TWI740610B - 均溫板用鈦銅合金板及均溫板 - Google Patents
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Abstract
本發明的均溫板用鈦銅合金板含有2.0～5.0質量%的Ti、合計未達0.05質量%的選自由Fe、Co、Mg、Si、Ni、Cr、Zr、Mo、V、Nb、Mn、B、P及Al所組成的群中的1種以上元素，剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成。
Description
本發明涉及一種均溫板用鈦銅合金板及均溫板。
於筆記型電腦、平板終端、智慧手機等移動設備中，作為用來對CPU等所產生的熱進行散熱的零件，均溫板備受關注。均溫板也稱為平板型熱管，能夠藉由封入殼體的空腔內的工作液的蒸發、冷凝循環而使熱轉移。
均溫板通常具備：由上板及底板構成的殼體、配置在殼體內的內部零件（例如，稱為毛細結構芯的毛細管構造、或用來從內側支撐殼體的支撐體等）、及封入殼體內的工作液。具有這種構造的均溫板利用如下方式製造，即，藉由硬焊或擴散接合等將構成殼體的上板與底板之間、及殼體與內部零件之間接合後，將殼體內除氣而成為低真空，然後將工作液封入殼體的空腔內，藉由填隙加工或焊接等將殼體密封。
作為構成均溫板殼體的上板及底板，已知使用銅板或銅合金板等各種金屬板。例如，專利文獻1中，為了抑制因藉由硬焊或擴散接合等進行接合時的熱處理導致殼體軟化而變形，提出使用銅合金板，該銅合金板含有0.2～0.95質量%的Ni、0.05～0.8質量%的Fe、0.03～0.2質量%的P，剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成，Ni及Fe的合計含量為0.25～1.0質量%，P的含量相對於Ni及Fe的合計含量的比率為2～10。另外，專利文獻2中，出於與上述相同的目的，提出使用含有0.05～0.5質量%的Mg，且剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成的銅合金板。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6446007號公報
[專利文獻2]日本專利第6446011號公報
[發明要解決的課題]
近年來，隨著移動設備的小型化及輕量化發展，對移動設備中使用的均溫板的薄型化的需求也增大。為了將均溫板薄型化，考慮降低構成均溫板殼體的上板及底板的厚度，但若降低厚度，則無法充分確保強度。尤其，均溫板的殼體是藉由利用硬焊或擴散接合等將上板與底板之間接合而形成，因此強度容易因接合時的熱處理而下降。關於專利文獻1及2中記載的銅合金，雖有記載熱處理後的強度良好，但該強度並不充分，特別是在降低厚度的情況下，不能說具有充分的強度。
本發明的實施形態是為了解決如上所述的問題而完成，目的在於提供一種均溫板用鈦銅合金板，其能夠藉由硬焊或擴散接合等接合，且即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也具有良好的強度。
另外，本發明實施形態的目的在於提供一種能夠確保強度並且可薄型化的均溫板。
[解決課題的技術手段]
本發明人等為了解決上述問題而經潛心研究後，結果得出如下見解：若將均溫板薄型化，則對殼體的熱阻的貢獻變小，因此提高殼體的熱導率並不重要。基於該見解進行了材料的研究，結果發現，鈦銅合金板具有適用於均溫板的特性，從而達成本發明的實施形態。
即，本發明的實施形態涉及一種均溫板用鈦銅合金板，其含有2.0～5.0質量%的Ti、合計未達0.05質量%的選自由Fe、Co、Mg、Si、Ni、Cr、Zr、Mo、V、Nb、Mn、B、P及Al所組成的群中的1種以上元素，剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成。
另外，本發明的實施形態涉及一種均溫板，其具備所述均溫板用鈦銅合金板。
進而，本發明的實施形態涉及一種均溫板，其具備上板、底板、及封入形成於所述上板與底板之間的空腔內的工作液，所述上板及所述底板由所述均溫板用鈦銅合金板形成，所述上板的周緣部藉由擴散接合或硬焊而與所述底板接合。
[發明的效果]
根據本發明的實施形態，可提供一種均溫板用鈦銅合金板，其能夠藉由硬焊或擴散接合等進行接合，且即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也具有良好的強度。
另外，根據本發明的實施形態，可提供一種能夠確保強度並且可薄型化的均溫板。
