CN1924049A - 铜合金材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有优异机械强度、延伸率、导电性及良好的弯曲加工性能，且用无铅焊料接合时可保持稳定的接合品质的铜合金材料。本发明的铜合金材料含有(质量％)：1.0～5.0％Ni、0.2～1.0％Si、1.0～5.0％Zn、0.1～0.5％Sn、0.003～0.3％P，余量为Cu和不可避免的杂质，Ni与Si、Zn、Sn的质量比为，Ni/Si＝4～6、Zn/Ni≥0.5、Sn/Ni＝0.05～0.2，抗拉强度在800N/mm2以上，延伸率8％以上，导电率35％IACS以上。本发明铜合金材料的制造方法包括：第1冷轧工序，第1热处理工序，第2冷轧工序，第2热处理工序，以及第3热处理工序。

Description

铜合金材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及铜合金材料及其制造方法，特别是以抗拉强度和0.2％屈服强度为代表的机械强度、延伸率及导电性优异，具有良好的弯曲加工性能，并且使用无铅焊料的接合可靠性优异的铜合金材料及其制造方法。
背景技术
近年来，移动电话和笔记本个人电脑等电子装置正在向小型、薄型化和轻量化发展，因此所使用的电气、电子元件也要求更加轻、短、薄的部件。
由于这样的小型化，所使用的材料也变得更薄，但由于必须保持性能的可靠性，因而要求在薄壁的情况下仍具有更高的机械强度(有时也简称为强度)的材料。另外，为了在部件加工时不会因弯曲加工而产生裂纹，需要同时具有良好的延伸率。对于这样的强度和弯曲加工性而言，在材料的轧制方向和垂直于轧制的方向上存在性能差异(各向异性)是不利的，在任何一个方向上均显示出良好的特性是致关重要的。
另外，伴随着装置的高性能化的电极数的增加或通电电流的增大也会产生大量的焦耳热，因而，除了上述机械性能外，对兼具良好导电率的材料的需求越来越强烈。这样的高导电率材料，尤其是作为通电电流急速增大的汽车用的接线端和连接器材料、功率集成电路用的引线框材料，需求十分强烈。
另一方面，将上述电气、电子元件连接、组装时，通常使用焊料接合。以往，焊料主要采用Sn-Pb共晶系焊料，但是近年来，Pb作为有害物质而受到限制，Sn浓度更高的无铅焊料开始广泛被使用。
随着从以往广泛使用的Sn-Pb共晶焊料向无铅焊料发展，出现了以往不曾发生的问题。大部分的无铅焊料，熔点比以往的Sn-Pb共晶焊料要高，因此，使用无铅焊料时需要将部件接合时的加热温度提高到高于以往的温度。因此，在电气、电子元件的组装工艺中反复进行加热时，由于接合界面为高温，促进了元件中的Cu和焊料中的Sn相互扩散。结果，在接合界面处促进了Cu和Sn的金属间化合物的形成和生长，超出了以往的程度。所形成(生成)的金属间化合物，主要是Cu6Sn5和Cu3Sn，尤其是Cu3Sn存在脆性，如果在接合界面生长，接合的可靠性会大大降低。
作为上述电气、电子元件的材料，一直使用各种铜合金。其中，作为容易兼顾机械强度和导电率的材料，曾有人提出并使用了以Cu-Ni-Si为主成分的铜合金(例如参照专利文献1～4)。
专利文献1：特开2002-266042号公报
专利文献2：特许第2572042号公报
专利文献3：特许第2977845号公报
专利文献4：特许第3465541号公报
发明内容
但是，这些铜合金中含有的Ni向焊料层的扩散速度非常快，具有促进Cu和Sn的金属间化合物的形成和生长的作用。因此，在上述Cu-Ni-Si合金中Ni的含量多时，存在容易生长金属间化合物的危险。
另外，对于这样的Cu-Ni-Si合金，若要实现高强度时，同时会伴随有弯曲加工性能的恶化和机械性能的各向异性增强，这些性能难以兼顾。
因此，本发明的目的在于，提供兼具优异的机械强度(抗拉强度和0.2％屈服强度)、延伸率和导电性，具有对于弯曲加工的各向异性小的良好的弯曲加工性能，并且使用无铅焊料接合时可以保持稳定的接合品质的铜合金材料及其制造方法。
本发明是为了实现上述目的而完成的，本发明提供了一种铜合金材料，其特征在于，含有1.0～5.0质量％的Ni、0.2～1.0质量％的Si、1.0～5.0质量％的Zn、0.1～0.5质量％的Sn、0.003～0.3质量％的P，余量为Cu和不可避免的杂质，所述Ni与所述Si、Zn、Sn的质量比为Ni/Si＝4～6、Zn/Ni≥0.5以及Sn/Ni＝0.05～0.2，并且抗拉强度大于等于800N/mm2，延伸率大于等于8％，导电率大于等于35％IACS。
另外，为了实现上述目的，本发明提供了上述铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：第1冷轧工序，在作为原材料形成具有上述组成的铜合金后，将所形成的铜合金原材料冷轧至目标最终板厚的1.3～1.7倍的厚度；第1热处理工序，将第1冷轧后的材料加热至700～900℃后，以每分钟大于等于25℃的降温速度冷却至小于等于300℃；第2冷轧制工序，将第1热处理后的材料冷轧至目标最终板厚；第2热处理工序，将第2冷轧后的材料加热至400～500℃，保持30分钟～10小时；第3热处理工序，在长度方向对第2热处理后的材料施加10～100N/mm2的张力的同时，在400～550℃加热保持10秒钟～3分钟。
