电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材.pdf

上传人:奻奴 文档编号:1881256 上传时间:2018-07-19 格式:PDF 页数:31 大小:4.76MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201180018491.7

申请日:

2011.05.13

公开号:

CN102822363A

公开日:

2012.12.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 9/00申请日:20110513|||公开

IPC分类号:

C22C9/00; C22F1/08; H01B1/02; C22F1/00; C22C9/04; C22F1/02

主分类号:

C22C9/00

申请人:

三菱综合材料株式会社

发明人:

伊藤优树; 牧一诚

地址:

日本东京

优先权:

2010.05.14 JP 2010-112265; 2010.05.14 JP 2010-112266

专利代理机构:

北京德琦知识产权代理有限公司 11018

代理人:

康泉;王珍仙

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明提供一种电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。该电子器件用铜合金的一种形态包括Cu和Mg的二元系合金,该二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%时,导电率σ(%IACS)在以下范围内,σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100。该电子器件用铜合金的另一形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,该三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ(%IACS)在以下范围内,σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100,X=-0.0347×A2+0.6569×A,Y=-0.0041×B2+0.2503×B。

权利要求书

1.一种电子器件用铜合金,其特征在于,
该电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,
所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包
括Cu及不可避免杂质,
当Mg的含量为A原子%时,导电率σ在以下范围内,
σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100,
其中导电率σ的单位为%IACS。
2.一种电子器件用铜合金,其特征在于,
该电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,
所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包
括Cu及不可避免杂质,
粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。
3.一种电子器件用铜合金,其特征在于,
该电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,
所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包
括Cu及不可避免杂质,
当Mg的含量为A原子%时,导电率σ在以下范围内,
σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100,
其中导电率σ的单位为%IACS,粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为
1个/μm2以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电子器件用铜合金,其特征在于,
拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
5.一种如权利要求1~3中任一项所述的电子器件用铜合金的制造方法,其特征
在于,该制造方法具备:
加热工序,将包括Cu和Mg的二元系合金的铜原材料加热至500℃以上900℃以
下的温度;
骤冷工序,以200℃/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200℃以下
的温度;及
加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工,
所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包
括Cu及不可避免杂质。
6.一种电子器件用铜合金轧材,其特征在于,
该电子器件用铜合金轧材由权利要求4所述的电子器件用铜合金构成。
7.如权利要求6所述的电子器件用铜合金轧材,其特征在于,
该电子器件用铜合金轧材用作构成端子、连接器或继电器的铜原材料。
8.一种电子器件用铜合金,其特征在于,
该电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,
所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以
上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,
当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ在以下范围内,
σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100
X=-0.0347×A2+0.6569×A
Y=-0.0041×B2+0.2503×B,
其中导电率σ的单位为%IACS。
9.一种电子器件用铜合金,其特征在于,
该电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,
所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以
上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,
粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。
10.一种电子器件用铜合金,其特征在于,
该电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,
所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以
上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,
当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ在以下范围内,
σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100
X=-0.0347×A2+0.6569×A
Y=-0.0041×B2+0.2503×B,
其中导电率σ的单位为%IACS,粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为
1个/μm2以下。
11.如权利要求8~10中任一项所述的电子器件用铜合金,其特征在于,
拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上。
12.一种如权利要求8~10中任一项所述的电子器件用铜合金的制造方法,其特
征在于,该制造方法具备:
加热工序,将包括Cu、Mg及Zn的三元系合金的铜原材料加热至500℃以上900
℃以下的温度;
骤冷工序,以200℃/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200℃以下
的温度;及
加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工,
所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以
上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。
13.一种电子器件用铜合金轧材,其特征在于,
该电子器件用铜合金轧材由权利要求11所述的电子器件用铜合金构成。
14.如权利要求13所述的电子器件用铜合金轧材,其特征在于,
该电子器件用铜合金轧材用作构成端子、连接器或继电器的铜原材料。

说明书

电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材

技术领域

本发明涉及一种适于例如端子、连接器及继电器等电子电气组件的电子器件用铜
合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。

本申请基于2010年5月14日申请的日本专利申请2010-112265号及2010年5月
14日申请的日本专利申请2010-112266号要求优先权,并在此援引其内容。

背景技术

以往,随着电子器件或电气器件等的小型化,谋求用于这些电子器件或电气器件
等的端子、连接器及继电器等电子电气组件的小型化及薄壁化。为此,要求弹性、强
度、导电率优异的铜合金作为构成电子电气组件的材料。尤其如非专利文献1中记载,
作为用作端子、连接器及继电器等电子电气组件的铜合金,希望屈服强度较高且拉伸
弹性模量较低的材料。

作为弹性、强度、导电率优异的铜合金,例如在专利文献1中提供了一种含有Be
的Cu-Be合金。该Cu-Be合金为析出固化型高强度合金,通过使CuBe时效析出于母
相中,从而在不致使导电率下降的情况下提高强度。

然而,该Cu-Be合金由于含有高价元素Be,因此原料成本非常高。并且,在制造
Cu-Be合金时,产生具有毒性的Be氧化物。因此,需要将制造设备设为特殊结构,并
严格管理Be氧化物,以免在制造工序中Be氧化物误放出至外部。这样,Cu-Be合金
存在原料成本及制造成本均较高且非常昂贵之类的问题。并且,如前所述,由于含有
有害元素Be,因此从环境对策方面也敬而远之。

作为能够代替Cu-Be合金的材料,例如在专利文献2中提供了一种Cu-Ni-Si系合
金(所谓科森铜镍硅合金)。该科森铜镍硅合金为分散有Ni2Si析出物的析出固化型合
金,具有比较高的导电率和强度及应力松弛特性。因此,科森铜镍硅合金多用于汽车
用端子或信号系统小型端子等用途,近年来积极进行开发。

并且,作为其他合金,开发了非专利文献2中记载的Cu-Mg合金或专利文献3中
记载的Cu-Mg-Zn-B合金等。

这些Cu-Mg系合金中,如从图1所示的Cu-Mg系状态图可知,当Mg的含量为
3.3原子%以上时,能够通过进行固溶化处理(500℃~900℃)和析出处理来析出包括
Cu和Mg的金属间化合物。即,在这些Cu-Mg系合金中,也能够与上述的科森铜镍
硅合金相同地通过析出固化来具有比较高的导电率和强度。

然而,在专利文献2中公开的科森铜镍硅合金中,拉伸弹性模量为125~135GPa,
比较高。其中,在具有推压阴模端子的弹簧接触部来插入插片的结构的连接器中,当
构成连接器的材料的拉伸弹性模量较高时,插入时的接触压力变动剧烈,且容易超出
弹性界限而有可能塑性变形,因此不优选。

并且,在非专利文献2及专利文献3中记载的Cu-Mg系合金中,与科森铜镍硅合
金相同地析出金属间化合物,因此存在拉伸弹性模量较高的倾向,如上所述作为连接
器不优选。

而且,由于在母相中分散有大量粗大的金属间化合物,因此在弯曲加工时这些金
属间化合物成为起点而容易产生裂纹等。从而,存在无法成型复杂形状的连接器之类
的问题。

专利文献1:日本专利公开平04-268033号公报

专利文献2:日本专利公开平11-036055号公报

专利文献3:日本专利公开平07-018354号公报

非专利文献1:野村幸矢,“コネクタ用高性能銅合金条の技術動向と当社の開発
戦略(连接器用高性能铜合金条的技术动向与本公司的开发战略)”,Kobe Steel 
Engineering Reports Vol.54No.1(2004)p.2-8

非专利文献2:掘茂德,另外2名,“Cu-Mg合金における粒界型析出(Cu-Mg合
金中的粒界型析出)”,Journal of the Japan Copper and Brass Research Association Vol.19
(1980)p.115-124

发明内容

本发明鉴于前述的情况而完成,其目的在于提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈
服强度、高导电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组件
的电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。

为了解决该课题,本发明人等进行了深入研究,结果了解到:通过将Cu-Mg合金
进行固溶化之后进行骤冷来制作的Cu-Mg过饱和固溶体的加工固化型铜合金具有低
拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性。

同样道理,还了解到:通过将Cu-Mg-Zn合金进行固溶化之后进行骤冷来制作的
Cu-Mg-Zn过饱和固溶体的加工固化型铜合金具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高
导电性及优异的弯曲加工性。

本发明根据这种见解而完成,具有以下特征。

本发明的电子器件用铜合金的第1形态包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系
合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免
杂质,

当Mg的含量为A原子%时,导电率σ在以下范围内。

σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100

其中导电率σ的单位为%IACS。

本发明的电子器件用铜合金的第2形态包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系
合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免
杂质,

粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。

本发明的电子器件用铜合金的第3形态包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系
合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免
杂质,

当Mg的含量为A原子%时,导电率σ在以下范围内,

σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100

其中导电率σ的单位为%IACS,

并且,粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。

电子器件用铜合金的第1形态由于具有前述特征,因此其为Mg以过饱和形态固
溶于母相中的Cu-Mg过饱和固溶体。

电子器件用铜合金的第2形态由于具有前述特征,因此其为抑制金属间化合物的
析出且Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg过饱和固溶体。

