專利名稱：電子設(shè)備用銅合金、電子設(shè)備用銅合金的制造方法及電子設(shè)備用銅合金軋材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如適合于端子、連接器或繼電器等電子電氣部件的電子設(shè)備用銅合金、電子設(shè)備用銅合金的制造方法及電子設(shè)備用銅合金軋材。本申請(qǐng)主張基于2010年12月3日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2010-270890號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容援用于本說明書中。
背景技術(shù)：
一直以來，隨著電子設(shè)備和電氣設(shè)備等的小型化，謀求用于這些電子設(shè)備或電氣設(shè)備等的端子、連接器或繼電器等電子電氣部件的小型化及薄壁化。因此，作為構(gòu)成電子電氣部件的材料，要求彈性、強(qiáng)度及導(dǎo)電率優(yōu)異的銅合金。尤其，如非專利文獻(xiàn)I中所記載，作為用作端子、連接器或繼電器等電子電氣部件的銅合金，優(yōu)選屈服強(qiáng)度較高且拉伸彈性模量較低的銅合金。因此，作為彈性、強(qiáng)度及導(dǎo)電率優(yōu)異的銅合金，例如在專利文獻(xiàn)I中提供了含有Be的Cu-Be合金。在專利文獻(xiàn)I中，通過使CuBe在母相中時(shí)效析出，從而提高強(qiáng)度而不會(huì)降低導(dǎo)電率，該Cu-Be合金為析出固化型的高強(qiáng)度合金。然而，該Cu-Be合金由于含有昂貴的元素即Be，因此原料成本非常高。并且，制造Cu-Be合金時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒性的Be氧化物。因此，在制造工序中，需要將制造設(shè)備設(shè)為特殊的結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格地管理Be氧化物，以避免Be氧化物誤向外部放出。如此，Cu-Be合 金的原料成本及制造成本均較高，存在價(jià)格極高的問題。并且，如前述，由于含有有害元素即Be，因此從環(huán)境對(duì)策方面考慮，也被敬而遠(yuǎn)之。因此，強(qiáng)烈要求著能夠代替Cu-Be合金的的材料。作為能夠代替Cu-Be合金的材料，例如在專利文獻(xiàn)2中，提供了 Cu-N1-Si系合金(所謂科森合金)。該科森合金為Ni2Si析出物所分散而成的析出固化型合金，具有較高的導(dǎo)電率、強(qiáng)度及應(yīng)力松弛特性。因此，科森合金多用于汽車用端子或信號(hào)系統(tǒng)小型端子等用途，近年來，積極地進(jìn)行著開發(fā)。并且，作為其他合金，開發(fā)著專利文獻(xiàn)3中所記載的Cu-Mg-P合金等。然而，專利文獻(xiàn)2中所公開的科森合金中，通常，拉伸彈性模量較高為126 135Gpa。在此，在具有插片(才7夕7')上推雌型端子的彈簧接觸部而被插入的結(jié)構(gòu)的連接器中，當(dāng)構(gòu)成連接器的材料的拉伸彈性模量較高時(shí)，插入時(shí)的接觸壓力的變動(dòng)急劇。進(jìn)而，有容易超過彈性界限而塑性變形的可能性。因此，拉伸彈性模量較高的材料對(duì)于上述連接器并不優(yōu)選。并且，專利文獻(xiàn)3中所記載的Cu-Mg-P合金中，雖然導(dǎo)電率較高，但屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度等力學(xué)特性不充分。并且，由于拉伸彈性模量較高，因此有不適合于連接器等之類的問題。專利文獻(xiàn)1:日本專利公開平04-268033號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本專利公開平11-036055號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本專利公開昭62-227051號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1:野村幸矢、「-木，夕用高性能銅合金條O技術(shù)動(dòng)向i當(dāng)社O開発戦略」、神戸製鋼技報(bào)、Vol.54、N0.1 (2004) p.2-8 (野村幸矢，“連接器用高性能銅合金條的技術(shù)動(dòng)向與本公司的開發(fā)戰(zhàn)略”，神戶制鋼技報(bào)，Vol.54，N0.1 (2004) p.2-8)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述事實(shí)而完成的，其目的在提供一種具有低拉伸彈性模量、高屈服強(qiáng)度及高導(dǎo)電性，且適合于端子、連接器或繼電器等電子電氣部件的電子設(shè)備用銅合金、電子設(shè)備用銅合金的制造方法及電子設(shè)備用銅合金軋材。以下示出本發(fā)明方案的要件。[I] 一種電子設(shè)備用銅合金，其特征在于，包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。

