TWI515311B - Cu-Mg-P-based copper alloy sheet excellent in mechanical formability and a method for producing the same - Google Patents

Description

機械成型性優異之Cu-Mg-P系銅合金板及其製造方法

本發明係關於機械成形性優異之Cu-Mg-P系 銅合金板，詳細地說，特別是關於埃里克森值(Erichsen value)良好而具有優異的膨出成形性之Cu-Mg-P系銅合金板及其製造方法。

本申請案係基於2012年6月5日於日本提出申請的日本特願2012-127898號而主張優先權，其內容援用於此。

作為電氣及電子用機器的端子及連接器用的材料，一般係使用黃銅、磷青銅，由於最近的行動電話和筆記型PC等電子機器之小型、薄型化、輕量化進展，其端子及連接器零件也須使用更加小型且電極間的間距狹窄者。又，對於汽車的引擎周邊之使用等，也被要求具有在高溫且嚴苛條件下的可靠性。隨之，就保持其電連接的可靠性之必要性而言，進一步被要求提升強度、導電率、彈性極限值、應力緩和特性、機械加工性，耐疲勞性等，黃 銅和磷青銅變得無法對應，作為其替代品，申請人著眼於專利文獻1~5所示之Cu-Mg-P系銅合金，而將具有優異特性的高品質且高可靠性之端子及連接器用的銅合金板(商品名「MSP1」)提供於市場。

專利文獻1揭示有一種連接器製造用銅合金 薄板，係由含有Mg：0.3~2重量%、P：0.001~0.02重量%、C：0.0002~0.0013重量%、O：0.0002~0.001重量%且其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成之組成，以及具有底材中均勻分散著含有粒徑3μm以下微細之Mg的氧化物粒子之組織的銅合金所構成。

專利文獻2揭示有一種伸銅合金條材，係以 重量%計，含有Mg：0.1~1.0%、P：0.001~0.02%且其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的條材，表面結晶粒形成長圓形狀，該長圓形狀結晶粒的平均短徑為5~20μm，平均長徑/平均短徑之值具有1.5~6.0之尺寸，於形成該長圓形狀結晶粒時，在最終冷軋之前的最終退火，將平均結晶粒徑調整為5~20μm之範圍內，接著在最終冷軋步驟使輥軋率為30~85%之範圍內，以減少模具磨耗。

專利文獻3揭示有一種Cu-Mg-P系銅合金及 其製造方法，係以質量%計，具有Mg：0.3~2%、P：0.001~0.1%且其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金條材，藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，測量前述銅合金條材表面的測量面積內的全部像素之方位，將相鄰的像素間之方位差為5° 以上之邊界視為結晶粒界時，結晶粒內的全部像素間之平均方位差未達4°的結晶粒之面積比例為前述測量面積的45~55%，拉伸強度為641~708N/mm²，彈性極限為472~503N/mm²，其拉伸強度和彈性極限以高水準取得平衡。

專利文獻4揭示有一種銅合金條材及其製造 方法，係以質量%計，具有Mg：0.3~2%、P：0.001~0.1%、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金條材，藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，以區間長度0.5μm測量前述銅合金條材表面的測量面積內的全部像素之方位，將相鄰的像素間之方位差為5°以上的交界視為結晶粒界時，全部結晶粒中的結晶粒內之全部像素間的平均方位差之平均值為3.8~4.2°，拉伸強度為641~708N/mm²，彈性極限值為472~503N/mm²，以200℃熱處理1000小時後的應力緩和率為12~19%。

專利文獻5揭示有一種銅合金條材及其製造 方法，係以質量%計，具有Mg：0.3~2%、P：0.001~0.1%、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金條材，藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，以區間長度(step size)0.5μm測量前述銅合金條材表面的測量面積內的全部像素之方位，將相鄰的像素間之方位差為5°以上的交界視為結晶粒界時，結晶粒內的全部像素間之平均方位差未達4°的結晶粒之面積比例為前述測量面積的45~55%，前述測量面積內存在的結 晶粒之面積平均GAM為2.2~3.0°，拉伸強度為641~708N/mm²，彈性極限值為472~503N/mm²，1×106次之反覆次數中的全反覆平面彎曲疲勞極限為300~350N/mm²。

