CN101113499A - 具有高强度和高抗软化性的铜合金 - Google Patents

具有高强度和高抗软化性的铜合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了能够使高强度、高导电性和优异的抗软化性共存的Cu－Fe－P合金。所述Cu－Fe－P合金适于用作半导体器件用引线框的组成材料。在Cu－Fe－P合金通过使含Fe化合物超微细化使强度变得更高的情况下，当通过增加Sn含量以致超过0.5质量％而提高抗软化性时，使其另外包含痕量的选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的至少一种元素，从而在制造所述铜合金的过程中，抑制作为Sn含量增加的结果、在锻造和热轧时可能发生的开裂。

Description

具有高强度和高抗软化性的铜合金
技术领域
本发明涉及一种具有高强度和高抗软化性的铜合金，如适于用作半导体器件用引线框的组成材料的铜合金。根据本发明的铜合金不但用作引线框的组成材料，而且用作电气和电子部件如不同于半导体器件用引线框的半导体部件、印刷线路板等的组成材料，其它电气和电子部件如包括开关、总线、端子、连接器等的机械部件的组成材料。然而，在如下描述中，作为代表性的应用实例，将主要地描述铜合金具体用于作为半导体部件的引线框的情况。
背景技术
作为用于IC引线框的铜合金，过去通常使用Cu-Fe-P合金。Cu-Fe-P合金的实例包括：包含0.05至0.15％Fe和0.025至0.04％P的铜合金(C19210合金)和包含2.1至2.6％Fe、0.015至0.15％P和0.05至0.20％Zn的铜合金(CDA194合金)。如果Fe或金属间化合物如Fe-P等在铜基体相中析出，则发现在铜合金之中，这些Cu-Fe-P合金在强度、导电性和导热性方面是优良的，使得这些Cu-Fe-P合金通常用作国际标准合金。
因为用于电子设备的半导体器件朝更大容量、更小尺寸和更高集成度的趋向近来变得明显，所以朝横截面面积更小的半导体器件用引线框的发展已取得进步，因此，需要再更高强度、导电性和导热性的引线框。结果，需要用于半导体器件用引线框的强度、导电性和导热性再更高的铜合金板。
为了解决这种需要，以前提出了多种用于控制Cu-Fe-P合金的内部组织和析出条件的方法。例如，提出了一种各方面协调的铜合金，所述铜合金具有与Fe的加入量成比例的强度和导电性，是通过控制Fe的析出特性(容易根据其制造方法中的退火条件灵敏地变化)制造的，从而抑制它的性能的波动(参考专利文件1)。
另一方面，需要具有更高强度和更高导电性的Cu-Fe-P合金板，所述Cu-Fe-P合金板即使在使用热处理如消除应力退火等之后，也具有几乎不导致强度劣化的优异的抗软化性。
当将Cu-Fe-P合金板加工成引线框等时，通常通过模压(冲压)将Cu-Fe-P合金板轧制成多插针形状。为了解决上述电气和电子部件的小型化，即更小的壁厚度和更轻的重量的需要，作为其材料，朝更小壁厚度和更多插针的Cu-Fe-P合金板的发展已取得进步，所以在模压之后，畸变应力易于残留在工件中。从而存在使插针变得不规则的趋向。因此，通常对通过模压获得的多插针形状的Cu-Fe-P合金板使用热处理(消除应力退火)，从而消除畸变。
然而，进行所述这种处理的材料易于软化，并且不能保持在热处理之前的机械强度。此外，对于制造方法，从提高生产率的观点出发，需要使用温度更高、时间更短的热处理，所以强烈需要即使在更高温度进行热处理之后，也能够保持高强度的抗软化性。
