TWI698537B - 銅合金板材及其製造方法 - Google Patents
銅合金板材及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI698537B TWI698537B TW105112093A TW105112093A TWI698537B TW I698537 B TWI698537 B TW I698537B TW 105112093 A TW105112093 A TW 105112093A TW 105112093 A TW105112093 A TW 105112093A TW I698537 B TWI698537 B TW I698537B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- copper alloy
- fiber
- alloy sheet
- rolled
- rolling
- Prior art date
Links
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 36
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 24
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims description 7
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 7
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008990 Sn—Ni—P Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/005—Copper or its alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
本發明提供不依照由板材採取既定形狀的樣品(例如接頭材料)的方向，可穩定地得到彈簧特性等的要求特性的銅合金板材。本發明的銅合金板材，其特徵在於：具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，且具有壓延集合組織，此壓延集合組織，滿足以EBSD(Electron Back-Scattered Diffraction)的集合組織分析所得的α-fiber(
=0°~45°)的方位密度在3.0~25.0的範圍內，β-fiber(
Description
本發明係關於銅合金板材及其製造方法，特別是關於適合使用於電氣‧電子設備用部件或汽車用部件，例如連接器(connector)、導線架(leadframe)、散熱構件、繼電器(relay)、開關(switch)、插座(socket)等的部件的銅合金板材及其製造方法。
對使用於電氣‧電子設備用部件或汽車用部件、例如連接器、導線架、散熱構件、繼電器、開關、插座等的部件的銅合金板材所要求的特性，可舉出耐力(降伏應力)、拉伸強度、楊氏係數(縱向彈性係數)、彎曲加工性、抗疲勞特性、耐應力緩和特性、導電率等。近幾年、隨著對電子設備用部件或汽車用部件的小型化、輕量化、高密度構裝化或使用環境的高溫化等，而提升如上所述的要求特性的必要性提高，該等之中，特別是要求開發出楊氏係數更加提升的板材。
例如，使用於電子設備用連接器的構成部件(例如接頭)的銅合金板材，藉由板材的薄壁化、寬度窄化，對輕量化或減少材料的使用量進行研究。此時，為了確保接頭的板簧部的接壓，而使得接頭的變位量大的話，則無法同時達到部件的小型化。因此，為了以少的變位量得到很大的應力，需要楊
氏係數高的材料。
此外，電子設備的電池部分，或汽車用的大電流連接器等，由於需要截面積大的導通部，故通常使用具有0.5mm以上的板厚的厚壁材。但是，厚壁材，即使施以成形加工使之彎曲變形為既定形狀，亦容易在之後發生回彈(spring back)，而存在難以得到按照設計的形狀的問題。因此，為減低彎曲變形後的回彈量，一般認為使用楊氏係數高的材料為佳。特別是，由板材，將構成連接器的接頭(contact)，藉由沖床加工等所採取的方向，通常係對壓延方向呈90°的板寬方向TD(transverse direction)，但是加入複雜的變形(彎曲加工)的連接器，則有不得不採取90°以外的方向(例如0°的方向)之情形。因此，在採取的接頭，不只是對壓延方向的90°的方向，對90°以外的方向亦賦予應力，由於假定會施加彎曲變形，故採取的接頭的楊氏係數，在與壓延時的壓延方向為0°及90°的任一方向都很高，且該等的楊氏係數的差(楊氏係數的異向性)小為佳。所謂複雜的彎曲的加工，係指對一個連接器加入複數0°、90°的彎曲加工，且該等均係採取彈簧的設計。此外，彎曲加工部，亦有加入180°的U字型加工或將板厚度薄化加工的成形、對材料施加高負荷的設計。包含該等，以複雜的彎曲加工表示。
再者，大電流連接器(電子設備用途等的連接器的電流值，大致為1A以上，EV(Electric Vehicle)、HEV(Hybrid Electric Vehicle)的情形為10A以上)，會因流過大電流所產生的焦耳熱，使材料本身發熱為高溫而產生應力緩和，伴隨此，