[2]上述[I]所述的電子設(shè)備用銅合金,其特征在于,還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量為0.05原子％以上5原子％以下。[3]上述[I]或[2]所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于，還包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，其含量為0.01原子％以上I原子％以下。[4]上述[I] [3]中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于，0.2%屈服強(qiáng)度σ 0 2為400MPa以上。[5]上述[I] [4]中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于，拉伸彈性模量E為125GPa以下。[6]上述[I] [5]中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于，用掃描型電子顯微鏡觀察到的粒徑為0.1 μ m以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/ μ Hl2以下。[7] 一種電子設(shè)備用銅合金的制造方法，其為上述[I] [6]中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金的制造方法，其特征在于，具備:加熱工序，將銅原材料加熱至500°C以上1000°C以下的溫度；驟冷工序，將已加熱的所述銅原材料以200°C /min以上的冷卻速度冷卻至200°C以下的溫度；及加工工序，對(duì)驟冷后的所述銅原材料進(jìn)行加工，所述銅原材料由銅合金構(gòu)成，該銅合金包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。[8]上述[7]所述的電子設(shè)備用銅合金的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述銅原材料的銅合金還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量為0.05原子％以上5原子％以下。[9]上述[7]或[8]所述的電子設(shè)備用銅合金的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述銅原材料的銅合金還包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，且其含量為0.01原子％以上I原子％以下。[10] 一種電子設(shè)備用銅合金軋材，其特征在于，由上述[I] [6]中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金構(gòu)成，軋制方向的拉伸彈性模量E為125GPa以下，軋制方向的0.2%屈服強(qiáng)度oQ 2S 400MPa以上。
[11]上述[10]所述的電子設(shè)備用銅合金軋材，其特征在于，用作端子、連接器或繼電器。本發(fā)明的電子設(shè)備用銅合金的一方案包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。在該電子設(shè)備用銅合金中，含有Mg與Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)，Mg的含量及Al的含量如上述進(jìn)行了規(guī)定。具有這種成分組成的銅合金具有低拉伸彈性模量及高強(qiáng)度的特性，且導(dǎo)電率也變得較高。優(yōu)選在前述電子設(shè)備用銅合金中，還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量為0.05原子％以上5原子％以下。通過將選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上的元素添加于前述電子設(shè)備用銅合金中，能夠提高銅合金的特性。因此，通過配合用途來選擇性地含有上述元素，能夠提供尤其適合于其用途的電子設(shè)備用銅合金。優(yōu)選在前述電子設(shè)備用銅合金中，還包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，其含量為0.01原子％以上I原子％以下。通過將選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上的元素添加于前述電子設(shè)備用銅合金中，能夠提高銅合金的特性。因此，通過配合用途來選擇性地含有上述元素，能夠提供尤其適合其用途的電子設(shè)備用銅合金。優(yōu)選在前述電子設(shè)備用銅合金中，0.2%屈服強(qiáng)度σ。2為400MPa以上。優(yōu)選在前述電子設(shè)備用銅合金中，拉伸彈性模量E為125GPa以下。當(dāng)0.2%屈服強(qiáng)度ο 02為400MPa以上，或拉伸彈性模量E為125GPa以下時(shí)，彈性能量系數(shù)(σ α22/2Ε)變高，容易塑性變形。因此，電子設(shè)備用銅合金尤其適合于端子、連接器、繼電器等電子電氣部件。優(yōu)選在前述電子設(shè)備用銅合金中，用掃描型電子顯微鏡觀察到的粒徑為0.1 μπι以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/μ Hi2以下。此時(shí)，由于用掃描型電子顯微鏡觀察到的粒徑為0.1 μπι以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/μπι2以下，因此抑制了粗大的金屬間化合物的析出，成為Mg及Al的至少一部分在母相中固溶的狀態(tài)。