根据本发明，可以提供同时具有优异的抗拉强度、延伸率和导电性，具有弯曲加工时的各向异性小的良好弯曲加工性能，并且使用无铅焊料接合时可以保持稳定的接合品质的铜合金材料
附图说明
图1为表示本发明的实施方式的铜合金材料的制造工艺的流程图。
具体实施方式
<铜合金材料的组成>
本实施方式中的铜合金材料，其特征在于，在其平均组成中含有1.0～5.0质量％的Ni、0.2～1.0质量％的Si、1.0～5.0质量％的Zn、0.1～0.5质量％的Sn、0.003～0.3质量％的P，所述Ni与所述Si、Zn、Sn的质量比为，Ni/Si＝4～6、Zn/Ni≥0.5、Sn/Ni＝0.05～0.2。
以下说明在本实施方式中构成铜合金材料的合金成分的添加理由和限定理由。
Ni与Si一起添加时，会形成Ni-Si化合物并在材料中弥散析出，由此可以在保持良好的导电率的同时提高强度。
Si的添加量不足0.2质量％时，不能形成有效的Si化合物；添加超过1.0质量％时，对导电性的不良影响增大。因此，Si的组成范围规定为0.2～1.0质量％，更优选规定为0.4～0.7质量％。
对于这一Si的组成范围，为了有效地形成化合物，并且兼顾高强度和高导电性，需要将Ni的组成范围规定为1.0～5.0质量％。Ni的含量低于该组成范围的下限时，化合物的形成量不充分，机械强度不足；反之，超过该组成范围的上限时，多余的Ni会固溶到铜中而降低导电率，同时，在与焊料层的界面上固溶的Ni显示出促进扩散的作用，从而会促进界面的Cu-Sn金属间化合物的生长，降低接合的可靠性。Ni的组成范围更优选规定为2.5～3.5质量％。
Zn在与焊料的接合界面处富集，发挥阻碍Cu和Sn相互扩散的作用，具有抑制金属间化合物的形成和生长的效果。另外，具有提高强度的效果，同时还具有大幅度提高耐迁移性的作用。Zn的组成范围必须规定为1.0～5.0质量％。Zn的含量低于该规定范围的下限时，在与焊料层的界面上阻碍Cu扩散的效果比较小；超过该规定范围的上限时，会产生导电率降低等不良影响。Zn的组成范围更优选规定为1.5～2.0质量％。
Sn具有提高强度的效果。Sn的组成范围必须规定为0.1～0.5质量％。少于该规定范围的含量，提高强度的效果较小；反之，含量超过该规定范围时，会产生导电率降低等不良影响，同时，在与焊料层的界面促进Cu-Sn金属间化合物的生长。Sn的组成范围更优选规定为0.2～0.4质量％。
P具有脱氧剂的效果，在铜合金原材料的形成过程(例如铸造时)具有抑制Si氧化所引起的损失的效果。并且，会与Ni形成化合物而弥散析出，也有助于提高强度。P的添加量不足0.003质量％时，不能得到作为脱氧剂的充分效果；添加超过0.3质量％时，在铜合金原材料的形成过程(例如铸造时)容易产生由P化合物的偏析引起的裂纹。因此，P的组成范围规定为0.003～0.3质量％。更优选规定为0.01～0.05质量％。
另外，为了实现本发明的目的，需要规定Ni/Si、Zn/Ni、Sn/Ni的质量比。具体来讲，对于上述各元素，将Ni与Si、Zn、Sn的各质量比规定为，Ni/Si＝4～6、Zn/Ni≥0.5、Sn/Ni＝0.05～0.2。更优选规定为，Ni/Si＝4～5、Zn/Ni≥0.9、Sn/Ni＝0.1～0.17。
通过将Ni与Si的质量比(Ni/Si)规定为上述特定范围，可以减少在铜中以固溶状态残留的Ni和Si的量，抑制导电率的降低，同时，可以利用析出物的弥散强化所引起的效果来提高强度。另外，由于可以抑制在铜中以固溶状态残留的Ni的量，从而可以抑制在焊料接合界面的由固溶Ni扩散所引起的促进Cu-Sn金属间化合物生长的作用。
Ni与Si的质量比(Ni/Si)不足4时，在形成化合物时Si变得过剩，会降低导电率。质量比超过6时，Ni过剩，会损害导电率，同时，由于以固溶状态残留的Ni的扩散作用，在与焊料层的界面处促进Cu-Sn金属间化合物的生长。
另外，通过将Ni与Zn的质量比(Zn/Ni)规定为上述特定范围，相对于具有促进Cu-Sn金属间化合物生长作用的Ni，以一定值以上的比例添加具有抑制生长效果的Zn，可以全面地抑制Cu-Sn金属间化合物的生长。
Ni与Zn的质量比(Zn/Ni)不足0.5时，在与焊料层的界面处Zn成分不足，得不到充分的抑制Cu-Sn金属间化合物生长的效果。
进而，通过将Ni与Sn的质量比(Sn/Ni)规定为上述特定范围，可以添加适量的Sn。Sn添加过多时，具有促进Cu-Sn金属间化合物生长的作用；如果添加量不足，则强度提高的效果不明显。通过将Ni与Sn的质量比(Sn/Ni)规定为上述范围，可以添加适量的Sn。
Ni与Sn的质量比(Sn/Ni)不足0.05时，如果Ni量适当，Sn量会变少，因此不能充分得到通过添加Sn提高强度的效果。质量比超过0.2时，如果Ni量适当，Sn量会变多，因此在与焊料层的界面会促进Cu-Sn金属间化合物生长。
<铜合金材料的制造方法>
