TWI485272B - Pure copper plate manufacturing methods and pure copper plate - Google Patents
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Description
本發明係關於具有良好品質的純銅板之製造方法，詳而言之，是關於具有微細且均一的結晶粒之純銅板之製造方法，以及該製造方法所製造出之加工性優異且具有良好品質之純銅板。
本申請案是基於2009年12月22日申請之日本特願2009-290204號及2010年2月9日申請之日本特願2010-26454號主張優先權，並將其內容援用於此。
純銅板，通常是將純銅的鑄錠實施熱軋或熱鍛造後，實施冷軋或冷鍛造，然後實施去應力熱處理或再結晶熱處理，而藉此製造出。這樣的純銅板，是經由鋸斷、切削加工、壓花加工、冷鍛造等而加工成期望形狀供作使用，為了減少加工時的傷痕等，是要求縮小結晶粒徑。
此外，上述方法所製造出的純銅板，最近是作為半導體元件的配線材料用之濺鍍靶來使用。作為半導體元件的配線材料，本來是使用Al(比電阻3.1μΩ‧cm左右)，隨著近來配線之微細化，更低電阻的銅配線(比電阻1.7μΩ‧cm左右)已被實用化。該銅配線的形成製程，大多是在接觸開口或配線溝槽的凹部形成Ta/TaN等的擴散阻擋層後，進行銅的電鍍，作為進行該電鍍之底層(晶種層)，是將純銅藉由濺鍍成膜而形成。
通常，以4N(純度99.99%以上，氣體成分除外)左右的電解銅作為粗金屬而藉由濕式或乾式的高純度化製程，製造出5N(純度99.999%以上)~6N(純度99.9999%以上)的高純度銅，使用其經由上述方法作成純銅板，進一步加工成期望的形狀後作為濺鍍靶來使用。為了製作低電阻的濺鍍膜，必須將濺鍍靶中的雜質含量降低至一定值以下，又將為了形成合金化而添加的元素也降低至一定程度以下，為了獲得濺鍍膜厚的均一性，必須抑制濺鍍靶之結晶粒徑及結晶配向性的參差。
關於工業上製造前述濺鍍用純銅靶之習知方法，專利文獻1揭示的方法，是將純度99.995wt%以上的純銅鑄錠實施熱加工，之後以900℃以下的溫度進行退火，接著以40%以上的壓延比實施冷軋後，以500℃以下的溫度實施再結晶退火，藉此獲得：具有實質的再結晶組織，平均粒徑80μm以下且維氏硬度為100以下之濺鍍用銅靶。
又專利文獻2揭示的方法，是將5N以上的高純度銅鑄錠實施熱鍛造或熱軋等的加工率50%以上的熱加工後，進一步進行冷軋、冷鍛造等的加工率30%以上的冷加工，接著實施350~500℃、1~2小時的熱處理而獲得濺鍍用銅靶，該銅靶之Na及K含量分別為0.1ppm以下，Fe、Ni、Cr、Al、Ca、Mg含量分別為1ppm以下，碳及氧含量分別為5ppm以下，U及Th含量分別為1ppb以下，氣體成分除外之銅含量為99.999%以上，濺鍍面之平均粒徑為250μm以下，平均粒徑的參差在±20%以內，X射線繞射強度比I(111)/I(200)在濺鍍面為2.4以上，其參差在±20%以內。
此外專利文獻3揭示的方法，是將純度6N以上的高純度銅和添加元素所構成的鑄錠的表面層除去，經由熱鍛造、熱軋、冷軋、熱處理步驟而製得：含有Al：0.5~4.0wt%、Si：0.5wtppm以下之銅合金濺鍍靶；含有Sn：0.5~4.0wt%、Mn：0.5wtppm以下之銅合金濺鍍靶；以及，在其等當中，含有選自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As之一或兩種以上的總量為1.0wtppm以下之銅合金濺鍍靶。特別是在實施例中記載著，將製造出的鑄錠表面層除去而成為Φ
