CN105452501A - 铜合金、铜合金薄板及铜合金的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的铜合金含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P、0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，作为所述不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm、Cr的含量小于7质量ppm、Mo的含量小于5质量ppm、W的含量小于1质量ppm、V的含量小于1质量ppm以及Nb的含量小于1质量ppm。

Description

铜合金、铜合金薄板及铜合金的制造方法

技术领域

本发明涉及一种作为使用于例如家电、半导体装置用引线框架等的半导体元件、印刷电路板等的电气电子元件材料、开闭器元件、汇流条和连接器等的机构元件或产业用设备等的铜合金板条优选的铜合金、铜合金薄板及铜合金的制造方法。

本申请主张基于2013年8月9日在日本申请的专利申请2013-167063号，及2014年6月4日在日本申请的专利申请2014-116297号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

作为上述各种用途的铜合金，以往通用含有Fe与P的Cu-Fe-P系的铜合金。作为Cu-Fe-P系的铜合金，例示有一种铜合金(CDA19400合金)，其包含2.1质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.015质量％以上且0.15质量％以下的P、0.05质量％以上且0.20质量％以下的Zn。另外，该CDA19400合金是由CDA(CopperDevelopmentAssociation，铜开发协会)规定的国际标准合金。

在此，上述CDA19400合金为在铜母相中使Fe或Fe-P等的金属间化合物析出的析出强化型合金，且强度、导电性及导热性优异，因此在各种用途中广泛地使用。

近年，随着Cu-Fe-P系的铜合金的用途扩大、或电气、电子设备的轻量化、薄壁化、小型化等，对于CDA19400合金，也要求更高的强度、导电性和优异的弯曲加工性。

另外，上述引线框架或连接器等通过蚀刻或冲压铜合金薄板而制造。在此，对由CDA19400合金等构成的铜合金薄板进行冲压加工时，存在模具的磨损严重、在短时间的使用中必须更换模具这种问题。

因此，例如专利文献1、2中提出有，为了抑制在热轧工序中的破裂且提高耐冲压模具磨损性等的诸特性，而在Cu-Fe-P系合金中添加C。并且，提出有为了提高Cu-Fe-P系合金的强度等的诸特性，而添加Mg等。

专利文献1：日本专利公开平11-323464号公报

专利文献2：日本专利公开平11-350055号公报

然而，由Cu-Fe-P系合金构成的铜合金中，在轧制铸锭来制造铜合金薄板时，产生较多表面缺陷。若存在上述表面缺陷，则因制造产率大幅地降低，存在铜合金薄板的制造成本大幅地上升这种问题。

并且，对由上述Cu-Fe-P系合金构成的铜合金薄板进行冲压加工、蚀刻加工或镀银时，有时因粗大的铁合金粒子而产生不平滑的形状不良。

发明内容

本发明是鉴于所述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种在Cu-Fe-P系合金中，可抑制表面缺陷及形状不良的产生的铜合金、铜合金薄板、铜合金的制造方法。

为了解决该课题，本发明人等进行深入研究的结果，明确了产生于CDA19400合金等的Cu-Fe-P系合金的表面缺陷及形状不良是通过含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子露出于铜合金薄板的表面而形成的。

并且，明确了当铜合金熔融液中C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上存在一定量以上时，以Fe为主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相与以Cu为主成分的液相进行液相分离，含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的粗大的结晶物在铸锭内生成。并且得到如下见解：因生成于铸锭内的粗大的结晶物，而生成露出于铜合金薄板的表面的铁合金粒子。

本发明是根据这种见解而完成的，本发明的第一方式所涉及的铜合金含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P和0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，作为所述不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm、Cr的含量小于7质量ppm、Mo的含量小于5质量ppm、W的含量小于1质量ppm、V的含量小于1质量ppm以及Nb的含量小于1质量ppm。

