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_3

文档序号:9528972阅读:来源:国知局
〇相主体)析出。并且,通过添加少量的(:〇,可使〔附,?6,(:〇〕-? 系析出物从母相(α相主体)析出。通过这些〔^6〕-?系析出物或〔附^6,0)〕-?系析 出物而再结晶时,因钉扎晶界的效果,能够减小平均结晶粒径,且能够使强度、弯曲加工性、 耐应力腐蚀破裂性提高。并且,通过这些析出物的存在,能够大幅提高耐应力松弛特性。在 此,Fe的添加量小于0. 001质量%时,无法获得基于Fe添加的耐应力松弛特性的更进一步 的提高效果。另一方面,若Fe的添加量为0. 100质量%以上,则固溶Fe变多而导电率下降, 同时导致冷乳性也下降。
[0089] 因此,在本实施方式中,在添加Fe的情况下,将Fe的含量设在0.001质量%以上 且小于0. 100质量%的范围内。另外,Fe的含量在上述范围内也尤其优选0.002质量%以 上且0. 080质量%以下的范围内。另外,即使不积极地添加Fe的情况下,仍存在含有小于 0. 001质量%的Fe的杂质的情况。
[0090] (Co:0· 001质量%以上且小于0· 100质量% )
[0091] Co虽然并非必须添加的元素,但将少量的Co与Ni、P-同添加时,便可使〔 Ni,Co〕-P系析出物从母相(α相主体)析出。并且,通过添加少量的Fe,可使〔Ni,Co〕-P 系析出物从母相(α相主体)析出。通过这些〔^6〕-?系析出物或〔附^6,0)〕-?系析 出物而使耐应力松弛特性更进一步提高。在此,Co添加量小于0. 001质量%时,无法获得基 于Co添加的耐应力松弛特性的更进一步的提高效果。另一方面,若Co添加量为0. 100质 量%以上,则固溶Co变多,导致导电率下降,并且因昂贵的Co原材料的使用量的增大而导 致成本上升。
[0092] 因此,在本实施方式中,在添加Co的情况下,将Co的含量设在0. 001质量%以上 且小于0.100质量%的范围内。Co的含量在上述范围内也尤其优选0.002质量%以上且 0. 080质量%以下的范围内。另外,即使不积极地添加Co的情况下,仍存在含有小于0.001 质量%的Co的杂质的情况。
[0093] 以上的各元素的剩余部分,基本上设为Cu及不可避免的杂质即可。其中,作为不 可避免的杂质,可举出(Fe)、(Co)、Mg、Al、Mn、Si、Cr、Ag、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Hf、V、Nb、Ta、 Mo、W、Re、Ru、0s、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Ge、As、Sb、Ti、Tl、Pb、Bi、S、0、 C、Be、N、H、Hg、B、Zr、稀土类等。这些不可避杂质,优选总量为0. 3质量%以下。
[0094] 并且,在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中,重要的是不仅以如上述所 述的方式调整各合金元素的个别添加量的范围,而且将各自的元素的含量的相互比率限制 成为以原子比计,满足所述式(1)、(2)、或式(Γ)~(3')。因此,以下针对式(1)、(2)、式 0-)~(3')的限定理由进行说明。
[0095]式(1):3·0<Ni/P<100. 0
[0096] Ni/P比为3. 0以下时,伴随固溶P的比例的增大,耐应力松弛特性下降。而且,同 时因固溶P而导电率下降,并且乳制性下降,变得容易发生冷乳破裂,且弯曲加工性也会下 降。另一方面,若Ni/P比为100.0以上,则因固溶的Ni的比例的增大而导电率下降,并且 昂贵的Ni的原材料使用量相对变多而导致成本上升。因此,将Ni/P比限制在上述范围内。 另外,Ni/P比的上限值在上述范围内为50. 0以下,优选40. 0以下,进一步优选20. 0以下, 更优选小于15. 0,最佳设为12. 0以下。