为了解决如何提高抗软化性的问题，设计了这样的对策，例如，除痕量的合金化元素如Fe、P、Zn等以外，在铜合金中还包含痕量的添加元素如Sn、Mg、Ca等，或者调节它们各自的添加量。此外，已经进行了铜合金中的晶体和析出物的控制。然而，在单独调节化学组分和控制晶体和析出物的情况下，不可能充分解决铜合金部件在重量以及尺寸的降低，高温抗畸变性等方面的问题，所以进一步提出了用于控制Cu-Fe-P合金的组织的技术等。
例如，在专利文件2中，提出在有效Fe含量高至不低于0.7％的Cu-Fe-P合金中，通过控制晶体和析出物自身的组织获得高抗软化性。此外，在专利文件3和4中，提出通过控制聚集体组织获得高抗软化性。
[专利文件1]JP-B 3725506
[专利文件2]JP-A 91895/2004
[专利文件3]JP-A 139501/2005
[专利文件4]JP-A 339028/2002
发明内容
然而，在如上引用的这些专利文件中所述的Cu-Fe-P合金的情况下，其有效Fe含量即使在含量最低的情况中也超过0.5％，因此是较高的。在这点上，这些分别在专利文件2、3、4中公开的技术对于在具有高的Fe含量的Cu-Fe-P合金的情况下提高抗软化性确实显得有效，但是在Fe含量较低时却未必有效。
此外，在Fe含量高时，发生导电性劣化和Ag电镀性的另外问题。为了提高导电性以试图克服这种问题，可利用例如用于增加析出量的方法。然而，试图增加析出量将导致析出物变粗，从而将导致强度和抗软化性劣化的问题。
换句话说，根据分别在专利文件2、3、4公开的技术，不能与抗软化性相结合地提供Cu-Fe-P合金所需的更高强度和更高导电性。即使将专利文件2、3、4中公开的各种技术照原样用于由于具有较低Fe含量的化学组成使导电性以及强度变得更高的Cu-Fe-P合金，也不可能获得上述引线框等所需的这种高水平的抗软化性。
同时，熟知的是，如果在铜合金中包含较大量的添加元素如Sn等，则可以提高铜合金的抗软化性。然而，如果Cu-Fe-P合金包含大量添加元素如Sn等，则由于大量Sn在晶粒边界的过度偏析(存在)，Cu-Fe-P合金在锻造和热轧时易于遭受开裂。因此，难以有效地制造包含Sn的Cu-Fe-P合金。
本发明是为了解决上述这些问题而产生的，因此本发明的一个目的是提供同时具有高强度和高抗软化性的Cu-Fe-P合金。
为此，本发明提供一种同时具有高强度和高抗软化性的铜合金，所述铜合金主要包含：在0.01至4.0质量％的范围内的Fe，在0.01至0.15质量％的范围内的P，超过0.5质量％、不高于5.0质量％的Sn和总计在0.001至0.02质量％的范围内的至少一种选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的元素，余量为Cu和不可避免的杂质，其中通过提取残留物法在孔尺寸为0.1μm的过滤器上提取并且分离的提取残留物中的Fe的量与铜合金中包含的Fe的量之比不大于80％。
在这方面，如上所述的提取残留物法包括下列步骤：
将10g铜合金浸入到300ml包含浓度为10质量％的乙酸铵的甲醇溶液中，并且使用铜合金作为阳极；
在10mA/cm2的电流密度下，使用采用铂作为阴极的恒电流电解法，从而使所述铜合金溶于所述甲醇溶液中；
通过使用孔尺寸为0.1μm的聚碳酸酯膜过滤器，将其中溶解有所述铜合金的甲醇溶液在减压下进行过滤；和
分离并且取出在所述过滤器上的不溶残留物。
此外，通过使在过滤器上的不溶残留物溶解于通过以1比1的比率混合王水(agua regia)和水制备的溶液中，随后通过ICP发射光谱分析，得到在提取残留物中的Fe的量。
在本发明的情况下，在同时具有高强度和高抗软化性的铜合金的化学组成，特别是包括在较低区域中的Fe含量的情况下，Fe含量优选在0.01至0.5％的范围内。
此外，在本发明的情况下，Cu-Fe-(P，Zn)合金特别优选还包含在0.005至3.0％的范围内的Zn。
