CN109844147B

CN109844147B - 铜合金线棒材及其制造方法

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Publication number: CN109844147B
Application number: CN201780064110.6A
Authority: CN
Inventors: 矶松岳己; 檀上翔一
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2037-10-02
Also published as: TW201821624A; WO2018110037A1; CN109844147A; JP2018095928A; KR20190095251A; JP6310538B1; KR102349545B1; TWI737845B

Abstract

本发明的目的在于提供实现铜合金线棒材的织构的合理化、有效地发挥织构控制产生的特性、强度和抗疲劳特性优异的铜合金线棒材及其制造方法。一种铜合金线棒材，其特征在于，具有下述合金组成：含有3.0～25.0质量％的Ni和0.1～9.5质量％的Sn，还含有规定量的选自Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb中的至少一种成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成，并且具有织构，所述织构在所述线棒材的与纵向垂直的截面中采用电子背散射衍射法(EBSD)进行织构解析得到的、所述纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围，并且所述反极图的(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围。

Description

铜合金线棒材及其制造方法

技术领域

本发明涉及铜合金线棒材及其制造方法，特别涉及适于作为电气电子部件、精密设备、汽车等的金属部件使用的铜合金线棒材的改进。

背景技术

近年来，随着电子部件的显著轻薄、短小化，在特别需要可靠性的部件中，强度高的铍铜、钛铜等高强度型铜合金的需求在增长。但是，铍铜存在铍化合物具有毒性等的问题，钛铜存在耐腐蚀性低、盐水喷雾试验中容易腐蚀的问题，例如作为近年来出现的智能手表、眼镜型终端这样的可穿戴设备等与人体接触并设想在野外使用的产品的部件是不适合的。

基于这样的背景，最近在关注无毒性且强度和耐腐蚀性优异的Cu-Ni-Sn系合金。例如，在专利文献1中记载了一种强度和弯曲加工性优异的Cu-Ni-Sn系合金，其特征在于，具有规定的合金组成，在板材的与轧制方向垂直的截面中的平均晶粒直径小于6μm，晶粒的板宽方向的平均长度x与板厚方向的平均长度y之比x/y满足1≦x/y≦2.5，在板材的与轧制方向平行的板面中的X射线衍射强度比在将(220)面的X射线衍射强度设为1时，(100)面的强度比为0.30以下，(111)面的强度比为0.45以下，(311)面的强度比为0.60以下，(111)面的强度比大于(100)面的强度且小于(311)面的强度比。

另外，在专利文献2中记载了一种压制加工性优异的Cu-Ni-Sn系合金，其特征在于，具有规定的合金组成，在与材料的轧制加工方向垂直的截面的X射线衍射强度中S_RD≧2，并且在与材料的轧制加工方向平行的截面的X射线衍射强度中S_TD≧4，并且S_RD×S_TD≧25。

在专利文献3中记载了一种兼具良好的弯曲加工性和高强度的Cu-Ni-Sn系合金，其特征在于，具有规定的合金组成，晶粒在板厚方向的平均直径x(μm)与平行于轧制方向的平均直径y之比(y/x)为1.2～12且0＜x≦15，通过截面显微镜所观察的长径0.1μm以上的第二相粒子的个数为1.0×10⁵/mm²以下。

对于在手表、智能电话、智能手表、笔记本个人电脑等精密设备的通电部、结构部、可动部(例如微小齿轮的轴、笔记本个人电脑的显示器可动部的轴)中所使用的铜合金线棒材而言，由于反复的振动产生的局部应力集中，有时产生疲劳破坏。另外，从外部对这些设备施加冲击时，有时瞬间成为大的冲击，有时发生部件的损伤、破坏，有时设备的使用变得困难。因此，近年来，对于这些设备中所使用的铜合金线棒材，要求高强度和优异的抗疲劳特性。

而在专利文献1～3中记载的Cu-Ni-Sn系合金的发明中，虽然对高强度化、弯曲加工性的提高进行了研究，但这些研究均是关于板材，对于作为铜合金线棒材的强度和抗疲劳特性的提高，尚未进行任何研究。因此，对于专利文献1～3中记载的合金材料而言，作为铜合金线棒材未能实现强度和抗疲劳特性的充分提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5839126号公报

