CN100545282C - 铜合金 - Google Patents

Abstract

一种铜合金，其含有：由镍和硅组成的析出物X；和包含镍或硅或既不包含镍又不包含硅的析出物Y，其中析出物X的粒径为0.001到0.1μm，析出物Y的粒径为0.01到1μm。

Description

铜合金

技术领域

本发明涉及一种在性能上得到改善提高的铜合金。

背景技术

迄今为止，通常除铁基材料之外，导电性和导热性极好的铜基材料如磷青铜、红色黄铜(red brass)和黄铜，已经被广泛用作电气和电子器械及元件(电气和电子仪器)的材料。

最近，对电气和电子器械及元件的小型化、轻型化和与之相关的高密度封装(packaging)的需求已经增加，而且其采用的铜基材料也需要不同的特性。所要求的基本特性的例子包括机械性能、导电性、耐应力松弛性(stressrelaxation resistance)和弯曲性能。其中，强烈要求改善抗拉强度和弯曲性能，以满足近来对上述产品部件或零件小型化的需求。

这些需求取决于部件的形状等，而具体的要求包括：720MPa或720MPa以上的抗拉强度和R/t≤1的弯曲性能(其中R表示弯曲半径，而t表示厚度)；800MPa或800MPa以上的抗拉强度和R/t＜1.5的弯曲性能；或900MPa或900MPa以上的抗拉强度和R/t＜2的弯曲性能。所要求的特性已经达到常规市售的大规模生产的合金如磷青铜、红色黄铜和黄铜所不能满足的水平。通过下列方法使这些合金各自的强度提高：以与基质相的铜在原子半径上显著不同的锡或锌作为固溶体包含在铜中，并且对所得到的具有固溶体的合金进行冷加工如滚轧或拉伸。该方法通过使用大的冷加工比率(cold working ratio)能够提供高强度材料，但是使用大的冷加工比率(通常50％或50％以上)被通常认为会显著地降低所得到的合金材料的弯曲性能。该方法通常包括固溶强化和加工强化的组合。

取而代之的强化方法是沉淀强化方法，其包括在材料中形成纳米级的析出物。沉淀强化方法具有同时提高强度和改善电导率的优点，并且用于许多合金。

其中，通过将镍和硅加入铜中，形成由镍和硅组成的析出物，制备的强化合金，即所谓的铜镍硅合金(Corson alloy)，与许多其它的沉淀型合金(沉淀硬化合金)相比具有显著高的强化性能。这种强化方法也用于一些市售的合金(例如CDA70250，Copper Development Association(CDA)的注册合金)。当通常经过沉淀强化的合金用作端子/连接器材料(terminal/connectormaterial)时，通过包括下列两个重要热处理的生产工艺生产该合金。第一热处理包括在熔点附近的高温(通常在700℃或更高)下热处理，即所谓的固溶处理，使通过浇铸或热轧沉淀的镍和硅作为固溶体包含在铜基体中。第二次热处理包括在比固溶处理低的温度下热处理，即所谓的时效处理(agingtreatment)，将高温下呈固溶状态的镍和硅作为析出物析出。该强化方法利用了高温和低温下加入铜中的作为固溶体的镍和硅的浓度差，而且该方法本身在生产沉淀型合金中是众所周知的技术。

适用于电气和电子器械及元件的铜镍硅合金例子包括具有规定晶体粒径(crystal grain size)的合金。

然而，沉淀型合金具有下列问题：在固溶处理期间晶体粒径增大产生粗大晶粒，以及在固溶处理期间的晶体粒径保持不变而成为产品的晶体粒径，因为时效处理通常不包括再结晶。增加镍或硅的加入量则要求在较高的温度下固溶处理，这导致通过短时间内的热处理使晶体粒径趋向于增大而产生粗大晶粒。以这种方式出现的粗大晶粒会产生弯曲性能显著降低的问题。

可替换地，提高铜合金弯曲性能的方法包括加入锰、镍和磷以交互反应析出化合物，而不使用镍-硅析出物。

然而，该合金具有至多大约640MPa的抗拉强度，这不足以满足近来对部件小型化的高强度需求。将硅加入到铜合金中减少了镍-磷析出物的量，从而降低机械强度和电导率。此外，在热加工期间过量硅和磷引起裂缝出现问题。

