[发明专利]铜合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金及其制造方法。

背景技术

以往，作为线材用的铜合金，已知有Cu-Zr系铜合金。例如，在专利文献1中，提出有在对含有0.01～0.50重量％的Zr的合金进行熔体化处理，并进行拉丝加工直至最终线径后，通过进行规定的时效处理，从而提高了电导率和拉伸强度的铜合金线材。对于该铜合金线材，使Cu₃Zr析出至Cu母相内来谋求达到730MPa的高强度化。此外，在专利文献2中，本发明人等提出有通过形成如下铜合金来谋求达到1250MPa的高强度化，所述铜合金含有0.05～8.0at％的Zr，且由Cu母相、和Cu与Cu-Zr化合物的共晶相彼此形成层状的组织构成，呈现为邻接的Cu母相晶粒彼此断续接触的二相组织。此外，提出有：具备铜母相、以及由铜-锆化合物相与铜相构成的复合相，铜母相与复合相构成母相-复合相纤维状组织的铜合金线材(例如，专利文献3)；具备铜母相、以及由铜-锆化合物相与铜相构成的复合相，铜母相与复合相构成母相-复合相层状组织的铜合金箔(例如、专利文献4)等。该铜合金通过形成双重的致密纤维状或层状组织，从而能够提高拉伸强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-160311号公报

专利文献2：日本特开2005-281757号公报

专利文献3：WO 2011/030898号公报

专利文献4：WO 2011/030899号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，对于Cu-Zr系铜合金，已知如果Zr含量增加，则金属的柔软性会下降，其加工性会降低。例如，上述专利文献1记载的铜合金中，虽然通过进行时效处理提高了电导率和拉伸强度，但没有对更加提高Zr含量进行研究。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其主要目的在于，提供一种在Zr含量高的铜合金中，能够在更加提高导电性的同时更加提高机械强度的铜合金。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明人等进行了深入研究，结果发现将以5.0at％以上8.0at％以下的范围含有Zr的铜合金粉末化，对其进行放电等离子烧结，结果在Zr为5.0at％等Zr含量高的铜合金中，能够在更加提高导电性的同时更加提高机械强度，以至完成了本发明。

即，本发明的铜合金含有5.00at％以上8.00at％以下的Zr，且含有Cu和Cu-Zr化合物，上述Cu与上述Cu-Zr化合物这2相不含共晶相，从截面观察所述铜合金时，上述Cu与上述Cu-Zr化合物具有大小为10μm以下的结晶分散而成的马赛克状的组织。

本发明的铜合金的制造方法为含有Cu和Cu-Zr化合物的铜合金的制造方法，其包含下述烧结工序：通过对平均粒径为30μm以下且含有5.00at％以上8.00at％以下的Zr的亚共晶组成的Cu-Zr二元系合金粉末，在0.9Tm℃以下的温度(Tm(℃)为上述合金粉末的熔点)进行直流脉冲通电，从而进行放电等离子烧结。

发明的效果

根据该铜合金及其制造方法，在Zr含量高的铜合金中，能够在更加提高导电性的同时更加提高机械强度。能够得到如此效果的理由可推测如下。例如，通过对Cu-Zr二元系合金粉末进行放电等离子烧结(SPS:Spark Plasma Sintering)，从而生成网络状连接的Cu相、以及在其中分散成马赛克状的Cu-Zr化合物相的二相组织。可以推测为，通过存在该网络状连接的Cu相，从而表现出更高的电导率。此外，可以推测为，通过存在杨氏模量、硬度高的Cu-Zr化合物，从而具有更高的机械强度。进一步，可以推测为，通过存在网络状连接的Cu相，从而在后续的拉丝加工、轧制加工时利用变形而伸长，因此即使在Zr含量高的铜合金中，也表现出更高的加工性。

附图说明

图1为Cu-Zr二元相图。

图2为Cu-5at％Zr合金粉末的截面SEM-BEI图像。

图3为Cu-5at％Zr合金粉末的X射线衍射测定结果。

图4为对Cu-Zr合金粉末进行了SPS而得的铜合金的SEM-BEI图像。

图5为Cu-5at％Zr合金(实验例3的SPS材)的FE-SEM图像。

图6为Cu-5at％Zr合金(实验例3的SPS材)的X射线衍射测定结果。

图7为Cu-Zr合金的SPS材的拉伸强度和电导率的测定结果。