CN101748309A

CN101748309A - 铜合金板及其制备方法

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Publication number: CN101748309A
Application number: CN200910253107A
Authority: CN
Inventors: 高维林; 须田久; 成枝宏人; 菅原章
Original assignee: Dowa Metaltech Co Ltd
Current assignee: Dowa Metaltech Co Ltd
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: EP2194149A1; JP4563480B2; KR101667812B1; US20100132851A1; EP2194149B1; US10174406B2; US20120279618A1; JP2010126777A; KR20100061398A; CN101748309B; US8871041B2

Abstract

本发明涉及铜合金板及其制备方法，提供了一种铜合金板材，具有含1.2-5.0wt％钛的化学组成，其余组分是铜和不可避免的杂质，其中：所述铜合金板材具有5-25μm的平均结晶粒径；(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20；设定平均值的最大值是最大结晶粒径，所述最大值中的每一个是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，所述区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸；所述平均值的最小值是最小结晶粒径；所述平均值的平均值是平均结晶粒径；和所述铜合金板材具有满足I{420}/I₀{420}＞1.0的结晶定向，设定铜合金板材表面上的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}。

Description

铜合金板及其制备方法

技术领域

本发明一般涉及铜合金板，例如铜合金片，及其制备方法。更具体地说，本发明涉及平板材料(plate material)，例如含钛的铜合金板材(sheetmaterial)(Cu-Ti合金板材)，它被用作电器和电子零件，例如连接件、引线框、继电器和开关，及其制备方法。

背景技术

用作电器和电子零件，例如连接件、引线框、继电器和开关的材料需要具有足够高的强度，使材料能在使用这些零件的电器和电子装置的装配和操作时抵挡施加于其上的应力。用于电器和电子零件，例如连接件的材料还需要具有卓越的弯曲可工作性，因为零件常常是通过弯曲形成的。还有，为了确保电器和电子零件如连接件之间的可靠接触，用于零件的材料必需具有卓越的应力松弛抗性，即对零件之间的接触压力随着时间变差的现象(应力松弛)具有抗性。

近年来，电器和电子零件，例如连接件，有整合化、微型化、和轻质化的趋势。因此，作为零件材料的铜和铜合金片材需要变薄，因此材料所需的强度水平就更严格了。具体说，材料的0.2％屈变力需要不小于850MPa的强度水平，优选不小于900MPa，更优选不小于950MPa。

对于电器和电子零件，例如连接件的微型化和复杂的性状，需要改进通过弯曲铜合金板材制造的产品的形状和尺寸的精确性。作为弯曲铜合金板材制造的产品的要求，重要的不仅在于在产品的弯曲部分不产生裂缝，还在于确保产品形状和尺寸的精确性。还有，存在一个问题，即在铜合金板材弯曲时会发生“弹回”。另外，“弹回”指这样的现象，即终产品的形状与模具中产品的形状并不一致，因为当产品在加工板材后从模具内取出时，产品由于弹性而恢复。

具体地，弹回的问题很容易明白，因为材料所需的强度水平更严格。例如，在某些情况下包含用箱式弯曲(box-bending)制造的部分的接头端子的形状和尺寸有偏差，因此所述接头端子不能使用。因此，近来常常在开槽后进行所谓的弯曲，其中板材沿着凹槽弯曲，该凹槽是通过在板材的一部分中开槽(形成凹槽的操作)形成的。然而，在开槽后弯曲的过程中，靠近凹槽的部分由于开槽被加工硬化，因此在随后的弯曲操作中很容易形成裂缝。因此，开槽后弯曲对于材料来说是一种非常剧烈的弯曲过程。

还有，对电器和电子零件，例如连接件的应力松弛抗性的要求也愈加严格，因为零件被越来越多的用于恶劣环境下。例如，当零件在高温环境下用于汽车时，电器和电子零件，例如连接件的应力松弛抗性特别重要。另外，应力松弛抗性是一种蠕变现象，即在形成电器和电子零件如连接件的材料的弹簧部分上的接触压随着时间在相对高温(例如100-200℃)的环境下逐渐退化，即使在常温下接触压是保持稳定的。亦即，应力松弛抗性是这样一种现象，即施加到金属材料上的应力通过位移运动产生的塑性形变而松弛，该位移是在金属材料受到应力的状态下，通过形成基质的原子的自弥散和原子固溶体的弥散而导致的。

然而，金属板材的强度和弯曲可工作性之间，及其弯曲可操作性和应力松弛抗性之间分别通常是互相权衡的关系，具有良好强度、弯曲可操作性或应力松弛抗性的板材是根据其作为电流荷载零件，例如连接件的材料所适当选择的。

在铜合金板材中，Cu-Ti合金的板材具有仅次于Cu-Be合金板材的高强度，和超越Cu-Be合金板材的卓越的应力松弛抗性，并且由于其成本和环境荷载，比Cu-Be合金更有利。因此，Cu-Ti合金板材(例如C199(Cu-3.2wt％Ti))部分取代了Cu-Be合金板材，作为连接件材料等。然而，已知在与Cu-Be合金板材具有相同弯曲可操作性的情况下，Cu-Ti合金板材的强度比Cu-Be合金(例如C17200)的强度小，且如果在与Cu-Be合金板材具有相同的强度下，Cu-Ti合金板材的弯曲可操作性不良。

作为改善Cu-Ti合金板材强度的方法，有提高Ti含量的方法和选择高回火材料的方法。然而，在提高Ti含量的方法中，如果Cu-Ti合金板材中的Ti浓度太高(例如如果Ti的含量不小于5wt％)，则在热轧和冷轧过程中板材内容易形成裂缝，从而使板材的生产率显著降低。另外，很容易产生大沉积物，因此作为终产物的板材不能用作一般电器和电子零件的材料，因为虽然板材强度高，但板材的可操作性被减弱了。另一方面，在选择高回火材料的方法中，通过在老化处理前后提高轧压减量(rolling reduction)改善了板材强度，因此作为终产物的板材虽然强度高，但是各向异性的。即，已知板材的弯曲可操作性在轧制方向的垂直方向上很差(即板材的弯曲可操作性的所谓“差向”，其中板材的弯曲轴与轧制方向平行)，即使在平行于轧制方向的方向上板材的弯曲可操作性较好(即板材的弯曲可操作性的所谓“好向”，其中板材的弯曲轴与轧制表面上的轧制方向垂直)。

一般来说，为了提高铜合金板材的弯曲可操作性，精炼铜合金结晶颗粒的方法是有效的。这对Cu-Ti合金板材也是一样。然而，由于每单位体积中存在的颗粒边界的面积随着结晶颗粒体积减小而增加，如果精炼结晶颗粒，会促使应力松弛成为一种蠕变现象。另外，在用于较高温度环境中的板材内，沿原子的颗粒边界的扩散速率会比颗粒内快得多，因此如果结晶颗粒被极度精炼(例如结晶颗粒被精炼到具有5μm或更小的粒径)，板材的原始应力松弛抗性会变弱。

具体说，Cu-Ti合金板材的特征是：沉积主要以调制结构(旋节线结构)的形式存在于结晶颗粒中，在再生相(second phase)中能阻塞重结晶颗粒生长的颗粒沉积量较少，因此可通过在溶液处理过程中改变重结晶颗粒的生成时间轻易形成混合的颗粒结构。因此，产生均匀和细的结晶颗粒并不容易。

近年来，作为改善Cu-Ti合金板材性质的方法，提出了一种精炼结晶颗粒和控制结晶定向(晶体组织)的方法(见例如日本专利公开号2002-356726，2004-231985，2006-241573和2006-274289)。

在Cu-Ti合金中，Ti以两种形式存在，一种是在母相的浓缩物中具有周期性变化的调制结构(旋节线结构)，另一种是Ti和Cu的金属间化合物形式，其是再生相(β相)的颗粒。调制结构是通过在Ti溶质原子的浓缩物中连续波动，且同时维持与母相完全一致而产生的。具有这样的调制结构的Cu-Ti合金板材显著硬化，并且有很小的延展性(弯曲可操作性)损失。另一方面，β相是撒在一般的结晶颗粒的颗粒边界内的沉积物。该β相容易粗糙化，并导致板材的延展性的显著损失，即使所述调制结构对硬化板材的功能极小。

即，为了获得同时具有高强度和良好的弯曲可操作性的Cu-Ti合金板材，产生板材的调制结构，同时抑制产生其β相是有效的。另外，影响Cu-Ti合金板材的弯曲可操作性的另一个重要因素是合金的结晶粒径。随着合金的结晶粒径减小，由于弯曲变形产生的应变可分散，从而改善板材的弯曲可操作性。

然而，Cu-Ti合金板材的结晶粒径是由最终溶液处理中的重结晶决定的，而且存在这样的问题，即如果抑制具有阻碍重结晶生长功能的β相生成，则结晶颗粒很容易变得粗糙。另外，Cu-Ti合金板材的特征是，在溶液处理中重结晶颗粒的生成时间的不同很容易导致混合的颗粒结构。因此，不容易产生均匀和细致的晶粒，因此在弯曲变形过程中，具有不同结晶粒径的结构边缘附近很容易产生裂缝。还有一个问题是如果在老化处理前后提高轧压减量以提高Cu-Ti合金板材的强度，很容易在弯曲可操作性上导致各向异性。

作为精炼具有化学组成的铜合金板材的结晶颗粒的一种典型方法，有一种方法是在不高于具有化学组成的铜合金的固体溶解度曲线(solvus)的温度下进行溶液处理。如果Cu-Ti合金板材的结晶颗粒是用这种方法精炼的，则不会形成Ti总量的固溶体，一部分Ti会残留，成为具有阻塞功能的β相。因此，虽然结晶颗粒能被精炼，由于残余的β相，精炼结晶颗粒对弯曲可操作性的改善作用被抵消。

例如，在日本专利公开号2002-356726公开的方法中，在低于具有化学组成的合金的固态溶解度曲线10-60℃的温度下进行溶液处理，可获得0.2％屈变力约900MPa的Cu-Ti合金板材，但当在“差向”弯曲时，板材的最小弯曲半径R比厚度t的R/t比维持在约5的较大值上。

