CN1306050C - 加压冲压性优良的电子零件用原材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铜基合金，其中，以常温下碳化物的标准生成自由能为-42kJ/mol以下(绝对值42kJ/mol以上)的1种或者2种以上作为合金的构成元素，其含量为0.1～5.0质量%，其余部分由Cu以及不可避免的杂质构成，该压延平行断面的结晶粒的圆等效直径的平均值为0.5μm～30μm，结晶粒的宽与长的长宽比的平均值为1/5以上。本发明提供一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其中，在铜基合金上镀有厚度为0.05μm～2.00μm的Cu。本发明还提供一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其中，在铜基合金中上镀有厚度为0.05μm～2.00μm的Cu，并且在其上层镀有厚度为0.005μm～0.20μm的Sn，然后进行使Cu镀层与Sn镀层形成扩散层的热处理。

Description

加压冲压性优良的电子零件用原材料
技术领域
本发明涉及一种作为精密加压加工材料而使用的加压冲压性优良的高强度铜基合金。
背景技术
在极端小型化和多功能化的移动电话终端等精密机器中所使用的接插件，必须能更正确更高速地传输更多信息。为此，插接件的插脚宽以及插脚间距正变得日益狭小。其中所使用的原材料，为了使其在狭小插脚宽时得到稳定的接压，需要具有高强度，以及为了使其能经受苛刻的弯曲加工，进而追求节能和低发热性，需要其具有高的导电率。目前在接插件中使用铜基合金，并且一直在开发一种能满足上述要求的，兼具强度、弯曲加工性以及导电率的铜基合金。具体地说，是在小螺距的插接件中使用铍铜以及钛铜所代表的时效硬化型铜基合金。插接件是通过原料的加压加工而制造的，在加压金属模中使用模具钢或者高速钢等钢铁材料。前述合金几乎都含有活性元素因而具有高强度，这些合金与作方一般插接件材料的锡青铜相比加压金属模的磨耗更显著。一旦产生加压金属模磨耗，在剖面上产生毛边和磨损，插脚本身也会发生扭曲导致加工形状恶化，因而不能作为插接件使用。因此，当加压加工产品的形状不良超出了允许范围时，必须通过研磨加压金属模来保持加工品的尺寸精度。此外，如果插接件变得越小了，也就是如果插脚宽以及插脚间隔变得越小了，则由于要求很高的尺寸精度，就不能忽视小的毛边以及插脚的扭曲，如果插脚的数目增加，就不得不进一步增加金属模的研磨频率，再加上加压加工中精度越高，金属模本身的成本就变得越高，在该技术领域的合金中，改善加压加工性是一个非常重要的课题。
作为使金属模工具长寿命化的技术，例如有通过调整铜基合金的合金组成的专利文献1～9，通过调整铜基合金的结晶方向的专利文献12。
【专利文献1】
特开平10-265991号公报
【专利文献2】
特开平10-24002号公报
【专利文献3】
特开平11-256256号公报
【专利文献4】
特开平11-293366号公报
【专利文献5】
特开平11-1735号公报
【专利文献6】
特开2001-181757号公报
【专利文献7】
特开平7-97645号公报
【专利文献8】
特开2000-119776号公报
【专利文献9】
特开2001-303159号公报
【专利文献10】
特开2001-152303号公报
【专利文献11】
特开平2-117701号公报
【专利文献12】
特开昭61-201762号公报
发明内容
但是，在改变合金组成以改善加工性的材料中，可以说改变的组成仍然可能会对加工品的最终用途产生不良影响。例如，加入象S那样对机械特性产生不良影响的元素，使得在剪切加工时龟裂容易传播，原料的延展性(特别是弯曲加工性)降低、抗蚀性或电镀性也降低。此外，在析出硬化性合金等情况下，在使得对金属模产生损伤的硬化元素减少的例子中，金属模虽然被长寿命化，但其原料本应有的强度却降低了。
本发明旨在提供一种不损害铜基合金原本具有的性质、同时加压加工性优良的铜基合金。
本发明的发明者为了解决上述课题，特别地为了提高强度，由所添加的元素与碳之间的亲和性关系弄清了金属模的磨耗的原理，从而完成了本发明。此外，还探明了结晶粒径以及表面粗糙度。
