TW201339328A - 電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金壓延材及電子機器用零件 - Google Patents

電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金壓延材及電子機器用零件 Download PDF

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Abstract

此電子機器用銅合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘實質上為銅及不可避免的不純物，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。

Description

電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金壓延材及電子機器用零件
本發明係關於適合於例如端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件的電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金壓延材及電子機器用零件。
本發明根據2011年10月28日於日本提出申請之特願2011-237800號專利申請案來主張優先權，於此處援用其內容。
從前，伴隨著電子機器或電氣機器等的小型化，謀求使用於這些電子機器或電氣機器等的端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件之小型化以及薄厚度化。因此，作為構成電子機器用零件的材料，要求彈簧性、強度、導電率優異的銅合金。特別是，如非專利文獻1所記載的，作為使用於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件的銅合金，希望是耐力高、而且楊氏係數低者。
此處，作為使用於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件使用的銅合金，例如在專利文獻1所示，廣泛使用含Sn與P的磷青銅。此外，例如在專利文獻2提供Cu-Ni-Si系合金(所謂Corson alloy；柯爾生合金)。此柯爾生合金，係使Ni2Si析出物分散的析出硬化型合 金，具有比較高的導電率與強度、耐應力緩和特性。因此，做為汽車用端子或訊號系小型端子用途被廣泛使用，近年來開發活動相當盛行。進而，作為其他合金，還有非專利文獻2所記載的Cu-Mg合金，或是專利文獻3所記載的Cu-Mg-Zn-B合金等也在進行開發活動。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平01-107943號公報
[專利文獻2]日本專利特開平11-036055號公報
[專利文獻3]日本專利特開平07-018354號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]野村幸矢、「連接器用高性能銅合金條之技術動向與本公司之開發戰略」、神戸製鋼技報Vol. 54, No. 1(2004)p.2-8
[非專利文獻2]掘茂徳等、「Cu-Mg合金之粒界型析出」、伸銅技術研究會誌Vol. 19(1980)p. 115-124
然而，專利文獻1所記載的磷青銅，在高溫下有應力緩和率變高的傾向。此處，於公插頭壓起彈簧接觸部而插入的構造之連接器，在高溫下應力緩和率高的話，在高溫環境下的使用會引起接壓降低，而有發生通電不良之虞。因此，無法使用在汽車的引擎室的周邊等高溫環境下。
此外，專利文獻2所揭示的柯爾生合金，楊氏係數為125-135GPa，相對較高。此處，於公插頭壓起母插座的彈簧接觸部而插入的構造的連接器，構成接頭的材料的楊氏係數高的話，插入時的接壓變動會很劇烈，容易超過彈性限度而引起塑性變形之於所以不佳。
進而，在非專利文獻2及專利文獻3所記載的Cu-Mg系合金，與柯爾生合金同樣會使金屬間化合物析出，所以有楊氏係數高的傾向，如前所述，作為連接器並不合適。進而，在Cu-Mg系合金，於母相中分散著很多粗大的金屬間化合物，所以在彎曲加工時這些金屬間化合物容易成為起點發生破裂等，所以會有無法成形為複雜形狀的電子機器用零件的問題。
本發明係有鑑於前述情形而完成之發明，目的在於提供具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的耐應力緩和特性、優異的彎曲加工性，適於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件之電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金壓延材及電子機器零件。
為了解局此課題，本案發明人等進行了銳意研究的結果，發現藉由使Cu-Mg合金成溶體化後進行急速冷卻而製作之Cu-Mg過飽和固溶體的加工硬化型銅合金，呈現低楊氏係數、高耐力、高導電性、以及優異的彎曲加工性。此 外，於此Cu-Mg過飽和固溶體所構成的銅合金，藉由於潤飾加工後實施適切的熱處理，可以提高耐應力緩和特性。