在该结构的铜合金中，作为不可避免的杂质的C的含量被限制为小于5质量ppm，Cr的含量被限制为小于7质量ppm、Mo的含量被限制为小于5质量ppm，W的含量被限制为小于1质量ppm，V的含量被限制为小于1质量ppm，Nb的含量被限制为小于1质量ppm。如上所述，C及Cr、Mo、W、V、Nb这种元素为具有促进以Fe为主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相与以Cu为主成分的液相的液相分离的作用的元素，因此在铸锭内容易生成粗大的结晶物。也就是说，这些C、Cr、Mo、W、V和Nb这种元素可固溶于Fe中，但几乎无法固溶于Cu中，因此将作为结晶物(铁合金粒子)而残留于Cu中。

因而，通过将C、Cr、Mo、W、V和Nb这种元素的含量如上所述那样限制，可抑制粗大的结晶物的产生，且可大幅降低基于铁合金粒子的表面缺陷。并且，可抑制因粗大的结晶物引起的制品的形状不良。

在此，本发明的铜合金中，可以进一步含有0.003质量％以上且0.5质量％以下Ni和0.003质量％以上且0.5质量％以下的Sn中的任一者或两者。

此时，通过Ni或Sn固溶于Cu的母相中，可实现Cu-Fe-P系铜合金的强度提高。

而且，本发明的铜合金中，可进一步在0.0007质量％以上且0.5质量％以下的范围内含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti和Co中的至少一种或两种以上。

此时，通过Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co这种元素，可实现Cu-Fe-P系合金的强度提高及耐冲压模具磨损性的提高。

并且，本发明的铜合金中，进一步地，作为所述不可避免的杂质所包含的Mn的含量优选20质量ppm以下，Ta的含量优选1质量ppm以下。

Mn、Ta这种元素，如上述所述那样在铜合金熔融液进行液相分离时，含于以Fe作为主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相侧，而有促进液相分离的倾向。因此，若较多含有不可避免的杂质的Mn及Ta，则有可能在铸锭内容易生成粗大的结晶物。因此，通过Mn的含量规定为20质量ppm以下，Ta的含量规定为1质量ppm以下，能够可靠地抑制粗大的结晶物的产生。

本发明的第二方式所涉及的铜合金薄板为由前述铜合金构成的铜合金薄板，通过含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子露出于表面而形成的长度200μm以上的表面缺陷为5个/m²以下。进一步优选长度200μm以上的表面缺陷设为2个/m²以下。

并且，本发明的铜合金薄板中，薄板的厚度设为0.5mm以下。

根据该结构的铜合金薄板，由C、Cr、Mo、W、V和Nb元素的含量抑制得较低的铜合金构成，因此，可抑制含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子的产生，可抑制因该铁合金粒子引起的表面缺陷的产生。并且，可抑制因粗大的结晶物引起的制品的形状不良。而且，通过将长度200μm以上的表面缺陷设为5个/m²以下，可显著地降低在进行冲压加工、蚀刻加工或镀银时所产生的制品不良率。尤其，铜合金薄板的板厚为0.5mm以下时，若存在200μm以上的表面缺陷，则有可能在厚度方向也有缺陷生长，因此例如在进行冲压加工、蚀刻加工等的用于赋予微细形状的加工时，将成为不良的原因。从上述观点来看，铜合金薄板的板厚为0.2mm以下时，更能发挥本发明的效果。若考虑铜合金薄板的制造成本与所得到的效果，则优选的上述薄板的板厚的下限值为0.05mm，但并不限定于此。

本发明的第三方式所涉及的铜合金的制造方法为前述铜合金的制造方法，具备如下工序：熔解工序，熔解原料来生成铜合金熔融液；高温保持工序，将所述铜合金熔融液保持在1300℃以上；及铸造工序，将保持在1300℃以上的所述铜合金熔融液供给到铸模内而得到铸锭。

根据该结构的铜合金的制造方法，由于具备将铜合金熔融液保持在1300℃以上的高温保持工序、及与将保持在1300℃以上的铜合金熔融液供给到铸模内而得到铸锭的铸造工序，因此，可抑制含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的液相与以Cu为主成分的液相进行液相分离，可抑制粗大的结晶物的生成。因而，可将因铁合金粒子引起的表面缺陷降低。并且，可抑制因粗大的结晶物引起的制品的形状不良。

