CN102985572B - 深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法 - Google Patents

深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102985572B
CN102985572B CN201080067876.8A CN201080067876A CN102985572B CN 102985572 B CN102985572 B CN 102985572B CN 201080067876 A CN201080067876 A CN 201080067876A CN 102985572 B CN102985572 B CN 102985572B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quality
copper alloy
alloy plate
crystal
grain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080067876.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102985572A (zh
Inventor
樱井健
阿部良雄
斋藤晃
龟山嘉裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Shindoh Co Ltd filed Critical Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Publication of CN102985572A publication Critical patent/CN102985572A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102985572B publication Critical patent/CN102985572B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/10—Alloys based on copper with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种Cu-Ni-Si系铜合金及其制造方法，使用于取得深冲压加工性、电镀耐热剥离性、弹性极限值的各特性的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性的电气及电子部件。本发明的Cu-Ni-Si系铜合金板含有1.0～3.0质量%的Ni，含有Ni的质量%浓度的1/6～1/4浓度的Si，剩余部分包括Cu和不可避免的杂质，合金组织中的晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值为0.4～0.6，利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS的所有晶粒中的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）为60～70%，弹性极限值为450～600N/mm2，在150℃下1000小时的焊料耐热剥离性良好，深冲压加工性优异。

Description

深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法
技术领域
本发明涉及取得深冲压加工性、焊料耐热剥离性、以及弹性极限值之间的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，适合用于电气及电子部件的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。
背景技术
近年来，伴随着电子设备的轻薄小巧化，端子、连接器等的小型化和轻薄化也得到发展，因此对其要求强度和弯曲加工性，从而代替以往的磷青铜或黄铜这样的固溶强化型铜合金，铜镍硅（Cu-Ni-Si系）合金、铍铜、钛铜这样的析出强化型铜合金的需求增加。
其中，铜镍硅合金是镍硅化合物对铜的固溶极限根据温度显著变化的合金，是一种通过淬火·回火硬化的析出硬化型合金，耐热性和高温强度也良好，强度与导电率的平衡也优异，以往广泛使用于导电用各种弹性和高抗拉用电线等，而最近使用于端子、连接器等电子部件的频率增高。
一般而言，强度与弯曲加工性是相反的性质，即使在铜镍硅合金中，一直以来都在研究如何在维持高强度的同时改善弯曲加工性，从而广泛进行通过调整制造工序，单独或相互控制结晶粒径、析出物的个数和形状、集合组织从而想要改善弯曲加工性的努力。
另外，为了在恶劣环境下在各种电子部件以规定形状使用铜镍硅合金，要求加工的容易性，特别是良好的深冲压加工性、以及高温使用时的焊料耐热剥离性。
在专利文献1中公开了含有1.0～4.0质量%的Ni，相对于Ni含有1/6～1/4浓度的Si，所有晶界中的孪晶边界（Σ3边界）的频率为15～60%的强度、弯曲加工性的平衡优异的电子部件用Cu-Ni-Si系基合金。
在专利文献2中公开了轧制方向的抗拉强度、与轧制方向形成的角度为45°方向的抗拉强度、以及与轧制方向形成的角度为90°方向的抗拉强度这三种抗拉强度间的各差的最大值为100MPa以下的触点材料用铜基析出型合金板材，含有2～4mass％Ni和0.4～1mass%Si，如果需要则进一步含有适量的选自Mg、Sn、Zn、Cr中的至少一种，剩余部分包括铜和不可避免的杂质的铜基析出型合金板材。该触点材料用铜基析出型合金板材对经固溶处理的铜合金板材实施时效热处理，然后实施轧制率30%以下的冷轧来制造，改善用于电子设备等的多功能开关的操作性。
