CN104342581A - Cu-Co-Si系铜合金条及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供维持电导率、强度且加工性优异的Cu-Co-Si系铜合金条及其制造方法以及使用了该铜合金板的大电流用电子部件和散热用电子部件。Cu-Co-Si系铜合金条，其含有Co：0.5~3.0质量%、Si：0.1~1.0质量%，Co/Si的质量比：3.0~5.0，剩余部分由铜和不可避免的杂质组成，兰克福特值r为0.9以上（其中，将试样沿相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的方向进行拉伸试验而得到的r值分别记作r0、r45、r90时，r=（r0＋2×r45＋r90）/4）。

Description

Cu-Co-Si系铜合金条及其制造方法

技术领域

本发明涉及可适合用于制造电子材料等电子部件的Cu-Co-Si系铜合金板和通电用或散热用电子部件，尤其是涉及作为电机·电子仪器、汽车等中搭载的端子、连接器、继电器、开关、插座、母线、引线框、散热板等电子部件的原材料而使用的Cu-Co-Si系铜合金板、以及使用了该铜合金板的电子部件。其中，涉及适合于电动汽车、混合动力汽车等中使用的大电流用连接器或端子等大电流用电子部件的用途、或者智能手机或平板电脑中使用的液晶框等散热用电子部件的用途的Cu-Co-Si系铜合金板和使用了该铜合金板的电子部件。

背景技术

作为电子仪器的端子、连接器、开关、插座、继电器、母线、引线框、散热板等的用于导电或导热的材料，广泛使用强度和电导率优异的铜合金条。此处，导电性与导热性存在比例关系。然而，近年来，对于电子仪器的连接器而言，高电流化正在推进，认为需要具有良好的弯曲性、55%IACS以上的电导率、550MPa以上的屈服强度。另外，为了确保锡焊性，对连接器材料要求良好的镀敷性、焊料润湿性。

另一方面，例如在智能手机、平板电脑的液晶中使用被称为液晶框的散热部件。即使对于这种散热用途的铜合金板而言，高导热系数化正在推进，认为需要具有良好的弯曲性、高强度。因此，即使对于散热用途的铜合金板而言，认为也需要具有55%IACS以上的电导率、550MPa以上的屈服强度。

然而，难以通过Ni-Si系铜合金来实现60%IACS以上的电导率，Co-Si系铜合金的开发正在推进。包含Co-Si的铜合金中Co₂Si的固溶量少，因此与Ni-Si系铜合金相比，能够提高电导率。

作为该Co-Si系铜合金，公开了一种通过使夹杂物的大小为2μm以下减少粗大的析出物而得到的镀敷密合性优异的铜合金（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-056977号公报。

发明内容

发明要解决的问题

然而，Co-Si系铜合金的电导率、强度优异，但不适合拉深、鼓凸成形（張り出し）之类的加工，在加工时容易产生裂纹、形状不良。因此存在如下不良情况：将Co-Si系铜合金适用于电子仪器的连接器、散热板等时难以进行加工设计，或者在难以加工时使用电导率(导热系数)不足的其它合金而无法获得必须的功能。

即，本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于提供维持电导率、强度且加工性优异的Cu-Co-Si系铜合金条及其制造方法。进而，本发明的目的在于，提供该铜合金板的制造方法、以及适合于大电流用途或散热用途的电子部件。

用于解决问题的手段

本发明的Cu-Co-Si系铜合金条含有Co：0.5~3.0质量%、Si：0.1~1.0质量%，Co/Si的质量比：3.0~5.0，剩余部分由铜和不可避免的杂质组成，兰克福特值r为0.9以上（其中，将试样沿相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的方向进行拉伸试验而得到的r值分别记作r0、r45、r90时，r=（r0＋2×r45＋r90）/4）。

对于本发明的Cu-Co-Si系铜合金条而言，优选的是，将相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的伸长率分别记作E1、E45、E90时，E1、E45、E90均为5%以上。

用（屈服强度/拉伸强度）表示的屈服比优选为0.95以下。其中，以MPa作为屈服强度和拉伸强度的单位来求出屈服比。

优选含有合计0.001~2.5质量%的选自Ni、Cr、Mg、Mn、Ag、P、Sn、Zn、As、Sb、Be、B、Ti、Zr、Al以及Fe中的1种以上。

本发明的Cu-Co-Si系铜合金条的制造方法为前述Cu-Co-Si系铜合金条的制造方法，其中，依次进行热轧、第一退火、加工度为10%以上的第一冷轧、固溶处理、时效处理，且将前述第一退火和前述第一冷轧重复进行2次以上，前述第一退火设为退火前后的拉伸强度减少10~40%的条件。

