CN105392908A - 电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件及端子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种力学性能优异,并且即使加工为板厚较薄或线径较细的情况下,也能够抑制缺陷的产生的电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件以及端子。本发明的电子电气设备用铜合金的特征在于,以1.3质量%以上且2.8质量%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,H的含量设为10质量ppm以下,O的含量设为100质量ppm以下,S的含量设为50质量ppm以下,C的含量设为10质量ppm以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种作为半导体装置的连接器等的端子、或者电磁继电器的可动导电片、或引线框架等电子电气设备用元件使用的电子电气设备用铜合金、使用该电子电气设备用铜合金的电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件及端子。
本申请主张基于2013年7月31日在日本申请的专利申请2013-159642号优先权,及2014年6月6日在日本申请的专利申请2014-117998号的优先权,并将其内容援用于此。
背景技术
以往,随着电子设备或电气设备等的小型化,使用于这些电子设备或电气设备等的连接器等端子、继电器、引线框架等电子电气设备用元件实现小型化及薄壁化。因此,作为构成电子电气设备用元件的材料,要求弹性、强度、弯曲加工性优异的铜合金。尤其,如非专利文献1中记载,作为连接器等的端子、继电器、引线框架等的电子电气设备用元件使用的铜合金,优选屈服强度较高。
在此,作为使用于连接器等的端子、继电器、引线框架等的电子电气设备用元件的铜合金,已开发了非专利文献2中记载的Cu-Mg合金和专利文献1中记载的Cu-Mg-Zn-B合金等。
这些Cu-Mg系合金中,由图1所示的Cu-Mg系状态图可知,在Mg的含量设为1.3质量%以上(3.3原子%以上)的情况下,通过进行固溶化处理与析出处理,能够析出由Cu与Mg构成的金属间化合物。即,这些Cu-Mg系合金中,能够通过析出固化而具有较高的导电率与强度。
然而,在非专利文献2及专利文献1中记载的Cu-Mg系合金中,由于母相中分散有许多粗大的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,弯曲加工时,这些金属间化合物成为起点而容易产生破裂等,因此存在无法成形成复杂形状的电子电气设备用元件这样的问题。
尤其,在移动电话或个人计算机等的民生用品中所使用的电子电气设备用元件中,要求小型化及轻量化,而且要求强度与弯曲加工性兼备的电子电气设备用铜合金。然而,在如上述Cu-Mg系合金的析出固化型合金中,若通过析出固化而提高强度及屈服强度,则弯曲加工性显著降低。因此,无法成形薄壁且复杂的形状的电子电气设备用元件。
因此,专利文献2中,提出有一种通过对Cu-Mg合金固溶化后进行淬冷而制作的Cu-Mg过饱和固溶体的加工固化型铜合金。
该Cu-Mg合金中,优异的强度、导电率、弯曲性的平衡优异,尤其适合作为上述的电子电气设备用元件的原材料。
专利文献1:日本专利公开平07-018354号公报
专利文献2:日本专利第5045783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Vol.54No.1(2004)p.2-8(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Vol.19(1980)p.115-124(掘茂德等三人,“Cu-Mg合金中的晶界型析出”,伸铜技术研究会志Vol.19(1980)p.115-124)
然而,最近以来,随着电子电气设备的进一步轻量化,使用于这些电子设备或电气设备等的连接器等端子、继电器、引线框架等电子电气设备用元件实现薄壁化及微细化。因此,成为电子电气设备用元件的原材料的电子电气设备用铜合金塑性加工材要求比以往加工成板厚更薄或是线径更细。
在此,电子电气设备用铜合金的内部存在大量氧化物等粗大的夹杂物的情况下,产生起因于这些夹杂物等的缺陷,存在产品成品率大幅降低的问题。尤其,Mg为活性元素,因此在上述Cu-Mg合金中,存在容易产生将Mg作为起因的夹杂物的倾向,并在加工时容易产生缺陷的问题。
发明内容
本发明是鉴于所述情况而完成的,其目的在于能够提供一种力学性能优异,并且即使加工成板厚较薄或是线径较细的情况下,也能够抑制缺陷的产生的电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件以及端子。
为了解决该课题,本发明的电子电气设备用铜合金的特征在于,以1.3质量%以上且2.8质量%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,H的含量设为10质量ppm以下,O的含量设为100质量ppm以下,S的含量设为50质量ppm以下,C的含量设为10质量ppm以下。
上述构成的电子电气设备用铜合金中,O的含量设为100质量ppm以下,S的含量设为50质量ppm以下,因此能够减少由Mg氧化物或Mg硫化物等构成的夹杂物,并能够抑制加工时缺陷的产生。并且,能够防止通过与O及S反应而消耗Mg的情况,并能够抑制力学性能的劣化,
并且,H的含量设为10质量ppm以下,因此能够抑制铸锭内产生气孔缺陷,并能够抑制加工时缺陷的产生。
而且,C的含量设为10质量ppm以下,因此能够确保冷加工性,并能够抑制加工时缺陷的产生。
在此,本发明的电子电气设备用铜合金中,优选在扫描式电子显微镜观察下,粒径0.1μm以上的以Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。
此时,如图1的状态图所示,以1.3质量%以上且2.8质量%以下(3.3原子%且6.9原子%以下)的范围含有固溶限以上的Mg,而且在扫描式电子显微镜观察下,粒径0.1μm以上的以Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下,因此将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的析出得到抑制,Mg成为在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
另外,将粒径0.1μm以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数利用场发射式扫描电子显微镜,在倍率:5万倍、视场:约4.8μm2进行10个视场的观察而算出。
并且,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的粒径设为金属间化合物的长径(在中途未与晶界相接的条件下,在晶粒内能够最长地画出的直线的长度)与短径(在与长径直角相交的方向,在中途未与晶界相接的条件下,能够最长地画出的直线的长度)的平均值。
这种由Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合金,在母相中并未大量分散由Cu与Mg作为主成分的粗大金属间化合物而成为破裂的起点,从而提高了弯曲加工性,因此能够对复杂形状的连接器等的端子、继电器、引线框架等的电子电气设备用元件进行成形。
