CN102112639A

CN102112639A - 用于电气电子部件的铜合金材料及其制造方法

Info

Publication number: CN102112639A
Application number: CN2009801303117A
Authority: CN
Inventors: 三原邦照; 松尾亮佑; 江口立彦
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-06-29
Also published as: JP5224415B2; EP2319947A4; JPWO2010013790A1; KR101570555B1; WO2010013790A1; US20110186192A1; EP2319947A1; KR20110038143A

Abstract

一种用于电气电子部件的铜合金材料，其具有以下组成：含有0.5～2.0质量％的Co(钴)、0.1～0.5质量％的Si(硅元素)，剩余部分由Cu(铜)和不可避免的杂质组成；其中，母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且作为铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

Description

用于电气电子部件的铜合金材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于电气电子设备的部件，例如连接器、端子材料等，尤其涉及适用于要求高导电性的高频继电器、开关或者用于汽车车载的连接器、端子材料以及引线框等电气电子部件的铜合金材料。

背景技术

迄今，在连接器、端子、继电器、开关等用于电气电子设备的部件中一直使用了黄铜(C26000)、磷青铜(C51910，C52120，C52100)、铍青铜(C17200，C17530)以及钢镍硅系铜合金(以下，简称为钢镍硅铜，例如C70250)等铜合金。其中，(C×××××)是指CDA(Copper Development Association，铜业发展协会)中规定的铜合金的种类。

近年来，随着电气电子设备中使用的电流变大，对于用于电气电子设备的部件所使用的铜合金材料也要求高导电性。例如，黄铜和磷青铜的导电性低，作为连接器材料的钢镍硅铜显示中度导电性(导电率约为40％IACS)，但被要求具有更高的导电性。此外，铍青铜的价格昂贵也是众所周知的。另一方面，具有高导电性的纯铜(C11000)和锡铜(C14410)等具有强度低的缺点。因此，期望有一种比以往的钢镍硅铜更高的导电性并具有等同的抗拉强度、弯曲加工性的铜合金。作为满足该要求的铜合金，Cu-Co(钴)-Si(硅)系合金广受瞩目。该Cu-Co-Si系合金是利用了Co和Si的金属间化合物的析出强化型铜合金。

特别是，在近几年的电子设备部件中，随着设备的小型化，出现了复杂且弯曲加工性严格的连接器和端子。这是因为：随着小型化，连接器的大小也趋于小型化，但为了确保接触可靠性，想将接触长度取得尽可能长。基于这种设计思想的连接器和端子常被称为波纹弯曲连接器或者波纹弯曲端子。因此，在小部件中装配/设置复杂弯曲的端子和连接器的要求高。另一方面，随着小型化，所使用的连接器和端子的材料变得越来越薄。这从轻量化、节约资源的角度出发也在在不断变薄。薄的材料与厚的材料相比，为确保相同的接触压力，被要求高的强度。

作为提高铜合金材料强度的方法，有固溶强化、加工强化、析出强化等各种方法。在铜合金材料中，导电性和强度通常成相反关系，并且已知析出强化作为在不降低铜合金材料的导电性的情况下提高其强度的方法而被期待。析出强化是以下方法：对添加有引起析出的元素的合金进行高温热处理，以使这些元素固溶到铜基体(铜母相)中，之后用比所述固溶时的温度低的温度进行热处理以使固溶元素析出。例如，铍铜、镍硅铜等采用了这种强化方法。

但是，铜合金材料中，除了导电性和强度的关系，弯曲加工性和强度的关系也相反。虽然认为提高最后的冷轧率是提高强度的有效做法，但若提高冷轧率则弯曲加工性即有显著劣化的倾向。迄今，一直认为作为析出型铜合金的铍铜、镍硅铜、钛铜等的弯曲加工性和强度平衡性良好。然而，铍铜的添加元素铍为环境负荷物质，因此要求替代材料。另外，镍硅铜和钛铜通常不具有50％IACS以上的导电性。作为要求50％IACS以上的高导电性的用途，例如有施加高电流的电池端子和继电器接点等。另外，由于通常具有高导电率的材料其热传导性也优异，因此对于要求散热性的CPU(集成运算器件)的插座或散热片等的材料也要求高导电性。特别地，近年来混合动力汽车和进行高速处理的CPU要求具有高导电性和高强度的材料。

由如上背景来看，考虑强度、弯曲加工性、导电性(热传导性)，利用了由Co和Si合成的金属间化合物的铜合金越来越受瞩目。作为必须包含Co和Si的铜合金如下已被公知。

在专利文献1中公开了一种铜合金，其除了Co和Si外，还必须包含Zn(锌)、Mg(镁)、S(硫磺)以改善热轧加工性能。

在专利文献2中公开了一种合金，其除了Co和Si外，还包含Mg、Zn、Sn(锡)。

在专利文献3中公开了一种合金，其除了Co和Si外，还必须包含Sn、Zn。

在专利文献4中公开了一种用于引线框架的析出强化型合金的Cu-Co-Si系合金。

在专利文献5中公开了一种析出夹杂物的大小为2μm以下的Cu-Co-Si系合金。

在专利文献6中公开了一种析出Co₂Si化合物的Cu-Co-Si系合金。

专利文献1：日本专利文献特开昭61-87838号公报

专利文献2：日本专利文献特开昭63-307232号公报

专利文献3：日本专利文献特开平02-129326号公报

专利文献4：日本专利文献特开平02-277735号公报

专利文献5：日本专利文献特开平2008-88512号公报

专利文献6：日本专利文献特开平2008-56977号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，上述专利文献1～6所公开的技术中存在如下的问题。

例如，上述文献中的铜合金材料并未以诸如电气电子部件用途那样同时满足强度、导电性、焊料润湿性、焊料附着强度为目的，并且也没有详细提及其合金的状态。

而且，各专利文献中记载的技术均没有高水平地满足强度、弯曲加工性、导电性等全部。

专利文献1公开的技术是与本发明不同，将S作为必要组成元素的铜合金，其目的也与本发明不同，在于提高热加工性。因此，例如在专利文献1中对析出物(特别是Co和Si的析出物)没有任何记载，也不清楚析出物为何种物质，并且他们的控制方法也不清楚。此外，也没有记载作为电气电子部件被要求的强度和导电性等诸多特性的评价结果。

专利文献2中尽管记载了Co和Si的析出物为Co2Si化合物，但该析出物的详细情况(粒径)和控制方法不清楚。作为制造方法，虽然记载了在500℃下进行1小时或者在450℃下进行1小时的烧炖处理，但没有记载再结晶处理，即便有记载，母材的结晶粒径也不清楚。换句话说，根据专利文献2公开的技术的铜合金作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金其特性不足。

专利文献3中也记载了Co和Si的析出物为Co₂Si，但不清楚该析出物的详细情况(粒径等)和控制方法，并且其导电率在30％IACS以下，较低。而且，作为制造方法，虽然记载了在400～500℃范围内进行一小时的烧炖之前，在950℃下进行固溶处理和冷轧处理，但导电率在30％IACS以下，较低，作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金其特性不足。

专利文件4中记载的Cu-Co-Si系合金是用于引线框用途的，并且记载了是析出强化型合金，但不清楚形成析出物的具体化合物以及其详细情况(粒径等)。并且，作为制造方法，虽记载了在500℃下进行1小时的热处理之后，进行热轧和在300℃下进行1个小时的低温烧炖。但关于再结晶处理没有任何记载，即便有记载也不清楚母材的结晶粒径。也就是说，根据专利文献4中公开的技术的铜合金作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金其特性不足。