本发明的另一个侧面为使用了上述Cu-Co-Si系铜合金条的大电流用电子部件。

本发明的另一个侧面为使用了上述Cu-Co-Si系铜合金条的散热用电子部件。

根据本发明，能够提供维持电导率、强度且加工性优异的Cu-Co-Si系铜合金条及其制造方法、以及适合于大电流用途或散热用途的电子部件。该铜合金板可适合用作端子、连接器、开关、插座、继电器、母线、引线框等电子部件的原材料，特别是用作流通大电流的电子部件的原材料或散放大热量的电子部件的原材料有用。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式的Cu-Co-Si系铜合金条进行说明。需要说明的是，在本发明中，%在没有特别说明的情况下表示质量%。

首先，针对铜合金条的组成的限定理由进行说明。

＜Co和Si＞

Co和Si通过进行时效处理，Co和Si形成以微细的Co₂Si为主的金属间化合物的析出颗粒，使合金的强度显著增加。另外，伴随着通过时效处理的Co₂Si的析出，导电性提高。其中，Co浓度不足0.5%时，或Si浓度不足0.1（Co%的1/5）%时，即使添加其它成分也得不到期望的强度。另外，Co浓度超过3.0%时，或Si浓度超过1.0（Co%的1/3）%时，虽然能够获得充分的强度，但导电性变低，进而在母相中生成不会有助于提高强度的粗大Co-Si系颗粒（结晶物和析出物），会招致弯曲加工性、蚀刻性以及镀敷性的降低。因此，将Co的含量设为0.5~3.0质量%。优选将Co的含量设为1.0~2.0质量%。同样地，将Si的含量设为0.1~1.0质量%。优选将Si的含量设为0.2~0.7质量%。

将Co/Si的质量比设为3.0~5.0时，能够一并提高析出硬化后的强度和电导率。Co/Si的质量比不足3.0时，不会以Co₂Si的形式析出的Si的浓度变多，电导率降低。Co/Si的质量比超过5时，不会以Co₂Si的形式析出的Co的浓度变多，电导率降低。

进而，优选含有合计0.001~2.5质量%的选自Ni、Cr、Mg、Mn、Ag、P、Sn、Zn、As、Sb、Be、B、Ti、Zr、Al以及Fe中的1种以上。这些元素通过固溶强化、析出强化等而有助于提高强度。这些元素的合计量不足0.001质量%时，有时无法获得上述效果。另外，这些元素的合计量超过2.5质量%时，有时电导率降低或因热轧而破裂。

本发明的Cu-Co-Si系铜合金条的厚度没有特别限定，例如可以设为0.03~0.6mm。

＜兰克福特值r＞

接着，针对成为铜合金条的特征的规定进行说明。本发明人等已知：通过以特定的条件制造Cu-Co-Si系铜合金条，能够获得兰克福特值r达到0.9以上的合金。可以认为，这是因为通过以下述条件重复进行退火和轧制，轧制方向和板厚方向的晶粒形状、形变的导入方式会变得均匀，变形时的板厚方向的减少会得到抑制。

此处，r表示容易沿板厚方向和板宽方向中的哪一方向变形的塑性形变值，r越大则深拉深性越优异。

理论上而言，r通过下式来求出。　

r=ln（Wo/W）/ln（to/t）

其中，Wo、W是变形前、变形后的板宽，to、t是变形前、变形后的板厚。其中，r因取出试验片的部位而发生变化，因此在本发明中，

通过式1：r=（r0＋2×r45＋r90）/4而求出r。　

（其中，将试样沿相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的方向进行拉伸试验而得到的r值分别记为r0、r45、r90）。

并且，作为制造Cu-Co-Si系铜合金条的条件，对铸锭依次进行热轧、第一退火、加工度为10%以上的第一冷轧、固溶处理、时效处理，且将第一退火和第一冷轧重复进行2次以上，将第一退火设为退火前后的拉伸强度减少20~40%的条件时，能够得到r≥0.9的合金条。

需要说明的是，可以在固溶处理与时效处理之间进行最终冷轧。

可以认为，通过以上述条件进行第一退火和第一冷轧，如上所述，轧制方向和板厚方向和板宽方向的晶粒形状、形变导入方式变得均匀，变形时的板厚方向的减少得到抑制。

第一退火与第一冷轧的重复次数不足2次时，无法获得上述效果，r不足0.9。

在第一退火中，退火前后的拉伸强度的减少不足20%时，无法获得上述效果，r不足0.9。另一方面，退火前后的拉伸强度的减少超过40%时，结晶粒径变得过大，r不足0.9。第一退火优选设为退火前后的拉伸强度减少15~30%的条件。

第一冷轧的加工度不足10%时，无法获得上述效果，r不足0.9。需要说明的是，第一冷轧的加工度的上限例如为97%。加工度超过97%时，第2次冷轧的加工度不足10%。第一冷轧的加工度优选为15~50%。

热轧与第一退火之间可以进行冷轧（初始冷轧），其加工度可以为0~98%。

其它条件可以与通常的Cu-Co-Si系铜合金条的制造条件同等。

E1、E45、E90均为5%以上时，能够使r确实地为0.9以上，铜合金条的加工性提高，因而优选。

用（屈服强度/拉伸强度）表示的屈服比为0.95以下时，能够获得均匀伸长率区域（一様伸び領域，随着力的增加而形变增加的区域）的载荷区域变大，能够获得良好的成型形状，因而优选。

