TWI828212B - 銅合金材料以及使用該銅合金材料的電阻器用電阻材料及電阻器 - Google Patents
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Abstract
提供一種銅合金材料以及使用該銅合金材料的電阻器用電阻材料及電阻器,該銅合金材料具有優異的加壓衝壓加工性,並且具有充分高的體積電阻率,且電阻溫度係數(TCR)為負數並且絕對值小,且對銅熱電動勢(EMF)的絕對值小。
銅合金材料具有一合金組成並且維氏硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內,該合金組成含有下述成分:Mn:20.0質量%以上且35.0質量%以下;Ni:5.0質量%以上且17.0質量%以下;以及Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下;且餘份是由Cu及無法避免的雜質所組成。
Description
本發明是有關一種銅合金材料以及使用該銅合金材料的電阻器用電阻材料及電阻器。
對於電阻器中所使用的電阻材料的金屬材料,為使電阻器的電阻即使環境溫度改變仍安定,而要求其指標的電阻溫度係數(TCR)的絕對值小。所謂電阻溫度係數,是指以每1℃的百萬分率(ppm)來表示電阻值因溫度而改變的大小,是以TCR(×10
-6/℃)={(R-R
0)/R
0}×{1/(T-T
0)}×10
6這樣的式來表示。此處,式中,T表示試驗溫度(℃),T
0表示基準溫度(℃),R表示試驗溫度T時的電阻值(Ω),R
0表示基準溫度T
0時的電阻值(Ω)。特別是,Cu-Mn-Ni合金和Cu-Mn-Sn合金由於TCR非常小,故已廣泛使用來作為用以構成電阻材料的合金材料。
然而,例如:當於藉由使用電阻材料來形成電路(圖案)來設計成既定電阻值的電阻器中使用此等Cu-Mn-Ni合金和Cu-Mn-Sn合金來作為電阻材料時,體積電阻率為未達50×10
-8(Ω・m)而較小,而必須減少電阻材料的剖面積來增加電阻器的電阻值。在這樣的電阻器中,有下述這樣的不良情形:當電路中暫時有大電流流入時、和當經常有一定程度較大的電流持續流入時,在剖面積小的電阻材料產生的焦耳熱會升高而放熱,結果電阻材料容易因熱而斷裂(熔斷)。
因此,為了抑制電阻材料的剖面積減少,而正在尋求體積電阻率更大的電阻材料。
例如:專利文獻1中認為:在在23質量%以上且28質量%以下的範圍內含有Mn且在9質量%以上且13質量%以下的範圍內含有Ni的銅合金中,以使對銅的熱電動勢在20℃較±1 μV/℃更加減少的方式構成Mn的質量分率及Ni的質量分率,即能夠獲得一種銅合金,其能夠獲得50×10
-8[Ω・m]以上的高電阻(體積電阻率ρ),並且對銅的熱電動勢(對銅熱電動勢,EMF)小,且電阻的溫度係數低,且具有固有電阻的對時間的高安定性(時間不變性)。
此外,專利文獻2中認為:在在21.0質量%以上且30.2質量%以下的範圍內含有Mn且在8.2質量%以上且11.0質量%以下的範圍內含有Ni的銅合金中,將從20℃直到60℃為止的溫度範圍時的TCR的值x[ppm/℃]設為-10≦x≦-2或2≦x≦10的範圍,且將體積電阻率ρ設為80×10
-8[Ω・m]以上且115×10
-8[Ω・m]以下,即能夠抑制使用電阻材料的晶片電阻器等電阻器的電路的剖面積減少並且抑制電阻材料的焦耳熱升高。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1:日本特表2016-528376號公報
專利文獻2:日本特開2017-053015號公報
[發明所欲解決的問題]
隨著近年來的電氣電子零件的小型高積體化,電阻器和該電阻器中所使用的電阻材料亦正在進行小型化。電阻器中所使用的電阻材料由於一般是藉由實施加壓衝壓加工等切割加工來形成,故為了減少電阻值變異,而尋求銅合金材料具有優異的加壓衝壓加工性。此處,為了使銅合金材料具有優異的加壓衝壓加工性,而必須提高進行加壓衝壓加工時的切割面的尺寸精度。
並且,近年來,在電動汽車的電裝系統等中,作為分路電阻器和晶片電阻器等電阻器,除了體積電阻率ρ大以外,還正在尋求能夠耐受更高溫的使用環境的高精度,作為這樣的電阻器中所使用的銅合金,亦正在尋求能夠耐受更高溫的使用環境的高精度。更具體而言,正在尋求一種銅合金材料,其體積電阻率ρ大,且在亦考慮到在從常溫直到高溫為止的廣溫度範圍中的使用環境時,電阻溫度係數(TCR)為負數並且絕對值小,且對銅熱電動勢(EMF)的絕對值小。
因此,本發明的目的在於提供一種銅合金材料以及使用該銅合金材料的電阻器用電阻材料及電阻器,該銅合金材料具有優異的加壓衝壓加工性,並且具有充分高的體積電阻率,且電阻溫度係數(TCR)為負數並且絕對值小,且對銅熱電動勢(EMF)的絕對值小。
[解決問題的技術手段]
本發明人等發現下述事實遂完成本發明:藉由一種銅合金材料,其具有一合金組成並且維氏(Vickers)硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內,該合金組成含有下述成分:Mn:20.0質量%以上且35.0質量%以下;Ni:5.0質量%以上且17.0質量%以下;以及Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.0質量%以下;且餘份是由Cu及無法避免的雜質所組成,即能夠獲得一種銅合金材料,其具有例如作為電阻材料為充分高的體積電阻率ρ,並且亦考慮到在從常溫(例如20℃)直到高溫(例如150℃)為止的廣溫度範圍中的使用環境的電阻溫度係數(TCR)為負數並且絕對值小,且對銅熱電動勢(EMF)的絕對值亦小,且加壓衝壓加工性優異。
為了達成上述目的,而本發明的要旨構成是如下所述。
(1)一種銅合金材料,其具有一合金組成並且維氏硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內,該合金組成含有下述成分:Mn:20.0質量%以上且35.0質量%以下;Ni:5.0質量%以上且17.0質量%以下;以及Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.0質量%以下;且餘份是由Cu及無法避免的雜質所組成。
