專利名稱：銅合金板材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電氣電子設(shè)備用的引線框架、連接器、端子材料、繼電器、 開關(guān)及插座等的銅合金板材及其制造方法。
背景技術(shù)：
用于引線框架、連接器、端子材料、繼電器、開關(guān)及插座等電氣電子設(shè)備用途的銅 合金材料所要求的特性項有導(dǎo)電率、耐力(降伏應(yīng)力)、張力強度、彎曲加工性及抗應(yīng)力松 弛特性。近年來，隨著電氣電子設(shè)備的小型化、輕量化、高功能化、高密度安裝化及使用環(huán)境 的高溫化，該要求特性也正在變高。目前，作為普通的電氣電子設(shè)備用材料，除鐵系材料外，磷青銅、丹銅及黃銅等的 銅系材料也在被廣泛使用。這些合金通過由Sn或Si的固溶強化和軋制、拉絲等的冷加工 的加工硬化的組合，提高了強度。在該方法中，導(dǎo)電率不足，此外，由于通過施加高的冷加工 率來獲得高強度，因而彎曲加工性及抗應(yīng)力松弛特性不足。作為代替上述方法的強化法，有在材料中使細微的第二相析出的析出強化。該強 化方法由于具體在強度變高的同時還提高導(dǎo)電率的優(yōu)點，所以在很多的合金系列中都采 用。其中，在Cu中使Ni和Si的化合物微小地析出來強化的Cu-Ni-Si系合金(例如，作為 CDA "Copper Development Association 銅發(fā)展協(xié)會”登記合金的C70250)具有其強化的 能力高的優(yōu)點并被廣泛使用。此外，尤其用Co置換了 M的一部分或全部的Cu-Ni-Co-Si系 或Cu-Co-Si系合金具有比Cu-Ni-Si系導(dǎo)電率更高的優(yōu)點，從而被用于一部分的用途中。不 過，隨著近來的電子設(shè)備、汽車所使用的部件的小型化，被使用的銅合金成為對更高強度的 材料以更小半徑施加彎曲加工的狀態(tài)，從而強烈地需求彎曲加工性卓越的銅合金板材。雖 然在現(xiàn)有的Cu-Ni-Co-Si系中，為了獲得高強度，通過提高軋制加工率來獲得了較大的加 工硬化，但該方法如上所述會導(dǎo)致彎曲加工性惡化，未能兼顧高強度和良好的彎曲加工性。針對所述提高彎曲加工性的要求，提出了若干通過控制晶體取向來解決的方案。 在專利文獻1中，發(fā)現(xiàn)Cu-Ni-Si系銅合金在晶粒直徑和來自{311}、{220}、{200}面的X射 線衍射強度滿足一定條件的晶體取向的情況下具有優(yōu)異的彎曲加工性。此外，在專利文獻 2中，發(fā)現(xiàn)Cu-Ni-Si系銅合金在來自{200}面及{220}面的X射線衍射強度滿足一定條件 的晶體取向的情況下具有優(yōu)異的彎曲加工性。此外，在專利文獻3中，發(fā)現(xiàn)Cu-Ni-Si系銅 合金通過控制cube取向{100}<001>的比例而具有優(yōu)異的彎曲加工性。專利文獻1 日本特開2006-009137號公報專利文獻2 日本特開2008-013836號公報專利文獻3 日本特開2006-283059號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題不過，在專利文獻1或?qū)＠墨I2所記載的發(fā)明中，有關(guān){200}、{220}及{311}等
4被限定的特定結(jié)晶面的集結(jié)的分析只不過是廣闊的結(jié)晶面分布中的極小一部分的信息。而 且，只不過是僅測定了板面方向的結(jié)晶面而已，關(guān)于哪個結(jié)晶面朝向軋制方向或板寬方向， 并未披露。因此，基于專利文獻1或?qū)＠墨I2所記載的發(fā)明內(nèi)容來控制彎曲加工性優(yōu)異 的集合組織，有時不夠徹底，不夠充分。此外，在專利文獻3所記載的發(fā)明中，晶體取向的控 制通過降低固溶化熱處理后的軋制加工率來實現(xiàn)。另一方面，隨著近年來電氣電子設(shè)備越來越小型化、高功能化、高密度封裝化等， 用于電氣電子設(shè)備的銅合金材料也被要求具有比在上述各專利文獻所記載的發(fā)明中所設(shè) 想的彎曲加工性更高的彎曲加工性。鑒于以上情況，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種彎曲加工性卓越、并具有 卓越的強度的適于電氣電子設(shè)備用的引線框架、連接器、端子材料等、以及汽車車載用等的 連接器或端子材料、繼電器、開關(guān)等的銅合金板材。用于解決問題的手段本申請發(fā)明人對適于電氣電子部件用途的銅合金進行了研究，并在Cu-Ni-Si系、 Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系的銅合金中，為了極大地提高彎曲加工性、強度、導(dǎo)電性、應(yīng)力 松弛特性，發(fā)現(xiàn)了 cube取向集結(jié)比例以及尤其S取向的比例和彎曲加工性相關(guān)，并經(jīng)專心 研究最終完成了本發(fā)明。