本發明係根據相關的見解而完成之發明，本發明之電子機器用銅合金，特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘實質上為銅及不可避免的不純物，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。
此外，本發明之電子機器用銅合金，特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘實質上為銅及不可避免的不純物，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。
進而，本發明之電子機器用銅合金，特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘實質上為銅及不可避免的不純物，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100之範圍內，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。
於前述構成的電子機器用銅合金，使Mg含有固溶限 度以上之3.3原子%以上6.9原子%以下的範圍，而且導電率σ在Mg之含量為X原子%時，被設定於前述數式的範圍內，所以成為Mg在母相中過飽和地固溶之Cu-Mg過飽和固溶體。
或者是使Mg含有固溶限度以上之3.3原子%以上6.9原子%以下的範圍，且於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下，所以抑制了以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出，而成為鎂在母相中過飽和地固溶之Cu-Mg過飽和固溶體。
又，粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數，係使用電場放出型掃描電子顯微鏡，在倍率：5萬倍、視野：約4.8μm2下進行10視野的觀察而算出。
此外，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的粒徑，為金屬間化合物的長徑(以在途中不接於粒界的條件下在粒內所能夠拉的最長的直線之長度)與短徑(在與長徑成直角相交的方向上，在途中不接於粒界的條件下所能夠拉的最長的直線之長度)的平均值。
在這樣的Cu-Mg過飽和固溶體所構成的銅合金，有楊氏係數變低的傾向，例如適用於公插頭壓起母插座的彈簧接觸部而插入的連接器等，也抑制插入時的接壓變動，而且彈性界限很寬所以不會有容易產生塑性變形的疑慮。從而，特別適於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器 用零件。
此外，Mg過飽和地固溶，所以在母相中，不會分散著很多會成為破裂的起點的粗大的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，使得彎曲加工性提高。因而，可以成形複雜形狀的端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件等。
進而，使Mg過飽和地固溶，所以可以藉由加工硬化而提高強度。
此外，於本發明的電子機器用銅合金，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下，所以即使在高溫環境下使用的場合，也可以抑制接壓降低導致通電不良的發生。從而，可以適用作為引擎室等高溫環境下使用的電子機器用零件的素材。
進而，於前述的電子機器用銅合金，以楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ0.2為400MPa以上者較佳。楊氏係數E在125GPa以下且0.2%耐力σ0.2為400MPa以上的場合，彈性能量係數(σ0.2 2/2E)變高，變成不容易塑性變形，所以特別適合於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件。
本發明之電子機器用銅合金之製造方法，其係製造出前述電子機器用銅合金之電子機器用銅合金之製造方法，具備把銅與鎂之2元系合金所構成，含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘實質上為銅及不可避免的不純物的組成之銅素材加工為特定形狀之潤飾加工步驟， 以及在此潤飾加工步驟之後實施熱處理的潤飾熱處理步驟。
根據此構成的電子機器用銅合金之製造方法，因為具備把前述組成的銅素材加工為特定形狀的潤飾加工步驟，以及此潤飾加工步驟之後實施熱處理之潤飾熱處理步驟，所以藉由此潤飾熱處理步驟，可以提高耐應力緩和特性。
此處，在前述潤飾熱處理步驟，以在超過200℃而800℃以下的範圍實施熱處理為佳。進而，把被加熱的前述銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下為佳。在此場合，藉由潤飾熱處理步驟，可以提高耐應力緩和特性，可以使應力緩和率在150℃，1000小時之後成為50%以下。
本發明之電子機器用銅合金壓延材，係由電子機器用銅合金所構成，平行於壓延方向的方向上之楊氏係數E為125GPa以下，平行於壓延方向的方向之0.2%耐力σ0.2為400MPa以上。
