KR20160088379A

KR20160088379A - 구리 합금판, 그리고 그것을 구비하는 대전류용 전자 부품 및 방열용 전자 부품

Info

Publication number: KR20160088379A
Application number: KR1020167016227A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 가키타니
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-07-25
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: JP5632063B1; TW201522671A; KR101788497B1; TWI521073B; JP2015098628A; CN105765093A; WO2015075990A1

Abstract

본 발명의 구리 합금판은, Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 및 350 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 또한 0.2 ％ 내력 σ (㎫) 와 연신율 L (％) 이 σ/L ≤ 150 의 관계를 만족시키는 것이다.

Description

구리 합금판, 그리고 그것을 구비하는 대전류용 전자 부품 및 방열용 전자 부품{COPPER ALLOY PLATE, AND ELECTRONIC COMPONENT FOR LARGE CURRENT APPLICATIONS AND ELECTRONIC COMPONENT FOR HEAT DISSIPATION APPLICATIONS EACH PROVIDED WITH SAME}

본 발명은 방열성, 도전성, 굽힘 가공성 및 드로잉 가공성이 우수한 구리 합금판에 관한 것으로, 상세하게는 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치, 소켓, 버스바, 리드 프레임 등의 전자 부품 용도, 특히 스마트폰이나 퍼스널 컴퓨터 등에 사용되는 방열성 부품 및 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등에 사용되는 대전류 부품의 용도에 바람직한 구리 합금판에 관한 것이다.

스마트폰, 테블릿 PC 및 퍼스널 컴퓨터 등의 전기·전자 기기 등에는 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스바, 리드 프레임 등의 전기 접속을 얻기 위한 부품 및 기기가 발하는 열을 방산하기 위한 부품이 장착되어 있다.

최근, 스마트폰, 테블릿 PC 및 퍼스널 컴퓨터 의 소형화에 수반하여, 전기·전자 기기 내의 액정 부품 또는 IC 칩 등에 통전했을 때의 축열이 커지는 경향이 있다. 축열이 큰 상태는 IC 칩이나 기반으로의 열적 손상이 크기 때문에, 방열 부품의 방열성이 문제가 되고 있다.

종래, 스마트폰, 테블릿 PC 및 퍼스널 컴퓨터 등의 전기·전자 기기 내의 방열 부품에는 오스테나이트계 스테인리스강 (SUS304) 및 순알루미늄 등이 주로 사용되어 왔다. 예를 들어 스마트폰이나 테블릿 PC 의 액정에 부속의 방열 부품 (액정 프레임) 에는, 높은 방열성에 더하여 구조체로서의 강도 및 액정으로의 고정에 필요한 굽힘 가공성 또는 드로잉 가공성이 요구되고 있다. 또, 사용되는 방열 부품에 따라서는 굽힘 가공성만 또는 드로잉 가공성만 필요한 경우가 있다.

오스테나이트계 스테인리스강 (SUS304) 은 굽힘성 및 드로잉 가공성은 양호하지만, 열전도성이 낮아, 그것을 보완하기 위해 고가의 열전도 시트 등을 병용하고 있다. 그 때문에 방열 부품의 단가가 높아진다. 한편, 순알루미늄 및 알루미늄 합금에서는 굽힘성 및 드로잉 가공성은 양호하지만 열전도성 및 구조체로서의 강도가 충분하지 않았다.

또, 단자, 커넥터 등의 통전 부품에 있어서는, 통전부에 있어서의 구리 합금의 단면적이 작아지는 경향이 있다. 단면적이 작아지면, 통전했을 때의 구리 합금으로부터의 발열이 증대된다. 특히, 성장이 현저한 전기 자동차나 하이브리드 자동차에서 사용되는 전자 부품에는, 배터리부의 커넥터 등의 현저히 높은 전류가 흐르게 되는 부품이 있어, 통전시의 구리 합금의 발열이 문제가 되고 있다. 그래서 발열량이 줄어들도록, 통전 재료에는 도전성이 우수할 것이 요구되고, 또한 부품의 소형화나 고기능화에 대응할 수 있도록 우수한 굽힘 가공성이나 드로잉 가공성도 요구되고 있다.

