CN112789359A - 铜合金板材及其制造方法以及拉深加工品、电气·电子部件用构件、电磁波屏蔽材料及散热部件 - Google Patents

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Abstract

本发明的铜合金板材具有下述组成：含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上、以及0.1～1.5质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质，前述铜合金板材的电导率为38％IACS以上，将由标称应力‑标称应变曲线得到的值和通过电子背散射衍射(EBSD)法得到的Cube取向面积率的值代入特定的第一式，求出参数Ax(x：0°、45°、90°)的各方向的值A0°、A45°及A90°，将求出的前述各方向的值A0°、A45°及A90°代入特定的第二式而算出的算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围，所述标称应力‑标称应变曲线是通过针对沿着轧制平行方向、相对于轧制方向呈45°的方向、及轧制垂直方向中的各方向分别切出的3种试验片进行拉伸试验而得到的，不会损害以往的铜合金板材的基本特性(特别是散热性)，并且能够稳定地得到优异的拉深加工性。

Description

铜合金板材及其制造方法以及拉深加工品、电气·电子部件 用构件、电磁波屏蔽材料及散热部件
技术领域
本发明涉及铜合金板材及其制造方法以及拉深加工品、电气·电子部件用构件、电磁波屏蔽材料及散热部件。
背景技术
铜合金板材、例如在电气·电子部件用的连接器、引线框、继电器、开关、插座、屏蔽罩、屏蔽壳、液晶加强板、液晶的底盘、有机EL显示器的加强板、汽车车载用的连接器、屏蔽罩、屏蔽壳等中使用的铜合金板材通常被实施冲裁、弯曲、拉深、鼓凸等冲压加工。
在使用以往的铜合金板材的情况下，为了实现本来应该难以实现的难加工形状，不得不牺牲机械·电特性。此处所说的“难加工形状”是指，例如在制造拉深加工品时，在利用角部、边缘部的曲率半径比通常小的冲头等夹具进行加工的情况下所成型的形状。在制造具有这样的难加工形状的拉深加工品的情况下，不能说充分地发挥了铜合金板材本来的机械·电特性。另外，在重视铜合金板材的机械·电特性的情况下，只能放弃加工成作为目标的难加工形状，不能满足对电子设备的小型化的要求。其原因之一在于，不得不使夹具(冲头)的曲率半径大到某种程度，其结果，构成电子部件的拉深加工品的安装空间自然变大。进而，虽然通过使拉深加工品的形状最佳化，从而有余地使因重视拉深加工性而相应牺牲的散热性提高，然而存在现状是难以拉深加工成该最佳形状这样的问题。
特别地，伴随着近年来的电气·电子部件、汽车车载用部件的高性能化，对于作为构成它们的部件之一的冲压加工制品，不仅要求机械·电特性、散热性，而且为了能够变形为目标形状，还强烈地要求即使在严苛的加工条件下也具备优异的加工性。然而现状是，尤其在加工成作为目标的难加工形状的过程中，无法达成顾客要求的水平的拉深加工性。
例如，专利文献1中记载了一种散热部件用铜合金板，其包含0.8～4.0mass％的Ni和Co中的1种或2种，包含0.2～1.0mass％的Si，Ni和Co中的1种或2种与Si的质量比为3.0～7.0，余量由Cu及不可避免的杂质构成，轧制平行方向的拉伸强度为570MPa以上、屈服强度为500MPa以上、伸长率为5％以上，轧制直角方向的拉伸强度为550MPa以上、屈服强度为480MPa以上、伸长率为5％以上，电导率超过35％IACS，进行将弯曲半径R与板厚t之比R/t设为0.5且将弯曲线设为轧制垂直方向的90度弯曲时的弯曲加工极限宽度为70mm以上，进行将弯曲线设为轧制垂直方向的密合弯曲时的弯曲加工极限宽度为20mm以上，兰克福特值为0.9以上，具有作为结构构件的强度、特别是耐受变形及落下冲击性的强度、能够耐受加工成复杂形状的弯曲、鼓凸及拉深等成型加工性、以及对于来自半导体元件等的热的高散热性。
另外，专利文献2中记载了一种电子材料用铜合金，其含有0.5～3.0质量％的Co、0.1～2.0质量％的Ni、0.1～1.5质量％的Si，以质量比例计(Ni+Co)/Si为3～5，余量由铜及不可避免的杂质构成，轧制平行方向的0.2％屈服强度为630MPa以上，电导率为50％IACS以上，轧制平行截面中的平均晶粒粒径为10～20μm，表面中的来自{200}晶面的X射线衍射积分强度I{200}和来自{220}晶面的X射线衍射积分强度I{220}以及来自{311}晶面的X射线衍射积分强度I{311}满足(I{220}+I{311})/I{200}≥5.0的关系，所述电子材料用铜合金用于电子材料，具有合适的0.2％屈服强度及电导率，能够提高冲压加工成连接器形状等时的尺寸稳定性。
进而，专利文献3中记载了一种Cu-Ni-Si系铜合金(科森合金)板，其含有1.0～3.0质量％的Ni，含有相对于Ni的质量％浓度而言为1/6～1/4的浓度的Si，余量由Cu及不可避免的杂质构成，表面的算术平均粗糙度Ra为0.02～0.2μm，关于以表面粗糙度平均线为基准时的各个峰部与谷部的值的绝对值的、标准偏差为0.1μm以下，合金组织中的晶粒的长宽比(晶粒的短径/晶粒的长径)的平均值为0.4～0.6，通过利用带有背散射电子衍射图像系统的扫描型电子显微镜的EBSD法对测定面积范围内的全部像素的取向进行测定且将相邻的像素间的取向差为5°以上的边界视为晶界时的、GOS的全部晶粒的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的总特殊晶界长度Lσ相对于晶界的总晶界长度L的比率(Lσ/L)为60～70％，弹性极限值为450～600N/mm2，150℃下1000小时的焊料耐热剥离性良好，耐疲劳特性的变动小，具有优异的深拉深加工性。