在日本专利公开号2004-231985公开的方法中，在Cu-Ti合金中加入Fe、Co和Ni等，以形成额外元素(例如Ti和Fe)的金属间化合物，从而用金属间化合物将重结晶颗粒的边界固定在细晶粒上，以代替β相。然而，其缺点是Ti调制结构的发展被第三种元素(例如Fe)和Ti形成的金属间化合物抑制，从而不能充分改善性能。

在日本专利公开号2006-241573公开的方法中，板材的{220}平面对{111}平面的X光衍射强度比被定为I{220}/I{111}＞4，以改善板材的强度和电导率。如果调节板材的轧制织构从而使板材具有{220}的主取向组成(component)，则能有效改善板材的强度和电导率。然而，发现{220}平面是轧制织构，因此在“差向”中的板材弯曲可操作性显著减弱。

在日本专利公开号2006-274289公开的方法中，为了改善板材的弯曲可操作性，控制板材的织构从而使{111}正向极图上的四个区域(包括{110}<115>、{110}<114>、{110}<113>)内的X光衍射强度最大值在5.0-15.0的范围内(强度对随机朝向比)。另外，为了获得这样的织构，冷轧减量在溶液处理前被定为85％-97％范围内。这样的织造是典型的合金型织构({110}<112>-{110}<100>)，其{111}正向极图与70/30黄铜的{111}正向极图(见例如“金属数据手册”，第三次修订版，第361页，日本金属协会编，Maruzen公司出版)相似。因此，在根据典型织构调节结晶定向分布的常规方法中，很难较大程度地改善板材的弯曲可操作性。在日本专利公开号2006-274289公开的上述方法中，可获得0.2％屈变力约870MPa的Cu-Ti合金板材，但最小弯曲半径R对弯曲的板材厚度t之比R/t仍然保持较大，值为约1.6。

为了改善通过弯曲制造的产品的形状和尺寸的精确度，使用在铜合金板材开槽后弯曲是有效的。然而，在使用上述日本公开号2202-356726，2004-231985，2006-241573和2006-274289所公开的方法控制晶粒和织构的Cu-Ti合金板材中，并没有考虑防止开槽后弯曲所形成的裂缝，因此发现开槽后弯曲可操作性并没有显著提高。

在Cu-Ti合金板材中，还有一个问题，就是由于“弹回”，很难确保通过弯曲制造的产品形状和尺寸的精确性。开槽后弯曲能有效减少弹回。在开槽后弯曲中，开槽部分附近的部分由于开槽被加工硬化，因此在随后的弯曲中很容易产生裂缝。因此，在Cu-Ti合金板材中，现在的环境下开槽后弯曲还未被工业上接受。

还有，如果如上所述精炼晶粒，则不利于克服应力松弛变成一种蠕变现象的问题，虽然它能有效地在某种程度上改善板材的弯曲可操作性。因此，在充分提高板材的弯曲可操作性很困难的情况下，也很难改进其应力松弛抗性。

发明内容

因此，本发明的一个目的是消除上述问题，并提供具有卓越的弯曲可操作性，例如卓越的开槽后弯曲可操作性，以及卓越的应力松弛抗性而同时维持高强度的Cu-Ti合金板材，及其制造方法。

为了实现上述和其它的目的，发明人精心研究，并发现可以制造具有卓越的弯曲可操作性，例如卓越的开槽后弯曲可操作性，以及卓越的应力松弛抗性而同时维持高强度的Cu-Ti合金板材，如果铜合金板材的化学组成是含有1.2-5.0wt％的钛，其余是铜和不可避免的杂质；且如果板材具有5-25μm的平均结晶粒径和(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20，假设平均值的最大值(它们各个都是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，这些区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸)是最大结晶粒径，而平均值的最小值是最小结晶粒径；且如果板材具有满足I{420}/I₀{420}＞1.0的结晶定向，假定铜合金板材表面的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，而纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}。如此，发明人完成了本发明。

根据本发明的一个方面，提供了一种铜合金板材，其具有含1.2-5.0wt％钛的化学组成，其余是铜和不可避免的杂质，其中铜合金板材具有5-25μm的平均结晶粒径；板材具有5-25μm的平均结晶粒径和(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20，假设平均值的最大值(它们各个都是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，这些区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸)是最大结晶粒径，而平均值的最小值是最小结晶粒径，和平均值的平均值是平均结晶粒径；并且其中铜合金板材具有满足I{420}/I₀{420}＞1.0的结晶定向，假定铜合金板材表面的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，而纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}。

在该铜合金板材中，铜合金板材的结晶定向优选满足I{220}/I₀{220}≤4.0，假定铜合金板材表面的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I{220}，而纯铜标准粉末的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{220}。

铜合金板材的化学组成还可含有一种或多种元素，选自1.5wt％或更少的镍、1.0wt％或更少的钴、和0.5wt％或更少的铁。

铜合金板材的化学组成还可含有一种或多种元素，选自1.2wt％或更少的锡、2.0wt％或更少的锌、1.0wt％或更少的镁、1.0wt％或更少锆、1.0wt％或更少的铝、1.0wt％或更少的硅、0.1wt％或更少的磷、0.05wt％或更少的硼、1.0wt％或更少的铬、1.0wt％或更少的锰、1.0wt％或更少的钒、1.0wt％或更少的银、1.0wt％或更少的铍、和1.0wt％或更少的混合稀土，这些元素的总量为3wt％或更少。

铜合金板材优选具有850MPa或以上的0.2％屈变力。如果进行第一测试片(从铜合金板材上切下，从而使第一测试片的纵向是铜合金板材的轧压方向LD)的90°弯曲测试，从而使第一测试片的弯曲轴是与轧压方向和第一测试片的厚度方向垂直的方向TD，和如果进行第二测试片(从铜合金板材上切下，从而使第二测试片的纵向是TD)的90°弯曲测试，从而使第二测试片的弯曲轴是LD，则第一和第二测试片的最小弯曲半径R对厚度t的比R/t分别优选为1.0或更小。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造铜合金板材的方法，该方法包括步骤：

熔融和铸造铜合金原料，形成坯料，铜合金具有以下化学组成：1.2-5.0wt％钛；可任选一种或多种元素，选自1.5wt％或更少的镍、1.0wt％或更少的钴、和0.5wt％或更少的铁；可任选的一种或多种元素，选自1.2wt％或更少的锡、2.0wt％或更少的锌、1.0wt％或更少的镁、1.0wt％或更少锆、1.0wt％或更少的铝、1.0wt％或更少的硅、0.1wt％或更少的磷、0.05wt％或更少的硼、1.0wt％或更少的铬、1.0wt％或更少的锰、1.0wt％或更少的钒、1.0wt％或更少的银、1.0wt％或更少的铍、和1.0wt％或更少的混合稀土，这些元素的总量为3wt％或更少；其余为铜和不可避免的杂质；

在950-500℃的温度范围内热轧坯料，从而形成铜合金平板，该热轧是首先在950-700℃的温度范围内轧制后，在不小于30％的轧压减量和小于700℃到500℃的温度范围内热轧坯料；

在轧压减量不小于85％下冷轧铜合金平板；

进行溶液处理，其中将铜合金平板置于750-1000℃的温度范围内5秒到5分钟；

在溶液处理后，在轧压减量为0-50％下冷轧铜合金平板；

在300-550℃下老化处理溶液处理后冷轧过的铜合金冷轧平板；和

在0-30％的轧压减量下最终冷轧铜合金老化平板。

在该制造铜合金板材的方法中，坯料优选在950℃到700℃的温度范围内以不小于60％的轧压减量热轧。热轧和溶液处理之间冷轧的轧压减量优选不小于90％。优选通过热处理进行溶液处理，其中将铜合金平板维持在比铜合金固体溶解度曲线高30℃或以上的温度下，温度范围为750-1000℃，调节维持的时间，从而使溶液处理后铜合金板材的平均结晶粒径在5-25μm的范围内。

在制造铜合金板材的方法中，假定能在铜合金的化学组成下获得最大硬度的老化温度是T_M(℃)，其最大硬度是H_M(HV)，优选老化处理中的老化温度定为300-550℃温度范围内的T_M±10℃，老化处理中的老化时间优选设定为使铜合金平板的硬度在老化处理后在0.90H_M到0.95H_M的范围内。

在制造铜合金板材的方法中，可在最终冷轧后在150-450℃的温度下进行低温退火操作。

根据本发明的另一个方面，提供了使用上述铜合金板材作为其材料的接头端子。

在本说明书中，“最大结晶粒径”指平均值的最大值，它们各个都是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，这些区间是从铜合金板材表面(轧制表面)随机选择的，所述多个区域具有相同形状和尺寸。例如，从铜合金板材表面(轧制表面)的光学显微照片上看，随机选择10个大小为100μm×100μm的正方形视野，每个视野两边与轧制方向(LD)平行，每个视野的另两边与垂直于轧制方向的方向(TD)平行。在每个视野中，用基于JIS H0501的切片法测量结晶粒径。然后，分别计算结晶粒径的平均值d₁、d₂……d₁₀。如此计算的平均值的最大值是最大结晶粒径。“最小结晶粒径”指上述区域内结晶粒径平均值的最小值。例如，“最小结晶粒径”指视野中结晶粒径的平均值d₁、d₂……d₁₀的最小值。“平均结晶粒径”指上述区域中结晶粒径的平均值。例如，“平均结晶粒径”指视野中结晶粒径的平均值d₁、d₂……d₁₀的平均值d_平均＝(d₁+d₂+……+d₁₀)/10。另外，可通过测定各晶粒的长度获得各个视野中的结晶粒径，这些颗粒完全被在垂直于轧制方向的方向(TD)延伸的长100μm的线段用基于JIS H0501的切割方法切割。

