铜合金、铜合金薄板及铜合金的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种作为使用于例如家电、半导体装置用引线框架等的半导体元件、 印刷电路板等的电气电子元件材料、开闭器元件、汇流条和连接器等的机构元件或产业用 设备等的铜合金板条优选的铜合金、铜合金薄板及铜合金的制造方法。
[0002] 本申请主张基于2013年8月9日在日本申请的专利申请2013-167063号，及2014年6 月4日在日本申请的专利申请2014-116297号的优先权，并将其内容援用于此。
【背景技术】
[0003] 作为上述各种用途的铜合金，以往通用含有Fe与P的Cu-Fe-P系的铜合金。作为Cu-Fe-P系的铜合金，例示有一种铜合金(CDA19400合金），其包含2.1质量％以上且2.7质量％ 以下的Fe、0.015质量％以上且0.15质量％以下的P、0.05质量％以上且0.20质量％以下的 Zn。另外，该CDA19400合金是由CDA(Copper Development Association，铜开发协会)规定 的国际标准合金。
[0004] 在此，上述CDA19400合金为在铜母相中使Fe或Fe-p等的金属间化合物析出的析出 强化型合金，且强度、导电性及导热性优异，因此在各种用途中广泛地使用。
[0005] 近年，随着Cu-Fe-P系的铜合金的用途扩大、或电气、电子设备的轻量化、薄壁化、 小型化等，对于CDA19400合金，也要求更高的强度、导电性和优异的弯曲加工性。
[0006] 另外，上述引线框架或连接器等通过蚀刻或冲压铜合金薄板而制造。在此，对由 CDA19400合金等构成的铜合金薄板进行冲压加工时，存在模具的磨损严重、在短时间的使 用中必须更换模具这种问题。
[0007] 因此，例如专利文献1、2中提出有，为了抑制在热乳工序中的破裂且提高耐冲压模 具磨损性等的诸特性，而在Cu-Fe-P系合金中添加 C。并且，提出有为了提高Cu-Fe-P系合金 的强度等的诸特性，而添加 Mg等。
[0008] 专利文献1:日本专利公开平11-323464号公报
[0009] 专利文献2:日本专利公开平11-350055号公报
[0010] 然而，由Cu-Fe-P系合金构成的铜合金中，在乳制铸锭来制造铜合金薄板时，产生 较多表面缺陷。若存在上述表面缺陷，则因制造产率大幅地降低，存在铜合金薄板的制造成 本大幅地上升这种问题。
[0011] 并且，对由上述Cu-Fe-P系合金构成的铜合金薄板进行冲压加工、蚀刻加工或镀银 时，有时因粗大的铁合金粒子而产生不平滑的形状不良。
【发明内容】
[0012] 本发明是鉴于所述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种在Cu-Fe-P系合金 中，可抑制表面缺陷及形状不良的产生的铜合金、铜合金薄板、铜合金的制造方法。
[0013] 为了解决该课题，本发明人等进行深入研究的结果，明确了产生于⑶A19400合金 等的Cu-Fe-P系合金的表面缺陷及形状不良是通过含有&、1〇、1、￥和他中的至少一种以上、 Fe以及C的铁合金粒子露出于铜合金薄板的表面而形成的。
[0014] 并且，明确了当铜合金熔融液中C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上存在一 定量以上时，以Fe为主成分并含有C、以及0、1〇、1、￥和他中的至少一种以上的液相与以〇1 为主成分的液相进行液相分离，含有〇、1〇、1、￥和他中的至少一种以上、？ 6以及(：的粗大的 结晶物在铸锭内生成。并且得到如下见解:因生成于铸锭内的粗大的结晶物，而生成露出于 铜合金薄板的表面的铁合金粒子。
[0015] 本发明是根据这种见解而完成的，本发明的第一方式所涉及的铜合金含有1.5质 量％以上且2.7质量％以下的Fe、0.008质量％以上且0.15质量％以下的P和0.01质量％以 上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分为Cu及不可避免的杂质，作为所述不可避免的杂质所包 含的C的含量小于5质量ppm、Cr的含量小于7质量ppm、Mo的含量小于5质量ppm、W的含量小于 1质量ppm、V的含量小于1质量ppm以及Nb的含量小于1质量ppm。
[0016] 在该结构的铜合金中，作为不可避免的杂质的C的含量被限制为小于5质量ppm，Cr 的含量被限制为小于7质量ppm、Mo的含量被限制为小于5质量ppm，W的含量被限制为小于1 质量ppm，V的含量被限制为小于1质量ppm，Nb的含量被限制为小于1质量ppm。如上所述，C及 0、1〇、1、￥、他这种元素为具有促进以？6为主成分并含有(：、以及0、1〇、1、￥和他中的至少一 种以上的液相与以Cu为主成分的液相的液相分尚的作用的兀素，因此在铸锭内容易生成粗 大的结晶物。也就是说，这些C、Cr、Mo、W、V和Nb这种元素可固溶于Fe中，但几乎无法固溶于 Cu中，因此将作为结晶物(铁合金粒子)而残留于Cu中。