专利文献2：日本专利第4009981号公报

专利文献3：日本特开2009-242895号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供一种强度和抗疲劳特性优异的铜合金线棒材及其制造方法，其能够实现铜合金线棒材的织构的合理化，并有效地发挥织构控制带来的特性。

用于解决课题的手段

本发明人进行了认真研究，结果获得如下认识：通过铸造后的冷加工、热加工后的温加工，使合金线棒材内的织构合理化，在固溶热处理时能够将合金线棒材内的织构控制为规定的结晶结构，基于这些认识，发现在Cu-Ni-Sn系合金材料中尤其能够提高强度和抗疲劳特性，并完成了本发明。

即，本发明的主要构成如下所述。

[1]一种铜合金线棒材，其特征在于，该铜合金线棒材具有下述合金组成：含有3.0～25.0质量％的Ni和0.1～9.5质量％的Sn，还含有选自0～0.50质量的Fe、0～0.90质量％的Si、0～0.30质量％的Mg、0～0.50质量％的Mn、0～0.10质量％的Zn、0～0.15质量％的Zr和0～0.10质量％的Pb中的至少一种成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成，并且具有织构，

在所述线棒材的与纵向垂直的截面中，采用电子背散射衍射法(EBSD)对所述织构进行织构解析所得到的、所述纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围，并且所述反极图的(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围。

[2]上述[1]所述的铜合金线棒材，其中，拉伸强度为1000MPa以上，并且在按照JISZ 2273-1978的疲劳试验中，使负荷应力为500MPa时的、直至线棒材达到断裂的重复次数为1.00×10⁷次以上。

[3]上述[1]或[2]所述的铜合金线棒材，其中，所述选自Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb中的至少一种成分的含量的合计为1.40质量％以下。

[4]一种铜合金线棒材的制造方法，是制造上述[1]～[3]中任一项所述的铜合金线棒材的方法，其特征在于，对铜合金原料依次实施铸造[工序1]、第一冷加工[工序2]、均质化热处理[工序3]、热加工[工序4]、面切削[工序5]、温加工[工序6]、第二冷加工[工序7]、中间退火[工序8]、第三冷加工[工序9]、固溶热处理[工序10]、第四冷加工[工序11]、时效析出热处理[工序12]、表面研磨[工序13]，该铜合金原料具有下述合金组成：含有3.0～25.0质量％的Ni和0.1～9.5质量％的Sn，还含有选自0～0.50质量的Fe、0～0.90质量％的Si、0～0.30质量％的Mg、0～0.50质量％的Mn、0～0.10质量％的Zn、0～0.15质量％的Zr和0～0.10质量％的Pb中的至少一种成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成；所述第一冷加工的加工率为5～20％，所述温加工的加热温度为100～500℃并且加工率为10％以上，所述固溶热处理的升温速度为10℃/秒以上，固溶温度为600～900℃，在该固溶温度下的保持时间为1～180秒并且冷却速度为10℃/秒以上。

发明的效果

根据本发明，可以提供特别是使强度和抗疲劳特性提高的铜合金线棒材。该铜合金线棒材适于在手表、智能电话、智能手表、笔记本个人电脑等精密设备的通电部、可动部中使用。采用本发明的铜合金线棒材，能够抑制反复振动等引起的疲劳破坏，能够提高上述各种制品的可靠性。另外，采用本发明的铜合金线棒材的制造方法，能够适当地制造上述铜合金线棒材。