而且,由于使Mg过饱和地固溶,因此通过加工固化能够提高强度。
并且,本发明的电子电气设备用铜合金中,将Mg的含量设为A原子%时,导电率σ(%IACS)优选设在σ≤1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)×100的范围内。
此时,如图1的状态图所示,以1.3质量%以上且2.8质量%以下(3.3原子%且6.9原子%以下)的范围含有固溶限以上的Mg,且导电率设在上述范围内,因此Mg成为在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
因此,如上所述,母相中并未大量分散由Cu与Mg作为主成分的粗大金属间化合物而成为破裂的起点,从而提高了弯曲加工性,因此能够对复杂形状的连接器等的端子、继电器、引线框架等的电子电气设备用元件进行成形。
而且,由于使Mg过饱和地固溶,因此通过加工固化能够提高强度。
另外,关于Mg的原子%,忽视不可避免的杂质元素而假定仅由Cu、Mg及其他元素构成来算出即可。
并且,本发明的电子电气设备用铜合金中,能够以合计0.01质量%以上且3.0质量%以下的范围内含有Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr、P中的一种或两种以上。
这些元素具有能够提高Cu-Mg合金的强度等特性的作用效果,因此优选按照所需特性适当地添加。在此,上述元素的添加量的合计若小于0.01质量%,则无法充分地获得上述强度提高的作用效果。另一方面,若上述元素的添加量的合计超过3.0质量%,则导电率会大幅降低。因此,本发明中,将上述元素的添加量的合计设定在0.01质量%以上且3.0质量%以下的范围内。
而且,本发明的电子电气设备用铜合金中,优选具有0.2%屈服强度为400MPa以上的力学性能。
在0.2%屈服强度为400MPa以上时,变得不容易塑性变形,因此尤其适于连接器等的端子、继电器、引线框架等的电子设备用元件。
并且,本发明的电子电气设备用铜合金中,板表面的来自{111}面的X射线衍射强度设为I{111},来自{200}面的X射线衍射强度设为I{200},来自{220}面的X射线衍射强度设为I{220},来自{311}面的X射线衍射强度设为I{311},来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}设为R{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}的情况下,优选R{220}设为0.9以下。
此时,由于板表面的来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}设为0.9以下,因此板表面中{220}面的存在得到抑制。{220}面容易由轧制加工形成,若该{220}面的比例增高,则相对于轧制方向,将弯曲轴设为平行时的弯曲加工性显著地降低。因此,通过将该板表面的来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}抑制在0.9以下,能够确保弯曲加工性,并能够提高屈服强度-弯曲平衡性。
另外,上述电子电气设备用铜合金中,优选R{220}设为0.3以上且0.9以下。
而且,本发明的电子电气设备用铜合金中,优选由相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TS和0.2%屈服强度YS算出的屈服比YS/TS超过90%。
此时,因由相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TS和0.2%屈服强度YS算出的屈服比YS/TS超过90%,0.2%屈服强度YS相对于强度TS相对地较高。因此,屈服强度-弯曲平衡性提高,相对于轧制方向平行的方向上的弯曲加工性变得优异。因此,如继电器或大型端子一样,即使是在相对于铜合金轧制板的轧制方向平行的方向上进行弯曲加工而成形为复杂的形状时,也能够抑制破裂等的产生。
上述的电子电气设备用铜合金中,优选平均结晶粒径设为50μm以下。
调查结晶粒径与屈服比YS/TS的关系的结果,明确了通过减小结晶粒径能够使屈服比YS/TS提高。而且,在本发明的Cu-Mg系合金中,通过将平均结晶粒径抑制在50μm以下,能够使上述的屈服比大幅提高为超过90%。
本发明的电子电气设备用铜合金塑性加工材的特征在于:通过对由上述电子电气设备用铜合金构成的铜原材料进行塑性加工而形成。另外,本说明书中,塑性加工材是指在任一制造工序中,实施有塑性加工的铜合金。
如上所述,该结构的铜合金塑性加工材中,由于由力学性能优异的电子电气设备用铜合金构成,因此尤其适合作为电子电气设备用元件的原材料。
在此,本发明的电子电气设备用铜合金塑性加工材,优选通过具备如下工序的制造方法而成形,即,将所述铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度,并且将加热的所述铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的热处理工序;以及对所述铜原材料进行塑性加工的塑性加工工序。
此时,通过将上述组成的铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度,能够进行Mg的固溶化。并且,通过将加热的所述铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下,能够抑制在冷却的过程中析出金属间化合物,能够将铜原材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。因此,母相中并未大量分散将粗大的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,弯曲加工性提高。
并且,本发明的电子电气设备用铜合金塑性加工材可以构成为表面实施有镀Sn。
本发明的电子电气设备用元件的特征在于,由上述电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
并且,本发明的端子的特征在于,由上述电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
该结构的电子电气设备用元件及端子使用力学性能优异的电子电气设备用铜合金塑性加工材制造,因此即使为复杂的形状,也不会产生破裂等,可靠性提高。
根据本发明,能够提供一种力学性能优异,并且即使加工成板厚较薄或是线径较细的情况下,也能够抑制缺陷的产生的电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件以及端子。
附图说明
图1是Cu-Mg系状态图。
图2是本发明第一实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的流程图。
图3是本发明第二实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的流程图。
图4是本发明第三实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下,参考附图,对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
