TW201326424A - 耐模具磨耗性及剪切加工性良好之Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系銅合金板以及其製造方法 - Google Patents

耐模具磨耗性及剪切加工性良好之Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系銅合金板以及其製造方法 Download PDF

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Abstract

在維持強度、導電率的狀態下，具有優異的耐模具磨耗性及剪切加工性，含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為1.5×106~5.0×106個/mm2，表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數為0.5×105~4.0×105個/mm2，當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b為0.5~1.5，離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度為0.03~0.4質量%。

Description

耐模具磨耗性及剪切加工性良好之Cu-Ni-Si系銅合金板以及其製造方法
本發明係關於耐模具磨耗性及剪切加工性良好之Cu-Ni-Si系銅合金板及其製造方法。
Cu-Ni-Si系銅合金，雖難以兼具高強度、高導電性、優異的彎曲加工性，但一般而言具有優異的各種特性且較便宜，作為汽車之電連接用連接器、印刷電路基板的連接端子等之導電構件，為了提昇電連接特性等，大多採用在表面實施鍍敷處理者。最近，除了高強度及高導電率，還要求衝口(notching)後之90°彎曲等之嚴格的彎曲加工性。
此外，最近汽車引擎周邊所使用之電連接用連接器，為了確保高溫環境下之接觸可靠性，還要求對於潛變現象具有優異的耐久性(耐應力緩和性或熱潛變性)，該潛變現象，會使接觸壓力隨著時間經過而降低。
此外，汽車之電連接用連接器、印刷電路基板的連接端子等之導電構件，大多是將銅或銅合金實施衝壓加工而製造出，衝壓模具是使用模具鋼、高速工具鋼等的鋼鐵材料。Cu-Ni-Si系銅合金等的時效硬化型銅基合金，大部分含有活性元素，比起一般使用的磷青銅，衝壓模具有顯著磨耗的傾向。當衝壓模具磨耗時，在被加工材之切斷面會發生毛邊、圓角而造成加工形狀惡化，且製造成本也會上 昇，因此要求耐模具磨耗性及剪切加工性(衝切性)良好的Cu-Ni-Si系銅合金。
為了解決這些問題點，專利文獻1揭示一種衝壓加工性優異的銅合金，(1)組成：其必須添加元素為氧化物之標準生成自由能在常溫為-50 kJ/mol以下的元素，含量為0.1~5.0 mass%，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，(2)層構造：具有厚度0.05~2.00μm之Cu層，從Cu層和銅基合金的界面朝內側1μm的地點之壓縮殘留應力為50 N/mm2以下。
專利文獻2揭示一種具有700 MPa以上的拉伸強度之高強度，具有良好的彎曲加工性且導電率高之卡遜(Corson)系銅合金板，在將Cu-Ni-Si系銅合金所構成之銅合金輥軋板實施精加工冷軋時，在最終溶體化處理前以95%以上的加工率實施精加工冷軋，在前述最終溶體化處理後以20%以下的加工率實施精加工冷軋，實施時效處理，使該銅合金板的平均結晶粒徑為10μm以下，該銅合金板依據SEM-EBSP法測定的結果，具有Cube方位{001}<100>的比例為50%以上之集合組織，且將該銅合金板組織使用300倍光學顯微鏡進行組織觀察時，無法觀察到層狀邊界。
專利文獻3揭示一種可抑制模具磨耗且衝切性優異的電子零件用材料，是在銅基合金基材上被覆S以外的成分合計量≦500 ppm、0.5≦S≦50 ppm、純度Cu≧99.90%、厚度：0.05~2.0μm的Cu層，該銅基合金基材含有0.1~5.0 mass%之氧化物標準生成自由能在25℃為-42 kJ/mol以下的元素。
專利文獻4揭示一種可保持拉伸強度700 MPa以上的高強度，異向性少且具有優異的彎曲加工性，具有優異的耐應力緩和特性之Cu-Ni-Si系銅合金板材及其製造方法，所使用的銅合金板材之組成，含有0.7~4.0質量%Ni和0.2~1.5質量%Si，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，設板面之{200}結晶面的X射線繞射強度為I{200}、設純銅標準粉末之{200}結晶面的X射線繞射強度為I0{200}時，具有滿足I{200}/I0{200}≧1.0的結晶配向，設板面之{422}結晶面的X射線繞射強度為I{422}時，具有滿足I{200}/I{422}≧15的結晶配向。
專利文獻1：日本特開2005-213611號公報
專利文獻2：日本特開2006-152392號公報
專利文獻3：日本特開2006-274422號公報
專利文獻4：日本特開2010-275622號公報
先行技術文獻所揭示之Cu-Ni-Si系銅合金板，雖然彎曲加工性、耐應力緩和性、或剪切加工性十分優異，但針對在維持拉伸強度、導電率的狀態下具有優異的耐模具磨耗性及剪切加工性之Cu-Ni-Si系銅合金板，則尚未被充分的探討。
有鑑於上述事情，本發明的目的是為了提供一種Cu-Ni-Si系銅合金板，在維持拉伸強度、導電率的狀態下具有優異的耐模具磨耗性及剪切加工性，適用於作為汽車的電連接用連接器、印刷電路基板的連接端子等之導電構件，並提供該Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法。
