TWI541366B

TWI541366B - Cu-Ni-Si type copper alloy sheet excellent in deep drawing workability and a method for producing the same

Info

Publication number: TWI541366B
Application number: TW101124777A
Authority: TW
Inventors: Jun-Ichi Kumagai; Yoshio Abe; Akira Saito; Shuzo Umezu
Original assignee: Mitsubishi Shindo Kk
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2016-07-11
Also published as: TW201402841A

Description

深衝拉加工性優異的Cu-Ni-Si系銅合金板及其製造方法

本發明是關於Cu-Ni-Si系銅合金板及其製造方法，達成深衝拉加工性與焊錫耐熱剝離性與彈性極限值的平衡，耐疲勞特性的變動較少，尤其具有優異的深衝拉加工性而適合使用於電氣類及電子構件。

本發明是針對在2011年5月25日申請的國際申請案PCT/JP2011/062028主張優先權，將其內容沿用於此。

伴隨著近年來的電子機器的輕薄短小化，端子、連接器等也隨著小型化及薄型化，需要強度與彎曲加工性，而取代習知的磷青銅或黃銅這樣的固溶強化型銅合金，而增加了銅鎳矽(Cu-Ni-Si系)合金、鈹銅、鈦銅這樣的析出強化型銅合金的需求。

銅鎳矽合金，是矽化鎳化合物對於銅的固溶極限會因為溫度而顯著變化的合金，且會因為淬火、回火而硬化的析出硬化型合金的一種，耐熱性或高溫強度都很好，強度與導電率的平衡性也很優異，至今仍廣泛使用於導電用各種彈簧或高抗張力用電線等，最近頻繁地使用於端子、連接器等的電子零件。

一般來說強度與彎曲加工性為相反的性質，銅鎳矽合金，也從以前就研究要維持高強度且同時改善彎曲加工性，而致力於藉由調整製造步驟、將結晶粒徑、析出物的數量及形狀、集合組織個別或相互控制，來改善彎曲加工性。

為了將銅鎳矽合金以預定形狀在嚴格環境下使用於各種電子零件，而要求其加工容易性，尤其是良好的深衝拉加工性、及在高溫使用時的焊錫耐熱剝離性。

在專利文獻1揭示有一種強度、彎曲加工性的平衡性很優異的電子零件用Cu-Ni-Si系基合金，Ni為1.0~4.0質量%，含有相對於Ni為1/6~1/4濃度的Si，全結晶粒界中的雙晶邊界(Σ3邊界)的頻率為15~60%。

在專利文獻2，揭示有一種銅基析出型合金板材，其軋製方向的拉伸強度、與軋製方向構成的角度為45°方向的拉伸強度、與軋製方向構成的角度為90°方向的拉伸強度的三種拉伸強度間的各差值的最大值為100MPa以下的接點材用銅基析出型合金板材，含有2~4mass%Ni及0.4~1mass%Si，如果需要的話則適當含有從Mg、Sn、Zn、Cr的群組中選出的至少一種而剩餘部由銅與不可避免的雜質所構成。該接點材用銅基析出型合金板材，在經過溶體化處理的銅合金板材實施時效熱處理，然後實施軋製率30%以下的冷軋來製造，將使用於電子機器等的多功能開關的操作性改善。

在專利文獻3，揭示有一種銅鎳矽(Cu-Ni-Si系)銅合金板，耐力為700N/mm²以上，導電率為35%IACS以上，且彎曲加工性也很優異。該銅合金板包含：Ni：2.5%(質量%，以下相同)以上而小於6.0%，Si：0.5%以上而小於1.5%，Ni與Si的質量比Ni/Si為4~5的範圍，並且包含Sn：0.01%以上而小於4%，剩餘部為Cu及不可避免的雜質所構成，平均結晶粒徑為10μm以下，利用SEM-EBSP法的測定結果為具有Cube方位{001}<100>的比率為50%以上的集合組織，在藉由連續退火得到溶體化再結晶組織之後，進行加工率20%以下的冷軋及400~600℃×1~8小時的時效處理，接著進行加工率1~20%的最終冷軋後，進行400~550℃×30秒以下的短時間退火所製造。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

