TWI547572B - 電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金塑性加工材及電子機器用零件 - Google Patents

Description

電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金塑性加工材及電子機器用零件

本發明係關於適合於例如連接器等的端子、繼電器、導線架等電子機器用零件的電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金塑性加工材及電子機器用零件。

本發明根據2011年11月7日於日本提出申請之特願2011-243869號專利申請案來主張優先權，於此處援用其內容。

從前，伴隨著電子機器或電氣機器等的小型化，謀求使用於這些電子機器或電氣機器等的連接器等的端子、繼電器、導線架等電子機器用零件之小型化以及薄厚度化。因此，作為構成電子機器用零件的材料，要求彈簧性、強度、導電率優異的銅合金。特別是，如非專利文獻1所記載的，作為使用於連接器等的端子、繼電器、導線架等電子機器用零件的銅合金，希望是耐力高、而且楊氏係數低者。

在此，作為彈簧性、強度、導電性優異的銅合金，例如於專利文獻1，提供Cu-Ni-Si系合金(所謂的科森合金)。此科生合金，係使Ni₂Si析出物分散的析出硬化型合金，具有比較高的導電率與強度、耐應力緩和特性。因此，做為汽車用端子或訊號系小型端子用途被廣泛使用，近年 來開發活動相當盛行。

此外，作為其他合金，還有非專利文獻2所記載的Cu-Mg合金，以及專利文獻2所記載的Cu-Mg-Zn-B合金等也在進行開發活動。

這些銅-鎂系合金，由圖1所示的銅-鎂系狀態圖可知，鎂含量在3.3原子%以上的場合，可以藉由溶體化處理(由500℃到900℃)進行析出處理，使析出由銅與鎂所構成的金屬間化合物。亦即，於這些銅-鎂系合金，也與前述科生合金同樣，可以藉由析出硬化而具有比較高的導電率與強度。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平11-036055號公報

[專利文獻2]日本專利特開平07-018354號公報

[非專利文獻]

[非專利文獻1]野村幸矢、「連接器用高性能銅合金條之技術動向與本公司之開發戰略」、神戸製鋼技報Vol.54, No.1(2004)p.2-8

[非專利文獻2]掘茂徳等、「Cu-Mg合金之粒界型析出」、伸銅技術研究會誌Vol.19(1980)p.115-124

然而，專利文獻1所揭示的科生合金，楊氏係數為126~135GPa，相對較高。此處，於公插頭壓起母插座的彈簧接觸部而插入的構造的連接器，構成接頭的材料的楊氏係數高的話，插入時的接壓變動會很劇烈，容易超過彈性限度而引起塑性變形之於所以不佳。

此外，在非專利文獻2及專利文獻2所記載的Cu-Mg系合金，會使銅與鎂構成的金屬間化合物析出，所以有楊氏係數高的傾向，如前所述，作為連接器並不合適。

進而，於母相中分散著很多粗大的銅與鎂所構成的金屬間化合物，所以在彎曲加工時這些金屬間化合物容易成為起點發生破裂等，所以會有無法成形為複雜形狀的電子機器用零件的問題。

本發明係有鑑於前述情形而完成之發明，目的在於提供具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的彎曲加工性，適於連接器等的端子、繼電器、導線架等電子機器用零件之電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金塑性加工材及電子機器零件。

為了解決此課題，本案發明人等進行了銳意研究的結果，發現藉由使Cu-Mg合金成溶體化後進行急速冷卻而製作之Cu-Mg過飽和固溶體的加工硬化型銅合金，呈現低楊氏係數、高耐力、高導電性、以及優異的彎曲加工性 。此外，發現了於此銅-鎂過飽和固溶體所構成的銅合金，藉由控制平均結晶粒徑，可以提高耐力，而且可以確保彎曲加工性。

本發明係根據相關的見解而完成之發明，本發明之一態樣之電子機器用銅合金，特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在 σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。

此外，本發明之其他態樣的電子機器用銅合金，特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在 σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，中間熱處理後潤飾加工前之銅素材的平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。

於前述構成的電子機器用銅合金，使Mg含有固溶限度以上之3.3原子%以上6.9原子%以下的範圍，而且導電率σ在Mg之含量為X原子%時，被設定於前述數式的範圍內，所以成為Mg在母相中過飽和地固溶之Cu-Mg過飽和固溶體。

在這樣的銅-鎂過飽和固溶體所構成的銅合金，有楊氏係數變低的傾向，例如適用於公插頭壓起母插座的彈簧接觸部而插入的連接器等，也抑制插入時的接壓變動，而且彈性界限很寬所以不會有容易產生塑性變形的疑慮。從而，特別適於連接器等的端子、繼電器、導線架等電子機器用零件。

