延展性優良的高強度高導電性銅合金制造技術

本發明專利技術提供一種強度和加工性均優良的、生產管理容易的高強度高導電性銅合金。該高強度高導電性銅合金含有Ｃｒ：０．０５～１．０質量％、Ｚｒ：０．０５～０．２５質量％、其余為銅和不可避免的雜質，當鄰接的結晶的方位差在５°以上時，將各結晶的間隙作為晶粒間界的場合，前述晶粒間界中的對應間界∑３的比例在１０％以上。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種適于用在端子、連接器、繼電器、開關等中的導電性彈力材料、強度和導電性均優良的高強度高導電性銅合金。
技術介紹
以往，作為在各種端子、連接器、繼電器、開關等中使用的導電性彈力材料，使用磷青銅。另外，近年來，隨著部件的小型化、薄型化的要求，代替磷青銅的如Cu-Cr類和Cu-Cr-Zr類這種高強度高導電性銅合金正受到人們的矚目(例如可以參照專利文獻1、2)。Cu-Cr類銅合金和Cu-Cr-Zr類銅合金通過Cr和Cu-Zr的析出，提高了材料強度，因此和固溶硬化型的合金相比，可以提高導電性。但是，由Cr、Zr的析出引起的強度提高不夠充分，需要對上述合金進行冷軋使其同時進行析出硬化和加工硬化后才能實現高強度化。然而，一般若對金屬材料進行加工硬化，則延展性降低，進而引起彎曲性等加工性與耐應力緩和特性惡化。出于這些原因，近年來，通過加工熱處理的方法對材料進行改性正受到人們的矚目。例如，在專利文獻3中，記載了通過冷軋后的(動態)重結晶，在Cu-Cr-Zr類銅合金中形成細微的晶粒以提高延展性的技術。特開平9-87814號公報[專利文獻2]特開平7-258804號公報[專利文獻3]特開2002-356728號公報
技術實現思路
然而，在上述專利文獻3記載的技術的情況下，由于必須對晶粒間界的形狀和粒徑進行管理，因而存在實際生產中的分開操作、品質管理困難的問題。另外，即使采用這種技術，延展性的提高仍然不充分。本專利技術是為了解決上述問題而完成的，目的在于提供一種強度和加工性都優良、生產管理容易的高強度高導電性銅合金。本專利技術的專利技術者們經過各種研究，結果發現，通過使晶粒間界中后述的對應間界(對応粒界)∑3的比例增加，材料即使進行加工硬化也不會降低其加工性，延展性顯著提高。也就是說，為了實現上述目的，本專利技術的高強度高導電性銅合金的特征在于其包括Cr0.05～1.0質量％、Zr0.05～0.25質量％、其余為銅和不可避免的雜質，當鄰接的結晶的方位差在5°以上時，將各結晶的間隙作為晶粒間界的場合，前述晶粒間界中的對應間界∑3的比例在10％以上。還優選含有總量為0.01～1.0質量％的、選自Zn、P、Fe、Mg、Mn、Al、Co以及Ni中的一種以上的元素。優選使Cr含量為0.6％以下，顯示出8％以上的延伸率，更優選使Cr含量為0.2％以下，顯示出10％以上的延伸率。通過本專利技術的高強度高導電性銅合金，可以得到強度和加工性都優良的銅合金。此外，由于對應間界∑3的測定簡單，因而生產管理也變得容易。具體實施例方式下面對本專利技術的高強度高導電性銅合金的實施方式進行說明。首先，對本專利技術中規定各成分元素含量的理由進行說明。在本專利技術中，％若沒有特別的限制，均表示質量％。本專利技術為了確保導電性和強度，以Cu-Cr-Zr類銅合金為對象。其中，Cr和Zr是在固溶熱處理后經過一定時間在Cu母相中析出，使強度提高的元素。Cr的含量為0.05～1.0％，Zr的含量為0.05～0.25％。這是因為若Cr含量不足0.05％，則強度提高不充分，而即使超過1.0％，其效果已經達到飽和。規定Zr含量的上限和下限的理由也和上述Cr的理由一樣。另外，使Cr含量為0.6％以下，則可以得到8％以上的延伸率，而且，更優選為0.2％以下，則可以得到10％以上的高延伸率。下面對根據需要添加的添加元素進行說明。這些元素可以在銅母相中固溶或析出而不使導電率大幅下降，從而提高強度，總計含有0.01～1.0％。這是因為含量若不足0.01％，則強度提高的效果較小，若超過1.0％，則導電率降低。下面對本專利技術的高強度高導電性銅合金的組織進行說明。本專利技術作為提高Cu-Cr-Zr類銅合金的延展性的方法，著眼于晶粒界面的結構，對對應間界∑3作出了限定。此處的對應間界是指，延長構成晶粒間界的某一結晶的晶格點，觀察和其它結晶的晶格點的重合狀態時，具有周期地產生相重合的晶格點(對應晶格)的關系的晶粒間界。