此外，在本发明的情况下，这些铜合金的每一种的形状还优选为用作IC引线框的铜合金板。
根据本发明的铜合金的特征在于，其中包含较大量的Sn以提高抗软化性。相反，专利文件1公开，如果Cu-Fe-P合金包含过大量的Sn，则由于Sn宏观偏析，在锻造时将导致粗粒化合物的形成，而导致导电性的劣化。
如专利文件1所述，当Cu-Fe-P合金包含过大量的Sn时，由于Sn宏观偏析，在锻造时形成粗粒化合物引起的负面影响不是必然准确的描述。即，严格地说，当Cu-Fe-P合金包含过大量的Sn时，负面影响是由于大量包含的Sn在晶粒边界过度偏析(存在)而在锻造和热轧时开裂。
Sn具有比Cu大的原子半径，并且扩散也更快，所以Sn难以存在于Cu基体和Cu晶粒中，而易于存在于晶粒边界上。因此，据推测，如果Cu-Fe-P合金包含大量Sn，则将增强Sn在晶粒边界上的过度偏析，从而使Cu-Fe-P合金在锻造和热轧时容易开裂。
相反，本发明的另一个特征在于使包含较大量的Sn的Cu-Fe-P合金还包含痕量的Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr。这些以痕量包含的元素Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr比Sn更优先或以与Sn相同的优先程度存在于晶粒边界上。因此，可以抑制大量Sn在晶粒边界上的过度偏析(存在)。同时，因为在铜合金中包含少量的这些元素，即使这些元素存在于晶粒边界上，在锻造和热轧时也不会促使开裂。
这些元素Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr确实具有抑制Sn在晶粒边界上过度偏析(存在)的相当大的作用，从而抑制在锻造和热轧时开裂。
因此，根据本发明的铜合金能够包含较大量的Sn，除能够抑制在锻造和热轧时的开裂以外，还能够提高抗软化性。此外，与用于提高抗软化性的常规技术的情况不同，这种提高抗软化性的有利作用不依赖于Fe含量，并且即使在Cu-Fe-P合金的Fe含量在不高于0.5％的较低区域中的情况下，也可以显示出来。
具体实施方式
(铜合金板的化学组成)
以下描述根据本发明的一个实施方案的铜合金的化学组成。为了满足强度和导电性(代表用于IC引线框等所必需的基本性能)以及抗软化性，根据本发明实施方案的铜合金是具有下列组成的铜合金：在0.01至4.0质量％的范围内的Fe，在0.01至0.15质量％的范围内的P，超过0.5质量％、不高于5.0质量％的Sn和总计在0.001至0.02质量％的范围内的至少一种选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的元素，余量为Cu和不可避免的杂质。
为了满足作为用于IC引线框等所必需的基本性能的强度和导电性，所述铜合金必须具有不小于600MPa的抗拉强度和不小于20％IACS的电导率。在不负面影响所述基本性能的范围内，除所述的基本组成以外，所述铜合金还可以包含与其不同的选择性添加元素和杂质元素。此外，下列元素含量全部用质量％表示。
(Fe)
Fe以Fe或Fe族金属间化合物的形式析出，并且是用于提高铜合金的强度和抗软化性的主要元素。如果Fe含量小于0.1％，则Fe析出物晶粒的形成量较少，所以尽管满足提高导电性的需要，但是它对提高强度的贡献不足，从而导致不足的强度。
然而，如果Fe含量变得更高，则发生另一个问题，即导电性和Ag电镀性遭到劣化。在这方面，为了提高导电性和Ag电镀性，作为在根据本发明的、特别具有高强度和高抗软化性的铜合金的低Fe含量区域中的组成，Fe含量的上限优选为0.5％。