有容易在接頭產生「鬆弛」(彈簧特性的惡化)等的問題。接頭，會因該使用中的「鬆弛」，壓接有變得無法維持初期夾壓而下降的傾向，因此用於連接器的接頭的部件的銅合金板材，亦要求優良的耐應力緩和特性。
先前，作為電子設備用部件的材料，在鐵系材料之外，廣泛地使用黃銅等的銅合金。銅合金材，一般使用組合藉由添加Sn或Zn等的固溶成分的固溶強化，與藉由壓延或拉線等的冷成型的加工硬化，而提升強度的方法。但是，僅以該方法所強化的銅合金材，一般導電率低，並不適合用於電氣‧電子設備用部件或汽車用部件的導電體(例如，接頭)。
提高使用於電氣‧電子設備用部件及汽車用部件的銅合金板材的楊氏係數的習知技術，本案申請人，例如，在專利文獻1，提案了關於朝向壓延板的寬幅方向TD的原子面的集聚，藉由使(111)面的法線與板寬方向TD所呈角度在20°以內的原子面的區域的面積超過50%，提高壓延板的寬幅方向TD的楊氏係數，具有優良的耐應力緩和特性的銅合金板材。
專利文獻1：日本特開2012-180593號公報
專利文獻1，係藉由使(111)面朝向板寬方向TD的結晶粒的面積率超過50%，控制板寬方向TD的楊氏係數的技
術，但由於並未考慮關於與壓延方向平行的方向RD(rolling direction)的楊氏係數的控制，故在由板材，採取構成連接器的接頭的方向為90°以外的方向時，有無法得到充分的彈簧特性之情形。
因此，本發明的目的在於提供，藉由控制板材的壓延面內的2軸正交方向(即，與壓延方向平行的方向RD、與板寬方向TD)的結晶配向，提高RD與TD的楊氏係數兩者，且同時盡可能使異向性小，而不依照由板材採取既定形狀的樣品(例如接頭材料)的方向，可穩定地得到彈簧特性等的要求特性的銅合金板材，及其製造方法。
本發明者們，對適於電氣‧電子設備用部件或汽車用部件的銅合金進行研究，發現在Sn-Ni-P系的銅合金板材，在壓延集合組織藉由適當的控制α-fiber與β-fiber的方位密度，RD與TD的楊氏係數兩者，均較先前的合金板材相比，可使差異盡可能變小，且提高到很高的水準。藉此，可使用於作為連接器、導線架的材料，因此能夠不依照由板材採取材料的方向，穩定地得到既定的彈簧特性。此外，亦發現用於實現如上所述的的壓延集合組織的製造方法。然後，基於該等發現專心研討的結果，達至完成本發明。
即，本發明的要點構成，係如下所示。
(1)一種銅合金板材，其特徵在於：具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，為具有壓延集
合組織的電氣電子設備用銅合金板材，上述壓延集合組織，滿足以EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(
=0°~45°)的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內。
(2)一種銅合金板材，其特徵在於：具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，進一步含有0.1~0.3mass%的Zn、0.005~0.2mass%的Fe及0.05~0.1mass%的Pb，且合計含有0.01~0.50mass%的Zn、Fe及Pb，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，為具有壓延集合組織的電氣電子設備用銅合金板材，上述壓延集合組織，滿足以EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(
=0°~45°)的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內。
(3)如上述(1)或(2)所述的銅合金板材，其中在壓延時，與壓延方向平行的方向設為RD，板寬方向設為TD，上述RD的楊氏係數設為ERD，上述TD的楊氏係數設為ETD時，上述ERD及上述ETD均為120GPa以上，且上述ERD對上述ETD的比(ERD/ETD)為0.85以上。
(4)一種銅合金板材的製造方法，其係製造上述(1)、(2)或(3)所述的電氣電子設備用銅合金板材的方法，其特徵在於：包含：對鑄造具有上述合金組成的銅合金所得的被壓延材進行均質化熱處理的均質化熱處理步驟；在該均質化熱處理步驟之後，與上述被壓延材進行熱間壓延的熱間壓延步驟；
在該熱間壓延步驟之後進行冷卻的冷卻步驟；在該冷卻步驟之後，對上述被壓延材的兩面進行表面切削的表面切削步驟；在該表面切削步驟之後，進行合計加工率為80%以上的冷間壓延的第1冷間壓延步驟；在該第1冷間壓延步驟之後，以升溫速度10.0~60.0℃/分、到達溫度為200~400℃、保持時間為1~12小時、冷卻速度1.0~10.0℃/分的條件，進行熱處理的第1退火步驟；在該第1退火步驟之後，以到達溫度800℃以下且較第1退火步驟高的溫度條件，進一步施以熱處理的第2退火步驟；在該第2退火步驟之後，進一步進行冷間壓延的第2冷間壓延步驟；及在該第2冷間壓延步驟之後，施以最終熱處理的調質退火步驟。
根據本發明，藉由具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，為具有壓延集合組織的電氣電子設備用銅合金板材，上述壓延集合組織，滿足以EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(