本实施方式的电子电气设备用铜合金的成分组成中,以1.3质量%以上且2.8质量%以下的范围含有Mg,剩余部分实际上为Cu及不可避免的杂质,即所谓的Cu-Mg的二元系合金。
并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,0.2%屈服强度设为400MPa以上。
在此,将Mg的含量设为A原子%时,导电率σ(%IACS)设在σ≤1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)×100的范围内。
并且,在扫描式电子显微镜观察下,将粒径0.1μm以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。
即,本实施方式的电子电气设备用铜合金为几乎不会析出将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,且在母相中以固溶限以上固溶Mg的Cu-Mg过饱和固溶体。
而且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,杂质元素的H、O、S、C的含量如下规定。
H:10质量ppm以下
O:100质量ppm以下
S:50质量ppm以下
C:10质量ppm以下
在此,对如上所述规定成分组成、导电率、析出物的个数的理由进行如下说明。
(Mg:1.3质量%以上且2.8质量%以下)
Mg为具有不使导电率大幅降低而提高强度,并且使再结晶温度上升的作用效果的元素。并且,通过将Mg在母相中固溶,能够获得优异的弯曲加工性。
在此,Mg的含量若小于1.3质量%,则无法发挥其作用效果。另一方面,当Mg的含量超过2.8质量%时,为了固溶化进行热处理时,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物残存,而有可能在随后的热加工及冷加工时产生破裂。由该理由,Mg的含量设定为1.3质量%以上且2.8质量%以下(3.3原子%以上且6.9原子%以下)。
另外,若Mg的含量少,则强度无法充分提高。并且,因Mg为活性元素,通过过量添加,在熔解铸造时有可能卷入与氧反应而生成的Mg氧化物。因此,进一步优选将Mg的含量设在1.4质量%以上且2.6质量%以下(3.6原子%以上且6.5原子%以下)的范围。
在此,关于上述原子%的组成值,在本实施方式中因设为Cu与Mg的二元系合金,因此忽视不可避免的杂质元素而假定仅由Cu与Mg构成,并由质量%的值算出。
(H(氢):10质量ppm以下)
H为在铸造时与O结合而成水蒸气,并在铸锭中生成气孔缺陷的元素。该气孔缺陷在铸造时会成为破裂的原因,在轧制时会成为鼓起及剥落等缺陷的原因。已知这些破裂、鼓起及剥落等的缺陷会应力集中而成为断裂的起点,因此使强度、耐应力腐蚀破裂特性劣化。在此,若H的含量超过10质量ppm,则容易产生上述气孔缺陷。
于是,本实施方式中,将H的含量规定为10质量ppm以下。另外,为了进一步抑制气孔缺陷的产生,优选将H的含量设为4质量ppm以下,进一步优选设为2质量ppm以下。若考虑上述电子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述H的含量的下限值为0.01质量ppm,但并不限定于此。
(O(氧):100质量ppm以下)
O为与铜合金中的各成分元素反应而形成氧化物的元素。这些氧化物会成为断裂的起点,因此会造成冷轧性降低,进而弯曲加工性也变差。并且,O超过100质量ppm时,通过与Mg反应,Mg被消耗,有可能向Cu母相中的Mg的固溶量减少,力学性能劣化。
于是,本实施方式中,将O的含量规定为100质量ppm以下。另外,O的含量即使在上述范围内,也尤其优选50质量ppm以下,进一步优选20质量ppm以下。若考虑上述电子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述O的含量的下限值为0.01质量ppm,但并不限定于此。
(S(硫磺):50质量ppm以下)
S为以金属间化合物或复合硫化物等的形态存在于晶界的元素。这些晶界中存在的金属间化合物或复合硫化物在热加工时引起晶界破裂,而成为加工破裂的原因。并且,这些会成为断裂的起点,因此冷轧性或弯曲加工性劣化。而且,通过与Mg反应,Mg被消耗,有可能向Cu母相中的Mg的固溶量减少,力学性能劣化。
于是,本实施方式中,S的含量规定为50质量ppm以下。另外,S的含量即使在上述范围内,也尤其优选40质量ppm以下,进一步优选30质量ppm以下。若考虑上述电子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述下限值S的含量为0.01质量ppm,但并不限定于此。
(C(碳):10质量ppm以下)
C为将熔融液的脱氧作用为目的,在熔解、铸造中用于包覆熔融液表面,为有可能不可避免混入的元素。若C的含量超过10质量ppm,则铸造时C的卷入增多。这些C或复合碳化物、C的固溶体的偏析使冷轧性劣化。
于是,本实施方式中将C的含量规定为10质量ppm以下。另外,C的含量即使在上述范围内,也尤其优选5质量ppm以下,进一步优选1质量ppm以下。
作为其他不可避免的杂质,能够举出Ag、B、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土类元素、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Ge、As、Sb、Tl、Pb、Bi、Be、N、Hg等。这些不可避免的杂质,优选总量为0.3质量%以下。
(导电率σ(%IACS))
在Cu与Mg的二元系合金中,将Mg的含量设为A原子%时,导电率σ(%IACS)
在σ≤1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)×100的范围内的情况下,金属间化合物几乎不存在。
即,导电率σ(%IACS)超过上述式的情况下,金属间化合物大量地存在,尺寸也较大,因此弯曲加工性大幅劣化。因此,以导电率σ(%IACS)以成为上述式的范围内的方式调整制造条件。
另外,为了可靠地发挥上述的作用效果,导电率σ(%IACS)优选设在σ≤1.7241/(-0.0292×A2+0.6797×A+1.7)×100的范围内。此时,由于将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物更为少量,因此弯曲加工性会进一步提高。
(析出物)
本实施方式的电子电气设备用铜合金中,用扫描式电子显微镜观察的结果,将粒径0.1μm以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。即,将Cu与Mg的金属间化合物几乎不会析出,这是因为Mg在母相中固溶。
在此,因固溶化不完整,或是固溶化后将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物析出,若尺寸大的金属间化合物大量存在,则这些金属间化合物会成为破裂的起点,使得弯曲加工性大幅劣化。
调查组织的结果,将粒径0.1μm以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物在合金中为1个/μm2以下的情况下,即,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物不存在或少量存在时,得到了良好的弯曲加工性。
