TW202130827A - 銅合金、銅合金塑性加工材、電子／電氣機器用零件、端子、匯流條、散熱基板 - Google Patents
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Abstract
此銅合金，具有之鎂含量在70massppm以上400massppm以下之範圍內，銀含量在5massppm以上20massppm以下之範圍內，餘部為銅及不可避免的不純物之組成；磷含量未滿3.0massppm，導電率為90%IACS以上，小傾角粒界及亞晶界長度LLB
，大傾角粒界的長度LHB
具有LLB
/(LLB
+LHB
)＞20%之關係。
Description
本發明係關於適於匯流條、端子、散熱基板等電子/電氣機器用零件之銅合金，由此銅合金構成的銅合金塑性加工材、電子/電氣機器用零件、端子、匯流條及散熱基板。
本發明根據2019年11月29日於日本提出申請之特願2019-216553號專利申請案主張優先權，於此處援用其內容。
從前，匯流條、端子、散熱基板等之電子/電氣機器用零件，使用導電性高的銅或銅合金。
伴隨著電子機器或電氣機器等的大電流化，為了減低電流密度以及焦耳熱導致的熱的擴散，謀求被使用於這些電子機器或電氣機器等的電子/電氣機器用零件的大型化、厚厚度化。
為了對應於大電流，適用導電率優異的無氧銅等純銅材。然而，純銅材的耐應力緩和特性低劣，有著無法在高溫環境下使用的問題。
在此，於專利文獻1揭示了含鎂量在0.005mass%以上未滿0.1mass%之範圍的銅壓延板。
記載於專利文獻1的銅壓延板，具有含鎂量在0.005mass%以上未滿0.1mass%之範圍，餘部由銅及不可避免的不純物構成之組成，所以可以使鎂固溶於銅的母相中，不會大幅使導電率降低而可以提高強度、耐應力緩和特性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-056414號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，近來，在引擎室等高溫環境下使用的場合很多，有必要比從前更為增加耐應力緩和特性。進而，為了進而抑制大電流流通時的發熱，有必要進而提高導電率。亦即，尋求提高導電率與耐應力緩和特性且有良好平衡之銅材。
在厚厚度化的場合，成形電子/電氣機器用零件時的彎曲加工條件變得嚴格，所以也要求優異的彎曲加工性與強度。
本發明係有鑑於前述情形而完成之發明，目的在於提供具有高導電率與優異耐應力緩和特性，同時彎曲加工性、強度都優異的銅合金、銅合金塑性加工材、電子/電氣機器用零件、端子、匯流條、散熱基板。
[供解決課題之手段]
為了解決此課題，本案發明人等銳意檢討的結果，明白了為了要平衡良好地提高導電率與耐應力緩和特性，僅靠著組成的控制還不充分，有必要配合組成而進行組織控制。亦即，得到了藉由兼顧最適組成與組織控制，可以平衡良好地以比從前更高的水準提高導電率與耐應力緩和特性之知識見解。此外，得到了藉由兼顧最適組成與組織控制，可以謀求彎曲加工性、強度的提高之知識見解。
本發明係根據前述知識見解而完成之發明，本發明之一態樣之銅合金，具有鎂含量在70massppm以上400massppm以下之範圍內，銀含量在5massppm以上20massppm以下之範圍內，餘部為銅及不可避免的不純物之組成；磷含量未滿3.0massppm，導電率為90%IACS以上，藉由EBSD法以10000μm2
以上的測定面積，0.25μm的測定間隔之步幅，排除CI值為0.1以下的測定點，進行各結晶粒的方位差解析，鄰接的測定點間的方位差達15°以上的測定點間作為結晶粒界，藉由面積分數(Area Fraction)求出平均結晶粒徑A，以平均結晶粒徑A的10分之1以下的測定間隔之步幅進行測定，以包含總數1000個以上結晶粒的方式，以複數視野成為10000μm2
