專利名稱：銅合金的制造方法和銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金的制造方法和銅合金。特別地，本發(fā)明涉及一種在電氣、電 子部件中所使用的銅合金的制造方法和銅合金。
背景技術(shù)：
對于連接器、繼電器、開關(guān)、引線框和鋰離子電池等電氣、電子部件中所使用的材 料，作為彈簧材料要求如下的特性為了得到高的接觸壓力而需要的充分的強(qiáng)度；即使在 高溫下長期使用也可以維持接觸壓力的耐應(yīng)力緩和性；為了抑制通電時焦耳熱產(chǎn)生且容易 擴(kuò)散所產(chǎn)生的熱而需要的高導(dǎo)電性；即使實施復(fù)雜的彎曲加工也不產(chǎn)生裂痕的彎曲加工性 等。近年來，伴隨著電氣、電子儀器的小型化、薄型化以及輕量化，在電氣、電子儀器中所使 用的部件也小型化。通過這樣的部件的小型化，在各種部件中使用的電極等中的電流密度 增大，對使用導(dǎo)電性好的材料的要求比以往強(qiáng)烈。另外，在面向車載用部件中，由于要求要 耐受在更高溫環(huán)境下的使用，對耐應(yīng)力緩和性高的材料的要求更強(qiáng)烈。作為能夠適應(yīng)像這 樣的高導(dǎo)電性和耐應(yīng)力緩和性要求的材料，提案有Cu-Cr-&系合金材料等。以往，已知有如下的銅合金的制造方法作為Cu-Crlr系合金材料含有0. 05 0. 40%的 Cr、0. 03 0. 25%的 Zr、0. 10 1. 80%的 Fe 和 0. 10 0. 80%的 Ti，在 0. 10% ^ Ti ^ 0. 60%范圍內(nèi)，F(xiàn)e/Ti的重量比為0. 66 2. 6，在0. 60%< Ti ^ 0. 80%范圍內(nèi)， Fe/Ti的重量比為1. 1 2. 6，其余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)組成，同時，依次實施在不 到950°C溫度下的熔體化處理；50 90%減面率的冷加工；300 580°C溫度下的時效處 理；16 83%減面率的冷加工；350 700°C溫度下的退火而制造的方法(例如，參照專利 文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1中記載的銅合金的制造方法，通過具有上述構(gòu)成，可以提供在拉伸強(qiáng) 度、延展以及電傳導(dǎo)性等特性上優(yōu)異的銅合金。專利文件1 日本特開平7-258805號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，專利文件1中記載的銅合金的制造方法由于在高溫下實施熔體化處理，因 此，有時母相的金屬組織粗大化，發(fā)生金屬組織粗大化時，有時產(chǎn)生銅合金的部分軟化和彎 曲加工性的惡化。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以制造在維持Cu-Cr-&系銅合金的導(dǎo)電率 和耐應(yīng)力緩和性的同時，強(qiáng)度和彎曲加工性上優(yōu)異的銅合金的銅合金制造方法以及銅合
^^ ο解決問題的手段本發(fā)明為達(dá)到上述目的，提供一種包括如下工序的銅合金制造方法熔煉銅 (Cu)、添加在銅中的鉻(Cr)、鋯(Zr)和錫(Sn)，鑄造銅合金坯料的熔煉工序；對銅合金坯
