CN105452502A

CN105452502A - 电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线

Info

Publication number: CN105452502A
Application number: CN201480045246.9A
Authority: CN
Inventors: 牧一诚; 松永裕隆; 有泽周平
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: WO2015022837A1; TW201512432A; JP2015036433A; TWI527915B; US10392680B2; EP3037561A1; KR102254086B1; EP3037561B1; US20160186294A1; KR20160042906A; JP5668814B1; EP3037561A4; CN105452502B

Abstract

本发明涉及一种电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线，所述电子电气设备用铜合金具有以下组成，即含有0.01质量％以上且小于0.11质量％的Zr、0.002质量％以上且小于0.03质量％的Si，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si设在2以上且30以下的范围内。

Description

电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线

技术领域

本发明涉及一种作为半导体装置的连接器、其他端子、电磁继电器的可动导电片、引线框架、母线等电子电气设备用零件而使用的电子电气设备用铜合金、使用该电子电气设备用铜合金的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线。

本申请主张基于2013年8月12日在日本申请的专利申请2013-167829号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，随着电子设备、电气设备等小型化及轻量化，使用于这些电子设备、电气设备等中的连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件的小型化及薄壁化得以实现。因此作为构成电子电气设备用零件的材料，要求弹性、强度和弯曲加工性优异的铜合金。尤其，如非专利文献1所记载，作为连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件而使用的铜合金，优选屈服强度较高的铜合金。

并且，在要求特别高的导电率的用途的情况下使用CDA合金No.15100(Cu-Zr系合金)。并且，在专利文献1-3中提出了将上述Cu-Zr系合金作为基体而进一步提高特性的铜合金。

这些Cu-Zr系合金为析出硬化型铜合金，在维持较高的导电率的同时强度得到提高，并且耐热性也优异。

专利文献

专利文献1：日本特开昭52-003524号公报

专利文献2：日本特开昭63-130737号公报

专利文献3：日本特开平06-279895号公报

非专利文献

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」、神戸製鋼技報Vol.54No.1(2004)p.2－8(野村幸矢、“连接器用高性能铜合金条的技术动向和本公司的开发战略”，KOBESTEELENGINEERINGREPORTSVol.54No.1(2004)p.2-8)

然而，连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件例如通过对铜合金的板材进行冲压冲孔，并且根据需要实施弯曲加工等而被制造。因此，对上述铜合金也要求良好的剪切加工性，以便在进行冲压冲孔等时能够抑制冲压模具的磨损或毛刺的产生。

在此，上述Cu-Zr系合金为了确保较高的导电率而具有接近于纯铜的组成，且延展性较高，剪切加工性却并不良好。若详细叙述，则在进行冲压冲孔时，存在产生毛刺、且无法以高尺寸精度进行冲孔的问题。另外，还存在模具容易磨损的问题或产生较多的冲孔屑的问题。

尤其，最近，随着电子设备、电气设备等的进一步小型化及轻量化，要求使用于这些电子设备、电气设备等中的连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件的进一步小型化及薄壁化。因此从以高尺寸精度成形电子电气设备用零件的观点来看，作为构成这些电子电气设备用零件的材料而要求充分提高剪切加工性的铜合金。

在此，若提高铜合金的维氏硬度，则剪切加工性提高。另外，若提高铜合金的维氏硬度，则表面的不易受损性(耐磨损性)也提高。因此，作为用作电子电气设备用零件的铜合金，优选上述维氏硬度较高的铜合金。

并且，在连接器等端子中，为了确保接触压力而需要进行严格的弯曲加工，要求比以往更优异的屈服强度。

另外，在使用于混合动力汽车、电动车等中的耗电较大的电子电气设备用零件中，为了抑制通电时的电阻发热而需要确保较高的导电率。

发明内容

本发明是以如上所述的情况为背景而完成的，其目的在于提供一种具有较高的导电率和较高的屈服强度且维氏硬度较高，并适用于连接器等端子或继电器、母线等电子电气设备用零件中的由Cu-Zr系合金构成的电子电气设备用铜合金、和由该电子电气设备用铜合金构成的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线。

