TW201522670A - 銅合金、銅合金薄板及銅合金之製造方法 - Google Patents

銅合金、銅合金薄板及銅合金之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明之銅合金其係含有Fe：1.5質量%以上2.7質量%以下、P：0.008質量%以上0.15質量%以下、Zn：0.01質量%以上0.5質量%以下，且殘餘部份為Cu及不可避免之雜質，作為前述不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm。

Description

銅合金、銅合金薄板及銅合金之製造方法
本發明係關於作為使用於例如家電、半導體裝置用導線架等之半導體零件、印刷線路板等之電氣‧電子零件材料、開關器零件、匯流條、連接器等之機構零件或產業用機器等之銅合金板條為合適的銅合金、銅合金薄板及銅合金之製造方法。
本專利申請係基於2013年8月9日於日本國所提出專利申請的特願2013-167045號、及2014年6月4於日本國提出專利申請的特願2014-116287號來主張優先權，並參考該內容而予以援用。
作為上述各種用途之銅合金，以往汎用為含有Fe與P之Cu-Fe-P系之銅合金。作為Cu-Fe-P系之銅合金，可示例一種銅合金(CDA19400合金)，其係包含Fe：2.1質量%以上2.7質量%以下、P：0.015質量%以上0.15質量%以下、Zn：0.05質量%以上0.20質量%以下。 尚，該CDA19400合金係依CDA(Copper Development Association)所規定之國際標準合金。
在此，上述CDA19400合金，係由於使Fe或Fe-P等之金屬間化合物析出於銅母相中之析出強化型合金，且強度、導電性及導熱性為優異，故廣泛地被使用於各種用途。
近年，隨著Cu-Fe-P系之銅合金之用途擴大、或電氣、電子機器之輕量化、薄壁化、小型化等，對於CDA19400合金亦要求著更高的強度、或導電性、優異的彎曲加工性。
又，上述導線架或連接器等，係藉由蝕刻或沖裁銅合金薄板而製造。在此，將由CDA19400合金等所構成的銅合金薄板進行沖裁加工時，具有模具的摩損劇烈、於短時間的使用則必須更換模具之類的問題。
因此，例如專利文獻1、2中提案著，為了抑制於熱軋延步驟中的裂紋，同時將耐沖裁模具摩損性等之諸特性提昇，故在Cu-Fe-P系合金中添加C。又，提案著為了將Cu-Fe-P系合金之強度等之諸特性提昇，故添加Mg等。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平11-323464號公報
[專利文獻2]日本特開平11-350055號公報
然而，由Cu-Fe-P系合金所構成之銅合金，於軋延鑄塊來製造銅合金薄板之際，有產生很多表面缺陷之情形。若存在上述表面缺陷時，因為大幅地降低製造產率，故有銅合金薄板之製造成本大幅地提昇之類的問題。
又，對於由上述Cu-Fe-P系合金所構成的銅合金薄板進行壓製加工、蝕刻加工或鍍銀之際，會有產生起因為粗大的鐵合金粒子之非平滑的形狀不良之情形。
本發明係有鑑於前述情況之發明，本發明的目的在於提供一種銅合金、銅合金薄板、銅合金之製造方法，其係於Cu-Fe-P系合金中可抑制表面缺陷及形狀不良之產生。
為了解決此課題，本發明人經重複深入研究之結果得知，產生於CDA19400合金等之Cu-Fe-P系合金之表面缺陷及形狀不良，係因含有Fe與C之鐵合金粒子露出於銅合金薄板之表面而形成。
又得知，當銅合金熔液中C為存在一定量以上時，「以Fe為主成份並含有C之液相」與「以Cu為主成份之液相」會液相分離，而鑄塊內將生成粗大的Fe-C結晶物。又得到下述見解：以生成於鑄塊內之粗大的Fe-C結 晶物為起因，而生成露出於銅合金薄板之表面之鐵合金粒子。