열전도성과 도전성은 비례 관계에 있는 것이 알려져 있고, 비교적 높은 도전율과 강도를 갖는 합금으로서, Cu 에 Zr 이나 Ti 를 첨가한 재료가 알려져 있다. 도전율이 높고, 비교적 높은 강도를 갖는 재료로는, 예를 들어 C15100 (0.1 질량％ Zr-잔부 Cu), C15150 (0.02 질량％ Zr-잔부 Cu), C18140 (0.1 질량％ Zr-0.3 질량％ Cr-0.02 질량％ Si-잔부 Cu), C18145 (0.1 질량％ Zr-0.2 질량％ Cr-0.2 질량％ Zn-잔부 Cu), C18070 (0.1 질량％ Ti-0.3 질량％ Cr-0.02 질량％ Si-잔부 Cu), C18080 (0.06 질량％ Ti-0.5 질량％ Cr-0.1 질량％ Ag-0.08 질량％ Fe-0.06 질량％ Si-잔부 Cu) 등의 합금이, CDA (Copper Development Association) 에 등록되어 있다.

그러나, 종래의 Cu 에 Zr 또는 Ti 를 첨가한 구리 합금 (Cu-Zr-Ti 계 합금으로 한다) 에서는 강도 및 열전도 특성은 높기는 하지만, 요구되는 굽힘 가공성 또는 드로잉 가공성, 경우에 따라서는 그 양방을 만족시키지 않았다.

따라서, Cu-Zr-Ti 계 합금에서, 필요한 높은 강도 및 도전율을 유지한 채로 굽힘 가공성 및 드로잉 가공성을 개선시키는 것은 공업적으로 매우 의의가 깊다고 말할 수 있다.

그래서, 본 발명은 높은 강도 및 도전성, 그리고 우수한 굽힘 가공성 및 드로잉 가공성을 겸비한 구리 합금판, 그것을 구비하는 대전류용 전자 부품 및 방열용 전자 부품을 제공하는 것을 목적으로 하고, 구체적으로는 저렴하고 도전성과 강도가 우수한 Cu-Zr-Ti 계 합금의 드로잉 가공성을 개선시키는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, Cu-Zr-Ti 계 합금에 있어서, 연신율을 지표로 금속 조직을 조정하는 것, 압연면에 배향하는 결정립의 방위를 제어함으로써 굽힘 가공성 및 드로잉 가공성이 향상되는 것을 알아냈다. 그리고, 이상의 지견을 배경으로, 이하의 발명을 완성시켰다.

본 발명의 구리 합금판은, Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％, 바람직하게는 0.015 ∼ 0.3 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 및 350 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 또한 0.2 ％ 내력 σ (㎫) 와 연신율 L (％) 이 σ/L ≤ 150 의 관계를 만족시키는 것이다.

본 발명의 구리 합금판에서는, X 선 회절법을 사용하여, 압연면에 있어서 두께 방향으로 구한 {220} 면의 X 선 회절 적분 강도를 I{220} 으로 하고, 순구리 분말 표준 시료의 {220} 면으로부터의 X 선 회절 적분 강도를 I⁰{220} 으로 했을 때에, I{220}/I⁰{220} ≥ 4.0 인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 구리 합금판에서는, W 굽힘 시험에 있어서의 압연 평행 방향 (GW 방향) 및 압연 직각 방향 (BW 방향) 의 최소 굽힘 반경 (MBR) 의, 판두께 (t) 에 대한 비율이 MBR/t ≤ 2.0 으로 주어지는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명의 구리 합금판에서는, 에릭센 시험에 있어서의 에릭센값/판두께가 0.5 이상으로 주어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 대전류용 전자 부품은, 상기의 어느 구리 합금판을 구비하는 것이다. 또, 본 발명의 방열용 전자 부품은, 상기의 어느 구리 합금판을 구비하는 것이다.