根据本发明，可提供一种在Cu-Fe-P系合金中抑制表面缺陷及形状不良的产生的铜合金、铜合金薄板、铜合金的制造方法。

附图说明

图1是铜合金薄板的表面缺陷的光学显微镜观察照片。

图2是表示本发明的实施方式的铜合金的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的第一实施方式的铜合金进行说明。

本发明的第一实施方式的铜合金含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P、0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，作为不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小于7质量ppm，Mo的含量小于5质量ppm，W的含量小于1质量ppm，V的含量小于1质量ppm，Nb的含量小于1质量ppm。

以下，对于将这些元素的含量设定在前述范围的理由进行说明。

(Fe)

Fe固溶于Cu的母相中，同时生成含有P的析出物(Fe-P化合物)。通过该Fe-P化合物分散于Cu的母相中，不会使导电率降低而提高强度及硬度。

在此，Fe的含量小于1.5质量％时，强度提高的效果等不充分。另一方面，Fe的含量超过2.7质量％时，会生成较大的结晶物而有可能损害表面的清洁性。而且有可能导致导电率及加工性降低。

因此，本实施方式中，将Fe的含量设定为1.5质量％以上且2.7质量％以下。另外，为能可靠地达到上述作用效果，优选将Fe的含量设在1.8质量％以上且2.6质量％以下的范围内。

(P)

P为具有脱氧作用的元素。并且，如上所述，与Fe一同生成Fe-P化合物。通过该Fe-P化合物分散于Cu的母相中，不会使导电率降低，并提高强度及硬度。

在此，P的含量小于0.008质量％时，强度提高的效果等不充分。另一方面，P的含量超过0.15质量％时，将导致导电率及加工性降低。

因此，本实施方式中，将P的含量设定为0.008质量％以上且0.15质量％以下。另外，为能可靠地达到上述作用效果，优选将P的含量设在0.01质量％以上且0.05质量％以下的范围内。

(Zn)

Zn为固溶于Cu的母相中，并具有使焊锡耐热剥离性提高的作用的元素。

在此，Zn的含量小于0.01质量％时，无法充分地达到使焊锡耐热剥离性提高的作用效果。另一方面，即使Zn的含量超过0.5质量％，该效果也饱和。

因此，本实施方式中，将Zn的含量设定为0.01质量％以上且0.5质量％以下。另外，为能可靠地达到上述作用效果，优选将Zn的含量设在0.05质量％以上且0.35质量％以下的范围内。

(C、Cr、Mo、W、V、Nb)

C、Cr、Mo、W、V、Nb作为不可避免的杂质而含于上述铜合金中。在此，C、Cr、Mo、W、V、Nb的含量较多时，铜合金薄板的表面缺陷会大幅增加。将该表面缺陷的一例经光学显微镜观察的结果示于图1。

经EPMA(ElectronProbeMicroAnalyzer,电子探针显微分析仪)的解析结果，本实施方式中所观察的表面缺陷是因含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子而引起的。

通常，在熔解铸造上述铜合金时，Fe元素以熔解的状态存在于将Cu为主成分的液相中。但是，C、Cr、Mo、W、V和Nb存在一定量以上时，铜合金熔融液被分离成以Cu为主成分的液相与以Fe为主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相，其结果，含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的粗大的结晶物存在于铸锭内。之后，通过轧制铸锭，铁合金粒子露出于铜合金薄板的表面，认为由此会产生上述表面缺陷。并且，因该铁合金粒子而进行冲压加工、蚀刻加工或镀银时，会产生形状不良。

