銅合金、銅合金薄板及銅合金的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種作為使用于例如家電、半導(dǎo)體裝置用引線框架等的半導(dǎo)體元件、 印刷電路板等的電氣電子元件材料、開閉器元件、匯流條和連接器等的機(jī)構(gòu)元件或產(chǎn)業(yè)用 設(shè)備等的銅合金板條優(yōu)選的銅合金、銅合金薄板及銅合金的制造方法。
[0002] 本申請主張基于2013年8月9日在日本申請的專利申請2013-167063號，及2014年6 月4日在日本申請的專利申請2014-116297號的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 作為上述各種用途的銅合金，以往通用含有Fe與P的Cu-Fe-P系的銅合金。作為Cu-Fe-P系的銅合金，例示有一種銅合金(CDA19400合金），其包含2.1質(zhì)量％以上且2.7質(zhì)量％ 以下的Fe、0.015質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的P、0.05質(zhì)量％以上且0.20質(zhì)量％以下的 Zn。另外，該CDA19400合金是由CDA(Copper Development Association，銅開發(fā)協(xié)會)規(guī)定 的國際標(biāo)準(zhǔn)合金。
[0004] 在此，上述CDA19400合金為在銅母相中使Fe或Fe-p等的金屬間化合物析出的析出 強(qiáng)化型合金，且強(qiáng)度、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性優(yōu)異，因此在各種用途中廣泛地使用。
[0005] 近年，隨著Cu-Fe-P系的銅合金的用途擴(kuò)大、或電氣、電子設(shè)備的輕量化、薄壁化、 小型化等，對于CDA19400合金，也要求更高的強(qiáng)度、導(dǎo)電性和優(yōu)異的彎曲加工性。
[0006] 另外，上述引線框架或連接器等通過蝕刻或沖壓銅合金薄板而制造。在此，對由 CDA19400合金等構(gòu)成的銅合金薄板進(jìn)行沖壓加工時，存在模具的磨損嚴(yán)重、在短時間的使 用中必須更換模具這種問題。
[0007] 因此，例如專利文獻(xiàn)1、2中提出有，為了抑制在熱乳工序中的破裂且提高耐沖壓模 具磨損性等的諸特性，而在Cu-Fe-P系合金中添加 C。并且，提出有為了提高Cu-Fe-P系合金 的強(qiáng)度等的諸特性，而添加 Mg等。
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本專利公開平11-323464號公報
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本專利公開平11-350055號公報
[0010] 然而，由Cu-Fe-P系合金構(gòu)成的銅合金中，在乳制鑄錠來制造銅合金薄板時，產(chǎn)生 較多表面缺陷。若存在上述表面缺陷，則因制造產(chǎn)率大幅地降低，存在銅合金薄板的制造成 本大幅地上升這種問題。
[0011] 并且，對由上述Cu-Fe-P系合金構(gòu)成的銅合金薄板進(jìn)行沖壓加工、蝕刻加工或鍍銀 時，有時因粗大的鐵合金粒子而產(chǎn)生不平滑的形狀不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明是鑒于所述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種在Cu-Fe-P系合金 中，可抑制表面缺陷及形狀不良的產(chǎn)生的銅合金、銅合金薄板、銅合金的制造方法。
[0013] 為了解決該課題，本發(fā)明人等進(jìn)行深入研究的結(jié)果，明確了產(chǎn)生于⑶A19400合金 等的Cu-Fe-P系合金的表面缺陷及形狀不良是通過含有&、1〇、1、￥和他中的至少一種以上、 Fe以及C的鐵合金粒子露出于銅合金薄板的表面而形成的。
