專利名稱：加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為精密加壓加工材料而使用的加壓沖壓性優(yōu)良的高強(qiáng)度銅基合金。
背景技術(shù)：
在極端小型化和多功能化的移動(dòng)電話終端等精密機(jī)器中所使用的接插件，必須能更正確更高速地傳輸更多信息。為此，插接件的插腳寬以及插腳間距正變得日益狹小。其中所使用的原材料，為了使其在狹小插腳寬時(shí)得到穩(wěn)定的接壓，需要具有高強(qiáng)度，以及為了使其能經(jīng)受苛刻的彎曲加工，進(jìn)而追求節(jié)能和低發(fā)熱性，需要其具有高的導(dǎo)電率。目前在接插件中使用銅基合金，并且一直在開(kāi)發(fā)一種能滿足上述要求的，兼具強(qiáng)度、彎曲加工性以及導(dǎo)電率的銅基合金。具體地說(shuō)，是在小螺距的插接件中使用鈹銅以及鈦銅所代表的時(shí)效硬化型銅基合金。插接件是通過(guò)原料的加壓加工而制造的，在加壓金屬模中使用模具鋼或者高速鋼等鋼鐵材料。前述合金幾乎都含有活性元素因而具有高強(qiáng)度，這些合金與作為一般插接件材料的錫青銅相比加壓金屬模的磨耗更顯著。一旦產(chǎn)生加壓金屬模磨耗，在剖面上產(chǎn)生毛邊和磨損，插腳本身也會(huì)發(fā)生扭曲導(dǎo)致加工形狀惡化，因而不能作為插接件使用。因此，當(dāng)加壓加工產(chǎn)品的形狀不良超出了允許范圍時(shí)，必須通過(guò)研磨加壓金屬模來(lái)保持加工品的尺寸精度。此外，如果插接件變得越小了，也就是如果插腳寬以及插腳間隔變得越小了，則由于要求很高的尺寸精度，就不能忽視小的毛邊以及插腳的扭曲，如果插腳的數(shù)目增加，就不得不進(jìn)一步增加金屬模的研磨頻率，再加上加壓加工中精度越高，金屬模本身的成本就變得越高，在該技術(shù)領(lǐng)域的合金中，改善加壓加工性是一個(gè)非常重要的課題。
作為使金屬模工具長(zhǎng)壽命化的技術(shù)，例如有通過(guò)調(diào)整銅基合金的合金組成的專利文獻(xiàn)1～9，通過(guò)調(diào)整銅基合金的結(jié)晶方向的專利文獻(xiàn)12。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平10-265991號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2

