銅合金材料、電氣電子部件以及銅合金材料的制造方法

專利名稱：銅合金材料、電氣電子部件以及銅合金材料的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種銅合金材料、使用該銅合金材料的電氣電子部件以及銅合金材料的制造方法，該銅合金材料適用于電氣/電子設備用的引線框、連接器、端子材料、繼電器、 開關、插座等。
背景技術：
作為用于電氣/電子設備用途的銅合金材料所要求的特性項目，例如有導電率、 耐力(屈服應力)、抗拉強度、彎曲加工性、以及抗應力松弛特性等。近年來，伴隨著電氣/ 電子設備的小型化、輕量化、高功能化、高密度安裝化、以及使用環境的高溫化，對這些特性的要求水平變高。以往，一般作為電氣/電子設備用材料，除了鐵系材料之外，也廣泛使用著磷青銅、紅銅、黃銅等銅系材料。這些銅合金是通過錫(Sn)、鋅(Zn)的固溶強化、以及軋制、拉絲等的冷軋加工的加工固化的組合來提高強度。在該方法中，導電率不充分，另外由于通過提高冷軋加工率來得到高強度，因此導致彎曲加工性、抗應力松弛特性下降。作為替代它的提高強度的方法，除了固溶強化以及加工固化的組合之外，還有在材料中析出微細的第二相的析出強化。該強化方法具有除了強度變高之外、還同時提高導電率的優點，因此在大多數合金系中使用。其中，尤其在銅(Cu)中微細地析出鎳(Ni)和硅(Si)的化合物來進行強化的 Cu-Ni-Si 系合金(例如，作為 CDA (Copper Development Association，銅業發展協會)注冊合金的CDA70250)由于是高強度的，因此被廣泛使用。另外，進一步將Ni的一部分或者全部由鈷(Co)進行替換的Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系合金，具有導電率比Cu-Ni-Si系還高的優點，在一部分的用途中使用。但是，伴隨著迄今為止用于電子設備、汽車的部件的小型化，所使用的電氣電子部件以更小的半徑來實施彎曲加工，強烈要求高強度且彎曲加工性優異的銅合金材料。在以往的Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Ni-Si系中，為了得到高的強度，有提高軋制加工率并通過加工固化來提高強度的方法，但是該方法如上所述那樣導致彎曲加工性下降，無法同時實現高強度和良好的彎曲加工性。針對該提高彎曲加工性的要求，提出了若干通過結晶取向的控制來解決的方法。 在專利文獻1中發現在Cu-Ni-Si系銅合金中，在結晶取向是結晶粒子直徑、和從{311}、 {220}、{200}面的X線衍射強度滿足某個條件的結晶取向的情況下，彎曲加工性優異。另外，在專利文獻2中發現在Cu-Ni-Si系銅合金中，在結晶取向是從{200}面以及{220}面的X線衍射強度滿足某個條件的結晶取向的情況下，彎曲加工性優異。另外，在專利文獻3 中發現在Cu-Ni-Si系銅合金中，通過控制Cube取向{100}<001>的比例來實現優異的彎曲加工性。專利文獻1 日本特開2006-009137號公報專利文獻2 日本特開2008-013836號公報
專利文獻3 日本特開2006-283059號公報

發明內容
但是，在專利文獻1以及專利文獻2中記載的發明中，利用從特定面的X線衍射來進行的結晶取向的分析，由于與具有一定寬度的結晶取向的分布中僅屬于一部分的特定面有關，因此有時不能充分地控制結晶取向且對彎曲加工性的改善效果不充分。另外，在專利文獻3中記載的發明中，由于通過固溶化熱處理后的軋制加工率的降低來實現結晶取向的控制，因此有時強度不充分。另一方面，伴隨著近年來電氣/電子設備的越發小型化、高功能化、高密度安裝化等，對于電氣/電子設備用的銅合金材料，越來越要求比在所述各專利文獻中記載的發明中假定的彎曲加工性還高的彎曲加工性，但是在各專利文獻中記載的技術的范圍內滿足該要求是極為困難的。鑒于如上所述的問題點，本發明的課題在于提供一種銅合金材料、使用該銅合金材料的電氣電子部件、以及所述銅合金材料的制造方法，所述銅合金材料的彎曲加工性優異，具有優異的強度，適用于電氣/電子設備用的引線框、連接器、端子材料等、以及汽車車載用等的連接器、端子材料、繼電器、開關等。本發明人對適于電氣/電子部件用途的銅合金進行了研究，在Cu-Ni-Si系、 Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系的銅合金中，為了大幅地提高彎曲加工性、強度、導電性、抗應力松弛特性，關注了結晶取向的單取向性、集成度，特別是發現了在以S取向{231}<346>為中心的30°以內的取向的集成度和彎曲加工性之間具有相關，并且進行潛心研究而最終完成了本發明。