CN105992831B - 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、电子电气设备用部件及端子 - Google Patents

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Abstract

该电子电气设备用铜合金以3.3原子％以上且6.9原子％以下的范围含有Mg，且剩余部分实际上由Cu及不可避免的杂质构成，由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02。

Description

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、 电子电气设备用部件及端子
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部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、电子电气设备用部件及端子。
本申请主张基于2013年12月11日在日本申请的专利申请2013-256310号优先权，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，谋求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部件的小型化及薄壁化。因此，作为构成电子电气设备用部件的材料，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部件使用的铜合金，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部件的铜合金，已开发的是如非专利文献2中记载的Cu-Mg合金，或如专利文献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，因此无法成型成复杂的形状的电子电气设备用部件之类的问题。
尤其，在移动电话或个人计算机等的民生品中所使用的电子电气设备用部件中，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，无法成型薄壁且复杂的形状的电子电气设备用部件。
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，作为上述的电子电气设备用部件的原材料尤其适合。
然而，最近进一步谋求电子电气设备的小型化及轻量化。在此，在使用于小型化及轻量化的电子电气设备的小型端子中，从材料的成品率方面来看，以弯曲轴相对于轧制方向成为正交方向(Good Way：GW)的方式进行弯曲加工，通过在弯曲轴相对于轧制方向平行的方向(Bad Way：BW)上稍稍施加变形来成型，通过以BW进行拉伸试验时的材料强度TSTD来确保弹性。因此，要求GW的优异的弯曲加工性和BW的较高强度。
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公报
非专利文献1：野村幸矢、「コネクタ用高性能銅合金板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板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合金における粒界反応型析出」、伸銅技術研究会誌Vol.19(1980)p.115－124(掘茂德、其他2人，《Cu-Mg合金中的晶界反应型析出》，伸铜技术研究会志Vol.19(1980)p.115-124)
发明内容
本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于提供一种强度及弯曲加工性优异，尤其具有GW的优异的弯曲加工性和BW的高强度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、电子电气设备用部件及端子。
为了解决该课题，本发明的一方式的电子电气设备用铜合金的特征在于，以3.3原子％以上且6.9原子％以下的范围含有Mg，且剩余部分实际上由Cu及不可避免的杂质构成，由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02。
根据具有上述技术特征的电子电气设备用铜合金，由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02。因此，在相对于轧制面与法线方向垂直的面中存在较多的{220}面，从而进行弯曲轴相对于轧制方向成为正交方向的弯曲加工时具有优异的弯曲加工性，并且相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD变高。由此，上述小型端子的成型性优异。
在此，本发明的一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以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数优选为1个/μm2以下。
此时，如图1的状态图所示，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，而且在扫描式电子显微镜观察下，粒径0.1μm以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。因此抑制将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的析出，成为Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
另外，粒径0.1μm以上的将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，以倍率：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，在晶体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上，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有成为破裂的起点的粗大的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，且提高弯曲加工性。因此能够对复杂的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部件等进行成型。
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，本发明的一方式的电子电气设备用铜合金中，将Mg的含量设为X原子％时，导电率σ(％IACS)优选为下述式的范围内。
σ≤1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100
此时，如图1的状态图所示，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，且导电率为上述范围内。因此成为Mg在母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
因此，如上所述，母相中并未大量分散有成为破裂的起点的粗大的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，提高弯曲加工性。
