CN103842531A - 电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料及电子设备用组件 - Google Patents

电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料及电子设备用组件 Download PDF

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CN103842531A CN201280047171.9A CN201280047171A CN103842531A CN 103842531 A CN103842531 A CN 103842531A CN 201280047171 A CN201280047171 A CN 201280047171A CN 103842531 A CN103842531 A CN 103842531A
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Abstract

本发明提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性，且适合于端子、连接器、继电器及引线框架等电子设备用组件的电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料及电子设备用组件。本发明的电子设备用铜合金以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且剩余部分实际上为Cu及不可避免的杂质，且将Mg的浓度设为X原子%时，导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内，且平均粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。并且，中间热处理后且精加工前的铜材的平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。

Description

电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料及电子设备用组件
技术领域
本发明涉及一种适合于例如连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料及电子设备用组件。
本申请基于2011年11月7日在日本申请的日本专利申请第2011-243869号主张优先权，将其内容援用于本说明书中。
背景技术
以往，随着电子设备和电气设备等的小型化，谋求用于这些电子设备和电气设备等的连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的小型化及薄壁化。因此，作为构成电子设备用组件的材料，要求弹性、强度、导电率优异的铜合金。尤其，如在非专利文献1中所记载，作为用作连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的铜合金，优选屈服强度较高且拉伸弹性模量较低的铜合金。
因此，作为弹性、强度、导电率优异的铜合金，例如在专利文献1中提供有Cu-Ni-Si合金（所谓科森铜镍硅合金）。该科森铜镍硅合金为使Ni2Si析出物分散的析出固化型合金，具有比较高的导电率、强度及耐应力松弛特性。因此，多用作汽车用端子和信号系统小型端子用途，近年来，积极地进行着开发。
另外，作为其他合金，开发出非专利文献2中所记载的Cu-Mg合金、及专利文献2中所记载的Cu-Mg-Zn-B合金等。
如从图1所示的Cu-Mg系状态图可知，这些Cu-Mg合金中的Mg的含量为3.3原子%以上时，通过进行固溶处理（500℃至900℃）和析出处理，能够使由Cu和Mg构成的金属间化合物析出。即，即使在这些Cu-Mg合金中，与上述科森铜镍硅合金同样地，能够通过析出固化而具有比较高的导电率和强度。
专利文献1：日本特开平11-036055号公报
专利文献2：日本特开平07-018354号公报
非专利文献1：野村幸矢、「コネクタ用高性能銅合金条の技術動向と当社の開発戦略」、神戸製鋼技報（野村幸矢，《连接器用高性能铜合金条的技术动向与本公司的开发战略》，神户制钢技报）Vol.54No.1（2004）p.2～8
非专利文献2：掘茂徳、他2名、「Ｃｕ－Ｍｇ合金における粒界型析出」、伸銅技術研究会誌（掘茂德等3人，《Cu-Mg合金中的晶界型析出》，伸铜技术研究会杂志）Vol.19（1980）p.115～124
然而，专利文献1中所公开的科森铜镍硅合金中，拉伸弹性模量为相对较高的126～135GPa。其中，在具有插片上推雌型端子的弹簧接触部而被插入的结构的连接器中，若构成连接器的材料的拉伸弹性模量较高，则有可能因插入时的接触压力急剧变动，进而容易超过弹性界限而塑性变形，因此不优选。
并且，非专利文献2及专利文献2中所记载的Cu-Mg合金中，使由Cu和Mg构成的金属间化合物析出，因此存在拉伸弹性模量较高的倾向，如上所述作为连接器并不优选。
另外，母相中分散有很多粗大的由Cu和Mg构成的金属间化合物，因此在弯曲加工时以这些金属间化合物为起点易产生裂纹等，因此存在无法成型形状复杂的电子设备用组件的问题。
发明内容
该发明是鉴于上述事实而完成的，其目的在于提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性，且适合于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料及电子设备组件。
