CN116397130A - Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材、其制造方法、通电部件及散热部件 - Google Patents

Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材、其制造方法、通电部件及散热部件 Download PDF

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CN116397130A CN202211616678.3A CN202211616678A CN116397130A CN 116397130 A CN116397130 A CN 116397130A CN 202211616678 A CN202211616678 A CN 202211616678A CN 116397130 A CN116397130 A CN 116397130A
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Abstract

本发明涉及Cu‑[Ni，Co]‑Si系铜合金板材、其制造方法、通电部件及散热部件。提供具备在实施了严格的弯曲加工时，相对于弯曲加工部外周表面的理想的平滑曲面的轮廓，实际的轮廓的偏离被抑制为较小的性质的Cu‑[Ni，Co]‑Si系铜合金板材。铜合金板材，其具有如下的化学组成：以质量％计，Ni和Co的合计：1.00～6.00％、Si：0.30～1.40％，根据需要含有规定量的Ag、Al、B、Cr、Fe、Mg、Mn、P、S、Sn、Ti、Zn、Zr、稀土元素的1种以上，余量由Cu和不可避免的杂质构成，在对于设置于与轧制方向垂直的截面的测定区域的基于EBSD的步进尺寸0.05μm下的测定中，在将晶体取向差5°以上的边界视为晶界的情况下，平均晶粒直径为4.00μm以下，GROD平均值为10.5°以下。

Description

Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材、其制造方法、通电部件及散热 部件
技术领域
本发明涉及改善了弯曲加工部的表面形态的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材、其制造方法、以及在原材料中使用了该铜合金板材的通电部件、散热部件。在此，Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金是Cu-Ni-Si系铜合金、Cu-Co-Si系铜合金以及Cu-Ni-Co-Si系铜合金的总称。
背景技术
Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金在铜合金中强度和导电性的平衡比较良好，可用于连接器、引线框等通电部件、电子设备的散热部件。连接器等通电部件一般具有弯曲加工部。为了应对实施严苛的弯曲加工而成型的部件，期望应用不仅强度、导电性良好，弯曲加工性也实现了改善的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金材料。
在专利文献1中公开了如下技术：在Cu-Ni-Co-Si系铜合金中，通过优化固溶处理条件来控制析出物组成，改善强度、导电性、弯曲加工性。关于弯曲加工性，采用进行Badway(弯曲轴与轧制方向相同)下的R/t＝1.0的W弯曲试验、测定弯曲部外周表面的平均粗糙度Ra的方法来评价(段落0037)。
在专利文献2中公开了如下技术：在Cu-Ni-Si系铜合金中，通过控制晶粒直径10μm以下的晶粒个数比例和晶粒直径20μm以上的晶粒个数比例，从而改善弯曲加工性和应力松弛特性(应力缓和特性)。关于弯曲加工性，采用如下方法来评价：对进行了W弯曲试验的试验片的弯曲部表面进行观察，分类为日本伸铜协会的标准即JBMA T307中记载的A～E的评价标准(A为无褶皱，B为褶皱小，C为褶皱大，D为裂纹小，E为裂纹大)(段落0025)。
另一方面，已知通过控制采用EBSD(电子束背散射衍射法)测定的KAM值、晶体取向来改善铜合金板材的各特性的技术。
例如，在专利文献3中公开了如下技术：在Cu-Ni-Si系铜合金中，通过研究制造工序来控制粗大第二相粒子的个数密度和KAM值，从而得到高强度且蚀刻加工面的表面平滑性优异的板材。在专利文献4中公开了如下技术：在Cu-Co-Si系铜合金中，通过对制造工序进行研究而控制为Brass取向占优势的金相组织，从而得到冲压性和蚀刻性优异的板材。在专利文献3、4中采用的EBSD测定中，将测定点的步进尺寸设为以往常用的0.5μm。另外，在专利文献3、4中没有公开与弯曲加工性相关的见解。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-71811号公报
专利文献2：日本特开2013-95977号公报
专利文献3：日本专利第6152212号公报
专利文献4：日本特开2018-178243号公报
发明内容
发明所要解决的课题
对铜合金板材实施例如弯曲半径R与板厚t之比R/t为1.0左右这样的B.W.下的严格的90°弯曲加工时，在弯曲加工部的外周表面形成微观的褶皱。只要该褶皱不是导致壁厚内部的裂痕的“裂纹”，则从强度的观点出发通常认为没有问题。例如在日本伸铜协会技术标准JCBA T307所规定的弯曲加工性评价中，也采用了基于褶皱的外观检查的评价方法。但是，凭借由褶皱形成的表面凹凸的大小(例如基于粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra)，无法正确地把握弯曲加工部的表面形态。由于在弯曲加工部的外周表面附近材料伸长，因此实际的表面轮廓相对于理想的平滑曲面的轮廓有偏离。该偏离大的情况下的表面形态可以看作是弯曲加工部外周表面的顶部附近从理想的平滑曲面整体地凹陷那样的、形成了所谓“大的凹部”的表面形态。