在专利文献3中公开了屈服强度在700N/mm2以上、导电率在35%IACS以上、且弯曲加工性也很优异的铜镍硅（Cu-Ni-Si系）铜合金板。该铜合金板包含Ni：2.5%（质量%，下同）以上小于6.0%，以及Si：0.5%以上且小于1.5%，Ni与Si的质量比Ni/Si为4～5的范围，进一步包含Sn：0.01%以上且小于4%，剩余部分包括铜和不可避免的杂质，具有平均结晶粒径为10μm以下、通过SEM-EBSP法得到的测定结果Cube取向{001}{100}的比例为50%以上的集合组织，通过连续退火得到固溶化再结晶组织之后，进行加工率20%以下的冷轧和400～600℃×1～8小时的时效处理，接着进行加工率1～20%的最终冷轧后，进行400～550℃×30秒以下的短时间退火从而制造。
专利文献1：日本特开2009-263784号公报
专利文献2：日本特开2008-95186号公报
专利文献2：日本特开2006-283059号公报
以往的Cu-Ni-Si系的铜镍硅合金多数为深冲压加工性并不充分，另外，深冲压加工性、焊料耐热剥离性、以及弹性极限值之间的平衡不好，对作为暴露在高温及高振动的长时间中的恶劣使用环境下的电子部件的原材料的适用带来障碍。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种取得深冲压加工性、焊料耐热剥离性、弹性极限值的各特性的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，使用于电气及电子部件的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。
本发明人等深入研究的结果是发现在含有1.0～3.0质量%的Ni，并含有Ni的质量%浓度的1/6～1/4浓度的Si，剩余部分包括Cu和不可避免的杂质的Cu-Ni-Si系铜合金中，合金组织中的晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值为0.4～0.6，利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS在所有晶粒中的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）为60～70%时，弹性极限值为450～600N/mm2，在150℃下1000小时的焊料耐热剥离性良好，深冲压加工性也发挥优异的特性。
进而，还发现晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值主要与150℃下1000小时的焊料耐热剥离性相关，GOS在所有晶粒中的平均值主要与弹性极限值相关，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ的比率（Lσ/L）主要与深冲压加工性相关。
另外，还发现晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值基本上被制造时的最终冷轧的加工率左右，GOS在所有晶粒中的平均值基本上被制造时的连续低温退火时的铜合金板的炉内的张力左右，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ的比率（Lσ/L）基本上被制造时的连续低温退火时的铜合金板在炉内的上浮距离左右。
基于上述见解实施本发明，本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的特征在于，含有1.0～3.0质量%的Ni，并含有Ni的质量%浓度的1/6～1/4浓度的Si，剩余部分包括Cu和不可避免的杂质，合金组织中的晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值为0.4～0.6，利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS在所有晶粒中的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）为60～70%，弹性极限值为450～600N/mm2，在150℃下1000小时的焊料耐热剥离性良好，深冲压加工性优异。
Ni和Si通过进行适当的热处理，形成以Ni2Si为主的金属间化合物的微细粒子。其结果是合金的强度显著增加，同时电导性也上升。
Ni在1.0～3.0质量%，优选在1.5～2.5质量%的范围内添加。Ni小于1.0质量%时无法得到充分的强度。Ni超过3.0质量%时，热轧时产生裂纹。
Si的添加浓度（质量%）设为Ni的添加浓度（质量%）的1/6～1/4。Si添加浓度少于Ni添加浓度的1/6时强度下降，多于Ni添加浓度的1/4时不仅无助于强度，而且过剩的Si造成导电性下降。
晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值小于0.4或者超过0.6时，引起150℃×1000小时下的焊料耐热剥离性的下降。
GOS在所有晶粒中的平均值小于1.2°或者超过1.5°时，引起弹性极限值的下降。
特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ的比率（Lσ/L）小于60%或者超过70%时，引起深冲压加工性的下降。
另外，本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的特征在于，进一步含有0.2～0.8质量%的Sn，0.3～1.5质量%的Zn。
Sn和Zn具有改善强度及耐热性的作用，进而Sn具有耐应力松弛特性的改善作用，Zn具有改善焊料接合的耐热性的作用。Sn在0.2～0.8质量％，Zn在0.3～1.5质量%的范围内添加。少于前述范围时无法得到希望的效果，超过时导电性下降。
另外，本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的特征在于，进一步含有0.001～0.2质量%的Mg。
Mg具有改善应力松弛特性和热加工性的效果，超过0.2质量%时铸造性（铸件表面质量的下降）、热加工性和电镀耐热剥离性下降。
另外，本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的特征在于，进一步含有下述元素中的一种或两种以上。Fe：0.007～0.25质量%，P：0.001～0.2质量%，C：0.0001～0.001质量%，Cr：0.001～0.3质量%，Zr：0.001～0.3质量%。
