DE102017003011A1

DE102017003011A1 - Kupferlegierungsblechwerkstoff und herstellungsverfahren für einen kupferlegierungsblechwerkstoff

Info

Publication number: DE102017003011A1
Application number: DE102017003011.1A
Authority: DE
Inventors: Kei Saegusa
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2017-10-05
Also published as: TW201736613A; JP6385382B2; CN110257666A; JP2017179567A; US10815557B2; KR102025464B1; KR20170113410A; US20170283924A1; CN107267802A; TWI649437B

Abstract

Ein Kupferlegierungsblechwerkstoff, der 0,5 bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5 bis 2,5% Masseanteil Co, 0,30 bis 1,2% Masseanteil Si und 0,0 bis 0,5% Masseanteil Cr enthält, wobei der Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen sind. Der Werkstoff erfüllt die Bedingungen 1,0 ≤ I{200}/I0{200} ≤ 5,0 und 5,0 μm ≤ GS ≤ 60,0 μm, und diese haben die Beziehung (Gleichung 1) 5,0 ≤ {(I{200}/I0{200})/GS} × 100 ≤ 21,0, wobei I{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene bezeichnet, I0{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene aus standardisiertem reinem Kupferpulver bezeichnet und GS (μm) eine durchschnittliche Kristallkorngröße bezeichnet. Eine elektrische Leitfähigkeit beträgt 43,5% bis 55,0% IACS und eine 0,2%-Dehngrenze beträgt 720 MPa bis 900 MPa.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kupferlegierungsblechwerkstoff vom Alterungshärtungstyp und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoff, der zur Verwendung in verschiedenen elektronischen Komponenten wie beispielsweise Verbindungsstücken/Steckverbindungen, Leiterplatinen, Anschlüssen, Relais und Schaltern geeignet ist und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Kupferlegierungsblechwerkstoffe für elektronische Werkstoffe, die für verschiedene elektronische Komponenten wie beispielsweise Verbindungsstücke/Steckverbindungen, Leiterplatinen, Anschlüsse, Relais und Schalter verwendet werden, müssen eine hohe Festigkeit erreichen, um der Belastung, der sie während dem Zusammensetzen oder dem Betrieb ausgesetzt sind, standzuhalten und sie müssen eine hohe Leitfähigkeit aufweisen um die Wärmeerzeugung aufgrund der Stromversorgung zu unterdrücken. Diese verschiedenen elektronischen Komponenten müssen ebenso sowohl eine hervorragende Pressumformbarkeit als auch eine gute Biegeumformbarkeit aufweisen, da diese Komponenten durch Ausstanzen und Biegen von Kupferlegierungsblechwerkstoffen für elektronische Werkstoffe in einem Presswerk ausgeformt werden, das im Allgemeinen ein direkter Abnehmer eines Kupferlegierungsherstellers ist.
In jüngster Zeit ist die Verkleinerung und die Dickenverringerung elektronischer Geräte rapide fortgeschritten, wodurch die Anforderungen an den Kupferlegierungsblechwerkstoff für elektronische Werkstoffe, der in verschiedenen elektronischen Komponenten in den elektronischen Geräten verwendet wird, gestiegen sind. Insbesondere bestehen die Anforderungen darin, dass der Kupferlegierungsblechwerkstoff ein hohes Festigkeitsniveau mit einer 0,2%-Dehngrenze von 720 MPa oder mehr, eine hohe Leitfähigkeit von 43,5% IACS oder mehr und eine 180°-Biegbarkeit mit R/t = 0 in einer Richtung parallel zu einer Walzrichtung (GW) und einer Richtung senkrecht zu der Walzrichtung (BW) aufweisen muss, und er muss auch eine weiter verbesserte Pressumformbarkeit aufweisen.
Jedoch besteht im Allgemeinen ein Zielkonflikt zwischen der Festigkeit und der Leitfähigkeit des Kupferlegierungsblechwerkstoffs, so dass ein mischkristallgehärteter Kupferlegierungsblechwerkstoff, der aus üblicher Phosphorbronze, Messing, Neusilber und ähnlichem gebildet ist, den Anforderungen nicht genügen kann. Deswegen sind in jüngster Zeit Kupferlegierungsblechwerkstoffe vom Alterungshärtungstyp, die diesen Anforderungen genügen können, vermehrt verwendet worden. Bei einem Kupferlegierungsblechwerkstoff vom Alterungshärtungstyp können feine Abscheidungen gleichmäßig verteilt werden und die Festigkeit der Legierungen kann durch eine Alterungsbehandlung des übersättigten Mischkristalls, der einer Lösungsglühbehandlung ausgesetzt wird, erhöht werden, und ebenso kann die Leitfähigkeit aufgrund einer Verringerung der Menge von Mischkristallbestandteilen in der Cu-Matrix (Basismaterial) verbessert werden.
Unter den Kupferlegierungsblechwerkstoffen vom Alterungshärtungstyp ist ein Cu-Ni-Si-basierter Kupferlegierungsblechwerkstoff (eine sogenannte Corson-Legierung) eine der Legierungen, die in den Fachkreisen als ein Kupferlegierungsblechwerkstoff mit einer guten Balance zwischen der Festigkeit und der Leitfähigkeit Aufmerksamkeit auf sich zieht. Diese Kupferlegierung ist dafür bekannt, dass sie die erhöhte Festigkeit und Leitfähigkeit aufgrund der Ablagerung feiner Teilchen der Ni-Si-basierten intermetallischen Verbindung in der Matrix (Basismaterial) aufweist.
Da jedoch die Cu-Ni-Si-basierte Kupferlegierung die erhöhte Festigkeit aufweist, ist die Biegeumformbarkeit nicht notwendigerweise zufriedenstellend. Im Allgemeinen weist ein Kupferlegierungsblech neben dem Zielkonflikt in der Beziehung zwischen der Festigkeit und der Leitfähigkeit, wie es oben beschrieben wurde, auch einen Zielkonflikt in der Beziehung zwischen der Festigkeit und der Biegeumformbarkeit auf. Deswegen neigt die Cu-Ni-Si-basierte Kupferlegierung zu einer Abnahme in der Biegeumformbarkeit, wenn die Festigkeit unter Verwendung eines Verfahrens, das die Zusatzmenge der gelösten Elemente Ni und Si einer solchen Legierung erhöht oder unter Verwendung eines Verfahrens, das den Umformgrad des Glattwalzens nach der Alterungsbehandlung erhöht, gesteigert wird. Aus diesem Grund war es ein extrem schwieriges Problem, Kupferlegierungsblechwerkstoffe zu entwickeln, die sowohl die hohe Festigkeit als auch die hohe Leitfähigkeit und die gute Biegeumformbarkeit erreichen und die weiter eine verbesserte Pressumformbarkeit aufweisen.
Die Kupferlegierungsblechwerkstoffe, die dieses Problem lösen können, können Berylliumkupfer enthalten. Jedoch kann diese Legierung während der Verarbeitung Staubteilchen erzeugen, die eine Karzinogenität aufweisen und die eine große Umweltbelastung aufweisen können. Deswegen ist jüngstens eine große Nachfrage nach der Entwicklung von alternativen Werkstoffen bei der elektronischen Geräteherstellung entstanden.
In den letzten Jahren ist ein Verfahren zur Verbesserung der Biegeumformbarkeit durch die Regulierung der Kristallorientierung vorgeschlagen worden, um diese Probleme der Festigkeit und der Biegeumformbarkeit des Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoffs zu lösen. Zum Beispiel hat Patentdokument 1 erfolgreich sowohl die hohe Festigkeit als auch die verbesserte Biegeumformbarkeit erreicht, indem vor dem Behandlungsschritt des Lösungsglühens ein Vorglühen unter angemessenen Bedingungen ausgeführt wird und dann der Behandlungsschritt des Lösungsglühens ausgeführt wird um ein Flächenverhältnis verschiedener Kristallorientierungen, wie beispielsweise eine Würfelorientierung und eine Messingorientierung, zu regulieren.
Weiter wurde in Patentdokument 2 erfolgreich sowohl die hohe Festigkeit als auch die hohe Leitfähigkeit und die verbesserte Biegeumformbarkeit erreicht, indem vor dem Behandlungsschritt des Lösungsglühens ein Zwischenglühen unter geeigneten Bedingungen ausgeführt wurde und nach dem sich daran anschließenden Lösungsglühen ein Verhältnis einer {200} Kristallebene (sogenannte Würfelorientierung) erhöht wurde und in dem weiter eine durchschnittliche Zwillingskristalldichte in dem Kristallkorn erhöht wurde. Weiter wurde in Patentdokument 3 erfolgreich die verbesserte Biegeumformbarkeit erreicht, während die hohe Festigkeit beibehalten wurde, indem ein Verhältnis einer {200} Kristallebene und einer {422} Kristallebene reguliert wurde. Weiter wurde in Patentdokument 4 erfolgreich die verbesserte Biegeumformbarkeit erhalten, während die hohe Festigkeit und die hohe Leitfähigkeit beibehalten wurde, indem die Würfelorientierung ({200} Kristallebene) und die Kristallkorngröße reguliert wurde.
[Zitierliste]
[Patentdokumente]