根據此構成的電子機器用銅合金壓延材的話，彈性能量係數(σ0.2 2/2E)很高，不容易塑性變形。
此外，前述之電子機器用銅合金壓延材，以作為構成端子、連接器、繼電器、導線架的銅素材來使用為佳。
進而，本發明之電子機器用零件，特徵為由前述電子機器用銅合金所構成。此構成之電子機器用零件(例如端子、連接器、繼電器、導線架)，楊氏係數滴，而且耐應力緩和特性優異，所以於高溫環境下也可以使用。
根據本發明的話，可以提供具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的耐應力緩和特性，優異的彎曲加工性，適於端子、連接器或繼電器等電子機器用零件的電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金壓延材及電子機器用零件。
以下，說明本發明的實施形態之電子機器用銅合金。本實施形態之電子機器用銅合金，含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅為銅及不可避免的不純物所構成的銅與鎂之2元系合金。接著，導電率σ(%IACS)在Mg的含量為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)}×100
之範圍內。
此外，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下。
接著，本實施形態的電子機器用銅合金的應力緩和率在150℃，1000小時下為50%以下。此處，應力緩和率係以依據日本伸銅協會技術表準JCBA-T309：2004之單持旋轉張緊式之方法負荷應力進行了測定。
此外，此電子機器用銅合金，楊氏係數E在125GPa 以下，0.2%耐力σ0.2為400MPa以上。
(組成)
鎂，不會使導電率大幅降低，可使強度提高同時具有使再結晶溫度上升的作用效果。此外，藉由使鎂固溶於母相中，可抑制楊氏係樹為較低，且可得優異的彎曲加工性。
此處，鎂含量不滿3.3原子%時，無法發揮該作用效果。另一方面，鎂含量超過6.9原子%的話，會溶體化在進行熱處理時，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物會殘存，在其後的加工有發生破裂之虞。
由於這樣的理由，鎂含量設定為3.3原子%以上6.9原子%以下。
進而，鎂含量太少的話，無法充分提高強度，而且楊氏係數無法充分抑制為較低。此外，鎂是活性元素，所以藉由過剩添加，在融解鑄造時，會有捲入與氧氣反應而產生的鎂的氧化物之虞。亦即，把鎂含量設定為3.7原子%以上6.3原子%以下的範圍會更好。
又，不可避免的不純物，可以舉出Sn，Zn，Al，Ni，Cr，Zr，Fe，Co，Ag，Mn，B，P，Ca，Sr，Ba，Sc，Y，稀土類元素，Hf，V，Nb，Ta，Mo，W，Re，Ru，Os，Se，Te，Rh，Ir，Pd，Pt，Au，Cd，Ga，In，Li，Si，Ge，As，Sb，Ti，Tl，Pb，Bi，S，O，C，Be，N，H，Hg等。這些不可避免的不純物，在銅與鎂的2元 系合金中，以總量為0.3質量%以下為佳。特別，錫含量不滿0.1質量%，鋅含量不滿0.01質量%為佳。這是因為錫添加超過0.1質量%以上的話，容易引起以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出的緣故，鋅添加0.01質量%以上的話，在融解鑄造步驟會發生煙霧(fume)附著於爐或模具的構件而使鑄塊的表面品質劣化，同時耐應力腐蝕破裂性會劣化。
(導電率σ)
於銅與鎂之2元系合金，導電率σ在鎂的含量為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)}×100
的範圍內的場合，幾乎不存在以銅與鎂為主成分的金屬間化合物。
亦即，導電率σ超過前述不等式的場合，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物會存在著很多，尺寸也會比較大，所以彎曲加工性會大幅劣化。此外，會產生以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，而且鎂的固溶量很少，所以楊氏係數也會上升。從而，以導電率σ成為在前述式子的範圍內的方式調整製造條件。
又，為了確實發揮前述之作用效果，以使導電率σ(%IACS)在σ≦{1.7241/(-0.0300×X2+0.6763×X+1.7)}×100
之範圍內為佳。在此場合，以銅與鎂為主成分的金屬 間化合物更為少量，所以彎曲加工性更為提高。
為了進而確實發揮前述之作用效果，以使導電率σ(%IACS)在σ≦{1.7241/(-0.0292×X2+0.6797×X+1.7)}×100
之範圍內為佳。在此場合，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物又更為少量，所以彎曲加工性更為提高。
(應力緩和率)
於本實施形態之電子機器用銅合金，如前所述，應力緩和率在150℃，1000小時下，為50%以下。