为了解决该课题，本发明的发明人等进行深入研究的结果得到以下见解：通过将Cu-Mg合金固溶化之后对其进行骤冷而制作的Cu-Mg过饱和固溶体的加工固化型铜合金中，显示出低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性。并且，由该Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合金中，通过控制平均晶体粒径，能够提高屈服强度，且能够确保弯曲加工性。
本发明是基于相关见解而完成的，其中，本发明的一方式的电子设备用铜合金由Cu和Mg的二元合金构成，且所述二元合金以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，并且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成，且将Mg的浓度设为X原子%时，导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内，平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。
并且，本发明的另一方式的电子设备用铜合金，其由Cu和Mg的二元合金构成，且所述二元合金以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，并且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成，且将Mg的浓度设为X原子%时，导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内，且中间热处理后且精加工前的铜材的平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。
设为上述结构的电子设备用铜合金中，以固溶限度以上的3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，并且，将Mg的含量设为X原子%时，导电率σ在上述公式的范围内，因此成为Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
由这种Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合金中，存在拉伸弹性模量下降的倾向，即使例如应用于插片上推雌型端子的弹簧接触部而被插入的结构的连接器中，也可抑制插入时的接触压力的变动，并且，由于弹性界限较广，因此不会轻易塑性变形。因此，尤其适合于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件。
并且，Mg过饱和固溶，因此在母相中未广泛分散有成为裂纹的起点的粗大的金属间化合物，弯曲加工性得以提高。因此，能够成型连接器等端子、继电器及引线框架等形状复杂的电子设备用组件等。
另外，由于使Mg过饱和固溶，因此能够通过加工固化来提高强度。
并且，上述本发明的一方式及另一方式的电子设备用铜合金中，平均晶体粒径设为在1μm以上且100μm以下的范围内，或者，中间热处理后且精加工前的铜材的平均晶体粒径设为在1μm以上且100μm以下的范围内，因此能够提高屈服强度。
并且，由于晶体粒径设为1μm以上，因此能够确保耐应力松弛特性。另外，由于晶体粒径设为100μm以下，因此能够提高弯曲加工性。
其中，本发明的一方式及另一方式的电子设备用铜合金中，在根据SEM-EBSD法测定的结果中，优选CI值（Confidence Index）为0.1以下的区域的比例为80%以下。
此时，加工组织没有显著扩大，存在有再结晶组织，从而能够确保弯曲加工性。
另外，以扫描电子显微镜进行观察时，优选粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。
此时，以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的析出得到抑制，成为Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。因此，母相中未分散有很多粗大的以Cu和Mg为主成分的成为裂纹的起点的金属间化合物，因此弯曲加工性得以提高。
另外，对于粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数，使用场发射式扫描电子显微镜以倍率：5万倍、视场：约4.8μm2观察10个视场来进行计算。
并且，以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的粒径为金属间化合物的长径（以在中途不与晶界接触为条件，在晶粒内能够引出的最长直线的长度）和短径（在与长径直角相交的方向上，以在中途不与晶界接触为条件，能够引出的最长直线的长度）的平均值。
另外，上述本发明的一方式及另一方式的电子设备用铜合金中，优选拉伸弹性模量E设为125GPa以下，0.2%屈服强度σ0.2设为400MPa以上。
当拉伸弹性模量E为125GPa以下，且0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上时，弹性能量系数（σ0.2 2/2E）升高，不易塑性变形，因此尤其适合于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件中。
