專利名稱：壓力加工性出色的磷青銅條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于端子·連接器等電子部件的高強(qiáng)度銅合金，尤其是涉及高強(qiáng)度磷青銅條。
在加工性中，沖壓加工和彎曲加工是特別重要的。當(dāng)在壓力機(jī)上反復(fù)進(jìn)行沖壓時(shí)，壓力機(jī)沖頭出現(xiàn)磨損，剪斷面狀況惡化。因此，當(dāng)沖壓多次時(shí)，必須研磨并再調(diào)整金屬模。由于沖壓速度從提高生產(chǎn)率角度出發(fā)也越來(lái)越高，所以，沖壓加工時(shí)的金屬模磨損小的材料重要性越發(fā)突出。而且，由于隨著連接器小型化而材料強(qiáng)度越來(lái)越高并且要進(jìn)行彎曲半徑小的過(guò)度彎曲，所以在彎曲部處容易出現(xiàn)裂紋。此外，沖壓性和彎曲性是相反的特性，在感覺(jué)上，脆性材料容易沖壓但易開(kāi)裂，相反，粘性材料傾向于易彎曲，但沖壓性惡化且金屬模磨損快。
本發(fā)明人通過(guò)調(diào)節(jié)磷青銅條的成分、組織、加工條件而使上述壓力加工性有利飛躍性的提高。即(1)沖壓性出色的磷青銅條，其特點(diǎn)是，它按質(zhì)量百萬(wàn)分率(ppm)地含有20ppm-100ppm的硫以及總量為50ppm以下的錳、鈣、鎂和鋁。
(2)沖壓性出色的磷青銅條，其特點(diǎn)是，當(dāng)腐蝕平行于軋制方向的切斷面時(shí)，腐蝕痕的長(zhǎng)度的總和為5mm/mm2以上。
(3)沖壓性出色的磷青銅條，其特點(diǎn)是，在平行于軋制方向的切斷面的金屬組織中，硫化銅相的存在范圍為1％-3％。
(4)如(1)-(3)所述的磷青銅條，其特點(diǎn)是，在間隙為4％-10％地進(jìn)行剪斷實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)合下的塑性變形率為50％以下。
(5)彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，它按質(zhì)量百萬(wàn)分率(ppm)地含有20ppm-100ppm的硫、總量為50ppm以下的錳、鈣、鎂和鋁以及100ppm-1000ppm的鋅。
(6)彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，在425℃下退火10000秒后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，該晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為1/3mGS以下，并且，經(jīng)過(guò)冷軋的銅合金條的抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度的差值為80兆帕以內(nèi)。
(7)如(1)-(5)所述的彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，在425℃下退火10000秒后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，該晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為1/3mGS以下，經(jīng)過(guò)冷軋的銅合金條的抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度之差在80兆帕以內(nèi)。
(8)彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，對(duì)經(jīng)過(guò)加工率為45％的冷軋加工的條材進(jìn)行最終再結(jié)晶退火，結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下，并且晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下，隨后，進(jìn)行加工率為10％-45％的最終冷軋。
(9)如(1)-(5)所述的彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，對(duì)經(jīng)過(guò)加工率為45％的冷軋加工的條材進(jìn)行最終再結(jié)晶退火，結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下，并且晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下，隨后，進(jìn)行加工率為10％-45％的最終冷軋。
