銅合金板材及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種銅合金板材及其制造方法，上述銅合金板材具有高楊氏模量，并具有優(yōu)異的強(qiáng)度，適用于電氣、電子機(jī)器用的引線框架、連接器、端子材料等，以及汽車車載用等的連接器、端子材料、繼電器、開關(guān)等，該銅合金板材具有下述合金組成：合計(jì)含有0.05質(zhì)量%～1.0質(zhì)量%的Cr、Zr、Ti中的任一種或兩種或三種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；并且在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
【專利說明】銅合金板材及其制造方法[0001]本申請是分案申請，其原申請的中國國家申請?zhí)枮?01180038543.7，申請日為2011年8月29日，發(fā)明名稱為“銅合金板材及其制造方法”。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種銅合金板材及其制造方法，詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及一種適用于例如引線框架、連接器、端子材料、繼電器、開關(guān)、插座、發(fā)動(dòng)機(jī)等車載部件用或者電氣電子設(shè)備用部件的銅合金板材及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為用于車載部件用或電氣電子設(shè)備用的引線框架、連接器、端子材料、繼電器、開關(guān)、插座、發(fā)動(dòng)機(jī)等用途的銅合金板材所要求的特性項(xiàng)目，例如有導(dǎo)電率、耐力(降伏應(yīng)力)、拉伸強(qiáng)度、楊氏模量、抗應(yīng)力松弛特性等。作為近年來的傾向，可以舉出以下3個(gè)特性項(xiàng)目。
[0004]第一，對于通過材料(例如銅合金的板材)的薄壁化或?qū)挾泉M窄化來輕量化或減少使用材料進(jìn)行了研究。但是，在此情形時(shí)，需要取得較大的彈簧材的位移量，因此存在有與部件的小型化之間無法兩全的問題。因此，為了以較低位移來獲得大應(yīng)力，要求一種具有高楊氏模量的材料。
[0005]第二，在大電流連接器等中，需要取得較大的傳導(dǎo)部件的截面積，因此通常使用板厚為Imm以上等的厚板材。然而卻有彎曲變形后會(huì)彈回的問題。因此，為了進(jìn)一步降低彎曲變形后的彈回量，要求一種楊氏模量高的材料。
[0006]關(guān)于上述2種傾向，連接器的接觸件的材料采取的方向通常是相對于壓延方向?yàn)?0°方向、即壓延板的寬度方向(Transversal Direction,以下有時(shí)簡稱為TD),在該TD方向上施加應(yīng)力或進(jìn)行彎曲變形。因此，要求提高板材的TD的楊氏模量。
[0007]第三，在大電流連接器等中，由于受到電流流通而產(chǎn)生的焦耳熱，因而存在有材料會(huì)自我發(fā)熱，應(yīng)力松弛的問題。針對這種使用中的“沈降”所導(dǎo)致無法維持初期接觸壓力的問題，要求材料具有優(yōu)異的抗應(yīng)力松弛特性。
[0008]提出了一些關(guān)于改變銅合金的楊氏模量的方案。
[0009]在專利文獻(xiàn)I中提出了一種方法，其中，將銅合金層與鐵合金層交互重迭合計(jì)100層以上。
[0010]另外，在專利文獻(xiàn)2中提出了一種方法，其中，提高了相對于含有微量的銀的銅合金箔的壓延方向?yàn)?5°方向的楊氏模量。
[0011]另外，在專利文獻(xiàn)3、4中提出了一種方法，其中，通過添加大量的Zn、以及對Sn的量進(jìn)行控制從而降低了楊氏模量。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-225063號公報(bào)[0015]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-242846號公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)3:日本特開2001-294957號公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)4:日本特開2003-306732號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]發(fā)明要解決的問題
[0019]然而，在專利文獻(xiàn)I中，存在導(dǎo)電率低、鐵合金層的腐蝕的問題，或者實(shí)施電鍍時(shí)均勻性不足等問題，因此是不充分的。
[0020]在專利文獻(xiàn)2中，若提升相對于壓延方向?yàn)?5°方向的楊氏模量,貝U相對于壓延方向?yàn)?0°方向的楊氏模量會(huì)下降，因此是不充分的。
[0021 ] 在專利文獻(xiàn)3中，通過形成一種Zn的添加量為23質(zhì)量％~28質(zhì)量％的Cu-Zn-Sn系合金從而使楊氏模量下降至規(guī)定值以下，在延展方向及直角方向的楊氏模量為130kN/mm2以下。在專利文獻(xiàn)4中，通過形成一種Zn的添加量超過15質(zhì)量％且35%以下的Cu-N1-Sn-Zn系合金從而使楊氏模量下降至115kN/mm2以下。專利文獻(xiàn)3和4記載的技術(shù)是將楊氏模量控制在規(guī)定值以下，并非用以提升楊氏模量。
[0022]如前所述，以往，關(guān)于提高銅合金板材中TD的楊氏模量的技術(shù)并不充分，特別是未有研究著眼于控制銅合金結(jié)晶的特定的方向成分。
[0023]鑒于如上所述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種銅合金板材及其制造方法，其在壓延板的寬度方向(TD)的楊氏模量高，且具有優(yōu)異的抗應(yīng)力松弛特性，適用于例如引線框架、連接器、端子材料等電氣電子設(shè)備用部件，以及汽車車載用等的連接器或端子材料、繼電器、開關(guān)等。
[0024]本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了各種研究，進(jìn)行了關(guān)于適合于電氣電子部件用途的銅合金的研究，發(fā)現(xiàn)通過增加(111)面朝向壓延板的寬度方向(TD)的區(qū)域，能夠提高相對于TD方向的應(yīng)力的楊氏模量，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)通過使該區(qū)域的面積率在規(guī)定值以上，可顯著提高楊氏模量。另外，發(fā)現(xiàn)通過在本合金系中使用特定的添加元素，不會(huì)大幅損害導(dǎo)電率，可提升抗應(yīng)力松弛特性。另外，發(fā)現(xiàn)了一種具有特定工序而成的制造方法，上述特定工序是用于實(shí)現(xiàn)上述特定晶體取向的集合組織。本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)而完成的。
[0025]即，根據(jù)本發(fā)明可提供以下手段:
[0026](1) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0027]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.05質(zhì)量％~1.0質(zhì)量％的Cr、Zr、Ti中的任一種或兩種或三種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0028]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0029](2) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0030]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.05質(zhì)量％~1.0質(zhì)量％的Cr、Zr、Ti中的任一種或兩種或三種，合計(jì)含有0.005質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的選自由Sn、Zn、S1、Ag、Mn、B、P、Mg、N1、Fe、Co及Hf構(gòu)成的群中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，[0031]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0032](3) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0033]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.1~3.0質(zhì)量％的Be、Ni中的任一種或兩種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0034]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，包含(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0035](4) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0036]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.1質(zhì)量％~3.0質(zhì)量％的Be、Ni中的任一種或兩種，合計(jì)含有0.005質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的選自由Sn、Zn、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Al、Fe、Co、T1、Zr及Hf組成的組中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0037]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0038](5) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0039]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.5質(zhì)量％~5.0質(zhì)量％的N1、Co中的任一種或兩種，含有0.1質(zhì)量％~1.5質(zhì)量％的Si,剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0040]在EBSD (Electron Backscatter Diffraction:電子背散射衍射)測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0041](6) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0042]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.5質(zhì)量％~5.0質(zhì)量％的N1、Co中的任一種或兩種，含有0.1質(zhì)量％~1.5質(zhì)量％的Si，合計(jì)含有0.005質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的選自由Sn、Zn、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、T1、Zr及Hf組成的組中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0043]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0044](7) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0045]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.03質(zhì)量％~5.0質(zhì)量％的N1、Fe、Sn的任一種或兩種或三種，含有0.01質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的P，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0046]在EBSD測定的晶體取向分析中， 關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0047](8) 一種銅合金板材，其特征在于，[0048]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.03質(zhì)量％~5.0質(zhì)量％的N1、Fe、Sn中的任一種或兩種或三種，含有0.01質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的P，合計(jì)含有0.005質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的選自由Zn、S1、Ag、Mn、B、Mg、Cr、Co、T1、Zr及Hf組成的組中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0049]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0050](9) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0051 ] 該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.3質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的Mg、P，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0052]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0053](10) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0054]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有0.3質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的Mg、P，合計(jì)含有 0.005 質(zhì)量 % ~2.0 質(zhì)量 % 的選自由 Sn、Zn、Ag、Mn、B、N1、Cr、Fe、Co、T1、Zr 及 Hf組成的組中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0055]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0056](11) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0057]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有1.5質(zhì)量％~4.0質(zhì)量％的T1、Fe中的任一種或兩種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0058]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0059](12) 一種銅合金板材，其特征在于，
