Cu-Mg-P系銅合金條材及其制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是【申請?zhí)枴?01010223441.X(申請日為2010年7月2日）、發(fā)明名稱為 "化-Mg-P系銅合金條材及其制造方法"的中國申請的分案申請.
技術(shù)領(lǐng)域 陽00引本發(fā)明設(shè)及適于連接器、引線架、繼電器、開關(guān)等電氣/電子部件的化-Mg-P系銅 合金條材，特別設(shè)及拉伸強(qiáng)度和彈性極限值能夠W高水平取得平衡的化-Mg-P系銅合金條 材及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年來，在手機(jī)或筆記本電腦等電子設(shè)備中，小型、薄型化及輕量化逐步發(fā)展，而 所使用的端子/連接器部件也變得使用更小型且電極間間距狹窄的材料?；谶\(yùn)種小型 化，所使用的材料也變得更薄，但從盡管薄也需要確保連接信賴度考慮，更高強(qiáng)度且W高水 平與彈性極限值取得平衡的材料受到要求。
[0004] 另一方面，因伴隨設(shè)備的高性能化的電極數(shù)的增加或通電電流的增加所產(chǎn)生的焦 耳熱也變得極大的同時(shí)，對導(dǎo)電率高于W往的材料的要求不斷加強(qiáng)。運(yùn)種高導(dǎo)電率材料，在 通電電流的增加正在迅速發(fā)展的汽車用端子/連接器材料中受到強(qiáng)烈要求。W往，作為運(yùn) 種端子/連接器用的材料，通常使用黃銅或憐青銅。 陽〇化]然而，W往廣泛使用的黃銅或憐青銅產(chǎn)生無法充分適應(yīng)對所述連接器材料的要求 的問題。目P，黃銅的強(qiáng)度、彈性及導(dǎo)電性不足，因此無法適應(yīng)連接器的小型化及通電電流的 增加。并且，憐青銅雖然具有更高的強(qiáng)度和更高的彈性，但因?qū)щ娐实椭?0 %IACS左右，所 W無法適應(yīng)通電電流的增加。
[0006] 另外，憐青銅還有抗遷移性差的缺點(diǎn)。遷移性是指在電極間產(chǎn)生結(jié)露等時(shí)，陽極側(cè) 的化離子化而在陰極側(cè)析出，最終達(dá)到電極間的短路的現(xiàn)象，在如汽車般在高濕環(huán)境中使 用的連接器中成為問題，同時(shí)在因小型化而電極間間距變窄的連接器中也是需要注意的問 題。
[0007] 作為改善運(yùn)種黃銅或憐青銅所具有的問題的材料，例如，申請人提出W如專利文 獻(xiàn)1~2所示的化-Mg-p為主成分的銅合金。
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平6-340938
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-157774
[0010] 專利文獻(xiàn)1中公開有如下銅合金條材：其是W重量％計(jì)，含有Mg:0. 1~1. 0%、P: 0. 001~0. 02%、余量由化及不可避免的雜質(zhì)組成的條材，其中，表面晶粒形成長圓形狀， 具有該長圓形狀晶粒的平均短徑為5~20μm，平均長徑/平均短徑的值為1. 5~6. 0的尺 寸，為了形成運(yùn)種長圓形狀晶粒，在最終冷社之前的最終退火中，調(diào)整成平均晶粒徑為5~ 20μm的范圍內(nèi)，接著在最終冷社工序中將壓延率設(shè)為30~85%的范圍內(nèi)的沖壓時(shí)，沖壓 模具的磨損少。 W11] 專利文獻(xiàn)2公開有如下見解：在具有含有Mg:0. 3~2重量％、P:0. 001~0. 1重 量％、余量由化及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成的W往的銅合金薄板中，通過將P含量限 制至0. 001~0. 02重量％，進(jìn)而將含氧量調(diào)整至0. 0002~0. 001重量％，將C含量調(diào)整 至0. 0002~0. 0013重量％而將分散于基體材料中的包含Mg的氧化物粒子的粒徑調(diào)整至 3μπιW下，由此使得彎曲加工后的彈性極限值的下降比W往的銅合金薄板少，若從該銅合 金薄板制造連接器，則得到的連接器較W往顯示進(jìn)一步優(yōu)異的連接強(qiáng)度，即使在汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)周圍那樣的高溫中在存在振動(dòng)的環(huán)境下使用也不會(huì)脫離。