根据本发明，可以提供具有卓越弯曲可操作性，例如在开槽后的卓越弯曲可操作性，且具有卓越应力松弛抗性而同时维持高强度的Cu-Ti合金板材，及其制造方法。

附图说明

根据下文的详述和本发明优选实施方式的附图应能更好地理解本发明。然而，附图并不是为了将本发明限定到具体实施方式，而仅是为了解释和理解。

在图中：

图1是标准反向极图，显示面心立方结晶的施密特因子分布；

图2是剖视图，示意性显示形成凹槽的夹具部分；

图3是透视图，用于解释开槽方法；

图4是剖视图，示意性显示开槽的弯曲测试片的凹槽形成部分附近的部分截面；

图5A是光学显微镜照片，显示实施例1中溶液处理前铜合金板材表面的结构；

图5B是光学显微镜照片，显示实施例1中在850℃下进行10秒钟溶液处理后铜合金板材表面的结构；

图5C是光学显微镜照片，显示实施例1中在850℃下进行30秒钟溶液处理后铜合金板材表面的结构；

图5D是光学显微镜照片，显示实施例1中在850℃下进行60秒钟溶液处理后铜合金板材表面的结构；

图6A是光学显微镜照片，显示比较实施例1中溶液处理前铜合金板材表面的结构；

图6B是光学显微镜照片，显示比较实施例1中在850℃下进行10秒钟溶液处理后铜合金板材表面的结构；

图6C是光学显微镜照片，显示比较实施例1中在850℃下进行30秒钟溶液处理后铜合金板材表面的结构；

图6D是光学显微镜照片，显示比较实施例1中在850℃下进行60秒钟溶液处理后铜合金板材表面的结构。

具体实施方式

本发明的铜合金板材的优选实施方式具有以下的化学组成：1.2-5.0wt％钛(Ti)；可任选一种或多种元素，选自1.5wt％或更少的镍(Ni)、1.0wt％或更少的钴(Co)、和0.5wt％或更少的铁(Fe)；可任选的一种或多种元素，选自1.2wt％或更少的锡(Sn)、2.0wt％或更少的锌(Zn)、1.0wt％或更少的镁(Mg)、1.0wt％或更少锆(Zr)、1.0wt％或更少的铝(Al)、1.0wt％或更少的硅(Si)、0.1wt％或更少的磷(P)、0.05wt％或更少的硼(B)、1.0wt％或更少的铬(Cr)、1.0wt％或更少的锰(Mn)、1.0wt％或更少的钒(V)、1.0wt％或更少的银(Ag)、1.0wt％或更少的铍(Be)、和1.0wt％或更少的混合稀土，这些元素的总量为3wt％或更少；其余为铜和不可避免的杂质。

铜合金板材具有5-25μm的平均结晶粒径，其中(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20，假设平均值的最大值(它们各个都是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，这些区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸)是最大结晶粒径，而上述平均值的最小值是最小结晶粒径，上述平均值的平均值是平均结晶粒径。

铜合金板材具有满足I{420}/I₀{420}＞1.0的结晶定向，假定铜合金板材表面的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，而纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}，和满足I{220}/I₀{220}≤4.0，假定铜合金板材表面的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I{220}，而纯铜标准粉末的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{220}。

铜合金板材优选在轧制LD(轧制方向)上具有850MPa或以上的0.2％屈变力。铜合金板材优选具有这样的弯曲可操作性，即分别在LD和TD(与轧压方向和厚度方向垂直的方向)上最小弯曲半径R(在基于JIS H3110的90°弯曲测试中不产生裂缝的半径)对厚度t的比R/t分别优选为1.0或更小。

[合金组成]

本发明的铜合金板材是含有Cu和Ti的Cu-Ti合金板材，优选是由Cu和Ti两种元素构成的合金。铜合金板材还可任选地含有少量其它元素，例如Ni、Co和Fe。

钛(Ti)是一种具有在Cu基质中具有卓越经时硬化功能的元素，并且对改善铜合金板材的强度和应力松弛抗性有贡献。在Cu-Ti平板中，通过溶液处理形成过饱和固溶体。然后，如果在较低温度下进行老化，会产生调制结构(旋节线结构)，它是一种亚稳定相。接着，如果继续老化，会产生稳定相(β相)。调制结构不需要任何成核作用，与成核和生长产生的常规沉积物不同。调制结构是一种通过在溶质原子的浓缩物中连续波动，且同时保持与母相完全一致产生的结构。在调制结构的发育(developmental)阶段，Cu-Ti合金板材显著硬化，并且延展性有少量损失。在另一方面，稳定相(β相)是撒在常规结晶颗粒和颗粒边界中的沉积物。稳定相很容易变粗糙，并导致板材延展性极大损失，虽然硬化板材的功能比在作为亚稳定相的调制结构中的要小。

因此，优选尽可能多的通过亚稳定相，同时抑制稳定相(β相)的产生来增强Cu-Ti合金板材的强度。如果Ti含量小于1.2wt％。会难以充分获得通过亚稳定相强化板材的功能。在另一方面，如果如果Ti含量超过5.0wt％以至过量，会容易生成稳定相(β相)，因此在热操作和冷操作中容易产生裂缝，因此容易使板材的生产率降低。另外，能进行溶液处理的温度范围会变窄，从而难以使Cu-Ti合金板材具有良好性能。因此，Ti含量优选在1.2％-5.0wt％的范围内，更优选在2.0wt％-4.0wt％范围内，最优选在2.5wt％-3.5wt％的范围内。

镍(Ni)、钴(Co)和铁(Fe)是与Ti形成金属间化合物的元素，对于铜合金板材的强度改善有贡献。可任选地在铜合金中加入这些元素中的至少一种。具体地，由于金属间化合物抑制晶粒在Cu-Ti合金的溶液处理中变粗糙，溶液处理可以在更高的温度下进行，因此加入Ni、Co和Fe对于充分产生Ti固溶体是有用的。然而，如果Fe、Co和Ni的含量过高，产生金属间化合物所需的Ti的量会增加，因此形成固溶体的Ti的量必然下降，很容易降低板材强度。因此，如果在铜合金中加入Ni、Co和Fe，Ni的含量优选为1.5wt％或更少，更优选在0.05-1.5wt％范围内，最优选在0.1-1.0wt％范围内；Co含量优选为1.0wt％或更少，更优选在0.05-1.0wt％范围内，最优选在0.1-0.5wt％范围内；Fe的含量优选为0.5wt％或更少，更优选在0.05-0.5wt％范围内，最优选在0.1-0.3wt％范围内。

锡(Sn)具有强化(或硬化)铜合金固溶体和提高其板材的应力松弛抗性的功能。为了充分提供这些功能，Sn含量优选为0.1wt％或以上。然而，如果Sn含量超过1.0wt％，铜合金的可铸性和电导率会显著降低。因此，如果铜合金含有Sn，Sn的含量优选在0.1-1.0wt％的范围内，更优选在0.1-0.5wt％的范围内。

锌(Zn)具有提高铜合金可铸性的功能以及提高其可焊性和强度的功能。为了充分提供这些功能，Zn的含量优选为0.1wt％或以上。如果铜合金含有Zn，可使用便宜的黄铜边角料。然而，如果Zn的含量超过2.0wt％，铜合金板材的电导率和胁强腐蚀抗裂性很容易降低。因此，如果铜合金含有Zn，Zn含量优选在0.1-2.0wt％范围内，更优选在0.3-1.0wt％范围内。

镁(Mg)具有提高铜合金片材应力松弛抗性的功能以及提使铜合金板材脱硫的功能。为了充分提供这些功能，Mg的含量优选为0.01wt％或以上。然而，Mg是一种很容易被氧化的元素，如果Mg的含量超过1.0wt％，铜合金的可铸性很容易降低。因此，如果铜合金含有Mg，Mg含量优选在0.01-1.0wt％范围内，更优选在0.1-0.5wt％范围内。

作为其它元素，铜合金可任选含有至少一种元素，选自1.0wt％或更少的Zr、1.0wt％或更少的Al、1.0wt％或更少的Si、0.1wt％或更少的P、0.05wt％或更少的B、1.0wt％或更少的Cr、1.0wt％或更少的Mn、1.0wt％或更少的V、1.0wt％或更少的Ag、1.0wt％或更少的Be、和1.0wt％或更少的混合稀土。例如，Zr和Al可与Ti形成金属间化合物，而Si可与Ti产生沉积物。此外，Cr、Zr、Mn和V容易与S、Pb等形成高熔点化合物，它会在铜合金中作为不可避免的杂质存在，而Cr、B、P、Zr和混合稀土(含有Ce、La、Dy、Nd、Y等稀土元素的混合物)具有精炼铜合金铸造组织的功能，从而对提高其热可操作性有贡献。另外，Ag和Be具有提高铜合金板材强度，而不极大降低其电导率的功能。

如果铜合金含有至少一种选自Zr、Al、Si、P、B、Cr、Mn、V、Ag、Be和混合稀土的元素，这些元素的总量优选为0.01wt％或以上，以充分提供每种元素的功能。然而，如果在铜合金中含有大量的这些元素，它们对其热可操作性和冷可操作性会有不良影响，而且对成本来说也是不利的。因此，Sn、Zn、Mg、Zr、Al、Si、P、B、Cr、Mn、V、Ag、Be和混合稀土的总量优选为3wt％或以下，更优选为2wt％或以下，再优选1wt％或以下，最优选为0.5wt％或以下。

[平均结晶粒径]

铜合金平均结晶粒径的减小对于提高其板材的弯曲可操作性是有利的。然而，在Cu-Ti合金中，存在这样的问题，即当晶粒被精炼时，β相容易残留。如果铜合金的平均结晶粒径太小，其板材的应力松弛抗性很容易降低。如果铜合金的平均结晶粒径不小于5μm，优选不小于8μm，很容易确保其板材的应力松弛抗性，达到其板材可以被满意地用作汽车连接件材料的程度。铜合金的平均结晶粒径更优选不小于10μm。然而，如果铜合金的平均结晶粒径太大，其板材的弯曲部分表面会很容易变硬(rough)，从而在某些情况下板材的弯曲可操作性会降低。因此，铜合金的平均结晶粒径优选不大于25μm，更优选不大于20μm，最优选不大于15μm。铜合金的最终平均结晶粒径在溶液处理后的阶段中通过结晶粒径粗略确定。因此，可通过调节溶液处理条件而控制铜合金的平均结晶粒径。