此外，在此基礎(chǔ)上，還對在本合金系中具有不損害導(dǎo)電率及彎曲加 工性、并提高強度及應(yīng)力松弛特性的功能的添加元素進行了發(fā)明。此外，發(fā)明了用于實現(xiàn)上 述那樣的晶體取向的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，可提供以下手段(1) 一種銅合金板材，其特征在于，具有如下組成包含總量為0. 5 5. Omass^W Ni和Co中的任意1種或2種，并包含0. 3 1.Si，并且剩余部分由銅及不可避 免的雜質(zhì)組成，在利用EBSD測定的晶體取向分析中，cube取向{001}<100>的面積率為5 50% ；(2) 一種銅合金板材，其特征在于，具有如下組成包含總量為0. 5 5. Omass^W Ni和Co中的任意1種或2種，并包含0. 3 1.Si，并且剩余部分由銅及不可避 免的雜質(zhì)構(gòu)成，在利用EBSD測定的晶體取向分析中，cube取向{001}<100>的面積率為5 50%，S取向{321}<；346>的面積率為5 40% ；(3)根據(jù)上述(1)或( 項所述的銅合金板材，其特征在于，所述銅合金包含總量 為 0. 005 1. 0mass% 的從由 Sn、Si、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、Ti、^ 及 Hf 組成的群中選擇 的至少一種；(4)根據(jù)上述⑴至(3)項中任一項所述的銅合金板材，其特征在于，Cube取向 {001} <100>的晶粒的平均晶粒直徑為小于等于20 μ m ；(5) 一種銅合金板材的制造方法，其特征在于，用于制造上述(1)至(4)項中任一 項所述的銅合金板材，其中，成為所述銅合金板材的原料的銅合金原材料按鑄造[工序1]、 均質(zhì)化熱處理[工序2]、熱加工[工序3]、水冷卻[工序4]、切削[工序5]、冷軋制[工序 6]、熱處理[工序7]、冷軋制[工序8]、中間固溶化熱處理[工序9]、冷軋制[工序10]、時 效析出熱處理[工序11]、精加工冷軋制[工序12]以及調(diào)質(zhì)退火[工序13]的順序?qū)嵤┨?理，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制 [工序8]以小于等于50%的加工率進行，將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)與所述精加工冷軋制[工序12]中的加工率R2(%)的和設(shè)為5 65% ；(6)根據(jù)上述( 所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，將所述時效析出熱 處理[工序11]作為最后工序，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小 時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50%的加工率進行，將所述冷軋制[工 序10]中的加工率Rl )設(shè)為5 65% ；(7)根據(jù)上述( 所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，實施所述時效析出 熱處理[工序11]作為所述中間固溶化熱處理[工序9]的下一工序，所述熱處理[工序 7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于 50%的加工率進行，將所述精加工冷軋制[工序12]中的加工率R2(%)設(shè)為5 65% ；(8)根據(jù)上述(5)所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，實施所述切削[工 序5]作為所述熱加工[工序3]的下一工序，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫度、 5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50%的加工率進行，將所述 冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)與所述精加工冷軋制[工序12]中的加工率R2(%) 的和設(shè)為5 65% ；以及(9)根據(jù)上述( 所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，實施所述熱加工 [工序3]作為所述鑄造[工序1]的下一工序，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫 度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50%的加工率進行，將 所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)與所述精加工冷軋制[工序12]中的加工率 R2(% )的和設(shè)為5 65%。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供強度、彎曲加工性、導(dǎo)電率、抗應(yīng)力松弛特性的各特性優(yōu)異 的適于電氣電子設(shè)備用途的銅合金板材。本發(fā)明的上述以及其他的特征以及優(yōu)點通過適當(dāng)參考后附的附圖閱讀下述記載 的內(nèi)容將會更加清楚。