为了解决该课题，本发明人等经过进行深入的研究结果发现，通过对Cu-Zr系合金添加少量的Si并优化Zr/Si的质量比，能够提高导电率及屈服强度，并且可以大幅度提高维氏硬度。

本发明是根据这些见解而完成的，本发明的电子电气设备用铜合金的特征为，具有以下组成，即含有0.01质量％以上且小于0.11质量％的Zr、0.002质量％以上且小于0.03质量％的Si，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，且Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si设在2以上且30以下的范围内。

根据上述结构的电子电气设备用铜合金，由于含有上述范围内的Zr和Si，因此通过析出硬化，在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。

或者，在维持较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。并且，通过析出物粒子分散于铜的母相中而能够提高维氏硬度。

并且，由于将Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si设在2以上且30以下的范围内，因此不会存在剩余的Si或Zr，而Si或Zr固溶于铜的母相中，从而能够抑制导电率的降低。

在此，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选具有含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子。

作为含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子存在以下两种粒子，即在熔解铸造时结晶或偏析的粒径为1μm以上且50μm以下的较粗的粒子、及在随后的热处理等中析出的粒径为1nm以上且500nm以下的微细的粒子。

粒径为1μm以上且50μm以下左右的比较粗的Cu-Zr-Si粒子并不有助于强度的提高，但是在实施以冲压冲孔等为代表的剪切加工时成为破裂的起点，因此可以大幅度提高剪切加工性。

另一方面，粒径为1～500nm左右的微细的Cu-Zr-Si粒子有助于强度的提高，在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。或者在维持较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。并且，通过提高维氏硬度，在母相中形成位错密度较高的组织，且在剪切加工时容易导致断裂，因此塌边或毛刺的大小得到抑制，剪切加工性提高。

并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选所述Cu-Zr-Si粒子的至少一部分的粒径设在1nm以上且500nm以下的范围内。

如上所述，粒径设在1nm以上且500nm以下的范围内的微细的Cu-Zr-Si粒子明显有助于强度的提高。因此在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。或者在维持较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。

并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，进一步可以在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上。

该情况下，通过这些元素固溶于铜的母相中而能够进一步提高屈服强度。另外，由于含量为0.1质量％以下，因此能够维持较高的导电率。

并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，进一步可以在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上。

该情况下，这些元素单独或者作为化合物析出，从而不用降低导电率便能够进一步提高屈服强度。

并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，进一步可以在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上。

该情况下，这些元素在熔解铸造时通过结晶及偏析而形成较粗的粒子，并分散于铜的母相中。这些较粗的粒子在实施以冲压冲孔等为代表的剪切加工时成为破裂的起点，因此可以大幅度提高剪切加工性。

并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选导电率为80％IACS以上。

该情况下，析出物粒子充分地分散于母相中，可以可靠地提高屈服强度。并且，能够作为要求特别高的导电率的电子电气用零件的原材料而使用。

另外，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选具有0.2％屈服强度为300MPa以上的力学性能。

0.2％屈服强度为300MPa以上的情况下，因不容易塑性变形而尤其适合于连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件。

另外，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选具有100HV以上的维氏硬度。

通过将维氏硬度设为100HV以上而更可靠地在母相中形成位错密度较高的组织，由于在剪切加工时容易导致断裂，因此塌边或毛刺的大小得到抑制，且剪切加工性提高。

本发明的电子电气设备用铜合金薄板的特征在于，由上述电子电气设备用铜合金的轧材构成，厚度在0.05mm以上且1.0mm以下的范围内。

这种结构的电子电气设备用铜合金薄板，能够作为连接器、其他端子、电磁继电器的可动导电片、引线框架和母线等的原材料而适当地使用。

在此，在本发明的电子电气设备用铜合金薄板中，也可以在表面实施有镀Sn或镀Ag。

本发明的电子电气设备用零件的特征为，由上述电子电气设备用铜合金构成。另外，本发明中的电子电气设备用零件包括端子、连接器、继电器、引线框架和母线等。

并且，本发明的端子的特征为，由上述电子电气设备用铜合金构成。另外，本发明中的端子包括连接器等。

另外，本发明的母线的特征为，由上述电子电气设备用铜合金构成。

该结构的电子电气设备用零件(例如、连接器等端子、继电器、引线框架和母线)尤其连接器等端子及母线的导电率、屈服强度和维氏硬度较高，因此尺寸精度优异，即使设为小型化及薄壁化也能够发挥优异的特性。