附图说明

图1为表示采用EBSD法计量的、本发明的铜合金线棒材的织构(反极图)之一例的图，具体而言，是与线棒材的纵向垂直的截面的法线方向、即线材的纵向的反极图。

图2为线棒材的疲劳试验的试验方法的说明图。

具体实施方式

以下详细说明本发明的铜合金线棒材的优选实施方式。

本发明的铜合金线棒材(以下有时简称为“线棒材”。)的特征在于，具有下述合金组成：含有3.0～25.0质量％的Ni和0.1～9.5质量％的Sn，还含有选自0～0.50质量的Fe、0～0.90质量％的Si、0～0.30质量％的Mg、0～0.50质量％的Mn、0～0.10质量％的Zn、0～0.15质量％的Zr和0～0.10质量％的Pb中的至少一种成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成，并且具有织构，在所述线棒材的与纵向垂直的截面中采用电子背散射衍射法(EBSD)对该织构进行织构解析而得到的、所述纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围，并且所述反极图的(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围。

其中，在上述合金组成中列举出含量范围的成分中，含量范围的下限值记载为“0质量％”的成分均表示根据需要任意地添加的任意添加成分。即，在规定的添加成分为“0质量％”的情况下，表示不含该添加成分。

另外，本发明中所说的“铜合金线棒材”是“铜合金线材”和“铜合金棒材”的总称，是指与其纵向垂直的径(直径、粗度)为0.3～100mm左右的线状或棒状的铜合金材料。应予说明，以下为了使说明变得容易，与铜合金线棒材的纵向垂直的直径无论是铜合金线材还是铜合金棒材，都总称为“线径”。另外，在本发明中，铜合金线材优选线径为0.3～5mm，更优选为0.5～3mm。另外，铜合金棒材优选线径为5～100mm，更优选为6～50mm。

＜合金组成＞

以下示出本发明的铜合金线棒材的合金组成及其作用。

(必要添加成分)

本发明的铜合金线棒材含有3.0～25.0质量％的Ni和0.1～9.5质量％的Sn。

[3.0～25.0质量％的Ni]

Ni与Sn相同，时效硬化能高，因此是具有用于提高强度的作用的重要元素。为了发挥该作用，Ni含量必须为3.0质量％以上。另一方面，如果Ni含量大于25.0质量％，则容易生成金属间化合物，如果生成的金属间化合物残存，则其成为起点，在冷加工时容易发生断裂，导致冷加工性显著变差。因此，Ni含量设为3.0～25.0质量％的范围，优选设为9.0～23.0质量％的范围。

[0.10～9.5质量％的Sn]

Sn与Ni相同，时效硬化能高，因此是具有用于提高强度的作用的重要元素。为了发挥该作用，Sn含量必须为0.10质量％以上。另一方面，如果Sn含量比9.5质量％多，则与Ni的情形同样，容易生成金属间化合物，如果生成的金属间化合物残存，则其成为起点，在冷加工时容易发生断裂，导致冷加工性显著地变差。因此，Sn含量设为0.10～9.5质量％的范围，优选设为0.15～9.5质量％的范围。

(任意添加成分)

本发明的铜合金线棒材除了含有Ni和Sn作为必要添加成分以外，还进一步含有选自0～0.50质量的Fe、0～0.90质量％的Si、0～0.30质量％的Mg、0～0.50质量％的Mn、0～0.10质量％的Zn、0～0.15质量％的Zr和0～0.10质量％的Pb中的至少一种成分作为任意添加元素。即，本发明的铜合金线棒材可含有选自Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb中的至少一种成分，只要含有上述至少一种成分，其他成分的含量可以为0质量％。另外，含有各添加成分时的优选含量分别如下所述。

[0.02～0.50质量％的Fe]

Fe具有改善导电率、强度、应力缓和特性、镀覆性等制品特性的作用。在发挥该作用的情况下，优选使Fe含量为0.02质量％以上。但是，即使Fe的含量大于0.50质量％，不仅效果饱和，反而存在使导电率降低的倾向。因此，Fe含量优选设为0.02～0.50质量％的范围。

[0.01～0.90质量％的Si]

Si是具有提高焊接时的耐热剥离性、耐迁移性的作用的元素。在发挥该作用的情况下，优选使Si含量为0.01质量％以上。但是，如果Si含量超过0.90质量％，则存在使导电性降低的倾向。因此，Si含量优选设为0.01～0.90质量％的范围。

[0.01～0.30质量％的Mg]