根據本發明，提供以下手段(1) 一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、含有0. 1 1. 5質量％的Si、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成， 其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入 30°以內的晶粒的面積率為60%以上。(2)如上述(1)所述的銅合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si組成的第1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為50 IOOOnm的粒子，以IO4個/mm2 IO8個/ mm2的密度存在。(3) 一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者 2種、含有0. 1 1. 5質量％的Si、合計含有0. 005 1. 0質量％的選自由B、P、Cr、Fe、Ti、 Zr.Mn.Al以及Hf組成的第2添加元素群的至少1種元素、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346> 的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。(4)如上述(3)所述的銅合金材料，其特征在于選自由以由Ni、Co、Si組成的第 1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為50 IOOOnm的粒子、將選自所述第1添加元素群的至少1種元素和選自所述第2添加元素群的至少1種元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子、以及將選自所述第2添加元素群的至少2種以上元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子組成的群的至少1種粒子，以合計IO4個/mm2 IO8個/mm2的密度存在。
(5) 一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、含有0. 1 1.5質量％的31、合計含有0. 005 2.0質量％的選自由Sn、Zn、Ag、 Mg組成的第3添加元素群的至少1種元素、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。(6)如上述(5)所述的銅合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si組成的第1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為50 IOOOnm的粒子，以IO4個/mm2 IO8個/ mm2的密度存在。(7) 一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、含有0. 1 1. 5質量％的Si、合計含有0. 005 1. 0質量％的選自由B、P、Cr、Fe、 Ti、Zr、Mn、Al以及Hf組成的第2添加元素群的至少1種元素、合計含有0. 005 2. 0質量％的選自由Sn、Zn、Ag、Mg組成的第3添加元素群的至少1種元素、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向 {231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。(8)如上述(7)所述的銅合金材料，其特征在于選自由以由Ni、Co、Si組成的第 1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為50 IOOOnm的粒子、將選自所述第1添加元素群的至少1種元素和選自所述第2添加元素群的至少1種元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子、以及將選自所述第2添加元素群的至少2種以上元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子組成的群的至少1種粒子，以合計IO4個/mm2 IO8個/mm2的密度存在。