电子器件用铜合金的第3形态由于具有第1形态、第2形态这两者的特征,因此
其为Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg过饱和固溶体。

由这种Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合金中,拉伸弹性模量趋于变低。因此,当
所述铜合金例如适用于推压阴模端子的弹簧接触部来插入插片的连接器等中时,可抑
制插入时的接触压力变动。并且,由于弹性界限较广,因此不会轻易塑性变形。从而,
电子器件用铜合金的第1~第3形态尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。

并且,由于Mg过饱和固溶,因此母相中不会有大量的成为裂纹的起点的粗大的
金属间化合物分散,可得到优异的弯曲加工性。从而,能够使用电子器件用铜合金的
第1~第3形态中的任一形态来成型端子、连接器及继电器等复杂形状的电子电气组
件等。

由于过饱和固溶Mg,因此能够通过加工固化来提高强度。

并且,由于包括Cu和Mg的二元系合金,该二元系合金包括Cu、Mg及不可避免
杂质,因此可抑制因其他元素而导致导电率下降,从而导电率较高。

此外,利用场发射型扫描电子显微镜,以倍率:5万倍、视场:约4.8μm2的条件
观察10个视场来计算粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数。

金属间化合物的粒径取金属间化合物的长径和短径的平均值。此外,长径为在中
途不与粒界接触的条件下在粒内能够引出的最长直线的长度,短径为在与长径正交的
方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的最长直线的长度。

电子器件用铜合金的第1~第3形态中,拉伸弹性模量E可以为125GPa以下,0.2%
屈服强度σ0.2可以为400MPa以上。

这时,弹性能量系数(σ0.22/2E)增高,不会轻易塑性变形,因此尤其适于端子、
连接器及继电器等电子电气组件。

本发明的电子器件用铜合金的制造方法的第1形态是制造上述电子器件用铜合金
的第1~第3形态中的任一形态的方法。电子器件用铜合金的制造方法的第1形态具
备:加热工序,将包括Cu和Mg的二元系合金的铜原材料加热至500℃以上900℃以
下的温度;骤冷工序,以200℃/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200
℃以下的温度;及加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工。所述二元系合金以3.3
原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。

根据该电子器件用铜合金的制造方法的第1形态,能够通过所述加热工序的条件
进行Mg的固溶化。当加热温度小于500℃时,固溶化不彻底而有可能在母相中残留
大量金属间化合物。当加热温度超过900℃时,铜原材料的一部分成为液相而有可能
导致组织或表面状态不均匀。因此,将加热温度设定为500℃以上900℃以下的范围。

通过所述骤冷工序的条件,能够抑制在冷却过程中析出金属间化合物,并能够将
铜原材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。

通过所述加工工序,能够实现通过加工固化的强度提高。加工方法没有特别限定。
例如,最终形态为板或条时,可采用轧制。当最终形态为线或棒时,可采用拉丝或挤
压。当最终形态为块状时,可采用锻造或冲压。加工温度也没有特别限定,但优选在
成为冷加工或温加工环境的-200℃~200℃的范围内,以免发生析出。适当选择加工率,
以便接近最终形状,但考虑加工固化时,加工率优选20%以上,更优选30%以上。

此外,可以在加工工序之后进行所谓的低温退火。通过该低温退火,能够进一步
提高力学特性。

本发明的电子器件用铜合金轧材的第1形态由上述的电子器件用铜合金的第1~
第3形态中的任一形态构成,拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度σ0.2为
400MPa以上。

根据该电子器件用铜合金轧材的第1形态,弹性能量系数(σ0.22/2E)较高,不会
轻易塑性变形。

上述的电子器件用铜合金轧材的第1形态可以用作构成端子、连接器或继电器的
铜原材料。

本发明的电子器件用铜合金的第4形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述
三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原
子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,

当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ在以下范围内。

σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100

X=-0.0347×A2+0.6569×A

Y=-0.0041×B2+0.2503×B

其中导电率σ的单位为%IACS。

本发明的电子器件用铜合金的第5形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述
三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原
子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,

粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。

本发明的电子器件用铜合金的第6形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述
三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原
子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,

当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ在以下范围内,

σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100

X=-0.0347×A2+0.6569×A

Y=-0.0041×B2+0.2503×B

其中导电率σ的单位为%IACS,

并且,粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。

电子器件用铜合金的第4形态由于具有前述特征,因此其为Mg以过饱和形态固
溶于母相中的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。

电子器件用铜合金的第5形态由于具有前述特征,因此其为抑制金属间化合物的
析出且Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。

电子器件用铜合金的第6形态由于具有第4形态和第5形态这两者的特征,因此
其为Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。

由这种Cu-Mg-Zn过饱和固溶体构成的铜合金中,拉伸弹性模量趋于变低。因此,
当所述铜合金例如适用于推压阴模端子的弹簧接触部来插入插片的连接器等时,可抑
制插入时的接触压力变动。并且,由于弹性界限较广,因此不会轻易塑性变形。从而,
电子器件用铜合金的第4~第6形态尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。

并且,由于Mg过饱和固溶,因此母相中不会有大量的成为裂纹的起点的粗大的
金属间化合物分散,可得到优异的弯曲加工性。从而,能够使用电子器件用铜合金的
第4~第6形态中的任一形态来成型端子、连接器及继电器等复杂形状的电子电气组
件等。

由于过饱和固溶Mg,因此能够通过加工固化来提高强度。

并且,将Zn固溶于固溶有Mg的铜合金中时,在不会导致拉伸弹性模量的上升的
情况下大幅提高强度。

另外,由于包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,该三元系合金包括Cu、Mg、Zn
及不可避免杂质,因此可抑制因其他元素而导致导电率下降,导电率较增高。

此外,利用场发射型扫描电子显微镜,以倍率:5万倍、视场:约4.8μm2的条件
观察10个视场来计算粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数。

金属间化合物的粒径取金属间化合物的长径和短径的平均值。此外,长径为在中
途不与粒界接触的条件下在粒内能够引出的最长直线的长度,短径为在与长径正交的
方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的最长直线的长度。

电子器件用铜合金的第4~第6形态中,拉伸弹性模量E可以为125GPa以下,0.2%
屈服强度σ0.2可以为400MPa以上。

这时,弹性能量系数(σ0.22/2E)增高,不会轻易塑性变形,因此尤其适于端子、
连接器及继电器等电子电气组件。

本发明的电子器件用铜合金的制造方法的第2形态是制造上述电子器件用铜合金
的第4~第6形态中的任一形态的方法。电子器件用铜合金的制造方法的第2形态具
备:加热工序,将包括Cu、Mg及Zn的三元系合金的铜原材料加热至500℃以上900
℃以下的温度;骤冷工序,以200℃/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却
至200℃以下的温度;及加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工。所述三元系合
金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下
的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。

根据该电子器件用铜合金的制造方法的第2形态,能够通过所述加热工序的条件
进行Mg及Zn的固溶化。当加热温度小于500℃时,固溶化不彻底而有可能在母相中
残留大量金属间化合物。当加热温度超过900℃时,铜原材料的一部分成为液相而有
可能导致组织或表面状态不均匀。因此,将加热温度设定为500℃以上900℃以下的范
围。

通过所述骤冷工序的条件,能够抑制在冷却过程中析出金属间化合物,并能够将
铜原材料作为Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。

通过所述加工工序,能够实现通过加工固化的强度提高。加工方法没有特别限定。
例如,最终形态为板或条时,可采用轧制。当最终形态为线或棒时,可采用拉丝或挤
压。当最终形态为块状时,可采用锻造或冲压。加工温度也没有特别限定,但优选在
成为冷加工或温加工环境的-200℃~200℃的范围内,以免发生析出。适当选择加工率,
以便接近最终形状,但考虑加工固化时,加工率优选20%以上,更优选30%以上。

此外,可以在加工工序之后进行所谓的低温退火。通过该低温退火,能够进一步
提高力学特性。

本发明的电子器件用铜合金轧材的第2形态由上述的电子器件用铜合金的第4~
第6形态中的任一形态构成,拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度σ0.2为
400MPa以上。

根据该电子器件用铜合金轧材的第2形态,弹性能量系数(σ0.22/2E)较高,不会
轻易塑性变形。

上述的电子器件用铜合金轧材的第2形态可以用作构成端子、连接器或继电器的
铜原材料。

根据本发明的实施方式,能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导
电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组件的电子器件用
铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。

附图说明

图1是Cu-Mg合金相图。

图2是本实施方式的电子器件用铜合金的制造方法的流程图。

图3是通过扫描电子显微镜观察的本发明例1-3的照片,(a)是10,000倍
倍率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。

图4是通过扫描电子显微镜观察的比较例1-5的照片,(a)是10,000倍倍
率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。

图5是通过扫描电子显微镜观察的本发明例2-6的照片,(a)是10,000倍
倍率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。

图6是通过扫描电子显微镜观察的比较例2-7的照片,(a)是10,000倍倍
率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。

符号说明

SO2-加热工序,SO3-骤冷工序,SO4-加工工序。

具体实施方式

以下,对作为本发明的一实施方式的电子器件用铜合金进行说明。

(第1实施方式)

本实施方式的电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,该二元系合金
以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免
杂质。