Mg是具有提高应力缓和特性的作用的元素。在发挥该作用的情况下，优选使Mg含量成为0.01质量％以上。但是，如果Mg含量超过0.30质量％，则存在使导电性降低的倾向。因此，Mg含量优选设为0.01～0.30质量％的范围。

[0.01～0.50质量％的Mn]

Mn是具有如下效果的元素：在母相中固溶，提高拉丝等的加工性，同时抑制晶界反应型析出的急剧发展，使由于晶界反应型析出而产生的不连续性析出晶胞组织的控制成为可能。在发挥该作用的情况下，优选使Mn含量为0.01质量％以上。但是，即使Mn含量大于0.50质量％，不仅效果饱和，而且存在导电率的降低、对弯曲加工性产生不良影响的倾向。因此，Mn含量优选设为0.01～0.50质量％的范围。

[0.01～0.10质量％的Zn]

Zn具有改善弯曲加工性、且改善Sn镀层、焊料镀层的密合性、迁移特性的作用。在发挥该作用的情况下，优选使Zn含量为0.01质量％以上。但是，如果Zn含量超过0.10质量％，则存在使导电性降低的倾向。因此，Zn含量优选设为0.01～0.10质量％的范围。

[0.01～0.15质量％的Zr]

Zr主要具有使晶粒微细化、从而提高铜合金线棒材的强度、弯曲加工性的作用。在发挥该作用的情况下，优选使Zr含量为0.01质量％以上。但是，如果Zr含量超过0.15质量％，则存在形成化合物，导电率和铜合金线棒的拉丝等的加工性显著地降低的倾向。因此，Zr含量优选设为0.01～0.15质量％的范围。

[0.01～0.10质量％的Pb]

Pb是具有不损害导电率而改善强度、应力缓和特性等制品特性的作用的元素。在发挥该作用的情况下，优选使Pb含量成为0.01质量％以上。但是，即使Pb含量大于0.10质量％，不仅改善特性的效果饱和，而且存在形成化合物，使热加工性降低的倾向。因此，Pb含量优选设为0.01～0.10质量％的范围。

[选自Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb中的至少一种成分的含量的合计为1.40质量％以下]

选自Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb中的至少一种成分的含量的合计优选为1.40质量％以下。

如果上述任意添加成分中的至少一种成分的含量的合计为1.40质量％以下，则不易发生加工性、导电率的降低。因此，上述任意添加成分的含量的合计优选设为1.40质量％以下。

(余量：Cu和不可避免的杂质)

上述成分以外的余量为Cu和不可避免的杂质。这里所说的不可避免的杂质表示在制造工序上不可避免地可包含的、含有水平的杂质。不可避免的杂质根据含量也可成为降低导电率的主要因素，因此优选考虑导电率的降低而将不可避免的杂质的含量抑制在某种程度。作为不可避免的杂质，例如可列举出碳(C)、氧(O)、硫(S)等。

＜织构＞

本发明的铜合金线棒材具有织构，在线棒材的与纵向垂直的截面中采用电子背散射衍射法(EBSD)对该织构进行织构解析，由此得到的、上述纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上，优选为5.1～15.0，反极图的(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上，优选为5.5～20.0。

其中，线棒材的纵向对应于制造线棒材时的加工方向(例如拉丝方向、挤出方向)。即，例如通过拉丝加工而制作的线棒材的纵向的反极图是指，使测定面的法线方向(ND)与线棒材的拉丝方向(Drawing Direction：DD)一致而得到的反极图(Inverse Pole Figure：IPF)。另外，“反极图”着眼于试样的坐标系的特定方向，表示哪个晶面的法线方位朝向该特定方向，适于掌握试样整体的取向性。另外，所谓“取向密度”，一般也被表示为晶粒取向分布函数(ODF：crystal orientation distribution function)，表示将无规的结晶取向分布的状态设为1，特定结晶取向的晶粒相对于其为几倍的集聚，在定量地解析织构的结晶取向的存在比率和分散状态时使用。取向密度是利用EBSD和X射线衍射测定结果，并基于(100)、(110)、(112)正极图等3种以上的正极图测定数据通过根据级数展开法的结晶取向分布解析法算出。