而且,为了可靠发挥上述的作用效果,更优选粒径0.05μm以上的以Cu与Mg作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,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数利用场发射式扫描电子显微镜,在倍率:5万倍、视场:约4.8μm2进行10个视场的观察而算出该平均值。
并且,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的粒径设为金属间化合物的长径(在中途未与晶界相接的条件下,在晶粒内能够最长地画出的直线的长度)与短径(在与长径直角相交的方向,在中途未与晶界相接的条件下,能够最长地画出的直线的长度)的平均值。
在此,将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物具有以化学式MgCu2、原型MgCu2、皮尔逊符号cF24,空间群编号Fd-3m所表示的结晶结构。
接着,参考图2所示的流程图,对如此构成的本实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法及电子电气设备用铜合金塑性加工材的制造方法进行说明。
(熔解/铸造工序S01)
首先,在熔解铜原料所得到的铜熔融液中,添加前述元素进行成分调整,制造出铜合金熔融液。另外,Mg的添加中能够使用Mg单体或Cu-Mg母合金等。并且,包含Mg的原料也能够与铜原料一起熔解。并且,也能够使用本合金的回收材及废材。
在此,优选铜熔融液采用纯度为99.99质量%以上的所谓4NCu。尤其本实施方式中,如上所述一样规定H、O、S、C的含量,因此进行筛选而使用这些元素的含量少的原料。并且,熔解工序中,为了抑制Mg的氧化,优选使用真空炉、或设为惰性气体气氛或还原性气氛的气氛炉。
而且,将成分调整的铜合金熔融液注入铸模中制出铸锭。并且,考虑量产的情况下,优选使用连续铸造法或半连续铸造法。
(均质化/固溶化工序S02)
接着,为了将所得到的铸锭均质化及固溶化,进行加热处理。铸锭的内部,在凝固的过程中存在因Mg偏析浓缩而产生的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物等。于是,为了使这些偏析及金属间化合物等消失或减少,进行将铸锭加热至400℃以上且900℃以下的加热处理,在铸锭内使Mg均质地扩散,或是使Mg在母相中固溶。另外,优选该均质化/固溶化工序S02在非氧化性或还原性气氛中实施。并且,将加热至400℃以上且900℃以下的铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度。
在此,加热温度小于400℃,固溶化变得不完整,有可能母相中大量残存将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物。另一方面,若加热温度超过900℃,则铜原材料的一部分成为液相,而有可能组织或表面状态变得不均匀。因此,加热温度设定在400℃以上且900℃以下的范围。更优选500℃以上且850℃以下,进一步优选520℃以上且800℃以下。
(热加工工序S03)
接着,为了粗加工的效率化与组织的均匀化,也能够进行热加工。该热加工工序S03的条件并不特别限定,但优选设为400℃至900℃的范围内。加工后的冷却方法为水淬冷等,优选以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下。而且,关于加工方法并不特别限定,例如能够采用轧制、拉线、挤出、沟槽轧制、锻造、冲压等。
(中间加工工序S04)
接着,根据需要切割铜原材料,并且为了去除表面生成的氧化膜等,而根据需要进行表面磨削。而且,进行塑性加工成规定的形状。
并且,该中间加工工序S04中的温度条件并不特别限定,优选表面设在成为冷加工或温加工的-200℃至200℃的范围内。并且,加工率以近似于最终形状的方式适当地选择,但为减少至获得最终形状为止的中间热处理工序S05的次数,优选设为20%以上。并且,更优选加工率设为30%以上。塑性加工方法并不特别限定,例如能够采用轧制、拉线、挤出,沟槽轧制、锻造、冲压等。若考虑上述电子电气设备用铜合金塑性加工材所得到的效果,则优选的上述加工率的上限值为99%,但并不限定于此。
(中间热处理工序S05)
中间加工工序S04后,以彻底固溶化、提高再结晶组织化或加工性的软化作为目的而实施热处理。
热处理的方法并不特别限定,优选400℃以上且900℃以下的条件下,在非氧化气氛或还原性气氛中进行热处理。更优选400℃以上且850℃以下,进一步优选520℃以上且800℃以下。
另外,中间加工工序S04及中间热处理工序S05可以重复实施。
在此,在中间热处理工序S05中,将加热至400℃以上且900℃以下的铜原材料以60℃/min的冷却速度冷却至200℃以下的温度。通过如此淬冷,抑制母相中固溶的Mg析出为以Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,能够将铜原材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。
(精加工工序S06)
进行将中间热处理工序S05后的铜原材料精加工成规定的形状。另外,该精加工工序S06中的温度条件并不特别限定,优选在常温下进行。并且,加工率以近似于最终形状的方式适当地选择,但为了通过加工固化使强度提高,优选设为20%以上。并且,实现进一步提高强度,优选加工率设为30%以上。在此,加工方法并不特别限定,但最终形态为板状或条状时能够采用轧制,且最终形态为线状或棒状时能够采用拉线、挤出或沟槽轧制等,且最终形态为块体形状时则能够采用锻造或冲压。
(精加工热处理工序S07)
接着,对于由精加工工序S06所得到的塑性加工材实施精加工热处理。
优选热处理温度设在100℃以上且800℃以下的范围内。另外,在该精加工热处理工序S07中,为使固溶化的Mg不析出,有必要设定热处理条件(温度、时间、冷却速度)。例如优选200℃下热处理1分钟~24小时左右,800℃下1秒~5秒左右。优选该热处理在非氧化气氛或还原性气氛中进行。
并且,冷却方法为水淬等,优选将加热的所述铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至100℃以下。通过如此淬冷,抑制母相中固溶的Mg析出为以Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,能够将铜原材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。
而且,可以重复地实施上述的精加工工序S06与精加工热处理工序S07。考虑上述电子电气设备用铜合金塑性加工材得到的效果,优选的上述冷却温度的下限值为0℃,但并不限定于此。
如此,能够制造出本实施方式的电子电气设备用铜合金及电子电气设备用铜合金塑性加工材。另外,电子电气设备用铜合金塑性加工材的表面可以形成镀Sn。
并且,本实施方式的电子电气设备用元件以及端子通过对上述电子电气设备用铜合金塑性加工材施以冲压加工、弯曲加工等而制造。
根据以上构成的本实施方式的电子电气设备用铜合金,由于O的含量设为100质量ppm以下,S的含量设为50质量ppm以下,因此能够减少由Mg氧化物或Mg硫化物等构成的夹杂物量,能够抑制加工时缺陷的产生。并且,能够防止Mg通过与O及S产生反应而被消耗的情况,能够抑制力学性能的劣化。