特開(kāi)平10-24002號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)平11-256256號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)平11-293366號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開(kāi)平11-1735號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開(kāi)2001-181757號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開(kāi)平7-97645號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8特開(kāi)2000-119776號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)9特開(kāi)2001-303159號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)10特開(kāi)2001-152303號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)11特開(kāi)平2-117701號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)12特開(kāi)昭61-201762號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，在改變合金組成以改善加工性的材料中，可以說(shuō)改變的組成仍然可能會(huì)對(duì)加工品的最終用途產(chǎn)生不良影響。例如，加入象S那樣對(duì)機(jī)械特性產(chǎn)生不良影響的元素，使得在剪切加工時(shí)龜裂容易傳播，原料的延展性(特別是彎曲加工性)降低、抗蝕性或電鍍性也降低。此外，在析出硬化性合金等情況下，在使得對(duì)金屬模產(chǎn)生損傷的硬化元素減少的例子中，金屬模雖然被長(zhǎng)壽命化，但其原料本應(yīng)有的強(qiáng)度卻降低了。
本發(fā)明旨在提供一種不損害銅基合金原本具有的性質(zhì)、同時(shí)加壓加工性優(yōu)良的銅基合金。
本發(fā)明的發(fā)明者為了解決上述課題，特別地為了提高強(qiáng)度，由所添加的元素與碳之間的親和性關(guān)系弄清了金屬模的磨耗的原理，從而完成了本發(fā)明。此外，還探明了結(jié)晶粒徑以及表面粗糙度。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1加壓沖壓加工的概念圖。
圖2加壓沖壓中產(chǎn)生的毛邊的說(shuō)明圖。
圖3顯示用于評(píng)價(jià)的金屬模設(shè)備的形狀。
圖4在壓延平行斷面中表現(xiàn)的結(jié)晶粒的長(zhǎng)寬比的測(cè)定例。
具體實(shí)施例方式
以下是關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)描述。
在插接件中所使用的原材料方面，以具有高強(qiáng)度以及高彎曲加工性為目的，開(kāi)發(fā)出添加了各種元素的銅基合金。其強(qiáng)化的原理根據(jù)所添加的構(gòu)成元素的不同而不同、其含量的適宜的范圍大多為總量的0.1～5.0質(zhì)量％。即，如果過(guò)少，則沒(méi)有提高強(qiáng)度的效果，如果過(guò)多則延展性低下、彎曲加工性能惡化。例如，在鈦銅中，如果Ti的含量為2質(zhì)量％以下，則提高強(qiáng)度的效果很小，相反地，如果超過(guò)4質(zhì)量％，則容易析出粗大的第二相粒子，延展性低下。
一般地，在銅基合金中，越是提高強(qiáng)度效果大的構(gòu)成元素，在加壓加工時(shí)，其磨耗金屬模的效果的傾向也就越大。其典型的例子是鈦銅或鈹銅，或者在加壓制造者的評(píng)價(jià)方面，鈦銅(Cu-3Ti)的磨耗速度是葉片用錫青銅(Cu-8Sn)的10倍。一般的磨耗方式有以下三種a)在被加工材料中，通過(guò)內(nèi)在的硬質(zhì)的非金屬夾雜物等將工具表面物理切去的磨蝕性磨耗b)伴隨由使用環(huán)境產(chǎn)生的化學(xué)腐蝕的腐蝕磨耗c)由在接觸面附近的微觀疲勞破壞所產(chǎn)生的粘附磨耗經(jīng)反復(fù)進(jìn)行研究觀察后最終確定在鈦銅的加壓加工的金屬模中發(fā)生的主要是c．粘附磨耗。
在銅基合金的剪切加工中，容易進(jìn)行磨耗的是沖頭和模具側(cè)面的前端(圖1)。即，發(fā)現(xiàn)沖頭1嵌入模具2時(shí)，產(chǎn)生材料3流入沖頭1和模具2的間隙的狀態(tài)，此時(shí)材料表面與沖頭側(cè)面高速且高壓地接觸，材料成分與工具成分反應(yīng)而合金化或者化合物化，從而進(jìn)行工具的粘附磨耗。即，在沖頭和模具中所使用的工具鋼是通過(guò)添加Cr、Mo、W、Nb、V等合金元素形成硬質(zhì)的碳化物使其硬化而形成的，使銅合金的強(qiáng)度提高的添加元素中，有的元素與這些合金元素相比，其與碳的親和性高，它們?cè)诩訅杭庸ぶ?，在高溫高壓條件下與工具接觸，導(dǎo)致工具表面的碳化物變得不穩(wěn)定而被磨耗。因此，如果減少這種添加元素的含量則金屬模的磨耗量減低，基體的強(qiáng)度就會(huì)降低。
