專利名稱：銅合金板材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及優(yōu)異的銅合金板材，特別涉及適合汽車用端子、連接器等連接部件用途的強(qiáng)度和彎曲加工性優(yōu)異的銅合金板材。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電子儀器的小型化及輕量化的要求提高，電氣、電子部件的小型化及輕量化不斷發(fā)展。連接器端子的低背化、窄間距化得到發(fā)展，其結(jié)果是，對(duì)這些連接器端子所使用的銅合金板材要求具有更高的強(qiáng)度和更優(yōu) 異的彎曲加工性。需要高強(qiáng)度且優(yōu)異的彎曲加工性的銅合金板材目前廣泛使用鈹銅，但是鈹銅非常昂貴，且金屬鈹有較強(qiáng)的毒性。因此，作為代替這些材料的合金，科森銅鎳硅合金(Cu-Ni-Si)的使用量不斷增加?？粕~鎳硅合金是硅化鎳化合物(Ni2Si)對(duì)銅的固溶限度隨著溫度而變化的合金，是通過(guò)時(shí)效析出處理固化的析出固化型合金，其耐熱性、導(dǎo)電率、強(qiáng)度良好。但是，對(duì)于該科森銅鎳硅合金而言，如果提高銅合金板材的強(qiáng)度，則導(dǎo)電性或彎曲加工性降低。即，在高強(qiáng)度的科森銅鎳硅合金中，存在的問(wèn)題是，具有良好的導(dǎo)電率及彎曲加工性是非常困難的。針對(duì)這樣的問(wèn)題，存在如下技術(shù)作為彎曲加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度銅合金，通過(guò)控制科森銅鎳硅合金中析出物的尺寸來(lái)改善彎曲加工性(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另外，提出了通過(guò)控制科森銅鎳硅合金的晶體粒徑來(lái)改善強(qiáng)度、彎曲加工性的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。但是，對(duì)于連接器材料而言，特別是要通過(guò)與板寬方向平行地切出的試驗(yàn)片以與軋制方向平行的彎曲線進(jìn)行BW彎曲加工，但是這些材料并沒(méi)有達(dá)到市場(chǎng)要求的強(qiáng)度、彎曲加工性，要求這些特性的進(jìn)一步提高。另一方面，近年來(lái)，進(jìn)行了通過(guò)控制集合組織來(lái)改善彎曲加工性的嘗試。例如，存在通過(guò)控制Cube取向來(lái)使彎曲加工性良好的方法(參照專利文獻(xiàn)3)。另外，還存在通過(guò)提高X射線的(200)衍射強(qiáng)度來(lái)改善彎曲加工性的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。但是，根據(jù)本發(fā)明人等的發(fā)現(xiàn)，提高Cube取向或X射線的(200)衍射強(qiáng)度確實(shí)對(duì)改善彎曲加工性有效，但是存在下述問(wèn)題若提高這些性能，則材料變形時(shí)的加工固化系數(shù)變小，拉伸強(qiáng)度降低?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)平6-184680號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-161148號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2006-152392號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2009-007666號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
本發(fā)明人等對(duì)科森銅鎳硅系銅合金的彎曲加工中的機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果確認(rèn)了彎曲加工時(shí)板表面產(chǎn)生的剪切帶是產(chǎn)生裂紋的原因。另外，確認(rèn)了該剪切帶能夠通過(guò)使Cube取向聚集而減少，但是，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，存在拉伸強(qiáng)度降低的問(wèn)題。作為該強(qiáng)度降低的原因，可認(rèn)為是由于由于變形時(shí)的加工固化系數(shù)小，因此Cube取向在較低強(qiáng)度下發(fā)生變形，不能充分地提高強(qiáng)度，導(dǎo)致發(fā)生斷裂鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種彎曲加工性優(yōu)異，且具有優(yōu)異的強(qiáng)度，適合電氣、電子儀器用引線框、連接器、端子材料等，特別是適合汽車車載用途等的連接器及端子材料、繼電器、開(kāi)關(guān)等的電氣、電子儀器用銅合金板材。解決問(wèn)題的方法本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，能夠通過(guò)將相對(duì)于Cube取向具有15 30°以內(nèi)的偏離角度的晶體取向粒的面積率規(guī)定在特定范圍內(nèi)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的彎曲加工性和高強(qiáng)度。本發(fā)明是基于該發(fā)現(xiàn)而完成的。gp，本發(fā)明提供以下方案。(I) 一種電氣電子部件用銅合金板材，其具有優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲加工性，該銅合金板材包含銅合金組分，所述銅合金組分以質(zhì)量％計(jì)包含0. 