铜合金材料、电气电子部件以及铜合金材料的制造方法

专利名称：铜合金材料、电气电子部件以及铜合金材料的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铜合金材料、使用该铜合金材料的电气电子部件以及铜合金材料的制造方法，该铜合金材料适用于电气/电子设备用的引线框、连接器、端子材料、继电器、 开关、插座等。
背景技术：
作为用于电气/电子设备用途的铜合金材料所要求的特性项目，例如有导电率、 耐力(屈服应力)、抗拉强度、弯曲加工性、以及抗应力松弛特性等。近年来，伴随着电气/ 电子设备的小型化、轻量化、高功能化、高密度安装化、以及使用环境的高温化，对这些特性的要求水平变高。以往，一般作为电气/电子设备用材料，除了铁系材料之外，也广泛使用着磷青铜、红铜、黄铜等铜系材料。这些铜合金是通过锡(Sn)、锌(Zn)的固溶强化、以及轧制、拉丝等的冷轧加工的加工固化的组合来提高强度。在该方法中，导电率不充分，另外由于通过提高冷轧加工率来得到高强度，因此导致弯曲加工性、抗应力松弛特性下降。作为替代它的提高强度的方法，除了固溶强化以及加工固化的组合之外，还有在材料中析出微细的第二相的析出强化。该强化方法具有除了强度变高之外、还同时提高导电率的优点，因此在大多数合金系中使用。其中，尤其在铜(Cu)中微细地析出镍(Ni)和硅(Si)的化合物来进行强化的 Cu-Ni-Si 系合金(例如，作为 CDA (Copper Development Association，铜业发展协会)注册合金的CDA70250)由于是高强度的，因此被广泛使用。另外，进一步将Ni的一部分或者全部由钴(Co)进行替换的Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系合金，具有导电率比Cu-Ni-Si系还高的优点，在一部分的用途中使用。但是，伴随着迄今为止用于电子设备、汽车的部件的小型化，所使用的电气电子部件以更小的半径来实施弯曲加工，强烈要求高强度且弯曲加工性优异的铜合金材料。在以往的Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Ni-Si系中，为了得到高的强度，有提高轧制加工率并通过加工固化来提高强度的方法，但是该方法如上所述那样导致弯曲加工性下降，无法同时实现高强度和良好的弯曲加工性。针对该提高弯曲加工性的要求，提出了若干通过结晶取向的控制来解决的方法。 在专利文献1中发现在Cu-Ni-Si系铜合金中，在结晶取向是结晶粒子直径、和从{311}、 {220}、{200}面的X线衍射强度满足某个条件的结晶取向的情况下，弯曲加工性优异。另外，在专利文献2中发现在Cu-Ni-Si系铜合金中，在结晶取向是从{200}面以及{220}面的X线衍射强度满足某个条件的结晶取向的情况下，弯曲加工性优异。另外，在专利文献3 中发现在Cu-Ni-Si系铜合金中，通过控制Cube取向{100}<001>的比例来实现优异的弯曲加工性。专利文献1 日本特开2006-009137号公报专利文献2 日本特开2008-013836号公报
专利文献3 日本特开2006-283059号公报

发明内容
但是，在专利文献1以及专利文献2中记载的发明中，利用从特定面的X线衍射来进行的结晶取向的分析，由于与具有一定宽度的结晶取向的分布中仅属于一部分的特定面有关，因此有时不能充分地控制结晶取向且对弯曲加工性的改善效果不充分。另外，在专利文献3中记载的发明中，由于通过固溶化热处理后的轧制加工率的降低来实现结晶取向的控制，因此有时强度不充分。另一方面，伴随着近年来电气/电子设备的越发小型化、高功能化、高密度安装化等，对于电气/电子设备用的铜合金材料，越来越要求比在所述各专利文献中记载的发明中假定的弯曲加工性还高的弯曲加工性，但是在各专利文献中记载的技术的范围内满足该要求是极为困难的。鉴于如上所述的问题点，本发明的课题在于提供一种铜合金材料、使用该铜合金材料的电气电子部件、以及所述铜合金材料的制造方法，所述铜合金材料的弯曲加工性优异，具有优异的强度，适用于电气/电子设备用的引线框、连接器、端子材料等、以及汽车车载用等的连接器、端子材料、继电器、开关等。本发明人对适于电气/电子部件用途的铜合金进行了研究，在Cu-Ni-Si系、 Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系的铜合金中，为了大幅地提高弯曲加工性、强度、导电性、抗应力松弛特性，关注了结晶取向的单取向性、集成度，特别是发现了在以S取向{231}<346>为中心的30°以内的取向的集成度和弯曲加工性之间具有相关，并且进行潜心研究而最终完成了本发明。