본 발명에 의하면, 고강도, 고도전성, 우수한 굽힘 가공성 및 드로잉 가공성을 겸비한 구리 합금판을 제공하는 것이 가능하다. 이 구리 합금판은, 단자, 커넥터, 스위치, 소켓, 릴레이, 버스바, 리드 프레임, 방열판 등의 전자 부품의 소재로서 바람직하게 사용할 수 있고, 스마트폰이나 퍼스널 컴퓨터 등에 사용되는 방열성 부품 및 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등에 사용되는 대전류 부품의 용도에 바람직한 구리 합금판에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

(특성)

본 발명의 일 실시형태에 관련된 구리 합금판은, 그 구리 합금판의 도전율을 70 ％IACS 이상으로 하고, 0.2 ％ 내력을 350 ㎫ 이상으로 하고, 0.2 ％ 내력/연신율 (σ/L) 을 150 이하로 한다. 이와 같은 특성을 겸비하는 구리 합금판은 방열용 전자 부품의 용도에 바람직하다.

(합금 성분 농도)

본 발명의 실시형태에 관련된 Cu-Zr-Ti 계 합금판은, Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하는 것이며, 이 Zr 과 Ti 의 총 함유량은, 바람직하게는 0.015 ∼ 0.3 질량％, 보다 바람직하게는 0.02 ∼ 0.20 질량％ 로 한다. Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종의 합계가 0.01 질량％ 미만이 되면, 350 ㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 어려워진다. Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종의 합계가 0.5 질량％ 를 초과하면, 열간 압연 균열 등에 의해 합금의 제조가 곤란해진다. Zr 을 첨가하는 경우에는, 그 첨가량을 0.01 ∼ 0.45 질량％ 로 조정하는 것이 바람직하고, Ti 를 첨가하는 경우에는 그 첨가량을 0.01 ∼ 0.20 질량％ 로 조정하는 것이 바람직하다. 첨가량이 하한값을 하회하면 0.2 ％ 내력이 350 ㎫ 미만이 되고, 첨가량이 상한값을 초과하면 도전율이나 제조성의 악화를 초래하는 경우가 있다.

Cu-Zr-Ti 계 합금판에는, 강도나 내열성을 개선시키기 위해서, Ag, Co, Ni, Cr, Mn, Zn, Mg, Si, Fe, Sn 및 B 중 1 종 이상을, 합계 2.0 질량％ 이하로 함유 시킬 수 있다. 단, 첨가량이 지나치게 많으면, 도전율이 저하되어 70 ％IACS 를 하회하거나 합금의 제조성이 악화되거나 하는 경우가 있으므로, 첨가량은 총량으로 1.0 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 질량％ 이하로 한다. 또, 첨가에 의한 효과를 얻기 위해서는, 첨가량을 총량으로 0.001 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(두께)

제품의 두께, 요컨대 판두께 (t) 는 0.05 ∼ 2.0 ㎜ 인 것이 바람직하다. 두께가 지나치게 작으면, 충분한 방열성이 얻어지지 않게 되기 때문에, 방열용 전자 부품의 소재로서 부적당하다. 한편으로, 두께가 지나치게 크면, 굽힘 가공 및 드로잉 가공이 곤란해진다. 이와 같은 관점에서, 보다 바람직한 두께는 0.08 ∼ 1.5 ㎜ 이다. 두께가 상기 범위가 됨으로써, 축열을 억제하면서 굽힘 가공성 및 드로잉 가공성을 양호한 것으로 할 수 있다.

(도전율)

본 발명에서는, JIS H 0505 에 준거하여 측정한 도전율을 70 ％IACS 이상으로 한다. 도전율이 70 ％IACS 이상이면, 열전도율이 양호하고, 양호한 방열성을 확보할 수 있다. 보다 바람직하게는 75 ％IACS 이상으로 한다.

(0.2 ％ 내력)

본 발명에서는, 구리 합금판의 0.2 ％ 내력을 350 ㎫ 이상으로 하는 것으로 하고, 이것에 의하면, 구리 합금판이 구조재의 소재로서 필요한 강도를 갖고 있다고 말할 수 있다.

