高机械强度的铜合金制造技术

公开了一种高机械强度的铜合金，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和不可避免的杂质，其中合金晶粒的直径为大于０．００１ｍｍ－０．０２５ｍｍ；平行于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径ａ，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径ｂ的比（ａ／ｂ），为１．５或更小，且其中该合金的拉伸强度为８００Ｎ／ｍｍ↑［２］或更高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术及高机械强度的铜合金。
技术介绍
根椐近年来为使高性能的电和电子机械和工具微型化的趋势，要求严格提高用于各元件的材料如本专利技术中所用的连接器的每种性能。具体地，例如，在连接器弹簧的接触点处所用的片材的厚度变得非常薄，从而难以确保足够的接触压力。即，在连接器弹簧的接触点处，通常电连接需要的接触压力由在先偏转片材(弹簧片材)得到的反力而得到。因此，当片材薄时需要较大程度地偏转来得到相同程度的接触压力。然而，当偏转度超过片材的弹性极限时，片材可发生塑性变形。因此，需要另外提高片材的弹性极限。对于连接器弹簧的接触点的材料，还要求各种其它的性能，如应力松弛性、导热性、弯曲性、耐热性、板材粘合性、和耐迁移性。在这些各种性能中，机械强度、应力松弛性、导热和导电性、弯曲性是重要的。虽然磷青铜经常用于连接器弹簧的接触点，但它也不能完全满足上述所有要求。因此，近年来磷青铜被铍-铜合金(JIS C 1753中所述的合金)所代替，该合金具有更高的机械强度和良好的应力松弛性及良好的导电性。然而，铍-铜合金非常昂贵，且金属铍有毒。出于这些原因，迫切需要具有相同程度的如铍-铜合金性能的便宜且安全性高的材料作为接触点的材料。在各种材料中，已注意到机械强度相对高的Cu-Ni-Si合金，自80年代后半期以来已进行了许多研究。遗憾的是，就现在使用的铜合金而言，这些年中开发的Cu-Ni-Si合金不能作为铍铜合金的替代物。其原因可能为相比于铍-铜合金，Cu-Ni-Si合金的不良机械强度和应力松弛。另外，已提出了用通过加入Mg来改善Cu-Ni-Si合金中的应力松弛的铜合金作为接触点的材料，但只通过加入Mg不能达到与铍-铜合金具有相同程度的应力松弛，还需要开发新的技术。
技术实现思路
本专利技术为一种高机械强度的铜合金，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和不可避免的杂质，其中合金晶粒的直径为大于0.001mm到0.025mm；平行于最终塑性处理(plastic working)方向的剖面上的晶粒的较长直径a，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径b的比(a/b)，为1.5或更小，且其中该合金的拉伸强度为800N/mm2或更高。另外，本专利技术为一种高机械强度的铜合金，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、总量为0.005-2.0％重量的选自下列的至少一种元素(选自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和不可避免的杂质，其中合金晶粒的直径为大于0.001mm-0.025mm；平行于最终塑性处理(plasticworking)方向的剖面上的晶粒的较长直径a，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径b的比(a/b)，为1.5或更小，且其中该合金的拉伸强度为800N/mm2或更高。从下面介绍和附图中可清楚明白本专利技术的另外和其它性能和优点。附图说明图1为测定在本专利技术中限定的晶粒尺寸和晶体形状的方法的示意图。具体
技术实现思路
根椐本专利技术，提供了下列内容(1)一种高机械强度的铜合金，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和不可避免的杂质，其中合金晶粒的直径为大于0.001mm-0.025mm；平行于最终塑性处理(plastic working)方向的剖面上的晶粒的较长直径a，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径b的比(a/b)，为1.5或更小，且其中该合金的拉伸强度为800N/mm2或更高。(2)一种高机械强度的铜合金，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、还有总量为0.005-2.0％重量的选自下列的至少一种元素(选自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和不可避免的杂质，其中合金晶粒的直径为大于0.001mm-0.025mm；平行于最终塑性处理(plastic working)方向的剖面上的晶粒的较长直径a，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径b的比(a/b)，为1.5或更小，且其中该合金的拉伸强度为800N/mm2或更高。下面详述本专利技术。本专利技术是通过改善公知的Cu-Ni-Si合金而解决了常规技术中上述问题的铜合金，从而满足了最近的要求。本专利技术的铜合金特别适宜于作为电子机械和工具的连接器的材料，本专利技术的铜合金适用于电子和电器机械和工具部件中所用的任何材料，这些部件要求一些如高的机械强度、良好的导热和导电性、弯曲性、应力松弛性、和板材的粘合性的性能。一方面，本专利技术的铜合金是如下一种铜合金，其中Ni和Si的化合物沉淀在Cu基质中从而具有特定的机械强度和适宜的导电性、加入每一种特定量的Sn、Mg和Zn，另外使晶粒直径大于0.001mm-0.025mm；同时平行于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径a，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径b的比(a/b)，为1.5或更小，从而改善了弯曲性能和应力松弛性能。本专利技术人最新发现在目标铜合金中严格控制Ni、Si、Mg、Sn和Zn的含量、晶粒直径、和晶粒的形状对得到和常规铍-铜合金相同程度或更好的性能、特别是应力松弛是很重要的，甚至当这些元素中仅一种不满足本专利技术的特定要求，就不能得到所希望的性能。基于上述发现，本专利技术人进行了深入研究从而完成了本专利技术。下面介绍本专利技术铜合金中的合金元素。已知通过把Ni和Si加入到Cu中来把Ni-Si的化合物(Ni2Si相)沉淀在Cu基质中，从而改善了机械强度和导电性。在本专利技术中把Ni的含量限定在3.5-4.5％重量范围内。这是因为当Ni的含量小于3.5％重量时得不到与常规铍-铜合金相同程度或更好的机械强度。另一方面，当Ni的含量超过4.5％重量时，在铸塑或热加工时对改善机械强度没有益处的大化合物沉淀出来(重结晶)，从而不仅不能得到由于增加了Ni的量而带来的机械强度，而且产生了对热加工性能和弯曲性能不利的问题。Ni的含量优选为3.5-4.0％重量。因为Si和Ni形成Ni2Si相，通过测定Ni的量来确定所加的Si的最佳量。当Si的含量小于0.7％重量时得不到与常规铍-铜合金相同程度或更好的机械强度，类似地，另一方面，当Si的含量超过1.0％重量时，产生了与Ni含量太高时相同的问题。Si的含量优选为0.75-0.95％重量。机械强度根椐Ni和Si含量而变化，应力松弛也相应变化。因此，应严格控制Ni和Si的含量在本专利技术限定的范围内，以得到与常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高机械强度的铜合金，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和不可避免的杂质，其中合金晶粒的直径为大于０．００１ｍｍ－０．０２５ｍｍ；平行于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径ａ，与垂直于最终塑性处理方向的剖面上的晶粒的较长直径ｂ的比（ａ／ｂ），为１．５或更小，且 其中该合金的拉伸强度为８００Ｎ／ｍｍ↑［２］或更高。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宇佐见隆行，平井崇夫，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]