圖1A、圖IB是應(yīng)力松弛特性的試驗方法的說明圖，其中，圖IA示出了熱處理前的 狀態(tài)，圖IB示出了熱處理后的狀態(tài)。圖2是基于JCBA T309 :2001(臨時)的應(yīng)力松弛試驗方法的說明圖。附圖標記說明1施加了初始應(yīng)力時的試片2除去負荷后的試片3未加載應(yīng)力時的試片4試驗臺11試片(卸載時)12試片夾具13基準面14用于加載撓曲的螺釘15試片(加載撓曲時)
具體實施例方式對本發(fā)明的銅合金板材的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。另外，本發(fā)明中的“板材” 也包括“條材”。在本發(fā)明中，通過控制向銅(Cu)中添加的鎳(Ni)、鈷(Co)和硅(Si)各自的添加 量，能夠使Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si的化合物析出(沉淀)，從而提高銅合金的強度。本發(fā) 明中的銅合金包含總量為0. 5 5. Omass%、優(yōu)選為1. 0 4. Omass%、進一步優(yōu)選為1. 5 3. 5mass%&Ni和Co。既可以只含有Ni和Co中的任一種，也可以含有Ni和Co兩種。Ni 的含量優(yōu)選為0. 5 4. Omass %，進一步優(yōu)選為1. 0 4. Omass, Co的含量優(yōu)選為0. 5 2. Omass %，進一步優(yōu)選為0. 6 1. 7mass。此外，本發(fā)明中的銅合金包含0. 3 1. 5mass%, 優(yōu)選為0. 4 1. 2mass%、進一步優(yōu)選為0. 5 1. Omass的Si。如果Ni、Co、Si的添加量過 多，就會導(dǎo)致導(dǎo)電率下降，此外，如果過少時，則強度就不夠。為了改進銅合金板材的彎曲加工性，本申請發(fā)明人對在彎曲加工部所產(chǎn)生的裂紋 的產(chǎn)生原因進行了調(diào)查。其結(jié)果，確認了原因是塑性變形局部擴大，從而形成剪切變形帶， 并由于局部的加工硬化而引起了微孔的生成和聯(lián)結(jié)，從而達到成形極限。作為其對策，認識 到提高在彎曲變形中難引起加工硬化的晶體取向的比例是有效果的。也就是說，發(fā)明了在 cube取向{001} <100>的面積率為5% 50%時顯示出良好的彎曲加工性。如果cube取向 的面積率少于5%，則其效果不夠。此外，如想要比50%更高，則必須以低加工率進行再結(jié) 晶處理后的冷軋加工，強度明顯降低，所以不優(yōu)選。此外，如果高于50%，應(yīng)力松弛特性也會 下降，所以不優(yōu)選。優(yōu)選的范圍為7 47%，進一步優(yōu)選為10 45%。另外，本說明書中的晶體取向的表示方法采用材料的軋制方向(RD)取X軸、板寬 方向(TD)取Y軸、軋制法線方向(ND)取Z軸的直角坐標系，材料中的各區(qū)域使用與Z軸垂 直的(與軋制面平行的)晶體面的指數(shù)(hkl)和與X軸平行的晶向的指數(shù)[u ν w]以(h k 1) [u ν w]的形成表示。此外，象(132) [6-43]和(231) [3-46]等那樣，關(guān)于在銅合金的 立方晶體的對稱性基礎(chǔ)上等效的取向，使用表示族系的括號符號，表示為Ih k 1}<u ν w>。 cube取向以{001}<100>的指數(shù)表示，S取向以{321} <346>的指數(shù)表示。此外，在上述范圍的cube取向基礎(chǔ)上，優(yōu)選存在5 40 %的范圍的S取向 {321}<346>，因為這有利于改善彎曲加工性。S取向{321}<346>的面積率進一步優(yōu)選為 7% 37%，更優(yōu)選為10% 35%。除cube取向和S取向之外，還會產(chǎn)生Copper取向 {121}<1-11>、D 取向{4114}<ll-811>、Brass 取向{110} <l_12>、Goss 取向{110} <001>、R1 取向{236}<385>等，但如果cube取向以5 50%的面積率、S取向以5 40%的面積率 存在，則容許包含這些取向成分。本發(fā)明中的上述晶向的分析利用了 EBSD法。