TWI225519B - Copper alloy material for parts of electronic and electric machinery and tools - Google Patents

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1225519 A7 B7 五、發明説明（1 ) <技術領域〉 本發明係有關一種電子電氣機器組零件用銅合金材料 ，尤其係關於一種具有優異之折曲加工性及應力緩和特性 ，而能因應電子電氣機器組零件之小型化之端子、連接器 、開關及繼電器等電子電氣機器組零件所用之銅合金材料。 <背景技術〉 電子電氣機器之組零件向來使用銅合金，如c 11-Zn系 合金、耐熱性良好之Cu-Fe条合金及Cu-Sn系合金等鋦合 金材料。Μ汽車等而言，多使用較價廉之Cu-Zn系合金， 但由於近年汽車用端子及連接器之小型化以及例如曝露於 引擎室内等苛酷的環境（高溫且腐蝕性環境）下之場合較多 ，因此不用說Cu-Zn糸合金，就是Cu-Fe系合金及Cu-Sn 合金亦難滿足需求。 即，隨著使用環境之變化對製造端子及連接器之材料 要求愈趨嚴謹。使用於此等用途之鋦合金材料需具傲例如 應力緩和特性、機械強度、熱傳導性、折曲加工性、耐熱 性、錫鍍層之焊接可靠性及抗遷移性（antimigration)等 諸多特性，其中K機械強度及應力緩和特性、熱及電氣之 傳導性及折曲加工性等特性尤其重要。 又、配合小型化，時下為了確保彈簧部之連接強度， 雖然對端子之構造已有多種改進方案被提出，其結果對材 料所要求之折曲加工性越為嚴謹，致使K往之Cu-Ni-Si系 合金由於在折曲部易發生龜裂，應力緩和特性亦栢同，由 於施加於材料之應力的增大及使用環境之高溫化，使該合 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I--------ΦII (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 五、發明説明（2 ) 金無法勝任長時間的使用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再說，應用於汽車之連接器時，具備良好之折曲加工 性乃為不可缺之特性。有關折曲加工性之改進雖有被探討 ，但迄今尚無在確保強度及彈性下改進折曲加工性之方案 被提出。 更有進者，熱及電氣之傳導不良時，會因本身之發熱 促進應力緩和，故須考慮傳導性及應力緩和特性之平衡問 題。 另外，對於電子電氣機器組零件用合金材料形成鍍層 時之電鍍適合性及增高電鍍後之鍛層的劣化防止性（總稱 為”電鍍特性），更有下逑之要求。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例如於上述之箱型端子等之汽車連接器使用銅条材料 之場合，為了提高可靠性（reliability)通常需於該材料 表面形成鍛Cu層作為底鍍層後，再於其表面形成鍍Sii層。 此時，若材料表面之凹凸度比鍍層之厚度為大時，凸部不 被鍍上而使鍍層呈不連續狀態，即不形成均勻之鍍層。另 外，材料與鍍層之界面的面積增大K致易發生Cu及Sn之互 相擴散而生成Cu-Sn化合物及空六（void)，使鍍層易發生 剝離。為此，須儘量使材料表面呈平滑狀態。 又，在撕帶型終端裝置或個人電腦等之電氣電子機器 用端子及連接器，一般都在底層Ni鍍層上再形成Au鍍層。 縱令此種表層為Au鍛層且底為Ni鍍層時亦會因材料表面之 凹凸發生如上逑之鍍層之剝離及劣化。 為此，具備上述之各特性K及上述之鍍曆特性之鋦合 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1225519 A7

五、發明說明（3 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 金已被業界需求。 本發明之上述Μ及其他特黴及優點可由配合圖面所作 之如下說明趨為明晰。 〈發明之揭示〉 本發明提供之技術内容包括： α) —種電子電氣機器組零件用鋦合金材料，係由Ni 1.0-3.0 質量 ％、 Si 0·2-0·?質量 ％、 Mg 0·0卜0.2 質最 %、S η 0 · 0 5 - 1 · 5 質量 ％、Ζ η 0 · 2 _ 1 · 5 質量 X、S 0 · 0 0 5 質 量X Κ下（含零）及餘量為Cii及不可避免之雜質組成，其中 該鋦合金之結晶粒徑為0.001租® Μ上〜0·0 2 5ιββι K下，旦 其與最終塑性加工方向平行之斷面之結晶粒之長徑a和與 最終塑性加工方向直角之斷面之结晶粒之長徑b之比（a/b) 為1 . 5 K下。 (2) —種電子電氣機器組零件用銅合金材料，係由Ni l.fl-3.0 質量 ％、 Si 0·2-0·7 質量 ％、 Mg 0·01-0·2 質量 %、Sn 0.05-1.5 質量 ％、Ζη 0·2-1·5 質量 5Κ、選自 Ag、Co 及Cr至少一種之總量0.005-2.0質量％ (但Cr為0.2質量 %以下）、S 0.005質量％以下（含零）及餘量為Cii及不可 遊免之雜質組成，其中該銅合金之结晶粒徑為0.001 K 上〜0.025 IRH1 Μ下，且其與最終塑性加工方向平行之斷面 之結晶粒之長徑a和與最終塑性加工方向直角之斷面之結 晶粒之長徑b之比（a/b)為1·5 K下。 (下面之本發明實施態樣1係涉及上逑（1)及（2)之 電子電氣機器組零件用銅合金材料>。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I------I---裝--------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1225519 A7 ___B7 五、發明說明（4 ) (3) —種電子電氣機器組零件用銅合金材料，係由Ni 1 · 0 - 3 · 0 質量 X、S i 0 · 2 - 0 · 7 質量 ％、M g 0 · fl 卜 0 · 2 質量 X、S η 0 · 0 5 - 1 · 5 質量 ％、Ζ η 0 · 2 - 1 · 5 質量、S 0 · 0 0 5 質 量％ Κ下（含零）及餘量為Cii及不可避免之雜質組成，其 中該銅合金之最終塑性加工後之表面粗度Ra為fl/i fflK上〜 O.ljufflM下，或表面粗度Rfflax為0 /i uiM上〜2 · 0 /i 下 者。 (4) 一種電子電氣機器組零件用銅合金材料，係由Ni 1 · 0 - 3 · 0 質量 ％、S i 0 · 2 - 0 · 7 質量 ％、M g 0 · 0 卜 0 2 質量 %、Sn 0.05-1.5 質量 ％、Zn 0.2-1.5 質量 X、選自 Ag、Co 及Cr之至少一種之總量〇_〇〇5-2·0質量X (但Cr為0·2質 量％以下）、S 0.005質量X Μ下（含零）及餘量為Cii及不 可遊免之雜質組成，其中該鋦合金之最後塑性加工後之表 面粗度Ra為fl/ζδΐΜ上〜O.liUffiM下，或表面粗度R®ax為0 u fflK上〜2·〇μ fflK下者。 (下面之本發明實施態樣2係涉及上逑（3)及（4)之 電子電氣機器組零件用鋦合金材料，而上述（3)及（4)之 更可取的實施態樣乃如下所逑者>。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ------------裝----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (5) 於上逑（3)及（4)所述之電子電氣機器組零件用 銅合金材料上鍍有Sri或Sn合金鍍層。 (6) 於上述（3)及（4)所述之電子電氣機器組零件用 銅合金材料上鍍有S η或S η合金鍍層且經過回流（reflow)處 理0 (7) 於上逑（3)或（4)所逑之電子電氣機器組零件用 - Ί - 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 五、發明說明（5 ) 銅合金材料之底曆鍍有以或以合金鍍層，及再在其上鍍有 Sn或Sn含金鍍層。 (8) 於上逑（3)或（4)所逑之電子電氣機器組零件用 鋦合金材料之底曆鍍有“或“合金鍍層，及再在其上鍍有 S η或S η含金鍍層且經過回流處理。 (9) 於上述（3)或（4)所逑之電子電氣機器組零件用 銅合金材料之底曆鍍有“或“合金鍍層，及再在其上鍍有 Au或Au含金鍛層。 除非另有註明，否則本發明包含上逑之第1及2實施 態樣。又，本發明較可取之電氣機器組零件用鋦合金材料 乃如下所述者。 (10) —種電子電氣機器組零件用銅合金材料，含有 Ni 1.0 - 3.0質量％ (與重量％具同意義）、Si 0·2 - 0.7質 量 X、M g 0 · 0 卜 0 · 2 質量 3；、S η 0 · 0 5 - 1 · 5 質量 X、Ζ η 0 . 2 - 1·5質量％、S 0.005質量X及餘量為Cu及不可避免之雜 質，其特徼為結晶粒徑為〇·〇〇1〜〇.〇25inin，且其與最終塑 性加工方向平行之斷面之晶粒之長徑a和與最終加工方向 直角之斷面之晶粒之長徑b之比（a/b)為1·5 K下，同時 最終加工後之表面粗度Ra為fl/i fflM上乃至2.0/i mK下〇 (11) 一種電子電氣機器組零件用銅合金材料，含有 N i 1 · 0 - 3 · 0 質量 ％、S i 0 · 2 - 0 · 7 質量 ％、M g 0 · 0 卜 0 · 2 質 量％、Sn 0.05-1.5 質量 X、Zn 0.2-1.5 質量 ％、由 Ag、Co 及Cr選出之至少一種之總量0.005-2.0質量％ (但Cr為0.2 X Μ下}、S 0.005質量％ K下（含零）及餘量為Cii及不 -8 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 1225519 A7 B7 五、發明說明（6 ) 可避免之雜質，其特徵為結晶徑粒O.OOlmni〜〇·〇25κια，且 其與最終塑性加工方向平行之斷面之結晶粒之長徑a和與 最終塑性加工方向直角之斷面之晶粒之長徑b之比（a/b) 為1·5 Μ下，同時最終塑性加工後之表面粗度Ra為ϋ/imK 上乃至O.lwffiK下或表面粗度Rmax為ΟκπιΚ上乃至2.0 /i姐以下。 