本发明人为了提高强度和抗疲劳特性这两者，对织构进行了认真研究。结果发现，将合金组成限定为上述范围时，在与线棒材的纵向垂直的截面中采用EBSD进行织构解析得到的、线棒材的纵向(加工方向)的反极图的(100)面取向和(111)面取向与其他结晶取向相比，存在晶粒内的变形差(KAM值：Karnel Average Misorientation，内核平均取向差)高、晶粒直径略大的倾向，可知弹性区域中的位错的蓄积得到抑制。另外，观察线棒材的纵向(加工方向)的反极图时，发现通过将(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值控制在5.0以上，将(111)面取向±15°以内的取向密度控制在5.0以上，尤其改善抗疲劳特性。

另外，发现线棒材的纵向(加工方向)的反极图的(111)面取向具有施密特因子低、提高线棒材的强度的特征，并且通过使(111)面取向的取向密度成为5.0以上，能够获得高强度。

基于上述认识，在本发明中，将线棒材的纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值和(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值分别限定为上述范围。

应予说明，关于强度，也通过在时效析出热处理后使其充分显现时效硬化而提高。在上述时效析出热处理后的金属组织中，作为在特定方向上固溶的溶质原子的Sn的浓度具有周期性，例如，优选沿特定方向(加工方向)测定时的Sn的周期性浓度波动的平均波长为数nm～数十nm左右。

图1表示本发明涉及的线棒材的与纵向垂直的截面中的、拉丝方向(DrawingDirection)的反极图的一例，由EBSD测定结果解析而得到。在该反极图中，用颜色表示各方位的取向密度，红色倾向于取向密度最高。

另外，在本发明中，在上述织构的解析中使用了EBSD法。所谓EBSD法，是ElectronBackScatter Diffraction(电子背散射衍射)的缩写，是利用在扫描电子显微镜(SEM)内对试样照射电子束时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，将与线棒材的纵向垂直的截面作为测定面，对于800μm×800μm的试样面积，以0.1μm步长进行扫描、测定。上述测定面积和扫描步长可根据试样的晶粒大小确定。在测定后的晶粒解析中使用解析用软件(株式会社TSL SOLUTIONS制造、OIM Analysis)。在采用EBSD的晶粒解析中得到的信息包含直至电子束侵入试样的数十nm的深度的信息。

另外，自(100)面取向起15°以内是指，自(100)面的偏离角度为15°以内(包含0°)的晶粒。应予说明，(111)面取向的情形也同样。

另外，所谓取向密度的平均值，是指对于1个棒线材至少在5个观察面进行各面取向的取向密度的测定，并利用观察面的总数将各个测定值的合计平均而得的值。

[铜合金线棒材的制造方法]

接下来，对本发明的铜合金线棒材的优选制造方法进行说明。

本发明的铜合金线棒材通过如下操作而制造：准备具有如下合金组成的铜合金原料：含有3.0～25.0质量％Ni和0.1～9.5质量％Sn，还含有规定量的选自Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb中的至少一种成分作为任意添加成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成，对该铜合金原料依次实施铸造[工序1]、第一冷加工[工序2]、均质化热处理[工序3]、热加工[工序4]、面切削[工序5]、温加工[工序6]、第二冷加工[工序7]、中间退火[工序8]、第三冷加工[工序9]、固溶热处理[工序10]、第四冷加工[工序11]、时效析出热处理[工序12]、表面研磨[工序13]。特别是在制造本发明的铜合金线棒材时，优选对第一冷加工[工序2]、温加工[工序6]和固溶热处理[工序10]的各条件进行控制、管理。

将Cu、Ni和Sn的原料用铸造机内部(内壁)优选为碳制的、例如石墨坩埚熔解，进行铸造[工序1]。就熔解时的铸造机内部的气氛而言，为了防止氧化物的生成，优选设为真空或氮、氩等惰性气体气氛。对铸造方法并无特别限制，例如能够使用卧式连续铸造机、上铸(upcast)法等。

