TWI742587B - 銅合金條材及其製造方法、使用了該銅合金條材之電阻器用電阻材料以及電阻器 - Google Patents

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Abstract

本發明的銅合金條材,其合金組成為含有3質量%以上且20質量%以下的錳,剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成,其中,藉由背向散射電子繞射法所測得之核心平均方位差(KAM)的平均值為1°以上且未滿5°。本發明的銅合金條材,其適合施行衝壓加工來製造小片等,且製品之間和批次(lot)之間產生的電阻值的偏差少。

Description

銅合金條材及其製造方法、使用了該銅合金條材之電阻器用電阻材料以及電阻器
本發明關於一種銅合金條材及其製造方法、使用了該銅合金條材之電阻器用電阻材料以及電阻器,且特別是關於一種銅合金條材,其適合施行衝壓加工來製造小片(chip)等,且製造出的小片的電阻值的偏差少。
對於電阻器所使用的電阻材料之金屬材料而言,要求其指標也就是電阻溫度係數(temperature coefficient of resistance,TCR)小至即使環境溫度變化,電阻器的電阻也穩定。電阻溫度係數是將由於溫度所導致的電阻值變化大小,以每1℃相應的百萬分率(parts per million,ppm)表示,且由TCR(×10-6 /K)={(R-R0 )/R0 }×{1/(T-T0 )}×106 之數學式表示。此處,式中的T表示試驗溫度(單位:℃),T0 表示參考溫度(單位:℃),R表示在試驗溫度T的電阻值(單位:Ω),R0 表示在參考溫度T0 的電阻值(單位:Ω)。銅-錳-鎳(Cu-Mn-Ni)合金和銅-錳-錫(Cu-Mn-Sn)合金的TCR非常小,因此作為構成電阻材料之合金材料而廣泛使用。
另外,在將這種合金材料作衝壓成形所製造之電阻材料中,衝壓成形時,應變會被導入至該合金材料中,於是在電阻值方面會產生偏差,而無法穩定地生產電阻材料。
專利文獻1揭示對於銅合金材料以高的軋縮率(rolling reduction)施行軋製處理後,在依據氫氣之非氧化性氣氛中加熱,藉此,能夠去除殘留應變,其結果,能夠降低電阻溫度係數。然而,即使是如此般地製造出的合金材料,應變還是會不均勻地殘留,於是在電阻值方面可能會產生偏差。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1:日本特開第2016-69724號公報
[發明所欲解決的問題]
本發明是有鑑於上述實際情況而完成,目的在於提供一種銅合金條材及製造該銅合金條材的方法,該銅合金條材適合施行衝壓加工來製造小片,且製品之間和批次(lot)之間產生的電阻值的偏差少。 [用以解決問題的技術手段]
本發明人重複深入探討的結果,發現藉由銅合金條材的合金組成為含有3質量%以上且20質量%以下的錳,剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成,其中,藉由背向散射電子繞射法(electron backscatter diffraction,EBSD)所測得之核心平均方位差(Kernal Average Misorientation,KAM)的平均值為1°以上且未滿5°,則在對於這種銅合金條材施行衝壓加工所製造之小片中,製品之間和批次之間產生的電阻值的偏差少;而且,這種銅合金條材能夠藉由包含下述步驟之製造方法來製造:第一熱處理步驟,對於具有與前述銅合金條材的合金組成實質相同的合金組成之銅合金材料,在800℃以上且950℃以下的高溫區域內作加熱;熱加工步驟;將以50%以上的高加工率施行冷加工之第一冷加工步驟、及在400℃以上且700℃以下的中溫區域內作加熱之第二熱處理步驟作為一組步驟時的一組步驟以上;第二冷加工步驟(第二冷軋步驟),以5%以上且未滿50%之低加工率施行冷加工;以及,第三熱處理步驟,在以200℃/分鐘(℃/min)以上的升溫速度到達200℃以上且未滿400℃後,保持10~55秒,之後,以100℃/分鐘以上的冷卻速度冷卻至未滿50℃為止。基於上述見解而完成本發明。
亦即,本發明的主要構成如下。 (1)一種銅合金條材,其合金組成為含有3質量%以上且20質量%以下的錳,剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成,該銅合金條材的特徵在於:藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為1°以上且未滿5°。 (2)如上述(1)所述之銅合金條材,其中,相對於藉由背向散射電子繞射法測定了KAM之面積整體,KAM的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率為50%以上。 (3)如上述(1)或(2)所述之銅合金條材,其中,相對於藉由背向散射電子繞射法測定了KAM之面積整體,KAM的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率為3%以上且25%以下。 (4)如上述(1)〜(3)中任一項所述之銅合金條材,其中,維氏硬度(Vickers hardness)為150以上且200以下。 (5)如上述(1)~(4)中任一項所述之銅合金條材,其中,前述合金組成進一步含有選自由下述所組成之群組之中的一種以上的元素:0.01質量%以上且5質量%以下的鎳;0.01質量%以上且5質量%以下的錫;0.01質量%以上且5質量%以下的鋅;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鐵;0.01質量%以上且0.5質量%以下的矽;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鉻;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鋯;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鈦;0.01質量%以上且0.5質量%以下的銀;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鎂;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鈷;及,0.01質量%以上且0.5質量%以下的磷。 (6)一種銅合金條材的製造方法,其是製造上述(1)~(5)中任一項所述之銅合金條材的方法,該製造方法的特徵在於,包含下述步驟:第一熱處理步驟,對於具有與前述銅合金條材的合金組成實質相同的合金組成之銅合金材料,在800℃以上且950℃以下的高溫區域內作加熱;熱加工步驟;將以50%以上的高加工率施行冷加工之第一冷加工步驟、及在400℃以上且700℃以下的中溫區域內作加熱之第二熱處理步驟作為一組步驟時的一組步驟以上;第二冷加工步驟,以5%以上且未滿50%之低加工率施行冷加工;以及,第三熱處理步驟,在以200℃/分鐘以上的升溫速度到達200℃以上且未滿400℃後,保持10~55秒,之後,以100℃/分鐘以上的冷卻速度冷卻至未滿50℃為止。 (7)一種電阻器用電阻材料,其使用上述(1)~(5)中任一項所述之銅合金條材。 (8)一種電阻器,其具有上述(7)所述之電阻材料。 [發明的功效]
依據本發明,能夠提供一種銅合金條材及製造該銅合金條材的方法,該銅合金條材適合施行衝壓加工來製造小片,且製品之間和批次之間產生的電阻值的偏差少。
(1)銅合金條材 以下,針對本發明的銅合金條材的較佳實施方式作詳細說明。根據本發明的銅合金條材,其合金組成為含有3質量%以上且20質量%以下的錳,剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成,該銅合金條材的特徵在於:藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為1°以上且未滿5°。
在這種銅合金條材中,藉由含有3質量%以上的錳(Mn),在該銅合金條材內會產生適當的應變,而能夠獲得適當的KAM的數值。另一方面,在銅合金條材中,藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為1°以上且未滿5°,該銅合金條材會成為具有極少量的應變,藉由此應變,會抑制(抵銷)由於衝壓加工所產生的應變,而能夠抑制製品之間和批次之間的電阻值的偏差。
<銅合金條材的組成> [錳:3質量%以上且20質量%以下] 本發明的銅合金條材含有3質量%以上且20質量%以下的錳。錳(Mn)在本發明中為必須含有成分。藉由錳的含量在這種範圍內,能夠降低該銅合金材料的電阻溫度係數。相較於此,若錳的含量未滿3質量%,則無法充分獲得減小電阻溫度係數的效果。另外,當錳的含量比20質量%更多時,加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。從電阻溫度係數的觀點來看,錳的含量較佳是5質量%以上。
<銅合金條材的任意成分> 另外,本發明的合金條材,作為任意添加成分,能夠進一步含有選自由下述所組成之群組之中的一種以上的元素:0.01質量%以上且5質量%以下的鎳;0.01質量%以上且5質量%以下的錫;0.01質量%以上且5質量%以下的鋅;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鐵;0.01質量%以上且0.5質量%以下的矽;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鉻;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鋯;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鈦;0.01質量%以上且0.5質量%以下的銀;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鎂;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鈷;及,0.01質量%以上且0.5質量%以下的磷。這些元素的任一者皆是為了改善電阻溫度係數、調整體積電阻率等目的而添加,但若添加超過各自的規定範圍,則會有即便使用溫度未滿400℃,電阻值等特性也會變動、原料成本產生增加等之虞。以下,針對各金屬元素分別作說明。