EBSD法是Electron Back-Scatter Diffraction (電子背散射分析)的縮寫，是利用了在掃描電子顯微鏡(SEM)內(nèi)向試料照射 電子線時產(chǎn)生的菊池線反射電子衍射的晶向分析技術(shù)。對于包含200個以上晶粒的0. 1微 米見方的試料面積，以0. 5微米等的步幅進行掃描，并分析了取向。測定面積及掃描步幅 根據(jù)試料的晶粒的大小進行了調(diào)整。各取向的面積率是相對于整個測定面積的比例，所述 整個測定面積是相對于cube取向{001}<100>及S取向{321} <346>的理想取向在士 10° 以內(nèi)的面積。雖然在利用了 EBSD法的取向分析中獲得的信息包含電子線侵入到試料的直至幾十nm深度處的取向信息，但由于相比于測定的面積很小，因此在本說明書中記為面積 率。此外，從板的表層部分進行了測定。在晶向的分析中，通過使用EBSD測定，與以往通過X射線衍射法對板面方向進行 的特定原子面的集聚的測定很不同地能夠以高分辨率獲得三維方向的完整的晶向信息，因 此關(guān)于控制彎曲加工性的晶向，可獲得全新的信息。接著，示出向本合金添加的副添加元素的效果。作為優(yōu)選的副添加元素，可舉出 Sn、Zn、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、Ti、Zr、以及Hf。這些元素的總量超過優(yōu)選，因 為一旦超過lmass^，就會產(chǎn)生導(dǎo)電率下降的弊端。當(dāng)添加副添加元素時，為了充分有效地 利用添加效果、且不使導(dǎo)電率下降，副添加元素的總量需要為0. 005 l.Omass %，優(yōu)選為 0. Olmass% 0. 9mass%，進一步優(yōu)選為0. 03mass% 0. 8mass%0以下示出各元素的添加 效果。Mg、Sn、Zn 通過添加到 Cu-Ni-Si 系、Cu-Ni-Co-Si 系、Cu-Co-Si 系銅合金中，提高 抗應(yīng)力松弛特性。與分別單獨添加時相比，當(dāng)同時添加時，通過協(xié)合效果，可進一步提高抗 應(yīng)力松弛特性。此外，有顯著改善焊接脆化的效果。如果添加Mn、Ag、B、P，則可提高熱加工性，并且提高強度。Cr、Fe、Ti、Zr、Hf以與作為主添加元素的Ni、Co及Si的化合物或單體的形式微 小地析出，有助于析出硬化。此外，作為化合物，通過以50 500nm的大小析出，從而有抑
制晶粒生長、使晶粒直徑變微小的效果，并使彎曲加工性變良好。此外，cube取向的晶粒的平均晶粒直徑優(yōu)選為小于等于20μπι，進一步優(yōu)選為小 于等于17 μ m，更優(yōu)選為15 3μπι。通過將cube取向的晶粒的平均晶粒直徑控制在上述 的范圍內(nèi)，有減少在彎曲部表面上產(chǎn)生的折皺的效果，可實現(xiàn)更卓越的彎曲加工性。本發(fā)明 中的cube取向的晶粒的平均晶粒直徑是如下算出的值在利用了上述EBSD法的取向分析 中，只抽取示出cube取向的區(qū)域來測定晶粒直徑，并計算作為平均值。另外，在此情況下， 作為與cube取向鄰接的cube取向的雙晶取向的{221} <212>取向是包含在cube取向中進 行了分析的值。接著，對本發(fā)明銅合金板材的優(yōu)選的制造條件進行說明。在現(xiàn)有的析出型銅合金 的制造方法的一個示例中，鑄造[工序1]銅合金原材料，獲得鑄塊，將其進行均質(zhì)化熱處理 [工序2]，并按熱軋制等熱加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷軋制[工序6] 的順序進行薄板化，在溫度700 1020°C的溫度范圍內(nèi)進行中間固溶化熱處理[工序9]使 溶質(zhì)原子再溶解，然后通過時效析出熱處理[工序11]和精加工冷軋[工序12]來滿足需 要的強度。在這一系列的工序中，材料的集合組織通過在中間固溶化熱處理中引起的再結(jié) 晶而被大致決定，并通過在精加工軋制中引起的旋轉(zhuǎn)而最終被決定。在本發(fā)明的銅合金板材的制造方法的優(yōu)選實施方式中，通過在該中間固溶化熱處 理[工序9]之前增加在400°C 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行的熱處理[工 序7]、以及小于等于50%的加工率的冷軋制[工序8]，在中間固溶化熱處理[工序9]中的 再結(jié)晶集合組織中，cube取向的面積率增加。在這里，熱處理[工序7]與中間固溶化熱處 理[工序9]相比較，以低溫進行。在這里，在熱處理[工序7]及中間固溶化熱處理[工序 9]中，優(yōu)選低溫時進行長時間的熱處理，高溫時進行短時間的熱處理。如果熱處理[工序7]時的處理溫度低于400°C，不再結(jié)晶的傾向增強，因此不優(yōu)選。如果處理溫度高于800°C，晶粒直徑變粗大的傾向增強，因此不優(yōu)選。