此外，Mg過飽和地固溶，所以在母相中，不會分散著很多會成為破裂的起點的粗大的金屬間化合物，使得彎曲加工性提高。因而，可以成形複雜形狀的連接器等之端子、繼電器、導線架等電子機器用零件等。

進而，使Mg過飽和地固溶，所以可以藉由加工硬化而提高強度。

此外，於本發明之一態樣以及其他態樣的電子機器用銅合金，平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內，或者在中間熱處理後潤飾加工前之銅素材的平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內，所以可以提高耐力。

此外，結晶粒徑在1μm以上，所以可以確保耐應力緩和特性。進而，結晶粒徑在100μm以下，所以可提高彎曲加工性。

此處，於本發明之一態樣及其他態樣之電子機器用銅合金，根據SEM-EBSD法之測定結果，CI值(Confidence Index)在0.1以下的區域的比率在80%以下為較佳。

在此場合，加工組織不會大量發達，存在再結晶組織 ，可以確保彎曲加工性。

進而，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm²以下為較佳。

在此場合，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出被抑制，成為鎂於母相中過飽和地固溶之銅-鎂過飽和固溶體。因此，在母相中，不會分散著很多會成為破裂的起點的粗大的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，使得彎曲加工性提高。

又，粒徑0.1μm以上之銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數，係使用電場放出型掃描電子顯微鏡，在倍率：5萬倍、視野：約4.8μm²下進行10視野的觀察而算出。

此外，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的粒徑，為金屬間化合物的長徑(以在途中不接於粒界的條件下在粒內所能夠拉的最長的直線之長度)與短徑(在與長徑成直角相交的方向上，在途中不接於粒界的條件下所能夠拉的最長的直線之長度)的平均值。

進而，於前述之本發明的一態樣及其他態樣之電子機器用銅合金，以楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上者較佳。

楊氏係數E在125GPa以下且0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上的場合，彈性能量係數(σ_0.2 ²/2E)變高，變成不容易塑性變形，所以特別適合於連接器等的端子、繼 電器、導線架等電子機器用零件。

本發明之一態樣及其他態樣的電子機器用銅合金之製造方法，特徵係製造出前述的電子機器用銅合金之電子機器用銅合金之製造方法，係具備：對於由銅與鎂之2元系合金所構成，含鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物的組成之銅素材，以冷間或溫間進行塑性加工為特定形狀的中間加工步驟，與把在前述中間加工步驟塑性加工之銅素材進行熱處理的中間熱處理步驟；前述中間熱處理步驟後之銅素材之平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。

根據此構成的電子機器用銅合金之製造方法，藉由對前述組成的銅素材以冷間或溫間進行塑性加工為特定形狀的中間加工步驟，與把在前述中間加工步驟塑性加工之銅素材進行熱處理的中間熱處理步驟，使銅素材實質上成為微細的再結晶組織，平均結晶粒徑成為在1μm以上100μm以下之範圍內。因而，可以製造高耐力，彎曲加工性優異的電子機器用銅合金。

在前述中間加工步驟，於-200℃至200℃的範圍內以加工率50%以上進行塑性加工，在前述中間熱處理步驟，加熱至400℃以上900℃以下而保持特定時間之後，以200℃/min以上的冷卻速度進行冷卻至200℃以下的溫度為較佳。

在此場合，藉由於中間加工步驟，對銅素材導入應變，於中間熱處理步驟形成再結晶組織，可以中間熱處理步 驟後之銅素材之平均結晶粒徑成為在1μm以上100μm以下之範圍內。此外，因為是以200℃/min以上的冷卻速度進行冷卻的構成，所以可抑制以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出，而可以製造出鎂在母相中過飽和地固溶之成為銅-鎂過飽和固溶體的電子機器用銅合金。

本發明的一態樣及其他態樣之電子機器用銅合金塑性加工材，特徵係由前述電子機器用銅合金所構成，以楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上。

根據此構成的電子機器用銅合金塑性加工材的話，彈性能量係數(σ_0.2 ²/2E)很高，不容易塑性變形。

又，於此說明書，所謂塑性加工材，是指在任一製造步驟，被施加塑性加工之銅合金。

此外，前述之電子機器用銅合金塑性加工材，以作為構成連接器等的端子、繼電器、導線架的銅素材來使用為佳。

進而，本發明之一態樣及其他態樣之電子機器用零件，特徵為由前述電子機器用銅合金所構成。

此構成之電子機器用零件(例如連接器等的端子，繼電器、導線架)，楊氏係數很低，且耐力很高，所以彈性能量係數(σ_0.2 ²/2E)很高，不會容易地塑性變形。

根據本發明，可以提供具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的彎曲加工性，適於連接器等的端子、繼電 器、導線架等電子機器用零件的電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器用銅合金塑性加工材及電子機器用零件。