Fe通过提高热轧性的效果（抑制产生表面裂纹和耳裂纹的效果）以及使Ni与Si的化合物析出微细化而提高电镀的耐热粘附性的效果等，具有提高连接器的可靠性的作用，其含量小于0.007%时上述作用无法得到希望的效果，另一方面，其含量超过0.25%时热轧性效果饱和，反而出现下降倾向，并且也对导电性产生不良影响，因此将其含量确定为0.007～0.25%。
P抑制因弯曲加工引起的弹性的下降，因此具有提高成形加工得到的连接器的插拔特性的作用和提高耐迁移特性的作用，但其含量小于0.001%时无法得到期望的效果，另一方面，其含量超过0.2%时显著损害焊料耐热剥离性，因此将其含量确定为0.001～0.2%。
C具有提高冲孔加工性的作用，进而具有通过使Ni与Si的化合物微细化而提高合金的强度的作用，但其含量小于0.0001%时无法得到期望的效果，另一方面，含有超过0.001%时对热加工性造成不良影响，因此并不优选。所以，C含量确定为0.0001～0.001%。
Cr和Zr除了与C的亲和力强使Cu合金中易于含有C之外，还具有使Ni和Si的化合物进一步微细化并提高合金的强度的作用以及通过自身的析出进一步提高强度的作用，但Cr和Zr之中的一种或两种的含量小于0.001%时无法得到合金的强度提高效果，另一方面，含有超过0.3%时生成Cr和/或Zr的大的析出物，因此电镀性变差，冲孔加工性也变差，并且进一步损害热加工性，因此并不优选。所以，Cr和Zr之中的一种或两种的含量确定为0.001～0.3%。
而且，本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的制造方法的特征在于，本发明的铜合金板的制造方法，通过按顺序包括热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧、低温退火的工序制造铜合金板时，使最终冷轧时的加工率为10～30%，使对连续低温退火时的炉内的铜合金板赋予的张力为300～900N/mm2，使连续低温退火时的炉内的铜合金板的上浮距离为10～20mm进行实施。
最终冷轧时的加工率小于10%或者超过30%时，晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值不在0.4～0.6的范围内。
对连续低温退火时的铜合金板赋予的炉内张力小于300N/mm2或者超过900N/mm2时，GOS在所有晶粒中的平均值不在1.2～1.5°的范围内。
连续低温退火时的铜合金板的炉内上浮距离小于10mm或者超过20mm时，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）不在60～70%的范围内。
有鉴于此，本发明提供一种取得深冲压加工性、电镀耐热剥离性、弹性极限值的各特性的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，使用于电气及电子部件的Cu-Ni-Si系铜合金及其制造方法。
附图说明
图1是表示在本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的制造方法中使用的连续低温退火设备的一例的概要图；
图2是说明在本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的制造方法中使用的连续低温退火炉内的铜板的上浮距离的示意图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。
[铜合金条的成分组成]
本发明的铜合金条材料具有以质量%计含有1.0～3.0质量%的Ni，并含有Ni的质量%浓度的1/6～1/4浓度的Si，剩余部分为Cu和不可避免的杂质的组成。
Ni和Si通过进行适当的热处理，形成以Ni2Si为主的金属间化合物的微细粒子。其结果是合金的强度显著增加，同时电导性也上升。
Ni在1.0～3.0质量%，优选在1.5～2.5质量%的范围内添加。Ni小于1.0质量%时无法得到充分的强度。Ni超过3.0质量%时，热轧时产生裂纹。
Si的添加浓度（质量%）设为Ni的添加浓度（质量%）的1/6～1/4。Si添加浓度少于Ni添加浓度的1/6时强度下降，多于Ni添加浓度的1/4时不仅无助于强度，而且过剩的Si造成导电性下降。
另外，该铜合金相对于上述的基本组成，还可以进一步含有0.2～0.8质量%的Sn，0.3～1.5质量%的Zn。
Sn和Zn具有改善强度及耐热性的作用，进而Sn具有耐应力松弛特性的改善作用，Zn具有改善焊料接合的耐热性的作用。Sn在0.2～0.8质量％，Zn在0.3～1.5质量%的范围内添加。少于前述范围时无法得到希望的效果，超过时导电性下降。
另外，该铜合金相对于上述的基本组成，还可以进一步含有0.01～0.2质量%的Mg。Mg具有改善应力松弛特性和热加工性的效果，在0.001～0.2质量%的范围内添加。超过0.2质量%时铸造性（铸件表面质量的下降）、热加工性和电镀耐热剥离性下降。
另外，该铜合金相对于上述的基本组成，还可以进一步含有下述元素中的一种或两种以上。Fe：0.007～0.25质量%，P：0.001～0.2质量%，C：0.0001～0.001质量%，Cr：0.001～0.3质量%，Zr：0.001～0.3质量%。
Fe通过提高热轧性的效果（抑制产生表面裂纹和耳裂纹的效果）以及使Ni与Si的化合物析出微细化而提高电镀的耐热粘附性的效果等，具有提高连接器的可靠性的作用，其含量小于0.007%时上述作用无法得到希望的效果，另一方面，其含量超过0.25%时热轧性效果饱和，反而出现下降倾向，并且也对导电性产生不良影响，因此将其含量确定为0.007～0.25%。
P抑制因弯曲加工引起的弹性的下降，因此具有提高成形加工得到的连接器的插拔特性的作用和提高耐迁移特性的作用，但其含量小于0.001%时无法得到期望的效果，另一方面，其含量超过0.2%时显著损害焊料耐热剥离性，因此将其含量确定为0.001～0.2%。