[鎳:0.01質量%以上且5質量%以下] 鎳(Ni)的含量並無特別限定,但較佳是0.01質量%以上且5質量%以下。若鎳的含量未滿0.01%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鎳的含量超過5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鎳的含量可為例如0質量%以上(包含不含鎳的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[錫:0.01質量%以上且5質量%以下] 錫(Sn)的含量並無特別限定,但較佳是0.01質量%以上且5質量%以下。若錫的含量未滿0.01%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若錫的含量超過5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,錫的含量可為例如0質量%以上(包含不含錫的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鐵:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 鐵(Fe)的含量並無特別限定,但較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若鐵的含量未滿0.01%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鐵的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鐵的含量可為例如0質量%以上(包含不含鐵的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鋅:0.01質量%以上且5質量%以下] 鋅(Zn)的含量並無特別限定,但較佳是0.01質量%以上且5質量%以下。若鋅的含量未滿0.01%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鋅的含量超過5質量%,則會有起因於脫鋅(dezincification)現象而發生電阻值偏差之虞。並且,鋅的含量可為例如0質量%以上(包含不含鋅的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[矽:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 矽(Si)的含量並無特別限定,但較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若矽的含量未滿0.01質量%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若矽的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,矽的含量可為例如0質量%以上(包含不含矽的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鉻:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 鉻(Cr)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若鉻的含量未滿0.01質量%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鉻的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鉻的含量可為例如0質量%以上(包含不含鉻的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鋯:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 鋯(Zr)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若鋯的含量未滿0.01質量%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鋯的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鋯的含量可為例如0質量%以上(包含不含鋯的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鈦:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 鈦(Ti)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若鈦的含量未滿0.01質量%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鈦的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鈦的含量可為例如0質量%以上(包含不含鈦的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[銀:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 