(10)如(1)-(9)所述的彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，只有在這樣的條件下對(duì)經(jīng)過(guò)加工率為X(％)的最終冷軋后得到抗拉強(qiáng)度TS0(MPa)的冷軋材料進(jìn)行消除應(yīng)變退火，即抗拉強(qiáng)度TSa(MPa)為T(mén)Sa＜TS0-X。
根據(jù)本發(fā)明，能夠無(wú)損于磷青銅彎曲性地實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，能夠選擇銅合金作為電子部件用端子·連接器而要求的高級(jí)特性。而且，至于高錫磷青銅(Cu-10質(zhì)量％Sn-PCDA52400)，它可以進(jìn)入高強(qiáng)度銅合金領(lǐng)域，這是一個(gè)原本因彎曲性差而無(wú)法加入的被鈹銅等獨(dú)占的市場(chǎng)。
另一方面，在磷青銅含硫的場(chǎng)合下，由于硫在磷青銅中的固溶度低(參見(jiàn)相圖)，所以母相中存在Cu2S相。由于這個(gè)相比母相脆，所以它在剪短變形時(shí)能夠比母相先成為龜裂起點(diǎn)。通過(guò)添加20ppm以上的硫，硫就能發(fā)揮使龜裂開(kāi)始時(shí)刻提前的作用。雖然基本上硫含量越高越好，但如果超過(guò)100ppm地添加硫，則板材、條材制品的彎曲加工性以及板條產(chǎn)品制造過(guò)程的軋制加工性降低，因此，硫的添加量為100ppm以下。而且，除了在熔煉和鑄造磷青銅錠時(shí)作為硫化銅等原料地添加硫外，由于在熔煉有關(guān)的木炭、碳原料、廢料中的沖壓油高壓潤(rùn)滑劑等中也含硫，所以有意地控制硫從這些材料中混入也是有效的。
盡管錳、鈣、鎂和鋁不是普通磷青銅的添加元素，而是如上所述地在制造過(guò)程中作為雜質(zhì)混入的元素，但如果這些元素的總量超過(guò)50ppm，由于不能在穩(wěn)定地發(fā)揮龜裂起點(diǎn)的狀態(tài)下使Cu2S相分散，所以有必要將這些元素的總量控制在50ppm以下。
(2)另一方面，當(dāng)用硫酸系腐蝕液腐蝕材料截面時(shí)，含硫化銅的硫化物相比同部?jī)?yōu)先地被腐蝕并且形成點(diǎn)狀微細(xì)凹痕。當(dāng)在光學(xué)顯微鏡的夜視視野中觀察這個(gè)截面時(shí)，腐蝕痕成白點(diǎn)狀或線狀地分散。在平行于軋制方向的方向上的切斷面內(nèi)，在硫酸水溶液中并在常溫下腐蝕數(shù)秒-30秒左右并按上述方法進(jìn)行觀察，如果所觀察到的腐蝕痕的長(zhǎng)度的總和為5mm/1mm2截面面積，則理由與(1)一樣地明顯改善了該磷青銅條的沖壓性。
(3)此外，按照以下方法從平行于軋制方向的切斷面中求出硫化銅相的厚度，以便能夠推斷出硫化銅象的面積比。EPMA的加速電壓為15千伏并且鐵匠樣品面中的電子束直徑調(diào)節(jié)到1微米，測(cè)量電子束橫穿硫化銅相時(shí)的硫磺的X射線強(qiáng)度的變化。X射線強(qiáng)度從基礎(chǔ)升高并描述出峰值并再次返回基礎(chǔ)的距離被規(guī)定為硫化銅相的厚度。從SEM照片中測(cè)量硫化銅相的長(zhǎng)度并求出硫化銅相的面積。結(jié)果，硫化銅相的總計(jì)面積占整體的1％-3％。如果小于這個(gè)范圍，則無(wú)法看到?jīng)_壓性改善效果，如果超過(guò)這個(gè)范圍，則存在降低彎曲性等弊端。而且，(1)-(3)的共同點(diǎn)在于，都利用了在磷青銅內(nèi)的硫化銅相起到在剪斷變形時(shí)的龜裂起點(diǎn)的作用。但是，它們通常是各自有關(guān)，而不存在單義的相互關(guān)系。就是說(shuō)，即便是硫含量一樣的磷青銅，由于其制造過(guò)程中的熱處理與軋制組合的不同，所以固溶量、硫化銅相的形態(tài)和分布狀態(tài)是不同的。
(4)沖壓性是否優(yōu)良也能夠通過(guò)從與剪斷實(shí)驗(yàn)有關(guān)的塑性變形量中求出的塑性變形率來(lái)判定。塑性變形量是指這樣的沖頭移動(dòng)距離，即從在剪斷變形部中形成龜裂起始點(diǎn)并且龜裂以該起始點(diǎn)為起點(diǎn)地在剪斷變形部傳播并直到貫通板。塑性變形率是塑性變形量除以材料板厚的值(％)并且具有普遍性。剪斷實(shí)驗(yàn)是這樣的，即剪斷實(shí)驗(yàn)機(jī)的上模(沖頭)被安裝在拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)的橫梁上，使橫梁降低地在模具上的材料上沖出有一定孔徑的孔，此時(shí)的沖頭行程用應(yīng)變計(jì)測(cè)量并且用拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)的應(yīng)力傳感器來(lái)測(cè)量沖頭負(fù)荷并制作出應(yīng)變-負(fù)荷曲線。