TWI502084B

TWI502084B - 電子．電氣機器用銅合金、電子．電氣機器用零件及端子

Info

Publication number: TWI502084B
Application number: TW102148188A
Authority: TW
Inventors: Hirotaka Matsunaga; Kazunari Maki
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-10-01
Also published as: JP5560475B2; WO2014109211A1; US20150348664A1; CN104822853A; TW201439341A; JP2014133913A

Description

電子．電氣機器用銅合金、電子．電氣機器用零件及端子

本發明係關於作為半導體裝置之連接器、其他端子、或者電磁繼電器之可動導電片、或導線架等之電子．電氣機器用導電零件使用之電子．電氣機器用銅合金、使用其之電子．電氣機器用零件及端子。

本申請案基於2013年1月9日於日本提出申請之特願2013-001941號主張優先權，其內容援用於本文中。

過去，上述之電子．電氣機器用零件由於隨使用環境所要求之特性不同，故係依據個別用途使用各種銅合金。

此處，連接器等之端子、繼電器、導線架等電子．電氣機器用零件係在例如對銅合金之板材進行加壓沖壓時，進而視需要施以彎曲加工等予以製造。因此，上述銅合金在加壓沖壓等中，亦要求良好的剪斷加工性，以可抑制加壓模具之磨耗或毛邊發生。因此，過去以來，例如專利文獻1~3所示，已提案有提高剪斷加工性之銅合金。

例如，專利文獻1揭示藉由於各種銅合金中添加Pb、Bi、Ca、Sr、Ba、Te元素而提高剪斷加工性。

且，專利文獻2中揭示在Cu-Cr-Si-Zn-Sn系合金中，藉由分散特定尺寸之析出物而提高剪斷加工性。

另外，專利文獻3揭示在Cu-Fe-P系合金中，藉由添加Mg、Si、Cr、Ti、Zr、Al等元素，且分散該等之氧化物粒子而提高剪斷加工性。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-195562號公報

[專利文獻2]日本特開2005-113180號公報

[專利文獻3]日本特開2006-200014號公報

不過，上述電子．電氣機器用零件中，於尤其要求高導電率之用途時，係使用CDA合金No.C15100(Cu-Zr系合金)。該Cu-Zr系合金為析出硬化型之銅合金，且於維持90% IACS左右之高導電率之狀態提高強度，進而且耐熱性亦優異。

然而，Cu-Zr系合金為了確保高的導電率而具有接近純銅之組成，延展性高，剪斷加工性並不好。若加以詳述，則係在進行加壓沖壓時，有出現毛邊、無法尺寸精度良好地進行沖壓之問題。而且，亦有發生模具摩耗或沖壓碎屑之問題。

最近，隨著電子機器或電氣機器等之小型化，而實現該等電子機器或電氣機器等所使用之連接器等之端子、繼電器、導線架等電子．電氣機器用零件之小型化及薄壁化。因此，就尺寸精度良好地成形電子．電氣零件之觀點而言，要求進一步提高剪斷加工性之銅合金作為構成該等電子．電氣零件之材料。

此處，如專利文獻1所揭示，對於Cu-Zr系合金僅添加如Pb、Bi、Ca、Sr、Ba、Te之元素時，就用以一面維持高的導電率同時提高剪斷加工性而言並不充分。且，Pb、Bi、Te之元素由於係低熔點金屬，故有熱加工性大幅劣化之虞。

且，專利文獻2所揭示之方法係關於Cu-Cr-Si-Zn-Sn系合金者，即使直接應用於合金系不同之Cu-Zr系合金，亦無法提高剪斷加工性。

再者，如專利文獻3之揭示，雖考慮藉由分散氧化物粒子而提高剪斷加工性，但夾帶入粗大氧化物粒子時，於隨後之加工會有斷線或破裂等不良之虞。

因此，過去，關於上述之Cu-Zr系合金，並無法在維持熱加工性或冷加工性、導電率之狀態仍提高剪斷加工性。

本發明係以如上述情況為背景而完成者，其目的係提供一種尤其具有高導電率並且剪斷加工性優異之適於連接器等端子或繼電器等電子電氣零件之由Cu-Zr系合金所成之電子．電氣機器用銅合金，以及由該電子．電氣機器用銅合金所成之電子．電氣機器用零件及端子。

