專利名稱：高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明及高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金。
背景技術(shù)：
根椐近年來(lái)為使高性能的電和電子機(jī)械和工具微型化的趨勢(shì)，要求嚴(yán)格提高用于各元件的材料如本發(fā)明中所用的連接器的每種性能。
具體地，例如，在連接器彈簧的接觸點(diǎn)處所用的片材的厚度變得非常薄，從而難以確保足夠的接觸壓力。即，在連接器彈簧的接觸點(diǎn)處，通常電連接需要的接觸壓力由在先偏轉(zhuǎn)片材(彈簧片材)得到的反力而得到。因此，當(dāng)片材薄時(shí)需要較大程度地偏轉(zhuǎn)來(lái)得到相同程度的接觸壓力。然而，當(dāng)偏轉(zhuǎn)度超過(guò)片材的彈性極限時(shí)，片材可發(fā)生塑性變形。因此，需要另外提高片材的彈性極限。
對(duì)于連接器彈簧的接觸點(diǎn)的材料，還要求各種其它的性能，如應(yīng)力松弛性、導(dǎo)熱性、彎曲性、耐熱性、板材粘合性、和耐遷移性。在這些各種性能中，機(jī)械強(qiáng)度、應(yīng)力松弛性、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、彎曲性是重要的。
雖然磷青銅經(jīng)常用于連接器彈簧的接觸點(diǎn)，但它也不能完全滿足上述所有要求。因此，近年來(lái)磷青銅被鈹-銅合金(JIS C 1753中所述的合金)所代替，該合金具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的應(yīng)力松弛性及良好的導(dǎo)電性。然而，鈹-銅合金非常昂貴，且金屬鈹有毒。
出于這些原因，迫切需要具有相同程度的如鈹-銅合金性能的便宜且安全性高的材料作為接觸點(diǎn)的材料。在各種材料中，已注意到機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)高的Cu-Ni-Si合金，自80年代后半期以來(lái)已進(jìn)行了許多研究。
遺憾的是，就現(xiàn)在使用的銅合金而言，這些年中開發(fā)的Cu-Ni-Si合金不能作為鈹銅合金的替代物。其原因可能為相比于鈹-銅合金，Cu-Ni-Si合金的不良機(jī)械強(qiáng)度和應(yīng)力松弛。
另外，已提出了用通過(guò)加入Mg來(lái)改善Cu-Ni-Si合金中的應(yīng)力松弛的銅合金作為接觸點(diǎn)的材料，但只通過(guò)加入Mg不能達(dá)到與鈹-銅合金具有相同程度的應(yīng)力松弛，還需要開發(fā)新的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，包括3.5-4.5％重量的Ni、0.7-1.0％重量的Si、0.01-0.20％重量的Mg、0.05-1.5％重量的Sn、0.2-1.5％重量的Zn、和小于0.005％重量(包括0％重量)的S，以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì)，其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm到0.025mm；平行于最終塑性處理(plastic working)方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm2或更高。
另外，本發(fā)明為一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，包括3.5-4.5％重量的Ni、0.7-1.0％重量的Si、0.01-0.20％重量的Mg、0.05-1.5％重量的Sn、0.2-1.5％重量的Zn、總量為0.005-2.0％重量的選自下列的至少一種元素(選自0.005-0.3％重量的Ag、0.005-2.0％重量的Co和0.005-0.2％重量的Cr)、以及小于0.005％重量(包括0％重量)的S，以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì)，其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm-0.025mm；平行于最終塑性處理(plasticworking)方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm2或更高。