160mm×厚60mm後，以400℃進行熱鍛造而成為Φ
200，然後以400℃進行熱軋而成為Φ
270mm×厚20mm，進一步進行冷軋而成為Φ
360mm×厚10mm，以500℃實施1小時熱處理後，將靶整體施以急冷而獲得靶材。
以上述濺鍍用純銅靶的製造方法為代表之習知的純銅板製造方法，為了獲得均質且穩定的再結晶組織，是將純銅鑄錠實施熱鍛造或熱軋後，再進行冷鍛造或冷軋，又進一步實施熱處理。
專利文獻1：日本特開平11-158614號公報
專利文獻2：日本特開平10-330923號公報
專利文獻3：日本特開2009-114539號公報
工業上製造大型之具有均質且穩定的結晶組織的純銅板之習知方法，在將純銅鑄錠實施熱鍛造或熱軋後，必須進一步實施冷鍛造或冷軋、熱處理，因此步驟多，耗費能源，製造成本變高，又由於實施冷鍛造或冷軋，而存在著無法減少純銅板的殘留應力之缺點。
此外，關於習知製造方法所製造之純銅板的加工，當要精加工成濺鍍靶或電鍍用陽極等的形狀的情況，若為了提高生產性而採用重切削條件，則在切削表面容易發生傷痕。
本發明是有鑑於上述事情而開發完成的，其目的是為了提供：熱鍛造或熱軋後的冷鍛造或冷軋、以及其後的熱處理變得不需要之簡便的純銅板製造方法，以及該製造方法所製得之微細、均質、殘留應力少、加工性良好而特別適用於濺鍍用銅靶材料之純銅板。此外，其目的是為了獲得：具有微細且均質的組織，加工性良好，特別是可實施重切削加工之純銅板。
本發明人等經由深入探討的結果發現，習知方法為了促進再結晶化而獲得微細且均質的結晶粒，必須將純銅的鑄錠實施熱鍛造或熱軋後之冷鍛造或冷軋，然後再實施熱處理；取代習知方法，將純銅的鑄錠在可抑制結晶粒成長之一定條件下實施熱軋，為了讓晶粒成長停止而在一定條件下進行急冷，藉此能低成本地製造出殘留應力少且具有微細又均一的結晶粒之純銅板。
本發明之純銅板之製造方法，其特徵在於，將純度99.96wt%以上之純銅的鑄錠加熱至550℃~800℃，實施總壓延比85%以上且熱軋結束時溫度為500~700℃之熱軋加工後，從前述熱軋結束時溫度至200℃以下的溫度以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷。
為了獲得微細的結晶粒，藉由熱軋賦予大能量後進行急冷是有效的，在此情況，將熱軋結束溫度控制在500~700℃是重要的。若熱軋結束溫度超過700℃，結晶粒會急劇變大，縱使之後進行急冷仍難以獲得微細的結晶粒。此外，若熱軋結束溫度未達500℃，結晶粒徑的微細化效果達飽和，縱使進一步降低溫度仍無助於微細化。此外，若熱軋溫度低，為了獲得期望的總壓延比需要過多的能量，其加工困難。於是，為了使該熱軋結束溫度成為500~700℃，將熱軋開始溫度設定為550~800℃。
此外，該熱軋之總壓延比宜為85%以上，藉由使總壓延比成為85%以上之大能量，可抑制結晶粒的增大，且能減少其參差。若總壓延比未達85%，結晶粒有變大的傾向，且其參差變大。
而且，當如此般熱軋結束後，至200℃以下的溫度為止以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷。若冷卻速度未達200℃/min，抑制結晶粒成長的效果不彰，又縱使超過1000℃/min，也無助於進一步的微細化。又更佳的冷卻速度為300~600℃/min的範圍。