C具有提高冲孔加工性的作用，进而具有通过使Ni与Si的化合物微细化而具有提高合金的强度的作用，但其含量小于0.0001%时无法得到期望的效果，另一方面，含有超过0.001%时对热加工性造成不良影响，因此并不优选。所以，C含量确定为0.0001～0.001%。
Cr和Zr除了与C的亲和力强使Cu合金中易于含有C之外，还具有使Ni和Si的化合物进一步微细化并提高合金的强度的作用以及通过自身的析出进一步提高强度的作用，但Cr和Zr之中的一种或两种的含量小于0.001%时无法得到合金的强度提高效果，另一方面，含有超过0.3%时生成Cr和/或Zr的大的析出物，因此电镀性变差，冲孔加工性也变差，并且进一步损害热加工性，因此并不优选。所以，Cr和Zr之中的一种或两种的含量确定为0.001～0.3%。
而且，该Cu-Ni-Si系铜合金板的合金组织中的晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值为0.4～0.6，利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS在所有晶粒中的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）为60～70%，弹性极限值为450～600N/mm2，在150℃下1000小时的耐热剥离性良好，深冲压加工性优异。
[纵横比、GOS、Lσ/L]
合金组织中的晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值如下所示求出。
作为前处理，将10mm×10mm的试料在10%硫酸中浸渍10分钟之后，通过水洗，吹气洒水之后，将洒水后的试料放在日立ハイテクノロジーズ社制造的平面铣床（离子铣床）装置中，以加速电压5kV、入射角5°、照射时间1小时实施表面处理。
接着，通过带TSL公司制造的EBSD系统的日立ハイテクノロジーズ社制造的扫描型电子显微镜S-3400N观察该试料表面。观察条件设为加速电压25kV、测定面积（轧制方向）150μm×150μm。
接着，以步长0.5μm对测定面积内的所有的像素的取向进行测定，将像素间的取向差为5°以上的边界定义为晶界，将由晶界包围的两个以上的像素的集合视为晶粒时，将各晶粒的长轴方向的长度设为a，将短轴方向的长度设为b，将所述b除以所述a得到的值定义为纵横比，求出测定面积内的所有的晶粒的纵横比，算出其平均值。
晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值小于0.4或者超过0.6时，引起150℃×1000小时下的焊料耐热剥离性的下降。
利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS在所有晶粒中的平均值如下所示求出。
作为前处理，将10mm×10mm的试料在10%硫酸中浸渍10分钟之后，通过水洗，吹气洒水之后，将洒水后的试料放在日立ハイテクノロジーズ社制造的平面铣床（离子铣床）装置中，以加速电压5kV、入射角5°、照射时间1小时实施表面处理。
接着，通过带TSL公司制造的EBSD系统的日立ハイテクノロジーズ社制造的扫描型电子显微镜S-3400N观察该试料表面。观察条件设为加速电压25kV、测定面积150μm×150μm。
根据观察结果，所有晶粒中的晶粒内的所有像素间的平均取向差的平均值通过下述条件求出。
以步长0.5μm对测定面积范围内的所有像素的取向进行测定，将相邻的像素间的取向差为5°以上的边界视为晶界。
接着，对于由晶界包围的各个晶粒，都通过（1）式计算晶粒内的所有像素间的取向差的平均值（GOS：Grain Orientation Spread），将该所有的值的平均值作为所有晶粒中的晶粒内的所有像素间的平均取向差、即GOS在所有晶粒中的平均值。此外，将两个像素以上连结的物质作为晶粒。
GOS = Σ i , j = 1 n α ij ( i ≠ j ) n ( n - 1 ) . . . ( 1 )
在上式中，i、j表示晶粒内的像素的编号。
n表示晶粒内的像素数。
αij表示像素i和j的取向差。
GOS在所有晶粒中的平均值小于1.2°或者超过1.5°时，引起弹性极限值的下降。
利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）如下所示求出。特殊晶界为基于结晶学上的CSL理论（Krongerg et.al.：Trans.Met.Soc.AIME，185,501（1949））定义的Σ值具有3≤Σ≤29的晶界（对应晶界），被定义作为该晶界中的固有重位点阵取向缺陷Dq满足Dq≤15°/Σ1/2（D.G.Brandon：Acta.Metallurgica.Vol.14.p1479,1966）的晶界。
作为前处理，将10mm×10mm的试料在10%硫酸中浸渍10分钟之后，通过水洗，吹气洒水之后，将洒水后的试料放在日立ハイテクノロジーズ社制造的平面铣床（离子铣床）装置中，以加速电压5kV、入射角5°、照射时间1小时实施表面处理。
接着，通过带TSL公司制造的EBSD系统的日立ハイテクノロジーズ社制造的扫描型电子显微镜S-3400N观察该试料表面。观察条件设为加速电压25kV、测定面积150μm×150μm。
以步长0.5μm对测定面积范围内的所有像素的取向进行测定，将相邻的像素间的取向差为5°以上的边界视为晶界。
接着，对测定范围内的晶界的所有晶界长度L进行测定，确定相邻的晶粒的界面构成特殊晶界的晶界的位置，并且求出特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与上述测定的晶界的所有晶界长度L的晶界长比率Lσ/L，作为特殊晶界长度比率。
特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ的比率（Lσ/L）小于60%或者超过70%时，引起深冲压加工性的下降。
[制造方法]