進(jìn)一步地，使用鈦銅(Cu-3.2％Ti)的實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
作為主要的工具材料，模具鋼(C1～2.2％、Cr5～13％、Mo≤1％、V≤1％)、高速鋼(C0.7～1.5％、Cr≤4％、W+2Mo＝18、V1～5％)、超硬(Co5～20％，其余為WC)被廣泛地使用，任何一種材料都具有工具材料的硬度。在這種鋼鐵中形成碳化物的微量添加元素與碳元素的親和性的順序?yàn)門(mén)i＞Nb＞V＞Ta＞W(wǎng)＞Mo＞Cr＞Mn＞Fe＞Ni＞Co＞Al＞Si。如果使用這樣的工具對(duì)例如鈦銅進(jìn)行剪切加工，則被加工材料成分Ti與和被加工材料接觸的工具表面的碳化物相的C進(jìn)行反應(yīng)，生成又硬又脆的TiC的同時(shí)，形成工具表面的碳化物的C被剝?nèi)?，工具表面一點(diǎn)一點(diǎn)地剝散而磨耗。因此，如果使用難以與C反應(yīng)的成分覆蓋被加工材料的表面，就會(huì)阻斷被加工材料中的活性成分與工具的接觸機(jī)會(huì)，工具的磨耗就變得困難起來(lái)。本發(fā)明對(duì)于在鋼鐵中含有與的C親和性最強(qiáng)的Ti的鈦銅具有最有效的作用，而且推測(cè)如果是含有容易形成碳化物的元素的合金系，則金屬模的磨耗降低效果很大。
如果使用與工具成分難以反應(yīng)的成分覆蓋被加工材料的表面，就會(huì)阻斷被加工材料中的活性成分與工具接觸的機(jī)會(huì)，從而使工具的磨耗變難，基于這樣的考慮，本發(fā)明的特征在于，使用銅覆蓋銅基合金的被加壓加工面。
鍍銅的厚度只要能保證在加壓加工中安全地維持工具表面與銅基合金之間的隔絕即可，鍍銅的厚度的范圍在0.05μm～2.00μm，厚度不足0.05μm時(shí)沒(méi)有提高加壓加工性的效果，超過(guò)2.00μm時(shí)，材料的總體強(qiáng)度的降低變得不能忽視。鍍銅一般為電鍍、化學(xué)鍍，也可以通過(guò)濺射法等形成。
本發(fā)明中所謂的加壓加工是指剪切加工。
一般地，比起純銅，青銅具有更好的加壓加工性?？紤]到加壓加工時(shí)所發(fā)生的氧化熱也是金屬模被磨耗的重要原因，由于青銅比純銅更難以被氧化，所以據(jù)此推斷青銅具有良好的加壓沖壓性。因此，認(rèn)為如果在鍍銅處理的表面上通過(guò)鍍Sn進(jìn)行熱處理，將形成接近青銅的表面并且金屬模的磨耗將變難。對(duì)于鍍Sn后的熱處理的條件(溫度、時(shí)間等)，只要Cu鍍層和Sn鍍層可以形成擴(kuò)散層即可。
因此，在本發(fā)明中，可以在銅基合金的表面上施加Cu層厚0.05～2.00μm以及Sn層厚0.005～0.20μm的銅襯底的鍍Sn。
在下述實(shí)施例中，在0.5μm的Cu襯底上鍍有薄Sn層的鈦銅和未施加鍍的鈦銅相比，顯示出明顯延長(zhǎng)的金屬模壽命。由于在不使該實(shí)施例以及比較實(shí)施例的鈦銅的內(nèi)部發(fā)生變化的情況下進(jìn)行薄的表面處理，故對(duì)機(jī)械特性或?qū)щ娐实挠绊懛浅Ｐ?。即，認(rèn)為如果是象鈦銅這種強(qiáng)度高的材料，金屬模就容易被磨耗，而本發(fā)明只通過(guò)簡(jiǎn)單的表面處理，即使是高強(qiáng)度材料，也能夠使其具有良好的加壓加工性。Cu襯底薄Sn鍍層實(shí)現(xiàn)了含有活性金屬的被加工材料與工具間的優(yōu)良的固體潤(rùn)滑，而且通過(guò)調(diào)整至適宜的表面粗糙度，在使用潤(rùn)滑劑時(shí)一并實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的流體潤(rùn)滑效果，加壓加工性變得更好。
碳化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的值在負(fù)值側(cè)越大的元素，其碳化物就越能穩(wěn)定地存在。當(dāng)在銅基合金中，含有該值在常溫下為-42kJ/mol以下(絕對(duì)值42kJ/mol以上)的構(gòu)成元素時(shí)，本發(fā)明是有效的。作為在常溫下為-42kJ/mol以下(絕對(duì)值42kJ/mol以上)的元素有Fe、Cr、Nb、V、Zr、Ti、Be等，以這些元素作為構(gòu)成元素的銅基合金可以列舉的有鈦銅、鈹銅、Cu-Cr系合金、Cu-Zr系合金、Cu-Cr-Zr系合金等。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中也有在銅基合金上施加Cu鍍的技術(shù)。其目的是，例如在高強(qiáng)度但低導(dǎo)電率的鐵系合金中進(jìn)行鍍Cu以提高其導(dǎo)電率(專利文獻(xiàn)11)，以及在銅系焊接線框材料中通過(guò)進(jìn)行鍍Cu以提高其模具結(jié)合性、導(dǎo)線結(jié)合性、鑄模樹(shù)脂密合性、錫焊結(jié)合性(專利文獻(xiàn)3)，但是卻沒(méi)有以改善加壓加工性為目的而利用Cu鍍的例子。
通常鍍Sn是在1μm左右的厚度下進(jìn)行的。此外，通過(guò)回流處理有時(shí)還會(huì)顯示出光澤。在現(xiàn)有技術(shù)中鍍Sn的目的是，使其具有良好的表面光澤以及耐腐蝕性和錫焊結(jié)合性。換句活說(shuō)，如果不給純銅涂布防銹劑它就會(huì)立刻變色，鍍有Sn的表面上形成有薄的氧化薄膜因而很難變色，具有象不銹鋼那樣的表面光澤，由于Sn是錫焊的構(gòu)成元素，錫焊結(jié)合性自然很好。例如，在專利文獻(xiàn)4中，說(shuō)明了通過(guò)鍍Sn提高了耐腐蝕效果，但卻沒(méi)有關(guān)于鍍Sn與金屬模壽命之間關(guān)系的任何說(shuō)明。根據(jù)專利文獻(xiàn)12，其公開(kāi)了通過(guò)對(duì)鍍Cu或者PVD處理后的銅基合金條形材料進(jìn)行壓延而得到表面Cu厚度為0.5μm以上的焊接線框用銅基合金，但是其目的在于改善其結(jié)合性、電鍍性、錫焊結(jié)合性、以及與樹(shù)脂鑄模的密合性，但沒(méi)有提及加壓加工性。