对铜合金要求具有高度的抗拉强度，弯曲性能和电导率，然而提高了抗拉强度则很难维持弯曲性能。

本发明的其它和更进一步的特征和优点，将从下面的说明中更充分地体现。

发明内容

根据本发明，提供下列：

(1)一种铜合金，包括：

由镍和硅组成的析出物X；和

包括镍或硅或者既不包括镍也不包括硅的析出物Y，

其中析出物X具有0.001到0.1μm的粒径，而析出物Y具有0.01到1μm的粒径。

(2)根据上述项(1)的铜合金，其中析出物Y具有高于固溶处理温度的熔点。

(3)根据上述项(1)或(2)的铜合金，其包括2到5质量％的镍，0.3到1.5质量％的硅和0.005到0.1质量％的硼，余量是铜和不可避免的杂质，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是每平方毫米中析出物Y的颗粒数目的20到2000倍。

(4)根据上述项(1)或(2)的铜合金，其包括2到5质量％的镍、0.3到1.5质量％的硅、0.01到0.5质量％的锰，和0.01到0.5质量％的磷，余量是铜和不可避免的杂质，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是每平方毫米中析出物Y的颗粒数目的20到2000倍。

(5)根据上述项(1)或(2)的铜合金，其包括2到5质量％的镍、0.3到1.5质量％的硅、0.005到0.1质量％的硼、0.01到0.5质量％的锰和0.01到0.5质量％的磷，余量是铜和不可避免的杂质，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是每平方毫米中析出物Y的颗粒数目的20到2,000倍。

(6)根据上述项(1)或(2)的铜合金，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是10⁸到10¹²个，每平方毫米中析出物Y的颗粒数目是10⁴到10⁸个。

(7)根据上述项(1)到(6)中任何一项的铜合金，其包括0.005到0.5质量％的选自铝、砷、铪、锆、铬、钛、碳、铁、磷、铟、锑、锰、钽和钒中的至少一种元素。

(8)根据上述项(6)或(7)的铜合金，其中析出物Y由铝-砷、铝-铪、铝-锆、铝-铬、钛-碳、铜-钛、铜-锆、铬-硅、铁-磷、铁-硅、铁-锆、铟-镍、镁-锑、锰-硅、镍-锑、硅-钽和钒-锆中的至少一种组成。

(9)根据上述项(3)到(8)中的任何一项的铜合金，其还包括选自0.1到1.0质量％的锡、0.1到1.0质量％的锌和0.05到0.5质量％的镁中的至少一种元素。

(10)根据上述项(1)到(9)中的任何一项的铜合金，用于电气或电子器械及元件。

具体实施方式

下面详细解释本发明。

本发明的发明人已经对适用于电气部件和电子部件的铜合金进行了深入研究，我们已经发现铜合金结构中镍-硅析出物和其它析出物的粒径，其分布密度比以及对太大晶粒生长的抑制之间的关系。结果，本发明的发明人实现了本发明，即具有极好抗拉强度和良好弯曲性能的铜合金。

下面将详细描述本发明铜合金的优选实施方案。

本发明涉及合金晶体粒径的控制。具体地说，本发明的发明人已经对从两方面控制粒径的方法进行实验，我们已经获得本发明特殊的合金结构以及其优选组成。

首先，本发明的发明人查找了在固溶处理期间不使晶体粒径增大的元素。本发明的发明人发现即使在固溶处理的高温下，由镍和硼组成的析出物在铜基质相中也不会形成任何固溶体，而且该析出物存在于铜基质相和析出物颗粒的晶粒中，具有抑制基体晶粒生长的作用和效果。已经试验过的铝-砷、铝-铪、铝-锆、铝-铬、钛-碳、铜-钛、铜-锆、铬-硅、铁-磷、铁-硅、铁-锆、铟-镍、镁-锑、锰-硅、镍-锑、硅-钽和钒-锆也证实了该作用和效果。

其次，本发明的发明人查找了在固溶处理期间用作初始再结晶核的元素。本发明的发明人找到了一种金属间化合物(intermetallic compound)，其是由锰和磷组成的析出物，用作在固溶处理温度下再结晶时的成核点，而且发现比不加入由锰和磷组成的析出物的情况能形成更多晶粒(成核现象)。在晶粒长大期间更多晶粒的形成引起晶粒的互相干扰，从而抑制晶粒长大。铝-砷、铝-铪、铝-锆、铝-铬、钛-碳、铜-钛、铜-锆、铬-硅、铁-磷、铁-硅、铁-锆、铟-镍、镁-锑、锰-硅、镍-锑、硅-钽和钒-锆也证实了再结晶时成核点的这种作用和效果。