以下，具體地對本發明較佳的實施形態進行說明，但本發明不應被限定於這些實施形態加以解釋，只要不脫離本發明的主旨，則可基於該行業者的知識進行各種變更、改良等。該實施形態中揭示的多個構成要素可藉由適當的組合形成各種發明。例如，可從該實施形態所示的所有構成要素中刪除若干構成要素，也可適當組合不同實施形態的構成要素。
本發明實施形態的均溫板用鈦銅合金板（以下有時簡稱為「鈦銅合金板」）具有如下合金組成：含有2.0～5.0質量%的Ti、合計未達0.05質量%的選自由Fe、Co、Mg、Si、Ni、Cr、Zr、Mo、V、Nb、Mn、B、P及Al所組成的群中的1種以上元素，剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成。
（1）合金組成
本發明實施形態的鈦銅合金板含有2.0～5.0質量%的Ti。藉由將Ti濃度控制在這種範圍內，能夠於固溶處理中使Ti固溶到Cu基質中，並於時效處理中使微細的析出物分散於合金中。尤其，若Ti濃度為2.0質量%以上，則促進析出物的析出，提高強度，因此即便對鈦銅合金板進行接合時的熱處理或厚度的降低，也能夠確保高強度。另外，藉由將Ti濃度設為5.0質量%以下，加工性提高，於熱軋時材料不易破裂。考慮到強度及加工性的平衡，Ti濃度較佳為2.5～4.5質量%，更佳為3.0～4.5質量%。
本發明實施形態的鈦銅合金板含有合計未達0.05質量%的選自由Fe、Co、Mg、Si、Ni、Cr、Zr、Mo、V、Nb、Mn、B、P及Al所組成的群中的1種以上元素（以下稱為「第三元素」）。藉由將第三元素的合計濃度控制為未達0.05質量%，加工性的提高效果變大，於軋製時材料不易破裂。就充分地獲得加工性的提高效果的觀點來說，第三元素的合計濃度較佳為未達0.03質量%，更佳為未達0.01質量%。
關於本發明實施形態的鈦銅合金板，剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成。此處，本說明中的「不可避免的雜質」是指H、O等不易去除的成分。不可避免的雜質於熔製原料的階段中不可避免地混入。
（2）金屬組織
本發明實施形態的鈦銅合金板的金屬組織無特別限定，於以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，在與軋製方向平行的剖面的組織觀察中，平均結晶粒徑較佳為2000 μm以下，更佳為1000 μm以下。藉由將平均結晶粒徑控制在2000 μm以下，能夠均衡地提高強度、填隙加工或彎曲加工等要求的加工性等特性。例如，若平均結晶粒徑超過2000 μm，則於均溫板的製造中進行填隙加工時存在產生破裂的情況。
此處，平均結晶粒徑可依照基於JIS H0501：1986的切割法進行測定。
另外，以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻的條件，係假定在均溫板的製造中藉由擴散接合或硬焊將鈦銅合金接合時的條件者。
（3）維氏硬度
本發明實施形態的鈦銅合金板的維氏硬度無特別限定，以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，與軋製方向平行的剖面的維氏硬度較佳為150以上，更佳為200以上。藉由將維氏硬度控制在150以上，即便進行接合時的熱處理或厚度的降低，也能夠確保高強度。
維氏硬度可使用維氏硬度試驗機進行測定。
（4）0.2%保證應力
本發明實施形態的鈦銅合金板的0.2%保證應力無特別限定，以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力較佳為400 MPa以上，更佳為450～800 MPa。藉由將0.2%保證應力控制在400 MPa以上，即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也能夠確保高強度。但若0.2%保證應力過高，則有時於填隙加工中產生破裂，因此較理想為控制在800 MPa以下。
0.2%保證應力可依照JIS Z2241：2011進行測定。
本發明實施形態的鈦銅合金板較佳以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力相對於以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻前與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力的比（以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力/以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻前與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力）為0.3以上，更佳為0.35～1.0。若為這種範圍的比，則可視作以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻前後的強度降低相對較少。