只要以上述範圍的冷卻速度冷卻至200℃以下的溫度，可讓結晶粒的成長停止而獲得微細的結晶粒。若在超過200℃的溫度將急冷停止，經由在此高溫狀態下的放置，之後可能會讓結晶粒逐漸成長。
此外，本發明的製造方法所製造之純銅板，其特徵在於，平均粒徑為30~80μm，維氏硬度為40~70，依EBSD法測定之殘留應變為3%以下。
若平均粒徑超過80μm之大結晶粒變多，在切削加工時容易在表面產生微細的傷痕，若產生該傷痕，例如作為濺鍍靶使用時，濺鍍粒子的放出方向變得不一致而產生參差，又會成為粒子發生的原因。平均結晶粒徑未達30μm不符合實際，會導致製造成本增高。此外，藉由將維氏硬度及殘留應變控制在上述範圍內，經由鋸斷、切削加工、壓花加工、冷鍛造等而加工成使用時期望的形狀時之傷痕、變形減少，當作為濺鍍靶使用的情況，能使濺鍍粒子的方向性變均一。此外，由於依EBSD法測定之殘留應變為3%以下，其殘留應力小，加工精度良好。
此外，在本發明的純銅板，其特徵在於，結晶粒徑之直方圖中，峰值在20~80μm的範圍內以總頻度60%以上的頻度存在，且其半值寬度為70μm以下。
特別是，若結晶粒徑的直方圖之上述數值在上述範圍內，結晶粒之均質性增高，而適用於作為濺鍍用靶的材料。
再者，本發明的純銅板，是適用於濺鍍用靶。
如前述般使結晶粒一致而減少殘留應力，能使濺鍍粒子的放出方向一致而形成均一且緻密的被膜。
此外，本發明人等深入探討的結果發現，將純銅的鑄錠，在為了抑制結晶粒成長之一定條件下實施熱軋後，在為了讓結晶粒成長停止之一定條件下急冷後實施冷軋、熱處理，藉此可製造出：具有微細且均一的結晶粒、加工性更良好而特別是可實施重切削加工之純銅板。
本發明之純銅板之製造方法，其特徵在於：是將純度99.96wt%以上之純銅鑄錠加熱至550℃~800℃，實施總壓延比80%以上且熱軋結束時溫度為500~700℃之熱軋加工後，從前述熱軋結束時溫度至200℃以下的溫度以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷，然後以25~60%的壓延比進行冷軋、退火。
為了獲得微細的結晶粒，藉由熱軋賦予大能量後進行急冷是有效的，在此情況，將熱軋結束溫度控制在500~700℃是重要的。若熱軋結束溫度超過700℃，結晶粒會急劇變大，縱使之後進行急冷仍難以獲得微細的結晶粒。此外，若熱軋結束溫度未達500℃，結晶粒徑的微細化效果達飽和，縱使進一步降低溫度仍無助於微細化。此外，若熱軋溫度低，為了獲得期望的總壓延比需要過多的能量，其加工困難。於是，為了使該熱軋結束溫度成為500~700℃，將熱軋開始溫度設定為550~800℃。
此外，該熱軋之總壓延比宜為80%以上，藉由使總壓延比成為80%以上之大能量，可抑制結晶粒的增大，且能減少其參差。若總壓延比未達80%，結晶粒有變大的傾向，且其參差變大。
而且，當如此般熱軋結束後，至200℃以下的溫度為止以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷。若冷卻速度未達200℃/min，抑制結晶粒成長的效果不彰，又縱使超過1000℃/min，也無助於進一步的微細化。又更佳的冷卻速度為300~600℃/min的範圍。
只要以上述範圍的冷卻速度冷卻至200℃以下的溫度，可讓結晶粒的成長停止而獲得微細的結晶粒。若在超過200℃的溫度將急冷停止，經由在此高溫狀態下的放置，之後可能會讓結晶粒逐漸成長。