以上的測定面積，排除藉由資料解析軟體OIM解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，鄰接的測定點間的方位差為2°以上15°以下的測定點間之小傾角粒界及亞晶界(subgrain boundary)長度為LLB
，鄰接的測定點間方位差超過15°的測定點間的大傾角粒界的長度為LHB
時，具有 LLB
/(LLB
+LHB
)＞20%之關係式。
根據此構成之銅合金的話，使Mg,Ag,P之含量如前所述地規定，同時小傾角粒界及亞晶界長度為LLB
與大傾角粒界的長度為LHB
具有LLB
/(LLB
+LHB
)＞20%之關係，所以不會使導電率大幅降低而可以提高耐應力緩和特性，可以兼顧90%IACS以上的高導電率與優異的耐應力緩和特性。此外，也可以提高彎曲加工性、強度。
於本發明之一態樣之銅合金，0.2%耐力在150MPa以上450MPa以下之範圍內為佳。
此場合，0.2%耐力在150MPa以上450MPa以下之範圍內，所以作為厚度超過0.5mm的板條材捲曲為線圈狀，也沒有捲曲慣性，處理上變得容易，可以達成高的生產性。因此，特別適於作為大電流/高電壓用途的端子、匯流條、散熱基板等之電子/電氣機器用零件的銅合金。
於本發明之一態樣之銅合金，平均結晶粒徑在10μm以上100μm以下之範圍內為佳。
此場合，平均結晶粒徑在10μm以上100μm以下之範圍內，所以成為原子的擴散路徑的結晶粒界不會存在超過必要的，可以確實提高耐應力緩和特性。
於本發明之一態樣之銅合金，殘留應力率在150℃、1000小時下以50%以上為佳。
此場合，殘留應力率在150℃、1000小時下以50%以上，耐應力緩和特性優異，特別適合作為構成在高溫環境下使用的電子/電氣機器用零件之銅合金。
本發明之一態樣之銅合金塑性加工材，係由前述之銅合金所構成。
根據此構成之銅合金塑性加工材的話，因為是以前述銅合金構成，所以導電性、耐應力緩和特性、彎曲加工性、強度優異，特別適合作為厚厚度化的端子、匯流條、散熱基板等電子/電氣機器用零件之材料。
於本發明之一態樣之銅合金塑性加工材，亦可為厚度在0.5mm以上8.0mm以下之範圍內之壓延板。
此場合，因為是厚度在0.5mm以上8.0mm以下之範圍內之壓延板，藉由對此銅合金塑性加工材(壓延板)施以沖壓加工或彎曲加工，可以成形端子、匯流條、散熱基板等電子/電氣機器用零件。
於本發明之一態樣之銅合金塑性加工材，表面有錫鍍層或銀鍍層為佳。
此場合，表面有錫鍍層或銀鍍層，所以特別適於作為端子、匯流條、散熱基板等之電子/電氣機器用零件的材料。於本發明，「鍍錫」，包含鍍純錫或者鍍錫合金，「鍍銀」，包含鍍純銀或者鍍銀合金。
本發明之一態樣之電子/電氣機器用零件，係由使用前述銅合金塑性加工材所製作。本發明之電子/電氣機器用零件，包含端子、匯流條、散熱基板等。
此構成之電子/電氣機器用零件，係使用前述之銅合金塑性加工材製作的，所以即使對應於大電流用途而大型化及厚厚度化的場合也可以發揮優異的特性。
本發明之一態樣之端子，係使用前述銅合金塑性加工材所製作。
此構成之端子，係用前述銅合金塑性加工材製作的，所以即使對應於大電流用途而大型化及厚厚度化的場合也可以發揮優異的特性。
本發明之一態樣之匯流條，係用前述銅合金塑性加工材製作。
此構成之匯流條，使用前述銅合金塑性加工材製作，所以即使對應於大電流用途而大型化及厚厚度化的場合也可以發揮優異的特性。
本發明之一態樣之散熱基板，係用前述銅合金塑性加工材所製作。亦即，散熱基板之至少與半導體接合的一部分，以前述銅合金塑性加工材形成。
此構成之散熱基板，用前述銅合金塑性加工材製造的，所以即使對應於大電流用途而大型化及厚厚度化的場合也可以發揮優異的特性。
[發明之效果]
根據本發明，可以提供具有高導電率與優異耐應力緩和特性，同時彎曲加工性、強度優異的銅合金、銅合金塑性加工材、電子/電氣機器用零件、端子、匯流條、散熱基板。
以下，說明本發明之一實施型態之銅合金。
本實施型態之銅合金，具有之鎂含量在70massppm以上400massppm以下之範圍內，銀含量在5massppm以上20massppm以下之範圍內，餘部為銅及不可避免的不純物之組成；磷含量未滿3.0massppm。