根据本发明，提供以下手段(1) 一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、含有0. 1 1. 5质量％的Si、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成， 其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入 30°以内的晶粒的面积率为60%以上。(2)如上述(1)所述的铜合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si组成的第1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为50 IOOOnm的粒子，以IO4个/mm2 IO8个/ mm2的密度存在。(3) 一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者 2种、含有0. 1 1. 5质量％的Si、合计含有0. 005 1. 0质量％的选自由B、P、Cr、Fe、Ti、 Zr.Mn.Al以及Hf组成的第2添加元素群的至少1种元素、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346> 的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。(4)如上述(3)所述的铜合金材料，其特征在于选自由以由Ni、Co、Si组成的第 1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为50 IOOOnm的粒子、将选自所述第1添加元素群的至少1种元素和选自所述第2添加元素群的至少1种元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子、以及将选自所述第2添加元素群的至少2种以上元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子组成的群的至少1种粒子，以合计IO4个/mm2 IO8个/mm2的密度存在。
(5) 一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、含有0. 1 1.5质量％的31、合计含有0. 005 2.0质量％的选自由Sn、Zn、Ag、 Mg组成的第3添加元素群的至少1种元素、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。(6)如上述(5)所述的铜合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si组成的第1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为50 IOOOnm的粒子，以IO4个/mm2 IO8个/ mm2的密度存在。(7) 一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、含有0. 1 1. 5质量％的Si、合计含有0. 005 1. 0质量％的选自由B、P、Cr、Fe、 Ti、Zr、Mn、Al以及Hf组成的第2添加元素群的至少1种元素、合计含有0. 005 2. 0质量％的选自由Sn、Zn、Ag、Mg组成的第3添加元素群的至少1种元素、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向 {231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。(8)如上述(7)所述的铜合金材料，其特征在于选自由以由Ni、Co、Si组成的第 1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为50 IOOOnm的粒子、将选自所述第1添加元素群的至少1种元素和选自所述第2添加元素群的至少1种元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子、以及将选自所述第2添加元素群的至少2种以上元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子组成的群的至少1种粒子，以合计IO4个/mm2 IO8个/mm2的密度存在。