而且，在該急冷後進行冷軋、退火處理，可將結晶粒徑更加微細化，而進一步提昇加工性。若冷軋時的壓延比未達10%，無助於結晶粒徑之更加微細化。若壓延比超過60%，硬度增大，反而變得不容易加工。之後的退火能在250~600℃進行30分鐘~2小時的處理。
此外，本發明的製造方法所製造之純銅板，其特徵在於，平均結晶粒徑為10~80μm，維氏硬度為40~120。
若混入有結晶粒徑超過200μm之大結晶粒，在切削加工時容易在表面產生微細的傷痕，若產生該傷痕，例如作為濺鍍靶使用時，濺鍍粒子的放出方向變得不一致而產生參差，又會成為粒子發生的原因。平均結晶粒徑未達10μm不符合實際，會導致製造成本增高。此外，藉由將維氏硬度控制在上述範圍內，經由鋸斷、切削加工、壓花加工、冷鍛造等而加工成使用時期望的形狀時之傷痕減少，當作為濺鍍靶使用的情況，能使濺鍍粒子的方向性變均一。
此外，在本發明的純銅板，其特徵在於，結晶粒徑之直方圖中，峰值在10~80μm的範圍內以總頻度60%以上的頻度存在，且其半值寬度為60μm以下。
特別是，若結晶粒徑的直方圖之上述數值在上述範圍內，結晶粒之均質性增高，而適用於作為濺鍍用靶的材料。
再者，本發明的純銅板，是適用於濺鍍用靶。
如前述般使結晶粒一致，能使濺鍍粒子的放出方向一致而形成均一且緻密的被膜。
依據本發明，藉由熱軋後實施急冷之簡單步驟可低成本地製造出：殘留應力少、具有微細且均一的結晶粒、加工性良好、特別適用於濺鍍銅靶材之純銅板。此外，依據本發明，由於具有微細且均一的結晶粒而加工性良好，縱使在重切削時仍能減少傷痕等的發生，在濺鍍用銅靶和電鍍用陽極之加工時可提高生產性。
以下說明本發明的實施形態。
第1實施形態之純銅板，是銅純度99.96wt%以上的無氧銅或99.99wt%以上的電子管用無氧銅。
平均結晶粒徑為30~80μm，維氏硬度為40~70，依EBSD法測定之殘留應變為3%以下。
若平均結晶粒徑超過80μm之大結晶粒增多，切削加工時表面容易發生微細的傷痕。該傷痕，如第4圖所示，當材料藉由滑動等進行切削時，在沿切削方向(箭頭A所示的方向)產生之切削痕W中，是與切削方向正交的方向上符號C所表示之線條狀的微細凹凸。若產生該傷痕，不僅影響商品外觀，例如作為濺鍍靶使用時，該微細凹凸會造成濺鍍粒子的放出方向變得不一致而產生參差，又凹凸之段差會成為起點而產生粒子。
平均結晶粒徑未達30μm不符合實際，會導致製造成本增加。此外，藉由使維氏硬度及依EBSD法測定之殘留應力在上述範圍內，經由鋸斷、切削加工、壓花加工、冷鍛造等而加工成使用時期望的形狀時之傷痕、變形減少，當作為濺鍍靶使用的情況，能使濺鍍粒子的方向性變均一。
此外，若將結晶粒徑的分布以直方圖曲線表示，是如第1圖所示。該直方圖，將沿著壓延方向(R.D.方向)之縱截面(在T.D.方向看到的面)用光學顯微鏡觀察而算出各結晶粒的圓等效直徑，測定600個而獲得的分布，各階的間隔為5μm。
在該直方圖曲線，設峰值為P、半值寬度為L，峰值P在20~80μm的範圍內以總頻度60%以上的高頻度存在，且其半值寬度L為70μm以下而具有窄寬度。亦即，結晶粒徑之直方圖曲線，是形成寬度狹窄而呈銳利山形突出的形狀，表示結晶粒以均一一致的狀態存在。若峰值超過80μm，起因於大結晶粒的存在造成切削時容易發生傷痕，峰值未達20μm則面臨製造技術上的困難而不符合實際。此外，當峰值的頻度未達60%的情況，直方圖曲線變得平緩，結晶粒徑的參差變大，起因於粗大結晶粒的存在而容易發生傷痕故不理想。半值寬度超過70μm的情況也是，由於粒徑的參差變大而容易發生傷痕的問題。
接下來說明該純銅板之製造方法。
