專利名稱：：電連接設(shè)備用銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及配線連接設(shè)備用銅合金。技術(shù)背景電連接設(shè)備被廣泛應(yīng)用于電設(shè)備的插座、照明開關(guān)等電連接部，所述連接部一般使用金屬，通過金屬之間的接觸進行電連接。電連接部有兩種，一種是與供電電線(銅線)的連接，另一種是與供電對象的連接。以往，在所述接觸部使用導(dǎo)電性優(yōu)異的純銅或添加了微量(《0.2%)Sn或Ag、耐熱性得到改善的銅合金(C14410等)。這些材料的強度非常低。因此，為保持與上述供電對象的接合，連接部使用不銹鋼等高強度材料制成彈簧材料而成為接合部分得到增強的結(jié)構(gòu)。然而，由于不銹鋼價格高，尋求能代替它的高強度銅合金。此外，正在進行將電接觸部分"定刀片(受〖j"刃)"與上述"彈簧材料"一體化從而實現(xiàn)低成本化的技術(shù)研究，在銅合金中尋求還可以作為彈簧材料發(fā)揮功能的高強度的材料。在配線設(shè)備中，是通過金屬之間的接觸進行電連接的，所述接觸部的發(fā)熱問題存在已久。這是由于接觸部發(fā)生微小放電(輝光)，以此為起因誘發(fā)氧化亞銅的增殖，從而使接觸電阻增加，引起發(fā)熱。于是，通過重新研究合金成分，提出了一種不易發(fā)生輝光以及氧化亞銅增殖的電連接設(shè)備用銅合金(例如，特開昭60-255944號公報)。但是，這些合金的強度差，因此不適合用作彈簧材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種強度、導(dǎo)電性、耐應(yīng)力松弛特性、耐應(yīng)力腐蝕特性、耐輝光特性、耐腐蝕性等都優(yōu)異的銅合金。進一步來說，本發(fā)明的目的在于提供一種可以防止產(chǎn)生輝光以及氧化亞銅的增殖且適用于電設(shè)備的插座、照明開關(guān)等電連接設(shè)備(配線連接設(shè)備)的銅合金。本發(fā)明人等對電連接設(shè)備的接觸部進行了詳細的研究，并開發(fā)了強度、導(dǎo)電性、耐應(yīng)力松弛特性、耐應(yīng)力腐蝕特性、耐輝光特性都優(yōu)異的銅合金。本發(fā)明提供下述方案(1)一種電連接設(shè)備用銅合金，其包含0.1l質(zhì)量。/。的Cr、0.1~5.0質(zhì)量。/。的Zn、0.1-2.0質(zhì)量％的Sn、其余部分包括不可避免的雜質(zhì)和Cu，該銅合金的拉伸強度(TS)為600MPa以上，0.2%屈服強度(YS)為560MPa以上，導(dǎo)電率(EC)為40%IACS以上，且在負(fù)載了80%的0.2%屈服強度(YS)的應(yīng)力腐蝕實驗(SCC)中，其斷裂時間為500小時以上；(2)上述(1)所述的電連接設(shè)備用銅合金，其中，在150°Cx1000小時下，應(yīng)力松弛特性(SR)為50%以下；(3)上述(1)或(2)所述的電連接設(shè)備用銅合金，其中，含有超過O且為0.2質(zhì)量％以下的Si;以及(4)上述(1)~(3)中任一項所述的電連接設(shè)備用銅合金，其耐輝光性優(yōu)異。本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點，可適當(dāng)參照附圖，從下述記載中得到明確。[圖l]圖1是示出實施例中進行的應(yīng)力腐蝕實驗(SCC)的概略圖。[圖2]圖2是示出實施例中使用的測定耐輝光特性和耐氧化亞銅增殖特性的設(shè)備的模式圖。具體實施方式下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行詳細說明。將Cr設(shè)定為0.1~1質(zhì)量％的原因是，Cr是添加在銅中引起析出而獲得強化的元素，如果不到0.1質(zhì)量％,則無法得到充分的析出硬化，而超過1.0質(zhì)量。/。