CN102105610A

CN102105610A - 铜合金板材及其制造方法

Info

Publication number: CN102105610A
Application number: CN2009801288776A
Authority: CN
Inventors: 金子洋; 广濑清慈; 佐藤浩二
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: EP2298945A1; JP4875768B2; EP2298945A4; EP2298945B1; US20110073221A1; CN102105610B; US8641838B2; WO2009148101A1; JPWO2009148101A1

Abstract

一种铜合金板材，具有如下组成：包含总量为0.5～5.0mass％的Ni和Co中的任意1种或2种，并包含0.3～1.5mass％的Si，并且剩余部分由铜及不可避免的杂质组成，在利用EBSD测定的晶体取向分析中，cube取向{001}<100>的面积率为5～50％。

Description

铜合金板材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种应用于电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料、继电器、开关及插座等的铜合金板材及其制造方法。

背景技术

用于引线框架、连接器、端子材料、继电器、开关及插座等电气电子设备用途的铜合金材料所要求的特性项有导电率、耐力(降伏应力)、张力强度、弯曲加工性及抗应力松弛特性。近年来，随着电气电子设备的小型化、轻量化、高功能化、高密度安装化及使用环境的高温化，该要求特性也正在变高。

目前，作为普通的电气电子设备用材料，除铁系材料外，磷青铜、丹铜及黄铜等的铜系材料也在被广泛使用。这些合金通过由Sn或Zn的固溶强化和轧制、拉丝等的冷加工的加工硬化的组合，提高了强度。在该方法中，导电率不足，此外，由于通过施加高的冷加工率来获得高强度，因而弯曲加工性及抗应力松弛特性不足。

作为代替上述方法的强化法，有在材料中使细微的第二相析出的析出强化。该强化方法由于具体在强度变高的同时还提高导电率的优点，所以在很多的合金系列中都采用。其中，在Cu中使Ni和Si的化合物微小地析出来强化的Cu-Ni-Si系合金(例如，作为CDA“Copper Development Association：铜发展协会”登记合金的C70250)具有其强化的能力高的优点并被广泛使用。此外，尤其用Co置换了Ni的一部分或全部的Cu-Ni-Co-Si系或Cu-Co-Si系合金具有比Cu-Ni-Si系导电率更高的优点，从而被用于一部分的用途中。不过，随着近来的电子设备、汽车所使用的部件的小型化，被使用的铜合金成为对更高强度的材料以更小半径施加弯曲加工的状态，从而强烈地需求弯曲加工性卓越的铜合金板材。虽然在现有的Cu-Ni-Co-Si系中，为了获得高强度，通过提高轧制加工率来获得了较大的加工硬化，但该方法如上所述会导致弯曲加工性恶化，未能兼顾高强度和良好的弯曲加工性。

针对所述提高弯曲加工性的要求，提出了若干通过控制晶体取向来解决的方案。在专利文献1中，发现Cu-Ni-Si系铜合金在晶粒直径和来自{311}、{220}、{200}面的X射线衍射强度满足一定条件的晶体取向的情况下具有优异的弯曲加工性。此外，在专利文献2中，发现Cu-Ni-Si系铜合金在来自{200}面及{220}面的X射线衍射强度满足一定条件的晶体取向的情况下具有优异的弯曲加工性。此外，在专利文献3中，发现Cu-Ni-Si系铜合金通过控制cube取向{100}<001>的比例而具有优异的弯曲加工性。

专利文献1：日本特开2006-009137号公报

专利文献2：日本特开2008-013836号公报

专利文献3：日本特开2006-283059号公报

发明内容

发明要解决的问题

不过，在专利文献1或专利文献2所记载的发明中，有关{200}、{220}及{311}等被限定的特定结晶面的集结的分析只不过是广阔的结晶面分布中的极小一部分的信息。而且，只不过是仅测定了板面方向的结晶面而已，关于哪个结晶面朝向轧制方向或板宽方向，并未披露。因此，基于专利文献1或专利文献2所记载的发明内容来控制弯曲加工性优异的集合组织，有时不够彻底，不够充分。此外，在专利文献3所记载的发明中，晶体取向的控制通过降低固溶化热处理后的轧制加工率来实现。

另一方面，随着近年来电气电子设备越来越小型化、高功能化、高密度封装化等，用于电气电子设备的铜合金材料也被要求具有比在上述各专利文献所记载的发明中所设想的弯曲加工性更高的弯曲加工性。