(9) 一種電氣電子部件，其是對如上述(1) (8)中任意一項所述的銅合金材料進行加工而形成的。(10) 一種銅合金材料的制造方法，用于制造如上述(1) (8)中任意一項所述的銅合金材料，其特征在于按照記載順序實施下述各個步驟鑄造具有所述合金組成的銅合金來得到鑄塊的步驟[步驟1]、對所述鑄塊進行均質化熱處理的步驟[步驟2]、對進行了均質化熱處理的鑄塊進行熱軋制的步驟[步驟3]、進行冷軋制的步驟[步驟6]、進行熱處理的步驟[步驟7]、進行中間固溶化熱處理的步驟[步驟8]、進行冷軋制的步驟[步驟 9]、進行時效析出熱處理的步驟[步驟10]、進行精冷軋制的步驟[步驟11]、以及進行調質退火的步驟[步驟12]，這里，所述進行熱軋制的步驟[步驟3]是以500°C以上且50%以上的加工率來進行的，所述進行熱處理的步驟[步驟7]是以400 800°C且5秒 20小時的范圍內進行的，且當將所述進行冷軋制的步驟[步驟9]中的加工率設為Rl (%)、將所述進行精冷軋制的步驟[步驟11]中的加工率設為R2(%)時，使R1+R2的值落入5 65%的范圍內。這里，在僅是稱為粒子的情況下，是指析出在母材(matrix)中的析出物(金屬間化合物)的粒子，區別于母材的晶粒。發明的效果本發明的銅合金材料、優選是銅合金板材，其強度、彎曲加工性、導電率、抗應力松弛特性等各特性優異，適合用于電氣/電子設備的部件的用途。本發明的電氣/電子設備部件由于使用所述銅合金材料來形成，因此起到即使以更小的半徑來實施彎曲加工也能夠應對的優異的效果。并且，本發明的銅合金材料的制造方法適合作為制造所述銅合金材料的方法。通過適當參考后附的附圖、并閱讀下述記載的內容，將會更加清楚地了解本發明的上述以及其他的特征以及優點。


圖1 (a)以及圖1 (b)是抗應力松弛特性的試驗方法的說明圖，圖1 (a)表示熱處理前的狀態，圖1(b)表示熱處理后的狀態。
具體實施例方式對本發明的銅合金材料的優選實施方式進行詳細說明。這里，“銅合金材料”是指 (在加工前具有預定的合金組成的)銅合金原材料被加工成預定形狀(例如，板、條、箔、棒、 線等)之后的材料。此外，作為實施方式，對板材、條材進行說明。在本發明中，針對作為添加在銅(Cu)中的第1添加元素群的鎳(Ni)、鈷(Co)和硅(Si)，通過控制各自的添加量，能夠析出Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si的化合物來提高銅合金的強度。其添加量是合計0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種，優選是0. 6 4. 5質量％，更優選是0. 8 4. 0質量％。Ni的添加量優選是0. 4 3. 0質量％，更優選是 0.5 2.8質量％，另一方面，Co的添加量優選是0. 2 1.5質量％，更優選是0.3 1.2 質量％。當Ni以及Co的添加量合計比5.0質量％還多時導致導電率下降，另外當合計比 0.4質量％還少時強度不足。另外，Si的含有量是0. 1 1.5質量％，優選是0.2 1.2質量％。為了改善銅合金材料的彎曲加工性，本發明人調查了在彎曲加工部中產生的裂紋的產生原因。結果了解到作為彎曲加工性差的材料的特征，在傾角大的晶粒邊界的周邊局部地蓄積位錯、加工固化，應力集中進而產生裂紋。作為其對策，發現為了降低傾角大的晶粒邊界的比例，使結晶取向一致是有效的。即發現在從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上的情況下，表示良好的彎曲加工性。該單取向性越高，彎曲加工性越優異，該面積率優選是70%以上，更優選是80%以上。此外，本說明書中的面積率的定義將后述。本說明書中的結晶取向的表示方法，采用以材料的軋制方向(RD)為X軸、板寬方向(TD)為Y軸、軋制法線方向(ND)為Z軸的直角坐標系，使用材料中的各區域垂直于Z 軸的(平行于軋制面的)結晶面的指數(hkl)、和平行于X軸的結晶方向的指數[uvw]，以 (hkl) [uvw]的形式表示。另外，如(132) [6-43]和(231) [3-46]等那樣，針對銅合金的立方晶格的對稱等效的取向，使用表示同族的括號，表示為{hkl}<UVW>。在本發明中的上述結晶取向的分析中，使用了 EBSD法。