电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用导电元件及端子的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种作为半导体装置的连接器、其他端子、或者电磁继电器的可动导 电片或引线框架等电子电气设备用导电元件使用的Cu-Zn-Sn系电子电气设备用铜合金、 使用该电子电气设备用铜合金的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用导电元件及 端子。
[0002] 本申请要求2012年12月28日在日本申请的专利申请2012-288051号及2013年 12月5日在日本申请的专利申请2013-252331号的优先权，并将其内容援用于本说明书中。
【背景技术】
[0003] 作为电子电气设备用导电元件的原材料，从强度、加工性及成本之间的均衡等观 点考虑，Cu-Zn合金一直以来被广泛使用。
[0004] 并且，当为连接器等端子时，为提高与相对侧导电部件之间的接触的可靠性，有时 对由Cu-Zn合金构成的基材（原材料板）的表面实施镀锡（Sn)来使用。以Cu-Zn合金作 为基材对其表面实施镀Sn的连接器等导电元件中，为了提高镀Sn材的再利用性，并且提高 强度，有时使用Cu-Zn-Sn系合金。
[0005] 其中，例如连接器等电子电气设备用导电元件一般是通过对厚度为0. 05~1. 0mm 左右的薄板（轧制板）实施冲压加工而作成规定形状，且通过对其至少一部分实施弯曲 加工而制造。此时，以在弯曲部分附近与相对侧导电部件进行接触来获得与相对侧导电部 件之间的电连接，并且通过弯曲部分的弹性维持与相对侧导电材之间的接触状态的方式使 用。
[0006] 用于这种电子电气设备用导电元件的电子电气设备用铜合金中，期望导电性、乳 制性或冲压加工性优异。而且，如前所述，以实施弯曲加工并通过其弯曲部分的弹性，在弯 曲部分附近维持与相对侧导电部件之间的接触状态的方式使用的连接器等的情况下，要求 弯曲加工性以及耐应力松弛特性优异。
[0007] 因此，例如专利文献1~3中提出有用于提高Cu-Zn-Sn系合金的耐应力松弛特性 的方法。
[0008] 专利文献1中示出了通过使Cu-Zn-Sn系合金中含有Ni而生成Ni-p系化合物，从 而能够提高耐应力松弛特性，并且添加Fe对于提高耐应力松弛特性也有效。
[0009] 专利文献2中记载了通过在Cu-Zn-Sn系合金中与P -起添加Ni和Fe而生成化 合物，从而能够提高强度、弹性和耐热性，上述强度、弹性和耐热性的提高意味着耐应力松 她特性的提尚。
[0010] 并且，专利文献3中记载了可通过在Cu-Zn-Sn系合金中添加Ni，并且将Ni/Sn比 调整在特定范围内，由此提高耐应力松弛特性，并且记载有微量添加Fe对于耐应力松弛特 性的提高也有效这一要旨的内容。
[0011] 而且，以引线框架材料作为对象的专利文献4中，记载有在Cu-Zn-Sn系合金中与 P -起添加Ni和Fe，将（Fe+Ni) /P的原子比调整在0. 2~3的范围内，从而生成Fe-P系化 合物、Ni-P系化合物和Fe-Ni-P系化合物，由此能够提高耐应力松弛特性这一要旨的内容。
[0012] 专利文献1 :日本专利公开平05-33087号公报
[0013] 专利文献2 :日本专利公开2006-283060号公报
[0014] 专利文献3 :日本专利第3953357号公报
[0015] 专利文献4 :日本专利第3717321号公报
[0016] 然而，专利文献1和2中仅考虑Ni、Fe和P的各自的含量，仅调整这些各自的含量 并不一定能够可靠且充分地提高耐应力松弛特性。
[0017] 并且，专利文献3中虽公开了调整Ni/Sn比，但完全没有考虑到P化合物与耐应力 松弛特性的关系，无法充分且可靠地实现耐应力松弛特性的提高。
[0018] 而且，专利文献4中，仅调整Fe、Ni和P的合计量与（Fe+Ni)/P的原子比，无法实 现耐应力松弛特性的充分提高。
[0019] 如上所述，以往所提出的方法无法充分提高Cu-Zn-Sn系合金的耐应力松弛特性。 因此，上述结构的连接器等中，随时间或者在高温环境下，残余应力松弛而无法维持与相对 侧导电部件之间的接触压力，从而有容易在早期产生接触不良等缺陷的问题。为避免这种 问题，以往不得不加大材料的壁厚，从而导致材料成本上升和重量增加。
[0020] 因此，强烈期望进一步可靠且充分地改善耐应力松弛特性。
[0021] 并且，在制造继电器或大型端子等较大尺寸的电子电气设备用导电元件时，大多 冲压加工成使电子电气设备用导电元件的长度方向朝向平行于铜合金轧制板的轧制方向 的方向。于是，在大型端子等中实施弯曲加工，以使弯曲的轴相对于铜合金轧制板的轧制方 向成正交方向。
[0022] 最近，随着电子电气设备的轻量化，实现了在这些电子设备或电气设备等中使用 的连接器等端子、继电器和引线框架等电子电气设备用导电元件的薄壁化。因此，在连接器 等端子中，为确保接触压力，有必要进行严格的弯曲加工，要求超过以往的弯曲加工性。
【发明内容】
[0023] 本发明是以如上述情况为背景而完成的，其课题在于提供一种耐应力松弛特性、 屈服强度-弯曲均衡性优异，即使弯曲加工成弯曲的轴相对于轧制方向成正交方向仍具有 优异的弯曲加工性，且适用于连接器等端子、继电器、引线框架等电子电气设备用导电元件 的电子电气设备用铜合金、使用该电子电气设备用铜合金的电子电气设备用铜合金薄板和 电子电气设备用导电元件及端子。