根据本发明，能够提供一种具有较高的导电率和较高的屈服强度且维氏硬度较高，并适用于连接器等端子或继电器、母线等电子电气设备用零件中的由Cu-Zr系合金构成的电子电气设备用铜合金、由该电子电气设备用铜合金构成的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线。

附图说明

图1是表示作为本发明的一实施方式的电子电气设备用铜合金的工序例的流程图。

图2是关于本发明例No.5的合金的、通过TEM(透射电子显微镜)观察的包含析出物的部位在20,000倍的倍率下的组织照片。

图3A是关于本发明例No.5的合金的、通过TEM(透射电子显微镜)观察的包含析出物的部位在100,000倍的倍率下的组织照片。

图3B是表示关于图3A中观察到的粒子的、通过EDX(能量分散型X射线光谱法)得到的分析结果的图。

具体实施方式

以下，对作为本发明的一实施方式的电子电气设备用铜合金进行说明。

作为本实施方式的电子电气设备用铜合金具有以下组成，即Zr的含量为0.01质量％以上且小于0.11质量％、Si的含量为0.002质量％以上且小于0.03质量％，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si设在2以上且30以下的范围内。

另外，作为本实施方式的电子电气设备用铜合金，也可以在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上。

并且，作为本实施方式的电子电气设备用铜合金，也可以在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上。

另外，作为本实施方式的电子电气设备用铜合金，也可以在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上。

并且，在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中，具有含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子。作为Cu-Zr-Si粒子，存在粒径设在1μm以上且50μm以下的范围内的比较粗的粒子、以及粒径设在1nm以上且500nm以下的范围内的微细的粒子。

并且，在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中，导电率为80％IACS以上，0.2％屈服强度为300MPa以上，表面的维氏硬度为100HV以上。

另外，0.2％屈服强度的上限值并无特别的限定，可设为750MPa。并且，表面的维氏硬度的上限值也无特别的限定，可设为250HV。

在此，对如上所述规定成分组成、组织等的理由，进行如下说明。

(Zr)

Zr是形成上述Cu-Zr-Si粒子，并具有在维持导电率的同时提高屈服强度的作用效果，或者在维持屈服强度的同时提高导电率的作用效果的元素。并且能够提高维氏硬度。

在此，在Zr的含量小于0.01质量％的情况下，无法充分地发挥其作用效果。另一方面，在Zr的含量为0.11质量％以上的情况下，有可能导致导电率大幅度降低，并且难以进行固溶化，有可能在热加工时或冷加工时产生断线或裂纹等缺陷。

由此，在本实施方式中，将Zr的含量设定在0.01质量％以上且小于0.11质量％的范围内。另外，为了确保Cu-Zr-Si粒子的个数以可靠地提高强度，优选将Zr的含量设为0.04质量％以上，进一步优选设为0.05质量％以上。并且，为了可靠地抑制导电率的上升或加工时的缺陷等，优选将Zr的含量设为0.10质量％以下。

(Si)

Si是形成上述Cu-Zr-Si粒子，并具有在维持导电率的同时提高屈服强度的作用效果，或者在维持屈服强度的同时提高导电率的作用效果的元素。并且能够提高维氏硬度。

在此，在Si的含量小于0.002质量％的情况下，无法充分地发挥其作用效果。另一方面，在Si的含量为0.03质量％以上的情况下，有可能导电率大幅度降低。

由此，在本实施方式中，将Si的含量设定在0.002质量％以上且小于0.03质量％的范围内。另外，为了确保Cu-Zr-Si粒子的个数以可靠地提高强度，优选将Si的含量设为0.003质量％以上，进一步优选设为0.004质量％以上。并且，为了可靠地抑制导电率的上升，优选将Si的含量设为0.025质量％以下，进一步优选设为0.02质量％以下。