又，專利文獻6揭示有一種具有結晶配向之 銅合金板材，係維持高導電性及高強度，且不僅通常的彎曲加工性，連切角後的彎曲加工性亦優異，且其係耐應力緩和特性優異且低廉的銅合金板材及其製造方法，該銅合金板材具有含有0.2~1.2質量%之Mg和0.001~0.2質量%之P且其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成，當該銅合金板材的板面之{420}結晶面的X射線繞射強度為I{420}，純銅標準粉末之{420}結晶面的X射線繞射強度為I0{420}時，滿足I{420}/I0{420}>1.0，當銅合金板材的板面之{220}結晶面的X射線繞射強度為I{220}，純銅標準粉末之{220}結晶面的X射線繞射強度為I0{220}時，滿足1.0≦I{220}/I0{220}≦3.5。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平9-157774號公報

[專利文獻2]日本特開平6-340938號公報

[專利文獻3]日本特許第4516154號公報

[專利文獻4]日本特許第4563508號公報

[專利文獻5]日本特開2012-007231號公報

[專利文獻6]日本特開2009-228013號公報

根據專利文獻1至5之具有優異品質的Cu-Mg-P系銅合金板，係以申請人的商品名「MSP1」製造及販賣中，經施行表面處理、機械加工(主要為沖壓加工)等之後，作為端子及連接器材料而廣泛使用。

為了因應近來複雜且多樣化的端子及連接器之形狀，Cu-Mg-P系銅合金板也被要求要有彎曲加工性和沖切性，並且對於複雜的機械加工有更良好的成形性(沖壓加工時的拉伸或膨出成形性等)。特別是，膨出成形性大多被要求高尺寸精度，因而要求低成本化並且表示其成形性的埃里克森值良好之Cu-Mg-P系銅合金板。

本發明之目的在於提供改良申請人的商品名「MSP1」，保持其優異的諸特性，並且具有機械成形性中特別是埃里克森值良好且優異的膨出成形性之Cu-Mg-P系銅合金板及其製造方法。

以往，本發明者等人藉由X射線或SEM、EBSD法，著眼於申請人的商品名「MSP1」之銅合金組織表面的各結晶方位面，特別是{110}面、{123}面、{111}面、{100}面，實施各種解析，以該等為基礎專注 檢討的結果，發現在以質量%計，具有Mg：0.2~1.2%、P：0.001~0.2%，其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金板，藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，測量與輥軋面平行的表面之結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)，以I₁為測量面積內的{123}面之繞射強度、以I₂為{110}面之繞射強度、以I₃為{100}面之繞射強度時，I₁/I₃為15.0~20.0，I₂/I₃為15.0~20.0，測量面積內的結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上，能保持其優異的諸特性，且機械性成型性、特別是埃里克森值良好，而具有優異的膨出成形性。

亦即，為了使該膨出成形性提升，必須使Cu-Mg-P系銅合金的表面之組織以最適當的條件緻密化，藉由增加{{110}面及{123}面之形成，減少{100}面之形成，將{110}面及{123}面與{100}面之繞射強度比控制在最適當範圍內，進一步使結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上而能達成。

又，本發明者等人發現以熔解並鑄造、熱軋 、冷軋、連續退火、精加工冷軋、張力整平之順序進行，根據以下(1)~(3)之條件，藉由實施熱軋、冷軋、連續退火、張力整平，能製造最適當的本發明之Cu-Mg-P系銅合金板。

(1)將既定成分的銅合金熔解並鑄造而製作銅合金 鑄塊板；以輥軋開始溫度：700℃~800℃、總熱軋率：80%以上、每1道次的平均輥軋率：15%~30%實施將該銅合金鑄塊板之熱軋；以輥軋率：50%以上實施冷軋；藉此製作{123}面及{110}面與{100}面之繞射強度比，結晶粒徑控制在規定值內之底材(特別是使{110}之形成增長)。

(2)以溫度：300℃~550℃、時間：0.1分~10分實施連續退火，藉此極力抑制因為退火之再結晶化，抑制{100}面之形成而控制在規定值內。

(3)以線張力：10N/mm²~140N/mm²實施張力整平，藉此使{110}面之形成增加而控制在規定值內，藉由以輥式整平機之輥的表面粗度(Ra)：0.01~0.10μm實施，抑制輥式整平機之輥和銅合金板之摩擦，藉由使銅合金板之與輥式整平機之輥接觸之側的壓縮變形變大，使銅合金板表面的組織緻密化，增加{123}面之形成而控制在規定值內，使結晶粒徑也控制在規定值內。