(2)如上述(1)所述的銅合金材料,其中,前述合金組成含有:Mn:20.0質量%以上且30.0質量%以下。
(3)如上述(1)或(2)所述的銅合金材料,其中,前述合金組成含有:Co:0.01質量%以上且1.50質量%以下,且Fe為0質量%以上且0.30質量%以下,其中包含Fe的含量為0質量%的情形。
(4)如上述(1)至(3)中任一項所述的銅合金材料,其中,前述合金組成進一步含有從由下述所組成的群組中選出的至少1種:Sn:0.01質量%以上且3.00質量%以下;Zn:0.01質量%以上且5.00質量%以下;Cr:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Ag:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Al:0.01質量%以上且1.00質量%以下;Mg:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Si:0.01質量%以上且0.50質量%以下;及P:0.01質量%以上且0.50質量%以下。
(5)如上述(1)至(4)中任一項所述的銅合金材料,其中,前述銅合金材料的平均晶粒徑為50 μm以下。
(6)一種電阻器用電阻材料,其是由上述(1)至(5)中任一項所述的銅合金材料所構成。
(7)一種電阻器,其為具有上述(6)所述的電阻器用電阻材料的分路電阻器或晶片電阻器。
[功效]
根據本發明,能夠提供一種銅合金材料以及使用該銅合金材料的電阻器用電阻材料及電阻器,該銅合金材料具有優異的加壓衝壓加工性,並且具有充分高的體積電阻率,且電阻溫度係數(TCR)為負數並且絕對值小,且對銅熱電動勢(EMF)的絕對值小。
以下詳細說明本發明的銅合金材料的較佳實施形態。再者,本發明的合金的成分組成中,亦有時將「質量%」僅表示為「%」。
本發明的銅合金材料具有一合金組成並且維氏硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內,該合金組成含有下述成分:Mn:20.0質量%以上且35.0質量%以下;Ni:5.0質量%以上且17.0質量%以下;以及Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.0質量%以下;且餘份是由Cu及無法避免的雜質所組成。
如上所述,本發明的銅合金材料中,對於一種銅合金材料將維氏硬度(HV)設為115以上且275以下的範圍內,即能夠提高對合金材料進行加壓衝壓加工時的尺寸精度,該銅合金材料在20.0質量%以上且35.0質量%以下的範圍內含有Mn,在5.0質量%以上且17.0質量%以下的範圍內含有Ni,且在合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下的範圍內含有Fe及Co之中的1種或2種。
除此之外,本發明的銅合金材料中,在20.0質量%以上且35.0質量%以下的範圍內含有Mn,在5.0質量%以上且17.0質量%以下的範圍內含有Ni,並且在合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下的範圍內含有Fe及Co之中的1種或2種,而與不含Fe和Co的情形相比,在20℃與80℃的溫度環境之間產生的對銅熱電動勢(EMF)(以下有時僅稱為「對銅熱電動勢」)的絕對值更加減少,故在高溫環境中亦能夠進行電阻器的高精度化。此外,在20.0質量%以上且35.0質量%以下的範圍內含有Mn,在5.0質量%以上且17.0質量%以下的範圍內含有Ni,即能夠提高體積電阻率ρ,並且減少在20℃以上且150℃以下的溫度範圍內的電阻溫度係數(TCR)(以下有時僅稱為「電阻溫度係數」)的絕對值,且減少對銅熱電動勢的絕對值。
關於此點,上述專利文獻1、2中所記載的銅合金中,為了減少對銅熱電動勢(EMF)的絕對值,而必須增加Ni的含量,此時,有電阻溫度係數(TCR)的絕對值會增加的傾向。此外,上述專利文獻1、2中所記載的銅合金關於電阻的溫度相依性,由於例如像專利文獻1的第3圖中所記載的這樣,在包含更高溫區的從20℃直到150℃為止的溫度範圍中,電阻溫度係數(TCR)會成為較大的負數,故有在高溫區中電阻值容易產生誤差的傾向。然而,本發明的銅合金材料中,特別是在合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下的範圍內含有Fe及Co之中的1種或2種,而與在不含Fe和Co的情形下僅增加Ni的含量的情形相比,能夠更加抑制電阻溫度係數(TCR)的絕對值增加。結果,在下述點上亦優異:具有例如作為電阻材料為充分高的體積電阻率,並且亦考慮到在從常溫(例如20℃)直到高溫(例如150℃)為止的廣溫度範圍中的使用環境的電阻溫度係數的絕對值小,且對銅熱電動勢的絕對值小。
結果,藉由本發明的銅合金材料,即能夠提供一種銅合金材料以及使用該銅合金材料的電阻器用電阻材料及電阻器,該銅合金材料具有優異的加壓衝壓加工性,並且具有充分高的體積電阻率ρ,且電阻溫度係數(TCR)為負數並且絕對值小,且對銅熱電動勢(EMF)的絕對值小。
[1]銅合金材料的組成
<必須含有成分>
本發明的銅合金材料的合金組成含有下述成分來作為必須含有成分:Mn:20.0質量%以上且35.0質量%以下;Ni:5.0質量%以上且17.0質量%以下;以及Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.0質量%以下。
(Mn:20.0質量%以上且35.0質量%以下)
Mn(錳)為一種元素,其會提高體積電阻率ρ並且將負值的電阻溫度係數(TCR)朝向正值的方向調整,而會減少電阻溫度係數(TCR)的絕對值。為了發揮此作用並且獲得均質的銅合金材料,而Mn較佳是含有:20.0質量%以上,更佳是含有22.0質量%以上,再更佳是含有24.0質量%以上。此處,使Mn含量增加至22.0質量%以上或24.0質量%以上,即能夠再更加提高銅合金材料的體積電阻率ρ。另一方面,若Mn含量超過35.0質量%,則銅合金材料的熔點降低,而難以控制熱加工,故難以獲得均勻的特性。此外,若Mn含量超過35.0質量%,則對銅熱電動勢(EMF)的絕對值容易增加。因此,Mn含量較佳是設為20.0質量%以上且35.0質量%以下的範圍。另一方面,若Mn含量超過30.0質量%,則在長時間使用銅合金材料來作為電阻材料等的期間內,容易產生與母相亦即第1相不同的第2相,因此電特性容易因時間經過而改變。因此,從提高電特性的對熱等的安定性的觀點來看,較佳是將Mn含量設為30.0質量%以下。