8 5%的Ni或Co中任一種或兩種；0. 2 1.5%的Si ;余量為Cu及不可避免的雜質(zhì)，其中，將相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的晶粒的面積率控制在低于10%,且將相對(duì)于Cube取向具有15 30°的偏離角度的晶粒的面積率控制在15%以上。(2)上述⑴所述的電氣電子部件用銅合金板材，其中，還含有O. 05、. 5%的Cr。(3)上述⑴或⑵所述的電氣電子部件用銅合金板材，其中，還含有Zn、Sn、Mg、Ag、Mn及Zr中的一種或兩種以上，其總量為O. 01 I. 0%。(4)上述(1) (3)中任一項(xiàng)所述的電氣電子部件用銅合金板材，其在溶體化處理后，實(shí)施了異摩擦(異摩擦)冷軋?zhí)幚怼?5) 一種電氣電子部件用銅合金板材的制造方法，該方法包括對(duì)銅合金熔液進(jìn)行鑄造的工序；進(jìn)行加熱或均勻化熱處理的工序；實(shí)施異摩擦熱軋?zhí)幚淼墓ば?；?shí)施冷軋?zhí)幚淼墓ば?；?shí)施中間退火的工序；實(shí)施溶體化處理的工序；實(shí)施異摩擦冷軋?zhí)幚砉ば?；及?shí)施時(shí)效處理的工序，所述銅合金金屬熔液包含銅合金組分，所述銅合金組分以質(zhì)量％計(jì)，包含0. 8 5%的Ni或Co中任一種或兩種；0. 2 I. 5%的Si ;余量為Cu及不可避免的雜質(zhì)。(6)上述(5)所述的電氣電子部件用銅合金板材的制造方法，其中，所述異摩擦冷軋使用表面粗糙度不同的上下輥進(jìn)行。發(fā)明的效果本發(fā)明的銅合金板材強(qiáng)度高、且具有良好的彎曲加工性，而且顯示出高導(dǎo)電率。另夕卜，通過(guò)加入其它添加元素，還能夠進(jìn)一步提高銅合金板材的上述物性。另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)焊接時(shí)的耐熱剝離性、耐遷移性的提高、熱軋時(shí)的加工性及應(yīng)力松弛特性的提高。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的高強(qiáng)度、且具有良好的彎曲加工性，而且導(dǎo)電率高的本發(fā)明的電氣電子部件用銅合金板材的優(yōu)選的金屬組織進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在此，“銅合金材料”是指將銅合金原料加工成給定形狀(例如，板、條、箔、棒、線等)的材料。其中，板材是指具有特定厚度、形狀穩(wěn)定、在面方向上具有寬度的材料，廣義上包括條材。在此，在板材中，“材料表層”是指“板表層”，“材料的深度位置”是指“板厚方向的位置”。板材的厚度沒(méi)有特別限定，但是，考慮到本發(fā)明的效果更顯著、并適合實(shí)際應(yīng)用，優(yōu)選為8 800 μ m,更優(yōu)選為5(Γ70 μ m。另外，本發(fā)明的銅合金板材以軋制板在給定方向上的原子面的集成率(集積率)規(guī)定其特性，但是，在本發(fā)明中，只要具有作為銅合金板材的上述特性即可，銅合金板材的形狀并不限于板材或條材，管材也可以作為板材解釋并作為板材對(duì)待。(平均粒徑)本發(fā)明的銅合金板材的平均晶體粒徑優(yōu)選為50 μ m以下。平均晶體粒徑在上述上限值以下時(shí)，在Good Way(Gff)彎曲加工、Bad Way(Bff)彎曲加工的任意彎曲加工的情況下，都不易生成成為裂紋原因的剪切帶，因此優(yōu)選。這里，Good Way是指軋制平行方向，Bad Way是指軋制垂直方向。另外，晶體粒徑通過(guò)JIS H0501(切割法)求出。
(EBSD測(cè)定中的規(guī)定)對(duì)于本發(fā)明的銅合金板材的集合組織而言，特別是為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和彎曲加工性，需要具有如下的集合組織按照SEM-EBSD法(下述)的測(cè)定結(jié)果，相對(duì)于Cube取向的偏離角度(取向差)低于15°的晶粒的面積率為低于10%，且相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的晶粒的面積率為15%以上，優(yōu)選為20%以上且低于50%。在銅合金板材的情況下，主要形成如下所示的被稱為Cube取向、Goss取向、Brass取向、Copper取向、S取向等的集合組織，并存在對(duì)應(yīng)于上述集合組織的晶面。這些集合組織的形成即使在相同晶系的情況下，也會(huì)因加工、熱處理方法的不同而不同。由軋制形成的板材等材料的集合組織的情況下，用面和方向表示，面用{ABC}表示，方向用< DEF >表示。本說(shuō)明書(shū)中的晶體取向的表示方法采用將材料的軋制方向(RD)作為X軸、板寬方向(TD)作為Y軸、軋制法線方向(ND)作為Z軸的直角坐標(biāo)系，材料中的各區(qū)域使用與Z軸垂直的晶面指數(shù)(hkl)和與X軸平行的晶向指數(shù)[uvw]，以(hkl) [uvw]的形式表示。伴隨著上述記法，各取向如下表示。
Cube 取向i 001 丨 <100 >
Goss取向{011}〈丨00>
Rotated-Goss 取向1011 丨 < 011 >Brass取 1%{011} <211 >
Copper取向{112丨 < 川〉
S 取向{123丨.<634>
