专利名称：：电连接设备用铜合金的制作方法
技术领域：
：本发明涉及配线连接设备用铜合金。技术背景电连接设备被广泛应用于电设备的插座、照明开关等电连接部，所述连接部一般使用金属，通过金属之间的接触进行电连接。电连接部有两种，一种是与供电电线(铜线)的连接，另一种是与供电对象的连接。以往，在所述接触部使用导电性优异的纯铜或添加了微量(《0.2%)Sn或Ag、耐热性得到改善的铜合金(C14410等)。这些材料的强度非常低。因此，为保持与上述供电对象的接合，连接部使用不锈钢等高强度材料制成弹簧材料而成为接合部分得到增强的结构。然而，由于不锈钢价格高，寻求能代替它的高强度铜合金。此外，正在进行将电接触部分"定刀片(受〖j"刃)"与上述"弹簧材料"一体化从而实现低成本化的技术研究，在铜合金中寻求还可以作为弹簧材料发挥功能的高强度的材料。在配线设备中，是通过金属之间的接触进行电连接的，所述接触部的发热问题存在已久。这是由于接触部发生微小放电(辉光)，以此为起因诱发氧化亚铜的增殖，从而使接触电阻增加，引起发热。于是，通过重新研究合金成分，提出了一种不易发生辉光以及氧化亚铜增殖的电连接设备用铜合金(例如，特开昭60-255944号公报)。但是，这些合金的强度差，因此不适合用作弹簧材料。
发明内容本发明的目的在于提供一种强度、导电性、耐应力松弛特性、耐应力腐蚀特性、耐辉光特性、耐腐蚀性等都优异的铜合金。进一步来说，本发明的目的在于提供一种可以防止产生辉光以及氧化亚铜的增殖且适用于电设备的插座、照明开关等电连接设备(配线连接设备)的铜合金。本发明人等对电连接设备的接触部进行了详细的研究，并开发了强度、导电性、耐应力松弛特性、耐应力腐蚀特性、耐辉光特性都优异的铜合金。本发明提供下述方案(1)一种电连接设备用铜合金，其包含0.1l质量。/。的Cr、0.1~5.0质量。/。的Zn、0.1-2.0质量％的Sn、其余部分包括不可避免的杂质和Cu，该铜合金的拉伸强度(TS)为600MPa以上，0.2%屈服强度(YS)为560MPa以上，导电率(EC)为40%IACS以上，且在负载了80%的0.2%屈服强度(YS)的应力腐蚀实验(SCC)中，其断裂时间为500小时以上；(2)上述(1)所述的电连接设备用铜合金，其中，在150°Cx1000小时下，应力松弛特性(SR)为50%以下；(3)上述(1)或(2)所述的电连接设备用铜合金，其中，含有超过O且为0.2质量％以下的Si;以及(4)上述(1)~(3)中任一项所述的电连接设备用铜合金，其耐辉光性优异。本发明的上述以及其他目的、特征和优点，可适当参照附图，从下述记载中得到明确。[图l]图1是示出实施例中进行的应力腐蚀实验(SCC)的概略图。[图2]图2是示出实施例中使用的测定耐辉光特性和耐氧化亚铜增殖特性的设备的模式图。具体实施方式下面对本发明的优选实施方案进行详细说明。将Cr设定为0.1~1质量％的原因是，Cr是添加在铜中引起析出而获得强化的元素，如果不到0.1质量％,则无法得到充分的析出硬化，而超过1.0质量。/。时，其效果又会达到极限，反而增加成本。Cr的添加量优选0.2~0.8质量％,更优选0.2~0.5质量％。将Zn设定为0.1~5.0质量％、将Sn设定为0.1~2.0质量％的原因是，Zn、Sn是固溶于铜中的元素，在固溶强化以及之后的冷加工中，具有如下效果显著提高其强度，并且使耐应力松弛特性也得到提高。另一方面，它们的添加量多时会成为破坏导电性的因素。二者都不到0.1质量％时，其效果会不充分。Zn超过5.0质量y。时，会产生下述问题不仅导电性差，而且耐应力腐蚀特性也差，氧化亚铜的增殖量也增加。Sn超过2.0质量。/0时，会对导电性产生影响。优选的是，Zn为0.13~4.0质量％,Sn为0.21.5质量％。Si有助于防止热加工裂痕。已知含有Sn的合金的热加工性差，但加入Si可以降低其敏感性，但过多时会使导电性降低。优选为0.001-0.1质量％。本发明的电连接设备用铜合金可利用通常的制造方法，适当反复进行压延或热处理等来制造。优选步骤和条件如下所述，但并不限于以下内容。(1)铸造优选连续铸造；(2)在9001050°C(优选为9501030°C)加热下以压延率80%以上(优选卯％以上)热轧后，进行骤冷；(3)冷压延是在通常的条件下以60~98%(优选为9098%)的压延率进行；(4)在400500。