時，其效果又會達到極限，反而增加成本。Cr的添加量優(yōu)選0.2~0.8質(zhì)量％,更優(yōu)選0.2~0.5質(zhì)量％。將Zn設(shè)定為0.1~5.0質(zhì)量％、將Sn設(shè)定為0.1~2.0質(zhì)量％的原因是，Zn、Sn是固溶于銅中的元素，在固溶強化以及之后的冷加工中，具有如下效果顯著提高其強度，并且使耐應(yīng)力松弛特性也得到提高。另一方面，它們的添加量多時會成為破壞導(dǎo)電性的因素。二者都不到0.1質(zhì)量％時，其效果會不充分。Zn超過5.0質(zhì)量y。時，會產(chǎn)生下述問題不僅導(dǎo)電性差，而且耐應(yīng)力腐蝕特性也差，氧化亞銅的增殖量也增加。Sn超過2.0質(zhì)量。/0時，會對導(dǎo)電性產(chǎn)生影響。優(yōu)選的是，Zn為0.13~4.0質(zhì)量％,Sn為0.21.5質(zhì)量％。Si有助于防止熱加工裂痕。已知含有Sn的合金的熱加工性差，但加入Si可以降低其敏感性，但過多時會使導(dǎo)電性降低。優(yōu)選為0.001-0.1質(zhì)量％。本發(fā)明的電連接設(shè)備用銅合金可利用通常的制造方法，適當(dāng)反復(fù)進行壓延或熱處理等來制造。優(yōu)選步驟和條件如下所述，但并不限于以下內(nèi)容。(1)鑄造優(yōu)選連續(xù)鑄造；(2)在9001050°C(優(yōu)選為9501030°C)加熱下以壓延率80%以上(優(yōu)選卯％以上)熱軋后，進行驟冷；(3)冷壓延是在通常的條件下以60~98%(優(yōu)選為9098%)的壓延率進行；(4)在400500。C(優(yōu)選450500。C)進行熱處理15小時；(5)以1040%的加工率進行最后精加工(冷軋)。在(3)與(4)之間，或者在(4)的中途，也可以在750卯0。C(優(yōu)選800~900°C)下進4亍0.1~1分4中的熱處理。本發(fā)明的銅合金的拉伸強度為600MPa以上，優(yōu)選為600MPa700MPa，更優(yōu)選為600MPa650MPa。本發(fā)明的銅合金的0.2%屈服強度為560MPa以上，但優(yōu)選為580MPa680MPa，更優(yōu)選為580MPa630MPa。本發(fā)明的銅合金的導(dǎo)電率為40%IACS以上，但優(yōu)選為45%IACS~60%IACS,更優(yōu)選為50%IACS60%IACS。本發(fā)明的銅合金在應(yīng)力腐蝕實驗中的斷裂時間為500小時以上，優(yōu)選為1000小時以上，更優(yōu)選為3000小時以上。強度(拉伸強度，0.2%屈服強度值)與導(dǎo)電率是相反的特性，在本合金體系中，如果提高強度，則導(dǎo)電率降低，相反，如果提高導(dǎo)電率，則強度降低。另外，強度與彎曲加工性也是相反的特性，強度是越高越理想，但彎曲加工性卻會劣化。導(dǎo)電率越高，越能夠用于使用高電流的配線設(shè)備。而且，應(yīng)力腐蝕實驗的斷裂時間越長，信賴性也越高。按照本發(fā)明，可以提供強度、導(dǎo)電性、耐應(yīng)力松弛特性、耐應(yīng)力腐蝕特性、以及耐輝光特性都優(yōu)異的適用于電連接設(shè)備的銅合金。下面，基于實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。實施例使用高頻空氣熔解爐在熔解溫度約12001250°C、出爐溫度約1200°C下將各種銅合金澆鑄到厚30mmx寬120mmx長180mm的書本形鑄模中。得到的鑄塊在空氣加熱爐中于大約9501000。C下保持1小時，接著，通過熱軋加工成厚度約1213mm。并對該熱軋板進行表面切削，加工成厚度約10mm的4反。反復(fù)進行冷加工和熱處理，由該板制作厚度0.5mm的平板(條)。Cr的析出處理是在400450。C的溫度下熱處理2~5小時，并使最后精加工率為10~40%。并且，獲得了市面銷售的銅合金以及非鐵材料制成的板厚為0.5mm的板材。