以下，說明本發明的實施型態之電子機器用銅合金。

本實施形態之電子機器用銅合金，含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅為銅及不可避免的不純物所構成的銅與鎂之2元系合金。

接著，導電率σ(%IACS)在Mg的含量為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內。

此外，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm²以下。

接著，電子機器用銅合金的平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。又，平均結晶粒徑在1μm以上50μm以下之範圍內更佳，進而在1μm以上30μm以下之範圍內又更佳。

此處，平均結晶粒徑，是依照JISH0501之切斷法來進行測定為較佳。

此外，結晶粒徑超過10μm的場合，使用光學顯微鏡測定平均結晶粒徑為佳。另一方面，結晶粒徑10μm以下 的場合，藉由SEM-EBSD(Electron Backscatter Diffraction Patterns)測定裝置來測定平均結晶粒徑為較佳。

進而，於本實施型態之電子機器用銅合金，根據SEM-EBSD法之測定結果，CI值在0.1以下的區域的比率在80%以下。

此外，此電子機器用銅合金，楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上。

(組成)

鎂，不會使導電率大幅降低，可使強度提高同時具有使再結晶溫度上升的作用效果。此外，藉由使鎂固溶於母相中，可抑制楊氏係數為較低，且可得優異的彎曲加工性。

此處，鎂含量不滿3.3原子%時，無法發揮該作用效果。另一方面，鎂含量超過6.9原子%的話，會溶體化在進行熱處理時，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物會殘存，在其後的塑性加工等會有發生破裂之虞。

由於這樣的理由，鎂含量設定為3.3原子%以上6.9原子%以下。

進而，鎂含量太少的話，無法充分提高強度，而且楊氏係數無法充分抑制為較低。此外，鎂是活性元素，所以藉由過剩添加，在融解鑄造時，會有捲入與氧氣反應而產生的鎂的氧化物之虞。亦即，把鎂含量設定為3.7原子%以上6.3原子%以下的範圍會更好。

又，不可避免的不純物，可以舉出Sn，Zn，Al，Ni，Fe，Co，Ag，Mn，B，P，Ca，Sr，Ba，Sc，Y，稀土類元素，Cr，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Mo，W，Re，Ru，Os，Se，Te，Rh，Ir，Pd，Pt，Au，Cd，Ga，In，Li，Si，Ge，As，Sb，Ti，Tl，Pb，Bi，S，O，C，Be，N，H，Hg等。這些不可避免的不純物，以總量在0.3質量%以下為較佳。特別，錫含量不滿0.1質量%，鋅含量不滿0.01質量%為佳。這是因為錫添加超過0.1質量%以上的話，容易引起以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出的緣故，鋅添加0.01質量%以上的話，在融解鑄造步驟會發生煙霧(fume)附著於爐或模具的構件而使鑄塊的表面品質劣化，同時耐應力腐蝕破裂性會劣化。

(導電率σ)

於銅與鎂之2元系合金，導電率σ在鎂的含量為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100的範圍內的場合，幾乎不存在以銅與鎂為主成分的金屬間化合物。

亦即，導電率σ超過前述不等式的場合，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物會存在著很多，尺寸也會比較大，所以彎曲加工性會大幅劣化。此外，會產生以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，而且鎂的固溶量很少，所以楊氏係數也會上升。從而，以導電率σ成為在前述式子的範圍內 的方式調整製造條件。

又，為了確實發揮前述之作用效果，以使導電率σ(%IACS)在σ≦{1.7241/(-0.0300×X²+0.6763×X+1.7)}×100之範圍內為佳。在此場合，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物更為少量，所以彎曲加工性更為提高。

為了進而確實發揮前述之作用效果，以使導電率σ(%IACS)在σ≦{1.7241/(-0.0292×X²+0.6797×X+1.7)}×100之範圍內為佳。在此場合，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物又更為少量，所以彎曲加工性更為提高。

(CI值)

CI值在0.1以下的測定點的比率超過80%的場合，加工時導入的應變很大，是加工組織大量發達的狀態，會有彎曲加工性劣化之虞。亦即，CI值為0.1以下的測定點的比率以80%以下為較佳。更佳者為前述測定點的比率的範圍為3%以上75%以下，進而更佳者為5%以上70%以下。

又，CI值，以EBSD裝置的解析軟體OIM Analysis(Ver.5.3)所測定的值，在評估的解析點的結晶圖案並不良好(亦即加工組織)時，CI值為0.1以下。因而，CI值在0.1以下的測定點的比率在80%以下的場合，被維持應變比較少的組織，確保彎曲加工性。