如此，通過使Mg及Al的至少一部分在母相中固溶，能夠保持著較高的導(dǎo)電率來提高強(qiáng)度及再結(jié)晶溫度，且能夠降低拉伸彈性模量。另外，對(duì)于粒徑為0.Ιμπι以上的粗大的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)，利用電場(chǎng)發(fā)射型掃描電子顯微鏡，以5萬倍的倍率、約4.8 μ m2的視場(chǎng)的條件進(jìn)行10個(gè)視場(chǎng)的觀察來計(jì)算。并且，金屬間化合物的粒徑設(shè)為金屬間化合物的長徑與短徑的平均值。所述長徑，是以在中途不與晶界接觸的條件，在晶粒內(nèi)拉伸為最長的直線長度；所述短徑，是在與長徑直角相交的方向上，以在中途不與晶界接觸的條件，拉伸為最長的直線長度。本發(fā)明的電子設(shè)備用銅合金的制造方法的一方案為制造上述電子設(shè)備用銅合金的一方案的方法。電子設(shè) 備用銅合金的制造方法的一方案具備:加熱工序，將銅原材料加熱至500°C以上1000°C以下的溫度；驟冷工序，將已加熱的所述銅原材料以200°C /min以上的冷卻速度冷卻至200°C以下；及加工工序，對(duì)驟冷后的所述銅原材料進(jìn)行加工，所述銅原材料由銅合金構(gòu)成，該銅合金包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含
6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)該電子設(shè)備用銅合金的制造方法的一方案，能夠通過將上述組成即包含Mg與Al的銅原材料加熱至500°C以上1000°C以下溫度的加熱工序，進(jìn)行Mg及Al的熔體化。在此，加熱溫度小于500°C時(shí)，熔體化不完全，有可能在母相中殘留較多粗大的金屬間化合物。另一方面，若加熱溫度超過1000°C，則有銅原材料的一部分成為液相，組織或表面狀態(tài)不均勻的可能性。因此，將加熱溫度設(shè)定在500°C以上1000°C以下的范圍。并且，具備將已加熱的所述銅原材料以200°C /min以上的冷卻速度冷卻至200°C以下的驟冷工序，因此能夠抑制在冷卻過程中有粗大的金屬間化合物析出。因此，能夠使Mg及Al的至少一部分在母相中固溶。并且，還具備對(duì)驟冷后的銅原材料進(jìn)行加工的加工工序，因此能夠通過加工固化來謀求強(qiáng)度提高。在此，關(guān)于加工方法沒有特別限定，例如當(dāng)最終形態(tài)為板或條時(shí)，采用軋制。當(dāng)最終形態(tài)為線或棒時(shí)，采用拉制或擠制。當(dāng)最終形態(tài)為塊狀形狀時(shí)，采用鍛造或沖壓。加工溫度也沒有特別限定，但優(yōu)選調(diào)整到成為冷加工或溫加工的_200°C 200°C的范圍，以避免產(chǎn)生析出。適當(dāng)選擇加工率以接近最終形狀，但在考慮加工固化時(shí)，優(yōu)選20%以上，更優(yōu)選30%以上。在此，加工率是將加工前的材料的截面積與加工后的截面積之差，除以加工前的截面積來算出二者之比，并以百分比表示該比的值。另外，也可以在加工工序后進(jìn)行所謂的低溫退火。通過該低溫退火，能夠謀求力學(xué)特性的進(jìn)一步提聞。 上述電子設(shè)備用銅合金的制造方法中，構(gòu)成所述銅原材料的銅合金可以還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量可為0.05原子％以上5原子％以下。構(gòu)成所述銅原材料的銅合金可以還包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，其含量可為0.01原子％以上I原子％以下。通過使用由含有上述各元素的銅合金構(gòu)成的銅原材料，能夠提高制造出的電子設(shè)備用銅合金的特性。本發(fā)明的電子設(shè)備用銅合金軋材的一方案由上述電子設(shè)備用銅合金的一方案構(gòu)成，軋制方向的拉伸彈性模量E為125GPa以下，軋制方向的0.2%屈服強(qiáng)度σ Q.2S 400MPa。根據(jù)該電子設(shè)備用銅合金軋材的一方案，彈性能量系數(shù)(oa22/2E)較高，不易塑性變形。上述電子設(shè)備用銅合金軋材的一方案優(yōu)選作為構(gòu)成端子、連接器、繼電器的銅原材料來使用。根據(jù)本發(fā)明方案，能夠提供一種具有低拉伸彈性模量、高屈服強(qiáng)度及高導(dǎo)電性，且適合于端子、連接器或繼電器等電子電氣部件的電子設(shè)備用銅合金、電子設(shè)備用銅合金的制造方法及電子設(shè)備用銅合金軋材。