[0014] 并且，明確了當(dāng)銅合金熔融液中C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一種以上存在一 定量以上時，以Fe為主成分并含有C、以及0、1〇、1、￥和他中的至少一種以上的液相與以〇1 為主成分的液相進(jìn)行液相分離，含有〇、1〇、1、￥和他中的至少一種以上、？ 6以及(：的粗大的 結(jié)晶物在鑄錠內(nèi)生成。并且得到如下見解:因生成于鑄錠內(nèi)的粗大的結(jié)晶物，而生成露出于 銅合金薄板的表面的鐵合金粒子。
[0015] 本發(fā)明是根據(jù)這種見解而完成的，本發(fā)明的第一方式所涉及的銅合金含有1.5質(zhì) 量％以上且2.7質(zhì)量％以下的Fe、0.008質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的P和0.01質(zhì)量％以 上且0.5質(zhì)量％以下的Zn，剩余部分為Cu及不可避免的雜質(zhì)，作為所述不可避免的雜質(zhì)所包 含的C的含量小于5質(zhì)量ppm、Cr的含量小于7質(zhì)量ppm、Mo的含量小于5質(zhì)量ppm、W的含量小于 1質(zhì)量ppm、V的含量小于1質(zhì)量ppm以及Nb的含量小于1質(zhì)量ppm。
[0016] 在該結(jié)構(gòu)的銅合金中，作為不可避免的雜質(zhì)的C的含量被限制為小于5質(zhì)量ppm，Cr 的含量被限制為小于7質(zhì)量ppm、Mo的含量被限制為小于5質(zhì)量ppm，W的含量被限制為小于1 質(zhì)量ppm，V的含量被限制為小于1質(zhì)量ppm，Nb的含量被限制為小于1質(zhì)量ppm。如上所述，C及 0、1〇、1、￥、他這種元素為具有促進(jìn)以？6為主成分并含有(：、以及0、1〇、1、￥和他中的至少一 種以上的液相與以Cu為主成分的液相的液相分尚的作用的兀素，因此在鑄錠內(nèi)容易生成粗 大的結(jié)晶物。也就是說，這些C、Cr、Mo、W、V和Nb這種元素可固溶于Fe中，但幾乎無法固溶于 Cu中，因此將作為結(jié)晶物(鐵合金粒子)而殘留于Cu中。
[0017] 因而，通過將(：、〇』0、1、￥和他這種元素的含量如上所述那樣限制，可抑制粗大的 結(jié)晶物的產(chǎn)生，且可大幅降低基于鐵合金粒子的表面缺陷。并且，可抑制因粗大的結(jié)晶物引 起的制品的形狀不良。
[0018] 在此，本發(fā)明的銅合金中，可以進(jìn)一步含有0.003質(zhì)量％以上且0.5質(zhì)量％以下Ni 和0.003質(zhì)量％以上且0.5質(zhì)量％以下的Sn中的任一者或兩者。
[0019] 此時，通過Ni或Sn固溶于Cu的母相中，可實現(xiàn)Cu-Fe-P系銅合金的強(qiáng)度提高。
[0020] 而且，本發(fā)明的銅合金中，可進(jìn)一步在0.0007質(zhì)量％以上且0.5質(zhì)量％以下的范圍 內(nèi)含有]^、〇3、3廣8&、稀土類元素、2廣3丨^1、86、11和(：〇中的至少一種或兩種以上。
[0021 ]此時，通過1^、0&、31'、1^、稀土類元素、21'、3;[、41、136、1';[、(]〇這種元素，可實現(xiàn)〇11-Fe-P系合金的強(qiáng)度提高及耐沖壓模具磨損性的提高。
[0022]并且，本發(fā)明的銅合金中，進(jìn)一步地，作為所述不可避免的雜質(zhì)所包含的Μη的含量 優(yōu)選20質(zhì)量ppm以下，Ta的含量優(yōu)選1質(zhì)量ppm以下。
