CN107406913A - 铜合金板材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供铜合金板材等，其无论由板材选取规定形状的样品(例如端子材料)的方向如何，都能稳定地实现弹性特性等要求特性。本发明的铜合金板材的特征在于，由下述的合金组成构成、且具有轧制织构，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，剩余部分为Cu和不可避免的杂质，该轧制织构通过基于EBSD的织构分析而得到的、α‑纤维的取向密度在3.0～25.0的范围内，β‑纤维的取向密度在3.0～30.0的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及铜合金板材及其制造方法，特别涉及适合在电气电子设备用部件、汽车用部件例如连接器、引线框、散热部件、继电器、开关、插座等部件中使用的铜合金板材及其制造方法。
背景技术
作为在电气电子设备用部件、汽车用部件例如连接器、引线框、散热部件、继电器、开关、插座等部件中使用的铜合金板材所要求的特性，可列举出耐力(屈服应力)、拉伸强度、杨氏模量(纵向弹性模量)、弯曲加工性、耐疲劳特性、耐应力缓和特性、导电率等。近年来，伴随着小型化、轻量化、高密度安装化、使用环境的高温化等，提高电子设备用部件、汽车用部件的如上所述的要求特性的必要性有所提高，其中，特别是要求开发能进一步提高杨氏模量的板材。
例如，对于在电子设备用连接器的构成部件(例如端子)中所使用的铜合金板材而言，研究了通过板材的薄壁化、窄幅化而实现轻量化、材料使用量的减少。此时，如果为了确保端子的板簧部的接触压力而使端子的位移量增大，则无法兼顾部件的小型化。因此，为了以较小的位移量获得较大的应力，需要杨氏模量较高的材料。
另外，在电子设备的电池部分、汽车用的大电流连接器等中，需要增大导通部的截面积，因此，通常采用具有0.5mm以上的板厚的厚壁部件。但是，厚壁部件存在如下问题：即使实施成型加工而使其弯曲变形为规定形状，此后也容易发生回弹，从而无法获得符合设计的形状。因此，为了减小弯曲变形后的回弹量，优选采用杨氏模量较高的材料。特别地，由板材通过冲裁加工等而选取构成连接器的端子(触点)的方向通常为相对于轧制方向成90°的板宽方向TD，但如果是要施加复杂的变形(弯曲加工)的连接器，有时必须在90°以外的方向(例如0°的方向)上选取触点。因此，对于所选取的端子，设想不仅在相对于轧制方向成90°的方向上，在90°以外的方向上也赋予应力而施加弯曲变形，因此，优选所选取的端子的杨氏模量在相对于轧制时的轧制方向成0°和90°的任一方向上都较高、且这些杨氏模量之差(杨氏模量的各向异性)较小。所谓复杂的弯曲加工是指：对一个连接器施加0°、90°的多种弯曲加工、且这些加工均是获得弹性的设计。另外，还存在如下设计：对弯曲加工部还实施180°的U字加工、将板厚加工得较薄的成型，并对材料施加较高的负荷。包含这些加工在内，均表示为复杂的弯曲加工。
并且，在大电流连接器(电子设备用途等的连接器的电流值大约为1A以上，EV、HEV的情况下为10A以上)中，存在如下问题：因较大电流流动而产生焦耳热，因该焦耳热使得材料本身生热并达到高温而产生应力缓和，与此相伴，端子容易发生“弹力减弱”(弹性特性的劣化)等。端子因其使用中的“弹力减弱”而呈现出接触压力无法维持初始的接触压力而降低的倾向，因此，作为在连接器的端子等部件中所使用的铜合金板材，还要求耐应力缓和特性优异。
以往，作为电子设备用部件的材料，除了铁系材料以外，广泛采用了黄铜等铜合金材料。对于铜合金材料，一般采用通过基于Sn、Zn等固溶成分的添加所产生的固溶强化和基于轧制、拉丝等冷加工所产生的加工硬化的组合而提高强度的方法。但是，对于仅通过该方法而强化的铜合金材料而言，一般其导电率较低，不适于用作电气电子设备用部件、汽车用部件的导电体(例如端子)。