銀(Ag)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若銀的含量未滿0.01%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若銀的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,銀的含量可為例如0質量%以上(包含不含銀的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鎂:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 鎂(Mg)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若鎂的含量未滿0.01質量%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鎂的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鎂的含量可為例如0質量%以上(包含不含鎂的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[鈷:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 鈷(Co)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若鈷的含量未滿0.01質量%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若鈷的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,鈷的含量可為例如0質量%以上(包含不含鈷的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[磷:0.01質量%以上且0.5質量%以下] 磷(P)的含量並無特別限定,但相對於銅合金條材100質量%,較佳是0.01質量%以上且0.5質量%以下。若磷的含量未滿0.01%,則會有無法充分獲得改善電阻溫度係數及調整體積電阻率的效果的可能性。另一方面,若磷的含量超過0.5質量%,則加工時的應變量會增加,於是當在低溫區域內作熱處理時,會變得難以獲得適當的應變分布。並且,磷的含量可為例如0質量%以上(包含不含磷的情況)、0.001質量%以上、0.005質量%以上。
[剩餘部分:銅及不可避免的雜質] 在上述必需含有成分及任意添加成分之外,剩餘部分由銅(Cu)及不可避免的雜質構成。並且,此處所謂「不可避免的雜質」是指在大部分的銅系製品中存在於原料中、或在製造步驟中不可避免地混入,其為原本不要的成分,但為微量而不會對銅系製品的特性造成影響,因此可容忍的雜質。作為能夠舉出為不可避免的雜質之成分,例如,能夠舉出硫(S)、氧(O)等非金屬元素和鋁(Al)和銻(Sb)等金屬元素。並且,這些成分的含量上限,上述成分每種可設為0.05質量%,以上述成分的總量計,可設為0.20質量%。
<銅合金條材的結晶構造> 本發明的合金條材,其特徵在於:藉由背向散射電子繞射法(EBSD)所測得之KAM的平均值為1°以上且未滿5°。
如上所述,藉由KAM的平均值為1°以上且未滿5°,該銅合金條材會成為具有極少量的應變,藉由此應變,會抑制(抵銷)由於衝壓加工所產生的應變,而能夠抑制製品之間和批次之間的電阻值的偏差。另一方面,若KAM的平均值未滿1°,則該銅合金條材為應變少的狀態(再結晶後的狀態),藉由衝壓加工,應變會被導入,造成商品之間和批次之間的電阻值發生偏差。另外,若KAM的平均值為5°以上,則例如由於使用時或構裝時等所產生的熱的影響會造成電阻值變動,另外,會有製品之間和批次之間的電阻值發生偏差之虞。
相對於藉由背向散射電子繞射法測定了KAM之面積整體,KAM的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率較佳為50%以上。藉由作成:相對於測定了KAM之面積整體,KAM的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率為50%以上,能夠有效抑制製品之間和批次之間的電阻值的偏差。在KAM的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率少時,意謂未滿1°的多、或4°以上的多,當未滿1°的多時,應變少的狀態多,當4°以上的多時,高應變區域多,例如,會成為容易受到構裝時的熱影響,有些微的溫度波動,在短時間內,電阻值即會被大幅左右,於是偏差會變大。KAM的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率,較佳是50%以上,進一步,更佳是50%以上且未滿70%。