本發明之一實施型態之銅合金，藉由EBSD法以10000μm2
以上的測定面積，0.25μm的測定間隔之步幅，排除CI值為0.1以下的測定點，進行各結晶粒的方位差解析，鄰接的測定點間的方位差達15°以上的測定點間作為結晶粒界，藉由面積分數(Area Fraction)求出平均結晶粒徑A，以成為平均結晶粒徑A的10分之1以下的測定間隔之步幅進行測定，以包含總數1000個以上結晶粒的方式，以複數視野成為10000μm2
以上的測定面積，排除藉由資料解析軟體OIM解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，鄰接的測定點間的方位差為2°以上15°以下的測定點間之小傾角粒界及亞晶界(subgrain boundary)長度為LLB
，鄰接的測定點間方位差超過15°的測定點間的大傾角粒界的長度為LHB
時，具有LLB
/(LLB
+LHB
)＞20%之關係式。
於本發明之一實施型態之銅合金，導電率為90%IACS以上。
於本實施型態之銅合金，0.2%耐力在150MPa以上450MPa以下之範圍內為佳。
於本實施型態之銅合金，平均結晶粒徑在10μm以上100μm以下之範圍內為佳。
於本實施型態之銅合金，殘留應力率在150℃、1000小時下以50%以上為佳。
於本實施型態之銅合金，以下說明如前所述規定成分組成、結晶組織、各種特性之理由。
(Mg：70massppm以上400massppm以下)
鎂，是具有可以藉著固溶於銅的母相中，不使導電率大幅降低而提高強度及耐應力緩和特性的作用效果之元素。藉由使鎂固溶於母相中，可得優異的彎曲加工性。
在鎂的含量未滿70massppm之場合，有變得不能充分達成該作用效果之虞。另一方面，鎂的含量超過400massppm之場合，有導電率降低之虞。
由以上情形，在本實施型態，把鎂的含量設定於70massppm以上400massppm以下的範圍內。
為了進而提高強度及耐應力緩和特性，鎂的含量為100massppm以上為佳，150massppm以上為進而更佳，200massppm以上又更佳，250massppm以上進而又更佳。為了確實抑制導電率的降低，鎂的含量以380 massppm以下為佳，360massppm以下更佳，350massppm以下又更佳。
(Ag：5massppm以上20massppm以下)
銀，在250℃以下之通常的電子/電氣機器的使用溫度範圍幾乎不能固溶於銅的母相中。因此，被微量添加於銅中的銀偏析在粒界附近。藉此阻礙原子在粒界的移動、抑制粒界擴散，因而提高耐應力緩和特性。
在銀的含量未滿5massppm之場合，有變得不能充分達成該作用效果之虞。另一方面，銀的含量超過20massppm之場合，導電率降低而且成本增加。
由以上情形，在本實施型態，把銀的含量設定於5massppm以上20massppm以下的範圍內。
為了進而提高耐應力緩和特性，銀的含量在6massppm以上為佳，7massppm以上更佳，8massppm以上又更佳。為了確實地抑制導電率的降低及成本的增加，銀的含量在18massppm以下為佳，16massppm以下更佳，14massppm以下又更佳。
(P：未滿3.0massppm)
銅中含有的磷，於高溫下的熱處理中，會促進一部分結晶粒再結晶，形成粗大的結晶粒。粗大的結晶粒存在的話，彎曲加工時表面變得粗糙，且在該部分發生應力集中，因而彎曲加工性劣化。再者，磷係與鎂反應而在鑄造中形成結晶物，成為加工時的破壞的起點，所以冷間加工時或彎曲加工時容易發生破裂。
由以上情形，本實施型態中，把磷的含量限制在未滿3.0massppm。
磷的含量未滿2.5massppm為佳，未滿2.0massppm更佳。
(不可避免的不純物)
作為前述元素以外的其他不可避免的不純物，可以列舉Al,B,Ba,Be,Bi,Ca,Cd,Cr,Sc,稀土類元素,V,Nb,Ta,Mo, Ni,W,Mn,Re,Fe,Se,Te,Ru,Sr,Ti,Os,Co,Rh,Ir,Pb,Pd,Pt,Au,Zn,Zr,Hf,Hg,Ga,In,Ge,Y,As,Sb,Tl,N,C,Si,Sn,Li,H,O,S等。這些不可避免的不純物，有使導電率降低之虞，所以越少越好。