因此，通过降低C、Cr、Mo、W、V和Nb元素，可抑制因铁合金粒子引起的表面缺陷及形状不良。因此，本实施方式中，C的含量限制为小于5质量ppm，Cr的含量限制为小于7质量ppm，Mo的含量限制为小于5质量ppm，W的含量限制为小于1质量ppm，V的含量限制为1质量ppm，Nb的含量限制为小于1质量ppm。为了可靠地达到上述表面缺陷及制品的形状不良的抑制，优选将C的含量设为小于4质量ppm。进一步优选3ppm，更优选2ppm以下。优选将Mo的含量设为小于1质量ppm，进一步优选设为小于0.6质量ppm。并且，优选将Cr的含量设为小于5质量ppm，W的含量设为小于0.6质量ppm，V的含量设为小于0.6质量ppm，Nb的含量设为小于0.6质量ppm。

另外，作为C、Cr、Mo、W、V和Nb以外的不可避免的杂质，可举出Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、H、Li、B、N、O、F、Na、S、Cl、K、Mn、Co、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Cs、Hf、Ta、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等。这些不可避免的杂质，优选以总量计为0.3质量％以下。若考虑铜合金的制造成本与所得到的效果，则优选的上述不可避免的杂质的总量的下限值优选为0.1质量％，但并不限定于此。

接着，关于本实施方式的铜合金的制造方法，将参考图2所示的流程图进行说明。

＜熔解工序S01＞

将铜原料、纯铁、Zn或Cu-Zn母合金、P或Cu-P母合金熔解，生成铜合金熔融液。另外，铜原料是纯度为99.99质量％以上的所谓的4NCu，纯铁是纯度为99.9质量％以上的所谓的3NFe、或99.99质量％以上的4NFe，气氛优选设为Ar。熔解中的温度，例如为1100～1300℃。

＜高温保持工序S02＞

接着，将所得到的铜合金熔融液升温至1300℃以上并保持。通过以高温来保持铜合金熔融液，可抑制铜合金熔融液中的液相分离。另外，该高温保持工序S02中，优选将温度设为1300℃以上且1500℃以下、保持时间设为1min以上且24h以下的范围内。

＜铸造工序S03＞

并且，将1300℃以上的铜合金熔融液，从高温保持的状态浇注至模具中来制造出铸锭。如此，可制造出本实施方式的铜合金的铸锭。

在此，铸造时的冷却速度优选速度较快，例如由1300℃至900℃的冷却速度优选5℃/s以上，进一步优选10℃/s以上。若考虑铜合金的制造成本与所得到的效果，则优选的上述冷却速度的上限值优选为200℃/s，但并不限定于此。

对于所得到的铸锭实施热轧后，通过适当重复冷轧与热处理，可制造出指定厚度的铜合金薄板。热轧在还原性气氛中以750℃～1000℃的条件来实施。冷轧的轧制率在40～95％，热处理在400～700℃下进行，在最终轧制之后以200～350℃来进行最终退火。

该铜合金薄板中，通过含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子露出于表面而形成的、长度200μm以上的表面缺陷为5个/m²以下。优选200μm以上的表面缺陷设为2个/m²以下。进一步优选1个/m²以下。

根据如上构成的本实施方式，C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小于7质量ppm，Mo的含量小于5质量ppm，W的含量小于1质量ppm，V的含量小于1质量ppm，Nb的含量小于1质量ppm，因此可抑制铸锭内生成粗大的结晶物。因而，可抑制因该粗大的结晶物引起的铁合金粒子的形成，而可大幅降低表面缺陷的产生。并且，可抑制制品的形状不良。

而且，本实施方式的制造方法因具备将所述铜合金熔融液保持在1300℃以上的高温的高温保持工序S02、及将保持在1300℃以上的铜合金熔融液供给到铸模来制造铸锭的铸造工序S03，因此，可抑制含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的粗大的结晶物的生成。

以下，对本发明的第二实施方式的铜合金进行说明。

本发明的第二实施方式的铜合金含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P、0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，同时含有0.003质量％以上且0.5质量％以下的Ni、0.003质量％以上且0.5质量％以下的Sn的任一者或两者，在0.0007质量％以上且0.5质量％以下的范围还含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti和Co中的至少一种或两种以上，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，作为所述不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小于7质量ppm，Mo的含量小于5质量ppm，W的含量小于1质量ppm，V的含量小于1质量ppm，Nb的含量小于1质量ppm。