EBSD法是如下技術其是 Electron Back Scatter Diffraction(電子背散射衍射)的簡稱，是使用在掃描電子顯微鏡Scanning Electron Microscope :SEM)內向試驗用材料照射電子線時產生的反射電子菊池線衍射(菊池花樣)的結晶取向分析技術。這里，對包含200個以上的晶粒、長度為 500 μ m的正方形的試驗用材料面積，以0. 5 μ m的步伐進行掃描來分析了取向。在本發明中，以是否落入下面所述的預定的偏差角度范圍內來規定具有所述S取向的集合組織取向成分的晶粒及其原子面的面積。關于從由上述指數表示的理想取向的偏差角度，通過對(i)各測量點的結晶取向、以及(ii)作為成為對象的理想取向的S取向，以(i)和(ii)共用的旋轉軸為中心來計算旋轉角，并設為偏差角度。例如，對于S取向(231) [6-43], (121K1-11]成為以(20 10 17)方向為旋轉軸旋轉了 19.4°的關系，將該角度設為偏差角度。所述共用的旋轉軸是40 以下的三個整數，但是采用的是其中的能夠以最小的偏差角度表現的旋轉軸。對全部的測量點計算其偏差角度并將小數點第1位為止設為有效數字，將具有從S取向偏差30°以內的取向的晶粒的面積除以全測量面積，來設為具有S取向的原子面的面積率。在利用EBSD的取向分析中得到的信息，包含電子線侵入試驗用材料的數IOnm深度為止的取向信息，但是相對于測量的寬度足夠小，因此本說明書中記載為面積率。另外， 取向分布在板厚方向中不同，因此利用EBSD的取向分析優選是在板厚方向上任意取幾個點來取平均。接著，說明使銅合金的結晶取向集聚在以S取向為中心的取向上的方法。這里，以析出型銅合金的板材(條材)為例進行說明。一般，如下地制造析出型銅合金將進行均質化熱處理的鑄塊由熱軋和冷軋的各步驟來進行薄板化，以700 1020°C的溫度范圍進行中間固溶化熱處理來使溶質原子再固溶之后，通過時效析出熱處理和精冷軋制來滿足所需的強度。關于銅合金的集合組織，通過該一系列步驟中的中間固溶化熱處理中引起的再結晶來決定其大概，根據精軋制中引起的取向的旋轉來最終決定。這里，關于銅合金的集合組織中的結晶取向，本發明人得到以下發現。該發現是 例如針對銅合金的軋制材料，(1)最終狀態的軋制材料中以S取向為中心其30°以內的范圍的結晶取向的比例高，這對彎曲特性的提高是重要的；(2)作為所述(1)的前提，S取向及其30°以內的范圍的結晶取向在進行中間固溶化熱處理之前的軋制材料中包含很多、以及在中間固溶化熱處理中的再結晶中保存軋制材料的結晶取向，這對增加最終狀態的S取向及其30°以內的范圍的結晶取向是重要的。而且發現在中間固溶化熱處理中為了保存軋制材料的結晶取向，將50 IOOnm 的直徑的粒子分散在固溶化熱處理材中而使其密度成為IO4個/mm2 IO8個/mm2，這是有效的。認為這是因為當軋制材料通過中間固溶化熱處理進行再結晶時，該粒子抑制再結晶界面的移動，抑制由晶粒成長引起的Cube取向等與S取向的偏差角度大的結晶取向的發展。在粒子的大小不足50nm、或粒子的密度小于IO4個/mm2的情況下，抑制晶粒邊界的移動的效果不足，因此不是優選的。另外，在粒子的大小超過lOOOnm、或粒子的密度超過IO8 個/mm2的情況下，在彎曲加工變形中粒子成為應力集中點，成為產生裂紋的原因，因此不是優選的。粒子的大小更優選是75 800nm，粒子的密度更優選是5X IO4個/mm2 5X IO7 個/W。關于將50 IOOOnm的直徑的粒子以IO4個/mm2 IO8個/mm2的密度分散在中間固溶化熱處理材中的方法，例如有以下兩種方法添加添加元素的方法、以及利用在中間固溶化熱處理之前引入退火工序的制造工藝的方法。上述兩種方法中的任意一種方法都能夠使粒子分散在中間固溶化熱處理材中。另外，并用上述兩種方法也能夠使粒子分散在中間固溶化熱處理材中。
在使用第1添加元素群的元素的情況下，不使用其它添加元素也能夠通過制造工藝來使粒子分散在集合組織中。粒子的構成元素是Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si、Ni-Cu-Si、 Co-Cu-Si、Ni-Co-Cu-Si 等。另外，通過使用與第1添加元素群的元素不同的第2添加元素群的元素，能夠使粒子分散在集合組織中。作為該情況下的第2添加元素群的元素，B、P、Cr、Fe、Ti、Zr、Mn、Al 以及Hf是有效的。在使用第2添加元素群的元素來使粒子分散在集合組織中的情況下，包含(a)第2添加元素群的元素由單體來構成粒子的情況；(b)第2添加元素群的元素與其它添加元素形成化合物來構成粒子的情況；(c)第2添加元素群的元素如Cu-Zr、Cu-Hf等那樣與銅形成化合物來構成粒子的情況。