CN102630251A - 具有低杨氏模量的铜合金板材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电气、电子部件用铜合金板材，其具有连接器等电气、电子部件所要求的低杨氏模量，该电气、电子部件用铜合金板材具有合金组分，所述合金组分包含：总量为0.5~5.0质量%的Ni和Co中的任一种或两种、及0.2~1.5质量%的Si，余量为Cu和不可避免的杂质，其中，该铜合金板材在轧制方向的0.2%屈服强度为500MPa以上、导电率为30%IACS以上、杨氏模量为110GPa以下、挠曲系数为105GPa以下。

Description

具有低杨氏模量的铜合金板材及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铜合金板材及其制造方法，所述铜合金板材适于作为连接器等电气、电子部件用材料，且具有高强度和高导电性，还具有低杨氏模量。
背景技术
近年来，由于电子工业的发展，各种电气、电子设备的配线趋向于复杂化、高集成化，随之而来的是，作为电气、电子部件用途，使用铜合金的机会增加。特别是，连接器等电气、电子部件要求窄间距、低背化、高可靠性、低成本化。因此，为了满足这些要求，连接器等电气、电子部件中使用的铜合金板材薄壁化、并且被压制成复杂的形状，因此，需要具有较高的强度和导电率，同时需要具有优异的压制成形性。
为了制成端子使用，作为在插拔时及弯曲时不发生变形的强度，优选轧制方向(RD)的拉伸强度为500MPa以上，另外，为了抑制由通电产生的焦耳热，优选导电率为30%IACS以上。
另外，目前，为了使连接器小型化，由较小的移位就能得到较大应力，要求连接器用材料具有较大的杨氏模量。但是，端子本身的尺寸精度变严，对模具技术及压制的操作管理、或连接器用材料的板厚及残余应力的不均等的管理基准变严，而且还导致成本增加。因此，最近要求如下设计，该设计使用杨氏模量小的连接器用材料，制成弹簧这样的移位大的结构，从而可允许尺寸的波动。因此，要求轧制方向的杨氏模量为110GPa以下，优选为100GPa以下。
到目前为止，作为连接器用材料，通常使用黄铜及磷青铜等。黄铜、磷青铜在轧制方向的杨氏模量均约为110~120GPa，与纯铜的杨氏模量128GPa相比较小，因而作为低杨氏模量材料被广泛使用。但是，这些铜合金的导电率为30%IACS以下，导电率低，无法制成作为流过大电流用途的连接器使用。于是，着眼于具有中度导电率的科森铜镍硅系合金，其使用量逐渐增加，但该科森铜镍硅系合金的杨氏模量约为130GPa，从这点上考虑，要求连接器材料的低杨氏模量化。另外，根据连接器的设计者，也存在不以杨氏模量，而以挠曲系数(弯曲试验时的纵向弹性系数)设计连接器的情况，要求降低挠曲系数。一般而言，杨氏模量表示在拉伸应力下的纵向弹性系数，挠曲系数表示在弯曲时的压缩和拉伸的复杂应力下的纵向弹性系数，杨氏模量与挠曲系数的值虽然不同，但存在如果杨氏模量较低，挠曲系数也为较低值的趋势。
低杨氏模量化及低挠曲系数化不仅可通过在铜中添加锌(Zn)及磷(P)来实现，而且可以通过控制晶体取向来实现。例如，如专利文献1及专利文献2所述，在纯铜的情况下，在以较高的加工率轧制后进行热处理使其再结晶时，在板材的轧制法线方向(ND)的Cube取向(100)<100>增加，由此，杨氏模量降低，弯曲性变得良好。但是，在Cu-Ni-Si系合金的情况下，如果仅单纯地提高再结晶前的冷轧率，则Cube取向不会增加，控制杨氏模量较困难。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭55-54554号公报
专利文献2：日本专利3009383号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种连接器等电气、电子部件用铜合金板材及其制造方法，上述铜合金板材能够同时满足由于电子工业的发展而对连接器等电气、电子部件用材料所要求的高强度、高导电率、低杨氏模量。
解决问题的方法
根据本发明，提供以下方案。
(1)一种电气、电子部件用铜合金板材，其具有合金组分，所述合金组分包含：总量为0.5~5.0质量%的Ni和Co中的任一种或两种、及0.2~1.5质量%的Si，余量为Cu和不可避免的杂质，其中，该铜合金板材在轧制方向的0.2%屈服强度为500MPa以上、导电率为30%IACS以上、杨氏模量为110GPa以下、挠曲系数为105GPa以下。
(2)上述(1)所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的上述铜合金板材的朝向轧制方向的(100)面的面积率为30%以上。
