[发明专利]Cu-Ni-Si系铜合金板材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为联接器，框架材料(lead frame)，继电器，开关等电气·电子部件用材料的Cu-Ni-Si系铜合金板材及其制造方法。该铜合金具有良好的导电性和高强度的同时，特别是具有优异的弯曲加工性和耐应力松弛性。

背景技术

联接器，框架材料，继电器，开关等电气·电子部件用材料在使用中，为了抑制通电时产生的热量，要求材料具有良好的导电性。同时，为了保证电气·电子部件在工作和组装时不发生塑性变形，要求材料具有足够高的强度。并且电气·电子部件一般是通过弯曲而成形的，因此要求材料具有良好的弯曲加工性。另外，为了保证电气·电子部件间的接触的可靠性，要求材料具有良好的耐应力松弛性(所谓应力松弛是电气·电子部件间的接触压力随时间而减少的现象。)

特别是近年来，随着电气·电子部件的密集化，小型化和轻量化，要求所使用的铜基合金越来越薄，从而要求材料具有更高的强度。具体地说，要求材料的抗拉强度在700MPa以上，最好在750MPa以上。

并且，随着电气·电子部件变得越来越小，其形状变得越来越复杂，对素材弯曲加工后的形状和尺寸精度的要求也越来越高。因此，近年来压槽弯曲加工法被越来越多地采用在实际生产中。所谓“压槽弯曲加工法”就是在想要弯曲的部位先压一个槽，然后再进行弯曲加工。这样可以极大地提高弯曲加工后的形状和尺寸精度。不过，因为在压槽时槽的附近的加工硬化程度很大，压槽之后的弯曲加工时容易发生断裂。因此，这种加工法对材料的弯曲加工性要求非常严格。

此外，随着电气·电子部件在恶劣的环境下使用机会的增加，对材料的耐应力松弛性的要求也越来越高。例如，象汽车用联接器那样在比较高的温度下使用时，耐应力松弛性就显得特别重要。所谓应力松弛是指，构成电气·电子部件弹簧部位的接触压力虽然在常温下保持一定，但是在比较高的温度(例如100～200℃)下，随时间而减少的蠕变现象。也就是说，金属材料由于基体原子的自扩散以及固溶原子的扩散引起的位错移动产生了塑性变形，使所加的应力被松弛了。

可是，导电性和强度之间，强度和弯曲加工性之间以及弯曲加工性和耐应力松弛性之间都存在着互为相反(此长彼消)的关系。要同时提高这些特性是非常不容易的，因此，现在在电气·电子部件制造时，往往是根据用途，通过对上述各特性权衡来选用材料。

Cu-Ni-Si系合金(所谓Corson合金)，由于它的导电性(导电率：30～45％IACS)和强度的平衡比较好，近年来受到注目。可是，众所周知，要同时提高Cu-Ni-Si系铜合金的强度和弯曲加工性，或者弯曲加工性和耐应力松弛性却是非常困难的。

提高Cu-Ni-Si系合金强度的方法一般有两个，即增加Ni和Si等溶质元素的含有量，以及增大时效处理后的轧制率。可是，前者由于过量的Ni-Si形析出物导致导电性的下降并引起弯曲加工性的下降；后者由于过大的加工硬化导致弯曲加工性(特别是垂直于轧制方向的弯曲加工性，即，对于平行于轧制方向的弯曲轴的弯曲加工性)的下降。因此，即使有很高的强度和导电性，也会由于不能弯曲成形而不能作为电气·电子部件用材料来使用。

为了避免弯曲加工性的降低，通常的手段是省略时效处理后的冷轧(或者是尽可能地减少轧制率)，通过提高Ni和Si等溶质元素的含有量来弥补强度的不足。可是，这种方法增加了材料加工硬化的趋势，在这种状态下利用压槽弯曲加工法时，在槽的附近的加工硬化程度非常大，因此在压槽弯曲加工时产生弯曲加工性严重劣化的问题。

另外，细化晶粒也是提高弯曲加工性的常用手段。但是，在Cu-Ni-Si系合金的固溶处理时，不在高温区域进行固溶处理而使所有析出物(或结晶产物)进入固溶体，而是在相对低温区域从而保留一部分析出物(或结晶产物)来阻止晶粒的长大。因此，由于固溶处理后处于固溶状态的Ni和Si的减少，时效处理后的强度也就必然随之降低。

并且，晶粒尺寸越小，单位体积中的晶界面积就越大。由于原子沿晶界的扩散速度远大于原子在晶粒内部的扩散速度，因此，晶粒过于细小容易导致作为一种蠕变现象的耐应力松弛性的降低。特别象汽车用联接器那样在比较高的温度下使用时，耐应力松弛性的降低有可能导致灾难性后果。

近年来，利用控制板材的晶体取向(织构)来改善Cu-Ni-Si系铜合金的弯曲加工性的方法受到注目。在以下的专利文献1～5有比较具体的记载。

【专利文献1】日本专利公开2000-80428号公报

【专利文献2】日本专利公开2006-9108号公报

【专利文献3】日本专利公开2006-16629号公报