另外，作為(b)的情況，例如有(bl)第1添加元素群的元素和第2添加元素群的元素形成化合物的情況；( )第2添加元素群的元素彼此之間形成化合物的情況。所述(bl)的情況是形成Cr-Ni-Si、Co-Cr-Si、Ni-Zr、Ni-Mn-Zr、 Ni-Ti、Co-Ti、Ni-Co-Ti、Fe-Ni-Si、Fe-Si、Mn-Si、Ni-Mn-P、Ni-P、Fe-Ni-P、Ni-B、Ni-Cr-B、 Ni-Co-B、Ni-Co-Hf-Si、Ni-Co-Al、Co-Ni-P等化合物的情況。同樣地，所述( )的情況是形成 Fe-P> Fe-Zr > Mn-B> Fe-B> Cr-B> Mn_Fe_B、Mn-Zr > Fe-Mn-Zr > Mn-Zr > Al-Hf、Al-Zr > Al-Cr 等化合物的情況。另外，在使用第2添加元素群的元素的情況下，除了添加形成所述(bl) (b2)等化合物的添加元素的方法之外，通過結合在中間固溶化熱處理之前附加退火熱處理的制造工藝的方法來實施，使得粒子更進一步容易地分散在中間固溶化熱處理材中。當第2添加元素群的元素的總量超過1. O質量％時產生導電率下降的弊端，因此不是優選的。為了充分利用添加效果且不使導電率下降，需要使總量成為0. 005 1. O質量％，優選是0. 01質量％ 0. 9質量％，更優選是0. 03質量％ 0. 8質量％。接著，說明根據本發明的銅合金材料的制造方法。本發明的從S取向的偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率成為60%以上的狀態，例如能夠通過本發明的制造方法來得到。一般，析出型銅合金的制造方法是鑄造銅合金原料[步驟1]來得到鑄塊，對它進行均質化熱處理[步驟2]，之后進行熱軋制等熱軋加工[步驟3]，按照順序進行水冷[步驟4]、端銑[步驟5]、冷軋制[步驟6]來實現薄板化，在700 1020°C的溫度范圍內進行中間固溶化熱處理[步驟8]來使溶質原子再固溶之后，通過時效析出熱處理[步驟10]和精冷軋制[步驟11]來滿足所需的強度。在該一系列步驟中，材料的集合組織是通過在中間固溶化熱處理中引起的再結晶來決定大概，根據在精軋制中引起的取向的旋轉來最終決定。作為本發明的銅合金材料的制造方法，例如舉出如下方法通過高頻熔融爐來熔解由預定的合金成分組成形成的銅合金原料，并鑄造它來得到鑄塊[步驟1]，在900 1020°C下對該鑄塊實施3分鐘 10小時的均質化熱處理[步驟2]，在500°C以上1020°C 以下的溫度范圍內以50% 99 %的加工率進行熱軋制[步驟3]，進行水冷[步驟4]、端銑[步驟5]、加工率50%以上且99. 8%以下的冷軋制[步驟6]、在400 800°C下保持5 秒 20小時的(退火)熱處理[步驟7]、在750 1020°C下保持5秒 1小時的中間固溶化熱處理[步驟8]、加工率Rl為2. 5% 50%的冷軋加工[步驟9] ,400 700°C且5 分鐘 10小時的時效析出熱處理[步驟10]、加工率R2為2. 5% 35%的精軋制[步驟11]、200 600°C且5秒 10小時的調質退火[步驟12]的各工序，通過以該順序進行所述[步驟1] [步驟12]來得到本發明的銅合金材料。本發明的銅合金板材優選是通過上述的實施方式的制造方法來制造，但是在EBSD 測量中的結晶取向分析中，如果具有所述S取向的晶粒的原子面的面積率滿足規定的條件，則不限于必須以該順序進行上述[步驟1] [步驟12]的全部。在熱軋制[步驟3]的結束溫度低的情況下，析出速度變慢，因此并非必須進行水冷[步驟4]。關于在哪個溫度以下結束熱軋制就不需要進行水冷，這根據合金濃度、熱軋制中的析出量而不同，適當選擇即可。根據熱軋制后的材料表面的水銹情況，有時還省略端銑 [步驟5]。另外，根據酸洗凈等的溶解，也可以消除水銹。在本發明的制造方法中，所述熱軋制等的熱軋加工[步驟3]是在500°C以上且 50%以上的加工率范圍內進行，在所述冷軋制[步驟6]和所述中間固溶化熱處理[步驟8] 之間加入以400 800°C在5秒 20小時的范圍內進行的熱處理[步驟7]，由此，在所述中間固溶化熱處理[步驟8]中的再結晶集合組織中從S取向偏差30°以內的結晶取向區域的面積率增加。而且，在所述中間固溶化熱處理[步驟8]的再結晶中析出抑制粒界移動的粒子是重要的。所述熱處理[步驟7]優選是以400 800°C進行5秒 20小時使得與所述中間固溶化熱處理[步驟8]相比成為低溫。