=0°~45°)的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內，可提供不依照由板材採取既定形狀的樣品(例如接頭材料)的方向，可穩定地得到彈簧特性等的要求特性的銅合金板材。特別是該銅合金板材，適於使用於電氣‧電子設備用部件、汽車用部件、例如連接器、導線架、散熱構件、繼電器、開關、插座等的部件。此外，根據本發明的銅合金板材的製造方法，可良好地製造上述銅合金板材。
第1圖係表示藉由EBSD測定，由ODF(Orientation Distribution Functio，方位分佈函數)分析所得之銅合金板材的代表性的結晶方位分佈圖，與為壓延面內的2軸正交方向的壓延方向平行的方向RD及板寬方向TD，以壓延面的法線方向ND的3方向的尤拉(euler)角表示，即RD軸的方位旋轉以
、ND軸的方位旋轉以
、TD軸的方位旋轉以
表示。
第2圖係純銅型β-fiber的壓延集合組織的結晶方位分佈圖，將ODF的TD軸的方位旋轉
，以5°間隔分割表示之圖。
第3圖係合金型α-fiber的壓延集合組織的結晶方位分佈圖，將ODF的TD軸的方位旋轉
，以5°間隔分割表示之圖。
第4圖係遵照本發明的銅合金板材(實施例1)的壓延集合組織的ODF分析所得，在α-fiber的
與方位密度的關係圖。
第5圖係遵照本發明的銅合金板材(實施例1)的壓延集合組織的ODF分析所得，在β-fiber的
與方位密度的關係圖。
以下，詳細說明關於本發明的銅合金板材的較佳的實施態樣。
遵照本發明的銅合金板材，其特徵在於：具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，為具有壓延集合組織的電氣電子設備用銅合金板材，上述壓延集合組織，滿足以EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(
=0°~45°)
的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內。
在此，所謂「銅合金材料」，係指將(加工前，具有既定的合金組成)銅合金素材，加工為既定形狀(例如，板、條、箔、棒、線等)的意思。其中，所謂板材，係指具有特定厚度，形狀穩定，而在面方向擴展者，廣義上亦包含條材的意思。在本發明，板材的厚度，並無特別限定，以0.05~1.0mm為佳，以0.1~0.8mm更佳。再者，本發明的銅合金板材，係將其特性以在壓延板的既定方向的原子面的聚集率所規定者，該等只要作為銅合金板材具有如此的特性即可，銅合金板材的形狀，並非限定於板材或條材。在本發明，管材亦可解釋為板材來使用。
以下表示關於本發明的銅合金板材的成分組成及其作用。
本發明的銅合金板材，含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P。藉由使Sn、Ni及P的含量在上述範圍內，可使Ni與P的化合物析出，而可提升銅合金板材的強度及耐應力緩和特性。此外，根據Sn、Ni及P對母相的固溶及析出的狀態，使集合組織變化，在上述範圍，得到混合α-fiber與β-fiber的集合組織，可得到高楊氏係數。此外，藉由與Sn一起含有Ni及P，對耐應力緩和特性的提升，發揮相乘的效果。含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，以含有0.85~2.7mass%的Sn、
0.15~0.95mass%的Ni、0.03~0.09mass%的P為佳。該等元素之中，至少1成分的含量較上述範圍過多，則會使導電率下降，此外，過少則無法充分得到上述效果。
本發明的銅合金板材，除了上述Sn、Ni及P的必須添加成分之外，可進一步含有0.1~0.3mass%的Zn、0.005~0.2mass%的Fe及0.05~0.1mass%的Pb作為任意添加元素。
Zn係具有提升耐應力緩和特性的同時顯著的改善焊料脆化的作用的元素。但是，Zn含量未滿0.1mass%，則無法充分發揮該作用，此外，超過0.3mass%，則有發生使導電率惡化的問題之虞。因此，Zn的含量，以0.1~0.3mass%為佳。
Fe係以化合物或單體微細地析出，有助於析出硬化。此外，作為化合物以50~500nm的大小析出，具有藉由抑制晶粒成長使結晶粒徑細微的效果，使彎曲加工性良好。因此，Fe的含量，以0.005~0.2mass%為佳。Fe的含量未滿0.005mass%，則無法得到上述效果，超過0.2mass%，則會固溶於母相，而使導電率惡化。
Pb藉由以單體分散在母相中，可提升壓製加工，切削加工時的切削性。此係由於單體的Pb硬度較母相低，而使切削加工變得容易。因此，Pb的含量，以0.05~0.1mass%為佳。Pb的含量未滿0.05mass%，則無法得到上述效果，超過0.1mass%，
則會固溶於母相，而使導電率惡化。
Zn、Fe及Pb，以合計含有0.01~0.50mass%為佳。藉由使該等任意添加成分的含量，合計在上述範圍，可使導電率不下降，而可充分地發揮上述效果。再者，Zn、Fe及Pb的合計含量，以0.05~0.30mass%為佳。
