KR100472650B1

KR100472650B1 - 고강도 동합금

Info

Publication number: KR100472650B1
Application number: KR10-2001-0060446A
Authority: KR
Inventors: 우사미다카유키; 히라이다카오
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2005-03-07
Also published as: CN1262679C; KR20020053702A; JP3520046B2; TWI255860B; US20020119071A1; US6893514B2; DE10147968A1; DE10147968B4; JP2002180161A; CN1358875A

Abstract

Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 S 0.005 질량%미만(0 질량%를 포함한다), Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 포함하여 구성되는 고강도 동합금으로서, 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/b)는 1.5 이하이고, 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.

Description

고강도 동합금{HIGH-MECHANICAL STRENGTH COPPER ALLOY}

본 발명은 고강도 동합금에 관한 것이다.

고성능의 전기 전자 기기 및 기구의 제조에 대한 최근의 경향에 따라서, 여기에 사용될 커넥터와 같은 컴포넌트재는 모든 특성이 엄격히 개선될 것이 요구되어왔다.

예컨대, 구체적으로는, 커넥터의 스프링의 접촉부위에 사용되는 시트의 두께는 매우 얇아서 충분한 접촉압력을 보장하기가 어렵다. 즉, 일반적으로 커넥터의 스프링의 접촉부위에서 전기적 연결에 필요한 접촉압력은 시트(스프링시트)를 미리 구부림으로써 얻어진 저항력으로부터 얻어진다. 그러므로, 더 큰 편향도는 시트가 얇게 된 경우 동일한 접촉압력 정도를 얻는 것이 필요하다. 그러나, 시트는 편향도가 시트의 탄성한계를 초과할 경우 소성변형을 견디는 것이 좋다. 따라서, 시트의 탄성한계의 부가적인 개선이 요구되어 왔다.

응력 완화성, 열전도성, 굴곡특성, 내열성, 판접착성 및 이동저항성 등의 다른 특성의 변화도 커넥터의 스프링접촉 부위의 재료를 위해서 요구되어 왔다. 여러 특성 중에서, 기계 강도, 응력 완화, 열 및 전기전도성 및 굴곡특성은 중요하다.

인청동이 흔히 커넥터의 스프링 접촉부위로서 사용되어왔지만, 상술한 요구를 완전히 만족할 수 없다. 따라서, 인청동은 최근에 베릴륨-동합금(JIS C 1753 에 규정된 합금)에 의해 대체되어오고 있고, 이는 우수한 전기전도성 뿐만 아니라 더 높은 기계강도와 우수한 응력완화성을 가진다. 그러나, 베릴륨-동 합금은 매우 비싸고, 금속베릴륨은 독성이 있다.

이들 이유 때문에, 베릴륨-동 합금과 같은 동일한 수준의 특성을 가지는 비싸지 않고 높은 안정성 재료가 접촉부위재로서 사용될 것이 시급히 요구되어왔다. 여러 재료 중에서, 기계강도가 상대적으로 높은 Cu-Ni-Si 합금이 주목되어 왔고, 많은 조사가 1980년 후반이래 이루어져왔다.

안타깝게도, 동합금이 현재 사용되는 것을 고려할 때, 그 후 개발된 Cu-Ni-Si 합금은 베릴륨-합금용 치환체로서 공헌할 수 없다. 그 이유는, 아마도 베릴륨-동 합금에 비하여 Cu-Ni-Si 합금이 기계강도 및 응력 완화가 열등하다고 추정되기 때문이다.

게다가, Mg을 첨가함으로써, Cu-Ni-Si 합금의 응력 완화가 개선된 동합금이 접촉부위재로서 사용될 것이 제안되어왔지만, 베릴륨-동 합금과 같은 동일한 수준의 응력완화는 단지 Mg을 첨가함으로써 얻어질 수 없고, 혁신적인 기술이 여전히 요구된다.