專利文獻1：日本特開2009-263784號公報

專利文獻2：日本特開2008-95186號公報

專利文獻3：日本特開2006-283059號公報

習知的Cu-Ni-Si系的銅鎳矽合金，深衝拉加工性並不充分，深衝拉加工性、焊錫耐熱剝離性、與彈性極限值的平衡性不佳，並且耐疲勞特性的變動(不均)較大，經常發現不適合作為暴露在高溫及高振動的長時間嚴苛環境下的電子零件的材料。

本發明鑑於這種情形，要提供一種使用於電氣類及電子零件的Cu-Ni-Si系銅合金板及其製造方法，達成深衝拉加工性與焊錫耐熱剝離性與彈性極限值的平衡，耐疲勞特性的變動(不均)較少，尤其具有優異的深衝拉加工性。

本發明者們仔細研究的結果發現，本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，含有1.0~3.0質量%的Ni，含有相對於Ni的質量%濃度的1/6~1/4的濃度的Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面的算術平均粗糙度Ra為0.02~0.2μm，將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差為0.1μm以下，合金組織中的結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值為0.4~0.6，以具有背向散射電子繞射系統的掃描型電子顯微鏡所進行的EBSD法測定的GOS的全結晶粒的平均值為1.2~1.5°，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)為60~70%，彈性極限值為450~600N/mm²，150℃且1000小時的焊錫耐熱剝離性良好，耐疲勞特性的變動(不均)很少，發揮優異的深衝拉加工性。

並且發現：結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值，主要關於150℃且1000小時的焊錫耐熱剝離性，GOS的全結晶粒的平均值，主要關於彈性極限值，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ的比率(Lσ/L)，主要關於深衝拉加工性，表面的算術平均粗糙度Ra與表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差，關於耐疲勞特性的變動(不均)。

也發現：結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值，基本上會藉由製造時的最終冷軋時的加工率所影響，GOS的全結晶粒的平均值，基本上會藉由製造時的連續低溫退火時的銅合金板的爐內的張力所影響，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ的比率(Lσ/L)，基本上會藉由製造時的連續低溫退火時的銅合金板的爐內的浮起距離所影響，表面的算術平均粗糙度Ra與表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差，基本上會藉由製造時的最終冷軋時的施加於銅合金板的張力與軋製輥子的表面粗糙度所影響。

根據上述發現而達成本發明，本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，含有1.0~3.0質量%的Ni，含有相對於Ni的質量%濃度的1/6~1/4的濃度的Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面的算術平均粗糙度Ra為0.02~0.2μm，將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差為0.1μm以下，合金組織中的結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值為0.4~0.6，以具有背向散射電子繞射系統的掃描型電子顯微鏡所進行的EBSD法，來將測定面積範圍內的全像素的方位進行測定，將鄰接的像素間的方位差為5°以上的邊界看作為結晶粒界時之GOS的全結晶粒的平均值為1.2~1.5°，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)為60~70%，彈性極限值為450~600N/mm²，150℃且1000小時的焊錫耐熱剝離性良好，耐疲勞特性的變動很少，具有優異的深衝拉加工性。

Ni及Si，藉由進行適當的熱處理，來形成以Ni₂Si為主的金屬間化合物的細微的粒子。結果，顯著地增加合金的強度，同時電傳導性也上升。

Ni為1.0~3.0質量%，較佳在1.5~2.5質量%的範圍添加。如果Ni小於1.0質量%的話則無法得到充分的強度。而Ni超過3.0質量%的話，則在熱軋會產生裂紋。

Si的添加濃度(質量%)，為Ni的添加濃度(質量%)的1/6~1/4。如果Si的添加濃度少於Ni的添加濃度的1/6的話，強度會降低，如果多於Ni的添加濃度的1/4的話，不只無助於強度，且因為過多的Si讓導電性降低。