[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (KOKAI) Nr. 2012-197503 A1
[Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (KOKAI) Nr. 2010-275622 A1
[Patentdokument 3] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (KOKAI) Nr. 2010-90408 A1
[Patentdokument 4] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (KOKAI) Nr. 2006-152392 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch liegt der Fokus des in Patentdokument 1 offenbarten Verfahrens auf der Entwicklung der {200} Kristallebene, so dass das Gleichgewicht zwischen der {200} Kristallebene und der Korngröße verloren gehen kann und sich die Abmessungen während des Pressverfahrens verschlechtern können. Dies ist ein ernstes Problem für diejenigen, die Pressverfahren durchführen und die Abnehmer der hergestellten Kupferlegierungen sind, was zu dem Problem führt, dass die meisten Werkstoffe nach dem Pressverfahren entsorgt werden müssen, da die Werkstoffe nicht in die von den Herstellern von elektronischen Komponenten geforderten Maßtoleranzen fallen und die Abnehmer derjenigen sind, die Pressverfahren durchführen. Um dem Problem entgegenzutreten kann eine wiederkehrende Instandhaltung der Schneidkante der Form durchgeführt werden, aber dies erfordert ein Anhalten der Pressform und ein Auseinandernehmen der Form während des Pressverfahrens, so dass es zu einer starken Abnahme der Produktivität kommt.
Weiter liegt in den in den Patentdokumenten 2 und 3 offenbarten Verfahren der Fokus auf der Regulierung des Verhältnisses zwischen der {200} Kristallebene und der {422} Kristallebene, so dass das Gleichgewicht zwischen der {200} Kristallebene und der Korngröße nicht passend ist und die Maßhaltigkeit während der Pressbearbeitung extrem schlecht ist.
Obwohl der Fokus der in Patentdokument 4 offenbarten Methode auf der Regulierung der Würfelausrichtung und der Kristallkorngröße liegt, zieht es die Pressumformbarkeit nicht in Betracht, und wenn dieses Herstellungsverfahren verwendet wird, wird die Maßhaltigkeit während des Pressverfahrens sehr schlecht sein.
Angesichts der oben genannten Probleme besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoff bereitzustellen, der sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Leitfähigkeit und eine verbesserte Biegeumformbarkeit aufweist und der eine verbesserte Pressumformbarkeit aufweist und ein Herstellungsverfahren für den Kupferlegierungsblechwerkstoff bereitzustellen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse intensiver Studien zur Lösung der oben genannten Probleme haben die vorliegenden Erfinder ihren Fokus auf einen Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoff gelegt, der Co und Cr enthält. Im Folgenden haben die vorliegenden Erfinder ihre Studien an dem Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoff, der Co und Cr enthält, fortgeführt und sie haben herausgefunden, dass es zum Erreichen der kombinierten Eigenschaften der hohen Festigkeit, der hohen Leitfähigkeit, der verbesserten Biegeumformbarkeit und der verbesserten Pressumformbarkeit wichtig ist, ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen der {200} Kristallebene und der Kristallkorngröße in der Kupferlegierung zu haben, die eine Zusammensetzung aufweist, die 0,5 bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5 bis 2,5% Masseanteil Co, 0,3 bis 1,2% Masseanteil Si und 0,0 bis 05% Masseanteil Cr enthält, wobei der Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen sind, und sie haben die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der oben genannten Erkenntnisse gemacht worden. Gemäß einem Aspekt wird ein Kupferlegierungsblechwerkstoff bereitgestellt, der eine Zusammensetzung aufweist, die 0,5 bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5 bis 2,5% Masseanteil Co, 0,30 bis 1,2% Masseanteil Si und 0,0 bis 0,5% Masseanteil Cr und als Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei der Kupferlegierungsblechwerkstoff die Beziehungen 1,0 I{200}/I₀{200} ≤ 5,0 und 5,0 μm ≤ GS ≤ 60,0 μm erfüllt, wobei diese die folgende Beziehung (Gleichung 1) erfüllen: 5,0 ≤ {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 ≤ 21,0, wobei I{200} eine Röntgenstrahlbeugeintensität einer {200} Kristallebene auf der Blechoberfläche bezeichnet, I₀{200} eine Röntgenstrahlbeugeintensität einer {200} Kristallebene aus standardisiertem reinem Kupferpulver bezeichnet und GS (μm) eine mittels einem Schneideverfahren JIS H 0501 bestimmte durchschnittliche Kristallkorngröße bezeichnet, und wobei der Kupferlegierungsblechwerkstoff eine Leitfähigkeit von 43,5% IACS oder mehr und 55,0% IACS oder weniger und eine 0,2%-Dehngrenze von 720 MPa oder mehr und 900 MPa oder weniger aufweist.
In einer Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Kupferlegierungsblechwerkstoff weiter insgesamt bis zu 0,5% Masseanteil eines oder mehrerer Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Mg, Sn, Ti, Fe Zn und Ag ausgewählt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für eine Kupferlegierungsblechwerkstoff bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist: Schmelzen und Gießen eines Kupferlegierungsrohstoffs, der eine Zusammensetzung aufweist, die 0,5% bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5 bis 2,5% Masseanteil Co, 0,30 bis 1,2% Masseanteil Si und 0,0 bis 0,5% Masseanteil Cr aufweist, wobei der Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen sind; Warmwalzen des Werkstoffs während die Temperatur von 950°C auf 400°C verringert wird; Kaltwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 30% oder mehr; Vorglühen des Werkstoffs durch das Ausführen einer Wärmebehandlung zum Zweck der Ablagerung bei einer Heiztemperatur von 350°C bis 500°C für 5,0 bis 9,5 Stunden (Berechnungsformel (Gleichung 2): t = 38,0 × exp(–0,004 K) ist für die Zeit des Vorglühschritts (t) und einer Temperatur K (°C) erfüllt); Kaltwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 70% oder mehr; Lösungsglühen des Werkstoffs bei einer Heiztemperatur von 700° bis 980°C; Alterungshärtebehandlung des Werkstoffs bei 350° bis 600°C und Kaltglattwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 10% oder mehr, und 40% oder weniger, wobei die Produktionsbedingungen derart angepasst sind, dass zwischen einem Umformgrad a in dem Kaltglattwalzschritt, I{200}/I₀{200} nach dem Kaltglattwalzschritt und einer Temperatur K (°C) in dem Vorglühschritt die Berechnungsformel (Gleichung 3): K = 4,5 × (I{200}/I₀{200} × exp(0,049a) + 76,3) erfüllt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für den Kupferlegierungsblechwerkstoff enthält der Kupferlegierungsblechwerkstoff weiter insgesamt bis zu 0,5% Masseanteil eines oder mehrerer Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Mg, Sn, Ti, Fe, Zn und Ag ausgewählt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoff bereitzustellen, der sowohl eine hohe Festigkeit, als auch eine hohe Leitfähigkeit und eine verbesserte Biegeumformbarkeit erreicht und der eine verbesserte Pressumformbarkeit aufweisen kann und ein Herstellungsverfahren für den Kupferlegierungsblechwerkstoff bereitzustellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm von Herstellungsschritten gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
2 ist ein Graph, der eine Gleichung für Materialeigenschaften gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Graph, der eine Gleichung für Herstellungsschritte gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht zur Erklärung eines Presstestverfahrens; und
5 ist eine schematische Ansicht zur Erklärung eines Auswertungsverfahrens einer Bruchoberfläche nach dem Pressen.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupferlegierungsblechwerkstoffs beschrieben. Der erfindungsgemäße Kupferlegierungsblechwerkstoff bezieht sich auf einen Kupferlegierungsblechwerkstoff, der eine Zusammensetzung aufweist, die 0,5% bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5%-bis 2,5% Masseanteil Co, 0,3% bis 1,2% Masseanteil Si, 0,0% bis 0,5 % Masseanteil Cr und als Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei der Kupferlegierungsblechwerkstoff eine Kristallorientierung aufweist, die die Gleichung 1,0 ≤ I{200}/I₀{200} ≤ 5,0 erfüllt, wobei I₀{200} eine Röntgenstrahlbeugeintensität einer {200} Kristallebene auf der Blechoberfläche bezeichnet; und I{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene aus standardisiertem reinem Kupferpulver bezeichnet.
Weiter weist der Kupferlegierungsblechwerkstoff eine durchschnittliche Kristallkorngröße GS von 5,0 μm bis 60,0 μm, vorzugsweise 10 μm bis 40 μm auf, die durch eine Unterscheidung der Kristallkorngrenze von der Zwillingsgrenze auf der Oberfläche des Kupferlegierungsblechwerkstoffs und durch Verwendung des Schneideverfahrens von JIS H 0501 ohne Einschluss der Zwillingsgrenze bestimmt wurde und er weist die für die Kristallorientierung und die durchschnittliche Kristallkorngröße folgende Beziehung auf: 5,0 ≤ {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 ≤ 21,0. Die Leitfähigkeit eines solchen Kupferlegierungsblechwerkstoffs beträgt 43,5% IACS oder mehr, und 55,0% IACS oder weniger, und in weiteren Ausführungsformen 44,5% IACS bis 52,5% IACS, und insbesondere 46,0% IACS bis 50,0% IACS. Die 0,2%-Dehngrenze beträgt 720 MPa oder mehr und 900 MPa oder weniger und in weiteren Ausführungsformen 760 bis 875 MPa und weiter bevorzugt 800 bis 850 MPa. Im Folgenden werden der Kupferlegierungsblechwerkstoff und sein Herstellungsverfahren ausführlich beschrieben.
(Zusammensetzung der Legierung)
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupferlegierungsblechwerkstoffs weist einen Cu-Ni-Co-Si-Cr-basierten Kupferlegierungsblechwerkstoff auf, der Cu, Ni, Co und Si enthält und der weiter für das Gießen unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Ni, Co und Si bilden beim Durchführen einer angemessenen Wärmebehandlung Ni-Co-Si-basierte intermetallische Verbindungen und können die hohe Festigkeit erreichen, ohne die Leitfähigkeit zu verschlechtern.