专利文献5中记载的Cu-Co-Si系合金记载了在该合金中析出的夹杂物的大小为2μm以下，但不清楚夹杂物的规定方法等详细信息。并且只示出了将铸块直接在室温下经过轧制处理而制造的例子。这里，如果考虑为了得到期望的合金特性通常需要严格地控制粒径，则根据专利文献5中公开的技术的铜合金作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金其特性不足。

专利文献6也记载了Co和Si的析出物为Co₂Si，但不清楚该析出物的详细情况(粒径等)、控制方法以及密度。作为制造方法，虽然记载了在最终轧制之前在700～1050℃下进行热处理，但又记载了析出的化合物在该温度下再固溶(固溶化处理温度)，因此最后是否存在Co和Si的析出物是不清楚的。其结果，可以认为作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金其特性不足。

而且，在专利文献5和专利文献6中记载了当将材料的内侧弯曲半径设为R、板厚设为t时，在特定的强度水平上以R/t＝1的条件评价弯曲加工性的例子，但该程度的水平有时并非能够满足今后所要求的弯曲加工性。

如上所述，专利文献1～6中公开的技术内存在不清楚的温度和矛盾的问题，因此仅通过专利文献1～6中所公开的技术未能得到高导电率、高强度的材料，而且未能得到包括抗应力松弛特性(抗蠕变)在内都满足的材料。

另外，为了得到足以作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金的合金特性，需要严格控制母材的结晶粒径和析出物的粒径，但各专利文献中对此没有任何记载。即，根据各专利文献中公开的发明的铜合金作为要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金其特性不足。

因此，鉴于上述现有技术中的问题，本发明的第一个要解决的问题在于，提供一种导电性、强度优异、并且抗应力松弛特性优异的适用于连接器、端子材料、继电器等的铜合金材料。

另外，本发明的第二个要解决的问题在于，提供一种导电性、强度、焊料润湿性、焊料附着强度、弯曲加工性优异的适用于连接器、端子材料、继电器等的铜合金材料。

而且，本发明的第三个要解决的问题在于，提供一种为满足高导电性、高强度、优异的弯曲加工性所有条件而将Cu-Co-Si系铜合金的结晶粒径的值控制在预定范围内的铜合金材料。

解决问题的手段

本申请发明人发现了在得到导电性、强度优异、并且抗应力松弛特性优异的铜合金材料时控制析出物大小和密度的最佳关系，并且经反复研究最终完成了本发明。

另外，本申请发明人尤其为了得到适用于要求高导电率以及高强度的电气电子部件用途的铜合金材料，还对铜合金材料的导电性与强度、弯曲加工性、焊料润湿性、焊料附着强度之间的关系进行了反复研究并完成了本发明。

根据本发明，可提供以下手段：

(1)一种用于电气电子部件的铜合金材料，其具有以下组成：分别含有0.5～2.0质量％(mass％)的Co(钴)、0.1～0.5质量％(mass％)的Si(硅元素)，剩余部分由Cu(铜)和不可避免的杂质组成；其中，母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且作为铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

(2)如(1)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含Sn(锡)、Mg(镁)中的至少一种，且总含量为0.1～0.5质量％(mass％)。

(3)如(1)或(2)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含Zn(锌)、Mn(锰)中的至少一种，且总含量为0.1～0.5质量％(mass％)。

(4)如(1)至(3)任一项所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含总含量为0.1～1.0质量％(mass％)的选自Fe(铁)、Cr(铬)、Ni(镍)的组中的至少一种。

(5)如(1)至(4)任一项所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，所述铜合金材料在温度为150℃的大气气氛中经过1000小时之后的应力松弛率不足40％。

(6)一种用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括：工序a，将铜合金材料在500～600℃下进行1～4小时的时效热处理，其中所述铜合金材料具有以下组成：分别含有0.5～2.0质量％(mass％)的Co、0.1～0.5质量％(mass％)的Si，剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成；以及工序b，在工序a之后，将使该铜合金材料从所述时效热处理时的温度冷却到300℃的冷却速度设为20～100K/小时(K为绝对温度)的范围，从而得到下述的铜合金材料：母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且作为铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

(7)如(1)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，作为铜合金材料的表面粗糙度以Ra表示为0.2μm以下，并且以Rt表示为2μm以下。

(8)如(7)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含总含量为0.1～1.0质量％(mass％)的选自Zn、Sn、Mg的组的至少一种。

(9)如(7)或(8)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含总含量为0.1～1.0质量％(mass％)的选自Fe、Cr、Ni的组的至少一种。

(10)一种用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：在对铜合金材料进行时效热处理之后，对该材料表面进行酸溶解后进行研磨，其中所述铜合金材料具有以下组成：含有0.5～2.0质量％(mass％)的Co、0.1～0.5质量％(mass％)的Si，剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成；从而得到下述铜合金材料：母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且作为铜合金材料的表面粗糙度以Ra表示为0.2μm以下且以Rt表示为2μm以下，抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

(11)如(1)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，Co的含量为0.7～2.0质量％(mass％)，Co相对于Si的质量比(Co/Si)为3以上且5以下，并且，母材的铜合金的结晶粒径的算术平均为3～20μm，标准偏差为8μm以下，所述标准偏差小于所述算术平均。

(12)如(11)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，还包含总含量为0.01～1.0质量％(mass％)的选自Cr、Ni、Fe的组的至少一种，并且剩余部分为铜和不可避免的杂质。

(13)如(11)或(12)所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，还包含总含量为0.01～1.0质量％(mass％)的选自Sn、Mg、Zn、Mn的组的至少一种，并且剩余部分为铜和不可避免的杂质。

(14)如(11)～(13)任一项所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，还包含总含量为0.01～1.0质量％(mass％)的选自Zr(锆)、Ti(钛)的组的至少一种，并且剩余部分为铜和不可避免的杂质。

以下，将(1)至(5)项所述的用于电气电子部件的铜合金材料以及(6)项所述的用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法合称为本发明的第一实施方式。

并且，将(7)至(9)项所述的用于电气电子部件的铜合金材料以及(10)项所述的用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法合称为本发明的第二实施方式。

另外，将(11)至(14)项所述的用于电气电子部件的铜合金材料合称为本发明的第三实施方式。

这里，在不特别指出的情况下，本发明是指包括所述第一、第二、第三实施方式全部之意。

这里，应力松弛率通过基于日本展铜协会技术标准“JCBA T309：2001(暂时)”的悬臂法来测定。在本次的评价中，应力松弛率越低，将铜合金材料用作连接器时的接触压力就越不下降，可以说是好材料。

另外，“析出物的粒子直径(大小)”是指通过后面所述的方法而求出的析出物的平均粒子直径，“结晶粒径”是指基于后面所述的JIS-H0501(切断法)来测定的值。

发明效果

根据本发明第一实施方式，能够提供强度、导电性、抗应力松弛特性优异的适于电气电子设备用途的铜合金材料。

此外，根据本发明的第二实施方式，能够提供强度以及导电率高并且焊料润湿性、焊料附着强度、弯曲加工性优异的适于电气电子设备用途的铜合金材料。

而且，根据本发明的第三实施方式，能够提供强度、导电率、弯曲加工性优异的适于电气电子设备用途的铜合金材料。

本发明的上述以及其他的特征以及优点通过适当参考后附的附图阅读下述记载的内容将会更加清楚。

附图说明

图1是说明焊料附着强度的试验方法的模式图。

附图标记说明

1EF线(铜覆钢丝线)

2焊料

3试验用材料(铜合金材料)

具体实施方式

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”是指铜合金原材料(指没有形状概念的铜合金的各组分元素的混合物)，被加工成预定形状(例如，板、条、箔、棒、线等)之后的材料。另外，“母材的铜合金”是指不包含形状概念的铜合金。