본 발명은 Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 S 0.005 질량%미만(0 질량%를 포함한다), Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 포함하여 구성되는 고강도 동합금으로서, 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/b)는 1.5 이하이고, 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 Ag 0.005 내지 0.3 질량%, Co 0.005 내지 2.0 질량% 및 Cr 0.005 내지 0.2 질량% 및 S 0.005 질량% 미만(0 질량%를 포함한다)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 총량으로 0.005 내지 2.0 질량%, Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 포함하여 구성되는 고강도 동합금으로서, 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/b)는 1.5 이하이고, 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기타 특징 및 장점은 첨부한 도면과 함께 이하의 발명의 상세한 설명에서 보다 충분히 나타날 것이다.

본 발명에 따라서, 이하의 수단이 제공된다;

(1) Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 S 0.005 질량%미만(0 질량%를 포함한다), Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 포함하여 구성되는 고강도 동합금으로서, 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/ b)는 1.5 이하이고, 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.

(2) Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 Ag 0.005 내지 0.3 질량%, Co 0.005 내지 2.0 질량% 및 Cr 0.005 내지 0.2 질량% 및 S 0.005 질량% 미만(0 질량%를 포함한다)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 총량으로 0.005 내지 2.0 질량%, Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 포함하여 구성되는 고강도 동합금으로서, 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/b)는 1.5 이하이고, 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.

본 발명은 이하에서 보다 구체적으로 기술될 것이다.

본 발명은 최근의 니즈에 따라서 종래의 공지된 Cu-Ni-Si 합금을 개선함으로써, 종래 기술에서의 상술한 문제점을 해결하기 위한 동합금이다.

본 발명은 특히 전자기기 및 기구용 커넥터에서 재료로서 바람직한 동합금이고, 본 발명의 동합금은 전기 전자 기기 및 기구용 부위로 사용되는 어떤 재료로서 응용가능하고, 이는 높은 기계강도, 우수한 전도성(열 및 전기전도성), 굴곡강도, 응력 완화성 및 판접착성과 같은 특성을 요구한다.

본 발명의 동합금의 요점은 특정한 기계강도와 적절한 전기전도성을 가지도록 Cu 메트릭스에 Ni 및 Si의 화합물이 침전된 동합금에 Sn Mg 및 Zn의 특정량이 첨가되고, 또한 결정입자 직경은 0.001mm 보다 크고 0.025mm까지 되도록 이루어지고, 동시에 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/b)는 1.5 이하이고, 이에 의해 굴곡강도와 응력완화 특성이 개선되는 것이다.

본 발명의 발명자들은 특히, 종래의 베릴륨-동합금과 동일하거나 우수한 응력 완화를 달성하기 위하여 대상 동합금에서, Ni, Si, Mg, Sn 및 Zn, 결정입자직경의 양, 결정입자의 형상을 엄격히 조절하는 것이 중요하다는 것과, 단지 이들 원소 중 하나가 본 발명과 같은 특정한 정의를 만족하지 않은 경우에도 원하는 특성을 얻을 수 없다는 것을 최근에 발견하였다. 본 발명의 발명자들은 예의 연구를 한 결과, 이들 발견에 기초하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 동합금에서 합금원소들은 이하에 기술될 것이다.

Ni-Si 화합물(Ni₂Si 상)은 기계강도 및 전기전도성을 개선하기 위하여 Ni, Si를 Cu에 첨가함으로써 Cu 메트릭스에 침전되는 것이 알려져 있다.

Ni의 함량은 본 발명에서 3.5 내지 4.5 질량%의 범위에서 정의된다. 이는 Ni함량이 3.5 질량% 미만일 경우 종래의 베릴륨-동합금의 것과 동일수준이거나 우수한 기계강도를 얻을 수 없기 때문이다. 반면에, Ni 함량이 4.5 질량%를 초과할 경우, 첨가되어질 Ni의 양을 보상하는 기계강도를 얻는 데 실패할 뿐만 아니라, 열간가공성 및 굴곡특성에 불리한 영향을 미치는 문제를 초래하고, 기계강도의 개선에 공헌하지 않는 자이언트 화합물은 주조 또는 열간가공시에 침전(재결정)된다. Ni 함량은 바람직하게는 3.5 내지 4.0 질량%이다.

