高强度、高导电率及弯曲加工性优良的铜合金制造技术

本发明专利技术提供一种铜合金，为高强度、高导电率及弯曲加工性优良的铜合金，其以质量％计含有Ｎｉ：０．４～４．０％、Ｓｉ：０．０５～１．０％，另外，作为元素Ｍ，含有选自Ｐ：０．００５～０．５％、Ｃｒ：０．００５～１．０％、Ｔｉ：０．００５～１．０％的一种元素，余量由铜及不可避免的杂质组成。其特征在于，该铜合金组织的、通过倍率３００００倍的电场发射型透射电子显微镜和能量分散型分析装置测定出的、５０～２００ｎｍ尺寸的析出物中含有的元素Ｍ和Ｓｉ的原子数比Ｍ／Ｓｉ平均为０．０１～１０。根据本发明专利技术，能够提供一种高强度化、高导电率化、且兼备优良的弯曲加工性的铜合金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高强度、高导电率且弯曲性优良的铜镍硅系合金，例 如，涉及一种优良的铜合金，其作为用于家电、半导体装置用引线架等半 导体部件、印刷电路板等电气，电子部件材料、开闭器部件、母线、端子*接 线柱等机构部件或产业用设备等的铜合金板条。
技术介绍
随着对电子设备小型化及轻量化的要求，电气 电子部件正在进行小 型化及轻量化。而且，为了该电气 电子部件的小型化及轻量化和端子部 件的小型化及轻量化，对于用于这些部件的铜合金材料而言，其板厚及宽度也变小，在IC中，也使用板厚为0.1 0.15mm的薄的铜合金。其结果是，用于这些电气 电子部件的铜合金材料要求更高的强度。 例如，汽车用接线柱等要求800MPa以上的高强度铜合金板。另外，电气 电子部件的所述薄板化及窄幅化的倾向使得铜合金材料 的导电性部分的截面积减小。为了补偿因该截面积减小引起的导电性的下 降，要求铜合金材料自身具有导电率40。/。IACS以上的良好的导电率。另外，用于这些接线柱、端子、开关、继电器、引线架等的铜合金大 多要求上述高强度及高导电率，这是自不必说的，而且还要求开槽后的90 °弯曲等严格的弯曲加工性。目前，作为高强度的铜合金材料，公知的有42合金(Fe—42M质量 Ni合金)。该42合金具有大约580MPa大小的抗拉强度，非均质性也小， 而且弯曲加工性也良好。但是，该42合金不能满足800MPa以上的高强 度化的要求。另外，由于该42合金含有大量Ni，所以也存在价格较高的 问题。因此，上述的各种特性优良、且价格低廉的铜镍硅合金(Cu—Ni — Si 系合金)被用于电气*电子部件用。该铜镍硅合金为硅化镍化合物(Ni2Si)相对于铜的固溶限随温度明显变化的合金，为通过淬火 回火而硬化的析 出硬化型合金，耐热性及高温强度均良好，到目前为止，也广泛应用于导 电用各种弹簧或高抗拉力用电线等。但是，对该铜镍硅合金来说，当提高铜合金材料的强度时，导电性及 弯曲加工性也降低。即，对高强度的铜镍硅合金而言，形成良好的导电性 及弯曲加工性是非常困难的课题，故谋求进一步提高强度、导电性及弯曲 加工性。目前，提案了一种提高该铜镍硅合金强度、导电性及弯曲加工性的方法。例如，根据专利文献l，不仅规定了Ni、 Si，还限定了Sn、 Nn、 Fe、 P、 Mg、 Pb量等，且在不仅维持导电性，还维持弯曲部的耐焊锡剥离性、 耐热蠕变特性、耐迁移特、热加工性，同时，提高强度及冲孔加工性。根据专利文献2，不仅规定Ni、 Si，而且还规定Mg量和存在于合金 中的析出物及介在物中的粒径为lOnm以上的每单位面积的个数，使导电 率、强度及高温强度提高。根据专利文献3，不仅含有Ni、 Si，还含有Mg，同时限制S的含量， 提高适宜的强度、导电率、弯曲加工性、应力缓冲特性、镀层密封性。根据专利文献4，限制Fe量为0.1%以下，使强度、导电率及弯曲加工性提高。根据专利文献5，介在物的大小为10nm以下，且限制5 10ym大 小的介在物个数，使强度、导电率、弯曲加工性、耐腐蚀性、电镀性提高。根据专利文献6，控制Ni2Si析出物的分散状态，使强度、导电率、 弯曲加工性提高。根据专利文献7，通过规定铜板表面组织的结晶的延伸形状，提高了 耐磨耗性。专利文献l:(日本)特开平9一209061号公报 专利文献2:(日本)特开平8—225S69号公报 专利文献3:(日本)特开2002—180161号公报 专利文献4:(日本)特开2001—207229号公报 专利文献5:(日本)特开2001—49369号公报 专利文献6:(日本)特开2005 — 89843号公报专利文献5:(日本)特开平5—279825号公报但是，专利文献1中，只对铜镍硅合金的各成分含量进行了规定，仅 控制成分组成，得不到充分的强度，且实际中也得不到充分的强度。专利文献2中，关注铜镍硅系合金的组织，虽然规定了所存在的析出 物及介在物的大小、个数，但没有对组织进行深入研究，也没有规定固溶 化工序，故得不到充分的强度。专利文献3中，导电率低，达不到要求(实施例中为29 33n/。LACS)， 另外，使S减小到规定的量，可能引起制造成本的增大，而不实用。如专利文献4所示，只将Fe限制在0.1%以下，得不到充分的导电率、 强度及弯曲性。专利文献5中，关注铜镍硅合金的组织，虽然规定了所存在的介出物 的大小、个数，但没有对组织进行深入研究，另外，对固溶化工序的控制 也不充分，故得不到充分的强度。专利文献6中，关注铜镍硅合金的组织，使通过100万倍的投射电子 显微镜观察组织的、硅化镍析出物(Ni2Si)的平均粒径为3 10nm，同时 设间隔为25nm以下，控制析出物的分散状态。但是，基本上是Ni、 Si的 含量过多，因此，导电率不充分。专利文献7中，虽然规定了铜板表面组织的晶粒的延伸形状，但只通 过晶粒的形状得不到充分的强度，且对固溶化工序的控制也不充分，故导 电率不充分。
