KR101719889B1 - Copper-alloy wire rod and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어지며, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하인 구리합금 선재로서, 선재의 최표면(最表面)으로부터 선 지름(線徑) 또는 선재(線材)의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션(nano indentation) 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재의 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재, 및 상기 구리합금 선재의 제조방법에 의하여, 신장, 내굴곡 피로 특성이 우수한, 예를 들면, 마그넷 와이어 등에 이용되는 구리합금 선재를 염가로 제공한다.0.5 to 4 mass% of Ag and 0.05 to 0.3 mass% of at least one element selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr, A copper alloy wire having a wire diameter of 0.1 mm or less and a wire diameter of at least 0.1 mm or less from the outermost surface of the wire to a wire diameter or a thickness of the wire Wherein the nano indentation hardness in the depth region to the inner side of 5% is 1.45 GPa or more, the nanoindentation hardness in the central portion of the wire rod is less than 1.45 GPa, the tensile strength of the wire rod is 350 MPa or more, A copper alloy wire rod which is excellent in elongation and flexural fatigue characteristics, for example, a magnet wire and the like can be provided at low cost by using a copper alloy wire rod having a diameter of 7% or more and a manufacturing method of the copper alloy wire rod.
Description
본 발명은, 구리합금 선재(線材; wire rod) 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 특히 마그넷 와이어(magnet wire)용 극세 구리합금 선재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper alloy wire rod and a manufacturing method thereof, and more particularly to a micro-copper alloy wire material for a magnet wire and a manufacturing method thereof.
전자기기의 발달에 수반하여 전자 부품의 소형화가 진행되어, 선 지름이 0.1㎜ 이하의 극세 구리합금 선(환선(丸線))에 대한 수요가 많아지고 있다. 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰 등에 사용되고 있는 마이크로 스피커용 코일은 선 지름이 0.1㎜ 이하의 극세선(마그넷 와이어)을 코일 형상으로 감는 가공을 하여 제조되고 있다.With the development of electronic devices, miniaturization of electronic components has progressed, and demand for ultra fine copper alloy wire (round wire) with a wire diameter of 0.1 mm or less has been increasing. For example, a micro speaker coil used in a mobile phone, a smart phone, or the like is manufactured by winding a micro wire (magnet wire) having a wire diameter of 0.1 mm or less in a coil shape.
이 권선 가공에는 턴 형성이 가능한 만큼의 가공성으로서 인성(靭性)(신장)이 필요하고, 종래 인성이 우수한 순동이 이용되어 왔다. 그러나, 순동(純銅)은 도전성이 우수하지만 강도가 낮기 때문에, 코일 진동에 수반하는 내피로 내성이 낮다고 하는 문제가 있다.In this winding process, toughness (elongation) is required as a workability as much as a turn can be formed, and pure copper having excellent toughness has been used. However, since pure copper has excellent conductivity but low strength, there is a problem that resistance to endothelium accompanied by coil vibration is low.
이 문제를 해결하기 위해, 도전율을 거의 낮추지 않고 인장 강도를 높일 수 있는 Ag 2~15질량%를 함유하는 고농도의 Cu-Ag 합금을 사용하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 또, 일반적으로 가공을 가한 금속이나 합금은 인장 강도가 상승하여 신장이 저하하지만, 이것에 일정 온도 이상의 열처리를 가함으로써 다시 신장이 회복하여 강도가 저하한다. 그래서, 이 열처리의 온도를 연화(軟化) 온도 이하에서 행함으로써 저농도의 합금이라도 강도와 신장을 양립시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2). 또, 도전율 98% IACS 이상의 φ2.6㎜의 연(軟) 구리합금 선에 표면 가공을 가함으로써 압축 응력을 부여하여, 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3).In order to solve this problem, there has been proposed a technique using a Cu-Ag alloy having a high concentration of 2 to 15 mass% of Ag, which can increase the tensile strength without substantially lowering the electrical conductivity (Patent Document 1). In general, a metal or an alloy subjected to processing is increased in tensile strength to decrease its elongation. When heat treatment at a certain temperature or more is applied to the metal or alloy, the elongation is restored and the strength is lowered. Thus, a technique of making both the strength and the elongation compatible with a low-concentration alloy by performing the heat treatment at a temperature lower than the softening temperature has been proposed (Patent Document 2). In addition, there has been proposed a technique of applying compressive stress to a soft copper alloy wire having a conductivity of 98% IACS or more and a diameter of 2.6 mm to impart compressive stress to improve flexural fatigue resistance (Patent Document 3).
그러나, 마그넷 와이어의 장기 수명화의 요구나 한층 더 전자 부품의 소형화에 의한 마그넷 와이어의 극세화(선 지름 0.08㎜ 이하)의 요구에 수반하여, 더욱 더 구리합금 선재의 내굴곡 피로 특성의 향상, 고강도화가 요구되고 있다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 보다 강도를 높이기 위해 Ag 함유량을 늘리면, 그 반면, 도전성이 저하한다. 또한, Ag는 매우 고가이기 때문에 비용의 현저한 상승을 초래한다. 또, 특허문헌 2에 기재되어 있는 종래 일반의 고용형의 고도전성 구리합금 선재이며, 도전성, 신장을 확보한 채로 한층 더 고강도화, 내굴곡 피로성 향상을 달성하는 것은 곤란하다. 한편 또, φ0.1㎜ 이하의 연 구리 선이나 구리합금 선재에 대하여 특허문헌 3의 기술을 적용할 수 있도록 표면 가공을 실시하려고 하면, φ0.1㎜ 이하의 연 구리 선이나 구리합금 선재는 특허문헌 3에 기재되어 있는 구리합금 선재보다 현저하게 선 지름이 작기 때문에, 구리합금 선재 자체의 강도가 낮고, 가공시의 하중에 의해 단선되어 버려 가공 그 자체가 곤란하다.However, with the demand for longer life of the magnet wire and further miniaturization of the magnet wire due to miniaturization of the electronic part (line diameter: 0.08 mm or less), further improvement of the flexural fatigue characteristic of the copper alloy wire, High strength is required. As described in Patent Document 1, when the Ag content is increased to further increase the strength, the conductivity is lowered. Also, since Ag is very expensive, it causes a significant increase in cost. In addition, it is difficult to attain further higher strength and improved bending fatigue resistance while securing conductivity and elongation, which is a conventional general-purpose high-conductivity copper alloy wire described in
또, 최근, 마그넷 와이어의 형상으로서는, 환선(丸線)으로 한정되지 않고, 각선(角線)이나 평각선(平角線)의 채용도 검토되고 있다. 이들 각선이나 평각선의 경우에도, 상기 환선의 선 지름에 상당하는 정도로 두께가 얇은 선재로 하는 것이 요구되고 있다.In recent years, the shape of the magnet wire is not limited to a round wire but also the use of a square wire or a pyramidal wire has been studied. Even in the case of each of these lines and the square lines, it is required to make the wire thinner to the extent corresponding to the wire diameter of the round wire.
본 발명은 이러한 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 신장, 내굴곡 피로 특성이 우수한, 예를 들면 마그넷 와이어용으로서 적합하게 이용되는, 구리합금 선재를 염가로 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems in the prior art, and aims to provide a copper alloy wire rod which is excellent in elongation and flexural fatigue characteristics, for example, suitably used for a magnet wire, at low cost .
본 발명자들은, 신장, 내굴곡 피로 특성이 우수한 마그넷 와이어 등에 적합하게 이용되는 구리합금 선재를 개발할 수 있도록 여러 가지의 구리합금, 그 열처리 및 가공 조건에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 소정의 합금 조성을 갖는 것으로 이루어진 구리합금 선재에 반연화(半軟化) 처리를 실시한 후에, 일정의 경가공률로의 냉간 가공을 선재 표면부에 실시하고, 이것에 의해 선재의 표면으로부터 일정한 얕은 범위로 소정의 경도로 높임으로써, 신장과 내굴곡 피로 특성이 우수한 구리합금 선재를 얻을 수 있는 것을 찾아냈다. 본 발명은, 이 지견에 기초하여 완성되기에 이른 것이다.The inventors of the present invention have extensively studied various copper alloys, heat treatment and processing conditions thereof so as to develop a copper alloy wire material suitably used for a magnet wire having excellent elongation and flexural fatigue characteristics. As a result, the copper alloy wire material having a predetermined alloy composition is subjected to a semi-softening treatment and then subjected to cold working at a constant hardening rate on the surface of the wire material, It was found that a copper alloy wire rod excellent in elongation and flexural fatigue characteristics can be obtained by raising it to a predetermined hardness in a shallow range. The present invention has been completed on the basis of this finding.
즉, 본 발명에 의하면 이하의 수단이 제공된다.That is, according to the present invention, the following means are provided.
(1) Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어지며, 선 지름(線徑)(환선재의 경우) 또는 선재(線材)의 두께(각선재 또는 평각 선재의 경우)가 0.1㎜ 이하인 구리합금 선재로서, 상기 선재의 최표면(最表面)으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션(nano indentation) 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재의 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 마무리 냉간가공 후의 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인 구리합금 선재.(1) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: 0.5 to 4 mass% of Ag; 0.05 to 0.3 mass% of at least one selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr; (In the case of each wire material or a square wire material) of a wire diameter (in the case of a round wire) or a wire material (in the case of each wire material or a square wire material). Wherein the nano indentation hardness in the depth region from the outermost surface of the wire to at least 5% inward of the wire diameter or the thickness of the wire is 1.45 GPa And the nanoindentation hardness of the center portion of the wire rod is less than 1.45 GPa, the tensile strength of the wire rod after the finish cold working is not less than 350 MPa, and the elongation is not less than 7%.
(2) Ag를 0.5~4질량% 함유하여 이루어진 (1)항에 기재된 구리합금 선재.(2) The copper alloy wire according to (1), which contains 0.5 to 4% by mass of Ag.
(3) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하여 이루어진 (1)항에 기재된 구리합금 선재.(3) The copper alloy wire according to (1), which contains 0.05 to 0.3% by mass of at least one selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr as a content.