（5）拉伸強度
本發明實施形態的鈦銅合金板的拉伸強度無特別限定，以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，與軋製方向平行的方向的拉伸強度較佳為450 MPa以上，更佳為500～800 MPa。藉由將拉伸強度控制在這種範圍內，即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也能夠確保高強度。
（6）斷裂伸長率
本發明實施形態的鈦銅合金板的斷裂伸長率無特別限定，與軋製方向平行的方向的斷裂伸長率較佳為1%以上，更佳為5～30%。藉由將斷裂伸長率控制在這種範圍內，對構成均溫板殼體的上板及底板的加工性提高。
另外，關於本發明實施形態的鈦銅合金板，以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，與軋製方向平行的方向的斷裂伸長率較佳為5%以上，更佳為7～30%。藉由將斷裂伸長率控制在這種範圍內，填隙加工時的加工性變得良好。
（7）導電率
本發明實施形態的鈦銅合金板的導電率無特別限定，可較低。尤其，若將均溫板薄型化，則對殼體的熱阻的貢獻變小，因此，即便導電率低，對均溫板散熱特性的影響亦小。
（8）厚度
本發明實施形態的鈦銅合金板的厚度無特別限定，較佳為0.01～0.5 mm，更佳為0.05～0.4 mm。藉由將厚度控制在這種範圍內，能夠降低殼體中使用的鈦銅合金的厚度，因此能夠將均溫板薄型化。
（9）製造方法
對本發明實施形態的鈦銅合金板的較佳製造例的每個步驟進行說明。
＜鑄錠的製造＞
利用熔解及鑄造進行的鑄錠的製造基本是在真空中或非活性氣體環境中進行。若在熔解中存在添加元素的熔解殘留物，則無法對強度的提高起到有效的作用。因此，為了消除熔解殘留物，需要添加Fe或Cr等高熔點元素後充分地進行攪拌，然後保持一定時間。另一方面，Ti相對較容易熔解在Cu中，因此在除Ti以外的元素熔解後添加即可。因此，較理想為於Cu中，以含有合計0.05～0.5質量%的方式添加選自由Fe、Co、Mg、Si、Ni、Cr、Zr、Mo、V、Nb、Mn、B、P及Al所組成的群中的1種以上元素後，以含有2.0～5.0質量%的方式添加Ti，來製造鑄錠。
＜均質化退火及熱軋＞
製造鑄錠時產生的凝固偏析或結晶物較粗大，因此較理想為藉由均質化退火盡可能使其固溶於母相而變小，並盡可能消除。其原因在於，在防止彎曲破裂上具有效果。具體來說，較佳在鑄錠的製造步驟後，加熱至900～970℃，進行3～24小時的均質化退火，繼而實施熱軋。為了防止液體金屬脆性，較佳將熱軋前及熱軋中的溫度設為960℃以下，且將從原厚度到整體的軋縮率為90%的行程中的溫度設為900℃以上。
較佳在熱軋後再次實施均質化退火。其原因在於，使在熱軋中析出的第二相粒子再次固溶。關於其條件，加熱至900～970℃，進行3～24小時的均質化退火，繼而進行水冷即可。在不實施該步驟的情況下，即便適當實施固溶處理及其後的步驟，也難以獲得期望的特性。
＜第一固溶處理＞
其後，較佳在適當反復進行冷軋與退火後進行第一固溶處理。此處，預先進行固溶的理由是為了減輕最終的固溶處理中的負擔。即，在最終的固溶處理中，由於並非是用來使第二相粒子固溶的熱處理，而是已經固溶，所以只要一面維持該狀態一面僅引起再結晶即可，因此進行輕度的熱處理即可。具體來說，第一固溶處理只要將加熱溫度設為850～900℃，且進行2～10分鐘即可。較佳為此時的升溫速度及冷卻速度盡可能快，此處是使第二相粒子不析出。此外，也可不進行第一固溶處理。
＜中間軋製＞
最終的固溶處理前的中間軋製中的軋縮率越高，則越能夠將最終的固溶處理中的再結晶粒控制得均勻且微細。因此，中間軋製的軋縮率較佳為70～99%。軋縮率以｛（（軋製前的厚度－軋製後的厚度）/軋製前的厚度）×100%｝定義。
＜最終的固溶處理＞
在最終的固溶處理中，較理想為使析出物完全固溶，但若高溫加熱至完全消失，則結晶粒容易粗大化，因此將加熱溫度設為第二相粒子組成的固溶極限附近的溫度（在Ti的添加量為2.0～5.0質量%的範圍內，Ti的固溶極限與添加量相等的溫度為730～850℃左右，例如Ti的添加量為3.0質量%時為800℃左右）。並且，若快速加熱至該溫度，並藉由水冷等也加快冷卻速度，則粗大的第二相粒子的產生得以抑制。因此，典型來說，加熱至相對於730～850℃的Ti的固溶極限與添加量相同的溫度－20℃～＋50℃的溫度，更典型來說，加熱至比730～850℃的Ti的固溶極限與添加量相同的溫度高0～30℃的溫度，較佳為高0～20℃的溫度。