該製造方法，是將純銅鑄錠熱軋後實施急冷之單純製程。
具體而言，是將純銅鑄錠加熱至550℃~800℃，在壓延輥間往復行走複數次並逐漸縮小壓延輥間的間隙，而壓延成既定的厚度。該複數次壓延之總壓延比為85%以上，壓延結束時的溫度為500~700℃。然後，從壓延結束時溫度至200℃以下的溫度以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷。
通常的純銅板之製造方法，是在熱軋冷卻冷軋熱處理的製程中，熱軋是以850~900℃的高溫進行加工。若在這麼高溫的狀態下進行熱軋，結晶粒會變得大徑化(粗大化)，縱使實施急冷仍無法將結晶粒微細化成80μm以下。
在本實施形態的製造方法，熱軋是設定成開始溫度為550~800℃、結束溫度為500~700℃之較低溫狀態。若熱軋結束溫度超過700℃，結晶粒會急劇變大，縱使之後進行急冷仍難以獲得微細的結晶粒。此外，若熱軋結束溫度未達500℃，結晶粒徑的微細化效果達飽和，縱使進一步降低溫度仍無助於微細化。此外，若熱軋溫度低，為了獲得期望的總壓延比需要過多的能量，其加工困難。於是，為了使該熱軋結束溫度成為500~700℃，將熱軋開始溫度設定為550~800℃。
此外，該熱軋之總壓延比宜為85%以上，藉由使總壓延比成為85%以上之大能量，可抑制結晶粒的增大，且能減少其參差。若總壓延比未達85%，結晶粒有變大的傾向，且其參差變大。在此情況，關於為了獲得該總壓延比所進行之複數次壓延當中最終階段的壓延，每道次的壓延比更佳為25%以上。藉由在熱軋的最後階段將壓延比設定成25%以上，可防止大結晶粒之混入，而使整體成為更為一致之微細結晶粒。最終階段的壓延，能以該25%以上的壓延比進行1道次~數道次。該每道次的壓延比，是通過壓延輥後的母材板厚相對於通過壓延輥前的母材板厚之減少率(或是本道次時之壓延輥間的間隙相對於上一道次時之壓延輥間的間隙之減少率)，總壓延比，是壓延結束後之母材板厚相對於壓延前母材板厚的減少率。
而且，當前述熱軋結束後，至200℃以下的溫度為止以200~1000℃/min之冷卻速度藉由水冷進行急冷。若冷卻速度未達200℃/min，抑制結晶粒成長的效果不彰，縱使超過1000℃/min，仍無助於進一步的微細化。
只要以上述範圍的冷卻速度冷卻至200℃以下的溫度，即可讓結晶粒的成長停止而獲得微細的結晶粒。若在超過200℃的溫度將急冷停止，經由在此高溫狀態下的放置，之後可能會讓結晶粒逐漸成長。
本發明是在既定條件下實施熱軋後，急冷至200℃以下，然後不實施冷軋而獲得純銅板製品，但在急冷後，作為最終精加工而進行若干(壓延比為數%以下)的冷軋亦無妨。
接下來說明第2實施形態。
第2實施形態之純銅板，是銅純度99.96wt%以上的無氧銅或99.99wt%以上的電子管用無氧銅。
平均結晶粒徑為10~80μm，維氏硬度為40~120。
若平均結晶粒徑超過80μm(例如200μm以上)的大結晶粒增多，重切削加工時表面容易發生微細的傷痕。該傷痕，是與第4圖所示之前述者同樣的。
平均結晶粒徑未達10μm不符合實際，會導致製造成本增加。此外，藉由使維氏硬度在上述範圍內，經由鋸斷、切削加工、壓花加工、冷鍛造等而加工成使用時期望的形狀時之傷痕、變形減少，作為濺鍍靶時能使濺鍍粒子的方向性變均一。
此外，若將結晶粒徑的分布以直方圖曲線表示，是如第2圖所示。該直方圖，將沿著壓延方向(R.D.方向)之縱截面(在T.D.方向看到的面)用光學顯微鏡觀察而算出各結晶粒的圓等效直徑，測定600個而獲得的分布，各階的間隔為5μm。