(4) Ag를 0.5~4질량%, 및 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 합금 조성을 갖는 것으로 이루어진 구리합금의 황인선(荒引線)에 냉간 가공을 실시하여, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하의 선재를 형성하는 선재 가공 공정과,(4) An alloy composition comprising 0.5 to 4 mass% of Ag and 0.05 to 0.3 mass% of at least one element selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr And a copper alloy having a composition of at least one kind selected from the group consisting of Cu and unavoidable impurities, the wire having a wire diameter of 0.1 mm or less is formed by cold working A wire rod processing step,
상기 선재에 열처리를 실시하고, 이 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 최종 열처리 공정과,A final heat treatment step in which the wire material is subjected to a heat treatment so that the wire material after the heat treatment has a tensile strength of 330 MPa or more and elongation of 10%
상기 열처리가 실시된 선재에 가공률 3~15%의 냉간 가공을 실시하는 냉간 가공 공정A cold working step of performing cold working at a machining rate of 3 to 15% on the wire material subjected to the heat treatment
을 포함하는 구리합금 선재의 제조방법으로서, The method comprising the steps of:
상기 얻어지는 구리합금 선재가, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 마무리 냉간가공 후의 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인, 구리합금 선재의 제조방법.Wherein the obtained copper alloy wire rod has a nanoindentation hardness of 1.45 GPa or more in a depth region between a line diameter from the outermost surface of the wire material and at least 5% inward with respect to the thickness of the wire material and the nanoindentation A hardness of less than 1.45 GPa, and a tensile strength of the wire after the finish cold working of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more.
(5) 상기 선재 가공 공정에서, 복수의 냉간 가공의 사이에 중간 열처리를 행하고, 이 중간 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 (4)에 기재된 구리합금 선재의 제조방법.(5) The method for producing a copper alloy wire according to (4), wherein in the wire rod working step, intermediate heat treatment is performed during a plurality of cold working, and the wire after the intermediate heat treatment has a tensile strength of 330 MPa or more and elongation of 10% .
여기서, 본 명세서에 있어서, 반연화 상태란 구리합금 선재의 신장이 10% 이상, 바람직하게는 10%~30%를 만족하는 상태를 말한다. 또, 반연화 처리란, 상기 반연화 상태를 부여하는 열처리를 말한다. 또, 연화 상태란 구리합금 선재의 신장이 30%를 초과하여 회복된 상태를 말한다. 또, 연화 처리란, 상기 연화 상태를 부여하는 고온에서의 열처리를 말한다.Here, in the present specification, the semi-softened state refers to a state in which the elongation of the copper alloy wire rod satisfies 10% or more, preferably 10% to 30%. The semi-softening treatment refers to a heat treatment for imparting the semi-softened state. The softened state refers to a state in which the elongation of the copper alloy wire rod exceeds 30%. The softening treatment refers to a heat treatment at a high temperature to impart the softened state.
본 발명에 있어서, 선재란, 환선 외에, 각선이나 평각선을 포함하는 의미이다. 따라서, 본 발명의 선재란, 특별히 언급되지 않는 한 환선, 각선, 평각선을 합하여 말한다. 여기서, 선재의 사이즈란, 환선(폭 방향(TD)의 단면이 원형)이면 환선재의 선 지름(φ)(상기 단면의 원의 지름)을, 각선(폭 방향의 단면이 정사각형)이면 각선재의 두께(t) 및 폭(w)(모두, 상기 단면이 정사각형인 한 변의 길이로 동일함)을, 평각선(폭 방향의 단면이 사각형)이면 평각 선재의 두께(t)(상기 단면이 사각형인 단변의 길이) 및 폭(w)(상기 단면이 사각형인 장변의 길이)를 말한다.In the present invention, the term " wire material " means not only a round wire but also a round wire or a flat wire. Therefore, the wire rod of the present invention means a total of round wire, square wire, and flat wire unless otherwise specified. Here, if the wire diameter (the diameter of the circle in the cross section) of the round wire is equal to the round wire (the cross section in the width direction is square), the wire diameter of the wire (The cross-section in the width direction is a square), the thickness t and the width w of the square wire rod (both are equal to the length of one side of the square) And the width w (the length of the long side where the cross section is a quadrangle).
본 발명의 구리합금 선재는, 코일 성형에 필요한 신장을 가지면서 내굴곡 피로 특성이 우수하므로, 예를 들면 마그넷 와이어용의 구리합금 선재로서 적합하다. 또한, 본 발명의 구리합금 선재의 제조방법은, 상기 성능이 우수한 구리합금 선재를 제조하는 방법으로서 적합한 것이다.The copper alloy wire of the present invention is suitable as a copper alloy wire for magnet wire, for example, since it has an elongation required for coil forming and excellent bending fatigue resistance. Further, the method for producing a copper alloy wire rod of the present invention is suitable as a method for producing a copper alloy wire rod having excellent performance.
도 1은, 실시예에서 행한 굴곡 피로 파단 회수(반복 파단 회수)를 측정하는 시험에 이용한 장치를 모식적으로 나타낸 정면도이다.1 is a front view schematically showing an apparatus used for a test to measure the number of times of flexural fatigue fracture (number of repeated fractures) performed in the embodiment.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
［선재 표면부의 경도］[Hardness of surface portion of wire rod]
본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, 환 선재의 경우에는 선 지름 또는 각선재나 평각 선재의 경우에는 선재의 두께에 대하여, 선재의 최표면으로부터 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이다. 본 발명에 있어서는, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 최대로 20% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도를, 1.45GPa 이상으로 할 수 있다. 바람직하게는, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 15% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도를 1.45GPa 이상으로 하는 것이다. 여기서, 상기 특정의 나노 인덴테이션 경도를 가지는 영역은, 반연화 상태를 부여하는 최종 열처리 후에 실시되는 최종의(마무리) 가공 처리에서의 가공 경화에 의하여, 그 경도가 되도록 형성된다. 본서에 있어서는, 이러한 가공에 의하여 형성되는 선재 표면의 특정의 깊이 영역을 「표면 가공층」 혹은 「선재 표면부」라고도 한다. 또, 선재의 중심부는 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만으로 되어 있고, 선재 전체는 선재 표면부와 같이 경화되어 있지 않다. 본 발명에 있어서, 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상의 영역을 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 최대 20% 내측까지로 하는 이유는, 이것을 초과하여 보다 깊은 영역(선재보다 중심측)까지 경화시키면, 신장을 충분히 확보할 수 없게 되기 때문이다.In the case of the copper alloy wire of the present invention, in the case of a circular wire, in the case of wire diameter or each wire or square wire, the thickness of the nanoindent in the depth region from the outermost surface of the wire to at least 5% Hardness of 1.45 GPa or more. In the present invention, the nanoindentation hardness in the depth region from the outermost surface of the wire to the wire diameter or the thickness of the wire up to 20% inward can be 1.45 GPa or more. Preferably, the nanoindentation hardness in the depth region between the outermost surface of the wire rod and the line diameter or 15% inward of the wire rod is 1.45 GPa or more. Here, the region having the specific nanoindentation hardness is formed to have the hardness by the work hardening in the final (finishing) machining process performed after the final heat treatment for imparting the semi-softened state. In the present specification, a specific depth region of the wire material surface formed by such machining is also referred to as a " surface machining layer " or " wire material surface portion ". The core portion of the wire has a nanoindentation hardness of less than 1.45 GPa, and the entire wire rod is not cured like the wire rod surface portion. In the present invention, the reason why the region having a nanoindentation hardness of 1.45 GPa or more is set to a maximum diameter of 20% from the outermost surface of the wire material or the thickness of the wire material is that the deeper region (center side than the wire material) , The elongation can not be sufficiently secured.
또, 이 표면 가공층으로부터 중심측에서는, 선재는 상기 최종 열처리 결과로서의 반연화 상태인 채 경화하고 있지 않다. 표면 가공층으로부터 내측(대표적으로는, 선재의 중심부)의 나노 인덴테이션 경도는 통상 1.45GPa 미만이며, 신장을 충분히 확보하기 위해서는 1.3GPa 이하인 것이 바람직하다.On the center side from the surface-treated layer, the wire rod is not cured while being semi-softened as a result of the final heat treatment. The nanoindentation hardness of the inside (typically, the center portion of the wire rod) from the surface-treated layer is usually less than 1.45 GPa, and preferably 1.3 GPa or less in order to sufficiently secure elongation.
여기서, 나노 인덴테이션 경도란, 나노 인덴테이션법이라고 하는 미소 영역의 경도를 측정하는 방법으로, 삼각뿔의 다이아몬드압자를(선재) 샘플 표면으로부터 밀어넣고, 그때에 부하 되는 하중과, 압자와 시료의 접촉 투영 면적으로부터 구해지는 경도를 말한다. 나노 인덴테이션 경도와 경도가 일반적인 지표인 빅커스 경도의 사이에는, 예를 들면, 빅커스 경도=(76.2×나노 인덴테이션 경도)＋6.3의 관계가 알려져 있다(비특허문헌 1).Here, the nanoindentation hardness is a method of measuring the hardness of a minute region called a nanoindentation method, in which a diamond indenter of a triangular pyramid is pushed from the surface of the sample (wire rod), and the load applied at that time and the contact Refers to the hardness obtained from the projected area. The relationship between Vickers hardness = (76.2 x nanoindentation hardness) +6.3 is known between the Vickers hardness, which is a general indicator of nanoindentation hardness and hardness (Non-Patent Document 1).
비특허문헌 1：금속, Vol.78(2008) No.9, p.47Non-Patent Document 1: Metal, Vol.78 (2008) No. 9, p.47
본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, 상기 선재 표면부를 가공 경화된 표면 가공층으로서 형성하고 또, 이 선재 표면부에서의 나노 인덴테이션 경도를 바람직하게는 1.5GPa 이상으로 함으로써, 선재의 내굴곡 피로 특성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 이 소정의 나노 인덴테이션 경도 1.5GPa 이상인 표면 가공층의 두께가, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역(최대로 20% 내측까지의 사이의 깊이 영역, 바람직하게는 15% 내측까지의 사이의 깊이 영역)이면, 구리합금 선재 전체의 신장도 10% 이상으로 양호한 특성을 발휘할 수 있기 때문에, 보다 우수한 마그넷 와이어로 할 수 있다.In the copper alloy wire of the present invention, the wire surface portion is formed as a work-hardened surface-treated layer and the nanoindentation hardness at the surface portion of the wire is preferably 1.5 GPa or more, Can be further improved. The thickness of the surface machining layer having a predetermined nanoindentation hardness of 1.5 GPa or more is preferably set to a depth from the outermost surface of the wire to at least 5% inward with respect to the wire diameter or the thickness of the wire (up to 20% , Preferably 15% inwardly), the entirety of the copper alloy wire rod can exhibit excellent characteristics with an elongation of 10% or more, so that a more excellent magnet wire can be obtained.
본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, 상기 선재 표면부에서의 나노 인덴테이션 경도를 1.45GPa 이상으로 하지만, 1.6GPa 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 상한치에는 특별한 제한은 없지만, 통상, 1.7GPa 이하로 한다.In the copper alloy wire of the present invention, the nanoindentation hardness at the surface portion of the wire is 1.45 GPa or more, and more preferably 1.6 GPa or more. There is no particular limitation on the upper limit value, but it is usually set to 1.7 GPa or less.