(3)上述(1)或(2)所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的上述铜合金板材的朝向轧制方向的(111)面的面积率为15%以下。
(4)上述(1)~(3)中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，还含有0.05~0.5质量%的Cr。
(5)上述(1)~(4)中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，还含有选自Zn、Sn、Mg、Ag、Mn及Zr中的一种或两种以上，且其总量为0.01~1.0质量%。
(6)上述(1)~(5)中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其为连接器用材料。
(7)一种连接器，其由上述(1)~(6)中任一项的电气、电子部件用铜合金板材构成。
(8)一种电气、电子部件用铜合金板材的制造方法，其是制造上述(1)~(6)中任一项的电气、电子部件用铜合金板材的方法，该方法包括：对具有上述合金组分的铜合金依序实施铸造、热轧、冷轧1、中间退火、冷轧2、溶体化热处理、时效热处理、精冷轧、低温退火各工序，再进行下述[1]和[2]中的至少任一种处理或两种处理。
[1]在上述热轧后缓慢冷却至350℃的工序；
[2]重复进行2次以上上述中间退火和冷轧2的工序。
发明的效果
与现有的科森铜镍硅系合金相比，本发明的铜基合金材料或采用本发明的制造方法得到的铜合金材料不会损害连接器等电气、电子部件用材料所要求的高强度及高导电率，且具有低杨氏模量，适合作为连接器等电气、电子部件用铜合金材料。
具体实施方式
对本发明的铜合金板材的优选实施方式进行详细说明。在此，“铜合金材料”是指将铜合金原料加工成给定形状(例如，板、条、箔、棒、线等)的材料。其中，板材是指具有特定厚度、形状稳定、在面方向上具有宽度的材料，广义上包括条材。在此，在板材中，“材料表层”是指“板表层”，“材料的深度位置”是指“板厚方向的位置”。板材的厚度没有特别限定，但是，考虑到本发明的效果更显著、并适合实际应用，优选为8~800μm，更优选为50~70μm。
另外，本发明的铜合金板材以轧制板在给定方向上的原子面的集成率(集積率)规定其特性，但是，在本发明中，只要具有作为铜合金板材的上述特性即可，铜合金板材的形状并不限于板材或条材，管材也可以作为板材解释并作为板材对待。
关于上述具有低杨氏模量及低挠曲系数的科森铜镍硅系等析出型铜合金材料即本发明的铜合金材料(代表性的形状为板材)，首先对其合金组成进行说明，然后对其组织进行说明。
(铜合金材料的成分组成)
以为了具有高强度为前提，对本发明的铜合金材料中的化学成分组成的限定理由进行说明(这里记载的含量“%”全部为“质量%”)。
(Ni：0.5~5.0%)
Ni是与后述的Si同时含有、在时效处理时形成析出的Ni2Si相，从而有助于提高铜合金材料强度的元素。在Ni含量过少的情况下，上述Ni2Si相不足，不能提高铜合金材料的拉伸强度。另一方面，如果Ni含量过多，则导电率降低。另外，热轧加工性恶化。因此，Ni含量为0.5~5.0%的范围，优选为1.5~4.0%。
(Co：0.5~5.0%)
Co是与Si同时含有、在时效处理时形成析出的Co2Si相，从而有助于提高铜合金材料强度的元素。在想要提高导电性的情况下，优选单独含有Co而不含Ni。在Co含量过少的情况下，上述Co2Si相不足，不能提高铜合金材料的拉伸强度。另一方面，如果Co含量过多，则导电率降低。另外，热轧加工性恶化。因此，Co含量为0.5~5.0%的范围，优选为0.8~3.0%，更优选为1.1~1.7%。
也可以含有Ni与Co两者，但它们的总含量为0.5~5.0%。如果含有Ni与Co两者，则时效处理时析出Ni2Si与Co2Si两者，能够提高时效强度。在上述总含量过少的情况下，不能提高拉伸强度，而如果上述总含量过多，则导电率及热轧加工性降低。因此，Ni与Co的总含量为0.5~5.0%的范围，优选为0.8~4.0%。
(Si)
Si与上述Ni、Co同时含有，在时效处理时形成析出的Ni2Si相或Co2Si相，从而有助于提高铜合金材料的强度。Si的含量为0.2~1.5%，优选为0.2~1.0%。Si的含量以化学计量比计为Ni/Si＝4.2、Co/Si＝4.2时，导电率和强度的平衡性最好。因此，Si的含量优选为使Ni/Si、Co/Si、(Ni＋Co)/Si达到3.2~5.2范围的含量，更优选为使Ni/Si、Co/Si、(Ni＋Co)/Si达到3.5~4.8范围的含量。