在應(yīng)變-負(fù)荷曲線中，初期的直線部位對(duì)應(yīng)于彈性變形區(qū)，經(jīng)過(guò)隨后的剪斷變形，在產(chǎn)生破裂時(shí)，負(fù)荷直線降低。塑性變形量是在初期彈性變形區(qū)的直線外的點(diǎn)與在破裂時(shí)的負(fù)荷下降直線外的點(diǎn)之間的距離。在塑性變形量的測(cè)定中，間隙對(duì)材料板厚的影響大，因此，必須使間隙為4％-10％地選定沖頭。塑性變形率為50％以下的磷青銅條能夠減小在加工連接器觸點(diǎn)等的高速?zèng)_壓加工時(shí)的金屬模磨損。
(5)如上所述，含有20ppm-100ppm的硫以及總量為50ppm以下的錳、鈣、鎂和鋁的磷青銅因使硫化銅相分散在母相中而具有優(yōu)良的沖壓性。在該合金中添加100ppm-1000ppm的鋅的磷青銅使部分硫化銅變?yōu)殇\的硫化物并且在反復(fù)進(jìn)行軋制和退火的薄壁化加工中促進(jìn)了硫化相的隔斷。通過(guò)隔斷硫化物相，獲得了彎曲性得到改善的且沖壓性和彎曲性都出色的磷青銅。如果鋅低于100ppm，則轉(zhuǎn)變成鋅的硫化物的部分少，從而彎曲性無(wú)法得到改善。如果鋅超過(guò)1000ppm以上，則硫化銅相減少導(dǎo)致沖壓性惡化，因此鋅的添加量最好為100ppm-1000ppm以下。
(6)根據(jù)規(guī)定，在磷青銅條中，在425℃下退火10000秒后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，該晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為1/3mGS以下，并且，經(jīng)過(guò)冷軋的銅合金條的抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度的差值為8 0兆帕以內(nèi)。在本發(fā)明中，晶粒直徑的測(cè)量按照如JISH0501規(guī)定的切斷法進(jìn)行。具體地說(shuō)，計(jì)算由預(yù)定長(zhǎng)度的直線段完全橫貫結(jié)晶晶粒的數(shù)量，以該切斷長(zhǎng)度平均值為結(jié)晶晶粒直徑，構(gòu)成其離散指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差不是切斷長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，而是該結(jié)晶晶粒直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
在晶界強(qiáng)化及位錯(cuò)強(qiáng)化即通過(guò)熱處理和軋制而提高強(qiáng)度的最終產(chǎn)品中，不能形成結(jié)晶晶界。當(dāng)通過(guò)冷加工使金屬條變形時(shí)，隨著冷加工的進(jìn)行，在結(jié)晶晶粒內(nèi)部的局部變形差變得顯著，出現(xiàn)了剪斷帶、微條紋等各種變形帶。這些變形帶導(dǎo)致了在冷加工前通過(guò)再結(jié)晶形成的晶界是不連續(xù)的，在腐蝕截面并用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察時(shí)，也看不到結(jié)晶組織。即便冷加工率為20％左右并在穿透型電子顯微鏡下觀察組織時(shí)，盡管觀察到留下了一部分冷加工前的再結(jié)晶晶界，但它被晶胞覆蓋，所以不能正確確定晶粒直徑。這極大防礙了進(jìn)行冷軋材料的性能改善。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，冷加工后的再結(jié)晶行為與具有彎曲性和強(qiáng)度的磷青銅的性能有關(guān)。這種關(guān)系有效地用于確定材料。就是說(shuō)，本發(fā)明的銅合金的抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度之差在80兆帕以內(nèi)并且它同時(shí)具有出色的彎曲性，此外，在425℃下退火10000秒時(shí)的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，晶粒直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為1/3mGS以下。