本發明人等深入探討的結果發現，含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為1.5×106~5.0×106個/mm2，表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數為0.5×105~4.0×105個/mm2，當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b為0.5~1.5，離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度為0.03~0.4質量%，這樣的Cu-Ni-Si系銅合金板，在維持拉伸強度、導電率的狀態下，具有優異的耐模具磨耗性及剪切加工性。
亦即，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其特徵在於，含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為1.5×106~5.0×106個/mm2，表面之粒徑超過100nm的 Ni-Si析出物粒子個數為0.5×105~4.0×105個/mm2，當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b為0.5~1.5，離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度為0.03~0.4質量%。
Ni及Si，藉由進行適當的熱處理，可形成主要為Ni2Si之金屬間化合物的微細粒子。結果可顯著增加合金強度同時使電傳導性提昇。
Ni以1.0~4.0質量%的範圍添加。若Ni未達1.0質量%，無法獲得充分的強度。若Ni超過4.0質量%，熱軋時會發生龜裂。
Si以0.2~0.9質量%的範圍添加。若Si未達0.2質量%，強度會降低。若Si超過4.0質量%，不僅無助於強度，且過剩的Si導致導電性降低。
使表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為1.5×106~5.0×106個/mm2，可維持強度。
該Ni-Si析出物粒子個數未達1.5×106個/mm2或超過5.0×106個/mm2時，無法維持拉伸強度。
使表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數為0.5×105~4.0×105個/mm2，能在維持導電率的狀態下提昇耐模具磨耗性。
該Ni-Si析出物粒子個數未達0.5×105個/mm2或超過 4.0×105個/mm2時，無法期待其效果，特別是耐模具磨耗性變差。
當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，使a/b為0.5~1.5，可提昇耐模具磨耗性。
該a/b未達0.5或超過1.5時，無法期待耐模具磨耗性的提昇。
使離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度為0.03~0.4質量%，可提昇剪切加工性。
該Si濃度未達0.03質量%、或超過0.4質量%時，無法期待剪切加工性的提昇。
此外，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其特徵在於，進一步含有Sn：0.2~0.8質量%、Zn：0.3~1.5質量%。
Sn及Zn具有改善強度及耐熱性的作用，再者Sn具有改善耐應力緩和性的作用，Zn具有改善焊接耐熱性的作用。Sn以0.2~0.8質量%、Zn以0.3~1.5質量%的範圍添加。若低於此範圍無法獲得期望的效果，若超過該範圍會使導電性降低。
此外，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其特徵在於，進一步含有Mg：0.001~0.2質量%。
Mg具有改善應力緩和特性及熱加工性的效果，未達0.001質量%時不具效果，超過0.2質量%時鑄造性(鑄件表面品質降低)、熱加工性、鍍層耐熱剝離性會降低。
此外，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其特徵在於，進一步含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、Zr：0.001~0.3質量%當中之1種或2種以上。
Fe具有讓熱軋性提昇(抑制表面龜裂、邊緣龜裂的發生)、使Ni和Si的析出化合物微細化、讓鍍層加熱密合性提昇的效果，其含量未達0.007%時，無法獲得期望的效果，另一方面，其含量超過0.25%時，熱軋性的提昇效果達飽和，且會對導電性發生不良影響，因此將其含量設定成0.007~0.25%。
P具有抑制彎曲加工所造成之彈性降低的效果，其含量未達0.001%時無法獲得期望的效果，另一方面，其含量超過0.2%時，焊料耐熱剝離性顯著降低，因此將其含量設定成0.001~0.2%。
C具有讓衝切加工性提昇，使Ni和Si的析出化合物微細化而讓合金強度提昇的效果，其含量未達0.0001%時無法獲得期望的效果，另一方面，超過0.001%時，會對熱加工性造成不良影響，因此將其含量設定成0.0001~0.001%。
Cr及Zr的效果，除了與C的親和力強而容易讓Cu 合金中含有C以外，能讓Ni及Si的析出化合物更加微細化而使合金強度提昇，利用其本身的析出能使強度進一步提昇，其含量未達0.001%時，無法獲得合金的強度提昇效果，超過0.3%時，會生成Cr及/或Zr之較大析出物，使鍍敷性變差，衝切加工性也變差，再者會使熱加工性變差，因此將其等的含量分別設定成0.001~0.3%。