在最終的再結(jié)晶退火之后進(jìn)行冷軋時(shí)，如圖4所示，其壓延平行斷面的結(jié)晶粒沿壓延方向伸展、沿板厚方向收縮。即，壓延平行斷面的結(jié)晶粒的面積在冷軋前后應(yīng)該沒(méi)有變化。因此，認(rèn)為該面的結(jié)晶粒的圓等效直徑與最終再結(jié)晶退火時(shí)的結(jié)晶粒徑是相同的。這里所謂的圓等效直徑是指具有相同面積的正圓直徑。結(jié)晶粒徑越小強(qiáng)度越增加，彎曲加工時(shí)的表面粗糙越小。相反地，如果過(guò)小則延展性降低。所謂的結(jié)晶粒的長(zhǎng)寬比為通過(guò)壓延伸展的結(jié)晶粒的寬(b)與長(zhǎng)(a)的比(b/a)。例如假設(shè)再結(jié)晶退火后的各向同性的結(jié)晶粒的長(zhǎng)寬比的平均值幾乎都為1，如果將其板厚壓延至其一半，壓延平行斷面的結(jié)晶粒的長(zhǎng)變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，寬變?yōu)樵瓉?lái)的一半，長(zhǎng)寬比變?yōu)樵瓉?lái)的1/4。即，壓延加工度越高，長(zhǎng)寬比越小，在鈦銅的情形中彎曲加工性降低。所謂壓延平行斷面的結(jié)晶粒的長(zhǎng)寬比是如圖4粗線的結(jié)晶粒上所標(biāo)注的那樣，為b/a。在權(quán)利要求中，限定了平均值，或者可以總體測(cè)定某個(gè)母集合(存在至少100個(gè)以上的結(jié)晶粒的測(cè)定范圍)的結(jié)晶粒的寬和長(zhǎng)，然后求其平均值。
本發(fā)明的銅基合金中所添加的Fe、Cr、Nb、V、Zr，是形成碳化物的元素，同時(shí)也是結(jié)晶細(xì)微化元素，Co、Si、Ni、B、P為細(xì)微化元素。如果添加0.01～0.5質(zhì)量％的這些合金的構(gòu)成元素之外的1種或2種以上時(shí)，即使在比較高的溫度下進(jìn)行熔體化處理，也能延遲結(jié)晶粒的生長(zhǎng)、使結(jié)晶粒細(xì)微化、實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化。在低于0.01質(zhì)量％時(shí)，不能得到結(jié)晶細(xì)微化效果，高于0.5質(zhì)量％時(shí)，彎曲加工性降低。
以改善加壓加工性以及改良流體潤(rùn)滑性為目的，已經(jīng)有限定了表面的粗糙度的示例，但是全部都直接采用了如JIS所定義的Ra、Ry、Rz進(jìn)行限定，但還不是為了實(shí)現(xiàn)使流體潤(rùn)滑性更好的粗糙度的示例。在本申請(qǐng)中，首先導(dǎo)入的滿足(Ry-Rz)/Rz≤1(Ry與Rz的差很小)的條件使凹凸被進(jìn)一步平均化、被加工材料與工具均勻接觸、得到更好的潤(rùn)滑狀態(tài)。并且Ry(最大高度)、Rz(十點(diǎn)平均粗糙度)、Sm(凹凸平均間隔)均是按照J(rèn)IS B0601所定義的。
如果Ry(最大高度)＝Rz(十點(diǎn)平均粗隨度)，則形成向正弦曲線那樣的全部均一的凹凸，通常的表面由于其峰和谷高低不均，因此Ry＞Rz。相反地，在這種不均過(guò)大時(shí)，與金屬模接觸時(shí)壓力只集中在峰的較高的部分，不能形成均一的潤(rùn)滑，故作為加壓加工原料的表面，優(yōu)選Ry與Rz是接近的。(Ry-Rz)/Rz≤1也可寫(xiě)成Ry≤2×Rz。即，如權(quán)利要求5所限定的那樣，測(cè)定長(zhǎng)度中的峰和谷的高低差的最大值小于其平均值的2倍。
本發(fā)明的銅基合金的制造步驟是，例如，真空溶解·鑄造→熱壓延·水冷→平面切削→冷軋→熔體化→酸洗→冷軋→時(shí)效處理→酸洗拋光→鍍Cu→(鍍Sn)→熱處理。
例如鈦銅中，由于含有活性元素Ti故在真空中溶解、在Ar氣氛中鑄造、結(jié)晶粒徑的調(diào)整是通過(guò)作為最終的再結(jié)晶退火的熔體化處理進(jìn)行的。表面粗糙度的調(diào)整是通過(guò)在酸洗拋光中使用磨粒進(jìn)行的。在使用該方法形成表面粗糙度之后通過(guò)進(jìn)行銅襯底薄Sn鍍層使粗糙度成為適于加壓加工的形態(tài)。因?yàn)橐藻冦~層為襯底通過(guò)電鍍進(jìn)行鍍Sn，因此，鍍層的厚度調(diào)整是通過(guò)電流值或者通電時(shí)間進(jìn)行的。
實(shí)施例實(shí)施例1在真空熔解爐中熔煉表1成分的鑄塊，加熱至950℃熱軋得到板厚為10mm的熱軋板，并且在950℃溫度下進(jìn)行充分均勻化退火后水冷卻，通過(guò)機(jī)械平面切削加工除去氧化皮，然后使用冷軋得到板厚0.2mm的冷軋板。然后，在大氣中在進(jìn)行800～850℃×30～120秒的熔體化處理，酸洗后冷軋使板厚為0.15mm。接著進(jìn)行360～400℃×3～48小時(shí)的時(shí)效處理，通過(guò)酸洗研磨調(diào)整表面粗糙度之后，最后在兩面施加Cu鍍。
表1成分(質(zhì)量％)與壓延平行斷面的結(jié)晶粒

