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_2

文档序号:8547649阅读:来源:国知局
o-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, 而且有时包含在这些析出物中含有其他元素,例如作为主成分的Cu、Zn、Sn,作为杂质的0、 S、C、Cr、Mo、Mn、Mg、Zr、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。
[0034] 上述第1或第2方式所涉及的铜合金为轧材,其可以为一表面(轧制面)满足所 述一表面中的X射线衍射强度的条件的轧材。例如,上述轧材可以为具有板材或条材的形 态,且板表面或条表面满足所述一表面中的X射线衍射强度的条件的轧材。
[0035] 上述第1或第2方式所涉及的电子电气设备用铜合金中,优选具有0. 2%屈服强度 为300MPa以上的力学特性。
[0036] 这种具有0. 2%屈服强度为300MPa以上的力学特性的电子电气设备用铜合金适 用于例如如电磁继电器的可动导电片或端子的弹簧部那样的尤其要求高强度的导电元件。
[0037] 本发明的第3方式所涉及的电子电气设备用铜合金薄板的特征在于,具有由上述 第1或第2方式所涉及的电子电气设备用铜合金的轧材构成的薄板主体,且所述薄板主体 的厚度在〇. 〇5mm以上且1. 0mm以下的范围内。另外,所述铜合金薄板主体可为具有条材形 态的薄板(带状铜合金)。
[0038] 这种结构的电子电气设备用铜合金薄板能够适当地使用于连接器、其他端子、电 磁继电器的可动导电片、引线框架等中。
[0039] 上述电子电气设备用铜合金薄板可以是在薄板主体的表面,来自母相(a相)的 {111}面的X射线衍射强度、来自{200}面的X射线衍射强度、来自{220}面的X射线衍射 强度、来自{311}面的X射线衍射强度满足上述第1或第2方式中所记载的条件R{220}= I{220}八1 {111} +1 {200} +1 {220} +1 {311})的铜合金薄板。
[0040] 上述电子电气设备用铜合金薄板中,还可在所述薄板主体的表面实施镀Sn。即,上 述铜合金薄板还可为具有薄板主体(基材)及在所述薄板主体的表面上形成的镀Sn层的 铜合金薄板。镀Sn可实施在薄板主体的一面,还可以实施在两面。
[0041] 此时,由于镀Sn的基底层基材由含有0. 1质量%以上且0.9质量%以下的Sn的 Cu-Zn-Sn系合金构成,因此能够回收已使用过的连接器等元件作为镀Sn的Cu-Zn系合金的 废料,从而确保良好的再利用性。
[0042] 本发明的第4方式为一种电子电气设备用导电元件,其特征在于,由上述电子电 气设备用铜合金构成。
[0043] 本发明的第5方式为一种电子电气设备用导电元件,其特征在于,由上述电子电 气设备用铜合金薄板构成。
[0044] 另外,本发明中所谓电子电气设备用导电元件包含端子、连接器、继电器、引线框 等。
[0045] 本发明的第6方式所涉及的端子的特征在于,由上述电子电气设备用铜合金构 成。
[0046] 而且,本发明的第7方式所涉及的端子的特征在于,由上述电子电气设备用铜合 金薄板构成。
[0047] 另外,本发明中的端子包含连接器等。
[0048] 根据这些结构的电子电气设备用导电元件及端子,由于耐应力松弛特性优异,因 此随时间或在高温环境下,残余应力不易松弛,例如在为通过弯曲部分的弹性而压接于相 对侧导电材的结构时,能够保持与相对侧导电部件的接触压力。并且,能够实现电子电气设 备用导电元件及端子的薄壁化。
[0049] 根据本发明,能够提供一种耐应力松弛特性、屈服强度-弯曲平衡优异,并且相较 于以往能够实现元件原材料的薄壁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、电子电气设备用元件及端子。
【附图说明】
[0050] 图1是表示本发明的电子电气设备用铜合金的制造方法的工序例子的流程图。
【具体实施方式】
[0051] 以下,对作为本发明的一实施方式的电子电气设备用铜合金进行说明。
[0052] 作为本实施方式的电子电气设备用铜合金具有以下组成:含有超过2质量%且小 于23质量%的Zn、0. 1质量%以上且0. 9质量%以下的Sn、0. 05质量%以上且小于1. 0质 量%的Ni、0. 001质量%以上且小于0. 10质量%的Fe,0. 005质量%以上且0. 1质量%以 下的P,剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成。
[0053] 并且,作为各合金元素相互间的含量比率规定如下:Fe的含量与Ni的含量之比 Fe/Ni以原子比计,满足下式(1):
[0054] 0. 002 ^Fe/Ni<1.5......(1)
[0055] 且,Ni的含量及Fe的含量的合计量(Ni+Fe)与P的含量之比(Ni+Fe)/P以原子 比计,满足下式(2):
[0056] 3 < (Ni+Fe)/P< 15......(2)
[0057] 而且,Sn的含量与Ni的含量及Fe的含量的合计量(Ni+Fe)之比SnANi+Fe)以 原子比计,满足下式(3):
[0058] 0. 3 <Sn/(Ni+Fe) < 5......(3)。
[0059] 而且,作为本实施方式的电子电气设备用铜合金,除上述Zn、Sn、Ni、Fe、P以外,可 进一步含有〇. 001质量%以上且小于〇. 10质量%的Co。此时,Fe的含量设定在0. 001质 量%以上且小于0. 10质量%的范围内。