本發明係根據如此般見解所完成，本發明之第一樣態所相關之銅合金，其係含有Fe：1.5質量%以上2.7質量%以下、P：0.008質量%以上0.15質量%以下、Zn：0.01質量%以上0.5質量%以下，且殘餘部份為Cu及不可避免之雜質，作為前述不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm。
此構成之銅合金中，不可避免之雜質的C之含有量被控制在未滿3質量ppm。如同上述般，因為C係具有促進「以Fe為主成份並含有C之液相」與「以Cu為主成份之液相」之液相分離之作用的元素，該C之含有量越多時，在鑄塊內越容易生成粗大的Fe-C結晶物。據此，藉由將C之含有量如上述般控制，可抑制粗大的Fe-C結晶物之產生，將可大幅減低因鐵合金粒子之表面缺陷。又，可抑制起因於粗大的Fe-C結晶物之製品的形狀不良。
在此，本發明之銅合金中，可進而含有Ni：0.003質量%以上0.5質量%以下、Sn：0.003質量%以上0.5質量%以下之任一者或兩者。
此時，Ni或Sn藉由固溶於Cu的母相中，可試圖Cu-Fe-P系銅合金之強度提昇。
再者，本發明之銅合金中，可進而在0.0007質量%以上0.5質量%以下之範圍內含有Mg、Ca、Sr、 Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co中之至少1種或2種以上。
此時，藉由Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之類的元素，可試圖Cu-Fe-P系合金之強度提昇及耐沖裁模具摩損性之提昇。
又，本發明之銅合金中，再者以作為前述不可避免之雜質所包含的Mn之含有量為20質量ppm以下、Ta之含有量為1質量ppm以下為較佳。
Mn、Ta之類的元素，如上述般於銅合金熔液為液相分離時，係含有於「以Fe為主成份並含有C之液相」中，而有促進液相分離之傾向。因此，若含有不可避免之雜質之Mn及Ta過多時，在鑄塊內有容易生成粗大的Fe-C結晶物之虞。因此，藉由規定Mn之含有量設為20質量ppm以下、Ta之含有量設為1質量ppm以下，可確實地抑制粗大的Fe-C結晶物之產生。
本發明之第二樣態所相關之銅合金薄板，其係由前述銅合金所構成之銅合金薄板，因包含Fe與C之鐵合金粒子露出於表面而形成的長度200μm以上的表面缺陷為5個/m2以下。更佳為長度200μm以上的表面缺陷設為2個/m2以下，最佳設為未滿1個/m2。
又，本發明之銅合金薄板，薄板的厚度設為0.5mm以下。
依據該構成之銅合金薄板，係由不可避免之雜質的C之含有量為抑制於低的銅合金所構成，故可抑制 包含Fe與C之鐵合金粒子之產生，並可抑制起因於該鐵合金粒子之表面缺陷之產生。又，可抑制起因於粗大的Fe-C結晶物之製品的形狀不良。再者，藉由將長度200μm以上的表面缺陷設為5個/m2以下，可顯著地降低於進行壓製加工、蝕刻加工或鍍銀之際所產生之製品不良率。特別是銅合金薄板的板厚為0.5mm以下之情形時，若存在200μm以上的表面缺陷時，由於厚度方向亦有缺陷成長之虞，例如在進行壓製加工、蝕刻加工等之為了賦予微細形狀之加工時，將成為不良之原因。就上述觀點而言，若銅合金薄板的板厚為0.2mm以下時，可更發揮本案發明之效果。若考量銅合金薄板之製造成本與所得之效果時，較佳為上述薄板的板厚之下限值為0.05mm，但並不限定於此。
本發明之第三樣態所相關之銅合金之製造方法，其係前述銅合金之製造方法，具備下述步驟：熔解原料來生成銅合金熔液之熔解步驟、將前述銅合金熔液保持在1300℃以上之高溫保持步驟、與將保持在1300℃以上之前述銅合金熔液供給於鑄模內而得到鑄塊之鑄造步驟。
依據該構成之銅合金之製造方法，由於具備將銅合金熔液保持在1300℃以上之高溫保持步驟、與將保持在1300℃以上之銅合金熔液供給於鑄模內而得到鑄塊之鑄造步驟，故在銅合金熔液中，可抑制「以Fe為主成份並含有C之液相」與「以Cu為主成份之液相」之液相分離，並可抑制粗大的Fe-C結晶物之生成。據此，將 可減低起因於鐵合金粒子之表面缺陷。又，可抑制起因於粗大的Fe-C結晶物之製品的形狀不良。