(Zr/Si)

如上所述，通过将Zr和Si添加于Cu中而形成Cu-Zr-Si粒子，在维持导电率的同时能够提高屈服强度，或者在维持屈服强度的同时能够提高导电率。并且，能够提高维氏硬度。

在此，在Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si小于2的情况下，Si的含量相对于Zr的含量较多，有可能因过量的Si而导致导电率降低。另一方面，在Zr/Si超过30的情况下，Si的含量相对于Zr的含量较少，有可能无法充分地形成Cu-Zr-Si粒子，并无法充分地发挥上述作用效果。

由此，在本实施方式中，将Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si设定在2以上且30以下的范围内。另外，为了可靠地抑制导电率的降低，优选将Zr/Si设为3以上。并且，为了确保Cu-Zr-Si粒子的个数以可靠地提高强度，优选将Zr/Si设为25以下，进一步优选设为20以下。

(Ag、Sn、Al、Ni、Zn、Mg)

Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg这种元素固溶于铜的母相中并具有提高强度的作用效果。因此，在实现进一步提高强度的情况下，优选适当地进行添加。

在此，在Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上的含量的合计小于0.005质量％的情况下，有可能无法可靠地发挥上述作用效果。另一方面，在Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上的含量的合计超过0.1质量％的情况下，导电率有可能大幅度降低。

由此，在添加Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg这种元素而提高强度的情况下，优选将Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上的含量的合计设在0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内。

(Ti、Co、Cr)

Ti、Co和Cr这种元素具有形成析出物粒子且在维持导电率的同时大幅度提高强度的作用效果。因此，在实现进一步提高强度的情况下，优选适当地进行添加。

在此，在Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上的含量的合计小于0.005质量％的情况下，有可能无法可靠地发挥上述作用效果。另一方面，在Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上的含量的合计超过0.1质量％的情况下，导电率有可能降低。

由此，在添加Ti、Co和Cr这种元素而提高强度的情况下，优选将Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上的含量的合计设在0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内。

(P、Ca、Te、B)

P、Ca、Te和B这种元素具有在熔解铸造时通过结晶及偏析而形成比较粗的粒子且大幅度提高剪切加工性的作用效果。因此，在进一步提高剪切加工性的情况下，优选适当地进行添加。

在此，在P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上的含量的合计小于0.005质量％的情况下，有可能无法可靠地发挥上述作用效果。另一方面，在P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上的含量的合计超过0.1质量％的情况下，导电率有可能降低。

由此，在添加P、Ca、Te和B这种元素而实现提高剪切加工性的情况下，优选将P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上的含量的合计设在0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内。

(不可避免杂质)

另外，作为除了上述元素以外的不可避免杂质，可以举出Fe、Mn、Sr、Ba、Sc、Y、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Ge、As、Sb、Tl、Pb、C、Be、N、H、Hg、Tc、Na、K、Rb、Cs、O、S、Po、Bi和镧系元素等。这些不可避免杂质的总量优选为0.3质量％以下。

(Cu-Zr-Si粒子)

在Cu中添加Zr、Si的情况下，存在含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子。在本实施方式中，如上所述，作为Cu-Zr-Si粒子，存在粒径设在1μm以上且50μm以下的范围内的比较粗的粒子和粒径设在1nm以上且500nm以下的范围内的微细的粒子。

在此，可以推测粒径设在1μm以上且50μm以下的范围内的较粗的Cu-Zr-Si粒子是在熔解铸造时结晶或偏析出的。并且，可以推测粒径设在1nm以上且500nm以下的范围内的微细的Cu-Zr-Si粒子是在随后的热处理等中析出的。

粒径为1μm以上且50μm以下的较粗的Cu-Zr-Si粒子并不有助于强度的提高，但是在实施以冲压冲孔等为代表的剪切加工时成为破裂的起点，可以大幅度提高剪切加工性。

另一方面，粒径为1nm以上且500nm以下的微细的Cu-Zr-Si粒子有助于强度的提高，并在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。或者在维持较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。并且，能够提高维氏硬度。