該銅合金為C2600,C2680,C5111,C5191以及C7701,不銹鋼為SUS301,SUS304。我們對這些材料的拉伸強度、0.2%屈服強度、導(dǎo)電率、應(yīng)力松弛特性、應(yīng)力腐蝕性進行了研究。拉伸強度(TS)和0.2o/。屈服強度(YS)是從壓延平行方向切出JIS-5號試驗片，按照J(rèn)ISZ2241標(biāo)準(zhǔn)進行測定。導(dǎo)電率(EC)是從壓延平行方向切出寬10mmx長150mm的試驗片，按照J(rèn)ISH3200標(biāo)準(zhǔn)以端子間距離1OOmm進行測定。應(yīng)力松弛特性(SR)是依據(jù)日本電子材料工業(yè)會標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(EMAS3003:由彈簧材料的彎曲引起的應(yīng)力松弛試驗方法)，用懸臂梁法(片持乞梁法)進行試驗。在負(fù)載了拉伸試驗所獲得的0.2%屈服強度的80%的狀態(tài)下，放置在15(TC的高溫槽(空氣)中，間隔規(guī)定的時間反復(fù)測定，最長達到1000小時。應(yīng)力腐蝕實驗(SCC)按照J(rèn)ISC8306的氨試驗法、以圖1所示的方法給予應(yīng)力負(fù)載來進行測定。圖中IO表示試驗片、ll表示負(fù)載、12表示硅帽(、乂y〕y年卞y7。)，13表示玻璃盒，14表示氨溶液。在下述情況下進行了測定。準(zhǔn)備寬10mmx長100mm的試驗片10,利用布帶、色罩等使只有寬10mmx長10mm的區(qū)域在常溫下暴露于3體積％的氨(NH3)氣氛中，施加負(fù)載11，測定到斷裂為止的時間。負(fù)載應(yīng)力為拉伸試驗中得到的0.2%屈月良強度的80%。接著，對耐輝光特性和耐氧化亞銅增殖特性進行評價。圖2示出測定耐輝光特性和耐氧化亞銅增殖特性所用裝置的模式圖。耐輝光特性如下評價。即，將直徑2mm的銅線2安裝在帶有荷重附加器的保持架(holder)l上，在試料架4上配置本發(fā)明例和比較例的試料3，使其與銅線2接觸，利用滑線變壓器8和可調(diào)電阻器6將上述銅線2與試料3之間的電流控制在4安培。然后通過振動器5使試料架4振動，利用示波器7觀察上述銅線2與試料3之間的電壓波形。上述銅線2與試料3之間產(chǎn)生輝光(微小放電)時，示波器7的波形會發(fā)生變化，因此可用直到波形變化發(fā)生時施加的振動數(shù)(次數(shù))來評價耐輝光性。作為耐輝光特性的評價，雖然也取決于用途，但作為基準(zhǔn)，直到表示該輝光產(chǎn)生的波形發(fā)生變化為止時施加的振動在&103次以下時為不良，超過&103次則為良。耐氧化亞銅增殖特性如下進行評價。在確認(rèn)上述輝光產(chǎn)生的同時停止振動器5的振動，將試料3放置60分鐘。接著取出試料3,收集上述試料3的表面生成的氧化亞銅，測定其質(zhì)量。用該質(zhì)量即氧化亞銅增殖量(mg)評價耐氧化亞銅增殖性。作為耐氧化亞銅增殖性的評價，雖然也取決于用途，^旦作為基準(zhǔn)，該氧化亞銅產(chǎn)生量(mg)在200mg以下時為不良，超過200mg則為良。以上測定結(jié)果如表1~4所示。表中對相同成分的合金記載了多個強度、導(dǎo)電率等，這是為了在表中表示同樣成分的最后精加工率而變換來的試驗結(jié)果。[表1-1〗[實施例]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>[表l畫2]<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>[表2][比較例]<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>市面銷售的產(chǎn)品<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>*No.51為參考例。