CN104011236A - 模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法 - Google Patents

模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的Cu-Ni-Si系铜合金板在维持强度和导电率的同时具有优异的模具耐磨性及剪切加工性，并含有1.0～4.0质量％的Ni和0.2～0.9质量％的Si，余量包括Cu及不可避免的杂质，表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，当自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为a个/mm2，并且比所述表面层靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5，固溶于自表面小于10μm的厚度范围的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。

Description

模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。
背景技术
Cu-Ni-Si系铜合金很难同时具有高强度、高导电性和优异的弯曲加工性，但是通常具有优异的各种特性，并且还廉价，因此为了提高电连接特性，在表面实施电镀处理来广泛用作汽车的电连接用连接器或印刷基板的连接端子等导电部件。最近，不仅要求高强度及高导电率，还要求开槽后的90°弯曲等严格的弯曲加工性。
并且，最近使用于汽车的引擎周边的电连接用连接器，为了确保高温环境下的接触可靠性，还要求针对接触压力随着时间而降低的疲劳现象的优异的耐久性(屈服强度松弛特性或热蠕变性)。
并且，通常，冲压加工铜或铜合金来制造汽车的电连接用连接器或印刷基板的连接端子等导电部件，作为冲压模具使用模具钢或高速钢等钢铁材料。Cu-Ni-Si系铜合金等时效固化型铜基合金的大部分含有活性元素，与通常使用的磷青铜相比，具有严重磨损冲压模具的倾向。若冲压模具磨损，则在工件的切割面上产生毛刺或走形，导致加工形状恶化，制造成本也上升，因此还要求模具耐磨性及剪切加工性(冲压冲孔性)良好的Cu-Ni-Si系铜合金。
为了解决这些问题点，专利文献1中公开有冲压加工性优异的如下铜合金：(1)组成：将氧化物的标准生成自由能在常温下为-50kJ/mol以下的元素作为必须添加元素，其含量为0.1～5.0质量％，余量为Cu及不可避免的杂质，(2)层结构：具有厚度为0.05～2.00μm的Cu层，从Cu层与铜基合金的界面向内侧1μm位置的压缩残余应力为50N/mm2。
专利文献2中公开有如下铜镍硅系铜合金板，即对由Cu-Ni-Si系铜合金构成的铜合金压延板进行精冷轧时，在最终固溶处理前以95％以上的加工率进行精冷轧，在所述最终固溶处理之后以20％以下的加工率进行精冷轧，之后实施时效处理，该铜合金板的平均晶体粒径为10μm以下，并且该铜合金板在基于SEM-EBSP法的测定结果中具有Cube方位{001}＜100＞的比例为50％以上的集合组织，且该铜合金板组织不具有通过300倍的光学显微镜进行组织观察而可观察到的层状边界，具有700MPa以上的抗拉强度的高强度，并且具有良好的弯曲加工性，且导电率也较高。
专利文献3中公开有在如下的铜基合金基材上包覆有Cu层的电子部件用材料，该铜基合金基材含有0.1～5.0质量％的氧化物的标准生成自由能在25℃下为-42kJ/mol以下的元素，该Cu层为，S以外的成分合计≤500ppm、0.5≤S≤50ppm、纯度Cu≥99.90％、厚度：0.05～2.0μm，该电子部件用材料抑制模具磨损，且冲压性优异。
专利文献4中公开有如下Cu-Ni-Si系铜合金板材及其制造方法，所述铜合金板材具有包含0.7～4.0质量％的Ni及0.2～1.5质量％的Si，余量包括Cu及不可避免的杂质的组成，其中，若将板表面中的{200}结晶面的X射线衍射强度设为I{200}，并将纯铜标准粉末的{200}结晶面的X射线衍射强度设为I0{200}，则具有满足I{200}/I0{200}≥1.0的结晶取向性，若将板表面中的{422}结晶面的X射线衍射强度设为I{422}，则具有满足I{200}/I{422}≥15的结晶取向性，保持抗拉强度为700MPa以上的高强度，且各向异性较少且具有优异的弯曲加工性，并且具有优异的屈服强度松弛特性。
专利文献1：日本专利公开2005-213611号公报
专利文献2：日本专利公开2006-152392号公报
专利文献3：日本专利公开2006-274422号公报
专利文献4：日本专利公开2010-275622号公报
以往技术文献中公开的Cu-Ni-Si系铜合金板在弯曲加工性、屈服强度松弛性或剪切加工性方面十分优异，但是对于在维持抗拉强度、导电率的同时具有优异的模具耐磨性及剪切加工性的Cu-Ni-Si系铜合金板，未进行充分研究。
发明内容
鉴于这些情况，本发明的目的在于提供一种在维持抗拉强度和导电率的同时具有优异的模具耐磨性及剪切加工性的适合用作汽车的电连接用连接器或印刷基板的连接端子等导电部件的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。