(9) 一种电气电子部件，其是对如上述(1) (8)中任意一项所述的铜合金材料进行加工而形成的。(10) 一种铜合金材料的制造方法，用于制造如上述(1) (8)中任意一项所述的铜合金材料，其特征在于按照记载顺序实施下述各个步骤铸造具有所述合金组成的铜合金来得到铸块的步骤[步骤1]、对所述铸块进行均质化热处理的步骤[步骤2]、对进行了均质化热处理的铸块进行热轧制的步骤[步骤3]、进行冷轧制的步骤[步骤6]、进行热处理的步骤[步骤7]、进行中间固溶化热处理的步骤[步骤8]、进行冷轧制的步骤[步骤 9]、进行时效析出热处理的步骤[步骤10]、进行精冷轧制的步骤[步骤11]、以及进行调质退火的步骤[步骤12]，这里，所述进行热轧制的步骤[步骤3]是以500°C以上且50%以上的加工率来进行的，所述进行热处理的步骤[步骤7]是以400 800°C且5秒 20小时的范围内进行的，且当将所述进行冷轧制的步骤[步骤9]中的加工率设为Rl (%)、将所述进行精冷轧制的步骤[步骤11]中的加工率设为R2(%)时，使R1+R2的值落入5 65%的范围内。这里，在仅是称为粒子的情况下，是指析出在母材(matrix)中的析出物(金属间化合物)的粒子，区别于母材的晶粒。发明的效果本发明的铜合金材料、优选是铜合金板材，其强度、弯曲加工性、导电率、抗应力松弛特性等各特性优异，适合用于电气/电子设备的部件的用途。本发明的电气/电子设备部件由于使用所述铜合金材料来形成，因此起到即使以更小的半径来实施弯曲加工也能够应对的优异的效果。并且，本发明的铜合金材料的制造方法适合作为制造所述铜合金材料的方法。通过适当参考后附的附图、并阅读下述记载的内容，将会更加清楚地了解本发明的上述以及其他的特征以及优点。


图1 (a)以及图1 (b)是抗应力松弛特性的试验方法的说明图，图1 (a)表示热处理前的状态，图1(b)表示热处理后的状态。
具体实施例方式对本发明的铜合金材料的优选实施方式进行详细说明。这里，“铜合金材料”是指 (在加工前具有预定的合金组成的)铜合金原材料被加工成预定形状(例如，板、条、箔、棒、 线等)之后的材料。此外，作为实施方式，对板材、条材进行说明。在本发明中，针对作为添加在铜(Cu)中的第1添加元素群的镍(Ni)、钴(Co)和硅(Si)，通过控制各自的添加量，能够析出Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si的化合物来提高铜合金的强度。其添加量是合计0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种，优选是0. 6 4. 5质量％，更优选是0. 8 4. 0质量％。Ni的添加量优选是0. 4 3. 0质量％，更优选是 0.5 2.8质量％，另一方面，Co的添加量优选是0. 2 1.5质量％，更优选是0.3 1.2 质量％。当Ni以及Co的添加量合计比5.0质量％还多时导致导电率下降，另外当合计比 0.4质量％还少时强度不足。另外，Si的含有量是0. 1 1.5质量％，优选是0.2 1.2质量％。为了改善铜合金材料的弯曲加工性，本发明人调查了在弯曲加工部中产生的裂纹的产生原因。结果了解到作为弯曲加工性差的材料的特征，在倾角大的晶粒边界的周边局部地蓄积位错、加工固化，应力集中进而产生裂纹。作为其对策，发现为了降低倾角大的晶粒边界的比例，使结晶取向一致是有效的。即发现在从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上的情况下，表示良好的弯曲加工性。该单取向性越高，弯曲加工性越优异，该面积率优选是70%以上，更优选是80%以上。此外，本说明书中的面积率的定义将后述。本说明书中的结晶取向的表示方法，采用以材料的轧制方向(RD)为X轴、板宽方向(TD)为Y轴、轧制法线方向(ND)为Z轴的直角坐标系，使用材料中的各区域垂直于Z 轴的(平行于轧制面的)结晶面的指数(hkl)、和平行于X轴的结晶方向的指数[uvw]，以 (hkl) [uvw]的形式表示。另外，如(132) [6-43]和(231) [3-46]等那样，针对铜合金的立方晶格的对称等效的取向，使用表示同族的括号，表示为{hkl}<UVW>。在本发明中的上述结晶取向的分析中，使用了 EBSD法。