在偏离该范围、含有过量Si的情况下，虽然能够提高铜合金材料的拉伸强度，但过量部分的Si固溶于铜的基体中，导致铜合金材料的导电率降低。另外，在含有过量Si的情况下，铸造时的铸造性、热轧及冷轧加工性也降低，容易产生铸造裂纹、轧制裂纹。另一方面，在偏离该范围，Si含量过少的情况下，Ni2Si或Co2Si的析出相不足，不能提高材料的拉伸强度。
(Cr)
除上述组分外，还可以含有0.05~0.5质量%的Cr。Cr具有使合金中的晶粒微细化的效果，有助于提高铜合金材料的强度及弯曲加工性。如果其含量过少，则其效果较弱，如果其含量过多，则铸造时形成结晶物，时效强度降低。
(其它合金元素)
作为上述基本组分之外的添加元素，根据需要，本发明的铜合金材料可以含有以质量%计Sn：0.01~1.0%、Zn：0.01~1.0%、Ag：0.01~1.0%、Mn：0.01~1.0%、Zr：0.1~1.0%、Mg：0.01~1.0%中的一种或两种以上，且它们的总量为0.01~1.0%。这些元素均具有如下的共通效果：使本发明的铜合金材料要实现的高强度及高导电率或者低杨氏模量中的任一项效果提高；或者，代替上述效果而具有提高其它性质(耐应力松弛特性等)的效果，或除了上述效果之外进一步具有提高其它性质(耐应力松弛特性等)的效果。下面记载各元素的独特的作用效果和含有范围的意义。
(Sn)
Sn为主要用来提高铜合金材料强度的元素，在重视这些特性的用途中使用时，选择性地含有。如果Sn的含量过少，则其强度提高效果较小。另一方面，如果含有Sn，则铜合金材料的导电率降低。特别是，如果Sn过多，则很难使铜合金材料的导电率为30%IACS以上。因此，在含有Sn的情况下，Sn含量为0.01~1.0%的范围。
(Zn)
通过添加Zn，能够提高焊锡的耐热剥离性及耐迁移性。如果Zn的含量过少，则其效果较小。另一方面，如果含有Zn，则铜合金材料的导电率降低，如果Zn的含量过多，则难以使铜合金材料的导电率为30%IACS以上。因此，Zn的含量为0.01~1.0%的范围。
(Ag)
Ag有助于提高强度。如果Ag的含量过少，则其效果较小。另一方面，即使含有较多Ag，强度提高效果也只是达到饱和。因此，在含有Ag的情况下，Ag的含量为0.01~1.0%的范围。
(Mn)
Mn主要用来提高热轧的加工性。如果Mn的含量过少，则其效果较小。另一方面，如果Mn过多，则铜合金造块时的熔液流动性变差，造块成品率降低。因此，在含有Mn的情况下，Mn的含量为0.01~1.0%的范围。
(Zr)
Zr主要用来使晶粒微细化，提高铜合金材料的强度及弯曲加工性。如果Zr的含量过少，则其效果较小。另一方面，如果Zr过多，则形成化合物，铜合金材料的轧制等的加工性降低。因此，在含有Zr的情况下，Zr的含量为0.01~1.0%的范围。
(Mg)
Mg用来提高耐应力松弛特性。因此，在需要耐应力松弛特性的情况下，在0.01~1.0%的范围选择性地含有Mg。如果Mg含量过少，则添加的效果较小，如果Mg含量过多，则导电率降低。因此，在含有Mg的情况下，Mg的含量为0.01~1.0%的范围。
另外，Mg、Sn、Zn通过添加于Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系铜合金中，均能提高耐应力松弛特性。与分别单独添加的情况相比，在同时添加时，通过协同效果可进一步提高耐应力松弛特性。另外，具有显著改善焊料脆化的效果。
作为由本发明的铜合金板材实现的导电性，为30%IACS以上，优选的范围为35%IACS以上，更优选的范围为45%IACS以上。其上限没有特别限定，但实际上为60%IACS以下。
另外，作为由本发明的铜合金材料实现的轧制方向的0.2%屈服强度，理想的范围为500MPa以上，优选为650MPa以上，更优选的范围为800MPa以上。其上限没有特别限定，但实际上为1100MPa以下。
挠曲系数优选为105GPa以下，更优选为100GPa以下。其下限没有特别限定，但实际上为60GPa以上。
杨氏模量为110GPa以下，更优选为100GPa以下。其下限没有特别限定，但实际上为70GPa以上。
(集合组织)
对于本发明的铜合金板材的集合组织而言，特别是为了实现低杨氏模量及低挠曲系数，优选具有如下的集合组织：从采用SEM-EBSD法测定的来自轧制方向(RD)的分析结果来看，朝向RD的(100)面的面积率为30%以上。另外，对于具有板材轧制方向(RD)与该面的法线所成的角的角度为10°以下的取向的晶粒而言，均具有朝向该RD的(100)面。
在铜合金板材的情况下，主要形成如下所示的被称为Cube取向、Goss取向、Brass取向、Copper取向、S取向等的集合组织，并存在对应于上述集合组织的晶面。
