專(zhuān)利名稱(chēng)：銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于連接器材料等所使用的銅合金，特別是關(guān)于可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲性能的銅合金。
背景技術(shù)：
含有鈦的銅合金(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鈦銅”)被用來(lái)作為連接器材料等，近年來(lái)其需求量呈現(xiàn)日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。為了適應(yīng)這種趨勢(shì)，人們對(duì)鈦銅的沉淀硬化進(jìn)行了各種研究。以往的鈦銅，有些添加了Ni和Al(例如參見(jiàn)特開(kāi)昭50-53228號(hào)公報(bào)，第1、2頁(yè))，有些添加了Al和Mg(例如參見(jiàn)特開(kāi)昭50-110927號(hào)公報(bào)，第1、2頁(yè))，另外還有一些添加了Sn、Ni和Co(例如參見(jiàn)特開(kāi)昭61-223147號(hào)公報(bào)，第1-3頁(yè))。近年來(lái)，還有人提出了添加Cr、Zr、Ni和Fe的鈦銅(例如參見(jiàn)特開(kāi)平6-248375號(hào)公報(bào)，第2-8頁(yè))。此外，還有人提出了關(guān)于晶粒微細(xì)化的技術(shù)方案(例如參見(jiàn)特開(kāi)平2001-303158號(hào)公報(bào)，第2-4頁(yè))。
上述的鈦銅，當(dāng)通過(guò)固溶處理而形成過(guò)飽和固溶體，在該狀態(tài)下進(jìn)行低溫時(shí)效時(shí)，形成亞穩(wěn)定相的調(diào)制結(jié)構(gòu)(変調(diào)構(gòu)造)，在這一階段中的某一時(shí)期顯著硬化，強(qiáng)度得到提高。鈦銅的這種調(diào)制結(jié)構(gòu)是由于在母相中形成的固溶鈦的濃度波而產(chǎn)生的。但是，在以通常的雜質(zhì)含量水平含有銅和鈦以外的元素的場(chǎng)合，這些元素固溶在母相中，使上述濃度波的波長(zhǎng)和振幅產(chǎn)生紊亂，導(dǎo)致時(shí)效硬化能降低。因此，不能得到原本可以得到的優(yōu)異的強(qiáng)度(例如屈服強(qiáng)度)。而且，在有意地添加第三元素的許多現(xiàn)有技術(shù)中，這種副作用很大，不能在維持鈦銅原有的時(shí)效硬化能和延性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的提高。因此，需要研制和開(kāi)發(fā)抑制上述濃度波的波長(zhǎng)等的紊亂、具有優(yōu)異的強(qiáng)度的銅合金。
另外，只要在最終的再結(jié)晶退火過(guò)程中使晶粒微細(xì)化，屈服強(qiáng)度就會(huì)提高，但在鈦銅的常規(guī)的制造過(guò)程中，相當(dāng)于最終的再結(jié)晶退火的是固溶處理，由于這種熱處理是在鈦充分固溶的溫度下進(jìn)行的，在這樣的溫度下晶粒容易顯著長(zhǎng)大。因此，為了通過(guò)晶粒的微細(xì)化來(lái)提高屈服強(qiáng)度，必須在比該溫度低的溫度側(cè)進(jìn)行固溶處理。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中使鈦銅的晶粒微細(xì)化的技術(shù)，鈦的固溶都不充分，析出穩(wěn)定相TiCu3。在這種固溶處理時(shí)沿晶界析出的TiCu3，在后續(xù)工序的時(shí)效過(guò)程中不僅對(duì)硬化沒(méi)有貢獻(xiàn)，而且使得彎曲性能惡化。因此，還需要研制和開(kāi)發(fā)抑制上述晶粒長(zhǎng)大、實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的彎曲性能的銅合金。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述需要而完成的，本發(fā)明的目的是，提供抑制濃度波的波長(zhǎng)等的紊亂、實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)度、同時(shí)抑制晶粒的長(zhǎng)大、實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的彎曲性能的銅合金。