Si 및 Ni은 Ni₂Si 상을 형성하기 때문에, 첨가될 Si의 최적량은 Ni 량을 결정함에 있어서 결정된다. Si 함량이 0.7 질량% 미만일 경우에, Ni 함량이 너무 적은 경우와 유사하게, 베릴륨-동합금의 것과 동일수준이거나 우수한 기계강도는 얻어질 수 없다. 반면에 Si 함량이 1.0 질량%를 초과할 경우, Ni 함량이 너무 큰 경우와 같이 동일한 문제가 발생된다. Si 함량은 바람직하게는 0.75 내지 0.95 질량%이다.

기계 강도는 Ni 및 Si의 함량에 의존하여 변하고, 따라서 응력 완화도 변한다. 그러므로, 베릴륨-동합금의 것과 동일 수준이거나 우수한 응력 완화를 얻기 위하여, Ni 및 Si의 함량은 본 발명에서 정의된 바와 같은 범위내에서 엄격하게 조절되어야만 한다. 또한, 이하에 기술될 Mg, Sn 및 Zn, 결정입자직경 및 결정입자의 형상도 역시 적절하게 조절되어야만 한다.

Mg, Sn 및 Zn은 본 발명의 동합금을 구성하는 중요한 합금 원소들이다. 합금에 있어서 이들 원소들은 밸런스가 잘 된 여러 우수한 특성을 실현하기 위하여 서로 관련된다.

Mg는 응력 완화를 크게 개선하지만, 굴곡특성에 불리하게 영향을 미친다. Mg의 함량이 많으면 많을수록, 응력 완화는 더 개선되며, Mg의 함량이 0.01 질량% 이상을 제공한다. 그러나, Mg 함량이 0.2 질량% 이상이라면, 얻어진 굴곡특성은 요구된 수준을 만족할 수 없다. Ni₂Si 상의 침전은 종래의 Cu-Ni-Si 합금과 비교하여 보강도에 훨씬 더 공헌함으로써, 굴곡특성은 열화되기 쉽기 때문에, Mg 함량은 본 발명에서 엄격하게 조절되어야만 한다. Mg의 함량은 바람직하게는 0.03 내지 0.2 질량%이다.

Sn은 Mg와 상호 관련하여, 응력 완화를 더 개선할 수 있다. 그러나, Sn의 그러한 개선효과는 Mg 만큼 크지 않다. Sn을 첨가하는 만족할만한 효과는 Sn 함량이 0.05 질량% 미만인 경우에 충분히 나타날 수 없고, 반면에, Sn 함량이 1.5 질량 %를 초과하는 경우에, 전기 전도성은 현저히 감소한다. Sn의 함량은 바람직하게는 0.05 내지 1.0 질량%이다.

Zn은 굴곡특성을 약간 개선한다. Zn이 정의된 0.2 내지 1.5 질량%의 범위내에서 첨가된 경우, 실제로 확실한 굴곡특성이 최대한 Mg 0.2 질량%를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 또한, Zn은 이동저항특성 뿐만 아니라, Sn판 또는 납땜판의 접착특성을 개선한다. Zn 첨가효과는 Zn 함량이 0.2 질량% 미만인 경우에 충분히 얻어질 수 없고, 반면에 Zn 함량이 1.5 질량%을 초과할 경우에 전기전도성은 감소한다. Zn의 함량은 바람직하게는 0.2 내지 1.0 질량%이다.

기계강도를 더 개선하는 데 효과적인 Ag, Co 및 Cr 등의 부성분 원소들은 이하에 기술될 것이다.