另外，作为铜合金材料的具体例，对板材、条材进行说明，但铜合金材料的形状不限于板材和条材。

以下，对本发明的第一实施方式进行详细说明。

首先，对构成铜合金材料的铜合金原材料的组成和构成元素进行说明。本发明第一实施方式的铜合金原材料组成中，必须的添加元素为Co(钴)和Si(硅)。关于它们的添加量，将Co设为0.5～2.0质量％、将Si设为0.1～0.5质量％的理由在于，如上所述，它们形成Co₂Si的金属间化合物，有助于析出强化。如果Co量不足0.5质量％，析出强化量就会小，因此无法得到目标强度550MPa，如果Co量超过2.0质量％，固溶化温度就会变高，会导致其效果饱和。另外，从该化合物的化学计量比来说，最佳的添加比为

并且以使该值不过度偏离(具体地落入3.5≤Co/Si≤4.8的范围内)的方式确定了Si的添加量。

此外，Co的优选添加量根据进行再结晶处理的温度而不同。例如，如果进行再结晶处理的温度为800～900℃，则Co添加量优选为0.5～1.2质量％的范围，如果进行再结晶处理的温度为900～小于950℃，则Co添加量优选为1.0～2.0质量％的范围。这由下面规定的作为铜合金材料的原材料的铜合金的结晶粒径决定。进行再结晶处理的温度可以为800～1025℃，当Co添加量为1.0～2.0质量％时，可将再结晶处理时的温度设定为900～1025℃范围。

在本发明的第一实施方式中，作为铜合金材料的母材的铜合金的结晶粒径设为3～35μm范围内。这是因为：如果结晶粒径为3μm以上，就不存在造成包含具有再结晶不充分的部分的未再结晶的混粒的危险，并可提高弯曲加工性。此外，如果结晶粒径为35μm以下，晶界密度就会变高，能够充分吸收弯曲应力(负载造成的变形)，加工性变高。结晶粒径优选为3～20μm，更优选为10～20μm。

而且，在本发明的第一实施方式中，将铜合金材料的导电率设为50％IACS以上。其中，“％IACS”是表示材料的导电性的单位，“IACS”是“international annealed copper standard”(国际退火铜标准)的简称。该特性优选为例如可通过将Co或Si的添加量设为上述范围内、并使Co₂Si的金属间化合物析出来获得。导电率更优选为55％IACS以上，进一步优选为60％IACS以上，导电率越高越好，但其上限通常为75％IACS左右。为了提高导电率，优选如下：从使析出物析出的时效热处理温度以将冷却速度保持在20～100K/小时(K是表示绝对温度的“Kelvin(开尔文)”，下同)的范围内的情况下进行冷却，并且维持所述冷却速度直到温度达到300℃为止。这里，当将时效热处理后的铜合金在维持上述冷却速度的情况下冷却至室温、100℃、200℃时，与维持到300℃的情况相比，可知其导电率几乎不变。当将从时效热处理后的温度冷却至300℃的铜合金进一步冷却至室温时，诸如空冷(自然冷却)那样，冷却速度超过100K/小时也可以。此外，在本发明的第一实施方式中，铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上。该抗拉强度优选为600MPa以上，更优选为750MPa以上，抗拉强度越高越好，但其上限通常为900MPa左右。

在本发明第一实施方式的铜合金材料中，将由Co和Si组成的析出物的粒子直径(平均粒子直径)设为5～50nm。如果析出物的粒子直径为5nm以上，则能够得到充分的析出强化量。另外，由于该析出物与铜基体一致地析出而强化材料，因此如果析出物的粒子直径为50nm以下，则可确保材料的强度。析出物的大小优选为10～30nm，更优选为20～30nm。

关于析出密度，将由Co和Si组成的析出物的分布密度设为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²。通过使析出物的分布密度落入该范围内，得到充分的强度和抗应力松弛特性。在本发明的第一实施方式中，在温度150℃的大气气氛中经过1000小时后的应力松弛率优选为不足40％。所述析出密度与Co的添加量有关。如果Co的添加量为0.5质量％以上，即使所述析出物的粒子直径在可容许的程度内微细(5nm左右)，所述析出物的分布密度也会在上述范围内。另外，如果Co的添加量为2.0质量％以下，则即使所述析出物的粒子直径在可容许的程度内粗大(50nm左右)，所述分布密度也会在上述范围内。

在Co的添加量为0.5～1.0质量％时，所述析出密度优选为1×10⁸～8×10⁸个/mm²；在Co的添加量为1.0～1.5质量％时，所述析出密度优选为5×10⁸～7×10⁹个/mm²；在Co的添加量为1.5～2.0质量％时，所述析出密度优选为1×10⁹～10¹⁰个/mm²。

以下，对优选的添加元素进行说明。Sn、Mg的添加有改善抗应力松弛特性的效果。Sn、Mg是即使单独添加Sn、Mg也可见效果、但通过同时添加可产生相辅相成效果的元素。关于Sn、Mg的添加量，如果这两种元素中的至少一种的总和为0.1质量％以上，则可显著地发挥其效果，如果总和为0.5质量％以下，则还不会有导电性下降等的影响。另外，关于其添加比，当Sn/Mg≥1时，具有进一步改善抗应力松弛特性的趋势。

接着，对除Sn、Mg以外的其他优选添加元素进行说明。Zn、Mn通过固溶强化来改善特性。因此，使至少一种的总和为0.1～0.5质量％。如果其总量为0.1质量％以上，则可显著地发挥其效果，如果总和为0.5质量％以下，则还不会有导电性下降等的影响。关于Zn、Mn的添加量，优选这些元素中的至少一种的总和为0.2～0.4质量％。

此外，Fe、Cr、Ni是通过取代Co而与Si形成化合物从而提高强度的元素。Fe、Ni、Cr取代Co的一部分形成(Co、χ)₂Si化合物(χ＝Fe、Ni、Cr)，起到提高强度的作用。另外，这些元素具有使结晶粒径微细化的效果。因此，这些元素的至少一种(各个元素、或任意两种元素的组合、或3种所有元素)的总和设为0.1～1.0质量％范围。若总和为0.1质量％以上，则可显著地发挥其效果，如果总和为1.0质量％以下，则不会在铸造时引起晶体析出或形成对强度无贡献的金属间化合物，也不会有导电性下降等的影响。这些元素不管复合添加还是单独添加都显示出几乎相同的效果，但如果添加Ni则会显示出显著提高强度的效果。关于Fe、Ni、Cr的添加量，优选这些元素中的至少一种的总和为0.5～0.8质量％。

作为本发明第一实施方式的铜合金材料中的不可避免的杂质，可举出H、C、O、S等。

以下，对本发明第一实施方式的铜合金材料的制造方法进行说明。如果考虑材料的局部熔融和变形的影响，最后轧制前的再结晶热处理温度优选为800～1000℃。更优选上限小于950℃。其理由如下：为了使上述Co等元素充分固溶并再结晶，优选为800℃以上，并且若温度为1000℃以下，则材料的局部熔融和形状变形的可能性减少。如果Co的添加量为0.5～1.2质量％，则所述再结晶热处理的温度优选为800～900℃；如果Co的添加量为1.0～1.5质量％，则所述再结晶热处理的温度优选为900～950℃(不包括950℃)。当Co的添加量为1.5质量％以上(2.0质量％以下)时，优选在950℃以上(如果考虑材料的局部熔融和形状变形的影响，则在1025℃以下，优选在1000℃以下)的温度进行再结晶热处理。

接着，如果从进行了上述再结晶热处理的温度起以50K/秒以上的冷却速度进行冷却，则含有Co的析出物会整齐地析出，提高材料的强度。该冷却速度是指从高温热处理温度到300℃的区间内的平均冷却速度。