EBSD法是如下技术其是 Electron Back Scatter Diffraction(电子背散射衍射)的简称，是使用在扫描电子显微镜Scanning Electron Microscope :SEM)内向试验用材料照射电子线时产生的反射电子菊池线衍射(菊池花样)的结晶取向分析技术。这里，对包含200个以上的晶粒、长度为 500 μ m的正方形的试验用材料面积，以0. 5 μ m的步伐进行扫描来分析了取向。在本发明中，以是否落入下面所述的预定的偏差角度范围内来规定具有所述S取向的集合组织取向成分的晶粒及其原子面的面积。关于从由上述指数表示的理想取向的偏差角度，通过对(i)各测量点的结晶取向、以及(ii)作为成为对象的理想取向的S取向，以(i)和(ii)共用的旋转轴为中心来计算旋转角，并设为偏差角度。例如，对于S取向(231) [6-43], (121K1-11]成为以(20 10 17)方向为旋转轴旋转了 19.4°的关系，将该角度设为偏差角度。所述共用的旋转轴是40 以下的三个整数，但是采用的是其中的能够以最小的偏差角度表现的旋转轴。对全部的测量点计算其偏差角度并将小数点第1位为止设为有效数字，将具有从S取向偏差30°以内的取向的晶粒的面积除以全测量面积，来设为具有S取向的原子面的面积率。在利用EBSD的取向分析中得到的信息，包含电子线侵入试验用材料的数IOnm深度为止的取向信息，但是相对于测量的宽度足够小，因此本说明书中记载为面积率。另外， 取向分布在板厚方向中不同，因此利用EBSD的取向分析优选是在板厚方向上任意取几个点来取平均。接着，说明使铜合金的结晶取向集聚在以S取向为中心的取向上的方法。这里，以析出型铜合金的板材(条材)为例进行说明。一般，如下地制造析出型铜合金将进行均质化热处理的铸块由热轧和冷轧的各步骤来进行薄板化，以700 1020°C的温度范围进行中间固溶化热处理来使溶质原子再固溶之后，通过时效析出热处理和精冷轧制来满足所需的强度。关于铜合金的集合组织，通过该一系列步骤中的中间固溶化热处理中引起的再结晶来决定其大概，根据精轧制中引起的取向的旋转来最终决定。这里，关于铜合金的集合组织中的结晶取向，本发明人得到以下发现。该发现是 例如针对铜合金的轧制材料，(1)最终状态的轧制材料中以S取向为中心其30°以内的范围的结晶取向的比例高，这对弯曲特性的提高是重要的；(2)作为所述(1)的前提，S取向及其30°以内的范围的结晶取向在进行中间固溶化热处理之前的轧制材料中包含很多、以及在中间固溶化热处理中的再结晶中保存轧制材料的结晶取向，这对增加最终状态的S取向及其30°以内的范围的结晶取向是重要的。而且发现在中间固溶化热处理中为了保存轧制材料的结晶取向，将50 IOOnm 的直径的粒子分散在固溶化热处理材中而使其密度成为IO4个/mm2 IO8个/mm2，这是有效的。认为这是因为当轧制材料通过中间固溶化热处理进行再结晶时，该粒子抑制再结晶界面的移动，抑制由晶粒成长引起的Cube取向等与S取向的偏差角度大的结晶取向的发展。在粒子的大小不足50nm、或粒子的密度小于IO4个/mm2的情况下，抑制晶粒边界的移动的效果不足，因此不是优选的。另外，在粒子的大小超过lOOOnm、或粒子的密度超过IO8 个/mm2的情况下，在弯曲加工变形中粒子成为应力集中点，成为产生裂纹的原因，因此不是优选的。粒子的大小更优选是75 800nm，粒子的密度更优选是5X IO4个/mm2 5X IO7 个/W。关于将50 IOOOnm的直径的粒子以IO4个/mm2 IO8个/mm2的密度分散在中间固溶化热处理材中的方法，例如有以下两种方法添加添加元素的方法、以及利用在中间固溶化热处理之前引入退火工序的制造工艺的方法。上述两种方法中的任意一种方法都能够使粒子分散在中间固溶化热处理材中。另外，并用上述两种方法也能够使粒子分散在中间固溶化热处理材中。