通常，當(dāng)在退火后進(jìn)入冷加工并增加加工率時(shí)，抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度之差減小，但同時(shí)，延展性降低，在彎曲加工中容易出現(xiàn)開(kāi)裂。而本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)最終軋制前的最終退火條件以及之前的冷加工條件，抑制了延展性的降低。在過(guò)去的磷青銅中，結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大并且在425℃×10000秒的條件下進(jìn)行退火，從而得到了5微米以下的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)，有這樣的平均結(jié)晶晶粒直徑的磷青銅產(chǎn)品具有高強(qiáng)度和出色的彎曲性。如果在425℃×10000秒的退火后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)更好地為3微米以下，則進(jìn)一步改善了抗拉強(qiáng)度和彎曲性的關(guān)系。不過(guò)，即便平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，如果結(jié)晶晶粒直徑有離散，其效果也低。如下所述，嚴(yán)格控制制造方法，以便必須獲得均勻的細(xì)微組織。這種離散允許范圍就是晶粒直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差，它必須為1/3mGS以下。如果標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)超過(guò)1/3mGS，則彎曲性改善效果差。具有這種條件的特性的磷青銅同時(shí)具有沖壓性和彎曲性。
(7)(1)-(4)的發(fā)明因只改善沖壓性而無(wú)法避免彎曲性的略微降低。通過(guò)兼有(6)的特性，能夠顯著地同時(shí)改善沖壓性和彎曲性。
(8)與高強(qiáng)度磷青銅條的制造方法有關(guān)。對(duì)反復(fù)進(jìn)行冷軋與退火來(lái)制造的磷青銅條來(lái)說(shuō)，涉及到這樣的高強(qiáng)度磷青銅條的制造方法，即規(guī)定最終冷軋和之前的最終退火以及在此之前的冷軋工序。本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)在最終退火中的結(jié)晶晶粒細(xì)化來(lái)獲得高強(qiáng)度。取冷軋前的材料厚度為t0且冷軋后的材料厚度為t并且設(shè)被定義為X＝(t0-t)/t0×100％的冷軋加工率X為45％以上，這樣做的原因是，如果X不到45％，則即便調(diào)節(jié)最終退火的熱處理?xiàng)l件，最終退火后的結(jié)晶晶粒直徑也很難細(xì)化。而且，退火后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下且該晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下，這樣做的原因是，必須嚴(yán)格控制退火時(shí)的加熱溫度以獲得均勻的細(xì)微晶粒組織。盡管結(jié)晶晶粒直徑?jīng)]有嚴(yán)格地正規(guī)分布，但在平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米且其標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米的場(chǎng)合下，99％以上的結(jié)晶晶粒直徑為mGS+3σ，即為9微米以下。此外，肯定不希望在再結(jié)晶組織中混入大小在8微米以上的結(jié)晶晶粒，結(jié)晶晶粒的標(biāo)準(zhǔn)偏差最好為1.5微米以下。
如果最終退火前的冷軋加工率增大，則最終退火后的再結(jié)晶組織的晶粒直徑容易縮小，同時(shí)，成核和隨后的二次再結(jié)晶組織行為相差大，容易出現(xiàn)混合晶粒。尤其是，具有銅濃度高的純銅型再結(jié)晶組織的銅合金的這種傾向很強(qiáng)。相反，在含有4質(zhì)量％以上的Sn的磷青銅中，在較強(qiáng)加工后的再結(jié)晶晶粒容易形成整顆晶粒。有鑒于此，使退火條件即溫度、時(shí)間及溫度截面最適用于各合金系并必須形成上述再結(jié)晶組織。如果不在平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下或其標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下的規(guī)定外，則無(wú)法獲得借助最終冷軋的高加工硬化。如果在平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下且其標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下的狀態(tài)下進(jìn)行加工率為10％-45％的最終冷加工，則得到有出色彎曲性的高強(qiáng)度銅合金。如果加工率不到10％，則在最終退火后的平均結(jié)晶晶粒直徑為10微米左右的傳統(tǒng)銅合金的情況下，產(chǎn)生良好的彎曲性，但晶粒細(xì)化效果差。另外，如果加工率超過(guò)45％，則彎曲性降低，被用作彎曲加工而成的觸點(diǎn)等金屬部件的適應(yīng)范圍狹窄。