更優選是450 750°C且30秒 5小時。在該條件以外，導致粒子的析出變得不充分。另外，為了在所述熱處理[步驟7]中析出一定密度的粒子，所述熱軋制[步驟3] 的條件需要設為得到接近過飽和固溶體的條件。另外，在所述熱軋制[步驟3]完成的結晶粒子直徑為40 μ m以上等那樣粗大的情況下，在所述冷軋制[步驟6]中難以使從S取向偏差30°以內的結晶取向發展，因此不是優選的。在所述熱軋制[步驟3]時的材料溫度不足 500°C的情況下，由于促進析出，因此不是優選的。另外，在加工率不足50%的情況下，所述熱軋制[步驟3]完成的結晶粒子直徑變得粗大，因此不是優選的。從以上的觀點出發，所述熱軋制[步驟3]優選是進行材料溫度500°C以上且加工率50%以上的軋制。更優選是， 材料溫度550°C以上且加工率60%以上。另外，在所述中間固溶化熱處理[步驟8]之后，實施冷軋制[步驟9]、所述時效析出熱處理[步驟10]、所述精冷軋制[步驟11]以及調質退火[步驟12]。為了區別步驟6 的冷軋制和步驟9的冷軋制，有時將步驟6設為“熱軋制后的冷軋制”、將步驟9設為“中間固溶化熱處理后的冷軋制”。這里，所述中間固溶化熱處理后的冷軋制[步驟9]和所述精冷軋制[步驟11]的各自的加工率Rl和R2的合計，優選是5 65%的范圍。更優選是，加工率Rl和R2的合計是10 50%。在加工率Rl和R2的合計低于5%的情況下，加工固化量少，強度不充分，在加工率Rl和R2的合計高于65%的情況下，由于過剩地加工固化材料而導致彎曲加工性顯著劣化。此外，如下地計算出加工率Rl和R2。Rl (% ) = (t[8]_t[9])/t[9]*100R2(% ) = (t[9]_t[ll])/t[ll]*100這里，t[8]、t[9]、t[ll]分別是所述中間固溶化熱處理[步驟8]后的板厚、所述中間固溶化熱處理后的冷軋制[步驟9]后的板厚、所述精冷軋制[步驟11]后的板厚。
接著，示出提高抗應力松弛特性等的特性(二次特性)的添加元素的效果。作為優選的添加元素，可舉出Sn、ai、Ag、Mg。為了充分利用添加效果、且不降低導電率，在添加時需要使總量成為0. 005 2. 0質量％，優選是0. 01 0. 9質量％，更優選是0. 03 0. 8 質量％。當這些添加元素的總量超過1質量％時產生使導電率下降的弊端，因此不是優選的。此外，在這些添加元素的總量少于0. 005質量％的情況下，幾乎不發揮添加這些元素的效果。下面示出各元素的添加效果。Mg、Sn、Zn通過添加在Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Co-Si 系、Cu-Co-Si系銅合金中來提高抗應力松弛特性。與分別單獨添加的情況相比，一并添加的情況下通過相輔相成的效果進一步提高抗應力松弛特性。另外，具有顯著改善焊接脆化的效果。另外，當包含Ag時，因固溶效果而具有提高強度的效果。通過滿足上述內容，能夠充分滿足例如連接器用銅合金板材所要求的特性。此外，在將本發明的銅合金材料作為板材來得到的情況下，對其板厚沒有特別限制，但是，例如優選是設為0. 05 0. 6mm的范圍。
實施例下面，根據實施例來更詳細地說明本發明，但是本發明不限于這些。(實施例1)將合金通過高頻熔融爐進行熔融，對它以0. 1 100°C /秒的冷卻速度進行鑄造 [步驟1]來得到鑄塊，其中，在所述合金中，添加了以表1以及表2所示的比例含有的第1 添加元素，而剩余部分由Cu和不可避免的雜質組成。對它以900 1020°C進行3分鐘 10 小時的均質化熱處理[步驟2]之后，以500 1020°C進行加工率50 95%的熱軋制[步驟3]之后進行淬火(與水冷[步驟4]相當)，為了消除氧化水銹而進行端銑[步驟5]。之后，進行加工率80%至99. 8%的冷軋制[步驟6] ,400 800°C且5秒 20小時的范圍的熱處理[步驟7]、750 1020°C且5秒 1小時的中間固溶化熱處理[步驟8]、加工率為 3 35%的冷軋制(中間固溶化熱處理的冷軋制)[步驟9] ,400 700°C且5分鐘 10小時的時效析出熱處理[步驟10]、加工率3 25%的精冷軋制[步驟11] ,200 600°C且5 秒 10小時的調質退火[步驟12]，由此形成試驗用材料。試驗用材料的厚度設為0. 15mm。 關于這些試驗用材料的組成以及特性，本發明例表示在表1中，比較例表示在表2中。在進行各熱處理、軋制之后，根據材料表面的氧化、粗糙度的狀態來進行酸洗凈、表面研磨，根據形狀來進行基于張力矯直機的矯正。