本发明人等进行深入研究的结果发现，如下Cu-Ni-Si系铜合金板在维持抗拉强度、导电率的同时具有优异的模具耐磨性及剪切加工性，即含有1.0～4.0质量％的Ni、0.2～0.9质量％的Si，余量包括Cu及不可避免的杂质，表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径为20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并将比所述表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5，固溶于自表面小于10μm的厚度范围的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。
即，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其中，含有1.0～4.0质量％的Ni、0.2～0.9质量％的Si，余量包括Cu及不可避免的杂质，表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并将比所述表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5，固溶于自表面小于10μm的厚度范围的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。
Ni及Si通过进行适当的热处理，形成以Ni2Si为主的金属互化物的微细颗粒。其结果，合金的强度显著增加，同时电传导性也上升。
以1.0～4.0质量％的范围添加Ni。若Ni少于1.0质量％，则无法得到充分的强度。若Ni超过4.0质量％，则在热轧中产生裂纹。
以0.2～0.9质量％的范围添加Si。若Si少于0.2质量％，则强度降低。若Si超过4.0质量％，则不仅不利于强度，还因过剩的Si而导致导电性降低。
表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，由此能够维持强度。
若该Ni-Si析出物颗粒的个数少于1.5×106个/mm2或者超过5.0×106个/mm2，则均无法维持抗拉强度。
表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，由此能够在维持导电率的同时提高模具耐磨性。
若该Ni-Si析出物颗粒的个数少于0.5×105个/mm2或者超过4.0×105个/mm2，则均无法期待其效果，尤其模具耐磨性变差。
将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并将比表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5，由此能够提高模具耐磨性。
若该a/b小于0.5或者超过1.5，则均无法期待模具耐磨性的提高。
固溶于自表面小于10μm的厚度范围的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％，由此能够提高剪切加工性。
若该Si的浓度少于0.03质量％或者超过0.4质量％，则均无法期待剪切加工性的提高。
并且，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板进一步含有0.2～0.8质量％的Sn及0.3～1.5质量％的Zn。
Sn及Zn具有改善强度及耐热性的作用，而且Sn具有改善屈服强度松弛性的作用，Zn具有改善软焊接合的耐热性的作用。以0.2～0.8质量％添加Sn，以0.3～1.5质量％的范围添加Zn。若低于该范围则无法得到所希望的效果，若超过该范围则导电性降低。
并且，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其中，进一步含有0.001～0.2质量％的Mg。
Mg具有改善应力松弛特性及热加工性的效果，但是若少于0.001质量％则没有效果，若超过0.2质量％则铸造性(铸造表皮质量的降低)、热加工性、电镀耐热剥离性降低。
并且，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其中，进一步含有Fe：0.007～0.25质量％、P：0.001～0.2质量％、C：0.0001～0.001质量％、Cr：0.001～0.3质量％和Zr：0.001～0.3质量％中的1种或2种以上。
Fe具有提高热轧性(抑制产生表面破裂及边缘破裂)，使Ni与Si的析出化合物微细化，提高电镀加热附着性的效果，但是若其含量少于0.007％则无法得到所希望的效果，另一方面，若其含量超过0.25％，则热轧性的提高效果饱和，对导电性也带来不良影响，因此将其含量定为0.007～0.25％。
P具有抑制因弯曲加工导致的弹性降低的效果，但是若其含量少于0.001％则无法得到所希望的效果，另一方面，若其含量超过0.2％则焊接耐热剥离性明显受损，因此将其含量定为0.001～0.2％。
C具有提高冲压冲孔加工性，通过使Ni与Si的析出化合物进一步微细化来提高合金强度的效果，但是若其含量少于0.0001％则无法得到所希望的效果，另一方面，若超过0.001％则对热加工性带来不良影响，因此不优选，从而将其含量定为0.0001～0.001％。
Cr及Zr具有如下效果，即与C的亲和性较强，使C易包含于Cu合金中，此外，使Ni及Si的析出化合物进一步微细化来提高合金强度，通过其自身的析出进一步提高强度，但是若含量少于0.001％则无法得到提高合金强度的效果，若超过0.3％则生成Cr和/或Zr的较大析出物，电镀性变差，冲压冲孔加工性也变差，而且热加工性受损，因此不优选，从而将这些的含量分别定为0.001～0.3％。