P 取向|011}<111>如上所述，通常的銅合金板材的集合組織由相當(dāng)多的取向因子組成，但是，若這些晶面的構(gòu)成比例發(fā)生變化，則板材等材料的塑性行為發(fā)生變化，彎曲等加工性也發(fā)生變化。以往的科森銅鎳硅系高強(qiáng)度銅合金板材的集合組織在通過(guò)通常的方法制造的情況，如后述實(shí)施例所述，Cube取向{001}〈100>以外的S取向{123}〈634〉及Brass取向{011}〈211〉成為主體，Cube取向的比例減少。因此，特別是在BW彎曲加工中，容易產(chǎn)生剪切帶，彎曲加工性變差。另一方面，在提高相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的晶粒的聚集來(lái)改善彎曲性的情況下，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度降低這樣的問(wèn)題。與此相對(duì)，本發(fā)明的銅合金板材的集合組織的相對(duì)于Cube取向{001} <100>的偏離角度為15 30%的晶粒的面積率為15%以上，是強(qiáng)度及彎曲性優(yōu)異的集合組織。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，只要相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的晶粒的面積率為15%以上即可，允許其它取向作為副取向存在。銅合金板材的集合組織的相對(duì)于Cube取向{001} <100>的偏離角度為15 30°的取向粒的聚集度測(cè)定通過(guò)如下方法得到采用EBSD對(duì)基于SEM的電子顯微鏡組織進(jìn)行測(cè) 定，并基于得到的數(shù)據(jù)、使用晶體取向分布函數(shù)(ODF)進(jìn)行取向分析。在此，對(duì)包含400個(gè)以上晶粒的1200 μ m見(jiàn)方的試樣面積、以O(shè). 5 μ m步長(zhǎng)進(jìn)行掃描，并對(duì)取向進(jìn)行分析。需要說(shuō)明的是，由于這些取向分布在材料的厚度方向上發(fā)生變化，因此，優(yōu)選通過(guò)在厚度方向上對(duì)任意幾點(diǎn)的取向分布進(jìn)行分析，并取其平均值來(lái)求出。該SEM-EBSD 法是 Scanning Electron Microscopy-Electron Back ScatteredDiffraction Pattern (掃描電鏡-電子背散射衍射)法的簡(jiǎn)稱。即，是對(duì)掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像上顯現(xiàn)的各個(gè)晶粒照射電子束，并由其衍射電子來(lái)鑒定各個(gè)晶體取向的方法。關(guān)于由上述指數(shù)表示的相對(duì)于理想取向的偏離角度，以共同的旋轉(zhuǎn)軸為中心計(jì)算旋轉(zhuǎn)角，作為偏離角度。例如，相對(duì)于S取向(231) [6-43]，(121) [1-11]將(201017)方向作為旋轉(zhuǎn)軸，呈旋轉(zhuǎn)19. 4°的關(guān)系，將該角度作為偏離角度。共同的旋轉(zhuǎn)軸采用能夠用最小偏離角度表達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸。對(duì)所有的測(cè)定點(diǎn)計(jì)算該偏離角度，保留到小數(shù)點(diǎn)后第一位作為有效數(shù)字，用相對(duì)于Cube取向具有低于15°、15 30°以內(nèi)的取向的各個(gè)晶粒的面積除以整個(gè)測(cè)定面積，作為面積率。在進(jìn)行EBSD測(cè)定時(shí)，為了得到鮮明的菊池線衍射圖像，在機(jī)械研磨后，使用膠體二氧化硅的磨粒對(duì)基體表面進(jìn)行鏡面研磨之后，再進(jìn)行測(cè)定。在此，通過(guò)與X射線衍射測(cè)定的對(duì)比對(duì)EBSD測(cè)定的特征進(jìn)行說(shuō)明。首先，舉出的第一點(diǎn)是能夠利用X射線衍射的方法測(cè)定的只有滿足布拉格衍射條件、且能夠得到充分的衍射強(qiáng)度的ND//(111)、(200)、(220)、(311)、(420)面這五種，相對(duì)于Cube取向的偏離角度相當(dāng)于15 30°的例如由ND//(511)面、ND//(951)面等高指數(shù)表達(dá)的晶體取向不能測(cè)定。即，通過(guò)采用EBSD測(cè)定，首先得到關(guān)于它們的取向的信息，由此，明確了特定的合金組織和作用的關(guān)系。第二點(diǎn)是X射線衍射測(cè)定的是ND//{hkl}的±0. 5°程度所包括的晶體取向的部分，與此相對(duì)，由于EBSD測(cè)定利用了菊池圖案，因此能夠得到網(wǎng)羅了不限于特定晶面的特別廣泛的合金組織的相關(guān)信息，作為整個(gè)合金材料，可以明確采用X射線衍射進(jìn)行規(guī)定是困難的。如上所述，通過(guò)EBSD測(cè)定和X射線衍射測(cè)定得到的信息的內(nèi)容及性質(zhì)不同。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，只要沒(méi)有特別說(shuō)明，EBSD的結(jié)果是對(duì)銅合金板材的ND方向進(jìn)行的。(合金組成等)接著，對(duì)本發(fā)明的銅合金板材中的化學(xué)成分組成的限定理由(記載的含量％均以質(zhì)量％計(jì))進(jìn)行說(shuō)明?！?Ni、Co、SiNi的含量為O. 5 5. 0%。Ni是與下述的Si —同含有的，是在時(shí)效處理時(shí)形成析出的Ni2Si相，從而有助于提高銅合金板材強(qiáng)度的元素。Ni的含量過(guò)少時(shí)，上述Ni2Si相不足，不能提高銅合金板的拉伸強(qiáng)度。另一方面，若Ni的含量過(guò)多，則導(dǎo)電率降低，另外，熱軋加工性變差。因此，Ni的含量為O. 5 5. 0%，優(yōu)選為I. 5 4. 0%的范圍。Co的含量為O. 5^5. 0%。Co是與Si —同含有的，是在時(shí)效處理時(shí)與Ni同樣地形成析出的Co2Si相，從而有助于提高銅合金板材強(qiáng)度的元素。