因此，熱處理[工 序7]的處理溫度優(yōu)選450 750°C，進一步優(yōu)選500 700°C。此外，熱處理[工序7]的 處理時間優(yōu)選1分鐘 10小時，進一步優(yōu)選30分鐘 4小時。在熱處理[工序7]的溫度 和時間的關(guān)系中，溫度450 750°C時的處理時間優(yōu)選1分鐘 10小時(低溫時為長時間， 高溫時為短時間)，處理溫度為500 700°C時的處理時間優(yōu)選30分鐘 4小時(低溫時 為長時間，高溫時為短時間)。冷軋制[工序8]的加工率優(yōu)選小于等于45%，進一步優(yōu)選 5 40%。此外，中間固溶化熱處理[工序9]的處理溫度優(yōu)選750 1020°C，處理時間優(yōu) 選5秒 1小時。此外，在中間固溶化熱處理[工序9]后，實施冷軋制[工序10]、時效析出熱處理 [工序11]、精加工冷軋制[工序12]、以及調(diào)質(zhì)退火[工序13]。在這里，優(yōu)選以冷軋制[工 序10]和精加工冷軋制[工序12]各自的加工率Rl和R2的總和為5 65%的加工率進 行。在5%以下的加工率下，加工硬化量少，強度不夠，在65%以上的加工率下，在中間固溶 化熱處理中生成的cube取向區(qū)域因軋制而旋轉(zhuǎn)到Copper取向、D取向、S取向、Brass取向 等其他取向，從而cube取向的面積率下降，因此不優(yōu)選。加工率Rl和R2的總和進一步優(yōu) 選為10 50%。另外，如下計算加工率Rl和R2。Rl (% ) = (t[9]-t[10])/t[9] XlOOR2(% ) = (t[10]-t[12])/t[10] XlOO在這里，t[9]、t[10]、t[12]分別為中間固溶化熱處理[工序9]后、冷軋制[工序 10]后、精加工冷軋制[工序12]后的板厚。此外，對于上述提及的部分以外的部分，可與現(xiàn)有的制造方法中的工序同樣地進 行。雖然本發(fā)明的銅合金板材優(yōu)選通過上述實施方式的制造方法進行制造，但是只要 可獲得在EBSD測定中的結(jié)晶取向分析中cube取向{001}<100>的面積率為5 50%的銅 合金板材，則上述[工序1] [工序13]不局限于必須按照該順序進行，雖然包含在上述 的方法中，但是在上述[工序1] [工序13]中，例如也可以通過如下這樣組合的方法進 行制造。a.是如下方法對成為銅合金板材的原料的銅合金原材料按鑄造[工序1]、均質(zhì) 化熱處理[工序2]、熱加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷軋制[工序6]、熱 處理[工序7]、冷軋制[工序8]、中間固溶化熱處理[工序9]、冷軋制[工序10]以及時效 析出熱處理[工序11]的順序?qū)嵤┨幚?，其中，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫 度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50%的加工率進行，并 且將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)設(shè)為5 65%。該方法可應(yīng)用于對強度的 要求不是很嚴格的情況。b.是如下方法對成為銅合金板材的原料的銅合金原材料按鑄造[工序1]、均質(zhì) 化熱處理[工序2]、熱加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷軋制[工序6]、熱 處理[工序7]、冷軋制[工序8]、中間固溶化熱處理[工序9]、時效析出熱處理[工序11]、 精加工冷軋制[工序12]以及調(diào)質(zhì)退火[工序13]的順序?qū)嵤┨幚?，其中，所述熱處理[工 序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于 等于50%的加工率進行，并且將所述精加工冷軋[工序12]中的加工率R2(%)設(shè)為5 65%。該方法與上述a.方法一樣可應(yīng)用于對強度的要求不是很嚴格的情況。c.是如下方法對成為銅合金板材的原料的銅合金原材料按鑄造[工序1]、均質(zhì) 化熱處理[工序2]、熱加工[工序3]、切削[工序5]、冷軋制[工序6]、熱處理[工序7]、 冷軋制[工序8]、中間固溶化熱處理[工序9]、冷軋制[工序10]、時效析出熱處理[工序