图1是表示本发明的实施方式涉及的铜合金材料的制造工艺的流程图。上述本实施方式的铜合金材料通过进行下述工序来制造：第1冷轧工序，在作为原材料形成具有上述平均组成的铜合金后，将形成的铜合金原材料冷轧至目标最终板厚的1.3～1.7倍的厚度；第1热处理工序，将第1冷轧后的材料加热至700～900℃后，以每分钟大于等于25℃的降温速度冷却至小于等于300℃；第2冷轧工序，将第1热处理后的材料冷轧至目标最终板厚；第2热处理工序，将第2冷轧后的材料加热至400～500℃，保持30分钟～10小时；第3热处理工序，在长度方向上对第2热处理后的材料施加10～100N/mm2的张力的同时，在400～550℃加热保持10秒钟～3分钟。这里所述的铜合金原材料的形成工序，作为一个例子可以举出包括合金铸造工序和铸造后的热加工工序的工序。
<第1冷轧工序>
在第1冷轧工序中，对形成的铜合金原材料进行冷轧，直至达到目标最终板厚的1.3～1.7倍的厚度。这样，在后续的第1热处理中容易产生再结晶，同时，再结晶后可以得到大小一致的晶粒组织。在此将冷轧后的板厚规定为最终板厚的1.3～1.7倍是为了在后述的第1热处理工序后的冷轧(第2冷轧工序)中导入适量的晶格缺陷(例如位错)。板厚比规定范围厚时，在热处理后的冷轧(第2冷轧工序)中会导入过量的晶格缺陷，因此最终材料的延伸特性降低，并且对于弯曲加工会产生依存于轧制方向的各向异性，不能确保良好的弯曲加工性。另外，板厚比规定范围薄时，在热处理后的冷轧(第2冷轧工序)中导入的晶格缺陷减少，因此只能得到较低的机械强度(抗拉强度和0.2％屈服强度)。
<第1热处理工序>
在第1热处理工序中，进行固溶处理(固溶化热处理)，将第1冷轧后的铜合金材料加热升温至700～900℃后，以每分钟大于等于25℃的速度冷却至小于等于300℃。更优选的是，加热升温至770～860℃后，以每分钟大于等于150℃的速度冷却至小于等于300℃。加热升温时的保持时间没有特别限制，但从生产率的角度考虑，时间短一些为好，只要在该温度区域保持1秒钟或1秒钟以上即可。本工序的固溶热处理的目的在于，为了使合金成分均匀微细地在最终材料中弥散析出，将合金成分均匀地分散(固溶)在铜母相中。这样，可以将铜合金原材料的形成工序中有可能产生的不均匀析出物再固溶到铜母相中。通过将加热温度规定为大于等于700℃，可以充分地进行固溶；通过将冷却速度规定为大于等于25℃/分钟，可以防止在冷却中再次形成粗大的析出物。
另外，通过该第1热处理，可以使由于强力冷轧(第1冷轧工序)处于变形状态的结晶进行再结晶，变成各向异性小的结晶组织，同时通过恢复轧制材料的延伸特性，还可以实现良好的弯曲加工性。加热温度超过900℃时，会发生晶粒的粗大化(过度再结晶)，存在弯曲加工性降低的危险，因此将加热温度的上限规定为900℃。
<第2冷轧工序>
在第2冷轧工序中，对于第1热处理后的铜合金材料进行冷轧，直至达到目标最终板厚。这样，在材料中适当地导入在后述的热处理(第2热处理工序)中成为析出物形成的起点的晶格缺陷，从而在后续的热处理(第2热处理工序)中可以促进形成均匀微小的析出物，同时可以提高机械强度。
<第2热处理工序>
在第2热处理工序中，进行时效硬化热处理(沉淀硬化热处理)，将第2冷轧后的铜合金材料加热至400～500℃，保持30分钟～10小时。更优选的是，加热至430～480℃，保持1～5小时。这样，Ni和Si形成化合物，在铜母相中以微细形状弥散析出，可以兼具高的强度和优异的导电率。处理条件为比规定范围的“400～500℃、30分钟～10小时”更高的温度、更长的时间时，由于析出物粗大化，得不到充分的强度；反之，如果是更低的温度、更短的时间时，析出不能充分地进行，导电率、强度都得不到充分的值。
<第3热处理工序>
在第3热处理工序中，在长度方向上对第2热处理后的铜合金材料施加10～100N/mm2的张力，与此同时在400～550℃加热10秒钟～3分钟。更优选的是，在施加20～50N/mm2的张力的同时，在450～500℃加热30秒钟～1分钟。这样，一面施加适度的张力一面进行热处理，可以矫正时效硬化热处理后的材料形状，同时可以进一步提高导电率。如果张力不足10N/mm2，则形状的矫正不充分；超过100N/mm2时，材料过度变形，可能会产生板断裂。另外，加热条件为比规定范围的“400～550℃、10秒钟～3分钟”更高的温度、更长的时间时，析出物粗大化，强度可能会降低；如果是更低的温度、更短的时间，不能充分得到张力所引起的形状矫正效果，同时不能进行析出，不能提高导电率。
<实施方式的效果>
根据上述的本发明的实施方式，可以达到下述效果。
(1)可以得到同时具有大于等于800N/mm2的抗拉强度、大于等于8％的延伸率、大于等于35％IACS的导电率，并且弯曲加工时的各向异性小(具有良好的弯曲加工性)的铜合金材料。
(2)除了上述(1)的优异性质外，在使用无铅焊料组装时，可以抑制软钎焊后在界面处产生的Cu和Sn的金属间化合物的生长，防止接合部的脆化，从而保持稳定的接合品质。
(3)由于同时具有上述(1)、(2)的优异性质，对于发展小型化的电气元件可以大幅度扩展其设计自由度。
(4)尽管同时具有上述(1)、(2)的优异性质，却能够以与以往材料同等的成本来制造。