并且,H的含量设为10质量ppm以下,因此能够抑制铸锭内产生气孔缺陷,能够抑制加工时缺陷的产生。
而且,C的含量设为10质量ppm以下,因此能够确保冷加工性,能够抑制加工时缺陷的产生。
并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,在扫描式电子显微镜观察下,粒径0.1μm以上的以Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下,而且在将Mg的含量设为A原子%时,导电率σ(%IACS)设在σ≤1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)×100的范围内,Mg设为在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
因此,在母相中,不会大量分散由Cu与Mg作为主成分的粗大金属间化合物而成为破裂起点,从而提高了弯曲加工性。因此,能够对复杂形状的连接器等的端子、继电器、引线框架等的电子电气设备用元件等进行成形。而且,通过使Mg过饱和地固溶,利用加工固化能够提高强度。
在此,本实施方式中具有:将上述组成的铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度,并将加热的铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的均质化/固溶化处理工序S02;中间热处理工序S05及精加工热处理工序S07;对铜原材料进行塑性加工的中间加工工序S04及精加工工序S06的制造方法而制造,因此能够如上所述一样将电子电气设备用铜合金作为Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
并且,本实施方式的电子电气设备用元件以及端子,使用上述电子电气设备用铜合金塑性加工材而制造,因此屈服强度高,且弯曲加工性优异,即使是复杂的形状也不会有破裂等,可靠性提高。
(第二实施方式)
接着,对本发明的第二方式的电子电气设备用铜合金进行说明。
本实施方式的电子电气设备用铜合金的成分组成,以1.3质量%以上2.8质量%以下的范围含有Mg,剩余部分实际上为Cu及不可避免的杂质,即所谓的Cu-Mg的二元系合金。
并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,如下规定杂质元素的H、O、S、C的含量。
H:10质量ppm以下
O:100质量ppm以下
S:50质量ppm以下
C:10质量ppm以下
而且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,板表面的来自{111}面的X射线衍射强度设为I{111},来自{200}面的X射线衍射强度设为I{200},来自{220}面的X射线衍射强度设为I{220},来自{311}面的X射线衍射强度设为I{311},来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}设为R{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311})的情况下,R{220}设为0.9以下。
板表面的{220}面为源自轧制织构,若该{220}面的比例高,则以弯曲轴相对于轧制方向成为平行的方式进行弯曲加工时,相对于弯曲加工的应力方向,滑移系成为不易活动的方位关系。由此,弯曲加工时会局部产生变形,而成为裂痕的原因。
因此,本实施方式中,板表面的来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}抑制在0.9以下。并且,来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220},即使在上述范围内也优选0.85以下,进一步优选0.8以下。
另外,来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}的下限并不特别限定,但优选设为0.3以上。并且,进一步优选将下限设为0.4以上。
接着,参考图3所示的流程图,对如此构成的本实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法及电子电气设备用铜合金塑性加工材的制造方法进行说明。
如图3所示,本实施方式中,具备:熔解/铸造工序S01、均质化/固溶化处理工序S02、粗加工工序S13、热处理工序S14、中间加工工序S04、中间热处理工序S05、精加工工序S06、及精加工热处理工序S07,图2所示的第一实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法中,热加工工序S03置换成粗加工工序S13及热处理工序S14。因此,熔解/铸造工序S01、均质化/固溶化处理工序S02、中间加工工序S04、中间热处理工序S05、精加工工序S06、及精加工热处理工序S07,与第一实施方式相同。
(粗加工工序S13)
粗加工工序S13中,为了进一步促进铸造组织的均匀化,对历经均质化/固溶化工序S02的铸锭进行粗加工。另外,该粗加工工序S13中的温度条件并不特别限定,为了抑制析出,优选设在成为冷加工或温加工的-200℃至200℃的范围内。有关加工率,优选20%以上,进一步优选30%以上。并且,有关加工方法并不特别限定,例如能够采用轧制、拉线、挤出、沟槽轧制、锻造、冲压等。
(热处理工序S14)
为了彻底固溶化,在粗加工工序S13后进行热处理。热处理条件为400℃以上且900℃以下,优选在非氧化气氛中或还原气氛中进行。
并且,冷却方法为水淬等,优选将加热的所述铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下。
如此,能够制造出本实施方式的电子电气设备用铜合金及电子电气设备用铜合金塑性加工材。
并且,本实施方式的电子电气设备用元件以及端子通过对上述电子电气设备用铜合金塑性加工材施以冲压加工、弯曲加工等而制造。
根据以上构成的本实施方式的电子电气设备用铜合金,能够发挥与第一实施方式相同的作用效果。
并且,本实施方式中,板表面的来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}设为0.9以下,因此轧制织构的{220}面的比例少,即使以弯曲轴相对于轧制方向成为平行的方式进行弯曲加工时,也能够抑制裂纹的产生。因此,能够在维持屈服强度的状态下提高弯曲加工性,并能够使屈服强度-弯曲平衡性显著地提高。
(第三实施方式)
接着,对本发明的第三实施方式的电子电气设备用铜合金进行说明。
本实施方式的电子电气设备用铜合金的成分组成,以1.3质量%以上2.8质量%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,即所谓的Cu-Mg的二元系合金。
并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,如下规定杂质元素的H、O、S、C的含量。
H:10质量ppm以下
O:100质量ppm以下
S:50质量ppm以下
C:10质量ppm以下
并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金可以构成为,由相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TS与0.2%屈服强度YS算出的屈服比YS/TS超过90%。