Um die von der vorliegenden Erfindung angestrebte hohe Festigkeit und die hohe Leitfähigkeit zu erreichen, sind Ni und Co in den Mengen von ungefähr 0,5% bis ungefähr 2,5% Masseanteil an Ni und ungefähr 0,5% bis 2,5% Masseanteil an Co erforderlich und vorzugsweise werden ungefähr 1,0% bis ungefähr 2,0% Masseanteil Ni und ungefähr 1,0% bis ungefähr 2,0% Masseanteil an Co verwendet und weiter bevorzugt werden ungefähr 1,2% bis ungefähr 1,8 Masseanteil an Ni und ungefähr 1,2% bis ungefähr 1,8% Masseanteil an Co verwendet. Wenn jedoch die Mengen an Ni und Co jeweils weniger als 0,5% Masseanteil betragen, wird keine gewünschte Festigkeit erhalten, und wenn umgekehrt die Mengen von Ni und Co mehr als ungefähr 2,5% Masseanteil betragen, kann zwar die hohe Festigkeit erreicht werden, aber die Leitfähigkeit wird beträchtlich verringert und weiter wird die Warmwalzumformbarkeit verringert, was beides nicht erwünscht ist. Um die angestrebte Festigkeit und Leitfähigkeit zu erreichen, wird Si in einer Menge von ungefähr 0,30% bis ungefähr 1,2% Masseanteil und vorzugsweise ungefähr 0,5% bis ungefähr 0,8% Masseanteil benötigt. Wenn jedoch die Menge an Si weniger als 0,3% Masseanteil beträgt, wird die gewünschte Festigkeit nicht erhalten, und wenn sie mehr als 1,2% Masseanteil beträgt, kann zwar die hohe Festigkeit erhalten werden, aber die Leitfähigkeit wird erheblich verringert und weiter wird die Warmwalzumformbarkeit verringert, was beides nicht erwünscht ist.
(Masseverhältnis von (Ni + Co)/Si)
Die durch Ni, Co und Si gebildeten Ni-Co-Si-basierten Abscheidungen werden als intermetallische Verbindungen betrachtet, die auf (Co + Ni) Si basieren. Jedoch wird das gesamte Ni, Co und Si in der Legierung nicht immer durch die Alterungshärtebehandlung abgeschieden, und ein Teil von ihnen ist in einem Mischkristallzustand in der Cu-Matrix vorhanden. Ni und Si in dem Mischkristallzustand erhöhen etwas die Festigkeit des Kupferlegierungsblechwerkstoffs, aber diese Wirkung ist im Vergleich zu dem Abscheidungszustand kleiner, und kann auch ein Faktor bei der Verringerung der Leitfähigkeit sein. Deswegen ist es bevorzugt, dass das Verhältnis des Gehalts von Ni, Co und Si so nahe wie möglich an dem Verhältnis der Zusammensetzung der Abscheidung (Ni + Co) Si ist. Dementsprechend wird das Masseverhältnis [Ni + Co]/Si vorzugsweise auf 3,5 bis 6,0 und weiter bevorzugt auf 4,2 bis 4,7 gesetzt.
(Menge von zugesetztem Cr)
In der vorliegenden Erfindung wird Cr vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0,0% bis ungefähr 0,5% Masseanteil und vorzugsweise ungefähr 0,09% bis ungefähr 0,5% Masseanteil und weiter bevorzugt ungefähr 0,1% bis ungefähr 0,3% Masseanteil zu der Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierung, die wie es oben erwähnt wurde, Co enthält, zugesetzt. Cr kann durch eine geeignete Wärmebehandlung als Cr alleine oder als eine Verbindung mit Si in der Cu-Matrix abgeschieden werden, wodurch die Leitfähigkeit erhöht wird ohne dass die Festigkeit verschlechtert wird. Wenn jedoch die Menge an Cr mehr als ungefähr 0,5% Masseanteil beträgt wird dies unerwünschte grobe Einschlüsse verursachen, die nicht zu der Festigung beitragen, so dass sich die Umformbarkeit und die Beschichtungseigenschaften verschlechtern.
(Weitere zugesetzte Elemente)
Der Zusatz gewisser Mengen an Mg, Sn, Ti, Fe Zn und Ag ist wirkungsvoll für die Verbesserung der Herstellbarkeit, einschließlich der Verbesserung der Beschichtungseigenschaften und der Verbesserung der Warmwalzumformbarkeit aufgrund der Verbesserung der Struktur des Rohlings. Deswegen kann in Abhängigkeit von den erwünschten Eigenschaften eines oder mehrere dieser Elemente wahlweise zu der Cu-Ni-Si-basierten Kupferlegierung, die, wie oben erwähnt ist, Co enthält, zugefügt werden. In einem solchen Fall kann die gesamte Menge dieser Elemente maximal ungefähr 0,5% Masseanteil und vorzugsweise ungefähr 0,01% bis 0,1% Masseanteil betragen. Wenn die Gesamtmenge dieser Elemente ungefähr 0,5% Masseanteil überschreitet, wird die Abnahme in der Leitfähigkeit und die Verschlechterung in der Fertigbarkeit erheblich sein, was nicht bevorzugt ist.
Der Durchschnittsfachmann wird verstehen können, dass die einzelnen Mengen der zugesetzten Elemente in Abhängigkeit von der Kombination der zugesetzten Elemente verschieden sein können. In einer Ausführungsform weisen die einzelnen Mengen zum Beispiel 0,5% oder weniger Mg, 0,5% oder weniger Sn, 0,5% oder weniger Ti, 0,5% oder weniger Fe, 0,5% oder weniger Zn und 0,5% oder weniger Ag auf, sie sind aber nicht darauf beschränkt. Es sei bemerkt, dass die Kupferlegierungsblechwerkstoffe der vorliegenden Erfindung nicht auf diejenigen beschränkt sind, die diese oberen Grenzwerte aufweisen, solange sie eine Kombination der zugesetzten Elemente oder zugesetzte Mengen der Elemente aufweisen, so dass die schließlich erhaltenen Kupferlegierungsblechwerkstoffe die 0,2%-Dehngrenze von 720 MPa oder mehr und 900 MPa oder weniger beibehalten können und eine Leitfähigkeit von 43,5% IACS oder mehr und von 55,0% IACS oder weniger aufweisen können.
Das Herstellungsverfahren für den Kupferlegierungsblechwerkstoff weist die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte auf:
Schmelzen und Gießen eines Kuperlegierungsrohstoffs, der die oben genannte Zusammensetzung aufweist;
Warmwalzen des Werkstoffs, während die Temperatur von 950°C auf 400°C verringert wird;
Kaltwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 30% oder mehr (im Folgenden wird dieser Schritt als „erster Walzschritt” bezeichnet);
Vorglühen des Werkstoffs durch das Ausführen einer Wärmebehandlung zum Zweck der Ablagerung bei einer Heiztemperatur von 350° bis 500°C für 5,0 bis 9,5 Stunden;
Kaltwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 70% oder mehr (im Folgenden wird dieser Schritt als „zweiter Walzschritt” bezeichnet);
Lösungsglühen des Werkstoffs bei einer Heiztemperatur von 700° bis 980°C für 10 Sekunden bis 10 Minuten;
Alterungshärtebehandlung des Werkstoffs bei 350° bis 600°C für 1 bis 20 Stunden; und schließlich
Kaltglattwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 10% oder mehr und 40% oder weniger (im Folgenden wird dieser Schritt auch als „Glattwalzschritt” bezeichnet),
wobei die Produktionsbedingungen derart angepasst sind, dass zwischen einem Umformgrad a in dem Kaltglattwalzschritt, I{200}/I₀{200} nach dem Kaltglattwalzschritt und einer Temperatur K (°C) in dem Vorglühschritt die Berechnungsformel (Gleichung 3): K = 4,5 × (I{200}/I₀{200} × exp(0,049a) + 76,3) erfüllt ist, und zwischen der Zeit des Vorglühschritts (t) und der Temperatur K (°C) die Berechnungsformel (Gleichung 2) t = 38,0 × exp(–0,004 K) erfüllt ist.
Nach dem Glattwalzschritt kann eine Wärmebehandlung (Niedrigtemperaturglühen) wahlweise bei 150° bis 550°C durchgeführt werden. Dies kann zu einer Verringerung der Restspannung in dem Kupferlegierungsblechwerkstoff bei einer kleinen Abnahme in der Festigkeit führen, wodurch der Federgrenzwert und die Relaxationsbeständigkeit verbessert werden.
Nach dem Warmwalzen kann ein Oberflächenfräsen bei Bedarf ausgeführt werden, und nach der Wärmebehandlung kann bei Bedarf Beizen, Polieren und Entfetten durchgeführt werden. Dies kann einfach vom Durchschnittsfachmann ausgeführt werden. Als Nächstes werden diese Schritte ausführlich beschrieben.
(Schmelz- und Gießschritt)
Eine Platte wird durch Schmelzen des Kupferlegierungsrohstoffs und daran anschließendes Gießen mittels kontinuierlichem Gießen oder semi-kontinuierlichen Gießen gemäß einem allgemeinen Schmelz- und Gießverfahren für Kupferlegierungsblechwerkstoffe hergestellt. Zum Beispiel können Rohstoffe wie beispielsweise Elektrolytkupfer, Ni, Si, Co und Cr zuerst unter Verwendung eines atmosphärischen Schmelzofens geschmolzen werden, um ein geschmolzenes Metall mit der gewünschten Zusammensetzung zu erhalten, und dann kann das geschmolzene Metall in einen Rohling gegossen werden. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann eines oder mehrere der Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Mg, Sn, Ti, Fe, Zn und Ag ausgewählt sind, in der Menge von bis zu insgesamt 0,5% Masseanteil enthalten sein.
(Warmwalzschritt)
Das Warmwalzen wird auf dieselbe Weise ausgeführt wie bei dem allgemeinen Kupferlegierungsherstellungsverfahren. Das Warmwalzen der Platte wird in mehreren Durchläufen durchgeführt, während die Temperatur von 950°C auf 400°C verringert wird. Es sei bemerkt, dass das Warmwalzen in einem oder mehreren Durchläufen bei einer Temperatur von weniger als 600°C durchgeführt wird. Die Gesamtwalzrate kann vorzugsweise ungefähr 80% oder mehr betragen. Nach dem Warmwalzen ist es bevorzugt, dass schnelles Abkühlen durch Wasserkühlen oder ähnliches durchgeführt wird. Nach dem Warmwalzen wird ein Oberflächenfräsen oder ein Beizen durchgeführt, falls dies notwendig ist.
(Erster Walzschritt)
Der erste Walzschritt kann auf dieselbe Weise durchgeführt werden wie das allgemeine Walzverfahren für Kupferlegierungen und eine Walzrate von 30% oder mehr ist ausreichend. Wenn jedoch die Walzrate zu hoch ist, muss der Grad der Verarbeitung in dem zweiten Walzschritt unvermeidlich verringert werden. Deswegen sollte die Walzrate vorzugsweise 50% bis 80% betragen.
(Vorglühschritt)
Dann wird das Vorglühen ausgeführt um die Würfelorientierung in dem folgenden Schritt des Lösungsglühens auszubilden. In dem herkömmlichen Verfahren wird das Vorglühen bei 400° bis 650°C für 1 bis 20 Stunden durchgeführt, um Ni, Co, Si, Cr und ähnliches abzuscheiden. Jedoch sind solche Herstellungsbedingungen unzulänglich um sowohl die angestrebte hohe Festigkeit, als auch die hohe Leitfähigkeit, die verbesserte Biegeumformbarkeit und die verbesserte Presseigenschaft, die von der vorliegenden Erfindung angestrebt sind, zu erreichen.
Die vorliegenden Erfinder haben die Vereinbarkeit dieser verschiedenen Eigenschaften untersucht und sie haben herausgefunden, dass sowohl die hohe Festigkeit, als auch die hohe Leitfähigkeit, die verbesserte Biegeumformbarkeit und die verbesserte Pressumformbarkeit nur in dem Fall erreicht werden können, indem ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Kristallkorngroße (GS) und der {200} Kristallebene auf der Blechoberfläche in dem Endprodukt (nach dem Glattwalzschritt) besteht. Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass das Gleichgewicht zwischen der 0,2%-Dehngrenze, der Leitfähigkeit, der Biegeumformbarkeit und der Pressumformbarkeit hervorragend ist, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: 1,0 ≤ I{200}/I₀{200} ≤ 5,0 und 5,0 μm ≤ GS ≤ 60,0 μm, und 5,0 ≤ {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 ≤ 21,0 (Gleichung 1), wobei in den Beziehungen I{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene auf der Blechoberfläche bezeichnet, I₀{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene auf standardisiertem reinem Kupferpulver bezeichnet, und GS (μm) eine mittels des Schneideverfahrens JIS H 0501 bestimmte durchschnittliche Kristallkorngröße bezeichnet.