此外，如果Fe含量超过3.0％，则导电性易于劣化，并且如果试图增加析出量以强烈地增加导电性，则将同时导致析出物的粗化，所以发生强度和弯曲加工性的劣化。此外，当对锭料实施轧制时，在热轧之前的加热中或在中间退火过程中形成Fe的宏观析出物，因此导致轧制加工性劣化，并且另外，宏观析出物残留在最终产物中，从而导致抗软化性的劣化。
因此，将Fe含量的上限设定为不高于3.0％，优选不高于0.5％，而必要的Fe含量在0.01至3.0％的范围内，优选在0.01至0.5％的范围内。
(Sn)
Sn是对提高铜合金的强度和抗软化性有贡献的元素。如果Sn含量不高于0.5％，则Sn对更高的强度和更高的抗软化性没有贡献。同时，如果Sn含量过高，超过5％，则由于过高的Sn含量，即使在包含痕量Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr时，也不可能抑制包含的Sn在晶粒边界上的过度偏析(存在)。因此，设定必要的Sn含量使其落入超过0.5％、不高于5.0％的较宽范围。
(Ni、Mg、Ca、Al、Si、Cr)
如果包含少量的元素Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr，则所述元素将比Sn更优先或以与Sn相同的优先程度存在于晶粒边界上。因此，可以抑制如之前所述的大量Sn在晶粒边界上的过度偏析(存在)，从而可以在锻造和热轧时抑制开裂。因为在铜合金中包含少量的这一系列元素，所以即使这些元素存在于晶粒边界上，在锻造和热轧时也不会促使开裂。如果包含总计不低于0.001％的至少一种选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的元素，则可以显示出这种有利的作用。同时，根本不需要包含超过0.02％的这一系列元素的铜合金。如果其含量比0.02％更高，则将导致这一系列元素在晶粒边界等上析出，从而在锻造和热轧时促使开裂，而不是抑制开裂。因此，在本发明的情况下，在铜合金中基本上包含总计在0.001至0.02质量％的范围内的至少一种选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的元素。
(P)
P是通过与Fe反应，从而形成此外具有使处于熔融态的铜合金脱氧的功能的化合物而提高铜合金的强度的必要元素。如果P含量低于0.01％，则所述化合物根据制造条件不充分地析出，所以不能获得需要的强度，并且包含P的铜合金的有利作用将丧失。另一方面，如果P含量变得更高，超过0.3％，则不但导致导电性劣化，而且导致可轧制加工性劣化。因此，将P含量设定为0.01至0.3％的范围。
(Zn)
Zn是用于提高引线框等所必需的对焊料的热释放性和铜合金的Sn电镀性的耐受性的元素。如果在选择性包含Zn时，Zn含量低于0.005％，则不能获得需要的有利作用。另一方面，如果Zn含量超过3.0％，则不但可润湿性将劣化，而且导电性的劣化将增加。因此，当选择性包含Zn时，将Zn含量设定为0.005至3.0％的范围。
(其它元素)
在本发明的情况下，除上述以外的金属元素基本上是杂质。然而，近来不但使用纯铜锭料，而且使用电子部件材料的废料作为将被熔化的原料。在这些情况下，许多时候由电镀组分与铜合金组分的组合产生的其它金属材料不可避免地被混合到根据本发明的铜合金(处于熔融态)中。因此，在本发明的情况下，将除上述以外的易于混合的其它金属元素的含量规定为容限(上限值)，低于所述容限，本发明的有利作用不受负面影响。
总计至多1.0质量％的选自Mn、Zr、Ag、Cd、Be、Ti、Co、S、Au、Pt、Pb、Bi和Sb中的至少一种是容许的。这些元素甚至具有提高铜合金的强度的有利作用。然而，如果其含量过高，则还导致粗粒晶体和氧化物易于产生，并且导电性的劣化也是显著的。