從下面介紹和附圖中可清楚明白本發(fā)明的另外和其它性能和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為測(cè)定在本發(fā)明中限定的晶粒尺寸和晶體形狀的方法的示意圖。
具體發(fā)明內(nèi)容根椐本發(fā)明，提供了下列內(nèi)容(1)一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，包括3.5-4.5％重量的Ni、0.7-1.0％重量的Si、0.01-0.20％重量的Mg、0.05-1.5％重量的Sn、0.2-1.5％重量的Zn、和小于0.005％重量(包括0％重量)的S，以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì)，其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm-0.025mm；平行于最終塑性處理(plastic working)方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm2或更高。
(2)一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，包括3.5-4.5％重量的Ni、0.7-1.0％重量的Si、0.01-0.20％重量的Mg、0.05-1.5％重量的Sn、0.2-1.5％重量的Zn、還有總量為0.005-2.0％重量的選自下列的至少一種元素(選自0.005-0.3％重量的Ag、0.005-2.0％重量的Co和0.005-0.2％重量的Cr)、以及小于0.005％重量(包括0％重量)的S，以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì)，其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm-0.025mm；平行于最終塑性處理(plastic working)方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm2或更高。
下面詳述本發(fā)明。
本發(fā)明是通過(guò)改善公知的Cu-Ni-Si合金而解決了常規(guī)技術(shù)中上述問(wèn)題的銅合金，從而滿足了最近的要求。
本發(fā)明的銅合金特別適宜于作為電子機(jī)械和工具的連接器的材料，本發(fā)明的銅合金適用于電子和電器機(jī)械和工具部件中所用的任何材料，這些部件要求一些如高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、彎曲性、應(yīng)力松弛性、和板材的粘合性的性能。
一方面，本發(fā)明的銅合金是如下一種銅合金，其中Ni和Si的化合物沉淀在Cu基質(zhì)中從而具有特定的機(jī)械強(qiáng)度和適宜的導(dǎo)電性、加入每一種特定量的Sn、Mg和Zn，另外使晶粒直徑大于0.001mm-0.025mm；同時(shí)平行于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，從而改善了彎曲性能和應(yīng)力松弛性能。
本發(fā)明人最新發(fā)現(xiàn)在目標(biāo)銅合金中嚴(yán)格控制Ni、Si、Mg、Sn和Zn的含量、晶粒直徑、和晶粒的形狀對(duì)得到和常規(guī)鈹-銅合金相同程度或更好的性能、特別是應(yīng)力松弛是很重要的，甚至當(dāng)這些元素中僅一種不滿足本發(fā)明的特定要求，就不能得到所希望的性能?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究從而完成了本發(fā)明。
下面介紹本發(fā)明銅合金中的合金元素。
已知通過(guò)把Ni和Si加入到Cu中來(lái)把Ni-Si的化合物(Ni2Si相)沉淀在Cu基質(zhì)中，從而改善了機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性。
在本發(fā)明中把Ni的含量限定在3.5-4.5％重量范圍內(nèi)。這是因?yàn)楫?dāng)Ni的含量小于3.5％重量時(shí)得不到與常規(guī)鈹-銅合金相同程度或更好的機(jī)械強(qiáng)度。另一方面，當(dāng)Ni的含量超過(guò)4.5％重量時(shí)，在鑄塑或熱加工時(shí)對(duì)改善機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)有益處的大化合物沉淀出來(lái)(重結(jié)晶)，從而不僅不能得到由于增加了Ni的量而帶來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度，而且產(chǎn)生了對(duì)熱加工性能和彎曲性能不利的問(wèn)題。Ni的含量?jī)?yōu)選為3.5-4.0％重量。
