[发明专利]电子材料用Cu-Ni-Si系合金

说明书

技术领域

本发明涉及析出固化型铜合金，尤其是涉及适用于各种电子设备零件的Cu-Ni-Si系合金。

背景技术

对于引线框架、连接器、引脚(pin)、端子、继电器、开关等各种电子设备零件中使用的电子材料用铜合金，作为其基本特性，要求兼具高强度和高导电性(或导热性)。近年来，电子零件的高集成化和小型化、薄壁化快速发展，与此相对应，对电子设备零件中使用的铜合金的要求水平也越来越高。

从高强度和高导电性的角度考虑，近年来作为电子材料用铜合金，析出固化型铜合金的使用量正在增加，以代替现有的磷青铜、黄铜等所代表的固溶强化型铜合金。在析出固化型铜合金中，通过对经固溶处理的过饱和固溶体进行时效处理，微细的析出物均匀分散，合金的强度提高，同时铜中的固溶元素量减少，导电性提高。因此，可得到强度、弹性等机械性质优异而且导电性、导热性也良好的材料。

在析出固化型铜合金中，通常被称作Corson系合金(科森铜镍硅合金)的Cu-Ni-Si系铜合金是兼具较高的导电性、强度、应力缓和特性和弯曲加工性的代表性铜合金，是业界中目前正在活跃地进行开发的合金之一。在该铜合金中，通过使微细的Ni-Si系金属间化合物颗粒在铜基质中析出，可谋求强度和导电率的提高。

已知Ni-Si化合物颗粒的析出状态会对合金特性产生影响。

日本专利第3797736号公报(专利文献1)中记载着：存在Ni-Si化合物颗粒的粒径为0.003μm以上且不足0.03μm的颗粒(小颗粒)和粒径为0.03μm～100μm的颗粒(大颗粒)，并且小颗粒/大颗粒的数量之比为1.5以上。而且，粒径不足0.03μm的小颗粒主要是提高合金的强度和耐热性，但不太有助于剪切加工性。另一方面，粒径为0.03μm以上的大颗粒不太有助于提高合金的强度和耐热性，但在剪切加工时集中受到应力，成为微裂纹的产生源，使剪切加工性显著提高。而且还叙述了：专利文献1记载的铜合金具有作为电气电子零件用铜合金所要求的强度或耐热性等特性，同时剪切加工性优异。

作为制造专利文献1记载的铜合金的方法，公开了以下内容。

1) 若Ni的含量为4wt%、Si的含量为1wt%以上，则特别容易发生晶粒的粗大化，因此为了使晶粒的尺寸在目标范围内，在添加Ni和Si后保持熔融液在1300℃以上的温度达5分钟以上，使两者完全熔解，并使铸模内的冷却速度在0.3℃/秒以上直至达到铸造温度～凝固温度。

2) 将热轧后的热轧材料在水中骤冷，再将已冷轧的材料在500～700℃下加热1分钟～2小时，使大颗粒析出。之后，进一步施加冷轧，这次是在300～600℃下进行30分钟以上的加热，使小颗粒析出。

3) 在热轧结束时进行冷却之际不进行骤冷，而是在500～700℃下保持1分钟～2小时使大颗粒析出，之后进行骤冷。进一步施加冷轧后，这次是在300～600℃下进行30分钟以上的加热，使小颗粒析出。

专利第3977376号公报(专利文献2)中记载着：着眼于铜合金组织中的Ni-Si析出物、除此以外的析出物的粒径、以及其分布密度的比例与抑制晶粒粗大化的关联性，具有由Ni和Si构成的析出物X、以及不含Ni和Si的一方或两方的析出物Y，并使上述析出物X的粒径达到0.001～0.1μm、使上述析出物Y的粒径达到0.01～1μm。还记载着：为了谋求兼具强度和弯曲加工性，使析出物X的数量达到析出物Y的20～2000倍；或者使析出物X的数量达到每1mm²为10⁸～10¹²个、使析出物Y的数量达到每1mm²为10⁴～10⁸个。

作为制造专利文献2中记载的铜合金的方法，公开了以下内容。

对铸块进行热轧时，以20～200℃/小时的升温速度加热铸块，在850～1050℃×0.5～5小时期间进行热轧，使热轧的结束温度为300～700℃，之后骤冷。由此生成析出物X和Y。热轧后，例如组合进行固溶热处理、退火、冷轧，达到所需的板厚。