下面，通过实施例更详细地说明本发明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
以无氧铜为母材，在高频熔炼炉中熔炼具有Ni：3.0质量％、Si：0.7质量％、Zn：1.7wt％、Sn：0.3wt％、P：0.02wt％的组成的铜合金，浇铸成直径30mm、长度250mm的铸锭。
将其加热至850℃后挤压加工(热加工)，形成宽度20mm、厚度8mm的板状，得到铜合金原材料，然后，冷轧至厚度0.45mm(第1冷轧)。接着，进行热处理(第1热处理)，即，将冷轧后的材料在860℃保持1分钟，然后投入水中，以约300℃/分钟的速度冷却至室温(约20℃)。然后，将冷却后的材料冷轧至厚度0.3mm(第2冷轧)，随后在450℃保持4小时进行热处理(第2热处理)。一面对其在长度方向施加30N/mm2的张力、一面在450℃保持1分钟而进行热处理(第3热处理)(试样No.1)。
对于如上制造的试样No.1，测定抗拉强度、延伸率、导电率等各性能值。对于抗拉强度和延伸率，按照JIS Z 2241中规定的方法测定，对于导电率，按照JIS H 0505中规定的方法测定。测定的结果示于表2中。
由表2可以看出，试样No.1同时具有抗拉强度816N/mm2、延伸率10％、导电率38％IACS这样的适于本发明目的的良好性能。
进而，将得到的试样No.1脱脂酸洗后，浸渍到熔融的Sn-3质量％Ag-0.5质量％Cu焊料中，在试样的两面涂布焊料。再将其放入保持在200℃的恒温槽中，加热1小时。
将加热后的试样埋入树脂中并切断，观察其断面，测定在材料与焊料的界面部分形成的Cu-Sn金属间化合物层的厚度，同时观察在金属间化合物层内部和界面有无缺陷(裂纹、孔隙)。测定和观察的结果示于表2中。
由表2可以看出，金属间化合物层很薄，只有4μm，也没有看到裂纹和孔隙等缺陷。
实施例2～3
然后，与实施例1(试样No.1)同样地铸造表1的试样No.2～No.3所示组成的铜合金，按照与实施例1(试样No.1)同样的工序加工成厚度0.3mm的试样后，进行同样的第2、第3热处理。对于上述试样No.2～No.3，与实施例1同样地测定抗拉强度、延伸率、导电率等各性能值，同时测定涂布焊料后加热时的金属间化合物层的厚度，观察有无缺陷。测定和观察的结果示于表2中。
由表2可以看出，试样No.2～No.3都同时具有适合本发明目的的良好性能。另外还可以看出，金属间化合物层很薄，只有3～4μm，也没有观察到裂纹和孔隙等缺陷。
比较例1～12
对于本发明的材料，列举比较例说明其合金组成的限定理由。
与实施例1(试样No.1)同样地铸造表1的试样No.4～No.15所示组成的铜合金，按照与实施例1(试样No.1)同样的工序加工成厚度0.3mm的试样后，进行同样的第2、第3热处理。对于得到的试样No.4～No.15，也与实施例1同样地测定抗拉强度、延伸率、导电率等各性能值，同时测定涂布焊料后加热时的金属间化合物层的厚度，观察有无缺陷。测定和观察的结果示于表2中。
试样No.4和No.5是Ni、Si的含量在规定范围以外的例子。试样No.4由于Ni、Si的含量过多，致使导电率恶化。另外，由于Ni含量多，固溶Ni的量也相对增加，结果，在焊料界面生长出厚的金属间化合物层。试样No.5由于Ni、Si的含量过少，没有得到充分的强度。
试样No.6和No.7是Ni和Si的质量比在规定范围以外的例子。Ni过剩的情况(No.7)、Si过剩的情况(No.6)，导电率都差，抗拉强度也得不到良好的值。另外，Ni过剩的情况(No.7)，由于固溶Ni的效果，在焊料界面还生长了厚的金属间化合物层。
试样No.8～No.10是Zn含量或者Zn与Ni的质量比在规定范围以外的例子。Zn含量过多的No.8，导电率恶化。相反，Zn含量过少的No.9，Zn的抑制金属间化合物层生长的效果不充分，生长了厚的金属间化合物层。No.10是Zn与Ni的质量比在规定范围以外的情况，此时金属间化合物层的生长抑制效果也不充分。
试样No.11～No.14是Sn含量或者Sn与Ni的质量比在规定范围以外的例子。Sn含量过少且相对Ni的质量比过小的No.11以及相对Ni的质量比过小的No.13，强度(抗拉强度)稍有些不足。Sn含量过多且相对Ni的质量比过大的No.12，导电率恶化，并且在焊料界面还生长了厚的金属间化合物层。Sn相对于Ni的质量比过大的No.14，在焊料界面生长了厚的金属间化合物层。
试样No.15是P含量在规定范围以外的例子。此时，由于P过多，导电率恶化，同时延伸率的值也不足。
                        表1  实施例和比较例的合金组成
类别   试样No.   组成(质量％)   质量比
  Ni   Si   Zn   Sn   P   Cu   Ni/Si   Zn/Ni   Sn/Ni
  实施例   1   1   3.0   0.7   1.7   0.3   0.02   其余   4.3   0.57   0.10
  2   2   1.8   0.4   1.7   0.3   0.02   其余   4.5   0.94   0.17