(연신율)

제품의 연신율 (El) 을 L (％), 0.2 ％ 내력 (YS) 을 σ (㎫) 로 했을 때에, σ/L ≤ 150 의 관계를 만족시키도록, 보다 바람직하게는 σ/L ≤ 100 의 관계를 만족시키도록 조정함으로써, 드로잉 가공성 및 굽힘성이 향상된다. 0.2 ％ 내력/연신율이 150 이하이면, 필요한 드로잉 가공성을 갖고 있다고 말할 수 있다. σ/L ＞ 150 인 경우에는 드로잉 가공성 및 굽힘성이 악화된다. 이 한편으로, σ/L 의 하한값은 30 으로 하는 것이 바람직하다. σ/L 가 작으면 0.2 ％ 내력이 350 ㎫ 를 만족시키지 않게 되는 것이 우려된다. 연신율 L 의 상한값은 특별히 규제되지 않지만, 통상은 15 ％ 를 초과하는 값이 되면, 강도가 저하되고, 경우에 따라서는 0.2 ％ 내력이 350 ㎫ 를 하회할 가능성이 있다. 따라서, 바람직한 실시형태에 있어서는, 연신율 L 은 15 ％ 이하이다.

여기서 말하는 「연신율」은 JIS Z 2241 에 정의되는 「파단 연신율」을 말하고, 또, 「연신율」및「0.2 ％ 내력」은, JIS Z 2241 에 준거하여, 시험편의 압연 방향을 인장 방향에 평행하게 하는 인장 시험에 의해 측정하는 것으로 한다.

(굽힘 가공성)

본 발명의 굽힘 가공성의 평가는 폭 10 ㎜ × 길이 30 ㎜ 의 단책상의 시험편을 사용한, W 굽힘 시험 (JIS H 3130) 에 의해 실시한다. 시험편 채취 방향은, 압연 평행 방향 (GW) 및 압연 직각 방향 (BW) 으로 하고, 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경 MBR (Minimum Bend Radius) 과 판두께 t 의 비 MBR/t 에 의해 평가한다. 이 최소 굽힘 반경 (MBR) 의 비율 (MBR/t) 은, 2.0 이하로 하는 것이 양호한 굽힘성을 확보한다는 관점에서 바람직하다. MBR/t 의 더욱 바람직한 범위는 1.8 이하이다.

(드로잉 가공성)

본 발명의 구리 합금판에서는 JIS Z 2247 에 기초하는 에릭센 시험에 의해 측정한 에릭센값의, 판두께에 대한 비율이 0.5 이상인 것이 바람직하다. 에릭센값/판두께가 0.5 이상이면, 드로잉 가공성으로서 실용적으로는 문제 없다. 한편, 이 에릭센값/판두께는 1.5 이하로 하는 것이 바람직하다. 1.5 를 초과하면, 0.2 ％ 내력이 350 ㎫ 미만이 될 가능성이 있기 때문이다. 보다 바람직하게는 에릭센값/판두께를 0.5 ∼ 1.2 의 범위로 한다.

(결정 방위)

X 선 회절법을 사용하여, 압연면에 있어서 두께 방향으로 구한 {220} 면의 X 선 회절 적분 강도를 I{220} 으로 하고, 순구리 분말 표준 시료의 {220} 면으로부터의 X 선 회절 적분 강도를 I⁰{220} 으로 했을 때에, I{220}/I⁰{220} 이 4.0 이상인 경우, 드로잉 가공성이 향상된다. I{220}/I⁰{220} 이 4.0 미만인 경우, 집합 조직의 발달이 작기 때문에, 드로잉 가공성은 떨어진다. 특별히 상한은 형성하지 않지만, I{220}/I⁰{220} 은 4.0 ∼ 7.0 으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한 순구리 분말 표준 시료는, 325 메시 (JIS Z 8801) 의 순도 99.5 ％ 의 구리 분말로 정의되는 것이다.

이하, 본 발명에 관련된 구리 합금판의 바람직한 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.