為解決該課題，本發明人等進行積極研究之結果，獲得之見解為藉由於Cu-Zr系合金中添加少量Ca並且使製造條件適當化，可將由Cu、Zr、Ca所成之2相粒子分散於母相中，藉此可在維持高的導電率之狀態下仍大幅地提高剪斷加工性。

本發明係基於該見解而發展者，本發明之電子．電氣機器用銅合金之特徵為具有下述組成：Zr含量為0.05質量%以上且0.15質量%以下、Ca含量為0.001質量%以上且未達0.08質量%、Pb含量未達0.05質量%、Bi含量未達0.01質量%，其餘部分係由Cu及不可避免之雜質所成，且Zr之含量(質量%)與Ca之含量(質量%)之比Zr/Ca設為1.2以上，且具有由以Cu與Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相所構成之2相粒子，與以Cu及Zr作為主成分之1相所構成之單相粒子，並且導電率超過88% IACS。

依據上述構成之電子．電氣機器用銅合金，由於具有由以Cu及Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相所構成之2相粒子，故在實施以加壓沖壓等為代表之剪斷加工時，該2相粒子會成為破壞之起點，而使剪斷加工性大幅提高。

又，由於析出了由以Cu及Zr為主成分之1相所構成之單相粒子，故藉由析出硬化而實現強度提高，亦可提高剪斷加工性。

此處，由於Zr含量設為0.05質量%以上，故可使上述之2相粒子及單相粒子充分分散，可實現剪斷加工性之提高及強度之提高。另一方面，由於Zr之含量設為0.15質量%以下，故可抑制導電率之降低，並且藉由確實地進行Zr之熔體化，可使析出物均勻分散。又，為了確實發揮上述作用效果，較好使Zr之含量成為0.06質量%以上且0.14質量%以下之範圍內。

且，由於Ca之含量設為0.001質量%以上，故可確實地分散上述之2相粒子，可實現剪斷加工性之提高。另一方面，由於Ca之含量設為未達0.08質量%，故可確保加工性，且可抑制鑄造後之熱加工及冷加工中之斷線或破裂等。又，為了確實發揮上述作用效果，較好將Ca之含量設為0.002質量%以上且0.03質量%以下之範圍內。

再者，由於Zr之含量(質量%)與Ca之含量(質量%)之比Zr/Ca設為1.2以上，故不僅可確實地分散由以Cu與Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相所構成之二相粒子，亦可確實地分散由以Cu及 Zr為主成分之1相構成之單相粒子。

且，由於設為Pb之含量未達0.05質量%(500ppm)及Bi之含量未達0.01質量%(100ppm)，故可抑制因低熔點金屬的Pb及Bi之偏析造成之粒界強度下降，可提高熱加工性。

又，為確實發揮上述作用效果，較好將Pb、Bi之含量設為0.001質量%(10ppm)以下，更好設為0.0005質量%(5ppm)以下。

再者，由於導電率超過88% IACS，故可使上述單相粒子充分於母相中析出，可確實提高強度。且，尤其是可使用作為要求高的導電率之電子．電氣用零件之原材料。又，為確實發揮上述之作用效果，較好導電率設為89% IACS以上，更好設為90% IACS以上。

此處，本發明之電子．電氣機器用銅合金中，前述2相粒子較好以由具有Cu₅ Zr或Cu₅₁ Zr₁₄ 之結晶構造之金屬間化合物所成之相、與由具有Cu₅ Ca之結晶構造之金屬間化合物所成之相所構成。