爰說明實施本發明之最佳形態於下。 首先說明本發明所用之鋦合金材料之組成分。 本發明之合金元素之Mi及Si係在Cu基質中，MN-Si化 合物形態析出而不損害熱、電傳導性下維持所要求之機械 性質。 規定N i之含量為1 · 0 - 3 · 0重量X及S i之含量為0 · 2 - 0 · 7 質量％之理由乃在於任一種元素之含量在其下限值Μ下時 不能發揮所欲之效果，任一種元素之含量超過其上限值時 均會在_造時及熱加工時析出對強度之增進無任何裨益之 粗大化合物，而且會降低熱加工性及折曲加工性。 較可取之含量為N i 1 · 7 - 3 · 0質量％，更可取為2 · 0 - 2 · 8 質量X,較可取之Si為0·4-0·7質量X，更可取為0.45-0.6 質量％。由於析出之Ni及Si之化合物主要為Hi2Si，因此兩 元素之配比應使其與Ni2Si化合物之Ni及Si比相一致為佳 。在此場合，決定添加之Ni量即可決定最佳之Si添加量。

Mg、S η及Ζ η為構成本發明鋦合金之主要合金元素。此 等合金元素互相闞連而改進各種特性之平衡。

Mg對應力緩和特性之改進有顯著效果，但對折曲加工 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -l·—--------Μ.— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 ___ 五、發明說明（7 ) 性有不良影響。由應力鍰和特性之觀點言，含量0.01質 量％ K上則愈多愈佳，將其含量界定0.0卜0.2質量％之 理由乃在於〇 · 〇 1質量％ Μ下時無法發揮應力緩和特性， 0.2質量％ Κ上時會降低折曲加工性。

Sn及Mg會相輔作用使應力緩和特性更增進。Sn如習見 於磷青銅，對應力媛和特性之改進具有效果，但其效果不 如Mg之大。將其含量界定〇·〇5-1·5質量％之理由乃在0·05 質量％ Κ下時效果不彰，超過1.5質量5Ϊ時會降低導電性。

Zri對應力緩和特性無肋益，但可改進折曲加工性，因 此可緩和因添加Mg而引起之折曲加工性之降下。 添加Zn 0.2-1.5質量％之場合，即使Mg之添加量高 達其上限值之0.2質量X時亦仍可達成實用上無問題之水 準之析曲加工性，同時又可改進錫（Sn)鍍曆或焊接鍍層之 耐熱剝雛性及抗移動UntiEigration)特性。將其含量界 定0.2-1.5質量％之理由乃在0.2質量X K下時效果不彰 ，超過1.5質量％時會降低導電率。 本發明之銅合金之Mg之可取含量為0.03-0.2質量X， 更可取為（K05-0.15質量X; Sn之可取含量為0.05-1.0質 量％，更可取為〇·卜0.5質量％; Sn之可取含量為0·2-1·0 質量％，更可取為0.4-0.6質量％。 雜質S之存在會影響熱加工性，因此其含量需控制於 0.005質量％ Κ下，尤其0.002質量Κ下。 上述（2)、（4)或（11)所述之鋦合金係於上逑U)、 (3)或（10)所述鋦合金中添加選自Ag、Co及Cr之至少一 -10- Ϋ紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） hi·------#-裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 1225519 A7 B7__ 五、發明說明（8 ) 種元素所組成者。此等合金元素對於強度之增進有效，其 合計量宜為0.005-2.0質量X,尤其0·005-0·5質量X為 佳。將上逑合金元素之含量界定為0.005-2.0質量％之理 由乃在於0.005質量％ Μ下時效果不彰，超過2.0質量X 時，Ag會增加成本，Co及Cr會在鑄造及熱加工時析出粗大 化合物，Μ致無法獲得相應於含量之強度增進效果且又會 降低熱加工性及折曲加工性。由於Ag為價昂元素，其添加 量最好0.3質量X K下。

Ag對於耐熱性之提升Κ及阻止結晶粒度之粗大化提升 折曲加工性有效。

Co雖然價格高，但與Ni具有相同之作用且比Ni效果大 。另外，因Co-Si化合物具有高析出（晶出）硬化性，可改 善應力緩和特性，故熱·電傳導性被重視之組件，K Co代 替部分之Ni使用較有利。但這種場合，由於其價格昂貴， 故用量最好2.0質量X K下。