[结晶粒径分布]

Cu-Ti合金具有这样的性质，通过在溶液处理中产生重结晶颗粒时间的不同而轻易产生混合的颗粒结构，因此在具有不同结晶粒径的结构边界附近，当弯曲变性时容易产生裂缝。因此，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)(表示结晶颗粒的均匀度)优选不大于0.20，更优选不大于0.15，假设平均值的最大值(它们各个都是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，这些区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸)是最大结晶粒径，而上述平均值的最小值是最小结晶粒径；而上述平均值的平均值是平均结晶粒径。

[织构]

Cu-Ti合金板材的表面(轧制表面)的X光衍射模式常常包括四个结晶平面{111}、{200}、{220}和{311}上的衍射峰。其它结晶平面的X光衍射强度远小于来自这四个结晶平面的强度。在用常规制造方法制造的Cu-Ti合金板材中，来自{420}平面的X光衍射强度弱到可以忽略。本发明制造铜合金板材的优选实施方式可以产生具有这样织构的Cu-Ti合金板材，其中{420}平面是主要的定向成分(component)。发现织构更强的发育对于如下提高板材的弯曲可操作性是有利的。

有施密特因子作为指标，其表示当在结晶上以某种方向施加外力时，产生塑性形变(位移)的可能性。假设施加在结晶上的外力方向与位移平面的法线之间的角度为φ，而加在结晶上的外力方向和位移方向之间的角度为λ，施密特因子表示成cosφ·cosλ，其值不大于0.5。如果施密特因子更大(即如果施密特因子达到0.5)，意味着在位移方向的剪切力更大。因此，如果当以某种方向对结晶施加外力时，施密特因子更大(即如果施密特因子达到0.5)，结晶容易形变。Cu-Ti合金的晶体结构是面心立方(fcc)。面心立方结晶的位移系统具有位移平面{111}和位移方向<110>。已知随着施密特因子增加，实际结晶会更容易形变，以降低加工硬化的程度。

图1是标准反向极图，显示面心立方结晶的施密特因子分布。如图1所示，<120>方向的施密特因子是0.490，接近0.5。即，面心立方结晶非常容易形变，如果在<120>方向对结晶施加外力。其它方向上的施密特因子在<100>方向上是0.408，在<113>方向上是0.445，在<110>方向上是0.408，在<112>方向上是0.408，和在<111>方向上是0.272。

具有{420}主要定向成分的织构表示这样一种织构，其结晶存在率高，结晶的{420}平面，即{210}平面与板材的表面(轧制表面)基本平行。在具有{210}主要定向平面的结晶中，垂直于板材表面的方向(ND)是<120>向，其施密特因子接近于0.5。因此，结晶在ND方向上很容易形变，且加工硬化程度很小。在另一方面，Cu-Ti合金的典型轧制织构具有{220}的主要定向成分。在这种情况下，其结晶存在率高，结晶的{220}平面，即{110}平面与板材的表面(轧制表面)基本平行。在具有{110}主要定向平面的结晶中，ND方向是<110>方向，其施密特因子是约0.4，因此，在ND方向上的形变导致的加工硬化程度比具有{210}主要定向平面的结晶中的要大。此外，Cu-Ti合金的典型重结晶织构具有{311}的主要定向成分。在具有{311}主要定向平面的结晶中，ND方向是<113>方向，其施密特因子是约0.45，因此，在ND方向上形变导致的加工硬化程度比具有{210}主要定向平面的结晶中的要大。

在开槽后弯曲中，ND方向上形变导致的加工硬化的程度极其重要，因为开槽是在ND向上的形变，还因为在板材部分中加工硬化的程度和其厚度由于开槽而降低，当板材随后沿着凹槽弯曲时，很大程度上控制了板材的弯曲可操作性。假定铜合金板材表面的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，而纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}，当该织构具有主要定向成分{420}且满足I{420}/I₀{420}＞1.0时，开槽导致的加工硬化程度比常规Cu-Ti合金的轧制织构或重结晶织构要小，因此开槽后的弯曲可操作性显著提高。

此外，在该织构具有主要定向成分{420}且满足I{420}/I₀{420}＞1.0的情况下，具有主要定向平面{210}的结晶具有<120>和<100>方向作为板材表面(即在{210}平面上)的其它方向，而且这些方向彼此垂直。事实上，LD是<100>方向，TD是<120>方向。作为结晶定向的例子，在具有(120)主要定向平面的结晶中，LD是[011]方向，TD是[-2，1，0]方向。在这样的结晶中的施密特因子在LD上是0.408，在TD上是0.490。另一方面，在典型的Cu-Ti合金轧制织构中，主要定向平面是{110}平面，LD是<112>方向，TD是<111>方向，板材表面的施密特因子在LD上是0.408，在TD上是0.272。在典型的Cu-Ti合金重结晶织构中，主要定向平面是{113}平面，LD是<112>方向，TD是<110>方向，板材表面的施密特因子在LD上是0.408，在TD上是0.408。如果如此考虑LD和TD上的施密特因子，具有{420}主要定向成分的织构的板材比起常规的具有Cu-Ti合金的轧制织构或重结晶织构的板材容易表面形变。考虑这一点对于防止在开槽后弯曲中产生裂缝是有利的。

当弯曲金属板材时，金属的结晶颗粒并不均匀形变，存在在弯曲过程中容易形变的结晶颗粒，也存在在弯曲过程中难于形变的颗粒，因为结晶颗粒的晶体朝向彼此不同。随着弯曲的程度增加，容易形变的结晶颗粒比其它结晶颗粒更容易形变，在结晶颗粒之间非均匀的形变在金属板的弯曲部分的表面上产生细微的不规律性。这些不规律性发展成褶皱，并根据环境产生裂缝(破裂)。如上所述，在具有满足I{420}/I₀{420}＞1.0的织构的金属板材中，结晶颗粒在ND向和在板材表面上与具有常规织构的板材相比更容易形变。因此，认为开槽后弯曲可操作性和常规弯曲可操作性显著提高，即使不特别精炼结晶颗粒。

这样的结晶定向满足I{420}/I₀{420}＞1.0，假定铜合金板材表面的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，而纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}。由于{210}平面上不发生反射(虽然在面心立方结晶的X光衍射模式中在{420}平面上发生反射)，{210}平面上的结晶定向是用{420}平面上的反射评估的。

通过溶液处理，形成作为重结晶织构的具有主要定向成分{420}的织构。然而，为了增强铜合金板材的强度，优选在溶液处理后进行铜合金板材的冷轧。随着冷轧减量增加，产生具有{220}的主要定向成分的轧制织构。随着{220}定向的密度增加，{420}定向的密度下降，但可调节冷轧减量，以维持I{420}/I₀{420}＞1.0。然而，由于在某些情况下，如果具有{220}主要定向成分的织构过分发展，铜合金板材的可操作性下降，优选满足I{220}/I₀{220}≤4.0，假定铜合金板材表面的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I{220}，而纯铜标准粉末的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{220}。为了进一步同时提高铜合金板材的强度和弯曲可操作性，优选满足1.0≤I{220}/I₀{220}≤3.0。

在具有特定结晶定向的铜合金板材中，维持了铜合金板材中固有的高强度，而且不需要极度精炼结晶颗粒以改善其弯曲可操作性，因此可以通过加入Ti来充分提供改善应力松弛抗性的功能。

[性能]

为了进一步用Cu-Ti合金板材使电器和电子零件(例如连接件)变小变薄，板材的0.2％屈变力优选不小于850MPa，更优选不小于900MPa，最优选不小于950MPa。具有这样的强度性质的铜合金板材能用具有上述化学组成的铜合金原料，通过下述生产方法制造。

作为铜合金板材的常规弯曲可操作性的评价，在90°W弯曲测试中板材的最小弯曲半径R对厚度t的比R/t在LD和TD上分别优选为1.0或更小，更优选为0.5或更小。为了进一步改善通过弯曲铜合金板材制造的产品形状和尺寸的精确度，在LD向开槽后弯曲可操作性评价中R/t比优选为0，即优选不出现裂缝。另外，LD上的弯曲可操作性是用一测试片评估的弯曲可操作性，切下该测试片，使LD是纵向(与在开槽后弯曲可操作性的情况下相同)，测试中的弯曲轴是TD。类似地，TD上的弯曲可操作性也是用一测试片评估的弯曲可操作性，切下该测试片，使TD是纵向，而测试中的弯曲轴是LD。

当铜合金板材用作汽车连接件用材料时，TD上的应力松弛抗性尤其重要，因此优选通过使用测试片的应力松弛率来评估应力松弛抗性，切下该测试片，使TD是纵向。当作为评估应力松弛抗性的方法，将铜合金板材维持在200℃下1000小时时，铜合金板材的应力松弛率优选是5％或更小，更优选3％或更小。

[制造方法]

可用本发明的铜合金板材的优选实施方式制造上述铜合金板材。本发明的铜合金板材的优选实施方式包括：

熔融和铸造具有上述组成的铜合金原料的熔融和铸造步骤；

熔融和铸造步骤后，在950-700℃温度范围内的最初轧制，和在不小于30％的轧压减量和小于700℃到500℃的温度范围内热轧的热轧步骤；

热轧步骤后，在轧压减量不小于85％下冷轧铜合金平板的第一冷轧步骤；

第一冷轧步骤后，进行溶液处理，其中将铜合金平板置于750-1000℃的温度范围内5秒到5分钟的溶液处理步骤；

溶液处理步骤后，在轧压减量为0-50％下冷轧的第二冷轧步骤；

第二冷轧步骤后，在300-550℃下老化处理的老化步骤；和

老化处理步骤后，在0-30％的轧压减量下最终冷轧的最终冷轧步骤；和

可任选的，在最终冷轧步骤后，在150-450℃温度下进行低温退火操作的低温退火步骤。这些步骤将在下文中详述。另外，可在热轧以后任选进行刮削、酸洗等。在每个热处理后，可任选进行酸洗、抛光、去油等。

(熔融和铸造)