本發(fā)明的銅合金是含有Ti2.0-4.0％(質(zhì)量)的銅基合金，作為不可避免地含有的元素組，含有Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、Si、Al、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Au和Ag中的1種以上，這些不可避免地含有的元素組中的任一種的含量都在0.01％(質(zhì)量)以下，同時(shí)，不可避免地含有的元素組的合計(jì)含量是0.1％(質(zhì)量)以下，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的個(gè)數(shù)的80％以上，以組成比計(jì)含有3％以上的上述不可避免地含有的元素組中的任一種以上。
本發(fā)明中所述的斷面電子顯微鏡檢查，可以是在平行于軋制面的斷面、垂直于軋制面的斷面或者軋制面上進(jìn)行。這是因?yàn)?，第二相粒子的大部分是在固溶處理過(guò)程中形成的，隨后的冷軋是輕加工度的加工。本發(fā)明的實(shí)施例是原樣對(duì)軋制面進(jìn)行電解拋光，然后用SEM觀(guān)察。
在本發(fā)明中，將Ti的含量規(guī)定為2.0-4.0％(質(zhì)量)。Ti的含量低于2.0％時(shí)，不能充分獲得由于形成鈦銅原有的調(diào)制結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)構(gòu)，不能獲得鈦銅的優(yōu)異的強(qiáng)度。另外，Ti的含量超過(guò)4.0％(質(zhì)量)時(shí)，容易析出TiCu3，使得彎曲性能惡化。在本發(fā)明中，通過(guò)將Ti的含量限定在上述適當(dāng)?shù)姆秶梢酝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲性能。為了在更高的水平上同時(shí)具有上述的強(qiáng)度和彎曲性能，Ti的含量?jī)?yōu)選是2.5-3.5％(質(zhì)量)。
另外，在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)度，規(guī)定了銅和鈦以外的不可避免地含有的元素組Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、Si、Al、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Au和Ag的含量，同時(shí)還規(guī)定了第二相粒子的組成。即，不可避免地含有的元素組的合計(jì)含量為0.1％(質(zhì)量)以下，同時(shí)，不可避免地含有的元素中的每一種的含量為0.01％(質(zhì)量)以下，而且通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的粒徑在0.1μm以上的第二相粒子的個(gè)數(shù)的80％以上以組成比計(jì)含有3％以上的上述不可避免地含有的元素組中的任一種以上。本發(fā)明中所述的Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Al、Si、Au和Ag，是作為鈦銅的熔煉原料的電解銅和海綿鈦中不可避免地含有的微量元素，其中，Si和Al是也可能從筑爐材料中混入的雜質(zhì)元素。另外，所述的第二相粒子是成分組成具有與母相不連續(xù)的邊界的區(qū)域，在以銅和鈦為主要成分的體系中，在含有不可避免的雜質(zhì)元素X(具體地例如Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Al、Si、Au和Ag等)的場(chǎng)合是以Cu-Ti-X系粒子的形式存在。第二相粒子也可能在鑄造時(shí)通過(guò)結(jié)晶而形成，但本發(fā)明中規(guī)定的第二相粒子，在固溶處理過(guò)程中或者固溶處理前進(jìn)行退火的場(chǎng)合也可以形成。一旦形成本發(fā)明中規(guī)定的第二相粒子，固溶處理后的晶粒的粒徑就會(huì)微細(xì)化，同時(shí)可以獲得足夠的時(shí)效硬化能。換句話(huà)說(shuō)，固溶在母相中的上述元素組的含量極其微小，可以忽略不計(jì)，因而在母相中形成的濃度波的波長(zhǎng)和振幅不會(huì)發(fā)生紊亂，可以達(dá)到所期望的時(shí)效硬化能，借助于該時(shí)效硬化能可以獲得優(yōu)異的強(qiáng)度。當(dāng)然，如果不考慮成本，使用高度精煉或高純度的原料，也可以將這些不可避免的雜質(zhì)元素含量降低到更低的無(wú)害水平，但這種作法在工業(yè)上是不實(shí)用的。使用通常的熔煉原料采用以往的方法進(jìn)行熔煉鑄造時(shí)，通過(guò)在制造過(guò)程中對(duì)制造工藝下功夫，控制第二相粒子的形成，不但可以抑制這些雜質(zhì)元素對(duì)于時(shí)效硬化的不利影響，而且還可以利用它們起到積極的作用，實(shí)現(xiàn)以往的技術(shù)難以作到的在固溶處理中的晶粒微細(xì)化，這是本發(fā)明的一大特點(diǎn)。