(組織)

於本實施形態之電子機器用銅合金，以掃描型電子顯微鏡觀察的結果，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm²以下。亦即，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物幾乎未析出，鎂固溶於母相中。

此處，由於固溶化不完全，或是在固溶化後析出以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，而使得存在多量尺寸大的金屬間化合物的話，這些金屬間化合物成為破裂的起點，會在加工時產生破裂，或是彎曲加工性大幅劣化。此外，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的量很多的話，楊氏係數上升，所以不佳。又，本發明的銅合金中產生的金屬間化合物的粒徑的上限值為5μm為較佳，1μm為更佳。

調查組織的結果．粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物在合金中為1個/μm²以下的場合，亦即以銅與鎂為主成分的金屬間化合物不存在或者為少量的場合，可得良好的彎曲加工性、低楊氏係數。

進而，為了確實發揮前述作用效果，粒徑0.05μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的個數在合金中為1個/μm²以下為更佳。

又，銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數，係使用電場放出型掃描電子顯微鏡，在倍率：5萬倍、視野：約4.8μm²下進行10視野的觀察而算出其平均值。

此外，以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的粒徑，為 金屬間化合物的長徑(以在途中不接於粒界的條件下在粒內所能夠拉的最長的直線之長度)與短徑(在與長徑成直角相交的方向上，在途中不接於粒界的條件下所能夠拉的最長的直線之長度)的平均值。

接著，針對這樣的構成之本實施形態的電子機器用銅合金之製造方法，參照圖2所示之流程圖來說明。

又，於下列的製造方法，作為加工步驟使用壓延的場合，加工率相當於壓延率。

(溶解．鑄造步驟S01)

首先，融解銅原料得到的銅融湯內，添加前述元素進行成分調整，製造出銅合金融湯。又，於鎂的添加，可以使用鎂單體或銅-鎂母合金等。此外，把含鎂的原料與銅原料一起融解亦可。此外，使用本合金的再生材以及廢材亦可。

在此，銅融湯，以純度為99.99質量%以上的所謂4N銅為較佳。此外，在融解步驟，為了抑制鎂的氧化，以使用真空爐，或者設為惰性氣體氛圍或還原氛圍之氛圍爐為較佳。

接著，把成分調整的銅合金融湯注入鑄模製造出鑄塊。又，考慮量產的場合，以使用連續鑄造法或半連續鑄造法為佳。

(加熱步驟S02)

接著，為了所得到的鑄塊的均質化及溶體化而進行加熱處理。於鑄塊的內部，會存在著在凝固過程因鎂偏析濃縮而產生的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物等。在此，為了使這些偏析及金屬間化合物等消失或者減低，藉由進行把鑄塊加熱至400℃以上900℃以下為止的加熱處理，於鑄塊內使鎂均質地擴散，或是使鎂固溶於母相中。又，此加熱步驟S02，以在非氧化性或還原性氛圍中實施為佳。

此處，加熱溫度未滿400℃的話，溶體化會不完全，而有在母相中殘存很多以銅與鎂為主成分的金屬間化合物之虞。另一方面，加熱溫度超過900℃的話，銅素材的一部分成為液相，而有組織或表面狀態成為不均一之虞。從而，把加熱溫度設定於400℃以上900℃以下之範圍。更佳者為500℃以上850℃以下，進而更加者為520℃以上800℃以下。

(急冷步驟S03)

接著，於加熱步驟S02，被加熱至400℃以上900℃以下為止的銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下之溫度為止。藉由此急冷步驟S03，固溶於母相中的鎂可抑制作為以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數可為1個/μm²以下。亦即，可以使銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。

又，為了粗加工的效率化與組織的均一化，前述加熱步驟S02之後實施熱間加工，於此熱間加工之後實施前述的急冷步驟S03的構成亦可採用。在此場合，塑性加工方法沒有特別限定，例如在最終形態為板或條的場合可以使用壓延，線或棒的場合使用拉線或壓出或溝槽延伸等，塊狀形狀的場合採用鍛造或沖壓。

(中間加工步驟S04)

經過加熱步驟S02及急冷步驟S03的銅素材因應必要予以切斷，同時為了除去加熱步驟S02及急冷步驟S03等所產生的氧化膜等因應必要進行表面研削。接著，進行塑性加工成為特定的形狀。藉由此中間加工步驟S04，可以於後述的中間熱處理步驟S05後得到再結晶組織。

又，此中間加工步驟S04之溫度條件沒有特別限定，以在冷間或者溫間加工之-200℃至200℃的範圍內為佳。此外，加工率以近似於最終形狀的方式適宜地選擇，但為了得到再結晶組織，以20%以上為佳。加工率的上限沒有特別限定，但由防止邊緣破裂的觀點來看以99.9%為較佳。