[0097]式(2) :0· 10 <Sn/Ni< 2. 90
[0098]Sn/Ni比为0. 10以下时,无法发挥充分的耐应力松弛特性提高效果。另一方面, Sn/Ni比为2. 90以上的情况下,Ni量相对地变少,Ni-P系析出物的量变少,耐应力松弛特 性下降。因此,将Sn/Ni比限制在上述范围内。另外,Sn/Ni比的下限在上述范围内尤其为 0. 20以上,优选0. 25以上,最佳设为大于0. 30。而且,Sn/Ni比的上限在上述范围内为2. 50 以下,优选2. 00以下,进一步优选1. 50以下。
[0099]式(Γ) :3·0< (Ni+Fe+Co)/P<100. 0
[0100] 添加Fe及Co的一方或两方时,只要考虑为以Fe、Co置换Ni的一部分即可,式(Γ) 也基本上以式(1)为准。其中,(Ni+Fe+Co)/P比为3.0以下时,随着固溶P的比例的增大 而耐应力松弛特性会下降。而且,同时因固溶P而导电率下降,且乳制性下降,变得容易发 生冷乳破裂,且弯曲加工性进一步下降。另一方面,若(Ni+Fe+Co)/P比为100. 0以上,则因 固溶的Ni、Fe、Co的比例的增大而使导电率下降,并且昂贵的Co和Ni的原材料使用量相对 变多而导致成本上升。因此,将(Ni+Fe+Co)/P比限制在上述范围内。另外,(Ni+Fe+Co)/P 比的上限值在上述范围内为50.0以下,优选40.0以下,进一步优选20.0以下,更优选小于 15. 0,最佳设为12. 0以下。
[0101] 式(2,):0· 10 <SrV(Ni+Fe+Co) < 2. 90
[0102] 添加Fe及Co的一方或两方时的式(2')也以所述式⑵为准。SnANi+Fe+Co)比 为0. 10以下时,无法发挥充分的耐应力松弛特性提高效果。另一方面,若SnANi+Fe+Co)比 为2. 90以上,则(Ni+Fe+Co)量相对地变少,〔Ni,(Fe,Co)〕-P系析出物的量变少,耐应力松 弛特性下降。因此,将Sn/(Ni+Fe+Co)比限制在上述范围内。另外,Sn/(Ni+Fe+Co)比的下 限在上述范围内尤其为0. 20以上,优选0. 25以上,最优选大于0. 30。而且,SrV(Ni+Fe+Co) 比的上限在上述范围内为2. 50以下,优选2. 00以下,进一步优选1.50以下。
[0103]式(3,):0· 002彡(Fe+Co) <Ni< 1.500
[0104] 在添加Fe及Co的一方或两方时,Ni与Fe及Co的含量的合计与Ni的含量之比 也变重要。在(Fe+Co)/Ni比为1. 500以上时,耐应力松弛特性下降,并且因昂贵的Co原材 料的使用量的增大而导致成本上升。因此,在(Fe+Co)/Ni比小于0.002时,强度下降,并且 昂贵的Ni的原材料使用量相对变多而导致成本上升。因此,(Fe+Co)/Ni比限制在上述范 围内。另外,(Fe+Co)/Ni比在上述范围内尤其优选0.002以上且1.200以下的范围内。进 一步优选0. 002以上且0. 700以下的范围内。
[0105] 如上所述地不仅调整各合金元素的个别含量,而且作为各元素相互的比率调整为 满足式(1)、⑵或式(Γ)~(3')式的电子电气设备用铜合金中,可以认为Ni-P系析出 物或〔Ni,(Fe,Co)〕-P系析出物,从母相(α相主体)分散析出,并通过这种析出物的分散 析出而提高铜合金的耐应力松弛特性。
[0106] 而且,在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中,不仅将其成分组成调整为 如上所述,还将含有Cu、Zn及Sn的α相的表面的维氏硬度规定为如下。
[0107]S卩,作为本实施方式的电子电设备用铜合金中,含有Cu、Zn及Sn的α相的表面的 维氏硬度为1〇〇以上。
[0108] 在此,对如此规定维氏硬度的理由进行以下说明。
[0109] (含有Cu、Ζη及Sn的α相的表面的维氏硬度为1〇〇以上)
