[发明专利]强度、弯曲加工性、抗应力松弛性能优异的铜合金材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金材料及其制造方法。

背景技术

目前，通常作为电气电子设备用材料，除铁系材料外，还广泛使用电传导性及热传导性优异的磷青铜、红铜、黄铜等铜系材料。近年来，对电气电子设备的小型化、轻量化、甚至随之而来的高密度安装化的要求提高，对适用于这些要求的铜系材料也要求各种性能。作为主要性能，列举机械特性、导电性、抗应力松弛性能、弯曲加工性等。其中，为满足近年的零件小型化的要求，强烈要求拉伸强度及弯曲加工性的提高。

另外，在成型为连接器形状后，为维持在弹性触点部的接触压，弹性变得重要。因此，所使用的材料不仅要求拉伸强度，而且还要求弹性变形范围的极限即屈服强度高。

作为高强度要求特别高的电子部件用，使用了高强度铍铜(JIS-C1720合金)。该合金以不需要冲压成形加工后的时效热处理的研磨硬化材料的1/2质别计，拉伸强度为815MPa以上，以HM质别计为910MPa以上，且弯曲加工性也优异。但是，由于金属铍对人体有害，所以从其制造过程及环境方面考虑，期望其替代材料。

作为其替代材料，使用强度和导电率的平衡性优异的Cu-Ni-Si系合金。Cu-Ni-Si系合金是形成由Ni和Si构成的析出物并使其强化的析出型的合金，其强化的能力非常高。

但是，Cu-Ni-Si系合金中，拉伸强度及屈服强度越高，越难以维持弯曲加工性。为得到强度而对材料采用高的处理速度的情况下，存在抗应力松弛性能劣化的问题。另外，在为增加Ni₂Si的析出量而进行高温下的固溶时，存在晶粒直径增大且具有强度各向异性的、弯曲加工性劣化等的问题。因此，寻求屈服强度、弯曲加工性、抗应力松弛性能优异且强度各向异性小的Cu-Ni-Si系合金。作为与高强度铍铜(JIS-C1720合金)相匹敌的材料，按照所要求的具体的水准而言，则寻求即使在具有屈服强度800MPa以上且进行了90°W弯曲的情况下进行弯曲半径/板厚比率为1.0以下的弯曲试验中，也不会产生裂纹的水准。

与这样的科森合金相关联，改善了强度和弯曲加工性的高强度铜合金例如在下记专利文献1～3等中被提出。但是，这些公布的发明中，同时满足屈服强度、弯曲加工性、抗应力松弛性能优异且减小强度各向异性的材料尚未被开发出。

专利文献1：(日本)特许第3520046号公报

专利文献2：(日本)特开2006-283107号公报

专利文献3：(日本)特开2006-219733号公报

发明内容

鉴于上述的问题点，本发明的目的在于，提供具有高强度且弯曲加工性及抗应力松弛性能均优异的铜合金材料及其制造方法。

本发明人等对适用于电气电子零件用途的铜合金材料进行了研究，通过控制铜合金组成，直至完成具有高强度且弯曲加工性及抗应力松弛性能优异的铜合金材料的发明。另外，本发明人等还发现，更优选通过控制其铜合金组织中的晶粒直径和晶粒的形状、及制造工序中的硬化量，在上述的基础上得到各向异性小的铜合金材料。

根据本发明，提供以下的发明：

[1]一种铜合金材料，含有Ni2.8～5.0质量％，Si0.4～1.7质量％，S的含量被限制在不足0.005质量％，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，其特征在于，屈服强度为800MPa以上，弯曲加工性及抗应力松弛性能优异。

[2]如[1]所述的铜合金材料，其特征在于，还含有Mg0.01～0.20质量％、Sn0.05～1.5质量％、Zn0.2～1.5质量％中的至少一种。

[3]如[1]或[2]所述的铜合金材料，其特征在于，还含有合计0.005～2.0质量％的以下(I)～(IV)中的一种或两种以上：

(I)合计0.005～0.3质量％的选自Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Mo及Ag构成的组中的一种或两种以上；

(II)0.01～0.5质量％的Mn；

(III)0.05～2.0质量％的Co；

(IV)0.005～1.0质量％的Cr。

[4]如[1]～[3]中任一项所述的铜合金材料，其特征在于，晶粒直径大于0.001mm且为0.025mm以下，且在与最终塑性加工方向平行的截面的晶粒的长径a和在与最终塑性加工方向垂直的截面的晶粒的长径b之比a/b为0.8以上1.5以下。

[5]如[1]～[4]中任一项所述的铜合金材料，其特征在于，轧制方向(通常与所述最终塑性加工方向相同)的屈服强度和与轧制方向构成的角度为90°方向的屈服强度之差的最大值为100MPa以下。