因?yàn)镾i和Ni形成Ni2Si相，通過(guò)測(cè)定Ni的量來(lái)確定所加的Si的最佳量。當(dāng)Si的含量小于0.7％重量時(shí)得不到與常規(guī)鈹-銅合金相同程度或更好的機(jī)械強(qiáng)度，類似地，另一方面，當(dāng)Si的含量超過(guò)1.0％重量時(shí)，產(chǎn)生了與Ni含量太高時(shí)相同的問(wèn)題。Si的含量?jī)?yōu)選為0.75-0.95％重量。
機(jī)械強(qiáng)度根椐Ni和Si含量而變化，應(yīng)力松弛也相應(yīng)變化。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制Ni和Si的含量在本發(fā)明限定的范圍內(nèi)，以得到與常規(guī)鈹-銅合金相同程度或更好的應(yīng)力松弛性質(zhì)。另外，也應(yīng)如下所述的適當(dāng)控制Mg、Sn和Zn的含量、晶粒直徑、和晶粒的形狀。
Mg、Sn和Zn是對(duì)本發(fā)明的銅合金作貢獻(xiàn)的重要合金元素。在合金中的這些元素彼此相關(guān)，以達(dá)到各種優(yōu)良性能的很好平衡。
Mg大輻度改善了應(yīng)力松弛，但對(duì)彎曲性能有不利影響。Mg的含量越高，應(yīng)力松弛改善的程度越大，條件是Mg的含量為0.01％重量或更高。然而，若Mg的含量超過(guò)0.2％重量時(shí)，得到的彎曲性能不能滿足所要求的程度。在本發(fā)明中Mg的含量應(yīng)嚴(yán)格控制，這是因?yàn)橄鄬?duì)于常規(guī)的Cu-ni-Si合金，Ni2Si相的沉淀對(duì)增強(qiáng)程度的貢獻(xiàn)相當(dāng)大，從而彎曲性能易變差。Mg的含量?jī)?yōu)選為0.03-0.2％重量。
與Mg相關(guān)，Sn能更好地改善應(yīng)力松弛。然而，Sn的改善效果不如Mg的大。當(dāng)Sn的含量小于0.05％重量時(shí)，不能充分表現(xiàn)出加入Sn的足夠效果，而當(dāng)Sn含量超過(guò)1.5％重量時(shí)，導(dǎo)電性顯著降低。Sn的含量?jī)?yōu)選為0.05-1.0％重量。
Zn對(duì)彎曲性能的改善很小。當(dāng)加入0.2-1.5％重量的限定范圍的Zn時(shí)，可達(dá)到實(shí)際上不成問(wèn)題程度的彎曲性能，甚至加入最大量0.2％重量的Mg也如此。另外，Zn也改善了Sn板或焊板的粘合性，以及耐遷移性。當(dāng)Zn的含量小于0.2％重量時(shí)，加入Zn的效果不能充分得到，而當(dāng)Zn的含量超過(guò)1.5％重量時(shí)，導(dǎo)電性降低。Zn的含量?jī)?yōu)選為0.2-1.0％重量。
下面介紹有利于或進(jìn)一步改善機(jī)械強(qiáng)度的次組分元素，如Ag、Co和Cr。
Ag具有改善耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度的效果、和通過(guò)防止晶粒變大來(lái)改善彎曲性能的效果。小于0.005％重量的Ag含量不能充分表現(xiàn)出加入Ag的效果，而當(dāng)Ag的含量超過(guò)0.3％重量時(shí)，導(dǎo)至合金的生產(chǎn)成本高，即使在這樣高Ag含量下沒(méi)觀察到對(duì)得到的性能有不利的影響。出于上述考慮，確定Ag的含量在0.005-3.0％重量?jī)?nèi)，優(yōu)選為0.005-0.15％重量。
如Ni一樣，Co與Si形成化合物，來(lái)改善機(jī)械強(qiáng)度。把Co的含量限定在0.005-2.0％重量范圍內(nèi)，這是因?yàn)樵贑o的含量小于0.005％重量時(shí)不能充分得到加入Co的效果，而當(dāng)Co的含量超過(guò)2.0％重量時(shí)，彎曲性能降低。Co的含量?jī)?yōu)選為為0.005-1.0％重量。鈷含量的下限值優(yōu)選高于0.05％重量。
Cr在Cu中形成細(xì)小的沉淀，對(duì)提高機(jī)械強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)。在Cr的含量小于0.005％重量時(shí)不能充分得到加入Cr的效果，而當(dāng)Cr的含量超過(guò)0.2％重量時(shí)，彎曲性能降低。出于上述考慮，確定Cr的含量在0.005-0.2％重量?jī)?nèi)，優(yōu)選為0.005-0.1％重量。