［합금 조성］[Alloy Composition]
본 발명의 구리합금 선재는, (i) Ag를 0.5~4질량%, 및/또는 (ⅱ) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하고, 잔부는 Cu와 불가피 불순물로 이루어진다. 여기서, 합금 첨가 원소의 함유량에 대하여 단순히 「%」라고 하는 경우는, 「질량%」의 의미이다. 또, Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 합금 성분의 합계 함유량에는 특별한 제한은 없지만, 구리합금 선재의 도전율의 현저한 저하를 막기 위해서는, Ag 이외의 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 합금 성분의 함유량은 합계로 바람직하게는 0.5질량% 이하이다.The copper alloy wire according to the present invention is characterized in that (i) 0.5 to 4 mass% of Ag and / or (ii) at least one kind selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr By mass, and the remainder is composed of Cu and inevitable impurities. Here, the term "%" simply refers to "% by mass" with respect to the content of the alloy-added element. The total content of at least one alloy component selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr is not particularly limited. However, in order to prevent the copper alloy wire rod from significantly deteriorating, The content of at least one alloy component selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr is preferably 0.5 mass% or less in total.
본 발명의 구리합금 선재에 있어서는, (i) Ag를 단독으로 함유해도 좋고, 혹은, (ⅱ) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 단독으로 함유해도 좋으며, 혹은, 이들 (i) Ag 와 (ⅱ) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 양쪽 모두 함유해도 좋다.In the copper alloy wire of the present invention, at least one selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr may be contained independently of (i) Or at least one selected from the group consisting of (i) Ag and (ii) Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr.
이들 원소는, 각각 고용 강화형 혹은 석출 강화형의 원소이며, Cu에 이들 원소를 첨가함으로써 도전율을 큰폭으로 저하시키지 않고 강도를 높일 수 있다. 이 첨가에 의하여, 구리합금 선재 자체의 강도가 높아져, 내굴곡 피로 특성이 향상되는 동시에, 선 지름 또는 선재의 두께가 0.1㎜ 이하의 극세선으로 가공한 후에 가열 처리(반연화 처리)를 실시해도, 상기 반연화 처리 후에 행하여 상기 선재 표면부를 경화하기 때문에 최종(마무리) 냉간 가공에 견딜 수 있게 된다. 일반적으로 내굴곡 피로 특성은 인장 강도에 비례하지만, 인장 강도를 크게 하기 위해서 가공을 더하면 신장이 저하하여 마그넷 와이어 등의 극세 구리합금 선재로 성형할 수 없게 된다. 여기서, 굴곡 피로시에 구리합금 선재에 걸리는 굽힘 변형은 선재의 외주부만큼 크고, 중심부에 가까울수록 굽힘 변형량은 작아진다. 그 때문에, 본 발명에 의하면, 마무리 냉간 가공에 의하여 선재 표면의 소정의 깊이 영역(상기 선재 표면부)만 소정의 경도를 가지도록 가공 경화함으로써, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 선재 표면부만 가공 경화되어 있는 한편으로, 상기 선재 표면부 이외의 선재 잔부 전체(즉, 선재 표면부 이외의, 상기 소정의 깊이보다 깊은 중심까지의 부분)는 반연화 상태를 유지하고 있다. 이 때문에, 선재 전체로서의 신장을 충분히 확보할 수 있으므로, 마그넷 와이어 등의 극세 구리합금 선재에의 성형이 가능해진다.These elements are solid solution strengthening type or precipitation hardening type elements, respectively, and by adding these elements to Cu, the strength can be increased without greatly deteriorating the conductivity. This addition increases the strength of the copper alloy wire itself and improves the flexural fatigue resistance. Even if the wire or wire is processed into a fine wire having a thickness of 0.1 mm or less and then subjected to a heat treatment (semi-softening treatment) , And after the semi-softening treatment, the surface of the wire material is hardened, so that it can withstand the final (finishing) cold working. Generally, the flexural fatigue resistance characteristic is proportional to the tensile strength, but the tensile strength is increased, so that the elongation is decreased to make it impossible to form the superalloy copper alloy wire such as a magnet wire. Here, the bending strain applied to the copper alloy wire at the time of bending fatigue is as large as the outer peripheral portion of the wire, and the closer to the center portion, the smaller the bending deformation amount. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the flexural fatigue characteristic by performing work hardening so that only a predetermined depth region (surface portion of the wire rod) of the wire surface is subjected to a predetermined hardness by finishing cold working. In addition, while only the surface portion of the wire rod is processed and cured, the entire wire rod portion other than the wire rod surface portion (i.e., the portion other than the wire rod surface portion up to the center of the deeper than the predetermined depth) . Therefore, since the elongation of the entire wire can be sufficiently secured, it is possible to form the wire into ultra fine copper alloy wires such as a magnet wire.
Ag는, 이들의 원소 중에서도 특히 도전율을 낮추지 않고 강도를 높일 수 있는 원소로서, 예를 들면 마그넷 와이어 등에 이용되는 본 발명에 따른 구리합금에 있어서의 필수 첨가 원소의 일례이다. 본 발명에 있어서, Ag 함유량은 0.5~4질량%로 하고, 바람직하게는 0.5~2%이다. Ag 함유량이 너무 적은 경우, 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또, Ag 함유량이 너무 많으면 도전성이 저하하는 동시에 비용이 너무 높아 진다.Ag is an example of indispensable additional elements in the copper alloy according to the present invention, which is used as an element such as a magnet wire, for example, as an element capable of increasing the strength without lowering the electric conductivity, among these elements. In the present invention, the Ag content is 0.5 to 4% by mass, preferably 0.5 to 2%. When the Ag content is too small, sufficient strength can not be obtained. When the Ag content is too large, the conductivity is lowered and the cost becomes too high.
Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 원소는, 본 발명에 따른 구리합금에 있어서의 필수 첨가 원소의 다른 일례이다. 본 발명에 있어서, 이들 원소의 함유량은 각각의 함유량으로서 0.05~0.3%로 하고, 바람직하게는 0.05~0.2%이다. 이 함유량이 각각의 함유량으로서 너무 적은 경우, 이들의 원소 첨가에 의한 강도 상승의 효과를 거의 기대할 수 없다. 또, 이 함유량이 너무 많으면 도전율의 저하가 너무 크기 때문에, 마그넷 와이어 등의 구리합금 선재로서 부적절하다.At least one element selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr is another example of the essential additional elements in the copper alloy according to the present invention. In the present invention, the content of each of these elements is 0.05 to 0.3%, preferably 0.05 to 0.2%. When the content is too small as each content, the effect of increasing the strength by adding these elements can hardly be expected. If the content is too large, the deterioration of the conductivity is too large, and therefore it is not suitable as a copper alloy wire rod such as a magnet wire.
［제조방법］[Manufacturing method]
본 발명의 구리합금 선재의 제조방법에 대하여 설명한다.A method of manufacturing the copper alloy wire of the present invention will be described.
상기한 바와 같이, 본 발명의 구리합금 선재의 형상은, 환선으로 한정되지 않고, 각선이나 평각선으로 해도 좋기 때문에, 이들에 대하여 이하에 설명한다.As described above, the shape of the copper alloy wire of the present invention is not limited to a round wire but may be a square wire or a flat wire.
［환 선재의 제조방법］[Manufacturing method of the recirculating wire]
우선, 본 발명의 구리합금 환선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 중간 냉간 가공, 중간 열처리(중간 소둔(燒鈍)), 최종 열처리(최종 소둔)의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 여기서, 중간 소둔을 부여하지 않아도 원하는 물성을 가지는 구리합금 선재가 얻어지는 경우에는, 중간 소둔은 생략해도 좋다.First, each of the steps of casting, intermediate cold working, intermediate heat treatment (intermediate annealing) and final heat treatment (final annealing) are carried out in this order, for example, . Here, intermediate annealing may be omitted when a copper alloy wire rod having desired properties is obtained without intermediate annealing.
［주조(鑄繰)］[Casting (鑄oring)]
Cu에, Ag와 및/또는 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 첨가 원소를 첨가하고, 주조기 내부(내벽)가 바람직하게는 탄소제의, 예를 들면 흑연 도가니에서, 용해하여 주조한다. 용해할 때의 주조기 내부의 분위기는, 산화물의 생성을 방지하기 위해서 진공 혹은 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 주조 방법에는 특별한 제한은 없고, 예를 들면 횡형 연속 주조기나 업캐스트법(upcast method) 등을 이용할 수 있다. 이들 연속 주조 신선법(伸線法)에 의하여, 주조로부터 신선의 공정을 연속하여 행하여, 지름이 통상 φ8~23㎜ 정도의 황인선을 주조한다.At least one additive element selected from the group consisting of Ag and / or Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr is added to Cu so that the inside (inner wall) , For example, in a graphite crucible, is melted and cast. The atmosphere in the casting machine at the time of dissolving is preferably an inert gas atmosphere such as vacuum or nitrogen or argon in order to prevent the formation of oxides. The casting method is not particularly limited, and for example, a horizontal continuous casting machine or an upcast method can be used. By this continuous casting drawing method, the drawing process from the casting is continuously carried out, and a sulfur lamp with a diameter of about 8 to 23 mm is usually cast.
연속 주조 신선법에 의하지 않는 경우에는, 주조에 의하여 얻은 빌렛(주괴)을 신선(伸線) 가공에 부여함으로써, 마찬가지로 지름이 통상 φ8~23㎜ 정도의 황인선을 얻는다.When not subjected to the continuous casting drawing method, a billet (ingot) obtained by casting is subjected to wire drawing processing to obtain a yellow wire having a diameter of usually about 8 to 23 mm.
［냉간 가공, 중간 소둔］(선재 가공 공정) [Cold working, intermediate annealing] (wire working process)
이 황인선에 냉간 가공을 실시함으로써, 지름 φ0.1㎜ 이하의 세경선으로 가공한다. 이 냉간 가공으로서는, 냉간 신선 하는 것이 바람직하다.By performing cold working on this hexagonal wire, the wire is processed to have a diameter of not more than 0.1 mm. As the cold working, cold drawing is preferable.
이 냉간 가공(신선)에서의 가공률은, 목표 선지름과 구리합금 조성, 또한 그 후의 열처리나 냉간가공에서의 조건에 따라 바뀌고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 이 가공률을 70.0~99.9%로 한다.The processing rate in the cold working (drawing) varies depending on the target wire diameter, the composition of the copper alloy, and the conditions in the subsequent heat treatment or cold working, and is not particularly limited. Usually, the machining rate is 70.0 to 99.9% do.