另外，最終的固溶處理中的加熱時間越短，則越能夠抑制結晶粒的粗大化。加熱時間例如能夠設為30秒～10分鐘，典型來說可設為1分鐘～8分鐘。若即便在該時點產生第二相粒子，也會微細且均勻地分散，則對強度與彎曲加工性幾乎無害。但粗大的結晶粒在最終的時效處理中有進一步生長的傾向，因此，即便在該時點產生第二相粒子，也必須盡可能減少、減小。
＜時效處理＞
繼最終的固溶處理之後，進行時效處理。此處的時效處理較理想為在比一般的時效處理更低溫更短時間內實施。具體來說，較佳按照式（1）的材料溫度及加熱時間的關係進行時效處理，更佳按照式（2）的材料溫度及加熱時間的關係進行時效處理，進而更佳按照式（3）的材料溫度及加熱時間的關係進行時效處理。
式（1）：-13x＋6500≦y≦-13x＋8900
式（2）：-13x＋6700≦y≦-13x＋8700
式（3）：-13x＋6900≦y≦-13x＋8500
（式中，x表示材料溫度（℃），y表示加熱時間（秒），350≦x≦650，1≦y≦3600）
為了抑制氧化被膜的產生，時效處理較佳在Ar、N2
、H2
等非活性環境下進行。若材料溫度超過650℃，或時效處理時間超過3600秒，則時效處理的第二相粒子析出於材料表面而難以獲得期望的特性。
＜最終的冷軋＞
在所述時效處理後進行最終的冷軋。藉由最終的冷加工能夠提高鈦銅合金板的強度，但為了獲得高強度與彎曲加工性的均衡，較佳將軋縮率設為5～50%，更佳設為20～40%。
＜最終的時效處理＞
繼最終的冷軋之後，進行最終的時效處理。此處的時效處理也較理想為在比一般的時效處理更低溫更短時間內實施。具體來說，較佳按照式（1）的材料溫度及加熱時間的關係進行時效處理，更佳按照式（2）的材料溫度及加熱時間的關係進行時效處理，進而更佳按照式（3）的材料溫度及加熱時間的關係進行時效處理。
式（1）：-13x＋6500≦y≦-13x＋8900
式（2）：-13x＋6700≦y≦-13x＋8700
式（3）：-13x＋6900≦y≦-13x＋8500
（式中，x表示材料溫度（℃），y表示加熱時間（秒），350≦x≦650，1≦y≦3600）
為了抑制氧化被膜的產生，時效處理較佳在Ar、N2
、H2
等非活性環境下進行。若材料溫度超過650℃，或時效處理時間超過3600秒，則時效處理的第二相粒子析出於材料表面而難以獲得期望的特性。
此外，在所述各步驟之間，可適當進行用來去除表面的氧化銹皮的研削、研磨、珠粒噴擊酸洗等步驟。
以上述方式製造的本發明實施形態的鈦銅合金板能夠藉由硬焊或擴散接合等進行接合，且即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也具有良好的強度，因此能夠用作均溫板的構成構件（特別是構成殼體的上板及底板）。
其次，對本發明實施形態的均溫板進行說明。
圖1是本發明實施形態的均溫板的剖面示意圖。
圖1中，均溫板1具備上板2、底板3、及封入形成於上板2與底板3之間的空腔內的工作液4。另外，在空腔內設置有稱為毛細結構芯的毛細管構造5、用來從內側支撐由上板2及底板3構成的殼體的支撐體6。
構成殼體的上板2及底板3由所述鈦銅合金板形成。另外，上板2的周緣部藉由擴散接合或硬焊而與底板3接合，上板2及底板3以在它們之間形成空腔的方式被預先加工。
所述鈦銅合金板在均溫板1的製造中，能夠藉由硬焊或擴散接合等進行接合，且即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也具有良好的強度，因此，能夠確保均溫板1的強度並且可薄型化。
作為工作液4、毛細管構造5及支撐體6，無特別限定，可使用該技術領域中公知者。
具有如上所述的構造的均溫板1可以如下方式製造。首先，藉由硬焊或擴散接合等將構成殼體的上板2與底板3之間、或殼體與毛細管構造5及支撐體6之間接合。此時，設置用來將殼體內除氣的除氣口及用來將工作液4封入殼體的空腔內的封入口。其次，藉由真空泵從除氣口將殼體內除氣而成為低真空，將工作液4從封入口封入殼體的空腔內。其後，藉由填隙加工或焊接等堵住除氣口及封入口，藉此密封殼體即可。
均溫板1能夠用於散熱器的基底部分、或散熱板等設置困難的薄空間的散熱。