(导电率：80％IACS以上)

在Zr、Si固溶于Cu的母相中的情况下，导电率大幅度降低。于是，在本实施方式中，将导电率规定为80％IACS以上，因此存在足够的上述Cu-Zr-Si粒子，可以可靠地实现强度的提高及剪切加工性的提高。

另外，为了可靠地发挥上述作用效果，优选将导电率设为85％IACS以上，进一步优选设为88％IACS以上。并且，本实施方式的电子电气设备用铜合金的导电率的上限值并无特别的限定，也可以小于100％IACS。

接着，参考图1所示的流程图，对具有这种结构的本实施方式的电子电气设备用铜合金的制造方法进行说明。

(熔解/铸造工序S01)

首先，在熔解铜原料而得到的铜熔融液中添加Zr、Si而进行成分调整，熔炼出铜合金熔融液。另外，在添加Zr、Si时能够使用Zr单体及Si单体或Cu-Zr母合金及Cu-Si母合金等。并且，也可以将包含Zr及Si的原料与铜原料一同进行熔解。并且，也可以使用该合金的再生材料及废料。另外，在添加Zr、Si以外的元素(例如Ag、Sn、Al、Ni、Zn、Mg、Ti、Co、Cr、P、Ca、Te和B等)的情况下，同样也能够使用各种原料。

铜熔融液优选纯度为99.99质量％以上的所谓的4NCu。并且，在铜合金熔融液的熔炼时，为了抑制Zr及Si的氧化等，优选使用真空炉或者设为惰性气体气氛或还原性气氛的气氛炉。

并且，将经调整成分的铜合金熔融液注入到铸模中而制造出铸块。另外，在考虑到批量生产的情况下，优选使用连续铸造法或半连续铸造法。

(热处理工序S02)

接着，为了所得到的铸块的均质化及固溶化而进行热处理。通过进行将铸块加热到800℃以上且1080℃以下的热处理，在铸块内部使Zr及Si均匀地扩散，或者使Zr及Si固溶于母相中。该热处理工序S02优选在非氧化性或还原性气氛中实施。

加热后的冷却方法并无特别的限定，优选采用水淬等冷却速度为200℃/min以上的方法。

(热加工工序S03)

接着，为了粗加工的高效化和组织的均一化而实施热加工。加工方法并无特别的限定，但是在最终形状为板状、条状的情况下优选采用轧制。在线状或棒状的情况下优选采用挤压或沟槽轧制，在块体形状的情况下优选采用锻造或冲压。热加工时的温度也无特别的限定，优选设在500℃以上且1050℃以下的范围内。

另外，热加工后的冷却方法并无特别的限定，优选采用水淬等冷却速度为200℃/min以上的方法。

(中间加工工序S04/中间热处理工序S05)

并且，在进行热加工后，以彻底的固溶化、提高再结晶组织化或加工性的软化为目的，也可以追加中间加工、中间热处理。该中间加工工序S04中的温度条件并无特别的限定，但是优选设在成为冷加工的-200℃至200℃的范围内。并且，以接近于最终形状的方式适当地选择中间加工工序S04中的加工率，但是为了减少得到最终形状为止的中间热处理工序S05的次数而优选为20％以上。并且，更优选将加工率设为30％以上。塑性加工方法并无特别的限定，例如能够采用轧制、拉制、挤压、沟槽轧制、锻造和冲压等。

中间热处理工序S05中的热处理方法并无特别的限定，但是优选在500℃以上且1050℃以下的条件下，在非氧化气氛或还原性气氛中进行热处理。另外，也可以重复地实施这些中间加工工序S04和中间热处理工序S05。

(精加工工序S06)

接着，根据需要将实施上述工序的材料进行切断，同时为了去除形成于表面的氧化膜等，根据需要进行表面研磨。然后以规定的加工率实施冷加工。另外，该精加工工序S06中的温度条件并无特别的限定，但是优选设在-200℃至200℃的范围内。并且，以接近于最终形状的方式适当地选择加工率，但是为了通过加工硬化而提高强度，优选将加工率设为30％以上，在实现进一步提高强度的情况下，更优选将加工率设为50％以上。塑性加工方法并无特别的限定，在最终形状为板状、条状的情况下优选采用轧制。在线状或棒状的情况下优选采用挤压或沟槽轧制，在块体形状的情况下优选采用锻造或冲压。