当Mg的含量为A原子%时,导电率σ(%IACS)在以下范围内,

σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100。

通过利用扫描电子显微镜进行观察来测定的粒径为0.1μm以上的金属间化合
物的平均个数为1个/μm2以下。

该电子器件用铜合金的拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度σ0.2
为400MPa以上。

(组成)

Mg是具有在不致使导电率大幅下降的情况下提高强度的同时提升再结晶温
度的作用效果的元素。并且,通过使Mg固溶于母相中,拉伸弹性模量被抑制得较
低,且可得到优异的弯曲加工性。

其中,当Mg的含量小于3.3原子%时,无法充分得到其作用效果。另一方面,
若Mg的含量超过6.9原子%,则在为了固溶化而进行热处理时,会残留以Cu和
Mg为主成分的金属间化合物,在之后的加工等中有可能产生裂纹。

由于这种理由,将Mg的含量设定为3.3原子%以上6.9原子%以下。

若Mg的含量较少,则有时强度不会充分提高,且无法将拉伸弹性模量抑制
得充分低。并且,Mg是活性元素,因此含有过量Mg时,在熔解铸造时有可能卷
入与氧反应而生成的Mg氧化物(混入铜合金中)。从而,进一步优选将Mg的含
量设为3.7原子%以上6.3原子%以下的范围。

此外,作为不可避免杂质,可以举出Sn、Fe、Co、Al、Ag、Mn、B、P、Ca、
Sr、Ba、稀土元素、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、
Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Si、Ge、As、Sb、Ti、Tl、Pb、Bi、S、
O、C、Ni、Be、N、H、Hg等。

稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb及Lu中的1种以上。

优选这些不可避免杂质的含量以总量计为0.3质量%以下。

(导电率σ)

在Cu和Mg的二元系合金中,当Mg的含量为A原子%时,导电率σ(%IACS)
在以下范围内。

σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100

这时,几乎不存在以Cu和Mg为主成分的金属间化合物。

即,当导电率σ超过上述式右边的值时,存在大量以Cu和Mg为主成分的金
属间化合物,且其尺寸也较大。因此,弯曲加工性大幅变差。并且,生成以Cu和
Mg为主成分的金属间化合物,且Mg的固溶量较少,因此拉伸弹性模量也会上升。
从而,调整制造条件,以便导电率σ在上述式的范围内。

为了可靠地得到上述作用效果,优选导电率σ(%IACS)在以下范围内。

σ≤{1.7241/(-0.0292×A2+0.6797×A+1.7)}×100

这时,以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的量更少,因此弯曲加工性进一
步提高。

(组织)

本实施方式的电子器件用铜合金中,通过扫描电子显微镜观察来测定的粒径
为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。即,以Cu和Mg为主
成分的金属间化合物几乎没有析出,Mg固溶于母相中。

当固溶化不彻底或者在固溶化之后析出金属间化合物时,存在大量尺寸较大
的金属间化合物。由于这些金属间化合物成为裂纹的起点,因此在存在大量尺寸
较大的金属间化合物的铜合金中,加工时产生裂纹,或者弯曲加工性大幅变差。
并且,当以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的量较多时,拉伸弹性模量上升,
因此不优选。

对组织进行调查的结果,当粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为
1个/μm2以下时,即以Cu和Mg为主成分的金属间化合物不存在,或者金属间化
合物的量较少时,可得到良好的弯曲加工性及较低的拉伸弹性模量。

为了可靠地得到上述作用效果,更优选粒径为0.05μm以上的金属间化合物的
平均个数为1个/μm2以下。

通过以下方法测定金属间化合物的平均个数。利用场发射型扫描电子显微镜,
以倍率:5万倍、视场:约4.8μm2的条件观察10个视场,测定各视场中的金属间
化合物的个数(个/μm2)。并且,计算其平均值。

金属间化合物的粒径取金属间化合物的长径和短径的平均值。此外,长径为
在中途不与粒界接触的条件下在粒内能够引出的最长直线的长度,短径为在与长
径正交的方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的最长直线的长度。

接着,参考图2所示的流程图对制造具有上述特征的本实施方式的电子器件
用铜合金的方法进行说明。

(熔解/铸造工序SO1)

首先,在熔解铜原料而得到的铜熔融金属中添加前述元素并进行成分调整,
从而制出铜合金熔融金属。此外,作为Mg的原料,能够使用Mg单质或Cu-Mg
母合金等。并且,可以与铜原料一起熔解包含Mg的原料。并且,也可以使用本实
施方式的铜合金的再生料及废料。

其中,优选铜熔融金属为纯度在99.99质量%以上的铜,所谓4NCu。并且,
在熔解工序中为了抑制Mg的氧化,优选使用真空炉或者设成惰性气体气氛或还原
性气氛的气氛炉。

并且,在铸模中注入调整了成分的铜合金熔融金属来制出铸锭(铜原材料)。
当考虑批量生产时,优选利用连续铸造法或半连续铸造法。

(加热工序SO2)

接着,为了实现所得到的铸锭(铜原材料)的均质化及固溶化而进行加热处
理。在铸锭的内部存在通过在凝固过程中Mg偏析并浓缩而产生的金属间化合物
等。因此,为了消除或降低这些Mg的偏析及金属间化合物等,进行将铸锭加热至
500℃以上900℃以下的温度的加热处理。由此,在铸锭内,使Mg均质地扩散,
或者使Mg固溶于母相中。此外,优选该加热工序SO2在非氧化性气氛或还原性
气氛中实施。

(骤冷工序SO3)

接着,将在加热工序SO2中加热至500℃以上900℃以下的温度的铸锭以200
℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度。通过该骤冷工序SO3,抑制固溶
于母相中的Mg作为金属间化合物析出。由此,可得到粒径为0.1μm以上的金属间
化合物的平均个数为1个/μm2以下的铜合金。

此外,为了实现粗加工的效率化和组织的均匀化,可以在前述的加热工序SO2
之后实施热加工,且在该热加工之后实施上述的骤冷工序SO3。此时,加工方法
没有特别限定,例如最终形态为板或条时,可采用轧制。当最终形态为线或棒时,
可采用拉丝、挤压或沟槽轧制等。当最终形态为块状时,可采用铸造或冲压。

(加工工序SO4)

根据需要将经加热工序SO2及骤冷工序SO3的铸锭进行切断。并且,为了去
除在加热工序SO2及骤冷工序SO3等中生成的氧化膜等,根据需要进行铸锭的表
面磨削。而且,对铸锭进行加工,以便具有预定的形状。

其中,加工方法没有特别限定,例如最终形态为板或条时,可采用轧制。当
最终形态为线或棒时,可采用拉丝、挤压或沟槽轧制。当最终形态为块状时,可
采用铸造或冲压。

此外,该加工工序SO4中的温度条件没有特别限定,但优选设在成为冷加工
或温加工环境的-200℃~200℃的范围内。并且,适当选择加工率,以便接近最终
形状。为了通过加工固化提高强度,优选将加工率设为20%以上。并且,当谋求
进一步提高强度时,更优选将加工率设为30%以上。

如图2所示,可以反复实施上述的加热工序SO2、骤冷工序SO3及加工工序
SO4。在此,第2次以后的加热工序SO2以彻底的固溶化、再结晶组织化或者用
于提高加工性的软化为目的。并且,成为对象(铜原材料)的是加工材料,而不
是铸锭。

(热处理工序SO5)

接着,为了对通过加工工序SO4得到的加工材料进行低温退火固化,或者为
了去除残余应变,优选实施热处理。根据制出的产品(铜合金)所要求的特性适
当设定该热处理条件。

此外,在该热处理工序SO5中,为了防止固溶化的Mg析出而需要设定热处
理条件(温度、时间及冷却速度)。例如优选在200℃下设为1分钟~1小时左右,
在300℃下设为1秒~1分钟左右。冷却速度优选设为200℃/min以上。

并且,热处理方法没有特别限定,但优选在非氧化性或还原性气氛中在100~
500℃下进行0.1秒~24小时的热处理。并且,冷却方法没有特别限定,但优选如
水淬等冷却速度为200℃/min以上的方法。

另外,可以反复实施上述的加工工序SO4和热处理工序SO5。

如此,制出本实施方式的电子器件用铜合金。此外,在加工工序SO4中采用
轧制作为加工方法时,制出最终形态为板或条的电子器件用铜合金。该电子器件
用铜合金还称作电子器件用铜合金轧材。

制造出的本实施方式的电子器件用铜合金具有125GPa以下的拉伸弹性模量E
和400MPa以上的0.2%屈服强度σ0.2。

并且,当Mg的含量为A原子%时,导电率σ(%IACS)在以下范围内。

σ≤{1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100

制造出的本实施方式的电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,以固
溶限度以上的3.3原子%以上6.9原子%以下的范围含有Mg。并且,粒径为0.1μm
以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。

即,本实施方式的电子器件用铜合金由Mg以过饱和形态固溶于母相中的
Cu-Mg过饱和固溶体构成。

由这种Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合金中,拉伸弹性模量趋于变低。因此,
当本实施方式的电子器件用铜合金例如适用于推压阴模端子的弹簧接触部来插入
插片的连接器等中时,可抑制插入时的接触压力变动。并且,由于弹性界限较广,
因此不会轻易塑性变形。从而,本实施方式的电子器件用铜合金尤其适于端子、
连接器及继电器等电子电气组件。