附图简要说明
图1：加压冲压加工的概念图。
图2：加压冲压中产生的毛边的说明图。
图3：显示用于评价的金属模设备的形状。
图4：在压延平行断面中表现的结晶粒的长宽比的测定例。
具体实施方式
以下是关于本发明的详细描述。
在插接件中所使用的原材料方面，以具有高强度以及高弯曲加工性为目的，开发出添加了各种元素的铜基合金。其强化的原理根据所添加的构成元素的不同而不同、其含量的适宜的范围大多为总量的0.1～5.0质量％。即，如果过少，则没有提高强度的效果，如果过多则延展性低下、弯曲加工性能恶化。例如，在钛铜中，如果Ti的含量为2质量％以下，则提高强度的效果很小，相反地，如果超过4质量％，则容易析出粗大的第二相粒子，延展性低下。
一般地，在铜基合金中，越是提高强度效果大的构成元素，在加压加工时，其磨耗金属模的效果的倾向也就越大。其典型的例子是钛铜或铍铜，或者在加压制造者的评价方面，钛铜(Cu-3Ti)的磨耗速度是叶片用锡青铜(Cu-8Sn)的10倍。一般的磨耗方式有以下三种：
a)在被加工材料中，通过内在的硬质的非金属夹杂物等将工具表面物理切去的磨蚀性磨耗
b)伴随由使用环境产生的化学腐蚀的腐蚀磨耗
c)由在接触面附近的微观疲劳破坏所产生的粘附磨耗
经反复进行研究观察后最终确定：在钛铜的加压加工的金属模中发生的主要是c.粘附磨耗。
在铜基合金的剪切加工中，容易进行磨耗的是冲头和模具侧面的前端(图1)。即，发现：冲头1嵌入模具2时，产生材料3流入冲头1和模具2的间隙的状态，此时材料表面与冲头侧面高速且高压地接触，材料成分与工具成分反应而合金化或者化合物化，从而进行工具的粘附磨耗。即，在冲头和模具中所使用的工具钢是通过添加Cr、Mo、W、Nb、V等合金元素形成硬质的碳化物使其硬化而形成的，使铜合金的强度提高的添加元素中，有的元素与这些合金元素相比，其与碳的亲和性高，它们在加压加工中，在高温高压条件下与工具接触，导致工具表面的碳化物变得不稳定而被磨耗。因此，如果减少这种添加元素的含量则金属模的磨耗量减低，基体的强度就会降低。
进一步地，使用钛铜(Cu-3.2％Ti)的实例进行详细说明。
作为主要的工具材料，模具钢(C：1～2.2％、Cr：5～13％、Mo≤1％、V≤1％)、高速钢(C：0.7～1.5％、Cr≤4％、W+2Mo＝18、V：1～5％)、超硬(Co：5～20％，其余为WC)被广泛地使用，任何一种材料都具有工具材料的硬度。在这种钢铁中形成碳化物的微量添加元素与碳元素的亲和性的顺序为：Ti＞Nb＞V＞Ta＞W＞Mo＞Cr＞Mn＞Fe＞Ni＞Co＞Al＞Si。如果使用这样的工具对例如钛铜进行剪切加工，则被加工材料成分Ti与和被加工材料接触的工具表面的碳化物相的C进行反应，生成又硬又脆的TiC的同时，形成工具表面的碳化物的C被剥去，工具表面一点一点地剥散而磨耗。因此，如果使用难以与C反应的成分覆盖被加工材料的表面，就会阻断被加工材料中的活性成分与工具的接触机会，工具的磨耗就变得困难起来。本发明对于在钢铁中含有与的C亲和性最强的Ti的钛铜具有最有效的作用，而且推测如果是含有容易形成碳化物的元素的合金系，则金属模的磨耗降低效果很大。
如果使用与工具成分难以反应的成分覆盖被加工材料的表面，就会阻断被加工材料中的活性成分与工具接触的机会，从而使工具的磨耗变难，基于这样的考虑，本发明的特征在于，使用铜覆盖铜基合金的被加压加工面。
镀铜的厚度只要能保证在加压加工中安全地维持工具表面与铜基合金之间的隔绝即可，镀铜的厚度的范围在0.05μm～2.00μm，厚度不足0.05μm时没有提高加压加工性的效果，超过2.00μm时，材料的总体强度的降低变得不能忽视。镀铜一般为电镀、化学镀，也可以通过溅射法等形成。
本发明中所谓的加压加工是指剪切加工。
一般地，比起纯铜，青铜具有更好的加压加工性。考虑到加压加工时所发生的氧化热也是金属模被磨耗的重要原因，由于青铜比纯铜更难以被氧化，所以据此推断青铜具有良好的加压冲压性。因此，认为如果在镀铜处理的表面上通过镀Sn进行热处理，将形成接近青铜的表面并且金属模的磨耗将变难。对于镀Sn后的热处理的条件(温度、时间等)，只要Cu镀层和Sn镀层可以形成扩散层即可。