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％，在Cu和Mg的二元合金的情况下，忽视不可避免的杂质元素而假定仅由Cu和Mg构成算出即可。
并且，本发明的一方式的电子电气设备用铜合金中，能够以合计0.01原子％以上且3.00原子％以下的范围内进一步含有在Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr、P中的一种或两种以上。
这些元素具有提高Cu-Mg合金的强度等特性的作用效果，因此优选按照要求和特性适当地添加。在此，上述元素的添加量的合计若小于0.01原子％，则无法充分地得到提高上述强度的作用效果。另一方面，若上述元素的添加量的合计超过3.00原子％，则导电率会大幅降低。因此，本发明的一方式中，将上述元素的添加量的合计设定在0.01原子％以上且3.00原子％以下的范围内。
并且，在本发明的一方式的电子电气设备用铜合金中，相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD为400MPa以上，将相对于轧制方向正交的方向作为弯曲轴时，以将W弯曲夹具的半径设为R、铜合金的厚度设为t时的比表示的弯曲加工性R/t优选为1以下。
此时，相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD为400MPa以上，因此强度充分高，能够确保在BW的弹性。并且，将相对于轧制方向正交的方向作为弯曲轴时，以将W弯曲夹具的半径设为R、铜合金的厚度设为t时的比表示的弯曲加工性R/t为1以下，因此能够充分地确保GW的弯曲加工性。由此，上述小型端子的成型性尤其优异。
本发明的一方式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成型(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，具有该技术特征的铜合金塑性加工材中，由于由力学特性优异的电子电气设备用铜合金构成，因此作为小型端子等电子电气设备用部件的原材料尤其适合。
在此，在本发明的一方式的电子电气设备用铜合金塑性加工材中，优选通过包括如下工序的制造方法而成型，即，加热工序，将所述铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度；淬冷工序，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；及塑性加工工序，对所述铜原材料进行塑性加工。
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，能够将铜原材料成为Cu-Mg过饱和固溶体。由此，母相中并未大量分散有粗大的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，且提高弯曲加工性。
并且，本发明的一方式的电子电气设备用铜合金塑性加工材中，表面可以实施有镀Sn。
此时，能够使端子、连接器等在成型时接点彼此的接触电阻稳定，并且提高耐蚀性。
本发明的一方式的电子电气设备用部件的特征在于，由上述电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。另外，本发明的一方式的电子电气设备用部件是指包含连接器等的端子、继电器、引线框等。
并且，本发明的一方式的端子的特征在于，由上述电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
具有该技术特征的电子电气设备用部件及端子使用力学特性优异的电子电气设备用铜合金塑性加工材来制造，因此即使为复杂的形状，也无破裂等，充分地确保强度，由此可靠性提高。
根据本发明的一方式，能够提供一种强度及弯曲加工性优异，尤其具有GW的优异的弯曲加工性和BW的高强度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、电子电气设备用部件及端子。
附图说明
图1是Cu-Mg系状态图。
图2是本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。
本实施方式的电子电气设备用铜合金的成分组成，以3.3原子％以上且6.9原子％以下的范围含有Mg，剩余部分实际上由Cu及不可避免的杂质构成，即所谓的Cu-Mg的二元系合金。
在此，将Mg的含量设为X原子％时，导电率σ(％IACS)在下述式的范围内。
σ≤1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100
并且，在扫描式电子显微镜观察下，粒径0.1μm以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。
即，本实施方式的电子电气设备用铜合金中，几乎未析出将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，且将Mg设为在母相中固溶限度以上固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
并且，在本实施方式的电子电气设备用铜合金中，不仅将其成分组成调整成上述组成，而且将强度、弯曲等的力学特性限定为如下。
即，对于本实施方式的电子电气设备用铜合金，由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02(TSTD/TSLD>1.02)。
在此，对于如上述规定成分组成、导电率、析出物的个数、力学特性的理由进行如下说明。
(Mg：3.3原子％以上且6.9原子％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，通过使Mg在母相中固溶，能够得到优异的弯曲加工性。
在此，Mg的含量若小于3.3原子％，则无法发挥其作用效果。另一方面，Mg的含量超过6.9原子％时，为了固溶化进行热处理时，有可能导致残留有将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，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3.3原子％以上且6.9原子％以下。
另外，若Mg的含量少，则强度不会充分提高。并且，因Mg为活性元素，通过过量添加，在熔解铸造时有可能混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3.7原子％以上且6.3原子％以下的范围。
在此，关于上述原子％的组成值，由于在本实施方式中为Cu与Mg的二元合金，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。
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、H、C、O、S、Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr、P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)
在Cu与Mg的二元系合金中，将Mg的含量设为X原子％时，导电率σ在下述式的范围内的情况下，几乎不存在金属间化合物。
σ≤1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100