Co的含量過(guò)少時(shí)，上述Co2Si相不足，不能提高銅合金板材的拉伸強(qiáng)度。另一方面，若Co的含量過(guò)多，則導(dǎo)電率降低。另夕卜，熱軋加工性變差。因此，Co的含量為O. 5^5. 0%，優(yōu)選為O. 8^3. 0%的范圍。 上述Ni和Co兩種可以共計(jì)含有O. 5 5. 0%。若含有Ni和Co兩者，則在進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)，析出Ni2Si和Co2Si兩者，從而能夠提高時(shí)效強(qiáng)度。Ni和Co的含量的總量過(guò)少時(shí)，不能提高拉伸強(qiáng)度，若過(guò)多，則導(dǎo)電率、熱軋加工性降低。因此，Ni和Co的含量的總量為O. 5^5. 0%，優(yōu)選為O. 8^4. 0%的范圍。特別是在需要高導(dǎo)電率的情況下，優(yōu)選使Co的添加量多于Ni的添加量。Si與上述Ni、Co —同含有，在時(shí)效處理時(shí)形成析出的Ni2Si或Co2Si相，從而有助于提高銅合金板材的強(qiáng)度。Si的含量在以化學(xué)計(jì)量比計(jì)為Ni/Si = 4. 2、Co/Si = 4. 2的情況下，導(dǎo)電率和強(qiáng)度的平衡最好。因此，Si的含量是使Ni/Si、Co/Si、(Ni + Co)/Si為
3.2^5. 2，優(yōu)選為3. 5^4. 5的范圍的量。在偏離該范圍，分別過(guò)量地含有Si的情況下，雖然能夠提高銅合金板材的拉伸強(qiáng)度，但過(guò)剩部分的Si在銅的基質(zhì)中固溶，銅合金板材的導(dǎo)電率降低。另外，Si過(guò)量地含有的情況下，鑄造時(shí)的鑄造性、熱軋及冷軋時(shí)的軋制加工性也降低，容易產(chǎn)生鑄造裂紋及軋制裂紋。另一方面，在偏離該范圍，Si的含量過(guò)少的情況下,Ni2Si及Co2Si的析出相不足,不能提高板的拉伸強(qiáng)度。·其它元素除了上述組成以外，銅合金還可以含有O. ΟΓΟ. 5%的Cr。Cr具有使合金中的晶粒微細(xì)化的效果，有助于提高銅合金板材的強(qiáng)度及彎曲加工性。如果Cr含量過(guò)少，則沒(méi)有該效果，如果Cr含量過(guò)多，則鑄造時(shí)形成結(jié)晶物，時(shí)效強(qiáng)度降低。優(yōu)選的含量為O. 05、. 3%。對(duì)于本發(fā)明的高強(qiáng)度銅合金板材而言，除了上述基本組成以外，作為添加元素，以質(zhì)量％計(jì)，還可以含有下述中的一種或二種以上，即，Sn 0. 05 I. 0%、Zn 0. 01 I. 0%、Ag
O.01 I. 0%、Μη 0. ΟΓ . 0%、Zr 0. Γ . 0%、Mg 0. 01 I. 0%。其中，含有二種以上的情況下，其總量為ο. οΓι. ο%。這些元素均是具有作為本發(fā)明的銅合金的主要目的的進(jìn)一步提高強(qiáng)度及導(dǎo)電率或彎曲加工性中任一種性質(zhì)的共同作用效果的元素。下面，記載各元素的特征性的作用效果和含有范圍的意義。Sn是主要用于提高銅合金板材強(qiáng)度的元素，在重視這些特性的用途中使用時(shí)，選擇性地含有。如果Sn的含量過(guò)少，則其提高強(qiáng)度的效果不充分。另一方面，如果含有Sn，則存在銅合金板的導(dǎo)電率降低的趨勢(shì)。特別是如果Sn過(guò)多，則難以使銅合金板材的導(dǎo)電率為20%IACS以上。因此，在含有Sn的情況下，優(yōu)選使Sn的含量為O. θΓ . 0%的范圍。通過(guò)添加Zn，能夠提高焊接時(shí)的耐熱剝離性及耐遷移性。如果Zn的含量過(guò)少，則其效果不充分。另一方面，含有Zn時(shí)存在銅合金板的導(dǎo)電率降低的趨勢(shì)，如果Zn過(guò)多，則難以使銅合金板的導(dǎo)電率為20%IACS以上。因此，優(yōu)選使Zn的含量為O. θΓ . 0%的范圍。Ag有助于提高銅合金板材的強(qiáng)度。如果Ag的含量過(guò)少，則其效果不充分。另一方面，過(guò)量地含有Ag時(shí)，其效果達(dá)到飽和，因此不優(yōu)選。因此，在含有Ag的情況下，優(yōu)選使Ag的含量為O. Of 1.0%的范圍。Mn主要是用于提高合金在熱軋時(shí)的加工性。如果Mn的含量過(guò)少，則其效果不充分。另一方面，如果Mn過(guò)多，則銅合金鑄造時(shí)的熔液流動(dòng)性變差，鑄造成品率降低。因此，在含有Mn的情況下，使Mn的含量為O. θΓ . 0%的范圍。Zr主要使晶粒微細(xì)化，從而提高銅合金板的強(qiáng)度及彎曲加工性。如果Zr的含量過(guò)少，則其效果不充分。另一方面，如果Zr過(guò)多，則形成化合物，銅合金板的軋制等的加工性降低。因此，在含有Zr的情況下，使Zr的含量為O. 0Γ1. 0%的范圍。Mg用于提高應(yīng)力松弛特性。因此 ，在需要應(yīng)力松弛特性的情況下，在O. 0Γ1. 0%的范圍選擇性地含有。如果Mg過(guò)少，則作為目標(biāo)的效果不充分，Mg過(guò)多時(shí)，會(huì)引起導(dǎo)電率降低的弊端，因此不優(yōu)選。(制造方法等)接著，在下面對(duì)本發(fā)明的銅合金板材的優(yōu)選制造方法(優(yōu)選實(shí)施方式)進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的科森銅鎳硅合金板材經(jīng)過(guò)鑄造、熱軋、冷軋I、中間退火、冷軋2、溶體化熱處理、冷軋3、時(shí)效熱處理、精冷軋、低溫退火的各工序來(lái)制造。本發(fā)明的銅合金板材的制造方法本身能夠通過(guò)與以往的科森銅鎳硅合金的情況相同的方法制造。對(duì)于集合組織而言，需要限定各工序的制造條件，特別是為了制造本發(fā)明的銅合金板材，優(yōu)選嚴(yán)格管理中間退火和冷軋3的條件。