本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板的制造方法，其中，在通过依次包含热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧和消除应力退火的工序制造所述Cu-Ni-Si系铜合金板时，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，以400～500℃实施7～14小时的时效处理。
通过将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，生成粗大析出物颗粒，通过以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以强烈轧制使析出物颗粒成为容易重固溶的状态，通过以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，使粗大析出物颗粒以外的析出物颗粒尽可能固溶，从而使(1)表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为1.5×106～5.0×106个/mm2，(2)表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为0.5×105～4.0×105个/mm2，(3)将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并将比表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5。由此，能够在维持抗拉强度和导电率的同时得到优异的模具耐磨性。
若热轧最终道次结束后的冷却开始温度、固溶处理前的冷轧的每1道次的平均压延率与总压延率、固溶处理中的任一个脱离前述数值范围，则该铜合金组织均无法全部满足(1)、(2)、(3)。
关于固溶处理前的冷轧，在经由退火处理等进行多次冷轧之后进行固溶处理时，所述固溶处理前的冷轧是指该固溶处理前的最后的冷轧。
而且，通过以400～500℃实施7～14小时的时效处理，使固溶于自表面小于10μm的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。由此，能够得到优异的剪切加工性。
若时效处理条件在前述范围之外，则固溶于自表面小于10μm的晶粒内的Si的浓度不在前述范围内。
根据本发明，提供一种在维持抗拉强度和导电率的同时具有优异的模具耐磨性及剪切加工性的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
[铜基合金板的成分组成]
(1)本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板具有如下组成：含有1.0～4.0质量％的Ni和0.2～0.9质量％的Si，余量包括Cu及不可避免的杂质。
Ni及Si通过进行适当的热处理，形成以Ni2Si为主的金属互化物的微细颗粒。其结果，合金的强度显著增加，同时电传导性也上升。
以1.0～4.0质量％的范围添加Ni。若Ni少于1.0质量％，则无法得到充分的强度。若Ni超过4.0质量％，则在热轧中产生裂纹。
以0.2～0.9质量％的范围添加Si。若Si少于0.2质量％，则强度降低。若Si超过4.0质量％，则不仅不利于强度，还由于过剩的Si导致导电性降低。
(2)另外，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板含有1.0～4.0质量％的Ni、0.2～0.9质量％的Si、0.2～0.8质量％的Sn及0.3～1.5质量％的Zn。
Sn及Zn具有改善强度及耐热性的作用，而且Sn具有改善屈服强度松弛性的作用，Zn具有改善软焊接合的耐热性的作用。以0.2～0.8质量％添加Sn，以0.3～1.5质量％的范围添加Zn。若低于该范围则无法得到所希望的效果，若超过该范围则导电性降低。
(3)另外，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板含有1.0～4.0质量％的Ni、0.2～0.9质量％的Si和0.001～0.2质量％的Mg，或者含有1.0～4.0质量％的Ni、0.2～0.9质量％的Si、0.2～0.8质量％的Sn、0.3～1.5质量％的Zn和0.001～0.2质量％的Mg。
Mg具有改善应力松弛特性及热加工性的效果，但是若少于0.001质量％则没有效果，若超过0.2质量％则铸造性(铸造表皮质量的降低)、热加工性和电镀耐热剥离性降低。
另外，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，除了(1)或(2)或(3)的成分以外，还含有Fe：0.007～0.25质量％、P：0.001～0.2质量％、C：0.0001～0.001质量％、Cr：0.001～0.3质量％和Zr：0.001～0.3质量％中的1种或2种以上。
Fe具有提高热轧性(抑制产生表面裂纹及边缘破裂)、使Ni与Si的析出化合物微细化、提高电镀加热附着性的效果，但是若其含量少于0.007％则无法得到所希望的效果，另一方面，若其含量超过0.25％，则热轧性的提高效果饱和，对导电性也带来不良影响，因此将其含量定为0.007～0.25％。