結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值小於0.4或超過0.6的話，讓150℃且1000小時的焊錫耐熱剝離性降低。

GOS的全結晶粒的平均值如果小於1.2°或超過1.5°的話，則讓彈性極限值降低。

特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ的比率(Lσ/L)，如果小於60%或超過70%的話，則深衝拉加工性會降低。

表面的算術平均粗糙度Ra超過0.2μm的話，耐疲勞特性的變動變大，而算術平均粗糙度Ra小於0.02μm，效果飽和而浪費製造成本。

針對將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差超過0.1μm的話，耐疲勞特性的變動會變大。標準偏差雖然越小越好，而考慮製造成本或效果的話，在0.03μm以上較佳。

本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，進一步含有0.2~0.8質量%的Sn，含有0.3~1.5質量%的Zn。

Sn及Zn，具有改善強度及耐熱性的作用，並且Sn具有耐應力緩和特性的改善作用，Zn具有將焊錫接合的耐熱性改善的作用。Sn在0.2~0.8質量%，Zn在0.3~1.5質量%的範圍添加。如果低於上述的範圍的話則無法得到所需要的效果，如果超過範圍的話則導電性會降低。

本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，進一步含有0.001~0.2質量%的Mg。

Mg具有將應力緩和特性及熱加工性改善的效果，如果超過0.2質量%的話，會讓鑄造性(鑄肌品質的降低)、熱加工性及電鍍耐熱剝離性降低。

本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，進一步含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、Zr：0.001~0.3質量%之一種或兩種以上。

Fe具有使熱軋性提升的效果(抑制表面裂紋或邊緣裂紋的效果)以及將Ni與Si的化合物析出細微化，因此通過使電鍍的耐熱緊貼性提升的效果等，具有提高連接器的可靠度的作用，其含有量小於0.007%的話則對於上述作用無法得到所需要的效果，另一方面如果其含有量超過0.25%的話則熱軋性效果會飽和，不如說會呈現降低的傾向，對導電性也有不好的影響，所以其含有量決定為0.007~0.25%。

P具有用來防止因為彎曲加工造成彈性的降低，藉此使成型加工得到的連接器的插拔特性提升的作用，以及使耐金屬遷移(migration)特性提升的作用，其含有量小於0.001%則無法得到所需要的效果，另一方面如果其含有量超過0.2%的話，則會顯著地影響焊錫耐熱剝離性，所以將其含有量決定為0.001~0.2%。

C則具有使衝裁加工性提升的作用，並且具有藉由使Ni與Si的化合物細微化，而使合金的強度提升的作用，其含有量小於0.0001%則無法得到所需要的效果，另一方面如果超過0.001%的話則對熱加工性有不好的影響所以不適合。於是C含有量決定為0.0001~0.001%。

Cr及Zr，與C的親和力較強而在Cu合金中容易含有C，而具有將Ni及Si的化合物進一步細微化而使合金的強度提升的作用，以及具有藉由本身的析出而使強度進一步提升的作用，而即使Cr及Zr其中的一種或兩種的含有量小於0.001%也無法得到提升合金強度的效果，另一方面如果含有超過0.3%的話，會產生Cr及/或Zr的較大的析出物，因此電鍍性會變差，衝裁加工性也會變差，並且影響熱加工性所以不適合。於是Cr及Zr其中一種或兩種的含有量決定為0.001~0.3%。

本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板的製造方法，是以該順序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效化處理、最終冷軋、低溫退火的步驟，來製造銅合金板時，其最終冷軋處理，以加工率10~30%且施加於銅合金板的張力為90~150N/mm²，使用以粒度為#180~600的磨石研磨的軋製輥子來實施；連續低溫退火處理，其對爐內的銅合金板施加的張力為300~900N/mm²，爐內的銅合金板的浮起距離為10~20mm來實施。

最終冷軋時的加工率小於10%或超過30%的話，結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值則不會進入0.4~0.6的範圍。