[0060]該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有1.5質(zhì)量％~4.0質(zhì)量％的T1、Fe中的任一種或兩種，合計(jì)含有0.005質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的選自由Sn、Zn、S1、Ag、Mn、B、P、Mg、N1、Cr、Co、Zr及Hf組成的組中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0061]在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向(TD)的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
[0062](13) 一種銅合金板材的制造方法，其是制造上述(I)至(12)中任一項(xiàng)所述的銅合金板材的方法，該制造方法的特征在于，對由形成上述銅合金板材的合金成分組成所構(gòu)成的銅合金原料依序?qū)嵤╄T造[步驟I]、均質(zhì)化熱處理[步驟2]、第I種高溫壓延[步驟3]、冷卻至動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度以下[步驟4]、第2種高溫壓延[步驟5-1]以及冷壓延[步驟6]。
[0063](14) 一種銅合金板材的制造方法，其是制造上述(I)至(12)中任一項(xiàng)所述的銅合金板材的方法，該制造方法的特征在于，對由形成上述銅合金板材的合金成分組成所構(gòu)成的銅合金原料依序?qū)嵤╄T造[步驟I]、均質(zhì)化熱處理[步驟2]、第I種高溫壓延[步驟3]、水冷至室溫的步驟[步驟4A]、再加熱之后的第2種高溫壓延[步驟5-2]以及冷壓延[步驟6]。
[0064](15)如上述(13)或(14)所述的銅合金板材的制造方法，其中，在上述冷壓延[步驟6]之后，依序進(jìn)行固溶化熱處理[步驟7]、熱處理[步驟8]、精壓延[步驟9]以及調(diào)質(zhì)退火[步驟10]。
[0065](16)如上述(13)至(15)中任一項(xiàng)所述的銅合金板材的制造方法，其特征在于，在上述第2種高溫壓延[步驟5-1]及[步驟5-2]中，下述式(I)所表示的壓延輥的接觸弧長(L) (mm)除以壓延道次的入口側(cè)的板厚Gi1) (mm)所得的值、即形狀比(IVh1)為3.5以下，且下
式(2)所表示的應(yīng)變速度0)為0.5/秒以上，并且第2種高溫壓延的總加工率為60%以上，
[0066]式(I)
【權(quán)利要求】
1.一種銅合金板材，其特征在于， 該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有1.5質(zhì)量％~4.0質(zhì)量％的T1、Fe中的任一種或兩種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向TD的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
2.一種銅合金板材，其特征在于， 該銅合金板材具有下述合金組成:合計(jì)含有1.5質(zhì)量％~4.0質(zhì)量％的T1、Fe中的任一種或兩種，合計(jì)含有0.005質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％的選自由Sn、Zn、S1、Ag、Mn、B、P、Mg、N1、Cr、Co、Zr及Hf組成的組中的至少I種，剩余部分由銅以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 在EBSD測定的晶體取向分析中，關(guān)于朝向壓延板的寬度方向TD的原子面的集結(jié)，具有(111)面的法線與TD所成的角的角度為20°以內(nèi)的原子面的區(qū)域的面積率超過50%。
3.—種銅合金板 材的制造方法,其是制造權(quán)利要求1~權(quán)利要求2中所述的銅合金板材的方法，該制造方法的特征在于，對由形成所述銅合金板材的合金成分組成所構(gòu)成的銅合金原料依序?qū)嵤┫率霾襟E， 步驟1:鑄造； 步驟2:在700°C~1020°C進(jìn)行10分鐘~10小時(shí)的均質(zhì)化熱處理； 步驟3:加工溫度為500°C~1020°C且總加工率為20%~90%的第I種高溫壓延； 步驟4:冷卻至動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度以下； 步驟5-1:加工溫度為200°C~750°C且總加工率為60%~95%的第2種高溫壓延； 步驟6:加工率為50%~99%的冷壓延； 步驟7:在700°C~1020°C保持3秒鐘~10分鐘的固溶化熱處理； 步驟8:在250°C~650°C保持5分鐘~20小時(shí)的熱處理； 步驟9:在室溫進(jìn)行加工率為2%~60%的精壓延；以及 步驟10:在300°C~700°C保持10秒鐘~2小時(shí)的調(diào)質(zhì)退火。
4.一種銅合金板材的制造方法，其是制造權(quán)利要求1~權(quán)利要求2中所述的銅合金板材的方法，該制造方法的特征在于，對由形成該銅合金板材的合金成分組成所構(gòu)成的銅合金原料依序?qū)嵤┫率霾襟E， 步驟1:鑄造； 步驟2:在700°C~1020°C進(jìn)行10分鐘~10小時(shí)的均質(zhì)化熱處理； 步驟3:加工溫度為500°C~1020°C且總加工率為20%~90%的第I種高溫壓延； 步驟4A:水冷至室溫； 步驟5-2:在再加熱之后進(jìn)行加工溫度為200°C~750°C且總加工率為60%~95%的第2種高溫壓延； 步驟6:加工率為50%~99%的冷壓延； 步驟7:在700°C~1020°C保持3秒鐘~10分鐘的固溶化熱處理； 步驟8:在250°C~650°C保持5分鐘~20小時(shí)的熱處理； 步驟9:在室溫進(jìn)行加工率為2%~60%的精壓延；以及 步驟10:在300°C~700°C保持10秒鐘~2小時(shí)的調(diào)質(zhì)退火。
5.一種銅合金部件,其是由權(quán)利要求1~權(quán)利要求2所述的銅合金板材構(gòu)成的。
6.一種連接器，其是由權(quán)利要求1~權(quán)利要求2所述的銅合金板材構(gòu)成的。
【文檔編號】H01R13/03GK103468999SQ201310372726
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2010年8月27日
【發(fā)明者】金子洋, 江口立彥 申請人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社