在上述再结晶热处理之后，实施用于形成Co和Si的化合物的时效热处理。上述时效热处理既可以在再结晶热处理之后进行，也可以在预定的冷轧处理之后进行。在本发明的第一实施方式中，该时效处理的条件如下：当在再结晶热处理后且最后的冷轧前进行时，优选在500～600℃的温度下进行1～4小时；当在最后的冷轧处理后且再结晶热处理前进行时，优选在450～550℃的温度下进行1～4小时。另外，将该时效热处理之后的冷却速度设为20～100K/小时，使得冷却速度有助于改善导电性。以上述冷却速度冷却的温度优选为从再结晶热处理温度到300℃的冷却范围。材料温度变得比300℃低后，也可以将材料骤冷。

所述时效热处理后的冷却速度可通过用热处理炉管理温度来调节。并且，想要急速冷却时，可从热处理炉的加热区取出试样，通过强制空冷或水淬火进行。

下面，举出制造本发明第一实施方式的铜合金材料的工序的一个例子进行详细说明。

<溶解铸造>

将作为铜合金原料的铜、钴、硅元素等溶解后流入铸模中，并在以10～30K/秒的冷却速度进行冷却的情况下进行铸造，得到预定大小的铜合金铸块。铸块的大小例如为厚度30mm、宽度100mm、长度150mm。

<热轧、端铣、冷轧>

之后，将该铸块在930～1050℃(优选950～1050℃)温度下保持30～60分钟，之后通过热轧制加工，然后迅速通过水冷却(急速冷却)进行淬火，并且为了除去表面上的氧化皮膜而对轧制后的表面进行端铣，然后进行冷轧制。

<再结晶热处理>

之后，以固溶、再结晶为目的，在保持800～1025℃温度的盐浴炉中进行固定时间的再结晶热处理，并通过水冷却进行淬火。当进行再结晶热处理时，通过将样品夹在板厚不同的不锈钢板中来调节升温速度，由此进行热处理。此时的升温速度在300℃以上的温度下优选为10～300K/秒。此外，优选的冷却速度为50～200K/秒。

<时效热处理>

接着，以时效析出为目的，在500～600℃下进行1～4小时的时效热处理。此时从室温达到最高温度的升温速度在5～50K/分钟的范围内，当降温时，直到下降至比认为会影响析出的温度区足够低的300℃为止，在炉内以20～100K/分钟的冷却速度进行冷却。

<精轧制(根据需要)>

对已完成时效热处理的铜合金材料再以0～40％的加工率实施最后的冷轧制(精轧制)，得到精轧制材料。精轧制可以实施也可以不实施。加工率0％是指不进行精轧制。

<去应力退火>

在完成时效热处理后(实施精轧制时即精轧制完成后)，根据需要实施去应力退火。

<工序的重复>

再结晶处理、时效热处理以及冷轧制均可以在上述条件下重复两次以上，实施顺序也可以前后调整。

接着，对本发明第二实施方式的铜合金材料的优选实施方式进行详细说明。

首先，对构成铜合金材料的铜合金原材料的组成和构成元素进行说明。在本发明的第二实施方式的铜合金原材料组成中，必须的添加元素为Co(钴)和Si(硅)。关于它们的添加量，将Co设为0.5～2.0质量％、将Si设为0.1～0.5质量％的理由在于，它们形成Co₂Si，有助于析出强化，如果Co的添加量设为0.5质量％以上，则析出强化量变大，因此铜合金材料的强度能够达到550MPa以上。此外，Co的添加量为2.0质量％以下，则可将固溶化温度设定在合适的温度范围内。另外，从该化合物的化学计量比来说，最佳的添加比为

并且以使该值不过度偏离(具体地落入3.5＜Co/Si＜4.8的范围内)的方式确定了Si的添加量。

此外，Co的优选添加量根据进行再结晶处理的温度而不同。例如，如果进行再结晶处理的温度为800～900℃，则Co的添加量优选为0.5～1.2质量％的范围，如果进行再结晶处理的温度为900～小于980℃，则Co的添加量优选为1.0～2.0质量％的范围。这由下面规定的铜合金的结晶粒径决定。

在本发明的第二实施方式中，将母材的铜合金的结晶粒径设为3～35μm的理由和该结晶粒径的优选范围与本发明的第一实施方式中的理由和优选范围相同。

而且，本发明的第二实施方式中，将铜合金材料的导电率设为50％IACS以上。为了得到该特性，可将Co或Si的添加量设为上述的范围，并使Co₂Si的金属间化合物析出。为了在该合金系中获得最大导电率，优选在500～600℃温度下进行1～4小时的使析出物析出的时效热处理。导电率更优选为55％IACS以上，进一步优选为60％IACS以上，导电率越高越好，但其上限通常在75％IACS左右。此外，在本发明的二实施方式中，铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上。该抗拉强度更优选为600MPa以上，进一步优选为750MPa以上，抗拉强度越高越好，但其上值通常在900MPa左右。

可通过控制从上述时效处理温度进行冷却的冷却速度来提高导电率。其优选的条件是：在铜合金材料的温度从时效热处理后下降到300℃的期间以10～80K/小时(K为表示绝对温度的“Kelvin(开尔文)”。下同)的速度进行冷却。如果在该条件下进行冷却，导电率会变高。之后，从300℃到室温的冷却速度可以为空气冷却(自然冷却)。

在本发明第二实施方式的铜合金材料中，以与本发明的第一实施方式相同的理由，将由Co和Si组成的析出物的粒子直径(平均粒子直径)设为5～50nm。此外，如果析出物的粒子直径大，焊料附着性可能会劣化，当粒子直径在5～50nm的范围内时焊料附着性优异。析出物的大小优选为10～35nm，更优选为15～30nm。

以下，对优选的添加元素进行说明。在本发明的第二实施方式中，如果添加Sn、Mg、Zn，则通过固溶强化能够改善特性。因此，在本发明的第二实施方式中，添加了总量为0.1～1.0质量％的选自Sn、Mg、Zn的至少一种(各个元素、或任意两种元素的组合、或3种所有元素)。其理由如下：如果这些元素的至少一种的总添加量为0.1质量％以上，则可显著地发挥其效果，如果为1.0质量％以下，则还不会有导电性下降等的影响。此外，这些元素的至少一种的总添加量优选为0.2～0.4质量％。此外，Sn、Mg具有改善抗应力松弛特性(抗蠕变特性)的效果，若同时添加两者则改善的效果更好。Mg具有改善热加工性的效果，Zn具有抑制焊料附着性的经时变化(劣化特性)的显著效果。

与第一实施方式的铜合金材料一样，作为本发明第二实施方式的铜合金材料中的不可避免的杂质，可举出H、C、O、S等。

与本发明的第一实施方式一样，在本发明的第二实施方式中，Fe、Cr、Ni是通过取代Co而与Si形成化合物从而有助于提高强度的元素。它们的优选含量也与本发明的第一实施方式一样。

另外，在本发明第二实施方式的铜合金材料中，将其表面粗糙度规定为：Ra为0.2μm以下，且Rt为2μm以下。由此，根据本发明第二实施方式的铜合金材料的焊料润湿性优异，从而焊料附着强度优异。上述Ra、Rt的值越小越好，优选Ra为0.15μm以下，且Rt为1.5μm以下，更优选Ra为0.1μm以下，且Rt为1.0μm以下。Ra以及Rt分别是基于JIS B 0601-2001测定的。

下面，对制造本发明第二实施方式的铜合金材料的工序的一个例子进行说明。

<溶解铸造>

将作为铜合金原料的铜、钴、硅元素等溶解后流入铸模中，并在以10～30K/秒的冷却速度进行冷却的情况下进行铸造，得到铜合金铸块。铸块的大小例如为厚度30mm、宽度100mm、长度150mm。