  3   3   4.0   0.8   2.0   0.3   0.02   其余   5.0   0.50   0.08
  比较例   1   4   6.0   1.5   3.0   0.3   0.02   其余   4.0   0.50   0.05
  2   5   0.6   0.1   1.0   0.1   0.02   其余   6.0   1.7   0.17
  3   6   1.4   0.7   1.0   0.2   0.02   其余   2.0   0.71   0.14
  4   7   5.0   0.7   2.5   0.4   0.02   其余   7.1   0.50   0.08
  5   8   3.0   0.7   7.0   0.3   0.02   其余   4.3   2.3   0.10
  6   9   3.0   0.7   0.5   0.3   0.02   其余   4.3   0.17   0.10
  7   10   3.0   0.7   1.0   0.3   0.02   其余   4.3   0.33   0.10
  8   11   3.0   0.7   1.7   0.05   0.02   其余   4.3   0.57   0.02
  9   12   3.0   0.7   1.7   1.0   0.02   其余   4.3   0.57   0.33
  10   13   3.0   0.7   1.7   0.12   0.02   其余   4.3   0.57   0.04
  11   14   1.5   0.3   1.7   0.4   0.02   其余   5.0   1.1   0.27
  12   15   3.0   0.7   1.7   0.3   0.4   其余   4.3   0.57   0.10
                              表2  实施例和比较例的测定和观察结果
  试样No.   抗拉强度(N/mm2)   延伸率(％)   导电率(％IACS)   化合物层的厚度(μm)   有无缺陷
  实施例   1   1   816   10   38   4   无
  2   2   804   12   40   3   无
  3   3   836   9   37   4   无
  比较例   1   4   824   8   27   12   有
  2   5   606   10   44   7   无
  3   6   610   10   30   6   无
  4   7   774   8   32   20   有
  5   8   820   9   32   3   无
  6   9   796   10   38   20   有
  7   10   804   10   39   14   有
  8   11   722   8   40   4   无
  9   12   818   8   32   18   有
  10   13   784   10   39   4   无
  11   14   776   10   36   12   有
  12   15   802   6   34   7   无
比较例13～23
下面，列举比较例说明对本发明的铜合金材料的制造条件的限定理由。
对于与实施例1中的试样No.1相同组成的铜合金，按照与实施例1同样的工序加工时，采用表3中所示的条件，即，第1热处理前的冷轧材料与第3热处理后的最终材料的板厚比、第1和第2热处理的各加热条件、以及第3热处理的加热条件和负荷张力，制造试样No.16～26。其中，提高了第3热处理的负荷张力的试样No.26，在热处理中产生板断裂，因此未能得到最终试样。对于所得到的各试样，与实施例1同样地测定抗拉强度、延伸率、导电率等各性能值。
随后，对于试样No.1和No.22～No.25，为了确认利用第3热处理的形状矫正效果，测定翘曲量。测定方法是，将试样切断成长度300mm，将翘曲的凸侧面沿着壁面的方向顺着垂直的壁面吊挂，使其静止。测定因翘曲而上翘的试样的下端部与壁面之间的距离，将其作为翘曲量。抗拉强度、延伸率、导电率及翘曲试验的结果示于表4中。
试样No.16和No.17是第1热处理前的板厚在规定范围以外的例子。第1热处理前的板厚过薄时，抗拉强度不足；反之，第1热处理前的板厚过厚时，在第1热处理后的第2冷轧中，延伸率的降低较大，最终材料的延伸率不足。
试样No.18和No.19是第1热处理的加热温度在规定范围以外的例子。加热温度过低时，抗拉强度降低；温度过高时，延伸率和导电率不足。
试样No.20和No.21是第2热处理的加热温度在规定范围以外的例子。加热温度过低时，抗拉强度和导电率不足；加热温度过高时，抗拉强度大大降低。
试样No.22是未进行第3热处理的例子。此时，延伸率不足，同时容易残留大的翘曲。