由表1及表2的結(jié)果可知以下內(nèi)容。首先，對于比較例，可知如下內(nèi)容No.50的Cr量少，強度差。No.51與實施例相比較沒有差異。Cr添加過多使效果達到極限，只導(dǎo)致成本升高，不適合實際應(yīng)用。No.5257的Sn、Zn量少，強度差，耐應(yīng)力爭〉弛特性超過50%，明顯很差。No.58、59的導(dǎo)電率差。No.60、61的導(dǎo)電性差。No.6265的Zn量多，因此耐應(yīng)力腐蝕特性差。市面銷售的合金中，No.80的導(dǎo)電性差，另外，除應(yīng)力腐蝕裂痕以外的評i^介項目都差。No.81、82的黃銅的導(dǎo)電率和耐應(yīng)力腐蝕特性差。No.83、84的磷青銅、No.85的鋅白銅、No.86、87的導(dǎo)電率差。與此相反，實施例的No.146可獲得拉伸強度(TS)、0.2%屈服強度(YS)、導(dǎo)電率(EC)、耐應(yīng)力腐獨性(SCC)、耐應(yīng)力松弛特性(SR)均優(yōu)異的電連接設(shè)備用銅合金。接著，上述實施例的各合金的耐輝光試驗和其結(jié)果的氧化亞銅的產(chǎn)生量的試驗結(jié)果如表3和表4所示。[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由以上表3、表4的結(jié)果可知，本發(fā)明的合金具有優(yōu)異的輝光特性。此外，通過綜合考慮表1表4的結(jié)果，可知按照本發(fā)明的合金滿足各要求特性，是優(yōu)異的電連接設(shè)備用合金。工業(yè)實用性本發(fā)明的銅合金具有高強度、高導(dǎo)電性，耐應(yīng)力松弛特性和耐腐蝕性優(yōu)異，適合作為電連接設(shè)備用銅合金。以上對本發(fā)明及其實施方式進行了說明，只要沒有特別的指定下，不應(yīng)用說明中的任何一個細節(jié)來限定本發(fā)明，在不違反所附的權(quán)利要求書所示的發(fā)明的精神和范圍，應(yīng)在較寬范圍內(nèi)解釋本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種電連接設(shè)備用銅合金，其包含0.1～1質(zhì)量％的Cr、0.1～5.0質(zhì)量％的Zn、0.1～2.0質(zhì)量％的Sn、其余部分為不可避免的雜質(zhì)和Cu，該銅合金的拉伸強度為600MPa以上，0.2％屈服強度為560MPa以上，導(dǎo)電率為40％IACS以上，且在負(fù)載了80％的0.2％屈服強度的應(yīng)力腐蝕實驗中，其斷裂時間在500小時以上。2.權(quán)利要求1所述的電連接設(shè)備用銅合金，其中，在150°Cx1000小時下，該電連接設(shè)備用銅合金的應(yīng)力松弛特性為50%以下。3.權(quán)利要求1或2所述的電連接設(shè)備用銅合金，其中，含有超過O且為0.2質(zhì)量％以下的Si。4.權(quán)利要求13中任一項所述的電連接設(shè)備用銅合金，其耐輝光性優(yōu)異。全文摘要一種電連接設(shè)備用銅合金，其包含0.1～1質(zhì)量％的Cr、0.1～5.0質(zhì)量％的Zn、0.1～2.0質(zhì)量％的Sn、其余部分為不可避免的雜質(zhì)和Cu。該電連接設(shè)備用銅合金的拉伸強度(TS)為600MPa以上，0.2％屈服強度(YS)為560MPa以上，導(dǎo)電率(EC)為40％IACS以上，且在負(fù)載了80％的0.2％屈服強度(YS)的應(yīng)力腐蝕實驗(SCC)中，其斷裂時間在500小時以上。文檔編號C22C9/10GK101268206SQ20068003414公開日2008年9月17日申請日期2006年9月28日優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日發(fā)明者三原邦照,江口立彥申請人:古河電氣工業(yè)株式會社