P具有抑制因弯曲加工导致的弹性降低的效果，但是若其含量少于0.001％则无法得到所希望的效果，另一方面，若其含量超过0.2％则焊接耐热剥离性明显受损，因此将其含量定为0.001～0.2％。
C具有提高冲压冲孔加工性，并通过使Ni与Si的析出化合物进一步微细化来提高合金强度的效果，但是若其含量少于0.0001％则无法得到所希望的效果，另一方面，若超过0.001％则对热加工性带来不良影响，因此将其含量定为0.0001～0.001％。
Cr及Zr具有如下效果，即与C的亲和性较强，使C易包含于Cu合金中，此外，使Ni及Si的析出化合物进一步微细化来提高合金强度，通过其自身的析出使强度进一步提高，但是若含量少于0.001％则无法得到提高合金强度的效果，若超过0.3％则生成Cr和/或Zr的较大析出物，电镀性变差，冲压冲孔加工性也变差，而且热加工性受损，因此不优选，从而将这些的含量分别定为0.001～0.3％。
而且，本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其中，表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并将比所述表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5，固溶于自表面小于10μm的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。
[Ni-Si析出物颗粒的个数、Si浓度]
本发明中，如下求出铜合金板的表面、表面层、比表面层更靠下方部分的Ni-Si析出物颗粒的个数/μm2。
作为前处理，将10mm×10mm×0.3mm的试料在10％硫酸中浸渍10分钟之后进行水洗，通过吹气来洒水以后，以日立高新技术公司(日立ハイテクノロジーズ社)制平面铣削(离子铣削)装置，以5kV的加速电压、5°的入射角、1小时的照射时间实施表面处理。
接着，使用日立高新技术公司制电解放射型电子显微镜S-4800，以2万倍观察该试料的表面，对100μm2中的粒径为20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数及100μm2中的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数进行计数并换算为个数/mm2。改变测定部位来实施10次该测定，将其平均值作为各个Ni-Si析出物颗粒的个数。
接着，观察表面层(从表面向厚度方向至整个板厚的20％深度的位置)和比表面层更靠下方部分，对100μm2中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数进行计数，并换算为个数/mm2。改变测定部位来实施10次该测定，将其平均值作为各个Ni-Si析出物颗粒的个数。
从这些结果，将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，将比表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2，求出该a/b。
本发明中如下求出在自表面小于10μm的厚度范围的晶体组织中固溶于晶粒内的Si的浓度。
使用日本电子公司(日本電子社)制透射电子显微镜JEM-2010F，以5万倍观察固溶于该试料的与压延方向垂直的剖面中自表面8μm深度位置的晶粒内的Si的浓度。改变测定部位来实施10次该测定，将其平均值作为Si的浓度。
[铜基合金板的制造方法]
本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板的制造方法，在通过依次包含热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧和消除应力退火的工序制造所述Cu-Ni-Si系铜合金板时，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，以400～500℃实施7～14小时的时效处理。
通过将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，生成粗大析出物颗粒，通过以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以强烈轧制将析出物颗粒设为容易重固溶的状态，通过以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，使粗大析出物颗粒以外的析出物颗粒尽可能固溶，从而使(1)表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，(2)表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，(3)将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并将比表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5。由此，能够在维持抗拉强度、导电率的同时得到优异的模具耐磨性。