當(dāng)至少兩種這些元素同時(shí)含在該合金中時(shí)，Ag、Co和Cr的總量限定在0.005-2.0％重量范圍內(nèi)，根椐所要求的性能，優(yōu)選為0.005-1.25％重量。
把S的含量嚴(yán)格限定到小于0.005％重量(包括0％重量)，這是因?yàn)樵诖嬖赟時(shí)熱加工性能變壞。S的含量特別優(yōu)選小于0.002％重量(包括0％重量)。
在本發(fā)明中，可以加入其它元素如Fe、Zr、P、Mn、Ti、V、Pb、Bi和Al，例如，其總量為0.01-0.5％重量時(shí)，其程度為不降低其基本性能如機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性。
例如，Mn具有改善熱加工性的效果，加入0.01-0.5％重量的Mn是有效的，以便不降低導(dǎo)電性。
在本發(fā)明的銅合金中，除了上述元素組分合金的其余的是銅和不可避免的雜質(zhì)。
在本發(fā)明中嚴(yán)格限定晶粒直徑和晶粒形狀，以更好得到具有上述組成的銅合金的性能。
在本發(fā)明中，把晶粒直徑限定為大于0.001mm-0.025mm。這是因?yàn)楫?dāng)晶粒直徑為0.001mm或更小時(shí)重結(jié)晶組織趨于為混合晶粒組織(尺寸不同的晶?；旌洗嬖诘慕M織)以降低彎曲性能和應(yīng)力松弛，而當(dāng)晶粒直徑超過(guò)0.025mm時(shí)，彎曲性能降低。本文中的晶粒直徑是根椐JIS H 0501(切割法)測(cè)得的值。
在本發(fā)明中，晶粒的形狀由(a/b)之比來(lái)表示，a/b為平行于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比。(a/b)之比限定為1.5或更小，這是因?yàn)楫?dāng)(a/b)之比超過(guò)1.5時(shí)，應(yīng)力松弛降低。
當(dāng)比例(a/b)小于0.8時(shí)應(yīng)力松弛趨于降低。因此，比例(a/b)優(yōu)選為0.8或更大。
較長(zhǎng)直徑a和較長(zhǎng)直徑b每一種是從20個(gè)或更多的晶粒中得到的平均值來(lái)確定。
本發(fā)明的銅合金例如可通過(guò)相繼進(jìn)行下列步驟而制備熱軋坯料、冷軋、熱處理以形成固體溶液、為老化而熱處理、最終冷軋、和低溫退火。
在本發(fā)明中，在制備銅合金的方法中，晶粒直徑和晶粒形狀可通過(guò)調(diào)節(jié)熱處理?xiàng)l件、軋制還原(rolling reduction)、軋制方向、軋制中反張力(back-tension)、軋制中的潤(rùn)滑條件、和軋制中路徑的數(shù)目而得以控制。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，可按要求控制晶粒直徑和晶粒形狀，例如通過(guò)改變熱處理?xiàng)l件(如用于形成固體溶液的熱處理和老化熱處理中的溫度和時(shí)間)，或最后冷軋中的低還原。
本發(fā)明中所用的最終塑性處理方向指的是當(dāng)進(jìn)行最后的塑性處理軋制時(shí)軋制的方向，或當(dāng)最后進(jìn)行塑性處理的拉伸(線性拉伸)時(shí)的拉伸的方向。塑性處理指的是軋制和拉伸，但是如用張力拉平機(jī)為了拉平(垂直拉平)的操作不包括在這種塑性處理中。
在本發(fā)明中，把銅合金的拉伸強(qiáng)度限定為800N/mm2或更高，這是因?yàn)槔鞆?qiáng)度小于800N/mm2引起應(yīng)力松弛降低、雖然原因還不清楚，但拉伸強(qiáng)度和應(yīng)力松弛有關(guān)，較低的拉伸強(qiáng)度可能降低應(yīng)力松弛。應(yīng)通過(guò)選擇如軋制條件來(lái)使拉伸強(qiáng)度調(diào)節(jié)成800N/mm2或更高，以得到與鈹-銅合金具有相同程度或更好的應(yīng)力松弛。
本發(fā)明的高機(jī)械強(qiáng)度銅合金具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性、彎曲性、應(yīng)力松弛性、和板材粘合性。因此，本發(fā)明的銅合金可優(yōu)選地適應(yīng)近年來(lái)電器、電子機(jī)械和工具的微型化和高性能化的趨勢(shì)。本發(fā)明的銅合金優(yōu)選作為端頭、連接器和開關(guān)中所用的材料，并優(yōu)選作為開關(guān)和繼電器的通用目的導(dǎo)電材料。因此，本發(fā)明的銅合金具有優(yōu)良的工業(yè)上效果。
根椐下列實(shí)施例更詳細(xì)介紹本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。