在熔煉鈦銅時(shí)，如果筑爐材料使用最常用的廉價(jià)的氧化鋁(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)，Al和Si就會(huì)被鈦還原，溶解存在于金屬融液中。即，由于鈦的還原能力非常強(qiáng)，不僅可能從原料中混入雜質(zhì)元素，而且還容易從筑爐材料中混入雜質(zhì)元素，這是鈦銅的特點(diǎn)。但是，即使是這樣混入的雜質(zhì)元素，只要按本發(fā)明的規(guī)定進(jìn)行控制，仍然可以獲得上述效果，因此沒(méi)有必要為了盡可能地避免雜質(zhì)元素的混入而使用特別昂貴的筑爐材料。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)規(guī)定Ti的含量并且規(guī)定不可避免地含有的元素組的含量以及第二相粒子的組成，可以提供同時(shí)具有優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲性能的銅合金。
在這樣的銅合金中，優(yōu)選的是，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的平均圓投影面積當(dāng)量直徑(平均円相當(dāng)徑)D是0.2-1.0μm。這里所說(shuō)的圓投影面積當(dāng)量直徑是指與通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的第二相粒子具有相同面積的圓的直徑。在本發(fā)明中，由于將上述平均圓投影面積當(dāng)量直徑D規(guī)定為0.2μm以上，可以充分發(fā)揮上述的晶粒長(zhǎng)大抑制效果，實(shí)現(xiàn)高的屈服強(qiáng)度。另外，由于將上述平均圓投影面積當(dāng)量直徑D規(guī)定為1.0μm以下，還可以防止由于第二相粒子的粒徑過(guò)大而引起的彎曲性能的惡化。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)適當(dāng)規(guī)定第二相粒子的平均圓投影面積當(dāng)量直徑D，可以獲得更優(yōu)異的彎曲性能。
另外，在這樣的銅合金中，優(yōu)選的是，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的粒子密度ρ是1-100個(gè)/100μm2，下面定義的平均粒子間距d是2-20μm。
對(duì)于任意的第二相粒子Pi(i＝1，2，…，n)，設(shè)從Pi到最近的第二相粒子Pi1的距離為di1，從Pi到第2近的第二相粒子Pi2的距離為di2，以此類(lèi)推，設(shè)從Pi到第j近的第二相粒子Pij的距離為Dij。由下列公式定義平均粒子間距d。式中，n是對(duì)于統(tǒng)計(jì)處理來(lái)說(shuō)足夠大的數(shù)，至少是10以上，Pij不重復(fù)。
數(shù)2d=1nΣin(110Σj10dij)=1nΣin(110Σj10|P→ij-P→i|)]]>本發(fā)明人對(duì)于影響彎曲性能的各種因素反復(fù)進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果查明，第二相粒子的分布形態(tài)對(duì)彎曲性能有很大影響。首先，在存在粗大的第二相粒子的場(chǎng)合，彎曲時(shí)應(yīng)力在那里集中，容易產(chǎn)生裂紋，致使彎曲性能惡化。因此，為了獲得良好的彎曲性能，第二相粒子盡可能小一些為好。用平均圓投影面積當(dāng)量直徑規(guī)定的其上限值是1μm左右。另外，即使是1μm以下的較小的第二相粒子，如果粒子密度高，平均粒子間距d較小，裂紋仍然容易擴(kuò)展，彎曲性能惡化，因此，粒子密度的上限值和平均粒子間距的下限值分別為100個(gè)/100μm2以下和2μm以上。此外，進(jìn)行再結(jié)晶退火時(shí)如果存在第二相粒子，晶粒的長(zhǎng)大受到抑制，在鈦銅的固溶處理過(guò)程中，如果粒子密度和平均粒子間距d分別是1個(gè)/100μm2以上和20μm以下，就可以預(yù)期得到抑制晶粒長(zhǎng)大的效果。