加压冲压性优良的电子零件用原材料制造技术

本发明专利技术提供一种铜基合金，其中，以常温下碳化物的标准生成自由能为－４２ｋＪ／ｍｏｌ以下（绝对值４２ｋＪ／ｍｏｌ以上）的１种或者２种以上作为合金的构成元素，其含量为０．１～５．０质量％，其余部分由Ｃｕ以及不可避免的杂质构成，该压延平行断面的结晶粒的圆等效直径的平均值为０．５μｍ～３０μｍ，结晶粒的宽与长的长宽比的平均值为１／５以上。本发明专利技术提供一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其中，在铜基合金上镀有厚度为０．０５μｍ～２．００μｍ的Ｃｕ。本发明专利技术还提供一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其中，在铜基合金中上镀有厚度为０．０５μｍ～２．００μｍ的Ｃｕ，并且在其上层镀有厚度为０．００５μｍ～０．２０μｍ的Ｓｎ，然后进行使Ｃｕ镀层与Ｓｎ镀层形成扩散层的热处理。

【技术实现步骤摘要】
加压冲压性优良的电子零件用原材料
本专利技术涉及一种作为精密加压加工材料而使用的加压冲压性优良的高强度铜基合金。
技术介绍
在极端小型化和多功能化的移动电话终端等精密机器中所使用的接插件，必须能更正确更高速地传输更多信息。为此，插接件的插脚宽以及插脚间距正变得日益狭小。其中所使用的原材料，为了使其在狭小插脚宽时得到稳定的接压，需要具有高强度，以及为了使其能经受苛刻的弯曲加工，进而追求节能和低发热性，需要其具有高的导电率。目前在接插件中使用铜基合金，并且一直在开发一种能满足上述要求的，兼具强度、弯曲加工性以及导电率的铜基合金。具体地说，是在小螺距的插接件中使用铍铜以及钛铜所代表的时效硬化型铜基合金。插接件是通过原料的加压加工而制造的，在加压金属模中使用模具钢或者高速钢等钢铁材料。前述合金几乎都含有活性元素因而具有高强度，这些合金与作为一般插接件材料的锡青铜相比加压金属模的磨耗更显著。一旦产生加压金属模磨耗，在剖面上产生毛边和磨损，插脚本身也会发生扭曲导致加工形状恶化，因而不能作为插接件使用。因此，当加压加工产品的形状不良超出了允许范围时，必须通过研磨加压金属模来保持加工品的尺寸精度。此外，如果插接件变得越小了，也就是如果插脚宽以及插脚间隔变得越小了，则由于要求很高的尺寸精度，就不能忽视小的毛边以及插脚的扭曲，如果插脚的数目增加，就不得不进一步增加金属模的研磨频率，再加上加压加工中精度越高，金属模本身的成本就变得越高，在该
的合金中，改善加压加工性是一个非常重要的课题。作为使金属模工具长寿命化的技术，例如有通过调整铜基合金的合金组成的专利文献1～9，通过调整铜基合金的结晶方向的专利文献12。【专利文献1】特开平10-265991号公报【专利文献2】-->特开平10-24002号公报【专利文献3】特开平11-256256号公报【专利文献4】特开平11-293366号公报【专利文献5】特开平11-1735号公报【专利文献6】特开2001-181757号公报【专利文献7】特开平7-97645号公报【专利文献8】特开2000-119776号公报【专利文献9】特开2001-303159号公报【专利文献10】特开2001-152303号公报【专利文献11】特开平2-117701号公报【专利文献12】特开昭61-201762号公报
技术实现思路
但是，在改变合金组成以改善加工性的材料中，可以说改变的组成仍然可能会对加工品的最终用途产生不良影响。例如，加入象S那样对机械特性产生不良影响的元素，使得在剪切加工时龟裂容易传播，原料的延展性(特别是弯曲加工性)降低、抗蚀性或电镀性也降低。此外，在析出硬化性合金等情况下，在使得对金属模产生损伤的硬化元素减少的例子中，金属模虽然被长寿命化，但其原料本应有的强度却降低了。本专利技术旨在提供一种不损害铜基合金原本具有的性质、同时加压加工性优良的铜基合金。-->本专利技术的专利技术者为了解决上述课题，特别地为了提高强度，由所添加的元素与碳之间的亲和性关系弄清了金属模的磨耗的原理，从而完成了本专利技术。此外，还探明了结晶粒径以及表面粗糙度。附图简要说明图1：加压冲压加工的概念图。图2：加压冲压中产生的毛边的说明图。图3：显示用于评价的金属模设备的形状。图4：在压延平行断面中表现的结晶粒的长宽比的测定例。具体实施方式以下是关于本专利技术的详细描述。在插接件中所使用的原材料方面，以具有高强度以及高弯曲加工性为目的，开发出添加了各种元素的铜基合金。其强化的原理根据所添加的构成元素的不同而不同、其含量的适宜的范围大多为总量的0.1～5.0质量％。即，如果过少，则没有提高强度的效果，如果过多则延展性低下、弯曲加工性能恶化。例如，在钛铜中，如果Ti的含量为2质量％以下，则提高强度的效果很小，相反地，如果超过4质量％，则容易析出粗大的第二相粒子，延展性低下。一般地，在铜基合金中，越是提高强度效果大的构成元素，在加压加工时，其磨耗金属模的效果的倾向也就越大。其典型的例子是钛铜或铍铜，或者在加压制造者的评价方面，钛铜(Cu-3Ti)的磨耗速度是叶片用锡青铜(Cu-8Sn)的10倍。