連續低溫退火時對銅合金板施加的爐內張力小於300N/mm²或超過900N/mm²的話，則GOS的全結晶粒的平均值不會進入1.2°~1.5°的範圍。

當連續低溫退火時的銅合金板的爐內浮起距離小於10mm或超過20mm的話，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)則不會進入60~70%的範圍。

最終冷軋時的施加於銅合金板的張力小於90N/mm²，則將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差會超過0.1μm，當張力超過150N/mm²的話，則效果會飽和而浪費製造成本。

最終冷軋時使用以粒度小於#180的磨石研磨的軋製輥子的話，表面的算術平均粗糙度Ra會超過0.2μm，粒度超過#600的話，效果會飽和，並且很難去除在製造步驟產生的表面傷痕。

藉由本發明提供一種使用於電氣類及電子零件的Cu-Ni-Si系銅合金板及其製造方法，達成深衝拉加工性與焊錫耐熱剝離性與彈性極限值的平衡，耐疲勞特性的變動較少，尤其具有優異的深衝拉加工性。

以下針對本發明的實施方式來加以說明。

〔銅合金條的成分組成〕

本發明的銅合金條材，其質量%組成，含有1.0~3.0質量%的Ni，含有相對於Ni的質量%濃度的1/6~1/4的濃度的Si，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質。

該銅合金，相對於上述基本組成，也可進一步含有0.2~0.8質量%的Sn，含有0.3~1.5質量%的Zn。

該銅合金，相對於上述基本組成，也可進一步含有0.001~0.2質量%的Mg。

該銅合金，相對於上述基本組成，也可進一步含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、Zr：0.001~0.3質量%之一種或兩種以上。

而且該Cu-Ni-Si系銅合金條，表面的算術平均粗糙度Ra為0.02~0.2μm，將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差為0.1μm以下，合金組織中的結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值為0.4~0.6，以具有背向散射電子繞射系統的掃描型電子顯微鏡所進行的EBSD法來將測定面積範圍內的全像素的方位進行測定，將鄰接的像素間的方位差為5°以上的邊界看作為結晶粒界時之GOS的全結晶粒的平均值為1.2~1.5°，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)為60~70%，彈性極限值為450~600N/mm²，150℃且1000小時的焊錫耐熱剝離性良好，耐疲勞特性的變動很少，發揮優異的深衝拉加工性。

〔算術平均粗糙度Ra，將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差〕

銅合金板表面的算術平均粗糙度Ra，以下述方式求出。

使用日本株式會社小坂研究所製的觸針式表面粗糙度測定器(SE-30D)根據JIS B0651-1996來得到外型輪廓，根據其外型輪廓來計算出算術平均粗糙度(Ra)(JIS B0601-1994)。

將銅合金板表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差，以下述方式求出。

使用日本株式會社小坂研究所製的觸針式表面粗糙度測定器(SE-30D)根據JIS B0651-1996來得到外型輪廓，根據其外型輪廓來實際測量將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值，計算出其標準偏差。

〔長寬比(aspect ratio)、GOS、Lσ/L〕

合金組織中的結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值，以下述方式求出。

作為前處理，將10mm×10mm的試料浸漬在10%硫酸10分鐘期間，然後進行水洗，藉由噴氣將水噴散之後，將水噴散後的試料，以日立(hitachi-hitec)公司製的平面研磨(離子研磨)裝置，以加速電壓5kV，入射角5°，照射時間一小時來實施表面處理。

接著以具有TSL公司製EBSD系統的日立(hitachi-hitec)公司製掃描型電子顯微鏡S-3400N，來觀察其試料表面。觀察條件為加速電壓25kV，測定面積(軋製方向)150μm×150μm。

接著，以解析度0.5μm來將測定面積內的全部像素的方位進行測定，將像素間的方位差為5°以上的邊界定義為結晶粒界，將以結晶粒界包圍的兩個以上的像素的集合看作為結晶粒的情況，將各結晶粒的長軸方向的長度當作a，將短軸方向的長度當作b，將上述b除以a的值定義為長寬比，將測定面積內的全部結晶粒的長寬比求出，計算出其平均值。