圖1是作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金的制造方法的流程圖。圖2是實(shí)施例12中的掃描型電子顯微鏡觀察照片。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金進(jìn)行說明。作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金具有如下組成:包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，并且以0.05原子％以上5原子％以下的含量含有選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，以0.01原子％以上I原子％以下的含量含有選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，剩余部分由Cu與不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。并且，作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金中，用掃描型電子顯微鏡觀察到的粒徑為0.1 μ m以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/ μ Hl2以下。以下，對(duì)于將這些元素的含量設(shè)定在前述范圍的理由進(jìn)行說明。(Mg)Mg是具有提高強(qiáng)度并且提升再結(jié)晶溫度而不會(huì)大幅降低導(dǎo)電率的作用效果的元素。并且，通過使Mg在母相中固溶，拉伸彈性模量被抑制得較低。在此，Mg的含量小于1.3原子％時(shí)，無法獲得其作用效果。另一方面，Mg的含量為
2.6原子％以上時(shí)，若將熱加工時(shí)的材料溫度設(shè)為800°C以上，則有局部生成液相而產(chǎn)生破裂的可能性。因此，無法將熱加工時(shí)的材料溫度設(shè)定為較高，而導(dǎo)致生產(chǎn)率的下降。從這種理由出發(fā),將Mg的含量設(shè)定為1.3原子％以上且小于2.6原子％。(Al) Al是通過固溶于將Mg的一部分或全部固溶的銅合金中，從而具有大幅提高強(qiáng)度而拉伸彈性模量不會(huì)上升的作用效果的元素。在此，Al的含量小于6.7原子％時(shí),無法獲得其作用效果。另一方面,若Al的含量超過20原子％，則為了熔體化而進(jìn)行熱處理時(shí)，有可能導(dǎo)致金屬間化合物較多地殘留，并導(dǎo)致在之后的加工等中產(chǎn)生破裂。從這種理由出發(fā)，將Al的含量設(shè)定在6.7原子％以上20原子％以下。(Zn、Sn、S1、Mn、Ni)Zn、Sn、S1、Mn、Ni這些元素通過添加于將Mg及Al的一部分或全部固溶的銅合金中，具有提高銅合金的特性的效果。因此，能夠配合用途來選擇性地含有，從而提高特性。尤其，Zn具有提高強(qiáng)度而不降低導(dǎo)電率效果。在此，選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上的元素的含量小于0.05原子％時(shí)，無法獲得其作用效果。另一方面，當(dāng)選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上的元素的含量超過5原子％時(shí)，導(dǎo)電率大幅下降。并且，為了熔體化而進(jìn)行熱處理時(shí)，有可能導(dǎo)致粗大的金屬間化合物較多地殘留，并導(dǎo)致在之后的加工等工序中產(chǎn)生破裂。從這種理由出發(fā)，將選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上的元素的含量設(shè)定在0.05原子％以上5原子％以下。另外，含有2種以上上述元素時(shí)，其含量表示2種以上元素的合計(jì)含量。(B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca、稀土類元素)B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca、稀土類元素這些元素具通過添加于將Mg及Al的一部分或全部固溶的銅合金中，具有提高銅合金的特性的效果。因此，通過配合用途來選擇性地含有，能夠提高特性。另外，稀土類元素為選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的I種以上的元素。在此，選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上的元素的含量小于0.01原子％時(shí)，無法獲得其作用效果。另一方面，選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上元素的含量超過I原子％時(shí)，導(dǎo)電率大幅下降。并且，為了熔體化而進(jìn)行熱處理時(shí)，有可能導(dǎo)致粗大的化合物較多地殘留。從這種理由出發(fā)，將選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上的兀素的含量設(shè)定在0.01原子％以上I原子％以下。另外，含有2種以上上述元素時(shí)，其含量表示2種以上元素的合計(jì)含量。作為不可避免的雜質(zhì)，可舉出Sr、Ba、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、L1、Ge、As、Sb、T1、Tl、Pb、B1、S、O、C、Be、N、H、Hg 等。優(yōu)選這些不可避免的雜質(zhì)的總量為0.3質(zhì)量％以下。(組織)作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金中，用掃描型電子顯微鏡觀察，結(jié)果粒徑為0.1 μπι以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/μπι2以下。即，粗大的金屬間化合物未大量析出，Mg及Al的至少一部分在母相中固溶。