本發明的銅合金板材，具有壓延集合組織，該壓延集合組織，係根據EBSD的集合組織分析所得之α-fiber(
=0°~45°)的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內。再者，在此所述「方位密度」係表示結晶粒方位分佈函數(ODF：crystal orientation distribution function)，使隨機的結晶方位分佈的狀態為1，對此聚集數倍，用於定量地分析集合組織的結晶方位的存在比率及分散狀態。方位密度，係根據EBSD及X射線繞射測定的結果，基於(100)、(110)、(112)正極點圖等的3種以上的的正極點圖測定資料，透過以級數展開法的結晶方位分佈分析法算出。
本發明者們，為提升銅合金板材的RD及TD兩者的楊氏係數，專心研究與壓延集合組織的關係。結果，發現將合金組成限定於上述範圍，使α-fiber(
=0°~45°的範圍)的方位密度，與β-fiber(
=45°~90°的範圍)的方位密度，分別控制在適當的範圍，可提升RD與TD兩者的楊氏係數。即，由EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(
=0°~45°)的方位密度在3.0
以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內時，可將RD與TD兩者的楊氏係數提升的同時，該等的楊氏係數的差(異向性)也會變小，故在本發明，將α-fiber(
=0°~45°)的方位密度與β-fiber(
=45°~90°)的方位密度分別限定在上述範圍。
第1圖係表示根據EBSD測定，由ODF(方位分佈函數)分析所得，銅合金板材的代表性的結晶方位分佈圖，係在與為壓延面內的2軸正交方向的壓延方向平行的方向RD及板寬方向TD，以及在壓延面的法線方向ND的3方向的尤拉角，即RD軸的方位旋轉以
、ND軸的方位旋轉以
、TD軸的方位旋轉以
表示。在此，α-fiber聚集在
=0°~45°的範圍，β-fiber聚集在
=45°~90°的範圍。第2圖與第3圖，係將ODF的TD軸的方位旋轉
以5°的間隔分割之圖，第2圖係表示純銅型β-fiber，第3圖係表示合金型α-fiber的壓延集合組織。
在本發明上述壓延集合組織的分析採用EBSD法。所謂EBSD法，係Electron Back Scatter Diffraction的簡稱，利用在掃描式電子顯微鏡(SEM)內對試料照射電子束時所產生的反射電子菊池線繞射的結晶方位分析技術。在本發明的EBSD測定，對包含200個以上結晶粒的800μm×1600μm的試料面積，以0.1μm的步輻掃描，測定。上述測定面積及掃描步輻，只要按照試料的結晶粒大小決定即可。測定後的結晶粒的分析，使用TSL公司製的分析軟體OIM Analysis(商品名)。在以EBSD
的結晶粒的分析所得的資訊，包含電子束侵入試料數10nm的深度的資訊。此外板厚方向的測定處，以由試料表面至板厚t的1/8倍~1/2倍的位置附近為佳。
在本說明書的結晶方位的表示方法，係使用與Z軸垂直的(與壓延面(XY面)平行)的結晶面的指數(hkl)，及與X軸垂直的(與YZ面平行)的結晶方向的指數[uvw]，以(hkl)及[uvw]的形式表示。此外，如(132)[6-43]或(231)[3-46]等，關於在銅合金的立方晶的對稱性之下等價的方位，以表示族群(總稱)的括弧記號，以{hkl}<uvw>表示。代表性的結晶方位，可舉出Brass方位{011}<211>、S方位{123}<634>、Copper方位{112}<111>、Goss方位{110}<001>、RDW方位{012}<100>、BR方位{236}<385>。在此，α-fiber係在
=0°~45°的範圍，在Goss方位~Brass方位、β-fiber係在
=45°~90°的範圍，在Brass方位~S方位-Copper方位，分別以連續變化的纖維集合組織存在。α-fiber係合金型的集合組織，β-fiber係純銅型的集合組織，該等2種集合組織群，通常僅單獨發展，但本發明的銅合金板材的合金成分，係純銅型與合金型的混合組織，此係將添加元素的Sn及Ni控制在既定的範圍內所得的組織。藉由使α-fiber與β-fiber均在既定的範圍內存在，可使RD與TD的楊氏係數高，且RD與TD的楊氏係數差(異向性)變小。
本發明的銅合金板材，與壓延時的壓延方向平行的方向為RD，板寬方向為TD，使上述RD的楊氏係數為ERD，上述TD的楊氏係數為ETD時，上述ERD及上述ETD均為120GPa以上，
且上述ERD對上述ETD的比(ERD/ETD)，以0.85以上為佳。RD的楊氏係數ERD及TD楊氏係數ETD的至少一方未滿120GPa，或者上述ERD對上述ETD的比(ERD/ETD)未滿0.85，則根據由銅合金板材採取既定形狀的樣品(例如接頭材料)的方向，有無法滿足彈簧特性等的要求特性之虞。
接著，以下說明本發明的銅合金板材的製造方法之一例。