[0024] 本发明所涉及的电子电气设备用铜合金的特征在于，含有超过2. 0质量％且15. 0 质量％以下的Zn、0. 10质量％以上且0. 90质量％以下的Sn、0. 05质量％以上且小于1. 00 质量％的Ni、0. 001质量％以上且小于0. 100质量％的Fe和0. 005质量％以上且0. 100质 量％以下的P，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，Fe的含量与Ni的含量之比Fe/Ni以 原子比计，满足0. 002彡Fe/Ni < 1. 500,并且Ni及Fe的合计含量（Ni+Fe)与P的含量之 比（Ni+Fe)/P以原子比计，满足3. 0 < (Ni+Fe)/P < 100. 0,而且，Sn的含量与Ni及Fe的 合计量（附+?6)之比511八附+?6)以原子比计，满足0.10<511八附+?6)<5.00，并且，由 沿平行于轧制方向的方向进行拉伸试验时的强度TS与0. 2%屈服强度YS所算出的屈服比 丫5八5超过90%。
[0025] 根据上述结构的电子电气设备用铜合金，通过与P -起添加Ni及Fe，并限制Sn、 Ni、Fe及P相互间的添加比率，从而适当的存在从母相析出的含有Fe、Ni及P的[Ni，Fe] -P 系析出物，因此耐应力松弛特性充分优异，并且强度（屈服强度）也高，弯曲加工性也优异。
[0026] 另外，其中所谓[Ni，Fe]_P系析出物为Ni-Fe-P的3元系析出物，或者Fe-P或Ni-P 的2元系析出物，而且包含在这些析出物中含有其他元素，例如含有作为主成分的Cu、Zn、 Sn、作为杂质的05、(：、(：〇、0、]\1〇、]\111、]\%、21'和11等的多元系析出物。并且，该[附，？6]-? 系析出物以磷化物或固溶有磷的合金形态存在。
[0027] 并且，由沿平行于轧制方向的方向进行拉伸试验时的强度TS与0.2%屈服强度YS 所算出的屈服比YS/TS超过90%，因此0. 2 %屈服强度YS比强度TS相对较高。由此，提高 屈服强度-弯曲均衡性，且使弯曲的轴相对于轧制方向成正交方向时的弯曲加工性优异。 由此，如继电器或大型端子，即使弯曲加工成弯曲的轴正交于铜合金轧制板的轧制方向的 情况下，仍能够抑制破裂等的发生。
[0028] 基于本发明另一方式的电子电气设备用铜合金的特征在于，含有超过2. 0质量％ 且15. 0质量％以下的Zn、0. 10质量％以上且0. 90质量％以下的Sn、0. 05质量％以上且 小于1. 〇〇质量％的Ni、0. 001质量％以上且小于0. 100质量％的Fe、0. 001质量％以上且 小于0. 100质量％的Co、0. 005质量％以上且0. 100质量％以下的P，剩余部分由Cu及不 可避免的杂质构成，Fe和Co的合计含量与Ni的含量之比（Fe+Co)/Ni以原子比计，满足 0? 002彡（Fe+Co)/Ni < 1. 500,并且Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co)与P的含量之比 (Ni+Fe+Co) /P 以原子比计，满足 3. 0 < (Ni+Fe+Co) /P < 100. 0,而且，Sn 的含量与 Ni、Fe 及 Co 的合计含量（Ni+Fe+Co)之比 SrV(Ni+Fe+Co)以原子比计，满足 0? 10 < SrV(Ni+Fe+Co) < 5. 00,并且，由沿平行于轧制方向的方向进行拉伸试验时的强度TS与0. 2%屈服强度YS 所算出的屈服比YS/TS超过90 %。
[0029] 根据上述结构的电子电气设备用铜合金，通过与P-起添加Ni、Fe及Co,且适当限 制Sn、Ni、Fe、Co及P相互间的添加比率，从而使从母相析出的含有Fe、Ni、Co及P的[Ni， Fe，Co]-P系析出物适当地存在的同时，将作为气体杂质元素的H、0、S和C的含量抑制在适 量以下，因此耐应力松弛特性充分优异，并且强度（屈服强度）也高，弯曲加工性也优异。
[0030] 另外，其中所谓[Ni，Fe，Co]-P系析出物为Ni-Fe-Co-P的4元系析出物，或者 Ni-Fe-P、Ni-Co-P或Fe-Co-P的3元系析出物，或者Fe-P、Ni-P或Co-P的2元系析出物， 而且包含在这些析出物中含有其他元素，例如含有作为主成分的Cu、Zn、Sn、作为杂质的0、 S、C、Cr、Mo、Mn、Mg、Zr和Ti等的多元系析出物。并且，该[Ni，Fe，Co]-P系析出物以磷化 物或固溶有磷的合金形态存在。
[0031] 并且，由沿平行于轧制方向的方向进行拉伸试验时的强度TS与0.2%屈服强度YS 所算出的屈服比YS/TS超过90%，因此0. 2 %屈服强度YS比强度TS相对较高。由此，提高 屈服强度-弯曲均衡性，且使弯曲的轴相对于轧制方向成正交方向时的弯曲加工性优异。 由此，如继电器或大型端子，即使弯曲加工成弯曲的轴相对于铜合金轧制板的轧制方向成 正交方向的情况下，仍能够抑制破裂等的发生。
[0032] 其中，本发明的电子电气设备用铜合金中，优选平均结晶粒径为50ym以下。
[0033] 调查结晶粒径与屈服比YS/TS之间的关系的结果，明确了可通过使结晶粒