上述专利文献1～3均是有关含有Ni及Co中的至少1种、和Si的铜合金板材的发明，并记载了具有良好的拉深加工性，但是在构成铜合金板材的制造方法的工序中，特别是在从冷精轧工序至调质退火工序的一系列工序中，没有进行用于抑制生成晶粒(其使拉深加工性恶化)的控制，因此，特别是在进行深拉深试验时的加工条件严苛的情况下、尤其是在利用角部的曲率半径R小(例如曲率半径R为0.9mm以下)的冲头实施了拉深加工的情况下，存在无法稳定地得到令人满意的水平的拉深加工性这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-89003号公报
专利文献2：日本特开2018-62705号公报
专利文献3：国际公开第2012/160684号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供不会损害以往的铜合金板材的基本特性(特别是散热性)、并且即使为严苛的拉深加工条件也能够稳定地获得优异的拉深加工性的铜合金板材及其制造方法以及拉深加工品、电气·电子部件用构件、电磁波屏蔽材料及散热部件。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的要旨构成如下所述。
(1)铜合金板材，其特征在于，具有下述组成：含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上、以及0.1～1.5质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质，前述铜合金板材的电导率为38％IACS以上，将由标称应力-标称应变曲线求出的值和通过电子背散射衍射(EBSD)法得到的Cube取向面积率的值代入下述(1)式，求出参数Ax(x：0°、45°、90°)的各方向的值A0°、A45°及A90°，将求出的前述各方向的值A0°、A45°及A90°代入下述(2)式而算出的算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围，前述标称应力-标称应变曲线是通过针对沿着轧制平行方向、相对于轧制方向呈45°的方向、及轧制垂直方向中的各方向分别切出的3种试验片进行拉伸试验而得到的。
[数学式1]
Figure BDA0002996637810000041
其中，Sc表示Cube取向面积率(％)，σn表示标称应力(GPa)，εn表示标称应变(％)，而且，EL表示断裂伸长率(％)。
[数学式2]
Figure BDA0002996637810000042
(2)根据上述(1)所述的铜合金板材，其中，将前述算术平均值Aave.及前述参数Ax的值代入下述(3)式而算出的参数Bx(x：0°、45°、90°)的前述各方向的值B0°、B45°及B90°均为10％以下。
[数学式3]
Figure BDA0002996637810000043
(3)根据上述(1)或(2)所述的铜合金板材，其中，埃里克森试验中的埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)、与沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)满足下述(4)式的不等式的关系。
[数学式4]
Figure BDA0002996637810000051
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的铜合金板材，其中，前述组成还含有合计为0.2～1.2质量％以下的选自由Sn、Mg、Mn、Cr、Zr、Ti、Fe及Zn组成的组中的至少1种成分。
(5)拉深加工品，其是对上述(1)～(4)中任一项所述的铜合金板材进行拉深加工而得到的。
(6)电气·电子部件用构件，其是使用上述(1)～(4)中任一项所述的铜合金板材或上述(5)所述的拉深加工品而制成的。
(7)电磁波屏蔽材料，其是使用上述(1)～(4)中任一项所述的铜合金板材或上述(5)所述的拉深加工品而制成的。
(8)散热部件，其是使用上述(1)～(4)中任一项所述的铜合金板材或权利要求5所述的拉深加工品而制成的。
(9)上述(1)～(4)中任一项所述的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，依次对铜合金原材料实施铸造[工序1]、均质化处理[工序2]、热轧[工序3]、表面切削[工序4]、冷轧[工序5]、固溶热处理[工序6]、中间热处理[工序7]、冷精轧[工序8]、矫正[工序9]及调质退火[工序10]，将前述冷精轧[工序8]中的轧制时的材料的最高温度TR控制为75℃以上、100℃以下，将前述矫正[工序9]中的材料的伸长率δ设为0.1～1.0％，而且，对前述调质退火[工序10]的材料温度TA(℃)进行控制以使得其与前述伸长率δ的关系满足下述(5)式所示的不等式的关系。
55×δ+450≥TA≥55×δ+350...(5)
发明的效果