本發明的銅合金板材的製造方法，係將銅合金素料熔解，鑄造(步驟1)；對所得鑄塊，以保持溫度800℃以上，進行保持時間1分鐘至10小時的均質化熱處理(步驟2)；之後，以合計加工率50%以上，壓延溫度500℃以上，進行壓延次數2次以上的熱間壓延(步驟3)；之後，進行以水冷進行急冷(步驟4)。之後，為去除表面的氧化膜，對壓延材的內外兩面，分別進行0.6mm以上的表面切削(步驟5)。之後，以合計加工率80%以上，進行第1冷間壓延(步驟6)；之後，以升溫速度10.0~60.0℃/分，到達溫度200~400℃，保持時間1時間~12小時，冷卻速度1.0~10.0℃進行第1退火(步驟7)；之後，以到達溫度800℃以下，及較第1退火步驟高的溫度條件，即到達溫度400~800℃，進行保持時間1秒~10分鐘的第2退火(步驟8)。接著，以壓延加工率20%以上，進行壓延次數2次以上的第2冷間壓延(步驟9)；之後，以到達溫度350~600℃，進行保持時間1秒~2小時的調質退火(步驟10)。如此，製作本發明的銅合金板材。
銅合金材料，係具有由含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，依據需要進一步
含有0.1~0.3mass%的Zn、0.005~0.2mass%的Fe及0.05~0.1mass%的Pb，且合計含有0.01~0.50mass%的Zn、Fe及Pb，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成。
在此，所謂「壓延加工率」，係將由壓延前的截面積減去壓延後的截面積之值除以壓延前的截面積乘以100，以百分比表示之值。即，以下式表示。
[壓延加工率]={([壓延前的斷面積]-[壓延後的斷面積])/[壓延前的斷面積]}×100(%)
在本發明，在上述製造方法中，特別重要的是，控制第1冷間壓延步驟(步驟6)及第1退火步驟(步驟7)。即，第1冷間壓延(步驟6)，為了得到本發明的組織，需壓延成合計加工率為80%以上。此外，為使壓延集合組織充分發展，將α-fiber與β-fiber的方位密度控制在適當的範圍內，第1退火步驟(步驟7)，需以升溫速度10.0~60.0℃/分，到達溫度200~400℃，保持時間1~12小時，冷卻速度1.0~10.0℃/分的條件，進行熱處理。在此，第1冷間壓延1(步驟6)的合計加工率未滿80%而過低，則在第1退火步驟(步驟7)的集合組織控制，方位隨機化，而有使α-fiber與β-fiber的方位密度低於既定範圍的傾向。此外，即使是第1冷間壓延步驟(步驟6)合計加工率為80%以上，第1退火步驟(步驟7)的升溫速度，到達溫度，保持時間及冷卻速度的至少一者在適當的範圍外時，亦同樣地有使集合組織控制方位隨機化，而有使α-fiber與β-fiber的方位密度低於既定的範圍的傾向。因此，在本發明，藉由將第1冷間壓延步驟(步驟6)與第1退火步驟(步驟7)的條件適當地調整而
製造，可得到目標的組織及特性。
以下，基於實施例更加詳細地說明本發明，惟本發明不應限定於該等。
本發明的實施例1~8及比較例1~7，係將以第1表所示組成分別含有Sn、Ni及P、以及按照需要添加的任意添加成分，而其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所組成的銅合金材料，以高周波熔煉爐熔解，鑄造(步驟1)得到鑄塊。對鑄塊，以保持溫度800℃以上，進行保持時間1分鐘至10小時的均質化熱處理(步驟2)，之後，以合計加工率50%以上，壓延溫度500℃以上，進行壓延次數2次以上的熱間壓延(步驟3)之後，進行以水冷的急冷(步驟4)。之後，為去除表面的氧化膜，對壓延材的內外兩面，分別進行0.6mm以上的表面切削(步驟5)。之後，以第1表所示加工率進行第1冷間壓延(步驟6)之後，以第1表所示熱處理條件進行第1退火(步驟7)；到達溫度400~800℃，進行保持時間1秒~10分鐘的第2退火(步驟8)。接著，以壓延加工率20%以上，進行壓延次數2次以上的第2冷間壓延(步驟9)；之後，以到達溫度350~600℃，進行保持時間1秒~2小時的調質退火[步驟10]。如此，製作本發明的銅合金板材。以各實施例、比較例的製造條件所得試驗材料的特性顯示於第2表。
對該等試驗材料進行下述特性調查。
α-fiber及β-fiber的方位密度，係以EBSD法，以測定面積128×104μm2(800μm×1600μm)，掃描步輻0.1μm的條件進行測定。為測定細微的結晶粒，掃描步輻以0.1μm步輻進行。在分析，係由128×104μm2的EBSD測定結果，分析確認ODF(方位分佈函數)及α-fiber、β-fiber。電子束係以掃描式電子顯微鏡的W燈絲的熱電子作為產生源，測定時的探針徑為約0.015μm。此外，EBSD法的測定裝置，使用(株式會社)TSL SOLUTIONS製OIM5.0(商品名)。再者，測定處，係在將板材的平面部，機械研磨、電解研磨處理的區域。再者，測定處，係沿著板材的板厚方向的5處以上，算出其平均方位密度。
試驗片，係由各試驗材料，對與壓延方向平行的方向RD、板寬方向TD(與壓延方向RD正交的方向)，分別採取寬度20mm、長度200mm的帶狀試驗片，在試驗片的長度方向以拉伸試驗機施加應力，算出形變與應力的比例常數。降伏時的形變量的80%的形變量作為最大變位量，施加該變位量10分之一的變位，由該10點的測定值，求取形變與應力的比例常數作為楊氏係數。
各試驗材料的導電率，係在保持在20℃(±0.5℃)的恆溫槽中，以四點探針法測量的比電阻的數值算出。再者，接頭間距離為100mm。板材的導電率為25%IACS以上時判斷為良好，未滿25%IACS時判斷為不良。