(小傾角粒界及亞晶界長度比率：LLB
/(LHB
+LLB
))
小傾角粒界及亞晶界(subgrain boundary)係加工時被導入的差排密度高的區域，因此藉組織控制使全粒界中的小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)超過20%，可以藉由伴隨差排密度的增加之加工硬化來提高強度(耐力)。全粒界中的小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
))中之「全粒界」，係包含小傾角粒界、亞晶界、大傾角粒界。小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)，係小傾角粒界及亞晶界長度LLB
占大傾角粒界的長度LHB
與小傾角粒界及亞晶界長度LLB
之合計長度之比率。
即使在前述範圍內，小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)也在25%以上為佳，30%以上為更佳。另一方面，小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)過高的話，有容易發生原子以差排作為路徑之高速擴散，變得容易發生應力緩和之虞，所以小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)為80%以下為佳，為70%以下更佳。
在本實施型態，排除了用EBSD裝置的解析軟體OIM Analysis(Ver.7.3.1)測定的數值即CI(Confidence Index)值為0.1以下的測定點，算出小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)。CI值係在把從某個解析點獲得的EBSD圖案進行分度(indexing)時，藉著採用Voting法而被算出，取0到1的數值。CI值係評估分度與方位計算的可信賴性之數值，所以CI值低之場合，亦即在未獲得解析點的明瞭結晶圖案之場合可以說是組織中存在著應變(加工組織)。特別是應變大之場合，CI值取0.1以下之數值。
(導電率：90%IACS以上)
於本實施型態之銅合金，導電率為90%IACS以上。藉著導電率為90%IACS以上，可抑制通電時發熱，可以作為純銅的替代而良好地使用為端子、匯流條、散熱基板等的電子/電氣機器用零件。
導電率為92%IACS以上為佳，93%IACS以上更佳，95%IACS以上又更佳，97%IACS以上進而又更佳。
(0.2%耐力：150MPa以上450MPa以下)
於本實施型態之銅合金，0.2%耐力為150MPa以上之場合，特別適於作為端子、匯流條、散熱基板等的電子/電氣機器用零件的材料。在本實施型態，在對壓延方向平行的方向上進行拉伸試驗時之0.2%耐力在150MPa以上為佳。藉由壓製製造端子、匯流條、散熱基板等時，為了提高生產性，使用線圈捲繞的條材，但0.2%耐力超過450MPa的話，線圈會有捲曲慣性使生產性降低。因此，0.2%耐力以450MPa以下為佳。
0.2%耐力為200MPa以上更佳，225MPa以上又更佳，250MPa以上進而又更佳。0.2%耐力為440MPa以下更佳，430MPa以下又更佳。
(平均結晶粒徑：10μm以上100μm以下)
於本實施型態之銅合金，平均結晶粒徑在10μm以上之場合，成為原子的擴散路徑的結晶粒界不存在超過必要的範圍，可以進而提高耐應力緩和特性。
另一方面，於本實施型態之銅合金，平均結晶粒徑在100μm以下之場合，不需要長時間進行高溫再結晶的熱處理，可以抑制製造成本的增加。
平均結晶粒徑以15μm以上為佳，且80μm以下為佳。
(殘留應力率(150℃、1000小時)：50%以上)