因此，在本发明中，可以在铜基合金的表面上施加Cu层厚0.05～2.00μm以及Sn层厚0.005～0.20μm的铜衬底的镀Sn。
在下述实施例中，在0.5μm的Cu衬底上镀有薄Sn层的钛铜和未施加镀的钛铜相比，显示出明显延长的金属模寿命。由于在不使该实施例以及比较实施例的钛铜的内部发生变化的情况下进行薄的表面处理，故对机械特性或导电率的影响非常小。即，认为如果是象钛铜这种强度高的材料，金属模就容易被磨耗，而本发明只通过简单的表面处理，即使是高强度材料，也能够使其具有良好的加压加工性。Cu衬底薄Sn镀层实现了含有活性金属的被加工材料与工具间的优良的固体润滑，而且通过调整至适宜的表面粗糙度，在使用润滑剂时一并实现了优良的流体润滑效果，加压加工性变得更好。
碳化物的标准生成自由能的值在负值侧越大的元素，其碳化物就越能稳定地存在。当在铜基合金中，含有该值在常温下为-42kJ/mol以下(绝对值42kJ/mol以上)的构成元素时，本发明是有效的。作为在常温下为-42kJ/mol以下(绝对值42kJ/mol以上)的元素有Fe、Cr、Nb、V、Zr、Ti、Be等，以这些元素作为构成元素的铜基合金可以列举的有：钛铜、铍铜、Cu-Cr系合金、Cu-Zr系合金、Cu-Cr-Zr系合金等。
此外，在现有技术中也有在铜基合金上施加Cu镀的技术。其目的是，例如在高强度但低导电率的铁系合金中进行镀Cu以提高其导电率(专利文献11)，以及在铜系焊接线框材料中通过进行镀Cu以提高其模具结合性、导线结合性、铸模树脂密合性、锡焊结合性(专利文献3)，但是却没有以改善加压加工性为目的而利用Cu镀的例子。
通常镀Sn是在1μm左右的厚度下进行的。此外，通过回流处理有时还会显示出光泽。在现有技术中镀Sn的目的是，使其具有良好的表面光泽以及耐腐蚀性和锡焊结合性。换句话说，如果不给纯铜涂布防锈剂它就会立刻变色，镀有Sn的表面上形成有薄的氧化薄膜因而很难变色，具有象不锈钢那样的表面光泽，由于Sn是锡焊的构成元素，锡焊结合性自然很好。例如，在专利文献4中，说明了通过镀Sn提高了耐腐蚀效果，但却没有关于镀Sn与金属模寿命之间关系的任何说明。根据专利文献12，其公开了通过对镀Cu或者PVD处理后的铜基合金条形材料进行压延而得到表面Cu厚度为0.5μm以上的焊接线框用铜基合金，但是其目的在于改善其结合性、电镀性、锡焊结合性、以及与树脂铸模的密合性，但没有提及加压加工性。
在最终的再结晶退火之后进行冷轧时，如图4所示，其压延平行断面的结晶粒沿压延方向伸展、沿板厚方向收缩。即，压延平行断面的结晶粒的面积在冷轧前后应该没有变化。因此，认为该面的结晶粒的圆等效直径与最终再结晶退火时的结晶粒径是相同的。这里所谓的圆等效直径是指具有相同面积的正圆直径。结晶粒径越小强度越增加，弯曲加工时的表面粗糙越小。相反地，如果过小则延展性降低。所谓的结晶粒的长宽比为通过压延伸展的结晶粒的宽(b)与长(a)的比(b/a)。例如假设再结晶退火后的各向同性的结晶粒的长宽比的平均值几乎都为1，如果将其板厚压延至其一半，压延平行断面的结晶粒的长变为原来的两倍，宽变为原来的一半，长宽比变为原来的1/4。即，压延加工度越高，长宽比越小，在钛铜的情形中弯曲加工性降低。所谓压延平行断面的结晶粒的长宽比是如图4粗线的结晶粒上所标注的那样，为b/a。在权利要求中，限定了平均值，或者可以总体测定某个母集合(存在至少100个以上的结晶粒的测定范围)的结晶粒的宽和长，然后求其平均值。
本发明的铜基合金中所添加的Fe、Cr、Nb、V、Zr，是形成碳化物的元素，同时也是结晶细微化元素，Co、Si、Ni、B、P为细微化元素。如果添加0.01～0.5质量％的这些合金的构成元素之外的1种或2种以上时，即使在比较高的温度下进行熔体化处理，也能延迟结晶粒的生长、使结晶粒细微化、实现高强度化。在低于0.01质量％时，不能得到结晶细微化效果，高于0.5质量％时，弯曲加工性降低。
以改善加压加工性以及改良流体润滑性为目的，已经有限定了表面的粗糙度的示例，但是全部都直接采用了如JIS所定义的Ra、Ry、Rz进行限定，但还不是为了实现使流体润滑性更好的粗糙度的示例。在本申请中，首先导入的满足(Ry-Rz)/Rz≤1(Ry与Rz的差很小)的条件使凹凸被进一步平均化、被加工材料与工具均匀接触、得到更好的润滑状态。并且Ry(最大高度)、Rz(十点平均粗糙度)、Sm(凹凸平均间隔)均是按照JIS B0601所定义的。
