电气元件用铜合金材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供了强度、屈服强度、延伸率及导电性优异且具有良好弯曲加工性能的电气元件用铜合金材料。该铜合金含有（质量％）１．０～５．０％Ｎｉ、０．２～１．０％Ｓｉ、０．０５～２．０％Ｓｎ、０．１～５．０％Ｚｎ、０．０１～０．３％Ｐ、合计０．０５～１．０％的选自Ｆｅ和Ｃｏ中的至少一种，余量为Ｃｕ和不可避免的杂质，所述Ｎｉ、Ｆｅ和Ｃｏ的合计质量与所述Ｓｉ和Ｐ的合计质量之比是４～１０，抗拉强度大于等于７００Ｎ／ｍｍ↑［２］，延伸率大于等于１０％，导电率大于等于４０％ＩＡＣＳ。其制造方法包括：第１冷轧工序，形成铜合金原料后，将铜合金原料冷轧至目标最终板厚的１．１～１．３倍厚度；第１热处理工序，将第１冷轧后的材料加热至７００～８５０℃后，以每分钟２５℃以上的速度冷却至３００℃以下；第２冷轧工序，将第１热处理后的材料冷轧至目标最终板厚；第２热处理工序，将第２冷轧后的材料加热至４００～５００℃，保持３０分钟～３小时。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及接线柱、连接器和导线框等，特别是涉及抗拉强度、0.2％屈服强度、延伸率及导电性优异并且弯曲加工性良好的。
技术介绍
近年来，移动电话和笔记本个人电脑等电子设备在向小型、薄型化和轻量化发展，所使用的接线柱和连接器等部件使用更小型、电极间距更狭小的电气元件。并且，导线框也在向更加小型化、薄壁化发展。由于这样的小型化，所使用的材料也变得更薄，但是，从必须保持连接的可靠性的角度考虑，虽然材料的壁厚减小，仍然要求具有更高强度、高弹性和良好的弯曲加工性能。另一方面，伴随着设备的高性能化，电极的数目增加或者通电的电流增大，产生大量的焦耳热，因而对导电率高的材料的需求比以往更强烈。这样的高导电率材料，尤其是作为通电电流急速增加的用于汽车的接线柱和连接器材料、功率集成电路用的导线框材料，需求十分强烈。以往，这样的接线柱和连接器用材料一直广泛使用磷青铜。但是，磷青铜不能充分满足对上述连接器材料所要求的性能。例如，由于磷青铜的导电率低到20％IACS左右，不能适应通电电流的增大(因为焦耳热的增大显著)，另外，还存在耐迁移性较差的缺点。这里所说的迁移，是指在电极间产生结露等时，阳极侧的Cu离子化而在阴极侧析出，最终导致电极间短路的现象。特别是像汽车那样在高温、高湿环境下使用的连接器和引线框，问题更大，同时还需要考虑由于小型化使电极间距狭小的连接器和导线框。作为改善上述问题的材料，有人提出了以Cu-Ni-Si为主成分的铜合金并已得到应用(例如参照专利文献1～3)。专利文献1特许第2572042号公报专利文献2特许第2977845号公报专利文献3特许第3465541号公报
技术实现思路
但是，对于这样的Cu-Ni-Si合金，若要实现良好的强度和弹性时，依赖于轧制加工方向的弯曲加工的各向异性就会增强(弯曲加工性能恶化)。因此，本专利技术的目的是，提供强度(抗拉强度)、0.2％屈服强度、延伸率和导电性优异并且对弯曲加工的各向异性小的、具有良好弯曲加工性的接线柱、连接器和引线框等。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电气元件用铜合金材料，其特征在于，含有1.0～5.0质量％的Ni、0.2～1.0质量％的Si、0.05～2.0质量％的Sn、0.1～5.0质量％的Zn、0.01～0.3质量％的P、合计0.05～1.0质量％的选自Fe和Co中的至少一种，余量是Cu和不可避免的杂质，所述Ni、Fe和Co的合计质量与所述Si和P的合计质量之比为4～10，并且抗拉强度大于等于700N/mm2，延伸率大于等于10％，导电率大于等于40％IACS。另外，为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电气元件用铜合金材料，其特征在于，含有1.0～5.0质量％的Ni、0.2～1.0质量％的Si、0.05～2.0质量％的Sn、0.1～5.0质量％的Zn、0.01～0.3质量％的P、合计0.05～1.0质量％的选自Fe和Co中的至少一种，合计0.01～1.0质量％的选自Mg、Ti、Cr和Zr中的至少一种，余量是Cu和不可避免的杂质，所述Ni、Fe和Co的合计质量与所述Si和P的合计质量之比为4～10，并且抗拉强度大于等于700N/mm2，延伸率大于等于10％，导电率大于等于40％IACS。