铜合金板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及铜合金板及其制备方法，提供了一种铜合金板材，具有含１．２－５．０ｗｔ％钛的化学组成，其余组分是铜和不可避免的杂质，其中：所述铜合金板材具有５－２５μｍ的平均结晶粒径；（最大结晶粒径－最小结晶粒径）／（平均结晶粒径）不大于０．２０；设定平均值的最大值是最大结晶粒径，所述最大值中的每一个是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，所述区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸；所述平均值的最小值是最小结晶粒径；所述平均值的平均值是平均结晶粒径；和所述铜合金板材具有满足Ｉ｛４２０｝／Ｉ０｛４２０｝＞１．０的结晶定向，设定铜合金板材表面上的｛４２０｝晶体平面上的Ｘ光衍射强度是Ｉ｛４２０｝，纯铜标准粉末的｛４２０｝晶体平面上的Ｘ光衍射强度是Ｉ０｛４２０｝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及铜合金板，例如铜合金片，及其制备方法。更具体地说，本专利技术涉 及平板材料(Plate material)，例如含钛的铜合金板材(sheetmaterial) (Cu_Ti合金板 材)，它被用作电器和电子零件，例如连接件、引线框、继电器和开关，及其制备方法。
技术介绍
用作电器和电子零件，例如连接件、引线框、继电器和开关的材料需要具有足够高 的强度，使材料能在使用这些零件的电器和电子装置的装配和操作时抵挡施加于其上的应 力。用于电器和电子零件，例如连接件的材料还需要具有卓越的弯曲可工作性，因为零件常 常是通过弯曲形成的。还有，为了确保电器和电子零件如连接件之间的可靠接触，用于零件 的材料必需具有卓越的应力松弛抗性，即对零件之间的接触压力随着时间变差的现象(应 力松弛)具有抗性。 近年来，电器和电子零件，例如连接件，有整合化、微型化、和轻质化的趋势。因此， 作为零件材料的铜和铜合金片材需要变薄，因此材料所需的强度水平就更严格了。具体说， 材料的0. 2%屈变力需要不小于850MPa的强度水平，优选不小于900MPa，更优选不小于 950MPa。 对于电器和电子零件，例如连接件的微型化和复杂的性状，需要改进通过弯曲铜 合金板材制造的产品的形状和尺寸的精确性。作为弯曲铜合金板材制造的产品的要求，重 要的不仅在于在产品的弯曲部分不产生裂缝，还在于确保产品形状和尺寸的精确性。还有， 存在一个问题，即在铜合金板材弯曲时会发生弹回。另外，弹回指这样的现象，即终产 品的形状与模具中产品的形状并不一致，因为当产品在加工板材后从模具内取出时，产品 由于弹性而恢复。 具体地，弹回的问题很容易明白，因为材料所需的强度水平更严格。例如，在某些 情况下包含用箱式弯曲(box-bending)制造的部分的接头端子的形状和尺寸有偏差，因此 所述接头端子不能使用。因此，近来常常在开槽后进行所谓的弯曲，其中板材沿着凹槽弯 曲，该凹槽是通过在板材的一部分中开槽(形成凹槽的操作)形成的。然而，在开槽后弯曲 的过程中，靠近凹槽的部分由于开槽被加工硬化，因此在随后的弯曲操作中很容易形成裂 缝。因此，开槽后弯曲对于材料来说是一种非常剧烈的弯曲过程。 还有，对电器和电子零件，例如连接件的应力松弛抗性的要求也愈加严格，因为 零件被越来越多的用于恶劣环境下。例如，当零件在高温环境下用于汽车时，电器和电子 零件，例如连接件的应力松弛抗性特别重要。另外，应力松弛抗性是一种蠕变现象，即在 形成电器和电子零件如连接件的材料的弹簧部分上的接触压随着时间在相对高温(例如 100-200°C)的环境下逐渐退化，即使在常温下接触压是保持稳定的。亦即，应力松弛抗性 是这样一种现象，即施加到金属材料上的应力通过位移运动产生的塑性形变而松弛，该位 移是在金属材料受到应力的状态下，通过形成基质的原子的自弥散和原子固溶体的弥散而 导致的。4 然而，金属板材的强度和弯曲可工作性之间，及其弯曲可操作性和应力松弛抗性之间分别通常是互相权衡的关系，具有良好强度、弯曲可操作性或应力松弛抗性的板材是根据其作为电流荷载零件，例如连接件的材料所适当选择的。 