本发明的Cu-Ni-Si系铜合金的制造方法的特征在于，通过按顺序包括热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧、低温退火的工序制造铜合金板时，使最终冷轧时的加工率为10～30%，使对连续低温退火时的炉内的铜合金板赋予的张力为300～900N/mm2，使连续低温退火时的炉内的铜合金板的上浮距离为10～20mm进行实施。
最终冷轧时的加工率小于10%或者超过30%时，晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值不在0.4～0.6的范围内，引起焊料耐热剥离性的下降。
对连续低温退火时的铜合金板赋予的炉内张力小于300N/mm2或者超过900N/mm2时，GOS在所有晶粒中的平均值不在1.2～1.5°的范围内，引起弹性极限值的下降。
连续低温退火时的铜合金板的炉内上浮距离小于10mm或者超过20mm时，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）不在60～70%的范围内，引起深冲压加工性的下降。
图1示出在本发明的制造方法中使用的连续低温退火设备的一例。实施了最终冷轧并卷绕在开卷机11上的铜合金板F通过张力控制装置12、张力控制装置14负载规定的张力，通过卧式退火炉13以规定的温度和时间进行低温退火，经由研磨·酸洗装置15卷绕在张力卷取机16上。
本发明中的连续低温退火时的铜合金板F的炉内上浮距离是指如图2所示，通过炉内的热风G来波动行进的铜合金板F的峰值。在图2中，铜合金板F以跨度L的波进行波动，将距离该波的中心的高度设为上浮距离H。该上浮距离H能够通过张力控制装置12、13对铜合金板F赋予的张力与在退火炉13内对铜合金板F吹的热风G的喷出量进行控制。
作为具体的制造方法的一例，举出下述方法。
首先，为了制造本发明的Cu-Ni-Si系铜合金板，混合材料，然后使用还原性气氛的低频熔炉进行熔融铸造得到铜合金锭。接着，将该铜合金锭加热至900～980℃之后，实施热轧作为适度的厚度的热轧板，对该热轧板进行水冷之后，对两面适度地进行平面切削。接着，以轧制率60～90%实施冷轧，制造适度的厚度的冷轧板之后，在710～750℃、保持7～15秒钟的条件下实施连续退火。接着，对完成该连续退火处理的铜板进行酸洗、表面研磨之后，以轧制率60～90%实施冷轧，以制造适度的厚度的冷轧薄板。接着，将这些冷轧薄板在710～780℃下保持7～15秒钟之后进行急冷实施固溶处理之后，在430～470℃下保持3小时实施时效处理之后，进行酸洗处理，进而，以加工率10～30%实施最终冷轧，使对连续低温退火时的炉内的铜合金板的张力为300～900N/mm2，使连续低温退火时的炉内的铜合金板的上浮距离为10～20mm来实施低温退火。
实施例
准备材料以使成为表1所示的成分，使用还原性气氛的低频熔炉熔融后进行铸造，制造了厚度80mm、宽度200mm、长度800mm尺寸的铜合金锭。将该铜合金锭加热至900～980℃之后，通过热轧形成厚度11mm的热轧板，对该热轧板进行水冷之后，对两面进行0.5mm平面切削。接着，以轧制率87%实施冷轧制作厚度1.3mm的冷轧板之后，在以710～750℃保持7～15秒钟的条件下实施连续退火之后，进行酸洗、表面研磨，进而，以轧制率77%实施冷轧制作厚度0.3mm的冷轧板。
将该冷轧板在710～780℃下保持7～15秒钟之后，进行急冷实施固溶处理，继续在430～470℃下保持3小时并实施时效处理，酸洗处理后，进而，在表1所示的条件下实施最终冷轧和连续低温退火，制作铜合金薄板。在该表1中，低温退火炉内的铜合金板的通板状态为波状，图2所示的波的跨度L为30～70mm，示出此时的上浮距离H。
[表1]
接着，对于得到的各试料，测定了纵横比、GOS在所有晶粒中的平均值、特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）、深冲压加工性、弹性极限值、焊料耐热剥离性。
纵横比的平均值如下所示求出。
作为前处理，将10mm×10mm的试料在10%硫酸中浸渍10分钟之后，通过水洗，吹气洒水之后，将洒水后的试料放在日立ハイテクノロジーズ社制造的平面铣床（离子铣床）装置中，以加速电压5kV、入射角5°、照射时间1小时实施表面处理。
接着，通过带TSL公司制造的EBSD系统的日立ハイテクノロジーズ社制造的扫描型电子显微镜S-3400N观察该试料表面。观察条件设为加速电压25kV、测定面积（轧制方向）150μm×150μm。
接着，以步长0.5μm对测定面积内的所有的像素的取向进行测定，将像素间的取向差为5°以上定义为晶界，将由晶界包围的两个以上的像素的集合视为晶粒时，将各晶粒的长轴方向的长度设为a，将短轴方向的长度设为b，将所述b除以所述a得到的值定义为纵横比，求出测定面积内的所有的晶粒的纵横比，算出其平均值。
GOS在所有晶粒中的平均值如下所示求出。
作为前处理，将10mm×10mm的试料在10%硫酸中浸渍10分钟之后，通过水洗，吹气洒水之后，将洒水后的试料放在日立ハイテクノロジーズ社制造的平面铣床（离子铣床）装置中，以加速电压5kV、入射角5°、照射时间1小时实施表面处理。
接着，通过带TSL公司制造的EBSD系统的日立ハイテクノロジーズ社制造的扫描型电子显微镜S-3400N观察该试料表面。观察条件设为加速电压25kV、测定面积150μm×150μm。
根据观察结果，所有晶粒中的晶粒内的所有像素间的平均取向差的平均值通过下述条件求出。
以步长0.5μm对测定面积范围内的所有像素的取向进行测定，将相邻的像素间的取向差为5°以上的边界视为晶界。
接着，对于由晶界包围的各个晶粒，通过（1）式计算晶粒内的所有像素间的取向差的平均值（GOS：Grain Orientation Spread），将该所有的值的平均值作为所有晶粒中的晶粒内的所有像素间的平均取向差、即GOS的所有晶粒中的平均值。此外，将两个像素以上连结的物质作为晶粒。
GOS = Σ i , j = 1 n α ij ( i ≠ j ) n ( n - 1 ) . . . ( 1 )
在上式中，i、j表示晶粒内的像素的编号。
n表示晶粒内的像素数。
αij表示像素i和j的取向差。
特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）如下所示求出。