在使用第1添加元素群的元素的情况下，不使用其它添加元素也能够通过制造工艺来使粒子分散在集合组织中。粒子的构成元素是Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si、Ni-Cu-Si、 Co-Cu-Si、Ni-Co-Cu-Si 等。另外，通过使用与第1添加元素群的元素不同的第2添加元素群的元素，能够使粒子分散在集合组织中。作为该情况下的第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添加元素群的元素来使粒子分散在集合组织中的情况下，包含(a)第2添加元素群的元素由单体来构成粒子的情况；(b)第2添加元素群的元素与其它添加元素形成化合物来构成粒子的情况；(c)第2添加元素群的元素如Cu-Zr、Cu-Hf等那样与铜形成化合物来构成粒子的情况。另外，作为(b)的情况，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况；( )第2添加元素群的元素彼此之间形成化合物的情况。所述(bl)的情况是形成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等化合物的情况。同样地，所述( )的情况是形成 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 等化合物的情况。另外，在使用第2添加元素群的元素的情况下，除了添加形成所述(bl) (b2)等化合物的添加元素的方法之外，通过结合在中间固溶化热处理之前附加退火热处理的制造工艺的方法来实施，使得粒子更进一步容易地分散在中间固溶化热处理材中。当第2添加元素群的元素的总量超过1. O质量％时产生导电率下降的弊端，因此不是优选的。为了充分利用添加效果且不使导电率下降，需要使总量成为0. 005 1. O质量％，优选是0. 01质量％ 0. 9质量％，更优选是0. 03质量％ 0. 8质量％。接着，说明根据本发明的铜合金材料的制造方法。本发明的从S取向的偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率成为60%以上的状态，例如能够通过本发明的制造方法来得到。一般，析出型铜合金的制造方法是铸造铜合金原料[步骤1]来得到铸块，对它进行均质化热处理[步骤2]，之后进行热轧制等热轧加工[步骤3]，按照顺序进行水冷[步骤4]、端铣[步骤5]、冷轧制[步骤6]来实现薄板化，在700 1020°C的温度范围内进行中间固溶化热处理[步骤8]来使溶质原子再固溶之后，通过时效析出热处理[步骤10]和精冷轧制[步骤11]来满足所需的强度。在该一系列步骤中，材料的集合组织是通过在中间固溶化热处理中引起的再结晶来决定大概，根据在精轧制中引起的取向的旋转来最终决定。作为本发明的铜合金材料的制造方法，例如举出如下方法通过高频熔融炉来熔解由预定的合金成分组成形成的铜合金原料，并铸造它来得到铸块[步骤1]，在900 1020°C下对该铸块实施3分钟 10小时的均质化热处理[步骤2]，在500°C以上1020°C 以下的温度范围内以50% 99 %的加工率进行热轧制[步骤3]，进行水冷[步骤4]、端铣[步骤5]、加工率50%以上且99. 8%以下的冷轧制[步骤6]、在400 800°C下保持5 秒 20小时的(退火)热处理[步骤7]、在750 1020°C下保持5秒 1小时的中间固溶化热处理[步骤8]、加工率Rl为2. 5% 50%的冷轧加工[步骤9] ,400 700°C且5 分钟 10小时的时效析出热处理[步骤10]、加工率R2为2. 5% 35%的精轧制[步骤11]、200 600°C且5秒 10小时的调质退火[步骤12]的各工序，通过以该顺序进行所述[步骤1] [步骤12]来得到本发明的铜合金材料。本发明的铜合金板材优选是通过上述的实施方式的制造方法来制造，但是在EBSD 测量中的结晶取向分析中，如果具有所述S取向的晶粒的原子面的面积率满足规定的条件，则不限于必须以该顺序进行上述[步骤1] [步骤12]的全部。在热轧制[步骤3]的结束温度低的情况下，析出速度变慢，因此并非必须进行水冷[步骤4]。关于在哪个温度以下结束热轧制就不需要进行水冷，这根据合金浓度、热轧制中的析出量而不同，适当选择即可。根据热轧制后的材料表面的水锈情况，有时还省略端铣 [步骤5]。另外，根据酸洗净等的溶解，也可以消除水锈。在本发明的制造方法中，所述热轧制等的热轧加工[步骤3]是在500°C以上且 50%以上的加工率范围内进行，在所述冷轧制[步骤6]和所述中间固溶化热处理[步骤8] 之间加入以400 800°C在5秒 20小时的范围内进行的热处理[步骤7]，由此，在所述中间固溶化热处理[步骤8]中的再结晶集合组织中从S取向偏差30°以内的结晶取向区域的面积率增加。而且，在所述中间固溶化热处理[步骤8]的再结晶中析出抑制粒界移动的粒子是重要的。所述热处理[步骤7]优选是以400 800°C进行5秒 20小时使得与所述中间固溶化热处理[步骤8]相比成为低温。更优选是450 750°C且30秒 5小时。