而且，锰-磷和镍-硼同时析出的显著

效果也得到证实，这种效果不是仅仅将锰-磷或镍-硼单独使用时的效果加起来所能得到的。

重要的是即使在固溶处理期间上述析出物也不会在铜基体中形成任何固溶体。即，析出物必须有高于固溶处理温度的熔点。只要熔点高于固溶处理温度，该析出物不局限于上述的析出物。而本发明还包括除了上述析出物之外的任何析出物。在本发明中，熔点高于固溶处理温度的析出物起到了在固溶处理期间防止粗大晶粒生长或通过再结晶时用作成核点形成许多晶粒(成核现象)的效果。

本发明的铜合金是一种价格便宜的高性能的铜合金，具有极好的弯曲性能和其它良好特性，尤其适用于各种带有电子元件的电气和电子

器械及元件，例如运载工具端子/连接器、继电器和开关。

接下来，将描述每个合金元素的作用和效果以及合金元素加入量的优选范围。

镍和硅可以通过控制镍与硅的加入比例来形成沉淀强化的镍-硅析出物，从而提高铜合金的机械强度。镍的加入量通常是2到5质量％，优选2.1到4.6质量％。镍量更优选为3.5到4.6质量％，以满足800MPa或800MPa以上的抗拉强度和R/t＜1.5的弯曲性能，或900MPa或900MPa以上的抗拉强度和R/t＜2的弯曲性能。太少的镍量提供少的析出和硬化量，导致机械强度不足，而太多的镍量则导致显著低的电导率。

此外，已知硅在加入大约镍量1/4(以质量％计)时提供最大的强化作用，而且该量是优选的。在热加工期间太多的硅加入量易于引起铸块(ingot)破裂，因此考虑到这一点，规定了硅加入量的上限。硅加入量通常是0.3到1.5质量％，优选0.5到1.1质量％，更优选0.8到1.1质量％。

硼与加入的镍形成析出物。如上所述硼的效果是硼是在固溶处理期间抑制晶体粒径增大变成太大(巨大)的元素，可是硼不参与沉淀强化。从实验中，本发明人证实了通常需要0.005到0.1质量％的硼，优选0.01到0.07质量％的硼才具有该效果。在浇铸期间太多的硼加入量导致太大的结晶产物，引起铸块质量问题，而太少的硼加入量则没有加入效果。

锰和磷的析出物在固溶处理期间起到了形成晶粒成核点的效果，但是该析出物不参与沉淀强化。加入锰和磷的含量通常都为0.01质量％或0.01质量％以上到0.5质量％或0.5质量％以下，优选0.02到0.3质量％的材料证实了该效果。锰和磷各自的含有量过少的材料没有任何效果。此外，当锰和磷各自的加入量太多时，它在热加工期间引起发生裂缝问题，妨碍加工成薄板或薄片。

能够在固溶处理中提供抑制晶体粒径增加变成太大，或形成晶粒的成核点的效果的析出物的其它例子包括铝-砷、铝-铪、铝-锆、铝-铬、钛-碳、铜-钛、铜-锆、铬-硅、铁-磷、铁-硅、铁-锆、铟-镍、镁-锑、锰-硅、镍-锑、硅-钽和钒-锆。铜合金优选含有选自铝、锆、铬、碳、钛、铁、铟、砷、铪、锑、钽和钒中的至少一种元素，其量各自通常为0.005到0.5质量％，优选0.01到0.4质量％，以显示上述的效果。如果这些元素的加入量太大，所得到的合金在浇铸期间形成太大的结晶产物，引起所得到的铸块质量问题，而如果加入量太小，不会有添加效果(addition effect)。

此外，优选加入锌、锡和镁更进一步提高性能。

优选加入0.1到1.0质量％的锌。锌是在基体中形成固溶体的元素，但是锌的加入显著地改善焊接脆性(solder embrittlement)。本发明合金优选的主要用途是电气和电子器械及元件以及电子部件材料如运载工具端子/连接器、继电器和开关。它们中的大多数是通过软焊连接，因此改善软焊脆性是一项重要的基本技术。

此外，锌的加入可以降低合金的熔点，控制由镍和硼组成的析出物以及由锰和磷组成的析出物的形成状态。两种析出物都是在固化期间形成的。因此，合金的高固化温度增加粒径，对抑制析出物的晶体粒径增大和形成晶粒成核点的效果的作用小。锌加入量的下限规定为0.1质量％，因为它是改善软焊脆性的最低量。锌加入量的上限规定为1.0质量％，因为超过1.0质量％的锌加入量会降低电导率。