这些集合组织的形成即使在相同晶系的情况下，也会因加工、热处理方法的不同而不同。本说明书中的晶体取向的表示方法采用将材料的轧制方向(RD)作为X轴、板宽方向(TD)作为Y轴、轧制法线方向(ND)作为Z轴的直角坐标系，材料中的各区域使用与Z轴垂直的(与轧制面平行的)晶面指数(hkl)和与X轴平行的(与轧制面垂直的)晶向指数[uvw]，以(hkl)[uvw]的形式表示。另外，如(132)[6-43]和(231)[3-46]等那样，在铜合金的立方晶的对称性下，关于等价的取向，使用表示晶族(family)的括号记号，表示成{hkl}＜uvw＞。伴随着上述记法，各取向如下表示。
作为FCC金属中观察到的代表性的晶体取向，一般为如下所述的指数表示的成分。
Figure BDA00001677243600071
Figure BDA00001677243600081
对于通常的铜合金板的集合组织而言，如果这些晶体面的结构比例发生变化，则板材的弹性行为发生变化。
在铜合金中，已知会出现上述取向，但我们经过深入研究，结果发现，使朝向RD的(100)面的面积率增加对降低杨氏模量及挠曲系数是有效的。(100)面朝向RD的取向成分包含上述Cube取向、Rotated-Cube取向、Goss取向等。本发明人等确认到，以往的科森铜镍硅系高强度铜合金板的集合组织在通过公知的方法制造的情况下，Cube取向{001}＜100＞以外的S取向{123}＜634＞、及Brass取向{011}＜211＞为主体，Cube取向的比例减少，杨氏模量及挠曲系数变高。特别是，确认了在RD方向上(111)面较多的情况下，杨氏模量及挠曲系数变高。
因此，对于本发明的铜合金板的集合组织而言，优选在朝向RD的晶体面中，其面取向{例如(100)面的法线}与RD的两个向量所成的角度为10°以下的晶体面的面积率为30%以上，由此，可得到具有低杨氏模量及低挠曲系数的集合组织。朝向RD的(100)面的面积率更优选为40%以上，进一步优选为50%以上。这样，只要提高朝向RD的(100)面的面积率，就能够使杨氏模量为110GPa以下、使挠曲系数为105GPa以下。这是因为，杨氏模量及挠曲系数低的(100)朝向RD的晶体面的面积率增加。另外，通过减少杨氏模量及挠曲系数高的(111)朝向RD晶体面的面积率，能够降低杨氏模量。朝向RD的(111)面的面积率优选为15%以下，更优选为10%以下。
铜合金板的集合组织中朝向RD的(100)面的面积率的测定通过采用EBSD对基于SEM的电子显微镜组织进行测定而得到。在此，以1μm的步长对包含400个以上晶粒的范围(例如，对800μm见方的试料面积)进行扫描，并对取向进行了分析。需要说明的是，由于这些取向分布在板厚方向发生变化，因此，优选通过在板厚方向任取几点取其平均而求得。
该SEM-EBSD法是Scanning Electron Microscopy-Electron Back ScatteredDiffraction Pattern(扫描电镜-电子背散射衍射)法的简称。即，对SEM画面上显现的各个晶粒照射电子束，并由其衍射电子来鉴定各个晶体取向。
本说明书中的晶体取向的表示方法是采用将材料的轧制方向(RD)作为X轴、板宽方向(TD)作为Y轴、轧制法线方向(ND)作为Z轴的直角坐标系，并以面积率来规定(100)面朝向RD的区域的比例的方法。计算测定区域内各晶粒的(100)面的法线与RD的两个向量所成的角的角度，针对具有该角度为10°以下的原子面的面合计其面积，再将其除以整个测定面积，将这样得到的值作为具有(100)面的法线与RD所成角的角度为10°以下的原子面的区域的面积率(%)。
即，在本发明中，涉及朝向轧制板的轧制方向(RD)的原子面的聚集、且具有(100)面的法线与RD所成角的角度为10°以下的原子面的区域是指，涉及朝向轧制板的轧制方向(RD)、即与RD相对的原子面的聚集，将以理想取向即轧制板的轧制方向(RD)作为法线的(100)面本身、及(100)面的法线与RD所成角的角度为10°以下的各原子面合并的区域(这些面积之和)。以下，也将这些面合称为朝向RD的(100)面，另外，也将这些区域仅称为(100)面朝向RD的原子面的区域。另外，关于朝向RD的(111)面也同样。
需要说明的是，在进行EBSD测定时，为了得到鲜明的菊池线衍射图像，优选在机械研磨后，使用胶体二氧化硅的磨粒对基体表面进行镜面研磨之后，再进行测定。另外，只要没有特别说明，测定是从板表面的ND方向进行的。