具體實(shí)施方案(實(shí)施例1)在微波熔化爐中熔化每個(gè)具有表1所示的本發(fā)明定義的組成的銅合金，通過(guò)DC法鑄塑成厚度為30mm、寬度為100mm、長(zhǎng)度為150mm的坯料。然后在1000℃下把坯料加熱。在該溫度下把該坯料保持30分鐘后，把其熱軋成厚度為12mm的片材，接著快速冷卻。然后把熱軋板的兩端面切下(削角)1.5mm，以除去氧化膜。通過(guò)冷軋(a)把得到的片材加工成厚度為0.265-0.280mm。然后在875-900℃的溫度下熱處理冷軋片材15秒，之后，立即以15℃/秒或更高的速率冷卻。接著，在惰性氣氛下在475℃下老化處理2小時(shí)，之后進(jìn)行冷軋(c)作為最終的塑性處理，來(lái)調(diào)節(jié)最終厚度為0.25mm。最終塑性處理后，在350℃下把樣品進(jìn)行低溫退火2小時(shí)，從而分別制備銅合金片材。
(比較例1)在下面條件中制備厚度為0.25mm的銅合金，每個(gè)銅合金(A和B)分別具有表1所示的本發(fā)明定義的組成。
從熔化開始至熱軋后的去掉氧化膜，用與上述實(shí)施例1相同的制備步驟。然后通過(guò)冷軋(a)把得到的片材加工成厚度為0.265-0.50mm。然后在875-925℃的溫度下熱處理冷軋片材15秒，之后，立即以15℃/秒或更高的速率冷卻。然后，若必要，根椐樣品進(jìn)行軋制還原50％或以下的冷軋(b)。接著，把得到的片材以與實(shí)施例1相同的條件在惰性氣氛下進(jìn)行老化處理，最終的塑性處理(冷軋(c)，至最終板材厚度成0.25mm)、低溫退火，從而分別制備銅合金片材。
(比較例2)以實(shí)施例相同的方式制備銅合金片材，除了分別使用表1所示的不在本發(fā)明限定的組成內(nèi)的銅合金(E-M)外。
(比較例3)在下面條件中加工制備厚度為0.25mm的銅合金，銅合金(H和K)分別具有表1所示的、不是本發(fā)明定義的組成。
從熔化開始至熱軋后的去掉氧化膜，用與上述實(shí)施例1相同的制備步驟。然后通過(guò)冷軋(a)把得到的片材加工成厚度為0.40-0.42mm。然后在850-875℃的溫度下熱處理15秒，之后，立即以15℃/秒或更高的速率冷卻。接著，把得到的片材以與實(shí)施例1相同的條件在惰性氣氛下進(jìn)行老化處理，最終的塑性處理(冷軋(c)，至最終板材厚度成0.25mm)、低溫退火，從而分別制備銅合金片材。
測(cè)試和評(píng)估實(shí)施例1和比較例1-3中制備的每一個(gè)銅合金的下列性能(1)晶粒直徑，(2)晶粒形狀，(3)拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，(4)導(dǎo)電性，(5)彎曲性能能，(6)應(yīng)力松弛性，(7)加熱下板的耐剝離性(板的粘合性)。也測(cè)試常規(guī)鈹-銅合金(JIS C 1573中所述的合金)的上述性能。
根椐JIS H 0501(切割法)在測(cè)量的基礎(chǔ)上計(jì)算晶粒直徑(1)。
即如圖1所示，把平行于最終片材冷軋方向(最終塑性處理方向)的剖面A、和垂直于最終塑性處理方向上的剖面上的剖面B用作測(cè)量晶粒直徑的剖面。關(guān)于剖面A，在剖面A上在平行和垂直于最終塑性處理方向的兩個(gè)方向上測(cè)量晶粒直徑，在其測(cè)量值中，分別把較大的值稱為較大直徑a，較小的稱為較短的直徑。關(guān)于剖面B，在兩個(gè)方向上測(cè)量晶粒直徑，其一個(gè)方向平行于片材表面的法線方向，另一個(gè)方向垂直于片材表面的法線方向，在其測(cè)量值中，分別把較大的值稱為較大直徑a，較小的稱為較短的直徑。
用放大倍數(shù)為1000倍的掃描電子顯微鏡對(duì)銅合金片材的晶體組織進(jìn)行照像，并在得到的像片上畫長(zhǎng)度為200mm的線段，對(duì)用(小于)該線段切下的晶粒數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根椐下式來(lái)測(cè)定(晶粒直徑)＝{200mm/(n×1000)}。當(dāng)小于線段的晶粒數(shù)小于20時(shí)，晶粒用500倍放大鏡照像，對(duì)小于200mm長(zhǎng)度的線段切下的晶粒數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根椐下式來(lái)測(cè)定(晶粒直徑)＝{200mm/(n×500)}。
(1)把兩個(gè)較長(zhǎng)直徑和兩個(gè)較短直徑的四個(gè)值的平均值化成整數(shù)，成為最接近整數(shù)并最接近0.005mm的值，來(lái)表示晶粒直徑，其中兩個(gè)較大直徑和兩個(gè)較小直徑的每一個(gè)都是在剖面A和B上得到的。