以具有背向散射電子繞射系統的掃描型電子顯微鏡所進行的EBSD法測定的GOS的全結晶粒的平均值，以下述方式求出。

接著以具有TSL公司製EBSD系統的日立(hitachi-hitec)公司製掃描型電子顯微鏡S-3400N，來觀察其試料表面。觀察條件為加速電壓25kV，測定面積150μm×150μm。

根據觀察結果，全結晶粒的結晶粒內的全像素間的平均方位差的平均值，以下述條件求出。

以解析度0.5μm來將測定面積內的全部像素的方位進行測定，將鄰接的像素間的方位差為5°以上的邊界看作為結晶粒界。

接著針對結晶粒界所包圍的全部各個結晶粒，以式子(1)來計算結晶粒內的全像素間的方位差的平均值 (GOS：Grain Orientation Spread)，將其全部值的平均值當作全結晶粒的結晶粒內的全像素間的平均方位差，也就是當作GOS的全結晶粒的平均值。將兩個像素以上連結者當作結晶粒。

在上式，i、j表示結晶粒內的像素的號碼。

N表示結晶粒內的像素數量。

α_ij表示像素i與j的方位差。

GOS的全結晶粒的平均值，小於1.2°或超過1.5°的話，會導致彈性極限值的降低。

以具有背向散射電子繞射系統的掃描型電子顯微鏡所進行的EBSD法測定的特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)，以下述方式求出。特殊粒界，在結晶學是根據CSL理論(Krongerg et.al.：Trans.Met.Soc.AIME,185,501(1949))所定義的Σ值且具有3≦Σ≦29的結晶粒界(對應粒界)，定義為該粒界的原有對應部位格子方位缺陷Dq符合Dq≦15°/Σ^1/2(D.G.Brandon：Acta.Metallurgica.Vol.14,p1479,1966)的結晶粒界。

接著，將測定範圍的結晶粒界的全粒界長度L進行測定，來決定鄰接的結晶粒的界面構成特殊粒界之結晶粒界的位置，並且求出特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ、與上述測定的結晶粒界的全粒界長度L的粒界長度比率Lσ/L，成為特殊粒界長度比率。

〔製造方法〕

最終冷軋時的加工率小於10%或超過30%的話，結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值則不會進入0.4~0.6的範圍，會導致焊錫耐熱剝離性降低。

連續低溫退火時對銅合金板施加的爐內張力小於300N/mm²或超過900N/mm²的話，則Gos的全結晶粒的平均值不會進入1.2°~1.5°的範圍，會導致彈性極限值降低。

當連續低溫退火時的銅合金板的爐內浮起距離小於10mm或超過20mm的話，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)則不會進入60~70%的範圍，會導致深衝拉加工性降低。

在第1圖顯示以本發明的製造方法所使用的連續低溫退火設備的一個例子。實施過最終冷軋而捲繞於送料捲軸11的銅合金板F，以張力控制裝置12、張力控制裝置14負荷預定的張力，在橫模退火爐13以預定的溫度及時間進行低溫退火，經由研磨、酸洗裝置15，將其捲繞於張力捲軸16。

在本發明的連續低溫退火時的銅合金板F的所謂爐內浮起距離，是如第2圖所示，藉由爐內的熱風G而波動運行的銅合金板F的波高值。在第2圖，銅合金板F以跨距L的波而波動，距離該波的中心之高度為浮起距離H。該浮起距離H，是藉由以張力控制裝置12、14施加於銅合金板F的張力、與在退火爐13內吹噴於銅合金板F的熱風G的噴出量所控制。