(Ni:5.0質量%以上且17.0質量%以下)
Ni(鎳)為一種元素,其會將對銅熱電動勢(EMF)朝向正值的方向調整。為了發揮此作用,而Ni較佳是含有5.0質量%以上。另一方面,若Ni含量超過17.0質量%,則有難以獲得均勻的組織而體積電阻率ρ和對銅熱電動勢(EMF)等會改變之虞。特別是,從減少電阻溫度係數(TCR)的絕對值的觀點來看,Ni含量較佳是設為5.0質量%以上且17.0質量%以下的範圍,更佳是設為5.0質量%以上且12.0質量%以下的範圍,再更佳是設為5.0質量%以上且9.0質量%以下的範圍。
(Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下)
Fe(鐵)及Co(鈷)為一種元素,其與Ni(鎳)同樣地會將對銅熱電動勢(EMF)朝向正值的方向調整。此外,與僅添加Ni(鎳)的情形相比,添加Fe(鐵)及Co(鈷)之中的1種或2種,而有在不增加對銅熱電動勢(EMF)的絕對值的情形下更加減少電阻溫度係數(TCR)的絕對值的作用,故此等元素為必須。為了發揮此作用,而Fe及Co較佳是含有合計為0.10質量%以上。另一方面,若Fe及Co之中的1種或2種的合計量超過2.00質量%,則難以獲得均勻的組織,因此電特性容易發生變異。因此,Fe與Co之中的1種或2種的含量較佳是設為合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下的範圍。
其中,Fe為低價的元素,另一方面,為會提高電特性因時間經過而變動的元素。因此,Fe含量以0.5質量%以下為佳。特別是,在更加提高電特性的對熱等的安定性並藉此更加提高在長時間使用來作為電阻材料等時的可靠性的觀點上,Fe含量更佳是設為0.30質量%以下,再更佳是設為0.20質量%以下。此時,Fe含量可為0質量%。此外,Co為高價的元素,但與Fe不同,若在2.00質量%以下的範圍內,則不容易發生電特性因時間經過而變動。其中,在再更加提高電特性的對熱等的安定性的觀點上,較佳是:在0.01質量%以上且1.50質量%以下的範圍內含有Co,並且將Fe的含量設為0質量%以上且0.30質量%以下,其中包含Fe的含量為0質量%的情形。
<任意添加成分>
本發明的銅合金材料能夠進一步含有從由下述所組成的群組中選出的至少1種:Sn:0.01質量%以上且3.00質量%以下;Zn:0.01質量%以上且5.00質量%以下;Cr:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Ag:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Al:0.01質量%以上且1.00質量%以下;Mg:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Si:0.01質量%以上且0.50質量%以下;及P:0.01質量%以上且0.50質量%以下,來作為任意添加成分。
(Sn:0.01質量%以上且3.00質量%以下)
Sn(錫)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Sn 0.01質量%以上。另一方面,Sn含量設為3.00質量%以下,即能夠使因銅合金材料脆化而製造性降低的情形不容易發生。
(Zn:0.01質量%以上且5.00質量%以下)
Zn(鋅)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Zn 0.01質量%以上。另一方面,由於有會對體積電阻率ρ、電阻溫度係數(TCR)、對銅熱電動勢(EMF)這樣的電阻器的電性能的安定性造成不良影響之虞,故Zn含量較佳是設為5.00質量%以下。
(Cr:0.01質量%以上且0.50質量%以下)
Cr(鉻)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Cr 0.01質量%以上。另一方面,由於有會對體積電阻率ρ、電阻溫度係數(TCR)、對銅熱電動勢(EMF)這樣的電阻器的電性能的安定性造成不良影響之虞,故Cr含量較佳是設為0.50質量%以下。
(Ag:0.01質量%以上且0.50質量%以下)
Ag(銀)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Ag 0.01質量%以上。另一方面,由於有會對體積電阻率ρ、電阻溫度係數(TCR)、對銅熱電動勢(EMF)這樣的電阻器的電性能的安定性造成不良影響之虞,故Ag含量較佳是設為0.50質量%以下。
(Al:0.01質量%以上且1.00質量%以下)
Al(鋁)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Al 0.01質量%以上。另一方面,由於有會使銅合金材料脆化之虞,故Al含量較佳是設為1.00質量%以下。
(Mg:0.01質量%以上且0.50質量%以下)
Mg(鎂)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Mg 0.01質量%以上。另一方面,由於有會使銅合金材料脆化之虞,故Mg含量較佳是設為0.50質量%以下。
(Si:0.01質量%以上且0.50質量%以下)
Si(矽)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有Si 0.01質量%以上。另一方面,由於有會使銅合金材料脆化之虞,故Si含量較佳是設為0.50質量%以下。
(P:0.01質量%以上且0.50質量%以下)
P(磷)為能夠用於調整體積電阻率ρ的成分。為了發揮此作用,而較佳是含有P 0.01質量%以上。另一方面,由於有會使銅合金材料脆化之虞,故P含量較佳是設為0.50質量%以下。
(任意添加成分的合計量:0.01質量%以上且5.00質量%以下)
此等任意添加成分為了獲得由上述任意添加成分所得的效果,而較佳是含有合計為0.01質量%以上。另一方面,此等任意添加成分若包含大量,則有損害均勻性而脆化之虞,故較佳是設為合計為5.00質量%以下。