Cr會在鋦中微细析出而增進強度，但會降低析曲加工 性，故其含量應在0.2質量％ Μ下，最好〇·1質量％ Μ下。 在不降低基本特性下，本發明可藉添加總量0.0 1-0.5 質量 X 之 Fe、Zr、P、Mn、Ti、V、Pb、Bi、Α1 等元素改 進多種特性。擧例而言，添加不降低導電率範圍量（〇·〇卜 0.5質量$)之Μ η可改進熱加工性。 本發明所用之銅合金材料，除上逑之各成分Κ外之餘 量係Cu及不可避免之雜質。 本發明所用之銅合金材料可依習知法製造，例如藉由 - 11 - 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^ _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 Α7 Β7 五、發明說明（9) 將禱塊熱壓延後依次實施冷壓延（泠軋）、熔體化熱處理、 時效熱處理、最終冷壓延及低溫退火等各步驟而製造，亦 可在泠軋後為再结晶及熔體化目的實施熱處理，然後立即 淬火而製造。 次說明本發明之實施態樣於下。 〈第1實施態樣〉 此為對含有適量之Ni、Si、Mg、Sn及Ζ η系合金元素 及將S含量抑制於微量所組成之上述鋦合金材料，藉由規 定其結晶粒徑及晶粒形狀，俾在不損害機械性質、熱·電 傳導性及鍍層之基本特性下，提高折曲加工性及應力緩和 特性為特徵之實施例。 在此實施例中，將结晶粒徑規定在0.0 0 1 - 0.0 2 5iii®之 理由乃因為粒徑〇·〇〇1 afii Μ下時，再结晶組孅易變成混粒 組織，降低折曲加工性及應力緩和特性，超過（K025mm時 折曲加工性會下降。粒徑可藉一般粒徑測定法测定，並無 特別限制。 晶粒形狀係指與最終塑性加工方向平行之斷面之晶粒 之長徑a和與最終塑性加工方向直角之斷面之晶粒之長徑 b之比（a/b),而將此比（a/b)規定為1·5 K下之理由乃 因該比超過1.5時，應力緩和特性會下降，0.8 Μ下時易 引起應力緩和特性之下降，因此〇·8 Κ上至1.5 Μ下之範 圍為佳。又，上逑之長徑a及長徑b分別為晶粒數2 0個Μ 上之平均值。 在此實胨例中，結晶粒徑及晶粒形狀均可在上述之鋦 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l· It—?-------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 五、發明說明（10 ) 合金材料之製程中，藉控制熱處理條件及冷加工率、壓延 方向、壓延時之反張力（backtension)、壓延時之潤滑條 件及壓延次數等調整。Μ具體之例子而言，可藉由不同之 熱處理條件（熔體化熱處理及時效熱處理之溫度及時間）及 低加工率之最終冷軋等獲得意欲（所目的）之結晶粒徑及晶 粒形狀。 本發明所諝之”最終塑性加工方向”若是最終實行之塑 性加工為壓延加工之場合係指壓延方向，若是抽拉（拉絲） 加工之場合則指引拉方向。另外，塑性加工係指壓延加工 (rolling)或抽拉加工（drawing),不包含矯正（整直）為 目的之諸如張力平整機等之加工。 〈第2實施態樣〉 此為對本發明所用之鋦合金材料規定其表面粗度使其 表面圼平滑，俾資提高例如Sii等之鍍覆性之實施例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —•l· 丨：-------·裝----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明人等對於合金材料組分之含量及表面粒度加K 仔细的規定，從而製得符合實用之優異電子電氣機器組零 件用銅合金材料。由於本實施例之銅合金材料之組分與上 逑第1實施態樣所述者完全相同，因此僅對表面粗度之限 定理由敘述於下。 表示材料之表面狀態之指標之一為表面粗度。在此實 施例中規定之iia為算術平均粗度，在日本規格JIS B (3 6 0 1 中有說明。Rmax為最大粗度，其與JIS B 0601中所說明 之Ry相同。 此實施例之電子電氣機器組零件用銅合金材料為具有 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 五、發明說明（11 ) 上逑組成之銅合金材料且其最終塑性加工後之表面具有上 述所定之表面粗度Ra或Raiax。Ra或Rfflax之調整可藉例如 壓延或研磨等實行。 實際上，銅合金材料之表面粗度可藉由（1)利用表面 粗度經調整之輥實施壓延加工；（2)利用表面粗度經調整 之拋光輪（buff)實施中間加工及最終加工後之研磨處理； (3)變更研磨（grinding)條件實施中間加工及最終加工 後之研磨處理；（4)中間加工及最終加工後實施表面溶解 處理等K及該等步驟之組合調整鋦合金材料之表面粗度。 其具體之實施例可舉··例如利用粗度不同（粗/细）之輥實 行最終塑性加工之冷軋；利用不同粗细之拋光輪實行研磨 處理·，使用溶解力不同之溶液實行表面溶解處理；Μ及利 用粗细不同之輥實行最終塑性加工之冷軋及利用溶解時間 不同之同一溶液實行溶解處理之組合等即可使表面粗度達 所目的之標準。 在本發明之電子電氣機器組零件用銅合金之表面施以 鍍層亦為可取之舉。鍍層之形成方法並無特別之限制，通 常所用之方法即可。本發明之上逑（10)及（11)所逑之銅 合金材料若施Μ鍍層則更為可取。 於本發明之銅合金材料施M Sn鍍層之場合，尤其Ra或 Rfflaz之值大時，常有鍍覆不均匀之情事發生，同時材料 與Sn鍍層之界面面積增大，使材料之Cu原子與鍍層Sn原子 易發生擴散，因而易形成Cu-Sn化合物及空孔（void),保 持於高溫之場合易發生鍍層之剝離。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 __B7___ 五、發明說明（l2 ) 於本發明之銅合金材料上鍍覆Au鍍層時，若Ra或Relax 之值大時，會發生針孔而影響抗蝕性。