依據本發明，可提供一種銅合金、銅合金薄板、銅合金之製造方法，其係於Cu-Fe-P系合金中可抑制表面缺陷及形狀不良之產生。
S01‧‧‧熔解步驟
S02‧‧‧高溫保持步驟
S03‧‧‧鑄造步驟
RD‧‧‧軋延方向
L‧‧‧表面缺陷的長度
[圖1]銅合金薄板之表面缺陷之光學顯微鏡觀察照片。
[圖2]表示本發明之實施形態之銅合金之製造方法的流程圖。
〔實施發明之最佳形態〕
以下，對於本發明之第一實施形態之銅合金進行說明。
本發明之第一實施形態之銅合金，其係含有Fe：1.5質量%以上2.7質量%以下、P：0.008質量%以上0.15質量%以下、Zn：0.01質量%以上0.5質量%以下，且殘餘部份為Cu及不可避免之雜質，作為不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm。
以下，對於將此等元素之含有量設定為前述範圍之理由進行說明。
(Fe)
Fe為固溶於Cu的母相中，同時生成含有P的析出物(Fe-P化合物)。藉由該Fe-P化合物分散於Cu之母相中，不會使導電率降低，並會提昇強度及硬度。
在此，若Fe之含有量未滿1.5質量%時，強度提昇之效果等為不充分。另一方面，若Fe之含有量超過2.7質量%時，會生成大的結晶物而有損及表面的清淨度之虞。進而有導致導電率及加工性降低之虞。
因此，本實施形態中，將Fe之含有量設為1.5質量%以上2.7質量%以下。尚，為能確實地達到上述作用效果，較佳為將Fe之含有量設為1.8質量%以上2.6質量%以下之範圍內。
(P)
P為具有脫氧作用之元素。又，如上述般，與Fe同時生成Fe-P化合物。藉由該Fe-P化合物分散於Cu之母相中，不會使導電率降低，並會提昇強度及硬度。
在此，若P之含有量未滿0.008質量%時，強度提昇之效果等為不充分。另一方面，若P之含有量超過0.15質量%時，將導致導電率及加工性降低。
因此，本實施形態中，將P之含有量設定為0.008質 量%以上0.15質量%以下。尚，為能確實地達到上述作用效果，較佳為將P之含有量設為0.01質量%以上0.05質量%以下之範圍內。
(Zn)
Zn為固溶於Cu之母相中，並具有使焊錫耐熱剝離性提昇之作用之元素。
在此，若Zn之含有量未滿0.01質量%時，無法充份地達到使焊錫耐熱剝離性提昇之作用效果。另一方面，即使Zn之含有量超過0.5質量%，該效果亦為飽和。
因此，本實施形態中，將Zn之含有量設定為0.01質量%以上0.5質量%以下。尚，為能確實地達到上述作用效果，較佳為將Zn之含有量設為0.05質量%以上0.35質量%以下之範圍內。
(C)
C係作為不可避免之雜質而含有於上述銅合金中。在此，若C之含有量多時，則銅合金薄板之表面缺陷會大幅增加。將該表面缺陷之一例經光學顯微鏡觀察之結果表示於圖1。
經EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)之解析結果，本實施形態中所觀察之表面缺陷，係起因於具有Fe、C之鐵合金粒子。
一般而言，於熔解鑄造上述銅合金時，Fe元 素係以熔解之狀態存在於「以Cu為主成份之液相」中。但，若C存在一定量以上時，銅合金熔液被分離成「以Cu為主成份之液相」與「以Fe為主成份並含有C之液相」，其結果為，粗大的Fe-C結晶物將存在於鑄塊內。之後，藉由軋延鑄塊，起因於粗大的Fe-C結晶物之鐵合金粒子將露出於銅合金薄板之表面，故認為產生上述表面缺陷。又，起因於該鐵合金粒子而進行壓製加工、蝕刻加工或鍍銀時，將會產生形狀不良。
因此，藉由減低C元素，可抑制起因於鐵合金粒子之表面缺陷及形狀不良。在此，本實施形態中，限制C之含有量為未滿3質量ppm。為了確實地達成上述表面缺陷及形狀不良之抑制，較佳為將C之含有量設為未滿2質量ppm。