而且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,平均结晶粒径设为50μm以下。
(屈服比)
若由相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TS与0.2%屈服强度YS算出的屈服比YS/TS超过90%,则相对于强度TS,0.2%屈服强度相对地增高。弯曲性为断裂的问题,与强度有较大关系。因此,若对于强度0.2%屈服强度相对较高时,屈服强度-弯曲平衡性增高,弯曲加工性变得优异。
在此,为了可靠发挥上述的作用效果,优选将屈服比设为91%以上,进一步优选设为92%以上。若考虑上述的电子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述屈服比的上限值为99.8%,但并不限定于此。
(平均结晶粒径)
本实施方式的电子电气设备用铜合金中,平均结晶粒径设为50μm以下。结晶粒径若小,则屈服比YS/TS提高,因此通过将平均结晶粒径设定为50μm以下,能够使相对于轧制方向平行的方向上的屈服比YS/TS确实地超过90%。
另外,优选平均结晶粒径设为40μm以下,进一步优选30μm。最优选的良好值是10μm以下。若考虑上述的电子电气设备用铜合金所得到的效果,则优选的上述平均结晶粒径的下限值为1μm,但并不限定于此。
接着,参考图4所示的流程图,对如此构成的本实施方式电子电气设备用铜合金的制造方法及电子电气设备用铜合金塑性加工材的制造方法进行说明。
如图4所示,本实施方式具备:熔解/铸造工序S01、加热工序S22、淬冷工序S23、中间加工工序S04、中间热处理工序S05、精加工工序S06、及精加工热处理工序S07,图2所示的第一实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法中,均质化/固溶化工序S02及热加工工序S03置换成加热工序S22及淬冷工序S23。因此,熔解/铸造工序S01、中间加工工序S04、中间热处理工序S05、精加工工序S06、及精加工热处理工序S07与第一实施方式相同。
(加热工序S22)
加热工序S22中,为了对所得到的铸锭均质化及固溶化进行加热处理。铸锭的内部中,在凝固的过程中存在因Mg偏析浓缩而产生的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物等。因此,为了使这些偏析及金属间化合物等消失或减少,进行将铸锭加热至400℃以上且900℃以下的加热处理,从而在铸锭内使Mg均质地扩散,或使Mg固溶于母相中。另外,优选该加热工序S22在非氧化性或还原性气氛中实施。
在此,若加热温度小于400℃,则固溶化不完整,有可能母相中大量残存将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物。另一方面,若加热温度超过900℃,则铜原材料的一部分会成为液相,有可能组织或表面状态不均匀。因此,加热温度设定在400℃以上且900℃以下的范围。更优选400℃以上且850℃以下,进一步优选420℃以上800℃以下。
(淬冷工序S23)
淬冷工序S23中,在加热工序S22中将加热至400℃以上且900℃以下的铜原材料,以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度。
通过该淬冷工序S23,抑制母相中固溶的Mg析出为将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物,在扫描式电子显微镜观察下,能够将粒径0.1μm以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。即,能够将铜原材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。
另外,为了粗加工的效率化与组织的均匀化,可以构成为,能够在前述的加热工序S22之后实施热加工,在该热加工后实施上述淬冷工序S23。并且,此时加工方法并不特别限定,例如能够采用轧制、拉线、挤出,沟槽轧制、锻造、冲压等。
如此,能够制造出本实施方式的电子电气设备用铜合金及电子电气设备用铜合金塑性加工材。
并且,本实施方式的电子电气设备用元件以及端子通过对上述电子电气设备用铜合金塑性加工材施以冲压加工、弯曲加工等而制造。
根据以上构成的本实施方式的电子电气设备用铜合金,能够发挥与第一实施方式相同的作用效果。
并且,在本实施方式中,由相对于轧制方向在平行方向进行拉伸试验时的强度TS与0.2%屈服强度YS算出的屈服比YS/TS超过90%,因此屈服强度-弯曲平衡性提高,相对于轧制方向平行的方向上的弯曲加工性优异。
因此,如继电器或大型端子,即使在相对于铜合金轧制板的轧制方向平行的方向实施弯曲加工的情况下,也能够抑制破裂等的产生。
并且,本实施方式的电子电气设备用铜合金中,由于平均结晶粒径设为50μm以下,因此能够提高屈服比YS/TS,能够使相对于轧制方向平行的方向上的屈服比YS/TS确实地超过90%。
以上,对本发明的实施方式的电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件以及端子进行说明,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进行适当变更。
例如,上述的实施方式中,对电子电气设备用铜合金的制造方法及电子电气设备用铜合金塑性加工材的制造方法的一例进行说明,但制造方法并不限定于本实施方式,可以适当地选择既有的制造方法进行制造。
并且,本实施方式中,以Cu-Mg的二元系合金为例进行说明,但并不限定于此,可以以合计0.01质量%以上且3.0质量%以下的范围内含有Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr、P中的一种或两种以上。
Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr、P之类的元素为提高Cu-Mg合金的强度等的特性的元素,因此优选根据所需特性适当地添加。在此,添加量的合计设为0.01质量%以上,因此能够可靠地提高Cu-Mg合金的强度。另一方面,添加量的合计设为3.0质量%以下,因此能够确保导电率。
另外,含有上述元素的情况下,在实施方式中说明的导电率的规定虽不适用,但从析出物的分布状态能够确认为Cu-Mg的过饱和固溶体。
实施例
(实施例1)
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。
作为原料,准备H含量为0.1ppm以下、O含量为1.0ppm以下、S含量为1.0ppm以下、C含量为0.3ppm以下、Cu纯度99.99质量%以上的进行筛选的铜,将其装入高纯度氧化铝坩埚内,在高纯度Ar气体(露点-80℃以下)气氛中使用高频熔解炉熔解。铜合金熔融液内添加各种元素,并且导入H、O时,熔解时的气氛使用高纯度Ar气体(露点-80℃以下)、高纯度N2气体(露点-80℃以下)、高纯度O2气体(露点-80℃以下)、高纯度H2气体(露点-80℃以下),设为Ar-N2-H2及Ar-O2混合气体气氛。导入C时,熔解中将C粒子包覆于熔融液表面,与熔融液接触。并且,导入S时,直接添加S。由此,熔炼表1所示的成分组成的合金熔融液,浇注于铸模中制造出铸锭。另外,将铸锭大小设为厚度约120mm×宽度约220mm×长度约300mm。