為此，規定Ra為0 u fflK上乃至〇·1// ©Μ下，或Rffiax為θα姐以上乃至2·0// m 即可改進鍍覆性（電鍍性又Ra 0.09wibK下或RroaxO.8 μ βιΜ下時更佳0 本發明之電子電氣機器組零件用鋦合金材料之表面宜 鍍覆Sn或Sn合金鍍層，使曝露於大氣中時不易變色。鍍層 之厚度Μ〇·1μ fflK上乃至10y aM下為佳。鍍層之厚度0.1 以姐从下時效果不彰，超過lO^ia時並無額外之效果，徒增 加成本而已。於Sn鍍層之下面形成Cu或Cu合金之鍍層時， 可防止鍍斑（不均勻部分）之產生，故極為可取。又，Cii或 Cu合金鍍層之厚度最好為l.Q/i BiK下。Sn合金為例如Sn-Pb系合金、Sn_Sb-Cu系合金；而Cu合金為例如Cu-Ag系 合金及Cu-Cd糸合金等。又，實施回流處理亦為可取之舉 ，因此處理可防止晶鬚（whisker)之發生及防止短絡。在 此所謂之”回流Ueflow)處理”係指一種加熱熔融處理， 將鍍層加熱熔融後冷卻使其凝固之處理。 另外，於銅合金材料之表面鍍K Au或Au合金之場合可 提高連接器（connector)等之接鑛可靠度，故極為可取。 最好形成厚度Ο.ΟΙμ βι-2·0κ诳之Α\ι或Au合金鍛層。為了提 高插拔耐用壽命亦可於Au鍍層之下面鍍KNi或Ni合金。Ni 或Ni合金鍍層之厚度宜為2.0/imK下。又，可使用Au合金 為例如包括Au_Cu系合金。Au-Cu-Ag系合金；Ni合金包 括Ni-Cu系合金及Ni_Fe系合金等。 - 15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 五、發明說明（l3) 本發明之更可取之實施態樣為上逑之（10)及（11)銅 合金材料。此等銅合金除保持有前述之第1實施態樣規定 之結晶粒徑及晶粒形狀外，尚可滿足第2實施態樣所逑之 表面粗度。其具體之實施態樣可舉上述之第1及第2實施 態樣所逑者之組合。 本發明之電子電氣機器組零件用銅合金材料備有優良 之機械特性（抗張強度、延伸率）或導電性、應力緩和特性 及折曲加工性。 依前逑之本發明第1實施態樣之銅合金，折曲加工性 及應力緩和特性之改善特別顯著，同時機械性質、導電率 K及鍍錫層之密著性之基本特性亦佳。 依前述之本發明第2實施態樣之銅合金，更具有優異 之鍍覆性（鍍覆不均勻之防止特性），且施鍍後表現優異之 鍍層劣化防止性（鍍層剝雛防止性、鑛層之耐腐蝕性）之附 加效果。 因此，本發明可因應近年電子電氣機器之小型化及高 性能化之需求，適合作為製作例如端子、接壤器K及開關 及繼電器等其他一般電子電氣機器用導電材料使用。 爰依實施例詳细說明本發明於下，但本發明不受限於 該等實_例。 實施例A-1 將表1所示之本發明規定組成之銅合金（編號A-F)置 於高週波熔解爐中熔解後，依DC法鐮造厚、寬lGOmia 、長之鑲塊。繼之，將該等鑲塊加熱至900¾，保 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐1 -----U--------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1225519 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明說明（l4 ) 持1小時後藉熱軋壓延至厚度然後急速冷卻。繼之 將其兩面分別切削1.5a®厚Μ去除氧化被膜後再施K冷軋 而加工成0.25-0 .5 Him厚度。然後於7 5 0 -8 5 0 υ熱處理30秒 後立即Μ151/秒之速度快速冷卻。在此視試料施Κ50Χ Μ下之壓延。隨後於惰性氣體氣氛中實行515¾、2小時 之時效處理，最後實行最終塑性加工之冷軋而將厚度作成 0.25 m®。將此最終塑性加工後之板片置於350¾下實施2 小時之低溫退火處理（annealing)後，作為試料實行下述 各種特性評估。 比較例A-1 除了使用表1所示之本發明規定組成Μ外之銅合金（ 編號G-0)之外，其餘悉依實施例Α-1所述同漾方法製作 銅合金試料（試片）。 對實施例纟_1及比較例Α-1之各個綢合金板片檢測其 (1)結晶粒徑、（2)結晶粒形狀、（3)抗張強度及延伸率 、（4)導電率、（5)折曲加工性、（6)應力緩和特性、及 (7)鍍層之密著性。 (1)結晶粒徑及（2)結晶粒形狀 依JIS規定之切斷法（JIS Η 0501)測定結晶粒徑， 而根據其測值求算。 上逑結晶粒徑之测定斷面為如圖1所示之與最終冷軋 方向（最終塑性加工方向）平行之斷面Α,及與最終冷軋方 向直角之斷面Β。 在上逑之斷面Α分別測定與最終冷軋方向平行及直角 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^ " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 Α7 _ Β7 五、發明說明（I5 ) 之兩方向之結晶粒徑，將測定值之大者作為長徑a、小者 作為短徑，在上述之斷面B則測定與法線方向平行及直角 之兩方向之結晶粒徑，將測定值之大者作為長徑b，小者 作為短徑。 