亦即，本發明之Cu-Mg-P系銅合金板，其特 徵在於：以質量%計，具有Mg：0.2~1.2%、P：0.001~0.2%，其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金板，藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，測量與輥軋面平行的表面之結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)，以I₁為測量面積內的{123}面之繞射強度、以I₂為{110}面之繞射強度、以I₃為{100}面之繞射強度時，I₁/I₃為15.0~20.0，I₂/I₃為15.0 ~20.0，測量面積內的結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上。

Mg固溶於Cu之底材而無損於導電性，使強度提升。 且，P在熔解鑄造時具有脫酸作用，於與Mg成分共存之狀態下使強度提升。藉由在上述範圍內含有該等Mg、P，能有效地發揮其特性。

專利文獻6揭示有具有含0.2~1.2質量%之 Mg和0.001~0.2質量%之P、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金板材，若該銅合金板材具有以下結晶配向，則不僅通常的彎曲加工性，連切角後的彎曲加工性亦優異，且耐應力緩和特性優異，該結晶配向為：當銅合金板材的板面之{420}結晶面的X射線繞射強度為I{420}，純銅標準粉末之{420}結晶面的X射線繞射強度為I₀{420}時，滿足I{420}/I₀{420}>1.0，當銅合金板材的板面之{220}結晶面的X射線繞射強度為I{220}，純銅標準粉末之{220}結晶面的X射線繞射強度為I₀{220}時，滿足1.0≦I{220}/I₀{220}≦3.5。

該文獻中揭示有，來自Cu-Mg-P系銅合金的板面(輥軋面)之X射線繞射圖型，一般係由{111}、{200}、{220}、{311}4個結晶面的繞射峰構成，來自其他結晶面的X射線繞射強度相較於來自該等結晶面的X射線繞射強度，為非常地小，在藉由通常的製造方法所製造的Cu-Mg-P系銅合金的板材，來自{420}面的X射線繞射強度會弱到可忽視之程度，但根據該文獻的銅合金板材 之製造方法的實施形態，能製造具有以{420}為主方位成分的集合組織之Cu-Mg-P系銅合金板材，該集合組織愈強勁發達，愈有利於提升彎曲加工性。

本發明中，與該文獻的想法不同，在進行改 善申請人的商品名「MSP1」之機械性成形性之過程中，針對具有Mg為0.2~1.2質量%、P為0.001~0.2質量%、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金板銅，發現藉由該銅合金板之具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，測量與輥軋面平行的表面之結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)，以I₁為測量面積內之{123}面的繞射強度、以I₂為{110}面之繞射強度、以I₃為{100}面之繞射強度時，I₁/I₃為15.0~20.0，I₂/I₃為15.0~20.0，亦即，增長{123}面和{110}面之形成，而極力抑制{100}面之形成，進一步，使結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上，藉此使銅合金板維持以往的諸特性，且具有機械性成形性中特別是埃里克森值良好且優異的膨出成形性。

若未滿足該等全部3個條件(I₁/I₃、I₂/I₃、結晶粒徑)，則無法得到其效果。

以往的諸特性的意思是符合申請人的商品名「MSP1」之1/4H材、1/2H材、H材、EH材、SH材的物理性、機械性、各種特性。

又，{110}面不僅是膨出成形性，如申請人的 PCT/JP2012/59257所揭示，也是有助於提升高溫下的耐疲勞特性之重要因子。

I₁/I₃及I₂/I₃之值大較佳，但若要全然未形成欲抑制的{100}面，就製造技術的問題而言有困難，因而I₁/I₃及I₂/I₃不會超過20。

藉由結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上，使得結晶粒在最適當範圍且表面被緻密化，但面積比例未達75%時，表面的緻密化不充分，無法得到期待的效果。於此情形，面積比例是指粒徑為5μm以下的結晶粒佔測量面積內的全部結晶粒之比例。

本發明中，各結晶面之繞射強度分布(反極 點圖形)之測量係藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法實施。

作為顯示各結晶面的分布等之方法，有正極點圖形和反極點圖形，正極點圖形係固定測量試料的試料軸之平面圖形顯示，能讀取結晶面的3維狀態。反極點圖形係固定測量試料的結晶軸之平面圖形顯示，本發明係使用該反極點圖形，著眼於{123}面、{110}面、{100}面之繞射強度。