并且,由于Mg过饱和固溶,因此母相中不会有大量的在弯曲加工时成为裂
纹的起点的粗大的金属间化合物分散。因此,弯曲加工性有所提高。从而,能够
成型端子、连接器及继电器等复杂形状的电子电气组件。

由于过饱和固溶Mg,因此能够通过加工固化来提高强度,且具有较高的强度。

由于包括Cu和Mg的二元系合金,该二元系合金包括Cu、Mg及不可避免杂
质,因此可抑制因其他元素而导致导电率下降,并能够提高导电率。

本实施方式的电子器件用铜合金中,拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%
屈服强度σ0.2为400MPa以上,因此弹性能量系数(σ0.22/2E)增高。由此,不会轻
易塑性变形,因此尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。

根据本实施方式的电子器件用铜合金的制造方法,能够通过将包括上述组成
的Cu和Mg的二元系合金的铸锭或加工材料加热至500℃以上900℃以下的温度
的加热工序SO2进行Mg的固溶化。

通过以200℃/min以上的冷却速度将由加热工序SO2加热的铸锭或加工材料
冷却至200℃以下的温度的骤冷工序SO3,能够抑制在冷却过程中析出金属间化合
物。因此,能够将骤冷后的铸锭或加工材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。

通过对骤冷材料(Cu-Mg过饱和固溶体)进行加工的加工工序SO4,能够实
现通过加工固化的强度提高。

并且,在加工工序SO4之后,为了进行低温退火固化或者为了去除残余应变
而实施热处理工序SO5时,能够进一步提高力学特性。

如上述,根据本实施方式,能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、
高导电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组件的电
子器件用铜合金。

(第2实施方式)

本实施方式的电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,该三元系
合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%
以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。

当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ(%IACS)在
以下范围内。

σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100

X=-0.0347×A2+0.6569×A

Y=-0.0041×B2+0.2503×B

通过利用扫描电子显微镜进行观察来测定的粒径为0.1μm以上的金属间化合
物的平均个数为1个/μm2以下。

该电子器件用铜合金的拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度σ0.2
为400MPa以上。

(组成)

Mg是具有在不致使导电率大幅下降的情况下提高强度的同时提升再结晶温
度的作用效果的元素。并且,通过使Mg固溶于母相中,拉伸弹性模量被抑制得较
低,且可得到优异的弯曲加工性。

其中,当Mg的含量小于3.3原子%时,无法充分得到其作用效果。另一方面,
当Mg的含量超过6.9原子%时,在为了固溶化而进行热处理时,会残留以Cu和
Mg为主成分的金属间化合物,在之后的加工等中有可能产生裂纹。

由于这种理由,将Mg的含量设定为3.3原子%以上6.9原子%以下。

当Mg的含量较少时,有时强度不会充分提高,且无法将拉伸弹性模量抑制
得充分低。并且,Mg是活性元素,因此含有过量Mg时,在熔解铸造时有可能卷
入与氧反应而生成的Mg氧化物(混入铜合金中)。从而,进一步优选将Mg的含
量设为3.7原子%以上6.3原子%以下的范围。

Zn是具有通过固溶于固溶有Mg的铜合金中而避免拉伸弹性模量上升且提高
强度的作用的元素。

当Zn的含量小于0.1原子%时,无法充分得到其作用效果。当Zn的含量超
过10原子%时,在为了固溶化而进行热处理时,会残留金属间化合物,在之后的
加工等中有可能产生裂纹。并且,耐应力腐蚀破裂性也下降。

由于这种理由,将Zn的含量设定为0.1原子%以上10原子%以下。

此外,作为不可避免杂质,可以举出Sn、Fe、Co、Al、Ag、Mn、B、P、Ca、
Sr、Ba、稀土元素、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、
Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Si、Ge、As、Sb、Ti、Tl、Pb、Bi、S、
O、C、Ni、Be、N、H、Hg等。

稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb及Lu中的1种以上。

优选这些不可避免杂质的含量以总量计为0.3质量%以下。

(导电率σ)

在Cu、Mg及Zn的三元系合金中,当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B
原子%时,导电率σ在以下范围内。

σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100

X=-0.0347×A2+0.6569×A

Y=-0.0041×B2+0.2503×B

这时,几乎不存在金属间化合物。

即,当导电率σ超过上述式右边的值时,存在大量金属间化合物,且其尺寸
也较大。因此,弯曲加工性大幅变差。并且,由于生成金属间化合物,且Mg的固
溶量较少,因此拉伸弹性模量也会上升。从而,调整制造条件,以使导电率σ在
上述式的范围内。

为了可靠地得到上述作用效果,优选导电率σ(%IACS)在以下范围内。

σ≤{1.7241/(X’+Y’+1.7)}×100

X’=-0.0292×A2+0.6797×A

Y’=-0.0038×B2+0.2488×B

这时,金属间化合物的量更少,因此弯曲加工性进一步提高。

(组织)

本实施方式的电子器件用铜合金中,通过扫描电子显微镜观察来测定的粒径
为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。即,金属间化合物几
乎没有析出,Mg及Zn固溶于母相中。

当固溶化不彻底或者在固溶化之后析出金属间化合物时,存在大量尺寸较大
的金属间化合物。由于这些金属间化合物成为裂纹的起点,因此在存在大量尺寸
较大的金属间化合物的铜合金中,在加工时产生裂纹,或者弯曲加工性大幅变差。
并且,当金属间化合物的量较多时,拉伸弹性模量上升,因此不优选。

对组织进行调查的结果,当粒径为0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为
1个/μm2以下时,即金属间化合物不存在或者金属间化合物的量较少时,可得到良
好的弯曲加工性及较低的拉伸弹性模量。

为了可靠地得到上述作用效果,更优选粒径为0.05μm以上的金属间化合物的
平均个数为1个/μm2以下。

通过以下方法测定金属间化合物的平均个数。利用场发射型扫描电子显微镜,
以倍率:5万倍、视场:约4.8μm2的条件观察10个视场,测定各视场中的金属间
化合物的个数(个/μm2)。并且,计算其平均值。

金属间化合物的粒径取金属间化合物的长径和短径的平均值。此外,长径为
在中途不与粒界接触的条件下在粒子内能够引出的最长直线的长度,短径为在与
长径正交的方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的最长直线的长度。

接着,参考图2所示的流程图对制造具有上述特征的本实施方式的电子器件
用铜合金的方法进行说明。

(熔解/铸造工序SO1)

首先,在熔解铜原料而得到的铜熔融金属中添加前述元素并进行成分调整,
从而制出铜合金熔融金属。此外,作为Mg及Zn的原料,可使用Mg单质、Zn单
质及Cu-Mg母合金等。并且,可以与铜原料一起熔解包含Mg及Zn的原料。并且,
也可以使用本实施方式的铜合金的再生料及废料。

其中,优选铜熔融金属为纯度在99.99质量%以上的铜,所谓4NCu。并且,
在熔解工序中为了抑制Mg及Zn的氧化,优选使用真空炉,更优选使用设成惰性
气体气氛或还原性气氛的气氛炉。

并且,在铸模中注入调整了成分的铜合金熔融金属来制出铸锭(铜原材料)。
当考虑批量生产时,优选利用连续铸造法或半连续铸造法。

(加热工序SO2)

接着,为了实现所得到的铸锭(铜原材料)的均质化及固溶化而进行加热处
理。在铸锭的内部存在通过在凝固过程中Mg及Zn偏析并浓缩而产生的金属间化
合物等。因此,为了消除或降低这些Mg、Zn的偏析及金属间化合物等,进行将
铸锭加热至500℃以上900℃以下的温度的加热处理。由此,在铸锭内,使Mg及
Zn均质地扩散,或者使Mg及Zn固溶于母相中。此外,优选该加热工序SO2在
非氧化性气氛或还原性气氛中实施。

(骤冷工序SO3)

然后,将在加热工序SO2中加热至500℃以上900℃以下的温度的铸锭以200
℃/min以上的冷却速度冷却至200℃以下的温度。通过该骤冷工序SO3,抑制固溶
于母相中的Mg及Zn作为金属间化合物析出。由此,可得到粒径为0.1μm以上的
金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下的铜合金。

此外,为了实现粗加工的效率化和组织的均匀化,可以在前述的加热工序SO2
之后实施热加工,且在该热加工之后实施上述的骤冷工序SO3。此时,加工方法
没有特别限定,例如最终形态为板或条时,可采用轧制。当最终形态为线或棒时,
可采用拉丝、挤压或沟槽轧制等。当最终形态为块状时,可采用铸造或冲压。

(加工工序SO4)

根据需要将经加热工序SO2及骤冷工序SO3的铸锭进行切断。并且,为了去
除在加热工序SO2及骤冷工序SO3等中生成的氧化膜等,根据需要进行铸锭的表
面磨削。而且,对铸锭进行加工,以便具有预定的形状。