在基板对基板(BtoB)连接器等通过与树脂构件一体化而形成的通电部件中，有时会产生在树脂成型的工序中树脂进入弯曲加工部外周表面的凹部、称为“树脂覆盖(樹脂かぶり)”的现象，成为问题。近年来，电子设备的高功能化不断发展，伴随于此，在连接器等通电部件、散热部件中，小型化、窄间距化的需求不断提高。在窄间距化的连接器中，容易受到上述树脂覆盖的影响，即使是意图改善弯曲加工性的以往的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金材料，也难以消除树脂覆盖的问题。为了消除该问题，认为不仅简单地减小弯曲加工部的表面粗糙度(形成于各个褶皱之间的凹部的深度)，而且形成相对于理想的平滑曲面的轮廓的偏离小的表面形态是重要的。
本发明的目的在于提供一种Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材，其具备如下性质：在实施了严格的弯曲加工时，实际轮廓相对于弯曲加工部外周表面的理想的平滑曲面的轮廓的偏离被抑制为较小。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，在本说明书中公开以下的发明。
[1]铜合金板材，其具有如下的化学组成：以质量％计，Ni(镍)和Co(钴)的合计：1.00～6.00％、Si(硅)：0.30～1.20％、Ag(银)：0～0.30％、Al(铝)：0～1.00％、B(硼)：0～0.20％、Cr(铬)：0～0.50％、Fe(铁)：0～1.00％、Mg(镁)：0～0.50％、Mn(锰)：0～1.00％、P(磷)：0～0.20％、S(硫)：0～0.20％、Sn(锡)：0～1.00％、Ti(钛)：0～0.50％、Zn(锌)：0～1.00％、Zr(锆)：0～0.30％、余量由Cu(铜)和不可避免的杂质构成，在对于设置于与轧制方向垂直的截面的测定区域的采用EBSD(电子束背散射衍射法)的步进尺寸0.05μm的测定中，在将晶体取向差5°以上的边界视为晶界的情况下，采用Area Fract ion法的平均晶粒直径为4.00μm以下，将基于同一晶粒内的测定点的平均取向作为该晶粒的基准取向时，对于所述测定区域的全部测定点，求出与各测定点所属的晶粒的基准取向的取向差并算出平均值而得到的GROD平均值为10.5°以下。
[2]根据上述[1]所述的铜合金板材，其具有如下组成：还以合计3.0质量％以下的范围含有稀土元素。
[3]根据上述[1]或[2]所述的铜合金板材，其中，在所述采用EBSD的步进尺寸0.05μm的测定中，将晶体取向差5°以上的边界视为晶界时的KAM值为3.0°以下。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的铜合金板材，其中，采用按照日本伸铜协会技术标准JCBA T307：2007的B.W.下的90°W弯曲试验的、不产生裂纹的最小弯曲半径MBR与板厚t之比MBR/t为1.0以下。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的铜合金板材，其中，导电率为30％IACS以上。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的铜合金板材，其中，轧制平行方向的拉伸强度为500MPa以上。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的铜合金板材，其中，板厚为0.02～0.40mm。
[8]根据上述[1]～[7]中任一项所述的铜合金板材的制造方法，其中，在对中间制品板材依次实施固溶处理、中间冷轧、时效处理的制造工序中，
以在800～1050℃下保持10～1000秒的条件进行固溶处理，
以在将压下率6％以上的轧制道次的次数设为10道次以下、将压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷设为1500kN/m以下、将总轧制率设为70％以上的条件进行中间冷轧，
以在400～600℃下保持1～24小时的条件进行时效处理，
从而得到所述GROD平均值为10.5°以下的铜合金板材。
[9]根据上述[8]所述的铜合金板材的制造方法，其中，所述中间制品板材是在热轧后实施了冷轧的板材。
[10]根据上述[1]～[7]中任一项所述的铜合金板材的制造方法，其中，在对中间制品板材依次实施固溶处理、中间冷轧、时效处理、精冷轧、低温退火的制造工序中，
以在800～1050℃下保持10～1000秒的条件进行固溶处理，
以在将压下率6％以上的轧制道次的次数设为10道次以下、将压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷设为1500kN/m以下、将总轧制率设为70％以上的条件进行中间冷轧，
以在400～600℃下保持1～24小时的条件进行时效处理，
以总轧制率3～15％的条件进行精冷轧，
以在300～500℃下保持10～300秒的条件进行低温退火，
从而得到所述GROD平均值为10.5°以下的铜合金板材。
[11]根据上述[10]所述的铜合金板材的制造方法，其中，所述中间制品板材是在热轧后实施了冷轧的板材。
[12]通电部件，其在原材料中使用了根据上述[1]～[7]中任一项所述的铜合金板材。
[13]散热部件，其在原材料中使用了根据上述[1]～[7]中任一项所述的铜合金板材。