於本實施型態之銅合金，殘留應力率在150℃、1000小時為50%以上的場合，即使在高溫環境下使用的場合，也可以把永久變形抑制得很小，可以抑制接觸壓的降低。因而，本實施型態之銅合金，可以適用作為在汽車的引擎室周圍那樣的高溫環境下使用的端子。
殘留應力率在150℃、1000小時下達60%以上為佳，達70%以上更佳，達75%以上進而更佳。
其次，參照圖1所示的流程圖，說明如此構成的本實施型態之銅合金之製造方法。
(熔解/鑄造步驟S01)
首先，於熔解銅原料而獲得的銅熔湯，添加鎂進行成分調整，製造出銅合金熔湯。鎂的添加，可以使用鎂單體或者銅-鎂母合金等。此外，將包含鎂的原料與銅原料一起熔解亦可。此外，使用本合金之再製材以及廢材亦可。
銅熔湯為純度99.99mass%以上的所謂4N銅，或者99.999mass%以上的所謂5N銅為佳。在熔解步驟，為了抑制鎂的氧化，或是為了減低氫濃度，進行H2
O的蒸氣壓很低之惰性氣體氛圍(例如氬氣)之氛圍熔解，並且熔解時的保持時間保留在最小限度為佳。
將被調整成分的銅合金熔湯注入鑄模製造出鑄塊。考慮到量產的場合，以使用連續鑄造法或半連續鑄造法為佳。
(均質化/熔體化步驟S02)
其次，為了使獲得的鑄塊均質化及熔體化而進行加熱處理。於鑄塊的內部，係存在凝固的過程中因鎂偏析而濃縮而發生的銅與鎂為主成分之金屬間化合物等。在此，為了使這些偏析及金屬間化合物等消失或者減低，藉著進行將鑄塊加熱至300℃以上900℃以下之加熱處理，而於鑄塊內，使鎂均質地擴散同時使鎂固溶於母相中。此均質化/熔體化步驟S02，以在10分鐘以上100小時以下且在非氧化性或還原性氛圍中實施為佳。
加熱溫度未滿300℃，有熔體化變得不完全，於母相中殘留許多以銅與鎂為主成分的金屬間化合物之虞。另一方面，加熱溫度超過900℃的話，有銅材料的一部分變成液相，組織或表面狀態變得不均勻之虞。因而，將加熱溫度設定於300℃以上900℃以下的範圍。
為了後述的粗加工效率化與組織均勻化，於均質化/熔體化步驟S02之後實施熱間加工亦可。此場合，加工方法沒有特別限定，例如可以採用壓延、拉拔、押出、溝壓延、鍛造、壓製等。熱間加工溫度在300℃以上900℃以下之範圍內為佳。
(粗加工步驟S03)
為了加工為特定的形狀，進行粗加工。此粗加工步驟S03之溫度條件並沒有特別限定，但為了抑制再結晶，或者提高尺寸精度，冷間或溫間壓延在-200℃至200℃的範圍內為佳，常溫特佳。針對加工率，20%以上為佳，30%以上更佳。加工方法並沒有特別限定，例如可以採用壓延、拉拔、押出、溝壓延、鍛造、壓製等。
(中間熱處理步驟S04)
於粗加工步驟S03後，為了用以提高加工性的軟化、或再結晶組織而實施熱處理。
此時，為了防止銀往粒界偏析的局部化，以藉連續退火爐的短時間熱處理為佳。而且，為了使銀往粒界偏析更均勻化，亦可反覆實施中間熱處理步驟S04與後述的修整加工步驟S05。
該中間熱處理步驟S04成為實質地最後的再結晶熱處理，所以在該步驟獲得的再結晶組織的平均結晶粒徑大致等於最終的平均結晶粒徑。因此，設定熱處理條件以使最終製品之銅合金(銅合金塑性加工材)之平均結晶粒徑在預定的範圍內為佳。例如，最終製品之銅合金(銅合金塑性加工材)之平均結晶粒徑在10μm以上100μm以下的範圍內之場合，以400℃以上900℃以下的保持溫度、10秒以上10小時以下的保持時間為佳，例如在700℃保持1秒至120秒程度為佳。
(修整加工步驟S05)
為了將中間熱處理步驟S04後的銅材料加工為預定形狀，進行修整加工。該修整加工步驟S05之溫度條件並沒有特別限定，但為了抑制加工時的再結晶，或者抑制軟化，冷間、或溫間加工在-200℃至200℃的範圍內為佳，常溫特佳。
加工率，可適當選擇以近似於最終形狀，但為了於修整加工步驟S05中提高小傾角粒界及亞晶界長度比率，且藉由加工硬化而提高強度，加工率10%以上為佳。謀求強度更進一步提高之場合，加工率15%以上更佳，加工率20%以上又更佳。另一方面，為了抑制因小傾角粒界及亞晶界過度增加導致的彎曲加工性劣化，加工率95%以下為佳，加工率90%以下更佳。一般而言，加工率係壓延或拉絲的減面率。
(修整熱處理步驟S06)