铸造后进行急冷，进行第一冷加工[工序2]。在第一冷加工中，对铸块赋予变形，使铸块形成时产生的凝固偏析分散。第一冷加工的加工率为5～20％。应予说明，如果第一冷加工的加工率小于5％，则存在从(111)面起15°以内的取向密度的形成变得不充分的倾向，另外，如果超过20％，则存在从(100)面起15°以内的取向密度的形成变得不充分的倾向。

其中，加工率R(％)用下述(1)式定义(下同)。

R＝(r₀ ²-r²)/r₀ ²×100···(1)

上述(1)式中，r₀为加工前的直径(线径)，r为加工后的直径(线径)。

另外，对于冷加工，拉丝加工、挤出加工、使用三联辊等的轧制加工均可，并无特别限制，优选为拉丝加工。应予说明，对于以下说明的各冷加工、热加工和温加工的情形也相同。

在第一冷加工[工序2]后，依次进行均质化热处理[工序3]、热加工[工序4]、面切削[工序5]。在均质化热处理[工序3]中，使在凝固时产生的粗大结晶物尽可能在母相中固溶而使其变小，优选尽可能使其消失。这样的均质化热处理优选在加热温度800～1000℃下保持1～20小时。另外，热加工[工序4]中，将铸造组织破坏，使其成为均一的组织，同时使其成为容易进行冷加工的尺寸(例如直径150mm以下)。就这样的热加工而言，优选使加工率成为50％以上。在面切削[工序5]中，将表面的氧化膜除去。这样的面切削能够采用公知的方法进行。

在面切削[工序5]后，进行温加工[工序6]。温加工是为了针对与加工方向垂直的面以再结晶后的晶粒在(100)面和(111)面取向的方式进行控制而进行的重要工序。这样的温加工是在加热至到达温度100～500℃后立即以加工率10％以上进行加工。如果温加工的到达温度小于100℃，则抗变形性高，加工变得困难，同时存在(100)面的取向密度变得不充分的倾向。如果温加工的到达温度超过500℃，则析出产生的抗变形性上升，同时存在(111)面的取向密度变得不充分的倾向。另外，如果温加工的加工率小于10％，则存在(111)面的取向密度变得不充分的倾向。

接下来，依次进行第二冷加工[工序7]、中间退火[工序8]和第三冷加工[工序9]。其中，第二冷加工[工序7]优选使加工率成为10～50％。另外，中间退火[工序8]优选在到达温度300～700℃下保持1～360秒。另外，就第三冷加工[工序9]而言，优选使加工率为5～30％。

然后，进行固溶热处理[工序10]。在固溶热处理中，使组织重结晶化，将加工方向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值控制为5.0以上，并且将(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值控制为5.0以上。在这样的固溶热处理中，使升温速度为10℃/秒以上，使到达温度为600～900℃，使保持时间为1～180秒，进而以冷却速度10℃/秒以上进行急冷。如果固溶热处理的升温速度小于10℃/秒，则存在无法得到充分的强度的倾向。另外，如果固溶热处理的到达温度小于600℃，则得不到充分的强度，如果超过900℃，则存在(111)面的取向密度减小，无法得到充分的抗疲劳特性的倾向。另外，如果固溶热处理的冷却速度小于10℃/秒，则存在无法得到充分的强度的倾向。

然后，依次进行第四冷加工[工序11]、时效析出热处理[工序12]和表面研磨[工序13]。其中，第四冷加工优选使加工率为5～50％。另外，在时效析出热处理[工序12]中，通过使时效硬化充分显现，从而使线棒材高强度化。时效析出热处理优选使温度为300～500℃，并使保持时间为0.1～15小时。另外，在表面研磨[工序13]中，表面状态变得适当。这样的表面研磨能够采用公知的方法进行。