[0060] 并且,作为各合金元素相互间的含量比率规定如下:Fe及Co的合计含量与Ni的 含量之比(Fe+Co)/Ni以原子比计,满足下式(1'):
[0061] 0? 002 彡(Fe+Co)/Ni< 1. 5......(1,)
[0062] 而且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,满足下式(2'):
[0063] 3 < (Ni+Fe+Co)/P< 15......(2,)
[0064] 而且,Sn的含量与Ni、Fe及Co的合计含量(Ni+Fe+Co)之比SnANi+Fe+Co)以原 子比计,满足下式(3'):
[0065] 0.3 <Sn/(Ni+Fe+Co) < 5......(3,)。
[0066] 另外,满足上述(1)、(2)、(3)式的铜合金,还含有0.001质量%以上且小于0.10 质量%的〇),且Fe及Co的合计含量与Ni的含量之比(Fe+Co)/Ni以原子比计,满足 (Fe+Co)/Ni< 1. 5、而且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(Ni+Fe+Co)/P< 15、并且Sn的含量与Ni、Fe及Co的合计含量 (附+?6+(:〇)之比511八附+?6+(:〇)以原子比计,满足0.3<511八附+?6+(:〇)时,则也会满足上 述(1')式、(2')式、(3')式。
[0067] 在此,对如上述规定成分组成的理由进行说明。
[0068] 锌(Zn):超过2质量%且小于23质量%
[0069] Zn是本实施方式中作为对象的铜合金中的基本合金元素,是有效提高强度及弹性 的元素。并且,由于Zn比Cu便宜,因此也有降低铜合金的材料成本的效果。Zn为2质量% 以下时无法充分获得降低材料成本的效果。另一方面,Zn为23质量%以上时,耐腐蚀性下 降,并且导致铜合金的冷轧性也下降。
[0070] 因此,本实施方式中,将Zn含量设在超过2质量%且小于23质量%的范围内。另 外,Zn的含量即使在上述范围内也优选超过2质量%且15质量%以下的范围内,进一步优 选3质量%以上且15质量%以下的范围内。
[0071] 锡(Sn):0?1质量%以上且0?9质量%以下
[0072] Sn的添加有提高强度的效果,且有利于提高附有镀Sn的Cu-Zn合金材的再利用 性。而且,根据本发明人等的研宄明确了若Sn与Ni及Fe共存,也有助于提高铜合金的耐 应力松弛特性。Sn小于0. 1质量%时无法充分获得这些效果,另一方面,若Sn超过0. 9质 量%,则热加工性及冷轧性下降,有可能导致铜合金的热轧或冷轧时发生破裂,并还导致导 电率也下降。
[0073] 因此,本实施方式中,将Sn的含量设在0. 1质量%以上且0.9质量%以下的范围 内。另外,Sn的含量即使在上述范围内也尤其优选0. 2质量%以上且0. 8质量%以下的范 围内。
[0074] 镍(Ni) :0? 05质量%以上且小于1. 0质量%
[0075] 通过使Ni与Fe、P-起添加,能够从铜合金的母相(a相主体)析出[Ni,Fe]_P 系析出物,并且,通过使Ni与Fe、Co、P-起添加,能够从母相(a相主体)析出[Ni,Fe, Co]_P系析出物。通过由这些[Ni,Fe]-P系析出物或[Ni,Fe,Co]-P系析出物产生的再结 晶时钉扎晶界的效果,能够使平均结晶粒径变小,且能够提高铜合金的强度、弯曲加工性、 耐应力腐蚀破裂性。而且,通过这些析出物的存在,能够大幅提高铜合金的耐应力松弛特 性。而且,通过使Ni与Sn、Fe、Co、P共存,也可通过固溶强化而提高铜合金的耐应力松弛 特性。在此,Ni的添加量小于0.05质量%时,无法充分提高铜合金的耐应力松弛特性。另 一方面,若Ni的添加量为1.0质量%以上,则固溶Ni变多而使导电率下降,并且由于昂贵 的Ni原材料的使用量增加而导致成本上升。
[0076] 因此,本实施方式中,将Ni的含量设在0. 05质量%以上且小于1. 0质量%的范围 内。另外,Ni的含量即使在上述范围内也尤其优选0.2质量%以上且小于0.8质量%的范 围内。
[0077] 铁(Fe) :0? 001质量%以上且小于0? 10质量%
[0078] 通过使Fe与Ni、P-起添加,能够从铜合金的母相(a相主体)析出[Ni,Fe]_P 系析出物,并且,通过使Fe与Ni、Co、P-起添加,能够从铜合金的母相(a相主体)析出 [Ni,Fe,Co]_P系析出物。通过由这些[Ni,Fe]_P系析出物或[Ni,Fe,Co]_P系析出物产 生的再结晶时钉扎晶界的效果,能够使平均结晶粒径变小,且能够提高铜合金的强度、弯曲 加工性、耐应力腐蚀破裂性。而且,通过这些析出物的存在,能够大幅提高铜合金的耐应力 松弛特性。在此,Fe的添加量小于0. 001质量%时,无法充分获得钉扎晶界的效果,无法获 得充分的强度。另一方面,若Fe的添加量为0. 10质量%以上,则无法见到进一步的强度提 高,且固溶Fe变多而使铜合金的导电率下降,并且导致冷轧性也下降。
[0079] 因此,本实施方式中,将Fe的含量设在0.001质量%以上且小于0. 10质量%的范 围内。另外,Fe的含量即使在上述范围内也优选0.002质量%以上且0.08质量%以下的 范围内。
[0080] 钴(Co) :0? 001质量%以上且小于0? 10质量%
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