作為具體的製造方法的一個例子，舉出下述的方法。

將材料調和成本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，使用還原性環境的低頻溶解爐進行溶解鑄造得到銅合金鑄塊。接著，將該銅合金鑄塊加熱到900~980℃之候，實施熱軋使其成為適當厚度的熱軋板，將該熱軋板水冷之後，將兩面適度地進行平面銑削。接著以軋製率60~90%實施冷軋，製作適當厚度的冷軋板之後，以710~750℃，保持7~15秒間的條件實施連續退火。接著，在完成該連續退火處理的銅板，進行酸洗、表面研磨之後，以軋製率60~90%實施冷軋，製作適當厚度的冷軋薄板。接著，將該冷軋薄板以710~780℃保持7~15秒間之後，進行急速冷卻而實施溶體化處理之後，以430~470℃保持3小時而實施析出時效處理之後，進行酸洗處理，並且以加工率10~30%，施加於銅合金板的張力為90~150N/mm²，使用以粒度#180~600的磨石研磨的軋製輥子來實施最終冷軋，對爐內的銅合金板施加的張力為300~900N/mm²，爐內的銅合金板的浮起距離為10~20mm來實施連續低溫退火。

〔實施例〕

將材料調合成表1所示的成分，使用還原性環境的低頻溶解爐溶解後進行鑄造，製造出厚度80mm、寬度200mm、長度800mm的尺寸的銅合金鑄塊。將該銅合金鑄塊加熱到900~980℃之後，以熱軋作成厚度11mm的熱軋板，將該熱軋板水冷之後，將兩面進行0.5mm平面銑削。接著，以軋製率87%實施冷軋製作出厚度1.3mm的冷軋板之後，用以710~750℃保持7~15秒間的條件實施連續退火之後，進行酸洗、表面研磨，並且以軋製率77%實施冷軋而製作厚度0.3mm的冷軋板。

將該冷軋板在710~780℃保持7~15秒間之後，進行急速冷卻而實施溶體化處理，接著以430~470℃保持3小時而實施析出時效處理，進行酸洗處理之後，以表1所示的條件，實施最終冷軋及連續低溫退火，製作出銅合金薄板。

接著針對所得到的各試料，來測定：算術平均粗糙度Ra，將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值的標準偏差、長寬比(aspect ratio)、GOS的全結晶粒的平均值、特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)、深衝拉加工性、彈性極限值、焊錫耐熱剝離性、疲勞特性的平均值、疲勞特性的標準偏差。

銅合金板表面的算術平均粗糙度Ra，以下述方式求出。

長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值，以下述方式求出。

GOS的全結晶粒的平均值，以下述方式求出。

接著針對結晶粒界所包圍的全部各個結晶粒，以式子(1)來計算結晶粒內的全像素間的方位差的平均值(GOS：Grain Orientation Spread)，將其全部值的平均值當作全結晶粒的結晶粒內的全像素間的平均方位差，也就是當作GOS的全結晶粒的平均值。將兩個像素以上連結者當作結晶粒。

在上式，i、j表示結晶粒內的像素的號碼。

N表示結晶粒內的像素數量。

α_ij表示像素i與j的方位差。

特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)，以下述方式求出。

深衝拉加工性以下述方式求出。

使用Erichsen公司製試驗機，衝孔直徑：Φ10mm，潤滑劑：潤滑油的條件，來製作蓋筒，觀察外觀，良好者為○，在邊緣產生缺口或裂紋者為×。

彈性極限值，以下述方式求出。

根據JIS-H3130，藉由力矩式試驗測定永久撓曲量，計算出R.T.的Kb0.1(與永久撓曲量0.1mm對應的固定端的表面最大應力值)。

焊錫耐熱剝離性，以下述方式求出。

將所得到的各試料切斷成寬度10mm、長度50mm的薄長狀，將其浸漬在230℃±5℃的60%Sn-40%Pb焊錫中5 秒間。助焊劑使用25%的松香乙醇。將該材料在150℃加熱1000小時，以與板厚相同的彎曲半徑彎曲90°，將其還原之後，以肉眼觀察彎曲部的焊錫有無剝離。