該情況下，鑄造步驟中，由於Cu之母相中晶出前述2相粒子，且該2相粒子經歷隨後之加工步驟仍殘留於Cu中，故可確實地提高剪斷加工性。

又，本發明之電子．電氣機器用銅合金中，較好S之含量設為0.0005質量%以下，O之含量設為0.0003質量%以下。

S與Zr、Ca反應形成硫化物，且O與Zr、Ca反應形成氧化物，故消耗了Zr、Ca。因此，藉由如上述般規定S、O之含量，可確保用以形成2相粒子及單項粒子所需之Zr、Ca，可確實實現剪斷加工性之提高及強度提高。

本發明之電子．電氣機器用零件及端子之特徵係由上述之電子．電氣機器用銅合金所成。

該構成之電子．電氣機器用零件(例如，連接器等之端子、繼電器、導線架)，尤其是連接器之端子由於導電率、強度、剪斷加工性優異，故可發揮尺寸精度優異，小型化及薄壁化亦優異之特性。

依據本發明，可提供尤其具有高的導電率並且剪斷加工性優異、適於連接器等之端子或繼電器等之電子電氣零件之由Cu-Zr系合金所成之電子．電氣機器用銅合金，及由該電子．電氣機器用銅合金所成之電子．電氣機器用零件及端子。

圖1係顯示本發明一實施形態之電子．電氣機器用銅合金之步驟例之流程圖。

圖2係評價實施例中之剪斷加工性之破裂面比例之說明圖。

圖3係本發明例4中之2相粒子之TEM觀察照片。

圖4A係本發明例4中之單相粒子之TEM觀察照片。

圖4B係本發明例4中之單相粒子之EDX分析結果。

以下，針對本發明一實施形態之電子．電氣機器用銅合金加以說明。

本實施形態之電子．電氣機器用銅合金具有下述組成：Zr含量為0.05質量%以上且0.15質量%以下、Ca含量為0.001質量%以上且未達0.08質量%、Pb含量未達0.05質量%、Bi含量未達0.01質量%，其餘部分係由Cu及不可避免之雜質所成，且Zr之含量(質量%)與Ca之含量(質量%)之比Zr/Ca設為1.2以上。再者，本實施形態中規定S之含量為0.0005質量%以下，O之含量為0.0003質量%以下。又，本實施形態之電子．電氣機器用銅合金係以使導電率超過88% IACS之方式構成。

而且，本實施形態之電子．電氣機器用銅合金中具有以Cu與Zr為主成分之1相構成之單相粒子，與以Cu及Zr作為主成分之相及以Cu與Ca作為主成分之相之2相構成之2相粒子。又，該單相粒子及2相粒子中之「主成分」係指含量最大之成分及第二多之成分。例如，構成單相粒子之1相中，Cu與Zr為最大或第二多之成分。

此處，本實施形態中，上述2相粒子係以由具有Cu₅ Zr或Cu₅₁ Zr₁₄ 之結晶構造之金屬間化合物所成之相，與由具有Cu₅ Ca之結晶構造之金屬間化合物所成之相構成。

以下，針對如前述般規定該等元素之含量、導電率及組織之理由加以說明。

(Zr：0.05質量%以上且0.15質量%以下)

Zr係與Cu結合形成上述單相粒子並於母相中析出，且具有提高強度之作用效果之元素。且，係藉由與Ca一起添加於Cu中，形成上述2相粒子，而具有提高剪斷加工性之作用效果之元素。

此處，Zr之含量未達0.05質量%時，無法充分發揮其作用效果。另一方面，Zr之含量超過0.15質量%時，會有導電率大幅降低之虞。

基於該等理由，將Zr之含量設定成0.05質量%以上且0.15質量%以下。又由於Zr為活性元素，故成為氧化物或硫化物等而以介隔物夾帶入，在隨後之加工時會有發生斷線或破裂等缺陷之虞。就防止該缺陷之觀點而言，Zr之含量較好設為0.06質量%以上且0.14質量%以下之範圍內。

(Ca：0.001質量%以上且未達0.08質量%)