若热轧最终道次结束后的冷却开始温度、固溶处理前的冷轧的每1道次的平均压延率与总压延率、固溶处理中的任一个脱离前述数值范围，该铜合金组织均无法全部满足(1)、(2)、(3)的条件。
而且，通过以400～500℃实施7～14小时的时效处理，使固溶于自两个滚轧表面小于10μm的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。由此，能够得到优异的剪切加工性。
若时效处理条件在前述范围之外，则固溶于自两个压延表面小于10μm的晶粒内的Si的浓度不在前述范围内。
作为具体的制造方法的一例，举出如下方法。
首先，以成为本发明的Cu-Ni-Si系铜合金板的方式配合材料，利用还原性气氛的低频熔炼炉进行熔炼铸造来得到铜合金铸块。接着，将该铜合金铸块加热成900～980℃之后，实施热轧来制成适当厚度的热轧板，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设为350～450℃，对该热轧板进行水冷之后对两面进行适当的面削。
接着，以60～90％的压延率实施冷轧，制作适当厚度的冷轧板之后，以710～750℃、保持7～15秒钟的条件实施连续退火，进行酸洗、表面研磨之后，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施冷轧，制作适当厚度的冷轧薄板。
接着，以800～900℃对这些冷轧薄板实施60～120秒钟的固溶处理之后，以400～500℃实施7～14小时的时效处理，进行酸洗处理，进而以10～30％的加工率实施最终冷轧，根据需要实施消除应力退火。
实施例
以成为表1所示的成分的方式配合材料，利用还原性气氛的低频熔炼炉进行熔炼后进行铸造，制造出厚度为80mm、宽度为200mm、长度为800mm的尺寸的铜合金铸块。将该铜合金铸块加热成900～980℃以后，如表1所示，改变热轧的最终道次结束后的冷却开始温度来实施热轧，制成厚度为11mm的热轧板，对该热轧板进行水冷之后对两面进行0.5mm的面削。接着，以87％的压延率实施冷轧来制作冷轧薄板之后，实施以710～750℃保持7～15秒钟的连续退火，之后进行酸洗和表面研磨，而且如表1所示，改变每1道次的平均压延率、总压延率来实施冷轧，制作厚度为0.3mm的冷轧薄板。
如表1所示，改变温度、时间来对该冷轧板实施固溶处理，接着，如表1所示，改变温度、时间来实施时效处理，进行酸洗处理之后实施最终冷轧，制作实施例1～11及比较例1～9的铜合金薄板。
接着，对从各铜合金薄板得到的试料，测定铜合金板的表面、表面层、比表面层更靠下方部分的Ni-Si析出物颗粒的个数/μm2、固溶于自表面小于10μm的厚度范围的晶粒内的Si的浓度(质量％)。
如下求出铜合金板的表面、表面层、比表面更靠下方部分的Ni-Si析出物颗粒的个数/μm2。
作为前处理，将10mm×10mm×0.3mm的试料在10％硫酸中浸渍10分钟之后进行水洗，通过吹气洒水以后，以日立高新技术公司制平面铣削(离子铣削)装置，以5kV的加速电压、5°的入射角、1小时的照射时间实施表面处理。
接着，使用日立高新技术公司制电解放射型电子显微镜S-4800，以2万倍观察该试料的表面，对100μm2中的粒径为20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数及100μm2中的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数进行计数，并换算为个数/mm2。改变测定部位实施10次该测定，将其平均值作为各个Ni-Si的析出物颗粒的个数。
接着，观察表面层(从表面向厚度方向至整个板厚的20％深度的位置)和比表面层更靠下方部分，对100μm2中的粒径为20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数进行计数，并换算为个数/mm2。
改变测定部位实施10次该测定，将其平均值作为各个Ni-Si析出物颗粒的个数。
从这些结果，将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，将比表面层更靠下方部分中的粒径为20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2，求出该a/b。
如下求出自表面小于10μm的厚度范围的晶体组织中固溶于晶粒内的Si的浓度。
使用日本电子公司制透射电子显微镜JEM-2010F，以5万倍观察固溶于自该试料的与压延方向垂直的剖面中自表面8μm深度位置的晶粒内的Si的浓度。改变测定部位来实施10次该测定，将其平均值作为Si的浓度。
将这些结果示于表2。
接着，对从各铜合金薄板得到的试料测定抗拉强度、导电率、剪切加工性和模具耐磨性。
抗拉强度用JIS5号试验片测定。
导电率根据JIS-H0505测定。
模具磨损性根据日本伸铜协会技术标准(日本伸銅協会技術標準)JCBA T310的试验方法，使用英斯特朗(日本)株式会社(インストロン·ジャパン)制4204型万能材料试验，将冲孔形状设为直径10mmφ的圆形，将间隙设为5％，将剪切速度设为25mm/min，实施剪切加工试验来测定剪切应力，并计算出剪切电阻率(材料的剪切应力/材料的抗拉强度)。推断出剪切电阻率越低模具耐磨性越提高。
剪切加工性以剪切材料时的毛刺长度进行评价，根据日本伸铜协会技术标准JCBA T310的试验方法，以英斯特朗(日本)株式会社制4204型万能材料试验，将冲孔形状设为直径10mmφ的圆形，将间隙设为5％，将剪切速度设为25mm/min，实施剪切加工试验。关于毛刺长度，测定已冲孔的试验片的圆周方向的每隔90°的4处的毛刺长度，将其平均值作为毛刺长度。