在此，若熔體化不完全，或在熔體化后有金屬間化合物析出，從而導(dǎo)致尺寸較大的金屬間化合物大量存在，則這些金屬間化合物會(huì)成為破裂的起點(diǎn)。因此，會(huì)在加工時(shí)產(chǎn)生破裂，或使彎曲加工性大幅劣化。并且，若金屬間化合物的量較多，則拉伸彈性模量上升，因此不優(yōu)選。對(duì)組織進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果，當(dāng)粒徑為0.1 μ m以上的粗大的金屬間化合物的個(gè)數(shù)在合金中為10個(gè)/μπι2以下時(shí)，即，當(dāng)粗大的金屬間化合物不存在或量較少時(shí)，可獲得良好的彎曲加工性及低拉伸彈性模量。并且，為了可靠地獲得上述作用效果，優(yōu)選粒徑為0.1 μ m以上的金屬間化合物的個(gè)數(shù)在合金中為I個(gè)/ μ m2以下。并且，對(duì)彎曲加工性的要求較高時(shí)，更優(yōu)選粒徑為0.05 μ m以上的金屬間化合物的個(gè)數(shù)在合金中為I個(gè)/μ m2以下。另外，對(duì)于金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)，利用場(chǎng)發(fā)射式掃描電子顯微鏡，以5萬倍的倍率、約4.8 μ m2的視場(chǎng)的條件進(jìn)行10個(gè)視場(chǎng)的觀察，并計(jì)算觀察到的金屬間化合物的個(gè)數(shù)的平均值。并且，金屬間化合物的粒徑設(shè)為金屬間化合物的長徑與短徑的平均值。所述長徑，是以在中途不與晶界接觸的條件，在晶粒內(nèi)拉伸為最長的直線長度，所述短徑，是在與長徑直角相交的方向上，以在中途不與晶界接觸的條件，拉伸為最長的直線長度。接著，對(duì)于作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金的制造方法，參考圖1所示的流程圖進(jìn)行說明。(熔解/鑄造工序SOI)首先，在熔解銅原料所獲得的銅金屬熔液中添加前述元素來進(jìn)行成分調(diào)整，從而制造銅合金金屬熔液。另外，添加Mg、Al等元素 時(shí)，能夠使用Mg、Al等元素單質(zhì)或母合金等。并且，可以將包含這些元素的原料與銅原料一同熔解。并且，也可以使用本實(shí)施方式的銅合金的再生料及廢料。在此，銅金屬熔液優(yōu)選由純度99.99質(zhì)量％以上的銅(所謂4NCu)構(gòu)成。并且，在熔解工序中，為了抑制Mg、Al等元素的氧化，優(yōu)選使用真空爐、或者惰性氣體氣氛或還原性氣氛的氣氛爐。并且，將已成分調(diào)整的銅合金金屬熔液注入于鑄模中來制造鑄錠。該鑄錠是由銅合金構(gòu)成的銅原材料。另外，當(dāng)考慮批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)選使用連續(xù)鑄造法或半連續(xù)鑄造法。(加熱工序S02)接著，為了將所獲得的鑄錠均質(zhì)化及熔體化，進(jìn)行加熱處理。在鑄錠的內(nèi)部，添加元素在凝固過程中產(chǎn)生偏析并濃縮，從而產(chǎn)生并存在金屬間化合物等。因此，為了使這些偏析及金屬間化合物等消失或降低，將鑄錠加熱至500°C以上1000°C以下的溫度(加熱處理)，從而使添加元素在鑄錠內(nèi)均質(zhì)地?cái)U(kuò)散，或使添加元素在母相中固溶。另外，該加熱工序S02優(yōu)選在非氧化性氣氛中或還原性氣氛中實(shí)施。(驟冷工序S03)并且，將在加熱工序S02中加熱至500°C以上1000°C以下的鑄錠，以200°C /min以上的冷卻速度冷卻至200°C以下的溫度。通過該驟冷工序S03，能夠抑制在母相中固溶的Mg及Al作為金屬間化合物而析出。由此，用掃描型電子顯微鏡觀察到的粒徑為0.Ιμπι以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)成為10個(gè)/μ m2以下。另外，為 了粗加工的效率化及組織的均勻化，可以在前述加熱工序S02之后，或在驟冷工序S03之后實(shí)施熱加工，也可在該熱加工之后實(shí)施上述驟冷工序S03。此時(shí)，對(duì)加工方法無特別限定，例如當(dāng)最終形態(tài)為板或條時(shí)，能夠采用軋制。當(dāng)最終形態(tài)為線或棒時(shí)，能夠采用拉制、擠制或孔型軋制等。當(dāng)最終形態(tài)為塊狀形狀時(shí)，能夠采用鍛造或沖壓。并且，在該驟冷工序S03之后，可以以可靠實(shí)施熔體化等為目的，再次實(shí)施加熱工序S02、驟冷工序S03。即，可以反復(fù)實(shí)施加熱工序S02、驟冷工序S03來謀求均質(zhì)化、熔體化。(加工工序S04)根據(jù)需要，將經(jīng)過了加熱工序S02及驟冷工序S03的鑄錠進(jìn)行切割。并且，為了去除在加熱工序S02及驟冷工序S03等中生成的氧化膜等，根據(jù)需要來進(jìn)行表面磨削。并且，加工成預(yù)定的形狀。在此，加工方法無特別限定，例如當(dāng)最終形態(tài)為板或條時(shí)，能夠采用軋制。當(dāng)最終形態(tài)為線或棒時(shí)，能夠采用拉制、擠制及孔型軋制。當(dāng)最終形態(tài)為塊狀形狀時(shí)，能夠采用鍛造或沖壓。另外，該加工工序S04中的溫度條件無特別限定，但優(yōu)選將加工溫度設(shè)定在-200°C 200°C的范圍內(nèi)，以完成冷加工或溫加工。