又，本發明係藉由埃里克森值(將銅合金薄膜載置在圓環狀的台上，以球狀突起按壓其中心，將球狀突起侵入至銅合金薄膜破壞為止的深度以mm單位表示之數值)評價膨出成形性。

又，本發明之具有優異的耐疲勞特性之Cu- Mg-P系銅合金板，其特徵在於，進一步含有0.0002~0.0013質量%之C和0.0002~0.001質量%之O。

C是非常難進入純銅之元素，但藉由微量含有，會有抑制含有Mg的氧化物大量成長之作用。但是，其含有量未達0.0001質量%時其效果不足，另一方面，含有超過0.0013質量%時，由於超過固溶限度而析出於結晶粒界，使粒界產生破裂且脆化，會有在彎曲加工中產生破裂的情形，因而不佳。更佳範圍為0.0003~0.0010質量%。

O是與Mg一起製作氧化物，該氧化物微細且微量存在時，能有效降低沖切模具的磨耗，其含有量未達0.0002質量%時其效果不足，另一方面，含有超過0.001質量%時，含有Mg的氧化物會大量成長，因而不佳。更佳範圍為0.0003~0.008質量%。

又，本發明之具有優異的耐疲勞特性之Cu-Mg-P系銅合金板，其特徵在於進一步含有0.001~0.03%質量%之Zr。

Zr是藉由添加0.001~0.03質量%而有助於提升拉伸強度及彈性極限值，超出其添加範圍無法期待效果。

本發明之Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法， 其特徵在於，於以熱軋、冷軋、連續退火、精加工冷軋、張力整平之順序進行的步驟製造前述銅合金板時，以輥軋開始溫度：700℃~800℃、總熱軋率：80%以上、每1道次的平均輥軋率：15%~30%實施前述熱軋；以輥軋率： 50%以上實施前述冷軋；以溫度：300℃~550℃、時間：0.1分~10分實施前述連續退火；以線張力：10N/mm²~140N/mm²、輥式整平機之輥的表面粗度(Ra)：0.01~0.10μm實施張力整平。

申請人的專利文獻3、專利文獻4、專利文獻 5中，揭示有作為Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，於以熱軋、熔體化處理、精加工冷軋、低溫退火之順序含有的步驟製造銅合金時，以熱軋開始溫度為700℃~800℃、總熱軋率為90%以上、每1道次的平均輥軋率為10%~35%進行前述熱軋，將前述熔體化處理後的銅合金板之維氏硬度調整為80~100Hv，以250~450℃將前述低溫退火實施30秒~180秒，申請人的專利文獻4中，進一步揭示有以50~80%實施精加工冷軋的總輥軋率。

又，專利文獻6中，作為Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，揭示有在900℃~300℃的熱軋以900℃~600℃進行最初的輥軋道次後，以未達600℃~300℃進行輥軋率40%以上之輥軋，接著以輥軋率85%以上進行冷軋，然後藉由依序進行400~700℃的再結晶退火與輥軋率20~70%的精加工冷軋，製造銅合金板材。

本發明之Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法， 其重要的特徵在於，改良申請人的專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5之製造方法，藉由張力整平，將{110}面、{123}面及結晶粒徑控制在規定範圍值內，亦即，藉由最適當的張力整平，對銅合金板反覆彎曲加工，施加拉 伸應力，調整結晶粒徑，增加{110}面及{123}面之形成，使表面組織緻密化並使作用於各個粒界的應力降低，藉此得到具有優異的膨出成形性之Cu-Mg-P系銅合金板。

張力整平係指藉由對輥式整平機(將銅合金板插入排列成鋸齒狀的輥並反覆在反方向進行彎曲加工之裝置)在前後方向施加張力，矯正銅合金板的平坦度之加工；線張力係指藉由入側及捲取側張力負載裝置，負載於輥式整平機內的銅合金板之張力。輥式整平機的各輥之表面粗度(Ra)亦與該線張力一起對銅合金的表面組織之緻密化造成大的影響。

具體而言，根據以下製造方法及理由，製造最適當的本發明之Cu-Mg-P系銅合金板。

(1)熔解並鑄造既定成分的銅合金以製作銅合金鑄塊板，以輥軋開始溫度：700℃~800℃、總熱軋率：80%以上、每1道次的平均輥軋率：15%~30%實施該銅合金鑄塊板之熱軋；以輥軋率：50%以上實施冷軋；藉此製作{123}面及{110}面與{100}面的繞射強度比、結晶粒徑控制在規定值內的底材(特別是增長{110}之形成)。