Ca係與Zr一起添加於Cu中，藉此形成上述2相粒子，且具有提高剪斷加工性之作用效果之元素。

此處，Ca之含量未達0.001質量%時，無法充分發揮其作用效果。另一方面，Ca之含量為0.08質量%以上時，在鑄造後之熱加工或冷加工中，有發生斷線或破裂之虞。

基於該理由，將Ca之含量設定成0.001質量%以上且未達0.08質量%。又，為使2相粒子確實分散，並且確保鑄造後之加工性，將好將Ca之含量設為0.002質量%以上且0.03質量%以下之範圍。

(Zr/Ca：1.2以上)

如上述，由於藉由於Cu中添加Zr及Ca而形成2相粒子，故與Ca相較Zr之含量較少時，無法形成以Cu及Zr作為主成分之單相粒子，而有無法藉析出硬化實現強度提高之虞。

基於該理由，本實施形態中將Zr之含量(質量%)與Ca之含量(質量%)之比Zr/Ca設定為1.2以上。

(Pb：未達0.05質量%/Bi：未達0.01質量%)

Pb及Bi係作為低熔點金屬而偏析於粒界等中，使熱加工性等大幅劣化之元素。

因此，本實施形態中，將Pb之含量規定在未達0.05質量%，將Bi之含量規定在未達0.01質量%，藉此可確保熱加工性。又，為確實防止熱加工性之劣化，較好將Pb、Bi之含量設為0.001質量%以下，更好設為0.0005質量%以下。

(S：未達0.0005質量%/O：未達0.0003質量%)

S係與Zr及Ca反應形成硫化物之元素。且，O係與Zr及Ca反應形成氧化物之元素。因此，存在較多S、O時，Zr及Ca會以硫化物及氧化物而被消耗掉，因此使上述2相粒子、單相粒子不足，而有無法實現剪斷加工性之提高及強度提高之虞。

因此，本實施形態中將S之含量規定為未達0.0005質量%，O之含量規定為未達0.0003質量%。

且，作為不可避免之雜質列舉為例如Mg、Sn、Fe、Co、Al、Ag、Mn、B、P、Sr、Ba、Sc、Y、稀土類元素、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Zn、Cd、Ga、In、Li、Si、Ge、As、Sb、Ti、Tl、C、Ni、Be、N、H、Hg等。該等不可避免之雜質以總量計較好為0.3質量%以下。

(2相粒子)

2相粒子係後述之鑄造步驟S02中，於Cu母相中晶析出之粒子。

該2相粒子係由以Cu及Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相構成，本實施形態中係以由具有Cu₅ Zr或Cu₅₁ Zr₁₄ 之結晶構造之金屬間化合物所成之相，與由具有Cu₅ Ca之結晶構造之金屬間化合物所成之相構成。

該2相粒子由於在剪斷加工時成為破壞之起點，故具有提高剪斷加工性之作用。

(單相粒子)

單相粒子係以Cu及Zr作為主成分之金屬間化合物構成。單相粒子係使固熔於Cu之母相中之Zr析出者，具有藉由析出硬化，而一面維持了高的導電率、一面提高強度之作用。

(導電率：88% IACS以上)

Zr固熔於Cu之母相中時，會使導電率大幅下降。因此，本實施形態中，由於構成為導電率超過88% IACS，故能使上述單相粒子充分析出，可確實實現強度之提高。

又，為了確實發揮上述作用效果，較好將導電率設為89% IACS以上，更好設為90% IACS以上。

接著，針對設為該構成之本實施形態之電子機器用銅合金之製造方法，參照圖1所示之流程圖加以說明。

(熔解步驟S01)

首先，於使銅原料熔解獲得之銅熔液中添加Zr、Ca，進行成分調整，製作出銅合金熔液。又，Zr、Ca之添加可使用Zr單體及Ca單體或Cu-Zr母合金及Cu-Ca母合金等。且，亦可使含Zr及Ca之原料與銅原料一起熔解。另外，亦可使用本合金之再回收材料及廢料材料。