另外,較佳是:相對於藉由背向散射電子繞射法測定了KAM之面積整體,KAM的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率為3%以上且25%以下。相對於測定了KAM之面積整體,KAM的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率為3%以上且25%以下,意謂存在缺乏延性(ductility)的區域,由於該處會成為衝壓時破斷的起點,故能夠在不增加合金中的應變量的情況下作衝壓加工,而能夠提升尺寸精度以及更加有效地抑制製品之間和批次之間的電阻值的偏差。進一步,KAM的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率,更佳是5%以上且25%以下。
並且,KAM使用日本電子株式會社製的JSM-7001FA並藉由背向散射電子繞射法作測定。將銅合金條材的平行於軋製方向之剖面,藉由樹脂填埋、電解研磨(electrolytic polishing)等作鏡面拋光(mirror finish)而製成測定試料。並且,例如,藉由將銅合金條材浸漬於磷酸溶液,通電60秒而進行電解研磨,能夠將試料表面作鏡面拋光。在該剖面試料中,將板厚中央部的100μm×100μm的視野區域作為測定對象,以0.05μm的步長(step size)進行測定。使用TSL公司製的分析軟體OIM Analysis,將所有的點作為對象,使用將結晶定向差異為15°以上的情況作為邊界之第一相鄰測定值,算出KAM的平均值。並且,另外,在該視野區域中,將0°以上且未滿15°的範圍分割成15份,並求取每1°的面積比率,藉此,求取相對於測定此面積之KAM所測定之面積整體為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率、以及為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率。在任意5處進行這種測定,並算出其平均值。
<銅合金條材的物理性質> 本發明的合金條材的維氏硬度並無特別限定,但較佳是150以上且200以下,更佳是150以上且190以下。維氏硬度在這種範圍內,則特別能夠抑制由於衝壓加工所造成的應變,另外,能夠抑制由於熱所造成的電阻值特性的變化。
並且,維氏硬度是依據JIS Z2244(2009)規定的方法而從銅合金材料的表面測定維氏硬度。此時的荷重(試驗力)為2.9N,壓頭的壓入時間為15秒(s)。
本發明的銅合金條材,其作為電阻器且例如是分路電阻器(shunt resistor)、片式電阻器(chip resistor)用的電阻材料而極為有用。
(2)銅合金條材的製造方法 詳細說明上述依據本發明的一實施方式之銅合金條材的製造方法。此製造方法的特徵在於,包含下述步驟:第一熱處理步驟,對於具有與前述銅合金條材的合金組成實質相同的合金組成之銅合金材料,在800℃以上且950℃以下的高溫區域內作加熱;熱加工步驟;將以50%以上的高加工率施行冷加工之第一冷加工步驟、及在400℃以上且700℃以下的中溫區域內作加熱之第二熱處理步驟作為一組步驟時的一組步驟以上;第二冷加工步驟(第二冷軋步驟),以5%以上且未滿50%之低加工率施行冷加工;以及,第三熱處理步驟,在以200℃/分鐘以上的升溫速度到達200℃以上且未滿400℃後,保持10~55秒,之後,以100℃/分鐘以上的冷卻速度冷卻至未滿50℃為止。以下,針對各步驟作說明。
<銅合金材料的製作步驟> 銅合金材料具有與前述銅合金條材的合金組成實質相同的合金組成。作為銅合金材料,能夠舉出例如藉由鑄造所製造的鑄錠(ingot)等,但並無特別限定。此處,將銅合金材料的合金組成設為與銅合金條材的合金組成「實質相同」,其原因在於:假定從銅合金材料至製造銅合金條材為止的各個步驟中,當在銅合金材料中含有容易揮發(氣化)的成分等時,會因氣化(蒸發)而消失,而包含這種情況。
<第一熱處理步驟> 第一熱處理步驟是對於銅合金材料在800℃以上且950℃以下的高溫區域內作加熱的步驟。藉由將第一熱處理步驟中的加熱溫度設為800℃以上且950℃以下的高溫區域,能夠使鑄造時產生的凝固偏析和晶出物質(crystallized product)、析出物消失,而使材料均勻化。
作為第一熱處理步驟中的加熱時間,並無特別限定,但較佳是10分鐘以上且10小時以下。
<熱加工步驟> 熱加工步驟是在例如800℃~950℃程度的溫度下以成為期望的板厚的方式作加工(例如,軋製)的步驟。關於熱加工,若為軋製加工或擠製加工的任一者,則無特別限制。
<第一冷加工步驟> 第一冷加工步驟是以50%以上的高加工率施行冷加工的步驟。在第一冷加工步驟中,依循常規方法而適當地施行冷加工。藉由將第一冷加工步驟中的加工率設為50%以上的高加工率,能夠確保成為再結晶的驅動力之應變量,而能夠使後續步驟中的再結晶變得容易。
<第二熱處理步驟> 第二熱處理步驟是在400℃以上且700℃以下的中溫區域內施行加熱的步驟。藉由將第二熱處理步驟中的加熱溫度設為400℃以上且700℃以下的中溫區域,能夠使其再結晶而獲得已去除應變之均勻的組織。在第二熱處理步驟中,依循常規方法而適當地施行熱處理。
作為第二熱處理中的加熱時間,並無特別限定,但較佳是設為10秒以上且10小時以下。