本发明的一方式及另一方式的电子设备用铜合金的制造方法为制造上述电子设备用铜合金的电子设备用铜合金的制造方法，其中，该制造方法具备：中间加工工序，对铜材通过冷加工或温加工来塑性加工成预定的形状，其中，所述铜材由Cu和Mg的二元合金构成，且以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成；及中间热处理工序，对在所述中间加工工序中进行塑性加工的铜材进行热处理，所述中间热处理工序后的铜材的平均晶体粒径设在1μm以上且100μm以下的范围内。
根据该结构的电子设备用铜合金的制造方法，通过对上述组成的铜材通过冷加工或温加工来塑性加工成预定的形状的中间加工工序、及对在所述中间加工工序中进行塑性加工的铜材进行热处理的中间热处理工序，铜材实际上成为微细的再结晶组织，平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。因此，能够制造高屈服强度、弯曲加工性优异的电子设备用铜合金。
优选地，所述中间加工工序中，在-200℃至200℃的范围内以加工率50%以上进行塑性加工，所述中间热处理工序中，加热至400℃以上且900℃以下而保持预定时间之后，以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下。
此时，通过在中间加工工序中，向铜材导入应变，在中间热处理工序中设为再结晶组织，从而能够将中间热处理工序后的铜材的平均晶体粒径设在1μm以上且100μm以下的范围内。并且，由于构成为以200℃/min以上的冷却速度进行冷却，因此能够抑制以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的析出，且能够制造设为是Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体的电子设备用铜合金。
本发明的一方式及另一方式的电子设备用铜合金塑性加工材料，由上述电子设备用铜合金构成，且拉伸弹性模量E为125GPa以下，0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
根据该结构的电子设备用铜合金塑性加工材料，弹性能量系数（σ0.2 2/2E）较高，不易塑性变形。
另外，该说明书中塑性加工材料是指在任一制造工序中实施了塑性加工的铜合金。
并且，上述电子设备用铜合金塑性加工材料，优选用作构成连接器等端子、继电器及引线框架等的铜材。
另外，本发明的一方式及另一方式的电子设备用组件，其中，该电子设备用组件由上述的电子设备用铜合金构成。
该结构的电子设备用组件（例如连接器等端子、继电器及引线框架）的拉伸弹性模量较低，且屈服强度较高，因此弹性能量系数（σ0.2 2/2E）较高，不易塑性变形。
根据本发明，能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性，且适合于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料以及电子设备用组件。
附图说明
图1是Cu-Mg系状态图。
图2是本实施方式的电子设备用铜合金的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式的电子设备用铜合金进行说明。
本实施方式的电子设备用铜合金，由Cu和Mg的二元合金构成，所述二元合金以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成。
并且，将Mg的含量设为X原子%时，导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内。
并且，通过扫描电子显微镜观察的粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。
并且，电子设备用铜合金的平均晶体粒径设在1μm以上且100μm以下的范围内。另外，更优选平均晶体粒径设在1μm以上且50μm以下的范围内，进一步优选设在1μm以上且30μm以下的范围内。
其中，优选根据JIS H0501的切断法测定平均晶体粒径。
并且，晶体粒径超过10μm时，优选使用光学显微镜测定平均晶体粒径。另一方面，晶体粒径为10μm以下时，优选通过SEM-EBSD（Electron BackscatterDiffraction Patterns）测定装置测定平均晶体粒径。
另外，本实施方式的电子设备用铜合金中，在根据SEM-EBSD法测定的结果中，CI值为0.1以下的区域的比例为80%以下。
并且，该电子设备用铜合金的拉伸弹性模量E为125GPa以下，0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
（组成）
Mg是具有不会大幅降低导电率而提高强度，并且提高再结晶温度的作用效果的元素。并且，通过使Mg在母相中固溶，拉伸弹性模量抑制得较低，且可获得优异的弯曲加工性。
其中，Mg的含量小于3.3原子%时，其作用效果无法奏效。另一方面，若Mg的含量超过6.9原子%，则为了固溶化而进行热处理时，有可能导致残留以Cu和Mg为主成分的金属间化合物，从而在之后的塑性加工等中产生裂纹。
因这种理由，将Mg的含量设为3.3原子%以上且6.9原子%以下。
另外，若Mg的含量较少，则强度无法充分提高，且无法将拉伸弹性模量抑制得足够低。并且，由于Mg为活性元素，有可能因过量添加而在熔解铸造时卷入与氧发生反应而生成的Mg氧化物。因此，更优选将Mg的含量设定在3.7原子%以上且6.3原子%以下的范围。