鉴于以上情况，本发明要解决的技术问题在于，提供一种弯曲加工性卓越、并具有卓越的强度的适于电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料等、以及汽车车载用等的连接器或端子材料、继电器、开关等的铜合金板材。

用于解决问题的手段

本申请发明人对适于电气电子部件用途的铜合金进行了研究，并在Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系的铜合金中，为了极大地提高弯曲加工性、强度、导电性、应力松弛特性，发现了cube取向集结比例以及尤其S取向的比例和弯曲加工性相关，并经专心研究最终完成了本发明。此外，在此基础上，还对在本合金系中具有不损害导电率及弯曲加工性、并提高强度及应力松弛特性的功能的添加元素进行了发明。此外，发明了用于实现上述那样的晶体取向的制造方法。

根据本发明，可提供以下手段：

(1)一种铜合金板材，其特征在于，具有如下组成：包含总量为0.5～5.0mass％的Ni和Co中的任意1种或2种，并包含0.3～1.5mass％的Si，并且剩余部分由铜及不可避免的杂质组成，在利用EBSD测定的晶体取向分析中，cube取向{001}<100>的面积率为5～50％；

(2)一种铜合金板材，其特征在于，具有如下组成：包含总量为0.5～5.0mass％的Ni和Co中的任意1种或2种，并包含0.3～1.5mass％的Si，并且剩余部分由铜及不可避免的杂质构成，在利用EBSD测定的晶体取向分析中，cube取向{001}<100>的面积率为5～50％，S取向{321}<346>的面积率为5～40％；

(3)根据上述(1)或(2)项所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金包含总量为0.005～1.0mass％的从由Sn、Zn、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、Ti、Zr及Hf组成的群中选择的至少一种；

(4)根据上述(1)至(3)项中任一项所述的铜合金板材，其特征在于，Cube取向{001}<100>的晶粒的平均晶粒直径为小于等于20μm；

(5)一种铜合金板材的制造方法，其特征在于，用于制造上述(1)至(4)项中任一项所述的铜合金板材，其中，成为所述铜合金板材的原料的铜合金原材料按铸造[工序1]、均质化热处理[工序2]、热加工[工序3]、水冷却[工序4]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]、热处理[工序7]、冷轧制[工序8]、中间固溶化热处理[工序9]、冷轧制[工序10]、时效析出热处理[工序11]、精加工冷轧制[工序12]以及调质退火[工序13]的顺序实施处理，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)与所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％；

(6)根据上述(5)所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，将所述时效析出热处理[工序11]作为最后工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)设为5～65％；

(7)根据上述(5)所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，实施所述时效析出热处理[工序11]作为所述中间固溶化热处理[工序9]的下一工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)设为5～65％；

(8)根据上述(5)所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，实施所述切削[工序5]作为所述热加工[工序3]的下一工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)与所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％；以及

(9)根据上述(5)所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，实施所述热加工[工序3]作为所述铸造[工序1]的下一工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)与所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％。

发明效果

根据本发明，能够提供强度、弯曲加工性、导电率、抗应力松弛特性的各特性优异的适于电气电子设备用途的铜合金板材。

本发明的上述以及其他的特征以及优点通过适当参考后附的附图阅读下述记载的内容将会更加清楚。

附图说明

图1A、图1B是应力松弛特性的试验方法的说明图，其中，图1A示出了热处理前的状态，图1B示出了热处理后的状态。

图2是基于JCBA T309：2001(临时)的应力松弛试验方法的说明图。

附图标记说明

1施加了初始应力时的试片

2除去负荷后的试片

3未加载应力时的试片

4试验台

11试片(卸载时)

12试片夹具

13基准面

14用于加载挠曲的螺钉

15试片(加载挠曲时)

具体实施方式

对本发明的铜合金板材的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明中的“板材”也包括“条材”。

在本发明中，通过控制向铜(Cu)中添加的镍(Ni)、钴(Co)和硅(Si)各自的添加量，能够使Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si的化合物析出(沉淀)，从而提高铜合金的强度。本发明中的铜合金包含总量为0.5～5.0mass％、优选为1.0～4.0mass％、进一步优选为1.5～3.5mass％的Ni和Co。既可以只含有Ni和Co中的任一种，也可以含有Ni和Co两种。Ni的含量优选为0.5～4.0mass％，进一步优选为1.0～4.0mass，Co的含量优选为0.5～2.0mass％，进一步优选为0.6～1.7mass。此外，本发明中的铜合金包含0.3～1.5mass％、优选为0.4～1.2mass％、进一步优选为0.5～1.0mass的Si。如果Ni、Co、Si的添加量过多，就会导致导电率下降，此外，如果过少时，则强度就不够。