并且，適當(dāng)選擇加工率以接近最終形狀。為了通過加工固化來提高強(qiáng)度，優(yōu)選將加工率設(shè)定在20%以上。并且，當(dāng)謀求更高的強(qiáng)度時(shí)，更優(yōu)選將加工率設(shè)為30%以上。并且，可以反復(fù)實(shí)施上述加熱工序S02、驟冷工序S03及加工工序S04。在此，第2次之后的加熱工序S02，將用于徹底的熔體化、再結(jié)晶組織化或加工性提高的軟化為目的。并且,對(duì)象并非鑄錠,而是加工材料。(熱處理工序S05)接著，為了進(jìn)行低溫退火固化，或?yàn)榱巳コ龤堄鄳?yīng)變，對(duì)通過加工工序S04獲得的加工材料實(shí)施熱處理。該熱處理的條件根據(jù)制造出的產(chǎn)品所要求的特性來適當(dāng)設(shè)定。
另外，該熱處理工序S05中，需要設(shè)定熱處理?xiàng)l件(溫度、時(shí)間、冷卻速度)，以避免尺寸較大的金屬間化合物大量析出。優(yōu)選例如設(shè)為在200°C進(jìn)行I分鐘 I小時(shí)左右或在300°C進(jìn)行I秒 I分鐘左右。冷卻速度優(yōu)選設(shè)為200°C /min以上。并且，雖然熱處理方法無特別限定，但優(yōu)選在非氧化性或還原性氣氛中在100 500°C進(jìn)行0.1秒 24小時(shí)的熱處理。并且，冷卻方法雖然無特別限定，但優(yōu)選水淬等冷卻速度在200°C /min以上的方法。并且，可以反復(fù)實(shí)施上述加工工序S04與熱處理工序S05。如此，制造出作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金。并且，作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金，其拉伸彈性模量E為125GPa以下，0.2%屈服強(qiáng)度σ α2為400MPa以上。本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金軋材由上述本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金構(gòu)成，軋制方向的拉伸彈性模量E為125GPa以下，軋制方向的0.2%屈服強(qiáng)度σ 0 2為400MPa以上。在上述電子設(shè)備用銅合金的制造方法的加工工序S04中進(jìn)行軋制來制造出電子設(shè)備用銅合金軋材。在具有上述特征的本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金及電子設(shè)備用銅合金軋材中，包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al。具有這種成分組成的銅合金是低拉伸彈性模量、高強(qiáng)度的，且導(dǎo)電率也變得較聞。具體地，設(shè)為拉伸彈性模量E為125GPa以下，且0.2%屈服強(qiáng)度σ。2為400MPa以上。因此，彈性能量系數(shù)(σα22/2Ε)變高，容易塑性變形，因此電子設(shè)備用銅合金及電子設(shè)備用銅合金軋材尤其適合于端子、連接器、繼電器等電子電氣部件。并且，本實(shí)施方式中，還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量為0.05原子％以上5原子％以下。并且，包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，其含量為0.01原子％以上I原子％以下。選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上的元素，或選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上的元素，通過添加到固溶有Mg、Al的銅合金中，具有提高銅合金的特性的作用效果。因此，通過配合用途來選擇性地含有，能夠提供尤其適合于其用途的電子設(shè)備用銅合金及電子設(shè)備用銅合金軋材。并且，作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金及電子設(shè)備用銅合金軋材中，用掃描型電子顯微鏡觀察到的粒徑為0.1 μ m以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/ μ Hl2以下。如此，由于規(guī)定了粒徑為0.1 μ m以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)，因此抑制了粗大的金屬間化合物的析出，成為Mg及Al的至少一部分在母相中固溶的狀態(tài)。因此，能夠保持著較高的導(dǎo)電率來提高強(qiáng)度及再結(jié)晶溫度。并且，能夠降低拉伸彈性模量。并且，還可獲得良好的彎曲加工性。并且，作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金的制造方法中，具備將上述組成的鑄錠或加工材料加熱至500°C以上1000°C以下的溫度的加熱工序S02。因此，能夠通過該加熱工序S02來進(jìn)行Mg及Al的熔體化。并且，具備將通過加熱工序S02加熱至500°C以上1000°C以下的鑄錠或加工材料，以200°C /min以上的冷卻速度冷卻至200°C以下的驟冷工序S03。因此，能夠抑制在冷卻過程中有尺寸較大的金屬間化合物大量析出。