本发明的铜合金板材具有下述组成：含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上、以及0.1～1.5质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质，前述铜合金板材的电导率为38％IACS以上，将由标称应力-标称应变曲线得到的值和通过电子背散射衍射(EBSD)法得到的Cube取向面积率的值代入上述(1)式，求出参数Ax(x：0°、45°、90°)的各方向的值A0°、A45°及A90°，将求出的前述各方向的值A0°、A45°及A90°代入上述(2)式而算出的算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围，所述标称应力-标称应变曲线是通过针对沿着轧制平行方向、相对于轧制方向呈45°的方向、及轧制垂直方向中的各方向分别切出的3种试验片进行拉伸试验而得到的，由此，不会损害以往的铜合金板材的基本特性(特别是散热性)，并且即使为严苛的拉深加工条件也能够稳定地得到优异的拉深加工性。
本发明的铜合金板材的制造方法中，依次对铜合金原材料实施铸造[工序1]、均质化处理[工序2]、热轧[工序3]、表面切削[工序4]、冷轧[工序5]、固溶热处理[工序6]、中间热处理[工序7]、冷精轧[工序8]、矫正[工序9]及调质退火[工序10]，将前述冷精轧[工序8]中的轧制时的材料的最高温度TR控制为75℃以上、100℃以下，将前述矫正[工序9]中的材料的伸长率δ设为0.1～1.0％，而且，对前述调质退火[工序10]的材料温度TA(℃)进行控制以使得其与前述伸长率δ的关系满足上述(5)式所示的不等式的关系，由此能够制造上述的铜合金板材。
附图说明
[图1]图1是示出通过针对从依照本发明的一个实施方式的铜合金板材中沿着轧制平行方向切出的试验片进行拉伸试验而得到的标称应力-标称应变曲线作为例子的图。
[图2]图2是将通过针对各种铜合金板材进行埃里克森试验而得到的埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)以与沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)的关系进行绘图时的图。
[图3]图3是概念性地示出为了利用深拉深试验机评价拉深加工性而利用前端部为圆柱状且角部的曲率半径R小的冲头将试验板材W的中央部压入时的状态的图。
[图4]图4是概念性地示出为了利用埃里克森试验机求出埃里克森值而利用前端部为半球状的冲头将试验板材W的中央部压入时的状态的图。
具体实施方式
以下，针对本发明的铜合金板材的优选实施方式，详细进行说明。
依照本发明的铜合金板材具有下述组成：含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上、以及0.1～1.5质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质，所述铜合金板材的电导率为38％IACS以上，将由标称应力-标称应变曲线求出的值和通过电子背散射衍射(EBSD)法得到的Cube取向面积率的值代入下述(1)式，求出参数Ax(x：0°、45°、90°)的各方向的值A0°、A45°及A90°，将求出的前述各方向的值A0°、A45°及A90°代入下述(2)式而算出的算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围，所述标称应力-标称应变曲线是通过针对沿着轧制平行方向、相对于轧制方向呈45°的方向、及轧制垂直方向中的各方向分别切出的3种试验片进行拉伸试验而得到的。
[数学式5]
Figure BDA0002996637810000071
其中，Sc表示Cube取向面积率(％)，σn表示标称应力(GPa)，εn表示标称应变(％)，而且，EL表示断裂伸长率(％)。
[数学式6]
Figure BDA0002996637810000072
(I)铜合金板材的组成
首先，说明对本发明的铜合金板材的组成进行限定的理由。
本发明的铜合金板材是含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上、以及0.1～1.5质量％的Si的铜合金板材。
<合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上>
Ni(镍)及Co(钴)是为了提高铜合金板材的强度所必需的元素，需要含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上。若Ni及Co中的1种以上的合计含量低于1.0质量％，则材料强度降低，无法得到作为通过拉深加工而制造的拉深加工品的屏蔽罩等电子部件所必需的强度。另外，其原因在于，若Ni及Co中的1种以上的合计含量多于5.0质量％，则在后述的固溶热处理[工序6]中，Ni、Co未完全固溶，作为第二相而残留在金属组织(基体)中，在其后进行的后述中间热处理[工序7]中，不仅无助于应当体现出来的强度提高，而且会导致原料金属成本的上升。因此，Ni及Co中的1种以上的合计含量设为1.0～5.0质量％的范围。需要说明的是，前述合计含量优选为1.0～4.0质量％的范围。
<Si：0.1～1.5质量％>
Si(硅)是与Ni、Co形成化合物、且为了提高铜合金板材的强度所必需的元素，需要含有0.1～1.5质量％的Si。其原因在于，若Si含量低于0.1质量％，则与Ni、Co一起形成的化合物量降低，材料强度降低。另外，其原因在于，若Si含量多于1.5质量％，则铜合金板材的导热率降低，散热性变差。因此，Si含量设为0.1～1.5质量％的范围。需要说明的是，Si含量优选为0.2～1.0质量％的范围。
本发明的铜合金板材将Ni及Co中的1种以上的成分、和Si作为必需的基本含有成分，进而，作为任意的副添加成分，还可以含有合计为0.2～1.2质量％以下的选自由Sn、Mg、Mn、Cr、Zr、Ti、Fe及Zn组成的组中的至少1种成分。这些成分均为具有使材料强度提高的效果的成分，为了发挥所述的效果，优选将这些成分的合计含量设为0.2质量％以上。另外，若这些成分的合计含量超过1.2质量％，则存在电导率降低的倾向，因此，上述成分的合计含量优选设为0.2～1.2质量％的范围，尤其更优选设为0.5～1.0质量％。
