[发明专利]电子材料用Cu-Co-Si类铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及析出硬化型铜合金，特别是涉及适合用于各种电子设备部件的Cu-Co-Si类铜合金。

背景技术

对连接器、开关、继电器、接脚、端子、引线架等各种电子设备部件中使用的电子材料用铜合金，作为基本特性，要求兼具高强度和高导电性(或导热性)。近年来，电子部件的高集成化和小型化、薄壁化急速发展，与此相对应地，对电子设备部件中使用的铜合金的要求水平逐渐提高。

从高强度和高导电性的观点出发，作为电子材料用铜合金，代替以往的以磷青铜、黄铜等为代表的固溶强化型铜合金，析出硬化型铜合金的用量增加。在析出硬化型铜合金中，通过对经固溶处理的过饱和固溶体进行时效处理，在使微细的析出物均匀分散，合金强度升高的同时，铜中的固溶元素量减少，导电性提高。因此，得到强度、弹性等机械性质优异，且导电性、导热性良好的材料。

在析出硬化型铜合金中，通常被称为科森类合金(corson alloy)的Cu-Ni-Si类铜合金为兼具较高的导电性、强度和弯曲加工性的代表性铜合金，为业界目前正活跃地进行开发的合金之一。该铜合金通过在铜基质中析出微细的Ni-Si类金属间化合物粒子来实现强度和导电率的提高。

进行了通过向科森合金中添加Co来实现特性的进一步提高的尝试。

在专利文献1中，记载有Co会与Ni同样地和Si形成化合物，提高机械强度，在对Cu-Co-Si类合金进行时效处理的情况下，与Cu-Ni-Si类合金相比，机械强度、导电性均变得良好，若成本上允许，则可选择Cu-Co-Si类合金，添加Co时的最适添加量为0.05~2.0wt%。

在专利文献2中，记载有钴应为0.5~2.5质量%。其原因在于：若钴含量少于0.5%，则含钴硅化物第二相的析出变得不充分，若超过2.5%，则过量的第二相粒子析出，导致加工性降低，并赋予铜合金所不期望的强磁性特性。优选钴含量为约0.5%~约1.5%，在最优选的实施方式中，钴含量为约0.7%~约1.2%。

专利文献3中记载的铜合金主要以用作车载用和通信机用等的端子、连接器材料为目的而开发，为将Co浓度设为0.5~2.5wt%的实现高导电性、中强度的Cu-Co-Si类合金。根据专利文献3，将Co浓度规定为上述范围的理由为，若添加量不足0.5质量%，则得不到所期望的强度，若Co：超过2.5质量%，则虽然可实现高强度化，但导电率显著降低，进而热加工性变差，Co优选为0.5~2.0质量%。

专利文献4中记载的铜合金以实现高强度、高导电性和高弯曲加工性为目的而开发，将Co浓度规定为0.1~3.0wt%。作为将Co浓度这样限定的理由，记载有若不足该组成范围，则不显示上述效果，另外若超过该组成范围进行添加，则由于在铸造时生成结晶相，成为铸造裂缝的原因，故不优选。

在专利文献5和6中，记载有通过在表面切削后于400~800℃进行5秒钟~20小时的时效析出热处理，分散第二相粒子，来阻碍固溶时的生长，将结晶粒径控制在10μm以下的方法。凭借该方法，在Ni-Si类等铜合金中可使阻碍析出物生长的第二相粒子分散，但在Co-Si类铜合金中，由于第二相粒子难以变大，而且需要在高温下固溶，所以难以抑制结晶粒径的生长。

在专利文献7中，记载有通过控制固溶的升温速度，来分散第二相粒子，阻碍结晶粒径的生长，将结晶粒径控制为3~20μm，标准偏差为8μm以下。但是，该发明测定试样内的结晶粒径的标准偏差，以使弯曲性良好为目的，并非抑制特性的偏差。另外，标准偏差为8μm，非常离散，若使粒径的偏差为±3σ以内，则会产生±24μm的差异，无法抑制特性的偏差。此外，难以控制固溶时的升温速度，无法完全地抑制结晶粒径的偏差。另外，可预想到制备批次间的偏差也变大。

在专利文献8中，记载有在Cu-Ni-Co-Si类合金中通过在固溶前进行350~500℃的时效处理，使平均结晶粒径为15~30μm，使每0.5mm²的最大结晶粒径与最小结晶粒径之差的平均值为10μm以下。但是，弯曲粗糙度为1.5μm，作为今后的电子部件用途的铜合金可认为特性不足。另外，由于合金种类不同，所以时效处理下的析出速度不同，需要详查结晶粒径的控制方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-222641号公报

专利文献2：日本特表2005-532477号公报