3料實施熱加工，形成具有軋制組織的板材的熱加工工序；對板材實施熱處理的熱處理工序； 對實施過熱處理的板材實施80%以上不到90%減面率的冷軋，形成中間板材的中間軋制 工序；對中間板材實施時效處理的時效處理工序；將實施過時效處理的中間板材實施20% 以上40%以下減面率的冷軋的精軋工序；對實施過冷軋的中間板材實施加熱處理的去應(yīng) 力退火工序。另外，上述銅合金的制造方法中，熱處理工序可以對板材實施一邊抑制板材中晶 體的晶粒徑的粗大化，一邊在軋制組織中產(chǎn)生再結(jié)晶，而使軋制組織減少的溫度的熱處理。另外，上述銅合金的制造方法中，熱處理工序可以對板材實施使含在銅合金中的 銅合金的晶粒徑成為50 μ m以下的溫度的熱處理。另外，上述銅合金的制造方法中，熱處理溫度優(yōu)選為700°C以上不到950°C。另外，上述銅合金的制造方法中，時效處理工序可以對中間板材實施390°C以上 450°C以下溫度的時效處理。另外，上述銅合金的制造方法中，去應(yīng)力退火工序可以對中間板材實施400°C以上 600°C以下溫度的加熱處理。另外，上述銅合金的制造方法中，熔煉工序優(yōu)選鑄造含有0. 1重量％以上0. 4重 量％以下的Cr、0. 02重量％以上0. 2重量％以下的Ir和0. 01重量％以上0. 3重量％以下 的Sn的銅合金坯料。另外，上述銅合金的制造方法中，進(jìn)一步具有對板材實施冷軋的粗軋制工序，熱處 理工序可以對經(jīng)過粗軋制工序的板材實施熱處理。另外，上述銅合金的制造方法中，熱處理工序可以對板材實施使含在銅合金中的 銅合金的晶粒徑成為30 μ m以下的溫度的熱處理。另外，上述銅合金的制造方法中，熱處理溫度優(yōu)選為700°C以上不到850°C。另外，本發(fā)明為達(dá)到上述目的提供一種含有0. 1重量％以上0. 4重量％以下的鉻 (Cr)、0. 02重量％以上0. 2重量％以下的鋯(Zr)和0. 01重量％以上0. 3重量％以下的錫 (Sn)，其余部分由銅(Cu)和不可避免的雜質(zhì)組成的銅合金。另外，上述銅合金優(yōu)選具有80% IACS以上的導(dǎo)電率和550MPa以上的強(qiáng)度。發(fā)明效果由本發(fā)明涉及的銅合金的制造方法和銅合金，提供一種可以制造在維持Cu-Cr-Zr 系銅合金的導(dǎo)電率和耐應(yīng)力緩和性的同時，強(qiáng)度和彎曲加工性上優(yōu)異的銅合金的銅合金制 造方法以及銅合金。


圖1為表示本發(fā)明實施方式所涉及的銅合金制造工序的流程圖。
具體實施例方式銅合金本發(fā)明實施方式涉及的銅合金作為一個例子可以是連接器等在電氣、電子部件中 所使用的銅合金。具體的，本實施方式涉及的銅合金是含有0. 1重量％以上0. 4重量％以 下的鉻(Cr)、0. 02重量％以上0. 2重量％以下的鋯(Zr)和0. 01重量％以上0. 3重量％以下的錫(Sn)，其余部分由銅(Cu)和不可避免的雜質(zhì)組成的銅合金。Cr為，通過以Cr單獨地析出于銅合金母相中的狀態(tài)存在，而具有提高銅合金的強(qiáng) 度和耐熱性的功能。另外，&和Cu之間生成化合物。然后，通過該化合物以析出于銅合金 母相中的狀態(tài)存在，而具有提高銅合金的強(qiáng)度和耐熱性的功能。進(jìn)一步，Sn具有提高銅合 金強(qiáng)度的功能，通過與Cr和ττ共同添加在銅中，進(jìn)一步使銅合金的強(qiáng)度提高。然后，本實施方式中涉及的銅合金具有80% IACS以上的導(dǎo)電率和550MPa以上的 強(qiáng)度。(銅合金的制造方法)圖1表示本發(fā)明實施方式所涉及的銅合金制造工序流程的一個例子。首先，使用低頻溶解爐熔煉銅、添加在銅中的規(guī)定量的Cr、規(guī)定量的&和規(guī)定量 的Sn，鑄造作為銅合金坯料的鑄錠(熔煉工序步驟10，以下，用S表示“步驟”)。具體地， 熔煉工序中，鑄造含有0. 1重量％以上0. 