[发明专利]深冲压加工性优异的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及取得深冲压加工性、焊料耐热剥离性、以及弹性极限值之间的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，适合用于电气及电子部件的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。

背景技术

近年来，伴随着电子设备的轻薄小巧化，端子、连接器等的小型化和轻薄化也得到发展，因此对其要求强度和弯曲加工性，从而代替以往的磷青铜或黄铜这样的固溶强化型铜合金，铜镍硅（Cu-Ni-Si系）合金、铍铜、钛铜这样的析出强化型铜合金的需求增加。

其中，铜镍硅合金是镍硅化合物对铜的固溶极限根据温度显著变化的合金，是一种通过淬火·回火硬化的析出硬化型合金，耐热性和高温强度也良好，强度与导电率的平衡也优异，以往广泛使用于导电用各种弹性和高抗拉用电线等，而最近使用于端子、连接器等电子部件的频率增高。

一般而言，强度与弯曲加工性是相反的性质，即使在铜镍硅合金中，一直以来都在研究如何在维持高强度的同时改善弯曲加工性，从而广泛进行通过调整制造工序，单独或相互控制结晶粒径、析出物的个数和形状、集合组织从而想要改善弯曲加工性的努力。

另外，为了在恶劣环境下在各种电子部件以规定形状使用铜镍硅合金，要求加工的容易性，特别是良好的深冲压加工性、以及高温使用时的焊料耐热剥离性。

在专利文献1中公开了含有1.0～4.0质量%的Ni，相对于Ni含有1/6～1/4浓度的Si，所有晶界中的孪晶边界（Σ3边界）的频率为15～60%的强度、弯曲加工性的平衡优异的电子部件用Cu-Ni-Si系基合金。

在专利文献2中公开了轧制方向的抗拉强度、与轧制方向形成的角度为45°方向的抗拉强度、以及与轧制方向形成的角度为90°方向的抗拉强度这三种抗拉强度间的各差的最大值为100MPa以下的触点材料用铜基析出型合金板材，含有2～4mass％Ni和0.4～1mass%Si，如果需要则进一步含有适量的选自Mg、Sn、Zn、Cr中的至少一种，剩余部分包括铜和不可避免的杂质的铜基析出型合金板材。该触点材料用铜基析出型合金板材对经固溶处理的铜合金板材实施时效热处理，然后实施轧制率30%以下的冷轧来制造，改善用于电子设备等的多功能开关的操作性。

在专利文献3中公开了屈服强度在700N/mm²以上、导电率在35%IACS以上、且弯曲加工性也很优异的铜镍硅（Cu-Ni-Si系）铜合金板。该铜合金板包含Ni：2.5%（质量%，下同）以上小于6.0%，以及Si：0.5%以上且小于1.5%，Ni与Si的质量比Ni/Si为4～5的范围，进一步包含Sn：0.01%以上且小于4%，剩余部分包括铜和不可避免的杂质，具有平均结晶粒径为10μm以下、通过SEM-EBSP法得到的测定结果Cube取向{001}{100}的比例为50%以上的集合组织，通过连续退火得到固溶化再结晶组织之后，进行加工率20%以下的冷轧和400～600℃×1～8小时的时效处理，接着进行加工率1～20%的最终冷轧后，进行400～550℃×30秒以下的短时间退火从而制造。

专利文献1：日本特开2009-263784号公报

专利文献2：日本特开2008-95186号公报

专利文献2：日本特开2006-283059号公报

以往的Cu-Ni-Si系的铜镍硅合金多数为深冲压加工性并不充分，另外，深冲压加工性、焊料耐热剥离性、以及弹性极限值之间的平衡不好，对作为暴露在高温及高振动的长时间中的恶劣使用环境下的电子部件的原材料的适用带来障碍。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种取得深冲压加工性、焊料耐热剥离性、弹性极限值的各特性的平衡，特别是具有优异的深冲压加工性，使用于电气及电子部件的Cu-Ni-Si系铜合金板及其制造方法。

本发明人等深入研究的结果是发现在含有1.0～3.0质量%的Ni，并含有Ni的质量%浓度的1/6～1/4浓度的Si，剩余部分包括Cu和不可避免的杂质的Cu-Ni-Si系铜合金中，合金组织中的晶粒的纵横比（晶粒的短径/晶粒的长径）的平均值为0.4～0.6，利用带电子背散射衍射成像系统的扫描型电子显微镜通过EBSD法测定的GOS在所有晶粒中的平均值为1.2～1.5°，特殊晶界的所有特殊晶界长度Lσ与晶界的所有晶界长度L的比率（Lσ/L）为60～70%时，弹性极限值为450～600N/mm²，在150℃下1000小时的焊料耐热剥离性良好，深冲压加工性也发挥优异的特性。