用于电气和电子部件的铜合金材料及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种用于电气和电子部件的铜合金材料及其制造方法。更特别地，本发明专利技术公开了一种具有卓越的机械强度特性、高电导率和高热稳定性的铜合金材料以及这种铜合金材料的制造方法，这种铜合金材料作为一种用于信息传输和用于家用电器及汽车的连接器等的电器插头（包括半导体引线框架）的材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。更特别地，本专利技术公开了一种具有卓越的机械强度特性、高电导率和高热稳定性的铜合金材料以及这种铜合金材料的制造方法，这种铜合金材料作为一种用于信息传输和用于家用电器及汽车的连接器等的电器插头（包括半导体引线框架）的材料。【专利说明】本申请要求2012年11月9日提交的韩国专利申请10_2012_0126595的优先权，在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
本专利技术涉及一种，更特别地，涉及一种具有卓越机械强度特性、高电导率和高热稳定性的铜合金材料以及这种铜合金材料的制造方法，这种铜合金材料作为一种用于信息传输和用于家用电器及汽车的连接器等的电器插头(包括半导体引线框架)的材料。
技术介绍
作为用于诸如半导体引线框架、连接器等的电气/电子部件的材料，一般来说，主要使用沉淀硬化型铜(Cu)合金材料。在这种铜合金材料当中，Corson铜合金(Cu-N1-Si)材料具有非常高的强度和卓越的电导率，因此用于各种各样的应用中，但是为了达到高电导率，这种材料需要非常严苛地控制杂质(即，300-500ppm)。众所周知,Cu是优良的电导体，从古代就已经广泛应用。但是,纯Cu具有弱强度，因此不适合用作需要高强度的部件。由此，在诸如美国、日本等的很多国家已正在进行通过将各种合金元素添加到Cu中来制造合金以获得高强度材料的研究。但是，铜合金材料，例如利用合金元素通过固溶强化(solid-solutionstrengthening)或加工硬化(work hardening)所制得的普通黄铜或青铜，由于合金元素的添加可能会具有高于纯Cu的强度，但是具有明显低于纯Cu的电导率。因此，这种铜合金材料不适合用作需要兼具高强度和高电导率的电气/电子部件的材料，所述电气/电子部件例如晶体管、集成电路的引线`框架等、电器配件、或诸如此类的部件。在目前为止开发出的沉淀硬化型Corson铜合金中，以一确定比例包括于其中的Ni和Si是代表沉淀硬化的主要元素。按照常规，为了在将电导率的降低减至最小的范围内增强强度特性，已经研究过，除了 Ni和Si之外还添加非常小量的诸如镁(Mg)、铁(Fe)、磷(P)、锡(Sn)、钴(Co)、铬(Cr)、锰(Mn)、锌(Zn)、钛(Ti)等的合金元素。这些合金元素当中，特别是，当制作引线框架时，Mg仅发生很小的电导率降低并具有卓越的固溶强化效果，卓越的应力释放性能和高热稳定性，因此，已经采用Mg并将其用作主要的合金元素。但是，在实际操作中，Mg的强氧化强度导致氧化物的形成并降低在浇铸时熔融金属的流动性，因此在实践中导致诸如发生铸块的表面缺陷或者深层皱纹(de印wrinkles)和发生所形成的氧化物滚进铸块中或者在铸块中形成微孔这样的问题，以及在热轧中发生表面破裂和当通过冷轧制造条带时发生表面缺陷，这些都是有待解决的问题。此外，诸如P、Sn、Mn、和Ti的合金元素具有卓越的固溶强化效果，但是即使是少量添加这些合金元素，也会明显降低所制造的铜合金材料的电导率，因此，即使这些合金元素是主要的合金元素，也必须非常少量地使用这些合金元素。为了解决这些存在的问题，目前已经公开了一些专利技术，其中通过优化N1、Si和其它所添加的合金元素来控制沉淀物的尺寸以确保其质量，和当添加其它合金元素时，根据电导率降低程度适当调整其组成比率，从而增强合金的性能。但是，仍然必须严格限制当添加时会很大程度降低电导率的杂质元素的总量，所述杂质元素例如T1、Co、Fe、砷(As)、Mn、锗(Ge)、Cr、铌(Nb)、锑(Sb)、铝(Al)、Sn 等(参见韩国专利注册:10-0679913、10-0403187和 10-0674396)。