[0023] Mn、Ta這種元素，如上述所述那樣在銅合金熔融液進(jìn)行液相分離時，含于以Fe作為 主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一種以上的液相側(cè)，而有促進(jìn)液相分離的傾 向。因此，若較多含有不可避免的雜質(zhì)的Μη及Ta，則有可能在鑄錠內(nèi)容易生成粗大的結(jié)晶 物。因此，通過Μη的含量規(guī)定為20質(zhì)量ppm以下，Ta的含量規(guī)定為1質(zhì)量ppm以下，能夠可靠地 抑制粗大的結(jié)晶物的產(chǎn)生。
[0024] 本發(fā)明的第二方式所涉及的銅合金薄板為由前述銅合金構(gòu)成的銅合金薄板，通過 含有0、1〇、1、￥和他中的至少一種以上、？ 6以及(：的鐵合金粒子露出于表面而形成的長度 200μπι以上的表面缺陷為5個/m2以下。進(jìn)一步優(yōu)選長度200μπι以上的表面缺陷設(shè)為2個/m 2以 下。
[0025]并且，本發(fā)明的銅合金薄板中，薄板的厚度設(shè)為0.5mm以下。
[0026]根據(jù)該結(jié)構(gòu)的銅合金薄板，由C、Cr、Mo、W、V和Nb元素的含量抑制得較低的銅合金 構(gòu)成，因此，可抑制含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一種以上、Fe以及C的鐵合金粒子的產(chǎn)生， 可抑制因該鐵合金粒子引起的表面缺陷的廣生。并且，可抑制因粗大的結(jié)晶物引起的制品 的形狀不良。而且，通過將長度200μπι以上的表面缺陷設(shè)為5個/m 2以下，可顯著地降低在進(jìn) 行沖壓加工、蝕刻加工或鍍銀時所產(chǎn)生的制品不良率。尤其，銅合金薄板的板厚為0.5mm以 下時，若存在200μπι以上的表面缺陷，則有可能在厚度方向也有缺陷生長，因此例如在進(jìn)行 沖壓加工、蝕刻加工等的用于賦予微細(xì)形狀的加工時，將成為不良的原因。從上述觀點來 看，銅合金薄板的板厚為0.2mm以下時，更能發(fā)揮本發(fā)明的效果。若考慮銅合金薄板的制造 成本與所得到的效果，則優(yōu)選的上述薄板的板厚的下限值為〇.〇5mm，但并不限定于此。
[0027] 本發(fā)明的第三方式所涉及的銅合金的制造方法為前述銅合金的制造方法，具備如 下工序:熔解工序，熔解原料來生成銅合金熔融液;高溫保持工序，將所述銅合金熔融液保 持在1300°C以上;及鑄造工序，將保持在1300°C以上的所述銅合金熔融液供給到鑄模內(nèi)而 得到鑄錠。
[0028] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)的銅合金的制造方法，由于具備將銅合金熔融液保持在1300°C以上的 高溫保持工序、及與將保持在1300°C以上的銅合金熔融液供給到鑄模內(nèi)而得到鑄錠的鑄造 工序，因此，可抑制含有〇、1〇、1、￥和他中的至少一種以上、？ 6以及(：的液相與以〇1為主成分 的液相進(jìn)行液相分離，可抑制粗大的結(jié)晶物的生成。因而，可將因鐵合金粒子引起的表面缺 陷降低。并且，可抑制因粗大的結(jié)晶物引起的制品的形狀不良。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，可提供一種在Cu-Fe-P系合金中抑制表面缺陷及形狀不良的產(chǎn)生的 銅合金、銅合金薄板、銅合金的制造方法。
【附圖說明】
[0030] 圖1是銅合金薄板的表面缺陷的光學(xué)顯微鏡觀察照片。
[0031] 圖2是表示本發(fā)明的實施方式的銅合金的制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 以下，對本發(fā)明的第一實施方式的銅合金進(jìn)行說明。
[0033] 本發(fā)明的第一實施方式的銅合金含有1.5質(zhì)量％以上且2.7質(zhì)量％以下的Fe、 0.008質(zhì)量％以上且0.15質(zhì)量％以下的P、0.01質(zhì)量％以上且0.5質(zhì)量％以下的Zn，剩余部分 為Cu及不可避免的雜質(zhì)，作為不可避免的雜質(zhì)所包含的C的含量小于5質(zhì)量ppm，Cr的含量小 于7質(zhì)量ppm，Mo的含量