另外，作为不可避免的杂质，可举出Sn、Zn、Al、Ni、Fe、Co、Ag、Mn、B、P、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土类元素、Cr、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Si、Ge、As、Sb、Ti、Tl、Pb、Bi、S、O、C、Be、N、H、Hg等。这些不可避免的杂质以总量计优选为0.3质量%以下。尤其，优选设为Sn小于0.1质量%，Zn小于0.01质量%。这是因为，若添加0.1质量%以上的Sn，则易引起以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的析出，并且若添加0.01质量%以上的Zn，则在熔解铸造工序中产生烟尘并附着在炉或模具的部件上，从而使铸块的表面品质劣化，并且使耐应力腐蚀裂纹性劣化。
（导电率σ）
Cu和Mg的二元合金中，将Mg的含量设为X原子%时，导电率σ在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内时，几乎不存在以Cu和Mg为主成分的金属间化合物。
即，导电率σ超过上述公式的范围时，大量存在以Cu和Mg为主成分的金属间化合物，且尺寸也比较大，因此弯曲加工性大幅劣化。并且，生成以Cu和Mg为主成分的金属间化合物，且Mg的固溶量较少，从而导致拉伸弹性模量也上升。因此，调整制造条件以使导电率σ在上述公式的范围内。
另外，为了使上述作用效果可靠地奏效，优选导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0300×X2+0.6763×X+1.7）｝×100的范围内。此时，以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的量更少，因此弯曲加工性进一步提高。
为了使上述作用效果更可靠地奏效，更优选导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0292×X2+0.6797×X+1.7）｝×100的范围内。此时，以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的量更加少，因此弯曲加工性进一步提高。
（CI值）
CI值为0.1以下的测定点的比例超过80%时，加工时导入的应变较大，且为加工组织显著扩大的状态，因此有可能导致弯曲加工性劣化。因此，CI值为0.1以下的测定点的比例优选设为80%以下。更优选的上述测定点的比例的范围为3%以上75%以下，进一步优选为5%以上70%以下。
另外，CI值为以通过EBSD装置的分析软件OIM Analysis（Ver.5.3）测定的值，当进行评价的分析点的晶体图案不良（即为加工组织）时，CI值变成0.1以下。因此，CI值为0.1以下的测定点的比例为80%以下时，维持应变相对较少的组织，弯曲加工性得以确保。
（组织）
本实施方式的电子设备用铜合金中，以扫描电子显微镜进行观察的结果，粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。即，几乎不会析出以Cu和Mg为主成分的金属间化合物，Mg在母相中固溶。
其中，若由于固溶化不完全或固溶化后有以Cu和Mg为主成分的金属间化合物析出，从而存在大量尺寸较大的金属间化合物，则这些金属间化合物成为裂纹的起点，在加工时产生裂纹或使弯曲加工性大幅劣化。并且，若以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的量较多，则拉伸弹性模量上升，因此不优选。另外，优选本发明的铜合金中产生的金属间化合物的粒径的上限值为5μm，更优选为1μm。
对组织进行调查的结果，粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物在合金中为1个/μm2以下时，即以Cu和Mg为主成分的金属间化合物不存在或少量存在时，可获得良好的弯曲加工性和低拉伸弹性模量。
另外，为了使上述作用效果可靠地奏效，更优选粒径0.05μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的个数在合金中为1个/μm2以下。
另外，对于以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数，使用场发射式扫描电子显微镜以倍率：5万倍、视场：约4.8μm2观察10个视场并计算其平均值。
并且，以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的粒径为金属间化合物的长径（以在中途不与晶界接触为条件，在晶粒内能够引出的最长直线的长度）和短径（在与长径直角相交的方向上，以在中途不与晶界接触为条件，能够引出的最长直线的长度）的平均值。
接着，参考图2所示的流程图对设为这种结构的本实施方式的电子设备用铜合金的制造方法进行说明。
另外，在下述制造方法中，作为加工工序而使用轧制时，加工率相当于轧制率。
（熔解/铸造工序S01）
首先，在熔解铜原料而获得的熔融铜中添加前述元素来进行成分调整并制作熔融铜合金。另外，添加Mg时能够使用Mg单体或Cu-Mg母合金等。并且，也可以将含有Mg的原料与铜原料一起熔解。并且，也可以使用本合金的再生材料及碎片材料。
其中，熔融铜优选纯度为99.99质量%以上的所谓4NCu。并且，在熔解工序中为了抑制Mg的氧化，优选使用真空炉或者设为惰性气体气氛或还原性气氛的气氛炉。