为了改进铜合金板材的弯曲加工性，本申请发明人对在弯曲加工部所产生的裂纹的产生原因进行了调查。其结果，确认了原因是：塑性变形局部扩大，从而形成剪切变形带，并由于局部的加工硬化而引起了微孔的生成和联结，从而达到成形极限。作为其对策，认识到提高在弯曲变形中难引起加工硬化的晶体取向的比例是有效果的。也就是说，发明了在cube取向{001}<100>的面积率为5％～50％时显示出良好的弯曲加工性。如果cube取向的面积率少于5％，则其效果不够。此外，如想要比50％更高，则必须以低加工率进行再结晶处理后的冷轧加工，强度明显降低，所以不优选。此外，如果高于50％，应力松弛特性也会下降，所以不优选。优选的范围为7～47％，进一步优选为10～45％。

另外，本说明书中的晶体取向的表示方法采用材料的轧制方向(RD)取X轴、板宽方向(TD)取Y轴、轧制法线方向(ND)取Z轴的直角坐标系，材料中的各区域使用与Z轴垂直的(与轧制面平行的)晶体面的指数(hkl)和与X轴平行的晶向的指数[u v w]以(h k l)[u v w]的形成表示。此外，象(132)[6-43]和(231)[3-46]等那样，关于在铜合金的立方晶体的对称性基础上等效的取向，使用表示族系的括号符号，表示为{h k l}<u v w>。cube取向以{001}<100>的指数表示，S取向以{321}<346>的指数表示。

此外，在上述范围的cube取向基础上，优选存在5～40％的范围的S取向{321}<346>，因为这有利于改善弯曲加工性。S取向{321}<346>的面积率进一步优选为7％～37％，更优选为10％～35％。除cube取向和S取向之外，还会产生Copper取向{121}<1-11>、D取向{4114}<11-811>、Brass取向{110}<1-12>、Goss取向{110}<001>、R1取向{236}<385>等，但如果cube取向以5～50％的面积率、S取向以5～40％的面积率存在，则容许包含这些取向成分。

本发明中的上述晶向的分析利用了EBSD法。EBSD法是Electron Back-Scatter Diffraction(电子背散射分析)的缩写，是利用了在扫描电子显微镜(SEM)内向试料照射电子线时产生的菊池线反射电子衍射的晶向分析技术。对于包含200个以上晶粒的0.1微米见方的试料面积，以0.5微米等的步幅进行扫描，并分析了取向。测定面积及扫描步幅根据试料的晶粒的大小进行了调整。各取向的面积率是相对于整个测定面积的比例，所述整个测定面积是相对于cube取向{001}<100>及S取向{321}<346>的理想取向在±10°以内的面积。虽然在利用了EBSD法的取向分析中获得的信息包含电子线侵入到试料的直至几十nm深度处的取向信息，但由于相比于测定的面积很小，因此在本说明书中记为面积率。此外，从板的表层部分进行了测定。

在晶向的分析中，通过使用EBSD测定，与以往通过X射线衍射法对板面方向进行的特定原子面的集聚的测定很不同地能够以高分辨率获得三维方向的完整的晶向信息，因此关于控制弯曲加工性的晶向，可获得全新的信息。

接着，示出向本合金添加的副添加元素的效果。作为优选的副添加元素，可举出：Sn、Zn、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、Ti、Zr、以及Hf。这些元素的总量超过1mass％不优选，因为一旦超过1mass％，就会产生导电率下降的弊端。当添加副添加元素时，为了充分有效地利用添加效果、且不使导电率下降，副添加元素的总量需要为0.005～1.0mass％，优选为0.01mass％～0.9mass％，进一步优选为0.03mass％～0.8mass％。以下示出各元素的添加效果。

Mg、Sn、Zn通过添加到Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Co-Si系、Cu-Co-Si系铜合金中，提高抗应力松弛特性。与分别单独添加时相比，当同时添加时，通过协合效果，可进一步提高抗应力松弛特性。此外，有显著改善焊接脆化的效果。

如果添加Mn、Ag、B、P，则可提高热加工性，并且提高强度。

Cr、Fe、Ti、Zr、Hf以与作为主添加元素的Ni、Co及Si的化合物或单体的形式微小地析出，有助于析出硬化。此外，作为化合物，通过以50～500nm的大小析出，从而有抑制晶粒生长、使晶粒直径变微小的效果，并使弯曲加工性变良好。

