專利名稱：易加工高強(qiáng)度高電導(dǎo)性銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及易加工高強(qiáng)度高電導(dǎo)性銅合金，更詳細(xì)地說，是涉及用于各種端子、連接器、繼電器或開關(guān)等中的電導(dǎo)性彈簧材料。
背景技術(shù)：
各種端子、連接器、繼電器或開關(guān)等中使用的電導(dǎo)性彈簧材料需具有下述的材料特性。
(a)板厚薄、且具有為了產(chǎn)生高的接觸壓力所需的足夠高的強(qiáng)度。
(b)應(yīng)力緩和率低，即使在高溫下長期使用，接觸壓力也不會(huì)降低。
(c)電導(dǎo)率高，通電時(shí)不容易產(chǎn)生焦耳熱，而且所產(chǎn)生的熱量容易發(fā)散。
(d)即使進(jìn)行深度彎曲加工，彎曲部位也不產(chǎn)生裂紋和表面粗糙現(xiàn)象。
(e)為了能使用到高的彈簧應(yīng)力，彈簧極限值要高。
作為各種端子、連接器、繼電器或開關(guān)等中使用的彈性材料，以往是使用磷青銅。但是，近年來要求電子設(shè)備類及其部件小型化、薄壁化。為了適應(yīng)這種要求，進(jìn)行了Cu-Cr系銅合金或Cu-Cr-Zr系銅合金的各種開發(fā)。
特開平9-087814號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開平7-258804號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開平7-258806號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]特開平7-258807號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]特開平7-268573號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)6]
專利2682577號(hào)公報(bào)Cu-Cr系銅合金或Cu-Cr-Zr系銅合金中，在固溶處理后進(jìn)行時(shí)效處理，使Cr、Zr或Cu-Zr析出到銅母相中，以提高銅合金的強(qiáng)度。但是，由于在熔化工序中未完全熔化、或者在鑄造工序中由于結(jié)晶或析出，會(huì)在合金中產(chǎn)生以Cr、Cu-Zr或以Zr-S為基礎(chǔ)的夾雜物，夾雜物的尺寸太大時(shí)，強(qiáng)度和蝕刻性降低，不理想。
眾所周知，為了提高銅合金的強(qiáng)度、提高軟釬料的浸潤性，而在Cu-Cr系銅合金或Cu-Cr-Zr系銅合金中添加Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si的添加元素組(以下稱作“第三元素”)。
Cu-Cr系銅合金或Cu-Cr-Zr系銅合金一般是按配料、熔化、鑄造、均質(zhì)化退火、熱軋(冷軋)、固溶處理、冷軋、時(shí)效處理(冷軋)工序的順序進(jìn)行制造。
但是，發(fā)明者對Cu-Cr系銅合金或Cu-Cr-Zr系銅合金中的夾雜物進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)加入大于規(guī)定尺寸的粗大夾雜物或第三元素時(shí)，向母相中的固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化顯著降低。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種不損害所謂的第三元素的作用的易加工高強(qiáng)度高電導(dǎo)性銅合金。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，發(fā)明者進(jìn)行了銳意研究，研究出達(dá)到本發(fā)明目的的銅合金，本發(fā)明是一種易加工高強(qiáng)度高電導(dǎo)性銅合金，其特征如技術(shù)方案1所述，它是由以下化學(xué)成分組成的按質(zhì)量率計(jì)，含Cr0.05～1.0％，Zr0.05～0.25％，此外，還含有Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si中的一種或二種以上，總量含0.01～0.1％，其余是由Cu和不可避免的夾雜物組成的，而且，粒徑為2μm以上的夾雜物中所含的Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si的總量為5％以下。