銅熔液較好為純度99.99質量%以上之所謂4NCu。且，熔解步驟中為抑制活性元素的Zr及Ca之氧化等，較好使用真空爐、或者設為惰性氣體氛圍或還原性氛圍之氛圍爐。

(鑄造步驟S02)

接著，將成分經調整之銅合金熔液注入鑄模中製造鑄塊。又，考慮量產時，較好使用連續鑄造法或半連續鑄造法。

此處，本實施形態中將凝固時之冷卻速度設定於未達5℃/sec，較好設定為0.1℃/sec以上且未達5℃/sec之範圍內。

藉由該鑄造步驟S02，使由以Cu及Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相構成之2相粒子於Cu之母相中晶析出。

(熱處理步驟S03)

接著，進行用以使所得鑄塊均質化及熔體化之熱處理。藉由進行將鑄塊加熱至800℃以上且1080℃以下之熱處理，而在鑄塊內均質擴散Zr，可使Zr固熔於母相中。該熱處理步驟S03較好在非氧化性或還原性氛圍中進行。

加熱後之冷卻方法並無特別限制，但較好採用水淬冷等冷卻速度成為200℃/min以上之方法。

又，該熱處理步驟S03中，於鑄造步驟S02所晶析出之2相粒子經固溶而未經擴散，以此狀態被維持。

(熱壓延步驟S04)

接著，為了粗加工之效率化與組織之均勻化而實施熱壓延。加工方法並無特別限制，但於最終形狀為板、條時較好採用壓延。為線或棒時較好採用擠出或溝槽壓延，為塊體形狀時較好採用鍛造或加壓。熱加工時之溫度並無特別限制，但較好在500℃以上且1050℃以下之範圍內。

又，熱壓延後之冷卻方法並無特別限制，但較好採用水淬冷等冷卻速度為200℃/min以上之方法。

又，熱壓延後，亦可進行用以使熔體化徹底、再結晶組織化或加工性提高之以軟化為目的之中間加工、中間熱處理。該中間加工步驟中之溫度條件並無特別限制，但較好在成為冷加工或溫加工之-200℃至200℃之範圍內。又加工率係以成為近似最終形狀之方式適當選擇，但為了減少獲得最終形狀之前之中間熱處理步驟之次數，較好設為20%以上。且，加工率更好設為30%以上。塑性加工方法並無特別限制，可採用例如壓延、拉線、擠出、溝槽壓延、鍛造、加壓等。

中間熱處理之方法並無特別限制，但較好在500℃以上且1050℃以下之條件在非氧化氛圍或還原性氛圍中進行熱處理。該中間加工、中間熱處理步驟亦可重複進行。

(修飾加工步驟S05)

接著，亦可視需要切斷施以上述步驟之材料，同時視需要進行用於去除表面形成之氧化物之表面研削。接著，以特定之加工率進行冷加工。又，該修飾加工步驟S05中之溫度條件並無特別限制，但較好設為-200℃至200℃之範圍內。且，加工率係以近似於最終形狀之方式適當選擇，但為藉加工硬化而提高強度，較好將加工率設為30%以上，於實現進而強度之提高時，更好將加工率設為50%以上。加工方法並無特別限制，於最終形狀為板、條時較好採用壓延。為線或棒時較好採用擠出或溝槽壓延，為塊體形狀時較好採用鍛造或加壓。

(老化熱處理步驟S06)

接著，對於藉修飾加工步驟S05所得之修飾加工材，實施老化熱處理(aging heat treatnent)以提高強度、導電率。藉由該老化熱處理步驟S06，使由以Cu及Zr作為主成分之1相構成之單相粒子析出。