以下，对于将这些元素的含量设定在所述范围的理由进行说明。另外，关于与第一实施方式相同的元素将省略说明。

(Ni)

Ni固溶于Cu的母相中，并具有使强度及耐引线弯曲疲劳特性(耐重复弯曲疲劳特性)提高的作用。

在此，Ni的含量小于0.003质量％时，无法充分达到上述效果。另一方面，若Ni的含量超过0.5质量％，则导电率会显著地降低。

因此，本实施方式中，将Ni的含量设定为0.003质量％以上且0.5质量％以下。另外，为能可靠地达到上述作用效果，优选将Ni的含量设在0.008质量％以上且0.2质量％以下的范围内。

(Sn)

Sn固溶于Cu的母相中，并具有使强度及焊接性提高的作用。

在此，Sn的含量小于0.003质量％时，无法充分达到上述效果。另一方面，若Sn的含量超过0.5质量％，则导电率会显著地降低。

因此，本实施方式中，将Sn的含量设定为0.003质量％以上且0.5质量％以下。另外，为能可靠地达到上述作用效果，优选将Sn的含量设在0.008质量％以上且0.2质量％以下的范围内。

(Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co)

Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co固溶于铜的母相中，或作为析出物、结晶物而存在，并具有使Cu-Fe-P系合金的强度提高一定程度的作用，而且也具有使耐冲压模具磨损性提高的作用。

在此，若Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的含量小于0.0007质量％时，无法充分达到上述效果。另一方面，若Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的含量超过0.5质量％，则导电率会降低，同时容易生成大的氧化物、析出物或结晶物，而且有可能损害表面的清洁性。

因此，本实施方式的铜合金将Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的含量设定为0.0007质量％以上且0.5质量％以下。另外，为能可靠地达到上述作用效果，优选将Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的含量设在0.005质量％以上且0.15质量％以下的范围内。

在此，所谓稀土类元素是指Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

另外，作为C、Cr、Mo、W、V和Nb以外的不可避免的杂质，可举出H、Li、B、N、O、F、Na、S、Cl、K、Mn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Cs、Hf、Ta、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等。这些不可避免的杂质，优选以总量计为0.3质量％以下。若考虑铜合金的制造成本与所得到的效果，则上述不可避免的杂质的总量的下限值为0.1质量％，但并不限定于此。

作为该第二实施方式的铜合金，以与上述第一实施方式相同的方式通过熔解工序S01、熔融液的高温保持工序S02、铸造工序S03来制造。在熔解工序S0一种，对于Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的添加，使用金属元素单质或包含上述元素的母合金。

根据如上构成的本实施方式，由于含有Ni、Sn，因此可实现通过固溶硬化来提高强度。

并且，由于在0.0007质量％以上且0.5质量％以下的范围含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti和Co中的至少一种或两种以上，因此可实现Cu-Fe-P系合金的更进一步的高强度化，同时实现耐冲压模具磨损性的提高。

并且，C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小于7质量ppm，Mo的含量小于5质量ppm，W的含量小于1质量ppm，V的含量小于1质量ppm，Nb的含量小于1质量ppm，因此可抑制含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子的形成，可将表面缺陷的产生大幅降低。而且，可抑制制品的形状不良。

以下，对于本发明的第三实施方式的铜合金进行说明。

本发明的第三实施方式的铜合金含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P和0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，作为不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小于7质量ppm，Mo的含量小于5质量ppm，W的含量小于1质量ppm，V的含量小于1质量ppm，Nb的含量小于1质量ppm，Mn的含量为20质量ppm以下，Ta的含量为1质量ppm以下。

以下，对于将这些元素的含量设定为所述范围的理由进行说明。另外，关于与第一实施方式相同的元素将省略说明。

(Mn、Ta)

Mn、Ta作为不可避免的杂质而被含于上述铜合金中。

通常，在熔解铸造上述铜合金时，Fe元素以熔解的状态存在于以Cu为主成分的液相中。但是，若C、Cr、Mo、W、V和Nb存在一定量以上时，铜合金熔融液被分离成以Cu为主成分的液相与以Fe为主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相。在此，在铜合金熔融液如上所述那样液相分离时，Mn、Ta为被含于以Fe为主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相中，而有可能促进液相分离的元素。