并且，将已进行成分调整的熔融铜合金注入到铸模中来制作铸块。另外，考虑批量生产时，优选使用连续铸造法或半连续铸造法。
（加热工序S02）
接着，为了所获得的铸块的均匀化及固溶化而进行加热处理。在铸块内部存在在凝固过程中由于Mg偏析并浓缩而产生的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物等。因此，为了消除或减少这些偏析及金属间化合物等，进行将铸块加热至400℃以上且900℃以下的加热处理，由此在铸块内使Mg均匀地扩散，并使Mg在母相中固溶。另外，该加热工序S02优选在非氧化性或还原性气氛中实施。
其中，加热温度小于400℃时，固溶化不完全，母相中有可能残留较多以Cu和Mg为主成分的金属间化合物。另一方面，若加热温度超过900℃，则存在铜材的一部分成为液相而组织或表面状态不均匀的可能性。因此，将加热温度设定在400℃以上且900℃以下的范围内。更优选设为500℃以上且850℃以下，进一步优选设为520℃以上且800℃以下。
（骤冷工序S03）
并且，在加热工序S02中将已加热至400℃以上且900℃以下的铜材以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度。通过该骤冷工序S03可抑制在母相中固溶的Mg作为以Cu和Mg为主成分的金属间化合物析出，并能够将通过扫描电子显微镜观察的粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。即，能够将铜材作为Cu-Mg过饱和固溶体。
另外，为了粗加工的效率化和组织的均一化，也可以设为在前述加热工序S02之后实施热加工，并在该热加工之后实施上述骤冷工序S03的结构。此时，对塑性加工方法并无特别限定，例如当最终形态为板或条时能够采用轧制，当为线或棒时能够采用拉丝、挤压或沟槽轧制等，当为块状时能够采用锻造或冲压。
（中间加工工序S04）
根据需要对已经过加热工序S02及骤冷工序S03的铜材进行切断，并且为了去除在加热工序S02及骤冷工序S03等中生成的氧化膜等，根据需要进行表面磨削。并且，塑性加工成预定形状。通过该中间加工工序S04，能够在后述的中间热处理工序S05后获得再结晶组织。
另外，该中间加工工序S04中的温度条件并无特别限定，但优选将加工温度设定在成为冷加工或温加工的-200℃～200℃的范围内。并且，以接近最终形状的方式适当选择加工率，但为了获得再结晶组织，优选将加工率设为20%以上。对加工率的上限并无特别限定，但从防止裂边的观点考虑优选为99.9%。
其中，对塑性加工方法并无特别限定，例如最终形态为板或条时能够采用轧制，当为线或棒时能够采用拉丝、挤压或沟槽轧制，当为块状时能够采用锻造或冲压。另外，为了彻底固溶化，也可以重复S02～S04。
（中间热处理工序S05）
在中间加工工序S04之后，以彻底固溶化、再结晶组织化或用于提高加工性的软化为目的来实施热处理。
其中，对中间热处理的温度条件并无限定，但为了实质性的获得再结晶组织，优选设为400℃以上且900℃以下。更优选设为500℃以上且800℃以下。并且，优选在非氧化气氛或还原性气氛中进行热处理。
其中，在中间热处理工序S05中，将已加热至400℃以上且900℃以下的铜材以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下。
通过如此骤冷可抑制在母相中固溶的Mg作为以Cu和Mg为主成分的金属间化合物而析出，且能够将通过扫描电子显微镜观察的粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。即，能够将铜材作为Cu-Mg过饱和固溶体。
另外，也可重复实施中间加工工序S04及中间热处理工序S05。
（精加工工序S06）
将中间热处理工序S05之后的铜材精塑性加工成预定形状。通过该精加工工序S06，可实现屈服强度的提高。另外，该精加工工序S06中的温度条件无特别限定，但优选在-200℃以上且200℃以下的范围内进行。并且，以接近最终形状的方式适当选择加工率，但优选设为0～95%。更优选为10～80%。
其中，对塑性加工方法并无特别限定，例如最终形态为板或条时能够采用轧制，当为线或棒时能够采用拉丝、挤压或沟槽轧制，当为块状时能够采用锻造或冲压。
（精热处理工序S07）
接着，对于通过精加工工序S06获得的塑性加工材料，为了提高耐应力松弛特性、及进行低温退火固化，或为了去除残余应变，实施精热处理。
热处理温度优选设在超过200℃且800℃以下的范围内。另外，该精热处理工序S07中，需要设定热处理条件（温度、时间、冷却速度），以免已固溶化的Mg析出。例如优选设为250℃、10秒钟～24小时左右，300℃、5秒钟～4小时左右，500℃、0.1秒钟～60秒钟左右。优选在非氧化气氛或还原性气氛中进行。
并且，作为冷却方法优选水淬等，将已加热的所述铜材以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下。通过如此骤冷可抑制在母相中固溶的Mg作为以Cu和Mg为主成分的金属间化合物析出，能够将通过扫描电子显微镜观察的粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。即，能够将铜材作为Cu-Mg过饱和固溶体。
另外，也可以重复实施上述精加工工序S06和精热处理工序S07。另外，中间热处理工序和精热处理工序能够通过是否以使中间加工工序或精加工工序中的塑性加工后的组织再结晶化为目的来进行区别。