在本说明书中，“板材”是指片材状的金属材料。薄的片材状的金属材料有时也被称为“箔”，这样的“箔”也包含在这里所说的“板材”中。卷绕成线圈状的长条的片材状金属材料也包含于“板材”。另外，在本说明书中，将片材状的金属材料的厚度称为“板厚”。
在本说明书中，表示数值范围的表述“n1～n2”是指“n1以上且n2以下”。在此，n1、n2是满足n1＜n2的数值。
利用EBSD(电子束背散射衍射法)得到的上述平均晶粒直径、GROD(GrainReference Orientation Deviat ion)的平均值和KAM(Kernel Average Misorientation)值可以如下求出。
[平均晶粒直径的求法]
利用FE-SEM(场致发射型扫描电子显微镜)观察与板材的轧制方向垂直的截面(以下有时称为“LD面”)，对于设置在从板厚1/4位置到3/4位置的范围内的板宽方向24μm×板厚方向18μm的矩形的测定区域，利用EBSD(电子束背散射衍射)法，以步进尺寸(测定间距)0.05μm测定晶体取向。在板厚薄、无法在板厚方向上确保18μm的视场的情况下，对板宽方向为24μm、板厚方向为从板厚1/4位置到3/4位置的范围的矩形的测定区域进行测定。使用EBSD数据解析用软件，将取向差5°以上的边界视为晶界，使用Diameter图对位于测定区域内的全部晶粒求出晶粒直径，采用Area Fraction法计算所述晶粒直径的平均值。关于晶粒的一部分从测定区域的边界露出的晶粒，将存在于测定区域内的部分的面积直接用于平均晶粒直径的计算。对随机选择的不重复的5个视野的测定区域进行该操作，将5个视场中得到的晶粒直径的平均值的算术平均值作为平均晶粒直径(μm)。应予说明，忽略双晶边界({111}/Σ3对应晶界、{110}/Σ9对应晶界)，不视为晶界，算出平均晶粒直径。
在此，“板厚1/4位置”是指在将板厚设为t(mm)时，距一个轧制面的距离为t/4(mm)的板厚方向位置。同样地，“板厚3/4位置”是指距上述轧制面的距离为3t/4(mm)的板厚方向位置。
[GROD平均值的求法]
对于LD面，基于以步进尺寸(测定间距)0.05μm测定的上述EBSD测定数据，使用EBSD数据解析用软件，将取向差5°以上的边界视为晶界，将同一晶粒内的平均取向作为该晶粒的基准取向，针对测定区域的全部测定点计算与该点所属的晶粒的基准取向的取向差GROD(Grain Reference Orientation Deviation-Angle)的值(°)，将它们的平均值作为GROD平均值(°)。应予说明，忽略双晶边界({111}/Σ3对应晶界、{110}/Σ9对应晶界)，不视为晶界，计算GROD平均值。
[KAM值的求法]
对于LD面，基于以步进尺寸(测定间距)0.05μm测定的上述EBSD测定数据，使用EBSD数据解析用软件，计算将取向差5°以上的边界(也包含双晶边界)视为晶界时的KAM(Kernel Average Misorientat ion)值。该KAM值相当于对于以0.05μm间距配置的电子束照射点，测定所有的相邻的点间的晶体取向差(以下将其称为“相邻点取向差”)，仅抽选出不到5°的相邻点取向差的测定值，求出它们的平均值。应予说明，在KAM值的计算中，也将双晶边界视为晶界。
上述90°W弯曲试验中的B.W.是“Bad Way”的简称，是指弯曲轴与轧制方向平行。
某轧制道次中的压下率(％)由下述(1)式确定。
压下率(％)＝100×(t0-t1)/t0…(1)
t0：供给至该轧制道次之前的板厚(mm)
t1：该轧制道次结束后的板厚(mm)
在某轧制工序中的总轧制率(％)由下述(2)式确定。
总轧制率(％)＝100×(h0-h1)/h0…(2)
h0：供于至该轧制工序的第一轧制道次之前的板厚(mm)
h1：该轧制工序的最终轧制道次结束后的板厚(mm)
发明效果
根据本发明的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材在实施了严格的弯曲加工时，能够得到相对于弯曲加工部外周表面的理想平滑曲面的轮廓的偏离小的表面形态。由此，例如期待显著减轻窄间距化的基板对基板(BtoB)连接器中的树脂覆盖的问题这样的效果。
附图说明
图1是例示了以往材料(比较例No.31)的弯曲外周表面外观的附图代用照片。
图2是例示对于图1的表面进行测定的高度轮廓的图。
图3是将图2的轮廓的顶部附近放大示出的图。
图4是例示本发明材料(本发明例No.2)的弯曲外周表面外观的附图代用照片。
图5是例示对于图4的表面进行测定的高度轮廓的图。
图6是将图5的轮廓的顶部附近放大示出的图。
具体实施方式
[化学组成]
以下，只要没有特别说明，则与合金成分相关的“％”是指“质量％”。
在本发明中，以含有Ni、Co中的至少1种并且含有Si的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金为对象。Ni、Co和Si形成以(Ni，Co)2Si为主体的析出物，有助于强度和导电性的提高。Ni和Co的合计含量必须为1.00～6.00％。更优选为2.00～5.00％，进一步优选为2.50～4.00％。Si含量可以设定在0.30～1.20％的范围。若Ni与Co的合计含量超过6.00％而变多，则即使后述的平均晶粒直径、GROD平均值为适当范围，在B.W.下的严格的弯曲加工中，也难以稳定地得到自理想的平滑曲面的偏离少的表面形态(以下将其称为“适当的表面形态”)。另一方面，在Ni和Co的合计含量小于1.00％的情况下、或者Si含量在0.30～1.20％的范围之外的情况下，难以将后述的平均晶粒直径调整为适当范围，结果，在B.W.下的严格的弯曲加工中无法稳定地实现适当的表面形态。关于Ni、Co、Si的量的关系，从适当的表面形态、强度及导电性的良好平衡的观点出发，以质量％计，优选使(Ni+Co)/Si比率为2.50～5.20的范围，更优选使其为3.60～5.00，进一步优选使其为4.00～4.80。