4重量％以下的Cr、0. 02重量％以上0. 2重量％ 以下的rLx和0. 01重量％以上0. 3重量％以下的Sn的銅合金坯料。另外，作為銅可以使用 無氧銅。然后，在900°C左右的溫度下對鑄錠實施熱加工(例如，熱軋)，形成具有軋制組織 的板材(熱加工工序S20)。這里，熱加工工序中的加工具有使在熔煉工序中得到的鑄錠中 的Cr和ττ析出物一度固溶于母相中的熔體化功能。通過該熱加工工序中熔體化的功能， 可以使后述的時效處理工序中生成的Cr和ττ析出物在銅合金中的分布狀態(tài)更均一，并且， 使析出物成為微細(xì)的狀態(tài)。接著，對板材實施冷軋(粗軋工序S30)。然后，對實施過冷軋的板材實施作為熱 處理的退火處理(熱處理工序S40)。熱處理工序含有對板材實施一邊抑制板材中晶體的 晶粒徑的粗大化，一邊在軋制組織中產(chǎn)生再結(jié)晶而使軋制組織減少這樣溫度的熱處理后， 進(jìn)行急冷的工序。具體地，熱處理工序中，對板材實施使含在銅合金中的銅合金晶粒徑為 50 μ m以下，優(yōu)選為30 μ m以下的溫度的熱處理后，進(jìn)行急冷。另外，晶粒徑的值是熱處理 后、進(jìn)行急冷后的值。通過熱處理工序中的熱處理，可以消除熱加工工序中產(chǎn)生的應(yīng)變，提 高彎曲加工性。另外，通過熱處理工序，可以使銅合金中的晶粒徑微細(xì)化，提高制造的銅合金的強(qiáng) 度。所進(jìn)行的退火處理(熱處理)的目的是為了使內(nèi)部組織均質(zhì)化、去除內(nèi)部應(yīng)力。這 里，熱處理工序中的熱處理是在700°C以上不到950°C的溫度范圍，優(yōu)選在700°C以上不到 850°C的溫度范圍內(nèi)實施。通過在該溫度范圍內(nèi)實施熱處理，產(chǎn)生再結(jié)晶，使如上述的熱加 工工序中生成的軋制組織消失，可以使銅合金的晶粒徑成為50 μ m以下(即，熱處理的溫度 為700°C以上不到950°C的情況)，優(yōu)選成為30μπι以下(即，熱處理的溫度為700°C以上不 到850°C的情況)。由此，對制造的銅合金實施彎曲加工時，可以抑制彎曲部分的表面裂痕。在上述S40中，使銅合金板通過保持在規(guī)定溫度(700°C 950°C )的、具有入口和 出口的爐的內(nèi)部。銅合金板通過該空間的時間被設(shè)定為約1分鐘，該爐的前后空間則基本 為常溫(沒有用于保溫和冷卻的措施)。此時，由于銅合金板持有熱，所以不會急速降到常 溫。而在后述的S60中，由于是在爐子幾乎關(guān)閉的狀態(tài)下降溫，所以與S60相比的話，S40就 成為了急冷。然后，對實施過熱處理的板材實施80%以上不到90%減面率的冷軋，形成中間板材(中間軋制工序S50)。進(jìn)一步，在390°C以上450°C以下的溫度下，對中間板材實施規(guī)定 時間的時效處理后，進(jìn)行漸漸冷卻(時效處理工序S60)。由此，可以組合加工硬化和析出 硬化，提高制造的銅合金的強(qiáng)度、導(dǎo)電率等特性。這里，通過控制中間軋制工序的減面率為 80%以上，中間板材得以加工硬化，強(qiáng)度得以提高。另外，通過中間軋制工序中的冷軋，在中 間板材中導(dǎo)入多個晶格缺陷。這些晶格缺陷由于在時效處理工序中的析出硬化中起到數(shù)nm 左右大小析出物(例如，Cr和Cu的化合物，Zr和Cu的化合物)的析出起點的功能，因此， 時效處理工序具有促進(jìn)析出物(即，Cr和Cu的化合物，Zr和Cu的化合物等析出物)均一 地分散在中間板材中的功能。另外，雖然在中間軋制工序中的冷加工中，降低了中間板材的延展性，但是時效處 理工序可以使降低的延展性得到恢復(fù)。