在此，塑性加工方法沒有特別限定，例如在最終形態為板或條的場合可以使用壓延，線或棒的場合使用拉線或壓出或溝槽延伸，塊狀形狀的場合採用鍛造或沖壓。進而，為了使溶體化徹底，亦可反覆S02~S04。

(中間熱處理步驟S05)

中間加工步驟S04之後，為了融體化的徹底、再結晶組織化或加工性提高之用的軟化為目的實施熱處理。

此處，中間熱處理的溫度條件沒有特別限定，以實質上可得再結晶組織的方式，採400℃以上900℃以下為較佳。更佳者為500℃以上800℃以下。此外，在非氧化氛圍或還原性氛圍中進行熱處理為較佳。

此處，於中間熱處理步驟S05，被加熱至400℃以上900℃以下為止的銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下之溫度為止。

藉由這樣進行急冷，固溶於母相中的鎂抑制了作為以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數可以為1個/μm²以下。亦即，可以使銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。

又，中間加工步驟S04及中間熱處理步驟S05，亦可反覆實施。

(潤飾加工步驟S06)

把中間熱處理步驟S05後的銅素材潤飾塑性加工為特定的形狀。藉由此潤飾加工步驟S06，可以謀求耐力的提高。又，此潤飾加工步驟S06之溫度條件沒有特別限定，以在-200℃以上200℃以下的範圍內進行為佳。此外，加工率以近似於最終形狀的方式適宜地選擇，但以0~95% 為佳。更佳者為10~80%。

在此，塑性加工方法沒有特別限定，例如在最終形態為板或條的場合可以使用壓延，線或棒的場合使用拉線或壓出或溝槽延伸，塊狀形狀的場合採用鍛造或沖壓。

(潤飾熱處理步驟S07)

接著，對於藉由潤飾加工步驟S06所得到的塑性加工材，為了進行耐應力緩和特性的提高，及低溫燒鈍硬化，或者為了除去殘留應變，實施潤飾熱處理。

熱處理溫度以超過200℃ 800℃以下的範圍內為較佳。又，於此潤飾熱處理步驟S07，有必要以不析出被融體化的鎂的方式，設定熱處理條件(溫度、時間、冷卻速度)。例如在250℃下10秒~24小時程度，在300℃下5秒~4小時程度，在500℃下1秒~60秒程度為較佳。非氧化氛圍或還原性氛圍進行為較佳。

此外，冷卻方法以採用水淬等，把被加熱的前述銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下為佳。藉由這樣進行急冷，固溶於母相中的鎂抑制了作為以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數可以為1個/μm²以下。亦即，可以使銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。

進而，把前述潤飾加工步驟S06與潤飾熱處理步驟S07反覆地實施亦可。又，所謂中間熱處理步驟與潤飾熱 處理步驟，可以藉由是否以使中間加工步驟或潤飾加工步驟之塑性加工後的組織再結晶化為目的而加以區別。

如此進行，製造出本實施形態之電子機器用銅合金。接著，本實施形態之電子機器用銅合金，楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上。

此外，導電率σ(%IACS)在Mg的含量為X原子%時，被設定在σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內。

進而，本實施形態之電子機器用銅合金的平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。

此外，本實施型態之電子機器用銅合金，根據SEM-EBSD法之測定結果，CI值在0.1以下的區域的比率在80%以下。

根據如以上所述而構成的本實施形態之電子機器用銅合金的話，於銅與鎂之2元系合金，使鎂含有固溶限度以上之3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，而且導電率σ(%IACS)在鎂的含量為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內。進而，於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數為1個/μm²以下。

亦即，本實施形態之電子機器用銅合金，是鎂於母相中過飽和地固溶之銅-鎂過飽和固溶體。

在這樣的銅-鎂過飽和固溶體所構成的銅合金，有楊氏係數變低的傾向，例如適用於公插頭壓起母插座的彈簧接觸部而插入的連接器等，也抑制插入時的接壓變動，而且彈性界限很寬所以不會有容易產生塑性變形的疑慮。從而，特別適於連接器等的端子、繼電器、導線架等電子機器用零件。

此外，Mg過飽和地固溶，所以在母相中，不會分散著很多會成為破裂的起點的粗大的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物，使得彎曲加工性提高。因而，可以成形複雜形狀的連接器等之端子、繼電器、導線架等電子機器用零件。