作为前处理，将10mm×10mm的试料在10%硫酸中浸渍10分钟之后，通过水洗，吹气洒水之后，将洒水后的试料放在日立ハイテクノロジーズ社制造的平面铣床（离子铣床）装置中，以加速电压5kV、入射角5°、照射时间1小时实施表面处理。
接着，通过带TSL公司制造的EBSD系统的日立ハイテクノロジーズ社制造的扫描型电子显微镜S-3400N观察该试料表面。观察条件设为加速电压25kV、测定面积150μm×150μm。
以步长0.5μm对测定面积范围内的所有像素的取向进行测定，将相邻的像素间的取向差为5°以上的边界视为晶界。
接着，对测定范围内的晶界的所有晶界长度L进行测定，确定相邻的晶粒的界面构成特殊晶界的晶界的位置，并且求出特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与上述测定的晶界的所有晶界长度L的晶界长比率Lσ/L，作为特殊晶界长度比率。
深冲压加工性如下所示求出。
使用仪力信公司制造的试验机，在冲孔直径：Φ10mm，润滑剂：润滑脂的条件下，制作杯子，观察外观，良好的制品为○，耳部产生缺损或裂纹的制品为×。
弹性极限值如下所示求出。
基于JIS-H3130，通过力矩试验测定永久偏转量，算出R.T.中的Kb0.1（与永久偏转量0.1mm对应的固定端中的表面最大应力值）。
焊料耐热剥离性如下所示求出。
将得到的各试料切断为宽度10mm、长度50mm的条状，将其在230℃±5℃的60%Sn-40%Pb焊料中浸渍5秒钟。助焊剂使用25%的松香-乙醇。将该材料在150℃下加热1000小时，以与板厚相同的弯曲半径弯曲90°，将其恢复之后，用肉眼观察弯曲部的焊料有无剥离。
表2示出这些测定结果。
[表2]
根据表2可知本发明的Cu-Ni-Si系铜合金取得深冲压加工性、焊料耐热剥离性、弹性极限值的各特性的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，适于在暴露在高温及高振动的长时间下的恶劣使用环境下的电子部件的使用。
以上对本发明的实施方式的制造方法进行了说明，本发明并不限定于该记载，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够施加各种变更。
产业上的可利用性
本发明取得深冲压加工性、焊料耐热剥离性、以及弹性极限值之间的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，适用于电气及电子部件的用途。
符号说明
11  开卷机
12  张力控制装置
13  卧式退火炉
14  张力控制装置
15  研磨·酸洗装置
16  张力卷取机
F   铜合金板
G   热风

Claims (6)

1.一种Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，含有1.0～3.0质量％的Ni，并含有Ni的质量％浓度的1/6～1/4浓度的Si，剩余部分包括Cu和不可避免的杂质，合金组织中的晶粒的纵横比、即晶粒的短径/晶粒的长径的平均值为0.4～0.6，利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS在所有晶粒中的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率Lσ/L为60～70％，弹性极限值为450～600N/mm2，在150℃下1000小时的焊料耐热剥离性良好，深冲压加工性优异。
2.根据权利要求1所述的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，进一步含有0.2～0.8质量％的Sn，0.3～1.5质量％的Zn。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，进一步含有0.001～0.2质量％的Mg。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，进一步含有Fe：0.007～0.25质量％、P：0.001～0.2质量％、C：0.0001～0.001质量％、Cr：0.001～0.3质量％和Zr：0.001～0.3质量％中的一种或两种以上。
5.根据权利要求3所述的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，进一步含有Fe：0.007～0.25质量％、P：0.001～0.2质量％、C：0.0001～0.001质量％、Cr：0.001～0.3质量％和Zr：0.001～0.3质量％中的一种或两种以上。
6.一种Cu-Ni-Si系铜合金的制造方法，其特征在于，为权利要求1所述的铜合金板的制造方法，通过按顺序包括热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧、低温退火的工序制造铜合金板时，使最终冷轧时的加工率为10～30％，使对连续低温退火时的炉内的铜合金板赋予的张力为300～900N/mm2，使连续低温退火时的炉内的铜合金板的上浮距离为10～20mm进行实施。
CN201080067876.8A 2010-07-07 2010-07-07 深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法 Active CN102985572B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/061532 WO2012004868A1 (ja) 2010-07-07 2010-07-07 深絞り加工性に優れたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系銅合金板及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102985572A CN102985572A (zh) 2013-03-20