<Sn：0.1～0.45质量％>
Sn(锡)是对铜合金进行固溶强化的效果高的元素，优选添加0.1质量％以上，但若添加量变得多于0.45质量％，则存在使电导率降低的倾向。因此，Si添加量优选设为0.1～0.45质量％的范围。
<Mg：0.1～0.25质量％>
Mg(镁)是对铜合金进行固溶强化的效果高的元素，优选添加0.1质量％以上，但若添加量变得多于0.25质量％，则存在使电导率降低的倾向。因此，Mg添加量优选设为0.1～0.25质量％的范围。
<Mn：0.1～0.2质量％>
Mn(锰)是具有对铜合金进行固溶强化的效果和使热加工性提高的效果的元素，优选添加0.1质量％以上，但若添加量变得多于0.2质量％，则存在使电导率降低的倾向。因此，Mn添加量优选设为0.1～0.2质量％的范围。
<Cr：0.1～0.25质量％>
Cr(铬)形成含有铬和硅的第二相化合物，通过该化合物来抑制固溶热处理工序中的晶粒粒径的粗大化，由此，具有对材料进行强化的效果，优选添加0.1质量％以上，但若添加量多于0.25质量％，则在铸造时形成粗大的结晶物，容易成为冲压加工时的断裂的起点。因此，Cr添加量优选设为0.1～0.25质量％的范围。
<Zr：0.05～0.15质量％>
Zr(锆)是具有通过固溶于材料中、使材料的再结晶温度上升而抑制固溶热处理中的再结晶晶粒生长的效果的元素，优选添加0.05质量％以上，但若添加量多于0.15质量％，则在铸造时产生粗大的结晶物，容易成为冲压加工时的断裂的起点。因此，Zr添加量优选设为0.05～0.15质量％的范围。
<Ti：0.02～0.1质量％>
Ti(钛)是具有通过固溶于材料中、使材料的再结晶温度上升而抑制固溶热处理中的再结晶晶粒生长的效果的元素，优选添加0.02质量％以上，但若添加量多于0.1质量％，则存在使电导率降低的倾向。因此，Ti添加量优选设为0.02～0.1质量％的范围。
<Fe：0.05～0.1质量％>
Fe(铁)是对铜合金进行固溶强化的效果高的元素，优选添加0.05质量％以上，但若添加量多于0.1质量％，则存在使电导率降低的倾向。因此，Fe添加量优选设为0.05～0.1质量％的范围。
<Zn：0.2～0.6质量％>
Zn(锌)是具有改善弯曲加工性且改善Sn镀敷或焊料镀敷的密合性、迁移特性的作用的元素。在发挥所述的作用的情况下，优选将Zn含量设为0.2质量％以上。但是，若Zn含量超过0.6质量％，则由于导电性的降低而有可能得不到充分的散热性。因此，Zn添加量优选设为0.2～0.6质量％的范围。
<余量：Cu及不可避免的杂质>
上述的成分以外的余量为Cu(铜)及不可避免的杂质。此处所谓的不可避免的杂质是指在制造工序中会不可避免地被包含的含有水平的杂质。不可避免的杂质根据含量不同，也可能成为使电导率下降的重要因素，因此，优选考虑到电导率的下降而一定程度地抑制不可避免的杂质的含量。关于作为不可避免的杂质而列举的成分，可举出例如Bi、Se、As、Ag等。需要说明的是，对于这些成分含量的上限而言，上述成分分别设为0.03质量％，以上述成分的总量计设为0.10质量％即可。
(II)电导率
本发明的铜合金板材的电导率需要为38％IACS以上。导热率可以根据威德曼-弗朗兹定律(Wiedemann-Franz law)由电导率算出，已知如果温度恒定，则导热率与电导率成比例关系，而与金属的种类无关。因此，本发明的铜合金板材通过将电导率设为38％IACS以上，从而能够具有高导热率，其结果，能够具有优异的导热性。对于电导率而言，例如可以将端子间距离设为100mm，在保持为20℃(±0.5℃)的恒温槽中通过四端子法来测量比电阻，从而算出电导率。
(III)算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围
本发明的铜合金板材的算术平均值Aave.需要为4.0～13.0GPa·％的范围。算术平均值Aave.如下地被算出，即，将由标称应力-标称应变曲线求出的值和通过电子背散射衍射(EBSD)法得到的Cube取向面积率的值代入下述(1)式，求出参数Ax(x：0°、45°、90°)的各方向的值A0°、A45°及A90°，将求出的前述各方向的值A0°、A45°及A90°代入下述(2)式而算出，其中，所述标称应力-标称应变曲线是通过针对沿着轧制平行方向、相对于轧制方向呈45°的方向(有时简单称为“45°方向”。)、及轧制垂直方向(有时简单称为“90°方向”。)中的各方向分别切出的3种试验片进行拉伸试验而得到的。
[数学式7]
Figure BDA0002996637810000111
其中，Sc表示Cube取向面积率(％)，σn表示标称应力(GPa)，εn表示标称应变(％)，而且，EL表示断裂伸长率(％)。
[数学式8]
Figure BDA0002996637810000112
本申请的发明人通过至本发明为止的实验获得了参数Aave.与材料的拉深加工性良好地相关这一见解。以往，已知：在铜和铜合金的晶体取向中，特别是若Cube取向集聚，则使材料的拉深加工性降低。但是，未进行Cube取向的集聚度与拉深加工性的定量相关、以及使用了Cube取向的集聚度的拉深加工性的定量评价。原本，析出强化型铜合金、例如本发明的成分体系这样的Cu-Ni-Si系及Cu-Co-Si系合金与以往用于拉深加工的铜及铜合金、例如纯铜、黄铜、锌白铜这样的纯金属、固溶强化型相比，除了材料成分以外，制造工艺、例如第二相化合物的尺寸、存在密度、存在比例等的控制工序、轧制工序对材料的机械特性带来的影响也非常大，而且多个材料特性相互影响，因此，由于同时变动，例如第二相化合物的存在比例和材料强度同时变动等，而无法提取单一材料特性对拉深加工性的影响，这一点使析出强化型合金的拉深加工性提高和拉深加工性的评价变得困难。