이 냉간 가공이, 제 1 냉간 가공(신선)과 제 2 냉간 가공(신선)의 복수의 냉간 가공 공정을 가지고 있는 경우, 제 1과 제 2 냉간 가공의 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 행해도 좋다.When this cold working has a plurality of cold working steps of first cold working (drawing) and second cold working (drawing), intermediate annealing (intermediate annealing) is performed between the first and second cold working good.
중간 소둔을 행하는 열처리 방법은 배치식과 연속식으로 대별될 수 있다. 배치식 열처리는 처리 시간, 비용이 들기 때문에 생산성이 뒤떨어지지만, 온도나 유지 시간의 제어를 행하기 쉽기 때문에 특성의 제어를 행하기 쉽다. 이것에 대해 연속식 열처리는 신선 가공 공정과 연속으로 열처리를 행할 수 있기 때문에 생산성이 뛰어나지만, 극히 단시간에 열처리를 행할 필요가 있기 때문에 열처리 온도와 시간을 정확하게 제어하여 특성을 안정하여 실현시키는 것이 필요하게 된다. 각각의 열처리 방법은 이상과 같이 장점과 단점이 있기 때문에, 목적에 따른 열처리 방법을 선택하면 좋다.The heat treatment method for performing intermediate annealing can be roughly divided into a batch type and a continuous type. The batch type heat treatment is inferior in productivity because of the processing time and cost, but it is easy to control the temperature and the holding time, so that it is easy to control the characteristics. On the other hand, the continuous type heat treatment is advantageous in productivity because the heat treatment can be performed continuously with the drawing process. However, since it is necessary to perform the heat treatment in an extremely short time, it is necessary to control the temperature and time of heat treatment accurately . Since each of the heat treatment methods has advantages and disadvantages as described above, the heat treatment method according to the purpose may be selected.
배치식의 경우는, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성 분위기의 열처리로에서, 300~600℃로 30분~2시간 열처리를 행하는 것이 바람직하다.In the case of the batch type, it is preferable to carry out heat treatment at 300 to 600 占 폚 for 30 minutes to 2 hours in a heat treatment furnace of an inert atmosphere such as nitrogen or argon.
연속식 열처리로서는, 통전(通電) 가열식과 분위기 내 주간(走間) 열처리식을 들 수 있다. 통전 가열식은, 신선 공정 도중에 전극 고리를 설치하고, 전극 고리 사이를 통과하는 구리합금 선재에 전류를 흘려, 구리합금 선재 자신에게 발생되는 주울열에 의하여 열처리를 행하는 방법이다. 분위기 내 주간 열처리식은, 신선 도중에 가열용 용기를 설치하고, 소정의 온도(예를 들면, 300~700℃)로 가열된 가열용 용기 분위기 중에 구리합금 선재를 통과시켜 열처리를 행하는 방법이다. 어떤 열처리 방법도 구리합금 선재의 산화를 방지하기 위해서 불활성 가스 분위기하에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 이들 연속식 열처리에서의 열처리 조건은 300~700℃에서 0.1~5초의 열처리를 행하는 것이 바람직하다.Examples of the continuous heat treatment include an energization heating type and an in-atmosphere interstage heat treatment type. In the conduction heating type, an electrode ring is provided in the middle of a drawing process, a current is flowed through a copper alloy wire passing between electrode rings, and heat treatment is performed by joule heat generated in the copper alloy wire itself. The in-atmosphere interstage heat treatment is a method in which a heating vessel is placed in the middle of the drawing and the copper alloy wire is passed through a heating vessel atmosphere heated to a predetermined temperature (for example, 300 to 700 ° C) to conduct heat treatment. In any heat treatment method, it is preferable to conduct heat treatment in an inert gas atmosphere to prevent oxidation of the copper alloy wire rod. The heat treatment conditions in these continuous heat treatments are preferably a heat treatment at 300 to 700 ° C for 0.1 to 5 seconds.
복수의 냉간 가공 사이에서 중간 소둔을 행함으로써, 얻어지는 선재의 신장을 회복시킴으로써 가공성을 향상시킬 수 있다. 또, 중간 소둔에 의해 Ag 석출이 촉진되며, 얻어지는 선재의 강도, 도전성을 보다 높게 할 수 있다. 예를 들면, 이 중간 열처리 후의 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상, 신장 10% 이상의 특성을 만족하여 이루어진 조건으로 행하는 것이 바람직하다.By performing intermediate annealing between a plurality of cold working, the workability can be improved by restoring the elongation of the obtained wire rods. Further, Ag precipitation is promoted by the intermediate annealing, and the strength and the conductivity of the obtained wire can be further increased. For example, it is preferable that the copper alloy wire material after the intermediate heat treatment is performed under conditions that the tensile strength of the copper alloy wire material is 330 MPa or more and the elongation is 10% or more.
［마무리 소둔(최종 소둔이라고도 한다)］(최종 열처리 공정) [Finishing annealing (also called final annealing)] (final heat treatment step)
상기 공정에 의해 원하는 사이즈(선 지름)까지 가공한 구리합금 선재에 최종 열처리로서 마무리 소둔을 실시한다.The copper alloy wire material processed to the desired size (line diameter) by the above process is subjected to finish annealing as final heat treatment.
마무리소둔으로서의 이 열처리는, 열처리 후의 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상, 신장 10% 이상의 특성을 만족하여 이루어진 조건으로 행한다. 마무리소둔을 이러한 반연화 처리로 함으로써, 구리합금 선재 자체의 강도를 높여 내굴곡 피로 특성을 향상시키면서, 열처리 후의 표면에의 마무리 냉간 가공을 행하기 쉽게 할 수 있다.This heat treatment as the finish annealing is performed under the condition that the tensile strength of the copper alloy wire after heat treatment is 330 MPa or more and the elongation is 10% or more. By making the semi-softening treatment of the finish annealing, the strength of the copper alloy wire itself is raised, and the bending fatigue characteristic is improved, and the finish cold working on the surface after the heat treatment can be easily performed.
마무리소둔을 행하는 열처리 방법으로서는 상기 중간소둔과 마찬가지로, 배치식과 연속식을 들 수 있다.Examples of the heat treatment method for performing the final annealing include a batch method and a continuous method as in the above-described intermediate annealing.
이 마무리소둔 시에, 구리합금 선재의 조성이나 가공률에 의해서는, 최종 열처리 후의 선재에서의 인장 강도, 신장이 약간 변화하는 경우가 있다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 이 최종 열처리(마무리소둔)에 의하여 얻어지는 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상, 신장이 10% 이상이 되도록, 마무리소둔에서의 가열 온도, 가열 유지 시간을 적당히 조정한다.In the final annealing, the tensile strength and elongation of the wire after the final heat treatment may vary slightly depending on the composition and processing rate of the copper alloy wire rod. Therefore, in the present invention, the heating temperature and the heating and holding time in the final annealing are appropriately adjusted so that the tensile strength of the copper alloy wire obtained by the final heat treatment (finish annealing) is 330 MPa or more and the elongation is 10% or more.
일반적으로 열처리 온도가 높을수록 단시간에, 열처리 온도가 낮을수록 장시간에 열처리를 행한다. 본 발명에 있어서는, 마무리소둔을 배치식으로 행하는 경우는, 300~450℃에서 30분~2시간의 열처리로 하는 것이 바람직하다. 한편, 연속식으로 행하는 경우는, 300~700℃에서 0.5~5초의 열처리로 하는 것이 바람직하다.Generally, as the heat treatment temperature is higher, the heat treatment is performed for a shorter time, and the longer the heat treatment temperature is, the longer the heat treatment is performed. In the present invention, when the finishing annealing is performed in batch mode, it is preferable to carry out heat treatment at 300 to 450 DEG C for 30 minutes to 2 hours. On the other hand, in the case of continuous treatment, it is preferable to conduct the heat treatment at 300 to 700 ° C for 0.5 to 5 seconds.
이 최종소둔 후에 마무리 가공을 행함으로써, 구리합금 선재의 선재 표면부뿐만 아니라 보다 중심측의 구리합금 선재 전체의 특성도 약간 변화시켜 버린다. 이 최종소둔 후의 마무리 냉간 가공에 의하여 얻어지는 구리합금 선재의 최종 특성이 인장 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상이 되도록, 상기한 바와 같이, 최종소둔 전의 구리합금 선재의 특성을 조정하고, 또, 최종 소둔 조건을 결정한다.By performing finishing after the final annealing, not only the surface portion of the wire material of the copper alloy wire but also the characteristics of the entire copper alloy wire material on the center side are slightly changed. As described above, the characteristics of the copper alloy wire before the final annealing were adjusted so that the final properties of the copper alloy wire obtained by the final cold-annealing after the final annealing were at least 350 MPa in tensile strength and at least 7% in elongation, Determine the condition.