(时效热处理工序S07)

接着，针对通过精加工工序S06而得到的精加工材料，为了强度、导电率的上升而实施时效热处理。通过该时效热处理工序S07而析出粒径为1nm以上且500nm以下的微细的Cu-Zr-Si粒子。

在此，热处理温度并无特别的限定，但是为了均匀地分散析出最佳尺寸的Cu-Zr-Si粒子而优选设在250℃以上且600℃以下的范围内。另外，由于通过导电率而能够掌握析出状态，因此优选以成为规定的导电率的方式适当地设定热处理条件(温度、时间)。

在此，也可以重复地实施上述精加工工序S06和时效热处理工序S07。并且，在时效热处理工序S07之后，为了形状修正或强度提高而也可以以1％至70％的加工率进行冷加工。另外，也可以进行热处理以便进行调质或去除残余应变。另外，热处理后的冷却方法并无特别的限定，优选采用水淬等冷却速度为200℃/min以上的方法。

由此，可以制造出具有Cu-Zr-Si粒子的电气电子设备用铜合金。该电子电气设备用铜合金中，0.2％屈服强度为300MPa以上，维氏硬度为100HV以上。

并且，作为精加工工序S06中的加工方法而应用轧制的情况下，能够得到板厚为0.05～1.0mm左右的电子电气设备用铜合金薄板(条材)。这种薄板可以直接使用于电子电气设备用零件，也可以在板面的一面或者两面实施膜厚为0.1～10μm左右的镀Sn或镀Ag而作为电镀铜合金条。

另外，通过将作为本实施方式的电气电子设备用铜合金(电子电气设备用铜合金薄板)作为原材料实施冲孔加工或弯曲加工等，可以成形例如连接器等端子、继电器、引线框架和母线这种电子电气设备用零件。

根据具有如上结构的本实施方式的电气电子设备用铜合金，Zr的含量为0.01质量％以上且小于0.11质量％、Si的含量为0.002质量％以上且小于0.03质量％，Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si为2以上且30以下，因此形成上述Cu-Zr-Si粒子并使其分散于铜的母相中，从而在维持导电率的同时能够提高屈服强度，或者在维持屈服强度的同时能提高导电率。并且能够提高维氏硬度。

在此，在本实施方式中，由于具有粒径为1nm以上且500nm以下的微细的Cu-Zr-Si粒子，因此在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。或者在维持较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。并且能够提高维氏硬度。

另外，由于具有粒径设在1μm以上且50μm以下的范围内的较粗的Cu-Zr-Si粒子，因此在剪切加工时较粗的Cu-Zr-Si粒子成为破裂的起点，能够大幅度提高剪切加工性。

并且，在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中，由于导电率被设为80％IACS以上，因此Zr或Si不会固溶于铜的母相中，而是Cu-Zr-Si粒子充分地分散于母相中，因此可以可靠地提高强度。并且，能够作为要求特别高的导电率的电子电气用零件的原材料而使用。

在此，本实施方式的电子电气设备用铜合金中，进一步在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ag、Sn，Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上的情况下，通过这些元素固溶于铜的母相中而能够进一步提高屈服强度。即能够通过固溶强化而实现强度的提高。

并且，在本实施方式的电子电气设备用铜合金中，进一步在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上的情况下，通过这些元素单独或者作为化合物而析出，从而不用降低导电率便能够进一步提高屈服强度。即能够通过析出强化而实现强度的提高。

另外，在本实施方式的电子电气设备用铜合金中，进一步在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上的情况下，这些元素在熔解铸造时通过结晶及偏析而形成比较粗的粒子，因此该较粗的粒子在剪切加工时成为破裂的起点，从而可以大幅度提高剪切加工性。