由第2表所示結果，可知實施例1~8，由於合金組
成、α-fiber(
=0°~45°)及β-fiber(
=45°~90°)的方位密度均在本發明的範圍內，故RD的楊氏係數ERD為125~151GPa、TD的楊氏係數ETD為129-158GPa，而均較120GPa高，且ERD/ETD比為0.85~0.99而為0.85以上，楊氏係數ERD/ETD的異向性小。另一方面，比較例1~7，由於合金組成、α-fiber(
=0°~45°)及β-fiber(
=45°~90°)的方位密度的數值範圍的下限值及上限值的至少1者在本發明的適當的範圍外，特別是比較例1、2、5及7，RD的楊氏係數ERD均較120GPa小，此外，比較例3~6，ERD/ETD比均較0.85小。
此外，第4圖係表示關於實施例1與比較例1，對在α-fiber的
(0~50°)的方位密度的變化之圖；第5圖係表示關於實施例1與比較例1，對在β-fiber的
(45~90°)的方位密度的變化之圖。由該等圖，可知相對於實施例1，在α-fiber(
=0°~45°)及β-fiber(
=45°~90°)的方位密度，均在本發明的範圍內，在比較例1，α-fiber(
=0°~45°)及β-fiber(
=45°~90°)的方位密度的數值範圍，均在本發明的範圍外。
根據本發明，可提供不依照由板材採取既定形狀的樣品(例如接頭材料)的方向，可穩定地得到彈簧特性等的要求特性的銅合金板材。特別是該銅合金板材，適於使用於電氣電子設備用部件、汽車用部件、例如連接器、導線架、散熱構件、繼電器、開關、插座等的部件。
Claims (4)
- 一種銅合金板材，其特徵在於：具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，為具有壓延集合組織的電氣電子設備用銅合金板材，上述壓延集合組織，滿足以EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(=0°~45°)的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內。
- 一種銅合金板材，其特徵在於：具有含有0.8~3.0mass%的Sn、0.1~1.0mass%的Ni及0.002~0.15mass%的P，進一步含有0.1~0.3mass%的Zn、0.005~0.2mass%的Fe及0.01~0.lmass%的Pb，且合計含有0.01~0.50mass%的Zn、Fe及Pb，其餘部分係由Cu及不可避免的雜質所構成的合金組成，為具有壓延集合組織的電氣電子設備用銅合金板材，上述壓延集合組織，滿足以EBSD的集合組織分析所得的α-fiber(=0°~45°)的方位密度在3.0以上25.0以下的範圍內，β-fiber(
=45°~90°)的方位密度在3.0以上30.0以下的範圍內。
- 如申請專利範圍第1或2項所述的銅合金板材，其中在壓延時，與壓延方向平行的方向設為RD，板寬方向設為TD，上述RD的楊氏係數設為ERD，上述TD的楊氏係數設為ETD 時，上述ERD及上述ETD均為120GPa以上，且上述ERD對上述ETD的比(ERD/ETD)為0.85以上。
- 一種銅合金板材的製造方法，其係製造申請專利範圍第1、2或3項所述的電氣電子設備用銅合金板材的方法，其特徵在於包含：對鑄造具有上述合金組成的銅合金所得的被壓延材進行均質化熱處理的均質化熱處理步驟；在該均質化熱處理步驟之後，對上述被壓延材進行熱間壓延的熱間壓延步驟；在該熱間壓延步驟之後進行冷卻的冷卻步驟；在該冷卻步驟之後，對上述被壓延材的兩面進行表面切削的表面切削步驟；在該表面切削步驟之後，進行合計加工率為80%以上的冷間壓延的第1冷間壓延步驟；在該第1冷間壓延步驟之後，以升溫速度10.0~60.0℃/分、到達溫度為200~400℃、保持時間為1~12小時、冷卻速度1.0~10.0℃/分的條件，進行熱處理的第1退火步驟；在該第1退火步驟之後，以到達溫度800℃以下且較第1退火步驟高的溫度條件，進一步施以熱處理的第2退火步驟；在該第2退火步驟之後，進一步進行冷間壓延的第2冷間壓延步驟；以及在該第2冷間壓延步驟之後，施以最終熱處理的調質退火步驟。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015-089868 | 2015-04-24 | ||
| JP2015089868 | 2015-04-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201704489A TW201704489A (zh) | 2017-02-01 |
| TWI698537B true TWI698537B (zh) | 2020-07-11 |
Family
ID=57143900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105112093A TWI698537B (zh) | 2015-04-24 | 2016-04-19 | 銅合金板材及其製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6162908B2 (zh) |