试样No.23和No.24是第3热处理的加热温度在规定范围以外的例子。加热温度过低时，延伸率不足，同时翘曲的矫正效果不充分；温度过高时，强度和导电率会降低，变得不充分。
试样No.25和No.26是第3热处理时的负荷张力在规定范围以外的例子。负荷张力低时，虽然可以恢复延伸率，但翘曲的矫正效果不充分；负荷张力高时，会像试样No.26那样产生板断裂的危险。
                           表3  实施例和比较例的制造条件
  类别   试样No.   热处理前与最终材料的板厚比   第1热处理加热条件   第2热处理加热条件   第3热处理
  加热条件   负荷张力
  实施例1   1   1.50∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   450℃×1分钟   30N/mm2
  比较例   13   16   1.17∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   450℃×1分钟   30N/mm2
  14   17   2.67∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   450℃×1分钟   30N/mm2
  15   18   1.50∶1   550℃×1分钟   450℃×4h   450℃×1分钟   30N/mm2
  16   19   1.50∶1   1000℃×1分钟   450℃×4h   450℃×1分钟   30N/mm2
  17   20   1.50∶1   860℃×1分钟   350℃×4h   450℃×1分钟   30N/mm2
  18   21   1.50∶1   860℃×1分钟   600℃×5h   450℃×1分钟   30N/mm2
  19   22   1.50∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   无   无
  20   23   1.50∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   350℃×1分钟   30N/mm2
  21   24   1.50∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   600℃×1分钟   30N/mm2
  22   25   1.50∶1   860℃×1分钟   450℃×4h   450℃×1分钟   5N/mm2
23 26 1.50∶1 860℃×1分钟 450℃×4h 450℃×1分钟   300N/mm2产生板断裂
                        表4  实施例和比较例的测定结果
类别   试样No.   抗拉强度(N/mm2)   延伸率(％)   导电率(％IACS)   翘曲量(mm)
  实施例1   1   816   10   38   2
比较例   13   16   766   12   36   -
  14   17   817   7   36   -
  15   18   718   10   40   -
  16   19   820   4   34   -
  17   20   770   10   32   -
  18   21   664   12   41   -
  19   22   816   7   35   7
  20   23   814   7   35   6
  21   24   762   12   34   2
  22   25   812   10   38   6

Claims (5)

1.铜合金材料，含有：1.0～5.0质量％的Ni、0.2～1.0质量％的Si、1.0～5.0质量％的Zn、0.1～0.5质量％的Sn、0.003～0.3质量％的P，余量为Cu和不可避免的杂质，其中，所述Ni与所述Si、Zn和Sn中的每一种的质量比为，Ni/Si＝4～6、Zn/Ni≥0.5、以及Sn/Ni＝0.05～0.2。
2.根据权利要求1所述的铜合金材料，其中，所述的铜合金材料具有大于等于800N/mm2的抗拉强度。
3.根据权利要求1所述的铜合金材料，其中，所述的铜合金材料具有大于等于8％的延伸率。
4.根据权利要求1所述的铜合金材料，其中，所述的铜合金材料具有大于等于35％IACS的导电率。
5.权利要求1所述的铜合金材料的制造方法，包括下述工序：
制备具有与权利要求1所述相同组成和相同质量比的铜合金原料；
将上述铜合金原材料冷轧至最终产品目标厚度的1.3～1.7倍的厚度的第1冷轧工序；
将在第1冷轧工序中经过冷轧的材料加热至700～900℃后，以大于等于25℃/分钟的冷却速度冷却至小于等于300℃的第1热处理工序，；
将在第1热处理工序中处理后的材料冷轧至目标厚度的第2冷轧工序；
将在第2冷轧工序中冷轧后的材料加热至400～500℃并保持30分钟～10小时的第2热处理工序；