<餘份:Cu及無法避免的雜質>
除了上述必須含有成分及任意添加成分以外,餘份是由Cu(銅)及無法避免的雜質所組成。再者,所謂此處所指的「無法避免的雜質」,是指一種雜質,其大致上在銅系製品中,為存在於原料中之物、和在製造步驟中會無法避免地混入且原本不需要之物,但由於為微量且不會對銅系製品的特性造成不良影響,故可容許。可舉例來作為無法避免的雜質的成分可舉例如:硫(S)、氧(O)等非金屬元素;和銻(Sb)等金屬元素。再者,此等成分含量的上限能夠設為:每種上述成分為0.05質量%,上述成分的總量為0.10質量%。
[2]銅合金材料的物性
本發明的銅合金材料的維氏硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內。特別是,將銅合金材料的維氏硬度(HV)設為115以上,而在對銅合金材料進行加壓衝壓加工等切割加工時,能夠減少剪切比相對於厚度(當為板材時為板厚)的比例,故能夠提高切割加工後的形狀的尺寸精度。特別是,含有Mn 20.0質量%以上的銅合金中,若剪切比大,則雖切割加工後的形狀的尺寸精度提高,但有會縮短模具和切割工具的壽命的疑慮。從此點來看,銅合金材料的維氏硬度(HV)亦較佳是設為115以上,更佳是設為125以上。另一方面,若維氏硬度(HV)超過275,則在進行切割加工時,相對於厚度,剪切比會過度減少,故不均勻的斷裂面會增加。
特別是,當將由銅合金材料所構成的板材用於電阻器時,對銅合金材料進行加壓衝壓加工後,會實施將所得的切割面接合的端面處理。此時,以使搖晃沿著厚度方向z來減少的方式構成位於剪切面與斷裂面的邊界的邊界線,即能夠提高對切割面的大小的尺寸精度而使歪斜不容易發生,並且容易進行銅合金材料的端面的處理。換言之,以使搖晃沿著厚度方向z來減少的方式構成位於剪切面與斷裂面的邊界的邊界線,並且以適度的大小來構成剪切面,即能夠設為亦合適進行加壓衝壓加工後的端部處理的狀態。
因此,在減少位於剪切面與斷裂面的邊界的邊界線的搖晃並且使剪切面適當正確地產生而獲得加壓衝壓加工性優異的銅合金材料的觀點上,銅合金材料的維氏硬度(HV)較佳是在115以上且275以下的範圍內,更佳是在125以上且275以下的範圍內,再更佳是在150以上且275以下的範圍內,再更佳是在205以上且275以下的範圍內。
此處,維氏硬度(HV)能夠例如:依據JIS Z2244(2009)中所記載的維氏硬度的試驗方法,從銅合金材料的表面測定維氏硬度(HV)。更具體而言能夠設為下述時的測定值:將金剛石壓頭壓入試驗片亦即銅合金材料的剖面中時的負載(試驗力)設為0.98 N,並將壓頭的壓入時間設為15秒。
[3]銅合金材料的形狀及金屬組織
本發明的銅合金材料的形狀並無特別限定,在容易以後述熱或冷來進行延伸步驟、和進行加壓衝壓加工等切割加工的觀點上,以板材為佳。此處,像板材這樣藉由壓延來形成的銅合金材料,能夠將壓延方向設為延伸方向。另一方面,本發明的銅合金材料可為線材、平角線材、緞帶材、條材、或棒材等,以本發明的銅合金材料來形成此等形狀,即能夠容易對末端進行切割加工。此處,藉由拉線和拔長、擠壓來形成的此等形狀的銅合金材料,能夠將拉線方向、拔長方向及擠壓方向之中的任一方向設為延伸方向。
此處,銅合金材料較佳是平均晶粒徑為50 μm以下,更佳是30 μm以下。像這樣,減少用以構成銅合金材料的結晶的平均晶粒徑,而在對銅合金材料進行加壓衝壓加工等切割加工時位於剪切面與斷裂面的邊界的邊界線的搖晃會減少,故能夠再更加提高銅合金材料的切割面的尺寸精度。此外,將用以構成銅合金材料的結晶的平均晶粒徑設為50 μm以下,而不容易於銅合金材料中形成粗大的晶粒,故能夠減少電阻溫度係數的絕對值,且減少對銅熱電動勢的絕對值。特別是,本發明的銅合金材料中,含有Co,而由第2相所造成的釘扎(pinning)不容易發生,故容易控制晶粒的粒徑,結果能夠容易獲得平均晶粒徑為50 μm以下的銅合金材料。另一方面,平均晶粒徑的下限並無特別限定,從製造上的觀點來看,可設為0.1 μm以上。再者,當結晶未形成為等軸狀而因沿著延伸方向來進行的壓延和拉線等加工而晶粒的大小有異向性時,結晶的平均晶粒徑是設為在與延伸方向直交的面進行測定。
本說明書中,平均晶粒徑的測定能夠依照JIS H0501中所記載的伸銅品晶粒度試驗方法來進行。更具體而言能夠藉由下述方式來進行:以使銅合金材料的剖面露出的方式埋入樹脂中而製作供試材料後,對與延伸方向直交的的剖面進行研磨,然後使用鉻酸水溶液來進行蝕刻後,使用掃描型電子顯微鏡(SEM)來觀察露出的結晶,而測定粒徑。特別是,當測定與延伸方向直交的面的平均晶粒徑時,是以使銅合金材料的與延伸方向直交的剖面露出的方式埋入樹脂中而製作供試材料。
[4]銅合金材料的製造方法的一例
上述銅合金材料能夠藉由下述方式來實現:將合金組成和製程組合來控制,該製程無特別限定。其中,能夠獲得上述銅合金材料的製程的一例可舉例如下述方法。
本發明的銅合金材料的製造方法的一例是對具有與上述銅合金材料的合金組成實質上相同的合金組成的銅合金素材至少依序實施:鑄造步驟[步驟1]、均質化熱處理步驟[步驟2]、熱延伸步驟[步驟3]、第1冷延伸步驟[步驟4]、及第1退火步驟[步驟5]。其中,在均質化熱處理步驟[步驟2]中,將加熱溫度設為750℃以上且900℃以下的範圍,且將保持時間設為10分鐘以上且10小時以下的範圍。此外,在第1冷延伸步驟[步驟4]中,將總加工率設為50%以上。此外,在第1退火步驟[步驟5]中,將加熱溫度設為600℃以上且800℃以下的範圍,且將保持時間設為1分鐘以上且2小時以下的範圍。
(i)鑄造步驟[步驟1]
鑄造步驟[步驟1]是藉由使用高頻熔化爐來在惰性氣體環境中或真空中使具有上述合金組成的銅合金素材熔融而進行鑄造,來製作既定形狀(例如厚度300 mm、寬度500 mm、長度3000 mm)的鑄塊(鑄錠)。再者,銅合金素材的合金組成雖在製造的各步驟中,依添加成分,亦有時會附著在熔化爐或揮發而與所製造的銅合金材料的合金組成未必完全一致,但具有與銅合金材料的合金組成實質上相同的合金組成。
(ii)均質化熱處理步驟[步驟2]
均質化熱處理步驟[步驟2]為對於進行鑄造步驟[步驟1]後的鑄塊,進行用以進行均質化的熱處理的步驟。此處,從抑制晶粒粗大化的觀點來看,均質化熱處理步驟[步驟2]中,熱處理的條件較佳是:將加熱溫度設為750℃以上且900℃以下的範圍,且將保持時間設為10分鐘以上且10小時以下的範圍。