進而，使鎂過飽和地固溶，所以藉由使其加工硬化，強度提高，可以具有比較高的強度。

此外，是銅與鎂以及不可避免的不純物所構成的銅與鎂之2元系合金，所以抑制其他的元素導致的導電率降低，可以使導電率比較高。

接著，於本實施形態之電子機器用銅合金，平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內，所以提高耐力值。具體而言，因為楊氏係數E在125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上，所以彈性能量係數(σ_0.2 ²/2E)變高而變成不容易塑性變形。

此外，於本實施形態之電子機器用銅合金，平均結晶粒徑在1μm以上，所以可以確保耐應力緩和特性。進而，結晶粒徑在100μm以下，所以可確保彎曲加工性。

如以上所述，於本實施形態之電子機器用銅合金，具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的彎曲加工性，適於連接器等之端子、繼電器、導線架等電子機器用零件。

根據本實施形態之電子機器用銅合金之製造方法的話，可以使前述組成之銅與鎂的2元系合金之鑄塊或塑性加工材藉由加熱至400℃以上900℃以下的溫度之加熱步驟S02，進行鎂的溶體化。

此外，因為具備把藉由加熱步驟S02加熱至400℃以上900℃以下的鑄塊或塑性加工材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下的急冷步驟S03，所以在冷卻過程可以抑制以銅與鎂為主成分的金屬間化合物析出，可以使急冷後的鑄塊或塑性加工材成為銅-鎂過飽和固溶體。

進而，因為具備對於急冷材(銅-鎂過飽和固溶體)進行塑性加工的中間加工步驟S04，所以可容易得到接近於最終形狀的形狀。

此外，在中間加工步驟S04之後，以融體化之徹底、再結晶組織化或者提高加工性之用的軟化為目的而具備中間熱處理步驟S05，所以可以謀求特性的提高以及加工性的提高。

此外，於中間熱處理步驟S05，把加熱至400℃以上900℃以下的銅素材，以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下，所以在冷卻過程可以抑制以銅與鎂為主成 分的金屬間化合物析出，可以使急冷後的銅素材成為銅-鎂過飽和固溶體。

以上，說明了本發明之實施型態之電子機器用銅合金，但本發明並不以此為限，在不逸脫其發明之技術思想的範圍可以進行適當的變更。

例如，在前述實施形態，說明了電子機器用銅合金之製造方法之一例，但製造方法不限於本實施形態所說明的，可以適當選擇既存的製造方法來製造。

[實施例]

以下，說明為了確認本發明的效果而進行的確認實驗的結果。

準備由純度99.99質量%以上的無氧銅(ASTM B152 C10100)所構成的銅原料，把這些裝入高純度石墨坩鍋內，於設為氬氣氛圍的氛圍爐內進行了高頻融解。在所得到的銅融湯內，添加各種添加元素調製表1、2所示的成分組成，注湯於碳鑄模，製造出鑄塊。又，鑄塊的大小為厚度約20mm×寬幅約20mm×長度約100~120mm。

對於所得到的鑄塊，於氬氣氛圍中，實施以表1、2所記載的溫度條件進行4小時的加熱之加熱步驟，其後，實施淬水。

切斷熱處理後的鑄塊，同時為了除去氧化覆膜實施了表面研削。

其後，在常溫下，以表1、2所記載的壓延率實施了 中間壓延。接著，對於所得到的條材，以表1、2記載的溫度條件在鹽浴中實施了中間熱處理。其後，實施水淬。

其次，以表1、2所示的壓延率實施潤飾壓延，製造出厚度0.25mm、寬幅約20mm的條材。

接著，潤飾壓延後，以表所示的條件在鹽浴中實施了潤飾熱處理，其後，實施水焠火，製作了特性評估用條材。

(中間熱處理後的結晶粒徑/潤飾壓延後的結晶粒徑)

於各試料，進行鏡面研磨、蝕刻，以光學顯微鏡，以壓延方向在相片中成為橫向的方式進行攝影，在1000倍的視野(約300μm×200μm²)進行了觀察。接著，使結晶粒徑依照JIS H 0501之切斷法，把相片縱橫的特定長度之線段分別拉5條，計算完全被切到的結晶粒數，以其切斷長度的平均值算出作為平均結晶粒徑。

此外，平均結晶粒徑為10μm以下的場合，藉由SEM-EBSD(Electron Backscatter Diffraction Patterns)測定裝置，測定平均結晶粒徑。使用耐水研磨紙、鑽石磨粒進行機械研磨後，使用膠體二氧化矽溶液進行潤飾研磨。其後，使用掃描型電子顯微鏡，對試料表面的測定範圍內之各個測定點(畫素)照射電子線，藉由根據後方散射電子線繞射之方位解析，把鄰接的測定點間的方位差為15度以上的測定點間當作大角粒界，把15度以下當作小角粒界。使用大角粒界，製作結晶粒界地圖，依據JIS H 0501 之切斷法，對於結晶粒界地圖，分別縱、橫各拉5條特定長度的線段，計算完全被切到的結晶粒數，以其切斷長度的平均值為平均結晶粒徑。