因此，本申请的发明人发现通过(2)式、能够利用析出强化型合金来良好地评价拉深加工性，还发现(2)式与拉深加工性相关，至此发明了与以往相比拉深加工性提高了的析出强化型合金。
(1)式中，以使对拉深加工性带来不良影响的Cube取向的集聚度相对于参数Ax成为负相关的方式来表示，由于标称应力-标称应变曲线的积分值越大，越会对拉深加工性带来良好的影响，因此，以成为正相关的方式来表示。图1是示出通过针对从依照本发明的一个实施方式的铜合金板材中沿着轧制平行方向切出的试验片进行拉伸试验而得到的标称应力-标称应变曲线作为例子的图。
进而，发现：将由(1)式求出的3个方向的参数A0°、A45°及A90°代入(2)式而算出的算术平均值Aave.为与拉深加工性良好地相关的参数。通过得到该相关，从而能够通过(2)式来评价拉深加工性。
此处，在算术平均值Aave.低于4.0GPa·％的情况下，特别是若为严苛的深拉深加工条件，则得不到令人满意的水平的拉深加工性，另外，在算术平均值Aave.大于13.0GPa·％的情况下，材料的伸长率变大，变得无法充分地得到作为相反特性的强度。因此，本发明中，算术平均值Aave.设为4.0～13.0GPa·％的范围。需要说明的是，前述算术平均值Aave.优选为6.0～11.0GPa·％的范围。
对于由为了算出参数Ax而使用的标称应力-标称应变曲线求出的积分值而言，依照JIS Z2241，分别准备沿着轧制平行方向、45°方向及90°方向中的各方向分别切出的3种JIS Z2241的13B号试验片各9根(n＝9)来进行测定，在将断裂伸长率最大的情况作为第一时，利用使用断裂伸长率第五大的试验片进行测定时的标称应力-标称应变曲线来求出，式(1)所示的积分值可以根据由前述得到的标称应力-标称应变曲线的标绘点通过梯形近似而得到的面积来算出。需要说明的是，标称应力例如按照每0.001％以上、0.300％以下的标称应变来进行测定即可。
另外，对于为了算出参数Ax而使用的Cube取向面积率(％)而言，可以根据使用附属于高分辨率扫描型分析电子显微镜(日本电子株式会社制，商品名：JSM-7001FA)的EBSD检测器连续地进行测定而得的晶体取向数据，使用分析软件(TSL公司制，商品名：OIM-Analysis)来算出。此处，“EBSD”为电子背散射衍射(Electron BackScatter Diffraction)的简称，是利用了在扫描型电子显微镜(SEM)内对试样照射电子束时产生的反射电子菊池线衍射的晶体取向分析技术。另外，“OIM-Analysis”是指通过EBSD进行测定而得的数据的分析软件。
由此，对于参数Ax的各方向的值A0°、A45°及A90°而言，将通过上述的方法算出的积分值和Cube取向面积率(％)代入上述(1)式，从而可以算出参数Ax的各方向的值A0°、A45°及A90°，算术平均值Aave.可以通过将算出的A0°、A45°及A90°代入(2)式而算出。
对于拉深加工性而言，如图3所示，利用深拉深试验机(例如埃里克森公司制薄板成型试验机)10，在冲模12与防皱构件16之间将试验板材W的边缘部紧固后，利用冲头14将试验板材W的中央部压入，成型为圆筒型杯。考虑到能够不产生裂纹地成型为圆筒型杯的最小冲头角部半径R以及此时圆筒型杯的边缘的起伏的最大波谷深度与最大波峰高度之差来进行评价。另外，通过鼓凸试验(埃里克森试验)测定直至产生贯通裂纹为止的冲头的移动距离(凹处的深度)的值、即埃里克森值Er，除了该埃里克森值Er之外，还考虑到试验板材W的厚度(mm)、沿着轧制方向拉伸时的断裂伸长率(％)、结果，从而综合性地进行评价。
(IV)参数Bx(x：0°、45°、90°)的各方向的值B0°、B45°及B90°均为10％以下
对于本发明的铜合金板材而言，优选将前述算术平均值Aave.及前述参数Ax的值代入下述(3)式而算出的参数Bx(x：0°、45°、90°)的前述各方向的值均为10％以下。
[数学式9]
Figure BDA0002996637810000131
控制由上述(3)式所定义的参数Bx的各方向的值B0°、B45°及B90°以使其分别变小至10％以下，由此，能够稳定地减小拉深加工后的边缘的起伏，形状变得均匀，能够更进一步提高拉深加工性。若参数Bx中的任意方向的值B0°、B45°、B90°变得大于10％，则存在拉深加工品的制造中的良品率下降的倾向，因此，参数Bx的各方向的值B0°、B45°及B90°均优选为10％以下，进一步更优选为5.5％以下。
如上所述，参数Bx可以通过将算出的参数Ax和算术平均值Aave.代入式(3)而算出。
(V)埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)、与沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)满足下述(4)式的不等式的关系
对于本发明的铜合金板材而言，优选的是，埃里克森试验中的埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)、与沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)满足下述(4)式的不等式的关系。
[数学式10]
Figure BDA0002996637810000141