作为其他元素，根据需要可以含有Ag、Al、B、Cr、Fe、Mg、Mn、P、S、Sn、Ti、Zn、Zr。这些任选元素的含量可以设定在Ag：0～0.30％、Al：0～1.00％、B：0～0.20％、Cr：0～0.50％、Fe：0～1.00％、Mg：0～0.50％、Mn：0～1.00％、P：0～0.20％、S：0～0.20％、Sn：0～1.00％、Ti：0～0.50％、Zn：0～1.00％、Zr：0～0.30％的范围。从适当的表面形态、强度及导电性的良好平衡的观点出发，这些元素的合计优选为2.0质量％以下。
考虑到经济性、制造性，上述任选元素的含量优选为Ag：0～0.15％、Al：0～0.80％、B：0～0.15％、Cr：0～0.40％、Fe：0～0.50％、Mg：0～0.25％、Mn：0～0.50％、P：0～0.15％、S：0～0.18％、Sn：0～0.50％、Ti：0～0.15％、Zn：0～0.50％、Zr：0～0.28％的范围。在该情况下，这些元素的合计优选为1.5质量％以下。
上述任选元素的含量更优选为Ag：0～0.10％、Al：0～0.10％、B：0～0.10％、Cr：0～0.30％、Fe：0～0.30％、Mg：0～0.20％、Mn：0～0.20％、P：0～0.10％、S：0～0.15％、Sn：0～0.20％、Ti：0～0.10％、Zn：0～0.30％、Zr：0～0.25％的范围。在该情况下，这些元素的合计优选为1.0质量％以下。
上述任选元素的含量更优选为Ag：0～0.02％、Al：0～0.08％、B：0～0.02％、Cr：0～0.14％、Fe：0～0.20％、Mg：0～0.10％、Mn：0～0.08％、P：0～0.02％、S：0～0.10％、Sn：0～0.18％、Ti：0～0.06％、Zn：0～0.20％、Zr：0～0.20％的范围。在该情况下，这些元素的合计优选为0.8质量％以下。
作为上述以外的元素，可以含有稀土元素(REM)。稀土元素是周期表第三族的Sc(钪)、Y(钇)和镧系元素。从适当的表面形态、强度及导电性的良好平衡的观点出发，稀土元素的合计含量以质量％计优选为3.0％以下，更优选为2.0％以下，也可以管理为0.8％以下或0.5％以下。
作为具体的稀土元素的含量范围，例如可以举出：以质量％计含有选自La(镧)：2.5％以下、Ce(铈)：2.0％以下、Pr(镨)：0.5％以下、Nd(钕)：0.8％以下、Sm(钐)：1.0％以下、及Y(钇)：1.8％以下中的1种以上，稀土元素的合计含量为3.0％以下的范围。
作为考虑到经济性、制造性的稀土元素的含量范围，例如可以举出：以质量％计含有选自La：1.5％以下、Ce：1.2％以下、Pr：0.5％以下、Nd：0.8％以下、Sm：0.5％以下和Y：1.0％以下中的1种以上，稀土元素的合计含量为2.0％以下的范围。作为进一步考虑到经济性、制造性的更优选的稀土元素的含量范围，例如可以举出：以质量％计含有选自La：0.50％以下、Ce：0.45％以下、Pr：0.05％以下、Nd：0.15％以下、Sm：0.4％以下、及Y：0.3％以下中的1种以上，稀土元素的合计含量为0.80％以下的范围。
在以上的合金元素中，Al、B、Cr、Mn、P、Ti、Zr具有进一步提高合金强度、且减小应力松弛的作用。Ag、Mg、Sn对于提高耐应力松弛性有效。Zn改善铜合金板材的焊接性和铸造性。Cr、Fe、Mn、Ti、Zr容易与S、可作为不可避免的杂质混入的Pb等形成高熔点化合物，另外，B、P、Ti、Zr具有铸造组织的细化效果，因此能够分别有助于热加工性的改善。S对于合金的冲压性的提高有效。稀土元素对晶粒的细化、析出物的分散化有效。在含有稀土元素的情况下，将其合计含量设为0.01％以上更有效。
以上的元素以外的余量由Cu和不可避免的杂质构成。不可避免的杂质是制造上不可避免地混入的元素，是指上述所列举的元素以外的元素。
[平均晶粒直径]
本发明的铜合金板材的特征在于，在针对设于与轧制方向垂直的截面(LD面)的测定区域的采用EBSD的步进尺寸0.05μm下的测定中，将晶体取向差5°以上的边界视为晶界时的采用Area Fract ion法的平均晶粒直径为4.00μm以下。在该平均晶粒直径超过4.00μm的情况下，难以在B.W.下的严格的弯曲加工中稳定地得到适当的表面形态。上述平均晶粒直径更优选为3.00μm以下，进一步优选为2.70μm以下，还可以调整为2.00μm以下。对于平均晶粒直径的下限没有特别限定，但过度的细化成为导致工序负荷增大的主要原因，因此通常控制在0.50μm以上的范围即可。应予说明，忽略双晶边界({111}/Σ3对应晶界、{110}/Σ9对应晶界)，不视为晶界，算出平均晶粒直径。
[GROD平均值]
本发明的铜合金板材的特征在于，在上述EBSD测定中，将晶体取向差5°以上的边界视为晶界时的GROD平均值为10.5°以下。更优选为8.0°以下，进一步优选为6.0°以下。GROD平均值相当于对于测定区域的全部测定点，求出与各测定点所属的晶粒的基准取向的取向差并算出其平均值的值。在此，作为各晶粒的基准取向，采用基于同一晶粒内的测定点的平均取向。GROD平均值成为表示蓄积于各晶粒的内部的残余应力作为板材整体为何种程度的大小的指标。根据发明人的研究可知，该GROD平均值对弯曲加工部外周表面的形态产生较大的影响。为了在B.W.下的严格的弯曲加工中稳定地得到适当的表面形态，将GROD平均值严格地控制在10.5°以下是极其有效的。GROD平均值的下限没有特别限定，但过度地降低残余应力成为导致工序负荷增大的主要原因，因此通常控制在1.0°以上的范围即可。应予说明，忽略双晶边界({111}/Σ3对应晶界、{110}/Σ9对应晶界)，不视为晶界，计算GROD平均值。