如果Ry(最大高度)＝Rz(十点平均相糙度)，则形成向正弦曲线那样的全部均一的凹凸，通常的表面由于其峰和谷高低不均，因此Ry＞Rz。相反地，在这种不均过大时，与金属模接触时压力只集中在峰的较高的部分，不能形成均一的润滑，故作为加压加工原料的表面，优选Ry与Rz是接近的。(Ry-Rz)/Rz≤1也可写成Ry≤2×Rz。即，如权利要求5所限定的那样，测定长度中的峰和谷的高低差的最大值小于其平均值的2倍。
本发明的铜基合金的制造步骤是，例如，真空溶解·铸造→热压延·水冷→平面切削→冷轧→熔体化→酸洗→冷轧→时效处理→酸洗抛光→镀Cu→(镀Sn)→热处理。
例如钛铜中，由于含有活性元素Ti故在真空中溶解、在Ar气氛中铸造、结晶粒径的调整是通过作为最终的再结晶退火的熔体化处理进行的。表面粗糙度的调整是通过在酸洗抛光中使用磨粒进行的。在使用该方法形成表面粗糙度之后通过进行铜衬底薄Sn镀层使粗糙度成为适于加压加工的形态。因为以镀铜层为衬底通过电镀进行镀Sn，因此，镀层的厚度调整是通过电流值或者通电时间进行的。
实施例
实施例1
在真空熔解炉中熔炼表1成分的铸块，加热至950℃热轧得到板厚为10mm的热轧板，并且在950℃温度下进行充分均匀化退火后水冷却，通过机械平面切削加工除去氧化皮，然后使用冷轧得到板厚0.2mm的冷轧板。然后，在大气中在进行800～850℃×30～120秒的熔体化处理，酸洗后冷轧使板厚为0.15mm。接着进行360～400℃×3～48小时的时效处理，通过酸洗研磨调整表面粗糙度之后，最后在两面施加Cu镀。
【表1】
成分(质量％)与压延平行断面的结晶粒
  №   Ti   Fe   Co   Ni   V   Si   Zr   Cr   P   B   Nb   S   结晶粒圆等效直径(平均值)   结晶粒长宽比(平均值)
  本发明实施例   1   2.4   0.1   0.03   10   1/4
2 3.2 20 1/3
  3   3.2   0.02   15   1/2
  4   3.1   0.2   5.2   1/2
  5   3.2   0.2   3.5   1/2
6 2.7 0.05 0.2 0.05 3.3 1/2
  比较实施例   7   3.3   0.3   5.2   1/2
  8   2.9   0.3   5.0   1/2
  9   3.2  0.3   0.1   0.06   0.010   8.1   1/2
  10   3.0   0.1   0.1   0.1   0.2   1/10
  11   1.5   0.1   35   1/2
压延平行断面的结晶粒的圆等效直径以及长宽比的平均值是通过图像处理求得的，其中通过化学腐蚀仅对晶粒边界进行腐蚀，然后由其光学显微照片仅追踪其边界进行测定。此外，使用荧光X射线膜厚计测定镀Cu的厚度，使用触针式表面粗糙度计测定其表面粗糙度。这时使测定长为0.8mm，采用连续测量5个点得到的平均值。
此外，还进行拉伸实验，测定0.2％耐力，进行W弯曲实验测定最小弯曲半径比MBR/t。其中，W弯曲实验负荷为5吨，实验板的板宽为10mm。
关于金属模的磨耗性，实际使用连续压力机大量冲压材料，通过测量因金属模的磨耗状况而变化的切断部的毛边高度以及断裂面比率。这里，所谓毛边高度是指如图2所示的突起部的高度，随着金属模的磨耗，毛边变高。此外，随着金属模的磨耗，如图2所示的剪切面的比例变大，即，断裂面比例h2/(h1+h2)变小。在存在润滑剂和不存在润滑剂的2种情形下进行实验。如果仅看镀Cu的效果，则只有前者是好的，为了看到表面粗糙度的效果，后者也进行试验。
并且，其他的加压条件如下所述。
金属模工具材料：SKD11、间隙：10μm、冲程：400rpm，图3显示了用于评价的金属模装置的形状。在1边为约5mm的正方形中4个角的曲率不同，其各自的曲率半径为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm。曲率半径越小，由于在剪切加工时产生应力集中，因而就越容易磨耗。但是，曲率半径越小，切断面形状越不均，观察就越难。此外，对于加压加工后形成的孔部分和落料部分而言，对落料侧的观察更为容易。基于上述考虑，本发明的评价是通过观察落料侧的曲率半径为0.1mm的角进行的。