Ag은 내열성 및 기계강도를 개선하고, 결정입자가 자이언트가 되는 것을 방지함으로써 굴곡특성을 개선하는데 효과적이다. 0.005 질량% 미만의 Ag 함량은 Ag을 첨가하는 효과를 충분히 나타내지 못하며, Ag 함량이 0.3 질량%를 초과하면 얻어진 특성에 불리한 효과가 그러한 높은 Ag 함량에서 발견되지 않음에도 불구하고, 합금의 제조비용이 높아진다. Ag 함량은 0.005 내지 0.3 질량%의 범위 내에서 결정되며, 바람직하게는 상술한 관점에서 0.005 내지 0.15 질량%이다.

기계강도를 향상하기 위하여, Co는 Ni와 마찬가지로 Si와 화합물을 형성한다. Co의 첨가효과가 0.005 질량% 미만의 Co 함량에서는 충분히 얻어질 수 없기 때문에, Co의 함량은 0.005 내지 2.0 질량%의 범위내에서 결정되며, 반면에 Co 함량이 2.0 질량%을 초과할 경우, 굴곡특성은 감소한다. Co의 함량은 바람직하게는 0.005 내지 1.0 질량%이다. 보다 바람직하게 Co 함량의 하한치는 0.05 질량%이다.

증가된 기계강도에 공헌하기 위하여, Cr은 Cu에서 미세한 침전을 형성한다. Cr의 첨가효과는 0.005 질량% 미만의 Cr 함량에서 충분히 얻어질 수 없고, 한편 Cr 함량이 0.2 질량%를 초과할 경우, 굴곡특성은 감소한다. Cr의 함량은 0.005 내지 0.2 질량%의 범위내에서 결정되며, 상술한 관점에서 바람직하게는 0.005 내지 0.1 질량%이다.

이들 원소 중 적어도 두 종류가 동시에 합금에 포함될 경우 Ag, Co 및 Cr의 총함량은 0.005 내지 2.0 질량%의 범위내에서 결정되며, 요구되는 특성에 의존하여 바람직하게는 0.005 내지 1.25 질량%이다.

열간가공성은 S의 존재에 의해 악화되기 때문에, S의 함량은 0.005 질량%(0 질량%를 포함한다) 미만으로 제한된다. S의 함량은 특히 0.002 질량%(0 질량%를 포함한다) 미만에서 바람직하다.

본 발명에서는, 예컨대 Fe, Zr, P, Mn, Ti, V, Pb, Bi 및 Al 등의 다른 원소들을 첨가하는 것이 가능하며, 총함량은 0.01 내지 0.5 질량%이고, 이 함량에서는 기계강도와 전기 전도성 등의 필수적인 특성을 감소시키지 않는다.

예컨대, Mn은 열간가공성을 개선하는 효과를 가지며, 전기전도성을 감소시키지 않도록 0.01 내지 0.5 질량%의 범위내에서 Mn을 첨가하는 것이 효과적이다.

본 발명의 동합금에서, 상기 성분 원소들 이외의 합금의 밸런스는 Cu 및 불가피한 불순물로 이루어진다.

상술한 바와 같은 조성물을 가지는 동합금의 특성을 유리하게 실현하기 위하여, 결정입자직경 및 결정입자의 형상은 본 발명에서 엄격히 정의된다.

본 발명에서, 결정입자직경은 0.001 mm 보다 크고 0.025 mm 까지 되도록 정의된다. 이는 재결정된 집합조직(texture)이 혼합된 입자집합조직(크기가 다른 결정입자에서 집합조직이 존재하도록 혼합된다)가 되어서, 결정입자직경이 0.001mm 이하인 경우에 굴곡특성 및 응력 완화를 감소시키고, 반면에 결정입자직경이 0.025mm를 초과할 경우에, 굴곡특성이 감소되는 경향이 있기 때문이다. 여기서, 결정입자직경은 JIS H 0501(커팅법)에 따라 측정된다.

본 발명에서, 결정입자의 형상은 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b사이에서 비(a/b)를 나타낸다. 비(a/b)가 1.5를 초과할 경우에 응력완화가 감소하기 때문에, 비(a/b)는 1.5 이하가 되도록 정의된다.