這里，為了在中間板材中充分地析出析出物，時效處 理的溫度在390°C以上實施。另外，為了抑制由中間板材軟化而引起的強(qiáng)度降低，時效處理 的溫度在450°C以下的溫度下實施。另外，在時效處理工序中，保持在規(guī)定溫度下的期間，析 出物析出于中間板材中。接下來，通過由時效處理工序使微細(xì)的析出物析出于中間板材，可 以提高制造的銅合金的強(qiáng)度以及導(dǎo)電率。然后，對實施過時效處理的中間板材實施20%以上40%以下減面率的冷軋(精 軋工序S70)。為了得到的銅合金強(qiáng)度為足夠的強(qiáng)度，精軋工序以能夠使加工硬化充分的 20%以上的減面率實施。另外，為了抑制制造的銅合金的導(dǎo)電率的降低，延展性的降低以及 彎曲加工性的降低，精軋工序以40%以下的減面率實施。通過精軋工序，實施過時效處理的 中間板材得以加工硬化，強(qiáng)度得以提高。接下來，對實施過冷軋的中間板材實施短時間(例如，1分鐘左右)、400°C以上 600°C以下溫度的加熱處理(去應(yīng)力退火工序S80)。為了制造的銅合金中具備足夠的彈性 和延展性，去應(yīng)力退火工序?qū)嵤?00°C以上溫度的加熱處理。另外，為了防止析出物向銅合 金中再固溶而引起所制造的銅合金的強(qiáng)度降低，去應(yīng)力退火工序?qū)嵤?00°C以下溫度的加 熱處理。通過去應(yīng)力退火工序，得到提高了彈性的同時，恢復(fù)了由精軋工序降低的延展性的 本實施方式所涉及的銅合金。通過經(jīng)過以上各工序，制造本實施方式所涉及的銅合金。(實施方式的效果)本發(fā)明實施方式涉及的銅合金，由于經(jīng)過上述各工序而被制造，同時，通過700°C 以上不到950°C的熱處理來消減軋制組織，使晶粒徑具有50 μ m以下的晶體組織，所以在導(dǎo) 電性、強(qiáng)度、彎曲加工性和耐應(yīng)力緩和性上優(yōu)異的同時，協(xié)調(diào)好地具備這些特性，因此，可以 提供有助于電氣、電子部件小型化、高集成化的銅合金。說明基于實施方式而制造的實施例1 3涉及的銅合金和比較例1 4涉及的銅 合金。表1中顯示實施例1 3以及比較例1 2涉及的銅合金的熱處理工序的處理條件 和制造得到的銅合金的各特性，表2中顯示實施例1涉及的銅合金和比較例3 4涉及的 銅合金的中間軋制工序的條件和制造得到的銅合金的各特性。表 1 表2 實施例將無氧銅作為母材，在低頻溶解爐中熔煉含有0. 25質(zhì)量％的Cr、0. 1質(zhì)量％的& 和0. 15質(zhì)量％的Sn的銅合金，鑄造鑄錠(熔煉工序)。然后，將該鑄錠熱加工(熱加工工 序)至厚度為8mm后，冷軋(粗軋制工序)至2. 5mm。接下來，對實施過冷軋的合金材實施 700°C的退火處理(熱處理工序)。然后，實施83%減面率的冷軋(中間軋制工序)后，實 施由430°C、2小時加熱的時效處理(時效處理工序)。時效處理后，通過實施40%減面率 的冷軋(精軋工序)和由450°C、60秒加熱的去應(yīng)力退火(去應(yīng)力退火工序)，制造實施例 1涉及的銅合金。熔煉與實施例1同樣組成的材料，只改變熱處理工序中的熱處理條件，經(jīng)過與實 施例1同樣的工序，制造實施例2和實施例3，以及比較例1 2涉及的銅合金。另外，熔煉與實施例1同樣組成的材料，改變中間軋制工序中的減面率和精軋工 序中的減面率，經(jīng)過與實施例1同樣的工序，制造比較例3和比較例4涉及的銅合金。接下來，對于實施例1 3以及比較例1 2涉及的銅合金，采樣去應(yīng)力退火剛結(jié) 束后的銅合金的一部份作為試驗片。然后，研磨、蝕刻與試驗片軋制方向垂直的截面。