(Fe基化合物)
在本发明的情况下，在尺寸方面控制由铜合金中包含的Fe产生的Fe基化合物如Fe基氧化物、Fe基析出物等。更具体而言，当尽可能多地降低对提高铜合金的强度没有贡献的粗粒Fe基化合物(也称为粗粒产物)的比率时，尽可能多地增加对提高铜合金的强度具有有效贡献的细粒Fe基化合物(也称为细粒产物)的比率。
在这方面，Fe基氧化物和Fe基析出物分别指含Fe氧化物和含Fe析出物或它们的混合物，而不考虑它们的化学组成。含Fe析出物包括例如，Fe颗粒和包含Fe和P的化合物(Fe3P、F2P等)。
在本发明的情况下，Fe基化合物的尺寸界限为0.1μm。更具体而言，将尺寸不小于0.1μm的Fe基化合物定义为粗粒Fe基化合物，这种Fe基化合物是使用孔尺寸为0.1μm的过滤器，通过下述提取残留物法分离的。而且，将作为粗粒Fe基化合物的尺寸不小于0.1μm的Fe基化合物的量定义为被提取并且在孔尺寸为0.1μm的过滤器上分离的提取残留物中的Fe的量。于是，得到在提取残留物中的Fe的量与在铜合金中包含的Fe的量之比，从而定义了粗粒Fe基化合物(粗粒产物)的比率。
因此，在本发明的情况下，规定在提取残留物中的Fe的量与铜合金中包含的Fe的量之比(百分比)不大于80％，所述提取残留物是通过下述提取残留物法提取并且在孔尺寸为0.1μm的过滤器上分离的。通过这么做，可以控制粗粒Fe基化合物，因此增加对提高强度具有有效贡献的细粒Fe基化合物的比率，从而得到与Fe含量对应大小的强度提高作用。结果，在可以降低Fe含量的同时，可以抑制导电性的劣化。
电导率水平基本上取决于Cu纯度，即，在铜合金中包含的添加元素和合金化元素的量，然而，即使在相同的化学组成的情况下，电导率水平也受到合金化元素各自的固溶体量和由冷轧引起的加工应变的量的很大影响。晶体和析出物的总量越大，在铜合金中的合金化元素各自的固溶体量越小，从而导致导电性的提高。然而，因为提取残留物的量(尺寸不小于0.1μm的粗粒产物的量)增加，所以细粒产物的量降低，从而导致强度的劣化。因此，如果降低提取残留物的比率，并且使细粒产物的量增加至达到{1-(提取残留物的比率)}的比率，则能够得到在强度和导电性之间具有优异平衡的铜合金。
在普通的制造方法中，在实施锻造、均热和热轧之后，通过重复使用冷轧和退火获得成品板(制品)。主要通过调节热轧条件和退火条件，控制不大于0.1μm的细粒析出物的析出，实现机械性能如强度水平等的控制。在这种情况下，可以通过使合金化元素如Fe等扩散到充分分散的金属间化合物中，稳定Fe等的固溶体量和细粒析出物的析出量。
然而，即使大量细粒析出物通过调节热轧条件和热轧之后的退火条件析出，也难以达到高导电性和高强度之间的平衡。其原因在于，因为所加入的Fe的量的大部分被在溶解锻造时产生的氧化物、在从锭料的均热直至热轧完成期间产生的晶体和粗粒析出物所俘获，所以发现根据所加入的Fe的量应该产生的细粒析出物的产生量出乎意料的小。此外，在存在大量粗粒晶体的情况下，在冷轧和退火步骤中析出的细粒析出物被粗粒晶体俘获，所以发生独立存在于铜基体相中的细粒析出物的量的进一步降低。由于这些原因，不可能达到令人满意的强度和与所加入的Fe的量成比例的导电性之间的良好平衡。
(提取残留物法)
现在，对于提取残留物法，规定了用于使测量具有可重复性的基本条件。更具体而言，将作为测量目标的10g铜合金浸入到300ml包含浓度为10质量％的乙酸铵的甲醇溶液中，并且使用铜合金作为阳极。同时，在10mA/cm2的电流密度下，使用采用铂作为阴极的恒电流电解法，从而使所述铜合金溶于所述甲醇溶液中。通过使用孔尺寸为0.1μm的聚碳酸酯膜过滤器，将其中溶解有所述铜合金的甲醇溶液在减压下进行过滤，并且在所述过滤器上分离并且取出不溶残留物，之后回收。