응력완화는 비(a/b)가 0.8 미만일 경우에 감소되는 경향이 있다. 그리하여, 비(a/b)는 바람직하게는 0.8 이상이다.

더 긴 직경 a와 더 긴 직경 b는 각각 20 이상의 결정입자로부터 얻어진 평균값에 의해 결정된다.

본 발명의 동합금은 예컨대 잉곳의 열간압연, 냉각압연, 고체용액을 형성하기 위한 열처리, 최종 냉각압연 및 저온 어닐링 의 공정을 연속적으로 실행함으로써 제조될 수 있다.

본 발명에서, 결정입자직경과 결정입자의 형상은 열처리 조건, 압연반응, 압연의 방향, 압연에서 후방장력, 압연에서 윤활조건 및 압연에서 통로의 수, 동합금에서의 제조공정을 조절함으로써 조절될 수 있다.

구체적인 실시예에서, 결정입자직경과 결정입자의 형상은 예컨대 열처리조건 (고체용액을 형성하기 위한 열처리와 에이징(aging)하기 위한 열처리에서 온도와 주기 등)을 변화하거나 최종냉각압연에서 약간의 축소에 의해서 정의된 바와 같이 조절될 수 있다.

본 발명에서 사용된 바와 같은 최종 소성가공의 방향은 압연이 소성가공을 최종적으로 실행할 경우에 압연의 방향에 관련되거나, 드로잉(선상드로잉)이 최종적으로 실행된 소성가공일 경우에 드로잉 방향에 관련된다. 소성가공은 압연 및 드로잉에 관련되지만, 예컨대 인장레벨러를 사용하는 레벨링(수직 레벨링) 목적의 가공은 본 소성가공에 포함되지 않는다.

본 발명에서, 800N/mm²미만의 인장강도는 응력 완화를 초래하기 때문에, 동합금의 인장강도는 800N/mm² 이상이 되도록 정의된다. 그 이유는 아직 명확하지 않음에도 불구하고, 인장강도는 응력완화와 관련되며, 낮은 인장강도는 응력 완화를 감소시키는 경향이 있다. 베릴륨-동합금의 것과 동일수준이거나 우수한 응력 완화를 얻기 위하여, 인장강도는 예컨대 압연조건을 선택함으로써 800N/mm² 이상이 되도록 조절되어야만 한다.

본 발명의 고강도 동합금은 기계강도, 전기전도성, 굴곡특성, 응력 완화성 및 판접착성이 우수하다. 그러므로, 본 발명의 동합금은 바람직하게는 최근의 전기전자기기 및 기구 부품의 소형화 및 고성능의 경향을 해결할 수 있다. 본 합금의 동합금은 예컨대 스위치 및 계전기를 위한 범용 전도성 재료로서 바람직할 뿐만 아니라, 단자, 커넥터 및 스위치에 사용되는 재료로서 바람직하다. 따라서, 본 발명의 동합금은 산업적으로 우수한 효과를 나타낸다.

본 발명은 이하의 실시예에 기초하여 보다 상세히 기술되지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

(실시예 1)

표 1(A 내지 D)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 정의된 바와 같은 조성물을 가지는 각 동합금을 각각 DC 법에 의해서, 두께 30mm, 폭 100mm 및 길이 150mm를 가지는 잉곳으로 주조하기 위하여, 마이크로파 용융로에서 녹였다. 그 후, 이들 잉곳을 1,000℃로 가열하였다. 30분간 이 온도에서 잉곳을 홀딩한 후, 12mm 두꼐의 시트에 열간압연을 한 후 급냉각을 하였다. 다음에, 열간압연된 시트의 양쪽 말단면의 각각을 산화막을 제거하기 위하여 1.5mm로 잘랐다(모서리를 잘라냄). 얻어진 시트를 냉각 압연(a)에 의해 두께 0.265 내지 0.280mm로 가공하였다. 냉각 압연된 시트는 다음에 15초동안 875 내지 900℃의 온도에서 열처리되고, 그후 즉시 15℃/초 이상의 냉각속도로 냉각을 하였다. 다음에, 에이징처리를 불활성가스 분위기에서 2시간 동안 475℃에서 실행하였고, 두께 0.25mm의 최종시트로 조절하기 위하여, 최종 소성가공으로서 냉각압연(c)을 이후에 행하였다. 최종 소성가공 후, 샘플을 2시간 동안 350℃에서 저온 어닐링을 행함으로써, 각각 동합금시트를 제조하였다.

