电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件及端子的制作方法_2

文档序号:9634851阅读:来源:国知局
理工序;以及对所述铜 原材料进行塑性加工的塑性加工工序。
[0046] 此时,通过将上述组成的铜原材料加热至400°C以上且900°C以下的温度,能够进 行Mg的固溶化。并且,通过将加热的所述铜原材料以60°C /min以上的冷却速度冷却至 200°C以下,能够抑制在冷却的过程中析出金属间化合物,能够将铜原材料作为Cu-Mg过饱 和固溶体。因此,母相中并未大量分散将粗大的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,弯曲 加工性提高。
[0047] 并且,本发明的电子电气设备用铜合金塑性加工材可以构成为表面实施有镀Sn。
[0048] 本发明的电子电气设备用元件的特征在于,由上述电子电气设备用铜合金塑性加 工材构成。
[0049] 并且,本发明的端子的特征在于,由上述电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
[0050] 该结构的电子电气设备用元件及端子使用力学性能优异的电子电气设备用铜合 金塑性加工材制造,因此即使为复杂的形状,也不会产生破裂等,可靠性提高。
[0051] 根据本发明,能够提供一种力学性能优异,并且即使加工成板厚较薄或是线径较 细的情况下,也能够抑制缺陷的产生的电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑 性加工材、电子电气设备用元件以及端子。
【附图说明】
[0052] 图1是Cu-Mg系状态图。
[0053] 图2是本发明第一实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的流程图。
[0054] 图3是本发明第二实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的流程图。
[0055] 图4是本发明第三实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0056] 以下,参考附图,对本发明的实施方式进行说明。
[0057](第一实施方式)
[0058] 本实施方式的电子电气设备用铜合金的成分组成中,以1. 3质量%以上且2. 8质 量%以下的范围含有Mg,剩余部分实际上为Cu及不可避免的杂质,即所谓的Cu-Mg的二元 系合金。
[0059] 并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,0.2%屈服强度设为400MPa以上。
[0060] 在此,将Mg的含量设为A原子%时,导电率σ (% IACS)设在σ彡1.7241/ (-0· 0347ΧΑ2+0· 6569XA+L 7) XlOO 的范围内。
[0061] 并且,在扫描式电子显微镜观察下,将粒径0. 1 μL?以上的Cu与Mg作为主成分的 金属间化合物的平均个数设为1个/ μπι2以下。
[0062] 即,本实施方式的电子电气设备用铜合金为几乎不会析出将Cu与Mg作为主成分 的金属间化合物,且在母相中以固溶限以上固溶Mg的Cu-Mg过饱和固溶体。
[0063] 而且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,杂质元素的H、0、S、C的含量如下 规定。
[0064] H:10 质量 ppm 以下
[0065] 0:100 质量 ppm 以下
[0066] S : 50 质量 ppm 以下
[0067] C:10 质量 ppm 以下
[0068] 在此,对如上所述规定成分组成、导电率、析出物的个数的理由进行如下说明。
[0069] (Mg :1· 3质量%以上且2. 8质量%以下)
[0070] Mg为具有不使导电率大幅降低而提高强度,并且使再结晶温度上升的作用效果的 元素。并且,通过将Mg在母相中固溶,能够获得优异的弯曲加工性。
[0071] 在此,Mg的含量若小于1. 3质量%,则无法发挥其作用效果。另一方面,当Mg的 含量超过2. 8质量%时,为了固溶化进行热处理时,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物 残存,而有可能在随后的热加工及冷加工时产生破裂。由该理由,Mg的含量设定为1. 3质 量%以上且2. 8质量%以下(3. 3原子%以上且6. 9原子%以下)。