(iii)熱延伸步驟[步驟3]
熱延伸步驟[步驟3]為對於進行均質化處理後的鑄塊,以熱來實施壓延和拉線等延伸加工直到成為既定厚度為止,而製作熱延材料的步驟。熱延伸步驟[步驟3]的條件較佳是:加工溫度在750℃以上且900℃以下的範圍內,可與均質化處理步驟[步驟2]中的加熱溫度相同。此外,熱延伸步驟[步驟3]中的加工率以10%以上為佳。
此處,「加工率」為將從實施壓延和拉線等延伸加工前的剖面積減去加工後的剖面積而得的值除以加工前的剖面積後乘以100並以百分比來表示的值,是如下述式所示。
[加工率]={([加工前的剖面積]-[加工後的剖面積])/[加工前的剖面積]}×100(%)
熱延伸步驟[步驟3]後的熱延材料較佳是進行冷卻。此處,對熱延材料進行冷卻的手段無特別限定,在例如能夠使晶粒粗大化不容易發生的觀點上,以盡可能增加冷卻速度的手段為佳,較佳是例如藉由水冷等手段來將冷卻速度設為50℃/秒以上。
此處,可對於冷卻後的熱延材料,進行將表面削去的平面切削。進行平面切削,即能夠將在熱延伸步驟[步驟3]中產生的表面的氧化膜和缺陷去除。平面切削的條件只要為通常進行的條件即可,無特別限定。藉由平面切削來從熱延材料的表面削去的量能夠依照熱延伸步驟[步驟3]的條件來適當調整,能夠設為例如從熱延材料的表面削去0.5~4 mm左右。
(v)第1冷延伸步驟[步驟4]
第1冷延伸步驟[步驟4]為對於進行熱延伸步驟[步驟3]後的熱延材料,以配合製品的厚度和大小的任意的加工率,以冷來實施壓延和拉線等延伸加工的步驟。第1冷延伸步驟[步驟4]中,壓延和拉線等延伸加工的條件能夠配合熱延材料的大小來設定。特別是,在後述第1退火步驟[步驟5]中,在使冷延材料中所含的晶粒微細化而促進藉由再結晶來形成均勻的晶粒的觀點上,較佳是將第1冷延伸步驟[步驟4]中的總加工率設為50%以上。
(vi)第1退火步驟[步驟5]
第1退火步驟[步驟5]為對於進行第1冷延伸步驟[步驟4]後的冷延材料,實施熱處理而使其再結晶的退火的步驟。此處,第1退火步驟[步驟5]中,熱處理的條件為:加熱溫度在600℃以上且800℃以下的範圍內,且保持時間在1分鐘以上且2小時以下的範圍內。另一方面,當加熱溫度為未達600℃時、和當保持時間為未達1分鐘時,難以使銅合金材料再結晶,且難以控制銅合金材料的維氏硬度。此外,當加熱溫度超過800℃時、和當保持時間超過2小時時,晶粒會粗大化而數目減少,故體積電阻率、電阻溫度係數及對銅熱電動勢之中的至少任一種會不適當正確。此外,銅合金材料的維氏硬度會過低,而在對銅合金材料進行加壓衝壓加工等切割加工時,容易產生垂邊。
此處,可對於進行第1退火步驟[步驟5]後的冷延材料,反覆進行1次以上的冷延伸步驟及退火步驟。例如:可對於進行第1退火步驟[步驟5]後的冷延材料,進行第2次的冷延伸步驟及退火步驟,能夠將此時的冷延伸步驟及退火步驟分別設為第2冷延伸步驟[步驟6]及第2退火步驟[步驟7]。並且,可對於進行第2冷延伸步驟[步驟6]及第2退火步驟[步驟7]後的冷延材料,進行精加工的冷延伸步驟及退火步驟,能夠將此時的冷延伸步驟及退火步驟分別設為精加工冷延伸步驟[步驟8]及精加工退火步驟[步驟9]。此外,亦可對於進行第1退火步驟[步驟5]後的冷延材料,進行冷延伸步驟[步驟8]及精加工退火步驟[步驟9],來作為精加工的冷延伸步驟及退火步驟。像這樣,反覆進行1次以上的冷延伸步驟及退火步驟,而銅合金材料會成為具有期望的形狀的板材和線材、平角線材、緞帶材等,故能夠獲得一種銅合金材料,其至少在體積電阻率、電阻溫度係數及對銅熱電動勢良好。特別是,進行精加工冷延伸步驟[步驟8]及精加工退火步驟[步驟9],即能夠再更加提高銅合金材料的維氏硬度。
此時,從促進藉由再結晶來形成均勻的晶粒的觀點來看,第2冷延伸步驟[步驟6]中的總加工率較佳是設為50%以上。此外,從促進銅合金材料的再結晶的觀點來看,第2退火步驟[步驟7]中,熱處理的條件較佳為:加熱溫度在600℃以上且800℃以下的範圍內,且保持時間在1分鐘以上且2小時以下的範圍內。
此外,從將銅合金材料的維氏硬度調整成期望的範圍的觀點來看,精加工冷延伸步驟[步驟8]中的總加工率較佳是在5%以上且70%以下的範圍內進行,更佳是在10%以上且70%以下的範圍內進行。特別是,將精加工冷延伸步驟[步驟8]中的總加工率設為5%以上,較佳是設為10%以上,即能夠再更加提高銅合金材料的維氏硬度。另一方面,從使由精加工冷延伸步驟[步驟8]中產生的應變所造成的電阻增加減緩的觀點來看,精加工退火步驟[步驟9]中,熱處理的條件為加熱溫度較上述第1退火步驟[步驟5]及第2退火步驟[步驟7]更低的條件,更具體而言為:加熱溫度在200℃以上且400℃以下的範圍內,且保持時間為30秒以下。
[5]銅合金材料的用途
本發明的銅合金材料極有用於作為電阻器中所使用的電阻器用電阻材料,該電阻器為例如分路電阻器或晶片電阻器等。換言之,電阻器用電阻材料較佳是由上述銅合金材料所構成。此外,分路電阻器或晶片電阻器等電阻器較佳是具有由上述銅合金材料所構成的電阻器用電阻材料。
以上說明本發明的實施形態,但本發明並不受上述實施形態所限定,包含本發明的概念及申請專利範圍中所包含的各種態樣在內,能夠在本發明的範圍內進行各種改變。
[實施例]
其次,為了使本發明的效果更臻明確,而說明本發明例及比較例,但本發明並不受此等實施例所限定。
(本發明例1~17及比較例1~5)
使具有表1表示的合金組成的銅合金素材熔化後,進行從熔融金屬冷卻並進行鑄造的鑄造步驟[步驟1],而獲得鑄塊。此處,比較例1的合金組成具有與上述專利文獻1中所記載的銅合金相同的合金組成。此外,比較例5的合金組成具有與上述專利文獻2中所記載的銅合金相同的合金組成。
對於此鑄塊,進行以800℃的加熱溫度及5小時的保持時間來進行熱處理的均質化熱處理步驟[步驟2],然後,進行在800℃的加工溫度以使總加工率成為67%(加工前的厚度為30 mm、加工後的厚度為10 mm)的方式沿著長邊方向來進行壓延的熱延伸步驟[步驟3],而獲得熱延材料。然後,藉由水冷來冷卻直到室溫為止後,進行將形成於表面的氧化膜去除的平面切削。
對於進行熱延伸步驟[步驟3]後的熱延材料,進行以表2中所記載的總加工率沿著長邊方向來進行壓延的第1冷延伸步驟[步驟4]。然後,對於進行第1冷延伸步驟[步驟4]後的冷延材料,進行以表2中所記載的保持溫度及保持時間來進行熱處理的第1退火步驟[步驟5]。