因此，通过降低C、Cr、Mo、W、V和Nb元素的同时降低Mn、Ta的含量，可抑制铜合金熔融液的液相分离而抑制粗大的结晶物的生成，并抑制因铁合金粒子引起的表面缺陷及形状不良。因此，本实施方式的铜合金中，将C的含量限制为小于5质量ppm，Cr的含量限制为小于7质量ppm、Mo的含量限制为小于5质量ppm，W的含量限制为小于1质量ppm，V的含量限制为小于1质量ppm，Nb的含量被限制为小于1质量ppm，Mn的含量限制为20质量ppm以下，Ta的含量限制为1质量ppm以下。为可靠地达到上述表面缺陷及形状不良的抑制，优选将C的含量设为小于4质量ppm。进一步优选3ppm，更优选2ppm以下。优选将Mo的含量设为小于1质量ppm，进一步优选设为小于0.6质量ppm。并且，优选将Cr的含量设为小于5质量ppm，W的含量设为小于0.6质量ppm，V的含量设为小于0.6质量ppm，Nb的含量设为小于0.6质量ppm。并且，优选将Mn的含量设为小于15质量ppm，Ta的含量设为小于0.7质量ppm。

另外，作为C、Cr、Mo、W、V、Nb、Mn和Ta以外的不可避免的杂质，可举出Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、H、Li、B、N、O、F、Na、S、Cl、K、Co、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Cs、Hf、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等。这些不可避免的杂质优选以总量计为0.3质量％以下。若考虑铜合金的制造成本与所得到的效果，则优选的上述不可避免的杂质的总量的下限值为0.1质量％，但并不限定于此。

该第三实施方式的铜合金以与上述第一实施方式及第二实施方式相同的方式，通过熔解工序S01、熔融液的高温保持工序S02、铸造工序S03来制造。

在熔解工序S01中，优选使用Mn及Ta的含量较少的原料。尤其Mn元素由铁系原料等混入的可能性较高，因此优选严选铁系原料来使用。优选使用Mn为0.1质量％以下、Ta为0.005质量％以下的Fe原料。

根据如上构成的本实施方式，由于作为不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小于7质量ppm，Mo的含量小于5质量ppm，W的含量小于1质量ppm，V的含量小于1质量ppm，Nb的含量小于1质量ppm，Mn的含量为20质量ppm以下，Ta的含量为1质量ppm以下。因此可抑制铜合金熔融液的液相分离，并抑制铁合金粒子的形成，可大幅降低表面缺陷的产生。并且，可抑制制品的形状不良。

以上，对本发明的实施方式的铜合金、铜合金薄板、铜合金的制造方法进行了说明，但本发明并不限定于此，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内进行适当变更。

例如熔解铜原料来生成铜熔融液，并对该铜熔融液中添加各种元素的情况进行说明，但并不限定于此，也可熔解废料原料等来进行成分制备。

并且，本实施方式中虽然对具备熔融液的高温保持工序S02的情况进行了说明，但并不限定于此，也可通过其他的手段来降低含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的粗大的结晶物的含量。例如通过严选所使用的原料也可防止C、Cr、Mo、W、V和Nb元素的混入。由于C、Cr、Mo、W、V和Nb元素由铁系原料等混入的可能性较高，因此优选严选铁系原料来使用。

而且，第三实施方式中，也可含有0.003质量％以上且0.5质量％以下的Ni和0.003质量％以上且0.5质量％以下的Sn中的任一者或两者，进一步可在0.0007质量％以上且0.5质量％以下的范围内含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti和Co中的至少一种或两种以上。

实施例

以下，对于为确认本发明的效果而进行的确认实验的结果进行说明。

(实施例1)

准备由纯度为99.99质量％以上、C含量为1质量ppm以下的无氧铜(ASTMB152C10100)构成的铜原料，将其装入氧化铝制坩埚内，并在Ar气氛下的高频熔炼炉来进行熔解。