在此，通过与X射线衍射测定的对比对EBSD测定的特征进行说明。首先，举出的第一点是：存在不能利用X射线衍射测定方法测定的晶体取向，其为S取向及BR取向。换言之，通过采用EBSD测定，首先得到关于S取向及BR取向的信息，由此，明确了特定的合金组织和作用的关系。第二点是：X射线衍射测定的是ND//{hkl}的±0.5°程度所包括的晶体取向的部分。另一方面，EBSD测定的是从该取向至±10°所包括的晶体取向的部分。因此，采用EBSD测定，能够全面地得到差别很大的广泛的合金组织的相关信息，作为整个合金材料，可以明确采用X射线衍射进行规定是困难的。如上所述，通过EBSD测定和X射线衍射测定得到的信息的内容及性质不同。另外，在本说明书中，只要没有特别说明，EBSD的结果是对铜合金板材的ND方向进行的。
(制造条件)
下面，对本发明的铜合金材料的优选制造条件进行如下说明。本发明的铜合金材料经过例如铸造、热轧、缓慢冷却、冷轧1、中间退火、冷轧2、溶体化热处理、时效热处理、精冷轧、低温退火的各工序进行制造。本发明的铜合金材料可以用与以往的科森铜镍硅合金基本相同的设备制造。为了得到给定的物性以及得到集合组织，需要对各工序的制造条件进行适当的调整。在这一点上，本发明的铜合金材料可以通过在给定的条件下进行处理或加工来制造，所述处理或加工为：热轧后的处理、或溶体化处理前的冷轧和中间退火中的至少任一种。
铸造是对成分调整成上述组成范围后的铜合金金属熔液进行铸造。然后，对铸块进行面切削后，在800~1000℃下进行加热或均匀化热处理，然后进行热轧。这里，对于通常的科森铜镍硅系合金的制造方法而言，在热轧后立即通过水冷等方法进行骤冷。另一方面，本发明的铜合金材料的制造方法的优选的第一实施方式的特征在于，为了使热轧后的朝向RD的(100)面增加，进行缓慢冷却而不实施骤冷。缓慢冷却时的冷却速度优选为5K/秒以下。(100)面朝向RD的取向与其它取向相比，在低温下发生恢复现象，从而能够提高热轧组织中(100)面朝向RD的取向的面积率。如果提高该热轧组织中的具有(100)面朝向RD的取向的粒子的比例，则在后面的工序即溶体化工序中，能够提高(100)面朝向RD的取向的面积率。由于冷却时的温度低于350℃时不会发生组织变化，因此，在冷却至温度低于350℃后，为了缩短制造时间，可以采用水冷等方法进行骤冷。
接着，上述热轧和冷却结束后，对表面进行面切削，再进行冷轧1。如果该冷轧1的轧制率过低，则其后直到制造出最终产品，Brass取向及S取向等发达，提高(100)面积率变得困难。因此，冷轧1的轧制率优选为70%以上。
冷轧1之后，以300~800℃实施5秒钟~2小时的中间退火。中间退火后，进行轧制率为3~60%的冷轧2。如果重复进行该中间退火和冷轧2，则能够进一步提高朝向RD的(100)面的面积率。因此，在本发明的铜合金材料的制造方法的优选第二实施方式中，重复进行两次以上上述中间退火和冷轧2。
溶体化处理在温度600~1000℃、5秒钟~300秒钟的条件下进行。由于必要的温度条件因Ni及Co的浓度而发生变化，因此需要根据Ni、Co浓度选择适当的温度条件。如果溶体化温度过低，则在时效处理工序中强度不足，如果溶体化温度过高，则材料软化到必要程度以上，形状控制变得困难，因而不优选。
时效处理在温度400~600℃、0.5小时~8小时的范围进行。由于必要的温度条件因Ni及Co的浓度而发生变化，因此需要根据Ni、Co浓度选择适当的温度条件。如果时效处理的温度过低，在时效析出量降低、强度不足。另外，如果时效处理的温度过高，则析出物粗大化、强度降低。
溶体化处理后的精冷轧的加工率优选为50%以下。通过这样地对加工率进行适当的限制，能够抑制具有Cube取向等(100)取向的晶粒向Brass取向、S取向、Copper取向等的取向转换，得到的铜合金材料的物性优异，另外，能够实现集合组织的优选状态。
低温退火在300~700℃、10秒钟~2小时的条件下进行。通过该退火，可以提高连接器材料所要求的耐应力松弛特性及弹簧极限值。
在得到本发明的铜合金材料的更优选的制造方法中，进行上述第一实施方式和第二实施方式两者的工序，也就是说，热轧后至少在达到350℃之前的温度范围内进行缓慢冷却(优选冷却速度为5K/秒以下)而不是进行骤冷，且重复进行两次以上中间退火和冷轧2。
Figure BDA00001677243600121
为了保证通过上述方法制造的本发明的铜合金材料具有给定的特性，只要通过EBSD分析来验证铜合金材料的物性及集合组织是否在给定的范围内即可。
实施例
下面，基于实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于这些实施例。
对下述表1、表2所示各组成的铜合金进行铸造，制造铜合金板，并对其强度(0.2%屈服强度)、导电率、杨氏模量等各特性进行了评价。