並且,對於進行第1退火步驟[步驟5]後的熱延材料,進行以表2中所記載的總加工率沿著長邊方向來進行壓延的第2冷延伸步驟[步驟6]。然後,對於進行第2冷延伸步驟[步驟6]後的冷延材料,進行以表2中所記載的保持溫度及保持時間來進行熱處理的第2退火步驟[步驟7]。再者,對於本發明例11、比較例2、4、5,在不進行第2冷延伸步驟[步驟6]及第2退火步驟[步驟7]的情形下進行後述精加工冷延伸步驟[步驟8]。
此外,對於本發明例4、6、9、11~13、17、比較例2、4、5,進行精加工冷延伸步驟[步驟8]及精加工退火步驟[步驟9]。更具體而言,對於進行第2退火步驟[步驟7]後的熱延材料,進行以表2中所記載的總加工率沿著長邊方向來進行壓延的精加工冷延伸步驟[步驟8]。然後,對於進行精加工冷延伸步驟[步驟8]後的冷延材料,進行以表2中所記載的保持溫度及保持時間來進行熱處理的精加工退火步驟[步驟9]。以上述方式進行,而製作本發明例1~17及比較例1~4的銅合金板材。
再者,表1中,於銅合金素材的合金組成中不含的成分的欄中記載橫線「-」,而使不含相符的成分、或即使含有亦為未達偵測極限值的事實更明確。
[各種測定及評估方法]
使用上述本發明例及比較例的銅合金材料(銅合金板材),來進行如下所示的特性評估。各特性的評估條件是如下所述。
[1]維氏硬度(HV)的測定
對於所製得的銅合金材料,依據JIS Z2244(2009)中所記載的維氏硬度的試驗方法,從銅合金材料的表面測定5次將金剛石壓頭壓入試驗片亦即銅合金材料的表面中時的負載(試驗力)設為0.98 N並將壓頭的壓入時間設為15秒時的維氏硬度(HV),並將該等的平均設為測定值。
[2]平均晶粒徑的測定
對於所製得的銅合金材料,以使銅合金材料的與加工時的延伸方向直交的剖面露出的方式埋入樹脂中而製作供試材料後,對與延伸方向直交的的剖面進行研磨。然後,對於研磨後的供試材料,使用鉻酸水溶液來進行蝕刻後,對於露出的晶粒,使用掃描型電子顯微鏡(SEM)(島津製作所股份有限公司製,型號:SSX-550),因應平均晶粒徑來以50倍~2000倍的倍率來觀察3個視野,並藉由JIS H 0501中所記載的伸銅品晶粒度試驗方法中的切割法來測定晶粒度,並以3個視野中的晶粒度的平均值的形式算出平均晶粒徑。結果是如表3所示。
[3]加壓衝壓加工性的評估方法
所製得的銅合金材料的加壓衝壓加工性是進行日本伸銅協會技術標準JCBA T310:2019中所規定的銅及銅合金薄板條的剪切試驗方法中所記載的剪切試驗。換言之,對於銅合金材料,以使上模具(衝頭)與下模具(模具)之間的空隙成為10 μm的方式調整後,實施衝壓加工成為沿著延伸方向y的大小為2 mm、沿著與延伸方向y直角相交的方向(第1圖的x方向)的大小為10 mm的長方形的形狀,而製作外周具有切割面2的銅合金材料10的供試材料。
第1圖為顯示對本發明的銅合金材料進行加壓衝壓加工後的切割面的示意圖。第1圖中顯示的銅合金材料10是顯示實施在固定在未圖示的下模具(模具)上的狀態下使上模具(衝頭)下降來進行的加壓衝壓加工後的切割面2。此處,切割面2從進行加壓衝壓加工後的銅合金材料10的上面10a側依序形成垂邊3、剪切面4及斷裂面5。此外,於切割面2的下端緣,經常以從斷裂面5朝向外側延伸出的方式形成毛邊6。此外,於剪切面4與斷裂面5的邊界,形成邊界線7。
本實施例中,對於所形成的切割面2之中的沿著與延伸方向y直角相交的方向(第1圖的x方向)的面,使用掃描型電子顯微鏡(SEM)(島津製作所股份有限公司製,SSX-550),以200倍的倍率來進行觀察。然後,從切割面2的掃描型電子顯微鏡(SEM)相片,對於銅合金材料10的供試材料的板厚t
1與銅合金材料10的供試材料的位於沿著厚度方向z的剪切面4與斷裂面5的邊界的邊界線7的搖晃Δt,分別測定5個位置後,將平均設為測定值。關於剪切比,是依照日本伸銅協會技術標準JCBA T310:2002中所規定的「銅及銅合金薄板條的剪切試驗方法」來進行測定。此處,剪切面4與斷裂面5的邊界線7的搖晃Δt是在1個SEM相片的視野內,算出邊界線7最接近下面10b的位置(在視野內剪切比成為最大的位置)與最接近上面10a的位置(在視野內剪切比成為最小的位置)之間的邊界線7的搖晃。此外,剪切比相對於板厚t
1的比例(A)是採用在視野內剪切比成為最大的位置的值。而且,從所得的此等測定值,算出剪切比相對於板厚t
1的比例(A)、及位於剪切面4與斷裂面5的邊界的邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B)。
對於所算出的剪切比相對於板厚t
1的比例(A),將在30%以上且57%以下的範圍內的情形設為在剪切比相對於板厚t
1的比例(A)在適當正確的範圍內的點上為優異並評估為「◎」。此外,將剪切比相對於板厚t
1的比例(A)為超過57%且60%以下的情形設為剪切比相對於板厚t
1的比例(A)良好並評估為「○」。另一方面,將為未達30%或超過60%的情形設為在剪切比相對於板厚t
1的比例(A)不在適當正確的範圍內的點上為不良並評估為「×」。結果是如表3所示。
此外,對於所算出的邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B),將為15%以下的情形設為邊界線7的搖晃Δt充分小而切割面2的尺寸精度優異並評估為「◎」。此外,將邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B)在超過15%且20%以下的範圍內的情形設為邊界線7的搖晃Δt小而切割面2的尺寸精度良好並評估為「○」。另一方面,將邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B)大於20%的情形設為邊界線7的搖晃Δt大而關於切割面2的大小的尺寸精度不良並評估為「×」。本實施例中,將「◎」及「○」評估為合格等級。結果是如表3所示。
對於以上述方式進行而得的剪切比相對於板厚t
1的比例(A)、及邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B)的評估結果,將雙方皆評估為「◎」的情形設為加壓衝壓加工性優異並評估為「◎」。此外,將將此等2個評估結果的其中一方評估為「◎」且將另一方評估為「○」的情形設為加壓衝壓加工性良好並評估為「○」。此外,將此等評估結果的其中一方或雙方的評估結果成為「×」的情形設為加壓衝壓加工性不合格並評估為「×」。結果是如表3所示。