在本實(shí)施方式中，鑄造是對(duì)成分調(diào)整成上述組成范圍后的銅合金金屬熔液進(jìn)行鑄造。然后，對(duì)鑄塊進(jìn)行面切削后，在socTioocrc下進(jìn)行加熱或均勻化熱處理，然后進(jìn)行熱軋，并對(duì)熱軋后的板進(jìn)行水冷。熱軋后，對(duì)表面進(jìn)行面切削，然后進(jìn)行冷軋I。如果該冷軋I的軋制率充分高，則其后直到制造出最終產(chǎn)品，Brass取向及S取向等也不會(huì)過(guò)于發(fā)展，能夠充分提高相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的面積率。因此，冷軋I的軋制率優(yōu)選為70%以上。本發(fā)明的銅合金材料的特征在于，在冷軋I和溶體化熱處理之間，在30(T80(TC下進(jìn)行5秒鐘 I小時(shí)的中間退火之后，施加軋制率為3 80%的冷軋2。中間退火通過(guò)以比溶體化熱處理溫度低的溫度進(jìn)行熱處理，不使材料完全再結(jié)晶，從而能夠得到發(fā)生了部分再結(jié)晶的亞退火組織。在冷軋2中，通過(guò)較低加工率的軋制，能夠在材料中導(dǎo)入微觀上不均勻的應(yīng)變。通過(guò)上述兩個(gè)工序的效果，在溶體化熱處理后的再結(jié)晶集合組織中，能夠得到期望的晶體取向。中間退火的更優(yōu)選的范圍為在40(T70(TC下進(jìn)行10秒鐘分鐘，特別優(yōu)選的范圍為在50(T650°C下進(jìn)行15秒鐘 45秒鐘。冷軋2的加工率的更優(yōu)選的范圍為5 55%，進(jìn)一步優(yōu)選的范圍為7 45%。以往，上述中間退火那樣的熱處理是為了使材料再結(jié)晶、降低強(qiáng)度而進(jìn)行的，由此減少后續(xù)工序的軋制中的載荷。另外，軋制的目的在于減小板厚，如果為通常的軋制機(jī)的能力，則通常采用超過(guò)80%的加工率。本發(fā)明中的中間退火及冷加工的目的與這些通常的內(nèi)容不同，用于使再結(jié)晶后的晶體取向具有擇優(yōu)性。在本實(shí)施方式中，溶體化處理在60(Tl00(TC下進(jìn)行5秒鐘 300秒鐘。根據(jù)Ni及Co的濃度不同，必要的溫度條件發(fā)生改變，因此需要根據(jù)Ni、Co濃度選擇適當(dāng)?shù)臏囟葪l件。如果溶體化溫度為上述下限值以上，則在時(shí)效處理工序中可充分保持強(qiáng)度，如果溶體化溫度為上述上限值以下，則材料不會(huì)軟化到必要程度以上，可適當(dāng)實(shí)現(xiàn)形狀控制，因此優(yōu)選。此時(shí)，優(yōu)選使相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的晶粒的面積率為15飛0%。溶體化處理之后，進(jìn)行5 40%的冷軋3。在進(jìn)行該冷軋時(shí)，如果實(shí)施該加工率的冷車L，則集合組織在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此優(yōu)選。根據(jù)本發(fā)明人等的發(fā)現(xiàn)，如果通過(guò)冷軋輥的粗糙度不同的輥實(shí)施異摩擦軋制，則相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的晶粒進(jìn)行微小的取向旋轉(zhuǎn)，能夠使取向集中在相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的取向上。可認(rèn)為這是由于，在異摩擦軋制中，軋制材料在上面和下面其塑性約束不同，由于該塑性約束的不同，會(huì)導(dǎo)入微小的剪切變形。在此，優(yōu)選上輥和下輥的中心線平均粗糙度Ra之差為
O.05^3. O μ m,更優(yōu)選為2. Γ2. 8 μ m。輥的粗糙度可通過(guò)利用研磨紙使輥粗糙化來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。冷軋3具有增加時(shí)效析出量的效果，還有助于提高強(qiáng)度。時(shí)效處理在40(T60(TC下進(jìn)行O. 5小時(shí) 8小時(shí)的范圍。根據(jù)Ni和Co的濃度不同，必要的溫度條件發(fā)生改變，因此，有必要根據(jù)Ni、Co濃度選擇適當(dāng)?shù)臏囟葪l件。時(shí)效處理的溫度為上述下限值以上時(shí)，時(shí)效析出量不會(huì)降低，可充分保持強(qiáng)度。另外，時(shí)效處理的溫度為上述上限值以下時(shí)，析出物不會(huì)粗大化，可保持強(qiáng)度。優(yōu)選使溶體化處理后的精冷軋的加工率為(Γ20%以下。如果加工率過(guò)高，則Cube取向粒向Brass、S及Copper取向等進(jìn)行取向旋轉(zhuǎn),有時(shí)會(huì)使集合組織在本發(fā)明的范圍外。本發(fā)明制造的銅合金板的特性的確認(rèn)可以通過(guò)銅合金板的組織是否在規(guī)定范圍內(nèi)、利用EBSD分析進(jìn)行的驗(yàn)證來(lái)進(jìn)行。實(shí)施例下面，基于實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)下述表I所示各組成的銅合金進(jìn)行鑄造，制造銅合金板，并對(duì)其強(qiáng)度、導(dǎo)電率、彎曲性等各特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。首先，通過(guò)DC (Direct Chill，直接冷激)法進(jìn)行鑄造，得到厚30mm、寬100mm、長(zhǎng)150mm的鑄塊。接著，將這些鑄塊加熱至900°C，在該溫度保持I小時(shí)后，熱軋成厚度14_，并迅速冷卻。接著，將兩面分別進(jìn)行了 Imm的面切削，除去氧化覆膜后，實(shí)施軋制率為9(Γ98%的冷軋I。然后，在60(T700°C下進(jìn)行I小時(shí)的熱處理，以5 20%的冷軋率實(shí)施冷軋2。然后，在70(T95(TC的各種條件下進(jìn)行溶體化處理，立即以15°C /秒以上的冷卻速度進(jìn)行了冷卻。然后，實(shí)施軋制率為5 40%的冷軋3。此時(shí)，使用上下輥的表面粗糙度Ra之差為