其次，對於藉由修整加工步驟S05獲得的塑性加工材，為了銀往粒界偏析、及除去殘留應變，而實施修整熱處理亦可。
此時，熱處理溫度太高的話，小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LHB
+LLB
)大幅降低，所以熱處理溫度在100℃以上800℃以下的範圍內為佳。於此修整熱處理步驟S06，為了避免因再結晶導致強度大幅降低，有必要設定熱處理條件(溫度、時間)。例如在600℃保持0.1秒至10秒程度，在250℃保持1小時至100小時為佳。此熱處理，以在非氧化氛圍或還原性氛圍中進行為佳。熱處理的方法沒有特別限定，由減低製造成本的效果來看，以藉連續退火爐的短時間熱處理為佳。
前述的修整加工步驟S05及修整熱處理步驟S06，亦可反覆實施。
如此作法，製造出本實施型態之銅合金(銅合金塑性加工材)。將藉著壓延而製造出的銅合金塑性加工材稱為銅合金壓延板。
銅合金塑性加工材的板厚0.5mm以上之場合，適於使用作為大電流用途的導體。藉著銅合金塑性加工材的板厚為8.0mm以下，可以抑制壓床的荷重增大、確保每單位時間的生產性，且可以壓低製造成本。
因此，銅合金塑性加工材的板厚為0.5mm以上8.0mm以下之範圍內為佳。
銅合金塑性加工材的板厚超過1.0mm更佳，超過2.0mm又更佳。另一方面，銅合金塑性加工材的板厚未滿7.0mm更佳，未滿6.0mm又更佳。
在如前述的構成的本實施型態之銅合金，係含有鎂的含量在70massppm以上400massppm以下的範圍內、銀的含量在5massppm以上20massppm以下的範圍內，餘部為銅及不可避免的不純物之組成，磷的含量為未滿3.0massppm，小傾角粒界及亞晶界的長度LLB
與大傾角粒界的長度LHB
具有LLB
/(LLB
+LHB
)＞20%之關係，所以不會使導電率大幅降低而可以提高耐應力緩和特性，可以兼顧90%IACS以上的高導電率與優異的耐應力緩和特性。此外，也可以提高彎曲加工性、強度。
本實施型態之銅合金中，0.2%耐力在150MPa以上450MPa以下的範圍內之場合，作為厚度超過0.5mm的板條材捲曲為線圈狀，也沒有捲曲慣性，處理上變得容易，可以達成高的生產性。因此，特別適於作為大電流/高電壓用途的端子、匯流條、散熱基板等之電子/電氣機器用零件的銅合金。
於本實施型態之銅合金，平均結晶粒徑在10μm以上100μm以下的範圍內之場合，成為原子的擴散路徑的結晶粒界不存在超過必要的範圍，可以確實地提高耐應力緩和特性。此外，不需要長時間進行高溫再結晶的熱處理，可以抑制製造成本的增加。
於本實施型態之銅合金，殘留應力率在150℃、1000小時下為50%以上之場合，耐應力緩和特性十分優異，特別適合作為構成在高溫環境下使用的電子/電氣機器用零件之銅合金。
本實施型態之銅合金塑性加工材，因為是由前述銅合金構成，所以導電性、耐應力緩和特性、彎曲加工性、強度優異，特別適合作為厚厚度化的端子、匯流條、散熱基板等電子/電氣機器用零件之材料。
將本實施型態之銅合金塑性加工材、做成厚度在0.5mm以上8.0mm以下的範圍內的壓延板之場合，藉由對銅合金塑性加工材(壓延板)施以沖壓加工或彎曲加工，可以比較容易地成形端子、匯流條、散熱基板等電子/電氣機器用零件。
在本實施型態之銅合金塑性加工材之表面形成鍍錫層或鍍銀層之場合，特別適於作為端子、匯流條、散熱基板等電子/電氣機器用零件的材料。
本實施型態之電子/電氣機器用零件(端子、匯流條、散熱基板等)，係使用前述之銅合金塑性加工材製作的，所以即使大型化及厚厚度化也可以發揮優異的特性。
以上，說明了本發明的實施型態之銅合金、銅合金塑性加工材、電子/電氣機器用零件(端子、匯流條、散熱基板等)，但本發明並不以此為限，在不逸脫該發明的技術思想的範圍可以適當地變更。
例如，在前述實施型態，說明銅合金(銅合金塑性加工材)之製造方法之一例，但銅合金之製造方法並不以實施型態記載者為限，亦可適當選擇既有的製造方法來製造。
[實施例]
以下，說明可以確認本發明的效果之確認實驗的結果。