순구리 원료로서 전기 구리 등을 용해하고, Zr, Ti 및 필요에 따라 다른 합금 원소를 첨가하여, 두께 30 ∼ 300 ㎜ 정도의 잉곳으로 주조한다. 이 잉곳을 예를 들어 800 ∼ 1000 ℃ 의 열간 압연에 의해 두께 3 ∼ 30 ㎜ 정도의 판으로 한 후, 냉간 압연과 재결정 어닐링을 반복하고, 최종의 냉간 압연으로 소정의 제품 두께로 마무리하고, 마지막으로 변형 제거 어닐링을 실시한다. 최종 냉간 압연 후의 연신율은, 2 ％ 에 미치지 않을 정도로 낮지만, 그 후의 변형 제거 어닐링에 의해 상승한다.

재결정 어닐링에서는, 압연 조직의 일부 또는 전부를 재결정화시킨다. 또, 적당한 조건으로 어닐링함으로써, Zr, Ti 등이 석출되고, 합금의 도전율이 상승한다. 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에서는, 구리 합금판의 평균 결정립 직경을 50 ㎛ 이하로 조정한다. 평균 결정립 직경이 지나치게 크면, 0.2 ％ 내력을 350 ㎫ 이상으로 조정하는 것이 어려워진다.

최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링의 조건은, 목표로 하는 어닐링 후의 결정립 직경 및 목표로 하는 제품의 도전율에 기초하여 결정한다. 구체적으로는, 배치로 또는 연속 어닐링로를 사용하고, 노 내 온도를 350 ∼ 800 ℃ 로 하여 어닐링을 실시하면 된다. 배치로에서는 350 ∼ 600 ℃ 의 노 내 온도에 있어서 30 분 내지 30 시간의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하면 된다. 연속 어닐링로에서는 450 ∼ 800 ℃ 의 노 내 온도에 있어서 5 초 내지 10 분의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하면 된다. 일반적으로는 보다 저온에서 보다 장시간의 조건으로 어닐링을 실시하면, 동일한 결정립 직경에서 보다 높은 도전율이 얻어진다.

최종 냉간 압연에서는, 1 쌍의 압연롤 사이에 재료를 반복 통과시켜, 목표의 판두께로 마무리해 간다. 여기서에서는 최종 냉간 압연의 총 가공도와 1 패스당의 가공도를 제어한다.

총 가공도 R (％) 은, R = (t₀ - t)/t₀ × 100 (t₀：최종 냉간 압연 전의 판두께, t：최종 냉간 압연 후의 판두께) 으로 주어진다. 또, 1 패스당의 가공도 r (％) 이란, 압연롤을 1 회 통과했을 때의 판두께 감소율이고, r = (T₀ - T)/T₀ × 100 (T₀：압연롤 통과 전의 두께, T：압연롤 통과 후의 두께) 으로 주어진다.

총 가공도 R 은 40 ∼ 99 ％, 바람직하게는 45 ∼ 98.5 ％, 보다 바람직하게는 50 ∼ 98 ％ 로 한다. 총 가공도 R 이 지나치게 작으면, 0.2 ％ 내력을 350 ㎫ 이상으로 조정하는 것이 어렵고, I{220}/I⁰{220} 을 4.0 이상으로 조정하는 것이 어려워진다. 총 가공도 R 이 지나치게 크면, 압연재의 에지가 균열되는 경우가 있다.

1 패스당의 가공도 r 은 15 ％ 이상으로 한다. 가공도 r 이 지나치게 작으면 I{220}/I⁰{220} 이 저하되고, 전체 패스 중에 가공도 r 이 15 ％ 미만인 패스가 하나라도 포함되면 I{220}/I⁰{220} 을 4.0 이상으로 조정하는 것이 어려워진다. 가공도 r 의 상한은 특별히 없지만, 압연에 의한 판두께 정밀도의 제어를 고려하면 40 ％ 미만이 바람직하다.

본 발명의 변형 제거 어닐링은, 노 내에서 구리 합금판을 평판상으로 유지할 수 있는 연속 어닐링로를 사용하여 실시한다. 배치로의 경우, 코일상으로 감은 상태에서 재료를 가열하기 때문에, 가열 중에 재료가 소성 변형을 일으켜 재료에 휨이 발생한다. 따라서, 배치로는 본 발명의 변형 제거 어닐링에 부적당하다.