在熔融铜合金原料后，通过连续浇铸、半连续浇铸等形成坯料。另外，为了防止Ti氧化，优选在惰性气体或真空熔炉中熔融原料。在铸造后，可任选进行均热(或热锻造)。

(热轧)

Cu-Ti合金的热轧通常在不低于700℃，优选不低于750℃的高温下进行，从而防止在轧制过程中产生沉积物，然后在完成热轧后淬火。然而在一般的热轧条件下，难以形成作为本发明铜合金板材的具有均匀晶体颗粒结构和特定织构的铜合金板材。即，在这些一般的热轧条件下，难以制造具有均匀结晶颗粒的铜合金板材，其结晶颗粒的变异系数CV＜0.45，且具有{420}的主要定向成分，即使大大改变随后步骤中的条件。因此，在制造本发明铜合金板材的方法的优选实施方式中，在950-700℃的温度范围内进行最初轧制，在不小于30％的轧压减量和低于700℃到500℃的温度范围内进行热轧。

当进行坯料的热轧时，如果在不低于700℃的高温(在该温度下容易发生重结晶)下进行最初轧制，可将铸造结构打碎成均匀成分和结构。然而，如果温度超过950℃，需要设定一个温度范围，从而不在其部分，例如合金成分的分离部分中产生裂缝，在该温度范围下熔点下降。因此，为了确保热轧步骤中完全重结晶，优选在轧压减量不小于60％和在950-700℃的温度范围内进行热轧操作。这样进一步提高了结构的均匀度。另外，由于需要施加较大的轧制负荷以在一次运行中获得不小于60％的轧压减量，可用多次运行确保不小于60％的总轧压减量。在制造本发明铜合金板材的方法的优选实施方式中，在不低于700℃到500℃的温度范围内确保了不小于30％的轧压减量，这样容易在热轧步骤中产生轧压应变。这样会产生部分沉积物，而随后步骤中的冷轧和溶液处理与热轧结合，从而容易形成具有均匀晶粒尺寸的晶粒结构和具有{420}的主要定向成分的重结晶织构。另外，在这种情况下，可通过多次运行来进行温度范围为不低于700℃到500℃的热轧操作。在该温度范围内的轧压减量优选不小于40％。热轧步骤下的最终运行温度优选不高于600℃。热轧步骤中的总轧压减量可以是约80-97％。

在特定温度范围内的轧压减量ε(％)可以用ε＝(t₀-t₁)×x100/t₀计算，假设在该温度范围内连续进行的多次轧制的初次轧制前平板的厚度是t₀(mm)，而在多次轧制的最后一次轧制后的平板厚度为t₁(mm)。例如，在初次轧制前平板厚度为120mm，在不低于700℃的温度范围内进行热轧操作，从而使在不低于700℃的温度下进行的最后一次轧制后平板厚度是30mm。然后，可随后进行热轧操作，而最后一次热轧操作是在低于700℃到400℃的温度范围内进行的，使得最终获得的铜合金平板的厚度为10mm。在这种情况下，在不低于700℃的温度范围内的轧压减量为(120-30)×100/120＝75(％)，而在低于700℃到400℃的温度范围内的轧压减量是(30-10)×100/30＝66.7(％)，因此热轧操作中的总轧压减量是(120-10)×100/120＝91.7(％)。

(第一冷轧)

在溶液处理前进行的冷轧步骤中，要求轧压减量不小于85％，优选不小于90％。如果经过这样高的轧压减量的材料在随后的步骤中进行溶液处理，在高轧压减量下引入的应变(strain)会作为用于重结晶的核。因此，可以获得具有均匀晶粒尺寸的晶粒结构，还可以形成具有{420}主要定向成分的重结晶织构。具体地，重结晶织构极大程度上依赖于重结晶前的冷轧减量。具体说，具有{420}的主要定向成分的结晶定向很难在不高于60％的冷轧减量下产生，随着冷轧减量增加，在60-80％的冷轧减量下逐渐增加，如果冷轧减量超过约85％，结晶定向显著增加。为了获得{420}定向足够高的结晶定向，需要使轧压减量不小于85％，优选不小于90％。另外，不特别要求限定冷轧减量的上限，因为它必然受到轧机功率等的限制。然而，在不高于99％的冷轧减量下可以获得良好结果，以防止边缘中产生裂缝。

另外，在制造铜合金板材的常规方法中，在热轧操作后，溶液处理前，在退火步骤(中间溶液处理)前后进行一次或多次冷轧操作。然而，如果进行这样的冷轧操作，恰在溶液处理前的冷轧减量要减少到使溶液处理形成的结晶颗粒结构中粒径的变异系数增加，而且具有{420}的主要定向成分的重结晶织构显著减弱。因此，不在制造本发明的铜合金板材的方法的优选实施方式中进行这样的冷轧操作。

(溶液处理)

在常规的制造铜合金板材的方法中，进行溶液处理，以使溶质原子的固溶体重新形成基质，并进行重结晶。在本发明制造铜合金板材的方法的优选实施方式中，进行溶液处理还为了形成具有{420}主要定向成分的重结晶的织构。要求在比具有化学组成的铜合金的固体溶解度曲线(由平衡图定义的固体溶解度曲线)高30℃或以上进行溶液处理。如果温度太低，不能充分形成β相的固态溶液。在另一方面，如果温度太高，结晶颗粒会变粗糙。在这两种情况下，都难以最终获得具有卓越弯曲可操作性和高强度的铜合金板材。因此，溶液处理优选在高于固体溶解度曲线50-100℃的温度范围内进行。

在溶液处理中，优选设定在750-1000℃温度范围内在加热炉中的保持时间，以进行热处理，从而使重结晶颗粒(孪晶间界不被视为结晶颗粒边界)的平均粒径在5-25μm范围内，优选在8-20μm范围内。如果重结晶颗粒的粒径太小，具有{420}主要定向成分的重结晶织构变弱，这对于改进应力松弛抗性是不利的。在另一方面，如果重结晶颗粒的粒径太大，铜合金板材的弯曲部分的表面很容易变硬。另外，重结晶颗粒的粒径随着溶液处理前的冷轧减量以及化学组成变化。然而，如果事先对各合金通过实验得到溶液处理中的加热模式和平均粒径之间的关系，可以确定750-1000℃温度范围内的保持时间。具体是，在本发明铜合金板材的化学组成中，可根据加热条件确定合适的加热条件，将平板保持在750-1000℃下5秒到5分钟。

(第二冷轧)

然后，以0-50％的轧压减量进行冷轧操作。在该阶段的冷轧具有在随后的老化处理中促进沉积的功能。因此，可以降低老化温度，以提供必需的性质，例如电导率和硬度，或可以缩短老化时间。

具有{220}主要定向成分的织构是通过冷轧操作产生的。然而，具有与板材表面平行的{420}平面的晶粒也在冷轧减量不高于50％的情况下充分残留。该阶段的冷轧操作要求在不高于50％的轧压减量下进行，优选在0-40％的轧压减量下进行。如果轧压减量太高，会难以获得满足I{420}/I₀{420}＞1.0的理想结晶定向。另外，0％的轧压减量意味着在溶液处理后直接进行老化处理，而不进行第二冷轧。在制造本发明的铜合金板材的方法的优选实施方式中，可省略第二冷轧步骤，从而改进铜合金板材的生产率。

(老化处理)

在老化处理阶段，设定老化温度不太高，以有效改进铜合金板材的电导率和强度。如果老化温度过高，溶液处理产生的具有优选{420}定向的结晶定向会减弱，从而在某些情况下不能获得充分改善铜合金板材的弯曲可操作性的功能。具体说，老化温度优选设定为使板材的温度在300-550℃范围内。老化温度更优选设定为使板材的温度在350-500℃范围内。老化时间可设定为在约60-600分钟范围内。老化处理可在氢气、氮气或氩气气氛中进行，以抑制老化处理过程中在板材表面形成氧化物膜。

在Cu-Ti合金中，优选抑制稳定相(β相)的产生。为此，假设能在Cu-Ti合金组成中获得最大硬度的老化温度是T_M(℃)，其最大硬度是H_M(HV)，优选老化处理步骤的老化温度设定为300-550℃，是T_M±10℃，老化时间优选设定为使板材硬度在0.90H_M到0.95H_M。能获得最大硬度的老化温度T_M(℃)和最大硬度H_M(HV)可以通过预测试事先掌握。在本发明铜合金板材的组成范围内，板材的硬度通常在24小时或更短的老化时间内达到最大硬度。

另外，如果对强度水平的要求不太高(例如如果0.2％屈变力为约900MPa)，可省略如下所述的最终冷轧步骤和低温退火步骤。

(最终冷轧)

最终冷轧具有大大提高铜合金板材的强度水平(特别是0.2％屈变力)的功能。如果最终冷轧减量太低，有可能不能获得足够的强度。然而，随着轧压减量的增加，会产生具有{220}主要定向成分的轧制织构。在另一方面，如果最终冷轧减量太高，具有{220}主要定向组成的轧制织构会超过其它定向太多，从而不可能实现同时具有高强度和在差向实现卓越的弯曲可操作性的结晶定向。在本发明铜合金板材的制造方法的优选实施方式中，最终冷轧减量优选在0-30％的范围内，更优选在10-20％的范围内。通过这样的最终冷轧，可以维持满足I{420}/I₀{420}＞1.0的结晶定向。另外，0％的轧压减量意味着不进行该冷轧。

板材的最终厚度优选在约0.05mm-约0.1mm范围内，优选在0.08-0.5mm范围内。

(低温退火)

在最终冷轧后，可进行低温退火，以减少铜合金板材中残留的应力，以通过减少空穴中和位移平面上的位移而提高板材的弯曲可操作性和提高板材的应力松弛抗性。具体地，通过在合适温度范围内的低温退火硬化Cu-Ti合金。在该低温退火中的加热温度优选设定为板材的温度在150-450℃范围内。通过该低温退火，可以提高铜合金板材全部的强度、电导率、弯曲可操作性和应力松弛抗性。如果加热温度太高，铜合金板材会在短时间内变软，从而会在批次和连续系统中轻易导致性质改变。在另一方面，如果加热温度太低，就不能充分获得上述改善特性的功能。在上述温度范围内的保持时间优选不少于5秒，当保持时间不长于1小时时，通常获得良好结果。