本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，其特徵在於，藉由依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效處理、最終冷軋、去應力退火的步驟製造前述Cu-Ni-Si系銅合金板時，熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度於350~450℃實施，溶體化處理前之冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，時效處理於400~500℃實施7~14小時。
藉由將熱軋最終道次結束後的冷卻開始溫度於350~450℃實施，可生成粗大析出物粒子；藉由將溶體化處理前的冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，利用強軋使析出物粒子成為容易再固溶的狀態；藉由將溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，能讓粗大析出物粒子以外的析出物粒子儘量固溶，而使(1)表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數成為1.5×106~5.0×106個/mm2，(2)表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數成為0.5×105~4.0×105個/mm2，(3)當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數 為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b成為0.5~1.5。如此，在維持拉伸強度、導電率的狀態下，可獲得優異的耐模具磨耗性。
若熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度、溶體化處理前的冷軋之每1道次的平均輥軋率及總輥軋率、溶體化處理條件當中之任一者脫離前述數值範圍，其銅合金組織無法同時滿足(1)、(2)、(3)。
溶體化處理前的冷軋，在隔著退火處理等進行複數次冷軋後再進行溶體化處理的情況，是指該溶體化處理前的最後冷軋。
再者，藉由將時效處理於400~500℃實施7~14小時，使離表面未達10μm之結晶粒內所固溶的Si濃度成為0.03~0.4質量%。如此可獲得優異的剪切加工性。
若時效處理條件在前述範圍外，離表面未達10μm之結晶粒內所固溶的Si濃度無法落入前述範圍內。
依據本發明，可提供一種在維持拉伸強度、導電率的狀態下具有優異的耐模具磨耗性及剪切加工性之Cu-Ni-Si系銅合金板及其製造方法。
以下說明本發明之實施方式。
[銅基合金板的成分組成]
(1)本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其組成係含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成。
Ni及Si，藉由進行適當的熱處理，可形成主要為Ni2Si之金屬間化合物的微細粒子。結果使合金強度顯著增加同時使電傳導性提昇。
Ni以1.0~4.0質量%的範圍添加。若Ni未達1.0質量%，無法獲得充分的強度。若Ni超過4.0質量%，熱軋時會發生龜裂。
Si以0.2~0.9質量%的範圍添加。若Si未達0.2質量%，強度會降低。若Si超過4.0質量%，不僅無助於強度，且過剩的Si導致導電性降低。
(2)再者，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，係含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si、0.2~0.8質量%Sn、0.3~1.5質量%Zn。
Sn及Zn具有改善強度及耐熱性的作用，再者Sn具有改善耐應力緩和性的作用，Zn具有改善焊接耐熱性的作用。Sn以0.2~0.8質量%、Zn以0.3~1.5質量%的範圍添加。若低於此範圍無法獲得期望的效果，若超過該範圍會使導電性降低。
(3)再者，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，係含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si、0.001~0.2質量%Mg，或是含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si、0.2~0.8質量%Sn、0.3~1.5質量%Zn、0.001~0.2質量%Mg。
Mg具有改善應力緩和特性及熱加工性的效果，未達0.001質量%時不具效果，超過0.2質量%時鑄造性(鑄件表面品質降低)、熱加工性、鍍層耐熱剝離性會降低。
本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，除了(1)或(2)或(3)成分，還含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、Zr：0.001~0.3質量%當中之1種或2種以上。
Fe具有讓熱軋性提昇(抑制表面龜裂、邊緣龜裂的發生)、使Ni和Si的析出化合物微細化、讓鍍層加熱密合性提昇的效果，其含量未達0.007%時，無法獲得期望的效果，另一方面，其含量超過0.25%時，熱軋性的提昇效果達飽和，且會對導電性發生不良影響，因此將其含量設定成0.007~0.25%。
P具有抑制彎曲加工所造成之彈性降低的效果，其含量未達0.001%時無法獲得期望的效果，另一方面，其含量超過0.2%時，焊料耐熱剝離性顯著降低，因此將其含量設定成0.001~0.2%。