技术实现思路
本专利技术是为解决这样的课题而开发的，其提供一种铜镍硅系铜合金， 该合金为高强度、高导电率，且兼备优良的弯曲加工性的合金。 艮口，本专利技术涉及以下的(1) (9)。(1)以质量％计含有Ni: 0.4 4.0%、 Si: 0.05 1.0%，另外，作为 元素M，含有选自 P: 0.005 0.5%、 Cr: 0.005 1.0%、 Ti: 0.005 1.0%中的一种元素，余量由铜及不可避免的杂质组成，其中，该铜合金组织的、通过倍率30000倍的电场发射型透射电子显微镜和 能量分散型分析装置测定出的、50 200nm尺寸的析出物中含有的元素M 和Si的原子数比M/Si平均为0.01 10。(2) 如(1)记载的铜合金(以下，也称作本专利技术的第一方式)，其 特征在于，所述元素M为P，所述铜合金组织的、通过所述电场发射型透射电子显微镜和能量分散 型分析装置测定出的、50 200nm尺寸的析出物的数密度平均为0.2 7.0 个/um2，该范围尺寸的析出物中含有的P的平均原子浓度为0.1 50at。/c)， 同时，在设通过在电场发射型透射电子显微镜装载了后方散射电子衍射像 系统的结晶方位解析法测定出的晶粒的数为n，设各自的测定出的晶粒径 为x时，以(2X) /n表示的平均晶粒径为lOym以下。(3) 如(2)记载的铜合金，其以质量％计，还含有合计0.01 3.0% 的Cr、 Ti、 Fe、 Mg、 Co、 Zr中的一种或两种以上。(4) 如(1)记载的铜合金，其特征在于， 所述元素M为Cr，所述铜合金组织的、通过所述电场发射型透射电子显微镜和能量分散 型分析装置测定出的、50 200nm尺寸的析出物的数密度平均为0.2 20 个/u m2，该范围尺寸的析出物中含有的Cr的平均原子浓度为0.1 80at%， 同时，在设通过在电场发射型扫描电子显微镜装载了后方散射电子衍射像 系统的结晶方位解析法测定出的晶粒的数为n，设各自的测定出的晶粒径 为x时，以(Sx) /n表示的平均晶粒径为30^m以下(以下，也称作本专利技术的第二方式)。(5) 如(4)记载的铜合金，其以质量％计，还含有合计0.01 3.0% 的Ti、 Fe、 Mg、 Co、 Zr中的一种或两种以上。(6) 如(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度、高导电率及弯曲加工性优良的铜合金，其特征在于，以质量％计含有Ｎｉ：０．４～４．０％、Ｓｉ：０．０５～１．０％，另外，作为元素Ｍ含有从Ｐ：０．００５～０．５％、Ｃｒ：０．００５～１．０％、Ｔｉ：０．００５～１．０％中选出的一种元素，余量由铜及不可避免的杂质组成，　通过倍率３００００倍的电场发射型透射电子显微镜和能量分散型分析装置测定出的该铜合金组织中的尺寸为５０～２００ｎｍ的析出物中所含的元素Ｍ和Ｓｉ的原子数比Ｍ／Ｓｉ平均为０．０１～１０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-5-26 147088/2006;JP 2006-9-22 257535/2006;1、一种高强度、高导电率及弯曲加工性优良的铜合金，其特征在于，以质量％计含有Ni0.4～4.0％、Si0.05～1.0％，另外，作为元素M含有从P0.005～0.5％、Cr0.005～1.0％、Ti0.005～1.0％中选出的一种元素，余量由铜及不可避免的杂质组成，通过倍率30000倍的电场发射型透射电子显微镜和能量分散型分析装置测定出的该铜合金组织中的尺寸为50～200nm的析出物中所含的元素M和Si的原子数比M/Si平均为0.01～10。2、 如权利要求1所述的铜合金，其特征在于， 所述元素M为P，通过所述电场发射型透射电子显微镜和能量分散型分析装置测定出 的所述铜合金组织中的尺寸为50 20Qnm的析出物的数密度平均为0.2 7.0个/ym、尺寸在该范围内的析出物中含有的P的平均原子浓度为0.1 50at%，并且，在将使用装载了后方散射电子衍射成像系统的电场发射型 透射电子显微镜，通过结晶方位解析法测定出的晶粒数定为n，将各自的 测定出的晶粒径定为x时，由(Sx)/n表示的平均晶粒径为10m以下。3、 如权利要求2所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金以质量％ 计还含有合计为0.01 3.0。/。的从Cr、 Ti、 Fe、 Mg、 Co、 Zr中选出的一种 或两种以上的元素。4、 如权利要求1所述的铜合金，其特征在于， 所述元素M为Cr，通过所述电场发射型透射电子显微镜和能量分散型分析装置测...

【专利技术属性】
技术研发人员：有贺康博，畚野章，工藤健，梶原桂，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[]