[KAM值]
KAM值是成为知晓局部的晶格应变(残余应力)在板材整体上以何种程度存在的线索的指标。为了在B.W.下的严格的弯曲加工中得到适当的表面形态，在将测定步进尺寸设定为0.05μm这样的微小尺寸的上述EBSD测定中，优选将晶体取向差5°以上的边界(也包含双晶边界)视为晶界时的KAM值为3.0°以下。更优选为2.5°以下，进一步优选为2.0°以下。不过，即使KAM值满足该技术特征，在GROD平均值未被控制在上述规定的范围内的情况下，在B.W.下的严格的弯曲加工中也无法稳定地实现适当的表面形态。对于KAM值的下限没有特别限定，但过度地降低残余应力成为导致工序负荷增大的主要原因，因此通常控制在0.3°以上的范围即可。
[基于90°W弯曲试验的MBR/t]
在本发明的铜合金板材中，基于按照日本伸铜协会技术标准JCBA T307：2007的B.W.下的90°W弯曲试验的、不产生裂纹的最小弯曲半径MBR与板厚t之比MBR/t优选为1.0以下，更优选为0.4以下。MBR/t也可以是0。应予说明，该试验中的MBR/t是表示直至何种程度的严苛的弯曲也不产生裂纹的以往一般的弯曲加工性评价的指标。在化学组成、平均晶粒直径、GROD平均值未被控制在上述的适当范围内的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材中，即使基于MBR/t的弯曲加工性良好，也难以稳定地实现在B.W.下的严格的弯曲加工中从理想的平滑曲面的偏离少的表面形态。
JCBA T307：2007中记载了“本标准适用于厚度0.1mm以上且0.8mm以下的铜和铜合金薄板条的弯曲加工性评价”。根据发明人的研究，确认了即使在板厚小于0.1mm的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材中，也能够通过基于该标准的W弯曲试验来评价弯曲加工性。因此，在本发明中，将JCBA T307：2007所示的B.W.下的W弯曲试验方法也扩展至板厚小于0.1mm(例如0.02mm以上且小于0.1mm)的情况而直接进行应用。试验片的宽度例如设为10mm即可。
[导电率和拉伸强度]
对于连接器等通电部件用的原材料，期望具有导电率为30％IACS以上的导电性，具有轧制方向的拉伸强度为500MPa以上的强度水平。如果满足上述化学组成，则采用后述的制造方法，可以得到导电率为30％IACS以上、拉伸强度500MPa以上的板材。关于导电率，也可以调整为40％IACS以上、50％IACS以上、60％IACS以上、65％IACS以上这样的期望的水平。在本发明中规定的合金组成中，通常成为80％IACS以下的范围。关于拉伸强度，也可以分别调整为600MPa以上、700MPa以上、800MPa以上、900MPa以上、1000MPa以上这样的强度水平。通常，在1200MPa以下的范围内进行调整即可。
[弯曲加工部外周的从理想的平滑曲面的最大偏离]
在后述的B.W.下的90°W弯曲试验中，优选使弯曲加工部外周的从理想的平滑曲面的最大偏离为3.0μm以下。也可以得到该最大偏离为2.0μm以下、或进一步为1.0μm以下的板材。再有，使该最大偏离完全成为0是困难的，通常成为0.1μm以上。
[制造方法]
以上说明的铜合金板材例如可以通过以下的制造工序制作。
熔解·铸造→热轧→冷轧→(中间退火→冷轧)→固溶处理→中间冷轧→时效处理→(精冷轧→低温退火)
在上述中，括号内的工序可以根据需要进行。应予说明，虽然在上述工序中没有记载，但在热轧后根据需要进行面切削，在各热处理后根据需要进行酸洗、研磨或脱脂。以下，对各工序进行说明。
[熔解·铸造]
可通过连续铸造、半连续铸造等，制造具有上述本发明的铜合金板材的化学组成的铸片。为了防止Si等的氧化，优选在非活性气体气氛或真空熔化炉中进行。
[热轧]
热轧按照通常的方法即可。热轧前的铸片加热可以以在例如900～1050℃下保持1～5小时的条件进行。总的热轧率例如可为70～97％。最终道次的轧制温度优选为700℃以上且900℃以下。在热轧结束后，优选通过水冷等进行急冷。
[冷轧]
采用常规方法实施冷轧，得到用于供于下一工序的固溶处理的中间制品板材。根据需要为了进行板厚调整，可以进一步实施1次或多次中间退火和冷轧而制成中间制品板材。
[固溶处理]
固溶处理可以以在800～1050℃下保持10～1000秒的条件进行。在固溶处理温度过低的情况下或过高的情况下，难以将最终得到的板材的平均晶粒直径和GROD平均值控制在上述的适当范围内。在上述温度下保持后的冷却速度可以设为能够用通常的连续退火生产线实现的程度的急冷。例如，优选将从530℃至300℃的平均冷却速度设为100℃/秒以上。
[中间冷轧]
在此，将在固溶处理和时效处理之间进行的冷轧称为“中间冷轧”。为了得到平均晶粒直径和GROD平均值最终被控制在上述规定范围的板材，通过严格地进行该中间冷轧中的条件设定从而以没有局部地导入过度的应变能(位错)的方式使板厚减少是极为重要的。具体而言，使压下率6％以上的轧制道次的次数为10道次以下，使压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷为1500kN/m以下，为了使晶粒细化，以将总轧制率设为70％以上的条件进行中间冷轧。在此，压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷通过将压下率6％以上的各轧制道次中的每单位板宽的轧制载荷的总和除以压下率6％以上的轧制道次的次数来确定。