＜铜合金线棒材的特性＞

本发明的铜合金线棒材的强度高，优选拉伸强度为1000MPa以上，更优选为1100MPa以上。应予说明，具体的测定条件在后述的实施例中说明。

另外，本发明的铜合金线棒材的抗疲劳特性优异，例如，在按照JIS Z 2273-1978的疲劳试验中，优选使负荷应力为500MPa时的、直至线棒材达到断裂的重复次数为1.00×10⁷次以上，更优选为1.10×10⁷次以上。应予说明，具体的测定条件在后述的实施例中说明。

具有上述特性的本发明的铜合金线棒材能够适合用作例如钟表的轴部件。

另外，本发明的铜合金线棒材能够作为铜合金线、对该铜合金线实施镀锡而得到的镀覆线或者作为将多根铜合金线、镀覆线捻合而得到的绞线使用，并且还能够作为进一步对它们涂布瓷漆而得到的漆包线、进一步实施树脂被覆而得到的被覆电线使用。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，包含在本发明的构思和权利要求书中所涵盖的所有方案，并且能够在本发明的范围内进行各种变更。

实施例

以下基于实施例对本发明更详细地说明，但本发明并不限定于这些实施例。

(实施例1～9和比较例1～8)

首先，采用DC(Direct Chill，直接冷却)法将具有表1中所示的合金组成的铜合金熔解，对其进行铸造，从而得到铸块。对于得到的铸块，分别采用表2中所示的条件实施第一冷拉丝，得到直径为10mm的粗轧线。然后，将得到的粗轧线加热到900℃，并在该温度下保持5小时，进行均质化处理。然后，作为热拉丝，实施加工率85％的拉丝加工，并迅速地冷却。接下来，将表面磨削0.2mm，以除去氧化被膜，然后分别采用表2中所示的条件实施温拉丝。然后，作为第二冷拉丝，实施加工率45％的拉丝加工，加热到650℃，在该温度下保持200秒，进行中间退火，作为第三冷拉丝，实施加工率25％的拉丝加工，进而采用表2中所示的条件实施固溶热处理。然后，作为第四冷拉丝，实施加工率30％的拉丝加工，加热到400℃，在该温度下保持3小时进行时效析出热处理，最后进行表面磨削，制造铜合金线棒材(直径0.38mm)。应予说明，各热处理均在惰性气体气氛中进行。

[评价]

对于如上所述制造的铜合金线棒，各实施例和各比较例都实施了以下所示的试验和评价。

1.织构解析

在织构解析中，电子束以来自扫描电子显微镜的W灯丝的热电子作为发生源。EBSD法的测定装置使用株式会社TSL SOLUTIONS制OIM 5.0(制品名)，在解析中使用OIMAnalysis。作为测定用试样，将线材用树脂包埋后进行CP(Cross Section Polisher，截面抛光)加工，切出与线材的纵向垂直的截面，得到观察面。测定时探针直径设为约0.015μm，扫描步长设为0.1μm，测定面积设为800μm×800μm(64×10⁴μm²)。另外，对于长尺寸(约5000m)的线材的前端部和后端部分别制作5个观察面进行测定。

基于由各个观察面得到的图像，分别算出线材的纵向(拉丝方向)的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度和(111)面取向±15°以内的取向密度，对于各个取向密度求出所有观察面(前端5面、后端5面)的平均值(N＝10)。将结果示于表3中。

2.抗疲劳特性

按照JIS Z 2273-1978进行。具体而言，使用图2中所示的试验机，将试验片1的一端夹持固定于固定部3，另一端被夹持在上下方向上振动的刃形支承件(knife edge)2，从而使试验片弯曲。试验片1的线径为0.5mm，就试验片1的固定扭矩而言，固定部3的下部为2N·m，上部为3N·m。试验片1的负荷应力值用下述的式(a)求出。

利用500MPa的负荷应力进行试验，求出直至材料断裂的重复次数。

对于各实施例和比较例涉及的线材，分别利用3根进行上述试验，求出直至线材断裂的重复次数的平均值。将结果示于表3中。在本实施例中，将直至断裂的重复次数为1.00×10⁷次以上作为合格水平。

应予说明，使用疲劳试验机(AST52B、Akasi Corporation(现MitutoyoCorporation)制造)作为上述试验机。

σ＝(3×E×t×δ)/(2×l²)···(a)