如此，制造出本实施方式的电子设备用铜合金。并且，本实施方式的电子设备用铜合金，其拉伸弹性模量E为125GPa以下，0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
并且，将Mg的含量设为X原子%时，导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内。
另外，本实施方式的电子设备用铜合金的平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。
并且，本实施方式的电子设备用铜合金，根据SEM-EBSD法进行测定的结果，CI值为0.1以下的区域的比例为80%以下。
根据如上构成的本实施方式的电子设备用铜合金，在Cu和Mg的二元合金中，以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且将Mg的含量设为X原子%时，导电率σ（%IACS）在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内。另外，通过扫描电子显微镜观察的粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。
即，本实施方式的电子设备用铜合金为Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
由这种Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合金中，存在拉伸弹性模量下降的倾向，即使例如应用于插片上推雌型端子的弹簧接触部而被插入的结构的连接器中，也可抑制插入时的接触压力变动，并且，由于弹性界限较广，因此不会轻易塑性变形。因此，尤其适合于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件。
并且，Mg过饱和固溶，因此在母相中未广泛分散有成为裂纹的起点的粗大的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物，因此弯曲加工性得以提高。因此，能够成型连接器等端子、继电器及引线框架等形状复杂的电子设备用组件。
另外，由于使Mg过饱和固溶，因此强度通过加工固化而提高，因此能够具有比较高的强度。
并且，由于为由Cu、Mg及不可避免的杂质构成的Cu和Mg的二元合金，因此因其他元素引起的导电率的下降得到抑制，且能够使导电率变得较高。
并且，本实施方式的电子设备用铜合金中，由于将平均晶体粒径设在1μm以上且100μm以下的范围内，因此屈服强度值得以提高。具体而言，由于将拉伸弹性模量E设为125GPa以下，且0.2%屈服强度σ0.2设为400MPa以上，因此弹性能量系数（σ0.2 2/2E）升高而不会轻易塑性变形。
并且，本实施方式的电子设备用铜合金中，由于将平均晶体粒径设为1μm以上，因此能够确保耐应力松弛特性。另外，由于将晶体粒径设为100μm以下，因此能够确保弯曲加工性。
如上所述，本实施方式的电子设备用铜合金中，具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性，适于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件。
根据本实施方式的电子设备用铜合金的制造方法，能够通过将成为上述组成的Cu和Mg的二元合金的铸块或塑性加工材料加热至400℃以上且900℃以下的温度的加热工序S02来进行Mg的固溶化。
并且，由于具备将通过加热工序S02加热至400℃以上且900℃以下的铸块或塑性加工材料以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的骤冷工序S03，因此能够抑制以Cu和Mg为主成分的金属间化合物在冷却过程中析出，并能够将骤冷后的铸块或塑性加工材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。
另外，由于具备对骤冷材（Cu-Mg过饱和固溶体）进行塑性加工的中间加工工序S04，因此能够轻松地获得接近最终形状的形状。
并且，以彻底固溶化、再结晶组织化或用于提高加工性的软化为目的，在中间加工工序S04之后具备中间热处理工序S05，因此能够实现特性的提高及加工性的提高。
并且，在中间热处理工序S05中，将已加热至400℃以上且900℃以下的铜材以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下，因此能够抑制以Cu和Mg为主成分的金属间化合物在冷却过程中析出，并且能够将骤冷后的铜材作为Cu-Mg过饱和固溶体。
以上，对本发明的实施方式的电子设备用铜合金进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离该发明的技术思想的范围内能够适当进行变更。
例如，上述实施方式中，对电子设备用铜合金的制造方法的一例进行了说明，但制造方法并非限定于本实施方式，也可适当选择已有的制造方法来进行制造。
实施例
以下，对为了确认本发明的效果而进行的确认实验的结果进行说明。
准备由纯度99.99质量%以上的无氧铜（ASTM B152C10100）构成的铜原料，且将该铜原料装入高纯度石墨坩埚内，在设为Ar气体气氛的气氛炉内高频熔解。在所获得的熔融铜内添加各种添加元素来制备成表1、2所示的成分组成，并浇注到碳铸型中来制造出铸块。另外，铸块的大小设为厚度约20mm×宽度约20mm×长度约100～120mm。
对于所获得的铸块，在Ar气体气氛中，实施以表1、2所记载的温度条件进行4小时加热的加热工序，之后实施了水淬。