此外，cube取向的晶粒的平均晶粒直径优选为小于等于20μm，进一步优选为小于等于17μm，更优选为15～3μm。通过将cube取向的晶粒的平均晶粒直径控制在上述的范围内，有减少在弯曲部表面上产生的折皱的效果，可实现更卓越的弯曲加工性。本发明中的cube取向的晶粒的平均晶粒直径是如下算出的值：在利用了上述EBSD法的取向分析中，只抽取示出cube取向的区域来测定晶粒直径，并计算作为平均值。另外，在此情况下，作为与cube取向邻接的cube取向的双晶取向的{221}<212>取向是包含在cube取向中进行了分析的值。

接着，对本发明铜合金板材的优选的制造条件进行说明。在现有的析出型铜合金的制造方法的一个示例中，铸造[工序1]铜合金原材料，获得铸块，将其进行均质化热处理[工序2]，并按热轧制等热加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]的顺序进行薄板化，在温度700～1020℃的温度范围内进行中间固溶化热处理[工序9]使溶质原子再溶解，然后通过时效析出热处理[工序11]和精加工冷轧[工序12]来满足需要的强度。在这一系列的工序中，材料的集合组织通过在中间固溶化热处理中引起的再结晶而被大致决定，并通过在精加工轧制中引起的旋转而最终被决定。

在本发明的铜合金板材的制造方法的优选实施方式中，通过在该中间固溶化热处理[工序9]之前增加在400℃～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行的热处理[工序7]、以及小于等于50％的加工率的冷轧制[工序8]，在中间固溶化热处理[工序9]中的再结晶集合组织中，cube取向的面积率增加。在这里，热处理[工序7]与中间固溶化热处理[工序9]相比较，以低温进行。在这里，在热处理[工序7]及中间固溶化热处理[工序9]中，优选低温时进行长时间的热处理，高温时进行短时间的热处理。

如果热处理[工序7]时的处理温度低于400℃，不再结晶的倾向增强，因此不优选。如果处理温度高于800℃，晶粒直径变粗大的倾向增强，因此不优选。因此，热处理[工序7]的处理温度优选450～750℃，进一步优选500～700℃。此外，热处理[工序7]的处理时间优选1分钟～10小时，进一步优选30分钟～4小时。在热处理[工序7]的温度和时间的关系中，温度450～750℃时的处理时间优选1分钟～10小时(低温时为长时间，高温时为短时间)，处理温度为500～700℃时的处理时间优选30分钟～4小时(低温时为长时间，高温时为短时间)。冷轧制[工序8]的加工率优选小于等于45％，进一步优选5～40％。此外，中间固溶化热处理[工序9]的处理温度优选750～1020℃，处理时间优选5秒～1小时。

此外，在中间固溶化热处理[工序9]后，实施冷轧制[工序10]、时效析出热处理[工序11]、精加工冷轧制[工序12]、以及调质退火[工序13]。在这里，优选以冷轧制[工序10]和精加工冷轧制[工序12]各自的加工率R1和R2的总和为5～65％的加工率进行。在5％以下的加工率下，加工硬化量少，强度不够，在65％以上的加工率下，在中间固溶化热处理中生成的cube取向区域因轧制而旋转到Copper取向、D取向、S取向、Brass取向等其他取向，从而cube取向的面积率下降，因此不优选。加工率R1和R2的总和进一步优选为10～50％。另外，如下计算加工率R1和R2。

R1(％)＝(t[9]-t[10])/t[9]×100

R2(％)＝(t[10]-t[12])/t[10]×100

在这里，t[9]、t[10]、t[12]分别为中间固溶化热处理[工序9]后、冷轧制[工序10]后、精加工冷轧制[工序12]后的板厚。

此外，对于上述提及的部分以外的部分，可与现有的制造方法中的工序同样地进行。

虽然本发明的铜合金板材优选通过上述实施方式的制造方法进行制造，但是只要可获得在EBSD测定中的结晶取向分析中cube取向{001}<100>的面积率为5～50％的铜合金板材，则上述[工序1]～[工序13]不局限于必须按照该顺序进行，虽然包含在上述的方法中，但是在上述[工序1]～[工序13]中，例如也可以通过如下这样组合的方法进行制造。

a.是如下方法：对成为铜合金板材的原料的铜合金原材料按铸造[工序1]、均质化热处理[工序2]、热加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]、热处理[工序7]、冷轧制[工序8]、中间固溶化热处理[工序9]、冷轧制[工序10]以及时效析出热处理[工序11]的顺序实施处理，其中，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，并且将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)设为5～65％。该方法可应用于对强度的要求不是很严格的情况。