尚，作為C以外之不可避免之雜質，可舉例：Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、H、Li、B、N、O、F、Na、S、Cl、K、V、Cr、Mn、Co、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Cs、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等。此等之不可避免之雜質，以總量計為0.3質量%以下為宜。若考量銅合金之製造成本與所得之效果時，上述不可避免之雜質之總量之下限值較佳為0.1質量%，但並不限定於此。
接著，關於本實施形態之銅合金之製造方法 之一例，將參考圖2所示之流程圖進行說明。
<熔解步驟S01>
將銅原料、純鐵、Zn或Cu-Zn母合金、P或Cu-P母合金熔解後，生成銅合金熔液。尚，銅原料為純度99.99質量%以上的所謂的4NCu，純鐵為純度99.9質量%以上的所謂的3NFe、或99.99質量%以上的4NFe，氛圍較佳設為Ar。熔解中之溫度，例如1100~1300℃。
<高溫保持步驟S02>
接著，將所得之銅合金熔液昇溫至1300℃以上並保持。藉由以高溫來保持銅合金熔液，可抑制銅合金熔液中之液相分離。尚，該高溫保持步驟S02中，較佳為將溫度設為1300℃以上1500℃以下、保持時間設為1min以上24h以下之範圍內。
<鑄造步驟S03>
又，將1300℃以上之銅合金熔液，從高溫保持之狀態澆注至模具中來製作出鑄塊。以如此之方式，可製作出本實施形態之銅合金之鑄塊。
在此，鑄造時之冷卻速度較佳為速度快者，例如從1300℃至900℃止之冷卻速度以5℃/s以上，進而以10℃/s以上為宜。若考量銅合金之製造成本與所得之效果時，上述冷卻速度之上限值較佳為200℃/s，但並不限定 於此。
對於所得之鑄塊實施熱軋延後，藉由適當重複冷軋延與熱處理，可製作出指定厚度之銅合金薄板。熱軋延係在還原性氛圍中以750℃~1000℃之條件來實施。冷軋延的壓下率為40~95%，熱處理為在400~700℃下進行，於最終軋延之後以200~350℃來進行最終退火。
該銅合金薄板中，因包含Fe與C之鐵合金粒子露出於表面而形成的長度200μm以上的表面缺陷設為5個/m2以下。適宜為200μm以上的表面缺陷設為2個/m2以下。進而以1個/m2以下為宜。
依據如以上般所構成的本實施形態，因不可避免之雜質的C之含有量設為未滿3質量ppm，故可抑制鑄塊內粗大的Fe-C結晶物之生成。據此，可抑制起因於該粗大的Fe-C結晶物之鐵合金粒子之形成，而可大幅減低表面缺陷之產生。又，可抑制製品的形狀不良。
再者，本實施形態之製造方法，係因具備將前述銅合金熔液保持在1300℃以上之高溫之高溫保持步驟S02、與將保持在1300℃以上之銅合金熔液供給鑄模後來製造鑄塊之鑄造步驟S03，故可抑制粗大的Fe-C結晶物之生成。
以下，對於本發明之第二實施形態之銅合金進行說明。
本發明之第二實施形態之銅合金，其係含有Fe：1.5質量%以上2.7質量%以下、P：0.008質量%以上0.15質 量%以下、Zn：0.01質量%以上0.5質量%以下，同時含有Ni：0.003質量%以上0.5質量%以下、Sn：0.003質量%以上0.5質量%以下之任一者或兩者，進而在0.0007質量%以上0.5質量%以下之範圍內含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co中之至少1種或2種以上，且殘餘部份為Cu及不可避免之雜質，作為前述不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm。
以下，對於將此等元素之含有量設定為前述範圍之理由進行說明。尚，關於與第一實施形態相同的元素將省略說明。
(Ni)