Cr、Zr對合金進(jìn)行固溶處理之后，通過時(shí)效處理，Cr、Zr便向銅母相中析出，有利于提高強(qiáng)度。若Cr含量低于0.05％，則不能發(fā)揮其作用，若添加量超過1.0％，則不能進(jìn)一步提高強(qiáng)度，Zr含量低于0.05％時(shí)，不能發(fā)揮其作用，添加量超過0.25％時(shí)，強(qiáng)度不能進(jìn)一步提高。
Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si(第三元素)這些元素均在不大幅度降低電導(dǎo)率的情況下固溶、析出到銅母相中，主要是有利于提高強(qiáng)度。添加量為0.05％以下時(shí)，其作用小，在1.0％以下時(shí)，電導(dǎo)率降低，故設(shè)定在0.05％以上，1.0％以下。
從電導(dǎo)率和強(qiáng)度的平衡來看，最好添加少量的第三元素便可得到大幅度的強(qiáng)度上升，但添加量的一部分進(jìn)入粗大的夾雜物而無助于強(qiáng)度的提高。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，含有第三添加元素的粗大夾雜物引起鋼錠內(nèi)的偏析。本發(fā)明中通過均質(zhì)化退火、控制熱軋條件，成功地減少了含有第三元素的粗大夾雜物。因此，添加少量的第三元素便可得到大幅度的強(qiáng)度提高效果。
本發(fā)明成為問題的含有第三元素的夾雜物是粗大夾雜物。該夾雜物的尺寸小于2μm時(shí)，夾雜物所含的第三元素的比例容易受熱軋后的熱處理(固溶處理、時(shí)效處理等)的影響，但2μm以上的夾雜物，即使在熱軋之后進(jìn)行熱處理，也穩(wěn)定地存在。而且，通過固溶處理，使夾雜物中所含的第三元素的比例減少時(shí)，晶粒變粗大，故從強(qiáng)度和加工性的觀點(diǎn)來看不理想。另一方面，通過均質(zhì)化退火、控制熱軋條件，不僅2μm以上的夾雜物、而且對2μm以下的夾雜物來說，也可使夾雜物中所含的添加元素的質(zhì)量率降低，故將夾雜物的尺寸設(shè)在2μm以上。
2μm以上的夾雜物所含的添加元素的總量占2μm以上夾雜物總量的5％以上而大量存在時(shí)，通過添加第三元素來提高強(qiáng)度的作用減小，故夾雜物中所含的第三元素的重量含有量設(shè)在5％以下。
根據(jù)本發(fā)明的易加工高強(qiáng)度電導(dǎo)性銅合金，可以獲得電導(dǎo)性、強(qiáng)度、彎曲性良好，特性均衡的優(yōu)質(zhì)銅合金，大大有利于電子設(shè)備類的小型化和性能的提高，在產(chǎn)業(yè)上可帶來極其有效的效果。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明的易加工高強(qiáng)度高電導(dǎo)性銅合金的實(shí)施形式進(jìn)行詳細(xì)說明。
以電解銅或無氧銅為主原料，按規(guī)定比例配合化學(xué)成分，在熔化爐內(nèi)溶化之后，在惰性氣氛或真空中鑄成銅錠。然后，在900℃以上的溫度下對銅錠進(jìn)行300min以上的均質(zhì)化退火之后，再進(jìn)行軋制壓下率50％以上、熱軋完畢時(shí)的材料溫度為600℃以上的熱軋。熱軋之后，再按現(xiàn)在的制造條件進(jìn)行冷軋、固溶處理、時(shí)效處理、冷軋、消除應(yīng)力退火的現(xiàn)有制造工序。
即，本發(fā)明實(shí)施形式的制造方法的特征在于，與現(xiàn)有方法不同，是按以下條件進(jìn)行均質(zhì)化退火、熱軋的。
1)均質(zhì)化退火，在900℃以上的溫度下，超過300min長時(shí)間進(jìn)行，2)熱軋的壓下率為50％以上，3)熱軋完畢時(shí)材料溫度為600℃以上。
實(shí)施例及比較例中，按表1所示的化學(xué)成分熔煉制成銅錠。實(shí)施例的編號(hào)和比較例的編號(hào)相同的例子(例如，實(shí)施例1和比較例1，實(shí)施例2和比較例2等)是調(diào)整成相同的化學(xué)成分。熔煉制成銅錠之后，依次經(jīng)過均質(zhì)化退火、熱軋、冷軋、固溶處理、時(shí)效處理、冷軋、消除應(yīng)力退火的制造工序，制成板厚0.15mm的產(chǎn)品。