此處之熱處理溫度並無特別限制，但為使最適尺寸之單相粒子均一地分散析出，較好設為250℃以上且600℃以下之範圍內。

亦可重複實施上述修飾加工步驟S05與老化熱處理步驟S06。且為提高強度，亦可以10%至70%之加工率施加冷壓延。再者，亦可進行熱處理以調質或耐應力緩和特性、去除殘留應變。又，熱處理後之冷卻方法並無特別限制，但較好採用水淬冷等冷卻速度在200℃/min以上之方法。

如上述，製造具有以Cu及Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相構成之2相粒子，與由以Cu及Zr作為主成分之1相構成之單相粒子之電氣．電子機器用銅合金。

而且，藉由以本實施形態之電氣．電子機器用銅合金作為原材料，施以沖壓加工或彎曲加工等，而成形例如連接器等之端子、繼電器、導線架之電子．電氣機器用零件。

依據如上述構成之本實施形態之電氣．電子機器用銅合金，由於使由以Cu及Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相構成之2相粒子於Cu之母相中晶析出，故實施加壓沖壓等剪斷加工時，該2相粒子會成為破壞之起點，使剪斷加工性大幅提高。因此，可藉加壓沖壓等尺寸精度良好地成型小型之電子．電氣機器用零件。

且，由於由以Cu與Zr為主成分之1相構成之單相粒子於Cu之母相中析出，因此可實現導電率及強度之提高。又，剪斷加工性亦一起被提高。

本實施形態中，由於構成為導電率超過88% IACS，故使上述單相粒子於Cu之母相中充分析出，而可確實地提高強度。

再者，本實施形態中，由於將Zr之含量設定在0.05質量%以上且0.15質量%以下之範圍內，故可使上述之2相粒子及單相粒子充分分散，實現剪斷加工性之提高及強度之提高，並且可抑制導電率下降。因此，可獲得高導電率、強度、剪斷加工性優異之電氣．電子機器用銅合金。

此外，由於將Ca之含量設定在0.001質量%以上且未達0.08質量%之範圍內，故可使上述之2相粒子確實分散，可實現剪斷加工性之提高，並且可確保熱加工性及冷加工性。

再者，由於Zr之含量(質量%)與Ca之含量(質量%)之比Zr/Ca設為1.2以上，故不僅可確實析出2相粒子，且可確實析出以Cu與Zr作為主成分之單相粒子，可實現強度提高。

又，由於設為Pb之含量未達0.05質量%且Bi之含量未達0.01質量%，故可確保熱加工性。

再者，由於設為S之含量為0.0005質量%以下，O之含量為0.0003質量%以下，故可抑制Zr及Ca作為硫化物及氧化物被消耗，可充分分散上述之2相粒子及單相粒子。

且，本實施形態中，關於鑄造步驟S02，由於將凝固時之冷卻速度設定為未達5℃/sec，較好為0.1℃/sec以上且未達5℃/sec之範圍內，故可使上述2相粒子於Cu之母相中確實晶析出，且可提高剪斷加工性。

再者，本實施形態中，關於老化熱處理步驟S06，係在250℃以上且600℃以下進行老化熱處理，故可使微細單相粒子均勻地分散析出，可實現強度提高。

以上，雖針對本發明之實施形態之電氣．電子機器用銅合金加以說明，但本發明並不限於此，在不脫離該發明之技術想法之範圍內可進行適當變更。

例如，上述實施形態係針對電氣．電子機器用銅合金之製造方法之一例加以說明，但製造方法並不限於本實施形態，亦可適當選擇既有製造方法予以製造。

[實施例]

以下，針對例示欲確認本發明效果所進行之確認實驗之結果加以說明。

準備由純度99.99質量%以上之無氧銅(ASTM B152 C10100)所成之原料，將其裝入高純度石墨坩堝內，在設為Ar氛圍之氛圍爐中進行高頻熔解。於所得之銅熔液內添加各種添加元素，調製成表1所示之成分組成，且注液於隔熱材(陶瓷纖維布(isowell))鑄模中製造鑄塊。又，將凝固時之冷卻速度設為1℃/sec。且，鑄塊之大小為厚度約20mm×寬度約20mm×長度約100~120mm。