为了只溶解作为测量目标的铜合金中的铜和固溶体元素(基体)，并且在不因溶解而损失的情况下，提取和分离在铜合金中的晶体、析出物和氧化物，利用作为铜合金基体的铜在氧共存时溶解于铵中的性质。即，上述可以通过使用乙酸铵、硝酸铵等的溶液得到实现，然而，在如上所述使用乙酸铵的甲醇溶液，即使用甲醇作为溶剂的情况下，可以通过铵盐的作用促进铜合金的溶解反应。
(提取残留物中的Fe的量的分析)
此外，对于提取残留物中的Fe的量的分析，规定了使测量具有可重复性的基本条件。更具体而言，将过滤器上的不溶残留物(提取残留物)溶解于通过以1比1的比率混合王水和水制备的溶液中，随后通过ICP发射光谱分析，得到在提取残留物中的Fe的量。
(制造条件)
以下描述优选用于获得根据本发明的铜合金的制造条件。在例如形成板的过程中，将具有根据本发明的化学组成的铜合金熔化，并且浇铸，之后将获得的锭料热轧成热轧板，并且将热轧板退火，从而通过冷轧而加工成具有预期的厚度。存在根据最终(制品)板的厚度重复退火和冷轧的情况。即，不必大幅度改变普通制造工序本身，并且可以通过与普通制造工序相同的工序制造铜合金。
首先，浇铸经过调节以具有如上所述的化学组成的熔融铜合金。通过普通的方法如连续锻造法、半连续锻造法等实施锻造，并且优选锻造开始直至达到600℃时以超过5.0℃/秒的平均冷却速率(凝固速率)实施锻造。通过这么做，可以抑制粗粒化合物形成，从而使所述化合物超微细化。
对于在采用普通锻造法锻造的过程中的冷却·凝固速率，在从锻造开始直至达到600℃时的期间，平均冷却速率(凝固速率)一般不超过5.0℃/秒。如果平均冷却速率(凝固速率)慢得小于5.0℃/秒，则在晶粒边界上生成氧化物，从而变得更粗大，并且晶体也变得更粗大，这不是优选的。从抑制氧化物的生成的观点出发，更优选实施真空熔化·锻造，或在低氧气分压的气氛中的熔化·锻造。
在加热炉中加热锭料之后，将锭料从炉中取出，并且进行粗轧，随后加热或者热处理以均质化而，之后热轧，然后将热轧板水冷。可以根据普通的方法，使用约1000至600℃的开始温度和约600至850℃的结束温度实施热轧。
之后，将热轧板进行称为中间轧制的初次冷轧，之后退火和清理，并且进一步进行精(最终的)的冷轧和低温退火(最后退火，最终退火)，从而加工成具有制板厚度的铜合金板。例如，在用作半导体材料如引线框的铜合金板的情况下，制板厚度约为0.1至0.4mm。
此外，在初次冷轧之前，可以将固溶热处理和通过水冷的硬化处理用于铜合金板。在这种情况下，在750至1000℃的范围内选择固溶热处理的温度。
现在，将参考根据本发明的加工实施例，更具体地描述本发明，然而，应该指出，本发明不限于所述加工实施例的范围。
加工实施例
以下描述根据本发明的加工实施例。制造各自具有高的Sn含量的各种Cu-Fe-P合金的薄板，并且对它们的性能如机械性能、导电性、抗软化性等进行评价。其测量结果示于表1中。
更具体而言，将示于表1中的各自化学组成的Cu-Fe-P合金分别在无心感应电炉中熔化，随后通过半连续锻造法进行锭料锻造，获得70mm(厚度)×200mm(宽度)×500mm(长度)的各种锭料。在将各种锭料的表面进行粗轧并且加热之后，将在950℃的热轧分别用于各种锭料以轧制成厚度为16mm的热轧板，并且将各个热轧板从不低于750℃的温度在水中淬火。随后除去鳞，之后将初次冷轧(中间轧制)用于其上。将各个板进行粗轧，随后进行最终冷轧以进行三道次冷轧，同时其间使用中间退火，于是获得厚度为0.15mm的各种铜合金板。