本发明的铜合金板材及其制造方法的实施例如下详述。

实施例1-12

将含有3.18wt％的Ti和余量的Cu(实施例1)的铜合金，含有4.08wt％的Ti和余量的Cu(实施例2)的铜合金，含有3.58wt％的Ti和余量的Cu计(实施例3)的铜合金，含有4.64wt％的Ti和余量的Cu计(实施例4)的铜合金，含有2.86wt％的Ti、0.12wt％的Co、0.22wt％的Ni和余量的Cu(实施例5)的铜合金，含有2.32wt％的Ti、0.14wt％的Fe、0.11wt％的Sn、0.36wt％的Zn和余量的Cu计(实施例6)的铜合金，含有1.93wt％的Ti、0.54wt％的Ni、0.08wt％的Sn、0.10wt％的Mg、0.11wt％的Zr和余量的Cu计(实施例7)的铜合金，含有1.55wt％的Ti、0.12wt％的Ni、0.21wt％的Cr、0.03wt％的B和余量的Cu(实施例8)的铜合金，含有3.20wt％的Ti、0.14wt％的Al、0.03wt％的P和余量的Cu(实施例9)的铜合金，含有3.06wt％的Ti、0.12wt％的V、0.06wt％的Mn和余量的Cu计(实施例10)的铜合金，含有3.14wt％的Ti、0.12wt％的Ag、0.06wt％的Be和余量的Cu计(实施例11)的铜合金，以及含有3.35wt％的Ti、0.24wt％的混合稀土和余量的Cu(实施例12)的铜合金分别熔融。然后，用垂直半连续铸造机分别浇铸熔融的铜合金，以获得厚度为60mm的坯料。

各坯料加热到950℃，然后取出以开始热轧。确定热轧中的运行流程，使不低于750℃的温度范围内的轧压减量不小于60％，同时轧制甚至在低于700℃的温度范围内进行。另外，在低于700℃到500℃的温度范围内的热轧减量分别为42％(实施例1)、35％(实施例2)、32％(实施例3)、30％(实施例4)、50％(实施例5)、57％(实施例6)、50％(实施例7)、55％(实施例8)、45％(实施例9)、40％(实施例10)、40％(实施例11)和40％(实施例12)，热轧中的最终运行温度是600-500℃。坯料的总热轧减量为约95％。在热轧后，通过机械抛光除去(刮削)表面的氧化物层。

然后，以轧压减量为98％(实施例1)、92％(实施例2)、95％(实施例3)、90％(实施例4)、90％(实施例5)、96％(实施例6)、98％(实施例7)、96％(实施例8)、96％(实施例9)、95％(实施例10)、86％(实施例11)和92％(实施例12)分别进行冷轧，以形成铜合金平板，然后进行溶液处理。在该溶液处理中，在加热温度下进行热处理，该温度设定为比每种合金组成的固体溶解度曲线高30-100℃，在约750-1000℃的温度范围内，保持一定时间，该时间设定为5秒到5分钟，从而使每个实施例中溶液处理后的平均结晶粒径(孪晶间界不被认为是结晶颗粒边界)在5-25μm内。具体说，热处理如下分别进行：900℃15秒(实施例1)，950℃15秒(实施例2)，900℃25秒(实施例3)，1000℃15秒(实施例4)，850℃20秒(实施例5)，850℃15秒(实施例6)，830℃15秒(实施例7)，850℃8秒(实施例8)，900℃18秒(实施例9)，900℃20秒(实施例10)，900℃25秒(实施例11)和900℃20秒(实施例12)。

然后，分别在下列轧压减量下冷轧经溶液处理后的平板：15％(实施例1)、20％(实施例2)、0％(实施例3)、25％(实施例4)、15％(实施例5)、45％(实施例6)、20％(实施例7)、20％(实施例8)、15％(实施例9)、0％(实施例10)、0％(实施例11)和0％(实施例12)。

对于如此获得的平板，在300-500℃的温度范围下按照预测试进行达24小时的老化处理实验，预测试掌握根据合金组成能获得最大硬度的老化条件(老化温度T_M(℃)、老化时间t_M(分钟)、最大硬度H_M(HV))。然后将老化温度设定在T_M±10℃的范围内，老化时间设定为比t_m短，使得老化后平板的硬度在0.90H_M到0.95H_M的范围内。

然后，在轧压减量分别为10％(实施例1)、0％(实施例2)、12％(实施例3)、0％(实施例4)、15％(实施例5)、0％(实施例6)、25％(实施例7)、30％(实施例8)、15％(实施例9)、25％(实施例10)、10％(实施例11)和15％(实施例12)的条件下最终冷轧老化处理后的平板。然后，将各平板维持在450℃的退火炉中1分钟进行低温退火。

如此获得实施例1-12的铜合金板材。另外，可任选地在板材制造的中途进行刮削，使得各板材的厚度为0.15mm。

然后，从在这些实施例中获得的铜合金板材切下样品，按如下方式获得各板材的结晶颗粒结构的平均结晶粒径、(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)、X光衍射强度、电导率、抗拉强度、0.2％屈变力、一般弯曲可操作性，开槽后的弯曲可操作性、应力松弛抗性。

结晶颗粒结构的平均结晶粒径如下计算。首先，抛光和蚀刻铜合金板材的表面(轧制表面)。然后，从铜合金板材轧制表面的光学显微照片上随机选择10个大小为100μm×100μm的方形视野，每个视野的两边与轧制方向(LD)平行，每个视野的另两边和与轧制方向垂直的方向(TD)平行。在每个视野中，用基于JIS H0501的切片法测量结晶粒径。然后，分别计算每个视野中结晶粒径的平均值d₁、d₂……d₁₀。然后，计算平均值d₁、d₂……d₁₀的平均值d_平均＝(d₁+d₂+……+d₁₀)/10，作为结晶颗粒结构的平均结晶粒径。另外，溶液处理后通过轧制，晶粒在轧制方向上延展。然而在溶液处理后轧制板材后，在与轧制方向垂直的方向(TD)上的晶粒长度基本上与溶液处理后TD上的晶粒长度相等。因此，通过测定垂直于轧制方向的方向(TD)上的晶粒长度来测量结晶粒径。结果，平均结晶粒径分别为8μm(实施例1)，12μm(实施例2)，16μm(实施例3)，6μm(实施例4)，18μm(实施例5)，15μm(实施例6)，10μm(实施例7)，14μm(实施例8)，11μm(实施例9)，12μm(实施例10)，16μm(实施例11)和12μm(实施例12)。

另外，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)计算成(d_max-d_min)/d_平均，假定每个视野中结晶粒径的平均值d₁、d₂……d₁₀的最大值是最大结晶粒径d_max，其最小值是最小结晶粒径d_min。结果，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)值分别为0.06(实施例1)、0.08(实施例2)、0.09(实施例3)、0.12(实施例4)、0.08(实施例5)、0.05(实施例6)、0.07(实施例7)、0.10(实施例8)、0.14(实施例9)、0.11(实施例10)、0.09(实施例11)、和0.06(实施例12)。

如下进行X光衍射强度(X光衍射整合强度)的测量。首先，通过用#1500防水纸精加工抛光铜合金板材的表面(轧制表面)以制备样品。然后，对于各样品的精加工的表面，使用X光衍射计(XRD)在含有Mo-Kα光、40kV的X光管压降、和30mA的X光管电流的测定条件下，测定{420}平面上的X光衍射强度I{420}和{220}平面上的X光衍射强度I{220}。在另一方面，对于标准纯铜粉，用相同的X光衍射计在相同的测定条件下测量了{420}平面上的X光衍射强度I₀{420}和{220}平面上的X光衍射强度I₀{220}。使用这些测定值，可得到X光衍射强度的I{420}/I₀{420}的比值和X光衍射强度的I{220}/I₀{220}。结果，I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}分别为1.3和2.8(实施例1)、1.6和2.6(实施例2)、1.5和2.7(实施例3)、2.0和2.6(实施例4)、1.4和3.2(实施例5)、2.0和2.6(实施例6)、1.5和2.8(实施例7)、1.4和2.6(实施例8)、1.2和3.2(实施例9)、1.1和3.6(实施例10)、1.6和2.5(实施例11)，和1.4和2.7(实施例12)。

根据JIS H0505的电导率测量法测量了铜合金板材的电导率。结果，电导率分别为13.2％IACS(实施例1)、12.2％IACS(实施例2)、12.4％IACS(实施例3)、13.0％IACS(实施例4)、13.6％IACS(实施例5)、14.5％IACS(实施例6)、15.1％IACS(实施例7)、16.2％IACS(实施例8)、12.4％IACS(实施例9)、12.6％IACS(实施例10)、13.1％IACS(实施例11)、和12.8％IACS(实施例12)。

为了评估作为铜合金板材机械性能之一的抗拉强度，从每块铜合金板材上切下三个测试片(基于JIS Z2201的5号测试片)以测试LD(轧制方向)上的抗拉强度。然后，对每块测试片进行基于JIS Z2241的张力测试，以得出LD上的抗拉强度平均值和0.2％屈变力的平均值。结果，LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别为：1005MPa和935MPa(实施例1)、1016MPa和915MPa(实施例2)、976MPa和905MPa(实施例3)、1025MPa和946MPa(实施例4)、980MPa和912MPa(实施例5)、986MPa和888MPa(实施例6)、968MPa和892MPa(实施例7)、976MPa和965MPa(实施例8)、1025MPa和955MPa(实施例9)、1036MPa和970MPa(实施例10)、1025MPa和955MPa(实施例11)、以及1034MPa和967MPa(实施例12)。