在该条件以外，导致粒子的析出变得不充分。另外，为了在所述热处理[步骤7]中析出一定密度的粒子，所述热轧制[步骤3] 的条件需要设为得到接近过饱和固溶体的条件。另外，在所述热轧制[步骤3]完成的结晶粒子直径为40 μ m以上等那样粗大的情况下，在所述冷轧制[步骤6]中难以使从S取向偏差30°以内的结晶取向发展，因此不是优选的。在所述热轧制[步骤3]时的材料温度不足 500°C的情况下，由于促进析出，因此不是优选的。另外，在加工率不足50%的情况下，所述热轧制[步骤3]完成的结晶粒子直径变得粗大，因此不是优选的。从以上的观点出发，所述热轧制[步骤3]优选是进行材料温度500°C以上且加工率50%以上的轧制。更优选是， 材料温度550°C以上且加工率60%以上。另外，在所述中间固溶化热处理[步骤8]之后，实施冷轧制[步骤9]、所述时效析出热处理[步骤10]、所述精冷轧制[步骤11]以及调质退火[步骤12]。为了区别步骤6 的冷轧制和步骤9的冷轧制，有时将步骤6设为“热轧制后的冷轧制”、将步骤9设为“中间固溶化热处理后的冷轧制”。这里，所述中间固溶化热处理后的冷轧制[步骤9]和所述精冷轧制[步骤11]的各自的加工率Rl和R2的合计，优选是5 65%的范围。更优选是，加工率Rl和R2的合计是10 50%。在加工率Rl和R2的合计低于5%的情况下，加工固化量少，强度不充分，在加工率Rl和R2的合计高于65%的情况下，由于过剩地加工固化材料而导致弯曲加工性显著劣化。此外，如下地计算出加工率Rl和R2。Rl (% ) = (t[8]_t[9])/t[9]*100R2(% ) = (t[9]_t[ll])/t[ll]*100这里，t[8]、t[9]、t[ll]分别是所述中间固溶化热处理[步骤8]后的板厚、所述中间固溶化热处理后的冷轧制[步骤9]后的板厚、所述精冷轧制[步骤11]后的板厚。
接着，示出提高抗应力松弛特性等的特性(二次特性)的添加元素的效果。作为优选的添加元素，可举出Sn、ai、Ag、Mg。为了充分利用添加效果、且不降低导电率，在添加时需要使总量成为0. 005 2. 0质量％，优选是0. 01 0. 9质量％，更优选是0. 03 0. 8 质量％。当这些添加元素的总量超过1质量％时产生使导电率下降的弊端，因此不是优选的。此外，在这些添加元素的总量少于0. 005质量％的情况下，几乎不发挥添加这些元素的效果。下面示出各元素的添加效果。Mg、Sn、Zn通过添加在Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Co-Si 系、Cu-Co-Si系铜合金中来提高抗应力松弛特性。与分别单独添加的情况相比，一并添加的情况下通过相辅相成的效果进一步提高抗应力松弛特性。另外，具有显著改善焊接脆化的效果。另外，当包含Ag时，因固溶效果而具有提高强度的效果。通过满足上述内容，能够充分满足例如连接器用铜合金板材所要求的特性。此外，在将本发明的铜合金材料作为板材来得到的情况下，对其板厚没有特别限制，但是，例如优选是设为0. 05 0. 6mm的范围。
实施例下面，根据实施例来更详细地说明本发明，但是本发明不限于这些。(实施例1)将合金通过高频熔融炉进行熔融，对它以0. 1 100°C /秒的冷却速度进行铸造 [步骤1]来得到铸块，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和不可避免的杂质组成。对它以900 1020°C进行3分钟 10 小时的均质化热处理[步骤2]之后，以500 1020°C进行加工率50 95%的热轧制[步骤3]之后进行淬火(与水冷[步骤4]相当)，为了消除氧化水锈而进行端铣[步骤5]。之后，进行加工率80%至99. 8%的冷轧制[步骤6] ,400 800°C且5秒 20小时的范围的热处理[步骤7]、750 1020°C且5秒 1小时的中间固溶化热处理[步骤8]、加工率为 3 35%的冷轧制(中间固溶化热处理的冷轧制)[步骤9] ,400 700°C且5分钟 10小时的时效析出热处理[步骤10]、加工率3 25%的精冷轧制[步骤11] ,200 600°C且5 秒 10小时的调质退火[步骤12]，由此形成试验用材料。试验用材料的厚度设为0. 15mm。 关于这些试验用材料的组成以及特性，本发明例表示在表1中，比较例表示在表2中。在进行各热处理、轧制之后，根据材料表面的氧化、粗糙度的状态来进行酸洗净、表面研磨，根据形状来进行基于张力矫直机的矫正。