将这些结果示于表2。
从这些结果可知，实施例的本发明的Cu-Ni-Si系铜合金板在维持抗拉强度和导电率的同时具有优异的模具耐磨性及剪切加工性。
以上，对本发明的实施方式的制造方法进行了说明，但本发明并不限定于该记载内容，在不脱离本发明宗旨的范围内可加以各种变更。
产业上的可利用性
本发明的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板能够用作汽车的电连接用连接器或印刷基板的连接端子等导电部件。

Claims (9)

1.一种模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
含有1.0～4.0质量％的Ni和0.2～0.9质量％的Si，余量包括Cu及不可避免的杂质，表面的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为1.5×106～5.0×106个/mm2，表面的粒径超过100nm的Ni-Si析出物颗粒的个数为0.5×105～4.0×105个/mm2，将自表面的厚度为整个板厚的20％的表面层中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为a个/mm2，并且比所述表面层更靠下方部分中的粒径20～80nm的Ni-Si析出物颗粒的个数设为b个/mm2时，a/b为0.5～1.5，固溶于自表面小于10μm的厚度范围的晶粒内的Si的浓度为0.03～0.4质量％。
2.根据权利要求1所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
进一步含有0.2～0.8质量％的Sn及0.3～1.5质量％的Zn。
3.根据权利要求1或2所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
进一步含有0.001～0.2质量％的Mg。
4.根据权利要求1或2所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
进一步含有Fe：0.007～0.25质量％、P：0.001～0.2质量％、C：0.0001～0.001质量％、Cr：0.001～0.3质量％、Zr：0.001～0.3质量％中的1种或2种以上。
5.根据权利要求3所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
进一步含有Fe：0.007～0.25质量％、P：0.001～0.2质量％、C：0.0001～0.001质量％、Cr：0.001～0.3质量％、Zr：0.001～0.3质量％中的1种或2种以上。
6.一种Cu-Ni-Si系铜合金板的制造方法，所述铜合金板为权利要求1或权利要求2所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
在通过依次包含热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧和消除应力退火的工序制造所述Cu-Ni-Si系铜合金板时，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，以400～500℃实施7～14小时的时效处理。
7.一种Cu-Ni-Si系铜合金板的制造方法，所述铜合金板为权利要求3所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
在通过依次包含热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧和消除应力退火的工序制造所述Cu-Ni-Si系铜合金板时，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，以400～500℃实施7～14小时的时效处理。
8.一种Cu-Ni-Si系铜合金板的制造方法，所述铜合金板为权利要求4所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
在通过依次包含热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧和消除应力退火的工序制造所述Cu-Ni-Si系铜合金板时，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，以400～500℃实施7～14小时的时效处理。
9.一种Cu-Ni-Si系铜合金板的制造方法，所述铜合金板为权利要求5所述的模具耐磨性及剪切加工性良好的Cu-Ni-Si系铜合金板，其特征在于，
在通过依次包含热轧、冷轧、固溶处理、时效处理、最终冷轧和消除应力退火的工序制造所述Cu-Ni-Si系铜合金板时，将热轧最终道次结束后的冷却开始温度设定为350～450℃来予以实施，以15～30％的每1道次的平均压延率并以70％以上的总压延率实施固溶处理前的冷轧，以800～900℃实施60～120秒钟的固溶处理，以400～500℃实施7～14小时的时效处理。
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