<热轧、端铣、冷轧>

<再结晶热处理>

之后，以固溶化、再结晶为目的，在保持800～1025℃温度的盐浴炉中进行一定时间的再结晶热处理，并通过水冷却进行淬火。当进行再结晶热处理时，通过将样品夹在板厚不同的不锈钢板中来调节升温速度，由此进行热处理。此时优选的升温速度在300℃以上的温度下为10～300K/秒。此外，优选的冷却速度为30～200K/秒。

<时效热处理>

接着，以时效析出为目的，实施时效热处理。此时从室温达到最高温度的升温速度在5～50K/分钟的范围内，当降温时，直到下降至比认为会影响析出的温度区足够低的300℃为止，在炉内以1～10K/分钟的冷却速度进行冷却。

<酸溶解、研磨>

在本发明第二实施方式的铜合金材料的制造方法中，在进行最后的冷轧之前对材料表面进行酸洗，利用酸等来溶解去除残留在材料表面上的氧化铜等，之后对该酸洗后的材料表面进行研磨。用于酸溶解的酸例如优选使用盐酸、硝酸、磷酸、氟酸等的稀释混合液。酸洗后的表面研磨方法不特别限制，可通过通常的方法进行。优选例如通过机械手段来将材料两个表面研磨掉0.2～2mm。

<精轧制(根据需要)>

对经过上述酸溶解并研磨之后的铜合金材料再以0～40％的加工率实施最后的冷轧制，得到轧制材料。精轧制可以实施也可以不实施。加工率0％是指不进行精轧制。

<去应力退火>

<工序的重复>

接着，对本发明第三实施方式的铜合金材料的优选实施方式进行详细说明。

本发明的第三实施方式是如下的铜合金材料：作为必须的添加元素，含有0.7～2.0质量％的Co(钴)、以及Co相对于Si的质量比(Co/Si)在3以上且5以下的范围(优选为0.1～0.5质量％的范围)内的Si(硅)。由此，导电率为60％IACS以上，抗拉强度为570MPa以上，能够满足特别高水平的高导电率以及高强度的要求。本发明的第三实施方式中，铜合金材料的导电率为50％IACS以上。导电率更优选为55％IACS以上，进一步优选为60％IACS以上，越高越好，但其上限通常在75％IACS左右。此外，在本发明的第三实施方式中，铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上。该抗拉强度更优选为600MPa以上，进一步优选为750MPa以上，越高越好，但其上限通常在900MPa左右。

另外，母材的铜合金的结晶粒径的算术平均为3～25μm，且标准偏差为8μm以下，这有利于进一步提高弯曲加工性。标准偏差越小越好，更优选为结晶粒径的标准偏差值小于结晶粒径的算术平均值。通过母材的铜合金的结晶粒径的算术平均以及标准偏差在上述范围内，能够充分分散弯曲应力(负载造成的变形)。若想进一步提高弯曲加工性，则优选母材的铜合金的结晶粒径的算术平均减去标准偏差而得的值大于0μm，更优选标准偏差除以算术平均而得的值为0.65以下，进一步优选为0.4以下。标准偏差除以算术平均而得的值的下限为0.2以上较为现实，若小于该数值虽提高特性，但存在实际制造较难的倾向。这里，求取母材的铜合金的结晶粒径的算术平均和标准偏差时的测定参数优选设定为100以上，更优选算术平均和标准偏差的测定参数为相同的值。

关于弯曲加工性，在抗拉强度为570MPa以上且650MPa以下的情况下，R/t的值优选为0.5以下，在抗拉强度大于650Mpa且700MPa以下的情况下，R/t的值优选为1.0以下，在抗拉强度大于700MPa的情况下，R/t的值优选为1.5以下。这里，R/t是指基于日本展铜协会技术标准“铜以及铜合金薄板条的弯曲加工性评价方法(JBMAT307)”进行弯曲角度90°的W弯曲试验而得到的结果。该R/t是通过将在轧制垂直方向上切出的板材在预定弯曲半径(R)的条件下进行弯曲试验、求出其顶点不发生裂纹的界限R并将其用此时的板厚(t)归一化而得的值。通常认为R/t越小，弯曲加工性就越好。在本发明的用于电气电子部件的铜合金材料中，抗拉强度和弯曲加工性(R/t)优选具有上述的关系。此外，弯曲加工性(R/t)的下限为0。

以下，对除Co和Si以外的其他添加元素进行说明。

Fe、Cr、Ni是通过取代Co而与Si形成化合物从而有助于提高强度的元素。Fe、Ni、Cr取代Co的一部分形成(Co、χ)2Si化合物(χ为Fe、Ni、Cr)，起到提高强度的作用。这些元素的至少一种(各个元素、和任意两种元素的组合、或3种所有元素)的总和设为0.01～1.0质量％的范围。如果总和为0.01质量％以上，则可显著地发挥其效果，如果总和为1.0质量％以下，则不会在铸造时引起晶体析出或形成对强度无贡献的金属间化合物，也不会有导电性下降等的影响。这些元素不管复合添加还是单独添加都显示出几乎相同的效果，但如果添加Ni则会显示出显著提高强度的效果。关于Fe、Ni、Cr的添加量，优选这些元素中的至少一种的总和为0.05～0.9质量％。

Zr和Ti也起到与Fe、Ni、Cr几乎一样的效果，但由于Zr和Ti容易氧化，大量添加时在制造过程中材料容易产生裂纹，因此关于Zr和Ti的添加量，优选将这些元素中的至少一种的总和设为0.01～0.1质量％的范围。

Sn、Zn、Mg、Mn具有固溶于铜基体以使其强化的特点。关于它们的添加量，如果这些元素中的至少一种的总和为0.01质量％以上，就会显现效果，如果为1.0质量％以下，则还不会损害导电性。优选的添加量如下：这些元素中的至少一种的总和为0.05～0.2质量％。

与第一或第二实施方式一样，作为本发明第三实施方式的铜合金材料中的不可避免的杂质，可举出H、C、O、S等。

Zn具有提高焊料附着性的效果，Mn具有改善热加工性的效果。此外，添加Sn、Mg具有改善抗应力松弛特性的效果。即使单独添加Sn、Mg，也可见其效果，但通过同时添加可产生相辅相成的效果。关于Sn、Mg的添加量，如果将这些元素中的至少一种的总和设为0.1质量％以上，就会起效，如果为1.0质量％以下，则还不会损害导电性，可确保50％IACS以上的导电性。另一方面，关于Sn和Mg的添加比，在Sn/Mg≥1的情况下，可进一步改善抗应力松弛特性。

下面，举出制造本发明第三实施方式的铜合金材料的工序的一个例子进行详细说明。

<溶解铸造>

将作为铜合金原料的铜、钴、硅元素等溶解后流入铸模中，并在以10～30K/秒(K是表示绝对温度的“Kelvin(开尔文)”，下同)的冷却速度进行冷却的情况下进行铸造，得到铜合金铸块。铸块的大小例如为宽度160mm、厚度30mm、长度180mm。

<热轧、切削、冷轧>

之后，将该铸块在900～1000℃温度下保持30～60分钟，之后通过热轧制来加工至厚度变为12mm，然后迅速通过水冷却(急速冷却)进行淬火，并且为了除去氧化皮膜而将轧制后的单侧表面端铣掉1mm左右，使厚度达到约10mm，之后通过冷轧制来使厚度变为约0.1～0.3mm。