此外，表2中的比較例1-5、1-6、1-7、1-8以不足500°C來進行上述工序內的熱軋制 [步驟3]，以不足400°C來進行熱處理[步驟7]，由此制造了試驗用材料。對該試驗用材料進行下述的特性調查。a.從S取向的偏差角度落入30°以內的區域的面積率[S取向]:根據EBSD法，以測量面積為500 μ m2、掃描步伐為0. 5 μ m的條件進行了測量。以包含200個以上的晶粒為基準對測量面積進行了調整。如上述那樣，針對從作為理想取向的S 取向具有30°以內的偏差角度的晶粒的原子面，求出相應的原子面的面積并進行合計，并且通過將該合計值除以全測量面積來算出面積率(％ )。b.彎曲加工性
與軋制方向垂直地切出為寬度10mm、長度35mm，將進行W彎曲使得彎曲的軸與軋制方向垂直的設為GW (Good Way)，將進行W彎曲使得彎曲的軸與軋制方向平行的設為 Bff (Bad Way)，由50倍的光學顯微鏡來觀察彎曲部，調查了裂紋的有無。沒有裂紋的判定為合格并將〇印記載在表(本實施例中為表1以及表2)中，有裂紋的判定為不合格并將X 印記載在表中。各彎曲部的彎曲角度設為90°，角彎曲部的內側半徑設為0.15mm。c. 0. 2% 耐力[YS]依據JIS Z2241對三個從軋制平行方向切出的JIS Z2201_i;3B號的試驗片進行了測定，并求出了其平均值。d.導電率[EC]在控制為20°C (士0.5°C)的恒溫槽中，通過四端子法測定了電阻率來算出導電率。此外，端子間距離設為lOOnm。e.第2相的粒子直徑和分布密度[粒子的大小和密度]:將試驗用材料沖裁為直徑3mm的圓形，使用雙噴射(Twin Jet)研磨法進行薄膜研磨來制作觀察試驗片。由加速電壓300kV的透射型電子顯微鏡分別任意地取10個視野來拍攝2000倍和40000倍的照片，測量了第2相的大小和密度。測量視野中粒子的個數，將其運算為相當于單位面積的個數(/mm2)。在化合物的鑒別中使用TEM附屬的EDX分析裝置。f.應力松弛率[SR]依據日本伸銅協會技術標準JCBAT309 :2001來進行測量。圖1 (a)以及1 (b)是抗應力松弛特性的試驗方法的說明圖。如圖1(a)所示，當對單側保持在試驗臺4上的試驗片 1承載了耐力的80%的初始應力時的試驗片1的位置，離基準有δ ^的距離。將其在150°C 的恒溫槽內保持1000小時(所述試驗片1的狀態下的熱處理)，解除承載后的試驗片2的位置，如圖1 (b)所示那樣，離基準有Ht的距離。試驗片3是沒有承載應力的情況下的試驗片，其位置離基準有Hl的距離。應力松弛率(％ )，是通過下述式來算出的。SR(% ) = {(Ht-H1) / ( δ ^H1)} XlOOg.特性的判定基準將0. 2%耐力(YS)為600MPa以上、彎曲加工性為90° W彎曲試驗中能夠沒有裂紋地進行彎曲加工的最小彎曲半徑ω除以板厚⑴的值(r/t)為1以下、導電率(EC)為 35% IACS以上、抗應力松弛特性為應力松弛率(SR) 30%以下的特性的銅合金材料設為表示良好特性的銅合金材料。表 1
1權利要求
1.一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、 含有0. 1 1.5質量％的Si、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。
2.如權利要求1所述的銅合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si組成的第1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為50 IOOOnm的粒子，以104個/_2 108個/_2的密度存在。
3.一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、 含有0. 1 1. 5質量％的Si、合計含有0. 005 1. 0質量％的選自由B、P、Cr、Fe、Ti、&、 MruAl以及Hf組成的第2添加元素群的至少1種元素、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。