上面所定義的平均粒子間距d，是本發(fā)明人在對(duì)第二相粒子的研究過(guò)程中表現(xiàn)出準(zhǔn)確性的統(tǒng)計(jì)值。一般情況下，大多使用最鄰近粒子間距的平均值作為平均粒子間距。所謂最鄰近粒子間距是從任意的粒子到離其最近的粒子的距離。這一數(shù)值有一個(gè)缺點(diǎn)，即，在存在許多局部粒子密集的部位的場(chǎng)合，該值變得非常小。為了改進(jìn)這一缺點(diǎn)，在評(píng)價(jià)第二相粒子的存在形態(tài)對(duì)于彎曲性能和再結(jié)晶退火時(shí)的晶粒長(zhǎng)大抑制效果的影響時(shí)，作為能正確地反應(yīng)該現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)值發(fā)現(xiàn)了平均粒子間距d。在本發(fā)明中，將上述第二相粒子的粒子密度ρ規(guī)定為1個(gè)/100μm2以上并且將上述平均粒子間距d規(guī)定為20μm以下，因而在固溶處理時(shí)預(yù)期可以獲得由第二相粒子產(chǎn)生的抑制晶粒長(zhǎng)大的效果。因此，即使是在鈦充分固溶的固溶處理?xiàng)l件下，也能得到微小的晶粒，可以實(shí)現(xiàn)高的屈服強(qiáng)度值。另外，在本發(fā)明中，將上述第二相粒子的粒子密度ρ規(guī)定為100個(gè)/100μm2以下并且將上述平均粒子間距d規(guī)定為2μm以上，因此，即使對(duì)銅合金施加剪切應(yīng)力，也不會(huì)產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的彎曲性能。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)適當(dāng)?shù)匾?guī)定第二相粒子的粒子密度ρ和平均粒子間距d，可以獲得極好的彎曲性能。
發(fā)明的實(shí)施方式下面，按照合金的制造工序說(shuō)明本發(fā)明的銅合金。由下述工序構(gòu)成的制造方法是本發(fā)明的銅合金的一個(gè)制造例。
鑄錠工序作為原料的Cu和Ti，沒(méi)有必要使用純度99.999％以上的高純度原料，使用通常的電解銅和JIS H 2151中規(guī)定的海綿鈦或JIS H 4600中規(guī)定的鈦1種或鈦2種就可以，這是因?yàn)?，將這兩種元素中所包含的不可避免地含有的元素組(Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、Si、Al、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Au和Ag)的量限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，在后續(xù)的固溶處理工序中，固溶在母相中的不可避免地含有的元素組的含量就可以達(dá)到極微量、可以忽略不計(jì)的程度。
以上面所述為前提，在真空中將Cu初始熔化，然后添加2.0-4.0％(質(zhì)量)的Ti。確認(rèn)充分熔化后進(jìn)行鑄造。
在上述鑄錠工序后，優(yōu)選是在950℃以上進(jìn)行均勻化退火1小時(shí)以上。這樣可以消除偏析，在下述的固溶處理中使第二相粒子的析出呈微細(xì)而均一的分散狀態(tài)，而且還具有防止復(fù)合晶粒的效果。隨后進(jìn)行熱軋，反復(fù)進(jìn)行冷軋和退火，進(jìn)行固溶處理。中間退火如果溫度較低，就會(huì)形成第二相粒子，因此應(yīng)當(dāng)在第二相粒子完全固溶的溫度下進(jìn)行。另外，在固溶處理前的冷軋過(guò)程中，其加工度越高，固溶處理時(shí)第二相粒子的析出越均一和微細(xì)。為了在固溶處理之前析出微細(xì)的第二相粒子，還可以在上述冷軋后在低溫下進(jìn)行退火，但其效果較小，而且由于工序增加導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，很難說(shuō)是良策。如果為了上述目的，在固溶處理之前進(jìn)行低溫退火，優(yōu)選是在第二相粒子不易粗大化的450℃以下的溫度下進(jìn)行。