壓延平行斷面的結(jié)晶粒的圓等效直徑以及長(zhǎng)寬比的平均值是通過(guò)圖像處理求得的，其中通過(guò)化學(xué)腐蝕僅對(duì)晶粒邊界進(jìn)行腐蝕，然后由其光學(xué)顯微照片僅追蹤其邊界進(jìn)行測(cè)定。此外，使用熒光X射線膜厚計(jì)測(cè)定鍍Cu的厚度，使用觸針式表面粗糙度計(jì)測(cè)定其表面粗糙度。這時(shí)使測(cè)定長(zhǎng)為0.8mm，采用連續(xù)測(cè)量5個(gè)點(diǎn)得到的平均值。
此外，還進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，測(cè)定0.2％耐力，進(jìn)行W彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)定最小彎曲半徑比MBR/t。其中，W彎曲實(shí)驗(yàn)負(fù)荷為5噸，實(shí)驗(yàn)板的板寬為10mm。
關(guān)于金屬模的磨耗性，實(shí)際使用連續(xù)壓力機(jī)大量沖壓材料，通過(guò)測(cè)量因金屬模的磨耗狀況而變化的切斷部的毛邊高度以及斷裂面比率。這里，所謂毛邊高度是指如圖2所示的突起部的高度，隨著金屬模的磨耗，毛邊變高。此外，隨著金屬模的磨耗，如圖2所示的剪切面的比例變大，即，斷裂面比例h2/(h1+h2)變小。在存在潤(rùn)滑劑和不存在潤(rùn)滑劑的2種情形下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果僅看鍍Cu的效果，則只有前者是好的，為了看到表面粗糙度的效果，后者也進(jìn)行試驗(yàn)。
并且，其他的加壓條件如下所述。
金屬模工具材料SKD11、間隙10μm、沖程400rpm，圖3顯示了用于評(píng)價(jià)的金屬模裝置的形狀。在1邊為約5mm的正方形中4個(gè)角的曲率不同，其各自的曲率半徑為0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm。曲率半徑越小，由于在剪切加工時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而就越容易磨耗。但是，曲率半徑越小，切斷面形狀越不均，觀察就越難。此外，對(duì)于加壓加工后形成的孔部分和落料部分而言，對(duì)落料側(cè)的觀察更為容易。基于上述考慮，本發(fā)明的評(píng)價(jià)是通過(guò)觀察落料側(cè)的曲率半徑為0.1mm的角進(jìn)行的。
在沒(méi)有潤(rùn)滑劑的情形中，在十萬(wàn)次沖壓時(shí)原材料間的差異變得顯著，而在有潤(rùn)滑劑的情形中在百萬(wàn)次沖壓時(shí)原材料間的差異變得顯著，因此，采用那時(shí)的值作為評(píng)價(jià)值。使用激光位移計(jì)測(cè)定毛邊的高度，斷裂面的比通過(guò)光學(xué)顯微鏡的斷面觀察而進(jìn)行測(cè)定。
表2鍍Cu厚度以及表面粗糙度