此外，为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电气元件用铜合金材料的制造方法，该方法是上述电气元件用铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序第1冷轧工序，即，在形成具有上述组成的铜合金原料后，将所形成的铜合金原料冷轧至目标最终板厚的1.1～1.3倍的厚度；第1热处理工序，即，将第1冷轧后的材料加热至700～850℃，然后以每分钟大于等于25℃的降温速度冷却至小于等于300℃；第2冷轧工序，即，将第1热处理后的材料冷轧至目标最终板厚；第2热处理工序，即，将第2冷轧后的材料加热至400～500℃，保持30分钟～3小时。根据本专利技术，可以提供抗拉强度、0.2％屈服强度(有时也简称为“屈服强度”)、延伸率和导电性优异并且弯曲加工时的各向异性小的、具有良好的弯曲加工性能的接线柱、连接器和引线框等电气元件用铜合金材料。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的接线柱、连接器和引线框等电气元件用铜合金材料的制造工艺的流程图。具体实施例方式<第1实施方式]> 电气元件用铜合金材料的组成本实施方式中的电气元件用铜合金材料，其特征在于，在其平均组成中含有1.0～5.0质量％的Ni、0.2～1.0质量％的Si、0.05～2.0质量％的Sn、0.1～5.0质量％的Zn、0.01～0.3质量％的P、合计0.05～1.0质量％的选自Fe和Co中的至少一种，余量为Cu和不可避免的杂质，Ni、Fe和Co的合计质量与Si和P的合计质量之比为4～10。以下说明在本实施方式中构成接线柱、连接器、引线框等电气元件用铜合金材料的合金成分的添加理由和限定理由。Ni、Fe、Co与Si、P一起添加，会形成Si化合物、P化合物并在材料中弥散析出。以往的Cu-Ni-Si合金，通过Ni和Si的化合物弥散析出来提高强度，而在本实施方式中，除此之外，通过增加Ni和P的化合物、Fe和Co的Si化合物、P化合物的析出所引起的效果，可以进一步高强度化。在此，通过将Ni、Fe、Co、Si、P的含量(添加量)和组成比规定为特定范围，可以抑制降低导电率的铜中固溶元素量，同时，利用析出物的弥散强化效果提高强度和弹性。Si的添加量不足0.2质量％时，不能形成足够量的Si化合物，得不到令人满意的强度、弹性，添加超过1.0质量％时，会产生导电性降低的不良影响，同时，在铜合金原料的形成过程(铸造时或铸造后的热加工时)中容易因Si化合物的偏析而产生裂纹。因此，Si的组成范围规定为0.2～1.0质量％。更优选规定为0.4～0.7质量％。P的添加量不足0.01质量％时，不能形成有效的P化合物；添加超过0.3质量％时，在铜合金原料的形成过程(例如铸造)中容易因P化合物的偏析而产生裂纹。因此，P的组成范围规定为0.01～0.3质量％，更优选规定为0.1～0.2质量％。另外，对于该Si和P的组成范围，为了有效地形成化合物，并兼顾高强度和高导电性，需要使Ni的组成范围规定为1.0～5.0质量％、Fe和Co的合计组成范围规定为0.05～1.0质量％，并且将Ni、Fe和Co的合计质量与Si和P的合计质量之比规定为4～10。Ni、Fe和Co的含量低于组成范围的下限时，化合物的形成量不充分，强度和弹性不足。反之，超过组成范围的上限时，多余的Ni、Fe和Co会固溶到铜中，降低导电率。另外，Ni、Fe和Co的合计量不到Si和P的合计量的4倍时，在形成化合物时Si和P过剩；超过10倍时，相反Ni、Fe、Co过剩。由于这样的过剩成分以固溶状态存在于铜中，其结果是导电率降低。更优选的是，将Ni的组成范围规定为2.5～3.5质量％、Fe和Co的合计组成范围规定为0.3～0.7质量％，并且将Ni、Fe和Co的合计质量与Si和P的合计质量之比规定为4～7。除了上述组成以外，还含有0.05～2.0质量％的Sn和0.1～5.0质量％的Zn。Sn对于提高强度、弹性具有很大的效果，同时还具有改善150℃左右的温度环境下的耐应力松弛性(耐热性)的作用，对于电气元件用材料是本文档来自技高网...

【技术保护点】
电气元件用铜合金材料，含有：１．０～５．０质量％的Ｎｉ、０．２～１．０质量％的Ｓｉ、０．０５～２．０质量％的Ｓｎ、０．１～５．０质量％的Ｚｎ、０．０１～０．３质量％的Ｐ、合计０．０５～１．０质量％的选自Ｆｅ和Ｃｏ中的至少一种，余量为Ｃｕ和不可避免的杂质，其中，所述Ｎｉ、Ｆｅ和Ｃｏ的合计质量与所述Ｓｉ和Ｐ的合计质量之比（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／（Ｓｉ＋Ｐ）是４～１０。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本佳纪，高野浩聪，古德浩一，佟庆平，野村克己，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]