此外，对于示于表1中的各种铜合金，其残留物的化学组成，在除去表1中所述的元素之后，包括Cu和不可避免的杂质，并且发现作为不可避免的杂质测量到的元素Mn、Zr、Ag、Cd、Be、Ti、Co、S、Au、Pt、Pb、Bi和Sb总计为0.003质量％。
从各种得到的Cu-Fe-P合金板中取得试样，并且通过如前所述的提取残留物法和测量在提取残留物中的Fe的量的方法，得到在提取残留物中包含的Fe的量与在各种铜合金中包含的Fe的量之比(百分比：％)。
从得到的各种Cu-Fe-P合金板中取得试样，并且进行抗拉试验、硬度测量和导电性测量。使用由Instron Co.生产的5882型万能试验机，在室温，10.0mm/分钟的测试速度和GL＝50mm的条件下，进行使用JIS No.13试样的抗拉试验。
(硬度测量)
通过使用由Matsuzawa Precision Machinery Co.，Ltd制造的显微维氏硬度计(商品名：显微硬度试验仪(micro hardness tester))，在三个点施加0.5kg的负荷，对各种Cu-Fe-P合金板的试样进行硬度测量，并且将获得的硬度的平均值定义为硬度。
(电导率测量)
通过铣削将各种Cu-Fe-P合金板的试样分别轧制成(reducedinto)10mm(宽度)×300mm(长度)的短条状形状，并且通过使用双桥式电阻测量计测量试样的电阻，于是通过平均截面面积法算出电导率。
(抗软化性)
基于退火引起的硬度劣化的程度，评价各种试样的抗软化性。在最终的冷轧之后和在500℃的1分钟最终低温退火之后，在水冷之前，从通过将各种制品铜合金板退火获得的各种板中任选取出{10mm(宽度)×10mm(长度)}的各种试样。使用由Matsuzawa Precision Machinery Co.，Ltd.制造的显微维氏硬度计(商品名：显微硬度试验仪)，通过施加0.5kg的负荷对各种试样进行硬度测量。
从表1中明显看出，发现加工实施例1至8具有高强度和高导电性，并且还发现在抗软化性方面优异，在所述加工实施例1至8中，化学组成在根据本发明的具有较高Sn含量的化学组成内，并且提取残留物中包含的Fe的量与铜合金中包含的Fe的量之比等于或小于80％。这些结果表明，本发明可以提供能够使高强度、高导电性和优异的抗软化性共存的Cu-Fe-P合金，即使其化学组成包括处于较低区域中的Fe含量也是如此。
相反，比较例9至11每一个都具有落入各自的根据本发明的范围内的Fe、Sn、P、Zn的必要组成，然而不包含至少一种选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的元素。因此，在这些铜合金的制造过程中，在锻造和热轧时，其上产生许多裂纹。这同样适用于根据比较例14至16的铜合金，其中选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的不少于一种元素或两种元素的含量过低以致低于下限。
此外，在其中Fe含量为0.003％(低于下限0.01％)的比较例12的情况下，发现强度过低。此外，在其中Sn含量为0.44％(低于下限0.5％)的比较例13的情况下，发现抗软化性差。
基于如上所述的结果，可以支持根据本发明的铜合金的组成和组织的关键性的重要性和优选的制造条件的重要性，所述优选的制造条件用于获得所述组成和组织，以除抑制在锻造和热轧时的开裂以外，还能够包含较大量的Sn，并且除与Fe含量无关的高强度以外，还具有优异的抗软化性。
表1
类别   合金编号   铜合金板的化学组成(余量：Cu，杂质) 铜合金组织 铜合金板的性能
Fe(*A) P Zn Sn Ni、Mg、Ca、Al、Si、Cr 提取残留物中的Fe的量(*B)与铜合金中包含的Fe的量(A)之比B/A×100％ 抗拉强度MPa 硬度Hv 电导率％IACS 由退火引起的硬度的劣化程度Hv