在铜合金板材中，Cu-Ti合金的板材具有仅次于Cu-Be合金板材的高强度，和超越Cu-Be合金板材的卓越的应力松弛抗性，并且由于其成本和环境荷载，比Cu-Be合金更有利。因此，Cu-Ti合金板材(例如C199 (Cu-3. 2wt% Ti))部分取代了 Cu-Be合金板材，作为连接件材料等。然而，已知在与Cu-Be合金板材具有相同弯曲可操作性的情况下，Cu-Ti合金板材的强度比Cu-Be合金(例如C17200)的强度小，且如果在与Cu-Be合金板材具有相同的强度下，Cu-Ti合金板材的弯曲可操作性不良。 作为改善Cu-Ti合金板材强度的方法，有提高Ti含量的方法和选择高回火材料的方法。然而，在提高Ti含量的方法中，如果Cu-Ti合金板材中的Ti浓度太高(例如如果Ti的含量不小于5wt % )，则在热轧和冷轧过程中板材内容易形成裂缝，从而使板材的生产率显著降低。另外，很容易产生大沉积物，因此作为终产物的板材不能用作一般电器和电子零件的材料，因为虽然板材强度高，但板材的可操作性被减弱了。另一方面，在选择高回火材料的方法中，通过在老化处理前后提高轧压减量(rolling reduction)改善了板材强度，因此作为终产物的板材虽然强度高，但是各向异性的。即，已知板材的弯曲可操作性在轧制方向的垂直方向上很差(即板材的弯曲可操作性的所谓差向，其中板材的弯曲轴与轧制方向平行)，即使在平行于轧制方向的方向上板材的弯曲可操作性较好(即板材的弯曲可操作性的所谓好向，其中板材的弯曲轴与轧制表面上的轧制方向垂直)。 —般来说，为了提高铜合金板材的弯曲可操作性，精炼铜合金结晶颗粒的方法是有效的。这对Cu-Ti合金板材也是一样。然而，由于每单位体积中存在的颗粒边界的面积随着结晶颗粒体积减小而增加，如果精炼结晶颗粒，会促使应力松弛成为一种蠕变现象。另外，在用于较高温度环境中的板材内，沿原子的颗粒边界的扩散速率会比颗粒内快得多，因此如果结晶颗粒被极度精炼(例如结晶颗粒被精炼到具有5 m或更小的粒径)，板材的原始应力松弛抗性会变弱。 具体说，Cu-Ti合金板材的特征是沉积主要以调制结构(旋节线结构)的形式存在于结晶颗粒中，在再生相(second phase)中能阻塞重结晶颗粒生长的颗粒沉积量较少，因此可通过在溶液处理过程中改变重结晶颗粒的生成时间轻易形成混合的颗粒结构。因此，产生均匀和细的结晶颗粒并不容易。 近年来，作为改善Cu-Ti合金板材性质的方法，提出了一种精炼结晶颗粒和控制结晶定向(晶体组织)的方法(见例如日本专利公开号2002-356726,2004-231985，2006-241573和2006-274289)。 在Cu-Ti合金中，Ti以两种形式存在，一种是在母相的浓縮物中具有周期性变化的调制结构(旋节线结构)，另一种是Ti和Cu的金属间化合物形式，其是再生相(13相)的颗粒。调制结构是通过在Ti溶质原子的浓縮物中连续波动，且同时维持与母相完全一致而产生的。具有这样的调制结构的Cu-Ti合金板材显著硬化，并且有很小的延展性(弯曲可操作性)损失。另一方面，P相是撒在一般的结晶颗粒的颗粒边界内的沉积物。该13相容易粗糙化，并导致板材的延展性的显著损失，即使所述调制结构对硬化板材的功能极小。 S卩，为了获得同时具有高强度和良好的弯曲可操作性的Cu-Ti合金板材，产生板材的调制结构，同时抑制产生其P相是有效的。另外，影响Cu-Ti合金板材的弯曲可操作性的另一个重要因素是合金的结晶粒径。随着合金的结晶粒径减小，由于弯曲变形产生的应变可分散，从而改善板材的弯曲可操作性。 然而，Cu-Ti合金板材的结晶粒径是由最终溶液处理中的重结晶决定的，而且存在这样的问题，即如果抑制具有阻碍重结晶生长功能的P相生成，则结晶颗粒很容易变得粗糙。另外，Cu-Ti合金板材的特征是，在溶液处理中重结晶颗粒的生成时间的不同很容易导致混合的颗粒结构。因此，不容易产生均匀和细致的晶粒，因此在弯曲变形过程中，具有不同结晶粒径的结构边缘附近很容易产生裂缝。还有一个问题是如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜合金板材，具有含１．