O.05^3. O μ m的輥。接著，在非活性氣體環(huán)境中，在40(T600°C下實(shí)施2小時(shí)的時(shí)效處理，然后進(jìn)行軋制率為20%以下的精軋，使最終的板厚規(guī)整為O. 15mm。精軋后，對(duì)在400°C下實(shí)施了 30秒鐘的低溫退火處理后的材料，進(jìn)行各種特性評(píng)價(jià)。對(duì)于這樣制造的銅合金板，各例均使用時(shí)效處理后由銅合金板切出的試料，實(shí)施了如下所示的試驗(yàn)及評(píng)價(jià)。通過(guò)上述方法對(duì)銅合金板試料的組織、相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的 晶體取向粒的面積率及偏離角度為15 30°以內(nèi)的晶體取向粒的面積率進(jìn)行了測(cè)定。這些結(jié)果如表所示。需要說(shuō)明的是，作為EBSD測(cè)定裝置，使用了 TSL公司制造的0M5. 0HIKARI。另外，對(duì)上述銅合金板試料的⑴各晶體取向粒的面積率、(2)拉伸強(qiáng)度、⑶導(dǎo)電率、⑷彎曲性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
(I)對(duì)于晶體取向粒的面積率而言,不出了相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的面積率和相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的面積率。(2)拉伸強(qiáng)度使用JIS Z 2201中記載的5號(hào)試驗(yàn)片，基于JIS Z 2241標(biāo)準(zhǔn)求出。拉伸強(qiáng)度四舍五入成5MPa的整數(shù)倍，進(jìn)行表示。(3)導(dǎo)電率基于JIS H 0505標(biāo)準(zhǔn)求出。(4)對(duì)于彎曲加工性而言，以彎曲試驗(yàn)片寬度w為5mm、曲率R = (H). 6進(jìn)行90°彎曲，將不產(chǎn)生裂紋的最小曲率半徑(R)和板 厚(t)之比定義為R/t。表I的實(shí)施例廣31中示出本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例廣31的集合組織在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其強(qiáng)度、彎曲加工性優(yōu)異。表2示出的是相對(duì)于本發(fā)明的比較例。比較例I、2、5的Ni或Co的含量比本發(fā)明規(guī)定的范圍少，因此拉伸強(qiáng)度明顯較低。比較例3、4、6、7的Ni或Co的含量過(guò)多，因此熱軋時(shí)產(chǎn)生了裂紋，所以中止了制造。表3是使用與表I的實(shí)施例相同的鑄塊，對(duì)冷軋3的上下軋輥的平均粗糙度Ra之差對(duì)集合組織帶來(lái)的影響進(jìn)行研究的例子。表3的實(shí)施例10-2、10-3、22-2、22-3、29-2,29-3的集合組織在本發(fā)明例的范圍內(nèi)，其強(qiáng)度和彎曲加工性優(yōu)異。另一方面，比較例10-2、22-2、29-2的Ra之差小，因此相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的面積率高，強(qiáng)度降低。另外，比較例10-3、22-3、29-3的Ra之差大，因此相對(duì)于Cube取向的偏離角度15° ^30°以內(nèi)的面積率較低，彎曲加工性降低。另外，輥的表面粗糙度Ra基于JIS B 0601標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測(cè)定。[表 I]
No. INi I Co I Si I Cr其它面積率1X1 ~ 面積率2X2 |導(dǎo)電率|拉伸強(qiáng)度(MPa)R/t~
實(shí)施例 II. 50.4Mg 0. I51844 740O. 33
實(shí)施例 22. 3O. 571542 8500.67
實(shí)施例 32. 3O. 5 0.382041 8700.67
實(shí)施例 42. 3O. 5 O. I61942 8650.67
實(shí)施例 52.30.5 0.1 Mg 0. l.Sn 0. l.Zn 0.5 93139 8750.67
實(shí)施例 62. 3O. 5Mg 0. I. Sn 0. 182842 8600.67
實(shí)施例 2. 3O. 5Ag 0. I62243 8550.67
實(shí)施例 82. 3O. 5Mn 0. I72340 8600.67
實(shí)施例 92. 3O. 5Zr 0. I72240 8600.67
實(shí)施例 103.80.9 O. I72338 900I
實(shí)施例 113.80.9 O. I Mg 0. l.Sn 0. l.Zn 0.5 52436 910I
實(shí)施例 123.80.9Sn 0. I41937 900I
實(shí)施例 133.80.9 0.282737 920I
實(shí)施例 144.91.2Mg 0. I81733 935I. 5
實(shí)施例 154.91.282534 9301.5
實(shí)施例 164.91.2Mg 0. I. Sn 0. !.Zn 0.5 71931 9401.5實(shí)施例171.21.20.6Mg 0. I 617508700.67