在没有润滑剂的情形中，在十万次冲压时原材料间的差异变得显著，而在有润滑剂的情形中在百万次冲压时原材料间的差异变得显著，因此，采用那时的值作为评价值。使用激光位移计测定毛边的高度，断裂面的比通过光学显微镜的断面观察而进行测定。
【表2】
镀Cu厚度以及表面粗糙度
  № Cu镀厚度(μm) Ry(μm)  Rz(μm)  Sm(μm) (Ry-Rz)/Rz
  本发明实施例   1 0.5  2.78  1.19  34.8 1.34
  2 0.8  1.45  1.21  29.6 0.20
  3 0.4  1.10  0.96  24.2 0.15
  4 0.9  1.41  0.98  22.9 0.44
  5 0.7  1.35  1.02  24.2 0.32
  6 0.6  1.35  1.27  27.2 0.06
  比较实施例   7 0.0  0.10  0.05  88.9 1.00
  8 0.004  2.22  0.76  266.7 1.92
  9 0.0  0.93  0.61  133.3 0.52
  10 0.5  0.77  0.52  266.7 0.48
  11 0.5  0.72  0.60  114.3 0.20
【表3】
机械特性
  №   0.2％耐力   MBR/t
  本发明实施例   1   852   0.8
  2   823   0.8
  3   880   1.0
  4   875   0.8
  5   886   1.0
  6   888   1.0
  比较实施例   7   873   0.8
  8   872   0.8
  9   886   2.5
  10   889   5.0
  11   770   0.8
【表4】十万次冲压后(无润滑剂)
  №   断裂面比例  毛边高度(μm)
  本发明实施例   1   0.22  32
  2   0.25  33
  3   0.23  30
  4   0.24  31
  5   0.22  32
  6   0.23  31
  比较实施例   7   0.05   50
  8   0.08   42
  9   0.25  30
  10   0.22  31
  11   0.23  33
【表5】百万次冲压后(有润滑剂)
  №   断裂面比例  毛边高度(μm)
  本发明实施例   1   0.21  31
  2   0.33  25
  3   0.34  22
  4   0.30  25
  5   0.31  24
  6   0.35  21
  比较实施例   7   0.04   51
  8   0.07   48
  9   0.34  23
  10   0.32  25
  11   0.36  26
在本发明的实施例中，№1满足引用权利要求1、3的权利要求4，同样地，№2、3满足权利要求3，№4、5满足引用权利要求1、3的权利要求4，№6满足引用权利要求1、3的权利要求4，其中任何一个都强度高、弯曲加工性以及加压加工性好。这其中由于除了№1以外都满足权利要求5，因此使用润滑剂时的加压加工性变得更好。此外，除了№2以外都满足权利要求4，可以看见其强度提高了。
另外，在比较实施例中，在№7中是未施加镀Cu的钛铜，№8是比权利要求所限定的镀Cu厚度要薄的钛铜。和发明实施例相比，毛边高断裂面比率低，由此可以说金属模进行了磨耗。而在№9中不进行镀Cu，虽然通过改善内部成分使其具有良好的加压加工性，但由于含有大量S使其延展性下降、弯曲加工性变差。在№10中由于结晶粒径小、最终压延的加工度高(通过长宽比)，因此弯曲加工性变差。在№11中晶体粒径过大，强度低。MBR/t为1以下时，弯曲部位产生粗糙表面。在№9、10、11中，加压加工性良好，但是本发明的目的是在具有高强度以及良好弯曲加工性的基础上改善加压加工性。
实施例2
在真空熔解炉中熔炼表6成分的铸块，加热至950℃热轧得到板厚为10mm的热轧板，并且在950℃温度下进行充分均匀化退火后水冷却，通过机械平面切削加工除去氧化皮，然后冷轧得到板厚0.2mm的冷轧板。然后，在大气中在进行800～850℃×30～120秒的熔体化处理，酸洗后冷轧得到0.15mm的板厚。接着进行360～400℃×3～48小时的时效处理，通过酸洗研磨调整表面粗糙度之后，施加Cu衬底的薄Sn镀层，进行回流。
按照与实施例1相同的方法进行实验和评价。
【表6】
成分(重量％)与压延平行断面的结晶粒
№ Ti Fe Co Ni V Si Zr Cr P B Nb S   结晶粒圆等效直径(平均值)   结晶粒长宽比(平均值)
  本发明实施例   1   2.5   0.1   0.03   12   1/5
  2   3.1   18   1/3
  3   3.5   17   1/2
  4   3.2   0.2   6.5   1/2
  5   3.1   0.2   0.03   4.5   1/2
  6   2.8   0.06   0.2   0.06   3.5   1/2
  比较实施例   7   3.2   0.3   5.5   1/2
  8   2.8   0.3   4.0   1/2
  9   3.1   0.2   0.2   0.06 0.012   7.0   1/2
  10   3.2   0.1   0.1   0.1   0.1   0.3   1/20
  11   1.6   0.1   0.1   40   1/2
【表7】
Cu衬底镀层厚度、Sn镀层厚度以及表面粗糙度
  №   镀Cu厚度   镀Sn厚度   Ry(μm)   Rz(μm)   Sm(μm)   (Ry-Rz)/Rz
  本发明实施例   1   0.5   0.02   2.68   1.09   33.8   1.45
  2   0.5   0.01   1.46   1.23   33.3   0.19
  3   0.4   0.03   1.15   0.97   26.5   0.19
  4   0.6   0.04   1.43   1.16   24.9   0.23
  5   0.5   0.03   1.28   1.08   23.2   0.19
  6   0.5   0.02   1.38   1.29   28.6   0.07
  比较实施例   7   0.0   0.0   0.12   0.06   78.5   1.00
  8   0.5   1.0   2.18   0.72   252.2   2.03
  9   0.0   0.0   0.99   0.78   102.6   0.27
  10   0.7   0.01   0.75   0.56   266.7   0.34
  11   0.7   0.01   0.73   0.62   114.3   0.18
【表8】
机械特性
  №   0.2％耐力   MBR/t
  本发明实施例   1   855   0.8
  2   828   0.8
  3   882   1.0
  4   876   0.8
  5   883   1.0
  6   886   1.0
  比较实施例   7   863   0.8
  8   878   0.8
  9   882   2.5
  10   898   5.0
  11   772   0.8
【表9】十万次冲压后(无润滑剂)
  №   断裂面比例  毛边高度(μm)
  本发明实施例   1   0.26  29
  2   0.28  29
  3   0.27  27
  4   0.28  28
  5   0.26  28
  6   0.27  28
  比较实施例   7   0.07   45
  8   0.18   38
  9   0.24  30
  10   0.26  28
  11   0.27  29
【表10】百万次冲压后(无润滑剂)
  №   断裂面比例  毛边高度(μm)