在將均溫板1用於散熱器的基底部分的情況下，例如，在上板2側配置散熱器，在底板3側配置CPU等熱源。於均溫板1中，若工作液4受到熱源加熱，則工作液4吸收潛熱而蒸發。蒸氣擴散至密閉空間內，若到達與散熱器相接的上板2側的面，則受到冷卻，釋放潛熱並返回到液體。返回到液體的工作液4由於毛細管現象而經由毛細管構造5移動。毛細管構造5具有將工作液4向熱源方向引導般的形狀，再次重複工作液4進行吸熱而蒸發這一循環。藉此，能夠效率佳地將從熱源產生的熱向散熱器散熱。
[實施例]
以下，藉由實施例更具體地對本發明的實施形態進行說明，但本發明不受這些實施例任何限定。
（實施例1：鈦銅合金板）
首先，利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加3.2質量%的Ti。在也充分地考慮添加後的保持時間以不產生添加元素的熔解殘留物後，將該等在Ar環境下注入到鑄模，製造約2 kg的鑄錠。
其次，對所述鑄錠進行以950℃加熱3小時的均質化退火後，以900～950℃進行熱軋，繼而實施以950℃加熱3小時的均質化退火及水冷，獲得板厚15 mm的熱軋板。藉由端面切削進行除銹皮後，進行冷軋而形成條材的板厚（2 mm），對條材進行第一固溶處理。第一固溶處理的條件設為以850℃加熱10分鐘，其後進行水冷。繼而，根據最終冷軋中的軋縮率及成品板厚的條件調整軋縮率，進行中間冷軋後，插入能夠快速加熱的退火爐，進行最終的固溶處理，其後，進行水冷。此時的加熱條件設為以800℃加熱10分鐘。繼而，在Ar環境中以400℃進行3小時的時效處理。藉由酸洗進行除銹皮後，以軋縮率25%進行最終冷軋而形成0.1 mm的板厚，最後以300℃進行3小時的時效處理，獲得試驗片（3.2Ti）。
（實施例2：鈦銅合金板）
首先，利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加3.2質量%的Ti及0.02質量%的Al。在也充分地考慮添加後的保持時間以不產生添加元素的熔解殘留物後，將該等在Ar環境下注入到鑄模，製造約2 kg的鑄錠。
其次，對所述鑄錠進行以950℃加熱3小時的均質化退火後，以900～950℃進行熱軋，繼而實施以950℃加熱3小時的均質化退火及水冷，獲得板厚15 mm的熱軋板。藉由端面切削進行除銹皮後，進行冷軋而形成條材的板厚（2 mm），對條材進行第一固溶處理。第一固溶處理的條件設為以850℃加熱10分鐘，其後進行水冷。繼而，根據最終冷軋中的軋縮率及成品板厚的條件調整軋縮率，進行中間冷軋後，插入能夠快速加熱的退火爐，進行最終的固溶處理，其後，進行水冷。此時的加熱條件設為以800℃加熱10分鐘。繼而，在Ar環境中以420℃進行60分鐘的時效處理。藉由酸洗進行除銹皮後，以軋縮率25%進行最終冷軋而形成0.15 mm的板厚，最後以400℃進行30秒的時效處理，獲得試驗片（3.2Ti-0.02Al）。
（實施例3：鈦銅合金板）
利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加2.1質量%的Ti，製造鑄錠，除此以外，以與實施例2相同的條件獲得試驗片（2.1Ti）。
（實施例4：鈦銅合金板）
利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加4.8質量%的Ti及0.04質量%的B，製造鑄錠，除此以外，以與實施例1相同的條件獲得試驗片（4.8Ti-0.04B）。
（實施例5：鈦銅合金板）
利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加3.2質量%的Ti及0.04質量%的Fe，製造鑄錠，除此以外，以與實施例2相同的條件獲得試驗片（3.2Ti-0.04Fe）。
（實施例6：鈦銅合金板）
利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加3.2質量%的Ti、0.002質量%的Co、0.002質量%的Mg、0.01質量%的Si、0.005質量%的Ni、0.004質量%的Cr、0.002質量%的Zr、0.005質量%的Mo、0.001質量%的V、0.0004質量%的Nb、0.005質量%的Mn及0.001質量%的P，製造鑄錠，除此以外，以與實施例2相同的條件獲得試驗片（3.2Ti-0.002Co-0.002Mg-0.01Si-0.005Ni-0.004Cr-0.002Zr-0.005Mo-0.001V-0.0004Nb-0.005Mn-0.001P）。
（比較例1：卡遜合金板）
首先，利用高頻熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加1.9質量%的Co、0.44質量%的Si。在也充分地考慮添加後的保持時間以不產生添加元素的熔解殘留物後，將該等在Ar環境下注入到鑄模，製造約2 kg的鑄錠。