上逑之結晶粒徑係利用掃瞄電子顯微鏡攝影試料鋦合 金板Η之1000倍放大結晶組織照片，然後在照片上劃出 200roffl長之線段，點算該線段所切過之結晶粒數，利用式 [200ιη®ΛηΧΐ000)]求出。若線段切遴之結晶粒數未滿20 時，則將照片放大5 0 0倍而點算其由20 Obidi長之線段所切 過之結晶粒數n，並利用式[20flnna/(nx 5 0 0 )]求出。 結晶粒徑係Μ將斷面A，B所測得之各長徑及短徑之 4個值之平均值Μ0·005ιπι之整數倍表示；而結晶粒形狀 則Μ上述之斷面Α之長徑a除Κ斷面b之長徑b所得之值 (a / b )表示。 (3)抗張強度及延伸率：使用JIS Z 2201所逑之5 號試料（試片），依JISZ2241求得。 (4 )導電率：依J I S Η 0 5 0 5求得。 (5)折曲加工性：實施內側折曲半徑OniHi之180度折 曲後檢視其折曲部。無發生龜裂者為良好（〇)，發生龜裂 者為不良（X )。 U)應力鍰和特性：使用日本電子材料工會標準規格 (EMAS-30G3)之單邊支持方塊式，將負載應力設定使表面 最大應力成4 5 0 H/m®2之狀態保持於150¾之恒溫槽中1000 小時，求出緩和率（S · R · R ·)。緩和率2 1 % Μ下為良好（Ο ) -1 8 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） κ — ηί-------·裝·II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 1225519 A7 _B7__ 五、發明說明（16 ) ，2UK上為不良（X)。 (7)鍍層密著性：於試Η上鍍覆厚度之光亮錫鍍 層，於大氣中150¾ K下加熱10G0小時後實施180度之折 曲及祈返，然後利用肉眼觀察折曲部分之錫鍍層之密著狀 態。鍚鍍層無剝雛者判定為密著性良好（〇)，發生龜裂者 判定為密著不良（X )。測定結果示於表2。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 合金 編號 Ni 重量％ Si 重量X Mg 重量％ Sn 重量％ Zn 重量％ S 重量％ 其他元素 重量％ A 2.0 0.43 0.09 0.19 0.49 0.002 實 施 例 B 2.5 0.60 0.08 0.20 0.49 0.002 C 2.0 0.48 0.04 0.20 0.50 0.002 D 2.0 0.49 0.04 0.82 0.49 0.002 E 2·0 0.48 0.08 0.21 0.49 0.002 Ag 0.03 F 2.0 0.47 0.09 0.20 0.50 0.002 Cr 0.007 G 0.8 0.19 0.09 0.20 0.50 0.002 Η 2.0 0.47 0.003 0.22 0.49 0.002 比 I 2.0 0.48 0.003 0.94 0.50 0.002 較 J 1.9 0.47 0.25 0.30 1.25 0.002 K 2.0 0.49 0.09 0.002 0.50 0.002 例 L 2.0 0.48 0.08 2.04 0·50 0.002 Η 2.1 0.49 0.09 0.21 0.08 0.002 N 2.0 0.48 0.08 0.20 0.51 0.002 Cr 0.4 0 1.9 0.46 0.09 0.33 0.49 0.011 註：餘量為Cu及不可避兔之不純物（雜質） -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· 1225519 表3 試料 NO. 合金 NO. 结晶粒 徑 mm 結晶粒 形狀 抗張強 度 N/ira2 延伸率 % 導電率 % IACS 折曲加 工性 應力緩 和特性 % 鍍層密 著性 21 A 0.005 0.9 685 15 40 〇 015 〇 22 A 0.005 1.1 690 16 40 〇 015 〇 實 23 A 0.005 1.3 705 14 40 〇 018 〇 施 24 A 0.005 0.7 705 13 40 〇 020 〇 25 A 0.015 1.1 675 16 41 〇 013 〇 例 26 B 0.005 0.9 710 15 39 〇 014 〇 27 B 0.005 1.2 715 13 39 〇 017 〇 28 B 0.005 1.1 700 14 40 〇 013 〇 29 C 0.005 1.0 685 16 42 〇 020 〇 30 D 0.005 1.1 695 13 32 〇 017 〇 31 A 0.005 1.7 715 12 40 〇 X28 〇 比 32 A 0.005 2.0 735 10 42 X X37 〇 33 A 0.030 1.1 670 9 42 X 013 〇 較 34 A 0.00!