[0012] 通過上述專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2公開的發(fā)明，能夠獲得強(qiáng)度、導(dǎo)電性等優(yōu)異的銅 合金。但隨著電氣/電子設(shè)備的高功能化變得逐漸顯著，也進(jìn)一步強(qiáng)烈要求運(yùn)些銅合金的 性能提高。特別地，在用于連接器等的銅合金中，如何在使用狀態(tài)中不產(chǎn)生永久變形而能W 高應(yīng)力使用變得重要，對拉伸強(qiáng)度和彈性極限值能夠W高水平取得平衡的化-Mg-P系銅合 金條材的要求越來越強(qiáng)烈。
[0013] 此外，在上述各專利文獻(xiàn)中，雖然對銅合金組成及表面晶粒的形狀進(jìn)行了規(guī)定，但 對于深入晶粒的微細(xì)組織分析的拉伸強(qiáng)度和彈性極限值特性的關(guān)系并未觸及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 鑒于運(yùn)種狀況，本發(fā)明提供拉伸強(qiáng)度和彈性極限值能夠W高水平取得平衡的 化-Mg-p系銅合金條材及其制造方法。
[0015] 一直W來，晶粒的塑性變形通過表面的組織觀察來進(jìn)行，作為能夠應(yīng)用于晶粒的 應(yīng)變評價(jià)的最近技術(shù)有背散射電子衍射巧BSD)法。該邸SD法是將試驗(yàn)片設(shè)置于掃描型電 子顯微鏡（SEM)內(nèi)，從得自試樣表面的電子線的衍射像（菊池線）求出其晶體取向的手段， 只要是通常的金屬材料就能夠簡便地測量取向。隨著最近電子計(jì)算機(jī)處理能力的提高，即 使在多晶金屬材料中，只要是存在于數(shù)mm左右的對象區(qū)域中的100個(gè)左右的晶粒，也能夠 在實(shí)用的時(shí)間內(nèi)評價(jià)它們的取向，通過使用了計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)能夠從已評價(jià)的結(jié)晶 取向數(shù)據(jù)提取晶界。
[0016] 若從運(yùn)樣提取的圖像檢索所希望條件的晶粒來選擇進(jìn)行模型化的部位，則能夠進(jìn) 行自動(dòng)處理。此外由于結(jié)晶取向的數(shù)據(jù)與圖像的各部位（實(shí)際上是像素）對應(yīng)，所W能夠 從文件提取與已選擇的部位的圖像對應(yīng)的結(jié)晶取向數(shù)據(jù)。
[0017] 利用上述事實(shí)，本發(fā)明人等進(jìn)行了精屯、研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用邸SD法W帶有背散 射電子衍射像系統(tǒng)的掃描型電子顯微鏡觀察化-Mg-P系銅合金的表面后，對測量范圍內(nèi)的 全部像素的取向進(jìn)行測量，將鄰接的像素間的取向差為5°W上的分界當(dāng)作晶界時(shí)，晶粒內(nèi) 的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的面積相對于總測量面積的比例與化-Mg-P系 銅合金的拉伸強(qiáng)度和彈性極限值特性具有緊密的關(guān)系。 陽01引本發(fā)明的銅合金條材，是W質(zhì)量％計(jì)具有Mg:0. 3~2%、P:0. 001~0. 1 %、余量 為化及不可避免的雜質(zhì)的組成的銅合金條材，其特征在于，W通過帶有背散射電子衍射像 系統(tǒng)的掃描型電子顯微鏡的邸SD法，W0. 5μπι步長測量所述銅合金條材表面的測量面積 內(nèi)的全部像素的取向，將鄰接的像素間的取向差為5°W上的分界當(dāng)作晶界時(shí)的、晶粒內(nèi)的 全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的面積比例為所述測量面積的45~55%，拉伸強(qiáng) 度為641~708N/mm2,彈性極限值為472~503N/mm2。
[0019] 若所述晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的面積比例不到所述 測量面積的45%，或超過55%，則拉伸強(qiáng)度和彈性極限值都引起下降，若為適當(dāng)值的45~ 55%，則拉伸強(qiáng)度為641~ 708N/mm2，彈性極限值成為 472~503N/mm2，拉伸強(qiáng)度和彈性極 限值W高水平保持平衡。
[0020] 另外，在本發(fā)明的銅合金條材中，可質(zhì)量％計(jì)含有0.001~0.03%Zr。
[0021] Zr的0. 001~0. 03%添加有助于拉伸強(qiáng)度及彈性極限值的提高。
[0022] 本發(fā)明的銅合金條材的制造方法，其特征在于，在W依次包含熱社、烙體化處理、 精冷社、低溫退火的工序制造銅合金時(shí)，熱社開始溫度為700°C~800°C，總熱社率為90% W上，將每1社制道次的平均壓延率設(shè)為10%~35%來進(jìn)行所述熱社，將所述烙體化處理 后的銅合金板的維氏硬度調(diào)整至80~lOOHv，W250~450°C實(shí)施所述低溫退火30~180 秒。