(2)以溫度：300℃~550℃、時間：0.1分~10分實施連續退火，藉此極力抑制因為退火的再結晶化，抑制{100}面之形成並控制在規定值內。

(3)以線張力：10N/mm²~140N/mm²實施張力整平，藉此增加{110}面之形成並控制在規定值內，以輥式 整平機之輥的表面粗度(Ra)：0.01~0.10μm實施，藉此抑制輥式整平機之輥和銅合金板的摩擦，並藉由使銅合金板之與輥式整平機之輥接觸之側的壓縮變形大，使得銅合金板表面的組織緻密化，增加{123}面之形成並控制在規定值內，結晶粒徑也控制在規定值內。

去除該等熱軋、冷軋、連續退火、張力整平之製造條件的任一者，皆無法得到滿足全部3個條件(I₁/I₃、I₂/I₃，結晶粒徑)的機械成形性優異之Cu-Mg-P系銅合金板。

根據本發明，提供機械成形性中特別是埃里克森值良好且具有優異的膨出成形性之Cu-Mg-P系銅合金板及其製造方法。

6、7、8‧‧‧銅合金板

9‧‧‧開捲機

10‧‧‧張力整平機

11‧‧‧入側張力負載裝置

12‧‧‧捲取側張力負載裝置

13‧‧‧輥式整平機

14‧‧‧捲取機

B1‧‧‧反張力

F1‧‧‧正張力

L‧‧‧線張力

第1圖係用以說明本發明之製造步驟中的張力整平之線張力、輥式整平機之概略圖。

以下，詳細說明本發明之實施形態。

[銅合金板之成分組成]

本發明之Cu-Mg-P系銅合金板具有含有0.2~1.2質量%之Mg和0.001~0.2質量%之P、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之基本組成。

Mg固溶於Cu之底材而無損於導電性，使強度提升。 且，P在熔解鑄造時具有脫酸作用，於與Mg成分共存之狀態下使強度提升。藉由在上述範圍內含有該等Mg、P，能有效地發揮其特性。

又，本發明之Cu-Mg-P系銅合金板對上述基本組成，進一步含有0.0002~0.0013質量%之C和0.0002~0.001質量%之O為佳。

C是非常難進入純銅之元素，但藉由微量含有，會有抑制含有Mg的氧化物大量成長之作用。但是，其含有量未達0.0001質量%時其效果不足，另一方面，含有超過0.0013質量%時，由於超過固溶限度而析出於結晶粒界，使粒界產生破裂且脆化，會有在彎曲加工中產生破裂的情形，因而不佳。更佳範圍為0.0003~0.0010質量%。

O是與Mg一起製作氧化物，該氧化物微細且微量存在時，能有效降低沖切模具的磨耗，其含有量未達0.0002質量%時其效果不足，另一方面，含有超過0.001質量%時，含有Mg的氧化物會大量成長，因而不佳。更佳範圍為0.0003~0.008質量%。

又，本發明之Cu-Mg-P系銅合金板對上述基本組成，或對上述基本組成中含有上述C及O之組成，進一步 含有0.001~0.03%質量%之Zr為佳。

Zr是藉由添加0.001~0.03質量%而有助於提升拉伸強度及彈性極限值，於其添加範圍外無法期待效果。

[銅合金板之集合組織]

本發明之Cu-Mg-P系銅合金板係以質量%計，具有Mg：0.2~1.2%、P：0.001~0.2%、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金板，藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，測量與輥軋面平行的表面之結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)，以I₁為測量面積內的{123}面之繞射強度、以I₂為{110}面之繞射強度、以I₃為{100}面之繞射強度時，I₁/I₃為15.0~20.0，I₂/I₃為15.0~20.0，測量面積內的結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上。

專利文獻6揭示有具有含0.2~1.2質量%之 Mg和0.001~0.2質量%之P、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成的銅合金板材，若該銅合金板材具有以下結晶配向，則不僅通常的彎曲加工性，連切角後的彎曲加工性亦優異，且耐應力緩和特性優異，該結晶配向為：當銅合金板材的板面之{420}結晶面的X射線繞射強度為I{420}，純銅標準粉末之{420}結晶面的X射線繞射強度為I₀{420}時，滿足I{420}/I₀{420}>1.0，當銅合金板材的板面之{220}結晶面的X射線繞射強度為I {220}，純銅標準粉末之{220}結晶面的X射線繞射強度為I₀{220}時，滿足1.0≦I{220}/I₀{220}≦3.5。