其中,加工方法没有特别限定,例如最终形态为板或条时,可采用轧制。当
最终形态为线或棒时,可采用拉丝、挤压或沟槽轧制。当最终形态为块状时,可
采用铸造或冲压。

此外,该加工工序SO4中的温度条件没有特别限定,但优选设在成为冷加工
或温加工环境的-200℃~200℃的范围内。并且,适当选择加工率,以便接近最终
形状。为了通过加工固化提高强度,优选将加工率设为20%以上。并且,当谋求
进一步提高强度时,更优选将加工率设为30%以上。

如图2所示,可以反复实施上述的加热工序SO2、骤冷工序SO3及加工工序
SO4。在此,第2次以后的加热工序SO2以彻底的固溶化、再结晶组织化或者用
于提高加工性的软化为目的。并且,成为对象(铜原材料)的是加工材料,而不
是铸锭。

(热处理工序SO5)

接着,为了对通过加工工序SO4得到的加工材料进行低温退火固化,或者为
了去除残余应变,优选实施热处理。根据制出的产品(铜合金)所要求的特性适
当设定该热处理条件。

此外,在该热处理工序SO5中,为了防止已固溶化的Mg及Zn析出而需要
设定热处理条件(温度、时间或冷却速度)。例如优选在200℃下设为1分钟~1
小时左右,在300℃下设为1秒~1分钟左右。冷却速度优选设为200℃/min以上。

并且,热处理方法没有特别限定,但优选在非氧化性或还原性气氛中在100~
500℃下进行0.1秒~24小时的热处理。并且,冷却方法没有特别限定,但优选如
水淬等冷却速度为200℃/min以上的方法。

另外,可以反复实施上述的加工工序SO4和热处理工序SO5。

如此,制出本实施方式的电子器件用铜合金。此外,在加工工序SO4中采用
轧制作为加工方法时,制出最终形态为板或条的电子器件用铜合金。该电子器件
用铜合金还称作电子器件用铜合金轧材。

制造出的本实施方式的电子器件用铜合金具有125GPa以下的拉伸弹性模量E
和400MPa以上的0.2%屈服强度σ0.2。

并且,当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率σ(%IACS)
在以下范围内。

σ≤{1.7241/(X+Y+1.7)}×100

X=-0.0347×A2+0.6569×A

Y=-0.0041×B2+0.2503×B

制造出的本实施方式的电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,
以固溶限度以上的3.3原子%以上6.9原子%以下的范围含有Mg。并且,粒径为
0.1μm以上的金属间化合物的平均个数为1个/μm2以下。

即,本实施方式的电子器件用铜合金由Mg以过饱和形态固溶于母相中的
Cu-Mg-Zn过饱和固溶体构成。

由这种Cu-Mg-Zn过饱和固溶体构成的铜合金中,拉伸弹性模量趋于变低。
因此,当本实施方式的电子器件用铜合金例如适用于推压阴模端子的弹簧接触部
来插入插片的连接器等中时,可抑制插入时的接触压力变动。并且,由于弹性界
限较广,因此不会轻易塑性变形。从而,本实施方式的电子器件用铜合金尤其适
于端子、连接器及继电器等电子电气组件。

并且,由于Mg过饱和固溶,因此母相中不会有大量的在弯曲加工时成为裂
纹的起点的粗大的金属间化合物分散。因此,弯曲加工性有所提高。从而,能够
成型端子、连接器及继电器等复杂形状的电子电气组件。

由于过饱和固溶Mg,因此能够通过加工固化来提高强度,且具有较高的强度。

并且,在固溶有Mg的铜合金中进一步固溶Zn,因此能够在不致使拉伸弹性
模量上升的情况下提高强度。

由于包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,该三元系合金包括Cu、Mg、Zn及
不可避免杂质,因此能够抑制因其他元素而导致导电率下降,并能提高导电率。

本实施方式的电子器件用铜合金中,由于拉伸弹性模量E为125GPa以下,
0.2%屈服强度σ0.2为400MPa以上,因此弹性能量系数(σ0.22/2E)增高。由此,不
会轻易塑性变形,因此尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。

根据本实施方式的电子器件用铜合金的制造方法,能够通过将包括上述组成
的Cu、Mg及Zn的三元系合金的铸锭或加工材料加热至500℃以上900℃以下的
温度的加热工序SO2进行Mg及Zn的固溶化。

通过以200℃/min以上的冷却速度将由加热工序SO2加热的铸锭或加工材料
冷却至200℃以下的温度的骤冷工序SO3,能够抑制在冷却过程中析出金属间化合
物。因此,能够将骤冷后的铸锭或加工材料作为Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。

通过对骤冷材料(Cu-Mg-Zn过饱和固溶体)进行加工的加工工序SO4,能够
实现通过加工固化的强度提高。

并且,在加工工序SO4之后,为了进行低温退火固化或者为了去除残余应变
而实施热处理工序SO5时,能够进一步提高力学特性。

如上述,根据本实施方式,能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、
高导电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组件的电
子器件用铜合金。

以上对本发明的实施方式的电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方
法及电子器件用铜合金轧材进行了说明,但本发明并不限定于此,在不脱离该发
明的技术思想的范围内能够进行适当变更。

例如,在上述实施方式中,对电子器件用铜合金的制造方法的一例进行了说
明,但制造方法并不限定于本实施方式,可以适当选择现有的制造方法来制造。

实施例

以下,对用于确认本实施方式的效果的确认实验的结果进行说明。

(实施例1)

准备包括纯度为99.99质量%以上的无氧铜(ASTM B152 C10100)的铜原料。
将该铜原料装入高纯度石墨坩埚内,在Ar气气氛的气氛炉内进行高频熔解。在所
得到的铜熔融金属内添加各种添加元素以制备成表1中示出的成分组成,将其浇
注于碳铸模中来制出铸锭。此外,铸锭的大小为厚度约20mm×宽度约20mm×长度
约100~120mm。并且,表1中示出的成分组成的剩余部分为铜及不可避免杂质。

在Ar气气氛中,对所得到的铸锭实施以表1中记载的温度条件进行4小时加
热的加热工序,接着实施水淬。

对热处理之后的铸锭进行切断,接着为了去除氧化被膜而实施表面磨削。之
后,以表1中记载的加工率实施冷轧,制出厚度约0.5mm×宽度约20mm的条材。

以表1中记载的条件对所得到的条材实施热处理,制作特性评价用条材。

(加工性评价)

作为加工性评价,观察有无冷轧时的裂边(cracked edge)。将以肉眼完全或
几乎看不到裂边的情况设为A(优秀,Excellent),产生长度小于1mm的较小裂
边的情况设为B(良好,Good),产生长度1mm以上小于3mm的裂边的情况设
为C(合格,Fair),产生长度3mm以上的较大裂边的情况设为D(差,Bad),
由于裂边而在轧制中途破断的情况设为E(非常差,Very Bad)。

此外,裂边的长度是指从轧材的宽度方向端部朝向宽度方向中央部的裂边的
长度。

利用前述的特性评价用条材,测定了力学特性及导电率。并且,进行了弯曲
加工性的评价及组织观察。

(力学特性)

从特性评价用条材中采取JIS Z 2201中规定的13B号试验片。采取该试验片
时,使得拉伸试验的拉伸方向相对于特性评价用条材的轧制方向平行。

根据JIS Z 2241的非比例延伸法(オフセツト法)测定0.2%屈服强度σ0.2。

在前述的试验片上贴上应变仪,测定载重及伸展性,根据由此得到的应力-应
变曲线的梯度求出拉伸弹性模量E。

(导电率)

从特性评价用条材中采取宽度10mm×长度60mm的试验片。采取该试验片时,
使得其长度方向相对于特性评价用条材的轧制方向平行。

通过4端法求出试验片的电阻。并且,利用测微计测定试验片的尺寸,计算
试验片的体积。然后,由测定的电阻值和体积计算导电率。

(弯曲加工性)

根据JBMA(Japan Brass Markers Association技术标准)T307的3个试验方
法进行弯曲加工。详细而言,以轧制方向和试验片的长边方向平行的方式,从特
性评价用条材中采取多个宽度10mm×长度30mm的试验片。利用弯曲角度为90°、
弯曲半径为0.5mm的W型夹具对该试验片进行W弯曲试验。

并且,以肉眼确认弯曲部的外周部,进行判定为如下:破断时为D(差,Bad),
只有一部分发生破断时为C(合格,Fair),未发生破断而只产生微细的裂纹时为
B(良好,good),无法确认破断或微细的裂纹时为A(优秀,Excellent)。

(组织观察)

对各试料的轧制面进行镜面研磨及离子蚀刻。然后,为了确认金属间化合物
的析出状态,利用FE-SEM(场发射型扫描电子显微镜)以1万倍视场(约120μm2/
视场)进行观察。

接着,为了调查金属间化合物的密度(平均个数)(个/μm2),选择金属间
化合物的析出状态没有异常的1万倍视场(约120μm2/视场),在该区域以5万倍
倍率连续拍摄10个视场(约4.8μm2/视场)。

将金属间化合物的长径和短径的平均值设为金属间化合物的粒径。此外,金
属间化合物的长径为在中途不与粒界接触的条件下在粒子内能够引出的最长直线
的长度,短径为在与长径正交的方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的
最长直线的长度。