b.是如下方法：对成为铜合金板材的原料的铜合金原材料按铸造[工序1]、均质化热处理[工序2]、热加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]、热处理[工序7]、冷轧制[工序8]、中间固溶化热处理[工序9]、时效析出热处理[工序11]、精加工冷轧制[工序12]以及调质退火[工序13]的顺序实施处理，其中，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，并且将所述精加工冷轧[工序12]中的加工率R2(％)设为5～65％。该方法与上述a.方法一样可应用于对强度的要求不是很严格的情况。

c.是如下方法：对成为铜合金板材的原料的铜合金原材料按铸造[工序1]、均质化热处理[工序2]、热加工[工序3]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]、热处理[工序7]、冷轧制[工序8]、中间固溶化热处理[工序9]、冷轧制[工序10]、时效析出热处理[工序11]、精加工冷轧制[工序12]、以及调质退火[工序13]的顺序实施处理，其中，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，并且将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)和所述精加工冷轧[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％。该方法可应用于热加工[工序3]结束时的温度为不需要水冷[工序4]的温度(例如，小于等于550℃)的情况。

d.是如下方法：成为铜合金板材的原料的铜合金原材料按铸造[工序1]、热加工[工序3]、水冷[工序4]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]、热处理[工序7]、冷轧制[工序8]、中间固溶化热处理[工序9]、冷轧制[工序10]、时效析出热处理[工序11]、精加工冷轧制[工序12]、以及调质退火[工序13]的顺序实施处理，其中，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)和所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％。该方法可应用于铸造[工序1]中的偏析状况轻微的情况、或者偏析状况不影响铜合金材料以及通过加工该铜合金材料而得的电气电子部件的情况。

本发明的铜合金板材能够通过满足上述内容，从而满足例如连接器用铜合金板材所要求的特性。尤其，通过本发明能够实现0.2％耐力大于等于600MPa、在弯曲加工性90°W弯曲试验中无裂纹，并以板厚分割可弯曲加工的最小弯曲半径的值为小于等于1、导电率大于等于35％IACS、抗应力松弛特性小于等于30％的良好特性。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行更加详细的说明，但本发明并不限定于这些。

(实施例1)

将下述合金通过高频溶解炉溶解，并将其以0.1～100℃/秒的冷却速度进行铸造[工序1]，从而得到了铸块，其中，所述合金通过如表1及表2的合金成分栏的组成所示那样调配元素以使至少包含总量为0.5～5.0mass％的选自Ni和Co中的1种或2种、包含0.3～1.5mass％的Si、并适当含有其他的添加元素而得，并且剩余部分由Cu和不可避免的杂质组成。在对该铸块以900～1020℃的温度进行3分钟至10小时的均质化热处理[工序2]后，进行热加工[工序3](在本实施例中，开始温度为900℃)，然后进行水淬(相当于水冷却[工序4])，并且为了除去氧化皮进行了切削[工序5]。之后，进行加工率80％至99.8％的冷轧制[工序6]、400℃～800℃的温度且5秒至20小时的范围内的热处理[工序7]、加工率为2％～50％的冷轧制[工序8]、750℃～1020℃的温度且5秒～1小时的中间固溶化热处理[工序9]、加工率为3％～35％的冷轧制[工序10]、400℃～700℃的温度且5分～10小时的时效析出热处理[工序11]、加工率为3％～25％的精加工冷轧制[工序12]、200℃～600℃的温度且5秒～10小时的调质退火[工序13]，制成了实施例1-1～1-19及比较例1-1～1-8的样品。在各热处理及轧制后，根据材料表面的氧化及粗糙度的状态进行酸洗或表面研磨，并根据形状通过张力校平器进行了矫正。

均质化热处理[工序2]的适宜的温度和时间根据合金的浓度及铸造时的冷却速度而不同。因此，采用了在铸块的微观组织中通过溶质元素的偏析可观察到的枝状组织在经过均质化热处理之后基本消失的温度和时间。

热加工[工序3]通过通常的塑性加工(轧制、挤出、抽拔等)对经均质化热处理后的材料进行。热加工开始时的温度设为600～1000℃的范围，以使材料不开裂。

此外，在均质化热处理[工序2]、热处理[工序7]、中间固溶化热处理[工序9]、时效析出热处理[工序11]、调质退火[工序13]的各工序中，优选低温时进行长时间的热处理，高温时进行短时间的热处理。低温且短时间的热处理具有难以显现出其效果的倾向，高温且长时间的热处理具有产生强度显著下降的弊端的倾向。