此條件之應力緩和率很低的場合，即使高溫環境下使用的場合也可以把永久變形抑制到很小，可以抑制接壓的降低。從而，本實施形態之電子機器用銅合金，可以適用作為在汽車的引擎室周圍那樣的高溫環境下使用的端子。
又，應力緩和率在150℃、1000小時以30%以下為佳，在150℃、1000小時以20%以下又更佳。
(組織)
於本實施形態之點子機器用銅合金，以掃描型電子顯微鏡觀察的結果，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下。亦即，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物幾乎未析出，鎂固溶於母相中。
此處，由於固溶化不完全，或是在固溶化後析出以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，而使得存在多量尺寸大的 金屬間化合物的話，這些金屬間化合物成為破裂的起點，會在加工時產生破裂，或是彎曲加工性大幅劣化。此外，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的量很多的話，楊氏係數上升，所以不佳。
調查組織的結果，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物在合金中為1個/μm2以下的場合，亦即以銅與鎂為主成分的金屬間化合物不存在或者為少量的場合，可得良好的彎曲加工性、低楊氏係數。
進而，為了確實發揮前述作用效果，粒徑0.05μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的個數在合金中為1個/μm2以下為更佳。又，本發明的銅合金中產生的金屬間化合物的粒徑的上限值為5μm為較佳，1μm為更佳。
又，銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數，係使用電場放出型掃描電子顯微鏡，在倍率：5萬倍、視野：約4.8μm2下進行10視野的觀察而算出其平均值。
此外，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的粒徑，為金屬間化合物的長徑(以在途中不接於粒界的條件下在粒內所能夠拉的最長的直線之長度)與短徑(在與長徑成直角相交的方向上，在途中不接於粒界的條件下所能夠拉的最長的直線之長度)的平均值。
(結晶粒徑)
結晶粒徑，是對於耐應力緩和特性造成很大影響的因子，結晶粒徑小道必要程度以上的場合，耐應力緩和特性 會劣化。此外，結晶粒徑大到必要程度以上的場合會對彎曲加工性造成不良影響。因此，平均結晶粒徑以1μm以上100μm以下之範圍內為佳。又，平均粒徑在2μm以上50μm以下之範圍內更佳，進而在5μm以上30μm以下之範圍內又更佳。
又，在後述的潤飾加工步驟S06的加工率很高的場合，會成為加工組織而無法測定結晶粒徑。在此，於潤飾加工步驟S06之前(中間熱處理步驟S05後)的階段之平均粒徑，以在前述範圍內為佳。
接著，針對這樣的構成之本實施形態的電子機器用銅合金之製造方法，參照圖2所示之流程圖來說明。
又，於下列的製造方法，作為加工步驟使用壓延的場合，加工率相當於壓延率。
(融解．鑄造步驟S01)
首先，融解銅原料得到的銅融湯內，添加前述元素進行成分調整，製造出銅合金融湯。又，於鎂的添加，可以使用鎂單體或銅-鎂母合金等。此外，把含鎂的原料與銅原料一起融解亦可。此外，使用本合金的再生材以及廢材亦可。
在此，銅融湯，以純度為99.99質量%以上的所謂4N銅為較佳。此外，在融解步驟，為了抑制鎂的氧化，以使用真空爐，或者設為惰性氣體氛圍或還原氛圍之氛圍爐為較佳。
接著，把成分調整的銅合金融湯注入鑄模製造出鑄塊。又，考慮量產的場合，以使用連續鑄造法或半連續鑄造法為佳。
(加熱步驟S02)
接著，為了所得到的鑄塊的均質化及溶體化而進行加熱處理。於鑄塊的內部，會存在著在凝固過程因鎂偏析濃縮而產生的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物等。在此，為了使這些偏析及金屬間化合物等消失或者減低，藉由進行把鑄塊加熱至400℃以上900℃以下為止的加熱處理，於鑄塊內使鎂均質地擴散，或是使鎂固溶於母相中。又，此加熱步驟S02，以在非氧化性或還原性氛圍中實施為佳。
此處，加熱溫度未滿400℃的話，溶體化會不完全，而有在母相中殘存很多以銅與鎂為主成分的金屬間化合物之虞。另一方面，加熱溫度超過900℃的話，銅素材的一部分成為液相，而有組織或表面狀態成為不均一之虞。從而，把加熱溫度設定於400℃以上900℃以下之範圍。更佳者為500℃以上850℃以下，進而更加者為520℃以上800℃以下。
(急冷步驟S03)
接著，於加熱步驟S02被加熱至400℃以上900℃以下為止的銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下之溫度為止。藉由此急冷步驟S03，固溶於母相 中的鎂抑制了作為以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下為較佳。亦即，可以使銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。冷卻步驟A03之冷卻溫度的下限值為-100℃為佳，冷卻速度的上限值以10000℃/min為佳。冷卻溫度低至-100℃的話，無法見到效果的提高，而且成本會上升，即使冷卻速度超過10000℃/min，也是無法見到效果的提高且會使成本上升。