| KR (1) | KR102065998B1 (zh) |
| CN (1) | CN107406913B (zh) |
| TW (1) | TWI698537B (zh) |
| WO (1) | WO2016171054A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102334718B1 (ko) * | 2017-02-17 | 2021-12-06 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | 저항재용 구리 합금 재료 및 그 제조 방법, 및 저항기 |
| WO2018181593A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 古河電気工業株式会社 | 銅板付き絶縁基板用銅板材及びその製造方法 |
| JP7145847B2 (ja) * | 2017-04-26 | 2022-10-03 | 古河電気工業株式会社 | 銅合金板材およびその製造方法 |
| JP7233820B2 (ja) * | 2018-01-10 | 2023-03-07 | エセックス古河マグネットワイヤジャパン株式会社 | 絶縁電線 |
| TWI733089B (zh) * | 2018-03-13 | 2021-07-11 | 日商古河電氣工業股份有限公司 | 銅合金板材及其製造方法以及電氣電子機器用散熱零件及遮蔽殼 |
| CN110042274A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-23 | 陶大海 | 一种高弹性模量、抗应力松弛的铜合金及其制备方法 |
| CN110306077B (zh) * | 2019-07-24 | 2021-12-03 | 宁波兴业盛泰集团有限公司 | 一种电连接器用耐蚀铜合金及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006283060A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Dowa Mining Co Ltd | 銅合金材料およびその製造法 |
| TW200702458A (en) * | 2005-03-28 | 2007-01-16 | Sumitomo Metal Ind | Copper alloy and process for producing the same |
| WO2009019990A1 (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 銅合金板 |
| WO2012026611A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 古河電気工業株式会社 | 銅合金板材及びその製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3744810B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2006-02-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 端子・コネクタ用銅合金及びその製造方法 |
| JP5320541B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2013-10-23 | 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ | 電気・電子部品用銅合金材 |
| TWI539013B (zh) | 2010-08-27 | 2016-06-21 | Furukawa Electric Co Ltd | Copper alloy sheet and method of manufacturing the same |
| JP6140032B2 (ja) * | 2013-08-30 | 2017-05-31 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品 |
| JP6104200B2 (ja) | 2014-03-13 | 2017-03-29 | Ｊｘ金属株式会社 | 圧延銅箔、銅張積層板、並びにフレキシブルプリント基板及び電子機器 |
-
2016
- 2016-04-13 CN CN201680013249.3A patent/CN107406913B/zh active Active
- 2016-04-13 JP JP2016567434A patent/JP6162908B2/ja active Active
- 2016-04-13 KR KR1020177024430A patent/KR102065998B1/ko active IP Right Grant
- 2016-04-13 WO PCT/JP2016/061907 patent/WO2016171054A1/ja active Application Filing