［마무리 냉간 가공］(냉간 가공 공정) [Finishing cold working] (Cold working process)
이상의 최종 열처리 한 구리합금 선에 최종(마무리) 냉간 가공을 실시하고, 선재 표면부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이 되도록 경화한다. 본 발명의 구리합금 선재는 강도가 높기 때문에 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)가 0.1㎜ 이하의 극세선에 대해서도 마무리 냉간 가공을 행할 수 있다. 일반적으로 내굴곡 피로 특성은 인장 강도에 비례하지만, 인장 강도를 크게 하기 위해서 가공을 더하면 신장이 저하하여 마그넷 와이어 등으로 성형할 수 없게 된다. 굴곡 피로시에 선에 걸리는 굽힘 변형은 선의 외주부만큼 크고, 중심부에 가까울수록 굽힘 변형량은 작아진다. 그 때문에 마무리 냉간 가공을 행하여 선재 표면부만 딱딱하게 함으로써, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 선재의 선재 표면부만 딱딱해져 있는 한편으로 선재의 중심측은 반연화 상태를 유지하고 있기 때문에, 선재 전체의 신장은 충분히 확보할 수 있어 마그넷 와이어 등의 극세 선재에의 성형도 가능해진다. 본 발명에 있어서는, 마무리 냉간 가공에 부여되기 전에, 최종 제품의 구리합금 선재에서의 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상의 특성을 부여하는 반연화 열처리를 실시해 둠으로써, 단선의 리스크를 효과적으로 낮출 수 있다. 이 마무리 냉간 가공으로서는, 신선 가공을 행하지만, 이 신선 가공의 가공률은 통상 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%이다. 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 작은 경우에는, 표면 가공, 강도가 불충분하고 내굴곡 피로 특성 향상의 효과가 불충분한 경우가 있다. 또, 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 큰 경우에는, 상기 가공이 선재 표면부를 초과하여 선재 전체에 미쳐 버려, 신장을 손상시키면서 가공에서의 단선의 리스크가 높아지는 경우가 있다.The final (heat-treated) copper alloy wire is subjected to final (finishing) cold working and cured so that the nanoindentation hardness of the surface of the wire becomes 1.45 GPa or more. Since the copper alloy wire rod of the present invention has high strength, finishing cold working can be performed even for a fine wire having a wire diameter (?) Or a wire material thickness (t) of 0.1 mm or less. Generally, the flexural fatigue resistance characteristic is proportional to the tensile strength, but the tensile strength is increased to increase the tensile strength, so that it can not be formed by the magnet wire or the like. The bending strain applied to the wire during bending fatigue is as large as the outer peripheral portion of the wire, and the bending deformation amount becomes smaller as the wire is closer to the center. Therefore, by performing finishing cold working to make only the surface portion of the wire rod hard, it is possible to improve the bending fatigue characteristic. In addition, since only the surface portion of the wire rod is hardened and the center side of the wire rod is maintained in the semi-softened state, the entire wire rod can be sufficiently stretched to be formed into a micro wire rod such as a magnet wire. In the present invention, by performing the semi-softening heat treatment which imparts a strength of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more in the copper alloy wire of the final product before being imparted to the finish cold working, the risk of disconnection can be effectively lowered. As the finish cold working, drawing processing is performed, but the processing rate of the drawing processing is usually 3 to 15%, preferably 5 to 15%, more preferably 7 to 12%. If the machining rate of the finish cold working is too small, the surface machining, the strength, and the bending fatigue property improving effect may be insufficient in some cases. When the machining ratio of the finish cold working is too large, the machining exceeds the surface portion of the wire rod, and the wire roughens the entire wire rod, so that the risk of disconnection in machining may be increased while impairing the elongation.
［평각 선재의 제조방법］[Manufacturing method of flat wire rod]
다음에, 본 발명의 구리합금 평각 선재의 제조방법은, 평각선 가공공정을 가지는 것과, 평각 형상으로 적절한 마무리 냉간 가공으로 하는 것 이외는, 상기 환 선재의 제조방법과 같다. 구체적으로는, 본 발명의 평각 선재의 제조방법은, 예를 들면, 주조, 중간 냉간 가공(냉간 신선), 평각선 가공, 최종 열처리(최종 소둔), 마무리 냉간 가공의 각 공정을 이 순서로 실시하여 이루어진다. 필요에 따라서, 중간 냉간 가공과 평각선 가공 사이에 중간 소둔(중간 열처리)을 넣어도 좋은 것도, 상기 환선재의 제조방법과 같다. 주조, 냉간 가공, 중간 소둔, 최종 소둔의 각 공정의 가공·열처리의 각 조건과 그들의 바람직한 조건도 환선재의 제조방법과 같다.Next, the method for producing the copper alloy flat rectangular wire of the present invention is the same as the above-described method for producing a round wire, except that it has a flat wire forming process and a finishing cold working suitable for a flat shape. Specifically, the method for producing the flat wire rod of the present invention is carried out in the order of, for example, casting, intermediate cold working (cold drawing), flat wire drawing, final heat treatment (final annealing) and finish cold working . If necessary, intermediate annealing (intermediate heat treatment) may be added between the intermediate cold working and the flattening of the wire, as in the case of the above-described method for producing a round wire. The respective conditions of processing and heat treatment in the respective steps of casting, cold working, intermediate annealing, and final annealing and their preferable conditions are the same as those of the recirculating wire.
［평각선 가공］[Flat wire processing]
평각선 가공 전까지는, 환선재의 제조와 마찬가지로 하고, 주조에서 얻은 주괴에 냉간 가공(신선 가공)을 실시하여 환선 형상의 황인선을 얻고, 필요에 따라 중간 소둔을 실시한다. 평각선 가공으로서는, 이렇게 하여 얻은 환선(황인선)에, 압연기에 의한 냉간 압연, 카세트 롤러 다이스에 의한 냉간 압연, 프레스, 인발 가공 등을 실시한다. 이 평각선 가공에 의해, 폭 방향(TD) 단면 형상을 사각형으로 가공하고, 평각선의 형상으로 한다. 이 압연 등은, 통상 1~5회의 패스에 의하여 행한다. 압연 등의 각 패스에서의 압하율과 합계 압하율은, 특별히 제한되지 않고, 원하는 평각선 사이즈가 얻어지도록 적당히 설정하면 좋다. 여기서, 압하율이란 평각 가공을 행하였을 때의 압연 방향의 두께의 변화율이며, 압연 전의 두께를 t1, 압연 후의 선의 두께를 t2로 했을 때, 압하율(%)은｛1-(t2/t1)｝×100으로 표시된다. 예를 들면, 이 합계 압하율은, 10~90%로 하고, 각 패스에서의 압하율은, 10~50%로 할 수 있다. 여기서, 본 발명에 있어서, 평각선의 단면 형상에는 특별한 제한은 없지만, 어스펙트비는 통상 1~50, 바람직하게는 1~20, 더 바람직하게는 2~10이다. 어스펙트비(하기의 w/t로서 표시된다)란, 평각선의 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 장변에 대한 단변의 비이다. 평각선의 사이즈로서는, 평각 선재의 두께(t)는 상기 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 단변과 같고, 평각 선재의 폭(w)은 상기 폭 방향(TD) 단면을 형성하는 사각형의 장변과 같다. 평각 선재의 두께는, 통상 0.1㎜ 이하, 바람직하게는 0.08㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.06㎜ 이하이다. 평각 선재의 폭은, 통상 1㎜ 이하, 바람직하게는 0.7㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎜ 이하이다.The ingot obtained in the casting is subjected to cold working (drafting) in the same manner as in the manufacture of the round wire, to obtain a round yellow phosphorus, and intermediate annealing is carried out if necessary. Cold rolling by a rolling mill, cold rolling by a cassette roller dies, pressing, drawing and the like are carried out on the ring wire (yellow wire) thus obtained. By this flattening, the cross-sectional shape in the width direction (TD) is processed into a quadrangular shape, and the shape is a square line. This rolling and the like are usually performed by 1 to 5 passes. The reduction ratio and the total reduction ratio in each pass such as rolling are not particularly limited and may be appropriately set so as to obtain a desired flat wire size. Here, the reduction rate is a rate of change in the rolling direction of the thickness of the flat type done the processing, when the thickness t of the line before rolling the thickness after 1, t 2 to the rolling, the reduction rate (%) of {1- (t 2 / t 1 )} x 100. For example, the total reduction can be 10 to 90%, and the reduction ratio in each pass can be 10 to 50%. Here, in the present invention, the cross-sectional shape of the square line is not particularly limited, but the aspect ratio is usually 1 to 50, preferably 1 to 20, more preferably 2 to 10. The aspect ratio (expressed as w / t below) is the ratio of the short side to the long side of the rectangle forming the cross section in the width direction (TD) of the square line. The width (w) of the flat wire is equal to the width of the rectangle forming the cross section in the width direction (TD) Respectively. The thickness of the flat wire rod is usually 0.1 mm or less, preferably 0.08 mm or less, and more preferably 0.06 mm or less. The width of the flat wire rod is usually 1 mm or less, preferably 0.7 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less.
［마무리 냉간 가공］[Cold finish finish]
마무리 냉간 가공은, 평각 선재의 경우, 상기 평각선 가공과 마찬가지로 행한다. 이 마무리 냉간 가공에 의하여, 선재 표면부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이 되도록 경화하는 것은, 환 선재의 경우와 마찬가지이다. 구체적으로는, 평각 선재에 대한 마무리 냉간 가공은, 압연기에 의한 냉간압연, 카세트 롤러 다이스에 의한 냉간압연으로 한다. 이 가공률은 통상 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%이다. 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 작은 경우에는, 표면 가공, 강도가 불충분하고 내굴곡 피로 특성 향상의 효과가 불충분한 경우가 있다. 또, 이 마무리 냉간 가공의 가공률이 너무 큰 경우에는, 상기 가공이 선재 표면부를 초과하여 선재 전체에 미쳐 버려, 신장을 손상시키면서 가공에서의 단선의 리스크가 높아지는 경우가 있다.The finishing cold working is performed in the same manner as in the above-mentioned flat wire drawing in the case of the flat wire. The curing is carried out by the finishing cold working so that the nanoindentation hardness of the surface portion of the wire becomes 1.45 GPa or more as in the case of the round wire. Specifically, the finish cold working on the flat wire is performed by cold rolling by a rolling machine and cold rolling by a cassette roller dice. This processing ratio is usually 3 to 15%, preferably 5 to 15%, more preferably 7 to 12%. If the machining rate of the finish cold working is too small, the surface machining, the strength, and the bending fatigue property improving effect may be insufficient in some cases. When the machining ratio of the finish cold working is too large, the machining exceeds the surface portion of the wire rod, and the wire roughens the entire wire rod, so that the risk of disconnection in machining may be increased while impairing the elongation.
이러한 가공, 열처리에 의하여 제조된 평각 선재는, 마무리 냉간 가공에 의하여 두께 방향의 상하면 표층에서 선재 표면으로부터 적어도 깊이 5%까지의 영역(최대로 선재 표면으로부터 깊이 20%까지의 영역. 바람직하게는 선재 표면으로부터 깊이 15%까지의 영역)에, 나노 인덴테이션 경도 1.45GPa 이상의 경화층을 표면 가공층으로서 설치되어 이루어진다. 상기 환 선재의 경우에는, 선재의 원주 방향의 표면 전체면에 상기 경화층이 표면 가공층으로서 존재하는 것에 대하여, 평각 선재의 경우에는, 선재 표면의 두께 방향의 상하 양면에 각각 상기 경화층이 표면 가공층으로서 존재하는 점이 다르다. 그렇지만, 소정의 얕은 범위 내의 선재 표면부에 상기 경화층을 표면 가공층으로서 가지는 점에서는, 환 선재와 평각 선재(또한 각선재)에서 같다.The flat wire rods manufactured by such processing and heat treatment are subjected to a cold working so as to be at least a depth of 5% from the surface of the wire material in the surface layer at the upper and lower surfaces in the thickness direction (the area from the wire rod surface to the depth of 20% And a depth of 15% from the surface), a hardened layer having a nanoindentation hardness of 1.45 GPa or more is provided as a surface machining layer. In the case of the round wire, the cured layer is present as a surface-treated layer on the entire surface in the circumferential direction of the wire. On the other hand, in the case of the flat wire, But it exists as a processing layer. However, the same is true for the round wire and the flat wire (also for each wire) in that the hardened layer is provided on the surface of the wire within a predetermined shallow range as a surface processing layer.