Um das Endprodukt, das die Gleichung 1 erfüllt, herzustellen, müssen Herstellungsschritte entwickelt werden, die die Kristallkorngröße und die {200} Kristallebene nach dem Glattwalzschritt regulieren. Der Durchschnittsfachmann wird die Kristallkorngröße nach dem Glattwalzschritt einfach regulieren können, indem er die Temperatur und die Zeit der Lösungsglühbehandlung steuert. Für das Verfahren zur Regulierung der {200} Kristallebene nach dem Glattwalzschritt ist es allgemein bekannt, dass je größer die Menge an Abscheidungen nach dem Vorglühschritt ist, umso stärker die Ausbildung der {200} Kristallebene in dem folgenden Lösungsglühschritt bewirkt wird und dass der höhere Umformgrad zu der Entwicklung einer Walztextur mit der {220} Kristallebene als hauptsächlicher Orientierungskomponente und somit zu einer Abnahme in der {200} Kristallebene führt. Um die {200} Kristallebene in dem Endprodukt zu regulieren müssen somit die Bedingungen des Vorglühschritts und des Glattwalzschritts optimiert werden.
Was die Herstellungsbedingungen in dem Vorglühschritt und in dem Glattwalzschritt betrifft, so haben die Erfinder die {200} Kristallebene in dem Endprodukt unter verschiedenen Herstellungsbedingungen ausgewertet und sie haben herausgefunden, dass die Gleichung 1 erfüllt sein kann, wenn das Produkt derart hergestellt wird, dass die Beziehung K = 4,5 × (I{200}/I₀{200} × exp(0,049a) + 76,3) (Gleichung 3) zwischen dem Umformgrad a in dem Glattwalzschritt, I{200}/I₀{200} nach dem Glattwalzschritt und einer Temperatur K (°C) in dem Vorglühschritt erfüllt ist (die Vorglühzeit t muss die Gleichung t = 38,0 × exp(–0,004 K) erfüllen, mit der Temperatur K (°C) in dem Vorglühschritt).
(Zweiter Walzschritt)
Als Nächstes wird das zweite Walzen durchgeführt. Das zweite Walzen wird auf dieselbe Art durchgeführt wie das allgemeine Walzverfahren für die Kupferlegierung und die Walzrate ist vorzugsweise 70% oder mehr.
(Lösungsglühschritt)
Bei der Lösungsglühbehandlung wird ein Heizen bei einer erhöhten Temperatur von ungefähr 700° bis ungefähr 980°C für 10 Sekunden bis 10 Minuten durchgeführt um einen Mischkristall einer Co-Ni-Si-basierten Verbindung in der Cu-Matrix zu ermöglichen, während gleichzeitig die Cu-Matrix rekristallisiert. In diesem Schritt werden die Rekristallisierung und die Bildung der {200} Kristallebene ausgeführt, aber zur Lösung des Problems der vorliegenden Erfindung ist es sehr wichtig, die Kristallkorngröße in diesem Schritt zu regulieren, wie dies oben beschrieben wurde. Die Regulierung der Kristallkorngröße wird dadurch durchgeführt, dass die Temperatur und die Zeit der Lösungsglühbehandlung reguliert werden, wie es oben beschrieben wurde. Die Kristallkorngröße variiert in Abhängigkeit von der Kaltwalzrate und der chemischen Zusammensetzung vor der Lösungsglühbehandlung. Jedoch wird der Durchschnittsfachmann ohne Weiteres die Verweildauer und die zu erreichende Temperatur auf der Grundlage der vorher experimentell bestimmten Beziehung zwischen dem Wärmemuster der Lösungsglühbehandlung und der Kristallkorngröße für die Legierung mit der jeweiligen Zusammensetzung in einem Temperaturbereich von 700° bis 980°C setzen.
Insbesondere können die Festigkeit und die Leitfähigkeit dadurch effizient erhöht werden, dass eine Abkühlung von ungefähr 400°C auf Raumtemperatur bei einer Kühlrate von ungefähr 10°C oder mehr pro Sekunde und vorzugsweise ungefähr 15°C oder mehr pro Sekunde und weiter bevorzugt ungefähr 20°C oder mehr pro Sekunde durchgeführt wird. Wenn jedoch die Kühlrate zu hoch ist, kann keine ausreichende Wirkung, welche die Festigkeit erhöht, erhalten werden. Deswegen kann die Kühlrate vorzugsweise 30°C oder weniger pro Sekunde und weiter bevorzugt ungefähr 25°C oder weniger pro Sekunde betragen. Die Kühlrate kann durch ein beliebiges dem Durchschnittsfachmann bekanntes Verfahren angepasst werden. Im Allgemeinen kann eine verringerte Menge von Wasser pro Zeiteinheit eine verringerte Kühlrate verursachen. Deswegen kann die Erhöhung der Kühlrate zum Beispiel durch eine Erhöhung der Anzahl der Wasserkühldüsen oder durch eine Erhöhung der Wassermenge pro Zeiteinheit erhalten werden. Die hier verwendete „Kühlrate” bezieht sich auf einen Wert (°C/s) der aus der Gleichung: „(Lösungsglühtemperatur – 400)(°C)/Kühlzeit (s)” basierend auf der gemessenen Kühlzeit von der Lösungsglühtemperatur (700° bis 980°C) auf 400°C berechnet wird.
(Alterungsbehandlungsschritt)
Der Alterungsbehandlungsschritt kann auf dieselbe Weise durchgeführt werden wie bei dem allgemeinen Herstellungsverfahren für Kupferlegierungen. Zum Beispiel kann die Alterungsbehandlung dadurch ausgeführt werden, dass die in dem Lösungsglühschritt lösungsgeglühte Ni-Co-Si-Verbindung in einem Temperaturbereich von ungefähr 350° bis ungefähr 600°C für ungefähr 1 bis 20 Stunden erwärmt wird, um die lösungsgeglühte Komponente als feine Partikel abzuscheiden. Die Alterungsbehandlung kann die Festigkeit und die Leitfähigkeit erhöhen.
(Glattwalzschritt)
Nach der Alterung kann ein Kaltwalzen durchgeführt werden um nach dem Altern eine höhere Festigkeit zu erreichen. In diesem Fall muss der Kaltwalzschritt unter solchen Bedingungen ausgeführt werden, dass die Walzrate für das Glattwalzen 10% oder mehr und 40% oder weniger beträgt und darüber hinaus zwischen dem Umformgrad a in dem Glattwalzschritt, I{200}/I₀ {200} nach dem Glattwalzschritt und einer Temperatur K (°C) in dem Vorglühschritt, wie es oben beschrieben wurde, die Beziehung (Gleichung 3): K = 4,5 × (I{200}/I₀{200} × exp(0,049a) + 76,3) erfüllt ist. Die endgültige Blechdicke kann vorzugsweise ungefähr 0,05 bis 1,0 mm und bevorzugter 0,08 bis 0,5 mm betragen.
(Niedrigtemperaturglühschritt)
Wenn das Kaltwalzen nach dem Altern durchgeführt wird, kann wahlweise nach dem Kaltwalzen ein Spannungsarmglühen (Niedrigtemperaturglühen) durchgeführt werden. Das kann die verbleibende Spannung in dem Kupferlegierungswerkstoff verringern und den Federgrenzwert und die Relaxationsbeständigkeit bei einer kleinen Abnahme in der Festigkeit verbessern. Die Heiztemperatur wird vorzugsweise auf 150° bis 550°C gesetzt. Wenn die Heiztemperatur zu hoch ist, wird ein Erweichen in einer kurzen Zeit auftreten, so dass tendenziell eine Schwankung in den Eigenschaften auftreten wird. Wenn auf der anderen Seite die Heiztemperatur zu niedrig ist, kann die Verbesserung der oben genannten Eigenschaften nicht ausreichend erreicht werden. Die Heizzeit kann vorzugsweise mindestens 5 Sekunden betragen, und gute Resultate werden normalerweise innerhalb einer Stunde erhalten.
Außerdem würde der Durchschnittsfachmann verstehen, dass zwischen den verschiedenen Schritten bei Bedarf ein beliebiger Schritt wie beispielsweise ein Schleifen zum Entfernen von Zunder auf der Oberfläche, Polieren und Kugelstrahlbeizen durchgeführt werden kann.
BEISPIELE
Obwohl im Folgenden Beispiele des erfindungsgemäßen Kupferlegierungsblechwerkstoffs und des erfindungsgemäßen Verfahrens zu dessen Herstellung ausführlich beschrieben werden, dienen diese Beispiele dazu, ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile bereitzustellen und beabsichtigen in keiner Weise, die vorliegende Erfindung zu beschränken.
Die Kupferlegierungen mit verschiedenen Komponentenzusammensetzungen, wie sie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt sind, wurden bei 1100°C oder höher unter Verwendung eines Hochfrequenzschmelzofens gemäß dem in 1 gezeigten Flussdiagramm geschmolzen und in Rohlinge gegossen, von denen jeder eine Dicke von 25 mm aufwies. Jeder Rohling wurde dann auf 400° bis 950°C erwärmt und dann auf eine Dicke von 10 mm warmgewalzt und sofort abgekühlt. Um Zunder auf der Oberfläche zu entfernen wurde für jeden Rohling ein Oberflächenfräsen auf eine Dicke von 9 mm ausgeführt und der gefräste Rohling wurde dann auf eine Blechdicke von 1,8 mm kaltgewalzt. Der kaltgewalzte Rohling wurde dann einem Vorglühen bei 350° bis 500°C für ungefähr 8,5 Stunden unterzogen, gefolgt von Kaltwalzen und der sich daran anschließenden Lösungsglühbehandlung bei 700° bis 980°C für 5 bis 3600 Sekunden, und wurde dann sofort auf 100°C oder weniger mit einer Kühlrate von ungefähr 10°C/s abgekühlt. Der Rohling wurde dann einem Kaltwalzen auf 0,15 mm unterzogen und schließlich in Abhängigkeit von der zugesetzten Menge jedes Elements zu dem Kupferlegierungsblechwerkstoff einer Alterungsbehandlung in einer inerten Atmosphäre bei 350° bis 600°C über 1 bis 24 Stunden unterzogen und eine Probe wurde durch das Glattkaltwalzen hergestellt. Die Herstellungsbedingungen für jeden Kupferlegierungsblechwerkstoff sind in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Für jeden der so erhaltenen Blechwerkstoffe wurden Analyseverfahren der Festigkeit und der Leitfähigkeit durchgeführt. Für die Festigkeit wurde unter Verwendung eines Zugprüfgeräts gemäß dem Standard JIS Z 2241 die 0,2%-Dehngrenze (YS) in einer Richtung parallel zu der Walzrichtung gemessen. Für die Leitfähigkeit wurde jede Probe derart genommen, dass die Längsachse der Probe parallel zu der Walzrichtung war und die Leitfähigkeit der Probe wurde unter Verwendung eines Doppelbrückenverfahrens gemäß dem Standard JIS H 0505 über eine Messung des spezifischen Volumenwiderstands bestimmt. Für die Biegeumformbarkeit wurde die 180°-Biegung in Richtung parallel zu der Walzrichtung (GW) und senkrecht zu der Walzrichtung (BW) gemäß dem Standard JIS Z 2248 ausgewertet. Der Blechwerkstoff mit R/t = 0 wurde als gut (o) bewertet und der Blechwerkstoff mit R/t > 0 wurde als schlecht (x) bewertet. Für die Pressumformbarkeit wurden insgesamt 100 Presstests durchgeführt, indem der Blechwerkstoff mittels Matrizen und einem Stempel, wie es in 4 gezeigt ist, in eine Kreisform mit einem Radius von 1,0 mm ausgestanzt wurde, und die Biegelänge der ausgestanzten Bruchoberfläche wurde dann durch das in 5 gezeigte Verfahren quantifiziert, und der Fall, in dem ein Durchschnitt von 100 Biegelängen kleiner als die Blechdicke × 0,05 war wurde als gut (o) und der Fall, in dem der Durchschnitt größer oder gleich der Blechdicke × 0,05 war, wurde als schlecht (x) bewertet.
Für das integrierte Intensitätsverhältnis wurde die integrierte Intensität I{200} an dem {200} Beugungsmaximum durch Röntgenstrahlbeugung in der Dickenrichtung der Kupferlegierungsblechoberfläche gemessen, und die integrierte Intensität I₀{200} an dem {200} Beugungsmaximum wurde weiter durch Röntgenstrahlbeugung des feinen Kupferpulvers unter Verwendung von RINT 2500, erhältlich von Rigaku Corporation, gemessen. Im Folgenden wurde das Verhältnis von diesen beiden Messgrößen I{200}/I₀{200} berechnet. Für die Korngröße wurde eine durchschnittliche Korngröße als GS (μm) durch ein Schneideverfahren des Standards JIS H 0501 in einer Richtung parallel zu der Walzrichtung der Probe bestimmt.