作为能提高电气电子设备用部件、汽车用部件中使用的铜合金板材的杨氏模量的公知技术，本发明的申请人例如在专利文献1中提出了如下铜合金板材，关于轧制板的朝向宽度方向TD的原子面的集聚，使具有(111)面的法线与板宽方向TD所成的角的角度为20°以内的原子面的区域的面积率超过50％，由此能提高轧制板的宽度方向TD上的杨氏模量，并具有优异的耐应力缓和特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-180593号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1是通过使在板宽方向TD上朝向(111)面的晶粒的面积率超过50％，对板宽方向TD上的杨氏模量进行控制的技术，但是，专利文献1中并未考虑对与轧制方向平行的方向RD上的杨氏模量进行控制，因此，在从板材选取构成连接器的端子(触点)的方向为90°以外的方向的情况下，有时无法获得充分的弹性特性。
因此，本发明的目的在于提供如下铜合金板材及其制造方法：对处于板材的轧制面内的双轴正交方向(即，与轧制方向平行的方向RD和板宽方向TD)上的结晶取向进行控制，提高RD和TD的杨氏模量这两者，并且尽量减小各向异性，从而无论从板材选取规定形状的样品(例如端子材料)的方向如何，都能稳定地实现弹性特性等要求特性。
用于解决课题的手段
本发明的发明人对适合于电气电子设备用部件、汽车用部件的铜合金进行了研究，结果发现：在Sn-Ni-P系的铜合金板材中，通过在轧制织构中适当地控制α-纤维(α-fiber)和β-纤维(β-fiber)的取向密度(orientation density)，从而，与以往的合金板材相比，能够将RD与TD的杨氏模量这二者提高至较高水平，并且尽量减小二者之差。由此，在作为连接器、引线框的材料使用时，无论从板材选取材料的方向如何，都能稳定地获得规定的弹性特性。另外，还发现了用于实现上述轧制织构的制造方法。而且，基于这些发现进行了潜心研究，结果达成了本发明。
即，本发明的主要技术方案如下所述。
(1)一种铜合金板材，其是具有下述的合金组成、且具有轧制织构的电气电子设备用铜合金板材，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，该铜合金板材的特征在于，上述轧制织构满足如下条件：通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维(φ1＝0°～45°)的取向密度在3.0以上且25.0以下的范围内，β-纤维(φ2＝45°～90°)的取向密度在3.0以上且30.0以下的范围内。
(2)一种铜合金板材，其是具有下述的合金组成、且具有轧制织构的电气电子设备用铜合金板材，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，还含有0.1～0.3质量％的Zn、0.005～0.2质量％的Fe以及0.05～0.1质量％的Pb，并且合计含有0.01～0.50质量％的Zn、Fe和Pb，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，该铜合金板材的特征在于，上述轧制织构满足以下条件：通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维(φ1＝0°～45°)的取向密度在3.0以上且25.0以下的范围内，β-纤维(φ2＝45°～90°)的取向密度在3.0以上且30.0以下的范围内。
(3)上述(1)或(2)所述的铜合金板材，其特征在于，当将轧制时的、与轧制方向平行的方向设为RD、将板宽方向设为TD、将上述RD的杨氏模量设为ERD、将上述TD的杨氏模量设为ETD时，上述ERD和上述ETD都为120GPa以上，并且上述ERD相对于上述ETD之比(ERD/ETD)为0.85以上。
(4)一种铜合金板材的制造方法，其是上述(1)、(2)或(3)所述的电气电子设备用铜合金板材的制造方法，该制造方法的特征在于，包括：对被轧制材料进行均质化热处理的均质化热处理工序，其中，该被轧制材料通过对具有上述合金组成的铜合金进行铸造而获得；在该均质化热处理工序之后对上述被轧制材料进行热轧的热轧工序；在该热轧工序之后进行冷却的冷却工序；在该冷却工序之后对上述被轧制材料的两个表面进行表面切削的表面切削工序；在该表面切削工序之后进行合计加工率为80％以上的冷轧的第1冷轧工序；在该第1冷轧工序之后在升温速度为10.0～60.0℃/分钟、到达温度为200～400℃、保持时间为1～12小时、冷却速度为1.0～10.0℃/分钟的条件下实施热处理的第1退火工序；在该第1退火工序之后在到达温度为800℃以下且比第1退火工序高的温度条件下实施进一步的热处理的第2退火工序；在该第2退火工序之后进行进一步冷轧的第2冷轧工序；以及在该第2冷轧工序之后实施最终的热处理的调质退火工序。