压下率6％以上的轧制道次的次数抑制在10道次以下，但若其次数过少，则用于达成规定的板厚减少的压下率增大，生产率降低。压下率6％以上的轧制道次的次数优选确保4道次以上。压下率为6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷需要抑制在1500kN/m以下，但在其平均轧制载荷过低的轧制道次规程中，在生产率方面变得不利。优选以上述平均轧制载荷成为500kN/m以上或750kN/m以上的方式设定轧制道次规程。从晶粒细化的观点出发，总轧制率需要设为70％以上，更优选设为80％以上，也可以设为90％以上。对总轧制率的上限没有特别限定，根据轧机的能力，例如在98％以下的范围设定即可。
[时效处理]
接着，以在400～600℃下保持1～24小时的条件进行时效处理。在该条件范围内，根据用途设定最佳的时效处理条件以得到规定的强度、导电性即可。通过时效处理的加热，产生应变的降低，另外，若时效处理温度过高，则会引起再结晶。如果偏离上述的条件范围，则难以将最终得到的板材的平均晶粒直径和GROD平均值控制在上述的适当范围。应予说明，如上所述，以下的精冷轧和低温退火是任选的工序，也可以以该时效处理工序来结束用于得到本发明的铜合金板材的加工、热经历。
[精冷轧]
在此，将时效处理后进行的冷轧称为“精冷轧”。该工序不是必须的，但在进行板材的形状矫正、最终的板厚调整方面是有效的。不过，为了将最终得到的板材的GROD平均值稳定地控制在上述的适当范围，将精冷轧的总轧制率控制在15％以下是重要的。
[低温退火]
在精冷轧的总轧制率为3％以上的情况下，出于降低残余应力等目的，优选实施低温退火。低温退火可以以在300～500℃下保持10～300秒的条件进行。
如以上那样，能够获得具备可得到在B.W.下的严格的弯曲加工中从理想的平滑曲面的偏离少的表面形态的性质的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材。最终的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材的板厚例如可以设定在0.02～0.40mm的范围。
[通电部件、散热部件]
本发明的铜合金板材可用作通电部件、散热部件等的原材料。若在原材料中使用本发明的铜合金板材，则在实施了严格的弯曲加工时，能够实现相对于弯曲加工部外周表面的理想的平滑曲面的轮廓的偏离小的表面形态，因此本发明的铜合金板材特别是作为经过弯曲加工而制造的(即具有弯曲加工部的)通电部件、散热部件的原材料非常有用。
实施例
熔炼表1所示的化学组成的铜合金，使用立式半连续铸造机进行铸造。在本发明例No.17中，作为稀土元素的添加源，在铜合金原料的总量中以0.36质量％的比例添加铈镧合金(稀土元素的混合体)。该铈合金料中所含的主要稀土元素的质量比例为La：Ce：Pr：Nd＝28：50：5：17。
将通过铸造得到的铸片在1000℃下加热3小时后抽出，在总轧制率75～96％、最终道次的轧制温度700℃以上、水冷的条件下进行热轧，得到了表2、表3中记载的板厚的热轧材料。热轧后，通过机械研磨和切削除去(面切削)表层的氧化层，实施冷轧从而制成用于供于固溶处理的中间制品板材。对各中间制品板材，除了一部分的例子以外，实施固溶处理、中间冷轧、时效处理、精冷轧、以及低温退火，得到板材制品(供试材料)。No.14中省略了精冷轧和低温退火。No.41中，代替固溶处理的工序，实施在600℃下保持6小时的第一时效处理，在中间冷轧后实施在500℃下保持6小时的第二时效处理。在No.37、42、43中省略了中间冷轧。热轧材料的板厚、热轧后的各工序中的主要制造条件、以及最终得到的供试材料的板厚如表2、表3所示。
对各供试材料进行以下的调查。
(平均晶粒直径)
将从供试材料采集的样品的与轧制方向垂直的截面(LD面)采用截面抛光机(日本电子株式会社制IB-19530CP)以加速电压4kV进行处理，由此制作EBSD(电子束背散射衍射)测定用的试样表面。利用FE-SEM(日本电子株式会社制JSM-7200F)在加速电压15kV、倍率5000倍的条件下观察该试样表面，对于设置在从板厚1/4位置到3/4位置的范围内的板宽方向24μm×板厚方向18μm的矩形的测定区域，使用设置于FE-SEM的EBSD装置(Oxford Instruments公司制，Symmetry)，采用EBSD法，以步进尺寸0.05μm采集晶体取向数据。基于对5个视场的测定区域测定的晶体取向数据，按照上述的“平均晶粒直径的求法”，求出基于Area Fract ion法的平均晶粒直径。作为EBSD数据解析用软件，利用了株式会社TSL Solutions制OIM-Analys is7.3.1(在后述的GROD平均值、KAM值的计算中也相同)。
(GROD平均值)
基于采用上述的EBSD法采集的晶体取向数据，按照上述的“GROD平均值的求法”，求出GROD平均值。
(KAM值)
基于采用上述的EBSD法采集的晶体取向数据，按照上述的“KAM值的求法”，求出KAM值。
(从弯曲加工部外周的理想的平滑曲面的最大偏离)
以试验片的纵向方向与轧制直角方向一致的方式，从供试材料切出长度30mm、宽度0.3mm的试验片，采用按照日本伸铜协会技术标准JCBA T307：2007的方法进行弯曲半径R(mm)与板厚t(mm)之比R/t为1.0的B.W.下的90°W弯曲试验。利用激光显微镜(奥林巴斯公司制，LEXT OLS4000)观察形成于试验片的弯曲部的弯曲外周表面，测定相对于试验片宽度方向在直角方向上进行扫描时的弯曲加工部外周表面的高度轮廓。观察使用50倍的物镜。轮廓的高度方向设为与弯曲加工时的夹具的行进方向相当的方向。具体的测定方法以图1～图3为例进行说明。