对热处理后的铸块进行切断，并且实施用于去除氧化被膜的表面磨削。
之后，在常温下以表1、2所记载的轧制率实施中间轧制。并且，对于所获得的条材，以表1、2所记载的温度条件在盐浴中实施中间热处理。之后，实施了水淬。
接着，以表1、2所示的轧制率实施精轧制，并制作厚度0.25mm、宽度约20mm的条材。
并且，在精轧制后，以表中所示的条件在盐浴中实施精热处理，之后实施了水淬，并制作成特性评价用条材。
（中间热处理后的晶体粒径/精轧制后的晶体粒径）
对于各试料，进行镜面抛光及蚀刻，并利用光学显微镜以轧制方向成为照片的横向的方式进行拍摄，并且以1000倍的视场（约300×200μm2）进行观察。并且，对晶体粒径根据JIS H0501的切断法，分别画出五条照片的纵、横向的预定长度的线段，并对被完全切断的晶粒数进行计数，将该切断长度的平均值设为平均晶体粒径来计算。
并且，平均晶体粒径为10μm以下时，通过SEM-EBSD（Electron BackscatterDiffraction Patterns）测定装置测定平均晶体粒径。利用防水研磨纸、金刚石磨粒进行机械研磨之后，利用胶体二氧化硅溶液进行精磨。之后，利用扫描电子显微镜对试料表面的测定范围内的各个测定点（像素）照射电子射线，且根据基于电子背散射衍射的取向分析，将相邻的测定点之间的取向差为15°以上的测定点之间设为大角晶界，15°以下则设为小角晶界。利用大角晶界制作晶界映射图，并根据JIS H0501的切断法，对于晶界映射图，各画出五条纵、横的预定长度的线段，对完全被切断的晶粒数进行计数，将其切断长度的平均值设为平均晶体粒径。
（CI值）
对相对于特性评价用条材的轧制的宽度方向垂直的面，即TD（Transversedirection）面，利用防水研磨纸、金刚石磨粒进行机械研磨之后，利用胶体二氧化硅溶液进行精磨。并且，通过EBSD测定装置（FEI公司制Quanta FEG450，EDAX/TSL公司制（现AMETEK公司）OIM Data Collection）及分析软件（EDAX/TSL公司制（现AMETEK公司）OIM Data Analysis Ver.5.3）以电子射线的加速电压20kV、观察倍率300倍，并以0.1μm间隔测定100μm×100μm的区域，并进行各晶粒的取向差的分析。利用分析软件计算各测定点的CI值。之后，计算出相对于所有测定点的CI值为0.1以下的比例。在测定中对各条材选择组织并无特异的视场，进行10视场的测定，取其平均值用作值。
（加工性评价）
作为加工性的评价，观察前述中间轧制时有无裂边。若以肉眼完全或几乎确认不到裂边则设为A，若产生了长度小于1mm的较小的裂边则设为B，若产生了长度1mm以上且小于3mm的裂边则设为C，若产生了长度3mm以上的较大的裂边则设为D，若因裂边而在轧制过程中发生了断裂则设为E。
另外，裂边的长度为从轧材的宽度方向端部朝向宽度方向中央部的裂边的长度。
并且，利用前述特性评价用条材测定力学特性及导电率。
（力学特性）
从特性评价用条材中提取JIS Z2201所规定的13B号试验片，并根据JIS Z2241的非比例延伸法测定0.2%屈服强度σ0.2。另外，以与轧制方向平行的方向上提取试验片。
通过在前述试验片上粘贴应变计，并由荷载-伸展曲线的梯度来求出拉伸弹性模量E。
（导电率）
从特性评价用条材中提取宽度10mm×长度60mm的试验片，并通过四端子法求出电阻。并且，利用测微计测定试验片的尺寸，并计算出试验片的体积。并且，由所测定的电阻值和体积计算出导电率。另外，试验片以其长边方向与特性评价用条材的轧制方向平行的方式提取。
（弯曲加工性）
依照日本伸铜协会技术标准JCBA-T307:2007的4试验方法进行弯曲加工。
以轧制方向与试验片的长边方向平行的方式，从特性评价用条材提取多个宽度10mm×长度30mm的试验片。接着利用弯曲角度为90度、弯曲半径为0.25mm的W型夹具进行W弯曲试验。
并且，以肉眼确认弯曲部的外周部，已断裂时设为D，仅有一部分出现断裂时设为C，未引起断裂而仅产生细微裂纹时设为B，无法确认断裂或细微裂纹时设为A，以此来进行判定。
（组织观察）
对于各试料的轧制面，进行镜面抛光、离子蚀刻。并且，为了确认以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的析出状态，利用FE-SEM（场发射式扫描电子显微镜）以1万倍的视场（约120μm2/视场）进行观察。
接着，为了调查以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的密度（个/μm2），选择金属间化合物的析出状态并无特异的1万倍的视场（约120μm2/视场），在该区域中以5万倍连续拍摄10个视场（约4.8μm2/视场）。对于金属间化合物的粒径为金属间化合物的长径（以在中途不与晶界接触为条件，在晶粒内能够引出的最长直线的长度）和短径（在与长径直角相交的方向上，以在中途不与晶界接触为条件，能够引出的最长直线的长度）的平均值。并且，求出粒径0.1μm的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的密度（个/μm2）。
将条件及评价结果示于表1、2、3、4。
[表1]
[表2]
Figure BDA0000482974330000161
[表3]
Figure BDA0000482974330000171
[表4]
Figure BDA0000482974330000181
Mg的含量低于本发明的范围的比较例1、2中，拉伸弹性模量为127、126GPa，为比较高的状态。