其次，對所述鑄錠以950℃加熱3小時，熱軋至規定的厚度，並立即進行水冷。利用研磨機去除因熱軋而生成的氧化銹皮。研削量設為每單面0.5 mm。接下來，以總加工度（R）95%、每1行程的加工度（rave
）20%進行冷軋。接下來，將試樣插入調整至920℃的電爐，保持60秒後，放入水槽進行冷卻。接下來，以加工度70%進行冷軋至0.25 mm的厚度。將試樣插入調整至900℃的電爐並保持10秒，進行以上固溶處理後，將試樣放入水槽進行冷卻。接下來，使用電爐進行在Ar環境中以450℃加熱5小時的時效處理。接下來，從0.25 mm以加工度20%進行冷軋至0.20 mm。接下來，將試樣插入調整至400℃的電爐，保持10秒後，將試樣放置在大氣中進行冷卻，獲得試驗片（1.9Co-0.44Si）。
（比較例2：精銅板）
將JIS H3100：2012中規定的精銅板（板厚0.1 mm）用作試驗片。
（比較例3：卡遜合金板）
首先，利用高頻熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加3.8質量%的Ni、0.8質量%的Si、0.13質量%的Mn、0.1質量%的Mg。在也充分地考慮添加後的保持時間以不產生添加元素的熔解殘留物後，將該等在Ar環境下注入到鑄模，製造約2 kg的鑄錠。
其次，對所述鑄錠以950℃加熱3小時，熱軋至規定的厚度，並立即進行水冷。利用研磨機去除因熱軋而生成的氧化銹皮。研削量設為每單面0.5 mm。接下來，以總加工度（R）80%、每1行程的加工度（rave
）20%進行冷軋。接下來，將試樣插入調整至750℃的電爐，保持90秒後，放入水槽進行冷卻。接下來，以加工度75%進行冷軋至0.25 mm的厚度。將試樣插入調整至880℃的電爐並保持10秒，進行以上固溶處理後，將試樣放入水槽進行冷卻。接下來，使用電爐進行在Ar環境中以450℃加熱5小時的時效處理。接下來，從0.25 mm以加工度20%進行冷軋至0.20 mm。接下來，將試樣插入調整至400℃的電爐，保持10秒後，將試樣放置在大氣中進行冷卻，獲得試驗片（3.8Ni-0.8Si-0.13Mn-0.1Mg）。
（比較例4：卡遜合金板）
首先，利用高頻熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加1.95質量%的Ni、1.1質量%的Co、0.67質量%的Si、0.11質量%的Cr。在也充分地考慮添加後的保持時間以不產生添加元素的熔解殘留物後，將該等在Ar環境下注入到鑄模，製造約2 kg的鑄錠。
其次，對所述鑄錠以950℃加熱3小時，熱軋至規定的厚度，並立即進行水冷。利用研磨機去除因熱軋而生成的氧化銹皮。研削量設為每單面0.5 mm。接下來，以總加工度（R）75%、每1行程的加工度（rave
）15%進行冷軋。接下來，將試樣插入調整至900℃的電爐，保持60秒後，放入水槽進行冷卻。接下來，以加工度85%進行冷軋至0.25 mm的厚度。將試樣插入調整至800℃的電爐並保持10秒，進行以上固溶處理後，將試樣放入水槽進行冷卻。接下來，使用電爐進行在Ar環境中以450℃加熱5小時的時效處理。接下來，從0.25 mm以加工度20%進行冷軋至0.20 mm。接下來，將試樣插入調整至400℃的電爐，保持10秒後，將試樣放置在大氣中進行冷卻，獲得試驗片（1.95Ni-1.1Co-0.67Si-0.11Cr）。
（比較例5：卡遜合金板）
首先，利用高頻熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加1.5質量%的Ni、1.1質量%的Co、0.67質量%的Si、0.05質量%的Mg。在也充分地考慮添加後的保持時間以不產生添加元素的熔解殘留物後，將該等在Ar環境下注入到鑄模，製造約2 kg的鑄錠。
其次，對所述鑄錠以950℃加熱3小時，熱軋至規定的厚度，並立即進行水冷。利用研磨機去除因熱軋而生成的氧化銹皮。研削量設為每單面0.5 mm。接下來，以總加工度（R）75%、每1行程的加工度（rave
）20%進行冷軋。接下來，將試樣插入調整至800℃的電爐，保持120秒後，放入水槽進行冷卻。接下來，以加工度70%進行冷軋至0.25 mm的厚度。將試樣插入調整至800℃的電爐並保持10秒，進行以上固溶處理後，將試樣放入水槽進行冷卻。接下來，使用電爐進行在Ar環境中以450℃加熱5小時的時效處理。接下來，從0.25 mm以加工度20%進行冷軋至0.20 mm。接下來，將試樣插入調整至400℃的電爐，保持10秒後，將試樣放置在大氣中進行冷卻，獲得試驗片（1.5Ni-1.1Co-0.67Si-0.05Mg）。