另外，下表中的比较例1-5、1-6是不进行上述工序中的热处理[工序7]和冷轧制[工序8]而制造的。比较例1-7、1-8不进行上述工序中的冷轧制[工序10]，并以3％的加工率进行了精加工轧制[工序12]。

对于该样品，调查了下述特性。在这里，样品的厚度设为0.15mm。在表1中示出本发明例的结果，在表2中示出比较例的结果。

a.cube取向和S取向的面积率：

通过EBSD法，在测定面积为0.04～4mm²、扫描步幅为0.5～1μm的条件下进行了测定。测定面积以包含200以上个晶粒为基准进行了调整。扫描步幅根据晶粒直径进行调整，在平均晶粒直径为小于等于15μm时，以0.5μm步幅进行，在小于等于30μm时以1μm步幅进行。电子线将来自扫描电子显微镜的W灯丝的热电子作为发生源。

b.弯曲加工性：

与轧制方向垂直地切出宽度10mm、长度35mm的样品，将对该样品以使弯曲的轴与轧制方向垂直的方式进行了W弯曲而得的样品作为GW(Good Way)，将以使弯曲的轴与轧制方向平行的方式进行W弯曲而得的样品设为BW(Bad Way)，用50倍的光学显微镜观察弯曲部，调查了有无裂纹。将无裂纹的判定为O，将有裂纹的判定为×。各弯曲部的弯曲角度设为90°，各弯曲部的内侧半径设为0.15mm。

c.0.2％耐力[YS]：

以JIS Z2241为准测定3条从轧制平行方向切出的JIS Z2201-13B号的试片，并示出了其平均值。

d：导电率[EC]：

在保持为20℃(±0.5℃)的恒温槽中，通过四端子法测定电阻率，并算出了导电率。另外，端子间距离设为100mm。

e：应力松弛率[SR]：

以旧日本电子材料工业会标准规格(EMAS-3003)为标准，如以下所示，在150℃×1000小时的条件下进行了测定。通过悬臂法加载了耐力的80％的初始应力。

图1A、图1B是应力松弛特性的试验方法的说明图，图1A是热处理前的状态，图1B是热处理后的状态。如图1A所示，对在试验台4上以悬臂保持的试片1施加耐力的80％的初始应力时的试片1的位置离基准有δ₀的距离。将其在150℃的恒温槽中保持1000小时，除去负荷后的试片2的位置如图1(b)所示离基准有H_t的距离。附图标记3是无负荷时的试片，其位置离基准有H₁的距离。根据该关系，应力松弛率(％)算出为(H_t-H₁)/δ₀×100。

另外，作为同样的试验方法，也可以采用以下的方法：作为日本展铜协会(JCBA：Japan Copper and Brass Association：日本铜及黄铜协会)的技术标准方案的“JCBAT309：2001(临时)；基于铜及铜合金薄板条的弯曲的应力松弛试验方法”；作为美国材料试验协会(ASTM：American Society for Testing and Materials：美国测试和材料协会)的试验方法的“ASTM E328；Standard Test Methods for Stress Relaxation Tests for Materials and Structures：材料和结构的应力松弛试验的标准试验方法”等。

图2是基于上述的JCBA T309：2001(临时)并利用了下方挠曲悬臂螺旋式的挠曲变位负荷用试验夹具的应力松弛试验方法的说明图。该试验方法的原理与使用图1的试验台的试验方法相同，因此应力松弛率的值也为基本相同的值。

在该试验方法中，首先，将试片11安装在试验夹具(试验装置)12上，在室温下赋予预定的变位，保持30秒后除去负荷，并将试验夹具12的底面作为基准面13，测定了该面13与试片11弯曲负荷点的距离并作为H₁。在经过预定时间后，从恒温槽或加热炉中在常温下取出试验夹具12，松开用于加载挠曲的螺钉14以卸载。在将试片11冷却到常温后，测定基准面13和试片11的挠曲负荷点之间的距离H_t。测定后，再赋予挠曲变位。另外，在图中，附图标记11表示卸载时的试片，附图标记15表示加载挠曲时的试片。通过以下的公式求出永久挠曲变位δ_t。