就其用途而言，锡和镁也是优选的元素。锡和镁的加入具有提高抗蠕变性的效果，这是在电子器械及元件端子/连接器中所强调的。该效果也称为耐应力松驰性，而它是推定端子/连接器可靠性的重要基本技术。单独加入锡或镁可以提高抗蠕变性，但是锡和镁可以通过协同效果进一步提高抗蠕变性。

锡加入量的下限规定为0.1质量％，因为它是改善抗蠕变性的最低量。锡加入量的上限规定为1质量％，因为超过1质量％的锡加入量会降低电导率。

镁加入量的下限规定为0.05质量％，因为太少的镁加入量没有提高抗蠕变性的效果。镁加入量的上限规定为0.5质量％，因为超过0.5质量％的镁加入量不仅使效果饱和而且又会降低热加工性。

锡和镁具有加速形成由镍和硅组成的析出物的作用。重要的是加入优选量的锡和镁，用作析出物的微小核点。

其次，将描述本发明铜合金的合金结构。

析出物X是一种由镍和硅组成的金属间化合物，其粒径为0.001到0.1μm，优选为0.003到0.05μm，更优选为0.005到0.02μm。太小的粒径不能提高强度；而太大的粒径即是通常所谓的过时效状态，导致机械强度得不到提高以及弯曲性能差。

在这里(在本说明书中，包括权利要求书)，除了由镍和硅组成的金属间化合物的析出物之外的析出物(一种或多种)称为析出物Y。析出物Y具有通过与镍-硅析出物X相互作用来细化晶粒的效果。在有析出物X存在的情况下，这种效果是显著的。析出物Y的粒径优选为0.01到1μm，更优选为0.05到0.5μm，最优选为0.05到0.13μm。太小的粒径对抑制晶粒长大和增加成核点数目没有作用，而太大的粒径则降低弯曲性能。

接着，将描述析出物X和Y的数目。析出物X的颗粒数目优选是析出物Y的颗粒数目的20到2,000倍。这是因为在上述范围内弯曲性能是特别优秀的。当析出物X的颗粒数目太少时，它达不到机械强度指标，而当其数目太多时，它会降低弯曲性能。析出物X的颗粒数目更优选是析出物Y的颗粒数目的100到1500倍。在这里，析出物的颗粒数目意思是单位体积的平均值。

当析出物Y是金属间化合物，其是除了镍-硅之外的一种金属间化合物，并选自铝-砷、铝-铪、铝-锆、铝-铬、钛-碳、铜-钛、铜-锆、铬-硅、铁-磷、铁-硅、铁-锆、铟-镍、镁-锑、锰-硅、镍-锑、硅-钽和钒-锆，析出物X的颗粒数目优选是每平方毫米10⁸到10¹²个，而析出物Y的颗粒数目优选是每平方毫米10⁴到10⁸个。这是因为上述范围能提供特别优秀的弯曲性能。如果析出物数目太少，所得到的合金可能达不到机械强度指标。另一方面，如果析出物数目太多，所得到的合金的弯曲性能可能会差。析出物X的颗粒数目更优选是每平方毫米5×10⁹到6×10¹¹个，而析出物Y的颗粒数目更优选为每平方毫米10⁴到4×10⁷个。

随着镍和硅的量增加，X和Y的效果更显著。在本发明中规定的上述具体的X和Y致使首次获得了800MPa或800MPa以上的抗拉强度和R/t＜1.5的弯曲性能，或900MPa或900MPa以上的抗拉强度和R/t＜2的弯曲性能，这是至今未达到的性能。

在本发明中提到的析出物包括例如金属间化合物、碳化物、氧化物、硫化物、氮化物、复合物(compound)(固溶体)和元素金属(elementary metals)。

本发明的铜合金的晶体粒径一般为20μm或20μm以下，优选10.0μm或10.0μm以下。太大的晶体粒径不能提供720MPa或720MPa以上的抗拉强度和R/t＜2的弯曲性能。本发明的铜合金的晶体粒径更优选为8.5μm或8.5μm以下。对晶体粒径的下限没有特别的限制，但是铜合金的晶体粒径一般为0.5μm或0.5μm以上。

本发明铜合金的生产方法的例子包括：熔化具有上述的优选元素成分的铜合金；浇铸成铸块；和通过以20-200℃/小时的升温速度将该铸块加热来热轧该铸块，在850-1050℃下热轧铸块0.5-5小时，