并且，Mg的含量高于本发明的范围的比较例3、4中，中间轧制时产生较大的裂边，且无法实施之后的特性评价。
另外，Mg的含量虽在本发明的范围内，但导电率及以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的个数脱离了本发明的范围的比较例5、6、7中，确认到屈服强度及弯曲加工性差。对于Mg的含量虽在本发明的范围内，但中间热处理后的晶体粒径脱离了本发明的范围的比较例8，确认到与本发明例相比弯曲加工性差。
在CI值为0.1以下的区域的比例设为83%的比较例9中，同样确认到与本发明例相比弯曲加工性差。
并且，作为现有例的Cu-Ni-Si合金（Cu-3.0at%Ni-1.6at%Si-0.5at%Zn-0.3at%Sn）中，拉伸弹性模量为较高的131GPa。
相对于此，本发明例1～18中，拉伸弹性模量均为115GPa以下，设得较低，且弹性优异。并且，对于精轧制工序后的CI值，0.1以下的区域设为80%以下，确保有优异的弯曲加工性。另外，中间热处理工序后的平均晶体粒径设为1μm以上且100μm以下，屈服强度也变高。并且，本发明例1、2、10、11、13及14中，设为在精轧制工序后，平均晶体粒径也为1μm以上且100μm以下。
从以上可确认，根据本发明例，能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性，且适合于连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的电子设备用铜合金。
产业上的可利用性
能够提供一种更加适于制作屈服强度及弯曲加工性较高的电子设备用组件的铜合金。
符号说明
S05-中间热处理工序，S06-精轧制工序（精加工工序）。

Claims (13)

1.一种电子设备用铜合金，其特征在于，
由Cu和Mg的二元合金构成，所述二元合金，
以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成，
将Mg的浓度设为X原子%时，以%IACS表示的导电率σ在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内，
且平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。
2.一种电子设备用铜合金，其特征在于，
由Cu和Mg的二元合金构成，所述二元合金，
以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成，
将Mg的浓度设为X原子%时，以%IACS表示的导电率σ在σ≤｛1.7241/（-0.0347×X2+0.6569×X+1.7）｝×100的范围内，
中间热处理后且精加工前的铜材的平均晶体粒径在1μm以上且100μm以下的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备用铜合金，其特征在于，
在根据SEM-EBSD法的测定结果中，CI值为0.1以下的区域的比例为80%以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备用铜合金，其特征在于，
通过扫描电子显微镜观察时，粒径0.1μm以上的以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备用铜合金，其特征在于，
拉伸弹性模量为125GPa以下，0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
6.一种电子设备用铜合金的制造方法，其特征在于，其为制造权利要求1至5中任一项所述的电子设备用铜合金的方法，具备：
中间加工工序，对铜材通过冷加工或温加工而塑性加工成预定的形状，其中，所述铜材由Cu和Mg的二元合金构成，且以3.3原子%以上且6.9原子%以下的范围含有Mg，且剩余部分仅由Cu及不可避免的杂质构成；及中间热处理工序，对在所述中间加工工序中进行塑性加工的铜材进行热处理，
将所述中间热处理工序后的铜材的平均晶体粒径设在1μm以上且100μm以下的范围内。
7.根据权利要求6所述的电子设备用铜合金的制造方法，其特征在于，
在所述中间加工工序中，在-200℃至200℃的范围内以加工率50%以上进行塑性加工，
在所述中间热处理工序中，加热至400℃以上且900℃以下而保持预定时间之后，以200℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度。
8.一种电子设备用铜合金塑性加工材料，其特征在于，
所述电子设备用铜合金塑性加工材料由权利要求1至5中任一项所述的电子设备用铜合金构成，且拉伸弹性模量E为125GPa以下，0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
9.根据权利要求8所述的电子设备用铜合金塑性加工材料，其特征在于，
用作构成连接器等端子、继电器及引线框架等电子设备用组件的铜材。
10.一种电子设备用组件，其特征在于，
所述电子设备用组件由权利要求1至5中任一项所述的电子设备用铜合金构成。
11.一种端子，其特征在于，
所述端子由权利要求1至5中任一项所述的电子设备用铜合金构成。
12.一种电子设备用组件，其特征在于，
所述电子设备用组件由权利要求8所述的电子设备用铜合金塑性加工材料构成。
13.一种端子，其特征在于，
所述端子由权利要求8所述的电子设备用铜合金塑性加工材料构成。
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