本申请的发明人进一步针对通过埃里克森试验得到的埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)和沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)对拉深加工性带来的影响进行了研究。图2是将埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)作为纵轴，将沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)作为横轴，并针对表1所示的实施例和比较例进行绘图而得到的图。由图2所示的结果可知：以一次函数：Er/t＝1.5EL为界，所有的实施例都位于上侧区域，并且所有的比较例都位于下侧区域。因此，本发明中，通过满足上述(4)式，能够辨别是否为具有优异的拉深加工性的铜合金板材。
对于埃里克森值(Er值)而言，如图4所示，通过埃里克森试验机在冲模12与防皱构件16之间将试验板材W的边缘部紧固后，利用前端为半球状的冲头14A将试验板材W的中央部压入，测定直至产生贯通裂纹为止的冲头的移动距离(凹处的深度)的值，将埃里克森值(Er值)设为该测定的值。
(VI)基于本发明的一个实施例的铜合金板材的制造方法
上述的铜合金板材可以通过组合地控制合金组成、制造工艺来实现。以下，针对本发明的铜合金板材的优选制造方法进行说明。
这样的基于本发明的一个实施例的铜合金板材可通过对具有与上述铜合金板材的组成同样的组成的铜合金原材料依次实施铸造[工序1]、均质化处理[工序2]、热轧[工序3]、表面切削[工序4]、冷轧[工序5]、固溶热处理[工序6]、中间热处理[工序7]、冷精轧[工序8]、矫正[工序9]及调质退火[工序10]而制造，特别是通过实现从冷精轧工序至调质退火工序为止的一系列工序的适当化，更具体而言，通过将冷精轧[工序8]中的轧制时的材料的最高温度TR控制为75℃以上、100℃以下，将矫正[工序9]中的材料的伸长率δ设为0.1～1.0％，而且，对调质退火[工序10]的材料温度TA(℃)进行控制以使其与前述伸长率δ的关系满足下述(5)式所示的不等式的关系，从而能够制造不会损害特别是散热性、并且即使为严苛的拉深加工条件也具有优异的拉深加工性的铜合金板材。
55×δ+450≥TA≥55×δ+350···(5)
(i)铸造工序[工序1]
对于铸造工序而言，在大气下利用高频熔化炉将表1所示的合金成分熔化，并对其进行铸造，由此，制造规定形状(例如厚度为30mm，宽度为100mm，长度为150mm)的铸锭。
(ii)均质化处理工序[工序2]
对于均质化处理工序而言，在非活性气体气氛中在规定温度(例如1000℃)下加热1小时，实施均质化热处理[工序2]。
(iii)热轧工序[工序3]
对于热轧工序而言，在刚刚实施均质化热处理之后实施，制成规定的板厚(例如10mm)之后立即进行冷却。
(iv)表面切削工序[工序4]
对于表面切削工序而言，自热轧板的表面进行规定厚度(例如1mm至2mm左右)的表面切削，将氧化层去除。
(v)冷轧工序[工序5]
冷轧工序中，实施冷轧至1～0.25mm。
(vi)固溶热处理工序[工序6]
对于固溶热处理工序而言，以规定的升温速度(例如，经过5秒至10秒而从900℃升温至990℃)进行升温，保持1秒至1小时，然后以250℃/s至500℃/s的速度进行冷却。
(vii)中间热处理工序[工序7]
对于中间热处理工序而言，以规定的温度(例如300℃至600℃)进行10秒至10小时的热处理。
(viii)冷精轧工序[工序8]
冷精轧工序是以加工成目标板厚、提高材料强度、控制晶体取向为主要目的而进行的工序，其中，需要将轧制时的材料的最高温度TR控制为75℃以上、100℃以下。通过使轧制时的材料的最高温度TR为75℃以上，从而促进由轧制引起的晶体旋转，对拉深加工性带来不良影响的Cube取向晶粒的面积率变得易于减少。但是，若轧制时的材料的最高温度TR变为高于100℃的温度，则用于轧制加工的润滑油的粘性降低，由此，由于烧粘等轧制不良而使板材的表面粗糙度局部地变高，因此，成为断裂的起点等引起拉深加工性的劣化的可能性变高。因此，轧制时的材料的最高温度TR设为75℃以上、100℃以下。
(ix)矫正工序[工序9]
矫正工序是以将材料的残余应力去除·均匀化为目的而进行的工序，需要将利用张力矫平机进行矫正时的材料的伸长率δ设为0.1～1.0％的范围。若前述伸长率δ小于0.1％，则残余应力的去除·均匀化效果小，拉深加工后的形状均匀性降低。另外，若前述伸长率δ大于1.0％，则由张力矫平机的反复弯曲引起的加工应变变大，无法减小在拉深加工时不产生裂纹的冲头前端的角部半径，在严苛的拉深加工条件下的拉深加工性降低。因此，矫正工序中的材料的伸长率δ设为0.1～1.0％的范围。
(x)调质退火工序[工序10]
调质退火工序是用于使材料的伸长率恢复、以及降低包括伸长率在内的机械特性的各向异性的工序，需要对调质退火[工序10]的材料温度TA(℃)进行控制以使其与矫正工序中的材料的伸长率δ(％)的关系满足(5)式所示的不等式的关系。
55×δ+450≥TA≥55×δ+350···(5)
通过将调质退火工序中的材料温度TA按照(5)式进行控制，从而拉深加工性提高。通过调质退火工序而使在至矫正工序为止的一系列工序中引入的位错恢复，由此，作为材料的参数的算术平均值Aave.和埃里克森值Er变大。若调质退火工序中的材料温度TA低于(5)式中的下限值，则因轧制引起的位错的恢复(即，加工应变的去除)变得不充分。另外，若调质退火工序中的材料温度TA高于(5)式中的上限值，则Ni或Co与Si的化合物的析出物粗大化，与此相伴，材料强度降低。因此，调质退火[工序10]的材料温度TA(℃)在其与矫正工序中的材料的伸长率δ(％)的关系中满足(5)式所示的不等式的关系。
