铜系材料的制造方法及由该方法制造的铜系材料技术

本发明专利技术提供一种具有能耐受在高温环境下长时间使用的耐腐蚀性（耐氧化性）并且能够通过简易的手段形成非晶层的铜系材料及其制造方法。铜系材料（1）构成为具有以铜为主要成分的基材（2）以及形成于基材（2）表面的表面处理层（3），该表面处理层（3）具有含有与氧的亲和性高于铜的金属元素和氧的非晶层。

【技术实现步骤摘要】
铜系材料的制造方法及由该方法制造的铜系材料
本专利技术涉及一种通过在铜或铜合金材料的表面设置由与铜不同的金属元素构成的薄表面处理层从而降低表面的变色和氧化的装饰材料用或导电材料用的铜系材料及其制造方法。
技术介绍
在日常生活中，存在各种商品(房屋、家具、车、家电制品、工具、喜好品、装饰品、日用百货等)，作为决定这些商品价值的因素，除了实用性、功能以外，还可以举出漂亮外观。在要求漂亮外观的装饰品中，形状、颜色、光泽等成为提高其价值的主要因素。纯铜系材料所具有的淡粉色及其光泽自古就受到喜爱，一直被用作装饰用的材料。另外，由于铜的导电率高，仅次于银，因此被用作以缆线为首的许多导电用部件。作为纯铜系导体，以无氧铜、韧铜为代表，作为线或板状材料、或者镀层被利用。对于作为装饰用的铜原料，进行在其表面涂布苯并三唑等防锈剂以抑制铜原料的氧化，但在放置于大气环境下的情况下，经过若干年后其颜色、光泽恶化，作为纯铜的原本的漂亮外观受到损害。在铜的情况下，会产生作为自然氧化膜的数nm厚的初期氧化膜，但此后即使该氧化膜的厚度仅生长至数十nm厚度，外观的色调也会发生较大变化，光泽也会降低。这是由于在铜表面主要形成由铜和氧键合而成的氧化物(Cu2O、CuO)，其厚度随着时间而增大。另一方面，基于提高其耐腐蚀性的目的，存在在铜原料中加入添加元素，使铜原料自身合金化的想法。另外，还存在如下手段：在铜材表面施加镀锌(Zn)，然后进行扩散加热处理，从而形成锌(Zn)浓度为10～40％的铜-锌(Cu-Zn)层，得到具有耐腐蚀性的铜系部件(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭62-040361号公报专利文献2：国际公布2007/108496号公报专利文献3：日本特开2008-045203号公报专利文献4：日本特开2004-176082号公报专利文献5：日本特开2001-059198号公报专利文献6：日本特开2010-163641号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，根据本专利技术人等的研究，判明了即使使用这样的铜系部件，在用作例如结合了环境温度、或环境温度和操作温度的温度达到100℃以上的汽车、或车辆用动力及信号传达用缆线导体的情况下，制品所要求的要求性能、即针对在高温下长时间使用的耐腐蚀性(耐氧化性)，尚未得到充分满足。另外，近年来，报道了非晶合金由于具有原子紧密堆积的结构，因而表现出优异的耐腐蚀性(例如参照专利文献2～6)。上述非晶合金在具有优异的耐腐蚀性方面具有优点，但是由于需要利用多种金属元素进行了合金化的材料，因此存在制造工序复杂化的缺点，关于使用未合金化的锌元素形成非晶层的技术，尚未进行充分研究。本专利技术的目的在于提供一种具有能耐受在高温环境下长时间使用的耐腐蚀性(耐氧化性)并且能够通过简易的手段形成非晶层的铜系材料及其制造方法。解决问题的手段为了达成上述目的，根据本专利技术，提供以下的铜系材料及其制造方法。(1)一种铜系材料，具有以铜为主要成分的基材以及形成于所述基材表面的表面处理层，所述表面处理层具有含有与氧的亲和性高于铜的金属元素和氧的非晶层。(2)根据前述(1)所述的铜系材料，构成所述表面处理层的所述非晶层进一步含有从所述基材扩散的铜。(3)根据前述(1)或(2)所述的铜系材料，所述表面处理层在所述非晶层之下进一步具有由铜以及与氧的亲和性高于铜的金属元素构成的扩散层、或者由铜和与氧的亲和性高于铜的金属元素以及氧构成的扩散层。(4)根据前述(1)～(3)中任一项所述的铜系材料，所述与氧的亲和性高于铜的金属元素为锌。(5)根据前述(1)～(4)中任一项所述的铜系材料，所述表面处理层的厚度为3.6nm以上0.6μm以下。(6)一种铜系材料的制造方法，在以铜为主要成分的基材的表面形成厚度为0.5μm以下的由与氧的亲和性高于铜的金属元素构成的被覆层，并且将形成的所述被覆层以50℃以上150℃以下的温度、30秒以上60分钟以下的时间进行加热处理，从而形成表面处理层。(7)根据前述(6)所述的铜系材料的制造方法，所述与氧的亲和性高于铜的金属元素为锌。