[0072] 另外,若Mg的含量少,则强度无法充分提高。并且,因 Mg为活性元素,通过过量添 加,在熔解铸造时有可能卷入与氧反应而生成的Mg氧化物。因此,进一步优选将Mg的含量 设在1.4质量%以上且2. 6质量%以下(3. 6原子%以上且6. 5原子%以下)的范围。
[0073] 在此,关于上述原子%的组成值,在本实施方式中因设为Cu与Mg的二元系合金, 因此忽视不可避免的杂质元素而假定仅由Cu与Mg构成,并由质量%的值算出。
[0074] (H(氢):10 质量 ppm 以下)
[0075] H为在铸造时与0结合而成水蒸气,并在铸锭中生成气孔缺陷的元素。该气孔缺陷 在铸造时会成为破裂的原因,在乳制时会成为鼓起及剥落等缺陷的原因。已知这些破裂、鼓 起及剥落等的缺陷会应力集中而成为断裂的起点,因此使强度、耐应力腐蚀破裂特性劣化。 在此,若H的含量超过10质量ppm,则容易产生上述气孔缺陷。
[0076] 于是,本实施方式中,将H的含量规定为10质量ppm以下。另外,为了进一步抑制 气孔缺陷的产生,优选将H的含量设为4质量ppm以下,进一步优选设为2质量ppm以下。 若考虑上述电子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述H的含量的下限值为0. 01 质量ppm,但并不限定于此。
[0077] (0 (氧):100 质量 ppm 以下)
[0078] 0为与铜合金中的各成分元素反应而形成氧化物的元素。这些氧化物会成为断裂 的起点,因此会造成冷乳性降低,进而弯曲加工性也变差。并且,〇超过100质量ppm时,通 过与Mg反应,Mg被消耗,有可能向Cu母相中的Mg的固溶量减少,力学性能劣化。
[0079] 于是,本实施方式中,将0的含量规定为100质量ppm以下。另外,0的含量即使 在上述范围内,也尤其优选50质量ppm以下,进一步优选20质量ppm以下。若考虑上述电 子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述〇的含量的下限值为〇. 01质量ppm,但并 不限定于此。
[0080] (S (硫磺):50质量ppm以下)
[0081] S为以金属间化合物或复合硫化物等的形态存在于晶界的元素。这些晶界中存在 的金属间化合物或复合硫化物在热加工时引起晶界破裂,而成为加工破裂的原因。并且,这 些会成为断裂的起点,因此冷乳性或弯曲加工性劣化。而且,通过与Mg反应,Mg被消耗,有 可能向Cu母相中的Mg的固溶量减少,力学性能劣化。
[0082] 于是,本实施方式中,S的含量规定为50质量ppm以下。另外,S的含量即使在上 述范围内,也尤其优选40质量ppm以下,进一步优选30质量ppm以下。若考虑上述电子电 气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述下限值S的含量为0. 01质量ppm,但并不限定 于此。
[0083] (C (碳):10 质量 ppm 以下)
[0084] C为将熔融液的脱氧作用为目的,在熔解、铸造中用于包覆熔融液表面,为有可能 不可避免混入的元素。若C的含量超过10质量ppm,则铸造时C的卷入增多。这些C或复 合碳化物、C的固溶体的偏析使冷乳性劣化。
[0085] 于是,本实施方式中将C的含量规定为10质量ppm以下。另外,C的含量即使在 上述范围内,也尤其优选5质量ppm以下,进一步优选1质量ppm以下。
[0086] 作为其他不可避免的杂质,能够举出Ag、B、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土类元素、Hf、V、 Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Ge、As、Sb、Tl、Pb、Bi、Be、 N、Hg等。这些不可避免的杂质,优选总量为0.3质量%以下。
[0087] (导电率 σ (% IACS))
[0088] 在Cu与Mg的二元系合金中,将Mg的含量设为A原子%时,导电率〇 (% IACS)
[0089] 在σ彡L 7241八_0· 0347ΧΑ2+0· 6569XA+1. 7) XlOO的范围内的情况下,金属间 化合物几乎不存在。
[0090] 即,导电率σ (% IACS)超过上述式的情况下,金属间化合物大量地存在,尺寸也 较大,因此弯曲加工性大幅劣化。因此,以导电率σ (% IACS)以成为上述式的范围内的方 式调整制造条件。