在該直方圖曲線，設峰值為P、半值寬度為L，峰值P在10~80μm的範圍內以總頻度60%以上的高頻度存在，且其半值寬度L為60μm以下而具有窄寬度。亦即，結晶粒徑之直方圖曲線，是形成寬度狹窄而呈銳利山形突出的形狀，表示結晶粒以均一一致的狀態存在。若峰值超過80μm，起因於大結晶粒的存在造成切削時容易發生傷痕，峰值未達10μm則面臨製造技術上的困難而不符合實際。此外，當峰值的頻度未達60%的情況，直方圖曲線變得平緩，結晶粒徑的參差變大，起因於粗大結晶粒的存在而容易發生傷痕故不理想。半值寬度超過60μm的情況也是，由於粒徑的參差變大而容易發生傷痕的問題。
接下來說明該純銅板之製造方法。
首先，將純銅鑄錠加熱至550℃~800℃，在壓延輥間往復行走複數次並逐漸縮小壓延輥間的間隙，而壓延成既定的厚度。該複數次壓延之總壓延比為80%以上，壓延結束時的溫度為500~700℃。然後，從壓延結束時溫度至200℃以下的溫度以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷。之後，以25~60%的壓延比進行冷壓延，並在250~600℃加熱30分鐘~2小時而藉此進行退火。
熱軋之開始溫度設定成550~800℃的理由與前述第1實施形態的情況相同。
此外，該熱軋之壓延比宜為80%以上，藉由使總壓延比成為80%以上，可抑制結晶粒的粗大化，且能減少其參差。基於此觀點壓延比宜為80%以上。若壓延比未達80%，結晶粒有變大的傾向，且其參差變大。
關於為了獲得該總壓延比所進行之複數次壓延當中最終階段的壓延，每道次的壓延比更佳為25%以上，這點是與前述第1實施形態的情況相同。
而且，當前述熱軋結束後，至200℃以下的溫度為止以200~1000℃/min之冷卻速度藉由水冷進行急冷。若冷卻速度未達200℃/min，抑制結晶粒成長的效果不彰，縱使超過1000℃/min，仍無助於進一步的微細化。
只要以上述範圍的冷卻速度冷卻至200℃以下的溫度，即可讓結晶粒的成長停止而獲得微細的結晶粒。若在超過200℃的溫度將急冷停止，經由在此高溫狀態下的放置，之後可能會讓結晶粒逐漸成長。
接下來的冷軋，是為了提昇硬度、強度，且為了提高平坦度而獲得良好表面狀態所進行的，是採用25~60%的壓延比。若壓延比未達25%，無法獲得必要的強度，若超過60%而進行壓延，殘留應變會增大，在切削加工等會發生彎曲等而不理想。
退火處理，是為了將經冷軋而硬化後的材料調整成目的硬度所進行的。退火溫度宜為250~600℃，可在該加熱氣氛下進行30分鐘~2小時的處理。
接下來說明本發明的實施例。
關於電子管用無氧銅(純度99.99wt%以上)，如表1所示般將熱軋及隨後冷卻的各條件進行複數種組合而製作出純銅板。
在表1中，比較例1是在壓延開始溫度510℃(預定結束溫度490℃)開始進行壓延，由於溫度過低，成為過負荷狀態而使壓延無法繼續進行。
於是，除了該比較例1以外的純銅板，是測定結晶粒徑、維氏硬度、殘留應變、加工造成的彎曲、切削時的傷痕狀態。
將材料蝕刻後，用光學顯微鏡以120倍的倍率拍攝其表面，將其光學顯微鏡組織使用影像軟體「WinROOF」Ver.3.61(Tech-JAM公司製)，經由2值化處理使晶粒邊界變明顯，對於約600個結晶求出各個的面積(晶粒邊界所包圍的部分之面積)。接著，將結晶視為圓形，將與所求出的面積等效之圓直徑(圓等效直徑)作為各結晶粒的結晶粒徑，求取其等的平均值。在三個視野進行同樣的解析及測定，以其等的平均值作為平均結晶粒徑。此外，求出所獲得的各結晶粒徑之直方圖。