(VII)铜合金板材的用途
本发明的铜合金材料特别适合用于实施拉深加工而制作拉深加工品，例如可以用于电气·电子部件用构件、电磁波屏蔽材料及散热部件。例如可以制作电气·电子部件用的连接器、引线框、继电器、开关、插座、屏蔽罩、屏蔽壳、液晶加强板、液晶的底盘、有机EL显示器的加强板、汽车车载用的连接器、屏蔽罩、屏蔽壳等。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受上述实施方式的限制，包括本发明的概念及权利要求书中所含的所有方式，可在本发明的范围内进行各种改变。
实施例
接下来，为了进一步明确本发明的效果，对本发明例及比较例进行说明，但本发明不受这些实施例的限制。
(实施例1～15及比较例1～11)
在大气下利用高频熔化炉将具有表1所示的组成的铜合金原材料熔化，并对其进行铸造，从而得到厚度为30mm、宽度为100mm、长度为150mm的铸锭。接下来，在非活性气体气氛中，实施在1000℃下加热·保持1小时的均质化热处理，然后立即实施热轧，制成板厚为10mm的热轧板，然后立即进行冷却。接下来，依次实施表面切削、冷轧，使板厚为0.25～1.0mm。然后，在800～990℃下实施1分钟的固溶热处理，然后立即进行冷却，在300℃～600℃下实施1小时的中间热处理。接下来，在表3所示的材料的最高温度TR下实施0.1％至60％的冷精轧，然后以表3所示的材料的伸长率δ进行矫正，然后在表3所示的材料温度TA下实施调质退火，得到板厚为0.25～0.3mm的铜合金板材。需要说明的是，关于比较例11，冷精轧时的材料的最高温度TR高，因此，由于烧粘而产生板材表面的不良，故而无法算出各种参数，也无法进行性能评价。
[各种测定及评价方法]
使用上述实施例及比较例涉及的铜合金板材，进行下述所示的特性评价。各特性的评价条件如下所述。
[1]铜合金板材的组成的测定方法
合金组成通过荧光X射线分析来进行测定。
[2]电导率的测定方法
电导率例如通过将端子间距离设为100mm，在保持为20℃(±0.5℃)的恒温槽中利用四端子法测量比电阻而算出。
[3](1)式中的积分值的计算方法
对于(1)式中的积分值而言，依照JIS Z2241，分别准备沿着轧制平行方向、45°方向及90°方向中的各方向分别切出的3种JIS Z2241的13B号试验片各9根(n＝9)来进行测定，在将断裂伸长率最大的情况作为第一时，利用使用断裂伸长率第五大的试验片进行测定时的标称应力-标称应变曲线来求出，式(1)所示的积分值根据由前述得到的标称应力-标称应变曲线的标绘点通过梯形近似而得到的面积来算出。需要说明的是，标称应力按照每0.01％的标称应变来进行测定。
[4]Cube取向面积率的计算方法
Cube取向面积率根据使用附属于高分辨率扫描型分析电子显微镜(日本电子株式会社制，商品名：JSM-7001FA)的EBSD检测器连续地进行测定而得的晶体取向数据，使用分析软件(TSL公司制，商品名：OIM-Analysis)来算出。
[5]参数Bx的计算方法
对于参数Bx而言，可以将通过将由上述[3]算出的积分值和由上述[4]算出的Cube取向面积率代入式(1)而求出的参数Ax的各方向的值A0°、A45°及A90°、以及将这些值A0°、A45°及A90°代入(2)式而求出的算术平均值Aave.代入式(3)，由此算出。
[6]埃里克森值Er的测定方法
对于埃里克森值Er而言，如图4所示，通过埃里克森试验机在冲模12与防皱构件16之间将试验板材W的边缘部紧固后，利用冲头14A将试验板材W的中央部压入，测定直至产生贯通裂纹为止的冲头的移动距离(凹处的深度)的值，将埃里克森值Er设为该测定的值。
[7]散热性的评价
散热性通过在上述[2]中测定的电导率来进行评价。以下示出散热性的评价基准。需要说明的是，本实施例中，将下述所示的散热性的评价基准中的“1”及“2”作为处于合格水平。表2中示出散热性的评价结果。
<散热性的评价基准>
1(优)：电导率为50％IACS以上的情况
2(良)：电导率为30％IACS以上且小于50％IACS的情况
3(不合格)：电导率小于30％IACS的情况
[8]拉深加工性的评价
对于拉深加工性而言，如图3所示，利用深拉深试验机(例如埃里克森公司制薄板成型试验机)10，在冲模12与防皱构件16之间将试验板材W的边缘部紧固后，利用前端部为圆柱状且角部的曲率半径R小的冲头14将试验板材W的中央部压入，成型为圆筒型杯，根据不产生裂纹的冲头的前端的角部的曲率半径R的最小值、以及成型后的杯边缘的起伏的最大波峰高度与最大波谷深度之差的最大值，综合性地进行评价。以下示出拉深加工性的评价基准。表2中示出拉深加工性的评价结果。需要说明的是，上述试验是在将冲头与冲模之间的间隙设为2.3mm、使用R-303P作为涂布到试验板材W的表面上的润滑油、冲头直径相对于坯料直径的比(冲头直径/坯料直径)为0.64的试验条件下进行的。
(a)冲头的前端的角部的曲率半径R的最小值的评价基准
◎(优)：曲率半径R的最小值为0.5mm以下的情况
○(良)：曲率半径R的最小值大于0.5mm且小于1.0mm的情况
×(不合格)：曲率半径R的最小值为1.0mm以上的情况
(b)杯边缘的起伏的最大波峰高度与最大波谷深度之差的最大值的评价基准
◎(优)：前述差的最大值为0.5mm以下的情况
○(良)：前述差的最大值大于0.5mm且小于1.0mm的情况
×(不合格)：前述差的最大值为1.0mm以上的情况
<拉深加工性的评价>
1(优)：前述(a)及(b)的评价均为“◎”的情况
2(良)：前述(a)及(b)的评价均为“○”以上的情况