該文獻中揭示有，來自Cu-Mg-P系銅合金的板面(輥軋面)之X射線繞射圖型，一般係由{111}、{200}、{220}、{311}4個結晶面的繞射峰構成，來自其他結晶面的X射線繞射強度相較於來自該等結晶面的X射線繞射強度，為非常地小，在藉由通常的製造方法所製造的Cu-Mg-P系銅合金的板材，來自{420}面的X射線繞射強度會弱到可忽視之程度，但根據該文獻的銅合金板材之製造方法的實施形態，能製造具有以{420}為主方位成分的集合組織之Cu-Mg-P系銅合金板材，該集合組織愈發達，愈有利於提升彎曲加工性。

本發明中，與該文獻的想法不同，在進行改善申請人的商品名「MSP1」之機械性成形性之過程中，藉由銅合金板之具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法，測量與輥軋面平行的表面之結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)，以I₁為測量面積內的{123}面之繞射強度、以I₂為{110}面之繞射強度、以I₃為{100}面之繞射強度時，I₁/I₃為15.0~20.0，I₂/I₃為15.0~20.0，亦即，增長{123}面和{110}面之形成，而極力抑制{100}面之形成，進一步，使結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上，藉此使銅合金板維持以往的諸特性，且具有機械性成形性中特別是埃里克森值良好且優異的膨出成形 性。

若未滿足該等全部3個條件(I₁/I₃、I₂/I₃、結晶粒徑)，則無法期待其效果。

以往的諸特性的意思是符合申請人的商品名「MSP1」之1/4H材、1/2H材、H材、EH材、SH材的物理性、機械性、各種特性。

又，{110}面不僅是膨出成形性，如申請人的PCT/JP2012/59257所揭示，也是有助於提升高溫下的耐疲勞特性之重要因子。

I₁/I₃及I₂/I₃之值大較佳，但若要全然未形成欲抑制的{100}面，就製造技術的問題而言有困難，I₁/I₃及I₂/I₃不會超過20。

藉由結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下之結晶粒的面積比例為75%以上，使得結晶粒在最適當範圍且表面被緻密化，但面積比例未達75%時，表面的緻密化不充分，無法得到期待的效果。於此情形，面積比例是指粒徑為5μm以下的結晶粒佔測量面積內的全部結晶粒之比例。

[銅合金板之各結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)之測量、埃里克森值]

本發明中，各結晶面之繞射強度分布(反極點圖形)之測量係藉由具有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD法實施。

作為顯示各結晶面的分布等之方法，有正極點圖形和反極點圖形，正極點圖形係固定測量試料的試料軸之平面圖形顯示，能讀取結晶面的3維狀態。反極點圖形係固定測量試料的結晶軸之平面圖形顯示，本發明係使用該反極點圖形，著眼於{123}面、{110}面、{100}面之繞射強度。

又，本發明係藉由埃里克森值(使銅合金薄板在圓環狀的台上，以球狀突起按壓中心，將球狀突起侵入至銅合金薄板破壞為止的深度以mm單位表示之數值)評價膨出成形性。

[銅合金板之製造方法]

本發明之Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，其特徵在於，於以熱軋、冷軋、連續退火、精加工冷軋、張力整平之順序進行的步驟製造前述銅合金板時，以輥軋開始溫度：700℃~800℃、總熱軋率：80%以上、每1道次的平均輥軋率：15%~30%實施前述熱軋；以輥軋率：50%以上實施前述冷軋；以溫度：300℃~550℃、時間：0.1分~10分實施前述連續退火；以線張力：10N/mm²~140N/mm²、輥式整平機之輥的表面粗度(Ra)：0.01~0.10μm實施張力整平。

申請人的專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5中，揭示有作為Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，於以熱軋、熔體化處理、精加工冷軋、低溫退火之順序含有的 步驟製造銅合金時，以熱軋開始溫度為700℃~800℃、總熱軋率為90%以上、每1道次的平均輥軋率為10%~35%進行前述熱軋，將前述熔體化處理後的銅合金板之維氏硬度調整為80~100Hv，以250~450℃將前述低溫退火實施30秒~180秒，申請人的專利文獻4中，進一步揭示有以50~80%實施精加工冷軋的總輥軋率。

又，專利文獻6中，作為Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，揭示有在900℃~300℃的熱軋以900℃~600℃進行最初的輥軋道次後，以未達600℃~300℃進行輥軋率40%以上之輥軋，接著以輥軋率85%以上進行冷軋，然後藉由依序進行400~700℃的再結晶退火與輥軋率20~70%的精加工冷軋，製造銅合金板材。