維氏硬度，是對於沿著壓延方向(R.D.方向)之縱截面(在T.D.方向看到的面)，依JIS(Z2244)規定的方法進行測定。
殘留應變是依EBSD法進行數據解析而求出。具體而言，是根據TSL Solutions公司製的掃描電子顯微鏡用結晶解析工具OMI Ver.5.2之軟體所附的解析手冊，使用Grain Reference Orientation Deviation求出高殘留應變區域的面積率。
該軟體所執行之具體計算方法如下所示。
(1)將測定面積內所有的測定點(像素)予以測定，將鄰接像素間的方位差為15°以上的邊界視為晶粒邊界，以其所包圍的區域作為結晶粒。
(2)求出結晶粒內所有的測定點(像素)之配向數據的平均值，計算「平均結晶粒內配向」。
(3)將各個測定點之配向數據和其所屬的結晶粒之平均結晶粒內配向做比較，將偏離平均結晶粒內配向3°以上的測定點(像素)所占的區域定義為高殘留應變區域。
(4)根據下式計算出總觀察面積中高殘留應變區域所占的面積率。
(存在於觀察區域之各粒內的高殘留應變區域之合計面積/觀察區域的總面積)×100(%)
該高殘留應變區域的面積率為0~3%以下的情況判斷為殘留應變少，該數值以上的情況則判斷為殘留應變多。
將各試料做成100×2000mm、厚度20mm的平板，用銑床使用超硬刀口的車刀以切入深度1.5mm、切削速度1000m/分切削其表面，對於切削後之厚度18.5mm的平板，如第3圖所示，使用測隙規來測定：將該平板1以切削表面2朝上的方式放置在固定板(或銑床的台座)3上時之長邊方向兩端部位置的彎曲高度H1、H2，將兩端的平均值未達0.1mm者評價為○，將平均值0.1~1.0mm者評價為△，將平均值超過1.0mm者評價為×。
將各試料做成100×2000mm的平板，用銑床使用超硬刀口的車刀以切入深度0.1mm、切削速度5000m/分對其表面實施切削加工，調查切削表面之500μm見方的視野內長度100μm以上的傷痕之個數。
其等的結果如表2所示。
從表2可明白，本實施例的製造方法所製造之純銅板，平均結晶粒徑為30~80μm且直方圖的結果呈微細且均一，維氏硬度低，殘留應變小。相對於此，比較例的純銅板，有零散的平均結晶粒徑不均一且大的結晶粒，維氏硬度、殘留應變都比實施例更大。結果，實施例之加工彎曲未達0.1mm而非常小，傷痕的發生只有0~2個而極少，相對於此，比較例產生較大的加工彎曲，且發生數個傷痕，可知實施例具有優異的切削加工性。
接著，以本發明的範圍內的製造條件改變熱軋之最終壓延比而製作複數種試料，進行與前述情況相同的評價。結果如表3所示。
如表3所示，若熱軋之最終壓延比為25%以上的話，會成為結晶粒徑更微細且直方圖曲線呈銳利之粒徑均一者，其殘留應變小，加工彎曲及表面的傷痕變小，而能進一步提昇加工性。
接下來說明本發明的實施例。
使用電子管用無氧銅(純度99.99wt%以上)的鑄錠。壓延前的材料尺寸為寬650mm×長900mm×厚290mm，熱軋及隨後的冷軋至退火為止的各條件如表1所示般將複數個予以組合而製作出純銅板。熱軋時的溫度測定是使用放射溫度計，藉由測定壓延板的表面溫度來進行。
表4中，比較例1是在壓延開始溫度為510℃(預定結束溫度490℃)開始進行壓延，由於溫度過低，成為過負荷狀態而使壓延無法繼續進行。
於是，除了該比較例1以外的純銅板，是測定結晶粒徑、維氏硬度、切削時的傷痕狀態。