接着,对各铸锭实施切割、表面磨削后,进行铸锭的成分分析。另外,Mg及其他的添加元素的分析以电感耦合高频等离子体发射光谱分析法实施。并且,H的分析以热传导法进行,O、S、C的分析以红外线吸收法进行。
从所得到的铸锭对铸造表皮附近进行切削,切出100mm×200mm×100mm的块体。
将该块体在Ar气体气氛中、表2中记载的温度条件进行4小时的加热,进行均质化/固溶化处理。
为适当地形成适于最终形状的形状,将进行热处理的铜原材料进行切割,并且为去除氧化被膜而实施表面磨削。之后,在常温下以表2中记载的轧制率实施中间轧制。
然后,对所得到的条材,以表2中记载的条件通过盐浴实施中间热处理,之后实施水淬。
接着,以表2所示的轧制率实施精轧,制造出厚度0.25mm、宽度约200mm的薄板。上述精轧时,在表面涂布轧制油进行冷轧。
而且,在精轧后,以表2所示的条件,在Ar气氛中实施精加工热处理,之后,进行水淬,作成特性评价用薄板。
(加工性评价)
作为加工性的评价,观察前述中间轧制及精轧时有无边缘裂纹。通过目视,将完全无边缘裂纹或是几乎未确认到边缘裂纹记为A,将长度小于1mm的小型边缘裂纹的产生记为B,将长度1mm以上且小于3mm的边缘裂纹的产生记为C,将长度3mm以上的大型边缘裂纹的产生记为D,由于边缘裂纹而在轧制中途断裂记为E。
另外,边缘裂纹的长度,是指从轧制材的宽度方向端部朝向宽度方向中央部的边缘裂纹的长度。
(析出物观察)
对于各试料的轧制面,进行镜面研磨、离子蚀刻。为确认将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的析出状态,使用FE-SEM(场发射型扫描电子显微镜),以1万倍的视场(约120μm2/视场)进行观察。
接着,为了调查将Cu与Mg作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不特异的1万倍的视场(约120μm2/视场),在该区域,以5万倍进行连续的10个视场(约4.8μm2/视场)的摄影。关于金属间化合物的粒径,设为金属间化合物的长径(在划线中途未与晶界接触的条件下,在晶粒内能够最长地画出的直线的长度)与短径(在与长径垂直相交的方向,在划线中途未与晶界相接的条件下,能够最长地画出的直线的长度)的平均值。并且,求出将粒径0.1μm以上的Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的密度(个/μm2)。
(力学性能)
从特性评价用条材取样由JISZ2241规定的13B号试验片,通过JISZ2241的残余变形法(offsetmethod)测定0.2%屈服强度σ0.2。并且,从弹性区域的倾斜率算出拉伸弹性模量。另外,试验片是在与轧制方向垂直的方向进行了取样。
(拉伸试验的断裂次数)
使用上述13B号试验片进行10次拉伸试验,将迎来屈服点之前,在弹性区域内拉伸试验片断裂的个数作为拉伸试验的断裂次数进行测定。另外,弹性区域是指应力应变曲线中符合线形关系的区域。该断裂次数越多,则表示因夹杂物导致加工性降低。
(导电率)
从特性评价用条材取样宽度10mm×长度150mm的试验片,以四端子法求出电阻。并且,使用千分尺进行试验片的尺寸测定,算出试验片的体积。并且,从所测定的电阻值与体积算出导电率。另外,试验片以其长度方向相对于特性评价用条材的轧制方向平行的方式进行取样。
关于条件、评价结果,示于表1、2、3。
[表1]
[表2]
[表3]
在Mg的含量低于本发明的范围的比较例1中,0.2%屈服强度低至453MPa。
在Mg的含量高于本发明的范围的比较例2中,中间轧制时产生大的边缘裂纹,无法实施后续的特性评价。
在H的含量高于本发明的范围的比较例3中,中间轧制时产生长度1mm以上的边缘裂纹。并且,拉伸试验实施10次,但在所有弹性区域内拉伸试验片断裂,无法测定0.2%屈服强度σ0.2。
在O的含量高于本发明的范围的比较例4及在S的含量高于本发明的范围的比较例5中,中间轧制时产生长度1mm以上的边缘裂纹。并且,实施10次拉伸试验的结果,弹性区域的拉伸试验片的断裂产生8次,确认到夹杂物引起的加工性的劣化。
在C的含量高于本发明的范围的比较例6中,进行10次拉伸试验的结果,弹性区域的拉伸试验片的断裂产生6次,确认到夹杂物引起的加工性的劣化。
相对于此,Mg、H、O、S、C的含量设在本发明的范围内的本发明例1-7中,0.2%屈服强度高,且边缘裂纹也未产生,未确认到拉伸试验中的弹性区域的断裂。
并且,Mg、H、O、S、C的含量设在本发明的范围内,且还含有添加元素的本发明例8-14中,0.2%屈服强度高,且边缘裂纹并未产生,也未确认到拉伸试验中的弹性区域的断裂。
由以上可知,根据本发明例,能够确认到提供一种力学性能优异,并且即使加工成板厚较薄或是线径较细的情况下,也能够抑制缺陷的产生的电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金塑性加工材、电子电气设备用元件以及端子。
(实施例2)
接着,利用与实施例1相同的方法,制造出表4所示的成分组成的铸锭。并且,铸锭的大小设为厚度约150mm×宽度约350mm×长度约2000mm。从所得到的铸锭对铸造表皮附近进行10mm以上的切削,切出100mm×200mm×100mm的块体。
将该块体在Ar气体气氛中,以表5中记载的温度条件进行4小时的加热,进行均质化/固溶化处理。
其后,以表5中记载的条件,作为粗加工而实施粗轧制后,使用盐浴以表1中记载的温度条件进行1小时的热处理,实施水淬。
将进行热处理的铜原材料切割,并且为去除氧化被膜而实施表面磨削。其后,在常温下以表5中记载的轧制率实施中间轧制。
而且,对所得到的条材,以表5中记载的条件通过盐浴实施中间热处理。其后,实施水淬。
接着,以表5所示的轧制率实施精轧,制造出厚度0.25mm、宽度约200mm的薄板。上述精轧时,在表面涂布轧制油进行冷轧。
而且,在精轧后,以表5所示的条件在Ar气氛中实施精加工热处理,其后,进行水淬,作成特性评价用薄板。
以与实施例1相同的方式,进行加工性评价(中间轧制及精轧时的边缘裂纹的有无)、析出物观察、0.2%屈服强度、导电率的测定。并且,通过如下步骤,评价X射线衍射强度、弯曲加工性。
(X射线衍射强度)
对板表面的来自{111}面的X射线衍射强度I{111},来自{200}面的X射线衍射强度I{200},来自{220}面的X射线衍射强度I{220},来自{311}面的X射线衍射强度I{311}以如下的步骤测定。从特性评价用薄板取样测定试料,以反射法对测定试料测定旋转一个旋转轴的X射线衍射强度。靶材使用Cu,使用Kα的X射线。以管电流40mA、管电压40kV、测定角度40~150°、测定步长0.02°的条件进行测定,在衍射角与X射线衍射强度的图形中,去除X射线衍射强度的本底(background)后,求出来自各衍射面的峰值的Kα1与Kα2合计的积分X射线衍射强度I,由下式求出R{220}的值。
R{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311})
(弯曲加工性)
根据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度方向成垂直的方式,从特性评价用条材取样多个宽度10mm×长度30mm的试验片,使用弯曲角度90度、弯曲半径0.25mm的W型夹具,进行W弯曲试验。