在长度方向上对在第2热处理工序中处理后的材料施加10～100N/mm2的张力的同时，在400～550℃加热保持10秒钟～3分钟的第3热处理工序。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102286714A (zh) * 2011-08-15 2011-12-21 江西理工大学 一种铜镍锡合金的制备方法
CN103608910A (zh) * 2011-07-22 2014-02-26 三菱综合材料株式会社 接合线用铜线材及接合线用铜线材的制造方法
CN108411150A (zh) * 2018-01-22 2018-08-17 公牛集团股份有限公司 插套用高性能铜合金材料及制造方法
CN110066940A (zh) * 2019-05-30 2019-07-30 安徽协同创新设计研究院有限公司 铁画线材
WO2020113352A1 (zh) * 2018-12-06 2020-06-11 宁波博威合金材料股份有限公司 高性能铜合金及其制备方法
CN111394611A (zh) * 2020-04-08 2020-07-10 公牛集团股份有限公司 一种耐磨高弹性铜合金插套材料及其制备方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4810704B2 (ja) * 2006-01-10 2011-11-09 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 耐応力腐食割れ性に優れたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金の製造法
JP4934493B2 (ja) * 2007-05-09 2012-05-16 古河電気工業株式会社 時効析出型合金ストリップの熱処理方法
KR20090042556A (ko) * 2007-10-26 2009-04-30 삼성전기주식회사 인쇄회로기판 및 그 제조방법
JP4930527B2 (ja) 2009-03-05 2012-05-16 日立電線株式会社 銅合金材及び銅合金材の製造方法
US9435016B2 (en) 2010-07-07 2016-09-06 Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. Cu-Ni-Si-based copper alloy plate having excellent deep drawing workability and method of manufacturing the same
KR101508451B1 (ko) 2010-12-13 2015-04-07 니폰 세이센 가부시키가이샤 구리 합금선 및 구리 합금 스프링
JP5743165B2 (ja) 2010-12-13 2015-07-01 株式会社 東北テクノアーチ 銅合金及び銅合金の製造方法
TWI461252B (zh) * 2010-12-24 2014-11-21 Murata Manufacturing Co A bonding method, a bonding structure, an electronic device, an electronic device manufacturing method, and an electronic component
JP5030191B1 (ja) * 2011-05-25 2012-09-19 三菱伸銅株式会社 深絞り加工性に優れたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板及びその製造方法
WO2012160684A1 (ja) * 2011-05-25 2012-11-29 三菱伸銅株式会社 深絞り加工性に優れたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系銅合金板及びその製造方法
JP5893528B2 (ja) * 2012-07-27 2016-03-23 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 無鉛はんだバンプ接合構造
KR101627696B1 (ko) 2015-12-28 2016-06-07 주식회사 풍산 자동차 및 전기전자 부품용 동합금재 및 그의 제조 방법

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956027A (en) * 1975-04-09 1976-05-11 Olin Corporation Processing copper base alloys
US4656003A (en) * 1984-10-20 1987-04-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Copper alloy and production of the same