实施例

以电解铜为原料，使用大气熔解炉熔制表1、表2所示组成的铜合金，铸造铸锭。对该铸锭以850~1000℃进行热轧，进行适当面削等，从而制成10mm的厚度。其后，按照表1、表2所示条件进行初始冷轧（部分试样未进行初始冷轧）。

接着，分别按照表1、表2所示条件将第一退火和第一冷轧重复进行2次或3次。进而，以850~1000℃进行5~100秒的固溶处理，接着进行加工度为0~20%的最终冷轧，进而进行时效处理（在强度达到最大的温度下进行5小时），制造厚度为0.2mm的试样。

针对各试样，进行以下评价。

＜拉伸强度（TS）＞

利用拉伸试验机，按照JIS-Z2241，测定与轧制方向平行的方向的拉伸强度（TS）。

＜0.2%屈服强度（YS）＞

利用拉伸试验机，按照JIS-Z2241，测定与轧制方向平行的方向的0.2%屈服强度（YS）。将0.2%屈服强度（YS）记作屈服强度。

＜断裂伸长率＞

利用拉伸试验机，按照JIS-Z2241，沿相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的方向拉伸，试验片断裂时的标点间长度L与试验前的标点距离L0之差以%的形式求出。将相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的断裂伸长率分别记作E1、E45、E90。

＜r值＞

利用拉伸试验机，按照JIS-Z2241，沿相对于轧制平行方向分别为0度、45度、90度的方向拉伸。测定伸长率为5%(断裂伸长率为5%以下时是2.5%)时的板宽和长度，将拉伸试验前后的板宽分别记作W₀、W，将拉伸试验前后的长度分别记作L₀、L，通过r值=ln（Wo/W）/ln（WL/W₀Lo）来算出r值。

将相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的r值分别记作r0、r45、r90，通过r=（r0＋2×r45＋r90）/4来算出。

＜屈服比＞

通过上述的YS/TS之比来求出。

＜电导率（%IACS）＞

通过四端网络法测定所得试样的电导率（%IACS）。

＜拉深加工性＞

通过基于JIS-Z2247的埃里克森试验法，将到试样中产生龟裂为止的押入深度为3mm以上的试样记为拉深加工性○（良好），押入深度不足3mm的试样记为拉深加工性×（不良）。

将所得结果示于表1。需要说明的是，各实施例中，TS均为550MPa以上、电导率均为55%IACS以上。

[表1]

[表2]

由表1、表2可以明确，将第一退火和加工度为10%以上的第一冷轧重复进行2次以上，并将第一退火设为退火前后的拉伸强度减少20~40%的条件而制造的各实施例的情况下，r为0.9以上，拉深加工性提高。

另一方面，以第一退火的退火前后的拉伸强度的减少超过40%的方式制造的比较例1~4的情况下，r不足0.9，拉深加工性差。

将第一退火和第一冷轧仅重复1次的比较例5的情况下，r也不足0.9、拉深加工性差。

未进行第一退火和第一冷轧的比较例6的情况下，r也不足0.9、拉深加工性差。

第一冷轧的加工度不足10%的比较例7的情况下，r也不足0.9、拉深加工性差。

Claims (7)

1.Cu-Co-Si系铜合金条，其含有Co：0.5~3.0质量%、Si：0.1~1.0质量%，Co/Si的质量比：3.0~5.0，剩余部分由铜和不可避免的杂质组成，

兰克福特值r为0.9以上，其中，将试样沿相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的方向进行拉伸试验而得到的r值分别记作r0、r45、r90时，r=（r0＋2×r45＋r90）/4。

2.根据权利要求1所述的Cu-Co-Si系铜合金条，其中，将相对于轧制平行方向为0度、45度、90度的伸长率分别记作E1、E45、E90时，E1、E45、E90均为5%以上。

3.根据权利要求1或2所述的Cu-Co-Si系铜合金条，其中，用屈服强度/拉伸强度表示的屈服比为0.95以下。

4.根据权利要求1或2所述的Cu-Co-Si系铜合金条，其中，含有合计0.001~2.5质量%的选自Ni、Cr、Mg、Mn、Ag、P、Sn、Zn、As、Sb、Be、B、Ti、Zr、Al以及Fe中的1种以上。

5.Cu-Co-Si系铜合金条的制造方法，其为权利要求1~4中任一项所述的Cu-Co-Si系铜合金条的制造方法，其中，

依次进行热轧、第一退火、加工度为10%以上的第一冷轧、固溶处理、时效处理，且将所述第一退火和所述第一冷轧重复进行2次以上，

所述第一退火设为退火前后的拉伸强度减少10~40%的条件。

6.大电流用电子部件，其使用了权利要求1~4中任一项所述的Cu-Co-Si系铜合金条。

7.散热用电子部件，其使用了权利要求1~4中任一项所述的Cu-Co-Si系铜合金条。