藉著帶熔融精製法，將精製磷濃度0.001massppm以下的純度99.999mass%以上的純銅所構成的原料、裝入高純度石墨坩鍋內，於氬氣氛圍的氛圍爐內進行高頻熔解。
於獲得的銅熔湯內，添加含有1mass%各種添加元素的母合金，該母合金使用6N(純度99.9999mass%)以上的高純度銅與純度有2N(純度99mass%)以上的純金屬製作出，以進行成分調製，藉著將熔湯注入絕熱材(ISOWOOL)鑄模，製造出表1、2所示的成分組成的鑄塊。
鑄塊的大小，為厚度約30mm×寬幅約60mm×長度約150～200mm。
對獲得的鑄塊，於氬氣氛圍中，以800℃進行1小時加熱(均質化/熔體化處理)，為了除去氧化覆膜而實施表面研削，進行切斷成預定大小。其後，調整厚度並進行切斷以適當成為最終厚度。
被切斷的每個試樣在表1,2記載的條件下實施粗壓延(粗加工)、中間熱處理，然後進行修整壓延、修整熱處理，分別製造出表1,2記載的厚度×寬幅約60mm的特性評估用條材。
針對以下的項目實施評估。
(組成分析)
由獲得的鑄塊採取測定試樣，鎂以感應耦合電漿發光分光分析法、其他元素用輝光放電質譜分析裝置(GD-MS)進行測定。測定是在試樣中央部與寬幅方向端部之2處進行測定，把含量多的一方作為各試樣的含量。結果，確認成分組成如表1,2所示。
(小傾角粒界及亞晶界長度比率/平均結晶粒徑)
以壓延面，亦即ND面(Normal direction)作為觀察面，藉由EBSD測定裝置及OIM解析軟體，如以下所述測定結晶粒界以及結晶方位差分布。
使用耐水研磨紙、鑽石磨粒進行機械研磨之後，使用膠體氧化矽溶液進行修整研磨。藉由EBSD測定裝置(FEI公司製Quanta FEG 450,EDAX/TSL公司製(現為 AMETEK公司) OIM Data Collection)，與解析軟體(EDAX/TSL公司製(現為 AMETEK公司)OIM Data Analysis ver.7.3.1)，對於電子加速電壓15kV、10000μm2
以上的測定面積，以0.25μm的測定間隔之步幅排除CI值0.1以下的測定點，進行各結晶粒方位差的解析，鄰接的測定點間的方位差達15°以上的測定點間作為結晶粒界，藉著由解析軟體算出的面積分數(Area Fraction)求出平均結晶粒徑A。之後，藉著以平均結晶粒徑A的10分之1以下的測定間隔之步幅進行測定，以包含總數1000個以上結晶粒的方式，以複數視野成為10000μm2
以上的測定面積，排除藉由資料解析軟體OIM解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，鄰接的測定點間的方位差為2°以上15°以下的測定點間為小傾角粒界及亞晶界，其長度為LLB
，超過15°的測定點間為大傾角粒界，其長度為LHB
，而求出全粒界中的小傾角粒界及亞晶界長度比率LLB
/(LLB
+LHB
)。
(機械特性)
由特性評估用條材採取依照JIS Z 2241規定的13B號試驗片，藉由JIS Z 2241之補償(off-set)法測定了0.2%耐力。試驗片係在平行於壓延方向的方向上採取。
(導電率)
由特性評估用條材採取寬幅10mm×長度60mm之試驗片，藉由4端子法求出電阻。使用測微器進行試驗片的尺寸測定，算出試驗片的體積。由測定的電阻值與體積算出導電率。試驗片係以其長邊方向對特性評估用條材的壓延方向成平行的方式採取。
(耐應力緩和特性)
耐應力緩和特性試驗，藉由依據日本伸銅協會技術標準JCBA-T309：2004之懸臂螺絲式的方法負荷應力，在150℃的溫度下保持1000小時後測定了殘留應力率。
試驗方法，係由各特性評估用條材在對壓延方向平行的方向上採取試驗片(寬幅10mm)，以試驗片表面的最大應力成為0.2%耐力的80%的方式，設定初期撓曲位移為2mm，調整了跨度(span)長度。前述之表面最大應力以下式決定。
表面最大應力(MPa)=1.5Etδ0
/Ls 2
其中，
E：楊氏係數(MPa)
t：試樣的厚度(mm)
δ0
：初期撓曲位移(mm)
Ls