對於所得鑄塊，在Ar氣體氛圍中，以表2所記載之溫度條件進行4小時之加熱實施加熱步驟以使均質化及熔體化，隨後，實施水淬冷。

切斷熱處理後之鑄塊，並且實施用以去除氧化被膜之表面研削。

隨後，以表2所記載之溫度、加工率進行熱壓延，實施水淬冷後，以表2所記載之條件實施冷壓延，製造出厚度約0.5mm×寬度約20mm之條材。

接著，對所得條材以表2所記載之溫度，實施老化熱處理直到成為特定導電率之時間為止，製作特性評價用條材。

(加工性評價)

作為加工評價，係觀察前述熱壓延、冷壓延時有無邊緣龜裂。

以目視幾乎完全未見到邊緣龜裂者記為「A」，發生長度未達1mm之小的邊緣龜裂者記為「B」，發生長度1mm以上且未達3mm之邊緣龜裂者記為「C」，發生長度3mm以上之大的邊緣龜裂者記為「D」。邊緣龜裂之長度為1mm以上且未達3mm之「C」判斷為實用上沒有問題。

又，所謂邊緣龜裂之長度係自壓延材之寬度方相端部朝向寬度方向中央部之邊緣龜裂長度。評價結果示於表3。

(機械特性)

自特性評價用條材取樣由JIS Z 2201：1998(對應於目前之JIS Z 2241：2011，JIS Z 2241：2011係基於ISO 6892-1：2009)所規定之13B號試驗片，藉由JIS Z 2241： 2011測定拉伸強度。

又，試驗片係將拉伸試驗之拉伸方向設為相對於特性評價用條材之壓延方向為平行之方式進行取樣。評價結果示於表3。

(導電率)

自特性評價用條材取樣寬度10mm×長度60mm之試驗片，以4端子法求出電阻。且，使用測微計進行試驗片之尺寸測定，算出試驗片之體積。接著，自所測定之電阻值與體積算出導電率。又，試驗片係以將其長度方向設為相對於特性評價用條材之壓延方向平行之方式進行取樣。評價結果示於表3。

(剪斷加工性)

自特性評價用條材以模具沖壓出多個方形孔(8mm×8mm)，藉由如圖2所示之破裂面比例(破裂面相對於經沖壓之部分的板厚之比例)及毛邊毛刺高度之測定進行評價。於沖壓之切口面中存在破裂面與剪斷面，剪斷面之比例越少破裂面之比例越多，則剪斷加工性愈優異。

將模具之間隙設為0.02mm，以50spm(stroke per minute，每分鐘衝程)之沖壓速度進行沖壓。破裂面比例、毛邊毛刺高度之測定係觀察衝孔側之切口面，評價各測定部位10點之平均。評價結果示於表3。

(粒子之觀察)

為確認2相粒子之生成狀態，使用場射出型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)，以1000倍之視野(約20000μm² /視野)進行觀察。

接著，為了調查2相粒子之密度(個/μm² )，選擇粒子之生成狀態並無特異之1000倍視野之視野(約20000μm² /視野)，在該區域以2000倍連續進行10視野(約5000μm² /視野)之拍攝。關於粒徑係取長徑(在中途未與粒界相接之條件下於粒內畫出最長直線之長度)與短徑(於與長徑直角交叉之方向，在中途未與粒界相接之條件下畫出最長直線之長度)之平均值。接著，求出粒徑0.1μm以上之2相粒子之密度(個/μm² )。評價結果示於表3。

此外，為確認2相粒子各相之結晶構造，使用透射型顯微鏡(TEM：日立製作所製，HF-2000)實施粒子觀察，且實施EDX(能量分散型X射線分光法)分析及電子束繞射分析。本發明例4之觀察結果示於圖3。

電子束繞射之結果，2相粒子確認係以主成分為Cu₅ Zr(空間群F-43m(216))或Cu₅₁ Zr₁₄ (空間群P6/m(175))之金屬間化合物之相、與主成分為Cu₅ Ca(空間群P6/mmm(191)之金屬間化合物之相所構成。