4.如權利要求3所述的銅合金材料，其特征在于選自由以由Ni、Co、Si組成的第1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為 50 IOOOnm的粒子、將選自所述第1添加元素群的至少1種元素和選自所述第2添加元素群的至少1種元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子、以及將選自所述第 2添加元素群的至少2種以上元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子組成的群的至少1種粒子，以合計104個/mm2 108個/mm2的密度存在。
5.一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、 含有0. 1 1. 5質量％的Si、合計含有0. 005 2.0質量％的選自由Sn、ai、Ag、Mg組成的第3添加元素群的至少1種元素、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。
6.如權利要求5所述的銅合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si組成的第1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為50 IOOOnm的粒子，以104個/_2 108個/_2的密度存在。
7.一種銅合金材料，其具有合計含有0. 4 5. 0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、 含有0. 1 1. 5質量％的Si、合計含有0. 005 1. 0質量％的選自由B、P、Cr、Fe、Ti、&、 MruAl以及Hf組成的第2添加元素群的至少1種元素、合計含有0. 005 2. 0質量％的選自由Sn、ai、Ag、Mg組成的第3添加元素群的至少1種元素、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，其特征在于在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60%以上。
8.如權利要求7所述的銅合金材料，其特征在于選自由以由Ni、Co、Si組成的第1添加元素群中的任意2種以上元素構成的直徑為 50 IOOOnm的粒子、將選自所述第1添加元素群的至少1種元素和選自所述第2添加元素群的至少1種元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子、以及將選自所述第 2添加元素群的至少2種以上元素包含在構成元素中的直徑為50 IOOOnm的粒子組成的群的至少1種粒子，以合計104個/mm2 108個/mm2的密度存在。
9.一種電氣電子部件，其是對如權利要求1 8中任意一項所述的銅合金材料進行加工而形成的。
10.一種銅合金材料的制造方法，用于制造如權利要求1 8中任意一項所述的銅合金材料，其特征在于按照記載順序實施下述各個步驟鑄造具有所述合金組成的銅合金來得到鑄塊的步驟 [步驟1]、對所述鑄塊進行均質化熱處理的步驟[步驟幻、對進行了均質化熱處理的鑄塊進行熱軋制的步驟[步驟3]、進行冷軋制的步驟[步驟6]、進行熱處理的步驟[步驟7]、進行中間固溶化熱處理的步驟[步驟8]、進行冷軋制的步驟[步驟9]、進行時效析出熱處理的步驟[步驟10]、進行精冷軋制的步驟[步驟11]、以及進行調質退火的步驟[步驟12]，這里，所述進行熱軋制的步驟[步驟3]是以500°C以上且50%以上的加工率來進行的，所述進行熱處理的步驟[步驟7]是以400 800°C且5秒 20小時的范圍內進行的， 且當將所述進行冷軋制的步驟[步驟9]中的加工率設為Rl (% )、將所述進行精冷軋制的步驟[步驟11]中的加工率設為R2(% )時，使R1+R2的值落入5 65%的范圍內。
全文摘要
本發明涉及一種銅合金材料、對所述銅合金材料進行加工而形成的電氣電子部件、以及所述銅合金材料的制造方法，所述銅合金材料具有合計含有0.4～5.0質量％的Ni和Co中的1種或者2種、含有0.1～1.5質量％的Si、剩余部分由銅以及不可避免的雜質組成的合金組成，在EBSD測量中的結晶取向分析中，從S取向{231}的取向偏差角度落入30°以內的晶粒的面積率為60％以上。
文檔編號C22C9/04GK102197151SQ200980141828
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月22日 優先權日2008年10月22日
發明者廣瀨清慈, 江口立彥, 金子洋 申請人:古河電氣工業株式會社