CN102985572B true CN102985572B (zh) 2014-09-03

Family

ID=45418132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080067876.8A Active CN102985572B (zh) 2010-07-07 2010-07-07 深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9435016B2 (zh)
EP (1) EP2592164B1 (zh)
JP (1) JP4830048B1 (zh)
KR (1) KR101703679B1 (zh)
CN (1) CN102985572B (zh)
WO (1) WO2012004868A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8876990B2 (en) 2009-08-20 2014-11-04 Massachusetts Institute Of Technology Thermo-mechanical process to enhance the quality of grain boundary networks
JP5724257B2 (ja) * 2010-09-14 2015-05-27 三菱マテリアル株式会社 電子部品用銅又は銅合金圧延板及びその製造方法
JP5685869B2 (ja) * 2010-09-14 2015-03-18 三菱マテリアル株式会社 太陽電池パネルのインターコネクター用銅圧延箔及びその製造方法
US20120192997A1 (en) * 2011-02-01 2012-08-02 Mitsubishi Materials Corporation Thermo-mechanical process to enhance the quality of grain boundary networks in metal alloys
JP6126791B2 (ja) * 2012-04-24 2017-05-10 Ｊｘ金属株式会社 Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金
KR101274063B1 (ko) * 2013-01-22 2013-06-12 한국기계연구원 배향된 석출물을 가지는 금속복합재료 및 이의 제조방법
CN104046841A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 南京金基合金材料有限公司 一种结晶器挡块合金材料
JP6488951B2 (ja) * 2014-09-25 2019-03-27 三菱マテリアル株式会社 鋳造用モールド材及びＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材
CN107109534B (zh) * 2014-12-12 2018-11-09 新日铁住金株式会社 取向铜板、铜箔叠层板、挠性电路板以及电子设备
JP6228941B2 (ja) * 2015-01-09 2017-11-08 Ｊｘ金属株式会社 めっき層を有するチタン銅
KR20160117210A (ko) 2015-03-30 2016-10-10 제이엑스금속주식회사 Cu-Ni-Si 계 압연 구리 합금 및 그 제조 방법
US11753733B2 (en) * 2017-06-01 2023-09-12 Mitsubishi Materials Corporation Method for producing high-purity electrolytic copper
TWI733089B (zh) * 2018-03-13 2021-07-11 日商古河電氣工業股份有限公司 銅合金板材及其製造方法以及電氣電子機器用散熱零件及遮蔽殼
CN111621668B (zh) * 2020-05-21 2022-02-15 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种镍硅系铜合金带材及其制备方法
JP7538766B2 (ja) 2020-05-27 2024-08-22 日本碍子株式会社 Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法
CN116694954B (zh) * 2023-06-30 2023-12-22 宁波博威合金板带有限公司 一种铜合金板带及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101503770A (zh) * 2007-02-13 2009-08-12 同和金属技术有限公司 Cu-Ni-Si系铜合金板材及其制造方法
CN101512026A (zh) * 2006-09-25 2009-08-19 日矿金属株式会社 Cu-Ni-Si系合金

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03162553A (ja) 1989-11-22 1991-07-12 Nippon Mining Co Ltd 曲げ加工性の良好な高強度高導電銅合金の製造方法
JP3334157B2 (ja) 1992-03-30 2002-10-15 三菱伸銅株式会社 スタンピング金型を摩耗させることの少ない銅合金条材
JP3797786B2 (ja) * 1998-03-06 2006-07-19 株式会社神戸製鋼所 電気・電子部品用銅合金
JP4729680B2 (ja) 2000-12-18 2011-07-20 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 プレス打ち抜き性に優れた銅基合金
JP4175920B2 (ja) 2003-03-07 2008-11-05 日鉱金属株式会社 高力銅合金