δ_t＝H_i-H_t

根据该关系，计算出应力松弛率(％)为δ_t/δ₀×100。

另外，δ₀在获得预定应力所需的试片的初始挠曲变位下，通过用以下公式来计算。

δ₀＝σl_s ²/1.5Eh

在这里，σ：试片的表面最大应力(N/mm²)；h：板厚(mm)、E：挠曲系数(N/mm²)、l_s：跨度(mm)。

f.cube取向的晶粒的平均晶粒直径[cube粒的GS]：

在通过EBSD的取向分析中，提取相对于cube取向在±10°以内的取向区域，测定大于等于20个的晶粒并算出了平均。另外，这时，cube取向的晶粒内部以及邻接的{221}<212>取向为cube取向的双晶取向，也将其被包含在cube取向中进行了分析。

表1

表2

如表1所示，本发明例1-1～本发明例1-19弯曲加工性、耐力、导电率、抗应力松弛特性都卓越。不过，如表2所示，当不满足本发明的规定时，得到了特性恶化的结果。也就是说，比较例1-1由于Ni和Co的总量少有助于析出硬化的析出物的密度下降，从而强度不好。此外，不与Ni或Co形成化合物的Si在金属组织中过剩地固溶，从而导电率不好。比较例1-2由于Ni和Co的总量过多而导电率差。比较例1-3由于Si较少而强度差。比较例1-4由于Si过多而导电率差。比较例1-5和比较例1-6由于cube取向的比例少而弯曲加工性差。比较例1-7和比较例1-8由于提高cube取向的比例而再结晶后的轧制加工率低，其结果，强度差。

(实施例2)

在表3的合金成分栏所示的组成中，对于剩余部分由Cu和不可避免的杂物组成的铜合金，与实施例1同样地制造本发明例2-1～2-17以及比较例2-1～2-3的铜合金板材的样品，并与实施例1同样地调查了特性。在表3中示出其结果。

表3

如表3所示，本发明例2-1～本发明例2-17弯曲加工性、耐力、导电率、抗应力松弛特性都卓越。不过，当不满足本发明的规定时，特性不好。也就是说，比较例2-1、2-2、2-3由于其他元素的添加量过多而导电率差。

(实施例3)

对于与表3的本发明例2-11相同组成的铜合金，除用表4所示的热处理[工序7]的温度和时间、冷轧制[工序8]的加工率、冷轧制[工序10]和精加工冷轧制[工序12]各自的加工率R1和R2的条件进行处理之外，与实施例1同样地制造本发明例3-1～3-12及比较例3-1～3-10的铜合金板材的样品，并与实施例1同样地调查了特性。在表4中示出其结果。另外，在表4中，将“[工序8]”等简单得记为“[8]”，“精加工冷轧制[工序12]”简单得记为“冷轧制[12]”。

表4

如表4所示，本发明例3-1至本发明例3-12弯曲加工性、耐力、导电率、抗应力松弛特性都卓越。不过，当不满足本发明的规定时，特性不好。也就是说，因为比较例3-1的热处理[工序7]的温度过低、比较例3-2的热处理[工序7]的温度过高、比较例3-3未进行热处理[工序7]、比较例3-4的热处理[工序7]的时间过长，所以各自的cube取向的面积率下降，弯曲加工性恶化。因为比较例3-5未进行冷轧制[工序8]、比较例3-6的冷轧制[工序8]的加工率过高，所以各自的cube取向的面积率下降，弯曲加工性恶化。因为比较例3-7和比较例3-8的加工率R1和R2的总和低，因此强度恶化。因为比较例3-9和比较例3-10的加工率R1和R2的总和高，因此cube取向的面积率下降，弯曲加工性恶化。

(实施例4)

关于与表3的本发明例2-13相同组成的铜合金，示出将最后工序设为时效热处理[工序11]时的例子。除用表5所示的热处理[工序7]的温度和时间、冷轧制[工序8]的加工率、冷轧制[工序10]的加工率R1的条件进行处理之外，与实施例1同样地制造本发明例4-1～4-2的铜合金板材的样品，并与实施例1同样地调查了特性。在表5中示出其结果。另外，在表5中，将“[工序8]”等简单记为“[8]”，“精加工冷轧[工序12]”简单记为“冷轧制[12]”。

(实施例5)

关于与表3的本发明例2-13相同组成的铜合金，示出作为中间固溶化热处理[工序9]的下一工序而实施了时效析出热处理[工序11]时的例子。除用表5所示的热处理[工序7]的温度和时间、冷轧制[工序8]的加工率、精加工冷轧制[工序12]的加工率R2的条件进行处理之外，与实施例1同样地制造本发明例5-1～5-2的铜合金板材的样品，并与实施例1同样地调查了特性。在表5中示出其结果。