即，导电率σ超过上述式的范围的情况下，大量地存在将Cu和Mg作为主成分的金属间化合物，尺寸也较大，因此弯曲加工性大幅劣化。因此，以导电率σ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)优选设在下述式的范围内。
σ≤1.7241/(-0.0292×X2+0.6797×X+1.7)×100
此时，由于将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物为更少量，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，粒径0.1μm以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。即，几乎未析出将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，Mg在母相中固溶。
在此，若固溶化不完整，或在固溶化之后析出将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，由此大量存在尺寸大的金属间化合物，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，粒径0.1μm以上的将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，不存在或少量存在将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物时，能够得到良好的弯曲加工性。
而且，为了可靠地发挥上述的作用效果，更优选将粒径0.05μm以上的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，以倍率：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，在晶体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上，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。
(TSTD/TSLD＞1.02)
强度比TSTD/TSLD超过1.02时，在相对于轧制面与法线方向垂直的面中存在较多的{220}面。通过增加该{220}面，而进行弯曲轴相对于轧制方向成为正交方向的弯曲加工时具有优异的弯曲加工性，并且相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD变高。另一方面，若{220}面显著地发达，则加工组织且弯曲加工性会劣化。
从上述，在本实施方式中，由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02。另外，强度比TSTD/TSLD优选为1.05以上。并且，强度比TSTD/TSLD优选为1.3以下，进一步优选为1.25以下。
在此，在本实施方式的电子电气设备用铜合金中，优选相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD为400MPa以上，将相对于轧制方向正交的方向作为弯曲轴时，以将W弯曲夹具的半径设为R、铜合金的厚度设为t时的比表示的弯曲加工性R/t为1以下。通过如此设定强度TSTD和R/t，而能够充分地确保TD方向的强度和GW的弯曲加工性。
接着，参考图2所示的流程图，对具有这样的技术特征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液中，添加前述元素进行成分调整，制造出铜合金熔液。另外，Mg的添加中能够使用Mg单质或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，优选铜熔液设为纯度为99.99质量％以上的所谓的4NCu。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液注入铸模中制出铸锭。并且，考虑大量生产的情况下，优选使用连续铸造法或半连续铸造法。
(加热工序S02)
接着，为了将所得到的铸锭均质化及固溶化，进行加热处理。在铸锭的内部存在在凝固的过程中通过因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。由此，在铸锭内使Mg均质地扩散，或使Mg在母相中固溶。另外，优选该加热工序S02在非氧化性或还原性气氛中实施。
在此，加热温度小于400℃时，固溶化变得不完整，有可能母相中大量残留有将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。加热温度优选为400℃以上且850℃以下，进一步优选为420℃以上且800℃以下。
(热加工工序S03)
为了粗加工的效率化与组织的均匀化，在前述加热工序S02之后实施热加工。此时，加工方法并无特别限定，最终形状为板状、条状时，适用热轧即可。最终形状为线状、棒状时，适用挤出、沟槽轧制即可。最终形状为块状时适用锻造、冲压即可。并且，热加工温度优选设为400℃以上900℃以下的范围内，进一步优选450℃以上800℃以下的范围内，最佳为450℃以上750℃以下的范围内。在此，在热加工工序S03中，通过得到平均结晶粒径为3μm以上的再结晶组织，进行后述精加工时，能够有效地提高强度比TSTD/TSLD。另外，也可省略该热加工工序S03。
(淬冷工序S03)
在热加工工序S03之后，实施以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度的淬冷工序S04。通过该淬冷工序S04，能够抑制母相中固溶的Mg以将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的方式析出，在扫描式电子显微镜观察下，能够粒径0.1μm以上的将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，能够将铜原材料成为Cu-Mg过饱和固溶体。
(精加工工序S05)
对淬冷工序S04之后的铜原材料以规定形状进行精加工。通过提高再结晶组织形成后的加工率，能够提高上述强度比TSTD/TSLD。在此，加工方法并无特别限定，例如在最终形态为板状、条状时，能够采用轧制。为线状、棒状时，能够采用拉线、挤出、沟槽轧制等。为块状时，能够采用锻造、冲压。并且，该精加工工序S05中的温度条件并无特别限定，但是优选设在成为热或冷的-200～200℃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，但是为了提高上述强度比TSTD/TSLD，加工率优选设为30％以上，更优选设为40％以上。
(精加工热处理工序S06)
接着，为了应力消除，对于精加工工序S05之后的铜原材料实施精加工热处理。优选热处理温度设在200℃以上且800℃以下的范围内。另外，在该精加工热处理工序S06中，需设定热处理条件(温度、时间、冷却速度)，以免析出固溶化的Mg。例如优选200℃下为1分钟～24小时左右，400℃下为1秒～10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，优选冷却方法为水淬等，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以将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的方式析出，能够将铜原材料成为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S05与精加工热处理工序S06。