  本发明实施例   1   0.23  28
  2   0.35  22
  3   0.36  20
  4   0.32  22
  5   0.33  21
  6   0.36  20
  比较实施例   7   0.05   52
  8   0.17   35
  9   0.37  21
  10   0.35  22
  11   0.36  23
本发明实施例中，№1～6满足权利要求2和3，其强度高、弯曲加工性以及加压加工性好。这其中除了№1之外都满足权利要求5，因此使用了润滑剂时的加压加工性变得更良好。此外，除了№2、3之外都满足权利要求4，可以看见其强度提高了。
另外，在比较实施例中，在№7中是未施加Cu镀以及Sn镀的钛铜，№8是镀Cu厚度比权利要求所限定的要薄的钛铜。和发明实施例相比毛边高、断裂面比率低，可以说金属模进行了磨耗。而在№9中不进行镀Cu、镀Sn，虽然通过改善内部成分使其具有良好的加压加工性，但由于含有大量S增加使其延展性下降、弯曲加工性变差。在№10中由于结晶粒径小，长宽比小，所以最终压延的加工度高，因此弯曲加工性变差。在№11中晶体粒径过大，强度低。MBR/t为1以下时，弯曲部位产生粗糙表面。在№9、10、11中，虽然加压加工性良好，但是本发明的目的是在具有高强度以及良好弯曲加工性的基础上改善的加压加工性。
此外，对实施例1和实施例2进行比较可以发现，进行镀Sn、进行了热处理的实施例2中的毛边高度变小，加压加工性改善。
实施例3
还对除实施例1、2之外的其他的合金系的金属模磨耗降低效果进行了验证。表11给出了所研究的合金成分。其各自在熔解铸造后反复进行热轧、冷轧、退火处理，得到板厚0.15mm的冷轧板，进行镀Cu。Cu镀层的状态如表12所示。然后在与实施例1相同的条件下实施连续加压，在无润滑剂和有润滑剂的情形下测定毛边高度以及断裂面比率，评价金属模磨耗性。
【表11】
母材的成分(质量％)
№ Be Fe Co Ni Cr Zr V Nb P   结晶粒圆等效直径(平均值)  结晶粒长宽比(平均值)
  本发明实施例   1   1.9   0.1   0.2   0.2   13   1/3
  2   2.6   0.2   17   1/5
  3   0.6   0.08   16   1/4
  4   4.7   7.5   1/3
5 4.6 1.5 1/2
  比较实施例   6   1.9   0.1   0.2   0.2   13   1/3
  7   2.6   0.2   17   1/5
  8   0.6   0.08   16   1/4
  9   4.7   7.5   1/3
  10   4.6   1.5   1/2
  11   1.9   0.1   0.2   0.2   13   1/3
  12   2.6   0.2   17   1/5
【表12】
Cu层的纯度、厚度、以及表面粗糙度
№  Cu镀厚度(μm) Ry(μm) Rz(μm) Sm(μm) (Ry-Rz)/Rz
  本发明实施例   1  0.6  4.73  2.07  148   1.28
  2  0.8  1.97  1.75  97   0.12
  3  0.4  1.53  1.31  79   0.16
  4  0.9  1.02  0.8  62   0.27
5 0.7 0.68 0.46 53 0.47
  比较实施例   6  -  4.86  2.2  135   1.20
  7  -  2.1  1.88  84   0.11
  8  -  1.66  1.44  66   0.15
  9  -  1.15  0.93  49   0.23
  10  -  0.81  0.59  40   0.37
  11  0.02  4.79  2.13  128   1.13
  12  0.03  2.03  1.81  77   0.04
【表13】
十万次冲压后(无润滑剂)
  №   断裂面比率  毛边高度(μm)
  本发明实施例   1   0.2  26
  2   0.23  23
  3   0.25  20