σ：最大弯曲应力(N/mm²)

δ：挠曲量(对试验片施加的单振幅)(mm)

l：试验片设定长度(mm)

t：试验片线径(mm)

E：挠曲系数(N/mm²)

3.拉伸强度

按照JIS Z 2241：2011，测定3根，将其平均值(MPa)示于表3中。应予说明，在本实施例中将1000MPa以上作为合格水平。

4.导电率

使用基于JIS H0505-1975的四端子法，在被控制在20℃(±1℃)的恒温槽中，对于各试验片测定2根的导电率，将其平均值(％IACS)示于表3中。此时端子间距离设为100mm。应予说明，在本实施例中将8.0％IACS以上评价为合格水平。

[表1]

[表2]

[表3]

由表3中所示的结果可以确认：实施例1～9涉及的铜合金线棒材具有规定的合金组成，在线棒材的与纵向垂直的截面中采用EBSD法对织构进行测定而得到的、纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围，并且上述反极图的(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围，因此，拉伸强度、导电率和抗疲劳特性的全部特性均衡地优异。

而对于比较例1～8涉及的铜合金线棒材而言，确认了由于合金组成、线棒材的纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值和(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值中的至少一个为合理范围外，因此，与实施例1～9涉及的铜合金线棒材相比，拉伸强度、导电率和抗疲劳特性中的任一个以上的特性差，这些特性的均衡性不充分。

还确认了实施例1～9涉及的铜合金线棒材对于采用盐水喷雾试验的耐腐蚀性也没有问题。

Claims

1.一种铜合金线棒材，其特征在于，具有下述合金组成：3.0～25.0质量％的Ni、0.1～9.5质量％的Sn、选自由0～0.50质量的Fe、0～0.90质量％的Si、0～0.30质量％的Mg、0～0.50质量％的Mn、0～0.10质量％的Zn、0～0.15质量％的Zr和0～0.10质量％的Pb构成的组中的至少一种成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成，并且具有织构，

在所述线棒材的与纵向垂直的截面中，采用电子背散射衍射法(EBSD)对所述织构进行织构解析，由此得到的所述纵向的反极图的(100)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围，并且所述反极图的(111)面取向±15°以内的取向密度的平均值为5.0以上的范围。

2.根据权利要求1所述的铜合金线棒材，其中，

拉伸强度为1000MPa以上，并且在按照JIS Z 2273-1978的疲劳试验中，使负荷应力为500MPa时的、直至线棒材达到断裂的重复次数为1.00×10⁷次以上。

3.根据权利要求1或2所述的铜合金线棒材，其中，所述选自由Fe、Si、Mg、Mn、Zn、Zr和Pb构成的组中的至少一种成分的含量的合计为1.40质量％以下。

4.一种铜合金线棒材的制造方法，是制造根据权利要求1～3中任一项所述的铜合金线棒材的方法，其特征在于，

对铜合金原料依次实施工序1：铸造、工序2：第一冷加工、工序3：均质化热处理、工序4：热加工、工序5：面切削、工序6：温加工、工序7：第二冷加工、工序8：中间退火、工序9：第三冷加工、工序10：固溶热处理、工序11：第四冷加工、工序12：时效析出热处理、工序13：表面研磨，该铜合金原料具有下述合金组成：3.0～25.0质量％的Ni、0.1～9.5质量％的Sn、选自由0～0.50质量的Fe、0～0.90质量％的Si、0～0.30质量％的Mg、0～0.50质量％的Mn、0～0.10质量％的Zn、0～0.15质量％的Zr和0～0.10质量％的Pb构成的组中的至少一种成分，余量由Cu和不可避免的杂质构成；

所述第一冷加工的加工率为5～20％，

所述温加工的加热温度为100～500℃并且加工率为10％以上，

所述固溶热处理的升温速度为10℃/秒以上，固溶温度为600～900℃，在该固溶温度下的保持时间为1～180秒并且冷却速度为10℃/秒以上。