再者，確了認單相粒子之生成狀態，使用TEM及EDX分析裝置(Kevex製，EDX分析裝置Sigma)實施粒子觀察。以750,000倍(觀察視野面積約2×10⁴ nm² )實施1nm以上且50nm以下之粒徑的單相粒子之觀察。此外，藉由EDX(能量分散型X射線分光法)分析，分析單相粒子之組成。本發明例4之觀察結果示於圖4A及圖4B。

由EDX分析之結果，於Cu之母相中分散析出之單相粒子確認為由Cu與Zr所成之粒子。

又，圖4A及圖4R中之分析點1係由以Cu與Zr為主成分之1相構成之單相粒子。另一方面，分析點2係分析本發明例4之電子．電氣機器銅合金之母相。

Zr含量低於本發明範圍之比較例1，幾乎不存在粒徑0.1μm以上之2相粒子，破裂面比例低，且，毛邊毛刺高度亦高，確認到剪斷加工性差。且，強度也不足。

Ca之含量低於本發明範圍之比較例3，幾乎不存在粒徑0.1μm以上之2相粒子，破裂面比例低，且，毛邊毛刺高度亦高，確認到剪斷加工性差。

此外，Zr、Ca之含量高於本發明範圍之比較例2、4，由於冷壓延時發生大的邊緣龜裂，加工變得困難，故停止製作。確認到冷加工性差。

Pb、Bi之含量高於本發明範圍之比較例5、6，由於熱加工中發生破裂，加工變得困難，故停止製作。

導電率低於本發明範圍之比較例7，其強度不足。

相對於此，本發明例1~10中，熱加工、冷加工時均未發生3mm以上之大的邊緣龜裂，確保了熱加工性、冷加工性。且，均存在粒徑0.1μm以上之2相粒子，破裂面比例高，且毛邊毛刺高度亦低，確認到剪斷加工性提高。

基於上述，確認到依據具有由以Cu及Zr為主成分之相與以Cu及Ca為主成分之相之2相構成之2相粒子，與以Cu及Zr為主成分之1相構成之單相粒子之本發明例，可提供具有高強度、高導電性、優異的剪斷加工性，且適於電子電氣零件之電子機器用銅合金。

[產業上之可利用性]

本發明之電子．電氣機器用銅合金由於具有優異之導電率、強度、剪斷加工性，故可提供能發揮尺寸精度優異、且小型化及薄壁化亦優異之特性的電子．電氣機器用零件及端子。且，依據本發明之電子．電氣機器用零件及端子，可使電子．電氣機器小型化、輕量化。

Claims

電氣機器用銅合金，其特徵為具有下述組成：Zr含量為0.05質量%以上且0.15質量%以下、Ca含量為0.001質量%以上且未達0.08質量%、Pb含量未達0.05質量%、Bi含量未達0.01質量%，其餘部分係由Cu及不可避免之雜質所成，且Zr之含量(質量%)與Ca之含量(質量%)之比Zr/Ca為1.2以上，具有藉由以Cu與Zr作為主成分之相與以Cu及Ca作為主成分之相之2相所構成之2相粒子，與藉由以Cu及Zr作為主成分之1相所構成之單相粒子，並且導電率超過88% IACS。
如請求項1之電子．電氣機器用銅合金，其中前述2相粒子係以由具有Cu₅ Zr或Cu₅₁ Zr₁₄ 之結晶構造之金屬間化合物所成之相，與由具有Cu₅ Ca之結晶構造之金屬間化合物所成之相所構成。
如請求項1或2之電子．電氣機器用銅合金，其中S含量為0.0005質量%以下，O含量為0.0003質量%以下。
電氣機器用零件，其特徵係由如請求項1至3中任一項之電子機器用銅合金所成。
一種端子，其特徵係由如請求項1至3中任一項之電子機器用銅合金所成。