C具有讓衝切加工性提昇，使Ni和Si的析出化合物 微細化而讓合金強度提昇的效果，其含量未達0.0001%時無法獲得期望的效果，另一方面，超過0.001%時，會對熱加工性造成不良影響，因此將其含量設定成0.0001~0.001%。
Cr及Zr的效果，除了與C的親和力強而容易讓Cu合金中含有C以外，能讓Ni及Si的析出化合物更加微細化而使合金強度提昇，利用其本身的析出能使強度進一步提昇，其含量未達0.001%時，無法獲得合金的強度提昇效果，超過0.3%時，會生成Cr及/或Zr之較大析出物，使鍍敷性變差，衝切加工性也變差，再者會使熱加工性變差，因此將其等的含量分別設定成0.001~0.3%。
而且，本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為1.5×106~5.0×106個/mm2，表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數為0.5×105~4.0×105個/mm2，當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b為0.5~1.5，離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度為0.03~0.4質量%。
[Ni-Si析出物粒子個數、Si濃度]
在本發明，銅合金板的表面、表面層、比表面層更下 方的部分之Ni-Si析出物粒子個數/μm2，是如下述般求出。
作為前處理，將10mm×10mm×0.3mm的試料於10%硫酸中浸漬10分鐘後，水洗，藉由吹氣將水除去後，使用日立先端科技公司製平面切削(離子切削)裝置，以加速電壓5kV、入射角5°、照射時間1小時的條件實施表面處理。
接著，使用日立先端科技公司製電解放射型電子顯微鏡S-4800，以2萬倍觀察試料的表面，計算100μm2中之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數、100μm2中之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數，換算成個數/mm2。改變測定部位將該測定實施10次，取其平均值作為各種的Ni-Si析出物粒子個數。
接著，觀察表面層(從表面起算，在厚度方向其深度到板厚整體20%的地點)、比表面層更下方的部分，計算100μm2中之粒徑為20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數，換算成個數/mm2。改變測定部位，將該測定實施10次，取其平均值作為各種的Ni-Si析出物粒子個數。
根據這些結果，設表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、設比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，求出a/b。
在本發明，離表面未達10μm之厚度範圍的結晶組織中，結晶粒內所固溶的Si濃度是如下述般求出。
使用日本電子公司製穿透型電子顯微鏡JEM-2010F，以5萬倍觀察，試料之輥軋方向垂直剖面之比表面深8μm的地點之結晶粒內所固溶的Si濃度。改變測定部位將該測定實施10次，取其平均值作為Si濃度。
[銅基合金板的製造方法]
本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，藉由依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效處理、最終冷軋、去應力退火的步驟製造前述Cu-Ni-Si系銅合金板時，熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度於350~450℃實施，溶體化處理前之冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，時效處理於400~500℃實施7~14小時。
藉由將熱軋最終道次結束後的冷卻開始溫度於350~450℃實施，可生成粗大析出物粒子；藉由將溶體化處理前的冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，利用強軋使析出物粒子成為容易再固溶的狀態；藉由將溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，能讓粗大析出物粒子以外的析出物粒子儘量固溶，而使(1)表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數成為1.5×106~5.0×106個/mm2，(2)表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數成為0.5×105~4.0×105個/mm2，(3)當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數 為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b成為0.5~1.5。如此，在維持拉伸強度、導電率的狀態下，可獲得優異的耐模具磨耗性。
若熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度、溶體化處理前的冷軋之每1道次的平均輥軋率及總輥軋率、溶體化處理條件當中之任一者脫離前述數值範圍，銅合金組織無法同時滿足(1)、(2)、(3)。
再者，藉由將時效處理於400~500℃實施7~14小時，使離表面未達10μm之結晶粒內所固溶的Si濃度成為0.03~0.4質量%。如此可獲得優異的剪切加工性。