首先，通过DC(Direct Chill，直接冷激)法进行铸造，得到厚度30mm、宽度100mm、长度150mm的铸块。然后，将这些铸块加热至950℃，在该温度下保持1小时后，热轧至厚度14mm，以1K/s的冷却速度缓慢冷却，达到300℃以下后进行水冷。接着，将两面各切削2mm除去氧化被膜，然后实施轧制率90~95%的冷轧1。然后，在350~700℃进行30分钟的中间退火，并以10~30%的冷轧率进行了冷轧2。然后，在700~950℃、5秒钟~10分钟的各种条件下进行溶体化处理，立即以15℃/秒以上的冷却速度进行冷却。接着，在非活性气体氛围中，以400~600℃实施2小时的时效处理，然后进行轧制率50%以下的精轧，使最终的板厚整齐，为0.15mm。精轧后，在400℃实施30秒钟的低温退火处理，得到各合金组成的铜合金板材。
针对这样制造的铜合金板，各例中使用的都是由实施了低温退火处理的铜合金板切出的试料，并实施了以下所示的试验及评价。
(1)晶体取向颗粒的面积率
关于铜合金板试料的组织，如下求得朝向RD的(100)面的面积率。
即，对于从RD方向进行EBSD分析时的(100)面的法线与RD所成的角，将具有该角度为10°以下的晶体取向的晶粒作为具有朝向RD的(100)面的颗粒。具体而言，上述朝向RD的(100)面的面积率如下求得。通过EBSD法、在约800μm见方的试料测定区域、以扫描步长为1μm的条件进行了测定。测定面积以包含400个以上晶粒为基准进行调整。如上所述，对于具有与板材试料的轧制方向(RD)所成的角为10°以下的(100)面的法线的晶粒的(100)面，求出其面积之和，通过用该面积之和除以整个测定面积而得到朝向RD的(100)面的面积率(%)。在此，对于上述所成的角为10°以下的晶粒，作为同一取向颗粒。
另外，对于朝向RD的(111)面的面积率(%)也同样地求得。
(2)0.2%屈服强度
0.2%屈服强度是由各供试材料切出JIS Z 2201记载的5号试验片、并基于JIS Z 2241标准求得。0.2%屈服强度以5MPa的整数倍四舍五入表示。
(3)导电率
导电率基于JIS H 0505标准求得。
(4)杨氏模量
杨氏模量使用宽度20~30mm的长条状试验片，在拉伸试验机上使用应变仪测定0.2%屈服强度以下的强度区域的杨氏模量。需要说明的是，试验片相对轧制方向平行地选取。
(5)挠曲系数
挠曲系数基于日本伸铜协会(JCBA)技术标准进行了测定。试验片的宽度为10mm、长度为15mm，进行悬臂的弯曲试验，由荷重和挠曲移位测定了挠曲系数。
将这些结果示于表1、2中。
Figure BDA00001677243600151
Figure BDA00001677243600161
表1表示本发明的实施例。实施例1~29的集合组织在本发明的优选范围内，其0.2%屈服强度、导电率、杨氏模量及挠曲系数均优异。
表2表示本发明的比较例。比较例1、2、5由于与本发明的范围相比，Ni和/或Co的含量和Si的含量过少，因此0.2%屈服强度较差。比较例3、4、6、7由于Ni和/或Co的含量过多，因此，在热轧时断裂而中止制造。比较例8由于Si的浓度过高，因此导电率较差。
以下的比较例为使用与实施例2同一铸块的例子。
·比较例2-2是在热轧后立即进行水冷、并省略了中间退火和冷轧2、其它方面与实施例2相同地进行制作的例子，但朝向RD的(100)面的面积率低，另外，(111)面的面积率高，杨氏模量及挠曲系数比本发明例更高。
·比较例2-3是除了热轧后立即进行水冷以外与实施例2相同地进行制作的例子，但朝向RD的(100)面的面积率低，杨氏模量比本发明例更高。
Figure BDA00001677243600181
表3表示其它的实施例。
Figure BDA00001677243600201
表3的实施例10-2、18-2、25-2是分别使用与表1的实施例10、18、25相同的铸块，热轧后立即进行水冷，重复两次中间退火和冷轧2，其它方面与表1的各实施例相同地进行制作，并同样对各特性进行了的例子。这些例子的朝向RD的(100)面的面积率在本发明的优选范围内，其强度、导电率、杨氏模量、挠曲系数优异。
实施例10-3、18-3、25-3是分别使用与表1的实施例10、18、25相同的铸块，重复两次中间退火和冷轧2，其它方面与表1的各实施例相同地进行制作，并同样对各特性进行了评价的例子。这些例子的朝向RD的(100)面的面积率特别高，杨氏模量特别低，为100GPa以下，挠曲系数特别低，为90GPa，且0.2%屈服强度和导电率优异。
接着，对于通过以往的制造条件制造的铜合金板材，为了明确与本申请发明的铜合金板材的不同，在其条件下制作铜合金板材，并进行了与上述同样的特性项目的评价。另外，各板材的厚度只要没有特别说明，以与上述实施例相同的厚度的方式调整加工率。