在所得到的铜熔融液内，根据所需添加作为原料的纯铁、Fe-C母合金、Fe-Cr母合金、Fe-Mo母合金、Fe-W母合金、Fe-V母合金、Fe-Nb母合金、Cu-Zn母合金、Cu-Ni母合金、Cu-Sn母合金、Cu-P母合金、及Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的原料或母合金，在Ar气氛中以1200℃熔解，制备成如表1、2所示的成分组成，并浇注于水冷铜铸模中来制造出铸锭。另外，各原料的C含量为10质量ppm以下。所制造出的铸锭的大小设为厚度约30mm×宽度约150mm×长度约200mm。另外，在本发明例1-27中，使用高纯度铁(纯度99.99质量％)来作为铁原料。

并且，在本发明例23-26中，对所得到的熔融液进行由1200℃至1300℃的一次升温，之后制造出铸锭。

并且，在比较例1-4中，添加C粉末并通过与熔融液接触而使C量增加。在比较例5-9中，添加Mo、Cr、V、W、Nb来进行成分调整。

将上述熔融液温度设为1300℃时的由1300℃至900℃的冷却速度、及将熔融液温度设为1200℃时的由1200℃至900℃的冷却速度，设为约10℃/s以上。

将所得到的铸锭加热至950℃，实施至厚度5.0mm为止的热轧。该热轧后，为除去氧化被膜而实施表面磨削，并使厚度成为4.0mm。

之后，实施粗轧并使厚度成为0.4mm。接着，实施550℃×1小时的加热工序，而且实施冷轧并使厚度成为0.2mm。

接着，实施450℃×1小时的加热工序，并实施最终冷轧来制造出厚度约0.1mm×宽度约150mm的条材。

并且，作为最终退火实施250℃×1小时的加热工序，将得到的条材作为特性评价用条材。在此，上述所有的热处理在Ar气氛中来实施。

使用所得到的特性评价用条材来实施以下的特性评价。

(Fe、P、Zn、其他添加元素及杂质含量的测定方法)

表1的组成中，Fe、P、Zn、其他添加元素、Cr、Mo、W、V和Nb使用辉光放电质谱装置(GD-MS)来进行测定，C使用红外线吸收法来进行测定。

(力学特性)

从特性评价用条材取样由JISZ2241：2011(根据ISO6892-1：2009)规定的13B号试验片，通过微量残余伸长法测定0.2％屈服强度。

另外，关于试验片，以拉伸试验的拉伸方向相对于特性评价用条材的轧制方向成为平行的方向的方式进行了取样。

(缺陷个数)

由特性评价用条材中，对于0.2m²的25片铜条，检查因异物露出于表面而形成的长度200μm以上的表面缺陷个数。缺陷的长度作为异物露出于表面的表面瑕疵在轧制方向上的最大长度。通过上述评价方法来算出平均缺陷个数(个/m²)。

将评价结果示于表1、2。

[表1]

[表2]

作为不可避免的杂质的C、Cr、Mo、W、V和Nb的含量超过本发明范围的比较例1-9中，缺陷个数为7.8个/m²以上而变得非常多。

相对于此，作为不可避免的杂质的C、Cr、Mo、W、V和Nb的含量在本发明的范围内的本发明例1-27中，可确认到缺陷个数均为4.4个/m²以下，与比较例相比大幅降低。

并且，在添加Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的本发明例8-22、24-26中，可确认到0.2％屈服强度为500MPa左右，强度特性的提高。

而且，将铜合金熔融液以1300℃保持后制造出铸锭而实施熔融液的高温保持的本发明例23-26中，缺陷个数进一步降低。由此可确认到，通过实施铜合金熔融液的高温保持，可进而抑制铜合金薄板的表面缺陷。

(实施例2)

准备由纯度99.99质量％以上、C含量为1质量ppm以下、Mn含量为0.1质量ppm以下、Ta含量为0.1质量ppm以下的无氧铜(ASTMB152C10100)构成的铜原料，将其装入氧化铝制坩埚内，并在Ar气氛下的高频熔炼炉中进行熔解。