Ni為固溶於Cu之母相中，並具有使強度及耐引線彎曲疲勞特性(耐重複彎曲疲勞特性)提昇之作用。
在此，若Ni之含有量未滿0.003質量%時，無法充份達到上述效果。另一方面，若Ni之含有量超過0.5質量%時，導電率會顯著地降低。
因此，本實施形態中，將Ni之含有量設定為0.003質量%以上0.5質量%以下。尚，為能確實地達到上述作用效果，較佳為將Ni之含有量設為0.008質量%以上0.2質量%以下之範圍內。
(Sn)
Sn為固溶於Cu之母相中，並具有使強度及焊接性提 昇之作用。
在此，若Sn之含有量未滿0.003質量%時，無法充份地達成上述效果。另一方面，若Sn之含有量超過0.5質量%時，導電率會顯著地降低。
因此，本實施形態中，將Sn之含有量設定為0.003質量%以上0.5質量%以下。尚，為能確實地達到上述作用效果，較佳為將Sn之含有量設為0.008質量%以上0.2質量%以下之範圍內。
(Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co)
Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co為固溶於銅之母相中，或以作為析出物、結晶物而存在，並具有使Cu-Fe-P系合金之強度提昇之作用，進而亦具有使耐沖裁模具摩損性之作用。
在此，若Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之含有量未滿0.0007質量%時，無法充份達成上述效果。另一方面，若Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之含有量超過0.5質量%時，導電率會降低，同時容易生成大的氧化物或析出物或結晶物，進而有損及表面之清淨度之虞。
因此，本實施形態之銅合金，係將Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之含有量設定為0.0007質量%以上0.5質量%以下。尚，為能確實地 達到上述作用效果，較佳為將Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之含有量設為0.005質量%以上0.15質量%以下之範圍內。
在此，所謂稀土類元素，係指Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
尚，作為C以外之不可避免之雜質，可舉例：H、Li、B、N、O、F、Na、S、Cl、K、V、Cr、Mn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Cs、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等。此等之不可避免之雜質，以總量計為0.3質量%以下為宜。若考量銅合金之製造成本與所得之效果時，上述不可避免之雜質之總量之下限值較佳為0.1質量%，但並不限定於此。
該第二實施形態之銅合金，係藉由與上述第一實施形態相同之熔解步驟S01、熔液之高溫保持步驟S02、鑄造步驟S03而來製造。在熔解步驟S01中，對於Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti，Co之添加，係使用金屬元素單質或包含上述元素之母合金。
依據如以上般所構成的本實施形態，由於含有Ni、Sn，故可試圖藉由固溶硬化來提昇強度。
又，由於在0.0007質量%以上0.5質量%以下之範圍內含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co中之至少1種或2種以上，故可試圖Cu-Fe-P 系合金之更進一步之高強度化，同時試圖提昇耐沖裁模具摩損性。
又，因C之含有量未滿3質量ppm，故可抑制包含Fe與C之鐵合金粒子之形成，將可大幅減低表面缺陷之產生。又，可抑制製品的形狀不良。
以下，對於本發明之第三實施形態之銅合金進行說明。
本發明之第三實施形態之銅合金，其係含有Fe：1.5質量%以上2.7質量%以下、P：0.008質量%以上0.15質量%以下、Zn：0.01質量%以上0.5質量%以下，且殘餘部份為Cu及不可避免之雜質，作為前述不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm、Mn之含有量為20質量ppm以下、Ta之含有量為1質量ppm以下。
以下，對於將此等元素之含有量設定為前述範圍之理由進行說明。尚，關於與第一實施形態相同的元素將省略說明。
(Mn、Ta)
Mn、Ta係作為不可避免之雜質而被含有於上述銅合金中。
一般而言，於熔解鑄造上述銅合金時，Fe元素係以熔解之狀態存在於「以Cu為主成份之液相」中。但，若C存在一定量以上時，銅合金熔液被分離成「以Cu為主成份之液相」與「以Fe為主成份並含有C之液相」。在 此，銅合金熔液以如上述般液相分離時，Mn、Ta係被含有於「以Fe為主成份並含有C之液相」中，且為有促進液相分離之虞的元素。
因此，藉由減低C元素之同時減低Mn、Ta之含有量，可抑制銅合金熔液之液相分離而抑制粗大的Fe-C結晶物之生成，並抑制起因於鐵合金粒子之表面缺陷及形狀不良。因此，本實施形態之銅合金中，將C之含有量限制於未滿3質量ppm、Mn之含有量限制於20質量ppm以下、Ta之含有量限制於1質量ppm以下。為了確實地達成上述表面缺陷及形狀不良之抑制，較佳為將C之含有量設為未滿2質量ppm、將Mn之含有量設為未滿15質量ppm、將Ta之含有量設為未滿0.7質量ppm。
尚，作為C、Mn、Ta以外之不可避免之雜質，可舉例：Ni、Sn、Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、H、Li、B、N、O、F、Na、S、Cl、K、V、Cr、Co、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Cs、Hf、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等。此等之不可避免之雜質，以總量計為0.3質量%以下為宜。若考量銅合金之製造成本與所得之效果時，上述不可避免之雜質之總量之下限值較佳為0.1質量%，但並不限定於此。
該第三實施形態之銅合金，係藉由與上述第一實施形態及第二實施形態相同之熔解步驟S01、熔液之 高溫保持步驟S02、鑄造步驟S03而來製造。
在熔解步驟S01中，較佳為使用Mn及Ta之含有量為少的原料。特別是由於Mn元素由鐵系原料等混入之可能性為高，故較佳為嚴選鐵系原料來使用。較佳以使用Mn為0.1質量%以下、Ta為0.005質量%以下之Fe原料。
依據如以上般所構成的本實施形態，因為作為不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm、Mn之含有量為20質量ppm以下、Ta之含有量為1質量ppm以下，故可抑制銅合金熔液之液相分離、並抑制包含Fe與C之鐵合金粒子之形成，可大幅減低表面缺陷之產生。又，可抑制製品的形狀不良。
以上，對於本發明之實施形態之銅合金、銅合金薄板、銅合金之製造方法進行說明，但本發明並不限定於此，能夠在不超出本發明的技術思想的範圍內進行適當變更。
例如熔解銅原料而生成銅熔液，並對該銅熔液中添加各種元素之情形進行說明，但並不限定於此，熔解廢鋼原料等來進行成份調製亦可。
又，本實施形態中雖已對具備高溫保持步驟S02之情形進行說明，但並不限定於此，藉由其他的手段來減低C之含有量亦可。例如藉由嚴選所使用之原料亦可防止C元素之混入。由於C元素由鐵系原料等混入之可能性為高，故較佳為嚴選鐵系原料來使用。
再者，第三實施形態中，亦可含有Ni：0.003質量%以上0.5質量%以下、Sn：0.003質量%以上0.5質量%以下之任一者或兩者，可進而在0.0007質量%以上0.5質量%以下之範圍內含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co中之至少1種或2種以上。
〔實施例〕
以下，對於為確認本發明的效果而進行的確認實驗的結果進行說明。
(實施例1)
準備由純度為99.99質量%以上、C含有量為1質量ppm以下的無氧銅(ASTM B152 C10100)所構成的銅原料，將此裝入氧化鋁製坩堝內，藉由設為Ar氛圍之高周波熔解爐來進行熔解。
在所得的銅熔液內，因應所需地添加作為原料的純鐵、Cu-Zn母合金、Cu-Ni母合金、Cu-Sn母合金、Cu-P母合金、及Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之原料或母合金，藉由Ar氛圍中以1200℃熔解，調製成如表1所示之成份組成，並澆注水冷銅鑄模中來製作出鑄塊。尚，各原料的C含有量為10質量ppm以下。所製作出的鑄塊之大小設為厚度約30mm×寬度約150mm×長度約200mm。尚，於本發明例1- 27中，使用高純度鐵(純度99.99質量%)來作為鐵原料。
又，於本發明例23-26中，將所得之熔液一度由1200℃昇溫至1300℃，之後再製作出鑄塊。
將上述熔液溫度設為1300℃時的由1300℃至900℃之冷卻速度、及將熔液溫度設為1200℃時的由1200℃至900℃之冷卻速度，設為約10℃/s以上。
又，於比較例1、2中，添加C粉末並藉由與熔液接觸而使C量增加。
將所得的鑄塊加熱至950℃，實施至厚度5.0mm為止的熱軋延。該熱軋延後，為除去氧化膜而實施表面磨削，並使成為厚度4.0mm。
之後，實施粗軋延並使成為厚度0.4mm。接著，實施550℃×1小時的加熱步驟，再者實施冷軋延並使厚度成為0.2mm。
接著，實施450℃×1小時的加熱步驟，並實施最終冷軋延來製作出厚度約0.1mm×寬度約150mm的棒料。
又，作為最終退火實施250℃×1小時的加熱步驟，將得的棒料作為特性評估用棒料。在此，上述所有的熱處理係在Ar氛圍中來實施。
使用所得的特性評估用棒料來實施以下的特性評估。
(Fe、P、Zn、其他添加元素及雜質含有量之測定方法)
表1之組成，Fe、P、Zn、其他添加元素為使用輝光放電質量分析裝置(GD-MS)來進行測定，C為使用紅外線吸收法來進行測定。
(機械性特性)
依JIS Z 2241：2011(依據ISO 6892-1：2009)之規定，由特性評估用棒料中取樣13B號試片，藉由支距法(offset method)來測定0.2%耐力。
尚，試片係將拉伸試驗之拉伸方向以相對於特性評估用棒料之軋延方向為呈平行之方式來進行取樣。
(缺陷個數)
由特性評估用棒料中，對於0.2m2的銅條25片，檢查因異物露出於表面而形成的長度200μm以上的表面缺陷之個數。缺陷的長度，係以異物露出於表面之表面傷痕之軋延方向之最大長度來設定之。藉由上述評估方法來算出平均缺陷個數(個/m2)。
將評估結果表示於表1。
於不可避免之雜質的C之含有量為超過本發明範圍之比較例1、2中，缺陷個數為非常多的11.2個/m2、11.0個/m2。
相較於此，於不可避免之雜質的C之含有量為未滿3質量ppm之本發明例1-27中，缺陷個數皆為4.4個/m2以 下，相較於比較例可確認到大幅減低。
又，於添加Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之本發明例8-22、24-26中，0.2%耐力為500MPa左右，可確認到強度特性之提昇。
再者，將銅合金熔液以1300℃保持後製作出鑄塊，於實施熔液之高溫保持之本發明例23-26中，缺陷個數更為減低。由此可確認到，藉由實施銅合金熔液之高溫保持，可進而抑制銅合金薄板之表面缺陷。
(實施例2)
準備由純度99.99質量%以上、C含有量為1質量ppm以下、Mn含有量為0.1質量ppm以下、Ta含有量為0.1質量ppm以下的無氧銅(ASTM B152 C10100)所構成的銅原料，將此裝入氧化鋁製坩堝內，並藉由設為Ar氛圍之高周波熔解爐來進行熔解。
在所得的銅熔液內，因應所需地添加作為原料的純鐵、Fe-Mn母合金、Fe-Ta母合金、Cu-Zn母合金、Cu-Ni母合金、Cu-Sn母合金、Cu-P母合金、及Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co之原料或母合金，與實施例1以相同之方法，製作出如表2所示之成份組成的鑄塊(厚度約30mm×寬度約150mm×長度約200mm)。尚，於本發明例39-41中，將所得之熔液一度由1200℃昇溫至1300℃，之後再製作出鑄塊。
使用此鑄塊，藉由與實施例1以相同之方法來製作厚度約0.1mm×寬度約150mm的特性評估用棒料。
使用所得的特性評估用棒料來實施以下的特性評估。
尚，關於缺陷個數，係進行更詳細評估，故由特性評估用棒料來觀察0.2m2的銅條50片的正反兩面，並檢查因異物露出於表面而形成的長度200μm以上的表面缺陷之個數。缺陷的長度，係以異物露出於表面之表面傷痕之軋延方向之最大長度來設定之。藉由上述評估方法來算出平均缺陷個數(個/m2)。
(Fe、P、Zn、Mn、Ta、其他添加元素及雜質含有量之測定方法)
Fe、P、Zn為使用感應耦合電漿發光分光分析裝置(ICP-AES)來進行測定。Mn、Ta、其他添加元素為使用輝光放電質量分析裝置(GD-MS)來進行測定。
C為使用紅外線吸收法來進行測定。
將評估結果表示於表2。
於規定不可避免之雜質的Mn之含有量為20質量ppm以下、Ta之含有量為1質量ppm以下之本發明例35-41中，平均缺陷個數更為減低。
由此可確認到，藉由將不可避免之雜質的Mn之含有量設為20質量ppm以下、Ta之含有量設為1質量ppm以下，可進而抑制銅合金薄板之表面缺陷。
〔產業利用性〕
根據本發明相關之銅合金、銅合金薄板及銅合金之製造方法，可抑制於Cu-Fe-P系合金中之表面缺陷及形狀不良之產生。

Claims (7)

  1. 一種銅合金，其係含有Fe：1.5質量%以上2.7質量%以下、P：0.008質量%以上0.15質量%以下、Zn：0.01質量%以上0.5質量%以下，且殘餘部份為Cu及不可避免之雜質，作為前述不可避免之雜質所包含的C之含有量為未滿3質量ppm。
  2. 如請求項1之銅合金，其中，進而含有Ni：0.003質量%以上0.5質量%以下、Sn：0.003質量%以上0.5質量%以下之任一者或兩者。
  3. 如請求項1或請求項2之銅合金，其中，進而在0.0007質量%以上0.5質量%以下之範圍內含有Mg、Ca、Sr、Ba、稀土類元素、Zr、Si、Al、Be、Ti、Co中之至少1種或2種以上。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項之銅合金，其中，作為前述不可避免之雜質所包含的Mn之含有量為20質量ppm以下、Ta之含有量為1質量ppm以下。
  5. 一種銅合金薄板，其係由請求項1至請求項4中任一項之銅合金所構成之銅合金薄板，因包含Fe與C之鐵合金粒子露出於表面而形成的長度200μm以上的表面缺陷為5個/m2以下。
  6. 如請求項5之銅合金薄板，其中，前述薄板之厚度為0.5mm以下。
  7. 一種銅合金之製造方法，其係請求項1至請求項4 中任一項之銅合金之製造方法，具備下述步驟：熔解原料來生成銅合金熔液之熔解步驟、將前述銅合金熔液保持在1300℃以上之高溫保持步驟、與將保持在1300℃以上之前述銅合金熔液供給於鑄模內而得到鑄塊之鑄造步驟。
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