이 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공하는 경우, 본 발명에 의한 환 선재와 마찬가지로, 높은 신장, 굴곡 피로 특성을 발현할 수 있다. 여기서, 평각 선재를 두께 방향으로 권선 가공한다는 것은, 평각 선재의 폭(w)을 코일 폭으로 하고, 평각선을 코일 형상으로 감는 것을 말한다.In the case of winding the flat rectangular wire in the thickness direction, it is possible to exhibit high elongation and bending fatigue characteristics as in the case of the round wire of the present invention. Here, winding the flat rectangular wire in the thickness direction means that the width w of the flat wire is taken as the coil width, and the flat wire is wound in a coil shape.
［각선재의 제조방법］[Manufacturing method of each wire rod]
또한, 각선재를 제조하는 경우에는, 상기 평각 선재의 제조방법에 있어서, 폭 방향(TD) 단면이 정사각형(w=t)이 되도록 설정하면 좋다.Further, in the case of manufacturing each wire rod, it is preferable that the cross-sectional area in the width direction (TD) is set to be square (w = t) in the method for producing a flat wire rod.
［선재의 제조방법의 다른 실시형태］[Other Embodiment of Manufacturing Method of Wire Rod]
본 발명의 구리합금 선재의 제조방법의 다른 일실시 형태로서는, 우선 주조에 의하여 얻은 황인선을 제 1 냉간 가공(신선)에 부여한 후에, 중간 소둔에 의하여 신장을 회복하고, 다시 제 2 냉간 가공(신선)을 행하여 원하는 선 지름 또는 선재의 두께로 하며, 최종(마무리) 소둔에 의하여 소정의 기계 강도와 신장으로 회복해 두고, 그 후, 최종(마무리) 냉간 가공에 의하여 선재 표면부의 나노 인덴테이션 경도를 조정하면서 구리합금 선재 전체를 소정의 기계 강도와 신장을 가지도록 최종적으로 조정한다, 라고 하는 전(全) 제조공정을 들 수 있다. 단, 에너지 소비, 효율의 관점에서는, 냉간 가공 공정의 수를 줄이는 것이 바람직하다.As another embodiment of the method for producing a copper alloy wire of the present invention, first, a sulfur compound obtained by casting is applied to a first cold working (drawing), then an extension is recovered by intermediate annealing, ) Is performed to obtain a desired wire diameter or thickness of the wire rod, and the wire is restored to a predetermined mechanical strength and elongation by final (annealing) annealing. Thereafter, the nanoindentation hardness of the surface portion of the wire rod And the entire copper alloy wire rod is finally adjusted so as to have a predetermined mechanical strength and elongation while being adjusted. However, from the viewpoint of energy consumption and efficiency, it is desirable to reduce the number of cold working steps.
이들 제 1 및 제 2 냉간 신선 가공 공정에서의 각 가공률은, 목표 선 지름 또는 선재의 두께와 구리합금 조성, 또한 중간 소둔 및 마무리 소둔의 2회의 열처리 조건에 따라 바뀌고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상, 제 1 냉간 가공(신선)에서의 가공률을 70.0~99.9%로 하며, 제 2 냉간 가공(신선)에서의 가공률을 70.0~99.9%로 한다.The respective machining ratios in the first and second cold drawing processes vary depending on the target line diameter or the thickness of the wire rod and the copper alloy composition, and the two annealing conditions of intermediate annealing and finish annealing, and are not particularly limited, Usually, the processing rate in the first cold working (drawing) is set to 70.0 to 99.9%, and the working rate in the second cold working (drawing) is set to 70.0 to 99.9%.
［평각 선재 및 각선재의 제조방법의 다른 실시형태］[Other Embodiments of the Plain Wire Material and Manufacturing Method of Each Wire]
상기의 제조방법을 대신하여, 소정의 합금 조성의 판재 또는 조재(條材)를 제조하고, 이들의 판 또는 조(條)를 슬릿하여, 원하는 선 폭의 평각 선재 또는 각선재를 얻을 수 있다.Instead of the above-described manufacturing method, a plate material or a joining material having a predetermined alloy composition may be prepared, and the plate or the joining material may be slit to obtain a square wire material or each wire material having a desired line width.
이 제조공정으로서 예를 들면, 주조, 열간 압연, 냉간 압연, 마무리 소둔, 마무리 냉간 가공, 슬릿 가공으로 이루어진 방법이 있다. 필요에 따라서 냉간 압연의 도중에 중간 소둔을 넣어도 좋다. 슬릿 가공은 경우에 따라서는 마무리 소둔 전, 혹은 마무리 냉강 가공 전에 행해도 좋다.Examples of the manufacturing process include casting, hot rolling, cold rolling, finish annealing, finish cold working, and slit processing. If necessary, intermediate annealing may be carried out during the cold rolling. The slitting may be carried out before finishing annealing or before finishing cold-rolling, depending on the case.
이상의 제조방법에 따라 인장 강도 350MPa 이상, 신장 7% 이상의 구리합금 선재로 한다.According to the above manufacturing method, a copper alloy wire rod having a tensile strength of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more is used.
［선 지름 또는 선재의 두께, 용도］[Wire diameter or thickness of wire, use]
본 발명의 구리합금 선재의 선 지름 또는 선재의 두께는 0.1㎜ 이하이고, 바람직하게는 0.08㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.06㎜ 이하이다. 선 지름 또는 선재의 두께의 하한치에는 특별히 제한은 없지만, 현재의 기술에서는 통상 0.01㎜ 이상이다.The wire diameter or thickness of the copper alloy wire of the present invention is 0.1 mm or less, preferably 0.08 mm or less, and more preferably 0.06 mm or less. The lower limit of the wire diameter or the thickness of the wire rod is not particularly limited, but is usually 0.01 mm or more in the present technology.
본 발명의 구리합금 선재의 용도는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰 등에 사용되고 있는 스피커 코일에 이용되는 극세선인 마그넷 와이어 등을 들 수 있다.The use of the copper alloy wire of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a magnet wire which is a very fine wire used for a speaker coil used in a cellular phone, a smart phone, and the like.
［다른 물성］[Other properties]
본 발명의 구리합금 선재의 인장 강도를 350MPa 이상으로 한 것은, 350MPa 미만에서는 신선 가공에 의해 세경화(細徑化) 했을 때의 강도가 부족하고, 내굴곡 피로 특성이 뒤떨어지기 때문이다.The reason why the tensile strength of the copper alloy wire of the present invention is set to 350 MPa or more is that when it is less than 350 MPa, the strength at the time of drawing is small and the bending fatigue resistance characteristic is inferior.
또, 본 발명의 구리합금 선재의 신장을 7% 이상으로 한 것은, 7% 미만에서는 가공성이 뒤떨어지고, 코일을 성형할 때에 파단 등의 불편이 생겨 버리기 때문이다. The reason why the elongation of the copper alloy wire of the present invention is set to 7% or more is that when it is less than 7%, the workability is poor and inconveniences such as breakage occur in forming the coil.
이상의 방법에서 얻어진 본 발명의 구리합금 선은 극세선 마그넷 와이어 등의 극세 구리합금 선재로서 성형 가능한 신장을 가지면서 높은 내굴곡 피로성을 나타낸다.The copper alloy wire of the present invention obtained by the above method exhibits high bending fatigue resistance while having an elongatable elongation as an ultra fine copper alloy wire such as a micro wire magnet wire.
실시예Example
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
［환 선재의 실시예, 비교예］[Examples of Rounding Material, Comparative Example]
주조재는, 0.5~4질량%의 Ag, 및/또는, 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량%의 Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어진 표 1~3에 나타낸 여러 가지의 합금 조성을 가지는 본 발명 예의 구리합금과 표 1~3에 나타낸 여러 가지의 합금 조성을 가지는 비교예의 구리합금을, 각각 횡형 연속 주조 방법으로 지름 φ10㎜의 황인선으로 주조했다.The cast material may contain at least one selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr in an amount of 0.5 to 4 mass% of Ag and / or 0.05 to 0.3 mass% And the remainder of Cu and unavoidable impurities, and the copper alloy of the comparative example having various alloy compositions shown in Tables 1 to 3 were used as the transverse continuous casting And was cast into a 10-mm-diameter hexagonal wire.
이 황인선을 냉간 가공(신선), 중간 소둔, 마무리 소둔, 마무리 냉간 가공(신선)(이하의 제 1과 제 2의 2회의 냉간 가공의 합계 가공률： 99.984%)하여, 표 1, 표 3의 시험예에서는 최종 선 지름 φ40㎛, 표 2의 시험예에서는 표 중에 나타낸 각종 선 지름의 각 환선재 샘플을 제작했다. (The total machining ratio of the following two cold working processes in the first and second cycles: 99.984%), and the results are shown in Tables 1 and 3, In the test examples, the respective wire rod samples having various wire diameters as shown in the table were produced.
중간 소둔, 마무리 소둔의 열처리는, 배치 소둔, 전류 소둔, 주간(走間) 소둔의 3 패턴으로부터 선택되 어느 하나로 실시하고, 모두 질소 분위기하에서 행하였다. 한편, 중간 소둔은, 제 1 냉간 가공(신선)과 제 2 냉간 가공(신선) 사이에 한 번만 행하였다. 표 1 및 표 2에 나타낸 시험예에서는 중간 소둔은 행하지 않았다. 또, 표 3에 나타낸 시험예에서는, 중간 소둔을 행한 것과 행하지 않은 것이 있다. 중간소둔을 행한 시험예에서의 제 1의 냉간 가공(신선) 후에 중간소둔 전의 선 지름을, 표 3중의 「중간소둔」의 「선 지름(㎜)」란에 나타냈다. 이 경우의 가공률은, 제 1의 냉간 가공(신선)의 가공률을 70.0~99.9%, 제 2의 냉간 가공(신선)의 가공률을 70.0~99.9%로 했다.The intermediate annealing and the finishing annealing were carried out in any one of the three patterns of batch annealing, current annealing, and inter-day annealing, all under a nitrogen atmosphere. On the other hand, the intermediate annealing was performed only once between the first cold working (drawing) and the second cold working (drawing). In the test examples shown in Tables 1 and 2, intermediate annealing was not performed. In the test examples shown in Table 3, there are some cases in which the intermediate annealing is performed or not. The line diameter before the intermediate annealing after the first cold working (drawing) in the test example in which the intermediate annealing was performed is shown in the "line diameter (mm)" of "intermediate annealing" in Table 3. In this case, the processing rate of the first cold working (fresh) was set to 70.0 to 99.9%, and the processing rate of the second cold working (fresh) was set to 70.0 to 99.9%.
표 1~3에, 본 발명에 의한 구리합금 환 선재와 비교예의 구리합금 환 선재의 제조 조건으로 얻어진 구리합금 환 선재의 특성을 나타낸다.Tables 1 to 3 show the characteristics of the copper alloy round wire obtained by the manufacturing conditions of the copper alloy round wire of the present invention and the copper alloy round wire of the comparative example.
［평각 선재의 실시예, 비교예］[Example of flat wire rod, comparative example]
상기 환선재와 마찬가지로 하고, 단, 황인선을 냉간 가공(신선) 후, 또는 행한 경우에는 중간 소둔 후, 중 어느 하나에, 평각 선가공을 실시하고 나서, 마무리 소둔한 후에, 마무리 냉간 가공하여, 평각 선재 샘플을 제작했다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 중간 소둔은 행한 것과 행하지 않은 것이 있다. After the cold rolled wire is subjected to cold working (drafting), or after it is subjected to intermediate annealing, the cold rolled wire is subjected to flattening, then to finish annealing, A wire sample was produced. As shown in Table 4, intermediate annealing was carried out or not.
평각 선가공은, 표 4에 나타낸 바와 같이, 이 가공 전의 환선의 선 지름(φ)(㎜)을, 폭(w)(㎜)×두께(t)(㎜)의 사이즈의 평각선으로 냉간 압연에 의하여 가공했다. 마무리 냉간 가공은, 표 4에 나타낸 가공률로 한 이외는 상기 평각선 가공과 마찬가지로 하고, 냉간압연에 의하여 가공했다.As shown in Table 4, the square-line processing was performed by cold-rolling (rolling) a flat wire having a size of width (w) (mm) x thickness (t) Lt; / RTI > The finish cold working was carried out by cold rolling in the same manner as in the above-mentioned flattening, except that the working rates shown in Table 4 were used.
표 4에, 본 발명에 의한 구리합금 평각 선재와 비교예의 구리합금 평각 선재의 제조 조건으로 얻어진 구리합금 평각 선재의 특성을 나타낸다.Table 4 shows the characteristics of the copper alloy flat wire rod obtained under the manufacturing conditions of the copper alloy square wire rod of the present invention and the copper alloy square wire rod of the comparative example.
［특성］[characteristic]
이상과 같이 하여 얻은 환선재와 평각 선재의 샘플에 대하여, 각종 특성을 시험, 평가했다.Samples of the round wire and the square wire obtained as described above were tested and evaluated for various characteristics.
인장 강도(TS), 신장(El)은, JIS Z2201, Z2241에 따라 측정했다.Tensile strength (TS) and elongation (El) were measured according to JIS Z2201 and Z2241.
굴곡 피로 파단 회수는, 굴곡 피로 시험으로서 도 1에 나타내는 장치를 이용하여 선재의 공시재가 파단할 때까지의 회수를 측정했다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 시료로서 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)가 0.04㎜(40㎛)인 구리합금 선재의 시료를 다이스에서 끼워넣고, 선재의 굴곡을 억제하기 위해 하단부에 10g의 추(W)를 매달아 하중을 걸었다. 평각선의 경우에는, 선재의 두께 방향(ND)에서 샘플을 다이스에 끼워넣도록 세트 했다. 시료의 상단부는 접속구로 고정했다. 이 상태에서 시료를 좌우로 90도씩 접어구부리고, 매분 100회의 속도로 반복하여 구부려서, 파단될 때까지의 휨 회수를 각각의 시료에 대하여 측정했다. 한편, 휨 회수는 도면 중 1→2→3의 1왕복을 1회로 세고, 또, 2개의 다이스 사이의 간격은, 시험중에 구리합금 선재의 시료를 압박하지 않게 1㎜로 했다. 파단의 판정은, 시료의 하단부에 늘어뜨린 추가 낙하했을 때에, 파단한 것으로 했다. 한편, 다이스의 곡율에 의하여, 휨반경(R)은 2㎜로 했다.The bending fatigue breakage times were measured by using the apparatus shown in Fig. 1 as the bending fatigue test, and the number of times until the blank of the wire rod was broken was measured. As shown in Fig. 1, a sample of a copper alloy wire rod having a line diameter (?) Or a wire material thickness t (0.04 mm) (40 m) was sandwiched between dies and 10 g (W). In the case of a square line, the sample was set so as to sandwich the sample in the thickness direction ND of the wire. The upper end of the sample was fixed with a connection port. In this state, the sample was bent at 90 degrees to the left and right, bending at a rate of 100 times per minute, and the number of bending until breaking was measured for each sample. On the other hand, the number of deflections is 1 in 1 → 2 → 3 in the figure, and the interval between the two dies is 1 mm so as not to pressurize the specimen of the copper alloy wire during the test. The breakage was judged to be broken when the sample was further dropped on the lower end of the sample. On the other hand, the bending radius R was set to 2 mm by the curvature of the die.
코일 수명은, 상기 시험 방법으로 측정한 굴곡 피로 파단 회수로, 다음과 같이 평가했다. 굴곡 피로 시험의 결과로부터 파단 회수가 7000회 이상의 것을 「◎(우수)」, 5000회 이상이며 7000회 미만의 것을 「○(양호)」, 3000회 이상이며 5000회 미만의 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 3000회 미만의 것을 「×(불량)」이라고 평가했다.The coil life was evaluated as follows in terms of the number of times of bending fatigue breakage measured by the above test method. (Excellent) ", 5,000 or more and less than 7,000 times as" Good ", 3,000 or more but less than 5,000 as" Good "," Fair "as a result of the bending fatigue test (Poor) ", and those less than 3,000 times were evaluated as " x (poor) ".
신선성으로서, 신선 중의 단선의 유무로 평가했다. 이 시험은, 연화 내지 반연화 처리한 구리합금 선재를 길이 100㎞ 마무리 가공하는 시험을 5회 행하고, 한번도 단선하지 않고 신선 된 것을 「○(양호)」, 1회 단선한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 2회 이상 단선한 것을 「×(불량)」이라고 했다.The freshness was evaluated by the presence or absence of disconnection in the freshness. In this test, the copper alloy wire material subjected to the softening to semi-softening treatment was subjected to a test for finishing the wire 100 mm in length five times. The test was carried out five times, &Quot;), " and " x (defective) "
선재 표면부 및 선재 중심부의 경도는 나노인덴타(엘리오닉스(ELIONIX) 사제 ENT-2100)를 사용하여 측정했다.The hardness of the surface of the wire rod and the center of the wire rod was measured using Nanoindenta (ENT-2100 manufactured by ELIONIX).
선재의 표면측에 있는 가공층의 두께(㎛)는, 선재 횡단면(TD단면)의 조직 관찰과 나노인덴타 시험에서의 경도 변화로부터 구하여 「표면 가공층 두께(㎛)」로 했다. 또, 이 구한 가공층의 두께(㎛)로부터, 선재 최표면으로부터 가공층의 가장 중심측까지의 두께의 선재의 선 지름(φ) 또는 선재의 두께(t)에 대한 비율(%)을 계산하여 구하고 「표면 가공층 두께(%)」로 했다.The thickness (占 퐉) of the working layer on the side of the front surface of the wire rod was determined from the structural observation of the wire rod cross section (TD section) and the change in hardness in the nanoindenter test. The ratio (%) of the wire diameter to the wire diameter (?) Or the thickness (t) of the wire rod from the wire rod top surface to the most central side of the machining layer is calculated from the obtained machining layer thickness Quot ;, and the " surface machining layer thickness (%) ".
코일 성형성은, 구리합금 선재 100㎞를 지름 φ5㎜의 코일로 권선 가공했을 때의 단선 발생 빈도를 시험하여, 한번도 단선하지 않은 것을 「○(양호)」, 1회 단선한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 2회 이상 단선한 것을 「×(불량)」으로 하여 평가했다.The coil formability was evaluated by examining the frequency of occurrence of disconnection when the copper alloy wire rod was wound into a coil having a diameter of 5 mm and a distance of 100 km from the copper alloy wire. The result of the disconnection was evaluated as " &Quot;), " and " x (defective) "
표 1에 Cu-2% Ag 합금선을 최종 선 지름 0.04㎜(φ40㎛)가 되도록 가공, 열처리한 본 발명 예의 환 선재의 샘플(실시예 1~6)과 비교예의 환 선재의 샘플(비교예 1~7)의 특성을 측정, 평가한 결과를 나타낸다. 최종 열처리(마무리소둔) 조건을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하고, 마무리 냉간 가공 전의 강도와 신장을 여러 가지 변화시켰다.The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The Cu-2% Ag alloy wire was processed to have a final wire diameter of 0.04 mm (? 1 to 7) were measured and evaluated. The conditions of the final heat treatment (finish annealing) were changed as shown in Table 1, and the strength and elongation before the finish cold working were variously changed.
[표 1][Table 1]
실시예 1~6에 나타내는 바와 같이, 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상이 되도록 최종 열처리(마무리소둔)를 실시한 구리합금 선재에 3~15%의 가공률의 마무리 냉간 가공을 더함으로써, 선재 표면부에 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상의 가공층이 형성되어 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있었던 것을 알 수 있다. 또, 실시예 3~5에 나타내는 바와 같이 마무리 냉간 가공의 가공률이 7~12%의 경우가, 보다 내굴곡 피로 특성 향상 효과가 우수하기 때문에 바람직하다.As shown in Examples 1 to 6, the copper alloy wire material subjected to the final heat treatment (finish annealing) so as to have a tensile strength of 330 MPa or more and a elongation of 10% or more was subjected to finish cold working at a working rate of 3 to 15% It was found that a machining layer having a hardness of 1.45 GPa or more was formed at the nano indentation portion to improve the flexural fatigue characteristics. In addition, as shown in Examples 3 to 5, the machining rate of the finish cold working is preferably 7 to 12% because it is more excellent in improving the flex fatigue characteristics.
이것에 대하여, 비교예 1과 같이 이 선재 표면부를 설치하는 마무리 냉간 가공을 실시하지 않은 경우나, 비교예 2나 3에 나타내는 바와 같이 마무리 냉간 가공에서의 가공률이 3% 미만으로 너무 작은 경우에는, 가공층이 전혀 존재하지 않든지 혹은 가공층의 층 두께가 너무 얇기 때문에 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 없다. 또, 비교예 4나 5와 같이 마무리 냉간 가공에서의 가공률이 15%보다 크거나 너무 큰 경우, 선재 표면부 뿐만 아니라, 보다 중심측까지를 포함한 구리합금 선재 전체로의 가공으로 되어 버리기 때문에, 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 표면 가공층이 만족하게 형성되지 않아, 마무리 냉간 가공 후의 구리합금 선재의 신장이 뒤떨어지고, 또, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 없다.On the other hand, as shown in Comparative Example 2, when the finish cold working in which the surface portion of the wire rod is provided is not performed as in Comparative Example 1, or when the machining ratio in the finish cold working is too small, less than 3% , The bending fatigue characteristics can not be improved because no machining layer is present at all or because the thickness of the machining layer is too thin. In addition, as in Comparative Examples 4 and 5, when the machining ratio in the finish cold working is more than 15% or too large, the entire copper alloy wire rod including not only the surface portion of the wire rod but also the center side is processed, The surface machining layer for improving the bending fatigue characteristic is not satisfactorily formed and the elongation of the copper alloy wire after the finish cold working is inferior and the bending fatigue resistance characteristic can not be improved.
또한, 비교예 6과 같이 마무리 냉간 가공 전의 최종 열처리가 불충분하여 신장이 10% 미만의 경우는 마무리 냉간 가공 후의 구리합금 선재의 신장이 7% 미만으로 되어 코일 성형성이 불충분하게 되어 버린다. 또, 비교예 7에 나타내는 바와 같이 마무리 냉간 가공 전의 최종 열처리로 너무 연화시켜서 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 미만이면, 선재 표면부의 경도가 부족하고, 마무리소둔 후의 강도도 부족하다. 또한, 마무리 냉간 가공시의 단선을 초래해버린다.Further, as in Comparative Example 6, if the final heat treatment before the finish cold working is insufficient and the elongation is less than 10%, the elongation of the copper alloy wire after the finish cold working becomes less than 7%, and the coil formability becomes insufficient. When the tensile strength of the copper alloy wire rod is too softened by the final heat treatment before the finish cold working as shown in Comparative Example 7, the hardness of the wire surface portion is insufficient and the strength after finish annealing is also insufficient. Further, it causes disconnection at the time of finishing cold working.
한편, 평각 선재의 경우에도, 상기 환 선재의 경우와 같은 결과를 얻을 수 있다.On the other hand, in the case of the flat wire, the same result as in the case of the round wire can be obtained.
실시예 7~12, 비교예 8~9에서는, 최종 열처리(마무리소둔) 조건을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경하고, 마무리 냉간 가공 전의 강도를 여러 가지 변화시킨 여러 가지 지름의 Cu-1% Ag 합금환 선재를 10%의 가공률로 마무리 냉간 가공했을 때의 신선성에 대하여 평가한 결과를 나타낸다. 한편, 비교예 10~11에서는, 상기 Cu-1% Ag 합금선을 대신하여 Cu-0.3% Ag 합금 환 선재로 한 이외는 상기와 마찬가지로 시험했다.In Examples 7 to 12 and Comparative Examples 8 to 9, the conditions of the final heat treatment (finish annealing) were changed as shown in Table 2, and Cu-1% Ag alloy of various diameters having various strengths before the finish cold working The results are shown in the evaluation of the freshness of the round wire when cold-finished at a working rate of 10%. On the other hand, in Comparative Examples 10 to 11, the test was conducted in the same manner as described above, except that the Cu-1% Ag alloy wire was replaced with a Cu-0.3% Ag alloy round wire.
신선성에 대해서는 연화 내지 반연화 처리한 구리합금 선재를 길이 100㎞ 마무리 가공하는 시험을 5회 행하고, 한 번도 단선하지 않고 신선 된 것을 「○(양호)」, 1회 단선한 것을 「△(약간 뒤떨어짐)」, 2회 이상 단선한 것을 「×(불량)」이라고 했다.As for the freshness, the copper alloy wire material subjected to softening or semi-softening treatment was subjected to a test for finishing 100 km in length, and the test was conducted five times. &Quot;), " and " x (defective) "
선 지름(φ) 0.5㎜ 이상의 비교적 굵은 선을 신선 가공하는 경우는 단선하지 않고 신선할 수 있지만, φ0.1㎜ 이하의 선을 신선하는 경우, 신선 가공 전에 마무리 소둔 후의 구리합금 선재의 인장 강도가 330MPa 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조방법에서 규정하는 제조 조건에 의하여, φ0.1㎜ 이하의 가는 선에 대하여 표면 가공을 실시하여 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.In the case of drawing a relatively thick wire having a diameter (φ) of 0.5 mm or more, it is possible to draw a wire without breaking the wire. However, when a wire of φ0.1 mm or less is to be drawn, the tensile strength of the copper alloy wire after finishing annealing It is preferable that it is not less than 330 MPa. Therefore, it can be understood that the bending fatigue characteristics can be improved by subjecting the thin wire of? 0.1 mm or less to surface processing by the manufacturing conditions specified in the manufacturing method of the present invention.
한편, 평각 선재의 경우에도, 상기 환 선재의 경우와 같은 결과를 얻을 수 있다.On the other hand, in the case of the flat wire, the same result as in the case of the round wire can be obtained.
[표 2][Table 2]
표 3에 그 외 여러 가지 합금 조성의 구리합금으로 조제한 환 선재의 본 발명의 실시예와 비교예를 나타낸다. 마무리 냉간 가공 전 최종 열처리(마무리소둔)에 의하여 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상의 구리합금 선재로 함으로써, φ0.1㎜ 이하로 가공률 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%의 마무리 냉간 가공을 실시하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있다.Table 3 shows examples and comparative examples of the present invention of a copper wire made from a copper alloy having various alloy compositions. It is preferable to use a copper alloy wire rod having a tensile strength of 330 MPa or more and a elongation of 10% or more by the final heat treatment (final annealing) before the finish cold working to obtain a machining rate of 3 to 15%, preferably 5 to 15% It is possible to carry out the finish cold working of 7 to 12%.
또, 이 가공률 3~15%, 바람직하게는 5~15%, 더 바람직하게는 7~12%의 마무리 냉간 가공에 의하여 선재에 소정의 표면 가공을 실시함으로써, 구리합금 선재의 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있고, 마무리 냉간 가공 후의 신장이 7% 이상, 바람직하게는 10% 이상으로 충분한 코일 성형성을 가지며, 또, 코일 수명이 긴 마그넷 와이어 등을 얻어지는 것을 알았다.In addition, by subjecting the wire to a predetermined surface treatment by finishing cold working with a machining rate of 3 to 15%, preferably 5 to 15%, and more preferably 7 to 12%, the flexural fatigue characteristics of the copper alloy wire rod And it has been found that a magnet wire having sufficient coil formability and a long coil life can be obtained with an elongation after finishing cold working of 7% or more, preferably 10% or more.
특히, 비교예와 본 발명의 실시예와의 대비에서, 선재의 최표면으로부터 선 지름에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이며, 또, 최종 선재의 인장 강도가 350MPa 이상으로 신장이 7% 이상인 경우에, 원하는 물성을 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.Particularly, in comparison with the comparative example and the embodiment of the present invention, the nanoindentation hardness in the depth region between the outermost surface of the wire and at least 5% inward with respect to the wire diameter is 1.45 GPa or more, The tensile strength is 350 MPa or more and the elongation is 7% or more, desired physical properties can be achieved.
[표 3A][Table 3A]
[표 3B][Table 3B]
[표 3C][Table 3C]
[표 3D][Table 3D]
[표 3E][Table 3E]
[표 3F][Table 3F]
표 4에, 여러 가지 합금 조성의 구리합금으로 조제한 평각 선재의 본 발명의 실시예와 비교예를 나타낸다. 표 4에서, 평각 선재의 경우에도, 환 선재의 경우와 같은 결과가 얻어진 것을 알 수 있다.Table 4 shows examples of the present invention and comparative examples of square wire rods prepared from copper alloys of various alloy compositions. In Table 4, it can be seen that the same result as in the case of the round wire was obtained for the square wire.
[표 4A][Table 4A]
[표 4B][Table 4B]
[표 4C][Table 4C]
[표 4D][Table 4D]
Claims (5)
Ag를 0.5~4질량% 함유하여 이루어진 구리합금 선재.The method according to claim 1,
And 0.5 to 4% by mass of Ag.
Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 각각의 함유량으로서 0.05~0.3질량% 함유하여 이루어진 구리합금 선재.The method according to claim 1,
And 0.05 to 0.3 mass% of at least one member selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr.
상기 선재에 열처리를 실시하고, 이 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 최종 열처리 공정과,
상기 열처리가 실시된 선재에 가공률 3~15%의 냉간 가공을 실시하는 냉간 가공 공정
을 포함하는 구리합금 선재의 제조방법으로서,
상기 얻어지는 구리합금 선재가, 선재의 최표면으로부터 선 지름 또는 선재의 두께에 대하여 적어도 5% 내측까지의 사이의 깊이 영역에서의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 이상이고, 또한 상기 선재 중심부의 나노 인덴테이션 경도가 1.45GPa 미만이며, 마무리 냉간가공 후의 상기 선재의 인장 강도가 350MPa 이상, 신장이 7% 이상인, 구리합금 선재의 제조방법.0.5 to 4 mass% of Ag and 0.05 to 0.3 mass% of at least one selected from the group consisting of Sn, Mg, Zn, In, Ni, Co, Zr and Cr, , And the remainder is composed of Cu and inevitable impurities, is subjected to a cold working to form a wire rod having a wire diameter of 0.1 mm or less, and,
A final heat treatment step in which the wire material is subjected to a heat treatment so that the wire material after the heat treatment has a tensile strength of 330 MPa or more and elongation of 10%
A cold working step of performing cold working at a machining rate of 3 to 15% on the wire material subjected to the heat treatment
The method comprising the steps of:
Wherein the obtained copper alloy wire rod has a nanoindentation hardness of 1.45 GPa or more in a depth region between a line diameter from the outermost surface of the wire material and at least 5% inward with respect to the thickness of the wire material and the nanoindentation A hardness of less than 1.45 GPa, and a tensile strength of the wire after the finish cold working of 350 MPa or more and a elongation of 7% or more.
상기 선재 가공 공정에서, 복수의 냉간 가공의 사이에 중간 열처리를 행하고, 이 중간 열처리 후의 선재가 인장 강도 330MPa 이상, 신장 10% 이상을 갖도록 하는 구리합금 선재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
In the wire rod working step, an intermediate heat treatment is performed between a plurality of cold working, and the wire after the intermediate heat treatment has a tensile strength of 330 MPa or more and elongation of 10% or more.
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