11]、精加工冷軋制[工序12]、以及調(diào)質(zhì)退火[工序13]的順序?qū)嵤┨幚?，其中，所述熱處?[工序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小 于等于50%的加工率進行，并且將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)和所述精加 工冷軋[工序12]中的加工率R2(%)的和設(shè)為5 65%。該方法可應(yīng)用于熱加工[工序 3]結(jié)束時的溫度為不需要水冷[工序4]的溫度(例如，小于等于550°C )的情況。d.是如下方法成為銅合金板材的原料的銅合金原材料按鑄造[工序1]、熱加工 [工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷軋制[工序6]、熱處理[工序7]、冷軋制[工序 8]、中間固溶化熱處理[工序9]、冷軋制[工序10]、時效析出熱處理[工序11]、精加工冷 軋制[工序12]、以及調(diào)質(zhì)退火[工序13]的順序?qū)嵤┨幚恚渲?，所述熱處理[工序7]在 400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50% 的加工率進行，將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl (%)和所述精加工冷軋制[工序
12]中的加工率R2(%)的和設(shè)為5 65%。該方法可應(yīng)用于鑄造[工序1]中的偏析狀況 輕微的情況、或者偏析狀況不影響銅合金材料以及通過加工該銅合金材料而得的電氣電子 部件的情況。本發(fā)明的銅合金板材能夠通過滿足上述內(nèi)容，從而滿足例如連接器用銅合金板 材所要求的特性。尤其，通過本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)0.2%耐力大于等于600MPa、在彎曲加工性 90° W彎曲試驗中無裂紋，并以板厚分割可彎曲加工的最小彎曲半徑的值為小于等于1、導(dǎo) 電率大于等于35% IACS、抗應(yīng)力松弛特性小于等于30%的良好特性。
實施例以下，基于實施例對本發(fā)明進行更加詳細的說明，但本發(fā)明并不限定于這些。(實施例1)將下述合金通過高頻溶解爐溶解，并將其以0. 1 100°C /秒的冷卻速度進行鑄 造[工序1]，從而得到了鑄塊，其中，所述合金通過如表1及表2的合金成分欄的組成所示 那樣調(diào)配元素以使至少包含總量為0. 5 5. Omass%的選自Ni和Co中的1種或2種、包含 0. 3 1. 5mass%的Si、并適當(dāng)含有其他的添加元素而得，并且剩余部分由Cu和不可避免的 雜質(zhì)組成。在對該鑄塊以900 1020°C的溫度進行3分鐘至10小時的均質(zhì)化熱處理[工 序2]后，進行熱加工[工序3](在本實施例中，開始溫度為900°C )，然后進行水淬(相當(dāng) 于水冷卻[工序4])，并且為了除去氧化皮進行了切削[工序5]。之后，進行加工率80%至 99. 8%的冷軋制[工序6]、400°C 800°C的溫度且5秒至20小時的范圍內(nèi)的熱處理[工 序7]、加工率為2 0Z0 50%的冷軋制[工序8]、750°C 1020°C的溫度且5秒 1小時的中 間固溶化熱處理[工序9]、加工率為3% 35%的冷軋制[工序10]、400°C 700°C的溫度 且5分 10小時的時效析出熱處理[工序11]、加工率為3% 25%的精加工冷軋制[工 序12]、200°C 600°C的溫度且5秒 10小時的調(diào)質(zhì)退火[工序13]，制成了實施例1_1 1-19及比較例1-1 1-8的樣品。在各熱處理及軋制后，根據(jù)材料表面的氧化及粗糙度的狀態(tài)進行酸洗或表面研磨，并根據(jù)形狀通過張力校平器進行了矯正。均質(zhì)化熱處理[工序2]的適宜的溫度和時間根據(jù)合金的濃度及鑄造時的冷卻速 度而不同。因此，采用了在鑄塊的微觀組織中通過溶質(zhì)元素的偏析可觀察到的枝狀組織在 經(jīng)過均質(zhì)化熱處理之后基本消失的溫度和時間。熱加工[工序3]通過通常的塑性加工(軋制、擠出、抽拔等)對經(jīng)均質(zhì)化熱處理 后的材料進行。熱加工開始時的溫度設(shè)為600 1000°C的范圍，以使材料不開裂。此外，在均質(zhì)化熱處理[工序2]、熱處理[工序7]、中間固溶化熱處理[工序9]、 時效析出熱處理[工序11]、調(diào)質(zhì)退火[工序13]的各工序中，優(yōu)選低溫時進行長時間的熱 處理，高溫時進行短時間的熱處理。低溫且短時間的熱處理具有難以顯現(xiàn)出其效果的傾向， 高溫且長時間的熱處理具有產(chǎn)生強度顯著下降的弊端的傾向。另外，下表中的比較例1-5、1-6是不進行上述工序中的熱處理[工序7]和冷軋制 [工序8]而制造的。比較例1-7、1-8不進行上述工序中的冷軋制[工序10]，并以3%的加 工率進行了精加工軋制[工序12]。對于該樣品，調(diào)查了下述特性。在這里，樣品的厚度設(shè)為0. 15mm。在表1中示出本 發(fā)明例的結(jié)果，在表2中示出比較例的結(jié)果。a. cube取向和S取向的面積率通過EBSD法，在測定面積為0. 04 4mm2、掃描步幅為0. 5 1 μ m的條件下進行 了測定。