本發明之Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法， 其重要的特徵在於，改良申請人的專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5之製造方法，藉由張力整平，將{110}面、{123}面及結晶粒徑控制在規定範圍值內，亦即，藉由最適當的張力整平，對銅合金板反覆彎曲加工，施加拉伸應力，調整結晶粒徑，增加{110}面及{123}面之形成，使表面組織緻密化並使作用於各個粒界的應力降低，藉此得到具有優異的膨出成形性之Cu-Mg-P系銅合金板。

張力整平係指藉由對於讓材料通過排列成鋸齒狀的輥並反覆在反方向進行彎曲加工之輥式整平機，在前後方向施加張力，矯正銅合金板的平坦度之加工。該張力整平是讓材料負載反張力、線張力、正張力之張力。反張力係指 開捲機和入側張力負載裝置之間的材料所負載之張力，線張力係指藉由入側及捲取側張力負載裝置讓輥式整平機內的材料負載之張力，正張力係指捲取機和捲取側張力負載裝置之間的材料所負載之張力。

如第1圖所示，捲繞在開捲機9的銅合金板6，係通過張力整平機10的入側張力負載裝置11，藉由輥式整平機13反覆彎曲加工而成為銅合金板7，通過捲取側張力負載裝置12之後，成為銅合金板8而被捲取機14捲取。此時，反張力B1負載於開捲機9和入側張力負載裝置11之間的銅合金板6。線張力L負載於入側張力負載裝置11和捲取側張力負載裝置12之間的銅合金板7(輥式整平機13內為均勻的張力)。正張力F1係捲取機14和捲取側張力負載裝置12之間的銅合金板8所負載之張力。

輥式整平機13的各輥的表面粗度(Ra)與該線張力L一起，對銅合金的表面組織之緻密化造成大的影響。

具體而言，根據以下製造方法及理由，製造最適當的本發明之Cu-Mg-P系銅合金板。

(1)熔解並鑄造既定成分的銅合金以製作銅合金鑄塊板，以輥軋開始溫度：700℃~800℃、總熱軋率：80%以上、每1道次的平均輥軋率：15%~30%實施該銅合金鑄塊板之熱軋；以輥軋率：50%以上實施冷軋；藉此製作{123}面及{110}面與{100}面的繞射強度比、結晶粒徑控制在規定值內的底材(特別是增長{110}之形成)。

(2)以溫度：300℃~550℃、時間：0.1分~10分實施連續退火，藉此極力抑制因為退火的再結晶化，抑制{100}面之形成並控制在規定值內。

(3)以線張力：10N/mm²~140N/mm²實施張力整平，藉此增加{110}面之形成並控制在規定值內，以輥式整平機之輥的表面粗度(Ra)：0.01~0.10μm實施，藉此抑制輥式整平機之輥和銅合金板的摩擦，並藉由使銅合金板之與輥式整平機之輥接觸之側的壓縮變形大，使得銅合金板表面的組織緻密化，增加{123}面之形成並控制在規定值內，結晶粒徑也控制在規定值內。

去除該等熱軋、冷軋、連續退火、張力整平之製造條件的任一者，皆無法得到滿足全部3個條件(I₁/I₃、I₂/I₃，結晶粒徑)的機械成形性優異之Cu-Mg-P系銅合金板。

[實施例]

將表1所示之組成的銅合金，藉由電爐在還原性氛圍下熔解，熔製出厚度為150mm、寬度為500mm、長度為3000mm的鑄塊。將該熔製出的鑄塊以表1所示之輥軋開始溫度、總熱軋率、每1道次的平均輥軋率進行熱軋，作為銅合金板。以銑刀去除該銅合金板兩表面的氧化銹皮0.5mm後，以表1所示之輥軋率施行冷軋，施行表1所示之連續退火，實施輥軋率為70%~85%之精加工冷軋，施行表1所示之張力整平，製作厚度0.2mm左右 的實施例1~10及比較例1~7所示之Cu-Mg-P系銅合金薄板。實施例1~10係申請人的商品名「MSP1」之材質類別「H材」相當品。

