[发明专利]铜合金板及其制造方法

说明书

发明领域

本发明一般涉及铜合金板及其制造方法。本发明更具体涉及含有镍和硅的铜合金板(Cu-Ni-Si合金板)，该板用作电气和电子部件的材料，例如连接件、引线框、继电器和开关，本发明还更具体涉及该板的制造方法。

技术背景

用于作为载流部件(例如连接件、引线框、继电器和开关)的电气和电子部件的材料要求具有良好的电导率，以抑制因为载流而产生焦耳热，而且该材料的高强度能承受在使用该部件的电气和电子设备的组装和运行过程中向其施加的应力。用于电气和电子部件(例如连接件)的材料还要求具有极佳的可弯曲加工性，因为该部件通常在冲压之后进行弯曲而形成。而且，为了确保电气和电子部件(例如连接件)之间的接触可靠性，要求用于该部件的材料具有极佳的耐应力松弛性，即对这种现象(应力松弛)的耐受性，这种现象使得这些部件之间的接触压力随老化而变差。

尤其是近年来，电气和电子部件(例如连接件)存在集成化、微型化和轻质化的倾向。由此，要求用作这些部件的材料的铜板和铜合金板变薄，因此对这些材料要求的强度水平变得更严格。具体来说，要求这些材料的抗张强度在不小于700兆帕、优选不小于750兆帕、更优选不小于800兆帕的强度水平。

但是，在铜合金板的强度和可弯曲加工性之间一般存在权衡关系，因此随着对材料的强度水平的更为严格，难以获得同时满足所需强度和可弯曲加工性的铜合金板。在通过轧制操作制造的典型铜合金板的情况中，已知该板以不利方式弯曲时的可弯曲加工性明显不同于以有利方式弯曲时的可弯曲加工性，在所述不利方式弯曲中，板的弯曲轴为轧制方向(LD)，在所述有利方式弯曲中，板的弯曲轴在垂直于轧制方向和厚度方向的方向(TD)。即，已知这种铜合金板的可弯曲加工性的各向异性很大。尤其是对于用作很小且具有复杂形状的电气和电子部件(例如连接件)的材料的铜合金板，这些板经常通过有利方式弯曲和不利方式弯曲而形成。因此，强烈需要不仅提高铜合金板的强度水平，而且还需要改善铜合金板的可弯曲加工性的各向异性。

此外，随着在严酷环境中使用电气和电子部件(例如连接件)的情况越来越多，对用于这些部件材料的铜合金板的耐应力松弛性的要求也越来越严格。例如，当将电气和电子部件(例如连接件)用于高温环境的机动车的时候，这些部件的耐应力松弛性是特别重要的。另外，这种耐应力松弛性是这样一种蠕变现象，即，形成电气和电子部件(例如连接件)的材料的弹回部分上的接触压力即使在常温保持恒定接触压力，但随着在较高温度(如100-200℃)环境中的老化也会变差。耐应力松弛性是这种一种现象，即，施加在金属材料上的应力通过通过位错移动产生的塑性变形而松弛，所述位错是在该金属材料上施加应力的状态下由形成基质的原子的自扩散以及原子固溶体的扩散形成。

但是，除了上述在铜合金板的强度和可弯曲加工性之间存在权衡关系以外，在其强度和电导率之间以及可弯曲加工性和耐应力松弛性之间一般也存在权衡关系。因此，通常要根据铜合金板作为用于载流部件(例如连接件)的材料的应用，适当选择具有良好强度、可弯曲加工性或耐应力松弛性的铜合金板。

在用于电气和电子部件(例如连接件)的材料的铜合金板中，Cu-Ni-Si合金(所谓科森(Corson)合金)板被认为是在其强度和电导率之间具有相对良好的特征性平衡的材料。例如，通过基本包括以下步骤的方法，Cu-Ni-Si合金板的强度不小于700兆帕的强度，同时保持较高的电导率(30-50％IACS)：固溶处理、冷轧、老化处理、精冷轧和低温退火。但是，由于Cu-Ni-Si合金板具有高强度，所以其可弯曲加工性并不总是良好的。

作为提高Cu-Ni-Si合金板的强度的方法，已知有增加加入的溶质元素(如Ni和Si)的量的方法，以及有在老化处理之后提高精轧(硬化轧制)操作中的压缩比(rolling reduction)的方法。但是，在增加加入的溶质元素(如Ni和Si)的量的方法中，该合金板的电导率变差，Ni-Si沉积物量增加，很容易使其可弯曲加工性变差。另一方面，对于在老化处理之后提高精轧操作中的压缩比的方法，提高了加工硬化的程度，从而使不利方式的可弯曲加工性明显变差，因此在有些情况中，即使该板具有高强度和高电导率，其也不能用作电气和电子部件(例如连接件)。

作为防止Cu-Ni-Si合金板的可弯曲加工性变差的方法，已知有可以省略在老化处理之后的精冷轧、或者通过增加在板加入的溶质元素(如Ni和Si)的量可以尽可能减小冷轧压缩比以及补偿板强度变差的的方法。但是，在这种方法中，存在有利方式可弯曲加工性明显变差的问题。