C(优选450500。C)进行热处理15小时；(5)以1040%的加工率进行最后精加工(冷轧)。在(3)与(4)之间，或者在(4)的中途，也可以在750卯0。C(优选800~900°C)下进4亍0.1~1分4中的热处理。本发明的铜合金的拉伸强度为600MPa以上，优选为600MPa700MPa，更优选为600MPa650MPa。本发明的铜合金的0.2%屈服强度为560MPa以上，但优选为580MPa680MPa，更优选为580MPa630MPa。本发明的铜合金的导电率为40%IACS以上，但优选为45%IACS~60%IACS,更优选为50%IACS60%IACS。本发明的铜合金在应力腐蚀实验中的断裂时间为500小时以上，优选为1000小时以上，更优选为3000小时以上。强度(拉伸强度，0.2%屈服强度值)与导电率是相反的特性，在本合金体系中，如果提高强度，则导电率降低，相反，如果提高导电率，则强度降低。另外，强度与弯曲加工性也是相反的特性，强度是越高越理想，但弯曲加工性却会劣化。导电率越高，越能够用于使用高电流的配线设备。而且，应力腐蚀实验的断裂时间越长，信赖性也越高。按照本发明，可以提供强度、导电性、耐应力松弛特性、耐应力腐蚀特性、以及耐辉光特性都优异的适用于电连接设备的铜合金。下面，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。实施例使用高频空气熔解炉在熔解温度约12001250°C、出炉温度约1200°C下将各种铜合金浇铸到厚30mmx宽120mmx长180mm的书本形铸模中。得到的铸块在空气加热炉中于大约9501000。C下保持1小时，接着，通过热轧加工成厚度约1213mm。并对该热轧板进行表面切削，加工成厚度约10mm的4反。反复进行冷加工和热处理，由该板制作厚度0.5mm的平板(条)。Cr的析出处理是在400450。C的温度下热处理2~5小时，并使最后精加工率为10~40%。并且，获得了市面销售的铜合金以及非铁材料制成的板厚为0.5mm的板材。该铜合金为C2600,C2680,C5111,C5191以及C7701,不锈钢为SUS301,SUS304。我们对这些材料的拉伸强度、0.2%屈服强度、导电率、应力松弛特性、应力腐蚀性进行了研究。拉伸强度(TS)和0.2o/。屈服强度(YS)是从压延平行方向切出JIS-5号试验片，按照JISZ2241标准进行测定。导电率(EC)是从压延平行方向切出宽10mmx长150mm的试验片，按照JISH3200标准以端子间距离1OOmm进行测定。应力松弛特性(SR)是依据日本电子材料工业会标准规格(EMAS3003:由弹簧材料的弯曲引起的应力松弛试验方法)，用悬臂梁法(片持乞梁法)进行试验。在负载了拉伸试验所获得的0.2%屈服强度的80%的状态下，放置在15(TC的高温槽(空气)中，间隔规定的时间反复测定，最长达到1000小时。应力腐蚀实验(SCC)按照JISC8306的氨试验法、以图1所示的方法给予应力负载来进行测定。图中IO表示试验片、ll表示负载、12表示硅帽(、乂y〕y年卞y7。)，13表示玻璃盒，14表示氨溶液。在下述情况下进行了测定。准备宽10mmx长100mm的试验片10,利用布带、色罩等使只有宽10mmx长10mm的区域在常温下暴露于3体积％的氨(NH3)气氛中，施加负载11，测定到断裂为止的时间。负载应力为拉伸试验中得到的0.2%屈月良强度的80%。接着，对耐辉光特性和耐氧化亚铜增殖特性进行评价。图2示出测定耐辉光特性和耐氧化亚铜增殖特性所用装置的模式图。耐辉光特性如下评价。即，将直径2mm的铜线2安装在带有荷重附加器的保持架(holder)l上，在试料架4上配置本发明例和比较例的试料3，使其与铜线2接触，利用滑线变压器8和可调电阻器6将上述铜线2与试料3之间的电流控制在4安培。然后通过振动器5使试料架4振动，利用示波器7观察上述铜线2与试料3之间的电压波形。上述铜线2与试料3之间产生辉光(微小放电)时，示波器7的波形会发生变化，因此可用直到波形变化发生时施加的振动数(次数)来评价耐辉光性。作为耐辉光特性的评价，虽然也取决于用途，但作为基准，直到表示该辉光产生的波形发生变化为止时施加的振动在&103次以下时为不良，超过&103次则为良。