并且，由于具備對(duì)驟冷材料進(jìn)行加工的加工工序S04，因此能夠謀求通過加工固化來提高強(qiáng)度。并且，在加工工序S04之后，為了進(jìn)行低溫退火固化，或?yàn)榱巳コ龤堄鄳?yīng)變，實(shí)施熱處理工序S05。因此，能夠謀求力學(xué)特性的進(jìn)一步提高。如上述，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠提供一種具有低拉伸彈性模量、高屈服強(qiáng)度及高導(dǎo)電性及優(yōu)異的彎曲加工性，且適合于端子、連接器或繼電器等電子電氣部件的電子設(shè)備用銅合金及電子設(shè)備用銅合金軋材。以上，對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式的電子設(shè)備用銅合金及電子設(shè)備用銅合金軋材進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，在不脫離技術(shù)方案的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)進(jìn)行變更。例如，上述實(shí)施方式中，對(duì)電子設(shè)備用銅合金的制造方法的一例進(jìn)行了說明，但制造方法并不限定于本實(shí)施方式，也可適當(dāng)選擇現(xiàn)有的制造方法來制造。[實(shí)施例]
以下，對(duì)為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行說明。準(zhǔn)備由純度99.99質(zhì)量％以上的無氧銅(ASTM B152C10100)構(gòu)成的銅原料。將該銅原料裝入高純度石墨坩堝內(nèi)，在Ar氣體氣氛的氣氛爐內(nèi)進(jìn)行高頻熔解，獲得銅金屬熔液。在所獲得的銅金屬熔液內(nèi)，添加各種添加元素來制備成表1、2所示的成分組成，從而獲得銅合金金屬熔液。將銅合金金屬熔液澆注于碳鑄模中來制造鑄錠。另外，鑄錠的大小設(shè)為厚度約20mmX寬度約20mmX長度約100 120mm。并且，表1、2所示的成分組成的剩余部分為銅及不可避免的雜質(zhì)。作為均質(zhì)化處理，在Ar氣體氣氛中，將鑄錠在820°C保持4小時(shí)，并實(shí)施水淬。接著，將熱軋時(shí)的材料溫度的最高值調(diào)整為800 820°C的范圍內(nèi)來進(jìn)行熱軋，接著實(shí)施水淬，制造出厚度IOmmX寬度約20mm的熱軋材。之后，作為熔體化處理，在Ar氣體氣氛中以表1、2所記載的熱處理?xiàng)l件的溫度、時(shí)間進(jìn)行保持，接著實(shí)施水淬。接著，考慮最終厚度來進(jìn)行切割，為了去除氧化被膜而實(shí)施表面磨削。之后，以表1、2所記載的加工率實(shí)施冷軋，制造出厚度0.5mmX寬度約20mm的條材。最后，在Ar氣體氣氛中，在200 V保持I小時(shí)，接著實(shí)施水淬，制造出特性評(píng)價(jià)用條材。(加工性評(píng)價(jià))作為加工性評(píng)價(jià)，觀察在前述冷軋時(shí)有無邊緣破裂(cracked edge)。將以肉眼觀察時(shí)完全看不到或幾乎看不到邊緣破裂的條材設(shè)為A (Excellent),將產(chǎn)生了長度小于Imm的較小的邊緣破裂的條材設(shè)為B (Good)，將產(chǎn)生了長度Imm以上且小于3mm的邊緣破裂的條材設(shè)為C (Fair)，將產(chǎn)生了長度3mm以上的較大的邊緣破裂的條材設(shè)為D (Bad)，并將因邊緣破裂而在軋制中途產(chǎn)生斷裂的條材設(shè)為E (Very Bad)。另外，邊緣破裂的長度是從軋材的寬度方向端部朝向?qū)挾确较蛑醒氩康倪吘壠屏验L度。
并且，使用前述特性評(píng)價(jià)用條材測(cè)定導(dǎo)電率及力學(xué)特性。(導(dǎo)電率)從特性評(píng)價(jià)用條材中采集寬度IOmmX長度60mm的試驗(yàn)片。該試驗(yàn)片以其長邊方向與特性評(píng)價(jià)用條材的軋制方向平行的方式進(jìn)行采集。通過四端子法求出試驗(yàn)片的電阻。并且，使用千分尺進(jìn)行試驗(yàn)片的尺寸測(cè)定，計(jì)算出試驗(yàn)片的體積。并且，由測(cè)定出的電阻值與體積，計(jì)算出導(dǎo)電率。(力學(xué)特性)從特性評(píng)價(jià)用條材中采集JIS Z2201所規(guī)定的13B號(hào)試驗(yàn)片。該試驗(yàn)片以拉伸試驗(yàn)的拉伸方向與特性評(píng)價(jià)用條材的軋制方向平行的方式進(jìn)行采集。通過JIS Z2241的非比例延伸法(才7七^卜法)測(cè)定出0.2%屈服強(qiáng)度σ 0 2。在前述試驗(yàn)片上粘貼應(yīng)變儀，測(cè)定載荷、伸長量，由此獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的斜率求出拉伸彈性模量E。(組織觀察)對(duì)于本發(fā)明例I 18及比較例1、2，如下實(shí)施組織觀察。對(duì)各試料的軋制面進(jìn)行鏡面研磨及離子蝕刻。并且，為了確認(rèn)金屬間化合物的析出狀態(tài)，利用FE-SEM(場(chǎng)發(fā)射型掃描電子顯微鏡)，以I萬倍的視 場(chǎng)(約120 μ m2/視場(chǎng))進(jìn)行觀察。