[0091] 另外,为了可靠地发挥上述的作用效果,导电率〇 (% IACS)优选设在 σ 彡 L 724V(-(X 0292XA2+(X 6797XA+L7)X100 的范围内。此时,由于将 Cu 与 Mg 作为 主成分的金属间化合物更为少量,因此弯曲加工性会进一步提高。
[0092] (析出物)
[0093] 本实施方式的电子电气设备用铜合金中,用扫描式电子显微镜观察的结果,将粒 径0. ΙμL?以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μL?2以下。即, 将Cu与Mg的金属间化合物几乎不会析出,这是因为Mg在母相中固溶。
[0094] 在此,因固溶化不完整,或是固溶化后将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物析 出,若尺寸大的金属间化合物大量存在,则这些金属间化合物会成为破裂的起点,使得弯曲 加工性大幅劣化。
[0095] 调查组织的结果,将粒径0. 1 μ m以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物在合 金中为1个/ μπι2以下的情况下,即,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物不存在或少量 存在时,得到了良好的弯曲加工性。
[0096] 而且,为了可靠发挥上述的作用效果,更优选粒径0. 05 μ m以上的以Cu与Mg作为 主成分的金属间化合物的个数在合金中为1个/ μπι2以下。
[0097] 另外,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数利用场发射式扫描电子 显微镜,在倍率:5万倍、视场:约4. 8 μm2进行10个视场的观察而算出该平均值。
[0098] 并且,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的粒径设为金属间化合物的长径 (在中途未与晶界相接的条件下,在晶粒内能够最长地画出的直线的长度)与短径(在与长 径直角相交的方向,在中途未与晶界相接的条件下,能够最长地画出的直线的长度)的平 均值。
[0099] 在此,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物具有以化学式MgCu2、原型MgCu2、皮 尔逊符号cF24,空间群编号Fd-3m所表不的结晶结构。
[0100] 接着,参考图2所示的流程图,对如此构成的本实施方式的电子电气设备用铜合 金的制造方法及电子电气设备用铜合金塑性加工材的制造方法进行说明。
[0101] (熔解/铸造工序S01)
[0102] 首先,在熔解铜原料所得到的铜熔融液中,添加前述元素进行成分调整,制造出铜 合金恪融液。另外,Mg的添加中能够使用Mg单体或Cu-Mg母合金等。并且,包含Mg的原 料也能够与铜原料一起熔解。并且,也能够使用本合金的回收材及废材。
[0103] 在此,优选铜熔融液采用纯度为99. 99质量%以上的所谓4NCu。尤其本实施方式 中,如上所述一样规定H、0、S、C的含量,因此进行筛选而使用这些元素的含量少的原料。并 且,熔解工序中,为了抑制Mg的氧化,优选使用真空炉、或设为惰性气体气氛或还原性气氛 的气氛炉。
[0104] 而且,将成分调整的铜合金熔融液注入铸模中制出铸锭。并且,考虑量产的情况 下,优选使用连续铸造法或半连续铸造法。
[0105] (均质化/固溶化工序S02)
[0106] 接着,为了将所得到的铸锭均质化及固溶化,进行加热处理。铸锭的内部,在凝固 的过程中存在因 Mg偏析浓缩而产生的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物等。于是,为 了使这些偏析及金属间化合物等消失或减少,进行将铸锭加热至400°C以上且900°C以下 的加热处理,在铸锭内使Mg均质地扩散,或是使Mg在母相中固溶。另外,优选该均质化/ 固溶化工序S02在非氧化性或还原性气氛中实施。并且,将加热至400°C以上且900°C以下 的铜原材料以60°C /min以上的冷却速度冷却至200°C以下的温度。
[0107] 在此,加热温度小
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