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，在该电子电气设备用铜合金塑性加工材中，可以在表面实施膜厚0.1μm以上且10μm以下左右的镀Sn。
此时的镀Sn的方法并无特别限定，但是可以根据常规方法适用电镀，或根据情况在进行电镀之后再实施回焊处理。
并且，本实施方式的电子电气设备用部件及端子通过对上述电子电气设备用铜合金塑性加工材实施冲压加工、弯曲加工等来制造。
根据具有如上述技术特征的本实施方式的电子电气设备用铜合金，由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02。因此，在相对于轧制面与法线方向垂直的面中存在较多的{220}面。由此进行弯曲轴相对于轧制方向成为正交方向的弯曲加工时具有优异的弯曲加工性，并且相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD变高。由此，上述小型端子的成型性优异。
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以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下，并且将Mg的含量设为X原子％时，导电率σ(％IACS)在下述式的范围内，Mg设为母相中过饱和固溶的Cu-Mg过饱和固溶体。
σ≤1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100
因此，在母相中，不会大量分散成为破裂起点的粗大的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物，提高弯曲加工性。因此，能够对复杂的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部件等进行成型。而且，使Mg过饱和地固溶，因此利用加工固化能够提高强度。
在此，本实施方式中，电子电气设备用铜合金通过具有如下的工序的制造方法来制造，即，加热工序S02，将具有上述组成的铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度；淬冷工序S04，将加热的铜原材料以60℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下；热加工工序S03，对铜原材料进行塑性加工；及精加工工序S05。因此如上所述那样能够电子电气设备用铜合金成为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部件及端子，使用上述电子电气设备用铜合金塑性加工材来制造，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，可靠性会提高。
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、电子电气设备用部件及端子进行说明，但本发明并不限定于此，在不脱离该发明的技术特征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，可以适当地选择已有的制造方法来进行制造。
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原子％以上且3.00原子％以下的范围内含有在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这样的元素为提高Cu-Mg合金的强度等的特性的元素，因此优选根据要求和特性适当地添加。在此，添加量的合计设为0.01原子％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3.00原子％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未适用，但从析出物的分布状态能够确认为Cu-Mg的过饱和固溶体。并且，对于这些元素的原子％，假设仅由Cu、Mg及这些添加元素构成，而由测定出的质量％的值算出原子％浓度。
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。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进行高频熔解。在所得到的铜熔液内添加各种添加元素并调制成表1所示的组成，浇注于碳铸模并制造出铸锭。在此，将铸锭大小设为厚度约120mm×宽度约220mm×长度约300mm。
并且，对于表1所示的组成的at％(原子％)，假设仅由Cu、Mg及其他的添加元素构成，而由测定出的质量％的值算出原子％浓度。
在所得到的铸锭中，对铸造表皮(锻造状态下的铸块的表面)附近切削10mm以上，切出100mm×200mm×100mm的块体。
将该块体在Ar气体气氛中，以表1中记载的温度条件保持48小时。并且，对保持加热后的块体，以表1所示的条件实施热轧，并进行水淬。
接着，以表1所示的轧制率实施精轧，制造出厚度0.25mm、宽度约200mm的薄板。
而且，在精轧后，以表1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。
(热轧材的平均结晶粒径)
对实施了上述热轧的热轧材的金属组织进行了观察。将相对于轧制的宽度方向垂直的面即TD面(横向；Transverse direction)作为观察面，通过EBSD测定装置及OIM解析软件，以以下的方式测定晶界及结晶方位差分布。
利用耐水研磨纸、金刚石磨粒进行机械式研磨，接着，利用胶体二氧化硅溶液进行精加工研磨。并且，通过EBSD测定装置(FEI公司制Quanta FEG 450、EDAX/TSL公司(现在为AMETEK公司)制OIM Data Collection)和解析软件(EDAX/TSL公司(现在为AMETEK公司)制OIM Data Analysis ver.5.3)，以电子线的加速电压20kV、测定间隔0.1μm的步长在1000μm2以上的测定面积，进行结晶粒的方位差的解析。通过解析软件OIM计算各测定点的CI值，从结晶粒径的解析排除CI值为0.1以下的结晶粒。关于晶界，进行二维剖面观察的结果，将相邻的两个结晶间的定向方位差成为15°以上的测定点间作为晶界制作晶界地图。根据JISH 0501的切断法，对晶界地图各画出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，将其切断长度的平均值作为平均结晶粒径。
(加工性评价)
作为加工性的评价，观察前述精轧时有无边缘裂纹(edge cracking)。将通过目视完全或几乎未确认到边缘裂纹的情况标记为◎(优良)。将产生长度小于1mm的小型边缘裂纹的情况标记为○(良好)。将产生长度1mm以上且小于3mm的边缘裂纹的情况标记为△(一般)。将产生长度3mm以上的大型边缘裂纹的情况标记为×(差)。将由于边缘裂纹而在轧制中途断裂的情况标记为××(非常差)。
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异常的1万倍的视场(约120μm2/视场)，在该区域，以5万倍拍摄连续的10个视场(约4.8μm2/视场)。关于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，在晶体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上，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。并且，求出粒径0.1μm以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的密度(个/μm2)。