測定面積以包含200以上個晶粒為基準進行了調(diào)整。掃描步幅根據(jù)晶粒直徑進行 調(diào)整，在平均晶粒直徑為小于等于15 μ m時，以0. 5 μ m步幅進行，在小于等于30 μ m時以 Iym步幅進行。電子線將來自掃描電子顯微鏡的W燈絲的熱電子作為發(fā)生源。b.彎曲加工性與軋制方向垂直地切出寬度10mm、長度35mm的樣品，將對該樣品以使彎曲的軸與 軋制方向垂直的方式進行了 W彎曲而得的樣品作為GW (Good Way)，將以使彎曲的軸與軋制 方向平行的方式進行W彎曲而得的樣品設(shè)為BW (Bad Way)，用50倍的光學(xué)顯微鏡觀察彎曲 部，調(diào)查了有無裂紋。將無裂紋的判定為0，將有裂紋的判定為X。各彎曲部的彎曲角度設(shè) 為90°，各彎曲部的內(nèi)側(cè)半徑設(shè)為0. 15mm。c. 0. 2% 耐力[YS]以JIS Z2241為準測定3條從軋制平行方向切出的JIS Z2201-13B號的試片，并 示出了其平均值。d:導(dǎo)電率[EC]:在保持為2(TC (士0.5°C)的恒溫槽中，通過四端子法測定電阻率，并算出了導(dǎo)電 率。另外，端子間距離設(shè)為100mm。e 應(yīng)力松弛率[SR]以舊日本電子材料工業(yè)會標準規(guī)格(EMAS-3003)為標準，如以下所示，在 150°C X 1000小時的條件下進行了測定。通過懸臂法加載了耐力的80%的初始應(yīng)力。圖1A、圖IB是應(yīng)力松弛特性的試驗方法的說明圖，圖IA是熱處理前的狀態(tài)，圖IB 是熱處理后的狀態(tài)。如圖IA所示，對在試驗臺4上以懸臂保持的試片1施加耐力的80%的 初始應(yīng)力時的試片1的位置離基準有δ ^的距離。將其在150°C的恒溫槽中保持1000小時， 除去負荷后的試片2的位置如圖1 (b)所示離基準有Ht的距離。附圖標記3是無負荷時的試片，其位置離基準有H1的距離。根據(jù)該關(guān)系，應(yīng)力松弛率(％)算出為(Ht-H1VSciXlOOtj另外，作為同樣的試驗方法，也可以采用以下的方法作為日本展銅協(xié)會(JCBA: Japan Copper and Brass Association :日本銅及黃銅協(xié)會)的技術(shù)標準方案的 "JCBAT309 :2001(臨時)；基于銅及銅合金薄板條的彎曲的應(yīng)力松弛試驗方法”；作為美國 材料試驗協(xié)會(ASTM :American Society for Testing and Materials :美國測試和材料協(xié) 會)的試驗方法的"ASTM E328 ；Standard Test Methods for Stress Relaxation Tests for Materials and Structures 材料和結(jié)構(gòu)的應(yīng)力松弛試驗的標準試驗方法”等。圖2是基于上述的JCBA T309 :2001(臨時)并利用了下方撓曲懸臂螺旋式的撓曲 變位負荷用試驗夾具的應(yīng)力松弛試驗方法的說明圖。該試驗方法的原理與使用圖1的試驗 臺的試驗方法相同，因此應(yīng)力松弛率的值也為基本相同的值。在該試驗方法中，首先，將試片11安裝在試驗夾具(試驗裝置)12上，在室溫下賦 予預(yù)定的變位，保持30秒后除去負荷，并將試驗夾具12的底面作為基準面13，測定了該面 13與試片11彎曲負荷點的距離并作為氏。在經(jīng)過預(yù)定時間后，從恒溫槽或加熱爐中在常 溫下取出試驗夾具12，松開用于加載撓曲的螺釘14以卸載。在將試片11冷卻到常溫后，測 定基準面13和試片11的撓曲負荷點之間的距離Ht。測定后，再賦予撓曲變位。另外，在圖 中，附圖標記11表示卸載時的試片，附圖標記15表示加載撓曲時的試片。通過以下的公式 求出永久撓曲變位5t。δ t = Hi-Ht根據(jù)該關(guān)系，計算出應(yīng)力松弛率(％ )為St/SQX100。另外，δ0在獲得預(yù)定應(yīng)力所需的試片的初始撓曲變位下，通過用以下公式來計
笪弁。δ。= σ ls2/l. 5Eh在這里，σ 試片的表面最大應(yīng)力(N/mm2) ；h 板厚(mm)、E 撓曲系數(shù)(N/mm2)、ls 跨度(mm)。f. cube取向的晶粒的平均晶粒直徑[cube粒的GS]在通過EBSD的取向分析中，提取相對于cube取向在士 10°以內(nèi)的取向區(qū)域， 測定大于等于20個的晶粒并算出了平均。另外，這時，cube取向的晶粒內(nèi)部以及鄰接的 {221}<212>取向為cube取向的雙晶取向，也將其被包含在cube取向中進行了分析。表 權(quán)利要求
1.一種銅合金板材，其特征在于，具有如下組成包含總量為0. 5 5. Omass %的Ni和Co中的任意1種或2種，并包含 0. 3 1. Smass^W Si，并且剩余部分由銅及不可避免的雜質(zhì)組成，在利用EBSD測定的晶體取向分析中，cube取向{001}<100>的面積率為5 50%。