並且,上述第一冷加工步驟及第二熱處理步驟,在將這二個步驟作為一組步驟時,可僅進行一組步驟,或者,亦可重複進行二組步驟以上。
<第二冷軋步驟> 第二冷軋步驟是以5%以上且未滿50%之低加工率施行冷加工的步驟。藉由如此般地以低加工率施行冷加工,能夠抑制合金材料中的應變不均勻而作軋製。另一方面,若第二冷軋步驟中的加工率為50%以上,則即使在後段的第三熱處理步驟中施行加熱,此處產生的應變也仍舊維持不均勻,於是能夠抑制衝壓成形所製造的製品之間和批次之間的電阻值的偏差。進一步,藉由設為20%以上且未滿50%,能夠作成:相對於測定了KAM之面積整體,KAM的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率在適當的範圍內。
<第三熱處理步驟> 第三熱處理步驟,也就是在第三熱處理步驟中施行加熱的步驟,其是在以200℃/分鐘以上的升溫速度到達200℃以上且未滿400℃後,保持10~55秒,之後,以100℃/分鐘以上的冷卻速度冷卻至未滿50℃為止的步驟。藉由如此般地在低溫區域內施行加熱,晶粒不會再結晶,結晶內的應變會受到抑制而被調整,於是藉由背向散射電子繞射法測得之KAM的平均值會成為1°以上且未滿5°。進一步,藉由設為250℃以上,能夠作成:相對於測定了KAM之面積整體,KAM的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率,以及,相對於測定了KAM之面積整體,KAM的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率,在適當的範圍內。
並且,以上的銅合金條材的製造方法,其可設置上述步驟以外的其他步驟。例如,能夠舉出:將熱加工步驟後形成之厚的氧化覆膜,藉由機械研磨作去除之表面磨削步驟、去除軋油(rolling oil)之脫脂步驟、將由於熱處理而產生之薄的氧化覆膜作機械性或化學性去除之研磨步驟、為了防止變色而進行之防鏽步驟等。
以上,已針對本發明的實施方式作說明,但本發明並不限於上述實施方式,包括本發明的概念及申請專利範圍所包含的所有態樣,在本發明的範圍內,能夠作各種改變。 (實施例)
隨後,為了使本發明的效果進一步明確,針對本發明例及比較例作說明,但本發明並不限於這些實施例。
(發明例1〜15、比較例1〜5) 藉由鑄造來製造具有表1的「合金組成」欄位所記載的合金組成之鑄錠(重量:10kg)。對於此鑄錠,在加熱溫度為800℃以上且950℃以下、加熱時間為10分鐘以上且10小時以下的條件下進行第一熱處理步驟,以將合金成分均質化後,藉由加工率設為超過70%之熱加工步驟,成形為板狀(尺寸:長度500mm,寬度100mm,厚度10mm)並作水冷,而獲得板狀物。
隨後,進行90%以上的高加工率之第一冷加工步驟、及進行在400℃以上且700℃以下之中溫區域內作加熱之第二熱處理步驟。並且,第一冷加工步驟及第二熱處理步驟,在本發明例1~5、7、8、10~15以及比較例1~5中,分別進行一次(一組)。另外,在本發明例6及9中,於第一組與第二組時,變更加工率及加熱條件,而分別進行二次(二組)處理。
其後,進行:第二冷加工步驟,以5%以上且未滿50%之低加工率實行;以及,第三熱處理步驟,以200℃/分鐘以上的升溫速度到達200℃以上且未滿400℃後,保持10〜55秒,之後,以100℃/分鐘以上的冷卻速度冷卻至未滿50℃為止。並且,關於比較例1,不進行第二冷加工步驟及第三熱處理步驟,另外,關於比較例4,不進行第三熱處理步驟,因此,在表1中,於未進行之步驟的欄位中標記「-」。
[銅合金條材的組成] 銅合金條材的化學組成,其藉由ICP(感應耦合電漿)分析作測定,並顯示於下述表1中。
[背向散射電子繞射法] KAM使用日本電子株式會社製的JSM-7001FA並藉由背向散射電子繞射法作測定。將銅合金條材的平行於軋製方向之剖面,藉由樹脂填埋、電解研磨等作鏡面拋光而製成測定試料。在該剖面試料中,將板厚中央部的100μm×100μm的視野區域作為測定對象,以0.05μm的步長進行測定。使用TSL公司製的分析軟體OIM Analysis,將結晶定向差異為15°以上的情況作為邊界,算出KAM的平均值。另外,在該視野中,將0°以上且未滿15°的範圍分割成15份(0°以上且未滿1°、1°以上且未滿2°、2°以上且未滿3°、……14°以上且未滿15°),並求取每1°的面積比率,藉此,求取作為測定對象之100μm×100μm的視野中的具有1°以上且未滿4°之KAM之面積所佔的比率、以及具有6°以上且未滿15°之KAM之面積所佔的比率。在任意5處進行這種測定,並算出其平均值。
[維氏硬度] 維氏硬度是根據JIS Z2244(2009)規定的方法而從銅合金材料的表面測定維氏硬度。此時的荷重(試驗力)為2.9N,壓頭的壓入時間為15秒。
[電阻值的偏差] 將板厚0.2mm、寬度2mm、長度60mm之小片藉由衝壓來成形,假定構裝時的熱影響,在氬氣氣氛中,於260℃熱處理30分鐘後,藉由電壓端子之間的距離設為30mm之四端子法(four‐terminal method)測定電阻值。測定以n=500進行,並由其結果求取標準差與平均值。電阻值的偏差,將利用(標準差/平均值×100)之數學式所求得之數值為0.50%以下的供試材料(銅合金條材)評估為「A」,將超過0.50%且0.55%以下的供試材料評估為「B」,將超過0.55%且0.60%以下的供試材料評估為「C」,將超過0.60%的供試材料評估為「D」。並且,若利用(標準差/平均值×100)之數學式所求得之數值為0.60%以下(亦即,評價A~C),則電阻值的偏差被評估為合格等級。