(비교예 1)

두께 0.25mm의 동합금을 표 1에 각각 나타난 바와 같이, 이하의 조건에서 본 발명에서 정의된 조성물을 각각 가지는 동합금(A 와 B)을 가공함으로써 제조하였다.

용융을 시작하는 것부터 열간압연 후에 산화막의 제거까지 상기 실시예 1에서 동일한 공정을 사용하였다. 얻어진 시트를 다음에 두께 0.265 내지 0.50 mm 까지 냉각압연(a)에 의해 가공하고, 875 부터 925℃까지의 온도에서 15초동안 열처리를 하였다. 이후에 시트를 즉시 15℃/초 이상의 냉각속도에서 냉각하였다. 다음에, 필요하면 50 % 이하의 압연감소로 냉각압연 공정(b)를 샘플에 의존하여 행하였다. 다음에 얻어진 시트를 실시예 1과 동일한 조건으로 불활성 가스 분위기에서 에이징처리, 최종 소성가공(최종 시트 두께 0.25mm, 냉각가공(c)) 및 저온 어닐링을 행함으로써, 각각 동합금시트를 제조하였다.

(비교예 2)

표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명에서 정의된 조성물로부터 동합금(E부터 M)을 각각 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 동합금을 제조하였다.

(비교예 3)

두께 0.25mm의 동합금을 표 1에 각각 나타난 바와 같이, 이하의 조건에서 본 발명에서 정의된 조성물을 각각 가지는 동합금(H 와 K)을 가공함으로써 제조하였다.

용융을 시작하는 것부터 열간압연 후에 산화막의 제거까지 상기 실시예 1에서 동일한 공정을 사용하였다. 얻어진 시트를 다음에 두께 0.40 내지 0.42 mm 까지 냉각압연(a)에 의해 가공하고, 850 부터 875℃까지의 온도에서 15초동안 열처리를 하였다. 이후에 시트를 즉시 15℃/초 이상의 냉각속도에서 냉각하였다. 다음에 얻어진 시트를 실시예 1과 동일한 조건으로 불활성 가스 분위기에서 에이징처리, 최종 소성가공(최종 시트 두께 0.25mm, 냉각가공(c)) 및 저온 어닐링을 행함으로써, 각각 동합금시트를 제조하였다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각 동합금 시트를 (1)결정입자 직경, (2)결정입자 형상, (3)인장강도 및 연신, (4)전기전도성, (5)굴곡특성, (6)응력 완화성, 및 (7)가열하에 박리판에 대한 저항성(판접착성)에 대하여 시험하고 측정하였다. 종래의 베릴륨-동합금(JIS C 1753에서 규정된 동합금)도 상기와 같이 동일한 특성에 대하여 시험하고 측정하였다.

결정입자직경(1)을 JIS H 0501(커팅법)에 따라서 측정에 기초하여 계산하였다.

즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 시트의 최종 냉각압연의 방향(최종 소성가공의 방향)에 평행한 단면 A와, 최종 냉각압연의 방향에 수직한 단면 B를 결정입자직경을 제조하는 횡단면으로서 사용하였다. 단면 A와 관련하여, 결정입자직경을 단면 A에서 최종 냉각압연방향에 대해 평행 또는 수직방향의 두 방향에서 측정하였고, 측정값 중에서, 보다 큰 것을 긴 직경으로서 언급하고, 보다 작은 것을 짧은 직경으로서 각각 언급하였다. 횡단면 B와 관련하여, 결정입자직경을 두 방향에서 측정하였고, 하나는 시트면의 수직선 방향에 평행한 방향이었고, 다른 하나는 시트면의 수직선 방향에 수직한 방향이었으며, 측정값 중에서, 보다 큰 것은 긴 직경 a로서 언급하였고, 보다 작은 것은 더 짧은 직경으로서 각각 언급하였다.