Die Schichthaftung wurde für jeden Kupferlegierungsblechwerkstoff unter Ausführung des folgenden Verfahrens, das in dem Standard JIS H 8504 definiert ist, ausgewertet. Insbesondere wurde die Probe mit einer Breite von 10 mm auf 90° gebogen und dann in den Ursprungswinkel zurückgeführt (Biegeradius 0,4 mm in der Richtung parallel zu der Walzrichtung (GW)), und der gebogene Bereich wurde dann unter Verwendung eines optischen Mikroskops (10-fache Vergrößerung) betrachtet, um das Vorhandensein oder das Fehlen eines Abblätterns der Beschichtungsschicht zu bestimmen. Der Fall in dem kein Abblättern der Beschichtungsschicht beobachtet wurde, wurde als gut (o) bewertet, und der Fall, in dem das Abblättern der Beschichtungsschicht beobachtet wurde, wurde als schlecht (x) bewertet. Die entsprechenden Analyseresultate sind in der Tabelle 5 und der Tabelle 6 gezeigt. [Tabelle 1]

	Legierungszusammensetzung
	Ni	Co	Si	Cr	weitere Elemente
Beispiel 1	1,30	1.30	0,60	0,20	-
Beispiel 2	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 3	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 4	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 5	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 6	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 7	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 8	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 9	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 10	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 11	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 12	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 13	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 14	0,55	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 15	2,45	1,30	0,60	0,20	-
Beispiel 16	1,30	0,52	0,60	0,20	-
Beispiel 17	1,30	2,48	0,60	0,20	-
Beispiel 18	1,30	1,30	0,32	0,20	-
Beispiel 19	1,30	1,30	1,18	0,20	-
Beispiel 20	1,30	1,30	0,60	0,00	-
Beispiel 21	1,30	1,30	0,60	0,11	-
Beispiel 22	1,30	1,30	0,60	0,48	-
Beispiel 23	1,30	1,30	0,60	0,20	0,1 Mg
Beispiel 24	1,30	1,30	0,60	0,20	0,48 Mg
Beispiel 25	1,30	1,30	0,60	0,20	0,1 Sn
Beispiel 26	1,30	1,30	0,60	0,20	0,46 Sn
Beispiel 27	1,30	1,30	0,60	0,20	0,1 Zn
Beispiel 28	1,30	1,30	0,60	0,20	0,48 Zn
Beispiel 29	1,30	1,30	0,60	0,20	0,1 Ag
Beispiel 30	1,30	1,30	0,60	0,20	0,47 Ag
Beispiel 31	1,30	1,30	0,60	0,20	0,1 Ti
Beispiel 32	1,30	1,30	0,60	0,20	0,49 Ti
Beispiel 33	1,30	1,30	0,60	0,20	0,1 Fe
Beispiel 34	1,30	1,30	0,60	0,20	0,49 Fe