2.一種銅合金板材，其特征在于，具有如下組成包含總量為0. 5 5. Omass %的Ni和Co中的任意1種或2種，并包含 0. 3 1. Smass^W Si，并且剩余部分由銅及不可避免的雜質(zhì)組成，在利用EBSD測定的晶體取向分析中，cube取向{001}<100>的面積率為5 50%，S 取向{321}<；346>的面積率為5 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅合金板材，其特征在于，所述銅合金包含總量為0. 005 1. 0mass%的從由Sn、&i、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、Ti、 Zr及Hf組成的群中選擇的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的銅合金板材，其特征在于， Cube取向{001}<100>的晶粒的平均晶粒直徑為小于等于20 μ m。
5.一種銅合金板材的制造方法，用于制造權(quán)利要求1至4中任一項所述的銅合金板材， 其特征在于，對成為所述銅合金板材的原料的銅合金原材料按鑄造[工序1]、均質(zhì)化熱處理[工序 2]、熱加工[工序3]、水冷卻[工序4]、切削[工序5]、冷軋制[工序6]、熱處理[工序7]、 冷軋制[工序8]、中間固溶化熱處理[工序9]、冷軋制[工序10]、時效析出熱處理[工序11]、精加工冷軋制[工序12]以及調(diào)質(zhì)退火[工序13]的順序?qū)嵤┨幚恚鰺崽幚韀工 序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等 于50%的加工率進行，將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)與所述精加工冷軋制 [工序12]中的加工率R2(%)的和設(shè)為5 65%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，將所述時效析出熱處理[工序11]作為最后工序，所述熱處理[工序7]在400 800°C 的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50%的加工率進行， 將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)設(shè)為5 65%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，實施所述時效析出熱處理[工序11]作為所述中間固溶化熱處理[工序9]的下一工 序，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋 制[工序8]以小于等于50%的加工率進行，將所述精加工冷軋制[工序12]中的加工率 R2(% )設(shè)為 5 65%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，實施所述切削[工序5]作為所述熱加工[工序3]的下一工序，所述熱處理[工序7] 在400 800 V的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50 % 的加工率進行，將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)與所述精加工冷軋制[工序12]中的加工率R2(%)的和設(shè)為5 65%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，實施所述熱加工[工序3]作為所述鑄造[工序1]的下一工序，所述熱處理[工序7]在400 800°C的溫度、5秒 20小時的范圍內(nèi)進行，所述冷軋制[工序8]以小于等于50% 的加工率進行，將所述冷軋制[工序10]中的加工率Rl(%)與所述精加工冷軋制[工序 12]中的加工率R2(% )的和設(shè)為5 65%。
全文摘要
一種銅合金板材，具有如下組成包含總量為0.5～5.0mass％的Ni和Co中的任意1種或2種，并包含0.3～1.5mass％的Si，并且剩余部分由銅及不可避免的雜質(zhì)組成，在利用EBSD測定的晶體取向分析中，cube取向{001}的面積率為5～50％。
文檔編號C22C9/06GK102105610SQ20098012887
公開日2011年6月22日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者佐藤浩二, 廣瀨清慈, 金子洋 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社