热加工性优异的高强度高导电性铜合金制造技术

本发明专利技术提供电子部件用铜合金，其包含热加工性良好、不损害弯曲加工性、能够发挥高强度、高导电性和高热传导性的Ｃｕ－Ｎｉ－Ｐ系合金。热加工性优异的高强度高导电性铜合金，所述铜合金含有Ｎｉ：０．５０～１．００％（ｗｔ）、Ｐ：０．１０～０．２５％，Ｎｉ／Ｐ：４．０～５．５，且Ｂ：０．００５～０．０７０％、Ｏ：０．００５０％以下，Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ中１种以上的含量合计为０．０５％以下，余量包含Ｃｕ和不可避免的杂质，对于第２相粒子的大小，将长径记作ａ、短径记作ｂ时，最终冷轧前ａ为２０ｎｍ～５０ｎｍ且第２相粒子的长宽比ａ／ｂ为１～５的第２相粒子（Ａ）以铜合金中含有的全部长径ａ为５ｎｍ以上的第２相粒子的面积比例Ｃ１计，占８０％以上，电导率为４５％ＩＡＣＳ以上，或者铜合金，其是在包括还含有Ｍｇ：０．０１～０．２０％的组成的铜合金中，具有短径ｂ为１０～２５ｎｍ且长宽比ａ／ｂ为２～５０的第２相粒子（Ｂ），上述第２相粒子（Ｂ）与长径ａ为２０ｎｍ～５０ｎｍ且长宽比ａ／ｂ小于２的第２相粒子（Ｃ）的总和占铜合金中的全部第２相粒子的面积总和的８０％以上，能够以合计为０．０１％～１．０％任意含有Ｓｎ和Ｉｎ中的１种以上的铜合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高强度、高导电性的电子仪器部件用铜合金，特别涉及 在小型、高集成化的半导体仪器引线用和端子连接器用铜合金中，热加 工性优异、不损害弯曲加工性、特别是强度、导电性、热传导性优异的 电子部件用铜合金。
技术介绍
铜和铜合金作为连接器、引线端子等的电子部件和柔性电路基板用的材料而在多种用途中广泛利用，与快速发展的IT化所导致的信息仪 器的高性能化和小型化 薄质化相适应，进而要求提高其特性(强度、 弯曲加工性、导电性)。另外，伴随着IC的高集成化，耗电高的半导体元件大量被使用， 在半导体仪器的引线框材料中，使用了放热性(导电性)好的Cu-Ni-Si 系或Cu-Fe-P、 Cu-Cr-Sn、 Cu-Ni-P等的析出型合金。在专利文献1中，报道了调节Cu-Ni-P系合金中的Ni、 P、 Mg成分 量而得到具有强度和导电性、耐应力緩和性的合金。特开2000_273562号公报
技术实现思路
一般来说，在铜合金的铸造、例如连续或者半连续铸造中，利用模 具急剧除热，除了锭表层的数mm，其内部经过一段时间而发生凝固。 因此，在凝固时和凝固后的冷却过程中，超过对室温下向Cu母相的固 溶限的限度而含有的合金元素在晶界和晶粒内晶析或者析出。特别地， 在Cu-Ni-P系合金的晶界晶析或者析出的Ni-P化合物比母相的Cu熔点 低，从而由凝固中不均匀的应变等产生的应力或外力，由此对于Ni-P 化合物的部分产生破坏。另外，即使在热轧的加热时，如果Ni-P化合物 软化或者液化，则热轧时产生裂紋。这样，对于Cu-Ni-P系合金，有在 铸造时产生裂紋或热加工时产生裂紋的问题，但在专利文献l中没有意 识到该问题。本专利技术的目的在于提供电子部件用铜合金，其包含可以防止作为上述Cu-Ni-P系合金的问题的、在铸造工序中或者在热加工工序的加热中 或热加工中产生的裂紋，且热加工性良好、不损害弯曲加工性、能够发 挥高强度、高导电性和高热传导性的Cu-Ni-P系合金或者Cu-Ni-P-Mg 系合金。本专利技术者们为了实现上述目的，进行了努力研究，结果发现通过采 用下述构成，可以得到不损害弯曲加工性、具有优异的热加工性和优异 的强度以及导电性的Cu-Ni-P系合金和Cu-Ni-P-Mg系合金。本专利技术提供热加工性优异的高强度高导电性铜合金，其特征在于， 所述铜合金含有Ni: 0.50% ~ 1.00% (在本说明书中，表示成分比例的 %为质量°/。) 、 P: 0.10%~0.25%, Ni与P的含量比例Ni/P: 4.0~5.5， 且B: 0.005% - 0.070%、 0: 0.0050%以下，Fe、 Co、 Mn、 Ti、 Zr中1 种以上的含量合计为0.05%以下、优选0.03%以下，余量包含Cu和不 可避免的杂质，对于第2相粒子的大小，将长径记作a、短径记作b时， 最终冷轧前的长径a为20nm 50nm且长宽比a/b为1 ~5的第2相粒子(A) 占铜合金中含有的全部第2相粒子的面积总和的80%以上(面积比 例C1)，电导率为45%IACS以上。