而且,以目视确认弯曲部的外周部,观察到破裂时记为B,无法确认到断裂或微细破裂时记为A来进行判定。
关于成分组成、制造条件、评价结果,示于表4、5、6。
[表4]
[表5]
[表6]
来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}设为0.9以下的本发明例101-114中,确认到0.2%屈服强度高,而且弯曲加工性也良好,屈服强度-弯曲平衡性优异。
(实施例3)
接着,利用与实施例1相同的方法,制造出表7所示的成分组成的铸锭。并且,铸锭的大小设为厚度约150mm×宽度约350mm×长度约2000mm。从所得到的铸锭对铸件表皮附近进行10mm以上的面削,切出100mm×200mm×100mm的块体。
将该块体在Ar气体气氛中,实施以表8中记载的温度条件进行4小时的加热工序,其后,实施水淬。
将热处理后的铸锭切割,并且为去除氧化被膜而实施表面磨削。
其后,在常温下以表1中记载的轧制率实施中间轧制。而且,对所得到的条材,以表8中记载的温度条件通过盐浴实施中间热处理。其后,实施淬冷。
接着,以表8所示的轧制率实施精轧,制造出厚度0.25mm、宽度约200mm的条材。
而且,在精轧后,以表8所示的条件在Ar气氛中实施精加工热处理,其后进行水淬,作成特性评价用条材。
以与实施例1相同的方式,进行加工性评价(中间轧制及精轧时的边缘裂纹的有无)、析出物观察、导电率的测定。并且,利用以下的步骤,评价平均结晶粒径、力学性能。
(平均结晶粒径)
在各试料中,将轧制面镜面研磨后进行蚀刻,利用光学显微镜以轧制方向成为照片的横向的方式进行摄影,以1000倍的视场(约300×200μm2)进行观察。而且,根据JISH0501的切割法,对结晶粒径图各画出5条照片的纵向和横向的规定长度的线段,对完全割断的结晶粒数进行计数,将其切割长度的平均值作为平均结晶粒径。
结晶粒径微细至10μm以下时,利用SEM-EBSD(ElectronBackscatterdiffractionPatterns)测定装置,测定平均结晶粒径。利用耐水研磨纸和金刚石磨粒进行机械研磨之后,使用胶体二氧化硅溶液进行精加工研磨,之后,利用扫描式电子显微镜向试料表面的测定范围内的各个测定点(像元)照射电子束,通过基于电子背散射衍射的方位分析,将相邻的测定点间的方位差为15°以上的测定点间作为大倾角晶界,制作晶界图,并根据JISH0501切割法对晶界图各画出5条纵向和横向的规定长度的线段,对完全割断的结晶粒数进行计数,将其切割长度的平均值作为平均结晶粒径。
(力学性能)
从特性评价用条材取样由JISZ2241规定的13B号试验片,通过JISZ2241的残余变形法测定强度TS和0.2%屈服强度YS。另外,试验片是在与轧制方向平行的方向上进行了取样。而且,由所得到的强度TS、0.2%屈服强度YS,算出屈服比YS/TS。
关于成分组成、制造条件、评价结果,示于表7、8、9。
[表7]
[表8]
[表9]
本发明例201-214中,均是屈服比YS/TS超过90%,且强度TS、及0.2%屈服强度YS均高。而且,确认到弯曲加工性良好。
产业上的可利用性
通过使用本发明的电子电气设备用铜合金,能够提高制造成品率。
Claims (14)
1.一种电子电气设备用铜合金,其特征在于,
所述电子电气设备用铜合金以1.3质量%以上且2.8质量%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,
H的含量设为10质量ppm以下,O的含量设为100质量ppm以下,S的含量设为50质量ppm以下,C的含量设为10质量ppm以下。
2.根据权利要求1所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
在扫描式电子显微镜观察下,粒径0.1μm以上的以Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数设为1个/μm2以下。
3.根据权利要求1或2所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
将Mg的含量设为A原子%时,所述电子电气设备用铜合金的导电率σ%IACS在σ≤1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)×100的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
以合计0.01质量%以上且3.0质量%以下的范围内含有Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr、P中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
所述电子电气设备用铜合金具有0.2%屈服强度为400MPa以上的力学性能。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
板表面中的来自{111}面的X射线衍射强度设为I{111},来自{200}面的X射线衍射强度设为I{200},来自{220}面的X射线衍射强度设为I{220},来自{311}面的X射线衍射强度设为I{311},来自{220}面的X射线衍射强度的比例R{220}设为R{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311})时,R{220}为0.9以下。
7.根据权利要求6所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
R{220}设为0.3以上且0.9以下。
8.根据权利要求1~7的任一项所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
由相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TS与0.2%屈服强度YS算出的屈服比YS/TS超过90%。
9.根据权利要求8所述的电子电气设备用铜合金,其特征在于,
平均结晶粒径为50μm以下。
10.一种电子电气设备用铜合金塑性加工材,其特征在于,
所述电子电气设备用铜合金塑性加工材通过对由权利要求1~9的任一项所述的电子电气设备用铜合金构成的铜原材料进行塑性加工而成形。
11.根据权利要求10所述的电子电气设备用铜合金塑性加工材,其特征在于,
所述电子电气设备用铜合金塑性加工材通过具有如下工序的制造方法而成形,所述工序具有:热处理工序,将所述铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度,并且将加热的所述铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下;以及塑性加工工序,对所述铜原材料进行塑性加工。
12.根据权利要求10或11所述的电子电气设备用铜合金塑性加工材,其特征在于,
所述电子电气设备用铜合金塑性加工材的表面实施有镀Sn。
13.一种电子电气设备用元件,其特征在于,
所述电子电气设备用元件由权利要求10~12的任一项所述的电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
14.一种端子,其特征在于,
所述端子由权利要求10~12的任一项所述的电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |