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KR-20260061469-A - Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금, 단자 및 전자 부품

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Abstract

처짐을 한층 더 저감한 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금, 단자 및 전자 부품을 제공한다. 본 개시의 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금은, 1.0 내지 4.0질량％의 Ni, 0.1 내지 1.0질량％의 Si 및 0.0 내지 1.5질량％의 Co를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 실온에서, 폭 5㎜의 시험편을 외팔보식으로 지지하고, 그 자유단부의 고정부로부터의 표점 거리 1㎜의 위치에서 나이프 에지에 의한, 속도 1㎜/분으로 스트로크 0.34㎜의 변위의 부하 및 제하를 행하고, 당해 부하 및 제하를 합계 10회 행하였을 때의 상기 표점 거리의 위치에서의 영구 변형량인 처짐량 H(㎜)를 판 두께 t(㎜)로 나눈 값인 H/t가 1.04 이하이다.

Inventors

  • 도노무라 히데츠구
  • 츠지에 겐타

Assignees

  • 제이엑스금속주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240725
Priority Date
20231207

Claims (12)

  1. 1.0 내지 4.0질량％의 Ni, 0.1 내지 1.0질량％의 Si 및 0.0 내지 1.5질량％의 Co를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 실온에서, 폭 5㎜의 시험편을 외팔보식으로 지지하고, 그 자유단부의 고정부로부터의 표점 거리 1㎜의 위치에서 나이프 에지에 의한, 속도 1㎜/분으로 스트로크 0.34㎜의 변위의 부하 및 제하를 행하고, 당해 부하 및 제하를 합계 10회 행하였을 때의 상기 표점 거리의 위치에서의 영구 변형량인 처짐량 H(㎜)를 판 두께 t(㎜)로 나눈 값인 H/t가 1.04 이하인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처짐량 H가 0.052㎜ 이하인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  3. 제1항에 있어서, 상기 H/t가 0.45 이상인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 H/t가 0.92 이하인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판 두께 t가 0.04 내지 0.40㎜인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, Si에 대한 Ni의 질량비가 3.5 내지 5.0인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, JIS-Z2241에 따라 측정한 압연 평행 방향의 0.2％ 내력이 900MPa 이상인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, JIS-H0505에 따라 측정한 25℃의 도전율이 35％ IACS 이상인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, Mg, Mn, Sn, Zn 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 총량으로 0.0050 내지 1.0질량％ 더 함유하는, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, P, B, Ti, Zr, Al, Fe 및 Ag로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 총량으로 0.0050 내지 1.0질량％ 더 함유하는, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금.
  11. 제1항 또는 제2항에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금을 구비하는, 단자.
  12. 제11항에 기재된 단자를 구비하는, 전자 부품.

Description

Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금, 단자 및 전자 부품 본 개시는, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금, 단자 및 전자 부품에 관한 것이다. 종래부터, 단자나 커넥터의 재료로서, 고용 강화형 합금인 황동이나 인청동이 사용되어 왔다. 전자 기기의 고성능화에 수반하여, 사용되는 구리 합금에는 강도 및 도전성의 향상이 요구되고 있다. 따라서, 종래의 고용 강화형의 구리 합금에 비해, 강도 및 전기 전도성이 우수한 석출 강화형의 구리 합금(예를 들어, 콜슨 합금)이 사용되고 있다. 석출 강화형의 구리 합금은, 용체화 처리된 과포화 고용체를 시효 처리함으로써, 미세한 석출물이 균일하게 분산되어, 합금의 강도가 높아짐과 함께, 구리 중의 고용 원소량이 감소해서 도전성이 향상된다. 이 때문에, 석출 강화형의 구리 합금은, 우수한 기계적 성질 및 도전성을 가질 수 있다. 석출 강화형 구리 합금으로서, 콜슨 합금의 1종인 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금이 개발되어 있다(특허문헌 1). Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금을 스프링 재료로서 사용하면, 영구 변형인 「처짐」이 발생한다는 문제가 있다. 따라서, 특허문헌 1의 기술에서는, 모상 중에 미세한 제2 상 입자를 석출시킴으로써, 처짐을 저감시키고 있다. 도 1은 처짐량의 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 1의 좌우 방향이 시험편의 장변 방향이며, 도 1에 대하여 전후 방향이 시험편의 폭 방향이다. 이하, 본 개시의 실시 형태에 따른 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금에 대하여 설명한다. 본 개시에 있어서 「A 내지 B」란, 「A 이상 또한 B 이하」를 나타내는 것으로 한다. 본 개시의 실시 형태는 이하의 양태로 할 수 있다. [1] 1.0 내지 4.0질량％의 Ni, 0.1 내지 1.0질량％의 Si 및 0.0 내지 1.5질량％의 Co를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 실온에서, 폭 5㎜의 시험편을 외팔보식으로 지지하고, 그 자유단부의 고정부로부터의 표점 거리 1㎜의 위치에서 나이프 에지에 의한, 속도 1㎜/분으로 스트로크 0.34㎜의 변위의 부하 및 제하를 행하고, 당해 부하 및 제하를 합계 10회 행하였을 때의 상기 표점 거리의 위치에서의 영구 변형량인 처짐량 H(㎜)를 판 두께 t(㎜)로 나눈 값인 H/t가 1.04 이하인, Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [2] 상기 처짐량 H가 0.052㎜ 이하인, [1]에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [3] 상기 H/t가 0.45 이상인, [1] 또는 [2]에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [4] 상기 H/t가 0.92 이하인, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [5] 상기 판 두께 t가 0.04 내지 0.40㎜인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [6] Si에 대한 Ni의 질량비가 3.5 내지 5.0인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [7] JIS-Z2241에 따라 측정한 압연 평행 방향의 0.2％ 내력이 900MPa 이상인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [8] JIS-H0505에 따라 측정한 25℃의 도전율이 35％ IACS 이상인, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [9] Mg, Mn, Sn, Zn 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 총량으로 0.0050 내지 1.0질량％ 더 함유하는, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [10] P, B, Ti, Zr, Al, Fe 및 Ag로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 총량으로 0.0050 내지 1.0질량％ 더 함유하는, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금. [11] [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금을 구비하는, 단자. [12] [11]에 기재된 단자를 구비하는, 전자 부품. 본 개시의 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금(이하, 「Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금」을 「구리 합금」이라고도 칭함)은, 1.0 내지 4.0질량％의 Ni, 0.1 내지 1.0질량％의 Si 및 0.0 내지 1.5질량％의 Co를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 실온에서, 폭 5㎜의 시험편을 외팔보식으로 지지하고, 그 자유단부의 고정부로부터의 표점 거리 1㎜의 위치에서 나이프 에지에 의한, 속도 1㎜/분으로 스트로크 0.34㎜의 변위의 부하 및 제하를 행하고, 당해 부하 및 제하를 합계 10회 행하였을 때의 표점 거리 위치에서의 영구 변형량인 처짐량 H(㎜)를 판 두께 t(㎜)로 나눈 값인 H/t가 1.04 이하이다. 이상의 구성에 의하면, 처짐을 한층 더 저감한 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금이 얻어진다. 최근, 예를 들어 단자 등의 소형화 및 고전류화에 수반하여, 높은 강도 및 높은 도전성을 갖는 재료가 요구되고 있다. 본 개시의 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금은, 높은 강도 및 도전성도 갖고 있다. Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금은, 콜슨 합금의 1종이다. 콜슨 합금의 강도는, 석출 강화에 기여하는 Ni 및 Co의 합계량이 많아질수록 향상되는 것이 기대된다. 석출 강화형의 Cu-Ni-Co-Si계 구리 합금에 있어서는, 시효 처리 후에, 필요에 따라 마무리 압연, 변형 제거 어닐링을 행한다. 또한, 변형 제거 어닐링한 경우에 발생하는 표면의 산화 피막을 제거하기 위해서, 연마를 행한다. 연마의 전에 산세를 행하는 경우도 있다. 그러나, 연마를 행하면, 재료 표면이 깎임으로써 표면에 잔류 응력이 발생하고, 처짐량이 증가하는 것이 판명되었다. 이에, 본 발명자는, 변형 제거 어닐링 후의 연마를 행하지 않음으로써, 처짐을 한층 더 저감할 수 있음을 알아내었다. 처짐이 작을수록, 단자 등을 더욱 소형화할 수 있다. (조성) [Ni 및 Si] 본 개시의 구리 합금은, 구리 합금을 100질량％로 하여, 1.0 내지 4.0질량％의 Ni 및 0.1 내지 1.0질량％의 Si를 함유한다. Ni 및 Si는, 적당한 열처리를 실시함으로써 금속간 화합물을 형성한다. 이에 의해, 구리 합금의 도전율을 열화시키지 않고 강도를 향상시킬 수 있다. 본 개시의 구리 합금에 있어서는, Si에 대한 Ni의 질량비(이하, 「Ni/Si비」라고 함)는, 3.5 내지 5.0이어도 된다. Ni 또는 Si의 함유량이 상기 범위 미만이면, 강도의 향상 효과를 얻지 못하고, 상기 범위를 초과하면 도전성 및 열간 가공성이 저하된다. Ni/Si비가 3.5 미만인 경우, 및 Ni/Si비가 5.0을 초과한 경우에는, 모두 다 도전율이 저하될 우려가 있다. [Co] 본 개시의 구리 합금은, 0.0 내지 1.5질량％의 Co를 함유한다. Co의 함유량이 1.5질량％를 초과하면, Ni, Si와 금속 간 화합물을 전부 형성할 수 없게 된 Co가 도전율을 낮추는 작용을 하고, 열간 가공성이 저하된다. [다른 첨가 원소] 본 개시의 구리 합금은, Mg, Mn, Sn, Zn 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소(이하, 「제1 첨가 원소」라고 함)를 총량으로 0.0050 내지 1.0질량％ 더 함유해도 된다. 본 개시의 구리 합금은, 바람직하게는 제1 첨가 원소를 0.050질량％ 이상, 및/또는, 0.50질량％ 이하 함유하고 있어도 된다. Mg는, 구리 합금의 강도 및 내응력 완화 특성을 향상시킬 수 있다. Mn은, 구리 합금의 강도 및 열간 가공성을 향상시킬 수 있다. Sn은, 구리 합금의 강도를 향상시킬 수 있다. Zn은, 땜납 접합부의 내열성을 향상시킬 수 있다. Cr은, Ni와 마찬가지로, Si와 화합물을 형성하여 석출 경화하기 때문에, 도전율을 열화시키지 않고 강도를 향상시킬 수 있다. 제1 첨가 원소의 총량이 상기 범위 미만이면, 상기한 효과가 얻어지기 어려워진다. 또한, 제1 첨가 원소의 총량이 상기 범위를 초과하면, 도전율의 저하를 초래하는 경우가 있다. 본 개시의 구리 합금은, 바람직하게는 제1 첨가 원소를 0.010질량％ 이상, 및/또는 0.2질량％ 이하 함유하고 있어도 된다. 본 개시의 구리 합금은, P, B, Ti, Zr, Al, Fe 및 Ag로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소(이하, 「제2 첨가 원소」라고 함)를 총량으로 0.0050 내지 1.0질량％ 더 함유해도 된다. 이에 의해, 도전율, 강도, 응력 완화 특성, 도금성 등의 제품 특성을 개선할 수 있다. 제2 첨가 원소의 총량이 상기 범위 미만이면, 상기한 효과를 얻지 못하고, 상기 범위를 초과하면, 도전율의 저하를 초래하는 경우가 있다. 본 개시의 구리 합금은, 바람직하게는 제2 첨가 원소를 0.010질량％ 이상, 및/또는 0.2질량％ 이하 함유하고 있어도 된다. [잔부] 본 개시의 구리 합금 잔부(즉, 상술한 원소 이외)는, Cu 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 S 및 O 등을 들 수 있다. 불가피적 불순물로서 포함되는 각 원소의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 100질량ppm 이하이다. 불가피적 불순물의 각 원소의 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전형적으로는, 0질량ppm 이상이다. (조성의 측정) 구리 합금의 조성은, 형광 X선 분석에 의해 측정할 수 있다. 형광 X선 분석 장치로서, 리가쿠사제 Simultix14 또는 이와 동등한 장치를 사용할 수 있다. 분석면은 표면 최대 조도 Rz(JIS-B0601(2013))가 6.3㎛ 이하로 되도록 절삭 혹은 기계 연마한 것을 사용하면 된다. 용해 주조 중의 용탕으로부터 분석 샘플을 채취하는 경우에는 30 내지 40㎜Φ, 두께 50 내지 80㎜ 정도의 형상에 주입한 후, 두께 10 내지 20㎜ 정도로 절단한 후, 절단면을 분석면으로 할 수 있다. 구리 합금의 조성은, 습식 분석에 의해 측정할 수도 있다. Ni는 구리 분리 디메틸글리옥심 중량법(JIS-H1056(2003))을 이용해도 되고, Si는 이산화규소 중량법(JIS-