這時，將對應晶格點的密度的倒數定義為∑值。∑3是指對應晶格點的密度為1/3，即相對于原來的3個晶格，呈現出1個對應晶格，這表示對應晶格周期出現的晶格間隔為每3個晶格一次。∑值越小，則周期越短，可以認為晶粒間界的規則性越高。另外，∑3是最小的值。關于對應間界，記載在例如“講座·現代的金屬學 材料篇 第3卷 材料強度的原子論63～65頁”(社團法人 日本金屬學會 昭和60年發行)中。另外，在本專利技術中，當鄰接的結晶的方位差在5°以上時，將各結晶的間隙作為晶粒間界的場合，晶粒間界中的對應間界∑3的比例在10％以上。這里在一般情況下，晶粒間的方位差形成15°以上的大角度晶粒間界以及15°以下的小角度晶粒間界。在本專利技術中，將方位差不到5°的認為是作為晶粒的下部組織的亞晶粒組織、胞狀組織，5°以上的認為是晶粒間界。使晶粒間界中對應間界∑3的比例在10％以上的理由是，若∑3的比例不到10％，則不能期待延展性和加工性的提高。∑3的比例在10％以上提高延展性的原因還不明確，認為是通過增加∑3的比例，使引起脆化的Cr和Zr的晶界偏析難以發生的緣故。作為求出對應間界∑3的比例的方法，例如使用FESEM(場致發射掃描電子顯微鏡，Field Emission Scanning Electron Microscope)的EBSP(電子反向散射衍射圖樣，electron Backscatter Diffraction Pattern)法。該方法是基于向樣品表面斜向照射電子射線時產生的反向散射電子衍射圖樣(菊地圖樣)，對結晶方位進行分析的方法。該方法通過下述的流程進行分析。首先，將測定材料的測定區域通常分割為六角形等區域，對于分割的各區域，將所得到的菊地圖樣和已知的結晶構造的數據進行比較，求出該測定點的結晶方位。按照同樣的方法，求出和該測定點鄰接的測定點的結晶方位，如果兩者的結晶方位差為5°以上，則將其間隙(兩者的六角形相接的邊等)作為晶粒間界，若不到5°，則將兩者認為是同樣的結晶。如此求得樣品表面的晶粒間界的分布。然后按照一定的方法判定各晶粒是否為對應間界∑3，將(對應間界∑3的長度的總和)/(晶粒間界的長度的總和)乘以100，求得對應間界∑3的比例。另外，由于通常市售的FESEM/EBSP裝置含有識別對應間界∑3的模式，所以可以使用這種裝置。除此以外，還有利用由TEM(透射式電子顯微鏡)得到的菊地圖樣的方法，但是從測定的簡便性的角度出發，上述FESEM/EBSP法有利。作為使對應間界∑3的比例在10％以上的方法，例如可以利用退火后的重結晶(靜態重結晶)。這時，成為壓延后進行應力消除退火的工序，使得通過壓延一旦上升的強度降低，或者得不到充分的延展性。因此，更優選利用不存在這些問題的、可以得到強度和延展性均優良的材料的動態重結晶。一般，若使壓延加工率上升，則由于加工硬化而使得強度上升，但是若加工率過高，則不會引起更高的加工硬化，另外，伴隨著強度的上升，延展性下降。但是，加工率若進一步增大，則產生通過加工進行重結晶的稱為動態重結晶的行為，由此改善了組織，使得延展性回復。因此，在本專利技術中，優選在控制對應間界∑3的比例在10％以上的同時，采用動態重結晶法，從而可以使強度和延展性(加工性)同時以較高的水平提高。具體的說，通過使本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強度高導電性銅合金，其特征在于：含有Ｃｒ：０．０５～１．０質量％、Ｚｒ：０．０５～０．２５質量％、其余為銅和不可避免的雜質，當鄰接的結晶的方位差在５°以上時，將各結晶的間隙作為晶粒間界的場合，前述晶粒間界中的對應間界∑３的比例在１０％以上。

【技術特征摘要】
JP 2003-7-9 272240/031.一種高強度高導電性銅合金，其特征在于含有Cr0.05～1.0質量％、Zr0.05～0.25質量％、其余為銅和不可避免的雜質，當鄰接的結晶的方位差在5°以上時，將各結晶的間隙作為晶粒間界的場合，前述晶粒間界中的對應間界∑3的比例在10％以上。2.權利要求1中記載的高強...

【專利技術屬性】
技術研發人員：冠和樹，深町一彥，
申請(專利權)人：日礦金屬株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]