若時效處理條件在前述範圍外，離輥軋兩表面未達10μm之結晶粒內所固溶的Si濃度無法落入前述範圍內。
作為具體製造方法的一例為以下的方法。
首先，以構成本發明之Cu-Ni-Si系銅合金板的方式調配材料，使用還原性零圍之低頻熔煉爐進行熔煉鑄造而獲得銅合金鑄塊。接著，將該銅合金鑄塊加熱至900~980℃後，實施熱軋成為適當厚度的熱軋板，將熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度設定成350~450℃，將該熱軋板水冷後對兩面實施適度地面切削。
接著，以輥軋率60~90%實施冷軋，製作成適度厚度的冷軋板後，以於710~750℃保持7~15秒的條件實施連續退火，進行酸洗、表面研磨後，將冷軋以每1道次的平均 輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，製作成適度厚度的冷軋薄板。
接著，將該等冷軋薄板於800~900℃實施60~120秒的溶體化處理後，於400~500℃實施7~14小時的時效處理，進行酸洗處理，進一步以加工率10~30%實施最終冷軋，按照需要實施去應力退火。
實施例
以成為表1所示成分的方式調配材料，使用還原性雰圍之低頻熔煉爐熔煉後進行鑄造，製造出厚度80mm、寬度200mm、長度800mm之銅合金鑄塊。將該銅合金鑄塊加熱至900~980℃後，如表1所示般，改變熱軋之最終道次結束後的冷卻開始溫度而實施熱軋，製作出厚度11mm的熱軋板，將該熱軋板水冷後對兩面進行0.5mm面切削。接著，以輥軋率87%實施冷軋而製作出冷軋薄板後，以於710~750℃保持7~15秒的條件實施連續退火後，進行酸洗、表面研磨，進一步如表1所示般，改變每1道次的平均輥軋率、總輥軋率而實施冷軋，製作成厚度0.3mm的冷軋薄板。
將該冷軋板如表1所示般，改變溫度、時間而實施溶體化處理，接下來如表1所示般，改變溫度、時間而實施時效處理，經酸洗處理後，實施最終冷軋，製作成實施例1~11及比較例1~9之銅合金薄板。
接著，對於從各銅合金薄板獲得的試料，測定銅合金板之表面、表面層、比表面層更下方的部分之Ni-Si析出物粒子個數/μm2、離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度(質量%)。
銅合金板之表面、表面層、比表面層更下方的部分之Ni-Si析出物粒子個數/μm2是如下述般求出。
作為前處理，將10mm×10mm×0.3mm的試料於10%硫酸中浸漬10分鐘後，水洗，藉由吹氣將水除去後，使用日立先端科技公司製平面切削(離子切削)裝置，以加速電壓5kV、入射角5°、照射時間1小時的條件實施表面處理。
接著，使用日立先端科技公司製電解放射型電子顯微鏡S-4800，以2萬倍觀察試料的表面，計算100μm2中之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數、100μm2中之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數，換算成個數/mm2。改變測定部位將該測定實施10次，取其平均值作為各種的Ni-Si析出物粒子個數。
接著，觀察表面層(從表面起算，在厚度方向其深度到板厚整體20%的地點)、比表面層更下方的部分，計算100μm2中之粒徑為20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數，換算成個數/mm2。
改變測定部位，將該測定實施10次，取其平均值作為各種的Ni-Si析出物粒子個數。
根據這些結果，設表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析 出物粒子個數為a個/mm2、設比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，求出a/b。
離表面未達10μm之厚度範圍的結晶組織中，結晶粒內所固溶的Si濃度是如下述般求出。
使用日本電子公司製穿透型電子顯微鏡JEM-2010F，以5萬倍觀察，試料之輥軋方向垂直剖面之比表面深8μm的地點之結晶粒內所固溶的Si濃度。改變測定部位將該測定實施10次，取其平均值作為Si濃度。
其等的結果如表2所示。
接著，對於從各銅合金薄板獲得的試料，測定拉伸強度、導電率、剪切加工性、耐模具磨耗性。
拉伸強度是使用JIS5號試驗片進行測定。
導電率是根據JIS-H0505進行測定。
模具磨耗性，是依據日本伸銅協會技術標準JCBA T310之試驗方法，使用Instron日本公司製4204型萬能材料試驗機，衝頭形狀是使用直徑10mm 之圓形、間隙設定成5%、剪切速度設定成25mm/min，實施剪切加工試驗而測定剪切應力，算出剪切抵抗率(材料的剪切應力/材料的拉伸強度)。剪切抵抗率越低者，可推定耐模具磨耗性提昇。
剪切加工性，是根據材料剪切時之毛邊長度進行評價，依據日本伸銅協會技術標準JCBA T310的試驗方法，使用Instron日本公司製4204型萬能材料試驗機，衝頭形 狀是使用直徑10mm 之圓形、間隙設定成5%、剪切速度設定成25mm/min，實施剪切加工試驗。毛邊長度，是測定衝切後的試驗片之圓周方向隔90°的4部位之毛邊長度，取其平均值作為毛邊長度。
其等的結果如表2所示。
根據這些結果可知，實施例之本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，在維持拉伸強度、導電率的狀態下具有優異的耐模具磨耗性及剪切加工性。
以上雖是針對本發明的實施方式之製造方法作說明，但本發明並不限定於該記載，在不脫離本發明的趣旨之範圍可施加各種變更。