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种铜合金板材，其是具有下述的合金组成、且具有轧制织构的电气电子设备用铜合金板材，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，上述轧制织构通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维(φ1＝0°～45°)的取向密度在3.0以上且25.0以下的范围内，β-纤维(φ2＝45°～90°)的取向密度在3.0以上且30.0以下的范围内，从而无论由板材选取规定形状的样品(例如端子材料)的方向如何，都能稳定地实现弹性特性等要求特性。特别地，该铜合金板材适于在电气电子设备用部件、汽车用部件例如连接器、引线框、散热部件、继电器、开关、插座等部件中使用。另外，通过基于本发明的铜合金板材的制造方法，能够适当地制造上述铜合金板材。
附图说明
图1是利用EBSD进行测定且通过ODF(取向分布函数)分析而得到的、铜合金板材的代表性的结晶取向分布图，利用轧制面内的双轴正交方向即与轧制方向平行的方向RD和板宽方向TD、以及轧制面的法线方向ND这3个方向的欧拉角来表示，即，将RD轴的取向旋转表示为Φ，将ND轴的取向旋转表示为Φ1，将TD轴的取向旋转表示为Φ2。
图2是纯铜型β-纤维的轧制织构的结晶取向分布图，且是以5°的间隔分割示出ODF的TD轴的取向旋转Φ2的图。
图3是合金型α-纤维的轧制织构的结晶取向分布图，且是以5°的间隔分割示出ODF的TD轴的取向旋转Φ2的图。
图4是表示本发明的铜合金板材(实施例1)的轧制织构通过ODF分析而得到的、α-纤维中Φ1与取向密度的关系的图。
图5是表示本发明的铜合金板材(实施例1)的轧制织构通过ODF分析而得到的、β-纤维中Φ2与取向密度的关系的图。
具体实施方式
以下对本发明的铜合金板材的优选实施方式进行详细说明。
基于本发明的铜合金板材是具有如下合金组成、且具有轧制织构的电气电子设备用铜合金板材，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，该铜合金板材的特征在于，上述轧制织构通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维的取向密度满足3.0以上且25.0以下，β-纤维的取向密度满足3.0以上且30.0以下。
此处，“铜合金材料”表示(加工前、且具有规定的合金组成的)铜合金原料加工为规定的形状(例如板、条、箔、棒、线等)的材料。其中，所谓板材是指：具有特定的厚度、在形状方面稳定、且在面方向上扩展的材料，在广义上包含条材。在本发明中，虽然未对板材的厚度进行特别限定，但优选为0.05mm～1.0mm，更优选为0.1mm～0.8mm。需要说明的是，本发明的铜合金板材通过轧制板的规定方向上的原子面的集聚率来规定其特性，但是，作为铜合金板材只要具有这样的特性即可，铜合金板材的形状并不限定于板材、条材。在本发明中，管材也可以作为板材来解释和处理。
[成分组成]
对本发明的铜合金板材的成分组成及其作用进行表示。
(必要添加元素)
本发明的铜合金板材含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P。通过将Sn、Ni以及P的含量设为上述范围内，能够使Ni和P的化合物析出，从而能够提高铜合金板材的强度和耐应力缓和特性。另外，根据Sn、Ni以及P相对于母相的固溶和析出的状态，织构发生变化，通过设为上述范围，能获得混合有α-纤维和β-纤维的织构，从而能实现较高的杨氏模量。另外，由于与Sn一起含有Ni和P，从而对于耐应力缓和特性的提高能够发挥协同效应。含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni、0.002～0.15质量％的P，优选含有0.85～2.7质量％的Sn、0.15～0.95质量％的Ni、0.03～0.09质量％的P。这是因为，在这些元素中，如果至少1种成分的含量过多而超出上述范围，则使得导电率降低，另外，如果过少，则无法充分实现上述效果。
(任意添加元素)
除了上述Sn、Ni以及P的必要添加成分以外，本发明的铜合金板材还可以进一步含有作为任意添加元素的0.1～0.3质量％的Zn、0.005～0.2质量％的Fe以及0.05～0.1质量％的Pb。