> 1.0 690 17 40 X X21 〇 例 35 B 0,005 1.9 745 10 41 X X35 〇 36 B 0.030 1.1 700 8 43 X 013 〇 37 C 0.005 1.7 715 12 41 〇 X34 〇 38 D 0.030 2.0 745 6 32 X X39 〇 (註）試料N0.22、26、29、30分料與表1試料Ν0·1、2、3、4相同。 -11- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 __B7___ 五、發明說明（2〇 ) 由表3可知，本發明之實施例NO.21-3(3均顯示優異 之特性。對此，比較例N 0 . 3 3、3 6由於结晶粒徑大而N 0 · 3 4由於结晶粒徑小，因此折曲加工性均差。NO. 38由於結 晶粒徑大且表示晶粒形狀之指標（a/b)亦大，因此不但折 曲加工性不佳，應力緩和特性亦不佳。又，比較例NO.31 、32、35、37由於上逑指標（a/b)大，因此應力緩和特 性不佳，尤其NO. 32、35由於上逑指標（a/b)非常大，故 其折曲加工性亦差。

實施例B 將表4所示組成之合金分別置於高週波熔解爐中熔解 ，製取大小lOOffiffiX 150龍之鏞塊。將此等鑲塊加 熱至9 0 0 ¾ ,保持1小時後利用熱軋將30aiB加工至121〇班之 後實施急冷。為削除表面之氧化被膜，將兩面研削至厚度 9ffia,進而冷軋至厚度0 e27fflin。此後，為了使試料再結晶 及熔體化，在750-8501下實施30秒之熱處理後立即M15 υ/秒Κ上之冷卻速度實施淬火（quenching)。繼之，實施 壓下率5%之冷軋及實施時效處理（ageing)。時效處理係 於惰性氣體氣氛中515¾、2小時之條件下實施。時效處 理後實施最終塑性加工之冷軋，使厚度變為〇.25«。為了 改善彈性，於最終塑性加工後實施3 5 0 t、2小時之退火 。將所得之銅合金材之表面利用耐水砂紙研磨使其表面粗 度達到表5所示水準。在此所稱之表面粗度lia及Rmax係 指沿壓延方向直角取長度分別測定Ra及Riaax並將任 意之部位測定5次而以其平均作為Ra及Rinax表示。對如 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #裝 訂---------· 1225519 额合金材料中之各成分含量* 表4 實施例 比較例 銅 合 金 No. Ni (質量％) Si (質量％) Mg (質量％) Sn (質量幻 Zn (質量％) S (質量％) 其他元素 (質量％) 1 2.3 0.54 0.10 0.15 0.50 0.002 2 2.8 0.67 0.0「 0.70 0.40 0.001 3 2.1 0.51 0.04 0.40 1.3 0.002 4 2.0 0.49 0.04 1.3 0.30 0.003 5 2.3 0.55 0.09 0.21 0.87 0.002 Ag 0.05 6 2.4 0.57 0.13 0.31 0.50 0.002 Cr 0.09 7 1.9 0.49 0.10 0.10 0.25 0.003 Co 0.30、 Ag 0.03 8 2.3 0.55 0.15 0.07 0.60 0.004 9 2.5 0.60 0.08 0.60 0.36 0.002 Μη 0.21 10 2.1 0.50 0.11 1.0 0.49 0.002 P 0.007 11 2.3 0.54 0.06 0.16 0.77 0.001 Ti 0.08, AT 0.06 12 2.4 0.57 0.14 0.13 1.1 0.002 Cr 0.03、 Zr 0.10 13 2.2 0.52 0.05 0.15 0.98 0.003 Ti 0.12、 A1 0.09、 Fe 0.15 14 2.3 0.54 0.18 0.19 0.48 0.002 Fe 0.12、 P 0.007 15 2.3 0.55 0.11 0.29 0.33 0.001 Bi 0.03. Pb 0.02 16 2.3 0.55 0.12 0.18 0.49 0.002 Pb 0.03 17 2.1 0.50 0.05 0.34 0.67 0.004 Ti 0.11、 V 0.05 18 1.2 0.29 0.17 0.85 0.40 0.002 19 1.5 0.40 0.14 0.52 0.73 0.001 20 1.8 0.35 0.11 0.24 0.43 0.002 51 0.6 0.14 0.09 0.15 0.50 0.002 52 2.3 0.54 0.003 0.19 0.39 0.001 53 2.2 0.52 0.003 0.94 0.60 0.002 54 2.1 0.50 0.45 0.30 1.25 0.003 55 2.4 0.57 0.12 0.002 0.91 0.002 56 2.3 0.54 0.05 3,04 0.44 0.004 57 2.3 0.55 0.09 0.11 0.04 0.002 58 2.2 0.52 0.15 0.40 0.51 0.002 Cr 0.4 59 2.4 0.57 0.12 0.33 0.49 0.015 60 2.3 0.54 0.11 0.16 4.0 0.002 61 4.7 0.49 0.06 0.19 0.56 0.002 62 2.3 1.1 0.09 0.14 0,44 0.001 63 4.6 1.2 0.17 0.20 0.50 0.002 )餘量為Cu及不可避免之雜質 25 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225519 A7 B7 五、發明說明（25 ) 由表4及表5可知，比較例之各試料均比本發明之試 料各特性中有至少一個較差。