（比較例6：鈦銅合金板）
利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加1.8質量%的Ti，而製造鑄錠，除此以外，以與實施例2相同的條件獲得試驗片（1.8Ti：剩餘部分為銅及不可避免的雜質）。
（比較例7：鈦銅合金板）
利用真空熔解爐熔解電解銅2.5 kg，添加5.2質量%的Ti，而製造鑄錠，除此以外，以與實施例2相同的條件獲得試驗片（5.2Ti：剩餘部分為銅及不可避免的雜質）。
對以上製作的試驗片進行如下評估。
（1）接合性的評估
將以上製作的試驗片切割成15 mm×15 mm。將經切割的3個試驗片3塊重疊，夾在治具而固定，在以0.9 MPa的應力緊固的狀態下放入至管狀爐。然後，分別在氫氣環境下及氮氣環境下以800℃進行1小時的熱處理後，進行空氣冷卻，藉此實施模仿擴散接合的熱處理（退火），獲得試驗片複合體。
接下來，對以上獲得的試驗片複合體進行自由落體試驗及光學顯微鏡觀察（1000倍）。關於自由落體試驗，係在不指定角度地使試驗片複合體從30 cm的高度自由落體到瀝青上100次的情況下，評估試驗片是否剝離。另外，關於光學顯微鏡觀察，則是利用光學顯微鏡（1000倍）對試驗片間進行剖面觀察，藉此評估是否已擴散接合。這些評估基準設為如下。
A：在自由落體試驗中，試驗片未剝離，並且在光學顯微鏡觀察中，試驗片間未產生間隙，認為擴散接合良好。
B：在自由落體試驗中，試驗片未剝離，但在光學顯微鏡觀察中，試驗片間產生間隙，認為擴散接合不充分。
C：即便進行所述熱處理，試驗片彼此也不接合，或在自由落體試驗中，試驗片剝離。
另外，將此評估中拍攝的顯微鏡照片的代表例表示於圖2～4。圖2是評估結果為A的實施例1的試驗片複合體的光學顯微鏡照片，圖3是評估結果為C的比較例1的試驗片複合體的光學顯微鏡照片，圖4是評估結果為B的比較例4的試驗片複合體的光學顯微鏡照片。
（2）平均結晶粒徑
將以上製作的試驗片在氫氣環境下以800℃進行1小時的熱處理後，進行空氣冷卻，藉此實施模仿擴散接合的熱處理（退火）。針對該試驗片，對平均結晶粒徑進行評估。平均結晶粒徑是藉由對與軋製方向平行的剖面進行研磨後進行蝕刻，利用光學顯微鏡觀察其表面，以JIS H0501：1986的切割法來測定100個以上結晶粒的粒徑而求出。此外，對在氮氣環境下進行熱處理後的試驗片也進行了相同的評估，但平均結晶粒徑的值與在氫氣環境下進行熱處理後的試驗片相同程度。
（3）維氏硬度（HV）
將以上製作的試驗片在氫氣環境下以800℃進行1小時的熱處理後，進行空氣冷卻，藉此實施模仿擴散接合的熱處理（退火）。針對該試驗片，使用維氏硬度試驗機對維氏硬度進行了測定。此外，對在氮氣環境下進行熱處理後的試驗片也進行了相同的評估，但維氏硬度的值與在氫氣環境下進行熱處理後的試驗片相同程度。
（4）0.2%保證應力（YS）、斷裂伸長率（EL）及拉伸強度（TS）
將以上製作的試驗片在氫氣環境下以800℃進行1小時的熱處理後，進行空氣冷卻，藉此實施模仿擴散接合的熱處理（退火）。針對該熱處理前後的試驗片，製作JIS13B號試驗片，依照JIS Z2241：2011，使用拉伸試驗機對與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力、斷裂伸長率及拉伸強度進行了測定。此外，關於拉伸強度（TS），僅對熱處理後的試驗片進行了測定。此外，對在氮氣環境下進行熱處理後的試驗片也進行了相同的評估，但0.2%保證應力、斷裂伸長率及拉伸強度的值與在氫氣環境下進行熱處理後的試驗片相同程度。
（5）導電率（EC）
將以上製作的試驗片在氫氣環境下以800℃進行1小時的熱處理後，進行空氣冷卻，藉此實施模仿擴散接合的熱處理（退火）。針對該試驗片，依照JIS H0505：1975，藉由使用雙電橋的四端子法測定導電率。此外，對在氮氣環境下進行熱處理後的試驗片也進行了相同的評估，但導電率的值與在氫氣環境下進行熱處理後的試驗片相同程度。
將所述各評估結果表示於表1。
[表1]
| 接合性 | 平均結晶粒徑（μm） | 維氏硬度 | 0.2%保證應力（MPa） | 斷裂伸長率（%） | 拉伸強度（MPa） | 導電率 （%IACS） | ||||
| 熱處理後 | 熱處理前 | 熱處理後 | 比1 ） | 熱處理前 | 熱處理後 | 熱處理後 | 熱處理後 | |||
| 實施例1 | A | 550 | 222 | 1382 | 520 | 0.38 | 0.5 | 8.8 | 642 | 13.1 |
| 實施例2 | A | 900 | 227 | 806 | 567 | 0.70 | 21.6 | 11.0 | 695 | 12.9 |