接著，為了調(diào)查金屬間化合物的密度(個(gè)/μ m2)，選擇金屬間化合物的析出狀態(tài)沒有異常的I萬倍的視場(chǎng)(約120 μ m2/視場(chǎng))，在該區(qū)域中，以5萬倍的倍率進(jìn)行連續(xù)的10個(gè)視場(chǎng)(約4.8 μπι2/視場(chǎng))拍攝。將金屬間化合物的長徑與短徑的平均值設(shè)為金屬間化合物的粒徑。另外，金屬間化合物的長徑，是以在中途不與晶界接觸的條件，在晶粒內(nèi)拉伸為最長的直線長度，短徑是在與長徑直角相交的方向上，以在中途不與晶界接觸的條件，拉伸為最長的直線長度。并且,求出粒徑為0.1 μ m以上的金屬間化合物的密度(個(gè)/ μ m2)及0.05 μ m以上的金屬間化合物的密度(個(gè)/ μ m2)。表1、2示出制造條件及評(píng)價(jià)結(jié)果。并且，作為上述組織觀察的一例，將本發(fā)明例6的SEM觀察照片示于圖2。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備用銅合金，其特征在于， 包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于， 還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量為0.05原子％以上5原子％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于， 還包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，其含量為0.01原子％以上I原子％以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于， 0.2%屈服強(qiáng)度。0.2為400MPa以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于， 拉伸彈性模量E為125GPa以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于， 用掃描型電子顯微鏡觀 察到的粒徑為0.1 μπι以上的金屬間化合物的平均個(gè)數(shù)為10個(gè)/μ 2以下。
7.一種電子設(shè)備用銅合金的制造方法，所述電子設(shè)備用銅合金為權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金，其特征在于，該電子設(shè)備用銅合金的制造方法具備: 加熱工序，將銅原材料加熱至500°C以上1000°C以下的溫度； 驟冷工序，將已加熱的所述銅原材料以200°C /min以上的冷卻速度冷卻至200°C以下的溫度；及 加工工序，對(duì)驟冷后的所述銅原材料進(jìn)行加工， 所述銅原材料由銅合金構(gòu)成，該銅合金包含1.3原子％以上且小于2.6原子％的范圍的Mg，且包含6.7原子％以上20原子％以下的范圍的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備用銅合金的制造方法，其特征在于， 構(gòu)成所述銅原材料的銅合金還包含選自Zn、Sn、S1、Mn及Ni的I種以上，其含量為0.05原子％以上5原子％以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電子設(shè)備用銅合金的制造方法，其特征在于， 構(gòu)成所述銅原材料的銅合金為還包含選自B、P、Zr、Fe、Co、Cr、Ag、Ca及稀土類元素的I種以上，且其含量為0.01原子％以上I原子％以下的銅合金。
10.一種電子設(shè)備用銅合金軋材，其特征在于， 由權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備用銅合金構(gòu)成， 軋制方向的拉伸彈性模量E為125GPa以下，軋制方向的0.2%屈服強(qiáng)度σ α2為400MPa以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備用銅合金軋材，其特征在于， 用作端子、連接器或繼電器。
全文摘要
電子設(shè)備用銅合金包含1.3原子%以上且小于2.6原子%的Mg、及6.7原子%以上20原子%以下的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。該電子設(shè)備用銅合金的制造方法具備加熱工序，將銅原材料加熱至500℃以上1000℃以下的溫度；驟冷工序，將已加熱的所述銅原材料以200℃/min以上的冷卻速度冷卻至200℃以下的溫度；及加工工序，對(duì)驟冷后的所述銅原材料進(jìn)行加工，所述銅原材料由銅合金構(gòu)成，該銅合金包含1.3原子%以上且小于2.6原子%的Mg、及6.7原子%以上20原子%以下的Al，剩余部分實(shí)際上為Cu及不可避免的雜質(zhì)。該電子設(shè)備用銅合金軋材由所述電子設(shè)備用銅合金構(gòu)成，且軋制方向的拉伸彈性模量E為125GPa以下，軋制方向的0.2%屈服強(qiáng)度σ0.2為400MPa以上。
文檔編號(hào)H01B1/02GK103228804SQ20118005753
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者牧一誠, 伊藤優(yōu)樹 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社