(0.1～0.3质量％的Zn)
Zn是具有提高耐应力缓和特性、且显著改善焊料的脆化的作用的元素。但是，如果Zn含量不足0.1质量％，则无法充分发挥这样的作用，另外，如果超过0.3质量％，则有可能产生导电率变差的问题。因此，优选将Zn的含量设为0.1～0.3质量％。
(0.005～0.2质量％的Fe)
Fe以化合物、单体的形式微细地析出，有助于析出硬化。另外，作为化合物以50nm～500nm的大小析出而抑制晶粒的生长，从而具有使晶粒直径变得微细的效果，使得弯曲加工性变得良好。因此，优选将Fe的含量设为0.005～0.2质量％。如果Fe的含量不足0.005质量％，则无法实现上述效果，如果超过0.2质量％，则在母相中固溶而使得导电率变差。
(0.05～0.1质量％的Pb)
Pb以单体的形式在母相中分散，由此提高冲裁加工、切削加工时的切削性。这是因为单体的Pb与母相相比硬度更低，从而切削加工变得容易。因此，优选将Pb的含量设为0.05～0.1质量％。如果Pb的含量不足0.05质量％，则无法实现上述效果，如果超过0.1质量％，则在母相中固溶而使得导电率变差。
(合计含有0.01～0.50质量％的Zn、Fe和Pb)
优选合计含有0.01～0.50质量％的Zn、Fe和Pb。通过将这些任意添加成分的合计含量设为上述范围，能够在不使导电率降低的情况下充分发挥上述效果。需要说明的是，Zn、Fe和Pb的合计含量更优选为0.05～0.30质量％。
[轧制织构]
本发明的铜合金板材具有轧制织构，该轧制织构通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维的取向密度在3.0以上且25.0以下的范围内，β-纤维的取向密度在3.0以上且30.0以下的范围内。需要说明的是，这里所说的“取向密度”也表示为晶粒取向分布函数(ODF：crystal orientation distribution function)，将随机的结晶取向分布的状态设为1，表示相对于该状态达到几倍的集聚，在定量地对织构的结晶取向的存在比率和分散状态进行解析时使用该“取向密度”。根据EBSD和X射线衍射测定结果、基于(100)、(110)、(112)正极点图等3种以上的正极点图测定数据，通过基于级数展开法的结晶取向分布解析法而算出取向密度。
本发明的发明人为了提高铜合金板材的RD和TD这两个方向上的杨氏模量而对其与轧制织构的关系进行了潜心研究。结果发现：在将合金组成限定为上述范围的基础上，将α-纤维(的范围)的取向密度和β-纤维( 的范围)的取向密度分别控制在适当范围，由此使得RD和TD这两个方向上的杨氏模量提高。即，当通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维 的取向密度在3.0以上且25.0以下的范围内、且β-纤维的取向密度在3.0以上且30.0以下的范围内时，RD和TD这两个方向上的杨氏模量都得到提高，并且二者之差(各向异性)也变小，因此，在本发明中，将α-纤维的取向密度和β-纤维的取向密度分别限定为上述范围。
图1是利用EBSD进行测定且通过ODF(取向分布函数)进行解析而得到的、铜合金板材的代表性的结晶取向分布图，利用作为轧制面内的双轴正交方向的与轧制方向平行的方向RD和板宽方向TD、以及轧制面的法线方向ND这3个方向的欧拉角来表示，即，将RD轴的取向旋转表示为Φ，将ND轴的取向旋转表示为Φ1，将TD轴的取向旋转表示为Φ2。此处，α-纤维在的范围内集聚，β-纤维在的45°～90°的范围内集聚。图2和图3是以5°的间隔对ODF的TD轴的取向旋转Φ2进行分割的图，图2表示纯铜型β-纤维的轧制织构，图3表示合金型α-纤维的轧制织构。
[EBSD法]
在本发明中的上述轧制织构的解析中采用了EBSD法。所谓EBSD法是Electron BackScatter Diffraction(电子背散射衍射)的简写，且是利用在扫描电子显微镜(SEM)内对试样照射电子束时所产生的反射电子菊池线衍射的结晶取向解析技术。在本发明中的EBSD测定中，对于含有200个以上的晶粒的、800μm×1600μm的试样面积，以0.1μm的步长进行扫描并测定。上述测定面积和扫描步长只要根据试样的晶粒大小而确定即可。在测定后的晶粒的解析中使用了TSL公司制的解析软件OIM Analysis(商品名)。在基于EBSD的晶粒的解析中获得的信息包括直至电子束侵入试样的几十nm的深度的信息。另外，板厚方向的测定部位优选设为距试样表面为板厚t的1/8倍～1/2倍的位置附近。