將材料蝕刻後，用光學顯微鏡以120倍的倍率拍攝其表面，將其光學顯微鏡組織使用影像軟體「WinROOF」Ver.3.61(Tech-JAM公司製)，經由2值化處理使晶粒邊界變明顯，對於約600個結晶求出各個的面積(晶粒邊界所包圍的部分之面積)。接著，將結晶視為圓形，將與所求出的面積等效之圓直徑(圓等效直徑)作為各結晶粒的結晶粒徑，求取其等的平均值。在三個視野進行同樣的解析及測定，以其等的平均值作為平均結晶粒徑。此外，求出所獲得的各結晶粒徑之直方圖。
維氏硬度，是對於沿著壓延方向(R.D.方向)之縱截面(在T.D.方向看到的面)，依JIS(Z2244)規定的方法進行測定。
將各試料做成100×2000mm的平板，用銑床使用超硬刀口的車刀以切入深度0.2mm、切削速度5000m/分對其表面實施切削加工，調查切削表面之500μm見方的視野內長度100μm以上的傷痕之個數。
其等的結果如表5所示。
從表5可明白，本實施例的製造方法所製造之純銅板，平均結晶粒徑為10~80μm且直方圖的結果呈微細且均一，維氏硬度低，殘留應變小。相對於此，比較例的純銅板，有零散的平均結晶粒徑不均一且大的結晶粒。結果，實施例之傷痕的發生只有0~2個而極少，相對於此，比較例發生數個傷痕，可知實施例具有優異的切削加工性。
以上是針對本發明的實施形態做說明，但本發明並不限定於該記載，在不脫離本發明的技術思想之範圍內可適當地變更。
本發明的純銅板，也能適用於濺鍍用靶、以及靶用的支承板，除此外，還能適用於：電鍍用陽極、模具、放電電極、散熱板、散熱器、鑄模、水冷板、電極、電氣用端子、匯流排、墊片、凸緣、印刷版等。
P．．．峰值
L．．．半值寬度
W．．．切削痕
C．．．傷痕
第1圖係第1實施形態的純銅板之結晶粒徑的直方圖曲線。
第2圖係第2實施形態的純銅板之結晶粒徑的直方圖曲線。
第3圖係顯示加工彎曲的測定方法。
第4圖係將純銅板表面切削時所產生的傷痕之顯微鏡相片。
P．．．峰值
L．．．半值寬度
Claims (7)
- 一種純銅板之製造方法，其特徵在於，將純度99.96wt%以上之純銅的鑄錠加熱至550℃~800℃，實施總壓延比85%以上且熱軋結束時溫度為500~700℃之熱軋加工後，從前述熱軋結束時溫度至200℃以下的溫度以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷。
- 一種純銅板，是申請專利範圍第1項記載的製造方法所製造之純銅板，其特徵在於，平均粒徑為30~80μm，維氏硬度為40~70，殘留應變為3%以下。
- 如申請專利範圍第2項記載之純銅板，其中，結晶粒徑之直方圖中，峰值在20~80μm的範圍內以總頻度60%以上的頻度存在，且其半值寬度為70μm以下。
- 如申請專利範圍第2項記載之純銅板，其為濺鍍用靶。
- 一種純銅板之製造方法，其特徵在於，是將純度9996wt%以上之純銅鑄錠加熱至550℃~800℃，實施總壓延比80%以上且熱軋結束時溫度為500~700℃之熱軋加工後，從前述熱軋結束時溫度至200℃以下的溫度以200~1000℃/min的冷卻速度進行急冷，然後以25~60%的壓延比進行冷軋、退火。
- 一種純銅板，是申請專利範圍第5項記載的製造方法所製造之純銅板，其特徵在於，平均粒徑為10~80μm，維氏硬度為40~120；結晶粒徑之直方圖中，峰值在10~80μm的範圍內以總 頻度60%以上的頻度存在，且其半值寬度為60μm以下。
- 如申請專利範圍第6項記載之純銅板，其為濺鍍用靶。
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