<再结晶热处理>

之后，以固溶化、再结晶为目的，在保持800～1025℃温度的盐浴炉中进行一定时间(在此为30秒)的再结晶热处理，并通过水冷却进行淬火。当进行再结晶热处理时，通过将样品夹在板厚不同的不锈钢板中来调节升温速度，由此进行热处理。此时优选的升温速度在300℃以上的温度下为10～300K/秒。此外，优选的冷却速度为30～200K/秒。

<时效热处理>

接着，以时效析出为目的，在525℃的温度下实施120分钟的时效热处理。此时从室温达到最高温度的升温速度在3～25K/分钟的范围内，当降温时，直到下降至比认为会影响析出的温度区足够低的300℃为止，在炉内以1～2K/分钟的冷却速度进行冷却。

<精轧制(根据需要)>

对已完成时效热处理的铜合金材料再以0～40％的加工率(上限优选为20％)进行最后的冷轧制，从而得到精轧制材料。精轧制可以实施也可以不实施。加工率0％是指不进行精轧制。

<去应力退火>

<工序的重复>

再结晶处理和时效热处理均可以在上述条件下重复两次以上。

基本上，结晶粒的粒径和其分布(标准偏差)由再结晶热处理和时效热处理决定。改变结晶粒的粒径和其分布的有效的做法是控制再结晶热处理和时效热处理中的升温速度、热处理时的保持温度、冷却速度。

此外，由于升温速度、热处理时的保持温度、冷却速度还与在本发明第三实施方式的铜合金材料中作为必须的添加元素的Co、Si的添加量有关，因此通过调节Co、Si的添加量，也能够改变结晶粒的粒径和其分布。而且，通过添加Cu、Co、Si以外的元素，还能够使结晶粒以外的析出物分散在铜合金中，并通过该作用能够改变结晶粒的粒径和其分布。

为满足高导电率、高强度以及优异的弯曲加工性等所有条件，在本发明第三实施方式的铜合金材料中，要求结晶粒径的算术平均为3μm以上且20μm以下，标准偏差为8μm以下。标准偏差越小越好，而且结晶粒径的标准偏差值优选小于结晶粒径的算术平均值。通过母材的铜合金的结晶粒径的算术平均以及标准偏差在上述范围内，能够充分分散弯曲应力(负载造成的变形)。

由此，适当调节上述添加元素和制造条件(特别是再结晶热处理和时效热处理的条件)，以便满足结晶粒径的算术平均以及标准偏差的条件。尤其当结晶粒径的算术平均小于3μm时，会直接关系到没有再结晶区域的残留、弯曲特性的劣化，因此优选结晶粒径的标准偏差值小于结晶粒径的算术平均值，更优选为3μm以上。

若想进一步提高弯曲加工性，则优选母材的铜合金的结晶粒径的算术平均减去标准偏差而得的值大于0μm，更优选标准偏差除以算术平均而得的值为0.65以下，进一步优选为0.4以下。标准偏差除以算术平均而得的值的下限为0.2以上在实际制造上较为现实。

这里，对再结晶处理中的升温速度进行说明。

若升温速度过慢，则会导致加热处理过度，可能引起析出物和结晶物变得粗大，强度下降。另外，由于过热也有可能导致结晶粒粗大。另一方面，如果升温速度过快，则由于防止结晶粒变粗大的析出物的生成量减少，可能导致结晶粒变粗大。因此，升温速度优选如上所述。

另外，再结晶热处理温度通过Co的添加量来调节也是有效的。当Co的添加量小于1质量％时，再结晶热处理时的保持温度优选为850℃以上且小于900℃，当Co的添加量大于1质量％时，再结晶热处理时的保持温度优选为900℃以上且小于1000℃。这是因为如下原因：如果再结晶热处理时的保持温度低于该范围，则导致强度不足的可能性变高，如果再结晶热处理时的保持温度高于该范围，则不仅由于结晶粒粗大而导致弯曲性劣化，而且还会引起铜合金材料变形。

可例举下述的本发明其它优选的实施方式。

(B1)一种用于电气电子部件的铜合金材料，其具有以下组成：含有0.5～2.0质量％的Co、0.1～0.5质量％的Si，剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成；其中，母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，并且作为铜合金材料的表面粗糙度的Ra为0.2μm以下且Rt为2μm以下，抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

(B2)一种用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：在对铜合金材料进行最后的冷轧制之前对该材料表面进行酸溶解后进行研磨，其中铜合金材料具有以下组成：含有0.5～2.0质量％的Co、0.1～0.5质量％的Si，剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成，从而得到下述铜合金材料：母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，并且作为铜合金材料的表面粗糙度的Ra为0.2μm以下且Rt为2μm以下，抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

(C3)一种铜合金材料，其特征在于，

Co为0.7～2.5质量％(上限优选为2.0质量％)，Co相对于Si的质量比(Co/Si)为3以上且5以下，

母材的铜合金的结晶粒径的算术平均为3～20μm，标准偏差为8μm以下，所述标准变差小于所述算术平均。

上述(B1)以及(B2)的实施方式例如在其合金组成、添加元素、结晶粒和析出物的状态、表面粗糙度、其制造方法(各制造工序、制造条件等)，以及它们的具体例和优选范围等方面，除了有关与上述本发明的第二实施方式不同的构成要素的部分以外，均与上述本发明的第二实施方式相同。此外，上述(B1)以及(B2)的实施方式具有与上述本发明的第二实施方式同样的效果。

上述(C3)的实施方式例如在其合金组成、添加元素、结晶粒和析出物的状态、表面粗糙度、其制造方法(各制造工序、制造条件等)，以及它们的具体例和优选范围等方面，除了与上述本发明的第三实施方式不同的构成要素的部分以外，均与上述本发明的第三实施方式相同。此外，上述(C3)的实施方式具有与上述本发明的第三实施方式同样的效果。

实施例

接着，基于实施例更详细地说明本发明。本发明并不被限定于以下实施例。

(实施例1)

将含有表1、2所示的组分、剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成的合金(1a～36a、1b～24b)通过高频熔融炉熔融，将其以10～30K/秒的冷却速度铸造，得到了厚度为30mm、宽度为100mm、长度为150mm的铸块。

在将得到的铸块在930～970℃温度下保持0.5～1.0个小时之后，进行热轧制来制得板厚t＝12mm的热轧板，将其两面端铣掉1mm，使得板厚t＝10mm，接着通过冷轧制来精加工至板厚t＝0.3mm，并在700℃以上且1025℃以下的温度下进行再结晶热处理。通过对所述准备好的材料实施下述两个工序中的任意处理，制得最终产品。

工序A：再结晶热处理-时效热处理(在500～600℃温度下进行1～4小时)-冷加工(5～25％)。

※之后，根据需要，在300～400℃温度下进行1～2小时的去应力退火。

工序B：再结晶处理-冷轧制(加工率：5～25％)-时效热处理(在450～550℃温度下进行1～4小时)。

在以下的表中示出了上述工序A和B中所述的加工率。

对于该试验用材料调查了下述特性。

a.抗拉强度

依据JIS Z2241对三个从试验用材料的轧制平行方向裁切出的JIS Z2201-13B号的试验片进行了测定，并求出了其平均值。

b.导电率测定

在控制为20℃(±1℃)的恒温槽中，通过四端子法测定了各试验片中的两片，将其平均值(％IACS)表示在表1～表2中。此时端子间距离为100mm。

c.弯曲加工性

从试验用材料中与轧制方向垂直地切出宽度10mm、长度35mm的试验片。将弯曲的轴与轧制方向平行地并以弯曲半径R＝0～0.5(mm)的6个水平对该试验片实施90°W弯曲(Bad-way弯曲)，利用50倍光学显微镜通过目测或者用扫描电子显微镜(SEM)检查了弯曲部分上有无裂纹。表1中的R/t的R表示弯曲半径，t表示板厚度。R/t的值越小，表示弯曲加工性越优异。这里，将R/t的值小于2.5以下认为是具有优异弯曲加工性的铜合金材料。优选将R/t的值设为2以下。