就本说明书中的结晶取向的表示方法而言，利用与Z轴垂直的(与轧制面(XY面)平行的)结晶面的指数(h k l)、以及与X轴垂直的(与YZ面平行的)结晶方向的指数[u v w]，并以(h k l)[u v w]的形式来表示。另外，对于如(1 3 2)[6 -4 3]、(2 3 1)[3 -4 6]等那样基于铜合金的立方晶的对称性而等效的取向，使用表示族(总称)的括号符号，并表示为{h k l}＜u v w＞。作为代表性的结晶取向，可列举出黄铜取向{011}＜211＞、S取向{123}＜634＞、铜取向{112}＜111＞、高斯取向{110}＜001＞、RDW取向{012}＜100＞、BR取向{236}＜385＞等。此处，α-纤维作为处于的范围、即以高斯取向～黄铜取向连续地变化的纤维织构而存在，β-纤维作为处于的范围、且在黄铜取向～S取向～铜取向连续地变化的纤维织构存在。α-纤维为合金型的织构，β-纤维为纯铜型的织构，这2种织构群通常单独地发展，但本发明的铜合金板材的合金成分为纯铜型与合金型的混合组织，其是通过将作为添加元素的Sn和Ni控制在规定的范围内而得到的组织。由于α-纤维与β-纤维都在规定的范围内存在，从而RD与TD的杨氏模量升高，并且RD与TD的杨氏模量之差(各向异性)减小。
[RD和TD的杨氏模量]
对于本发明的铜合金板材而言，在将轧制时的、与轧制方向平行的方向设为RD、将板宽方向设为TD、将上述RD的杨氏模量设为ERD、将上述TD的杨氏模量设为ETD时，优选上述ERD和上述ETD都为120GPa以上、且上述ERD相对于上述ETD之比(ERD/ETD)为0.85以上。这是因为，如果RD的杨氏模量ERD和TD的杨氏模量ETD的至少一者不足120GPa、或者上述ERD相对于上述ETD之比ERD/ETD不足0.85，则根据由铜合金板材选取规定形状的样品(例如端子材料)的方向的不同而有可能无法满足弹性特性等要求特性。
[本发明的铜合金板材的制造方法]
接下来，对本发明的铜合金板材的制造方法的一例进行以下说明。
如下进行本发明的铜合金板材的制造方法：针对使铜合金原料熔解、并对其进行铸造(工序1)而得到的铸块，在800℃以上的保持温度下保持1分钟至10小时的时间，进行均质化热处理(工序2)，然后，以50％以上的合计加工率、500℃以上的轧制温度进行轧制次数为2次以上的热轧(工序3)，然后进行基于水冷的骤冷(工序4)。此后，为了将表面的氧化膜除去而对轧制材料的表面背面的两面分别进行0.6mm以上的表面切削(工序5)。然后，进行第1冷轧(工序6)，并使合计加工率达到80％以上，然后，以如下条件进行第1退火(工序7)：以10.0～60.0℃/分钟的升温速度升温至200～400℃的温度、保持1小时～12小时的时间、并以1.0～10.0℃/分钟的冷却速度进行冷却，然后，在到达温度为800℃以下且比第1退火工序高的温度条件下、即以400～800℃的到达温度、1秒～10分钟的保持时间进行第2退火(工序8)。接下来，以20％以上的轧制加工率、2次以上的轧制次数进行第2冷轧(工序9)之后，以350～600℃的到达温度、1秒～2小时的保持时间进行调质退火(工序10)。由此制作本发明的铜合金板材。
铜合金原料具有如下的合金组成：含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，并根据需要而含有0.1～0.3质量％的Zn、0.005～0.2质量％的Fe以及0.05～0.1质量％的Pb，且合计含有0.01～0.50质量％的Zn、Fe以及Pb，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成。
这里所说的“轧制加工率”是由轧制前的截面积减去轧制后的截面积所得的值除以轧制前的截面积并乘以100、且由百分率表示的值。即，用下述算式来表示。
[轧制加工率]＝{([轧制前的截面积]-[轧制后的截面积])/[轧制前的截面积]}×100(％)