又，為了粗加工的效率化與組織的均一化，前述加熱步驟S02之後實施熱間加工，於此熱間加工之後實施前述的急冷步驟S03的構成亦可採用。在此場合，加工方法沒有特別限定，例如在最終形態為板或條的場合可以使用壓延，線或棒的場合使用拉線或壓出或溝槽延伸等，塊狀形狀的場合採用鍛造或沖壓。
(中間加工步驟S04)
經過加熱步驟S02及急冷步驟S03的銅素材因應必要予以切斷，同時為了除去加熱步驟S02及急冷步驟S03等所產生的氧化膜等因應必要進行表面研削。接著，進行加工成為特定的形狀。
又，此中間加工步驟S04之溫度條件沒有特別限定，以在冷間或者溫間加工之-200℃至200℃的範圍內為佳。此外，加工率，係以近似於最終形狀的方式來適當選擇， 但為了減少為了得到最終形狀為止之中間熱處理步驟S05的次數，以20%以上為佳。此外，加工率為30%以上更佳。加工率的上限沒有特別限定，但由防止邊緣破裂的觀點來看以99.9%為較佳。加工方法沒有特別限定，最終形狀為板、條的場合以採用壓延為佳。線或棒的場合以採用壓出或溝槽壓延，塊狀形狀的場合採用鍛造或沖壓為佳。進而，為了使溶體化徹底，亦可反覆S02~S04。
(中間熱處理步驟S05)
中間加工步驟S04之後，為了溶體化的徹底、再結晶組織化或加工性提高之用的軟化為目的實施熱處理。
此處，熱處理的方法沒有特別限定，較佳者係在400℃以上900℃以下的條件，在非氧化氛圍或者還原性氛圍中進行熱處理。更佳者為500℃以上850℃以下，進而更加者為520℃以上800℃以下。
此處，於中間熱處理步驟S05，被加熱至400℃以上900℃以下為止的銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下之溫度為止。中間熱處理步驟S05的冷卻溫度，更佳者為150℃以係，進而更佳者為100℃以下。冷卻速度以300℃/min以上為更佳，1000℃/min以上為又更佳。另一方面，中間熱處理步驟S05之冷卻溫度的下限值為-100℃為佳，冷卻速度的上限值以10000℃/min為佳。冷卻溫度低至-100℃的話，無法見到效果的提高，而且成本會上升，即使冷卻速度超過10000℃/min，也是無法見 到效果的提高且會使成本上升。
藉由這樣進行急冷，固溶於母相中的鎂抑制了作為以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數可以為1個/μm2以下。亦即，可以使銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。
(潤飾加工步驟S06)
把中間熱處理步驟S05後的銅素材潤飾加工為特定的形狀。又，此潤飾加工步驟S06之溫度條件沒有特別限定，以在常溫下進行為佳。此外，加工率以近似於最終形狀的方式適宜地選擇，但為了藉由加工硬化提高硬度，以20%以上為佳。此外，進而謀求強度提高的場合，亦可使加工率為30%以上。加工率的上限沒有特別限定，但由防止邊緣破裂的觀點來看以99.9%為較佳。加工方法沒有特別限定，最終形狀為板、條的場合以採用壓延為佳。線或棒的場合以採用壓出或溝槽壓延，塊狀形狀的場合採用鍛造或沖壓為佳。
(潤飾熱處理步驟S07)
接著，對於藉由潤飾加工步驟S06所得到的加工材，為了進行耐應力緩和特性的提高，及低溫燒鈍硬化，或者為了除去殘留應變，實施潤飾熱處理。
熱處理溫度以超過200℃ 800℃以下的範圍內為較佳。 又，於此潤飾熱處理步驟S07，有必要以不析出被溶體化的鎂的方式，設定熱處理條件(溫度、時間、冷卻速度)。例如在250℃下10秒~24小時程度，在300℃下5秒~4小時程度，在500℃下0.1秒~60秒程度為較佳。非氧化氛圍或還原性氛圍中進行為較佳。
此外，冷卻方法以採用水淬等，把被加熱的前述銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下為佳。冷卻溫度，更佳者為150℃以下，進而更佳者為100℃以下。冷卻速度以300℃/min以上為更佳，1000℃/min以上為又更佳。另一方面，冷卻溫度的下限值為-100℃為佳，冷卻速度的上限值以10000℃/min為佳。冷卻溫度低至-100℃的話，無法見到效果的提高，而且成本會上升，即使冷卻速度超過10000℃/min，也是無法見到效果的提高且會使成本上升。
藉由這樣進行急冷，固溶於母相中的鎂抑制了作為以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數可以為1個/μm2以下。亦即，可以使銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。進而，把前述潤飾加工步驟S06與潤飾熱處理步驟S07反覆地實施亦可。
如此進行，製造出本實施形態之電子機器用銅合金。接著，本實施形態之電子機器用銅合金，楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ0.2為400MPa以上。本實施形態之電子機器用銅合金的楊氏係數E，更佳者為100~ 125GPa，0.2%耐力σ0.2更佳者為500~900MPa。