在图1中例示在与弯曲加工时的夹具的行进方向相当的方向上观察作为以往材料的No.31的弯曲外周表面的外观照片。照片的横向为试验片的宽度方向(即与弯曲轴平行的方向)，照片中所示的与照片的纵向平行的直线为轮廓测定线。
在图2中例示对图1的表面测定的高度轮廓。在实测的轮廓(实线)中，在从顶点(高度的最高点)到15μm左右的深度位置，不规则的凹凸变多。因此，使用实测的轮廓曲线的数据中位于距顶点的深度为15～25μm的范围的部分的数据，制作多项式近似曲线(2次函数)。此时，以0.25μm的刻度取得测定位置(图2的横轴)的数据，用最小二乘法进行多项式近似曲线的制作。将这样得到的多项式近似曲线设为“理想轮廓”，视为弯曲加工部外周的理想的平滑曲面的截面曲线。在图2中，用虚线表示理想轮廓。可知实际的弯曲外周表面呈顶部附近已凹陷的表面形态。
图3中放大示出图2的轮廓的顶部附近。将同一扫描方向位置(图3的横轴位置)处的理想轮廓(虚线)与实测轮廓(实线)的高度方向距离的最大值(μm)定义为“最大偏离”。在该图的例子中，最大偏离为6.3μm。在与图中的虚线相对应的理想的平滑曲面和与图中的实线相对应的材料的弯曲加工外周所包围的区域中产生了树脂覆盖。
对于1个试验片，用随机设定的5条测定线进行该最大偏离的测定，将5个最大偏离值的最大值作为该试验片的最大偏离。以试验数n＝3求出3个试验片的最大偏离，采用3个试验片的最大偏离的测定值的平均值作为该供试材料的最大偏离的成绩值。求出对于在图2、图3中示出一例的No.31的例子的最大偏离的成绩值为6.3μm。
采用以上的方法对各供试材料的弯曲试验片测定最大偏离。基于该试验方法的最大偏离为3.0μm以下的Cu-[Ni，Co]-Si系铜合金板材评价为具有弯曲加工部的表面形态与以往相比显著改善的性质。
在图4中例示在与弯曲加工时的夹具的行进方向相对应的方向上观察作为本发明例的No.2的弯曲外周表面的外观照片。在图5中例示对图4的表面测定的高度轮廓。图6中放大示出图5的轮廓的顶部附近。图6的纵轴相对于上述图3放大2倍来表示。在该例中，最大偏离为2.0μm。另外，求出对于在图5、图6中示出了一例的No.2的例子的最大偏离的成绩值为2.0μm。
(基于90°W弯曲试验的MBR/t)
与上述最大偏离的评价相独立地，采用通常的弯曲试验如以下那样评价弯曲加工性。根据日本伸铜协会技术标准JCBA T307：2007，求出B.W.下的采用W弯曲试验的、不产生裂纹的最小弯曲半径MBR与板厚t之比MBR/t。试验片尺寸设为轧制直角方向长度30mm、轧制方向长度(试验片的宽度)10mm。弯曲部表面有无裂纹的判定按照JCBA T307：2007进行。对于在弯曲部表面的外观观察中判定为“褶皱：大”的样品，关于最深的褶皱的部分制作在弯曲轴方向上垂直地切断的试样，通过用光学显微镜观察其研磨截面来确认是否产生了向板厚内部发展的裂痕，在未产生这样的裂痕的情况下判定为“未观察到裂纹”。考虑到本发明材料的用途，如果基于该试验的MBR/t为1.0以下，则评价为具有良好的弯曲加工性。
(拉伸强度)
从各供试材料采集轧制平行方向的拉伸试验片(JIS 5号)，以试验数n＝3进行依据JIS Z2241的拉伸试验，测定拉伸强度。将n＝3的平均值作为该供试材料的成绩值。
(导电率)
依据JIS H0505，采用双桥、平均截面积法来测定各供试材料的导电率。
将以上的结果示于表4。
[表1]
表1
Figure BDA0004000445840000191
下划线：本发明规定的范围之外[表2]
Figure BDA0004000445840000201
[表3]
Figure BDA0004000445840000211
[表4]
表4
Figure BDA0004000445840000221
下划线：本发明规定的范围之外
将化学组成及板材的制造条件严格地控制在上述的适当范围内的本发明例均呈平均晶粒直径、GROD平均值处于本发明所规定的范围内的组织状态，具有与弯曲加工部外周的理想的平滑曲面的最大偏离为3.0μm以下的性质。另外，它们在通常的评价方法中的弯曲加工性也良好，强度、导电性也良好。
而作为比较例的No.31由于Ni和Co的合计含量过多，因此与弯曲加工部外周的理想的平滑曲面的最大偏离(以下简称为“最大偏离”)大，另外，通常的评价方法中的弯曲加工性(以下简称为“弯曲加工性”)也差。
No.32由于Ni和Co的合计含量不足，因此平均晶粒直径变大，最大偏离大。弯曲加工性、强度也差。
No.33由于Si含量过多，因此平均晶粒直径变大，最大偏离大。弯曲加工性、导电性也差。
No.34由于Si含量不足，因此平均晶粒直径变大，最大偏离大。弯曲加工性、强度也差。
No.35中，由于中间冷轧中的总轧制率不足，因此平均晶粒直径变大，最大偏离大。
No.36由于在中间冷轧中压下率6％以上的轧制次数过多，因此GROD平均值变高，最大偏离大。弯曲加工性也差。
No.37是省略中间冷轧、增大了精冷轧的总轧制率的例子。在该情况下，平均晶粒直径变大，GROD平均值、KAM值也变高。其结果，最大偏离变大，弯曲加工性也差。
No.38由于在中间冷轧中压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷过大，因此GROD平均值变高，最大偏离大。弯曲加工性也差。
No.39由于精冷轧中的总轧制率过大，因此GROD平均值变高，最大偏离大。另外，KAM值也高，弯曲加工性也差。
No.40是降低中间冷轧率下的总轧制率、提高精冷轧中的总轧制率的例子，相当于专利文献3的表2中记载的No.1。在该情况下，平均晶粒直径变大，并且GROD平均值和KAM值升高，最大偏离大。弯曲加工性也比本发明例差。