(CI值)

對特性評估用條材的壓延的寬幅方向垂直的面，亦即對TD(Transverse direction)面，使用耐水研磨紙、鑽石磨粒進行機械研磨後，使用膠體二氧化矽溶液進行了潤飾研磨。接著，藉由EBSD測定裝置(FEI公司製造之Quanta FEG 450，EDAX/TSL公司(現為AMETEK公司)製造之OIM Data Collection)，與解析軟體(EDAX/TSL公司製(現為AMETEK公司)OIM Data Analysis ver.5.3)，以電子線的加速電壓20kV、觀察倍率300倍把100μm×100μm之區域以0.1μm之步伐進行測定，進行了各結晶粒的方位差的解析。使用解析軟體，進行了各測定點的CI值計算。其後，對所有測定點算出CI值在0.1以下的比率。於測定針對各條材選擇組織沒有特異的視野，進行10視野的測定，把其平均值作為CI值。

(加工性評估)

作為加工性的評估，觀察前述中間壓延時有無邊緣龜裂。目視完全或者幾乎未見到邊緣龜裂者為A，發生長度不到1mm的小的邊緣龜裂者為B，發生長度1mm以上不滿3mm的邊緣龜裂者為C，發生長度3mm以上的大的邊 緣龜裂者為D，因為邊緣龜裂而在壓延途中破裂者為E。

又，邊緣龜裂的長度，是指由壓延材的寬幅方向端部朝向寬幅方向中央部的邊緣龜裂的長度。

此外，使用前述之特性評估用條材，測定了機械特性及導電率。

(機械特性)

由特性評估用條材採取JIS Z 2201所規定的13B號試驗片，藉由JIS Z 2241之偏置法，測定了0.2%耐力σ_0.2。又，試驗片，在平行於壓延方向的方向上採取。

楊氏係數E，係在前述試驗片貼上應變計，由荷重-應變曲線的梯度來求出。

(導電率)

由特性評估用條材採取寬幅10mm×長度60mm的試驗片，藉由4端子法求出電阻。此外，使用測微計來進行試驗片的尺寸測定，算出試驗片的體積。接著，由測定的電阻值與體積算出導電率。又，試驗片，係以其長邊方向對特性評估用條材的壓延方向成平行的方式採取。

(彎曲加工性)

以日本伸銅協會技術標準JCBA-T307：2007之4試驗方法為依據進行了彎曲加工。

以壓延方向與試驗片的長邊方向成為平行的方式，由特性評估用條材採取複數寬幅10mm×長度30mm之試驗片，使用彎曲角度90度，彎曲半徑0.25mm的W型治具，進行W彎曲試驗。

接著，以目視確認彎曲部的外周部，破斷的場合判定為D，僅一部分發生破斷的場合為C，未引起破斷僅產生細微的裂痕的場合為B，無法確認破斷或細微的裂痕的場合為A。

(組織觀察)

對各試料的壓延面，進行了鏡面研磨，離子蝕刻。為了確認以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的析出狀態，使用FE-SEM(電場放射型掃描電子顯微鏡)，以1萬倍的視野(約120μm²/視野)進行了觀察。

其次，為了調查以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的密度(個/μm²)，選擇金屬間化合物的析出狀態不是特異的1萬倍視野(約120μm²/視野)，在該區域，以5萬倍進行連續的10視野(約4.8μm²/視野)之攝影。針對金屬間化合物的粒徑，為金屬間化合物的長徑(以在途中不接於粒界的條件下在粒內所能夠拉的最長的直線之長度)與短徑(在與長徑成直角相交的方向上，在途中不接於粒界的條件下所能夠拉的最長的直線之長度)的平均值。接著，求出粒徑0.1μm的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的密度(個/μm²)。

針對條件、評估結果顯示於表1、2、3、4。

於鎂含量比本發明的範圍更低的比較例1、2，楊氏係數比較高，為127、126GPa。

此外，鎂的含量比本發明的範圍更高的比較例3、4在中間壓延時發生很大的邊緣破裂，不可能實施其後的特性評估。

進而，鎂含量在本發明的範圍，而導電率及以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的個數不在本發明的範圍內的比較例5、6、7，確認了耐力與彎曲加工性低劣。鎂含量在本發明的範圍，但中間熱處理後的結晶粒徑不在本發明的範圍內的比較例8與本發明相比，確認了彎曲加工性比較差。