此外，導電率σ(%IACS)在Mg的含量為X原子%時，被設定在σ≦1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100
之範圍內。
進而，藉由潤飾熱處理步驟S07，使本實施形態之電子機器用銅合金的應力緩和率再150℃、1000小時之後，為50%以下。
根據如以上所述而構成的本實施形態之電子機器用銅合金的話，於銅與鎂之2元系合金，使鎂含有固溶限度以上之3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，而且導電率σ(%IACS)在鎂的含量為X原子%時，在σ≦1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)×100
之範圍內。進而，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下。
亦即，本實施形態之電子機器用銅合金，是鎂於母相中過飽和地固溶之銅-鎂過飽和固溶體。
在這樣的銅-鎂過飽和固溶體所構成的銅合金，有楊氏係數變低的傾向，例如適用於公插頭壓起母插座的彈簧接觸部而插入的連接器等，也抑制插入時的接壓變動，而且彈性界限很寬所以不會有容易產生塑性變形的疑慮。從而，特別適於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件。
此外，Mg過飽和地固溶，所以在母相中，不會分散著很多會成為破裂的起點的粗大的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，使得彎曲加工性提高。因而，可以成形複雜形狀的端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件。
進而，使鎂過飽和地固溶，所以藉由使其加工硬化，強度提高，可以具有比較高的強度。此外，是銅與鎂以及不可避免的不純物所構成的銅與鎂之2元系合金，所以抑制其他的元素導致的導電率降低，可以使導電率比較高。
接著，於本實施形態的電子機器用銅合金，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下，所以即使在高溫環境下使用的場合，也可以抑制接壓降低導致通電不良的發生。從而，可以適用作為引擎室等高溫環境下使用的電子機器用零件的素材。
此外，於電子機器用銅合金，楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ0.2為400MPa以上，所以彈性能量係數(σ0.2 2/2E)變高，變成不容易塑性變形，所以特別適合於端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件。
根據本實施形態之電子機器用銅合金之製造方法的話，可以使前述組成之銅與鎂的2元系合金之鑄塊或加工材藉由加熱至400℃以上900℃以下的溫度之加熱步驟S02，進行鎂的溶體化。
此外，因為具備把藉由加熱步驟S02加熱至400℃以上900℃以下的鑄塊或加工材，以200℃/min以上的冷卻 速度冷卻至200℃以下的急冷步驟S03，所以在冷卻過程可以抑制以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，可以使急冷後的鑄塊或加工材成為銅-鎂過飽和固溶體。
進而，因為具備對於急冷材(銅-鎂過飽和固溶體)進行加工的中間加工步驟S04，所以可容易得到接近於最終形狀的形狀。
此外，在中間加工步驟S04之後，以溶體化之徹底、再結晶組織化或者提高加工性之用的軟化為目的而具備中間熱處理步驟S05，所以可以謀求特性的提高以及加工性的提高。
此外，於中間熱處理步驟S05，把加熱至400℃以上900℃以下的銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下，所以在冷卻過程可以抑制以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，可以使急冷後的銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。
接著，於本實施形態之電子機器用銅合金之製造方法，在為了根據加工硬化導致強度提高以及加工為特定形狀之用的潤飾加工步驟S06之後，具備為了進行耐應力緩和特性的提高以及低溫燒鈍硬化，或者是為了除去殘留應變而實施熱處理之潤飾熱處理步驟S07，所以可使應力緩和率在150℃、1000小時後為50%以下。此外，可以謀求機械特性的更為提高。
此處，應力緩和率係以依據日本伸銅協會技術表準JCBA-T309：2004之單持旋轉張緊式之方法負荷應力進行 了測定。
此外，此電子機器用銅合金，楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ0.2為400MPa以上。
以上，說明了本發明之實施形態之電子機器用銅合金，但本發明並不以此為限，在不逸脫其發明之技術思想的範圍可以進行適當的變更。
此外，在前述實施形態顯示了滿足「粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物在合金中為1個/μm2以下」，與「導電率σ」之條件雙方的電子機器用銅合金，但亦可為僅滿足其中一方之電子機器用銅合金。