(力学特性)
从特性评价用薄板取样由JIS Z 2241规定的13B号试验片。根据JIS Z 2241，求出在相对于轧制方向呈正交的方向上进行拉伸试验时的抗拉强度TSTD、及在相对于轧制方向呈平行的方向上进行拉伸试验时的抗拉强度TSLD。由各自所得到的值算出TSTD/TSLD。
(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。以弯曲轴相对于轧制方向成为正交方向的方式，从特性评价用薄板取样多个宽度10mm×长度30mm的试验片，使用弯曲角度90度、弯曲半径0.25mm(R/t＝1)的W型夹具，进行W弯曲试验。
以目视观察弯曲部的外周部并观察到破裂时判定为“×”(差)。在未确认到断裂或细破裂时判定为“○”(良好)。即，被判定为“○”是R/t＝0.25/0.25＝1.0以下。
(导电率)
从特性评价用薄板取样宽度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薄板的轧制方向垂直的方式进行取样。
关于成分组成、制造条件、评价结果示于表1、2。
[表1]
[表2]
在Mg的含量低于本实施方式的范围的比较例1中，相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD为381MPa，相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD较低为385MPa。并且，强度比TSTD/TSLD也为1.02以下。
在Mg的含量高于本实施方式的范围的比较例2中，精加工轧制时产生大的边缘裂纹，无法实施后续的特性评价。
Mg的含量在本实施方式的范围内，但是在强度比TSTD/TSLD为1.00的比较例3中，相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD为392MPa，相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD较低为393MPa，且强度不充分。
相对于此，在Mg的含量为本实施方式的范围内，并且强度比TSTD/TSLD超过1.02的本发明例1至8中，相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD、及相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD均高且弯曲加工性也优异。并且也未产生边缘裂纹。
并且，即使在本实施方式的范围内添加除了Mg以外的添加元素，并且强度比TSTD/TSLD超过1.02的本发明例9至15中，相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD、及相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD也均高且弯曲加工性也优异。并且也未产生边缘裂纹。
从上述确认到，根据本实施方式，能够提供具有GW的优异的弯曲加工性和BW的高强度，且小型端子的成型性优异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。
产业上的可利用性
对于本实施方式的电子电气设备用铜合金，强度及弯曲加工性优异，尤其具有GW的优异的弯曲加工性和BW的高强度。因此，本实施方式的电子电气设备用铜合金能够适用于半导体装置的连接器等的端子、或电磁继电器的可动导电片、引线框等的电子电气设备用部件。

Claims (12)

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3.3原子％以上且6.9原子％以下的范围含有Mg，且剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，
由相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD和相对于轧制方向平行的方向上进行拉伸试验时的强度TSLD算出的强度比TSTD/TSLD超过1.02。
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，
在扫描型电子显微镜观察下，粒径0.1μm以上的将Cu与Mg作为主成分的金属间化合物的平均个数为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X原子％时，导电率σ在下述式的范围内，其中，导电率σ的单位为％IACS，
σ≤1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100。
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原子％以上且3.00原子％以下的范围内进一步含有在Sn、Zn、Al、Ni、Si、Mn、Li、Ti、Fe、Co、Cr、Zr及P中的一种或两种以上。
5.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，
相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD为400MPa以上，将相对于轧制方向正交的方向作为弯曲轴时，以将W弯曲夹具的半径设为R、铜合金的厚度设为t时的比表示的弯曲加工性R/t为1以下。
6.根据权利要求3所述的电子电气设备用铜合金，其特征在于，
相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD为400MPa以上，将相对于轧制方向正交的方向作为弯曲轴时，以将W弯曲夹具的半径设为R、铜合金的厚度设为t时的比表示的弯曲加工性R/t为1以下。
7.根据权利要求4所述的电子电气设备用铜合金，其特征在于，
相对于轧制方向正交的方向上进行拉伸试验时的强度TSTD为400MPa以上，将相对于轧制方向正交的方向作为弯曲轴时，以将W弯曲夹具的半径设为R、铜合金的厚度设为t时的比表示的弯曲加工性R/t为1以下。
8.一种电子电气设备用铜合金塑性加工材，其特征在于，
通过对由权利要求1至7中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型。
9.根据权利要求8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的工序的制造方法来成型，所述工序包括：加热工序，将所述铜原材料加热至400℃以上且900℃以下的温度；淬冷工序，将所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；及塑性加工工序，对所述铜原材料进行塑性加工。
10.根据权利要求8或9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。
11.一种电子电气设备用部件，其特征在于，
所述电子电气设备用部件由权利要求8至10中任一项所述的电子电气设备用铜合金塑性加工材构成。
12.一种端子，其特征在于，
所述端子由权利要求8至10中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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