表3機(jī)械特性

表4十萬(wàn)次沖壓后(無(wú)潤(rùn)滑劑)

表5百萬(wàn)次沖壓后(有潤(rùn)滑劑)

在本發(fā)明的實(shí)施例中，№1滿足引用權(quán)利要求1、3的權(quán)利要求4，同樣地，№2、3滿足權(quán)利要求3，№4、5滿足引用權(quán)利要求1、3的權(quán)利要求4，№6滿足引用權(quán)利要求1、3的權(quán)利要求4，其中任何一個(gè)都強(qiáng)度高、彎曲加工性以及加壓加工性好。這其中由于除了№1以外都滿足權(quán)利要求5，因此使用潤(rùn)滑劑時(shí)的加壓加工性變得更好。此外，除了№2以外都滿足權(quán)利要求4，可以看見(jiàn)其強(qiáng)度提高了。
另外，在比較實(shí)施例中，在№7中是未施加鍍Cu的鈦銅，№8是比權(quán)利要求所限定的鍍Cu厚度要薄的鈦銅。和發(fā)明實(shí)施例相比，毛邊高斷裂面比率低，由此可以說(shuō)金屬模進(jìn)行了磨耗。而在№9中不進(jìn)行鍍Cu，雖然通過(guò)改善內(nèi)部成分使其具有良好的加壓加工性，但由于含有大量S使其延展性下降、彎曲加工性變差。在№10中由于結(jié)晶粒徑小、最終壓延的加工度高(通過(guò)長(zhǎng)寬比)，因此彎曲加工性變差。在№11中晶體粒徑過(guò)大，強(qiáng)度低。MBR/t為1以下時(shí)，彎曲部位產(chǎn)生粗糙表面。在№9、10、11中，加壓加工性良好，但是本發(fā)明的目的是在具有高強(qiáng)度以及良好彎曲加工性的基礎(chǔ)上改善加壓加工性。
實(shí)施例2在真空熔解爐中熔煉表6成分的鑄塊，加熱至950℃熱軋得到板厚為10mm的熱軋板，并且在950℃溫度下進(jìn)行充分均勻化退火后水冷卻，通過(guò)機(jī)械平面切削加工除去氧化皮，然后冷軋得到板厚0.2mm的冷軋板。然后，在大氣中在進(jìn)行800～850℃×30～120秒的熔體化處理，酸洗后冷軋得到0.15mm的板厚。接著進(jìn)行360～400℃×3～48小時(shí)的時(shí)效處理，通過(guò)酸洗研磨調(diào)整表面粗糙度之后，施加Cu襯底的薄Sn鍍層，進(jìn)行回流。
按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)。
表6成分(重量％)與壓延平行斷面的結(jié)晶粒