关于以上描述，在参考文献中公开了电导率随着向Cu中添加合金元素而降低(参见)。举例来说，该参考文献公开了，诸如银(Ag)、氧(O)、Zn等的合金元素按照其添加量引起相当小的电导率降低，而诸如T1、Co、Fe、Mn、Ge、Cr、Nb、Sb、Al、Sn等的合金元素引起相当大的电导率降低。根据现有技术，向Cu合金中引入P主要引起脱氧效应(deoxidation effects),且使得熔融金属的流动性能够得以保障，从而增强可铸造性。此外，少量加入合金成分的合金化纯铜的方法用于防止氢脆变。在工业上广泛使用的磷脱氧铜是如此地制造的Cu合金，即，用P将纯铜进行脱氧以将在其中所存在的氧减至最少且可允许的P的残余量是介于200和500ppm之间，和相对于纯铜该铜合金的电导率降低了 80至85%。此外，这种情况下，当包括作为杂质的其它合金元素时，Cu合金的电导率非常显著地降低。举例来说，当仅包括IOOppm含量的诸如Ti或Co的兀素时，Cu合金的电导率即明显降低。同时,还有一些文献报道了在这种沉淀硬化型Corson铜合金(Cu-N1-Si)中添加磷的效果，但是所有这些文献仅公开了通过与主要成分以金属间化合物形式的沉淀物的磷添加效果。也就是说，已经证实了，Ni结合P形成Ni3P或Ni5P2,Fe结合P形成Fe3P或诸如此类，和因此这些化合物在 增加所形成的Cu合金的强度和电导率方面起到至关重要的作用(韩国专利注册:10-0018127),以及P结合Mg形成Mg3P2或MgP4形式的化合物，从而在封装半导体引线框架的集成电路中的模制工艺中该化合物在增强强化效果和增强热稳定性方面起到作用(韩国专利注册:10-0082046)。但是，未见报道在现有技术中所添加的P担当了合金元素和过渡金属杂质之间的沉淀中介物以形成第三金属间化合物，从而抑制了由于过渡金属杂质导致的电导率降低，且电导率得以相反地增加。
技术实现思路
抟术问是页因此，本专利技术涉及一种，基本避免了由于现有技术的限制和不足导致的一个或多个问题。本专利技术的一个目的是提供一种，所述铜合金材料包括杂质成分并显示出高强度、高热稳定性和高电导率。在下面的描述中将部分列出本专利技术的其它优点、目的和特征，这些优点、目的和特征的一部分从下面的描述对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，或者可从本专利技术的实施领会到。通过说明书、权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本专利技术的这些目的和其它优点。技术方案为了实现这些目的和其它优点并根据本专利技术的目的，如在此具体和概括描述的，用于电气和电子部件的铜(Cu)合金材料包括0.5-4.0wt%的镍(Ni)，0.l-1.0wt%的硅(Si), 0.02-0.2wt%的磷(P)，其余是Cu和不可避免的杂质。不可避免的杂质可包括至少一种过渡金属，所述过渡金属选自由钛(Ti)、钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、铌(Nb)、钒(V)、锆(Zr)和铪(Hf)构成的组，其中至少一种过渡金属利用P作为中介物与N1-S1-P基沉淀物进行化学地结合以形成N1-S1-P-X形式的化合物(其中X是过渡金属)。不可避免的杂质的总量(wt%)在Cu合金材料的Ni和Si的总量的10%以内。Cu合金材料可进一步包括0.3wt%或以下的镁(Mg)、0.3wt%或以下的银(Ag)、1.0wt%或以下的锌(Zn)、或者0.8wt%或以下的锡(Sn)。Cu合金材料中的沉淀物可具有Ιμπι或以下的尺寸。在本专利技术的另一方面，一种制造Cu合金材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电气和电子部件的铜合金材料，包括：0.5?4.0wt%的镍，0.1?1.0wt%的硅，0.02?0.2wt%的磷，其余为Cu和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴哲民，黄寅晔，
申请(专利权)人：株式会社豊山，
类型：发明
国别省市：