d.结晶粒径

在通过湿式研磨、抛光将试验用材料(试验片)的垂直于轧制方向的截面加工成镜面之后，以铬酸∶水＝1∶1的溶液将研磨面腐蚀数秒，然后再以光学显微镜的200～400倍的倍率、或者利用扫描电子显微镜(SEM)的二次电子图像以500～2000倍的倍率进行拍照，之后基于JIS H0501(展铜品结晶粒度测定方法)的切断法测定了该截面的结晶粒径。并且根据要观测的结晶粒的大小来改变了拍照时的倍率。表中的“混粒”是指再结晶和未再结晶(轧制加工后残留)的部分共存的组织，在“混粒”的情况下没有测定粒径。若存在未再结晶的，弯曲加工性将劣化。因此，混粒是不期望的的组织。

e.时效热处理后的冷却速度

从时效热处理时的温度冷却至300℃的期间内的冷却速度通过在热处理炉中管理温度来进行了调节。当急速冷却时，从热处理炉的加热区取出试料，通过强制空冷或淬火进行了冷却。

f.析出物的大小和密度

析出物的大小用透射电子显微镜(TEM)进行了评价。由于最终产品受加工变形的影响很难进行观察，因此对时效热处理之后的材料的组织进行了观察。从热处理材料的任意一处切出TEM用试验片，再利用硝酸(20％)的甲醇溶液在-20～-25℃的温度范围下对试验片进行电解研磨(双喷嘴电解研磨装置)，制得了用于观察的试验片。

之后，用加速电压300kV进行观察，将电子射线的入射方向对准到(001)附近，用100000倍的倍率任意拍摄了三张照片。并利用该照片求出了析出物(约100个)的平均大小和个数。

g.抗应力松弛特性(应力松弛率)

应力松弛率(SRR)是如下求出的：利用以日本展铜协会技术标准“JCBAT309：2001(暂时)”为基准的悬臂法，以JIS Z2241为标准在150℃的温度下对试验用材料加载了1000个小时0.2％耐力的80％的应力，并对三个试验用材料测定了相对于初始弯曲位移的经时之后的永久弯曲位移，求出了各个试验用材料的经时后的永久偏转位移相对于初始偏转位移的比例(％)的平均值。

[表1]

[表2]

在表1、表2中分别示出例子。在表2中，斜体文字表示本发明第一实施方式中规定的范围之外的数值。表2的例21～24是有关冷却速度的参考例，是在时效热处理结束后马上进行强制空气冷却的例子。表1示出的例子的强度、导电性、焊料湿润性、焊料附着强度、弯曲加工性等都均衡满足。相对于此，表2中示出的例子的强度、导电性、焊料湿润性、焊料附着强度、弯曲加工性中至少一个特性不具备实用性。另外，表2的制造方法的例21～24与表1的例子中Co的添加量和抗拉强度与其基本相同的的例子比较，导电率具有变低的倾向。

(实施例2)

将含有表3、4所示的组分、剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成的铜合金原材料通过高频熔融炉熔融，将其以10～30K/秒的冷却速度铸造，得到了厚度为30mm、宽度100mm、长度为150mm的铸块。

在添加有Si的Cu中规定原料或材料中的O(氧)的公知文献很多，但当添加氧化性高于Cu的元素时，若存在O其会先于Cu氧化，因此作为添加元素的Si的成品率不稳定。由此，添加氧化性高于Cu的元素时规定原料或材料中的O浓度，对于本领域技术人员来说是公知技术。同样地，与O一起还规定H(氢)的公知文献也很多，H和O常以水分的状态附着在原料表层上，若进行去除O的前置处理则H也被去除，并且如果H浓度高，则在制造铸块时会在其内部产生很多气泡，从而无法得到良好的板材。由此，降低H浓度对于铜合金制造领域的技术人员来说是公知技术之一。

在将得到的铸块在930～1050℃温度下保持0.5～1.0个小时之后，进行热轧制来得到板厚t＝12mm的热轧板，将其两面端铣掉1mm，使得板厚t＝10mm，接着通过冷轧制来精加工至板厚t＝0.3mm，并在700～1025℃温度下进行了再结晶热处理。通过对再结晶处理后的材料实施下述的工序，制成了作为最终产品的试验用材料。

工序：再结晶热处理-时效热处理(在500～600℃温度下进行1～4小时)-表面酸洗和研磨-冷加工(加工率：5～25％)

※之后，根据需要，在300～400℃温度下进行了1～2小时的去应力退火。

在以下的表中示出了上述工序中所述的加工率。

另外，在再结晶热处理和时效热处理之间还进行了增加加工率为5～25％的冷轧制的工序。

表面酸洗工序是通过通常方法进行的。

对于该试验用材料调查了下述特性。

a.抗拉强度、b.导电率测定、c.弯曲加工性、d.结晶粒径与实施例1同样地进行了测定。

关于该实施例2中的弯曲加工性，将R/t的值小于2.5以下的认为是具有优异弯曲加工性的铜合金材料。优选将R/t的值设为2以下。

e2.析出物的粒子直径

析出物的粒子直径用透射电子显微镜(TEM)进行了评价。由于最终产品受加工变形的影响很难进行观察，因此对时效热处理后的材料的组织进行了观察。从热处理材料的任意一处切出TEM用试验片，再利用硝酸(20％)的甲醇溶液在-20～-25℃的温度范围下对试验片进行电解研磨(双喷嘴电解研磨装置)，制得了用于观察的试验片。

之后，用加速电压300kV进行观察，将电子射线的入射方向对准到(001)附近，用100000倍的倍率任意拍摄了三张照片。并利用该照片求出了析出物(约100个)的平均粒子直径。

f2.焊料湿润性试验(弧面状沾锡(Meniscograph)试验)

以JIS C 600068-2-54为标准。

试验大小为10×25mm，将其宽度10mm侧浸于预备好的无Pb焊料(Sn-3.0Ag-0.5Cu)的焊料浴中。作为此时的条件，融合剂使用松脂系的R100-40，并以10mm/秒的浸泡速度实施了浸泡到至试验片的10mm的试验。焊料浴的温度控制在245℃(±2℃)。以样品数n＝5实施了试验，测定了润湿时间和润湿负荷，并以润湿时间作为评价基准。在此，当润湿时间为2秒以下的视为“优(○)”，3秒以下的视为“及格(△)”，超过3秒的视为“差(×)”，以n＝5的平均时间进行了评价。

g2.焊料附着强度的评价

焊料附着强度的评价是通过以下方法进行的。焊料种类使用无Pb焊料(Sn-3.0Ag-0.5Cu)，材料事先进行了电解脱脂并在10％的硫酸溶液中洗涤了1分钟并进行了充分干燥。之后，将该材料切割为25mm×25mm，用专用工具将Φ6mm的上述焊料盛到作为试验用材料的铜合金材料的单个表面上，并在该焊料上固定了Φ1mm的EF线(在钢丝线外围涂敷了纯铜的线：铜覆钢丝线)。图1示出了该状态。在图1中，附图标记1为EF线，2为焊料，3为试验用材料。

接着，抓住该EF线，进行拉伸试验，测定了焊料从材料剥离的强度。此时的拉伸试验以10mm/分钟的速度并以样品数n＝5实施了试验，求出了平均值。

另一方面，经时变化以加速试验的概念在150℃的大气高温槽中将上述固定了EF线的材料放置了500小时，之后自然冷却至室温，并与上述同样地进行五次拉伸试样，求出了其平均值。此时，通过下式(1)求出了剥离强度的经时变化。