并且,求出粒径为0.1μm以上的金属间化合物的密度(平均个数)(个/μm2)
及粒径为0.05μm以上的金属间化合物的密度(平均个数)(个/μm2)。

表1、表2示出制造条件及评价结果。并且,作为上述组织观察的一例将本
发明例1-3及比较例1-5的SEM观察照片分别示于图3、图4中。

此外,表2中记载的导电率上限为通过以下式计算出的值,式中的A表示
Mg的含量(原子%)。

(导电率上限)={1.7241/(-0.0347×A2+0.6569×A+1.7)}×100



比较例1-1的Mg的含量低于第1实施方式中规定的范围,拉伸弹性模量仍较
高达127GPa。

比较例1-2、比较例1-3的Mg的含量高于第1实施方式中规定的范围,在冷
轧时产生较大的裂边,无法实施以后的特性评价。

比较例1-4是含有Ni、Si、Zn、Sn的铜合金所谓科森铜镍硅合金的例子。比
较例1-4中,将用于固溶化的加热工序的温度设为980℃,热处理条件设为400℃
×4h,进行金属间化合物的析出处理。该比较例1-4中,可抑制裂边的产生,且析
出物是微细的。因此,确保良好的弯曲加工性。然而,确认到拉伸弹性模量高达
131GPa。

比较例1-5的Mg的含量在第1实施方式中规定的范围内,但导电率及金属间
化合物的个数超出第1实施方式中规定的范围。确认到该比较例1-5的弯曲加工性
较差。根据推测,该弯曲加工性变差是由于粗大的金属间化合物成为裂纹的起点
而引起的。

与此相对,在本发明例1-1~1-10中,拉伸弹性模量均低至115GPa以下,且
弹性优异。并且,当将具有相同的组成且以不同的加工率制造的本发明例1-3、本
发明例1-8~1-10进行比较时,可确认能够通过提高加工率来提高0.2%屈服强度。

(实施例2)

除了制备成表3中示出的成分组成以外,通过与实施例1相同的方法制出铸
锭。此外,表3中示出的成分组成的剩余部分是铜及不可避免杂质。并且,除了
以表3中记载的条件进行加热工序、加工工序及热处理工序以外,通过与实施例1
相同的方法制作特性评价用条材。

通过与实施例1相同的方法对特性评价用条材的特性进行评价。

表3、表4示出制造条件及评价结果。并且,作为上述组织观察的一例将本
发明例2-6及比较例2-7的SEM观察照片分别示于图5、图6中。

此外,表4中记载的导电率上限为通过以下式计算出的值,式中的A表示
Mg的含量(原子%),B表示Zn的含量(原子%)。

(导电率上限)={1.7241/(X+Y+1.7)}×100

X=-0.0347×A2+0.6569×A

Y=-0.0041×B2+0.2503×B



比较例2-1、比较例2-2的Mg的含量及Zn的含量低于第2实施方式中规定
的范围,拉伸弹性模量示出高达127GPa、126GPa的值。

比较例2-3~2-5的Zn的含量高于第2实施方式中规定的范围。并且,比较
例2-6的Mg的含量高于第2实施方式中规定的范围。这些比较例2-3~2-6中,在
冷轧时产生较大的裂边,无法实施以后的特性评价。

比较例2-7的Mg的含量及Zn的含量在第2实施方式中规定的范围内,但导
电率及金属间化合物的个数超出第2实施方式中规定的范围。确认到该比较例2-7
的弯曲加工性较差。根据推测,该弯曲加工性变差是由于粗大的金属间化合物成
为裂纹的起点而引起的。

比较例2-8是含有Ni、Si、Zn、Sn的铜合金所谓科森铜镍硅合金的例子。比
较例2-8中,将用于固溶化的加热工序的温度设为980℃,热处理条件设为400℃
×4h,进行金属间化合物的析出处理。该比较例2-8中,可抑制裂边的产生,且析
出物是微细的。因此,确保良好的弯曲加工性。然而,确认到拉伸弹性模量高达
131GPa。

与此相对,在本发明例2-1~2-12中,拉伸弹性模量均低至112GPa以下,且
弹性优异。并且,当将具有相同的组成且以不同的加工率制造的本发明例2-6、本
发明例2-10~2-12进行比较时,可确认能够通过提高加工率来提高0.2%屈服强度。

从以上确认到,根据本发明例,能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服
强度、高导电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组
件的电子器件用铜合金。

产业上的可利用性

本实施方式的电子器件用铜合金具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电
性及优异的弯曲加工性。因此优选适应于端子、连接器及继电器等电子电气组件。

电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材.pdf_第1页
第1页 / 共31页
电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材.pdf_第2页
第2页 / 共31页
电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材.pdf_第3页
第3页 / 共31页
点击查看更多>>
资源描述

《电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材.pdf(31页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102822363 A(43)申请公布日 2012.12.12CN102822363A*CN102822363A*(21)申请号 201180018491.7(22)申请日 2011.05.132010-112265 2010.05.14 JP2010-112266 2010.05.14 JPC22C 9/00(2006.01)C22F 1/08(2006.01)H01B 1/02(2006.01)C22F 1/00(2006.01)C22C 9/04(2006.01)C22F 1/02(2006.01)(71)申请人三菱综合材料株式会社地址日本东京(72)发明人伊藤。

2、优树 牧一诚(74)专利代理机构北京德琦知识产权代理有限公司 11018代理人康泉 王珍仙(54) 发明名称电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材(57) 摘要本发明提供一种电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。该电子器件用铜合金的一种形态包括Cu和Mg的二元系合金,该二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%时,导电率(%IACS)在以下范围内,1.7241/(-0.0347A2+0.6569A+1.7)100。该电子器件用铜合金的另一形态包括Cu、Mg及Zn的。

3、三元系合金,该三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率(%IACS)在以下范围内,1.7241/(X+Y+1.7)100,X=-0.0347A2+0.6569A,Y=-0.0041B2+0.2503B。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.10.11(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2011/061036 2011.05.13(87)PCT申请的公布数据WO2011/142450 JA 2011.11.17(51。

4、)Int.Cl.权利要求书2页 说明书22页 附图6页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 22 页 附图 6 页1/2页21.一种电子器件用铜合金,其特征在于,该电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%时,导电率在以下范围内,1.7241/(-0.0347A2+0.6569A+1.7)100,其中导电率的单位为%IACS。2.一种电子器件用铜合金,其特征在于,该电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系合金以3.。

5、3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。3.一种电子器件用铜合金,其特征在于,该电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%时,导电率在以下范围内,1.7241/(-0.0347A2+0.6569A+1.7)100,其中导电率的单位为%IACS,粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。4.如权利要求13中任一项所述的电子器件用铜合金,其特征在于,拉伸弹性模量E。

6、为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2为400MPa以上。5.一种如权利要求13中任一项所述的电子器件用铜合金的制造方法,其特征在于,该制造方法具备:加热工序,将包括Cu和Mg的二元系合金的铜原材料加热至500以上900以下的温度;骤冷工序,以200/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200以下的温度;及加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工,所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。6.一种电子器件用铜合金轧材,其特征在于,该电子器件用铜合金轧材由权利要求4所述的电子器件用铜合金构成。7.如权利要求6所述的电子器件用铜合。

7、金轧材,其特征在于,该电子器件用铜合金轧材用作构成端子、连接器或继电器的铜原材料。8.一种电子器件用铜合金,其特征在于,该电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,权 利 要 求 书CN 102822363 A2/2页3当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率在以下范围内,1.7241/(X+Y+1.7)100X=-0.0347A2+0.6569AY=-0.0041B2+0.2503B,其中导电率的单位为%IACS。9.一种电子。

8、器件用铜合金,其特征在于,该电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。10.一种电子器件用铜合金,其特征在于,该电子器件用铜合金包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率在以下范围内,1.724。

9、1/(X+Y+1.7)100X=-0.0347A2+0.6569AY=-0.0041B2+0.2503B,其中导电率的单位为%IACS,粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。11.如权利要求810中任一项所述的电子器件用铜合金,其特征在于,拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2为400MPa以上。12.一种如权利要求810中任一项所述的电子器件用铜合金的制造方法,其特征在于,该制造方法具备:加热工序,将包括Cu、Mg及Zn的三元系合金的铜原材料加热至500以上900以下的温度;骤冷工序,以200/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200以下的。

10、温度;及加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。13.一种电子器件用铜合金轧材,其特征在于,该电子器件用铜合金轧材由权利要求11所述的电子器件用铜合金构成。14.如权利要求13所述的电子器件用铜合金轧材,其特征在于,该电子器件用铜合金轧材用作构成端子、连接器或继电器的铜原材料。权 利 要 求 书CN 102822363 A1/22页4电子器件用铜合金、 电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材技术领域0001 本发明涉及一种适于例如端子、连接。

11、器及继电器等电子电气组件的电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。0002 本申请基于2010年5月14日申请的日本专利申请2010-112265号及2010年5月14日申请的日本专利申请2010-112266号要求优先权,并在此援引其内容。背景技术0003 以往,随着电子器件或电气器件等的小型化,谋求用于这些电子器件或电气器件等的端子、连接器及继电器等电子电气组件的小型化及薄壁化。为此,要求弹性、强度、导电率优异的铜合金作为构成电子电气组件的材料。尤其如非专利文献1中记载,作为用作端子、连接器及继电器等电子电气组件的铜合金,希望屈服强度较高且拉伸弹性模量较低的材料。