[4]體積電阻率的測定
對於所製得的銅合金材料,將所得的厚度0.3 mm的板材切割成寬度10 mm、長度300 mm,而製作供試材料。
體積電阻率ρ的測定是將電壓端子間距離設為200 mm、將測定電流設為100 mA,在室溫20℃,藉由依據JIS C2525中所規定的方法的四端子法來測定電壓,並從所得的值求出體積電阻率ρ[μΩ・cm]。
對於所測得的體積電阻率ρ,將為80 μΩ・cm以上的情形設為體積電阻率ρ充分大而為優異的電阻材料並評估為「◎」。此外,將體積電阻率ρ為70 μΩ・cm以上且未達80 μΩ・cm的情形設為體積電阻率ρ大而為良好的電阻材料並評估為「○」。另一方面,將體積電阻率ρ為未達70 μΩ・cm的情形設為體積電阻率ρ小而為不良的電阻材料並評估為「×」。本實施例中,將「◎」及「○」評估為合格等級。結果是如表3所示。
[5]對銅熱電動勢(EMF)的測定方法
對於所製得的銅合金材料,將所得的厚度0.3 mm的板材切割成寬度10 mm、長度1000 mm,而製作供試材料。
供試材料的對銅熱電動勢(EMF)的測定是依照JIS C2527來進行。更具體而言,像第2圖顯示的這樣,供試材料11的對銅熱電動勢(EMF)的測定是使用經充分進行退火的直徑1 mm以下的純銅線來作為標準銅線21,使用電壓測定器43來測定下述時的電動勢:使經使供試材料11與標準銅線21的其中一端部連接的測溫接點P
1浸漬於經在80℃的恆溫槽41中保溫的溫水中,並且使經使供試材料11及標準銅線21的另一端部分別與銅線31、32連接的基準接點P
21、P
22浸漬於經在冰點裝置42中保冷的0℃的冰水中。對於所得的電動勢,除以溫度差亦即80[℃],而求出對銅熱電動勢(EMF)(μV/℃)。
對於所測得的對銅熱電動勢(EMF),將絕對值為0.5 μV/℃以下的情形設為對銅熱電動勢(EMF)的絕對值小而為良好的電阻材料並評估為「◎」。另一方面,將對銅熱電動勢(EMF)的絕對值大於0.5 μV/℃的情形設為對銅熱電動勢(EMF)的絕對值大而為不良的電阻材料並評估為「×」。結果是如表3所示。
[6]電阻溫度係數(TCR)的測定方法
對於所製得的銅合金材料,將所得的厚度0.3 mm的板材切割成寬度10 mm、長度300 mm,而製作供試材料。
電阻溫度係數(TCR)的測定是將電壓端子間距離設為200 mm、將測定電流設為100 mA,藉由依據JIS C2525及JIS C2526中所規定的方法的四端子法,來測定將供試材料的溫度加熱至150℃後的電壓,並從所得的值求出150℃時的電阻值R
150 ℃[μΩ]。然後,測定將供試材料的溫度冷卻至20℃後的電壓,並從所得的值求出20℃時的電阻值R
20 ℃[μΩ]。然後,從所得的電阻值R
150 ℃及R
20 ℃的值,從TCR={(R
150 ℃[μΩ]-R
20 ℃[μΩ])/R
20 ℃[μΩ]}×{1/(150[℃]-20[℃])}×10
6的式算出電阻溫度係數(ppm/℃)。
對於所測得的電阻溫度係數(TCR),將絕對值為50 ppm/℃以下的情形設為電阻溫度係數(TCR)的絕對值充分小而為優異的電阻材料並評估為「◎」。另一方面,將電阻溫度係數(TCR)的絕對值大於50 ppm/℃的情形設為電阻溫度係數(TCR)的絕對值大而為不良的電阻材料並評估為「×」。結果是如表3所示。
[7]針對可靠性的評估
並且,對於本發明例1~17及比較例1~7,為了針對在長時間使用銅合金材料來作為電阻材料等時的可靠性、特別是電特性的對熱等的安定性進行研究,而對於在上述[4]體積電阻率的測定中測定體積電阻率後的供試材料,在400℃加熱2小時,而針對對熱的電特性的安定性進行加速試驗。藉由加熱來進行加速試驗後,以與上述[4]體積電阻率的測定相同的方法來測定供試材料的體積電阻率,並分別求出從加熱前的體積電阻率減去加熱後的體積電阻率而得的體積電阻率的差值。此處,將從加熱前的體積電阻率減去加熱後的體積電阻率而得的體積電阻率的差值為1.0 μΩ・cm以下的情形設為由加熱所造成的體積電阻率降低充分小而可靠性優異並評估為「◎」。此外,將從加熱前的體積電阻率減去加熱後的體積電阻率而得的體積電阻率的差值為超過1.0 μΩ・cm且2.0 μΩ・cm以下的情形設為由加熱所造成的體積電阻率降低小而可靠性良好並評估為「○」。此外,將從加熱前的體積電阻率減去加熱後的體積電阻率而得的體積電阻率的差值為超過2.0 μΩ・cm的情形設為由加熱所造成的體積電阻率降低大而在可靠性的觀點上相對較不良好並評估為「△」。結果是如表2所示。
[8]綜合評估
對於此等評估結果中的關於加壓衝壓加工性、體積電阻率ρ、對銅熱電動勢(EMF)及電阻溫度係數(TCR)的4個評估結果,將4個皆評估為「◎」的情形設為加壓衝壓加工性、體積電阻率ρ、對銅熱電動勢(EMF)及電阻溫度係數(TCR)的4個特性優異並評估為「◎」。此外,將在此等4個評估結果中的體積電阻率ρ及加壓衝壓加工性的其中一方或雙方中評估為「○」且將剩餘評估為「◎」的情形設為此等4個特性至少良好並評估為「○」。另一方面,將在加壓衝壓加工性、體積電阻率ρ、對銅熱電動勢(EMF)及電阻溫度係數(TCR)之中的至少任一個中評估結果成為「×」的情形設為此等4個特性之中的至少任一個不合格並評估為「×」。結果是如表2所示。
[表1]
[表2]
[表3]
由表1~表3的結果可知,本發明例1~17的銅合金材料由於合金組成及維氏硬度(HV)在本發明的適當正確的範圍內並且剪切比相對於板厚t
1的比例(A)、及邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B)皆評估為「◎」或「○」,故在加壓衝壓加工性中亦評估為「◎」或「○」。此外,本發明例1~17的銅合金材料關於體積電阻率ρ、對銅熱電動勢(EMF)及電阻溫度係數(TCR),亦皆評估為「◎」或「○」。
另一方面,比較例1的銅合金材料不含Fe及Co雙方,而合金組成在本發明的適當正確的範圍外。因此,比較例1的銅合金材料在對銅熱電動勢(EMF)及電阻溫度係數(TCR)中評估為「×」。
此外,比較例2的銅合金材料的維氏硬度(HV)小而在本發明的適當正確的範圍外。因此,比較例2的銅合金材料的剪切比相對於板厚t