在热轧后把该铸块淬火到300-700℃的终了温度。以这样的方法形成析出物X和Y。例如，在热轧后，通过固溶处理、退火和冷轧的组合，将所得到的合金成形为给定的厚度。

固溶处理是一种在浇铸或热轧期间使镍和硅析出而再次形成固溶体和同时再结晶的热处理。根据镍加入量可以调节固溶处理的温度。例如，对于镍量为2.0质量％或2.0质量％以上但小于2.5质量％，固溶处理温度优选是650℃；对于镍量为2.5质量％或2.5以上但小于3.0质量％的，固溶处理温度优选是800℃；对于镍量为3.0质量％或3.0质量％以上但小于3.5质量％的，固溶处理温度优选是850℃；对于镍量为3.5质量％或3.5质量％以上但小于4.0质量％的，固溶处理温度优选是900℃；对于镍量为4.0质量％或4.0质量％以上但小于4.5质量％的，固溶处理温度优选是950℃；以及对于镍量从4.5质量％到5.0质量％的，固溶处理温度优选是980℃。

例如，含有3.0质量％镍的材料在850℃的热处理让已经充分析出的镍和硅再一次形成固溶体，并得到10μm或10μm以下的晶粒。然而，在镍含量小于3.0质量％的合金的相同温度下的热处理引起晶粒生长成各自粒径不小于10μm的粗大颗粒。而且，太大的镍量不能形成理想的溶体状态，并通过后来的时效处理也不能提高机械强度。

本发明对弯曲性能，特别在抗拉强度为800MPa或800MPa以上的高强度铜合金的弯曲性能提供明显改善。而且，本发明在抗张拉强度小于800MPa的铜合金的弯曲性能上同样得到改善。

本发明的铜合金弯曲性能优良，并具有极高的拉强度，而且优选适用于电气和电子器械及元件的引线框架、连接器和端子材料，尤其适用于汽车的连接器或线端材料、继电器和开关。

根据本发明，可以提供弯曲性能比抗拉强度相同的常规合金好的铜合金，其特别优选用于电气和电子器械及元件，是通过加入硼、锰、磷、铝、锆、铬、碳、钛、铁、铟、砷、铪、锑、钽、钒等控制铜-镍-硅合金的晶粒大小以及除了上述合金元素之外还含有锡、锌和镁的合金，同时满意获得很高的抗拉强度和极好的弯曲性能(R/t)。

实施例

将基于如下实施例更详细地描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。

(实施例1)

在高频熔融炉中融化合金，该合金含有4.2质量％的镍、1.0质量％的硅和下述量的铬、余量是铜和不可避免的杂质。加入到铜合金中的铬量分别是：实施例1为0.05质量％，实施例2为0.15质量％，实施例3为0.25质量％，实施例4为0.5质量％，实施例5为0.7质量％，实施例6为0.9质量％，比较例1为0.005质量％，比较例2为0.2质量％，比较例3为0.5质量％和比较例4为0.8质量％。以10-30℃/秒的冷却速度浇铸所得到的合金，从而获得厚度为30毫米、宽度为100毫米和长度为150毫米的铸块。将该晶块在900℃下保持1小时，然后经过热轧，生产厚度t为12毫米的热轧板。在两侧对该板进行削面(chamfering)1毫米厚度到10毫米厚度t，然后通过冷轧加工成为厚度t＝0.167毫米。该板材在950℃下固溶处理20秒。

该板材在固溶处理后立即经过水淬。然后，该合金各自经过在450到500℃下的时效处理2小时，然后以10％的加工比(working ratio)冷轧，从而获得t＝0.15毫米的样品。

按照以下提到的方法试验和测定由此获得的样品的下列特性。

a.电导率

在维持在20℃(±0.5℃)的恒温浴中，通过四端子法测量样品的电阻率，从而计算电导率。端子之间的距离设置为100毫米。

b.抗拉强度

在与轧制方向平行的方向上从样品上切割并按照JIS Z 2201-13B制备的3个试验件，按照JIS Z 2241测量它们的抗拉强度，获得它们的平均值。

c.弯曲性能

将在与轧制方向平行的方向上从样品上切割出宽度为10毫米和长度为25毫米大小的试件。以弯曲半径R为0、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5或0.6(毫米)，其弯曲轴垂直于轧制方向，将所得到的试件作90度的W-弯曲。通过用50倍放大率的光学显微镜用肉眼观察在弯曲部分是否出现裂缝，并用扫描电子显微镜观察弯曲位置以检查是否能观察到裂缝。以R/t表示评价结果(其中R代表弯曲半径，而t代表板厚度)，通过使用裂缝出现时(极限)最大值R计算R/t。如果在R＝0.15时没有形成裂缝而在R＝0.1时形成裂缝，因为样品厚度(t)＝0.15毫米，所以获得R/t＝0.15/0.15＝1，这被表示在下表中。