[0110] 若含有Cu、Ζη及Sn的α相的表面的维氏硬度成为100以上,则在母相中形成位 错密度较高的组织,剪切加工时容易导致断裂。因此,抑制了塌边和毛刺的大小,剪切加工 性提尚°
[0111] 而且,含有Cu、Zn及Sn的α相的表面的维氏硬度小于100时,由于位错密度充分 高,因此大幅变形直到断裂,从而导致塌边和毛刺变大,剪切加工性劣化。而且,若维氏硬度 成为300以上,则位错密度过度变高,塑性变形变得极为困难,弯曲加工性劣化。因此,含有 Cu、Ζη及Sn的α相的表面的维氏硬度优选1〇〇以上且300以下。
[0112] 而且,维氏硬度进一步优选105以上且280以下,更优选110以上且250以下。
[0113] 并且,在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中,优选如下地规定结晶组织。
[0114] 结晶组织优选以下的比率(L〇 /L)为10%以上。
[0115] 通过EBSD法以0. 1μπι测定间隔的步长测定1000μπι2以上的测定面积。接着排 除通过数据分析软件〇頂分析的CI值为0.1以下的测定点而对含有Cu、Ζη及Sn的α相 进行分析,将相邻的测定间的方位差大于15°的测定点间作为晶界。优选Σ3、Σ9、X27a、 S27b的各晶界长度之和L〇相对于晶界总长度的比率、即特殊晶界长度比率(L〇/L)为 10%以上。
[0116] 并且,优选含有Cu、Zn及Sn的α相的平均结晶粒径(包含双晶)在〇· 1μm以上 且15μm以下的范围内。
[0117] 在此,对如上述规定结晶组织的理由进行以下说明。
[0118] (特殊晶界长度比率)
[0119]特殊晶界为结晶学上,根据CSL理论(Kronbergetal:Trans.Met.Soc. ΑΠΙΕ,185,501(1949))所定义的Σ值,属于3彡Σ彡29的对应晶界,且定义为在该 对应晶界的固有对应部位晶格取向缺陷Dq满足Dq彡15° /X1/2(D.G.Brandon:Acta. Metallurgica.Vol. 14,ρ· 1479,(1966))的晶界。特殊晶界为结晶性较高的晶界(原子排 列的散乱较少的晶界),因此难以加工时成为破坏的起点。因此,且Σ3、Σ9、Σ27a、Σ27b 的各晶界长度之和L〇相对于晶界总长度L的比率、即特殊晶界长度比率(L〇/L)提高时, 可在保持耐应力松她特性的状态下,进一步使弯曲加工性提尚。另外,特殊晶界长度比率 (L〇/L)进一步优选12 %以上。更优选15 %以上。
[0120] 另外,通过EBSD装置的分析软件0頂而分析时的CI值(可靠性指数),在测定点 的结晶图案不明确时,该值变小,CI值为0.1以下时,其分析结果不可靠。因此,在本实施 方式中,排除CI值为0. 1以下的可靠性低的测定点。
[0121] (平均结晶粒径)
[0122] 耐应力松弛特性中,已知材料的平均结晶粒径也会有某种程度的影响,一般情况 下,平均结晶粒径越小,耐应力松弛特性越下降。在作为本实施方式的电子电气设备用铜合 金的情况下,通过成分组成与各合金元素的比率的适当的调整、以及将结晶性较高的特殊 晶界的比率适当调整,可确保良好的耐应力松弛特性。因此,可减小平均结晶粒径而实现强 度与弯曲加工性的提高。因此,在制造工艺中用于再结晶以及析出的精加工热处理后的阶 段,优选使平均结晶粒径成为15μm以下。为了进一步提高强度与弯曲平衡,优选将平均结 晶粒径设为0. 1μηι以上且ΙΟμπι以下,进一步优选0. 1μπι以上且8μηι以下,更优选0. 1μπι 以上且5μπι以下的范围内。
[0123] 接着,针对如前述的实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的优选例,参 考示于图1的流程图进行说明。
[0124]〔熔解/铸造工序:S01〕
[0125] 首先,熔炼前述的成分组成的铜合金熔液。作为铜原料,虽优
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