(实施例6)

关于与表3的本发明例2-11相同组成的铜合金，示出作为热加工[工序3]的下一工序而实施了切削[工序5]时的例子。除用表5所示的热处理[工序7]的温度和时间、冷轧制[工序8]的加工率、冷轧制[工序10]和精加工冷轧制[工序12]各自的加工率R1和R2的条件进行处理之外，与实施例1同样地制造本发明例6-1～6-2的铜合金板材的样品，并与实施例1同样地调查了特性。在表5中示出其结果。另外，在实施例6中，热加工[工序3]结束时的温度均被设为500℃。

(实施例7)

关于与表3的本发明例2-11相同组成的铜合金，示出作为铸造[工序1]的下一工序而实施了热加工[工序3]时的例子。除用表5所示的热处理[工序7]的温度和时间、冷轧制[工序8]的加工率、冷轧制[工序10]和精加工冷轧制[工序12]各自的加工率R1和R2的条件进行处理之外，与实施例1同样地制造本发明例7-1～7-2的铜合金板材的样品，并与实施例1同样地调查了特性。在表5中示出其结果。另外，在实施例7中，确认经铸造[工序1]后的铸块的偏析状况，并使用偏析轻微的样品。此外，热加工[工序3]开始时的温度与实施例1同样地设为900℃，并在将铸块加热到900℃之后立刻开始了热加工。

表5

如表5所示，本发明例4-1、本发明例4-2、本发明例5-1以及本发明例5-2与本发明例2-13相比较，虽发现具有耐力变低的倾向，但作为用于电气电子部件的铜合金板材具有足够的特性。此外，本发明例6-1、本发明例6-2、本发明例7-1及本发明例7-2与本发明例2-11相比较，实质上获得了同等的特性。

本发明虽基于其实施例进行了说明，但除非我们有特别的指定，否则我们的意图不在于在说明的任何细节上限定本发明，本发明应当在不脱离本申请权利要求书所示的发明精神和范围的情况下可宽泛解释。

本申请要求基于2008年6月3日在日本国提出发明专利申请的申请号为日本JP2008-145707的优选权，其全部内容通过引用而作为本说明书记载的一部分内容合并于此。

Claims

1.一种铜合金板材，其特征在于，

具有如下组成：包含总量为0.5～5.0mass％的Ni和Co中的任意1种或2种，并包含0.3～1.5mass％的Si，并且剩余部分由铜及不可避免的杂质组成，

在利用EBSD测定的晶体取向分析中，cube取向{001}<100>的面积率为5～50％。

2.一种铜合金板材，其特征在于，

在利用EBSD测定的晶体取向分析中，cube取向{001}<100>的面积率为5～50％，S取向{321}<346>的面积率为5～40％。

3.根据权利要求1或2所述的铜合金板材，其特征在于，

所述铜合金包含总量为0.005～1.0mass％的从由Sn、Zn、Ag、Mn、B、P、Mg、Cr、Fe、Ti、Zr及Hf组成的群中选择的至少一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铜合金板材，其特征在于，

Cube取向{001}<100>的晶粒的平均晶粒直径为小于等于20μm。

5.一种铜合金板材的制造方法，用于制造权利要求1至4中任一项所述的铜合金板材，其特征在于，

对成为所述铜合金板材的原料的铜合金原材料按铸造[工序1]、均质化热处理[工序2]、热加工[工序3]、水冷却[工序4]、切削[工序5]、冷轧制[工序6]、热处理[工序7]、冷轧制[工序8]、中间固溶化热处理[工序9]、冷轧制[工序10]、时效析出热处理[工序11]、精加工冷轧制[工序12]以及调质退火[工序13]的顺序实施处理，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)与所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％。

6.根据权利要求5所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，

将所述时效析出热处理[工序11]作为最后工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)设为5～65％。

7.根据权利要求5所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，

实施所述时效析出热处理[工序11]作为所述中间固溶化热处理[工序9]的下一工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)设为5～65％。

8.根据权利要求5所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，

实施所述切削[工序5]作为所述热加工[工序3]的下一工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)与所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％。

9.根据权利要求5所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，

实施所述热加工[工序3]作为所述铸造[工序1]的下一工序，所述热处理[工序7]在400～800℃的温度、5秒～20小时的范围内进行，所述冷轧制[工序8]以小于等于50％的加工率进行，将所述冷轧制[工序10]中的加工率R1(％)与所述精加工冷轧制[工序12]中的加工率R2(％)的和设为5～65％。