동합금 시트의 결정집합조직을 1000겹 확대의 스캐닝 전자현미경으로 촬영하였고, 200mm 길이의 라인 세그먼트를 얻어진 촬영으로 그렸고, 라인 세그먼트로 잘린(보다 짧은) 결정입자의 수 n을 이하의 식으로부터 결정하여 계산하였다: (결정입자직경) = {200mm/n×1000)}. 라인세그먼트보다 짧은 결정입자의 수가 20 미만인 경우, 결정입자를 500겹 확대로 촬영하였고, 200mm의 길이를 가진 라인세그먼트보다 짧은 결정입자의 수 n을 이하의 식으로부터 결정하여 계산하였다: (결정입자직경) = {200mm/n×500)}.

(1) 결정입자직경은 횡단 A와 B에서 각각 얻어진 두 개의 더 긴 직경과 두 개의 더 짧은 직경 중에서 4개값의 평균값을 정수와 0.005mm의 곱인 가장 가까운 수까지, 라운딩함으로써 나타내진다.

(2) 결정입자의 형상은 횡단면 A에서 더 긴 직경 a를 횡단면 B에서 더 긴 직경 b로 나눔으로써 얻어진 수치(a/b)로서 나타낸다.

(3) 인장강도와 연신은 각 샘플시트로부터 형성된 JIS Z 2201에서 규정된 시험편 #5를 사용하여, JIS Z 2241에 따라서 결정하였다.

(4) 전기전도성은 JIS H 0505에 따라서 결정하였다.

(5) 굴곡특성을 각 샘플 시트에 내부굴곡반경이 0.1 밀리미터인 90°굴곡테스트를 행함으로써 측정하였고, 굴곡부위에서 크랙이 발생하지 않은 샘플은 우수()로서 판정하였고, 크랙이 발생한 샘플은 불량()으로서 판정하였다.

(6) 응력 완화성의 지수는 일본전자재 제조연합회(EMAS-3003)의 편면 홀딩블록법을 적용함으로써 응력 완화비(S.R.R.)가 결정되었고, 응력 로드는 최대면응력이 600N/mm² 가 되도록 설치되었고, 얻어진 시험편은 1,000 시간동안 150℃에서 일정온도챔버에서 제조되었다. 응력 완화성은 응력 완화비(S.R.R.)가 10% 이하인 경우에 우수로 판정하였고, S.R.R.가 10% 보다 클 때 불량으로 판정하였다.

(7) 판접착성은 이하의 방식으로 측정하였다. 각 샘플 시트의 시험편은 두께 3㎛의 공융의 납땜으로 판으로 만들어졌고, 얻어진 시험편은 대기에서 1,000 시간동안 150℃에서 가열되었고, 90도 굴곡과 반대굴곡이 행해졌다. 그 후에, 굴곡부위에서 납땜판의 접착상태를 목시로 관찰하였다. 판의 박리가 없는 샘플을 접착성에서 우수()로 판정하고, 박리된 샘플을 접착성에서 불량()한 것으로 판정하였다.

결과를 표 2에 나타낸다.

표 1

표 2

표 2에서 나타낸 결과로부터 본 발명에 따른 샘플번호 1 내지 7은 각각 시험항목 모두에서 우수한 성질을 나타냄이 분명하다.

반대로, 각 비교예는 후술하는 바와 같이, 모든 특성에서 불량하였다.

비교를 위한 샘플 번호 8은 Ni 및 Si의 함량이 샘플 번호 8에서 너무 작기 때문에, 인장강도에서 불량하게 낮고 또한 응력 완화성도 불량하며, 성질은 종래의 JIS C1753 합금의 것보다 열등하였다.