耐氧化亚铜增殖特性如下进行评价。在确认上述辉光产生的同时停止振动器5的振动，将试料3放置60分钟。接着取出试料3,收集上述试料3的表面生成的氧化亚铜，测定其质量。用该质量即氧化亚铜增殖量(mg)评价耐氧化亚铜增殖性。作为耐氧化亚铜增殖性的评价，虽然也取决于用途，^旦作为基准，该氧化亚铜产生量(mg)在200mg以下时为不良，超过200mg则为良。以上测定结果如表1~4所示。表中对相同成分的合金记载了多个强度、导电率等，这是为了在表中表示同样成分的最后精加工率而变换来的试验结果。[表1-1〗[实施例]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>[表l画2]<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>[表2][比较例]<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>市面销售的产品<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>*No.51为参考例。由表1及表2的结果可知以下内容。首先，对于比较例，可知如下内容No.50的Cr量少，强度差。No.51与实施例相比较没有差异。Cr添加过多使效果达到极限，只导致成本升高，不适合实际应用。No.5257的Sn、Zn量少，强度差，耐应力爭〉弛特性超过50%，明显很差。No.58、59的导电率差。No.60、61的导电性差。No.6265的Zn量多，因此耐应力腐蚀特性差。市面销售的合金中，No.80的导电性差，另外，除应力腐蚀裂痕以外的评i^介项目都差。No.81、82的黄铜的导电率和耐应力腐蚀特性差。No.83、84的磷青铜、No.85的锌白铜、No.86、87的导电率差。与此相反，实施例的No.146可获得拉伸强度(TS)、0.2%屈服强度(YS)、导电率(EC)、耐应力腐独性(SCC)、耐应力松弛特性(SR)均优异的电连接设备用铜合金。接着，上述实施例的各合金的耐辉光试验和其结果的氧化亚铜的产生量的试验结果如表3和表4所示。[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由以上表3、表4的结果可知，本发明的合金具有优异的辉光特性。此外，通过综合考虑表1表4的结果，可知按照本发明的合金满足各要求特性，是优异的电连接设备用合金。工业实用性本发明的铜合金具有高强度、高导电性，耐应力松弛特性和耐腐蚀性优异，适合作为电连接设备用铜合金。以上对本发明及其实施方式进行了说明，只要没有特别的指定下，不应用说明中的任何一个细节来限定本发明，在不违反所附的权利要求书所示的发明的精神和范围，应在较宽范围内解释本发明。权利要求1.一种电连接设备用铜合金，其包含0.1～1质量％的Cr、0.1～5.0质量％的Zn、0.1～2.0质量％的Sn、其余部分为不可避免的杂质和Cu，该铜合金的拉伸强度为600MPa以上，0.2％屈服强度为560MPa以上，导电率为40％IACS以上，且在负载了80％的0.2％屈服强度的应力腐蚀实验中，其断裂时间在500小时以上。2.权利要求1所述的电连接设备用铜合金，其中，在150°Cx1000小时下，该电连接设备用铜合金的应力松弛特性为50%以下。3.权利要求1或2所述的电连接设备用铜合金，其中，含有超过O且为0.2质量％以下的Si。4.权利要求13中任一项所述的电连接设备用铜合金，其耐辉光性优异。全文摘要一种电连接设备用铜合金，其包含0.1～1质量％的Cr、0.1～5.0质量％的Zn、0.1～2.0质量％的Sn、其余部分为不可避免的杂质和Cu。该电连接设备用铜合金的拉伸强度(TS)为600MPa以上，0.2％屈服强度(YS)为560MPa以上，导电率(EC)为40％IACS以上，且在负载了80％的0.2％屈服强度(YS)的应力腐蚀实验(SCC)中，其断裂时间在500小时以上。文档编号C22C9/10GK101268206SQ20068003414公开日2008年9月17日申请日期2006年9月28日优先权日2005年9月30日发明者三原邦照,江口立彦申请人:古河电气工业株式会社