一般的磨耗方式有以下三种：a)在被加工材料中，通过内在的硬质的非金属夹杂物等将工具表面物理切去的磨蚀性磨耗b)伴随由使用环境产生的化学腐蚀的腐蚀磨耗c)由在接触面附近的微观疲劳破坏所产生的粘附磨耗经反复进行研究观察后最终确定：在钛铜的加压加工的金属模中发生的主要是c．粘附磨耗。在铜基合金的剪切加工中，容易进行磨耗的是冲头和模具侧面的前端(图1)。即，发现：冲头1嵌入模具2时，产生材料3流入冲头1和模具2的间隙的状态，此时材料表面与冲头侧面高速且高压地接触，材料成分与工具成分反应而合金化或者化合物化，从而进行工具的粘附磨耗。即，在冲头和模具中所使用的-->工具钢是通过添加Cr、Mo、W、Nb、V等合金元素形成硬质的碳化物使其硬化而形成的，使铜合金的强度提高的添加元素中，有的元素与这些合金元素相比，其与碳的亲和性高，它们在加压加工中，在高温高压条件下与工具接触，导致工具表面的碳化物变得不稳定而被磨耗。因此，如果减少这种添加元素的含量则金属模的磨耗量减低，基体的强度就会降低。进一步地，使用钛铜(Cu-3.2％Ti)的实例进行详细说明。作为主要的工具材料，模具钢(C：1～2.2％、Cr：5～13％、Mo≤1％、V≤1％)、高速钢(C：0.7～1.5％、Cr≤4％、W+2Mo＝18、V：1～5％)、超硬(Co：5～20％，其余为WC)被广泛地使用，任何一种材料都具有工具材料的硬度。在这种钢铁中形成碳化物的微量添加元素与碳元素的亲和性的顺序为：Ti＞Nb＞V＞Ta＞W＞Mo＞Cr＞Mn＞Fe＞Ni＞Co＞Al＞Si。如果使用这样的工具对例如钛铜进行剪切加工，则被加工材料成分Ti与和被加工材料接触的工具表面的碳化物相的C进行反应，生成又硬又脆的TiC的同时，形成工具表面的碳化物的C被剥去，工具表面一点一点地剥散而磨耗。因此，如果使用难以与C反应的成分覆盖被加工材料的表面，就会阻断被加工材料中的活性成分与工具的接触机会，工具的磨耗就变得困难起来。本专利技术对于在钢铁中含有与的C亲和性最强的Ti的钛铜具有最有效的作用，而且推测如果是含有容易形成碳化物的元素的合金系，则金属模的磨耗降低效果很大。如果使用与工具成分难以反应的成分覆盖被加工材料的表面，就会阻断被加工材料中的活性成分与工具接触的机会，从而使工具的磨耗变难，基于这样的考虑，本专利技术的特征在于，使用铜覆盖铜基合金的被加压加工面。镀铜的厚度只要能保证在加压加工中安全地维持工具表面与铜基合金之间的隔绝即可，镀铜的厚度的范围在0.05μm～2.00μm，厚度不足0.05μm时没有提高加压加工性的效果，超过2.00μm时，材料的总体强度的降低变得不能忽视。镀铜一般为电镀、化学镀，也可以通过溅射法等形成。本专利技术中所谓的加压加工是指剪切加工。一般地，比起纯铜，青铜具有更好的加压加工性。考虑到加压加工时所发生的氧化热也是金属模被磨耗的重要原因，由于青铜比纯铜更难以被氧化，所以据此推断青铜具有良好的加压冲压性。因此，认为如果在镀铜处理的表面上通过镀Sn进行热处理，将形成接近青铜的表面并且金属模的磨耗将变难。对于镀Sn后-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于：在铜基合金上镀有厚度为０．０５μｍ～２．００μｍ的Ｃｕ，该铜基合金中，以常温下碳化物的标准生成自由能为－４２ｋＪ／ｍｏｌ以下（绝对值４２ｋＪ／ｍｏｌ以上）的１种或者２种以上作为合金的构成元素，其含量为０．１～５．０质量％，其余部分由Ｃｕ以及不可避免的杂质构成，该压延平行断面的结晶粒的圆等效直径的平均值为０．５μｍ～３０μｍ，结晶粒的宽与长的长宽比的平均值为１／５以上。

【技术特征摘要】
JP 2003-11-28 399810/031.一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于：在铜基合金上镀有厚度为0.05μm～2.00μm的Cu，该铜基合金中，以常温下碳化物的标准生成自由能为-42kJ/mol以下(绝对值42kJ/mol以上)的1种或者2种以上作为合金的构成元素，其含量为0.1～5.0质量％，其余部分由Cu以及不可避免的杂质构成，该压延平行断面的结晶粒的圆等效直径的平均值为0.5μm～30μm，结晶粒的宽与长的长宽比的平均值为1/5以上。2.一种加压冲压性优良的电子零件用原材料，其特征在于：在铜基合金中上镀有厚度为0.05μm～2.00μm的Cu，并且在其上层镀有厚度为0.005μm～0.20μm的Sn，然后进行使Cu镀层与Sn镀层形成扩散层的热处理，该铜基合金中，以常温下碳化物的标准生成自由能为-42kJ/mol以下(绝对值42kJ/mol以上)的1种或者2种以上作为合金的构成元素，其含量为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅原保孝，深町一彦，
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]