(9)(1)-(4)的發(fā)明因只改善沖壓性而無(wú)法避免彎曲性的略微下降。通過(guò)兼有(8)的特性，能夠同時(shí)顯著改善沖壓性和彎曲性。
(10)在上述銅合金中，在最終軋制后進(jìn)行消除應(yīng)變退火并規(guī)定了借助該消除應(yīng)變退火的抗拉強(qiáng)度降低量，這個(gè)規(guī)定就是以消除應(yīng)變退火前的抗拉強(qiáng)度為T(mén)S0(MPa)并以消除應(yīng)變退火后的抗拉強(qiáng)度為T(mén)Sa(MPa)而求出TSa＜TS0-X(最終冷軋加工率，％)。磷青銅、鋅白銅等進(jìn)行消除應(yīng)變退火。消除應(yīng)變退火的目的與最終軋制前進(jìn)行的再結(jié)晶退火不同，它是為了回復(fù)因冷加工而降低的延展性(加工性)并相應(yīng)提高彈性等。例如，彈簧形磷青銅(C5210JIS H3130)等一般都進(jìn)行消除應(yīng)變退火。這種消除應(yīng)變退火能夠根據(jù)需要在最終軋制后通過(guò)消除應(yīng)力退火線來(lái)進(jìn)行。就是說(shuō)，即便在消除應(yīng)變退火后，本發(fā)明磷青銅的強(qiáng)度和彎曲性也要比按照傳統(tǒng)技術(shù)制成的磷青銅高。而且，在冷軋結(jié)晶晶粒直徑小且退火材料的場(chǎng)合下，為了回復(fù)延展性，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于最終加工率的消除應(yīng)變退火是有效的。尤其是，為了改善彎曲性，對(duì)最終冷軋加工率為X％且抗拉強(qiáng)度為T(mén)S0(兆帕)的冷軋材料進(jìn)行這樣的消除應(yīng)變退火，即消除應(yīng)變退火后的抗拉強(qiáng)度TSa(MPa)為T(mén)Sa＜TS0-X。例如，在最終加工率為50％且一直加工硬化到800兆帕的冷軋材料的場(chǎng)合下，如此對(duì)該材料進(jìn)行消除應(yīng)變退火，即抗拉強(qiáng)度降低到不到750兆帕，這樣一來(lái)，能夠得到彎曲性優(yōu)良的材料。
實(shí)施例(1)實(shí)施例1它是涉及權(quán)利要求1-4的發(fā)明的例子。
以具有表1所示成分的磷青銅為基材，添加硫、錳、鈣、鎂和鋁，在空氣中堆覆上木炭地進(jìn)行熔煉，隨后鑄造成100毫米寬×40毫米厚×150毫米長(zhǎng)的鑄錠。鑄錠在75％氮?dú)?25％氫氣的氣氛中在700℃小均勻退火1小時(shí)，隨后，通過(guò)研磨除去表面的錫偏析層并進(jìn)行成分分析。隨后，根據(jù)需要，反復(fù)進(jìn)行多次冷軋與再結(jié)晶退火，得到0.2毫米厚的板。最終退火前的冷軋加工率、最終再結(jié)晶退火的結(jié)晶晶粒直徑以及最終冷軋加工率等是一樣的，沒(méi)有產(chǎn)生加工過(guò)程差地進(jìn)行調(diào)節(jié)。在表1中是出了組成值、腐蝕板截面而測(cè)定的腐蝕痕總長(zhǎng)、EPMA測(cè)定硫化銅相的面積比及剪斷實(shí)驗(yàn)所得到的塑性變形率。與比較例相比，本發(fā)明的塑性變形率更低并且沖壓性良好。
表1

.Zn≤20ppm.結(jié)晶晶粒直徑5-10μm.最終冷加工率為25％的軋制材料(2)實(shí)施例2它是與權(quán)利要求5的發(fā)明有關(guān)的例子。
以磷青銅成分為基材，添加硫、錳、鈣、鎂、鋁和鋅，如此按照與實(shí)施例1一樣的方法調(diào)節(jié)試樣片，即不產(chǎn)生加工過(guò)程差異地使最終退火前的冷軋加工率、最終再結(jié)晶退火的結(jié)晶晶粒直徑以及最終冷軋加工率等一樣。如此求得彎曲性(r/t)，即垂直于軋制方向地取下10毫米寬×100毫米長(zhǎng)的試樣片并按照各種彎曲半徑進(jìn)行W彎曲實(shí)驗(yàn)(JISH3110)，求出不發(fā)生破裂的最小彎曲半徑比(r(彎曲半徑)/t(試樣片厚度))。而且，W彎曲實(shí)驗(yàn)的彎曲軸與軋制方向平行。在比較例中，塑性變形率低的試樣片的r/t大，r/t小的試樣片的塑性變形率高，而在本發(fā)明中，塑性變形率低，試樣片的r/t也低，因此，沖壓性和彎曲性都很出色。