此外，表2中的比较例1-5、1-6、1-7、1-8以不足500°C来进行上述工序内的热轧制 [步骤3]，以不足400°C来进行热处理[步骤7]，由此制造了试验用材料。对该试验用材料进行下述的特性调查。a.从S取向的偏差角度落入30°以内的区域的面积率[S取向]:根据EBSD法，以测量面积为500 μ m2、扫描步伐为0. 5 μ m的条件进行了测量。以包含200个以上的晶粒为基准对测量面积进行了调整。如上述那样，针对从作为理想取向的S 取向具有30°以内的偏差角度的晶粒的原子面，求出相应的原子面的面积并进行合计，并且通过将该合计值除以全测量面积来算出面积率(％ )。b.弯曲加工性
与轧制方向垂直地切出为宽度10mm、长度35mm，将进行W弯曲使得弯曲的轴与轧制方向垂直的设为GW (Good Way)，将进行W弯曲使得弯曲的轴与轧制方向平行的设为 Bff (Bad Way)，由50倍的光学显微镜来观察弯曲部，调查了裂纹的有无。没有裂纹的判定为合格并将〇印记载在表(本实施例中为表1以及表2)中，有裂纹的判定为不合格并将X 印记载在表中。各弯曲部的弯曲角度设为90°，角弯曲部的内侧半径设为0.15mm。c. 0. 2% 耐力[YS]依据JIS Z2241对三个从轧制平行方向切出的JIS Z2201_i;3B号的试验片进行了测定，并求出了其平均值。d.导电率[EC]在控制为20°C (士0.5°C)的恒温槽中，通过四端子法测定了电阻率来算出导电率。此外，端子间距离设为lOOnm。e.第2相的粒子直径和分布密度[粒子的大小和密度]:将试验用材料冲裁为直径3mm的圆形，使用双喷射(Twin Jet)研磨法进行薄膜研磨来制作观察试验片。由加速电压300kV的透射型电子显微镜分别任意地取10个视野来拍摄2000倍和40000倍的照片，测量了第2相的大小和密度。测量视野中粒子的个数，将其运算为相当于单位面积的个数(/mm2)。在化合物的鉴别中使用TEM附属的EDX分析装置。f.应力松弛率[SR]依据日本伸铜协会技术标准JCBAT309 :2001来进行测量。图1 (a)以及1 (b)是抗应力松弛特性的试验方法的说明图。如图1(a)所示，当对单侧保持在试验台4上的试验片 1承载了耐力的80%的初始应力时的试验片1的位置，离基准有δ ^的距离。将其在150°C 的恒温槽内保持1000小时(所述试验片1的状态下的热处理)，解除承载后的试验片2的位置，如图1 (b)所示那样，离基准有Ht的距离。试验片3是没有承载应力的情况下的试验片，其位置离基准有Hl的距离。应力松弛率(％ )，是通过下述式来算出的。SR(% ) = {(Ht-H1) / ( δ ^H1)} XlOOg.特性的判定基准将0. 2%耐力(YS)为600MPa以上、弯曲加工性为90° W弯曲试验中能够没有裂纹地进行弯曲加工的最小弯曲半径ω除以板厚⑴的值(r/t)为1以下、导电率(EC)为 35% IACS以上、抗应力松弛特性为应力松弛率(SR) 30%以下的特性的铜合金材料设为表示良好特性的铜合金材料。表 1
1权利要求
1.一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、 含有0. 1 1.5质量％的Si、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。
2.如权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si组成的第1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为50 IOOOnm的粒子，以104个/_2 108个/_2的密度存在。
3.一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、 含有0. 1 1. 5质量％的Si、合计含有0. 005 1. 0质量％的选自由B、P、Cr、Fe、Ti、&、 MruAl以及Hf组成的第2添加元素群的至少1种元素、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。