- 2016-04-19 TW TW105112093A patent/TWI698537B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200702458A (en) * | 2005-03-28 | 2007-01-16 | Sumitomo Metal Ind | Copper alloy and process for producing the same |
| JP2006283060A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Dowa Mining Co Ltd | 銅合金材料およびその製造法 |
| WO2009019990A1 (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 銅合金板 |
| WO2012026611A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 古河電気工業株式会社 | 銅合金板材及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016171054A1 (ja) | 2016-10-27 |
| KR20170138391A (ko) | 2017-12-15 |
| CN107406913A (zh) | 2017-11-28 |
| CN107406913B (zh) | 2019-05-17 |
| KR102065998B1 (ko) | 2020-01-14 |
| TW201704489A (zh) | 2017-02-01 |
| JP6162908B2 (ja) | 2017-07-12 |
| JPWO2016171054A1 (ja) | 2017-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI698537B (zh) | 銅合金板材及其製造方法 | |
| JP4913902B2 (ja) | 電気・電子部品用銅合金材料の製造方法 | |
| WO2010047373A1 (ja) | 銅合金材料、電気電子部品および銅合金材料の製造方法 | |
| JP5619389B2 (ja) | 銅合金材料 | |
| CN111406122B (zh) | 铜合金板材及其制造方法以及电气电子设备用散热部件及屏蔽壳体 | |
| TWI582249B (zh) | Copper alloy sheet and method of manufacturing the same | |
| CN104718302B (zh) | 导电性和应力缓和特性优异的铜合金板 | |
| JP6296728B2 (ja) | 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 | |
| US20110038753A1 (en) | Copper alloy sheet material | |
| JP2013204079A (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金条及びその製造方法 | |
| JP2018016823A (ja) | 放熱部材用銅合金板材およびその製造方法 | |
| CN102471831A (zh) | 电子设备用铜合金及引线框材 | |
| JP2015000990A (ja) | 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 | |
| JP6047466B2 (ja) | 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 | |
| JP5449595B1 (ja) | 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 | |
| JP2017179407A (ja) | 銅合金板材およびコネクタならびに銅合金板材の製造方法 | |
| KR102499442B1 (ko) | 구리 합금 판재 및 그 제조 방법 | |
| JP6712880B2 (ja) | 銅合金板材およびその製造方法 | |
| US20170096725A1 (en) | Cu-Co-Ni-Si Alloy for Electronic Components | |
| JP2017089011A (ja) | 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 | |
| JP2013082968A (ja) | 銅合金板条およびその製造方法 | |
| KR20240137545A (ko) | 구리 합금 판재 및 그 제조 방법 | |
| JP2017115249A (ja) | 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 |