d.析出物的粒径和分布密度

将样品冲压成直径为3毫米的圆盘状，然后使用双喷气发动机的磨光方法(twinjet polishing method)使所得到的圆盘状样品经过薄膜磨光。用加速电压为300千伏的透射电子显微镜对所得到的样品的任意3个位置照相(5,000和100,000倍放大率)，然后根据相片测量析出物的粒径和密度。按照下列方式对析出物的粒径和密度进行测量：将入射电子束方位角定位到[001]，在高倍相片(100,000倍放大率)中在n＝100(n代表观察视野的数目)时测量由镍-硅组成的析出物X的细微颗粒数目，这是因为析出物X较微细；另一方面，测量在低倍相片(5,000倍放大率)中在n＝10时析出物Y的颗粒数目；从而消除数目的局部偏差。将该数目换算成每一单位面积的数目(/平方毫米)。

正如从表1所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金在机械强度和弯曲性能两方面都具有极好的性能。然而，与上述相反，比较例1和3各自的铜合金中析出物X的粒径不落入本发明规定的范围内，而比较例2和4各自的铜合金中析出物Y的粒径不落入本发明规定的范围内。因此，这些比较例各自的铜合金，即使它们各自具有基本上与实施例相同的机械强度，其弯曲性能也显著地差，为R/t≥2。

表1

	X的粒径μm	Y的粒径μm	X颗粒数目/Y颗粒数目	抗张强度MPa	弯曲性能R/t
						实施例1	0.003	0.03	100	911	1.67
实施例2	0.03	0.05	320	921	1.67
						实施例3	0.08	0.09	210	908	1.67
实施例4	0.02	0.08	530	903	1.67
						实施例5	0.07	0.02	360	921	1.67

实施例6	0.04	0.03	830	918	1.67
						比较例1	0.0003	0.05	780	912	2
比较例2	0.04	0.003	150	925	2
						比较例3	0.5	0.03	950	923	2.67
比较例4	0.06	1.2	740	915	3.3

(实施例2)

用和实施例1一样的方法，对各自具有如表2所示的组成，且余量是铜和不可避免的杂质的铜合金进行试验和评定。制作方法和测量方法与实施例1相同。

正如从表2所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金在机械强度和弯曲性能两方面都具有极好的性能。然而，相反地，比较例5的铜合金中镍含量小于本发明优选范围的下限，因此不能达到抗拉强度指标。比较例6的铜合金具有大的镍量，并且在加工期间出现裂缝，因此不能制成用于评定的材料。比较例7和8的铜合金各自的硼含量和X数目与Y数目之比不落于本发明规定的各自范围内，因此不能同时达到机械强度指标和弯曲性能。

(实施例3)

用和实施例1一样的方法，对各自具有如表3所示的组成，且余量是铜和不可避免的杂质的铜合金进行试验和评定。制作方法和测量方法与实施例1相同。

正如从表3所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金在机械强度和弯曲性能两方面都具有极好的性能。然而，相反地，比较例9的铜合金的镍和硅含量小于本发明各自优选范围的下限，因此不能达到的抗张强度指标。比较例10的铜合金具有大的镍和硅含量，并且在加工期间出现裂缝，因此不能制作出用于评定的材料。比较例11到14的铜合金各自的锰含量和/或磷含量不落入本发明规定的范围内，和/或X的颗粒数目与Y的颗粒数目之比不落入本发明规定的范围内。因此，这些比较例的铜合金各自的弯曲性能差，R/t为2或2以上。

(实施例4)

用和实施例1一样的方法试验和评定每种铜合金，该铜合金各自含有4.2质量％镍、1.0质量％硅和如表4所示的元素，余量是铜和不可避免的杂质。生产方法和测量方法与实施例1相同。

正如从表4所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金的抗拉强度为900MPa或900MPa以上，和R/t＜2。然而，相反地，比较例15的铜合金的硼含量以及X的颗粒数目与Y的颗粒数目之比不落入本发明规定的范围内。比较例16的铜合金的锰含量以及析出物Y的粒径不落入本发明规定的范围内。比较例17的铜合金的磷含量以及析出物Y的粒径不落入本发明规定的范围内。比较例18的铜合金的锰含量以及X的颗粒数目与Y的颗粒数目之比不落入本发明规定的范围内。比较例19的铜合金具有的磷含量，以及X的颗粒数目与Y的颗粒数目之比不落入本发明规定的范围内。因此，这些比较例的铜合金各自的弯曲性能差，R/t为2或2以上。