为了评估铜合金板材的应力松弛抗性，从铜合金板材上切下一块弯曲测试片(宽：10mm)，其具有TD的纵向(与轧制方向和厚度方向垂直的方向)。然后，将弯曲测试片弯成拱形，从而使在其纵向的测试片的中央部分中的表面应力为80％的0.2％屈变力，接着，将测试片固定在此状态下。另外，用表面应力(MPa)＝6Etδ/L₀ ²定义表面应力，其中E表示弹性模量(MPa)，t表示样品厚度(mm)，δ表示样品的偏移高度(deflection height)(mm)。弯曲形变后，测试片保持在该状态，在大气下，于200℃维持1000小时，用应力松弛率(％)＝(L₁-L₂)x100/(L₁-L₀)计算应力松弛率，其中L₀表示夹具长度，即在测试过程中固定的样品两端之间的水平距离(mm)，L₁表示当测试开始时样品的长度(mm)，L₂表示测试后样品两端之间的水平距离(mm)。结果，应力松弛率分别是2.4％(实施例1)、2.2％(实施例2)、2.8％(实施例3)、3.1％(实施例4)、2.2％(实施例5)、3.4％(实施例6)、3.3％(实施例7)、3.4％(实施例8)、3.6％(实施例9)、3.3％(实施例10)、2.2％(实施例11)、和2.3％(实施例12)。另外，评估出具有不高于5％的应力松弛率的铜合金板材具有高耐久性，即使板材被用作汽车连接件材料，并且判断这样的铜合金板材是可接受的。

为了评估铜合金板材的一般弯曲可操作性，分别从铜合金板材上切下三个具有LD(轧制方向)纵向的弯曲测试片(宽10mm)和三个具有TD(与轧制方向和厚度方向垂直的方向)纵向的弯曲测试片。接着，对每个测试片进行基于JIS H3110的90°W弯曲测试。接着，在用100倍光学显微镜观察测试后的每个测试片的表面和弯曲部分，得到不产生裂缝的最小弯曲半径R。然后，用铜合金板材的厚度t除最小弯曲半径R，分别得到LD和TD上的R/t值。取LD和TD中每一个中的三个测试片的R/t值的最差结果分别作为LD和TD的R/t值。结果，LD和TD上的R/t值分别为0.0和0.5(实施例1、4和11)、0.0和0.0(实施例2、3、6、7和8)、0.0和0.3(实施例5)、0.0和0.7(实施例9和12)、和0.0和0.8(实施例10)。

为了评估铜合金板材的开槽后的弯曲可操作性，从铜合金板材上切线具有LD的纵向的样品条(宽10mm)。然后，通过如图3所示在箭头A的方向上对样品12施加20kN的负荷，形成延伸达样品12整个宽度的凹槽，该凹槽是用凹槽形成夹具10产生的，其中在夹具顶面形成基本为梯形的突出部分(突出部分的平坦顶面的宽度为0.1mm，突出部分的两边与平坦表面之间的夹角为45°)，如图2和3所示。另外，凹槽的纵向(即与槽线(groove)平行的方向)是与样品的纵向(B箭头方向)平行的。测量了这样制备的三个开槽的弯曲测试片12’中每一个的凹槽12’a的深度。图4示意性所示的凹槽12’的深度δ是约样品的厚度t的约1/4到1/6。对于三个开槽的弯曲测试片12’中的每一个，进行基于JIS H3110的90°W弯曲测试。用夹具进行90°弯曲测试，其中下模的中央突出部分的尖端的R为0mm。在该90°W弯曲测试中，开槽的弯曲测试片12’被设定为凹槽形成表面向下，而下模的中央突出部分对应凹槽部分。然后在用100倍光学显微镜观察测试后三个测试片中每一个的表面和弯曲部分，以确定裂缝的存在。取测试片中的最差结果以评估开槽后弯曲部分的弯曲可操作性。结果，在所有实施例中，在开槽后的表面和弯曲部分上都没有观察到裂缝，因此开槽后的弯曲可操作性是良好的。

比较实施例1

用与实施例1具有相同组成的铜合金，使用实施例1相同的方法制造铜合金板材，不同的是在小于700℃到500℃温度范围内的热轧减量是20％，而在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作。另外，在溶液处理中进行了在800℃下150秒钟的热处理。

从如此获得的铜合金板材上切下样品，用实施例1-12中相同的方法获得结晶颗粒结构的平均结晶粒径(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)、X光衍射的强度、电导率、抗拉强度、0.2％屈变力、一般弯曲可操作性、开槽后的弯曲可操作性、和应力松弛抗性。

结果，平均结晶粒径是5μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.42。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.6和4.4。电导率是13.3％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是1001MPa和928Mpa。应力松弛率是4.2％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是2.0和3.0。在开槽后，样品在弯曲部分处断裂。

比较实施例2

用与实施例2具有相同组成的铜合金，使用实施例2相同的方法制造铜合金板材，不同的是在小于700℃到500℃温度范围内的热轧减量是25％，而在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作。另外，在溶液处理中进行了在950℃下15秒钟的热处理。

结果，平均结晶粒径是12μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.36。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.4和3.2。电导率是12.6％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是996MPa和906MPa。应力松弛率是3.9％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是1.0和2.5。在开槽后，样品在弯曲部分处断裂。

比较实施例3

用与实施例3具有相同组成的铜合金，使用实施例3相同的方法制造铜合金板材，不同的是在小于700℃到500℃温度范围内的热轧减量是0％，即热轧完成的温度不低于700℃，而在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作。另外，在溶液处理中进行了在850℃下120秒钟的热处理。

结果，平均结晶粒径是18μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.35。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.3和4.1。电导率是12.7％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是963MPa和898MPa。应力松弛率是4.2％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是1.5和2.5。观察到开槽后的表面和弯曲部分上有裂缝。

比较实施例4

用与实施例4具有相同组成的铜合金，使用实施例4相同的方法制造铜合金板材，不同的是在小于700℃到500℃温度范围内的热轧减量是0％，即热轧完成温度不低于700℃。而在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作。另外，在溶液处理中进行了在950℃下15秒钟的热处理。

结果，平均结晶粒径是5μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.33。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.7和3.8。电导率是13.1％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是1011MPa和952MPa。应力松弛率是5.4％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是2.0和3.5。观察到开槽后的表面和弯曲部分上有裂缝。

比较实施例5

用与实施例5具有相同组成的铜合金，使用实施例5相同的方法制造铜合金板材，不同的是在小于700℃到500℃温度范围内的热轧减量是15％，在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作，设定的老化时间是老化后板材的硬度相对于老化后的最大硬度是1.00。另外，在溶液处理中进行了在850℃下15秒钟的热处理。

结果，平均结晶粒径是3μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.28。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.3和4.3。电导率是14.1％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是986MPa和908MPa。应力松弛率是7.6％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是2.0和5.0。开槽后样品在弯曲部分处断裂。

比较实施例6

用实施例1-12相同的方法获得铜合金板材，不同的是用含有1.08wt％的Ti、0.17wt％的Mg、0.20wt％的Zr和余量的Cu的铜合金作为熔融铜合金，而在小于700℃到500℃温度范围内的热轧减量是45％，在溶液处理前的冷轧减量是96％，溶液处理后的冷轧减量是50％，最终冷轧减量是20％。另外，在溶液处理中进行了在750℃下20秒钟的热处理。

结果，平均结晶粒径是8μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.35。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.3和4.3。电导率是22.5％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是842MPa和768MPa。应力松弛率是6.4％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是1.0和2.5。观察到开槽后的表面和弯曲部分上有裂缝。

比较实施例7

用实施例1相同的方法获得铜合金板材，不同的是用含有5.22wt％的Ti、0.15wt％的Ni、0.15wt％的Zn和余量的Cu的铜合金作为熔融铜合金。由于在该比较实施例中Ti含量太高，无法设定合适的溶液处理条件，在生产过程中就产生了裂缝，因此不可能生产出任何能评估的板材。

比较实施例8

用与实施例1具有相同组成的铜合金，使用实施例1相同的方法制造铜合金板材，不同的是溶液处理时间更长，为10分钟。另外，在溶液处理中进行了900℃的热处理。

结果，平均结晶粒径是62μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.06。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为1.8和2.4。电导率是12.7％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是928MPa和856MPa。应力松弛率是2.0％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别是2.0和2.5。观察到开槽后的表面和弯曲部分上有裂缝。

比较实施例9

用与实施例1具有相同组成的铜合金，使用实施例1相同的方法制造铜合金板材，不同的是溶液处理的温度较低，为700℃，且溶液处理的时间更长，为10分钟。

结果，平均结晶粒径是3μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.48。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.2和6.1。电导率是15.6％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是1026MPa和945MPa。应力松弛率是11.6％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD上的R/t值是3.0，而如果TD上的R/t值为5.0，则样品断裂。开槽后样品在弯曲部分处断裂。

比较实施例10

用与实施例1具有相同组成的铜合金，使用实施例1相同的方法制造铜合金板材，不同的是最终冷轧减量是55％。另外，在溶液处理中进行了在900℃下15秒的热处理。

结果，平均结晶粒径是8μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.06。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.2和5.6。电导率是12.4％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是1114MPa和1056MPa。应力松弛率是6.4％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，样品断裂，即使LD和TD各自的R/t值都是5.0。开槽后样品在弯曲部分处断裂。

比较实施例11

制备了市售的一般Cu-Ti合金的板材(C199-1/2H，厚度：0.15mm)。从如此获得的铜合金板材上切下样品，用实施例1-12中相同的方法获得结晶颗粒结构的平均结晶粒径(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)、X光衍射的强度、电导率、抗拉强度、0.2％屈变力、一般弯曲可操作性、开槽后的弯曲可操作性、和应力松弛抗性。

结果，平均结晶粒径是7μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.25。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.5和3.3。电导率是13.1％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是854MPa和766MPa。应力松弛率是5.8％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别为1.5和2.0。观察到开槽后的表面和弯曲部分上有裂缝。

比较实施例12

制备了市售的一般Cu-Ti合金的板材(C199-EH，厚度：0.15mm)。从如此获得的铜合金板材上切下样品，用实施例1-12中相同的方法获得结晶颗粒结构的平均结晶粒径(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)、X光衍射的强度、电导率、抗拉强度、0.2％屈变力、一般弯曲可操作性、开槽后的弯曲可操作性、和应力松弛抗性。