另外，本专利技术提供热加工性优异的高强度高导电性铜合金，其特征 在于，所述铜合金含有Ni: 0.50%~1.00%、 P: 0.10%~0.25%、 Mg: 0.01 ~ 0.20% ， Ni与P的含量比例酵为4.0 ~ 5.5,且B: 0.005 % ~ 0.070 %， Fe、 Co、 Mn、 Ti、 Zr中1种以上的含量合计为0.05%以下、优选 0.03%以下，余量包含Cu和不可避免的杂质，具有最终冷轧前的短径b 为10 ~ 25nm且长宽比a/b为2 ~ 50的第2相粒子(B)，上述第2相粒子(B) 与长径a为20nm ~ 50nm且长宽比a/b小于2的第2相粒子(C)的总 和占铜合金中含有的全部第2相粒子的面积总和的80%以上(面积比例 C2)，电导率为45%IACS以上。本专利技术的铜合金也可以进而含有合计为0.01% ~ 1.0%的Sn和In中 的1种以上。在本专利技术中，通过向Cu-Ni-P系合金或者Cu-Ni-P-Mg系合金中添加 特定量的B，可以抑制Ni-P化合物向晶界的晶析或者析出，由此可以改 善粒界的高温脆性、实现热加工性的提高。具体实施方式以下，对于在本专利技术中限定铜合金的成分组成的数值范围的原因及 其作用一起进行说明。Ni固溶在合金中，具有确保强度、耐应力緩和特性和耐热性(在高 温下维持高的强度)的作用，同时使其与下述P形成的化合物析出，有 助于合金强度的升高。但是，当其含量小于0.50%时，不能得到需要的 强度，另一方面，当Ni的含量超过1.00%时，电导率显著降低，不能 得到拉伸强度为650MPa以上、且电导率为45%IACS以上的高强度高 导电性。因此本专利技术的合金的Ni含量为0.50% ~1.00%。P与Ni形成的化合物析出而使合金的强度和耐热性得到提高。当P 的含量小于0.10%时，化合物的析出不充分，因此不能得到需要的强度。 另一方面，当P含量超过0.25W时，Ni与P的含有均衡性被破坏，合金 中的P变得过剩，固溶P量增大、电导率显著降低。因此本专利技术的合金 的P含量为0.10% ~0.25%。即使Ni和P的含量在上述的限定范围内，但当Ni与P的含有比例 Ni/P偏离第2相粒子的适当的化学计量组成比时，即，当小于4.0时P 的固溶的量也增大，当大于5.5时Ni的固溶的量也增大，电导率显著降 低，从而不是优选的。因此本专利技术的合金的Ni/P比为4.0 ~ 5.5、优选4.5 ~5.0。Mg与Ni和P形成的化合物析出而使合金的强度和耐热性得到提 高。另外，当在下述方法中以不添加Mg的方式制造Cu-Ni-P系合金时， 可以得到长宽比a/b为1 ~ 5的接近于粒状的第2相粒子，相对于此， 当添加Mg时，可以得到长宽比a/b为2~50的纤维状的第2相粒子。 该情况下，与Ni、 P是等量的Cu-Ni-P系合金相比能够实现更高的强度。 进而，其效果比Mg固溶得到的强度的升高要大。但是，当Mg的含量小于0.0P/。时，不能得到需要的强度和耐热性。 另一方面，当Mg含量超过0.20。/。时，热轧时的加工性显著降低，同时 电导率显著降低。另外，第2相粒子容易粗大化，大小不符合本专利技术范围的第2相粒子(B)或者第2相粒子(C)的第2相粒子变多，使(B) 和(C)的合计面积比例C2降低，从而不是优选的，所述本专利技术范围的 第2相粒子(B)是在本专利技术范围的、即将长径记作a、短径记作b时， 长宽比a/b为2~50且短径b为10 25nm的粒子，所述本专利技术范围的 第2相粒子(C)是长宽比a/b小于2且长径a为20 50nm的粒子。因 此本专利技术的Cu-Ni-P-Mg系合金的Mg含量为0.01% ~0.20%、优选 0.02 ~ 0.15%。 B在Cu-Ni-P系合金或者Cu-Ni-P-Mg系合凝固时或凝固后的冷却过 程和热加工的加热时抑制Ni-P化合物向晶界的晶析或者析出，提高合金 的热加工性。但是，当其含量小于0.005%时，不能得到热加工性的改善 效果，另一方面，当B的含有量超过0.070%时，在熔融中或者凝固中 产生Ni-P-B、 B-P等的化合物。这些含有B的化合物在固溶处理中不在 Cu母相中固溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
热加工性优异的高强度高导电性铜合金，所述铜合金以质量比计，含有Ｎｉ：０．５０％～１．００％、Ｐ：０．１０％～０．２５％，Ｎｉ与Ｐ的含量比例Ｎｉ／Ｐ：４．０～５．５，且Ｂ：０．００５％～０．０７０％、Ｏ：０．００５０％以下，Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ中１种以上的含量合计为０．０５％以下，余量包含Ｃｕ和不可避免的杂质，其特征在于，对于第２相粒子的大小，将长径记作ａ、短径记作ｂ时，最终冷轧前的长径ａ为２０ｎｍ～５０ｎｍ且长宽比ａ／ｂ为１～５的第２相粒子（Ａ）占铜合金中含有的全部第２相粒子的面积总和的８０％以上，电导率为４５％ＩＡＣＳ以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卫藤雅俊，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]