疲勞特性的平均值及疲勞特性的標準偏差，以下述方式求出。

疲勞試驗，對於相對於軋製方向為平行方向的寬度10mm的薄長狀的試驗片依據JIS Z2273進行。來測定：試驗片表面的最大附加應力(在固定端的應力)為400MPa的疲勞壽命(試驗片斷裂為止的反覆振動次數)。測定再相同條件下進行四次，計算出四次的測定值的標準偏差。

在表2顯示該測定的結果。

根據表2，本發明的Cu-Ni-Si系銅合金，深衝拉加工性與焊錫耐熱剝離性與彈性極限值達成平衡，耐疲勞特性的變動很少，尤其具有優異的深衝拉加工性，適合使用於暴露在高溫及高振動的長時間嚴苛使用環境的電子零件。

以上針對本發明的實施方式的製造方法來說明，而本發明並不限定於該記載，在不脫離本發明的主旨的範圍可進行各種變更。

〔產業上的可利用性〕

本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板，適合使用於暴露在高溫及高振動的長時間嚴苛使用環境的端子、連接器等的電子零件。

11‧‧‧送料捲軸

12‧‧‧張力控制裝置

13‧‧‧橫模退火爐

14‧‧‧張力控制裝置

15‧‧‧研磨、酸洗裝置

16‧‧‧張力捲軸

F‧‧‧銅合金板

G‧‧‧熱風

第1圖是顯示在本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板的製造方法使用的連續低溫退火設備的一個例子的概略圖。

第2圖是將在本發明的Cu-Ni-Si系銅合金板的製造方法使用的連續低溫退火爐內的銅板的浮起距離進行說明的示意圖。

Claims

一種Cu-Ni-Si系銅合金板，含有1.0~3.0質量%的Ni，含有相對於Ni的質量%濃度的1/6~1/4的濃度的Si，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，表面的算術平均粗糙度Ra為0.02~0.2μm，將表面粗糙度平均線作為基準時的各凸部與凹部的值的絕對值之標準偏差為0.1μm以下，合金組織中的結晶粒的長寬比(aspect ratio)(結晶粒的短徑/結晶粒的長徑)的平均值為0.4~0.6，以具有背向散射電子繞射系統的掃描型電子顯微鏡所進行的EBSD法來將測定面積範圍內的全像素的方位進行測定，將鄰接的像素間的方位差為5°以上的邊界看作為結晶粒界時之GOS的全結晶粒的平均值為1.2~1.5°，特殊粒界的全特殊粒界長度Lσ對於結晶粒界的全粒界長度L的比率(Lσ/L)為60~70%，彈性極限值為450~600N/mm²，150℃且1000小時的焊錫耐熱剝離性良好，耐疲勞特性的變動很少，具有優異的深衝拉加工性。
如申請專利範圍第1項的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中進一步含有0.2~0.8質量%的Sn，含有0.3~1.5質量%的Zn。
如申請專利範圍第1項的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中進一步含有0.001~0.2質量%的Mg。
如申請專利範圍第2項的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中進一步含有0.001~0.2質量%的Mg。
如申請專利範圍第1、2、3或4項的Cu-Ni-Si系銅合金板，其中進一步含有Fe：0.007~0.25質量%、P：0.001~0.2質量%、C：0.0001~0.001質量%、Cr：0.001~0.3質量%、Zr：0.001~0.3質量%當中之一種或兩種以上。
一種Cu-Ni-Si系銅合金板的製造方法，為申請專利範圍第1項記載的銅合金板的製造方法；是以依序包含熱軋、冷軋、溶體化處理、時效化處理、最終冷軋、低溫退火的步驟，來製造銅合金板時，其最終冷軋處理，以加工率10~30%且施加於銅合金板的張力為90~150N/mm²，使用以粒度為#180~600的磨石研磨的軋製輥子來實施；連續低溫退火處理，其對爐內的銅合金板施加的張力為300~900N/mm²，爐內的銅合金板的浮起距離為10~20mm來實施。