本發明之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，可作為汽車之電連接用連接器、印刷電路基板之連接端子等的導電構件來利用。

Claims (9)

  1. 一種耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其特徵在於，含有1.0~4.0質量%Ni、0.2~0.9質量%Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為1.5×106~5.0×106個/mm2，表面之粒徑超過100nm的Ni-Si析出物粒子個數為0.5×105~4.0×105個/mm2，當表面層之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為a個/mm2、比前述表面層更下方的部分之粒徑20~80nm的Ni-Si析出物粒子個數為b個/mm2的情況，該表面層從表面起算的厚度佔全板厚度20%，a/b為0.5~1.5，離表面未達10μm的厚度範圍之結晶粒內所固溶的Si濃度為0.03~0.4質量%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中，進一步含有Sn：0.2~0.8質量%、Zn：0.3~1.5質量%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中，進一步含有Mg：0.001~0.2質量%。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中，進一步含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、 Zr：0.001~0.3質量%當中之1種或2種以上。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中，進一步含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、Zr：0.001~0.3質量%當中之1種或2種以上。
  6. 一種Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，是申請專利範圍第1或2項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，其特徵在於，藉由依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效處理、最終冷軋、去應力退火的步驟製造前述Cu-Ni-Si系銅合金板時，熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度於350~450℃實施，溶體化處理前之冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，時效處理於400~500℃實施7~14小時。
  7. 一種Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，是申請專利範圍第3項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，其特徵在於，藉由依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效處理、最終冷軋、去應力退火的步驟製造前述Cu-Ni-Si系銅合金板時，熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度於350~450℃實施，溶體化處理前之冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，溶體化處理於800~ 900℃實施60~120秒，時效處理於400~500℃實施7~14小時。
  8. 一種Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，是申請專利範圍第4項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，其特徵在於，藉由依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效處理、最終冷軋、去應力退火的步驟製造前述Cu-Ni-Si系銅合金板時，熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度於350~450℃實施，溶體化處理前之冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，時效處理於400~500℃實施7~14小時。
  9. 一種Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，是申請專利範圍第5項所述之耐模具磨耗性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系銅合金板之製造方法，其特徵在於，藉由依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效處理、最終冷軋、去應力退火的步驟製造前述Cu-Ni-Si系銅合金板時，熱軋最終道次結束後之冷卻開始溫度於350~450℃實施，溶體化處理前之冷軋以每1道次的平均輥軋率為15~30%、總輥軋率為70%以上實施，溶體化處理於800~900℃實施60~120秒，時效處理於400~500℃實施7~14小時。
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