[0023] 為了使銅合金組織穩(wěn)定化，W高水平取得拉伸強(qiáng)度和彈性極限值的平衡，需要適 當(dāng)?shù)卣{(diào)整熱社、烙體化處理、冷社的各種條件，W使烙體化處理后的銅合金板的維氏硬度成 為80~lOOHv，另外，W通過帶有背散射電子衍射像系統(tǒng)的掃描型電子顯微鏡的邸SD法，測 量所述銅合金條材表面的測量面積內(nèi)的全部像素的取向，將鄰接的像素間的取向差為5° W上的分界當(dāng)作晶界時(shí)的、晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的面積比例 為所述測量面積的45~55%，為了使拉伸強(qiáng)度為641~708N/mm2,使彈性極限值為472~ 503N/mm2,需要W250~450°C實(shí)施低溫退火30~180秒。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，能夠得到拉伸強(qiáng)度和彈性極限值能夠W高水平取得平衡的化-Mg-P 系銅合金條材。
【附圖說明】
[00巧]圖1是表示W(wǎng)通過帶有背散射電子衍射像系統(tǒng)的掃描型電子顯微鏡的邸SD法，測 量所述銅合金條材表面的測量面積內(nèi)的全部像素的取向，將鄰接的像素間的取向差為5° W上的分界當(dāng)作晶界時(shí)的、晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的相對于總 巧慢面積的面積比例（Area化action)和彈性極限值腳）的關(guān)系的圖。
[00%]圖2是表示W(wǎng)通過帶有背散射電子衍射像系統(tǒng)的掃描型電子顯微鏡的邸SD法，測 量所述銅合金條材表面的測量面積內(nèi)的全部像素的取向，將鄰接的像素間的取向差為5° W上的分界當(dāng)作晶界時(shí)的、晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的相對于總 測量面積的面積比例（Area化action)和拉伸強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]W下，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0028] 本發(fā)明的銅合金條材W質(zhì)量％計(jì)具有Mg :0. 3~2%、P :0. 001~0. 1%、余量為化 及不可避免的雜質(zhì)的組成。
[0029] Mg固烙于化的基體材料W不損害導(dǎo)電性而使強(qiáng)度提高。并且，P在烙解鑄造時(shí)有 脫氧作用，并W與Mg成分共存的狀態(tài)使強(qiáng)度提高。通過W上述范圍含有運(yùn)些Mg、P，能夠有 效地發(fā)揮其特性。
[0030] 并且，也可質(zhì)量％計(jì)含有0. 001~0. 03%Zr，該范圍的Zr的添加有助于拉伸 強(qiáng)度和彈性極限值的提高。
[0031] 該銅合金條W通過帶有背散射電子衍射像系統(tǒng)的掃描型電子顯微鏡的邸SD法， 測量所述銅合金條材表面的測量面積內(nèi)的全部像素的取向，將鄰接的像素間的取向差為 5°W上的分界當(dāng)作晶界時(shí)的、晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的面積比 例為所述測量面積的45~55%，拉伸強(qiáng)度為641~708N/mm2,彈性極限值為472~503N/ mm^o
[0032] 晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的面積比例如下求出。 陽03引作為前處理，將lOmmX10mm試樣浸潰于10%硫酸中10分鐘后，通過水洗、吹氣 散水后，用日立高新技術(shù)公司制造的平壓銳削（離子銳削）裝置，W加速電壓5kV、入射角 5°、照射時(shí)間1小時(shí)，對散水后的試樣施W表面處理。
[0034] 接著，用T化公司制造的帶有邸SD系統(tǒng)的日立高新技術(shù)公司制造的掃描型電子顯 微鏡S-3400N觀察該試樣表面。觀察條件設(shè)為加速電壓25kV、測量面積150μmX150μm。
[0035] 由觀察結(jié)果，晶粒內(nèi)的全部像素間的平均取向差不到4°的晶粒的相對于總測量 面積的面積比例WW下的條件求出。
[0036] W 0.5μ m步長，對測量面積范圍內(nèi)的全部像素的取向進(jìn)行測量，并將鄰接的像素 間的取向差為5°W上的分界當(dāng)作晶界。其次，對由晶界包圍的各晶粒，由數(shù)1的式計(jì)算晶 粒內(nèi)的全部像素間的取向差的平均值（G0S:Grain化ient