(实施例5)

用和实施例1一样的方法试验和评定每种铜合金，该铜合金含有镍、硅和锑，如表5所示，余量是铜和不可避免的杂质，并且测量其晶粒直径。制作方法和测量方法与实施例1相同。加入到比较例28、29、30和31中锑的含量分别是0.01质量％、1.0质量％、0.02质量％和1.2质量％。其它的铜合金各自的锑量是0.1质量％。

按照JIS H 0501(切片法)测量晶体粒径。通过下列方法测定弯曲性能：标明为″GW″的，是将上述样品各自在与轧制方向平行的方向上切割成宽度为10毫米和长度为25毫米大小的试件，并弯曲，其弯曲轴与轧制方向垂直；以及，标明为″BW″的，是将样品各自与轧制方向平行地切成宽度25毫米和长度10毫米的大小，用和GW中一样的方法弯曲，但弯曲轴与轧制方向平行，并按照和GW中一样的方法通过观察弯曲部分来检查。

正如从表5所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金具有极好的性能。然而，与上述相反，比较例20的铜合金具有非常小的镍含量，因此它具有低析出密度的沉淀析出物X，而且抗拉性能差。比较例21的铜合金具有大的镍含量，因此尽管它被加工成预定厚度，却产生严重的加工裂缝。因此，即使检查了此比较例21中所得到的样品的铜合金结构，也不可能检查其性能。

比较例22的铜合金具有非常小的硅含量，因此它具有低沉析出密度的析出物X，而且抗拉性能差。比较例23的铜合金具有太大的硅含量，因此尽管它被加工成最终厚度，却产生严重的加工裂缝。因此，即使检查了此比较例23中所得到的样品的铜合金结构，也不可能检查其性能。比较例24的铜合金具有小粒径的析出物X，比较例25的铜合金具有大粒径的析出物X，而比较例26的铜合金具有太低析出密度的析出物X，因此这些铜合金各自的抗拉性能差。比较例27的铜合金的硅含量大，因此它具有高析出密度的析出物X，导致脆裂。比较例27的铜合金尽管被加工成最终厚度，却产生严重的加工裂缝。因此，即使检查了此比较例27中所得到的样品的铜合金结构，也不可能检查其性能。比较例28的铜合金具有小粒径的析出物Y，比较例29的铜合金具有大粒径的析出物Y，而比较例30的铜合金具有太析出淀密度的析出物Y，因此这些铜合金各自具有非常大的晶体粒径，且其弯曲性能差。比较例31的铜合金具有高析出密度的析出物Y，导致脆裂。比较例31的铜合金尽管被加工成最终厚度，却产生严重的加工裂缝。因此，即使检查了此比较例31中所得到的样品的铜合金结构，也不可能检查其性能。

(实施例6)

用和实施例5一样的方法试验和评定每种铜合金，该铜合金含有如表6以及以下所示镍、硅和铬，余量是铜和不可避免的杂质。制作方法和测量方法与实施例5相同。比较例40、41、42和43中铬的含量分别是0.005质量％、0.8质量％、0.01质量％和1.0质量％。其它的铜合金各自的铬含量是0.05质量％。

正如从表6所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金具有极好的性能。然而，与上述相反，比较例32的铜合金具有非常小的镍含量，因此它具有低析出密度的析出物X，而且其抗拉性能差。比较例33的铜合金具有大的镍含量和硅含量，因此即使它被加工成最终厚度，它也产生严重的加工裂缝。因此，尽管检查了此比较例33中所得到的样品的铜合金结构，却不可能检查其性能。比较例34的铜合金具有非常小的硅含量，因此它具有低析出密度的析出物X，而且其抗拉性能差。比较例35的铜合金具有大的硅含量，因此即使它被加工成最终厚度，它也产生严重的加工裂缝。因此，尽管检查了此比较例35中所得到的样品的铜合金结构，却不可能检查其性能。比较例36的铜合金具有小粒径的析出物X，比较例37的铜合金具有大粒径的析出物X，而比较例38的铜合金具有太低析出密度的析出物X，因此这些用于比较的铜合金各自抗拉性能差。比较例39的铜合金具有高析出密度的析出物X，导致脆裂。比较例39的铜合金即使被加工成最终厚度，它也产生严重的加工裂缝。因此，尽管检查了此比较例39中所得到的样品的铜合金结构，却不可能检查其性能。比较例40的铜合金具有小粒径的析出物Y，比较例41的铜合金具有大粒径的析出物Y，而比较例42的铜合金具有太低析出密度的析出物Y，因此这些用于比较的铜合金各自具有太大的晶体粒径，且其弯曲性能差。比较例43的铜合金具有高析出密度的析出物Y，导致脆裂。比较例43的铜合金即使被加工成最终厚度，它也产生严重的加工裂缝。因此，尽管检查了此比较例43中所得到的样品的铜合金结构，却不可能检查其性能。