從該等銅合金薄板切出試料，藉由具有後方 散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡(日立製型式：SU-70)之EBSD(TSL Solutions股份有限公司製)法測量與輥軋面平行的表面之各結晶面的繞射強度分布(反極點圖形)，從{123}面、{110}面、{100}面的各繞射強度，算出I₁/I₃、I₂/I₃。測量控制軟體係使用OIM Data Collection Ver.5(TSL Solutions股份有限公司製)。

又，各試料的結晶粒徑係將銅合金板的板面(輥軋面)研磨後蝕刻，以光學顯微鏡觀察其面，藉由JISH0501之切斷法測量。

其結果顯示於表2。

接著，測量各試料的導電率、拉伸強度、應力緩和率、彈性極限值。

導電率係依照JISH0505之導電率測量方法測量。

拉伸強度係分別採取各5個LD(輥軋方向)及TD(對輥軋方向及板厚方向垂直之方向)的拉伸試驗用試驗片(JISZ2201之5號試驗片)，針對各試驗片進行以JISZ2241為準據的拉伸試驗，根據平均值求出LD及TD的拉伸強度。

應力緩和率係使用具有寬度12.7mm、長度120mm(以下，將該長度120mm設定為L0)尺寸的試驗片，將該試驗片在具有長度：110mm、深度：3mm的水平縱長溝槽之治具彎曲設定成使前述試驗片的中央部向上方膨出(將此時的試驗片之兩端部的距離：110mm設定為L1)，於該狀態以溫度：170℃保持1000小時，加熱後測量從前述治具取下狀態中的前述試驗片的兩端部間之距離(以下設定為L2)，藉由以計算式：(L0-L2)/(L0-L1)×100%算出而求出。

彈性極限值係根據JIS-H3130，藉由力矩式試驗測量永久撓曲量，算出R.T.中的Kb0.1(對應永久撓曲量0.1mm的固定端之表面最大應力值)。

接著，藉由JISZ2247A法，以埃里克森值評價各試料的膨出加工性。

將該等之結果顯示於表3。

由該等之結果，明瞭藉由本發明之製造方法 製造的Cu-Mg-P系銅合金板，相較於比較例，埃里克森值良好且具有優異的膨出成形性。

以上，已針對本發明之實施形態予以說明， 但本發明不限定於該記載，在不超出本發明之要旨的範圍內可加以各種變更。例如，藉由製造方法反覆實施冷軋和連續退火、張力整平後實施應力消除退火等。

6、7、8‧‧‧銅合金板

9‧‧‧開捲機

10‧‧‧張力整平機

11‧‧‧入側張力負載裝置

12‧‧‧捲取側張力負載裝置

13‧‧‧輥式整平機

14‧‧‧捲取機

B1‧‧‧反張力(Back tension)

F1‧‧‧正張力(Front tnsion)

L‧‧‧線張力

Claims (4)

1. 一種Cu-Mg-P系銅合金板，其特徵為，以質量%計，具有Mg：0.2~1.2%、P：0.001~0.2%、其餘部分為Cu及不可避免的雜質之組成，藉由附有後方散射電子繞射像系統的掃描型電子顯微鏡之EBSD(電子背向散射繞射)法，測定與輥軋面平行的表面之結晶面的繞射強度分布(逆極點圖形)，以I₁為測定面積內的{123}面之繞射強度、以I₂為{110}面之繞射強度、以I₃為{100}面之繞射強度時，I₁/I₃為15.0~20.0、I₂/I₃為15.0~20.0，測定面積內的結晶粒之粒徑為10μm以下，粒徑為5μm以下的結晶粒之面積比例為75%以上。
2. 如申請專利範圍第1項之Cu-Mg-P系銅合金板，進一步含有0.0002~0.0013質量%之C、0.0002~0.001質量%之氧。
3. 如申請專利範圍第1或2項之Cu-Mg-P系銅合金板，進一步含有0.001~0.03%質量%之Zr。
4. 一種Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，係申請專利範圍第1至3項中任一項之Cu-Mg-P系銅合金板之製造方法，其特徵為，在以熱軋、冷軋、連續退火、精加工冷軋、張力整平之順序進行的步驟，製造前述銅合金板時，以輥軋開始溫度：700℃~800℃、總熱軋率：80%以上、每1道次的平均輥軋率：15%~30%實施前述熱軋，以輥軋率：50%以上實施前述冷軋，以溫度：300℃~550℃、時間：0.1分鐘~10分鐘實施前述連續退火，以線張力 ：10N/mm²~140N/mm²、輥式整平機的輥之表面粗度(Ra)：0.01~0.10μm實施張力整平。