本发明中，在上述制造方法中，特别重要的是控制第1冷轧工序(工序6)和第1退火工序(工序7)。即，就第1冷轧(工序6)而言，为了得到本发明的组织，需要以合计加工率达到80％以上的方式进行轧制。另外，为了使轧制织构充分发展并将α-纤维与β-纤维的取向密度控制在适当范围内，就第1退火工序(工序7)而言，需要在升温速度为10.0～60.0℃/分钟、到达温度为200～400℃、保持时间为1～12小时、冷却速度为1.0～10.0℃/分钟的条件下实施热处理。此处，如果第1冷轧1(工序6)的合计加工率过低而不足80％，则通过第1退火工序(工序7)中的织构控制而使得取向随机化，从而呈现出α-纤维与β-纤维的取向密度低于规定的范围的倾向。另外，即使第1冷轧工序(工序6)的合计加工率为80％以上，在第1退火工序(工序7)的升温速度、到达温度、保持时间以及冷却速度的至少1个处于适当范围以外的情况下，也同样通过织构控制而使得取向随机化，从而呈现出α-纤维与β-纤维的取向密度低于规定的范围的倾向。因此，在本发明中，通过适当地调整第1冷轧工序(工序6)和第1退火工序(工序7)的条件而进行制造，能够获得达成目的的组织和特性。
实施例
以下基于实施例对本发明进行更详细说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1～8和比较例1～7)
本发明的实施例1～8和比较例1～7中，为了获得表1中所示的组成，利用高频熔炼炉熔炼铜合金原料并对其进行铸造(工序1)而得到了铸块，所述铜合金原料分别含有Sn、Ni和P、以及根据需要添加的任意添加成分、且剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成。对于铸块，进行保持温度为800℃以上、保持时间为1分钟至10小时的均质化热处理(工序2)，然后，以50％以上的合计加工率、500℃以上的轧制温度进行轧制次数为2次以上的热轧(工序3)，然后进行基于水冷的骤冷(工序4)。此后，为了除去表面的氧化膜，对轧制材料的表面背面两面分别进行0.6mm以上的表面切削(工序5)。然后，在以表1中示出的合计加工率进行第1冷轧(工序6)之后，在表1中示出的热处理条件下进行第1退火(工序7)，然后，以400～800℃的到达温度、1秒～10分钟的保持时间进行第2退火(工序8)。接下来，在以20％以上的轧制加工率、2次以上的轧制次数进行了第2冷轧(工序9)之后，以350～600℃的到达温度、1秒～2小时的保持时间进行调质退火[工序10]。由此制作了本发明的铜合金板材。表2中示出了各实施例、比较例中的制造条件和得到的供试材料的特性。
对于这些供试材料，进行了下述的特性调查。
[基于EBSD测定而得到的α-纤维和β-纤维的取向密度]
就α-纤维和β-纤维的取向密度而言，通过EBSD法在测定面积为128×104μm2(800μm×1600μm)、且扫描步长为0.1μm的条件下进行测定。为了对微细的晶粒进行测定，以0.1μm的扫描步长进行测定。在解析中，根据128×104μm2的EBSD测定结果并通过解析而确认了ODF(取向分布函数)和α-纤维、β-纤维。电子束以来自扫描电子显微镜的W灯丝的热电子为发生源，测定时的探针直径约为0.015μm。另外，将(株)TSL Solutions制的OIM5.0(商品名)用于EBSD法的测定装置。此外，就测定部位而言，在通过机械抛光、电解抛光对板材的平面部进行了处理的区域中进行测定。并且，沿板材的板厚方向取5处以上测定部位，并计算出其平均的取向密度。
[杨氏模量的测定]
就试验片而言，由各供试材料在与轧制方向平行的方向RD和板宽方向TD(相对于轧制方向RD正交的方向)上分别选取宽度为20mm、长度为200mm的长方形试验片，利用拉伸试验机在试验片的长度方向上施加应力，由此算出了变形与应力的比例常数。将屈服时的变形量的80％的变形量设为最大位移量，并给出将该位移量分割成10部分后的位移，根据这10点处的测定值而求出变形与应力的比例常数，并将其作为杨氏模量。
[导电率(EC)]
各供试材料的导电率根据在保持为20℃(±0.5℃)的恒温槽中通过四端子法进行测量所得的比电阻的数值而算出。此外，端子间距离设为100mm。在板材的导电率为25％IACS以上的情况下判断为良好，在不足25％IACS的情况下判断为不良。
【表1】
(注)表中的下划线部分的数值都表示在本发明的适当范围外。
【表2】