| 實施例3 | A | 950 | 201 | 750 | 510 | 0.68 | 22.0 | 9.5 | 640 | 17.5 |
| 實施例4 | A | 520 | 290 | 1500 | 550 | 0.37 | 15.0 | 10.5 | 720 | 10.5 |
| 實施例5 | A | 850 | 230 | 815 | 570 | 0.70 | 18.5 | 14.1 | 700 | 13.1 |
| 實施例6 | A | 900 | 215 | 800 | 550 | 0.69 | 22.0 | 10.5 | 685 | 13.5 |
| 比較例1 | C | 300 | 71 | 450 | 88 | 0.20 | 17.0 | 34.0 | 272 | 32.7 |
| 比較例2 | A | 1500 | 50 | 448 | 39 | 0.09 | 4.0 | 13.0 | 148 | 99.4 |
| 比較例3 | C | 40 | 118 | 933 | 185 | 0.20 | 3.0 | 28.0 | 400 | 20.8 |
| 比較例4 | B | 30 | 91 | 845 | 176 | 0.21 | 2.2 | 25.0 | 383 | 27.4 |
| 比較例5 | B | 40 | 84 | 820 | 171 | 0.21 | 3.1 | 24.0 | 365 | 28.6 |
| 比較例6 | B | 1020 | 195 | 700 | 490 | 0.70 | 18.0 | 26.0 | 510 | 18.1 |
| 比較例7 | B | 在熱軋中產生了破裂，因此未進行測定。 | ||||||||
| 1）熱處理後的0.2%保證應力相對於熱處理前的0.2%保證應力的比。 |
如表1所示，實施例1～6的鈦銅合金板的接合性良好，與比較例1～5的各金屬板相比，熱處理後的維氏硬度、0.2%保證應力及拉伸強度較高。另一方面，比較例6的鈦銅合金板由於Ti的含量過少，因此熱處理後的維氏硬度、0.2%保證應力及拉伸強度變低。另外，比較例7的鈦銅合金板由於Ti的含量過多，所以在熱軋中產生了破裂。
由以上結果可知，若根據本發明的實施形態，可提供一種均溫板用鈦銅合金板，其能夠藉由硬焊或擴散接合等進行接合，且即便進行接合時的熱處理及厚度的降低，也具有良好的強度。另外，若根據本發明的實施形態，可提供一種能夠確保強度並且可薄型化的均溫板。
1:均溫板
2:上板
3:底板
4:工作液
5:毛細管構造
6:支撐體
[圖1]是本發明實施形態的均溫板的剖面示意圖。
[圖2]是實施例1的試驗片複合體的光學顯微鏡照片。
[圖3]是比較例1的試驗片複合體的光學顯微鏡照片。
[圖4]是比較例4的試驗片複合體的光學顯微鏡照片。
Claims (7)
- 一種均溫板用鈦銅合金板，其含有2.0~5.0質量%的Ti、合計未達0.05質量%的選自由Fe、Co、Mg、Si、Ni、Cr、Zr、Mo、V、Nb、Mn、B、P及Al所組成的群中的1種以上元素，剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成，在以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，與軋製方向平行的剖面的維氏硬度為150以上。
- 如請求項1之均溫板用鈦銅合金板，其在以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力為400MPa以上。
- 如請求項1之均溫板用鈦銅合金板，其在以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力，相對於以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻前與軋製方向平行的方向的0.2%保證應力的比為0.3以上。
- 如請求項1之均溫板用鈦銅合金板，其以800℃進行1小時熱處理並進行空氣冷卻後，在與軋製方向平行的剖面的組織觀察中，平均結晶粒徑為2000μm以下。
- 如請求項1之均溫板用鈦銅合金板，其厚度為0.01~0.5mm。
- 一種均溫板，其具備請求項1至4中任一項之均溫板用鈦銅合金板。
- 一種均溫板，其具備上板、底板、及封入形成於該上板與底板之間的空腔內的工作液，該上板及該底板由請求項1至4中任一項之均溫板用鈦銅合金板形成，該上板的周緣部藉由擴散接合或硬焊而與該底板接合。
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