表2

(3)實(shí)施例3它是與權(quán)利要求6的發(fā)明有關(guān)的例子。
在具有表3所示組成的磷青銅中不添加硫、錳、鈣、鎂、鋁和鋅，按照與實(shí)施例1一樣的方法調(diào)節(jié)試樣片。但是，在實(shí)施例3中，調(diào)節(jié)最終退火前的冷軋加工率、最終再結(jié)晶退火的結(jié)晶晶粒直徑以及最終冷軋加工率等，不產(chǎn)生加工過(guò)程差異。其特性如表3所示?？估瓘?qiáng)度(TSMPa)、0.2％屈服強(qiáng)度(YSMPa)是如此通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)(JIS Z2241)求得的，即與軋制方向平行地取下13B號(hào)試樣片(JIS Z2201)。
如此取結(jié)晶晶粒直徑，即根據(jù)切斷法(JIS H0501)，計(jì)算由具有預(yù)定長(zhǎng)度的線段完全切斷的結(jié)晶晶粒數(shù)，以其切斷長(zhǎng)度的平均值為結(jié)晶晶粒直徑。而結(jié)晶晶粒直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)是該結(jié)晶晶粒直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差。就是說(shuō)，用掃描型電子顯微鏡(SEM圖象)將垂直于軋制方向的截面組織放大4000倍，在50微米長(zhǎng)的線段的情況下，用從線與晶界交點(diǎn)數(shù)中減去1后得到的數(shù)去除該線段，所得到的值就是晶粒直徑，用10條測(cè)量線段測(cè)得的各晶粒直徑的平均值就是本申請(qǐng)的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)，而各結(jié)晶晶粒直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差就是本申請(qǐng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)。與比較例(傳統(tǒng)材料)相比，在強(qiáng)度相同的情況下，本發(fā)明例的沖壓性和彎曲性更優(yōu)良。
表3

(4)實(shí)施例4
它是與權(quán)利要求7的發(fā)明有關(guān)的例子。調(diào)節(jié)具有表1、2發(fā)明例所示1-16的成分的帶卷的最終退火前的冷軋加工率、最終再結(jié)晶退火的結(jié)晶晶粒直徑以及最終冷軋加工率等，按照與不產(chǎn)生加工過(guò)程差異的實(shí)施例3的方法來(lái)調(diào)節(jié)試樣片。
表4

(5)實(shí)施例5它是與權(quán)利要求8的發(fā)明有關(guān)的驗(yàn)證。
表5是結(jié)果。
比較例是傳統(tǒng)例子，它們是最終退火前的冷軋加工率、最終退火的平均結(jié)晶晶粒直徑在本發(fā)明外的例子。而本發(fā)明的例子與比較例的傳統(tǒng)材料相比，其強(qiáng)度更高，因而r/t小，彎曲性良好。
表5

(6)實(shí)施例6它調(diào)查了權(quán)利要求10的消除應(yīng)變退火的效果。表6是調(diào)查結(jié)果。在各種條件下，對(duì)在實(shí)施例3-實(shí)施例5中制成的試樣片進(jìn)行消除應(yīng)變退火并評(píng)價(jià)特性。同時(shí)是出了借助消除應(yīng)變退火的抗拉強(qiáng)度(TS)的降低量。
發(fā)明例39、41、43、45和比較例27是錫濃度為8.0-8.2質(zhì)量％的材料。發(fā)明例的抗拉強(qiáng)度(TS)為721-850兆帕，彎曲性(r/t)為0.5，與之相比，比較例的抗拉強(qiáng)度為755兆帕，r/t為1，由此可見(jiàn)，本發(fā)明的材料強(qiáng)度高并且彎曲性也優(yōu)良。此外，發(fā)明例40、42、44和46與比較例28是錫濃度為10.0-10.2質(zhì)量％的材料，發(fā)明例的抗拉強(qiáng)度(TS)為820-859兆帕，彎曲性(r/t)為0.5，與之相比，比較例的抗拉強(qiáng)度為830兆帕，r/t為1.5，由此可見(jiàn)，本發(fā)明材料的強(qiáng)度高并且彎曲性也優(yōu)良。
如上所述，通過(guò)進(jìn)行消除應(yīng)變退火，本發(fā)明材料的強(qiáng)度確實(shí)比比較例的傳統(tǒng)材料更高并且能夠改善彎曲性。就是說(shuō)，在強(qiáng)度一樣的情況下，明顯改善了彎曲性。此外，如果彎曲性一樣，則得到強(qiáng)度的大幅度提高。