使用 像這樣得到的試驗片，觀察有無軋制組織，同時，對于沒有觀察到軋制組織的試驗片，算出 板寬方向的晶粒平均值作為平均晶粒徑。進(jìn)一步，對于實施例1 3以及比較例1 4涉及的銅合金實施拉伸試驗。拉伸試 驗按照J(rèn)IS Z 2201，測定與軋制方向平行方向的拉伸強(qiáng)度和延展。另外，按照J(rèn)IS H 3130，實施Bad Way (彎曲軸與軋制方向為同一方向)的W彎曲試驗，算出沒有發(fā)生裂痕的最小彎 曲半徑(MBR)與板厚⑴的比，即MBR/t的值。表1和表2顯示以上各特性的結(jié)果。參照表1和表2，實施例1 3涉及的銅合金中，具有82% IACS以上的導(dǎo)電率，同 時，具有550MPa左右的高強(qiáng)度。進(jìn)一步，實施例1 3涉及的銅合金在W彎曲試驗中沒有 發(fā)生裂痕，顯示出具有良好的彎曲加工性。因此，本發(fā)明的銅合金例如可以用作要求良好的 彎曲加工性的連接器用銅合金、作為鋰離子電池用銅箔材料的銅合金、要求高導(dǎo)電性的引 線框用銅合金。而另一方面，比較例1涉及的銅合金是經(jīng)過比實施例1 3中熱處理工序的熱處 理條件低的溫度的熱處理工序來制造的銅合金。比較例1涉及的銅合金觀察到在內(nèi)部殘存 有軋制組織，由于冷軋中增大的加工應(yīng)變，顯示出未能得到足夠的彎曲加工性。另外，比較 例2涉及的銅合金是經(jīng)過比實施例1 3中熱處理工序的熱處理條件高的溫度的熱處理工 序來制造的銅合金。比較例2涉及的銅合金，觀察到熱處理后的平均晶粒徑粗大化，顯示出 未能得到足夠的拉伸強(qiáng)度和彎曲加工性。比較例3涉及的銅合金是以時效處理前的冷軋減面率比實施例1 3涉及的銅合 金制造中減面率大的減面率來制造的銅合金。比較例3涉及的銅合金顯示出拉伸強(qiáng)度小， 彎曲加工性不好。比較例4涉及的銅合金是以時效處理前的冷軋減面率比實施例1 3涉及的銅合 金制造中減面率小的減面率來制造的銅合金。比較例4涉及的銅合金由于時效處理前的冷 軋帶來的位錯的引入不足，因此，時效處理效果并不充分，顯示出導(dǎo)電率和拉伸強(qiáng)度小的同 時，彎曲加工性也不好。以上，說明了本發(fā)明的實施方式和實施例，但是上述記載的實施方式和實施例不 限定權(quán)利要求范圍中涉及的發(fā)明。另外，值得注意的是，并不限定為實施方式和實施例中說 明的特征組合的全部是為了解決發(fā)明的課題所必須的手段。
權(quán)利要求
一種銅合金的制造方法，其特征在于，包括熔煉銅(Cu)、添加在所述銅中的鉻(Cr)、鋯(Zr)和錫(Sn)，鑄造銅合金坯料的熔煉工序；對所述銅合金坯料實施熱加工，形成具有軋制組織的板材的熱加工工序；對所述板材實施熱處理的熱處理工序；對實施過所述熱處理的所述板材實施80％以上且不到90％減面率的冷軋，形成中間板材的中間軋制工序；對所述中間板材實施時效處理的時效處理工序；將實施過所述時效處理的所述中間板材實施20％以上且40％以下減面率的冷軋的精軋工序；對實施過所述冷軋的所述中間板材實施加熱處理的去應(yīng)力退火工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅合金的制造方法，其特征在于，在所述熱處理工序中，對所 述板材實施一邊抑制所述板材中晶體的晶粒徑的粗大化，一邊在所述軋制組織中產(chǎn)生再結(jié) 晶，而使所述軋制組織減少這樣溫度的所述熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于，在所述熱處理工序中，對所 述板材實施使含在銅合金中的銅合金的晶粒徑成為50 μ m以下這樣溫度的所述熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅合金的制造方法，其特征在于，所述熱處理溫度為700°C以 上且不到950°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅合金的制造方法，其特征在于，在所述時效處理工序中，對 所述中間板材實施390°C以上且450°C以下的溫度的所述時效處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅合金的制造方法，其特征在于，在所述去應(yīng)力退火工序中， 對所述中間板材實施400°C以上且600°C以下的溫度的所述加熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅合金的制造方法，其特征在于，所述熔煉工序是鑄造含有 0. 1重量％以上且0. 4重量％以下的Cr、0. 02重量％以上且0. 2重量％以下的Ir和0. 01 重量％以上且0. 3重量％以下的Sn的所述銅合金坯料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銅合金的制造方法，其特征在于，進(jìn)一步具有對所述板材實 施冷軋的粗軋制工序，所述熱處理工序是對經(jīng)過所述粗軋制工序后的所述板材實施所述熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅合金的制造方法，其特征在于，在所述熱處理工序中，對所 述板材實施使含在銅合金中的銅合金的晶粒徑成為30 μ m以下這樣溫度的所述熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的銅合金的制造方法，其特征在于，所述熱處理溫度為700°C 以上且不到850°C。
11.一種銅合金，其特征在于，含有0. 1重量％以上且0. 4重量％以下的鉻(Cr)、0. 02 重量％以上且0. 2重量％以下的鋯(Zr)和0. 01重量％以上且0. 3重量％以下的錫(Sn)， 其余部分由銅(Cu)和不可避免的雜質(zhì)組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅合金，其特征在于，具有80%IACS以上的導(dǎo)電率和 550MPa以上的強(qiáng)度。
13.由權(quán)利要求1 10中任一項所述的銅合金的制造方法得到的銅合金或者權(quán)利要求 11或12所述的銅合金在引線框或鋰離子電池用銅箔中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在維持Cu-Cr-Zr系銅合金的導(dǎo)電率和耐應(yīng)力緩和性的同時，強(qiáng)度和彎曲加工性上優(yōu)異的銅合金的制造方法以及銅合金。本發(fā)明涉及的銅合金的制造方法包括熔煉銅(Cu)、添加在銅中的鉻(Cr)、鋯(Zr)和錫(Sn)，鑄造銅合金坯料的熔煉工序；對銅合金坯料實施熱加工，形成具有軋制組織的板材的熱加工工序；對板材實施熱處理的熱處理工序；對實施過熱處理的板材進(jìn)行80％以上不到90％減面率的冷軋，形成中間板材的中間軋制工序；對中間板材實施時效處理的時效處理工序；將實施過時效處理的中間板材實施20％以上40％以下減面率的冷軋的精軋工序和對實施過冷軋的中間板材實施加熱處理的去應(yīng)力退火工序。
文檔編號C22C1/02GK101928846SQ201010200210
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者山本佳紀(jì), 澤井祥束, 萩原登 申請人:日立電線株式會社