(实施例7)

对本发明下列所有实施例，用和实施例5一样的方法试验和评定铜合金，该铜合金各自含有4.0质量％镍、1.0质量％硅和如表7所示的元素，余量是铜和不可避免的杂质。制作方法和测量方法与实施例5相同。比较例44的铜合金含有3.1质量％镍和0.7质量％硅，比较例45的铜合金含有3.9质量％镍和0.9质量％硅，而比较例46的铜合金含有4.9质量％镍和1.2质量％硅，各自余量是铜和不可避免的杂质。

正如从表8所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金具有极好的性能。然而，与上述相反，比较例44、45和46的铜合金各自不含有任何析出物Y，因此各自具有显著大的晶体粒径，而且其弯曲性能差。

(实施例8)

用和实施例5一样的方法试验和评定铜合金，该铜合金各自含有如表8所示的镍、硅、锡、锌、镁元素，余量是铜和不可避免的杂质。制作方法和测量方法与实施例5相同。

正如从表8所示结果中表明的那样，本发明每个实施例的铜合金都具有极好的性能。然而，与上述相反，比较例47、48、49和50的铜合金各自不含任何析出物Y，因此各自具有显著大的晶体粒径，而且其弯曲性能差。

工业实用性

本发明的铜合金可以优选应用于电气和电子器械及元件的引线框架、连接器或端子材料，例如汽车连接器/端子材料、继电器和开关。

虽然描述了与我们目前具体方案相关的发明，我们的意图是本发明不局限于说明书的任何细节，除非另作说明，而是广泛地解释为所附权利要求书陈述的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种铜合金，其包含2到5质量％的镍、0.3到1.5质量％的硅，

还含有选自铝、砷、铪、锆、铬、钛、碳、铁、铟、锑、钽和钒中的至少一种元素，且选自上述元素组中的元素分别含有0.005～0.5质量％，

余量是铜和不可避免的杂质，

并且该铜合金包括：

由镍和硅组成的析出物X；和

包含镍或硅或既不包含镍又不包含硅的析出物Y，

其中析出物X的粒径为0.001到0.1μm，析出物Y的粒径为0.01到1μm，

上述析出物X的颗粒数目是每平方毫米10⁸到10¹²个，上述析出物Y的颗粒数目是每平方毫米10⁴到10⁸个。

2.权利要求1的铜合金，其中析出物Y的熔点高于固溶处理温度。

3.权利要求2的铜合金，其中析出物Y由铝-砷、铝-铪、铝-锆、铝-铬、钛-碳、铜-钛、铜-锆、铬-硅、铁-磷、铁-硅、铁-锆、铟-镍、镁-锑、锰-硅、镍-锑、硅-钽和钒-锆中的至少一种组成。

4.权利要求1～3中任一项的铜合金，其还包含选自0.1到1.0质量％的锡、0.1到1.0质量％的锌和0.05到0.5质量％的镁中的至少一种元素。

5.权利要求4的铜合金，其用于电气或电子器械及元件。

6.权利要求1的铜合金，其还包含0.005～0.1质量％的硼，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是每平方毫米中析出物Y的颗粒数目的20到2,000倍。

7.权利要求1的铜合金，其还包含0.01到0.5质量％的锰和0.01到0.5质量％的磷，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是每平方毫米中析出物Y的颗粒数目的20到2,000倍。

8.权利要求1的铜合金，其还包含0.005到0.1质量％的硼、0.01到0.5质量％的锰和0.01到0.5质量％的磷，其中每平方毫米中析出物X的颗粒数目是每平方毫米中析出物Y的颗粒数目的20到2,000倍。

9.权利要求6～8中任一项的铜合金，其还包含选自0.1到1.0质量％的锡、0.1到1.0质量％的锌和0.05到0.5质量％的镁中的至少一种元素。

10.权利要求9的铜合金，其用于电气或电子器械及元件。