balance of unavoidable impurities;
Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and a Co-Ti compound is included at the grain boundary,
The Co-Ti compound is a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that at least one selected from CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti.
Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.According to claim 1 or 2,
A copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and at least one selected from Sn-Ti compounds and Sn-Co compounds.
상기 Sn-Ti 화합물은 Sn3Ti2, Sn5Ti6, 및 Sn3Ti5에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.According to claim 3,
The Sn-Ti compound is at least one selected from Sn 3 Ti 2 , Sn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 , characterized in that, a copper-tin alloy capable of hot rolling.
상기 Sn-Co 화합물은 Co3Sn2 및 CoSn에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.According to claim 3,
The Sn-Co compound is a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that at least one selected from Co 3 Sn 2 and CoSn.
상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.According to claim 1 or 2,
Characterized in that the reduction rate of the cross-sectional area after hot rolling of the copper-tin alloy is greater than 15%, a copper-tin alloy capable of hot rolling.
상기 Co 및 Ti 함량의 합계가 0.3 중량부 이상인, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.According to claim 1 or 2,
A copper-tin alloy capable of hot rolling, wherein the sum of the Co and Ti contents is 0.3 parts by weight or more.
(Co + Ti)/Sn의 값이 0.03 중량부 이상인, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금.According to claim 1 or 2,
A copper-tin alloy capable of being hot rolled, wherein the value of (Co + Ti)/Sn is 0.03 parts by weight or more.
ii) 상기 주조된 Cu-Sn 합금을 열간압연하는 단계;를 포함하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법.i) 4 to 22 parts by weight of Sn, based on 100 parts by weight of copper alloy; 0.1 to 3.0 parts by weight of Co; 0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and Cu and the balance of unavoidable impurities; casting a Cu-Sn alloy comprising; and
ii) hot-rolling the cast Cu-Sn alloy; including, hot-rollable copper-tin alloy manufacturing method.
ii) 상기 주조된 Cu-Sn 합금을 열간압연하는 단계;를 포함하고,
Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, 결정립계면에 Co-Ti 화합물을 생성하고, 상기 Co-Ti 화합물은 CoTi2, CoTi, 및 Co2Ti에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법.i) 4 to 22 parts by weight of Sn, based on 100 parts by weight of copper alloy; 0 to 1.0 parts by weight of P; 0.45 to 3.0 parts by weight of Co; 0.01 to 2.0 parts by weight of Ti; and Cu and the balance of unavoidable impurities; casting a Cu-Sn alloy comprising; and
ii) hot-rolling the cast Cu—Sn alloy;
Co and Ti are dissolved in Sn segregation, and a Co-Ti compound is generated at the grain interface, and the Co-Ti compound is at least one selected from CoTi 2 , CoTi, and Co 2 Ti. Characterized in that, Method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling.
상기 단계 ii)의 열간압연은 750℃ 내지 850℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법.According to claim 10 or 11,
The method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that the hot rolling of step ii) is performed at 750 ° C to 850 ° C.
Sn 편석(segregation)에 Co 및 Ti가 고용되고, Sn-Ti 화합물, 및 Sn-Co 화합물에서 선택되는 1종 이상을 생성하는 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조방법.According to claim 10 or 11,
A method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that Co and Ti are dissolved in Sn segregation and at least one selected from Sn-Ti compounds and Sn-Co compounds is produced.
상기 Sn-Ti 화합물은 Sn3Ti2, Sn5Ti6, 및 Sn3Ti5에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법.According to claim 13,
The Sn-Ti compound is at least one selected from Sn 3 Ti 2 , Sn 5 Ti 6 , and Sn 3 Ti 5 Method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling.
상기 Sn-Co 화합물은 Co3Sn2 및 CoSn에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법.According to claim 13,
The Sn-Co compound is a method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that at least one selected from Co 3 Sn 2 and CoSn.
상기 구리-주석 합금의 열간압연 후의 단면적 감소율은 15% 초과인 것을 특징으로 하는, 열간압연이 가능한 구리-주석 합금의 제조 방법.According to claim 10 or 11,
The method for producing a copper-tin alloy capable of hot rolling, characterized in that the reduction rate of the cross-sectional area after hot rolling of the copper-tin alloy is greater than 15%.
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