JP4566048B2 (ja) 2005-03-31 2010-10-20 株式会社神戸製鋼所 曲げ加工性に優れた高強度銅合金板及びその製造方法
JP4501818B2 (ja) * 2005-09-02 2010-07-14 日立電線株式会社 銅合金材およびその製造方法
JP5170864B2 (ja) * 2006-09-13 2013-03-27 古河電気工業株式会社 接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法
US9034123B2 (en) * 2007-02-13 2015-05-19 Dowa Metaltech Co., Ltd. Cu—Ni—Si-based copper alloy sheet material and method of manufacturing same
CN101946014A (zh) * 2008-02-18 2011-01-12 古河电气工业株式会社 铜合金材料
CN101981212A (zh) 2008-03-31 2011-02-23 Jx日矿日石金属株式会社 用于导电性弹性材料的Cu-Ni-Si系合金

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101512026A (zh) * 2006-09-25 2009-08-19 日矿金属株式会社 Cu-Ni-Si系合金
CN101503770A (zh) * 2007-02-13 2009-08-12 同和金属技术有限公司 Cu-Ni-Si系铜合金板材及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2592164A1 (en) 2013-05-15
WO2012004868A1 (ja) 2012-01-12
EP2592164A4 (en) 2015-07-15
US9435016B2 (en) 2016-09-06
KR20130122536A (ko) 2013-11-07
JP4830048B1 (ja) 2011-12-07
CN102985572A (zh) 2013-03-20
US20130167988A1 (en) 2013-07-04
EP2592164B1 (en) 2016-07-06
KR101703679B1 (ko) 2017-02-07
JPWO2012004868A1 (ja) 2013-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102985572B (zh) 深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法
JP4677505B1 (ja) 電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ系銅合金及びその製造方法
JP5441876B2 (ja) 電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ系銅合金及びその製造方法
TWI381398B (zh) Cu-Ni-Si alloy for electronic materials
JP3838521B1 (ja) 高強度および優れた曲げ加工性を備えた銅合金およびその製造方法
JP4857395B1 (ja) Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金及びその製造方法
CN101842506B (zh) 强度、弯曲加工性、抗应力松弛性能优异的铜合金材料及其制造方法
US10294554B2 (en) Copper alloy sheet material, connector, and method of producing a copper alloy sheet material
KR20120104553A (ko) 저영율을 갖는 구리합금판재 및 그 제조법
CN101743333A (zh) 铜合金板
KR20090023422A (ko) 전기 전자 부품용 구리 합금판
CN102549180A (zh) 电子材料用Cu－Ni－Si－Co系铜合金和其制造方法
CN103443309B (zh) 铜合金板材及其制造方法
CN106661673A (zh) 铜合金板材、连接器以及铜合金板材的制造方法
US20110038753A1 (en) Copper alloy sheet material
TW201842205A (zh) Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金板材及製造方法和使用該板材的零件
CN103547692B (zh) 深拉深加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法
JP6222885B2 (ja) 電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ系銅合金
JP6345290B1 (ja) プレス加工後の寸法精度を改善した銅合金条
JP2013104082A (ja) Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金及びその製造方法
JP6730784B2 (ja) 電子部品用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ合金
CN105189793A (zh) 电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用导电元件及端子
JP5123720B2 (ja) 耐熱性に優れた電気電子部品用銅合金板
JP2008024995A (ja) 耐熱性に優れた電気電子部品用銅合金板
JP5039863B1 (ja) コルソン合金及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant