TW201942371A - 電子／電氣機器用銅合金﹑電子／電氣機器用銅合金板條材料、電子／電氣機器用構件、端子及匯流排 - Google Patents

電子／電氣機器用銅合金﹑電子／電氣機器用銅合金板條材料、電子／電氣機器用構件、端子及匯流排 Download PDF

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Abstract

本發明之電子/電氣機器用銅合金包含Mg：0.15質量%以上0.35質量%及P：0.0005質量%以上且未達0.01質量%，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，Mg量[Mg]與P量[P]係質量比滿足[Mg]+20×[P]＜0.5，粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例NFJ3，與粒界3重點的2個粒界為特殊粒界且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例NFJ2，係滿足0.20＜(NFJ2/(1-NFJ3))0.5≦0.45。

Description

電子／電氣機器用銅合金﹑電子／電氣機器用銅合金板條材料、電子／電氣機器用構件、端子及匯流排
本發明關於適合連接器或壓配件等的端子、匯流排等的電子/電氣機器用構件之電子/電氣機器用銅合金、由於該電子/電氣機器用銅合金所成之電子/電氣機器用銅合金板條材料、電子/電氣機器用構件、端子及匯流排。
本申請案係以2018年3月30日在日本申請的特願2018-069095號為基礎，主張優先權，在此援用其內容。
以往，於連接器或壓配件等的端子、匯流排等的電子/電氣機器用構件中，使用導電性高的銅或銅合金。
隨著電子機器或電氣機器等之大電流化，為了電流密度之減低及焦耳發熱所產生的熱之擴散，謀求此等電子機器或電氣機器等所使用的電子/電氣機器用構件之大型化、厚壁化。因此，於構成電子/電氣機器用構件的材料中，要求高的導電率或沖壓加工時的沖孔加工性、良好的彎曲加工性。又，於汽車的引擎室等之高溫環境下所使用的連接器之端子等，亦要求耐應力緩和特性。
作為連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件所使用之材料，例如專利文獻1、2中提案Cu-Mg系合金。
於專利文獻1記載的Cu-Mg系合金中，由於P之含量為0.08～0.35質量%之多，故冷加工性及彎曲加工性不充分，難以成型為指定形狀的電子/電氣機器用構件。
又，於專利文獻2記載的Cu-Mg系合金中，由於Mg之含量為0.01～0.5質量%及P之含量為0.01～0.5質量%，故發生粗大的晶析物，冷加工性及彎曲加工性不充分。
再者，於上述之Cu-Mg系合金中，因Mg而銅合金熔液之黏性上升，故若不添加P，則有鑄造性降低等問題。
又，如上述，隨著近年的電子機器或電氣機器等之大電流化，於構成電子/電氣機器用構件的材料中，謀求厚壁化。然而，若進行厚壁化，則在沖孔時發生的毛邊高度變高，有沖壓加工時的沖孔加工性降低等問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2007-056297號公報
[專利文獻2] 日本特開2014-114464號公報
[發明所欲解決的課題]
本發明係鑒於前述情事而完成者，目的在於提供導電性、強度、彎曲加工性、耐應力緩和特性、鑄造性及沖孔加工性優異的電子/電氣機器用銅合金、電子/電氣機器用銅合金板條材料、及由該電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成之電子/電氣機器用構件、端子及匯流排。

[解決課題的手段]
為了解決該課題，本發明者們專心致力地檢討，結果得到以下的知識見解：藉由將合金中所含有的Mg及P之含量設定在指定的關係式之範圍內，而抑制包含Mg與P的晶析物粗大化，不使加工性降低，可提高強度、耐應力緩和特性、鑄造性。
又，於上述之銅合金中，將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，藉由EBSD法解析母相。結果得到以下的知識見解：藉由規定構成粒界3重點的特殊粒界及無規粒界之比率，於沖壓加工時龜裂容易沿著粒界進展，沖壓加工時的沖孔加工性亦升高。
為了解決該課題，本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金係特徵為在0.15質量%以上且未達0.35質量%之範圍內包含Mg，在0.0005質量%以上且未達0.01質量%之範圍內包含P，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比滿足[Mg]+20×[P]＜0.5之關係，同時將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，對於母相藉由EBSD法以測定間隔0.25μm步距測定10000μm2 以上的測定面積，去掉藉由數據解析軟體OIM所解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間之方位差超過15°的測定點間當作結晶粒界，將Σ29以下的對應粒界當作特殊粒界，將其以外當作無規粒界時，於由OIM所解析的粒界3重點中，將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 ，將構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ2 時，0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45係成立。
還有，所謂的EBSD法，就是意指附有背向散射電子繞射影像系統的掃描型電子顯微鏡之電子線反射繞射法(Electron Backscatter Diffraction Patterns：EBSD)，另外OIM係使用EBSD的測定數據，解析結晶方位用的數據解析軟體(Orientation Imaging Microscopy：OIM)。再者，所謂的CI值，就是可靠性指數(Confidence lndex)，使用EBSD裝置的解析軟體OIM Analysis(Ver. 7.2)解析時，作為表示決定結晶方位的可靠性之數值所顯示之數值(例如，「EBSD讀本：使用OIM時(修定第3版)」鈴木清一著，2009年9月，股份有限公司TSL Solutions發行)。
此處，當藉由EBSD法測定且藉由OIM解析的測定點之組織為加工組織時，由於結晶圖型不明確，故決定結晶方位的可靠性變低，CI值變低。特別地，當CI值為0.1以下時，判斷該測定點的組織為加工組織。
又，所謂的特殊粒界，就是以結晶學上CSL理論(Kronberg et al：Trans. Met. Soc. AIME, 185, 501 (1949))為基礎所定義的Σ值，屬於3≦Σ≦29之對應粒界，且定義作為該對應粒界中的固有對應部位晶格方位缺陷Dq滿足Dq≦15°/Σ1/2(D.G. Brandon：Acta. Metallurgica. Vol.14, p.1479, (1966))之結晶粒界。
另一方面，所謂的無規粒界，就是Σ值為29以下的對應方位關係且滿足Dq≦15°/Σ1/2的特殊粒界以外之粒界。即，特殊粒界係Σ值為29以下的對應方位關係且滿足Dq≦15°/Σ1/2，此特殊粒界以外之粒界為無規粒界。
還有，作為粒界3重點，3個粒界全部為無規粒界的J0，1個粒界為特殊粒界，同時2個粒界為無規粒界的J1，2個粒界為特殊粒界，同時1個為無規粒界的J2，3個粒界全部為特殊粒界的J3之4種類係存在。
因此，將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 (J3的個數相對於全部粒界3重點的個數之比)係以NFJ3 =J3/(J0+J1+J2+J3)定義。
又，構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例NFJ2 (J2的個數相對於全部粒界3重點的個數之比)係以NFJ2 =J2/(J0+J1+ J2+J3)定義。
藉由上述構成之電子/電氣機器用銅合金，由於Mg之含量為0.15質量%以上且未達0.35質量%之範圍內，藉由在銅的母相中Mg固溶，而不使導電率大幅降低，可提高強度、耐應力緩和特性。
又，由於在0.0005質量%以上且未達0.01質量%之範圍內包含P，故可提高包含Mg的銅合金熔液之黏度，可提高鑄造性。
而且，由Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比滿足[Mg]+20×[P]＜0.5之關係，故可抑制包含Mg與P的粗大晶析物之生成，可抑制冷加工性及彎曲加工性降低。
另外，將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，對於母相藉由EBSD法以測定間隔0.25μm步距測定10000μm2 以上的測定面積，去掉藉由數據解析軟體OIM所解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間之方位差超過15°的測定點間當作結晶粒界，將Σ29以下的對應粒界當作特殊粒界，將其以外當作無規粒界時，於由OIM所解析的粒界3重點中，將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 ，將構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ2 時，滿足0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45。因此，龜裂容易沿著粒界進展，可提高沖壓加工時的沖孔加工性。
此處，於本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金中，導電率較佳為超過75%IACS。
此時，由於導電率係充分地高，故可亦適用於以往使用純銅之用途。
又，於本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金中，Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比較佳為滿足[Mg]/[P]≦400之關係。
此時，藉由如上述地規定使鑄造性降低的Mg之含量與使鑄造性升高的P之含量之比率，可確實地提高鑄造性。
再者，於本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金中，在對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時，0.2%耐力較佳為200MPa以上450MPa以下之範圍內。
此時，由於在對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時，0.2%耐力為200MPa以上450MPa以下之範圍內，故作為超過厚度0.5mm的板條材料，即使捲取成線圈狀，也沒有捲曲瑕疵，操作變容易，可達成高的生產性。因此，特別適合以大電流、高電壓為取向的連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件的銅合金。
又，於本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金中，殘留應力率係在150℃、1000小時較佳為75%以上。
此時，由於如上述地規定殘留應力率，故即使在高溫環境下使用時，也可將永久變形抑制在小，例如可抑制連接器端子等的接觸壓力之降低。因此，可適用作為在引擎室等之高溫環境下使用的電子機器用構件之材料。
本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金板條材料之特徵為由上述的電子/電氣機器用銅合金所構成，厚度超過0.5mm。
藉由該構成的電子/電氣機器用銅合金板條材料，由於以上述的電子/電氣機器用銅合金構成，故導電性、強度、彎曲加工性、耐應力緩和特性、沖孔加工性優異，特別適合作為厚壁化的連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件的材料。
此處，於本發明之一態樣的電子/電氣機器用銅合金板條材料中，較佳為在表面具有Sn鍍敷層或Ag鍍敷層。
此時，由於在表面具有Sn鍍敷層或Ag鍍敷層，故特別適合作為連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件的材料。還有，於本發明之一態樣中，「Sn鍍敷」包含純Sn鍍敷或Sn合金鍍敷，「Ag鍍敷」包含純Ag鍍敷或Ag合金鍍敷。
本發明之一態樣的電子/電氣機器用構件之特徵為由上述之電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成。還有，本發明之一態樣的電子/電氣機器用構件係包含連接器或壓配件等之端子、匯流排等者。
該構成之電子/電氣機器用構件，由於使用上述之電子/電氣機器用銅合金板條材料而製造，故即使對應於大電流用途而大型化及厚壁化時，也能發揮優異的特性。
本發明之一態樣的端子之特徵為由上述之電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成。
該構成之端子，由於使用上述之電子/電氣機器用銅合金板條材料而製造，故即使對應於大電流用途而大型化及厚壁化時，也能發揮優異的特性。
本發明之一態樣的匯流排之特徵為由上述之電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成。
該構成之匯流排，由於使用上述之電子/電氣機器用銅合金板條材料而製造，故即使對應於大電流用途而大型化及厚壁化時，也能發揮優異的特性。

[發明的效果]
依照本發明之一態樣，可提供導電性、強度、彎曲加工性、耐應力緩和特性、鑄造性及沖孔加工性優異的電子/電氣機器用銅合金、電子/電氣機器用銅合金板條材料、及由該電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成之電子/電氣機器用構件、端子及匯流排。
[實施發明的形態]
以下，說明本發明之一實施形態之電子/電氣機器用銅合金。本實施形態之電子/電氣機器用銅合金具有以下之組成：在0.15質量%以上且未達0.35質量%之範圍內包含Mg，在0.0005質量%以上且未達0.01質量%之範圍內包含P，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成。
還有，Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比具有
[Mg]+20×[P]＜0.5
之關係。
再者，於本實施形態中，Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比較佳具有
[Mg]/[P]≦400
之關係。
而且，於本發明之一實施形態的電子/電氣機器用銅合金中，0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45係成立。
將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，對於母相藉由EBSD法以測定間隔0.25μm步距測定10000μm2 以上的測定面積。接著，去掉藉由數據解析軟體OIM所解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間之方位差超過15°的測定點間當作結晶粒界。將Σ29以下的對應粒界當作特殊粒界，將其以外當作無規粒界。於由OIM所解析的粒界3重點中，將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 ，將構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ2 。於此等NFJ3 與NFJ2 中，0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45係成立。
又，於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，導電率較佳為超過75%IACS。
再者，於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，在對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時，0.2%耐力較佳為200MPa以上450MPa以下之範圍內。即，於本實施形態中，作為電子/電氣機器用銅合金的輥軋材料，如上述地規定在輥軋的最終步驟中的對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時的0.2%耐力。
又，於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，殘留應力率係在150℃、1000小時較佳為75%以上。
此處，對於如上述地規定成分組成、結晶組織、各種特性之理由，在以下說明。
(Mg：0.15質量%以上且未達0.35質量%)
Mg係固溶於銅合金的母相中，而保持著高的導電率，具有提高強度及耐應力緩和特性的作用之元素。
此處，Mg之含量未達0.15質量%時，有無法充分達成其作用效果之虞。另一方面，Mg之含量為0.35質量%以上時，導電率大幅降低，同時銅合金熔液之黏性上升，有鑄造性降低之虞。
根據以上，於本實施形態中，將Mg之含量設定在0.15質量%以上且未達0.35質量%之範圍內。
還有，為了進一步提高強度及耐應力緩和特性，較佳將Mg之含量的下限設為0.16質量%以上，更佳設為0.17質量%以上，尤佳設為0.18質量%以上。又，為了確實地抑制導電率之降低及鑄造性之降低，較佳將Mg之含量的上限設為0.32質量%以下，更佳設為0.30質量%以下，尤佳設為0.28質量%以下。
(P：0.0005質量%以上且未達0.01質量%)
P係具有提高鑄造性的作用效果之元素。
此處，P之含量未達0.0005質量%時，有無法充分達成其作用效果之虞。另一方面，P之含量為0.01質量%以上時，由於生成含有Mg與P的粗大晶析物，故該晶析物成為破壞之起點，有在冷加工時或彎曲加工時發生破裂之虞。
根據以上，於本實施形態中，將P之含量設定在0.0005質量%以上且未達0.01質量%之範圍內。還有，為了確實地提高鑄造性，較佳將P之含量的下限設為0.001質量%以上，更佳設為0.002質量%以上。又，為了確實地抑制粗大晶析物之生成，較佳將P之含量的上限設為未達0.009質量%，更佳設為未達0.008質量%，尤佳設為0.0075質量%以下。
([Mg]+20×[P]＜0.5)
如上述，藉由Mg與P共存，生成包含Mg與P之晶析物。
此處，以質量比表示，將Mg之含量當作[Mg]，將P之含量當作[P]時，[Mg]+20×[P]之值為0.5以上時，Mg及P之總量多，包含Mg與P之晶析物係粗大化，同時高密度地分布，有在冷加工時或彎曲加工時發生破裂之虞。
根據以上，於本實施形態中，將[Mg]+20×[P]之值設定在未達0.5。還有，為了確實地抑制晶析物之粗大化及高密度化，抑制冷加工時或彎曲加工時的破裂發生，較佳將[Mg]+20×[P]之值設為未達0.48，更佳設為未達0.46。
([Mg]/[P]≦400)
Mg係具有使銅合金熔液的黏度上升，使鑄造性降低的作用之元素，故為了確實地提高鑄造性，必須將Mg與P之含量的比率恰當化。
此處，以質量比表示，將Mg之含量設為[Mg]，將P之含量設為[P]時，藉由將[Mg]/[P]之值設為400以下，而將Mg與P之含量的比率恰當化，可確實地達成因P之添加所造成的鑄造性提高效果。
根據以上，於本實施形態中，將[Mg]/[P]之值設定在400以下。為了更提高鑄造性，較佳將[Mg]/[P]之值設為350以下，更佳設為300以下。
還有，[Mg]/[P]之值過地低時，Mg係作為晶析物消耗，有無法得到因Mg之固溶所造成的效果之虞。為了抑制含有Mg與P的晶析物之生成，確實地謀求因Mg之固溶所造成的耐力、耐應力緩和特性之提升，較佳將[Mg]/[P]之值的下限設為超過20，更佳設為超過25。
(不可避免的雜質)
作為其他之不可避免的雜質，可舉出Ag、B、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土類元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Se、Te、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Au、Zn、Cd、Hg、Al、Ga、In、Ge、Sn、As、Sb、Tl、Pb、Bi、Be、N、C、Si、Li、H、O、S等。由於此等之不可避免的雜質具有使導電率降低之作用，故較佳為減低不可避雜質之量。
又，Ag、Zn、Sn係容易混入銅中而使導電率降低，故較佳將Ag、Zn及Sn之總量設為未達500質量ppm。
再者，Si、Cr、Ti、Zr、Fe、Co係尤其使導電率大幅減少，同時因夾雜物之形成而使彎曲加工性變差，故較佳將此等之元素(Si、Cr、Ti、Zr、Fe及Co)之總量設為未達500質量ppm。
(粒界3重點之比例)
沖壓加工時的沖孔加工性係斷裂時的毛邊高度愈小愈優異。此處，進行沖壓加工的材料之厚度愈增加，相對地有毛邊高度愈高之傾向。
為了減低沖壓加工時的毛邊高度，只要在沖壓加工時斷裂沿著粒界快速地發生即可，若無規粒界之網絡變長，則容易發生沿著粒界的斷裂。為了增長無規粒界的網絡長度，重要的是控制在構成粒界3重點的3個粒界之中全部以Σ29以下表示的特殊粒界的J3之比例，或在3個粒界之中2個為特殊粒界的J2之比例。
因此，於本實施形態中，設為滿足0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45者。
將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，對於母相藉由EBSD法以測定間隔0.25μm步距測定10000μm2 以上的測定面積。接著，去掉藉由數據解析軟體OIM所解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間之方位差超過15°的測定點間當作結晶粒界。將Σ29以下的對應粒界當作特殊粒界，將其以外當作無規粒界。於由OIM所解析的粒界3重點中，將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 ，將構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ2 。此等NFJ3 與NFJ2 係滿足0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45。
此處，若(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 之值超過0.45，則無規粒界的網絡長度相對地變短，特殊粒界的網絡長度變長。因此，沖壓加工時的毛邊高度變高。另一方面，(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 之值為0.20以下時，由於實質上變成加工組織，彎曲加工性降低。因此，於本實施形態中，將(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 之值設為超過0.20且為0.45以下之範圍內。
還有，(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 之值的下限較佳為0.21以上，更佳為0.22以上，尤佳為0.23以上。另一方面，(NFJ2 / (1-NFJ3 ))0.5 之值的上限較佳為0.40以下，更佳為0.35以下。
(導電率：超過75%IACS)
於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，藉由將導電率設為超過75%IACS，可良好地使用作為連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件。
還有，導電率較佳超過76%IACS，更佳超過77%IACS，尤佳超過78%IACS。
(0.2%耐力：200MPa以上450MPa以下)
於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，藉由將0.2%耐力設為200MPa以上，而特別適合作為連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件的材料。還有，於本實施形態中，將在對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時的0.2%耐力設為200MPa以上。藉由沖壓而製造連接器或壓配件等之端子、匯流排等時，為了提高生產性，使用經線圈捲繞的條材料，但若0.2%耐力超過450MPa，則發生線圈的捲曲瑕疵，生產性降低。因此，0.2%耐力較佳為450MPa以下。
上述之0.2%耐力的下限較佳為220MPa以上，更佳為250MPa以上。又，0.2%耐力的上限較佳為420MPa以下，更佳為400MPa以下，尤佳為380MPa以下，最佳為350MPa以下。
(殘留應力率：75%以上)
於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，如上述，將殘留應力率在150℃、1000小時，設為75%以上。
此條件下的殘留應力率高時，即使在高溫環境下使用時，也可將永久變形抑制在小，可抑制接觸壓力的降低。因此，本實施形態之電子/電氣機器用銅合金係可適用作為如汽車的引擎室周圍之高溫環境下使用的端子。於本實施形態中，在對於輥軋方向呈平行方向中進行應力緩和試驗的殘留應力率，係在150℃、1000小時，設為75%以上。
還有，殘留應力率在150℃、1000小時，較佳設為77%以上，在150℃、1000小時，更佳設為80%以上。
接著，對於如此構成的本實施形態之電子/電氣機器用銅合金之製造方法，參照圖1所示的流程圖進行說明。
(熔化、鑄造步驟S01)
首先，於熔化銅原料而得的銅熔液中，添加前述元素而進行成分調整，製造出銅合金熔液。還有，於各種元素之添加中，可使用元素單質或母合金等。又，亦可將包含上述元素的原料與銅原料一起熔化。另外，亦可使用本合金(本實施形態之銅合金)的再生材料及碎屑材料。此處，銅熔液較佳為純度99.99質量%以上的所謂4NCu或99.999質量%以上的所謂5NCu。於熔化步驟中，為了抑制Mg之氧化，或為了減低氫濃度，而在H2 O的蒸氣壓低之惰性氣體環境(例如Ar氣)的環境中進行熔化，熔化時的保持時間較佳為保持在最小限度。
然後，將經成分調整的銅合金熔液注入鑄模內而製造出鑄塊。還有，考慮量產時，較佳為使用連續鑄造法或半連續鑄造法。
此時，在熔液之凝固時，為了形成包含Mg與P的晶析物，可藉由加快凝固速度而使晶析物尺寸成為更微細。因此，熔液的冷卻速度較佳設為0.1℃/sec以上，更佳設為0.5℃/sec以上。
(均質化步驟S02)
接著，為了所得的鑄塊之均質化，進行加熱處理。於鑄塊之內部，存在因凝固過程中Mg偏析、濃縮而發生的以Cu與Mg為主成分之金屬間化合物等。
因此，為了使此等的偏析及金屬間化合物等消失或減低，進行將鑄塊加熱到300℃以上900℃以下之加熱處理。藉此，於鑄塊內使Mg均質地擴散，或使Mg固溶於母相中。再者，此均質化步驟S02較佳在非氧化性或還原性環境中實施。
(熱加工步驟S03)
由於Mg之偏析係容易在粒界發生，若Mg偏析存在，則變難以控制粒界3重點。
因此，為了組織的均勻化之徹底，在前述均質化步驟S02之後實施熱加工。熱加工之總加工率較佳為50%以上，更佳為60%以上，尤佳為70%以上。此熱加工步驟S03的加工方法係沒有特別的限定，例如可採用輥軋、拉線、擠出、溝壓延、鍛造、沖壓等。又，熱加工溫度較佳為400℃以上900℃以下之範圍內。
(溶體化步驟S04)
為了徹底消除粒界中的Mg偏析，在前述熱加工步驟S03之後，實施溶體化熱處理。溶體化步驟S04之條件係將加熱溫度較佳設為500℃以上900℃以下之範圍內，將加熱溫度下的保持時間較佳設為1秒以上10小時以下之範圍內。此溶體化步驟S04亦可兼任前述熱加工步驟S03。當時，只要將熱加工的結束溫度設為超過500℃，於熱加工結束後在500℃以上之溫度下保持10秒以上即可。
此處，於加熱溫度未達500℃，溶體化變不完全，有在母相中以Cu與Mg為主成分的金屬間化合物多地殘存之虞。另一方面，若加熱溫度超過900℃，則銅材料的一部分變成液相，有組織或表面狀態變不均勻之虞。因此，將加熱溫度設定在500℃以上900℃以下之範圍。
(粗加工步驟S05)
為了加工成指定的形狀，而進行粗加工。還有，於此粗加工步驟S05中，實施1次以上的100℃以上350℃以下的溫熱加工。藉由實施100℃以上350℃以下的溫熱加工，可在加工中增加極微小的再結晶區域，於以後的步驟之中間熱處理步驟S06的再結晶時，組織係無規化，同時可使無規粒界的總數增加。將溫熱加工設為1次時，於粗加工步驟S05之最終步驟實施。又，代替溫熱加工，亦可利用因提高每1加工步驟的加工率而產生的加工發熱。當時，例如較佳為於輥軋中以每1道的加工率為15%以上、較佳20%以上、更佳30%以上實施。溫熱加工的次數較宜實施2次以上。關於溫熱加工的溫度，較佳為150℃以上350℃以下，更佳為超過200℃且為350℃以下。
(中間熱處理步驟S06)
於粗加工步驟S05後，以用於增加無規粒界之數目的再結晶組織化及用於提升加工性的軟化為目的，而實施熱處理。熱處理之方法係沒有特別的限定，但較佳為以400℃以上900℃以下之保持溫度、10秒以上10小時以下之保持時間，在非氧化環境或還原性環境中進行熱處理。又，加熱後之冷卻方法係沒有特別的限定，但較佳為採用水淬冷等冷卻速度為200℃/min以上之方法。
還有，粗加工步驟S05及中間熱處理步驟S06係可重複實施。
(最終加工步驟S07)
為了將中間熱處理步驟S06後的銅材料加工成指定的形狀，進行最終加工。還有，於此最終加工步驟S07中，為了提高耐應力緩和特性，至少實施1次的50℃以上且未達300℃之溫熱加工。藉由實施50℃以上且未達300℃之溫熱加工，由於在加工中所導入的差排(dislocation)係重排，耐應力緩和特性升高。最終加工步驟S07係隨著最終的形狀而加工方法及加工率不同，但成為條或板時，只要實施輥軋即可。又，關於1次以上的溫熱加工以外之步驟，只要通常的冷加工即可。代替(替換)50℃以上且未達300℃的溫熱加工，亦可提高每1加工步驟的加工率，利用其加工發熱。當時，例如於輥軋中將每1道的加工率設為10%以上即可。
又，加工率係以成為近似最終形狀的方式適宜選擇，但在最終加工步驟S07中為了藉由加工硬化而使拉伸強度成為200MPa～450MPa之間，較佳將加工率之上限設為75%以下，更佳設為65%以下，尤佳設為60%以下，最佳設為未達40%。
(最終熱處理步驟S08)
接著，對於經由最終加工步驟S07而得的塑性加工材料，為了耐應力緩和特性的提升及低溫退火所致的硬化，或為了去除殘留應變，而實施最終熱處理。熱處理溫度較佳為100℃以上800℃以下之範圍內。還有，於此最終熱處理步驟S08中，為了抑制因再結晶所致之粒界3重點中的特殊粒界之數目比例，必須設定熱處理條件(溫度、時間、冷卻速度)。
例如，較佳為於200℃～300℃之範圍中，10秒以上10小時以下之保持時間。此熱處理較佳為在非氧化環境或還原性環境中進行。熱處理之方法係沒有特別的限定，但從製造成本減低之效果來看，較佳為連續退火爐的高溫短時間之熱處理。
再者，亦可重複實施上述之最終加工步驟S07與最終熱處理步驟S08。
如此地，製造出本實施形態之電子/電氣機器用銅合金(電子/電氣機器用銅合金板條材料)。電子/電氣機器用銅合金板條材料的厚度之上限係沒有特定，但藉由沖壓加工使電子/電氣機器用銅合金板條材料成為連接器或端子、匯流排時，若厚度超過5.0mm，則沖壓機的荷重顯著地增大，及每單位時間的生產性下降，成本變高。因此，於本實施形態中，較佳將電子/電氣機器用銅合金板條材料之厚度設為超過0.5mm且為5.0mm以下。還有，電子/電氣機器用銅合金板條材料的厚度之下限較佳為超過1.0mm，更佳為超過3.0mm。
此處，本實施形態之電子/電氣機器用銅合金板條材料係可直接使用於電子/電氣機器用構件，可在板面之一面或兩面上形成膜厚0.1～100μm左右的Sn鍍敷層或Ag鍍敷層。
再者，將本實施形態之電子/電氣機器用銅合金(電子/電氣機器用銅合金板條材料)當作材料，藉由施予沖孔加工或彎曲加工等，例如形成連接器或壓配件等之端子、匯流排等電子/電氣機器用構件。
依照如以上所構成的本實施形態之電子/電氣機器用銅合金，由於Mg之含量為0.15質量%以上且未達0.35質量%之範圍內，故Mg係固溶於銅之母相中，不使導電率大幅地降低，可提高強度、耐應力緩和特性。
又，由於在0.0005質量%以上且未達0.01質量%之範圍內包含P，可提高鑄造性。
另外，由於Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比滿足[Mg]+20×[P]＜0.5之關係，故可抑制Mg與P之粗大晶析物生成，可抑制冷加工性及彎曲加工性降低。
再者，於本實施形態中，由於Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比滿足[Mg]/[P]≦400之關係，可將使鑄造性降低的Mg之含量與使用鑄造性升高的P之含量的比率恰當化，藉由P添加之效果，可確實地提高鑄造性。
而且，將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，對於母相藉由EBSD法以測定間隔0.25μm步距測定10000μm2 以上的測定面積。接著，去掉藉由數據解析軟體OIM所解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間之方位差超過15°的測定點間當作結晶粒界。將Σ29以下的對應粒界當作特殊粒界，將其以外當作無規粒界。於由OIM所解析的粒界3重點中，將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 ，將構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ2 。於此等NFJ3 與NFJ2 中，由於0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45係成立，故無規粒界網絡之長度長，在沖壓加工時快速地發生沿著粒界的破壞，因此沖壓沖孔加工性亦優異。
再者，於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，將在對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時的0.2%耐力設為200MPa以上450MPa以下之範圍內，導電率係設為超過75%IACS。因此，本實施形態之電子/電氣機器用銅合金係適合按照高電壓、大電流的用途而厚壁化之電子/電氣機器用構件，特別適合作為連接器或壓配件等端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件的材料。
又，於本實施形態之電子/電氣機器用銅合金中，殘留應力率係在150℃、1000小時設為75%以上。因此，即使在高溫環境下使用時，也可將永久變形抑制在小，例如可抑制連接器端子等的接觸壓力之降低。因此，本實施形態之電子/電氣機器用銅合金係可適用作為在引擎室等之高溫環境下使用的電子機器用構件之材料。
另外，本實施形態之電子/電氣機器用銅合金板條材料係由上述之電子/電氣機器用銅合金所構成。因此，藉由對於此電子/電氣機器用銅合金板條材料進行彎曲加工等，可製造連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件。
還有，於表面上形成有Sn鍍敷層或Ag鍍敷層時，本實施形態之電子/電氣機器用銅合金板條材料係特別適合作為連接器或壓配件等之端子、匯流排等整電子/電氣機器用構件的材料。
再者，本實施形態之電子/電氣機器用構件(連接器或壓配件等之端子、匯流排等)，由於係由上述之電子/電氣機器用銅合金所構成，故即使大型化及厚壁化也能發揮優異的特性。
以上，說明本發明之實施形態的電子/電氣機器用銅合金、電子/電氣機器用銅合金板條材料、電子/電氣機器用構件(端子、匯流排等)，惟本發明不受此所限定，在不脫離本發明之技術要件的範圍內可適宜變更。
例如，雖然於上述之實施形態中，說明電子/電氣機器用銅合金之製造方法的一例，但是電子/電氣機器用銅合金之製造方法係不限定於實施形態中記載者，可適宜選擇既有之製造方法而製造。

[實施例]
以下，說明為了確認本發明之效果而進行的確認實驗之結果。
準備由純度99.99質量%以上的無氧銅(ASTM B152 C10100)所構成之銅原料，將其置入高純度石墨坩堝內，於Ar氣環境的環境爐內進行高頻熔化。於所得之銅熔液內，添加各種添加元素，調製表1所示的成分組成，澆注於鑄模而製造出鑄塊。再者，於本發明例1、11及比較例5中使用隔熱材(Isowool)鑄模，於其以外的本發明例、比較例中使用碳鑄模。再者，鑄塊的大小為厚度約25mm×寬度約150mm×長度約100mm。表2中顯示鑄造時的冷卻速度。
平面切削所得之鑄塊的鑄件表面附近。然後，於Ar氣環境中，使用電爐，於表2記載之溫度條件下進行4小時的加熱，進行均質化處理。
熱軋均質化熱處理後的鑄塊，實施熱軋直到厚度約12mm為止。然後，切斷，使用電爐，於表2記載之條件下進行1小時的加熱，實施溶體化處理。
溶體化處理後，將軋輥加熱到300℃為止，以表2所示的輥軋率進行粗輥軋。
於粗輥軋後，使用電爐與鹽浴爐，於表2記載的溫度條件下，進行中間熱處理而使得平均結晶粒徑成為約5μm～15μm之間。於使用電的熱處理中，在Ar環境實施。
還有，中間熱處理後的平均結晶粒徑係如以下地調查。將對於輥軋的寬度方向呈正交的面，即TD(Transverse Direction，橫向)面當作觀察面，進行鏡面研磨、蝕刻。接著，用光學顯微鏡，以輥軋方向成為照片的橫向之方式拍攝，以1000倍的視野(約300×200μm2 )進行觀察。然後，對於結晶粒徑，依照JIS H 0501的切斷法，在照片的縱、橫向中以指定的間隔，各畫5條的指定長度的線段。計數完全地切割之結晶粒數，將其切斷長度的平均值當作平均結晶粒徑算出。
為了使已進行中間熱處理的銅材料適宜地形成適合最終形狀的形狀，在切斷之同時，為了去除氧化被膜而實施表面研削。然後，將軋輥加熱到200℃，以表2記載的輥軋率實施最終輥軋(最終加工)。藉由以上，於本發明例1～10及比較例1、4中，製造出厚度3.5mm、寬度約150mm的薄板。又，於本發明例11～20及比較例2、3中，製造出厚度1.2mm、寬度約150mm的薄板。
然後，於最終輥軋(最終加工)後，使用電爐或鹽浴爐，於表2記載之條件下，實施最終熱處理，然後進行水淬冷，製作特性評價用薄板。
然後，對於以下之項目，實施評價。表3中顯示評價結果。
(鑄造性)
作為鑄造性的評價，觀察前述鑄造時有無表面粗糙。將目視看不到表面粗糙者當作“A”(excellent，優良)，將發生深度1mm的表面粗糙者當作“B”(good，良好)，將發生深度1mm以上且未達2mm的表面粗糙者當作“C”(fair，尚可)。又，將發生深度2mm以上之大的表面粗糙者當作“D”(bad，不好)，於途中停止評價。
還有，所謂表面粗糙之深度，就是從鑄塊的端部起朝向中央部的表面粗糙之深度。
(粒界3重點比例)
將對於輥軋的寬度方向呈正交的剖面，即TD面(Transverse direction，極向)當作觀察面，藉由EBSD測定裝置及OIM解析軟體，如以下地測定結晶粒界(特殊粒界與無規粒界)及粒界3重點。使用耐水研磨紙、鑽石研磨粒，進行機械研磨。接著，使用膠體二氧化矽溶液，進行最終研磨。然後，藉由EBSD測定裝置(FEI公司製Quanta FEG 450, EDAX/TSL公司製(現AMETEK公司)OIM Data Collection)與解析軟體(EDAX/TSL公司製(現AMETEK公司)OIM Data Analysis Ver. 7.2)，以電子線之加速電壓20kV、測定間隔0.25μm步距、10000μm2 以上的測定面積，測定母相。去掉CI值為0.1以下的測定點，進行各結晶粒之方位差的解析。將鄰接的測定點間之方位差為15°以上的測定點間當作結晶粒界。又，關於構成各粒界3重點的3個粒界，使用以Neighboring grid point所算出的CSL sigma value之值，辨別特殊粒界及無規粒界。將超過Σ29的對應粒界視為無規粒界。
(機械特性)
從特性評價用條材料中採集JIS Z 2241規定的13B號試驗片，藉由JIS Z 2241之支距法，測定0.2%耐力。還有，試驗片係在平行於輥軋方向的方向中採集。
(導電率)
從特性評價用條材料中採集寬度10mm×長度150mm的試驗片，藉由4端子法求出電阻。又，使用測微計進行試驗片的尺寸測定，算出試驗片的體積。然後，從所測定的電阻值與體積，算出導電率。還有，試驗片係以其長度方向對於特性評價用條材料的輥軋方向呈平行的方式採集。
(耐應力緩和特性)
耐應力緩和特性試驗係藉由依據日本抽製銅線協會技術標準JCBA-T309：2004之懸臂樑螺絲式的方法，負荷應力，測定在150℃的溫度下保持1000小時後之殘留應力率。
作為試驗方法，從各特性評價用條材料，在對於輥軋方向呈平行的方向中採集試驗片(寬度10mm)，以試驗片的表面最大應力成為耐力的80%之方式，將初期撓曲位移設定為2mm，調整跨距長度。上述之表面最大應力係以下式規定。
表面最大應力(MPa)=1.5Etδ0 /Ls 2
惟，式中的各符號表示以下之事項。
E：楊氏模數(MPa)
t：試料之厚度(t=1.2mm或3.5mm)
δ0 ：初期撓曲位移(2mm)
Ls ：跨距長度(mm)
在150℃之溫度下，從1000小時保持後之彎捲來測定殘留應力率，評價耐應力緩和特性。還有，殘留應力率係使用下式算出。
殘留應力率(%)=(1-δt /δ0 )×100
惟，式中的各符號表示以下之事項。
δt ：(在150℃保持1000小時後的永久撓曲位移(mm))-(常溫保持24小時後的永久撓曲位移(mm))
δ0 ：初期撓曲位移(mm)
(彎曲加工性)
依據日本抽製銅線協會技術標準JCBA-T307：2007之4試驗方法，進行彎曲加工。關於本發明例1～10，從特性評價用薄板中切出寬度3.5mm×長度30mm的試驗片，採集複數，研磨切剖面。接著，以對於輥軋方向，彎曲的軸成為正交方向之方式，使用彎曲角度為90度、彎曲半徑為2mm(R/t=0.6)的W型夾具，進行W彎曲試驗。另一方面，關於本發明例11～20及比較例2、3，從特性評價用薄板中，切出寬度10mm×長度30mm的試驗片，採集複數，研磨切剖面。接著，以對於輥軋方向，彎曲的軸成為正交方向之方式，使用彎曲角度為90度、彎曲半徑為0.75mm (R/t=0.6)的W型夾具，進行W彎曲試驗。
目視觀察彎曲部的外周部，將看到破裂時當作“D” (bad)，將看到大的皺紋時當作“B”(good)，將未看到斷裂或微細的破裂、大的皺紋時當作“A”(excellent)，進行判定。還有，評價“A”、“B”係判斷為可容許的彎曲加工性。
(沖孔加工性)
從特性評價用條材料中，以模具沖孔出多數的圓孔(ϕ8mm)，測定毛邊高度，進行沖孔加工性之評價。
相對於板厚，將模具之餘隙設為約3%，藉由50spm (stroke per minute，每分鐘的衝程)之沖孔速度進行沖孔。觀察沖孔側的切口面，計測10點的毛邊高度，求得毛邊高度相對於板厚之比例。
相對於板厚，將毛邊高度的最高值為2.5%以下者評價為“A”(excellent)。相對於板厚，將毛邊高度的最高值超過2.5%且為3.0%以下者評價為“B”(good)。相對於板厚，將毛邊高度的最高為值超過3.0%者評價為“D”(bad)。
比較例1係Mg之含量比本實施形態之範圍更少，0.2%耐力低，強度不足，再者耐應力緩和特性不足。
比較例2由於[Mg]+20×[P]為本實施形態之範圍外，故彎曲加工性係評價為“D”。
比較例3係Mg之含量比本實施形態之範圍更多，由於[Mg]+20×[P]為本實施形態之範圍外，故彎曲加工性係評價為“D”。再者，導電率低。因此，其他評價係不實施。
比較例4由於(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 為本實施形態之範圍外，故無規粒界的網絡長度變短，沖孔加工性降低。因此，彎曲加工性及耐應力緩和特性之評價係不實施。
比較例5係Mg之含量比本實施形態之範圍更多，且[Mg]/[P]亦超過400，由於發生非常深的表面粗糙，故中止其後之評價。
相對於其，於本發明例中，確認0.2%耐力、導電率、耐應力緩和特性、彎曲加工性、鑄造性、沖孔加工性優異。
由以上可確認，依照本發明例，能提供導電性、強度、彎曲加工性、耐應力緩和特性、鑄造性、沖孔加工性優異之電子/電氣機器用銅合金、電子/電氣機器用銅合金板條材料。

[產業上的利用可能性]
本實施形態之電子/電氣機器用銅合金、電子/電氣機器用銅合金板條材料係可適用於連接器或壓配件等之端子、匯流排等之電子/電氣機器用構件。
圖1係本實施形態之電子/電氣機器用銅合金之製造方法的流程圖。

Claims (10)

  1. 一種電子/電氣機器用銅合金，其特徵為在0.15質量%以上且未達0.35質量%之範圍內包含Mg，在0.0005質量%以上且未達0.01質量%之範圍內包含P，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成， Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比滿足 [Mg]+20×[P]＜0.5 之關係，同時 將對於輥軋的寬度方向呈正交的面當作觀察面，對於母相藉由EBSD法以測定間隔0.25μm步距測定10000μm2 以上的測定面積，去掉藉由數據解析軟體OIM所解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間之方位差超過15°的測定點間當作結晶粒界，將Σ29以下的對應粒界當作特殊粒界，將其以外當作無規粒界時，於由OIM所解析的粒界3重點中， 將構成粒界3重點的3個粒界全部為特殊粒界的J3相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ3 ，將構成粒界3重點的2個粒界為特殊粒界，且1個為無規粒界的J2相對於全部粒界3重點之比例當作NFJ2 時， 0.20＜(NFJ2 /(1-NFJ3 ))0.5 ≦0.45係成立。
  2. 如請求項1之電子/電氣機器用銅合金，其係導電率超過75%IACS者。
  3. 如請求項1或2之電子/電氣機器用銅合金，其中Mg之含量[Mg]與P之含量[P]係質量比滿足 [Mg]/[P]≦400 之關係。
  4. 如請求項1～3中任一項之電子/電氣機器用銅合金，其中在對於輥軋方向呈平行方向中進行拉伸試驗時，0.2%耐力為200MPa以上450MPa以下之範圍內。
  5. 如請求項1～4中任一項之電子/電氣機器用銅合金，其係殘留應力率係在150℃、1000小時為75%以上者。
  6. 一種電子/電氣機器用銅合金板條材料，其特徵為由如請求項1～5中任一項之電子/電氣機器用銅合金所構成，厚度超過0.5mm。
  7. 如請求項6之電子/電氣機器用銅合金板條材料，其係在表面具有Sn鍍敷層或Ag鍍敷層。
  8. 一種電子/電氣機器用構件，其特徵為由如請求項6或7之電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成。
  9. 一種端子，其特徵為由如請求項6或7之電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成。
  10. 一種匯流排，其特徵為由如請求項6或7之電子/電氣機器用銅合金板條材料所構成。
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