根据表2中示出的结果可知，实施例1～8的合金组成、α-纤维和β-纤维的取向密度全部都处于本发明的范围内，因此，RD的杨氏模量ERD为125～151GPa，TD的杨氏模量ETD为129～158GPa，都高达120GPa以上，并且ERD/ETD比为0.85～0.99即0.85以上，杨氏模量ERD、ETD的各向异性小。另一方面，比较例1～7均为合金组成、α-纤维和β-纤维的取向密度的数值范围的下限值和上限值的至少一者处于本发明的适当范围以外，特别地，比较例1、2、5和7中RD的杨氏模量ERD均小于120GPa，另外，比较例3～6中ERD/ETD比均小于0.85。
另外，图4涉及实施例1和比较例1，表示α-纤维中相对于Φ1(0～50°)的取向密度的变化的图，图5涉及实施例1和比较例1，表示β-纤维中相对于Φ2(45～90°)的取向密度的变化的图。根据这些图可知，实施例1的α-纤维和β-纤维的取向密度均处于本发明的范围内，与此相对，在比较例1中，α-纤维和β-纤维的取向密度的数值范围均处于本发明的范围以外。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种铜合金板材，其无论由板材选取规定形状的样品(例如端子材料)的方向如何，都能稳定地实现弹性特性等要求特性。特别地，该铜合金板材适用于电气电子设备用部件、汽车用部件，例如适用于连接器、引线框、散热部件、继电器、开关、插座等部件。
Claims (4)
1.一种铜合金板材，其是具有下述的合金组成、且具有轧制织构的电气电子设备用铜合金板材，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，所述铜合金板材的特征在于，
所述轧制织构通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维在的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内，β-纤维在的取向密度满足3.0以上且30.0以下的范围内。
2.一种铜合金板材，其是具有下述的合金组成、且具有轧制织构的电气电子设备用铜合金板材，该合金组成含有0.8～3.0质量％的Sn、0.1～1.0质量％的Ni以及0.002～0.15质量％的P，还含有0.1～0.3质量％的Zn、0.005～0.2质量％的Fe以及0.05～0.1质量％的Pb，并且合计含有0.01～0.50质量％的Zn、Fe和Pb，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，所述铜合金板材的特征在于，
所述轧制织构通过基于EBSD的织构分析而得到的、α-纤维在的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内，β-纤维在的取向密度满足3.0以上且30.0以下的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其特征在于，
当将轧制时的与轧制方向平行的方向设为RD、将板宽方向设为TD、将所述RD的杨氏模量设为ERD、将所述TD的杨氏模量设为ETD时，所述ERD和所述ETD都为120GPa以上，并且所述ERD相对于所述ETD之比、即ERD/ETD为0.85以上。
4.一种铜合金板材的制造方法，其是权利要求1、2或3所述的电气电子设备用铜合金板材的制造方法，所述铜合金板材的制造方法的特征在于，包括以下工序：
对被轧制材料进行均质化热处理的均质化热处理工序，其中，该被轧制材料通过对具有所述合金组成的铜合金进行铸造而获得；
在该均质化热处理工序之后对所述被轧制材料进行热轧的热轧工序；
在该热轧工序之后进行冷却的冷却工序；
在该冷却工序之后对所述被轧制材料的两个表面进行表面切削的表面切削工序；
在该表面切削工序之后进行合计加工率为80％以上的冷轧的第1冷轧工序；
在该第1冷轧工序之后在升温速度为10.0～60.0℃/分钟、到达温度为200～400℃、保持时间为1～12小时、冷却速度为1.0～10.0℃/分钟的条件下实施热处理的第1退火工序；
在该第1退火工序之后在到达温度为800℃以下且比第1退火工序高的温度条件下实施进一步的热处理的第2退火工序；
在该第2退火工序之后进行进一步的冷轧的第2冷轧工序；以及
在该第2冷轧工序之后实施最终的热处理的调质退火工序。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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