[Tabelle 2]

	Legierungszusammensetzung
	Ni	Co	Si	Cr	weitere Elemente
Vergleichsbeispiel 1	1,30	1.30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 2	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 3	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 4	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 5	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 6	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 7	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 8	1,30	1,30	0,60	0,20
Vergleichsbeispiel 9	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 10	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 11	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 12	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 13	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 14	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 15	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 16	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 17	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 18	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 19	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 20	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 21	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 22	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 23	1,30	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 24	0,40	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 25	2,60	1,30	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 26	1,30	0,47	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 27	1,30	2,62	0,60	0,20	-
Vergleichsbeispiel 28	1,30	1,30	0,28	0,20	-
Vergleichsbeispiel 29	1,30	1,30	1,22	0,20	-
Vergleichsbeispiel 30	1,30	1,30	0,60	0,52	-
Vergleichsbeispiel 31	1,30	1,30	0,60	0,20	0,54 Mg
Vergleichsbeispiel 32	1,30	1,30	0,60	0,20	0,54 Sn
Vergleichsbeispiel 33	1,30	1,30	0,60	0,20	0,52 Zn
Vergleichsbeispiel 34	1,30	1,30	0,60	0,20	0,51 Ag
Vergleichsbeispiel 35	1,30	1,30	0,60	0,20	0,53 Ti
Vergleichsbeispiel 36	1,30	1,30	0,60	0,20	0,52 Fe