연속 어닐링로에 있어서, 노 내 온도를 300 ∼ 700 ℃, 바람직하게는 350 ∼ 650 ℃ 로 하고, 5 초 내지 10 분의 범위에서 가열 시간을 적절히 조정하고, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력 (σ) 을 변형 제거 어닐링 전의 0.2 ％ 내력 (σ₀) 에 대해 10 ∼ 50 ㎫ 낮은 값, 바람직하게는 15 ∼ 45 ㎫ 낮은 값으로 조정한다. 이로써, 최종 냉간 압연 마무리에 있어서 낮았던 연신율이 상승함과 함께, 굽힘 가공성이 개선된다.

또한, 연속 어닐링로 내에 있어서 재료에, 예를 들어 압연 방향과 평행한 방향으로 장력을 부여하고, 여기서 부가되는 장력을 5 ㎫ 이하, 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎫, 보다 바람직하게는 2 ∼ 4 ㎫ 로 조정한다. 장력이 지나치게 크면, σ/L 를 150 이하로 조정하는 것이 어려워진다. 또, 연신율의 상승이 충분하지 않아지는 경향이 있다. 한편, 장력이 지나치게 작으면, 어닐링로를 통판 중인 재료가 노벽과 접촉하여, 재료의 표면이나 에지에 흠집이 발생하는 경우가 있다.

본 발명의 일 실시형태는 σ/L ≤ 150 이 되는 특징 및 I{220}/I⁰{220} ≥ 4.0 이 되는 특징을 Cu-Zr-Ti 계 합금에 부여함으로써, 드로잉 가공성 및 굽힘 가공성을 개선시키는 것을 하나의 특징으로 하고 있는데, 그것을 위한 제조 조건을 정리하여 나타내면,

(1) σ/L ≤ 150 을 위해서는,

a. 변형 제거 어닐링에 있어서, (σ₀ - σ) = 10 ∼ 50 ㎫ 로 조정한다.

b. 변형 제거 어닐링에 있어서의 노 내 장력을 5 ㎫ 이하로 조정한다.

(2) I{220}/I⁰{220} ≥ 4.0 을 위해서는,

a. 최종 냉간 압연에 있어서, 1 패스당의 가공도를 15 ％ 이상으로 조정한다.

b. 최종 냉간 압연의 총 가공도를 40 ∼ 99 ％ 로 한다.

이상과 같이 하여 제조된 구리 합금판은, 여러 가지 판두께의 신동품 (伸銅品) 으로 가공되고, 예를 들어, 스마트폰, 테블릿 PC 및 퍼스널 컴퓨터 등의 전기·전자 기기 내의 방열용 전자 부품 등으로서 사용할 수 있다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 나타내는데, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것으로, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

용동 (溶銅) 에 합금 원소를 첨가한 후, 두께가 200 ㎜ 인 잉곳으로 주조하였다. 잉곳을 950 ℃ 에서 3 시간 가열하고, 950 ℃ 에서 열간 압연을 실시하여 두께 15 ㎜ 의 판으로 하였다. 열간 압연판 표면의 산화 스케일을 그라인더로 연삭, 제거한 후, 어닐링과 냉간 압연을 반복하고, 최종의 냉간 압연에서 소정의 제품 두께로 마무리하였다. 마지막으로 연속 어닐링로를 사용하여 변형 제거 어닐링을 실시하였다.

최종 냉간 압연 전의 어닐링 (최종 재결정 어닐링) 은, 배치로를 사용하여, 가열 시간을 5 시간으로 하고, 노 내 온도를 300 ∼ 700 ℃ 의 범위에서 조정하여, 어닐링 후의 결정립 직경과 도전율을 변화시켰다. 어닐링 후의 결정립 직경의 측정에 있어서는, 압연 방향으로 직각인 단면을 경면 연마 후에 화학 부식시키고, 절단법 (JIS H 0501 (1999년)) 에 의해 평균 결정립 직경을 구하였다.

최종 냉간 압연에서는, 총 가공도 및 1 패스당의 가공도를 제어하였다. 또, 최종 냉간 압연 후의 재료의 0.2 ％ 내력을 구하였다.