固溶化工序在上述冷軋工序后進(jìn)行固溶處理。此時(shí)需要注意的是，必須加熱到Ti的固溶限比添加量大的溫度(Ti的添加量在2-4％(質(zhì)量)范圍時(shí)，Ti的固溶限與添加量相等的溫度是730-840℃，例如Ti的添加量為3％(質(zhì)量)時(shí)是800℃)，在升溫過(guò)程中，為了盡快地通過(guò)最容易析出TiCu3的溫度區(qū)間，至少到600℃為止升溫速度應(yīng)當(dāng)在20℃/秒以上。通過(guò)這種升溫速度的優(yōu)化，可以抑制穩(wěn)定相TiCu3的析出，提高彎曲性能，同時(shí)還可以形成對(duì)于再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大具有較高抑制作用的第二相粒子即含有不可避免的雜質(zhì)元素的微細(xì)而均一的第二相粒子。具體地說(shuō)，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的80％以上，以組成比計(jì)合計(jì)含有3％以上的上述不可避免地含有的元素，從而使固溶在母相中的不可避免地含有的元素組的含量達(dá)到可以忽略不計(jì)的微量程度。因此，在母相上中形成的濃度波的波長(zhǎng)和振幅不會(huì)產(chǎn)生紊亂，可以達(dá)到所期望的時(shí)效硬化能。從而借助于該時(shí)效硬化能可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)度。
冷軋工序和時(shí)效處理工序在上述固溶處理工序后，依次進(jìn)行冷軋?zhí)幚砗蜁r(shí)效處理。這些處理可以根據(jù)銅合金的用途采用常規(guī)的方法、在常規(guī)的條件下進(jìn)行。例如，銅合金被用來(lái)作為連接器材料等的場(chǎng)合，對(duì)于冷軋?zhí)幚矶?，?yōu)選是對(duì)固溶體進(jìn)行5-50％的冷軋。另外，對(duì)于時(shí)效處理而言，優(yōu)選是例如在420℃的Ar氣體等隋性氣氛中進(jìn)行200分鐘左右的時(shí)效處理。
實(shí)施例下面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
在制造本發(fā)明的銅合金時(shí)，考慮到作為第2成分添加活性金屬Ti，熔制時(shí)使用真空熔煉爐，坩堝使用氧化硅系的坩堝。另外，為了防止本發(fā)明中規(guī)定的不可避免地含有的元素超過(guò)規(guī)定值以上，原料使用電解銅和2種鈦。
首先，對(duì)于實(shí)施例1-10和比較例11-20，在真空中將電解銅初始熔化，然后使室內(nèi)充滿(mǎn)Ar氣氛，分別添加表1中所示組成的Ti。另外，對(duì)于比較例，使用一部分雜質(zhì)元素含量較高的廢料。添加鈦后保持足夠的時(shí)間，確認(rèn)沒(méi)有殘留的未熔化物后在A(yíng)r氣氛中將其澆鑄到鑄型中，分別制成約2kg的錠。
在上述錠上涂布防氧化劑，經(jīng)過(guò)24小時(shí)的常溫干燥后，通過(guò)980℃×24小時(shí)的加熱進(jìn)行熱軋，得到板厚10mm的熱軋板。隨后，為了抑制偏析，在該熱軋板上再次涂布防氧化劑，進(jìn)行980℃×24小時(shí)的加熱，然后水冷。再次涂布防氧化劑是為了盡可能地防止晶界氧化以及由表面進(jìn)入的氧與添加元素反應(yīng)生成夾雜物的內(nèi)部氧化。各熱軋板分別進(jìn)行機(jī)械研磨和酸洗去除氧化皮，然后反復(fù)進(jìn)行適度的冷軋和退火，冷軋至板厚0.2mm。然后將經(jīng)過(guò)冷軋的軋制材料送入可以快速加熱的退火爐中，以表1中所示的升溫速度加熱至600℃，最后加熱到Ti的固溶限比添加量大的溫度(Ti的添加量為3％(質(zhì)量)時(shí)是800℃以上)，保持2分鐘后水冷。此時(shí)，采用切斷法測(cè)定平均晶粒粒徑(GS)，然后，通過(guò)酸洗去除氧化皮，冷軋得到板厚0.14mm的軋材。將其在隋性氣氛中進(jìn)行420℃×3小時(shí)的加熱，制成各實(shí)施例和比較例的試片。表1中示出實(shí)施例1-10和比較例11-20的試片的濕式定量分析值。表1中所示的值的單位，對(duì)于Ti來(lái)說(shuō)是質(zhì)量％，對(duì)于其它是ppm。
表五、對(duì)照組二的黑色染料型墨水
從第一、第二、第三具體實(shí)施例與對(duì)照組一、二、三中可以看出，六組墨水組合中，僅在黑色染料型墨水中有所差異，而差異的地方也僅在于界面活性劑不同。在本發(fā)明的第一、第二、第三具體實(shí)施例中，黑色染料型墨水中界面活性劑的親水親油平衡值都小于或等于非黑色染料型墨水中界面活性劑的親水親油平衡值；在對(duì)照組一、二、三中，其黑色染料型墨水中界面活性劑的親水親油平衡值則大于非黑色染料型墨水中界面活性劑的親水親油平衡值。藉此，本發(fā)明將實(shí)驗(yàn)的變因控制在僅有界面活性劑的親水親油平衡值作改變，讓本發(fā)明實(shí)驗(yàn)的變因達(dá)到最小，使得本發(fā)明的特征更明顯。