具體言之，比較例之Νο·151 由於Si含量少，因此無法獲得所定之強度。No· 152及153 由於Mg含量少，因此應力緩和特性差。No· 154由於Mg含量 多，因此折曲加工性差。N0.155由於Sn含量少，因此應 力緩和特性差。Νο·156由於Sn含量多，因此導電率降低 。No.157由於Zn含量少，因此錫鍍層之密著性降低、No-158 由於 Cr含量多 ，因 此折曲 加工性 降低。 Νο·159 由於 S含量多，因此在熱軋中發生龜裂，中止製造。Νο·160 由於Zri含量多，因此導電率降低。No. 161由於Hi含量多 ，因此折曲加工性差。No.162由於Si含量多，因此導電 率降低，折曲加工性差。No.163由於Hi及Si含量均多， 因此在熱軋中發生龜裂，中止製造。N0.164及Νο·165由 於Ra及Rmax值大，因此Sn鍛層之抗熱剝離性差，Sn鍍層 發生不均勻，或All鍍層之抗蝕性降低。 對此，本發明之實施例試料No.lfll〜N0.124皆比比較 例顯示較優之抗張強度、延伸率、導電率、折曲加工性、 應力緩和特性及鍍覆特性。 〈產業上之利用可能性〉 本發明之電子電氣機器組零件用銅合金材料，其折曲 加工性及應力緩和特性之改進尤為顯明，且機械的性質、 導電率、錫鍍層之密著性等基本特性亦優異，因此可充分 因應端子、連接器、開關、繼電器等電子電氣機器組零件 之小型化。更且，本發明之電子電氣機器組零件用銅合金 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -·1 ϋ I i^i ϋ ϋ — 11 ϋ ^1 1 eamm ϋ ϋ 11 ϋ _1 ft·— I (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 1225519 A7 _B7__ 五、發明說明（26 ) 材料亦能充分滿足要求鍛覆特性之應用領域。因此，本發 明可充分因應近年來各種電子電氣機器之小型化、高性能 化及高可靠度化之要求。 圖式之簡單說明 第1圖為本發明所規定之結晶粒徑及結晶粒形狀之求 法之說明圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1225519 銅合金材料，.其中該材料係鏟有Sn或Sn合金層且經過回流處 理者。 6. 如申請專利範圍第3項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，其中該材料係鍍有Cu或Cii合金底層，及再在其 上鍍有Sn或Sn合金層。 7. 如申請專利範圍第3項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，其中該材料係鍍有Cii或Cii合金，及再在其上再 鑛有Sn或Sn合金層且經過回流處理者。 8· 如申請專利範圍第3項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，其中該材料係鍍有Ni或Ni合金底層及在其上再 鍍有Αιι或Αιι合金層。 . 9· 如申請專利範圍第1或3項之電子電氣機器組零件 用銅合金材料，其中該銅合金材料尙含有選自Ag、Co及Cr且 總量0.005-2.0質量％ (但Cr爲0.2質量％以下）之至少一種金 屬，同時其最後塑性加工後之表面粗度Ra爲0/zm以上〜0.1 "m以下，或表面粗度Rmax爲〇#m以上〜2.0//m以下。 10·如申請專利範圍第9項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，該材料上鍍有Sn或Six合金層。 31 1225519 Π .如申請專利範圍第9項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，其中該材料係鍍有“或如合金層且經過回流處 理者。 12.如申請專利範圍第9項之電子電氣機器組零件用銅 合金材料，其中該材料係鍍有Cu或Cu合金底層，及在其上再 鍍有Sn或Sn合金層。 1 3 .如申請專利範圍第9項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，其中該材料係鍍有Cu或Cii合金底層，及在其 上再鍍有Sn或Sn合金層且經過回流處理者。 14.如申請專利範圍第9項之電子電氣機器組零件用 銅合金材料，該材料係鏟有Ni或Ni合金底層，及在其上鍍有 Au或Au合金層。 32