表1


在均質(zhì)化退火工序及熱軋工序中，對實(shí)施例和比較例設(shè)定表2所示的均質(zhì)化退火溫度、熱軋壓下率和熱軋完畢時(shí)的材料溫度，并實(shí)施。熱軋之后的工序按現(xiàn)在的條件進(jìn)行。
表2


實(shí)施例均滿足了前述的1)、2)、3)項(xiàng)制造方法上的特征，而比較例均不滿足前述的1)、2)、3)項(xiàng)制造方法上的特征。
像上述那樣得到的實(shí)施例及比較例的銅合金，為了對析出物尺寸和成分進(jìn)行鑒定，例如，對消除應(yīng)力退火后的板材進(jìn)行機(jī)械研磨之后，再進(jìn)行電解研磨，用電子顯微鏡等觀察析出物，用AES進(jìn)行鑒定。另外，為了對所得到的銅合金的特性進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)行了抗拉試驗(yàn)、W彎曲試驗(yàn)[軋制直角方向，R/t＝1(R＝0.15，t＝0.15)，其他條件按日本伸銅協(xié)會(huì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法]，利用4端子法進(jìn)行電導(dǎo)率測定。彎曲試驗(yàn)中，日本伸銅協(xié)會(huì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的A、B、C等級的材料為“良”，D、E等級的材料為“差”。
本發(fā)明合金的實(shí)施例和比較例的特性示于表3。
表3


實(shí)施例和比較例的編號(hào)相同的試料(例如實(shí)施例1和比較例1，實(shí)施例2和比較例2)進(jìn)行比較時(shí)，化學(xué)成分基本上是一樣的，但制造條件不同。如表2所示，實(shí)施例的任一個(gè)例子的均質(zhì)化退火溫度、熱軋壓下率和熱軋完畢時(shí)的材料溫度均滿足前述的1)、2)、3)項(xiàng)的條件，2μm以上的夾雜物所含的第三元素的含量為5％以下。比較例中的比較例1、2、3、11、12的均質(zhì)化退火溫度，比較例4、5、6、13、14、15的熱軋壓下率，比較例7、8、9、10、16、17的熱軋完畢時(shí)的材料溫度均不符合前述的1)、2)、3)項(xiàng)的條件。而且，比較例的2μm以上夾雜物中所含的第三元素的含量均超過5％。
因此，同一編號(hào)的實(shí)施例的抗拉強(qiáng)度與比較例的抗拉強(qiáng)度相比，實(shí)施例的抗拉強(qiáng)度高。另外，關(guān)于彎曲性，比較例在W彎曲試驗(yàn)中有彎曲性“差”的例子，而實(shí)施例則都是“良”，可知實(shí)施例的彎曲性良好。關(guān)于電導(dǎo)率，實(shí)施例和比較例沒有大的差別，也就是說比較例和現(xiàn)有制品是一樣的。
權(quán)利要求
1.一種易加工高強(qiáng)度電導(dǎo)性銅合金，其特征在于，這種銅合金是由下述成分組成的按質(zhì)量率計(jì)，含Cr0.05～1.0％，Zr0.05～0.25％，此外，還含有Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si中的一種或兩種以上，按總量計(jì)含0.01～1.0％，其余為Cu和不可避免的夾雜物，而且，粒徑2μm以上的夾雜物中所含的Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si的總量為5％以下。
全文摘要
一種不損害所謂的第三元素作用的易加工高強(qiáng)度高電導(dǎo)性銅合金。其特征在于，這種銅合金是由以下成分組成的按質(zhì)量率計(jì)，含Cr0.05～1.0％，Zr0.05～0.25％，另外，還含有Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co及Si中的一種或兩種以上，按總量計(jì)含有0.01～1.0％，其余為Cu和不可避免的夾雜物，而且，粒徑2μm以上的夾雜物中所含的Zn、Sn、Mn、P、In、Mg、Fe、Ni、Be、Al、B、Co和Si的總量為5％以下。
文檔編號(hào)C22C9/04GK1498978SQ20031011384
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者冠和樹, 深町一彥, 彥 申請人:日礦金屬株式會(huì)社