表6

權(quán)利要求
1.沖壓性出色的磷青銅條，其特征在于，它按質(zhì)量百萬(wàn)分率(ppm)地含有20ppm-100ppm的硫以及總量為50ppm以下的錳、鈣、鎂和鋁。
2.沖壓性出色的磷青銅條，其特征在于，當(dāng)腐蝕在平行于軋制方向的方向上的切斷面時(shí)，腐蝕痕的長(zhǎng)度的總和為5mm/mm2以上。
3.沖壓性出色的磷青銅條，其特征在于，在平行于軋制方向的方向上的切斷面的金屬組織中，硫化銅相的存在范圍為1％-3％。
4.如權(quán)利要求1-3所述的磷青銅條，其特征在于，在間隙為4％-10％地進(jìn)行剪斷實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)合下的塑性變形率為50％以下。
5.彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，它按質(zhì)量百萬(wàn)分率(ppm)地含有20ppm-100ppm的硫、總量為50ppm以下的錳、鈣、鎂和鋁以及100ppm-1000ppm的鋅。
6.彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，在425℃下退火10000秒后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，該晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為1/3mGS以下，并且，經(jīng)過(guò)冷軋的銅合金條的抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度之差在80兆帕以內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1-5所述的彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，在425℃下退火10000秒后的平均結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為5微米以下，該晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為1/3mGS以下，經(jīng)過(guò)冷軋的銅合金條的抗拉強(qiáng)度與0.2％屈服強(qiáng)度之差在80兆帕以內(nèi)。
8.彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，對(duì)經(jīng)過(guò)加工率為45％的冷軋加工的條材進(jìn)行最終再結(jié)晶退火，結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下，并且晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下，隨后，進(jìn)行加工率為10％-45％的最終冷軋。
9.如權(quán)利要求1-5所述的彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，對(duì)經(jīng)過(guò)加工率為45％的冷軋加工的條材進(jìn)行最終再結(jié)晶退火，結(jié)晶晶粒直徑(mGS)為3微米以下，并且晶粒直徑的離散標(biāo)準(zhǔn)偏差(σGS)為2微米以下，隨后，進(jìn)行加工率為10％-45％的最終冷軋。
10.如權(quán)利要求1-9所述的彎曲性和沖壓性都出色的磷青銅條，其特征在于，只有在這樣的條件下對(duì)經(jīng)過(guò)加工率為X(％)的最終冷軋后得到抗拉強(qiáng)度TS0(MPa)的冷軋材料進(jìn)行消除應(yīng)變退火，即抗拉強(qiáng)度TSa(MPa)為T(mén)Sa＜TS0-X。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于端子·連接器等的電子部件的高強(qiáng)度銅合金，尤其是涉及高強(qiáng)度磷青銅條。沖壓性出色的磷青銅條的特點(diǎn)是，它含有20ppm－100ppm的硫以及總量為50ppm以下的錳、鈣、鎂和鋁。沖壓性出色的磷青銅條的特點(diǎn)是，即當(dāng)腐蝕平行于軋制方向的切斷面時(shí)，腐蝕痕的長(zhǎng)度的總和為5mm/mm
文檔編號(hào)C22C9/02GK1448524SQ0310842
公開(kāi)日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者深町一彥, 新見(jiàn)壽宏 申請(qǐng)人:日礦金屬株式會(huì)社