1的比例(A)、及邊界線7的搖晃Δt相對於板厚t
1的比例(B)的其中一方評估為「×」,而加壓衝壓加工性的評估亦評估為「×」。
此外,比較例3、6的銅合金材料皆合金組成在本發明的適當正確的範圍外,且維氏硬度(HV)大而在本發明的適當正確的範圍外。因此,比較例3、6的銅合金材料在對銅熱電動勢(EMF)、電阻溫度係數(TCR)及加壓衝壓加工性中評估為「×」。特別是,比較例3的銅合金材料的Fe及Co的含量皆多,而可靠性的評估結果成為「△」。此外,比較例6的銅合金材料的Ni的含量多,而可靠性的評估結果成為「△」。
此外,比較例4的銅合金材料的Mn的含量少或Fe及Co的合計量少,而合金組成在本發明的適當正確的範圍外。因此,比較例4的銅合金材料在體積電阻率ρ及加壓衝壓加工性中評估為「×」。
此外,比較例5的銅合金材料的Mn的含量多,而合金組成在本發明的適當正確的範圍外。因此,比較例5的銅合金材料在對銅熱電動勢(EMF)中評估為「×」。
此外,比較例7的銅合金材料的Ni的含量少,而合金組成在本發明的適當正確的範圍外。因此,比較例7的銅合金材料在對銅熱電動勢(EMF)中評估為「×」。
由此結果能夠確認,本發明例的銅合金材料的在合金組成及維氏硬度(HV)在本發明的適當正確的範圍內時,加壓衝壓加工性至少良好。並且能夠確認,本發明例的銅合金材料的體積電阻率ρ、對銅熱電動勢(EMF)及電阻溫度係數(TCR)亦至少良好。
此外,第3圖中顯示對於本發明例及比較例的銅合金材料顯示維氏硬度(HV)與剪切比相對於板厚t
1的比例(A)之間的關係的圖表。第3圖的圖表是將維氏硬度(HV)設為橫軸、將剪切比相對於板厚t
1的比例(A)設為縱軸。由此圖表亦能夠確認,本發明例的銅合金材料在維氏硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內時,剪切比相對於板厚t
1的比例(A)在在適當正確的範圍內的30%以上且60%以下的範圍內。
此外,第4圖中顯示對於對本發明例及比較例的銅合金材料進行加壓衝壓加工後的切割面在包含厚度方向及寬度方向的剖面觀察時的掃描型電子顯微鏡(SEM)相片。此處,第4圖(a)為對於本發明例8的銅合金材料的切割面的SEM相片,第4圖(b)為對於比較例2的銅合金材料的切割面的SEM相片。從此等SEM相片能夠確認,與比較例的銅合金材料10相比,本發明例的銅合金材料10的剪切面4與斷裂面5的邊界的邊界線7的搖晃Δt更小。
並且,當Mn含量超過30.0質量%時,本發明例7中將Fe的含量設為0.30質量%以下,本發明例4的Fe的含量為0.40質量%而可靠性的評估結果評估為「△」,而與本發明例4相比,本發明例7由於電特性的對熱等的安定性已更加提高,故在可靠性的評估結果中評估為「○」。
此外,本發明例1~3、5、6、8~11、13~17中將Fe的含量設為0.20質量%以下,本發明例4、7、12的Fe的含量為0.30質量%以上而可靠性的評估結果評估為「○」或「△」,而與本發明例4、7、12相比,本發明例1~3、5、6、8~11、13~17由於電特性的對熱等的安定性已更加提高,故在可靠性的評估結果中評估為「◎」。
10:銅合金材料
10a:銅合金材料的上面
10b:銅合金材料的下面
11:供試材料
22:標準銅線
31,32:銅線
41:恆溫槽
42:冰點裝置
43:電壓測定器
2:切割面
3:垂邊
4:剪切面
5:斷裂面
6:毛邊
7:邊界線
t
1:銅合金材料的供試材料的板厚
t
2:銅合金材料的供試材料的垂邊的厚度
Δt:邊界線的搖晃
P
1:測溫接點
P
21,P
22:基準接點
x:寬度方向
y:延伸方向
z:厚度方向
第1圖為顯示對本發明的銅合金材料進行加壓衝壓加工後的切割面的示意圖。
第2圖為用以說明對本發明例及比較例的供試材料求出對銅熱電動勢(EMF)的方法的示意圖。
第3圖為對於本發明例及比較例的銅合金材料顯示維氏硬度(HV)與剪切比相對於板厚t
1的比例(A)之間的關係的圖表,且是將維氏硬度(HV)設為橫軸、將剪切比相對於板厚t
1的比例(A)設為縱軸。
第4圖為對於對本發明例及比較例的銅合金材料進行加壓衝壓加工後的切割面在包含厚度方向及寬度方向的剖面觀察時的掃描型電子顯微鏡(SEM)相片,第4圖(a)為對於本發明例8的銅合金材料的切割面的SEM相片,第4圖(b)為對於比較例2的銅合金材料的切割面的SEM相片。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
3:垂邊
4:剪切面
5:斷裂面
7:邊界線
△t:邊界線的搖晃
Claims (7)
- 一種銅合金材料,其具有一合金組成並且維氏硬度(HV)在115以上且275以下的範圍內,該合金組成含有下述成分:Mn:超過20.0質量%且35.0質量%以下;Ni:超過5.0質量%且17.0質量%以下;以及Fe及Co之中的1種或2種:合計為0.10質量%以上且2.00質量%以下;且餘份是由Cu及無法避免的雜質所組成。
- 如請求項1所述的銅合金材料,其中,前述合金組成含有:Mn:超過20.0質量%且30.0質量%以下。
- 如請求項1所述的銅合金材料,其中,前述合金組成含有:Co:0.01質量%以上且1.50質量%以下,且Fe為0質量%以上且0.30質量%以下,其中包含Fe的含量為0質量%的情形。
- 如請求項1所述的銅合金材料,其中,前述合金組成進一步含有從由下述所組成的群組中選出的至少1種:Sn:0.01質量%以上且3.00質量%以下;Zn:0.01質量%以上且5.00質量%以下;Cr:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Ag:0.01質量%以上且0.50質量%以下; Al:0.01質量%以上且1.00質量%以下;Mg:0.01質量%以上且0.50質量%以下;Si:0.01質量%以上且0.50質量%以下;及P:0.01質量%以上且0.50質量%以下。
- 如請求項1所述的銅合金材料,其中,前述銅合金材料的平均晶粒徑為50μm以下。
- 一種電阻器用電阻材料,其是由請求項1至5中任一項所述的銅合金材料所構成。
- 一種電阻器,其為具有請求項6所述的電阻器用電阻材料的分路電阻器或晶片電阻器。
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