式(1)

经时变化率＝(500小时后的剥离强度/初始剥离强度)×100(％)

在上式(1)中，将经时变化率≥50％视为“优(◎)”，将≥30％视为“良(○)”，将≥10％视为“可(△)”，将＜10％视为“不良(×)”，进行了评价。

[表3]

[表4]

在表3、表4中分别示出例子。在表3中，斜体文字表示本发明第二实施方式中规定的范围之外的数值。表3示出的例子可知其强度、导电性、焊料湿润性、焊料附着强度、弯曲加工性等都均衡满足，尤其作为要求高导电性以及高强度的用于电气电子部件的铜合金材料很合适。相对于此，表4中示出的例子的强度、导电性、焊料附着性、焊料附着强度、弯曲加工性中至少一相具有不适合用作电气电子部件用的铜合金材料的特性。

(实施例3)

将含有表5所示的组分、剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成的合金通过高频熔融炉熔融，将其以10～30K/秒的冷却速度铸造，得到了宽度160mm、厚度30mm、长度180mm的铸块。冷却温度在铸块不发生裂纹等的条件下进行。

在将得到的铸块在1000℃温度下保持30分钟后，进行热轧制来制得板厚t＝12mm的热轧板，将其两面各端铣掉1mm，使得板厚t＝10mm，接着通过冷轧制来精加工至板厚t＝0.3mm，然后在800～1025℃范围的温度下进行了再结晶热处理。根据Co的添加量等如表5～表6所记载的那样改变了再结晶热处理的温度。并且，通过对再结晶热处理后的材料实施下述两个工序，制成了相当于最终产品的试验用材料。

工序A：再结晶热处理-时效热处理(在525℃温度下进行2小时)-冷加工(0～20％)。

※之后，根据需要，在300～400℃的温度范围实施了1～2小时的去应力退火。

工序B：再结晶处理-冷轧制(0～20％)-时效热处理(在525℃温度下进行2小时)

对于该试验用材料调查了下述特性。在表5中示出了作为铜合金材料的合金的特性评价结果，在表6中示出了铜合金材料的强度以及弯曲特性的评价结果。将表5中示出的一部分例子的包含弯曲加工性的评价和超出了本发明第三实施方式中规定的范围的合金组成(No.101、102)和/或制造方法(No.203～208)的评价结果一并表示在在表6中。

a.抗拉强度、b.导电率测定、c.弯曲加工性与实施例1同样地进行了测定。

d3.结晶粒径(算术平均)

在通过湿式研磨、抛光将试验片的垂直于轧制方向的截面加工成镜面之后，以铬酸∶水＝1∶1的溶液将研磨面腐蚀数秒，然后再以光学显微镜的200～400倍的倍率、或者利用扫描电子显微镜(SEM)的二次电子图像以500～2000倍的倍率进行拍照，之后基于JIS H0501的切断法测定了该截面的结晶粒径。并且将其测定参数设为200求出算术平均，并将其值定为结晶粒径的算术平均的值。在表中记为“平均结晶粒径”。

e3.结晶粒径的偏差

通过与上述结晶粒径的测定方法相同的方法一个一个测定了粒径，其测定参数设为200并求出了结晶粒径的标准偏差。

[表5]

表6

如表5、表6所示，在遵从本发明第三实施方式的例子中，强度、导电性、弯曲加工性都均衡满足。具体地，导电率为60％IACS以上，在抗拉强度为570MPa以上且650MPa以下时，R/t的值为0.5以下，在抗拉强度大于650MPa且700MPa以下时，R/t的值为1.0以下，在抗拉强度大于700MPa时，R/t的值为1.5以下。相对于此，没有遵从本发明第三实施方式的例子得到了不满足上述值的结果。

本发明虽基于其实施方式进行了说明，但我们认为除非特别指定，否则意图不在于在说明的任何细节上限定本发明，本发明应当在不脱离本申请权利要求书所示的发明精神和范围内被广泛解释。

本申请要求基于2008年7月31日在日本国提出的发明专利申请的特愿2008-197672、2008年7月31日在日本国提出的发明专利申请的特愿2008-197677、以及2008年8月5日在日本国提出的发明专利申请的特愿2008-202468的优选权，它们的全部内容通过引用而作为本说明书的一部分记载内容合并于此。

Claims

1.一种用于电气电子部件的铜合金材料，其具有以下组成：分别含有0.5～2.0质量％的Co(钴)、0.1～0.5质量％的Si(硅元素)，剩余部分由Cu(铜)和不可避免的杂质组成；其中，

母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，

由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，

所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且

作为铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

2.如权利要求1所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含Sn(锡)、Mg(镁)中的至少一种，且总含量为0.1～0.5质量％。

3.如权利要求1或2所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含Zn(锌)、Mn(锰)中的至少一种，且总含量为0.1～0.5质量％。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含总含量为0.1～1.0质量％的选自Fe(铁)、Cr(铬)、Ni(镍)的组的至少一种。

5.如权利要求1至4中任一项所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，所述铜合金材料在温度为150℃的大气气氛中经过1000小时之后的应力松弛率不足40％。

6.一种用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括：

工序a，将铜合金材料在500～600℃下进行1～4小时的时效热处理，其中所述铜合金材料具有以下组成：分别含有0.5～2.0质量％的Co、0.1～0.5质量％的Si，剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成；以及

工序b，在所述工序a之后，将使所述铜合金材料从所述时效热处理时的温度冷却到300℃的冷却速度设为20～100K/小时(K为绝对温度)的范围，

从而得到下述的铜合金材料：母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且作为铜合金材料的抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

7.如权利要求1所述的用于电气电子部件的铜合金材料，作为铜合金材料的表面粗糙度以Ra表示为0.2μm以下，并且以Rt表示为2μm以下。

8.如权利要求7所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含总含量为0.1～1.0质量％的选自Zn、Sn、Mg的组的至少一种。

9.如权利要求7或8所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，包含总含量为0.1～1.0质量％的选自Fe、Cr、Ni的组的至少一种。

10.一种用于电气电子部件的铜合金材料的制造方法，其特征在于，

包括下述工序：在对铜合金材料进行时效热处理之后，对该材料表面进行酸溶解后进行研磨，其中所述铜合金材料具有以下组成：含有0.5～2.0质量％的Co、0.1～0.5质量％的Si，剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成，

从而得到下述铜合金材料：母材的铜合金的结晶粒径为3～35μm，由Co和Si组成的析出物的粒子直径为5～50nm，所述析出物的密度为1×10⁸～1×10¹⁰个/mm²，并且作为铜合金材料的表面粗糙度以Ra表示为0.2μm以下且以Rt表示为2μm以下，抗拉强度为550MPa以上，导电率为50％IACS以上。

11.如权利要求1所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，Co的含量为0.7～2.0质量％，Co相对于Si的质量比(Co/Si)为3以上且5以下，并且，母材的铜合金的结晶粒径的算术平均为3～20μm，标准偏差为8μm以下，所述标准偏差小于所述算术平均。

12.如权利要求11所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，还包含总含量为0.01～1.0质量％的选自Cr、Ni、Fe的组的至少一种，并且剩余部分为铜和不可避免的杂质。

13.如权利要求11或12所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，还包含总含量为0.01～1.0质量％的选自Sn、Mg、Zn、Mn的组的至少一种，并且剩余部分为铜和不可避免的杂质。

14.如权利要求11至13中任一项所述的用于电气电子部件的铜合金材料，其中，还包含总含量为0.01～1.0质量％的选自Zr、Ti的组的至少一种，并且剩余部分为铜和不可避免的杂质。