(2)晶粒形狀用(a/b)值來(lái)表示，該值通過(guò)把剖面A上的較長(zhǎng)直徑a除以剖面B上的較長(zhǎng)直徑b而得到。
(3)用JIS Z 2201所述的#5測(cè)試件(其從每個(gè)樣品片材上制備)，根椐JIS Z 2241來(lái)測(cè)定拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。
(4)根椐JIS H0505測(cè)定導(dǎo)電率。
(5)通過(guò)把每個(gè)樣品片材進(jìn)行其中彎曲半徑為0.1mm的90℃的彎曲測(cè)試來(lái)評(píng)估彎曲性能，在測(cè)試中樣品在彎曲部分沒(méi)出現(xiàn)裂縫的評(píng)為良好(○)，在測(cè)試中樣品在彎曲部分出現(xiàn)裂縫的評(píng)為差(×)。
(6)用Electronics Materials Manufacturers Association of Japan Standard(EMAS-3003)的一側(cè)保持封閉法來(lái)測(cè)定應(yīng)力松弛比(S.R.R.)作為應(yīng)力松弛性能指數(shù)，其中設(shè)定應(yīng)力負(fù)荷使得最大表面應(yīng)力為600N/mm2，并把得到的測(cè)試件保持在150℃的恒溫室中1000小時(shí)。當(dāng)應(yīng)力松弛比(S.R. R.)為10％或更小時(shí)應(yīng)力松弛性評(píng)為好，當(dāng)應(yīng)力松弛比(S.R.R.)大于10％時(shí)，應(yīng)力松弛性評(píng)為差。
(7)以下列方式評(píng)估板材的粘合性。把每個(gè)樣品片材的測(cè)試件用低共熔的焊接劑電焊，在大氣中在150℃下把得到的測(cè)試件加熱1000小時(shí)，接著90度彎曲并彎回。之后，肉眼觀察彎曲部分的焊接板的粘合狀態(tài)。把確認(rèn)為板材無(wú)剝離的樣品評(píng)為粘合性好(○)，而板材剝離的樣品評(píng)為粘合性差(×)。
其結(jié)果列于表2。
表1

注在坯料號(hào)A-M中，其余量的為Cu和不可避免的雜質(zhì)表2

注樣品1-7根據(jù)實(shí)驗(yàn)例1制備。樣品19-23根據(jù)比較例制備。樣品8-11、13-15、17和18根據(jù)比較例2來(lái)制備。樣品12和16根據(jù)比較例3制備。從表2所示的結(jié)果可明顯可知，為本發(fā)明實(shí)施例的樣品1-7每一個(gè)在所有的測(cè)試項(xiàng)目中都具有優(yōu)良的性能。
相反，如下所述的，每個(gè)比較例的任何一個(gè)性能都差。
用于比較的樣品8拉伸強(qiáng)度差，應(yīng)力松弛性也差，這些性能都差于常規(guī)JIS C1753合金，這是因?yàn)镹i和SI的含量在樣品8中太小。
用于比較的樣品9不能正常生產(chǎn)，因?yàn)樵跓峒庸ぶ谐霈F(xiàn)裂縫，這是由于Ni和Si的含量太高引起的。
用于比較的樣品10和13應(yīng)力松弛性差，這是因?yàn)闃悠?0中Mg的含量和樣品13中Sn的含量每一個(gè)都超出本發(fā)明所定義的范圍。
用于比較的樣品11的彎曲性差，這是因?yàn)镸g的含量太高。
用于比較的樣品12彎曲性和應(yīng)力松弛性差，這是因?yàn)镸g的含量太高且晶粒形狀不在本發(fā)明所限定的范圍內(nèi)。
用于比較的樣品14不能生產(chǎn)，這是因?yàn)樵诶滠垥r(shí)出現(xiàn)邊緣裂縫，這是因?yàn)镾n的含量太大引起的。
用于比較的樣品15彎曲性能差，并在所述的樣品中出現(xiàn)板材的剝離，這是因?yàn)閆n的含量太小。
用于比較的樣品16的彎曲性能、板材粘合性(觀察到板材的剝離)、和應(yīng)力松弛性差，這是因?yàn)閆n的含量太小，另外晶粒直徑和晶粒形狀每個(gè)都超出了本發(fā)明定義的范圍。
用于比較的樣品17的彎曲性能差，這是因?yàn)镃r的含量超出本發(fā)明定義的范圍。
用于比較的樣品18不能正常生產(chǎn)，這是因?yàn)樵跓彳垥r(shí)出現(xiàn)裂縫，這是因?yàn)镾的含量太大超出了本發(fā)明定義的范圍內(nèi)以及Ni和Si的含量太小引起的。
用于比較的樣品19和20每一種的應(yīng)力松弛性都差，這是因?yàn)榫ЯＰ螤畛隽吮景l(fā)明所定義的范圍。在樣品20中，彎曲性能也差。
用于比較的樣品21和22每一種的彎曲性都差，這是因?yàn)榫ЯＶ睆匠隽吮景l(fā)明定義的范圍。用于比較的樣品23的彎曲性和應(yīng)力松弛性差，這是因?yàn)榫ЯＰ螤詈途ЯＶ睆蕉汲隽吮景l(fā)明定義的范圍。