２－５．０ｗｔ％钛的化学组成，其余组分是铜和不可避免的杂质，其中：　　所述铜合金板材具有５－２５μｍ的平均结晶粒径；（最大结晶粒径－最小结晶粒径）／（平均结晶粒径）不大于０．２０；设定平均值的最大值是最大结晶粒径，所述最大值中的每一个是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，所述区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸；所述平均值的最小值是最小结晶粒径；所述平均值的平均值是平均结晶粒径；和　　所述铜合金板材具有满足Ｉ｛４２０｝／Ｉ↓［０］｛４２０｝＞１．０的结晶定向，设定铜合金板材表面上的｛４２０｝晶体平面上的Ｘ光衍射强度是Ｉ｛４２０｝，纯铜标准粉末的｛４２０｝晶体平面上的Ｘ光衍射强度是Ｉ↓［０］｛４２０｝。

【技术特征摘要】
JP 2008-11-28 2008-303688一种铜合金板材，具有含1.2-5.0wt％钛的化学组成，其余组分是铜和不可避免的杂质，其中所述铜合金板材具有5-25μm的平均结晶粒径；(最大结晶粒径-最小结晶粒径)/(平均结晶粒径)不大于0.20；设定平均值的最大值是最大结晶粒径，所述最大值中的每一个是对应于许多区间中的一个的结晶粒径平均值，所述区间是从铜合金板材表面随机选择的，具有相同形状和尺寸；所述平均值的最小值是最小结晶粒径；所述平均值的平均值是平均结晶粒径；和所述铜合金板材具有满足I{420}/I0{420}＞1.0的结晶定向，设定铜合金板材表面上的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I{420}，纯铜标准粉末的{420}晶体平面上的X光衍射强度是I0{420}。2. 如权利要求l所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的结晶定向满足 I {220}/1。{220}《4.0，设定铜合金板材表面上的{220}晶体平面上的X光衍射强度是 1{220}，纯铜标准粉末的{220}晶体平面上的X光衍射强度是I。(220K3. 如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的化学组成还含有 一种或多种元素，所述元素选自1. 5wt^或更少的镍、1. Owt^或更少的钴、和0. 5wt^或更 少的铁。4. 如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的化学组成还含 有一种或多种元素，所述元素选自1.2wt^或更少的锡、2.0wt^或更少的锌、1.0wt^或 更少的镁、1. Owt %或更少锆、1. Owt %或更少的铝、1. Owt %或更少的硅、0. lwt %或更少的 磷、0. 05wt^或更少的硼、1. Owt^或更少的铬、1. Owt^或更少的锰、1. Owt^或更少的钒、 1. Owt^或更少的银、1. Owt^或更少的铍、和1. Owt^或更少的混合稀土，所述元素的总量 为3wt^或更少。5. 如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材具有850MPa或以上 的0. 2%屈变力，并且如果进行第一测试片的90°弯曲测试以使第一测试片的弯曲轴是与 轧压方向和第一测试片的厚度方向垂直的方向TD，其中所述第一测试片从铜合金板材上切 下以使第一测试片的纵向是铜合金板材的轧压方向LD，和如果进行第二测试片的9(T弯 曲测试以使第二测试片的弯曲轴是LD，其中所述第二测试片从铜合金板材上切下以使第二 测试片的纵向是TD，第一和第二测试片的最小弯曲半径R对厚度t的比R/t分别为l.O或 更小。6. —种制造铜合金板材的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：高维林，须田久，成枝宏人，菅原章，
申请(专利权)人：同和金属技术有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]