例如，在前述實施形態，說明了電子機器用銅合金之製造方法之一例，但製造方法不限於本實施形態所說明的，可以適當選擇既存的製造方法來製造。
[實施例]
以下，說明為了確認本發明的效果而進行的確認實驗的結果。準備由純度99.99質量%以上的無氧銅(ASTM B152 C10100)所構成的銅原料，把這些裝入高純度石墨坩鍋內，於設為氬氣氛圍的氛圍爐內進行了高頻融解。在所得到的銅融湯內，添加各種添加元素調製表1、2所示的成分組成，注湯於碳鑄模，製造出鑄塊。又，鑄塊的大小為厚度約20mm×寬幅約20mm×長度約100~120mm。
對於所得到的鑄塊，於氬氣氛圍中，實施以表1、2所記載的溫度條件進行4小時的加熱之加熱步驟，其後， 實施淬水(冷卻溫度20℃，冷卻速度1500℃/min)。
切斷熱處理後的鑄塊，同時為了除去氧化覆膜實施了表面研削。其後，在常溫下，以表1、2所記載的壓延率實施了中間壓延。接著，對於所得到的條材，以表1、2記載的溫度條件在鹽浴中實施了中間熱處理。
其後，實施水焠火(冷卻溫度20℃，冷卻速度1500℃/min)。
其次，以表1、2所示的壓延率實施潤飾壓延，製造出厚度0.25mm、寬幅約20mm的條材。
接著，潤飾壓延後，以表所示的條件在鹽浴中實施了潤飾熱處理，其後，實施水焠火(冷卻溫度20℃，冷卻速度1500℃/min)，製作了特性評估用條材。
(中間熱處理後的結晶粒徑)
針對進行了表1、2所示的中間熱處理後的試料，進行了結晶粒徑的測定。於各試料，進行鏡面研磨及蝕刻，以光學顯微鏡，以壓延方向在相片中成為橫向的方式進行攝影，在1000倍的視野(約300μm×200μm)進行了觀察。接著結晶粒徑依照JIS H 0501之切斷法，把相片縱橫的特定長度之線段分別拉5條，計算完全被切到的結晶粒數，以其切斷長度的平均值作為結晶粒徑。
(加工性評估)
作為加工性的評估，觀察前述冷間壓延時有無邊緣龜 裂。目視完全或者幾乎未見到邊緣龜裂者為A，發生長度不到1mm的小的邊緣龜裂者為B，發生長度1mm以上3mm以下的邊緣龜裂者為C，發生長度3mm以上的大的邊緣龜裂者為D，因為邊緣龜裂而在壓延途中破裂者為E。
又，邊緣龜裂的長度，是指由壓延材的寬幅方向端部朝向寬幅方向中央部的邊緣龜裂的長度。
此外，使用前述之特性評估用條材，測定了機械特性及導電率。
(機械特性)
由特性評估用條材來採取JIS Z 2201所規定的13B號試驗片，藉由JIS Z 2241之偏置法測定了0.2%耐力σ0.2。又，試驗片，由特性評估用條材在平行於壓延方向的方向上採取。楊氏係數E，係在前述試驗片貼上應變計，由荷重-應變曲線的梯度來求出。又，試驗片，係以拉伸試驗的拉伸方向對特性評估用條材的壓延方向成平行的方式採取。
(導電率)
由特性評估用條材採取寬幅10mm×長度60mm的試驗片，藉由4端子法求出電阻。此外，使用測微計來進行試驗片的尺寸測定，算出試驗片的體積。接著，由測定的電阻值與體積算出導電率。又，試驗片，係以其長邊方向對 特性評估用條材的壓延方向成平行的方式採取。
(耐應力緩和特性)
耐應力緩和特性試驗，是依據日本伸銅協會技術標準JCBA-T309：2004之單持旋轉張緊式之方法來負荷應力，測定在150℃的溫度保持特定時間以後的殘留應力率。
測定，使用應力緩和測定機(KEYENCE公司製造之KL-30、LK-GD500、KZ-U3)來進行。
詳言之，首先，使用單持旋轉張緊式之撓曲位移負荷用試驗治具，固定試驗片的長邊方向的一端(固定端)。
由特性評估用條材以其長邊方向對特性評估用條材的壓延方向為平行的方式採取試驗片(寬幅10mm×長度60mm)。
其次，對試驗片的長邊方向的自由端(另一端)使撓曲位移負荷用螺栓的先端接觸於鉛直方向，對試驗片的長邊方向的自由端施加負荷。
此時，以試驗片的表面最大應力成為耐力的80%的方式，把初期撓曲位移設定為2mm，調整跨距長度。所謂跨距長度，是指對試驗片提供初期撓曲時，試驗片之前數固定端起直到與撓曲位移負荷用螺栓的先端之接觸部分為止之撓曲位移負荷用螺栓之對負荷方向的垂直方向之長度。前述表面最大應力以下式定之。
表面最大應力(MPa)=1.5Etδ0/LS 2
其中E：撓曲係數(MPa)
t：試料的厚度(t=0.25mm)
δ0：初期撓曲位移(2mm)
Ls：跨距長度(mm)。
初期撓曲位移設定為2mm的試驗片，在恆溫槽內於150℃的溫度下保持1000小時之後，把各單持旋轉張緊式的撓曲位移負荷用試驗治具取出至長溫，鬆開撓曲位移負荷用螺栓進行了除去負荷。
把試驗片冷卻至常溫而殘留，從在150℃的溫度保持1000小時之後的彎曲特性，來測定殘留應力率(永久撓曲位移之差)，評估了應力緩和率。又，應力緩和率使用下式算出。
應力緩和率(%)=(δt/δ0)×100
其中δt：150℃下保持1000小時之後的永久撓曲位移(mm)-在常溫下保持24小時之後的永久撓曲位移(mm)
δ0：初期撓曲位移(mm)。
(組織觀察)
對各試料的壓延面，進行了鏡面研磨，離子蝕刻。為了確認以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出狀態，使用FE-SEM(電場放射型掃描電子顯微鏡)，以1萬倍的視野(約120μm2/視野)進行了觀察。
其次，為了調查以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的密度(個/μm2)，選擇金屬間化合物的析出狀態不是特異的1萬倍視野(約120μm2/視野)，在該區域，以5萬倍進行連 續的10視野(約4.8μm2/視野)之攝影。針對金屬間化合物的粒徑，為金屬間化合物的長徑(以在途中不接於粒界的條件下在粒內所能夠拉的最長的直線之長度)與短徑(在與長徑成直角相交的方向上，在途中不接於粒界的條件下所能夠拉的最長的直線之長度)的平均值。接著，求出粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的密度(個/μm2)。
(彎曲加工性)
以日本伸銅協會技術標準JCBA-T307：2007之4試驗方法為依據進行了彎曲加工。
以壓延方向與試驗片的長邊方向成為平行的方式，由特性評估用條材採取複數寬幅10mm×長度30mm之試驗片，使用彎曲角度90度，彎曲半徑0.25mm的W型治具，進行W彎曲試驗。
接著，以目視確認彎曲部的外周部，破斷的場合判定為D，僅一部分發生破斷的場合為C，未引起破斷僅產生細微的裂痕的場合為B，無法確認破斷或細微的裂痕的場合為A。
針對條件、評估結果顯示於表1、2、3、4。
於鎂含量比本發明的範圍更低的比較例1，楊氏係數高度不夠充分。
此外，鎂的含量比本發明的範圍更高的比較例2、3 在冷間壓延時發生很大的邊緣破裂，不可能實施其後的特性評估。
此外，鎂含量在本發明的範圍，但是在潤飾壓延後未實施潤飾熱處理的比較例4，應力緩和率為54%。
進而，鎂含量在本發明的範圍，而導電率及以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的個數不在本發明的範圍內的比較例5，確認了耐力與彎曲加工性低劣。
進而，含有錫與磷的銅合金，亦即所謂的磷青銅之從前例1、2，導電率很低，而且應力緩和率超過50%。
對此，本發明例1~14，楊氏係數均被設定於低到125GPa以下，0.2%耐力也在400MPa以上，彈力性優異。此外，應力緩和率也低到47%以下。
由以上所述，根據本發明，可以提供具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的耐應力緩和特性，優異的彎曲加工性，適於端子、連接器或繼電器等電子機器用零件的電子機器用銅合金。
圖1為銅-鎂系狀態圖。
圖2為本實施形態之電子機器用銅合金之製造方法之流程圖。

Claims (10)

  1. 一種電子機器用銅合金，其特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。
  2. 一種電子機器用銅合金，其特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。
  3. 一種電子機器用銅合金，其特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X2+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上之銅與鎂 為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm2以下，應力緩和率在150℃、1000小時為50%以下。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之電子機器用銅合金，其中楊氏係數為125GPa以下，0.2%耐力σ0.2為400MPa以上。
  5. 一種電子機器用銅合金之製造方法，其特徵係製造出申請專利範圍第1至4項之任一項的電子機器用銅合金之電子機器用銅合金之製造方法，具備把銅與鎂之2元系合金所構成，含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅為銅及不可避免的不純物的組成之銅素材加工為特定形狀之潤飾加工步驟，以及在此潤飾加工步驟之後實施熱處理的潤飾熱處理步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項之電子機器用銅合金之製造方法，其中在前述潤飾熱處理步驟，在超過200℃且在800℃以下的範圍實施熱處理。
  7. 如申請專利範圍第6項之電子機器用銅合金之製造方法，其中在前述潤飾熱處理步驟，在超過200℃且在800℃以下的範圍實施熱處理，其後，把被加熱的前述銅材料以200℃/min以上的冷卻速度，冷卻至200℃以下。
  8. 一種電子機器用銅合金壓延材，其特徵係由申請專利範圍第1至4項之任一項之電子機器用銅合金所構成， 平行於壓延方向的方向上之楊氏係數E為125GPa以下，平行於壓延方向的方向之0.2%耐力σ0.2為400MPa以上。
  9. 一種電子機器用銅合金壓延材，其特徵係由申請專利範圍第1至4項之任一項之電子機器用銅合金所構成，作為構成端子、連接器、繼電器、導線架等電子機器用零件的銅材料來使用。
  10. 一種電子機器用零件，其特徵係由申請專利範圍第1至4項之任一項之電子機器用銅合金所構成。
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