[Tabelle 3]

	Herstellungsbedingungen
	Umformgrad des ersten Walzens	Vorglühbedingungen		Umformgrad des zweiten Walzens	Lösungsglühbedingungen	Alterungsbehandlungsbedingungen		Umformgrad des Glattwalzens
	(%)	(°C)	(h)	(%)	(°C, 20 s)	(°C)	(h)	(%)
Beispiel 1	40	365,4	8,8	70	980	396,3	8,0	10
Beispiel 2	30	376,9	8,4	70	870	368,2	8,0	20
Beispiel 3	40	387,8	8,1	80	814	505,4	8,0	25
Beispiel 4	30	400,1	7,7	80	783	433,3	8,0	30
Beispiel 5	30	432,8	6,7	90	760	564,5	8,0	40
Beispiel 6	30	350,7	9,3	80	802	362,5	6,0	10
Beispiel 7	40	360,2	9,0	80	726	381,2	6,0	25
Beispiel 8	40	378,5	8,4	80	702	404,8	6,0	40
Beispiel 9	30	357,3	9,1	80	899	368,2	8,0	10
Beispiel 10	40	370,9	8,6	80	765	359,4	8,0	25
Beispiel 11	30	404,0	7,5	80	730	370,6	8,0	40
Beispiel 12	40	419,7	7,1	80	860	423,3	8,0	30
Beispiel 13	30	499,9	5,1	80	825	479,2	8,0	40
Beispiel 14	30	399,1	7,7	80	782	436,7	8,0	30
Beispiel 15	30	398,2	7,7	80	775	437,7	8,0	30
Beispiel 16	30	398,8	7,7	80	783	432,9	8,0	30
Beispiel 17	30	398,8	7,7	80	778	436,5	8,0	30
Beispiel 18	30	399,2	7,7	80	783	430,9	8,0	30
Beispiel 19	30	398,6	7,7	80	778	436,2	8,0	30
Beispiel 20	30	398,6	7,7	80	780	430,6	8,0	30
Beispiel 21	30	402,1	7,6	80	781	433,2	8,0	30
Beispiel 22	30	400,1	7,7	80	781	436,5	8,0	30
Beispiel 23	30	398,8	7,7	80	776	430,6	8,0	30
Beispiel 24	30	398,3	7,7	80	779	430,8	8,0	30
Beispiel 25	30	399,1	7,7	80	780	434,5	8,0	30
Beispiel 26	30	399,8	7,7	80	778	437,8	8,0	30
Beispiel 27	30	398,4	7,7	80	776	430,5	8,0	30
Beispiel 28	30	398,8	7,7	80	773	435,8	8,0	30
Beispiel 29	30	399,7	7,7	80	779	437,2	8,0	30
Beispiel 30	30	399,3	7,7	80	773	431,8	8,0	30
Beispiel 31	30	398,2	7,7	80	782	438,7	8,0	30
Beispiel 32	30	399,4	7,7	80	777	437,2	8,0	30
Beispiel 33	30	398,6	7,7	80	778	438,4	8,0	30
Beispiel 34	30	399,5	7,7	80	776	433,2	8,0	30

[Tabelle 4]

[Tabelle 5]

[Tabelle 6]