另外，在作为本实施方式的电子电气设备用铜合金中，由于具有0.2％屈服强度为300MPa以上的力学性能，因此适合于例如如电磁继电器的可动导电片或者端子的弹簧部一样要求特别高的强度的部件。

作为本实施方式的电子电气设备用铜合金薄板，由上述电子电气设备用铜合金的轧材构成，因此耐应力松弛特性优异，能够适当地使用于连接器、其他端子、电磁继电器的可动导电片、引线框架和母线等。并且，根据用途也可以在表面形成镀Sn及镀Ag而使用。

作为本实施方式的电子电气设备用零件、端子和母线由上述本实施方式的电子电气设备用铜合金构成，因此尺寸精度优异，即使设为小型化及薄壁化也能够发挥优异的特性。

以上，对作为本发明的实施方式的电气电子设备用铜合金进行了说明，但是本发明并不限定于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内可以适当地进行变更。

例如在上述实施方式中，对电气电子设备用铜合金的制造方法的一例进行了说明，但是制造方法并不限定于本实施方式，也可以适当地选择现有的制造方法进行制造。

实施例

以下，针对为了确认本发明的效果而进行的确认性实验的结果进行说明。

准备由纯度99.99质量％以上的无氧铜(ASTMF68-Class1)构成的铜原料，将该铜原料装入到高纯度石墨坩埚内，并在设为Ar气体气氛的气氛炉内进行了高频熔解。在所得到的铜熔融液内添加各种添加元素而制备成表1及表2所示的成分组成，并浇注于水冷铜铸模中而制造出铸块。另外，铸块的大小设为厚度约20mm×宽度约20mm×长度约100～120mm。

针对所得到的铸块，在Ar气体气氛中，为了均质化和固溶化而在表3及表4中记载的温度条件下实施进行4小时加热的热处理工序，之后实施了水淬。为了将热处理后的铸块进行切断并去除氧化覆膜而实施了表面研磨。

之后，以表3及表4中记载的加工率、温度进行热轧，在实施水淬之后，以表3及表4中记载的条件实施冷轧作为精加工工序，制造出厚度约为0.5mm的条材。

并且，针对所得到的条材，以表3及表4中记载的温度实施时效热处理直至成为表5及表6中记载的导电率，制作出特性评价用条材。

(加工性评价)

作为加工性评价，观察在所述精加工工序(冷轧时)中有无边缘裂纹(有无冷轧断裂)。通过目测，将完全或几乎未能识别边缘裂纹的设为“A”，将产生长度小于1mm的较小的边缘裂纹的设为“B”，将产生长度为1mm以上且小于3mm的边缘裂纹的设为“C”，将产生长度为3mm以上的较大的边缘裂纹的设为“D”。边缘裂纹的长度为1mm以上且小于3mm的“C”，判断为实用上没有问题。

另外，边缘裂纹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边缘裂纹的长度。评价结果在表5及表6中示出。

(粒子观察)

为了确认含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子，使用透射电子显微镜(TEM：JEOLLtd.制造、JEM-2010F)进行粒子观察，并实施了EDX分析(能量分散型X射线光谱法)。

首先，如图2所示，使用TEM以20,000倍(观察视场：2×10⁷nm²)进行了观察。然后，如图3A所示，对所观察到的粒子以100,000倍(观察视场：7×10⁵nm²)进行了观察。并且，对粒径小于10nm的粒子，进一步以500,000倍(观察视场：3×10⁴nm²)进行了观察。

并且，对所观察到的粒子，使用EDX(能量分散型X射线光谱法)来分析组成，确认为是Cu-Zr-Si粒子。将EDX分析结果的一例在图3B中示出。

Cu-Zr-Si粒子的粒径为长径(中途不与晶界接触的条件下，在晶粒内可最长地画出的直线的长度)和短径(在与长径相交成直角的方向上，中途不与晶界接触的条件下，可最长地画出的直线的长度)的平均值。

通过组织观察，将观察到的粒径为1nm以上且500nm以下的范围内的Cu-Zr-Si粒子评价为A，将未观察到的评价为D。将评价结果在表5及表6中示出。

(导电率)