表7Cu襯底鍍層厚度、Sn鍍層厚度以及表面粗糙度

表8機(jī)械特性

表9十萬(wàn)次沖壓后(無(wú)潤(rùn)滑劑)

表10百萬(wàn)次沖壓后(無(wú)潤(rùn)滑劑)

本發(fā)明實(shí)施例中，№1～6滿足權(quán)利要求2和3，其強(qiáng)度高、彎曲加工性以及加壓加工性好。這其中除了№1之外都滿足權(quán)利要求5，因此使用了潤(rùn)滑劑時(shí)的加壓加工性變得更良好。此外，除了№2、3之外都滿足權(quán)利要求4，可以看見(jiàn)其強(qiáng)度提高了。
另外，在比較實(shí)施例中，在№7中是未施加Cu鍍以及Sn鍍的鈦銅，№8是鍍Cu厚度比權(quán)利要求所限定的要薄的鈦銅。和發(fā)明實(shí)施例相比毛邊高、斷裂面比率低，可以說(shuō)金屬模進(jìn)行了磨耗。而在№9中不進(jìn)行鍍Cu、鍍Sn，雖然通過(guò)改善內(nèi)部成分使其具有良好的加壓加工性，但由于含有大量S增加使其延展性下降、彎曲加工性變差。在№10中由于結(jié)晶粒徑小，長(zhǎng)寬比小，所以最終壓延的加工度高，因此彎曲加工性變差。在№11中晶體粒徑過(guò)大，強(qiáng)度低。MBR/t為1以下時(shí)，彎曲部位產(chǎn)生粗糙表面。在№9、10、11中，雖然加壓加工性良好，但是本發(fā)明的目的是在具有高強(qiáng)度以及良好彎曲加工性的基礎(chǔ)上改善的加壓加工性。
此外，對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行鍍Sn、進(jìn)行了熱處理的實(shí)施例2中的毛邊高度變小，加壓加工性改善。
實(shí)施例3還對(duì)除實(shí)施例1、2之外的其他的合金系的金屬模磨耗降低效果進(jìn)行了驗(yàn)證。
表11給出了所研究的合金成分。其各自在熔解鑄造后反復(fù)進(jìn)行熱軋、冷軋、退火處理，得到板厚0.15mm的冷軋板，進(jìn)行鍍Cu。Cu鍍層的狀態(tài)如表12所示。然后在與實(shí)施例1相同的條件下實(shí)施連續(xù)加壓，在無(wú)潤(rùn)滑劑和有潤(rùn)滑劑的情形下測(cè)定毛邊高度以及斷裂面比率，評(píng)價(jià)金屬模磨耗性。
表11母材的成分(質(zhì)量％)

表12Cu層的純度、厚度、以及表面粗糙度

(比較例2)除了取50質(zhì)量％的丙烯酰胺水溶液323.69g、50質(zhì)量％的丙烯酸水溶液6.71g、33質(zhì)量％的氫氧化鈉水溶液5.65g以外，用與實(shí)施例1同樣的方法進(jìn)行聚合，得到含有2.0摩爾％丙烯酸鹽的丙烯酰胺系共聚物。將丙烯酰胺系共聚物的水溶液物性的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1，將造紙用粘結(jié)劑的評(píng)價(jià)結(jié)果分別示于表2。
(比較例3)除了取50質(zhì)量％的丙烯酰胺水溶液313.65g、50質(zhì)量％的丙烯酸水溶液16.75g、33質(zhì)量％的氫氧化鈉水溶液14.10g以外，用與實(shí)施例1同樣的方法進(jìn)行聚合，得到含有5.0摩爾％丙烯酸鹽的丙烯酰胺系共聚物。將丙烯酰胺系共聚物的水溶液物性的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1，將由得到的丙烯酰胺系共聚物構(gòu)成的造紙用粘結(jié)劑的評(píng)價(jià)結(jié)果分別示于表2。
表1

表14百萬(wàn)次沖壓后(有潤(rùn)滑劑)