根椐實(shí)施方案介紹了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些具體的細(xì)節(jié)，除非另有說(shuō)明，本發(fā)明的精神和范圍在權(quán)利要求中加以限定。
權(quán)利要求
1.一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，包括3.5-4.5％重量的Ni、0.7-1.0％重量的Si、0.01-0.20％重量的Mg、0.05-1.5％重量的Sn、0.2-1.5％重量的Zn、和小于0.005％重量(包括0％重量)的S，以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì)，其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm-0.025mm；平行于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm2或更高。
2.權(quán)利要求1的高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，其中S的含量小于0.002％重量(包括0％重量)。
3.權(quán)利要求1的高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，其還包括0.01-0.5％重量的Mn。
4.權(quán)利要求1的高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，其中(a/b)之比為0.8或更高
5.一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，包括3.5-4.5％重量的Ni、0.7-1.0％重量的Si、0.01-0.20％重量的Mg、0.05-1.5％重量的Sn、0.2-1.5％重量的Zn、總量為0.005-2.0％重量的選自下列的至少一種元素0.005-0.3％重量的Ag、0.005-2.0％重量的Co和0.005-0.2％重量的Cr、以及小于0.005％重量(包括0％重量)的S，以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì)，其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm-0.025mm；平行于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a，與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b)，為1.5或更小，且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm2或更高。
6.權(quán)利要求5的高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，其中S的含量小于0.002％重量(包括0％重量)。
7.權(quán)利要求5的高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，其還包括0.01-0.5％重量的Mn。
8.權(quán)利要求5的高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金，其中(a/b)之比為0.8或更高。
全文摘要
公開了一種高機(jī)械強(qiáng)度的銅合金,包括3.5－4.5%重量的Ni、0.7－1.0%重量的Si、0.01－0.20%重量的Mg、0.05－1.5%重量的Sn、0.2－1.5%重量的Zn、和小于0.005%重量(包括0%重量)的S,以及其余量的Cu和不可避免的雜質(zhì),其中合金晶粒的直徑為大于0.001mm－0.025mm;平行于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑a,與垂直于最終塑性處理方向的剖面上的晶粒的較長(zhǎng)直徑b的比(a/b),為1.5或更小,且其中該合金的拉伸強(qiáng)度為800N/mm
文檔編號(hào)C22C9/06GK1358875SQ01140988
公開日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者宇佐見隆行, 平井崇夫 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社