(比较例101)…日本特开2009-007666号公报的条件
采用高频熔炼炉对配合有与上述本发明例1-1同样的金属元素、且余量为Cu和不可避免的杂质的合金进行熔解，以0.1~100℃/秒的冷却速度铸造该合金，得到铸块。将其在900~1020℃下保持3分钟至10小时后，进行热加工，然后进行水淬，再进行面切削以除去氧化锈垢。其后的工序是通过实施下述工序A-3、B-3的处理制造了铜合金c01。
制造工序中包括一次或两次以上的溶体化热处理，在此，以其中的最后的溶体化热处理的前后将工序分类，将直到中间溶体化为止的工序作为A-3工序，将中间溶体化以后的工序作为B-3工序。
工序A-3：实施截面减少率为20%以上的冷加工，在350~750℃下实施5分钟~10小时的热处理，实施截面减少率为5~50%的冷加工，在800~1000℃下实施5秒钟~30分钟的溶体化热处理。
工序B-3：实施截面减少率为50%以下的冷加工，在400~700℃下实施5分钟~10小时的热处理，实施截面减少率为30%以下的冷加工，在200~550℃下实施5秒钟~10小时的调质退火。
得到的试验体c01与上述实施例在制造条件中的热轧后有无缓慢冷却至350℃这一点上不同，结果，朝向RD的(111)面的面积率高，杨氏模量及挠曲系数不满足要求特性。
(比较例102)…日本特开2006-283059号公报的条件
采用电炉将上述本发明例1-1的组成的铜合金在大气中、在木炭包覆下进行熔解，判断可否铸造。热轧熔炼后的铸块，精轧成厚度15mm。接着，对该热轧材料实施冷轧及热处理(冷轧1→溶体化连续退火→冷轧2→时效处理→冷轧3→短时间退火)，制造具有给定厚度的铜合金薄板(c02)。
得到的试验体c02与上述实施例1在制造条件中的热轧后有无缓慢冷却至350℃、以及有无溶体化前的中间退火和冷轧方面上不同，结果，朝向RD的(111)面的面积率高，杨氏模量及挠曲系数不满足要求。
(比较例103)…日本特开2006-152392号公报的条件
在碳粒电阻炉中将具有上述本发明例1-1组成的合金于大气中、木炭包覆下进行熔解，铸造成铸铁制铰接式铸型，得到厚50mm、宽75mm、长180mm的铸块。并且，对铸块的表面进行平面切削，然后在950℃的温度下热轧成厚度15mm，从750℃以上的温度在水中骤冷。接着，除去氧化锈垢后，进行冷轧，得到给定厚度的板。
接着，使用熔盐炉进行了在温度下加热20秒钟的溶体化处理后，在水中骤冷后，通过后半部的精冷轧，制成各厚度的冷轧板。此时，如下所示，对这些冷轧的加工率(%)进行各种改变，制成冷轧板(c03)。如下所示地对这些冷轧板的温度(℃)和时间(hr)进行各种改变，进行了时效处理。
Figure BDA00001677243600221
得到的试验体c03与上述实施例1在制造条件中的热轧后有无缓慢冷却至350℃、以及有无溶体化前的中间退火和冷轧方面上不同，结果，朝向RD的(111)面的面积率高，杨氏模量及挠曲系数不满足要求。
(比较例104)…日本特开2008-223136号公报的条件
对实施例1所示的铜合金进行熔炼，并使用立式连续铸造机进行了铸造。由得到的铸片(厚度180mm)切出厚度50mm的试料，将其加热到950℃后取出，开始进行热轧。此时，以950℃~700℃的温度区域下的轧制率为60%以上、且在低于700℃的温度区域下也进行轧制的方式设定道次程序表。热轧的最终道次温度在600℃~400℃之间。铸片的总热轧率约为90%。热轧后，通过机械研磨除去(平面切削)表层的氧化层。
接着，进行冷轧，然后提供给溶体化处理。通过安装于试样表面的热电偶监视溶体化处理时的温度变化，求出升温过程中从100℃到700℃的升温时间。根据合金组成在700~850℃的范围内调整到达温度，使得溶体化处理后的平均晶体粒径(不将孪晶界视为晶界)为10~60μm，在10秒钟~10分钟的范围调整在700~850℃的温度区域下的保持时间。接着，对上述溶体化处理后的板材以轧制率实施中间冷轧，然后实施时效处理。时效处理温度为材料温度450℃，对于时效时间而言，根据合金组成调整为450℃的时效下硬度为峰值的时间。根据这样的合金组成，通过预实验把握最佳溶体化处理条件及时效处理时间。接着，以轧制率进行精冷轧。然后对于进行精冷轧后的试料，再进一步实施装入400℃的炉中5分钟的低温退火。由此得到供试材料c04。需要说明的是，根据需要，在中途进行平面切削，使供试材料的板厚整齐，为0.2mm。主要的制造条件如下所述。
[日本特开2008-223136实施例1的条件]