US4594221A (en) 1985-04-26 1986-06-10 Olin Corporation Multipurpose copper alloys with moderate conductivity and high strength
JP2870780B2 (ja) * 1989-02-01 1999-03-17 日立電線株式会社 リードフレーム用高強度銅合金
JPH0324243A (ja) * 1989-06-21 1991-02-01 Kobe Steel Ltd Ｌｅｄリードフレーム用銅合金
JP2977845B2 (ja) 1990-01-30 1999-11-15 株式会社神戸製鋼所 ばね特性、強度及び導電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金
US5322575A (en) * 1991-01-17 1994-06-21 Dowa Mining Co., Ltd. Process for production of copper base alloys and terminals using the same
US5508001A (en) * 1992-11-13 1996-04-16 Mitsubishi Sindoh Co., Ltd. Copper based alloy for electrical and electronic parts excellent in hot workability and blankability
JPH0718356A (ja) * 1993-07-01 1995-01-20 Mitsubishi Electric Corp 電子機器用銅合金、その製造方法およびｉｃリードフレーム
JP3906472B2 (ja) 1996-02-05 2007-04-18 三菱伸銅株式会社 Ｎｉメッキ密着性に優れた銅合金
JP3407527B2 (ja) 1996-02-23 2003-05-19 日立電線株式会社 電子機器用銅合金材
JP3465541B2 (ja) 1997-07-16 2003-11-10 日立電線株式会社 リードフレーム材の製造方法
KR100515804B1 (ko) * 2001-02-20 2005-09-21 닛꼬 긴조꾸 가꼬 가부시키가이샤 고강도 티탄 구리 합금 및 그 제조법 및 그것을 사용한단자ㆍ커넥터
JP3797882B2 (ja) 2001-03-09 2006-07-19 株式会社神戸製鋼所 曲げ加工性が優れた銅合金板
JP4025632B2 (ja) * 2002-11-29 2007-12-26 日鉱金属株式会社 銅合金
DE10308779B8 (de) * 2003-02-28 2012-07-05 Wieland-Werke Ag Bleifreie Kupferlegierung und deren Verwendung
JP4112426B2 (ja) 2003-05-14 2008-07-02 三菱伸銅株式会社 めっき処理材の製造方法
JP4255330B2 (ja) 2003-07-31 2009-04-15 日鉱金属株式会社 疲労特性に優れたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金部材
JP4655834B2 (ja) 2005-09-02 2011-03-23 日立電線株式会社 電気部品用銅合金材とその製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103608910A (zh) * 2011-07-22 2014-02-26 三菱综合材料株式会社 接合线用铜线材及接合线用铜线材的制造方法
CN103608910B (zh) * 2011-07-22 2016-03-02 三菱综合材料株式会社 接合线用铜线材及接合线用铜线材的制造方法
TWI586448B (zh) * 2011-07-22 2017-06-11 三菱綜合材料股份有限公司 接合引線用銅裸線及接合引線用銅裸線之製造方法
CN102286714A (zh) * 2011-08-15 2011-12-21 江西理工大学 一种铜镍锡合金的制备方法
CN108411150A (zh) * 2018-01-22 2018-08-17 公牛集团股份有限公司 插套用高性能铜合金材料及制造方法
WO2020113352A1 (zh) * 2018-12-06 2020-06-11 宁波博威合金材料股份有限公司 高性能铜合金及其制备方法
CN110066940A (zh) * 2019-05-30 2019-07-30 安徽协同创新设计研究院有限公司 铁画线材
CN111394611A (zh) * 2020-04-08 2020-07-10 公牛集团股份有限公司 一种耐磨高弹性铜合金插套材料及其制备方法

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