加工实施例   12345678   0.320.320.320.0303.30.170.320.32   0.110.110.110.0500.110.0600.110.11   -0.310.31--0.0522.40.31  0.621.12.20.600.620.590.624.0  Ni：0.003Ni：0.007Mg：0.006Ca：0.005Ca：0.003，Al：0.005Si：0.003，Cr：0.004Ni：0.005，Mg：0.003，Al：0.004Ca：0.003，Si：0.005，Cr：0.004 3732483541433642 690720770640705665725810 205215230195210200215245 5445336349584827 1310281912231218
比较例   910111213141516   0.320.320.320.0030.320.320.320.32   0.110.110.110.0500.110.110.110.11   0.310.310.31-----  0.621.14.00.600.440.600.920.60  ---Ni：0.003Ni：0.005Mg：0.004Ca：0.004Al：0.003 开裂开裂开裂3340开裂开裂开裂 ---540650--- ---165195--- ---6759--- ---2035---
*在各种元素含量的表示中，(-)表示低于检测限的含量。
*用于测量硬度的劣化程度的退火条件是500℃、1分钟。
如上所述，本发明可以提供其中高强度和优异的抗软化性可以共存的Cu-Fe-P合金。结果，本发明适用于各种需要高强度、高导电性和高抗软化性的应用，包括小型轻便的电气和电子部件，如IC引线框，和不同于引线框的部件，包括连接器、端子、开关、继电器等。

Claims (5)

1.一种具有高强度和高抗软化性的铜合金，所述铜合金包含在0.01至4.0质量％的范围内的Fe，在0.01至0.15质量％的范围内的P，超过0.5质量％、不高于5.0质量％的Sn和总计在0.001至0.02质量％的范围内的至少一种选自Ni、Mg、Ca、Al、Si和Cr中的元素，余量为Cu和不可避免的杂质，其中通过提取残留物法在孔尺寸为0.1μm的过滤器上提取并且分离的提取残留物中的Fe的量与所述铜合金中包含的Fe的量之比不大于80％，
所述提取残留物法包括下列步骤：
将10g所述铜合金浸入到300ml包含浓度为10质量％的乙酸铵的甲醇溶液中，并且使用所述铜合金作为阳极；
在10mA/cm2的电流密度下，使用采用铂作为阴极的恒电流电解法，从而使所述铜合金溶于所述甲醇溶液中；
通过使用孔尺寸为0.1μm的聚碳酸酯膜过滤器，将其中溶解有所述铜合金的所述甲醇溶液在减压下进行过滤；和
分离并且取出在所述过滤器上的不溶残留物，
通过使在所述过滤器上的所述不溶残留物溶解于通过以1比1的比率混合王水和水制备的溶液中，随后通过ICP发射光谱分析，得到在所述提取残留物中的Fe的量。
2.根据权利要求1所述的铜合金，其中Fe含量在0.01至0.5质量％的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铜合金，其还包含在0.005至3.0质量％的范围内的Zn。
4.根据权利要求1或2所述的铜合金，其中所述铜合金为用作IC引线框的铜合金板的形式。
5.根据权利要求3所述的铜合金，其中所述铜合金为用作IC引线框的铜合金板的形式。
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