3(不合格)：前述(a)及(b)的评价中的至少一者为“×”的情况
[表1]
Figure BDA0002996637810000211
[表2]
Figure BDA0002996637810000221
[表3]
Figure BDA0002996637810000231
[表4]
Figure BDA0002996637810000241
由表1～4的结果可知，实施例1～15的铜合金板材均是合金组成为本发明的适当范围内，电导率为38％IACS以上，算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围，因此，散热性及拉深加工性均为合格水平以上。特别地，实施例3、6、8、12的合金组成及制造条件恰当，因此电导率特别优异。实施例1、8、13中，从铸造至调质退火的条件恰当，参数A和B显示出良好的值，因此，不产生裂纹的冲头前端的角部的曲率半径的最小值、以及杯边缘的起伏的波峰波谷之间的差的最大值均变小，因此拉深加工性特别优异。
另一方面，比较例1、2、4、5、8均由于Ni+Co的量或Si少，所以算术平均值Aave.在本发明的适当范围以外，因此，拉深加工性差。比较例6中，由于未进行利用张力矫平机的矫正，伸长率为0％，所以各向异性高，因此，Bx在规定范围以外。比较例8、10中，由于冷精轧中的轧制温度低，大量残存Cube取向，因此，算术平均值Aave.在规定范围以外。比较例5的参数B90°在规定范围以外，拉深加工后的最大高低差变大。比较例3、7、9均由于成分含量高于本发明的适当范围，因此电导率特别低。特别是在比较例7中，由于矫正中的伸长率比规定值大，埃里克森值/板厚的值也在规定范围以外，因此，拉深加工性也差。比较例11中，由于精轧时的材料温度变高，材料与轧辊产生烧粘，在材料表面产生大的凹凸等缺陷，因此，虽然没有进行特性评价，但可知拉深加工性明显降低。
附图标记说明
10 埃里克森试验机
12 冲模
14、14A 冲头(punch)
16 防皱构件
W 试验板材
R 冲头的角部的曲率半径

Claims (9)

1.铜合金板材，其特征在于，具有下述组成：含有合计为1.0～5.0质量％的Ni及Co中的1种以上、以及0.1～1.5质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质，
所述铜合金板材的电导率为38％IACS以上，
将由标称应力-标称应变曲线求出的值和通过电子背散射衍射(EBSD)法得到的Cube取向面积率的值代入下述(1)式，求出参数Ax(x：0°、45°、90°)的各方向的值A0°、A45°及A90°，将求出的所述各方向的值A0°、A45°及A90°代入下述(2)式而算出的算术平均值Aave.为4.0～13.0GPa·％的范围，所述标称应力-标称应变曲线是通过针对沿着轧制平行方向、相对于轧制方向呈45°的方向、及轧制垂直方向中的各方向分别切出的3种试验片进行拉伸试验而得到的，
[数学式1]
Figure FDA0002996637800000011
其中，Sc表示Cube取向面积率(％)，σn表示标称应力(GPa)，εn表示标称应变(％)，而且，EL表示断裂伸长率(％)，
[数学式2]
Figure FDA0002996637800000012
2.根据权利要求1所述的铜合金板材，其中，将所述算术平均值Aave.及所述参数Ax的值代入下述(3)式而算出的参数Bx(x：0°、45°、90°)的所述各方向的值B0°、B45°及B90°均为10％以下，
[数学式3]
Figure FDA0002996637800000013
3.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，埃里克森试验中的埃里克森值(Er)相对于板厚(t)的比(Er/t比)、与沿着轧制平行方向拉伸时的断裂伸长率EL(％)满足下述(4)式的不等式的关系，
[数学式4]
Figure FDA0002996637800000021
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铜合金板材，其中，所述组成还含有合计为0.2～1.2质量％以下的选自由Sn、Mg、Mn、Cr、Zr、Ti、Fe及Zn组成的组中的至少1种成分。
5.拉深加工品，其是对权利要求1～4中任一项所述的铜合金板材进行拉深加工而得到的。
6.电气·电子部件用构件，其是使用权利要求1～4中任一项所述的铜合金板材或权利要求5所述的拉深加工品而制成的。
7.电磁波屏蔽材料，其是使用权利要求1～4中任一项所述的铜合金板材或权利要求5所述的拉深加工品而制成的。
8.散热部件，其是使用权利要求1～4中任一项所述的铜合金板材或权利要求5所述的拉深加工品而制成的。
9.权利要求1～4中任一项所述的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，
依次对铜合金原材料实施铸造[工序1]、均质化处理[工序2]、热轧[工序3]、表面切削[工序4]、冷轧[工序5]、固溶热处理[工序6]、中间热处理[工序7]、冷精轧[工序8]、矫正[工序9]及调质退火[工序10]，
将所述冷精轧[工序8]中的轧制时的材料的最高温度TR控制为75℃以上且100℃以下，
将所述矫正[工序9]中的材料的伸长率δ设为0.1～1.0％，而且，
对所述调质退火[工序10]的材料温度TA(℃)进行控制以使得其与所述伸长率δ的关系满足下述(5)式所示的不等式的关系，
55×δ+450≥TA≥55×δ+350…(5)。
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