[發(fā)明專利]高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅合金軋制板及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980135692.8
• 申請(qǐng)日: 2009-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102149835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大石惠一郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱伸銅株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C9/06
• 分類號(hào): C22C9/06;C22C9/00;C22C9/01;C22C9/02;C22C9/04;C22F1/08;H01B1/02;H01B5/02;H01B13/00;C22F1/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 雒運(yùn)樸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及通過(guò)包括析出熱處理工序的工序制作的高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅合金軋制板及其制造方法。

背景技術(shù)

自以往，銅板發(fā)揮其優(yōu)越的電、熱的傳導(dǎo)性，作為連接器、電極、連接端子、端子、傳感器部件、散熱片、匯流條、模具墊板、模具、端環(huán)或轉(zhuǎn)子條等的電動(dòng)機(jī)用材料使用于各種各樣的工業(yè)領(lǐng)域。但是，以C1100、C1020為首的純銅由于強(qiáng)度低，因此為了確保強(qiáng)度，每單位面積的使用量變多而成本變高，而且重量也變大。

而且，作為高強(qiáng)度、高導(dǎo)電銅合金，公知有固溶-時(shí)效、析出型合金的Cr-Zr銅(1mass％Cr-0.1mass％Zr-Cu)。但是，通常進(jìn)行熱軋后將材料再次加熱到950℃(930～990℃)，緊接著進(jìn)行急冷，然后，經(jīng)過(guò)所謂時(shí)效的熱處理工藝而制造該合金。而且，進(jìn)行熱軋后，有時(shí)進(jìn)一步以熱鍛或冷鍛等對(duì)熱軋材料進(jìn)行塑性加工，將它們加熱至950℃，進(jìn)行急冷的固溶處理，然后，進(jìn)行所謂時(shí)效，經(jīng)過(guò)這一連串的熱處理工藝而制造該合金。如此，經(jīng)過(guò)950℃的高溫的工藝不僅需要大的能量，而且是在大氣中加熱，會(huì)產(chǎn)生氧化損耗。而且，由于是高溫，所以容易擴(kuò)散且材料間產(chǎn)生毛刺，因此需要酸洗工序。

因此，在惰性氣體或者真空中在950℃下進(jìn)行熱處理，雖然可防止氧化損耗，但成本變高，也需要額外的能量，并且未解決毛刺問(wèn)題。而且，由于在特性方面，由于加熱至高溫，因此結(jié)晶粒粗大化，在疲勞強(qiáng)度等產(chǎn)生問(wèn)題。另一方面，以不進(jìn)行固溶的熱軋工藝法僅能得到非常差的強(qiáng)度。以熱軋法在熱軋中由于材料的溫度下降，Cr-Zr銅在熱軋中發(fā)生粗大粒子的析出，即使熱軋結(jié)束后進(jìn)行急冷，也得不到充分固溶的狀態(tài)。而且，Cr-Zr銅由于固溶的溫度條件的溫度范圍狹小，因此需要特別管理，若不加快冷卻速度，則不進(jìn)行固溶。而且，由于包含很多的活性的Zr、Cr，因此在熔化鑄造上受到限制。其結(jié)果是，雖然拉伸強(qiáng)度、導(dǎo)電性優(yōu)越，但成本變高。

在使用銅板的機(jī)動(dòng)車(chē)領(lǐng)域中，為了提高燃料利用率，要求車(chē)身重量的輕量化，但是由于機(jī)動(dòng)車(chē)的高度信息化、電子化、以及混合化(電安裝部件等增加)，而連接端子、連接器、繼電器、匯流條等的數(shù)目增加，而且，用于冷卻搭載的電子部件的散熱片等增加，因此對(duì)所使用的銅板日益要求薄壁高強(qiáng)度化。本來(lái)，與家庭用電器產(chǎn)品等相比，發(fā)動(dòng)機(jī)室自不必說(shuō)，在夏季車(chē)內(nèi)也變高溫，使用環(huán)境處于苛刻的狀態(tài)，而且由于進(jìn)一步成為高電壓、高電流，因此尤其在連接端子、連接器等用途中，需要降低應(yīng)力緩和特性。該應(yīng)力緩和特性低意味著例如在100℃的使用環(huán)境下，連接器等的彈性或接觸應(yīng)力不下降。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，在后述的應(yīng)力緩和試驗(yàn)中，將應(yīng)力緩和率小者稱為應(yīng)力緩和特性“低”“好”，將應(yīng)力緩和率大者稱為應(yīng)力緩和特性“高”“差”。在銅合金軋制板中優(yōu)選應(yīng)力緩和率小。

而且，從高可靠性的要求出發(fā)，重要的電部件的接合不利用焊料，而利用釬焊的情況變多。并且，例如在電動(dòng)機(jī)中，端環(huán)或轉(zhuǎn)子條的接合也采用釬焊，由于電動(dòng)機(jī)性能的高速化，接合后也要求高的材料強(qiáng)度。在釬料例如有JIS?Z?3261所述的Bag-7等的56Ag-22Cu-17Zn-5Sn合金釬，該釬焊溫度推薦650～750℃的高溫。因此，對(duì)繼電器、連接端子、傳感器部件、轉(zhuǎn)子條或端環(huán)等銅板要求例如約700℃的耐熱性。

另外，在模具墊板或模具等的用途中，要求相對(duì)于制作工序或使用中的溫度上升而不變形的特性，例如在300～400℃的高溫中要求強(qiáng)度高的材料。而且，在制作工序中，雖然存在有在板之間的接合上利用摩擦擴(kuò)散焊接且以用于提高表面的耐熱性的處理進(jìn)行噴鍍的情況，但要求即使在短時(shí)間內(nèi)暴露于高溫下，強(qiáng)度、導(dǎo)電性也不下降的特性。而且，在功率模塊等的用途中，銅作為散熱片或均熱片與作為基板的陶瓷接合而使用。該接合采用了焊接，但是在焊料中，Pb無(wú)鉛化也不斷發(fā)展，而使用Sn-Cu-Ag等高熔點(diǎn)的焊料。在散熱片或均熱片等的安裝中，不僅要求不軟化，而且要求無(wú)變形或翹曲，從輕量化和經(jīng)濟(jì)方面要求薄壁化。對(duì)銅原料要求即使暴露在高溫下也難以變形即高溫下的高強(qiáng)度或耐熱性。

而且，公知有包含0.01～1.0mass％的Co和0.005～0.5mass％的P而其余部分由Cu以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的銅合金(例如，參照日本特開(kāi)平10-168532號(hào)公報(bào))。然而，在這種銅合金中，強(qiáng)度、導(dǎo)電性均不充分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是解決上述問(wèn)題的發(fā)明，其目的在于，提供高強(qiáng)度、高導(dǎo)電且耐熱性優(yōu)異，并且低成本的高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅合金軋制板及其制造方法。