(8)根据前述(6)或(7)所述的铜系材料的制造方法，所述表面处理层的厚度为3.6nm以上0.6μm以下。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种具有能耐受在高温环境下长时间使用的耐腐蚀性(耐氧化性)并且能够通过简易的手段形成非晶层的铜系材料及其制造方法。附图说明图1为示意性示出本专利技术的一个实施方式涉及的铜系材料的截面图。图2为示意性示出本专利技术的其他实施方式涉及的铜系材料的截面图。图3为示出本专利技术的实施例3涉及的铜系材料在恒温(100℃)保持试验中的1000小时试验品的、从表层反复溅射同时在深度方向上进行俄歇(Auger)元素分析的结果的曲线图。图4为示出本专利技术的实施例3以及比较例4涉及的铜系材料在恒温(100℃)保持试验中的、距离表层的氧进入深度(氧化膜厚)随时间变化的曲线图。图5为示出本专利技术的实施例涉及的铜系材料的RHEED分析结果的电子束衍射图像。附图标记说明1：铜系材料；2：基材；3：表面处理层；4：铜系材料；5：表面处理层；6：扩散层；7：非晶层。具体实施方式实施方式概要本实施方式的铜系材料是具有以铜为主要成分的基材以及形成于基材的表面且具有非晶层的表面处理层而构成的铜系材料，其中非晶层构成为含有与氧的亲和性高于铜的金属元素(例如锌)以及氧、并且必要时还含有从基材扩散的铜。以下，对本专利技术的一个实施方式利用附图进行说明。图1为示意性示出本专利技术的一个实施方式涉及的铜系材料的截面图。如图1所示，本实施方式涉及的铜系材料1构成为具有以铜为主要成分的基材2、以及形成于基材2的表面且具有非晶层的表面处理层3，该非晶层例如含有与氧的亲和性高于铜的金属元素(例如锌)以及氧、或者含有与氧的亲和性高于铜的金属元素(例如锌)和氧以及从基材2扩散的铜。由于认为元素任意排布的非晶层与元素规律性排列的结晶质层相比具有更致密的结构，因此可认为该非晶层发挥阻挡层的作用，这种阻挡层阻止作为铜原料氧化原因的铜向表面处理层表面的扩散、或氧进入铜原料中、以及作为其结果的铜与氧键合。为了形成该非晶层，有必要优先结合氧和除铜以外的其他金属，为了促进该非晶层的形成，优选将与氧的亲和性高于作为基材2的铜的金属元素(例如锌)配置于基材表面。另外，如图2所示，作为本专利技术其他实施方式涉及的铜系材料4，表面处理层5也可具有非晶层7，以及形成于非晶层7之下的由铜以及与氧的亲和性高于铜的金属元素(例如锌)构成的扩散层6、或者由铜和与氧的亲和性高于铜的金属元素以及氧构成的扩散层6。这样构成的本实施方式涉及的铜系材料针对装饰用途的部件以及导电用途的部件的任何一种用途都具有广泛的耐腐蚀性(耐氧化性)，特别是具有能耐受在高温环境下长时间使用的耐腐蚀性(耐氧化性)。以下，对本实施方式涉及的铜系材料的更加具体的结构进行说明。用于本实施方式涉及的铜系材料1的表面处理层3(在具有扩散层6的铜系材料4的情况下为表面处理层5)的厚度依赖于扩散层6的厚度以及加热处理条件，但优选为3.6nm以上0.6μm以下。另外，在具有扩散层6的情况下，作为非晶层7的厚度没有特别限制，但优选为3.0nm以下。另外，作为扩散层6的厚度下限值，没有特别限制，只本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜系材料，其特征在于，具有：以铜为主要成分的基材；以及形成于所述基材表面的表面处理层，所述表面处理层具有含有与氧的亲和性高于铜的金属元素和氧的非晶层。

【技术特征摘要】
2012.06.01 JP 2012-1258611.一种铜系材料的制造方法，其特征在于，在以铜为主要成分的基材的表面形成厚度为0.5μm以下的由与氧的亲和性高于铜的金属元素形成的被覆层，以50℃以上且150℃以下的温度、30秒以上且60分钟以下的时间对形成的所述被覆层进行加热处理，从而形成表面处理层；其中，所述与氧的亲和性高于铜的金属元素为Zn、Ti、Mg、Al、Fe、Sn或Mn。2.根据权利要求1所述的铜系材料的制造方法，所述与氧的亲和性高于铜的金属元素为锌。3.根据权利要求1或2所述的铜系材料的制造方法，所述表面处理层的厚度为3.6nm以上且0.6μm以下。4.一种铜系材料，其由权利要求1所述铜系材料的制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐川英之，青山正义，鹫见亨，藤户启辅，黑田洋光，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：