接下來(lái)請(qǐng)參閱
圖1、圖2、圖3、圖4、圖5以及圖6，圖1是本發(fā)明第一具體實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖，圖2是本發(fā)明第二具體實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖，圖3是本發(fā)明第三具體實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖，圖4是本發(fā)明對(duì)照組一的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖，圖5是本發(fā)明對(duì)照組二的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖，圖6是本發(fā)明對(duì)照組三的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖。圖1、圖2、圖3、圖4、圖5以及圖6為本發(fā)明的從第一、第二、第三具體實(shí)施例與對(duì)照組一、二、三用同一種噴墨打印機(jī)(來(lái)自HP930C，墨水匣為HP78&45)在同一種載體(來(lái)自Plainpaper 70gsm)上作打印輸出所得的結(jié)果。將圖1、圖2、圖3、圖4、圖5以及圖6作一比較即可明顯看出，本發(fā)明的第一、第二、第三具體實(shí)施例的墨水組合，其黑色染料型墨水與非黑色染料型墨水間并未發(fā)生蔭開(kāi)現(xiàn)象，然而對(duì)照組中的黑色染料型墨水與非黑色染料型墨水間則產(chǎn)生了明顯的蔭開(kāi)現(xiàn)<p>對(duì)于各實(shí)施例和比較例，測(cè)定0.2％屈服強(qiáng)度，進(jìn)行W彎曲試驗(yàn)，測(cè)定MBR/t值，驗(yàn)證實(shí)施例的有效性。這里所述的MBR/t值，是不產(chǎn)生裂紋的最小彎曲半徑(MBR)相對(duì)于板厚(t)的比值，該值越小，表明彎曲性能越好。另外，第二相粒子的確認(rèn)，是采用場(chǎng)致發(fā)射型俄歇電子分光去(FE-AES)測(cè)定所有長(zhǎng)度在0.1μm以上的第二相粒子的組成，用圖象處理裝置求出第二相粒子的圓投影面積當(dāng)量直徑，以面積為0.01μm2以上的第二相粒子為對(duì)象，求出平均圓投影面積當(dāng)量直徑(D)、粒子密度(ρ)、平均粒子間距(d)。然后，求出不可避免地含有的元素組的組成比為3％以上的第二相粒子的存在比例。為了方便起見(jiàn)，將該值規(guī)定為A值(％)。另外，測(cè)定視野是100μm×100μm。A值越高，表示不可避免地含有的元素組在第二相粒子中含有的量比在母相中含有的量越多，銅合金顯示出良好的強(qiáng)度。表2中分別示出各實(shí)施例和比較例的A值、平均圓投影面積當(dāng)量直徑(D)、粒子密度(ρ)、平均粒子間距(d)、晶粒粒徑(GS)、0.2％屈服強(qiáng)度(MPa)、MBR/t值。
表2
由表2可以看出，在所有的實(shí)施例中，0.2％屈服強(qiáng)度都在800MPa以上、MBR/t值都在2.0以下，同時(shí)具有優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲性能。
另一方面，在各比較例中，或者0.2％屈服強(qiáng)度低于800MPa，或者M(jìn)BR/t值超過(guò)2.0，表明不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的強(qiáng)度和彎曲性能。具體地說(shuō)，比較例11和12由于不可避免地含有的元素組的含量超過(guò)規(guī)定值，形成調(diào)制結(jié)構(gòu)的主要因素的濃度波的波長(zhǎng)和振幅發(fā)生紊亂，時(shí)效硬化能降低。因此，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的提高，未能得到足夠的0.2％屈服強(qiáng)度。比較例13和14由于固溶處理時(shí)的升溫速度與其它例相比較小，因而A值比規(guī)定值小，TiCu3的析出量較多，因而彎曲性能惡化，時(shí)效硬化量較小，未能得到足夠的0.2％屈服強(qiáng)度。比較例15由于最終的時(shí)效處理是在高于450℃的溫度下進(jìn)行，因而第二相粒子發(fā)生奧斯特瓦爾德長(zhǎng)大，平均圓投影面積當(dāng)量直徑D比規(guī)定值大，未能獲得良好的彎曲性能。