[0017] 因而，通过将(：、〇』0、1、￥和他这种元素的含量如上所述那样限制，可抑制粗大的 结晶物的产生，且可大幅降低基于铁合金粒子的表面缺陷。并且，可抑制因粗大的结晶物引 起的制品的形状不良。
[0018] 在此，本发明的铜合金中，可以进一步含有0.003质量％以上且0.5质量％以下Ni 和0.003质量％以上且0.5质量％以下的Sn中的任一者或两者。
[0019] 此时，通过Ni或Sn固溶于Cu的母相中，可实现Cu-Fe-P系铜合金的强度提高。
[0020] 而且，本发明的铜合金中，可进一步在0.0007质量％以上且0.5质量％以下的范围 内含有]^、〇3、3广8&、稀土类元素、2广3丨^1、86、11和(：〇中的至少一种或两种以上。
[0021 ]此时，通过1^、0&、31'、1^、稀土类元素、21'、3;[、41、136、1';[、(]〇这种元素，可实现〇11-Fe-P系合金的强度提高及耐冲压模具磨损性的提高。
[0022]并且，本发明的铜合金中，进一步地，作为所述不可避免的杂质所包含的Μη的含量 优选20质量ppm以下，Ta的含量优选1质量ppm以下。
[0023] Mn、Ta这种元素，如上述所述那样在铜合金熔融液进行液相分离时，含于以Fe作为 主成分并含有C、以及Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上的液相侧，而有促进液相分离的倾 向。因此，若较多含有不可避免的杂质的Μη及Ta，则有可能在铸锭内容易生成粗大的结晶 物。因此，通过Μη的含量规定为20质量ppm以下，Ta的含量规定为1质量ppm以下，能够可靠地 抑制粗大的结晶物的产生。
[0024] 本发明的第二方式所涉及的铜合金薄板为由前述铜合金构成的铜合金薄板，通过 含有0、1〇、1、￥和他中的至少一种以上、？ 6以及(：的铁合金粒子露出于表面而形成的长度 200μπι以上的表面缺陷为5个/m2以下。进一步优选长度200μπι以上的表面缺陷设为2个/m 2以 下。
[0025]并且，本发明的铜合金薄板中，薄板的厚度设为0.5mm以下。
[0026]根据该结构的铜合金薄板，由C、Cr、Mo、W、V和Nb元素的含量抑制得较低的铜合金 构成，因此，可抑制含有Cr、Mo、W、V和Nb中的至少一种以上、Fe以及C的铁合金粒子的产生， 可抑制因该铁合金粒子引起的表面缺陷的广生。并且，可抑制因粗大的结晶物引起的制品 的形状不良。而且，通过将长度200μπι以上的表面缺陷设为5个/m 2以下，可显著地降低在进 行冲压加工、蚀刻加工或镀银时所产生的制品不良率。尤其，铜合金薄板的板厚为0.5mm以 下时，若存在200μπι以上的表面缺陷，则有可能在厚度方向也有缺陷生长，因此例如在进行 冲压加工、蚀刻加工等的用于赋予微细形状的加工时，将成为不良的原因。从上述观点来 看，铜合金薄板的板厚为0.2mm以下时，更能发挥本发明的效果。若考虑铜合金薄板的制造 成本与所得到的效果，则优选的上述薄板的板厚的下限值为〇.〇5mm，但并不限定于此。
[0027] 本发明的第三方式所涉及的铜合金的制造方法为前述铜合金的制造方法，具备如 下工序:熔解工序，熔解原料来生成铜合金熔融液;高温保持工序，将所述铜合金熔融液保 持在1300°C以上;及铸造工序，将保持在1300°C以上的所述铜合金熔融液供给到铸模内而 得到铸锭。
[0028] 根据该结构的铜合金的制造方法，由于具备将铜合金熔融液保持在1300°C以上的 高温保持工序、及与将保持在1300°C以上的铜合金熔融液供给到铸模内而得到铸锭的铸造 工序，因此，可抑制含有〇、1〇、1、￥和他中的至少一种以上、？ 6以及(：的液相与以〇1为主成分 的液相进行液相分离，可抑制粗大的结晶物的生成。因而，可将因铁合金粒子引起的表面缺 陷降低。并且，可抑制因粗大的结晶物引起的制品的形状不良。
[0029] 根据本发明，可提供一种在Cu-Fe-P系合金中抑制表面缺陷及形状不良的产生的 铜合金、铜合金薄板、铜合金的制造方法。
【附图说明】
[0030] 图1是铜合金薄板的表面缺陷的光学显微镜观察照片。
[0031] 图2是表示本发明的实施方式的铜合金的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，对本发明的第一实施方式的铜合金进行说明。
[0033] 本发明的第一实施方式的铜合金含有1.5质量％以上且2.7质量％以下的Fe、 0.008质量％以上且0.15质量％以下的P、0.01质量％以上且0.5质量％以下的Zn，剩余部分 为Cu及不可避免的杂质，作为不可避免的杂质所包含的C的含量小于5质量ppm，Cr的含量小 于7质量ppm，Mo的含量