从特性评价用条材取样宽度10mm×长度60mm的试验片，并通过四端子法而求出电阻。并且，使用千分尺进行试验片的尺寸测定，计算试验片的体积。然后，由所测定的电阻值和体积计算导电率。另外，试验片以其长边方向相对于特性评价用条材的轧制方向成垂直的方式进行取样。将测定结果在表5及表6中示出。

(力学性能)

从特性评价用条材取样在JISZ2241(ISO6892-1:2009，Metallicmaterials-Tensiletesting-Part1:Methodoftestatroomtemperature(MOD))中规定的13B号试验片，通过微量残余伸长法而测定出0.2％屈服强度、拉伸强度。另外，试验片是以拉伸试验的拉伸方向相对于特性评价用条材的轧制方向成垂直的方式进行取样的。

并且，在所述试验片上贴上应变仪，从负荷-伸长曲线斜率求出拉伸弹性模量E。将评价结果在表5及表6中示出。

(维氏硬度)

依照在JISZ2244(遵照ISO6507-4)中规定的显微维氏硬度试验方法，用0.98N的试验负荷测定维氏硬度。将评价结果在表5及表6中示出。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

在Zr的含量比本发明的范围多的比较例1中，在精加工(冷轧)时产生了较大的边缘裂纹。因此中止了随后的工序和评价。

在Zr的含量比本发明的范围少的比较例2中，未观察到粒径为1nm以上且500nm以下的Cu-Zr-Si粒子，0.2％屈服强度为218MPa而较低，维氏硬度也并不充分。在此，在比较例2中，尽管不存在Cu-Zr-Si粒子，导电率却比较高，是因为Zr、Si的添加量均过低而Zr、Si不会析出，并且固溶于铜中的量较少。

在Zr的含量(质量％)与Si的含量(质量％)之比Zr/Si小于本发明的范围的比较例3中，导电率明显降低。在此，在比较例3中，尽管Cu-Zr-Si粒子存在，导电率却降低，是因为由于添加过量的Si，因此即使Cu-Zr-Si粒子析出，也会有剩余的Si大量地固溶于铜中。

与此相对，在本发明例1-44中，在精加工(冷轧)时未产生3mm以上的较大的边缘裂纹。并且，均被观察到粒径1nm以上且500nm以下的Cu-Zr-Si粒子，且具有较高的导电率和较高的屈服强度。另外，维氏硬度变得较高。

由此，确认到根据本发明例能够提供具有较高的导电率和较高的屈服强度且维氏硬度较高、并适合于电子电气设备用零件的电子设备用铜合金。

Claims

1.一种电子电气设备用铜合金，其特征在于，

具有以下组成，即含有0.01质量％以上且小于0.11质量％的Zr、0.002质量％以上且小于0.03质量％的Si，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，

Zr的含量与Si的含量之比Zr/Si设在2以上且30以下的范围内，其中，Zr的含量和Si的含量以质量％计。

2.根据权利要求1所述的电子电气设备用铜合金，其中，

具有含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子。

3.根据权利要求2所述的电子电气设备用铜合金，其中，

所述Cu-Zr-Si粒子的至少一部分的粒径设在1nm以上且500nm以下的范围内。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中，

进一步在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ag、Sn、Al、Ni、Zn和Mg中的任意一种或两种以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中，

进一步在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中，

进一步在合计0.005质量％以上且0.1质量％以下的范围内，含有P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中，

导电率为80％IACS以上。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中，

0.2％屈服强度为300MPa以上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中，

表面的维氏硬度为100HV以上。

10.一种电子电气设备用铜合金薄板，其特征在于，

由权利要求1～9中任一项所述的电子电气设备用铜合金的轧材构成，厚度在0.05mm以上且1.0mm以下的范围内。

11.根据权利要求10所述的电子电气设备用铜合金薄板，其中，

在表面实施有镀Sn或镀Ag。

12.一种电子电气设备用零件，其特征在于，

由权利要求1～9中任一项所述的电子电气设备用铜合金构成。

13.一种端子，其特征在于，

14.一种母线，其特征在于，