實(shí)施例181.30.8O. 5Mg0. l.Sn0. l.Zn0.5 816518600.67
實(shí)施例19I. 30.80. 5Ag 0. I 822528600.67
實(shí)施例20I. 30.80. 5Mn 0. I 624498650.67
實(shí)施例21I. 30.80.5Zr 0. I 925498650.67
實(shí)施例22I. 30.80.5521508400.67
實(shí)施例232. I0.70.7 0.172747880I
實(shí)施例242.41.20.984042900I
實(shí)施例250.82.60.871941880I
實(shí)施例260.62.80.882662890I
實(shí)施例270.80.2Mg 0. I71860680O
實(shí)施例281.40.3Mg 0. I420557800.5
實(shí)施例292.3O. 5816558600.67
實(shí)施例303. IO. 7Mg0. l.Sn0. l.Zn0.5 91945870I
實(shí)施例313.60.9AgO. I62055890I※2 :相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的面積率※3 :相對(duì)于Cube取向的偏離角度為15 30°的面積率[表2]
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11111 3.4m m...............—a——6_— 55—腿885 1:5一接著，對(duì)于通過(guò)以往的制造條件制造的銅合金板材，為了明確與本申請(qǐng)發(fā)明的銅合金板材的不同，在其條件下制作銅合金板材，并進(jìn)行了與上述同樣的特性項(xiàng)目的評(píng)價(jià)。另夕卜，各板材的厚度只要沒(méi)有特別說(shuō)明，以與上述實(shí)施例相同的厚度的方式調(diào)整加工率。下述例子的條件都是考慮本申請(qǐng)?zhí)岢錾暾?qǐng)時(shí)的通常制造條件，在溶體化之后的冷軋中未采用異摩擦軋制。
(比較例101)… 日本特開(kāi)2009-007666號(hào)公報(bào)的條件采用高頻熔煉爐對(duì)配合有與上述本發(fā)明例1-1同樣的金屬元素、且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)組成的合金進(jìn)行熔解，以O(shè). rioo°c /秒的冷卻速度鑄造該合金，得到鑄塊。將其在90(Ti02(rc下保持3分鐘至10小時(shí)后，進(jìn)行熱加工，然后進(jìn)行水淬，再進(jìn)行平面切削以除去氧化銹垢。其后的工序是通過(guò)實(shí)施下述工序A-3、B-3的處理制造了銅合金cOl。制造工序中包括一次或兩次以上的溶體化熱處理，在此，以其中的最后的溶體化熱處理的前后將工序分類，將到中間溶體化為止的工序作為A-3工序，將中間溶體化以后的工序作為B-3工序。工序A-3 :實(shí)施截面減少率為20%以上的冷加工，在35(T750°C下實(shí)施5分鐘 10小時(shí)的熱處理，實(shí)施截面減少率為5 50%的冷加工，在80(Tl000°C下實(shí)施5秒鐘 30分鐘的溶體化熱處理。工序B-3 :實(shí)施截面減少率為50%以下的冷加工(無(wú)異摩擦)，在40(T70(TC下實(shí)施5分鐘 10小時(shí)的熱處理，實(shí)施截面減少率為30%以下的冷加工，在20(T550°C下實(shí)施5秒鐘 10小時(shí)的調(diào)質(zhì)退火。得到的試驗(yàn)體cOl與上述實(shí)施例在制造條件中的有無(wú)異摩擦軋制這一點(diǎn)上不同，是拉伸強(qiáng)度不滿足要求特性的結(jié)果。(比較例102)…日本特開(kāi)2006-283059號(hào)公報(bào)的條件采用電爐將上述本發(fā)明例1-1的組成的銅合金在大氣中、在木炭包覆下進(jìn)行熔解，判斷可否鑄造。熱軋熔煉后的鑄塊，精軋成厚度15_。接著，對(duì)該熱軋材料實(shí)施冷軋及熱處理(冷軋I —溶體化連續(xù)退火一冷軋2 (無(wú)異摩擦)—時(shí)效處理一冷軋3 —短時(shí)間退火)，制造具有給定厚度的銅合金薄板(c02)。得到的試驗(yàn)體c02與上述實(shí)施例I在制造條件中的有無(wú)中間退火及冷軋2、以及有無(wú)異摩擦軋制這兩點(diǎn)上不同，是不滿足彎曲加工性的結(jié)果。(比較例103)…日本特開(kāi)2006-152392號(hào)公報(bào)的條件在碳粒電阻爐中將具有上述本發(fā)明例1-1組成的合金于大氣中、木炭包覆下進(jìn)行熔解，鑄造成鑄鐵制鉸接式鑄型，得到厚50mm、寬75mm、長(zhǎng)180mm的鑄塊。并且，對(duì)鑄塊的表面進(jìn)行平面切削，然后在950°C的溫度下熱軋成厚度15mm，從750°C以上的溫度在水中驟冷。接著，除去氧化銹垢后，進(jìn)行冷軋，得到給定厚度的板。接著，使用熔鹽爐進(jìn)行了在溫度下加熱20秒鐘的溶體化處理后，在水中驟冷后，通過(guò)后半部的精冷軋(無(wú)異摩擦)，制成各厚度的冷軋板。此時(shí)，如下所示，對(duì)這些冷軋的加工率(%)進(jìn)行各種改變，制成冷軋板(c03)。如下所示地對(duì)這些冷軋板的溫度(V )和時(shí)間(hr)進(jìn)行各種改變，進(jìn)行了時(shí)效處理。
冷加工率95 /0
溶體化處理溫度90CTC