與Ti的添加量等于3％(質(zhì)量)的本實(shí)施例10在800℃下進(jìn)行固溶處理相比，比較例16是在高于該值的必要以上的高溫(870℃)下進(jìn)行固溶處理的，因而第二相粒子的析出量較少，平均圓投影面積當(dāng)量直徑D比規(guī)定值小，因而固溶處理后的晶粒粒徑(GS)顯著增大，未能得到足夠的0.2％屈服強(qiáng)度。比較例17和20，由于未進(jìn)行充分的前加工就實(shí)施固溶處理，因而前者的第二相粒子的粒子密度ρ比規(guī)定值小，后者的第二相粒子的平均粒子間距d比規(guī)定值大。因此，兩者在固溶處理后的晶粒粒徑(GS)都顯著增大，未能得到足夠的0.2％屈服強(qiáng)度。比較例18和19，由于固溶處理的時(shí)間比較長(zhǎng)，因而晶粒長(zhǎng)大，未能得到足夠的0.2％屈服強(qiáng)度。另外，前者的第二相粒子的粒子密度ρ比規(guī)定值大，后者的第二相粒子的平均粒子間距d比規(guī)定值小，因此，兩者在施加剪切應(yīng)力時(shí)，者產(chǎn)生了局部的應(yīng)力集中，未能實(shí)現(xiàn)良好的彎曲性能。
發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)適當(dāng)限定Ti的含量、不可避免地含有的元素組的含量以及第二相粒子的組成，可以同時(shí)以較高的水平實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的提高和優(yōu)異的彎曲性能。因此，本發(fā)明可以制造適合于連接器等材料的銅合金。
權(quán)利要求
1.銅合金，該銅合金是含有Ti2.0-4.0％(質(zhì)量)的銅基合金，其特征在于，不可避免地含有的元素組Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、Si、Al、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Au和Ag的合計(jì)含量是0.1％(質(zhì)量)以下，其中的每一種元素的含量被抑制在0.01％(質(zhì)量)以下，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的個(gè)數(shù)的80％以上，以組成比計(jì)含有上述不可避免地含有的元素組合計(jì)3％以上。
2.權(quán)利要求1所述的銅合金，其特征在于，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的平均圓投影面積當(dāng)量直徑D是0.2-1.0μm。
3.權(quán)利要求1或2所述的銅合金，其特征在于，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm2以上的第二相粒子的粒子密度ρ是1-100個(gè)/100μm2，下面定義的平均粒子間距d是2-20μm，即從任意的第二相粒子Pi(i＝1，2，…，n)到最近的第二相粒子Pi1的距離di1從Pi到第2近的第二相粒子Pi2的距離di2從Pi到第j近的第二相粒子Pij的距離dij(不重復(fù))平均粒子間距d下列公式n對(duì)于統(tǒng)計(jì)處理來(lái)說(shuō)足夠大的數(shù)，至少是10以上。
數(shù)1d=1nΣin(110Σj10dij)=1nΣin(110Σj10|P→ij-P→i|)]]>
全文摘要
本發(fā)明的目的是，提供抑制濃度波波長(zhǎng)的紊亂、實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)度并且抑制晶粒長(zhǎng)大、實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的彎曲性能的銅合金。本發(fā)明的銅合金是含有Ti2.0－4.0％(質(zhì)量)的銅基合金，不可避免地含有的元素組含有Pb、Sn、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、S、Si、Al、P、As、Se、Te、Sb、Bi、Au和Ag的合計(jì)含量是0.1％(質(zhì)量)以下，各元素的含量被控制在0.01％(質(zhì)量)以下，通過(guò)斷面電子顯微鏡檢查觀(guān)察到的面積在0.01μm
文檔編號(hào)C22C9/00GK1506476SQ20031012315
公開(kāi)日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者菅原保孝, 深町一彥, 彥 申請(qǐng)人:日礦金屬加工株式會(huì)社