在所得到的铜熔融液内，根据需要添加作为原料的纯铁、Fe-C母合金、Fe-Cr母合金、Fe-Mo母合金、Fe-W母合金、Fe-V母合金、Fe-Nb母合金、Fe-Mn母合金、Fe-Ta母合金、Cu-Zn母合金、Cu-Ni母合金、Cu-Sn母合金、Cu-P母合金、及Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co的原料或母合金，与实施例1以相同的方法，制造出如表3所示的成分组成的铸锭(厚度约30mm×宽度约150mm×长度约200mm)。另外，在本发明例49-51中，对所得到的熔融液进行由1200℃至1300℃的一次升温，之后制造出铸锭。

使用该铸锭，通过与实施例1以相同的方法来制造出厚度约0.1mm×宽度约150mm的特性评价用条材。

使用所得到的特性评价用条材来实施以下的特性评价。

另外，关于缺陷个数，为进行比实施例1更详细评价，因此由特性评价用条材来观察0.2m²的铜条50片的正反两面，并检查因异物露出在表面而形成的长度200μm以上的表面缺陷的个数。缺陷的长度作为异物露出于表面的表面瑕疵在轧制方向上的最大长度。通过上述评价方法来算出平均缺陷个数(个/m²)。

(Fe、P、Zn、Mn、Ta、其他元素及杂质含量的测定方法)

Fe、P、Zn使用感应耦合等离子体发射光谱分析装置(ICP-AES)来进行测定。Mn、Ta、其他添加元素、Cr、Mo、W、V和Nb使用辉光放电质谱装置(GD-MS)来进行测定。

C使用红外线吸收法来进行测定。

将评价结果示于表3。

[表3]

作为不可避免的杂质的Mn的含量规定为20质量ppm以下、Ta的含量规定为1质量ppm以下的本发明例40-51中，平均缺陷个数进一步降低。

由此可确认到，通过将作为不可避免的杂质的Mn的含量设为20质量ppm以下，Ta的含量设为1质量ppm以下，可进而抑制铜合金薄板的表面缺陷。

产业上的可利用性

根据本发明所涉及的铜合金、铜合金薄板及铜合金的制造方法，可抑制在Cu-Fe-P系合金中，表面缺陷及形状不良的产生。

符号说明

S01-熔解工序、S02-高温保持工序、S03-铸造工序、RD-轧制方向、L-表面缺陷的长度。

Claims (7)

1.一种铜合金，其含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P和0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，

作为所述不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm、Cr的含量小于7质量ppm、Mo的含量小于5质量ppm、W的含量小于1质量ppm、V的含量小于1质量ppm以及Nb的含量小于1质量ppm。

2.根据权利要求1所述的铜合金，其进一步含有：

0.003质量％以上且0.5质量％以下的Ni和0.003质量％以上且0.5质量％以下的Sn中的任一者或两者。

3.根据权利要求1或2所述的铜合金，其中，

进一步在0.0007质量％以上且0.5质量％以下的范围内含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土类元素、Zr、Si、Al、Be、Ti和Co中的至少一种或两种以上。

4.根据权利要求1至3所述的铜合金，其中，

作为所述不可避免的杂质所包含的Mn的含量为20质量ppm以下、Ta的含量为1质量ppm以下。

5.一种铜合金薄板，其由权利要求1至4中任一项所述的铜合金构成，其中，

通过含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子露出于表面而形成的长度200μm以上的表面缺陷为5个/m²以下。

6.根据权利要求5所述的铜合金薄板，其中，

所述薄板的厚度为0.5mm以下。

7.一种铜合金的制造方法，其为权利要求1至4中任一项所述的铜合金的制造方法，其中，

所述方法具备如下工序：熔解工序，熔解原料来生成铜合金熔融液；高温保持工序，将所述铜合金熔融液保持在1300℃以上；及铸造工序，将保持在1300℃以上的所述铜合金熔融液供给到铸模内而得到铸锭。