  4   0.23  22
5 0.24 21
  比较实施例   6   0.06  46
  7   0.1  40
  8   0.19  25
  9   0.17  32
  10   0.16  31
  11   0.09  42
  12   0.12  38
【表14】
百万次冲压后(有润滑剂)
  №   断裂面比率  毛边高度(μm)
  本发明实施例   1   0.19  28
  2   0.23  22
  3   0.28  15
  4   0.3  16
5 0.29 17
  比较实施例   6   0.03  55
  7   0.07  47
  8   0.14  37
  9   0.09  42
  10   0.1  41
  11   0.12  38
  12   0.15  36
本发明实施例№1～5中，进行满足权利要求1的表面处理，与比较实施例6～10中所示的相同成分的材料相比，断裂面比率变大、毛边高度变小。此外，由于除了№1以外，都满足权利要求5，因此，在使用了润滑剂的加压加工中，金属模的磨耗抑制效果变得更高。
另外，在比较实施例中，由于№6～10没有施加镀铜，与发明实施例中所示的相同成分的材料相比，金属模进行了显著的磨耗。而且，在№11、12中，由于Cu层薄，在加压加工中，Cu层被阻断，基底中的碳化物形成元素与工具表面之间的隔绝不充分，不能得到所希望的效果。
如上所述，钢铁中含有容易形成碳化物的元素的铜合金在加压加工时，金属模的磨耗也容易，通过本发明所限定的表面处理，金属模磨耗降低，因此，可精密地加压。
工业实用性
本发明实现了在具有高强度以及良好的弯曲加工性的基础上改善加压加工性。

Claims (6)

1.一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于：在铜基合金上镀有厚度为0.05μm～2.00μm的Cu，该铜基合金中，以常温下碳化物的标准生成自由能为-42kJ/mol以下的1种或者2种以上作为合金的构成元素，其含量为0.1～5.0质量％，其余部分由Cu以及不可避免的杂质构成，且压延平行断面的结晶粒的圆等效直径的平均值为0.5μm～30μm，结晶粒的宽与长的长宽比的平均值为1/5以上。
2.一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于：在铜基合金中上镀有厚度为0.05μm～2.00μm的Cu，并且在其上层镀有厚度为0.005μm～0.20μm的Sn，然后进行使Cu镀层与Sn镀层形成扩散层的热处理，该铜基合金中，以常温下碳化物的标准生成自由能为-42kJ/mol以下的1种或者2种以上作为合金的构成元素，其含量为0.1～5.0质量％，其余部分由Cu以及不可避免的杂质构成，且压延平行断面的结晶粒的圆等效直径为0.5μm～30μm，结晶粒的宽与长的长宽比的平均值为1/5以上。
3.如权利要求1或2所述的加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于，含有2.0～4.0质量％的Ti作为铜基合金的构成元素。
4.如权利要求3所述的加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于，除铜基合金构成元素Ti以外，还含有0.01～0.50质量％的作为添加元素的Fe、Cr、Nb、V、Zr、Co、Si、Ni、B、P、Be中的一种或两种以上。
5.如权利要求1或2所述的加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于上述Cu镀面或者上述Sn镀面中的压延直角方向的表面粗糙度被调整为Ry：0.3～3.0μm、Rz：0.3～3.0μm、Sm：0.01～0.5mm，并且(Ry-Rz)/Rz≤1。
6.如权利要求1或2所述的加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于，其在工具钢所形成的冲头和模具中被加压冲压。
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