人工時(shí)效固化處理溫度X時(shí)間45(TC X 4小時(shí) 板厚0.6mm得到的試驗(yàn)體c03與上述實(shí)施例I在制造條件中的有無(wú)中間退火及冷軋2、以及有無(wú)異摩擦軋制這兩點(diǎn)上不同，是不滿足彎曲加工性的結(jié)果。(比較例104)…日本特開(kāi)2008-223136號(hào)公報(bào)的條件對(duì)實(shí)施例I所示的銅合金進(jìn)行熔煉，并使用立式連續(xù)鑄造機(jī)進(jìn)行了鑄造。由得到的鑄片(厚度180mm)切出厚度50mm的試料，將其加熱到950°C后取出，開(kāi)始進(jìn)行熱軋。此時(shí)，以950°C 700°C的溫度區(qū)域下的軋制率為60%以上、且在低于700°C的溫度區(qū)域下也進(jìn)行軋制的方式設(shè)定道次程序表。熱軋的最終道次溫度在600Π00 之間。鑄片的總熱軋率約為90%。熱軋后，通過(guò)機(jī)械研磨除去(平面切削)表層的氧化層。接著，進(jìn)行冷軋，然 后提供給溶體化處理。通過(guò)安裝于試樣表面的熱電偶監(jiān)視溶體化處理時(shí)的溫度變化，求出升溫過(guò)程中從100°C到700°C的升溫時(shí)間。根據(jù)合金組成在70(T85(TC的范圍內(nèi)調(diào)整到達(dá)溫度，使得溶體化處理后的平均晶體粒徑(不將孿晶界視為晶界)為1(Γ60μπι，在10秒鐘 10分鐘的范圍調(diào)整在70(T85(TC的溫度區(qū)域下的保持時(shí)間。接著，對(duì)上述溶體化處理后的板材以軋制率實(shí)施中間冷軋(無(wú)異摩擦)，然后實(shí)施時(shí)效處理。時(shí)效處理溫度為材料溫度450°C，對(duì)于時(shí)效時(shí)間而言，根據(jù)合金組成調(diào)整為450°C的時(shí)效下硬度為峰值的時(shí)間。根據(jù)這樣的合金組成，通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)把握最佳溶體化處理?xiàng)l件及時(shí)效處理時(shí)間。接著，以軋制率進(jìn)行精冷軋。然后對(duì)于進(jìn)行精冷軋后的試料，再進(jìn)一步實(shí)施裝入400°C的爐中5分鐘的低溫退火。由此得到供試材料c04。需要說(shuō)明的是，根據(jù)需要，在中途進(jìn)行平面切削，使供試材料的板厚整齊，為O. 2mm。主要的制造條件如下所述。[日本特開(kāi)2OO8-223I36實(shí)施例I的條件]低于700°C 400°C下的熱軋率56%( —道次)溶體化處理前冷軋率92%中間冷軋冷軋率20%精冷軋冷軋率30% 從100 V到700 V的升溫時(shí)間10秒鐘得到的試驗(yàn)體c04與上述實(shí)施例I在制造條件中的有無(wú)中間退火及冷軋2、以及有無(wú)異摩擦軋制這點(diǎn)上不同，是不滿足彎曲加工性的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種電氣電子部件用銅合金板材，其具有優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲加工性，該銅合金板材包含銅合金組分，所述銅合金組分以質(zhì)量％計(jì)包含0. 8 5%的Ni或Co中任ー種或兩種；O.2^1. 5%的Si ;余量為Cu及不可避免的雜質(zhì)，其中，將相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的晶粒的面積率控制在低于10%，且將相對(duì)于Cube取向具有15 30°的偏離角度的晶粒的面積率控制在15%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣電子部件用銅合金板材，其中，還含有O.05、. 5%的Cr。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電氣電子部件用銅合金板材，其中，還含有Zn、Sn、Mg、Ag、Mn及Zr中的ー種或兩種以上，其總量為O. θΓ . 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的電氣電子部件用銅合金板材，其在溶體化處理后，實(shí)施了異摩擦冷軋?zhí)幚怼?br> 5.—種連接器，其由權(quán)利要求1 4的合金板材制成。
6.一種電氣電子部件用銅合金板材的制造方法，該方法包括對(duì)銅合金熔液進(jìn)行鋳造的エ序；進(jìn)行加熱或均勻化熱處理的エ序；實(shí)施異摩擦熱軋?zhí)幚淼磨ㄐ?；?shí)施冷軋?zhí)幚淼磨ㄐ?；?shí)施中間退火的エ序；實(shí)施溶體化處理的エ序；實(shí)施異摩擦冷軋?zhí)幚砉ば颍患皩?shí)施時(shí)效處理的エ序，所述銅合金金屬熔液包含銅合金組分，所述銅合金組分以質(zhì)量％計(jì)，包含O.8 5%的Ni或Co中任ー種或兩種；0. 2 I. 5%的Si ;余量為Cu及不可避免的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電氣電子部件用銅合金板材的制造方法，其中，所述異摩擦冷軋使用表面粗糙度不同的上下輥進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種滿足作為端子、連接器的強(qiáng)度及彎曲加工性等要求特性的科森銅鎳硅系銅合金板材。本發(fā)明的電氣電子部件用銅合金板材具有優(yōu)異的強(qiáng)度和彎曲加工性，該銅合金板材包含銅合金組分，所述銅合金組分以質(zhì)量%計(jì)包含0.8~5%的Ni或Co中任一種或兩種；0.2~1.5%的Si；余量為Cu及不可避免的雜質(zhì)，其中，將相對(duì)于Cube取向的偏離角度低于15°的晶粒的面積率控制在低于10％，且將相對(duì)于Cube取向具有15~30°的偏離角度的晶粒的面積率控制在15%以上。
文檔編號(hào)C22C9/05GK102639732SQ20108005156
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者佐藤浩二, 金子洋 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社