：跨度長度(mm)
由150℃之溫度下，保持1000小時後的彎曲慣性，測定殘留應力率，評估了耐應力緩和特性。又，殘留應力率使用次式算出。
殘留應力率(%)=(1-δt
/δ0
)×100
其中，
δt
：在150℃保持1000小時後之永久撓曲位移(mm)-在常溫保持24小時後之永久撓曲位移(mm)
δ0
：初期撓曲位移(mm)
(彎曲加工性)
依據日本伸銅協會技術標準JCBA-T307：2007之“4試驗方法”進行了彎曲加工。
以使壓延方向與試驗片的長邊方向成為垂直的方式由特性評估用條材採取複數寬幅10mm×長度30mm的試驗片，使用彎曲角度90度、彎曲半徑0.05mm的W型治具、進行了W形彎曲試驗。
以目視確認彎曲部的外周部，在被觀察到破裂的場合判定為「C」，在被觀察到大的皺褶的場合判定為「B」，無法確認破斷或微細破裂、大的皺褶的場合判定為「A」。判斷為最高可容許「B」的彎曲加工性。
比較例1，鎂含量比本發明的範圍還少，所以殘留應力率低、耐應力緩和特性不足。
比較例2，磷含量超過本發明的範圍，彎曲加工性判定為C，不足。
比較例3，小傾角粒界及亞晶界長度比率比本發明的範圍還少，所以0.2%耐力低、強度不足。
比較例4，銀含量比本發明的範圍還少，所以殘留應力率低、耐應力緩和特性不足。
比較例5，鎂含量超過本發明的範圍，導電率變低。
相對地，本發明例1-30中，導電率與耐應力緩和特性得到良好的平衡且提高，彎曲加工性也優異。
由以上情形，根據本發明例，確認可以提供具有高導電率與優異的耐應力緩和特性，同時彎曲加工性優異的銅合金。
[產業上利用可能性]
根據本發明，可以提供具有高導電率與優異耐應力緩和特性，同時彎曲加工性、強度優異的銅合金、銅合金塑性加工材、電子/電氣機器用零件、端子、匯流條、散熱基板。
[圖1]係本實施型態之銅合金的製造方法之流程圖。
Claims (11)
- 一種銅合金，具有鎂含量為70massppm以上400massppm以下之範圍內，銀含量為5massppm以上20massppm以下之範圍內，餘部為銅及不可避免的不純物之組成；磷含量為未滿3.0massppm，導電率為90%IACS以上，以藉由EBSD將10000μm2 以上的測定面積，以0.25μm的測定間隔之步幅，排除CI值為0.1以下的測定點，進行各結晶粒的方位差解析，將鄰接的測定點間的方位差成為15°以上的測定點間作為結晶粒界，藉由面積分數(Area Fraction)求出平均結晶粒徑A，以成為平均結晶粒徑A的10分之1以下的測定間隔之步幅進行測定，包含總數1000個以上結晶粒的方式，在複數視野成為10000μm2 以上的測定面積，藉由資料解析軟體OIM解析的CI值為0.1以下的測定點而進行解析，將鄰接的測定點間的方位差成為2°以上15°以下的測定點間之小傾角粒界及亞晶界(subgrain boundary)長度作為LLB ，將鄰接的測定點間方位差超過15°的測定點間的大傾角粒界的長度作為LHB 時，具有LLB /(LLB +LHB )＞20%之關係式。
- 如請求項1之銅合金，其中0.2%耐力為150MPa以上450MPa以下之範圍內。
- 如請求項1或2之銅合金，其中平均結晶粒徑為10μm以上100μm以下之範圍內。
- 如請求項1至3之任一之銅合金，其中殘留應力率在150℃、1000小時為50%以上。
- 一種銅合金塑性加工材，係由請求項1至4之任一之銅合金所構成。
- 如請求項5之銅合金塑性加工材，其係厚度0.5mm以上8.0mm以下的範圍內之壓延板。
- 如請求項5或6之銅合金塑性加工材，其中在表面有錫鍍層或銀鍍層。
- 一種電子/電氣機器用零件，係使用請求項5至7之任一之銅合金塑性加工材製作。
- 一種端子，係使用請求項5至7之任一之銅合金塑性加工材製作。
- 一種匯流條，係使用請求項5至7之任一之銅合金塑性加工材製作。
- 一種散熱基板，係使用請求項5至7之任一之銅合金塑性加工材製作。
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