12、。0004 作为弹性、强度、导电率优异的铜合金,例如在专利文献1中提供了一种含有Be的Cu-Be合金。该Cu-Be合金为析出固化型高强度合金,通过使CuBe时效析出于母相中,从而在不致使导电率下降的情况下提高强度。0005 然而,该Cu-Be合金由于含有高价元素Be,因此原料成本非常高。并且,在制造Cu-Be合金时,产生具有毒性的Be氧化物。因此,需要将制造设备设为特殊结构,并严格管理Be氧化物,以免在制造工序中Be氧化物误放出至外部。这样,Cu-Be合金存在原料成本及制造成本均较高且非常昂贵之类的问题。并且,如前所述,由于含有有害元素Be,因此从环境对策方面也敬而远之。0006 作为能够代替。

13、Cu-Be合金的材料,例如在专利文献2中提供了一种Cu-Ni-Si系合金(所谓科森铜镍硅合金)。该科森铜镍硅合金为分散有Ni2Si析出物的析出固化型合金,具有比较高的导电率和强度及应力松弛特性。因此,科森铜镍硅合金多用于汽车用端子或信号系统小型端子等用途,近年来积极进行开发。0007 并且,作为其他合金,开发了非专利文献2中记载的Cu-Mg合金或专利文献3中记载的Cu-Mg-Zn-B合金等。0008 这些Cu-Mg系合金中,如从图1所示的Cu-Mg系状态图可知,当Mg的含量为3.3原子%以上时,能够通过进行固溶化处理(500900)和析出处理来析出包括Cu和Mg的金属间化合物。即,在这些Cu-。

14、Mg系合金中,也能够与上述的科森铜镍硅合金相同地通过析出固化来具有比较高的导电率和强度。0009 然而,在专利文献2中公开的科森铜镍硅合金中,拉伸弹性模量为125135GPa,比较高。其中,在具有推压阴模端子的弹簧接触部来插入插片的结构的连接器中,当构成连接器的材料的拉伸弹性模量较高时,插入时的接触压力变动剧烈,且容易超出弹性界限而有可能塑性变形,因此不优选。0010 并且,在非专利文献2及专利文献3中记载的Cu-Mg系合金中,与科森铜镍硅合金说 明 书CN 102822363 A2/22页5相同地析出金属间化合物,因此存在拉伸弹性模量较高的倾向,如上所述作为连接器不优选。0011 而且,由于。

15、在母相中分散有大量粗大的金属间化合物,因此在弯曲加工时这些金属间化合物成为起点而容易产生裂纹等。从而,存在无法成型复杂形状的连接器之类的问题。0012 专利文献1:日本专利公开平04-268033号公报0013 专利文献2:日本专利公开平11-036055号公报0014 专利文献3:日本专利公开平07-018354号公报0015 非专利文献1:野村幸矢,“用高性能銅合金条技術動向当社開発戦略(连接器用高性能铜合金条的技术动向与本公司的开发战略)”,Kobe Steel Engineering Reports Vol.54No.1(2004)p.2-80016 非专利文献2:掘茂德,另外2名,“。

16、Cu-Mg合金粒界型析出(Cu-Mg合金中的粒界型析出)”,Journal of the Japan Copper and Brass Research Association Vol.19(1980)p.115-124发明内容0017 本发明鉴于前述的情况而完成,其目的在于提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组件的电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子器件用铜合金轧材。0018 为了解决该课题,本发明人等进行了深入研究,结果了解到:通过将Cu-Mg合金进行固溶化之后进行骤冷来制作的Cu-Mg过饱和固溶体的加工固化型。

17、铜合金具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性。0019 同样道理,还了解到:通过将Cu-Mg-Zn合金进行固溶化之后进行骤冷来制作的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体的加工固化型铜合金具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性。0020 本发明根据这种见解而完成,具有以下特征。0021 本发明的电子器件用铜合金的第1形态包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,0022 当Mg的含量为A原子%时,导电率在以下范围内。0023 1.7241/(-0.0347A2+0.6569A+1.。

18、7)1000024 其中导电率的单位为%IACS。0025 本发明的电子器件用铜合金的第2形态包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,0026 粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。0027 本发明的电子器件用铜合金的第3形态包括Cu和Mg的二元系合金,所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,说 明 书CN 102822363 A3/22页60028 当Mg的含量为A原子%时,导电率在以下范围内,0029 1.7241/(-0.0。

19、347A2+0.6569A+1.7)1000030 其中导电率的单位为%IACS,0031 并且,粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。0032 电子器件用铜合金的第1形态由于具有前述特征,因此其为Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg过饱和固溶体。0033 电子器件用铜合金的第2形态由于具有前述特征,因此其为抑制金属间化合物的析出且Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg过饱和固溶体。0034 电子器件用铜合金的第3形态由于具有第1形态、第2形态这两者的特征,因此其为Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg过饱和固溶体。0035 由这种Cu-Mg过饱和固溶体构成的铜合。

20、金中,拉伸弹性模量趋于变低。因此,当所述铜合金例如适用于推压阴模端子的弹簧接触部来插入插片的连接器等中时,可抑制插入时的接触压力变动。并且,由于弹性界限较广,因此不会轻易塑性变形。从而,电子器件用铜合金的第1第3形态尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。0036 并且,由于Mg过饱和固溶,因此母相中不会有大量的成为裂纹的起点的粗大的金属间化合物分散,可得到优异的弯曲加工性。从而,能够使用电子器件用铜合金的第1第3形态中的任一形态来成型端子、连接器及继电器等复杂形状的电子电气组件等。0037 由于过饱和固溶Mg,因此能够通过加工固化来提高强度。0038 并且,由于包括Cu和Mg的二元系合金。

21、,该二元系合金包括Cu、Mg及不可避免杂质,因此可抑制因其他元素而导致导电率下降,从而导电率较高。0039 此外,利用场发射型扫描电子显微镜,以倍率:5万倍、视场:约4.8m2的条件观察10个视场来计算粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数。0040 金属间化合物的粒径取金属间化合物的长径和短径的平均值。此外,长径为在中途不与粒界接触的条件下在粒内能够引出的最长直线的长度,短径为在与长径正交的方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的最长直线的长度。0041 电子器件用铜合金的第1第3形态中,拉伸弹性模量E可以为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2可以为400MPa以上。0042 这时。

22、,弹性能量系数(0.22/2E)增高,不会轻易塑性变形,因此尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。0043 本发明的电子器件用铜合金的制造方法的第1形态是制造上述电子器件用铜合金的第1第3形态中的任一形态的方法。电子器件用铜合金的制造方法的第1形态具备:加热工序,将包括Cu和Mg的二元系合金的铜原材料加热至500以上900以下的温度;骤冷工序,以200/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200以下的温度;及加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工。所述二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。0044 根据该电子器件用铜合金的。

23、制造方法的第1形态,能够通过所述加热工序的条件进行Mg的固溶化。当加热温度小于500时,固溶化不彻底而有可能在母相中残留大量金属间化合物。当加热温度超过900时,铜原材料的一部分成为液相而有可能导致组织或表面状态不均匀。因此,将加热温度设定为500以上900以下的范围。说 明 书CN 102822363 A4/22页70045 通过所述骤冷工序的条件,能够抑制在冷却过程中析出金属间化合物,并能够将铜原材料作为Cu-Mg过饱和固溶体。0046 通过所述加工工序,能够实现通过加工固化的强度提高。加工方法没有特别限定。例如,最终形态为板或条时,可采用轧制。当最终形态为线或棒时,可采用拉丝或挤压。当最。

24、终形态为块状时,可采用锻造或冲压。加工温度也没有特别限定,但优选在成为冷加工或温加工环境的-200200的范围内,以免发生析出。适当选择加工率,以便接近最终形状,但考虑加工固化时,加工率优选20%以上,更优选30%以上。0047 此外,可以在加工工序之后进行所谓的低温退火。通过该低温退火,能够进一步提高力学特性。0048 本发明的电子器件用铜合金轧材的第1形态由上述的电子器件用铜合金的第1第3形态中的任一形态构成,拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2为400MPa以上。0049 根据该电子器件用铜合金轧材的第1形态,弹性能量系数(0.22/2E)较高,不会轻易塑性变形。00。

25、50 上述的电子器件用铜合金轧材的第1形态可以用作构成端子、连接器或继电器的铜原材料。0051 本发明的电子器件用铜合金的第4形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,0052 当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率在以下范围内。0053 1.7241/(X+Y+1.7)1000054 X=-0.0347A2+0.6569A0055 Y=-0.0041B2+0.2503B0056 其中导电率的单位为%IACS。0057 本发明的电子器件用。

26、铜合金的第5形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,0058 粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。0059 本发明的电子器件用铜合金的第6形态包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质,0060 当Mg的含量为A原子%,Zn的含量为B原子%时,导电率在以下范围内,0061 1.7241/(X+Y。