연속 어닐링로를 사용한 변형 제거 어닐링에서는, 노 내 온도를 500 ℃ 로 하고, 가열 시간을 1 초 내지 15 분 사이에서 조정하여, 어닐링 후의 0.2 ％ 내력을 여러 가지로 변화시켰다. 또, 노 내에 있어서 재료에 부가하는 장력을 여러 가지로 변화시켰다. 또한 일부의 재료에 대해서는 변형 제거 어닐링을 생략하였다.

실시예의 제조 조건을, 발명예 및 비교예마다 표 1, 2 에 나타낸다. 여기서, 최종 냉간 압연에서는 복수의 패스를 실시했는데, 이들 각 패스의 가공도 중에서의 최소값을 나타내고 있다. 또, 표 1 에 나타내는 바에 있어서, 최종 재결정 어닐링 후의 결정립 직경에 있어서의 「＜ 5 ㎛」의 표기는, 압연 조직의 일부만이 재결정화된 경우를 나타낸다.

제조 도중의 재료 및 변형 제거 어닐링 후의 재료에 대하여, 다음의 측정을 실시하였다.

(성분)

변형 제거 어닐링 후의 재료의 합금 원소 농도를 ICP-질량 분석법으로 분석하였다.

(0.2 ％ 내력)

최종 냉간 압연 후 및 변형 제거 어닐링 후의 재료에 대하여, JIS Z 2241 에 규정하는 13B 호 시험편을 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, JIS Z 2241 에 준거하여 압연 방향과 평행하게 인장 시험을 실시하여, 0.2 ％ 내력을 구하였다.

(연신율)

변형 제거 어닐링 후의 재료로부터, JIS Z 2241 에 규정하는 13B 호 시험편을 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, 표점간 거리 50 ㎜ 로 하여 연신율을 측정하였다.

(도전율)

변형 제거 어닐링 후의 재료로부터, 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 시험편을 채취하고, JIS H 0505 에 준거하여 4 단자법에 의해 20 ℃ 에서의 도전율을 측정하였다.

(결정 방위)

변형 제거 어닐링 후의 재료의 표면에 대하여, 두께 방향으로 {220} 면의 X 선 회절 적분 강도를 측정하였다. 동일하게 순구리 분말 표준 시료에 대해서도 {220} 면의 X 선 회절 적분 강도를 측정하였다. X 선 회절 장치에는 (주) 리가쿠 제조 RINT2500 을 사용하고, Cu 관구로, 관 전압 25 ㎸, 관 전류 20 ㎃ 에서 측정을 실시하였다.

(에릭센값)

변형 제거 어닐링 후의 재료에 대하여, 에릭센사 제조 시험기를 사용하여, 시료 형상 Φ 90 ㎜, 윤활제：그리스, 펀치의 가압 속도 5 ㎜/min 의 조건으로 시험을 실시하여, 에릭센값를 구하였다. 표 2 에 평가 결과를 나타낸다.

(MBR/t)

JIS H 3130 에 준거하여, 굽힘축이 압연 방향과 직각 방향인 GW (Goodway) 방향 및 굽힘축이 압연 방향과 동일 방향인 BW (Badway) 방향의 각각의 W 굽힘 시험을 실시하고, W 자형의 금형을 사용하여 굽힘 반경을 변화시켜, 균열이 발생하지 않은 최소 굽힘 반경 (MBR) 과 두께 (t) 의 비 (MBR/t) 를 구하였다.