4.如权利要求3所述的铜合金材料，其特征在于选自由以由Ni、Co、Si组成的第1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为 50 IOOOnm的粒子、将选自所述第1添加元素群的至少1种元素和选自所述第2添加元素群的至少1种元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子、以及将选自所述第 2添加元素群的至少2种以上元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子组成的群的至少1种粒子，以合计104个/mm2 108个/mm2的密度存在。
5.一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、 含有0. 1 1. 5质量％的Si、合计含有0. 005 2.0质量％的选自由Sn、ai、Ag、Mg组成的第3添加元素群的至少1种元素、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。
6.如权利要求5所述的铜合金材料，其特征在于以由Ni、Co、Si组成的第1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为50 IOOOnm的粒子，以104个/_2 108个/_2的密度存在。
7.一种铜合金材料，其具有合计含有0. 4 5. 0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、 含有0. 1 1. 5质量％的Si、合计含有0. 005 1. 0质量％的选自由B、P、Cr、Fe、Ti、&、 MruAl以及Hf组成的第2添加元素群的至少1种元素、合计含有0. 005 2. 0质量％的选自由Sn、ai、Ag、Mg组成的第3添加元素群的至少1种元素、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，其特征在于在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}<346>的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60%以上。
8.如权利要求7所述的铜合金材料，其特征在于选自由以由Ni、Co、Si组成的第1添加元素群中的任意2种以上元素构成的直径为 50 IOOOnm的粒子、将选自所述第1添加元素群的至少1种元素和选自所述第2添加元素群的至少1种元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子、以及将选自所述第 2添加元素群的至少2种以上元素包含在构成元素中的直径为50 IOOOnm的粒子组成的群的至少1种粒子，以合计104个/mm2 108个/mm2的密度存在。
9.一种电气电子部件，其是对如权利要求1 8中任意一项所述的铜合金材料进行加工而形成的。
10.一种铜合金材料的制造方法，用于制造如权利要求1 8中任意一项所述的铜合金材料，其特征在于按照记载顺序实施下述各个步骤铸造具有所述合金组成的铜合金来得到铸块的步骤 [步骤1]、对所述铸块进行均质化热处理的步骤[步骤幻、对进行了均质化热处理的铸块进行热轧制的步骤[步骤3]、进行冷轧制的步骤[步骤6]、进行热处理的步骤[步骤7]、进行中间固溶化热处理的步骤[步骤8]、进行冷轧制的步骤[步骤9]、进行时效析出热处理的步骤[步骤10]、进行精冷轧制的步骤[步骤11]、以及进行调质退火的步骤[步骤12]，这里，所述进行热轧制的步骤[步骤3]是以500°C以上且50%以上的加工率来进行的，所述进行热处理的步骤[步骤7]是以400 800°C且5秒 20小时的范围内进行的， 且当将所述进行冷轧制的步骤[步骤9]中的加工率设为Rl (% )、将所述进行精冷轧制的步骤[步骤11]中的加工率设为R2(% )时，使R1+R2的值落入5 65%的范围内。
全文摘要
本发明涉及一种铜合金材料、对所述铜合金材料进行加工而形成的电气电子部件、以及所述铜合金材料的制造方法，所述铜合金材料具有合计含有0.4～5.0质量％的Ni和Co中的1种或者2种、含有0.1～1.5质量％的Si、剩余部分由铜以及不可避免的杂质组成的合金组成，在EBSD测量中的结晶取向分析中，从S取向{231}的取向偏差角度落入30°以内的晶粒的面积率为60％以上。
文档编号C22C9/04GK102197151SQ200980141828
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者广濑清慈, 江口立彦, 金子洋 申请人:古河电气工业株式会社