[表1]
Figure 02_image001
由表1可知,本發明例1〜15的銅合金條材,其組成為含有3質量%以上且20質量%以下的錳,且藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為1°以上且未滿5°,也就是在本發明的適當範圍內,因此,即使在衝壓成形後,於260℃進行熱處理30分鐘後,電阻值的偏差仍少。
相較於此,可知比較例1的供試材料(銅合金條材),其組成為含有12質量%的錳,但藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為0.5°,也就是比本發明的適當範圍更小,因此,在衝壓成形後,於260℃進行熱處理30分鐘後,電阻值的偏差大。
另外,可知比較例2的供試材料(銅合金條材),其組成為含有12質量%的錳,但藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為12.1°,也就是比本發明的適當範圍更大,因此,在衝壓成形後,於260℃進行熱處理30分鐘後,電阻值的偏差大。
另外,可知比較例3的供試材料(銅合金條材),其組成為含有7質量%的錳,但作為第三熱處理,在700℃加熱,導致藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為0.6°,也就是比本發明的適當範圍更小,因此,在衝壓成形後,於260℃進行熱處理30分鐘後,電阻值的偏差大。
可知比較例4的供試材料(銅合金條材),其組成為含有10質量%的錳,但藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為13.8°,也就是比本發明的適當範圍更大,因此,在衝壓成形後,於260℃進行熱處理30分鐘後,電阻值的偏差大。
可知比較例5的供試材料(銅合金條材),其組成為含有5質量%的錳,但藉由背向散射電子繞射法所測得之KAM的平均值為0.9°,也就是比本發明的適當範圍更小,因此,在衝壓成形後,於260℃進行熱處理30分鐘後,電阻值的偏差大。

Claims (8)

  1. 一種銅合金條材,其合金組成為含有3質量%以上且20質量%以下的錳,剩餘部分由銅及不可避免的雜質構成,該銅合金條材的特徵在於:藉由背向散射電子繞射法所測得之核心平均方位差的平均值為1.0°以上且未滿5.0°。
  2. 如請求項1所述之銅合金條材,其中,相對於藉由背向散射電子繞射法測定了核心平均方位差之面積整體,核心平均方位差的數值為1°以上且未滿4°之面積所佔的比率為50%以上。
  3. 如請求項1或2所述之銅合金條材,其中,相對於藉由背向散射電子繞射法測定了核心平均方位差之面積整體,核心平均方位差的數值為6°以上且未滿15°之面積所佔的比率為3%以上且25%以下。
  4. 如請求項1或2所述之銅合金條材,其中,維氏硬度為150以上且200以下。
  5. 如請求項1或2所述之銅合金條材,其中,前述合金組成進一步含有選自由下述所組成之群組之中的一種以上的元素:0.01質量%以上且5質量%以下的鎳;0.01質量%以上且5質量%以下的錫;0.01質量%以上且5質量%以下的鋅;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鐵;0.01質量%以上且0.5質量%以下的矽; 0.01質量%以上且0.5質量%以下的鉻;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鋯;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鈦;0.01質量%以上且0.5質量%以下的銀;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鎂;0.01質量%以上且0.5質量%以下的鈷;及,0.01質量%以上且0.5質量%以下的磷。
  6. 一種銅合金條材的製造方法,其是製造請求項1~5中任一項所述之銅合金條材的方法,該製造方法的特徵在於,包含下述步驟:第一熱處理步驟,對於具有與前述銅合金條材的合金組成實質相同的合金組成之銅合金材料,在800℃以上且950℃以下的高溫區域內作加熱;熱加工步驟;將以50%以上的高加工率施行冷加工之第一冷加工步驟、及在400℃以上且700℃以下的中溫區域內作加熱之第二熱處理步驟作為一組步驟時的一組步驟以上;第二冷加工步驟,以5%以上且未滿50%之低加工率施行冷加工;以及,第三熱處理步驟,在以200℃/分鐘以上的升溫速度到達200℃以上且未滿400℃後,保持10~55秒,之後,以100℃/分鐘以上的冷卻速度冷卻至未滿50℃為止。
  7. 一種電阻器用電阻材料,其使用請求項1~5中任一項所述之銅合金條材。
  8. 一種電阻器,其具有請求項7所述之電阻材料。
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