표 1, 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명예 1 ∼ 11 에서는, Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링에 있어서, 결정립 직경을 50 ㎛ 이하로 조정하고, 최종 냉간 압연에 있어서, 총 가공도를 40 ∼ 99 ％ 로 조정하고, 변형 제거 어닐링에 있어서, 재료를 연속 어닐링로에 장력 1 ∼ 5 ㎫ 로 통판시켜 0.2 ％ 내력을 10 ∼ 50 ㎫ 저하시켰다. 그로써, 발명예 1 ∼ 11 의 구리 합금판은 σ/L ≤ 150 이 되는 관계가 얻어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 350 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력, MBR/t ≤ 2.0 의 W 굽힘성을 달성할 수 있었다. 또한 발명예 5, 7 에서는, 최종 냉간 압연에 있어서의 1 패스당의 가공도가 15 ％ 미만이었기 때문에, I{220}/I⁰{220} 이 4.0 미만이 되고, 또, 에릭센값/판두께가 0.5 미만이 되었지만, 1 패스당의 이 가공도를 15 ％ 이상으로 한 발명예 1 ∼ 4, 6, 8 ∼ 11 은 I{220}/I⁰{220} ≥ 4.0 의 관계 및 에릭센값/판두께 ≥ 0.5 의 관계를 만족시키는 것이 되었다.

한편, 비교예 1, 2 는, 변형 제거 어닐링을 실시하지 않았던 것으로, σ/L 이 200 을 초과하여, 굽힘성 및 드로잉 가공성이 나쁘다.

비교예 3 ∼ 6 에서는, 변형 제거 어닐링을 실시했지만, 노 내에서의 재료 장력이 5 ㎫ 를 초과했기 때문에, σ/L 이 150 이상이고, 특히 장력이 높았던 비교예 5 에서는 σ/L 이 200 보다 커져, 비교예 3 ∼ 6 의 굽힘성 및 드로잉 가공성이 나빴다.

비교예 7, 8 은, 변형 제거 어닐링에 있어서의 0.2 ％ 내력의 저하량이 과소이며, (σ₀ - σ) 가 10 ∼ 50 ㎫ 의 범위로부터 벗어났다. 이 때문에 σ/L 이 150 을 초과하여, 드로잉 가공성 및 굽힘성이 나빴다.

비교예 9 에서는, 변형 제거 어닐링시의 강도 저하가 큰 점에서, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 350 ㎫ 에 미치지 않았다.

비교예 10 에서는, Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종의 합계가 0.01 질량％ 미만이었기 때문에, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 350 ㎫ 에 미치지 않았다.

비교예 11 에서는, Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종의 합계가 0.5 질량％ 를 초과했기 때문에, 도전율이 70 ％IACS 에 미치지 않았다.

비교예 12 에서는, 최종 냉간 압연 전의 재결정 어닐링 마무리의 결정립 직경이 50 ㎛ 를 초과했기 때문에, 비교예 13 에서는 최종 냉간 압연에 있어서의 총 가공도가 40 ％ 에 미치지 않았기 때문에, 변형 제거 어닐링 후의 0.2 ％ 내력이 350 ㎫에 미치지 않았다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 의하면, 높은 강도 및 도전성 그리고 우수한 드로잉 가공성 및 굽힘 가공성을 겸비한 구리 합금판, 그리고 그것을 구비하는 대전류용 전자 부품 및 방열용 전자 부품을 제공할 수 있는 것이 분명하다.

Claims

Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ∼ 0.50 질량％ 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 70 ％IACS 이상의 도전율, 및 350 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖고, 또한 0.2 ％ 내력 σ (㎫) 와 연신율 L (％) 이 σ/L ≤ 150 의 관계를 만족시키는 구리 합금판.
제 1 항에 있어서,
Zr 및 Ti 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.015 ∼ 0.3 질량％ 함유하는 구리 합금판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
X 선 회절법을 사용하여, 압연면에 있어서 두께 방향으로 구한 {220} 면의 X 선 회절 적분 강도를 I{220} 으로 하고, 순구리 분말 표준 시료의 {220} 면으로부터의 X 선 회절 적분 강도를 I⁰{220} 으로 했을 때에, I{220}/I⁰{220} ≥ 4.0 인 구리 합금판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
W 굽힘 시험에 있어서의 압연 평행 방향 (GW 방향) 및 압연 직각 방향 (BW 방향) 의 최소 굽힘 반경/판두께 (MBR/t) 가, MBR/t ≤ 2.0 으로 주어지는 구리 합금판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
에릭센 시험에 있어서의 에릭센값/판두께가 0.5 이상인 구리 합금판.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판을 구비하는 대전류용 전자 부품.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금판을 구비하는 방열용 전자 부품.