No.41是实施在600℃下保持6小时的第一时效处理来代替固溶处理、在中间冷轧后实施在500℃下保持6小时的第二时效处理、使精冷轧的总轧制率大于本发明的规定的例子，相当于专利文献4的表2中记载的No.1。在该情况下，GROD平均值、KAM值升高，最大偏离大。弯曲加工性也比本发明例差。
No.42是省略了中间冷轧的例子，尝试了专利文献2的表2中记载的“发明例1”的再现。在该情况下，平均晶粒直径变大，另外无法充分降低GROD平均值。其结果，最大偏离大。
No.43是省略中间冷轧、使精冷轧的总轧制率比本发明的规定大、使低温退火的保持时间比本发明的规定长的例子，尝试了专利文献1的表1中记载的“发明例1”的再现。在该情况下，平均晶粒直径变大，并且GROD平均值和KAM值升高，最大偏离大。
No.44～48通过在中间冷轧的总轧制率小、压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷大的条件下进行，从而平均晶粒直径变大，并且GROD平均值变高。其结果，它们均是最大偏离变大，弯曲加工性也差。其中No.44由于在比本发明的规定高的温度下进行低温退火，因此强度降低。No.45由于使固溶处理温度低于本发明的规定的温度，因此强度降低。No.46由于在比本发明的规定高的温度下进行固溶处理，因此导电率降低。No.47由于在比本发明的规定高的温度下进行时效处理，因此强度降低。No.48由于在比本发明的规定低的温度下进行时效处理，因此导电率降低。
No.49由于中间冷轧中的总轧制率低，精冷轧中的总轧制率高，低温退火的温度低，因此平均晶粒直径变大，并且GROD平均值和KAM值升高，最大偏离大。弯曲加工性也差。

Claims (13)

1.铜合金板材，其具有如下的化学组成：以质量％计，Ni和Co的合计：1.00～6.00％、Si：0.30～1.20％、Ag：0～0.30％、Al：0～1.00％、B：0～0.20％、Cr：0～0.50％、Fe：0～1.00％、Mg：0～0.50％、Mn：0～1.00％、P：0～0.20％、S：0～0.20％、Sn：0～1.00％、Ti：0～0.50％、Zn：0～1.00％、Zr：0～0.30％、余量由Cu和不可避免的杂质构成，
在对于设置于与轧制方向垂直的截面的测定区域的采用EBSD(电子束背散射衍射法)的步进尺寸0.05μm的测定中，将晶体取向差5°以上的边界视为晶界的情况下，采用AreaFraction法的平均晶粒直径为4.00μm以下，将基于同一晶粒内的测定点的平均取向作为该晶粒的基准取向时，对于所述测定区域的全部测定点，求出与各测定点所属的晶粒的基准取向的取向差并算出平均值而得到的GROD平均值为10.5°以下。
2.根据权利要求1所述的铜合金板材，其具有如下组成：还以合计3.0质量％以下的范围含有稀土元素。
3.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，在所述采用EBSD的步进尺寸0.05μm的测定中，将晶体取向差5°以上的边界视为晶界时的KAM值为3.0°以下。
4.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，采用按照日本伸铜协会技术标准JCBAT307：2007的B.W.下的90°W弯曲试验的、不产生裂纹的最小弯曲半径MBR与板厚t之比MBR/t为1.0以下。
5.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，导电率为30％IACS以上。
6.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，轧制平行方向的拉伸强度为500MPa以上。
7.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，板厚为0.02～0.40mm。
8.权利要求1或2所述的铜合金板材的制造方法，其中，在对中间制品板材依次实施固溶处理、中间冷轧、时效处理的制造工序中，
以在800～1050℃下保持10～1000秒的条件进行固溶处理，
以将压下率6％以上的轧制道次的次数设为10道次以下、将压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷设为1500kN/m以下、将总轧制率设为70％以上的条件进行中间冷轧，
以在400～600℃下保持1～24小时的条件进行时效处理，
从而得到所述GROD平均值为10.5°以下的铜合金板材。
9.根据权利要求8所述的铜合金板材的制造方法，其中，所述中间制品板材是在热轧后实施了冷轧的板材。
10.权利要求1或2所述的铜合金板材的制造方法，其中，在对中间制品板材依次实施固溶处理、中间冷轧、时效处理、精冷轧、低温退火的制造工序中，
以在800～1050℃下保持10～1000秒的条件进行固溶处理，
以将压下率6％以上的轧制道次的次数设为10道次以下、将压下率6％以上的轧制道次中的每单位板宽的平均轧制载荷设为1500kN/m以下、将总轧制率设为70％以上的条件进行中间冷轧，
以在400～600℃下保持1～24小时的条件进行时效处理，
以总轧制率3～15％的条件进行精冷轧，
以在300～500℃下保持10～300秒的条件进行低温退火，
从而得到所述GROD平均值为10.5°以下的铜合金板材。
11.根据权利要求10所述的铜合金板材的制造方法，其中，所述中间制品板材是在热轧后实施了冷轧的板材。
12.通电部件，其在原材料中使用了权利要求1或2所述的铜合金板材。
13.散热部件，其在原材料中使用了权利要求1或2所述的铜合金板材。
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