得到的试验体c04与上述实施例1在制造条件中的热轧后有无缓慢冷却至350℃、以及有无溶体化前的中间退火和冷轧方面上不同，结果，朝向RD的(111)面的面积率高，杨氏模量及挠曲系数不满足要求。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电气、电子部件用铜合金板材，其具有合金组分，所述合金组分包含：总量为0.5~5.0质量%的Ni和Co中的任一种或两种、及0.2~1.5质量%的Si，余量为Cu和不可避免的杂质，其中，该铜合金板材在轧制方向的0.2%屈服强度为500MPa以上、导电率为30%IACS以上、杨氏模量为110GPa以下、挠曲系数为105GPa以下。
2.根据权利要求1所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的所述铜合金板材的朝向轧制方向的(100)面的面积率为30%以上。
3.根据权利要求1或2所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的所述铜合金板材的朝向轧制方向的(111)面的面积率为15%以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，还含有0.05~0.5质量%的Cr。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，还含有选自Zn、Sn、Mg、Ag、Mn及Zr中的一种或两种以上，且其总量为0.01~1.0质量%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其为连接器用材料。
7.一种连接器，其由权利要求1~6中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材构成。
8.一种电气、电子部件用铜合金板材的制造方法，其是制造权利要求1~6中任一项的电气、电子部件用铜合金板材的方法，该方法包括：对具有所述合金组分的铜合金依序实施铸造、热轧、冷轧1、中间退火、冷轧2、溶体化热处理、时效热处理、精冷轧、低温退火各工序，再进行下述[1]和[2]中的至少任一种处理或两种处理，
[1]在上述热轧后缓慢冷却至350℃的工序；
[2]重复进行2次以上上述中间退火和冷轧2的工序。

Claims (9)

1.一种电气、电子部件用铜合金板材，其具有合金组分，所述合金组分包含：总量为0.5~5.0质量%的Ni和Co中的任一种或两种、及0.2~1.5质量%的Si，余量为Cu和不可避免的杂质，其中，该铜合金板材在轧制方向的0.2%屈服强度为500MPa以上、导电率为30%IACS以上、杨氏模量为110GPa以下、挠曲系数为105GPa以下。
2.根据权利要求1所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的所述铜合金板材的朝向轧制方向的(100)面的面积率为30%以上。
3.根据权利要求1或2所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的所述铜合金板材的朝向轧制方向的(111)面的面积率为15%以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，还含有0.05~0.5质量%的Cr。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，还含有选自Zn、Sn、Mg、Ag、Mn及Zr中的一种或两种以上，且其总量为0.01~1.0质量%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其中，通过采用EBSD进行分析而得到的所述铜合金板材的朝向轧制方向的(111)面的面积率为15%以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材，其为连接器用材料。
8.一种连接器，其由权利要求1~6中任一项所述的电气、电子部件用铜合金板材构成。
9.一种电气、电子部件用铜合金板材的制造方法，其是制造权利要求1~6中任一项的电气、电子部件用铜合金板材的方法，该方法包括：对具有所述合金组分的铜合金依序实施铸造、热轧、冷轧1、中间退火、冷轧2、溶体化热处理、时效热处理、精冷轧、低温退火各工序，再进行下述[1]和[2]中的至少任一种处理或两种处理，
[1]在上述热轧后缓慢冷却至350℃的工序；
[2]重复进行2次以上上述中间退火和冷轧2的工序。
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