27、+1.7)1000062 X=-0.0347A2+0.6569A0063 Y=-0.0041B2+0.2503B0064 其中导电率的单位为%IACS,0065 并且,粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。0066 电子器件用铜合金的第4形态由于具有前述特征,因此其为Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。说 明 书CN 102822363 A5/22页80067 电子器件用铜合金的第5形态由于具有前述特征,因此其为抑制金属间化合物的析出且Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。0068 电子器件用铜合金的第6形态由于具有第4形态和。

28、第5形态这两者的特征,因此其为Mg以过饱和形态固溶于母相中的Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。0069 由这种Cu-Mg-Zn过饱和固溶体构成的铜合金中,拉伸弹性模量趋于变低。因此,当所述铜合金例如适用于推压阴模端子的弹簧接触部来插入插片的连接器等时,可抑制插入时的接触压力变动。并且,由于弹性界限较广,因此不会轻易塑性变形。从而,电子器件用铜合金的第4第6形态尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。0070 并且,由于Mg过饱和固溶,因此母相中不会有大量的成为裂纹的起点的粗大的金属间化合物分散,可得到优异的弯曲加工性。从而,能够使用电子器件用铜合金的第4第6形态中的任一形态来成型端子、连接器及。

29、继电器等复杂形状的电子电气组件等。0071 由于过饱和固溶Mg,因此能够通过加工固化来提高强度。0072 并且,将Zn固溶于固溶有Mg的铜合金中时,在不会导致拉伸弹性模量的上升的情况下大幅提高强度。0073 另外,由于包括Cu、Mg及Zn的三元系合金,该三元系合金包括Cu、Mg、Zn及不可避免杂质,因此可抑制因其他元素而导致导电率下降,导电率较增高。0074 此外,利用场发射型扫描电子显微镜,以倍率:5万倍、视场:约4.8m2的条件观察10个视场来计算粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数。0075 金属间化合物的粒径取金属间化合物的长径和短径的平均值。此外,长径为在中途不与粒界接触的条件。

30、下在粒内能够引出的最长直线的长度,短径为在与长径正交的方向上在中途不与粒界接触的条件下能够引出的最长直线的长度。0076 电子器件用铜合金的第4第6形态中,拉伸弹性模量E可以为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2可以为400MPa以上。0077 这时,弹性能量系数(0.22/2E)增高,不会轻易塑性变形,因此尤其适于端子、连接器及继电器等电子电气组件。0078 本发明的电子器件用铜合金的制造方法的第2形态是制造上述电子器件用铜合金的第4第6形态中的任一形态的方法。电子器件用铜合金的制造方法的第2形态具备:加热工序,将包括Cu、Mg及Zn的三元系合金的铜原材料加热至500以上900以下的温度。

31、;骤冷工序,以200/min以上的冷却速度将加热的所述铜原材料冷却至200以下的温度;及加工工序,对骤冷的所述铜原材料进行加工。所述三元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,以0.1原子%以上10原子%以下的范围包含Zn,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。0079 根据该电子器件用铜合金的制造方法的第2形态,能够通过所述加热工序的条件进行Mg及Zn的固溶化。当加热温度小于500时,固溶化不彻底而有可能在母相中残留大量金属间化合物。当加热温度超过900时,铜原材料的一部分成为液相而有可能导致组织或表面状态不均匀。因此,将加热温度设定为500以上900以下的范围。0080 通过所。

32、述骤冷工序的条件,能够抑制在冷却过程中析出金属间化合物,并能够将铜原材料作为Cu-Mg-Zn过饱和固溶体。0081 通过所述加工工序,能够实现通过加工固化的强度提高。加工方法没有特别限定。说 明 书CN 102822363 A6/22页9例如,最终形态为板或条时,可采用轧制。当最终形态为线或棒时,可采用拉丝或挤压。当最终形态为块状时,可采用锻造或冲压。加工温度也没有特别限定,但优选在成为冷加工或温加工环境的-200200的范围内,以免发生析出。适当选择加工率,以便接近最终形状,但考虑加工固化时,加工率优选20%以上,更优选30%以上。0082 此外,可以在加工工序之后进行所谓的低温退火。通过该。

33、低温退火,能够进一步提高力学特性。0083 本发明的电子器件用铜合金轧材的第2形态由上述的电子器件用铜合金的第4第6形态中的任一形态构成,拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2为400MPa以上。0084 根据该电子器件用铜合金轧材的第2形态,弹性能量系数(0.22/2E)较高,不会轻易塑性变形。0085 上述的电子器件用铜合金轧材的第2形态可以用作构成端子、连接器或继电器的铜原材料。0086 根据本发明的实施方式,能够提供一种具有低拉伸弹性模量、高屈服强度、高导电性及优异的弯曲加工性且适于端子、连接器及继电器等电子电气组件的电子器件用铜合金、电子器件用铜合金的制造方法及电子。

34、器件用铜合金轧材。附图说明0087 图1是Cu-Mg合金相图。0088 图2是本实施方式的电子器件用铜合金的制造方法的流程图。0089 图3是通过扫描电子显微镜观察的本发明例1-3的照片,(a)是10,000倍倍率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。0090 图4是通过扫描电子显微镜观察的比较例1-5的照片,(a)是10,000倍倍率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。0091 图5是通过扫描电子显微镜观察的本发明例2-6的照片,(a)是10,000倍倍率的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。0092 图6是通过扫描电子显微镜观察的比较例2-7的照片,(a)是10,000倍倍率。

35、的照片,(b)是50,000倍倍率的照片。0093 符号说明0094 SO2-加热工序,SO3-骤冷工序,SO4-加工工序。具体实施方式0095 以下,对作为本发明的一实施方式的电子器件用铜合金进行说明。0096 (第1实施方式)0097 本实施方式的电子器件用铜合金包括Cu和Mg的二元系合金,该二元系合金以3.3原子%以上6.9原子%以下的范围包含Mg,剩余部分只包括Cu及不可避免杂质。0098 当Mg的含量为A原子%时,导电率(%IACS)在以下范围内,0099 1.7241/(-0.0347A2+0.6569A+1.7)100。0100 通过利用扫描电子显微镜进行观察来测定的粒径为0.1。

36、m以上的金属间化合物说 明 书CN 102822363 A7/22页10的平均个数为1个/m2以下。0101 该电子器件用铜合金的拉伸弹性模量E为125GPa以下,0.2%屈服强度0.2为400MPa以上。0102 (组成)0103 Mg是具有在不致使导电率大幅下降的情况下提高强度的同时提升再结晶温度的作用效果的元素。并且,通过使Mg固溶于母相中,拉伸弹性模量被抑制得较低,且可得到优异的弯曲加工性。0104 其中,当Mg的含量小于3.3原子%时,无法充分得到其作用效果。另一方面,若Mg的含量超过6.9原子%,则在为了固溶化而进行热处理时,会残留以Cu和Mg为主成分的金属间化合物,在之后的加工等。

37、中有可能产生裂纹。0105 由于这种理由,将Mg的含量设定为3.3原子%以上6.9原子%以下。0106 若Mg的含量较少,则有时强度不会充分提高,且无法将拉伸弹性模量抑制得充分低。并且,Mg是活性元素,因此含有过量Mg时,在熔解铸造时有可能卷入与氧反应而生成的Mg氧化物(混入铜合金中)。从而,进一步优选将Mg的含量设为3.7原子%以上6.3原子%以下的范围。0107 此外,作为不可避免杂质,可以举出Sn、Fe、Co、Al、Ag、Mn、B、P、Ca、Sr、Ba、稀土元素、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li。

38、、Si、Ge、As、Sb、Ti、Tl、Pb、Bi、S、O、C、Ni、Be、N、H、Hg等。0108 稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的1种以上。0109 优选这些不可避免杂质的含量以总量计为0.3质量%以下。0110 (导电率)0111 在Cu和Mg的二元系合金中,当Mg的含量为A原子%时,导电率(%IACS)在以下范围内。0112 1.7241/(-0.0347A2+0.6569A+1.7)1000113 这时,几乎不存在以Cu和Mg为主成分的金属间化合物。0114 即,当导电率超过上述式右边的值时,存在大量以。

39、Cu和Mg为主成分的金属间化合物,且其尺寸也较大。因此,弯曲加工性大幅变差。并且,生成以Cu和Mg为主成分的金属间化合物,且Mg的固溶量较少,因此拉伸弹性模量也会上升。从而,调整制造条件,以便导电率在上述式的范围内。0115 为了可靠地得到上述作用效果,优选导电率(%IACS)在以下范围内。0116 1.7241/(-0.0292A2+0.6797A+1.7)1000117 这时,以Cu和Mg为主成分的金属间化合物的量更少,因此弯曲加工性进一步提高。0118 (组织)0119 本实施方式的电子器件用铜合金中,通过扫描电子显微镜观察来测定的粒径为0.1m以上的金属间化合物的平均个数为1个/m2以下。即,以Cu和Mg为主成分的金属间化合物几乎没有析出,Mg固溶于母相中。0120 当固溶化不彻底或者在固溶化之后析出金属间化合物时,存在大量尺寸较大的金说 明 书CN 102822363 A10。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 化学;冶金 > 冶金;黑色或有色金属合金;合金或有色金属的处理


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1