CI值在0.1以下的區域的比率在83%的比較例9也確認了與本發明相比彎曲加工性比較差。

此外，從前例之Cu-Ni-Si系合金(Cu-3.0 at% Ni-1.6 at% Si-0.5 at% Zn-0.3 at% Sn)其楊氏係數高達131GPa。

對此，本發明例1~18，楊氏係數均設定為低到115GPa以下，彈力性優異。此外，對於潤飾壓延步驟後之CI值，0.1以下的區域為80%以下，確保優異的彎曲加工性。進而，中間熱處理步驟後之平均結晶粒徑為1μm以上100μm以下，耐力也變高。此外，於本發明例1、2、10、11、13、14，於潤飾壓延步驟後，平均結晶粒徑為1μm以上100μm以下。

由以上所述，確認了根據本發明，可以提供具有低楊氏係數、高耐力、高導電性、優異的彎曲加工性，適於連 接器等之端子、繼電器、導線架等電子機器用零件的電子機器用銅合金。

[產業上利用可能性]

對於製作耐力及彎曲加工性高的電子機器用零件，可以提供更合適的銅合金。

S05‧‧‧中間熱處理步驟

S06‧‧‧潤飾壓延步驟(潤飾加工步驟)

圖1為銅-鎂系狀態圖。

圖2為本實施型態之電子機器用銅合金之製造方法之流程圖。

Claims (17)

1. 一種電子機器用銅合金，其特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。
2. 如申請專利範圍第1項之電子機器用銅合金，其中前述平均結晶粒徑在1μm以上50μm以下之範圍內。
3. 如申請專利範圍第1項之電子機器用銅合金，其中前述平均結晶粒徑在1μm以上30μm以下之範圍內。
4. 一種電子機器用銅合金，其特徵係由銅與鎂之2元系合金所構成，前述2元系合金，係含有鎂3.3原子%以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物所構成，導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0347×X²+0.6569×X+1.7)}×100之範圍內，中間熱處理後潤飾加工前之銅素材的平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。
5. 如申請專利範圍第1或4項之電子機器用銅合金，其中 根據SEM-EBSD法之測定結果，CI值在0.1以下的區域的比率在80%以下。
6. 如申請專利範圍第1或4項之電子機器用銅合金，其中於掃描型電子顯微鏡觀察，粒徑0.1μm以上的以銅與鎂為主成分的金屬間化合物的平均個數在1個/μm²以下。
7. 如申請專利範圍第1或4項之電子機器用銅合金，其中楊氏係數為125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上。
8. 如申請專利範圍第1或4項之電子機器用銅合金，其中前述導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0300×X²+0.6763×X+1.7)}×100之範圍內。
9. 如申請專利範圍第1或4項之電子機器用銅合金，其中前述導電率σ(%IACS)在鎂的濃度為X原子%時，在σ≦{1.7241/(-0.0292×X²+0.6797×X+1.7)}×100之範圍內。
10. 一種電子機器用銅合金之製造方法，其特徵係製造出申請專利範圍第1至9項之任一項之電子機器用銅合金之製造方法，係具備：對於由銅與鎂之2元系合金所構成，含鎂3.3原子% 以上6.9原子%以下之範圍，其餘僅由銅及不可避免的不純物的組成之銅素材，以冷間或溫間進行塑性加工為特定形狀的中間加工步驟，與把在前述中間加工步驟塑性加工之銅素材進行熱處理的中間熱處理步驟；前述中間熱處理步驟後之銅素材之平均結晶粒徑在1μm以上100μm以下之範圍內。
11. 如申請專利範圍第10項之電子機器用銅合金之製造方法，其中在前述中間加工步驟，於-200℃至200℃的範圍內以加工率50%以上進行塑性加工，在前述中間熱處理步驟，加熱至400℃以上900℃以下而保持特定時間之後，以200℃/min以上的冷卻速度進行冷卻至200℃以下的溫度。
12. 一種電子機器用銅合金塑性加工材，其特徵係由申請專利範圍第1至9項之任一項之電子機器用銅合金所構成，楊氏係數E為125GPa以下，0.2%耐力σ_0.2為400MPa以上。
13. 如申請專利範圍第12項之電子機器用銅合金塑性加工材，其中作為構成連接器等的端子、繼電器、導線架等的電子機器用零件之銅素材來使用。
14. 一種電子機器用零件，其特徵係由申請專利範圍第1至9項之任一項之電子機器用銅合金所構成。
15. 一種端子，其特徵係由申請專利範圍第1至9項之任一項之電子機器用銅合金所構成。
16. 一種電子機器用零件，其特徵係由申請專利範圍第12項之電子機器用銅合金塑性加工材所構成。
17. 一種端子，其特徵係由申請專利範圍第12項之電子機器用銅合金塑性加工材所構成。