本發(fā)明實(shí)施例№1～5中，進(jìn)行滿足權(quán)利要求1的表面處理，與比較實(shí)施例6～10中所示的相同成分的材料相比，斷裂面比率變大、毛邊高度變小。此外，由于除了№1以外，都滿足權(quán)利要求5，因此，在使用了潤(rùn)滑劑的加壓加工中，金屬模的磨耗抑制效果變得更高。
另外，在比較實(shí)施例中，由于№6～10沒(méi)有施加鍍銅，與發(fā)明實(shí)施例中所示的相同成分的材料相比，金屬模進(jìn)行了顯著的磨耗。而且，在№11、12中，由于Cu層薄，在加壓加工中，Cu層被阻斷，基底中的碳化物形成元素與工具表面之間的隔絕不充分，不能得到所希望的效果。
如上所述，鋼鐵中含有容易形成碳化物的元素的銅合金在加壓加工時(shí)，金屬模的磨耗也容易，通過(guò)本發(fā)明所限定的表面處理，金屬模磨耗降低，因此，可精密地加壓。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在具有高強(qiáng)度以及良好的彎曲加工性的基礎(chǔ)上改善加壓加工性。
權(quán)利要求
1.一種加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其特征在于在銅基合金上鍍有厚度為0.05μm～2.00μm的Cu，該銅基合金中，以常溫下碳化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能為-42kJ/mol以下(絕對(duì)值42kJ/mol以上)的1種或者2種以上作為合金的構(gòu)成元素，其含量為0.1～5.0質(zhì)量％，其余部分由Cu以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該壓延平行斷面的結(jié)晶粒的圓等效直徑的平均值為0.5μm～30μm，結(jié)晶粒的寬與長(zhǎng)的長(zhǎng)寬比的平均值為1/5以上。
2.一種加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其特征在于在銅基合金中上鍍有厚度為0.05μm～2.00μm的Cu，并且在其上層鍍有厚度為0.005μm～0.20μm的Sn，然后進(jìn)行使Cu鍍層與Sn鍍層形成擴(kuò)散層的熱處理，該銅基合金中，以常溫下碳化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能為-42kJ/mol以下(絕對(duì)值42kJ/mol以上)的1種或者2種以上作為合金的構(gòu)成元素，其含量為0.1～5.0質(zhì)量％，其余部分由Cu以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該壓延平行斷面的結(jié)晶粒的圓等效直徑為0.5μm～30μm，結(jié)晶粒的寬與長(zhǎng)的長(zhǎng)寬比的平均值為1/5以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其特征在于，含有2.0～4.0質(zhì)量％的Ti作為銅基合金的構(gòu)成元素。
4.如權(quán)利要求3所述的加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其特征在于，除銅基合金構(gòu)成元素Ti以外，還含有0.01～0.50質(zhì)量％的作為添加元素的Fe、Cr、Nb、V、Zr、Co、Si、Ni、B、P、Be中的一種或兩種以上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其特征在于上述Cu鍍面或者上述Sn鍍面中的壓延直角方向的表面粗糙度被調(diào)整為Ry0.3～3.0μm、Rz0.3～3.0μm、Sm0.01～0.5mm，并且(Ry-Rz)/Rz≤1。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其特征在于，其在工具鋼所形成的沖頭和模具中被加壓沖壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種銅基合金，其中，以常溫下碳化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能為－42kJ/mol以下(絕對(duì)值42kJ/mol以上)的1種或者2種以上作為合金的構(gòu)成元素，其含量為0.1～5.0質(zhì)量％，其余部分由Cu以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該壓延平行斷面的結(jié)晶粒的圓等效直徑的平均值為0.5μm～30μm，結(jié)晶粒的寬與長(zhǎng)的長(zhǎng)寬比的平均值為1/5以上。本發(fā)明提供一種加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其中，在銅基合金上鍍有厚度為0.05μm～2.00μm的Cu。本發(fā)明還提供一種加壓沖壓性優(yōu)良的電子零件用原材料，其中，在銅基合金中上鍍有厚度為0.05μm～2.00μm的Cu，并且在其上層鍍有厚度為0.005μm～0.20μm的Sn，然后進(jìn)行使Cu鍍層與Sn鍍層形成擴(kuò)散層的熱處理。
文檔編號(hào)C25D5/10GK1621546SQ20041009594
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者菅原保孝, 深町一彥 申請(qǐng)人:日礦金屬加工株式會(huì)社