Alle Beispiele 1 bis 34 könnten die Kupferlegierungswerkstoffe bereitstellen, die sowohl die hohe Festigkeit als auch die hohe Leitfähigkeit und die verbesserte Biegeumformbarkeit erreichen und die eine verbesserte Pressumformbarkeit aufwiesen. Jedoch stellten die Vergleichsbeispiele 1 bis 6, bei denen der Wert von {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 außerhalb des Bereichs von 5 bis 21 lag, keine optimalen Herstellungsbedingungen für das Vorglühen und das Glattwalzen bereit und erfüllten nicht die vorgegebene Beziehung (Gleichung 3) zwischen der Temperatur in dem Vorglühschritt und dem Glattwalzen, so dass das Gleichgewicht zwischen I{200}/I₀{200} des Endprodukts und der Korngröße schlecht war, und die Pressumformbarkeit im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 34 schlecht war.
Die Vergleichsbeispiele 7 bis 11, bei denen der Wert von {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 innerhalb des Bereichs von 5 bis 21 lag, aber bei denen die 0,2%-Dehngrenze 900 MPa überschritt, wiesen aufgrund der höheren Festigkeit ein höheres Zurückfedern während der Pressbearbeitung auf und sie wiesen im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 34 auch eine schlechte Pressumformbarkeit auf.
Die Vergleichsbeispiele 12 bis 16, bei denen der Wert von {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 innerhalb des Bereichs von 5 bis 21 lag, aber bei denen die Leitfähigkeit höher als 55% IACS und die 0,2%-Dehngrenze unter 720 MPa lag, wiesen eine höhere Plastizität aufgrund der geringeren Festigkeit auf, und sie wiesen auch während der Pressbearbeitung eine extrem hohe Biegung oder einen extrem großen Grat auf, so dass die Pressumformbarkeit im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 34 schlecht war.
Die Vergleichsbeispiele 17 bis 21, bei denen der Wert von {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 innerhalb des Bereichs von 5 bis 21 lag, aber bei denen die Leitfähigkeit unterhalb 43,5% IACS lag, wiesen im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 34 aufgrund der ungleichmäßigen Abscheidung der Ni-Si-basierten intermetallischen Verbindungsteilchen eine schlechte Pressumformbarkeit auf.
Die Vergleichsbeispiele 22 und 23, bei denen der Wert von {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 innerhalb des Bereichs von 5 bis 21 lag, aber bei denen die Leitfähigkeit 55% IACS überschritt, und die 0,2%-Dehngrenze unterhalb 720 MPa lag, wiesen im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 34 aus denselben Gründen, wie sie oben beschrieben wurden, eine schlechte Pressumformbarkeit auf.
Die Vergleichsbeispiele 24 bis 30 stellen den Fall dar, in dem die Hauptelemente Ni, Co, Si, Cr und ähnliches in einer Menge zugegeben sind, die über den vorgegebenen Bereich hinausgeht. Man kann sehen, dass jede Stärke oder Leitfähigkeit im Vergleich mit den Beispielen 1 bis 34 sehr schlecht ist. Weiter wiesen die Vergleichsbeispiele 24 bis 30 auch aus den bereits genannten Gründen eine schlechte Pressumformbarkeit auf.
Die Vergleichsbeispiele 31 bis 36 stellen den Fall dar, in dem die Mengen von Mg, Sn, Zn, Ag, Ti und Fe die in der vorliegenden Erfindung zugesetzt werden können, 0,5% Masseanteil überschreiten. Der Vergleich dieser Vergleichsbeispiele mit den Beispielen 23 bis 34 zeigt, dass ein Hinzufügen geeigneter Mengen die Schichthaftung und die Warmwalzverformbarkeit nicht effektiv verbessert. Weiter war die Pressumformbarkeit in jedem Vergleichsbeispiel auch schlecht, da grobe Einschlüsse aufgrund dieser zugefügten Elemente die Form während der Pressbearbeitung stark abnutzen würden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-197503 A1 [0010]
JP 2010-275622 A1 [0010]
JP 2010-90408 A1 [0010]
JP 2006-152392 A1 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS H 0501 [0016]
JIS H 0501 [0027]
JIS H 0501 [0041]
JIS Z 2241 [0053]
Standard JIS H 0505 [0053]
Standard JIS Z 2248 [0053]
Standards JIS H 0501 [0054]
Standard JIS H 8504 [0055]

Claims

Kupferlegierungsblechwerkstoff, aufweisend 0,5 bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5 bis 2,5% Masseanteil Co, 0,30 bis 1,2% Masseanteil Si und 0,0 bis 0,5% Masseanteil Cr, und als Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Kupferlegierungsblechwerkstoff die Beziehungen 1,0 ≤ I{200}/I₀{200} ≤ 5,0 und 5,0 μm ≤ GS ≤ 60,0 μm erfüllt, wobei diese die folgenden Beziehungen (Gleichung 1) erfüllen: 5,0 ≤ {(I{200}/I₀{200})/GS} × 100 ≤ 21,0, wobei I{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene auf der Blechoberfläche bezeichnet, I₀{200} eine Röntgenstrahlbeugungsintensität einer {200} Kristallebene aus standardisiertem reinem Kupferpulver bezeichnet und GS (μm) eine mittels einem Schneideverfahrens JIS H 0501 bestimmte durchschnittliche Kristallkorngröße bezeichnet und wobei der Kupferlegierungsblechwerkstoff eine elektrische Leitfähigkeit von 43,5% IACS oder mehr und 55,0% IACS oder weniger und eine 0,2%-Dehngrenze von 720 MPa oder mehr und 900 MPa oder weniger aufweist.
Kupferlegierungsblechwerkstoff nach Anspruch 1, der weiter insgesamt bis zu 0,5% Masseanteil eines oder mehrerer Elemente enthält, die aus der Gruppe bestehend aus Mg, Sn, Ti, Fe, Zn und Ag ausgewählt sind.
Herstellungsverfahren für einen Kupferlegierungsblechwerkstoff, das die folgenden Schritte aufweist: Schmelzen und Gießen eines Kupferlegierungsrohstoffs, der 0,5 bis 2,5% Masseanteil Ni, 0,5 bis 2,5% Masseanteil Co, 0,30 bis 1,2% Masseanteil Si und 0,0 bis 0,5% Masseanteil Cr, und als Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist; Warmwalzen des Werkstoffs während die Temperatur von 950° auf 400°C verringert wird; Kaltwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 30% oder mehr; Vorglühen des Werkstoffs durch das Ausführen einer Wärmebehandlung zum Zweck der Ablagerung bei einer Heiztemperatur von 350° bis 500°C für 5,0 bis 9,5 Stunden (Berechnungsformel (Gleichung 2): t = 38,0 × (–0,004 K) ist für die Zeit des Vorglühschritts (t) und eine Temperatur K (°C) erfüllt); Kaltwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 70% oder mehr; Lösungsglühen des Werkstoffe bei einer Heiztemperatur von 700° bis 980°C; Alterungshärtebehandlung des Werkstoffs bei 350° bis 600°C; und Kaltglattwalzen des Werkstoffs mit einer Walzrate von 10% oder mehr und 40% oder weniger, wobei die Produktionsbedingungen derart angepasst sind, dass zwischen einem Umformgrad a in dem Kaltglattwalzschritt, I{200}/I₀{200} nach dem Kaltglattwalzschritt und einer Temperatur K (°C) in dem Vorglühschritt die Berechnungsformel (Gleichung 3): K = 4,5 (I{200}/I₀{200} × exp(0,049a) + 76,3) erfüllt ist.
Herstellungsverfahren für einen Kupferlegierungsblechwerkstoff nach Anspruch 3, wobei der Kupferlegierungsblechwerkstoff weiter insgesamt bis zu 0,5% Masseanteil eines oder mehrerer Elemente enthält, die aus der Gruppe bestehend aus Mg, Sn, Ti, Fe, Zn und Ag ausgewählt sind.