비교를 위한 샘플 번호 9는 너무 많은 Ni 및 Si의 함량에 의해 초래된 크랙이 열간가공 동안 발생되었기 때문에, 정상적으로 생산될 수 없었다.

샘플 번호 10에서 Mg 함량과 샘플번호 13에서 Sn함량은 각각 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 비교를 위한 샘플 번호 10과 13은, 응력 완화성이 불량하였다.

Mg 함량이 너무 크기 때문에, 비료를 위한 샘플 번호 11은 굴곡특성이 불량하였다.

Mg 함량이 너무 크고 결정입자의 형상이 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 비료를 위한 샘플 번호 12는 응력 완화성 뿐만 아니라 굴곡특성이 불량하였다.

Sn 함량이 너무 크므로 초래된 가장자리 크랙이 냉각가동 동안 발생하였기 때문에, 비교를 위한 샘플 번호 14는 생산될 수 없었다.

Zn의 함량이 너무 적기 때문에, 비교를 위한 샘플 번호 15는 굴곡특성이 불량하였고 판의 박리가 상기 샘플에서 발생되었다.

Zn의 함량이 너무 적고 또한 각 결정입자직경과 결정입자 형상이 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 비교를 위한 샘플 번호 16은 굴곡특성, 판접착성(판의 박리가 발생) 및 응력 완화성이 불량하였다.

Cr의 함량이 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 샘플번호 17은 굴곡특성이 불량하였다.

Ni 및 Si의 함량이 너무 적을 뿐 아니라 본 발명에서 정의된 범위 외인 너무 많은 S함량에 의해 초래된 크랙이 열간가공 동안 발생되었기 때문에, 비교를 위한 샘플번호 18은 정상적으로 제조될 수 없었다.

결정입자형상이 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 비교를 위한 샘플번호 19와 20은 응력완화성에서 확실히 불량하였다. 샘플 번호 20에서 굴곡특성도 불량하였다.

결정입자직경이 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 비교를 위한 샘플번호 21 및 22는 굴곡특성이 불량하였다. 결정입자형상과 결정입자직경이 본 발명에서 정의된 범위 외이기 때문에, 비교를 위한 샘플번호 23은 굴곡특성과 응력완화성이 불량하였다.

본 실시예와 관련된 바와 같이 본 발명을 기술함으로써, 특정하지 않는 한, 본 발명이 발명의 상세한 설명에 의해서 제한되지는 않으며, 첨부한 특허청구의 범위의 정신과 범위 내에서 넓게 해석된다.

도 1은 각각 본 발명에서 정의된 결정입자 직경과 결정입자형상을 결정하는 방법에 대한 설명도이다.

Claims

Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 S 0.005 질량% 미만을 포함하여 구성되며, Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 가지는 고강도 동합금으로서, 상기 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b간의 비(a/b)는 0.8 이상 1.5 이하이고, 상기 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.
삭제
제 1 항에 있어서, Mn 0.01 내지 0.5 질량%를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.
삭제
Ni 3.5 내지 4.5 질량%, Si 0.7 내지 1.0 질량%, Mg 0.01 내지 0.20 질량%, Sn 0.05 내지 1.5 질량%, Zn 0.2 내지 1.5 질량% 및 Ag 0.005 내지 0.3 질량%, Co 0.005 내지 2.0 질량% 및 Cr 0.005 내지 0.2 질량% 및 S 0.005 질량% 미만으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 총량으로 0.005 내지 2.0 질량% 포함하여 구성되며, Cu와 불가피한 불순물로 이루어진 밸런스를 가지는 고강도 동합금으로서, 상기 합금에서 결정입자의 직경이 0.001 보다 크고 0.025 mm까지이며, 최종 소성가공 방향에 평행한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 a와 최종 소성가공 방향에 수직한 단면에서 결정입자의 더 긴 직경 b간의 비(a/b)는 0.8 이상 1.5 이하이고, 상기 합금은 800N/mm² 이상의 인장강도를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.
삭제
제 5 항에 있어서, Mn 0.01 내지 0.5 질량% 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 동합금.
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