结果，平均结晶粒径是7μm，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)是0.28。X光衍射强度的I{420}/I₀{420}和I{220}/I₀{220}之比分别为0.3和3.9。电导率是12.4％IACS。LD上的抗拉强度和0.2％屈变力分别是962MPa和902MPa。应力松弛率是6.2％。作为一般弯曲可操作性的评估结果，LD和TD上的R/t值分别为2.0和4.0。开槽后样品在弯曲部分处断裂。

如表1和2分别显示了实施例和比较实施例中的组成和制造条件，表3和表4分别显示了结构及其特征的结果。

表1

表2

表3

表4

另外，当R/t是5.0时铜合金板材断裂，不能进一步进行评估，如表4中的铜合金板材的一般弯曲可操作性的评估栏内描述为“断裂”。在表4中铜合金板材的开槽后弯曲可操作性的评估栏内，当在开槽后的表面和弯曲部分未观察到裂缝时，描述为“良好”，当在其上观察到裂缝时，描述为“差”，而当板材在弯曲部分断裂时，描述为“断裂”。取三个测试片的最差结果以评价为“良好”、“差”和“断裂”，判断“良好”的评价结果是可以接受的。

图5A到5D是实施例1中溶液处理前、850℃溶液处理10秒钟后，850℃溶液处理30秒钟后，和850℃溶液处理60秒钟后的各铜合金板材表面结构的光学显微照片。图6A-6D是比较实施例1中溶液处理前、850℃溶液处理10秒钟后，850℃溶液处理30秒钟后，和850℃溶液处理60秒钟后的各铜合金板材表面结构的光学显微照片，其中使用和实施例1中相同组成的铜合金，进行实施例1中的相同处理，不同的是在低于700℃到500℃的温度范围内的热轧减量是20％，比实施例1中小，而在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作。如图5A到5D所示，在实施例1中，由于在溶液处理前强轧压，不能清楚地观察到轧压后的结晶边界，因此当由于溶液处理的维持时间改变而导致平均结晶粒径改变时，能获得均一的重结晶颗粒结构。另一方面，在比较实施例1中，由于在溶液处理前的冷轧过程中，在退火过程(中间溶液处理，850℃120秒钟)前后进行多次冷轧操作，而恰在溶液处理前冷轧中轧压减量低，而且在溶液处理中每个轧制过的结晶颗粒的重结晶颗粒的形成和生长之间有滞后，即使调节维持时间也不能获得均一的重结晶颗粒结构。

如表3和4可见，在实施例1-12的所有铜合金板材中，平均结晶粒径在5-25μm范围内，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20。铜合金板材满足I{420}/I₀{420}＞1.0且I{220}/I₀{220}≤4.0，且具有不小于850MPa的0.2％屈变力。铜合金板材还具有如此卓越的弯曲可操作性，LD和TD的R/t值都不大于1.0。而对于在实践中重要的LD上的开槽后弯曲可操作性，即使在90°W弯曲测试中极端弯曲(R/t＝0)也不产生裂缝。而且，铜合金板材在TD上具有如此卓越的应力松弛抗性(应力松弛率)(不大于5％)，当铜合金板材用作汽车连接件等材料时这是重要的。

在另一方面，在所有比较实施例1-5中的铜合金板材中，虽然分别使用了与实施例1-5相同组成的铜合金，它们的(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)值很大，不小于0.28。此外，{420}结晶平面上的X光衍射强度很弱，而{220}结晶平面上的X光衍射强度高，因此在铜合金板材的强度和弯曲可操作性之间，以及铜合金板材的弯曲可操作性和应力松弛抗性之间会彼此妥协。具体地，开槽后不能进行弯曲。

在比较实施例6中，所用的铜合金中的Ti含量太低，因此产生的沉淀物量也小。因此，虽然在获得最大硬度的必要条件下进行了老化处理，强度水平仍然很低。另外，虽然在溶液处理前高冷轧减量不小于95％，具有{420}的主要定向成分的结晶定向很弱。而且，虽然强度水平低，开槽后的弯曲可操作性也不因此改善。在比较实施例7中，由于Ti含量太高，以致不能设定合适的溶液处理条件，在板材生产中产生了裂缝，因此不可能制成任何可评估的板材。

在比较实施例8中，由于溶液处理时间太长，晶粒变粗糙，因此不能获得良好的弯曲可操作性。在比较实施例9中，由于溶液处理温度是700℃，太低，不能充分进行重结晶，因此产生了混合的颗粒结构，从而降低了板材所有的抗拉强度、弯曲可操作性和应力松弛抗性。

在比较实施例10中，由于最终轧压减量太高，具有{420}主要定向成分的结晶定向太弱，而具有{220}主要定向成分的结晶定向太强，导致在差向上铜合金板材的弯曲可操作性显著变差，虽然其强度很大。

在比较实施例11和12中，(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)很高。另外，{420}结晶平面上X光衍射的强度很弱，而{220}结晶平面上X光衍射的强度很高，因此铜合金板材的所有强度、弯曲可操作性和应力松弛抗性都比实施例1中的铜合金板材要差，后者与比较实施例11和12中的铜合金板材具有相同的组成。

虽然本发明已经用出于方便更好理解的目的的优选实施方式进行了描述，但应当理解，在不违背本发明的宗旨的前提下，本发明可以用各种方式实施。因此，应当理解本发明包括所有可能的实施方式和对于所示实施方式的所有改变，其可在不违背所附权利要求列出的本发明的宗旨的情况下实施。

Claims

1.一种铜合金板材，具有含1.2-5.0wt％钛的化学组成，其余组分是铜和不可避免的杂质，其中：

所述铜合金板材具有5-25μm的平均结晶粒径；(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20；设定平均值的最大值是最大结晶粒径，所述最大值中的每一个是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，所述区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸；所述平均值的最小值是最小结晶粒径；所述平均值的平均值是平均结晶粒径；和

所述铜合金板材具有满足I{420}/I₀{420}＞1.0的结晶定向，设定铜合金板材表面上的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{420}。

2.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的结晶定向满足I{220}/I₀{220}≤4.0，设定铜合金板材表面上的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I{220}，纯铜标准粉末的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I₀{220}。

3.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的化学组成还含有一种或多种元素，所述元素选自1.5wt％或更少的镍、1.0wt％或更少的钴、和0.5wt％或更少的铁。

4.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的化学组成还含有一种或多种元素，所述元素选自1.2wt％或更少的锡、2.0wt％或更少的锌、1.0wt％或更少的镁、1.0wt％或更少锆、1.0wt％或更少的铝、1.0wt％或更少的硅、0.1wt％或更少的磷、0.05wt％或更少的硼、1.0wt％或更少的铬、1.0wt％或更少的锰、1.0wt％或更少的钒、1.0wt％或更少的银、1.0wt％或更少的铍、和1.0wt％或更少的混合稀土，所述元素的总量为3wt％或更少。

5.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材具有850MPa或以上的0.2％屈变力，并且如果进行第一测试片的90°弯曲测试以使第一测试片的弯曲轴是与轧压方向和第一测试片的厚度方向垂直的方向TD，其中所述第一测试片从铜合金板材上切下以使第一测试片的纵向是铜合金板材的轧压方向LD，和如果进行第二测试片的90°弯曲测试以使第二测试片的弯曲轴是LD，其中所述第二测试片从铜合金板材上切下以使第二测试片的纵向是TD，第一和第二测试片的最小弯曲半径R对厚度t的比R/t分别为1.0或更小。

6.一种制造铜合金板材的方法，该方法包括步骤：

熔融和铸造铜合金原料，形成坯料，所述铜合金具有以下化学组成：1.2-5.0wt％钛；任选的一种或多种元素，所述元素选自1.5wt％或更少的镍、1.0wt％或更少的钴、和0.5wt％或更少的铁；任选的一种或多种元素，所述元素选自1.2wt％或更少的锡、2.0wt％或更少的锌、1.0wt％或更少的镁、1.0wt％或更少锆、1.0wt％或更少的铝、1.0wt％或更少的硅、0.1wt％或更少的磷、0.05wt％或更少的硼、1.0wt％或更少的铬、1.0wt％或更少的锰、1.0wt％或更少的钒、1.0wt％或更少的银、1.0wt％或更少的铍、和1.0wt％或更少的混合稀土，这些元素的总量为3wt％或更少；其余组分为铜和不可避免的杂质；

在950-500℃的温度范围内热轧坯料，从而形成铜合金平板，该热轧是首先在950-700℃的温度范围内进行初始轧制后，在不小于30％的轧压减量和小于700℃到500℃的温度范围内热轧坯料；

在轧压减量不小于85％下冷轧铜合金平板；

进行溶液处理，将铜合金平板置于750-1000℃的温度范围内5秒到5分钟；

在溶液处理后，在轧压减量为0-50％下冷轧铜合金平板；

在300-550℃下，老化处理在溶液处理后冷轧过的铜合金冷轧平板；和

在0-30％的轧压减量下最终冷轧老化的铜合金平板。

7.如权利要求6所述的制造铜合金板材的方法，其特征在于，所述坯料在950℃到700℃的温度范围内以不小于60％的轧压减量热轧。

8.如权利要求6所述的制造铜合金板材的方法，其特征在于，所述热轧和溶液处理之间的冷轧中的轧压减量不小于90％。

9.如权利要求6所述的制造铜合金板材的方法，其特征在于，通过热处理进行所述溶液处理，其中，将铜合金平板维持在比铜合金固体溶解度曲线高30℃或以上的温度下，在所述750-1000℃的温度范围调节维持的时间，从而使溶液处理后铜合金板材的平均结晶粒径在5-25μm的范围内。

10.如权利要求6所述的制造铜合金板材的方法，其特征在于，设定能在所述铜合金的化学组成下获得最大硬度的老化温度是T_M(℃)，其最大硬度是H_M(HV)，老化处理中的老化温度定为300-550℃温度范围内的T_M±10℃，老化处理中的老化时间定为使铜合金板材的硬度在老化处理后在0.90H_M到0.95H_M的范围内。

11.如权利要求6所述的制造铜合金板材的方法，其特征在于，在最终冷轧后，在150-450℃的温度下进行低温退火操作。

12.一种接头端子，它使用权利要求1所述的铜合金板材作为其材料。