DE-112019000657-B4 - KUPFERLEGIERUNGSPLATTE UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG

Abstract

Kupferlegierungsplatte, die eine chemische Zusammensetzung aufweist, die 17 bis 32 Gew.-% Zink, 0,1 bis 4,5 Gew.-% Zinn, 0,5 bis 2,0 Gew.-% Silizium, 0,01 bis 0,3 Gew.-% Phosphor und als Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei die Summe des Gehalts an Silizium und des Sechsfachen des Gehalts an Phosphor 1 Gew.-% oder mehr beträgt, und wobei die Kupferlegierungsplatte eine Kristallorientierung aufweist, die I{220}/I{420}≤2,0 unter der Annahme erfüllt, dass die Röntgenbeugungsintensität an der {220}-Kristallebene an der Plattenfläche der Kupferlegierungsplatte I{220} ist und dass die Röntgenbeugungsintensität auf der {420}-Kristallebene darauf I{420} ist.

Inventors

• Naota Higami
• Takanobu Sugimoto
• Kazuki Yoshida
• Hiroto Narieda

Assignees

• DOWA METALTECH CO., LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20190220

Priority Date

20180309

Claims (14)

1. Kupferlegierungsplatte, die eine chemische Zusammensetzung aufweist, die 17 bis 32 Gew.-% Zink, 0,1 bis 4,5 Gew.-% Zinn, 0,5 bis 2,0 Gew.-% Silizium, 0,01 bis 0,3 Gew.-% Phosphor und als Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei die Summe des Gehalts an Silizium und des Sechsfachen des Gehalts an Phosphor 1 Gew.-% oder mehr beträgt, und wobei die Kupferlegierungsplatte eine Kristallorientierung aufweist, die I{220}/I{420}≤2,0 unter der Annahme erfüllt, dass die Röntgenbeugungsintensität an der {220}-Kristallebene an der Plattenfläche der Kupferlegierungsplatte I{220} ist und dass die Röntgenbeugungsintensität auf der {420}-Kristallebene darauf I{420} ist.
2. Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 , wobei die chemische Zusammensetzung der Kupferlegierungsplatte ferner 1 Gew.-% oder weniger Nickel oder Kobalt umfasst.
3. Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 , wobei die chemische Zusammensetzung der Kupferlegierungsplatte ferner ein oder mehrere Elemente umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Eisen, Chrom, Magnesium, Aluminium, Bor, Zirkonium, Titan, Mangan, Gold, Silber, Blei, Cadmium und Beryllium besteht, wobei die Gesamtmenge dieser Elemente 3 Gew.-% oder weniger beträgt.
4. Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 , die eine mittlere Kristallkorngröße von 3 bis 20 µm hat.
5. Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 , die eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 550 MPa aufweist.
6. Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 , die eine 0,2 %-Dehngrenze von nicht weniger als 500 MPa aufweist.
7. Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 , die eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 8 %IACS hat.
8. Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierungsplatte, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Schmelzen und Gießen von Rohmaterialien einer Kupferlegierung, die eine chemische Zusammensetzung aufweist, die 17 bis 32 Gew.-% Zink, 0,1 bis 4,5 Gew.-% Zinn, 0,5 bis 2,0 Gew.-% Silizium, 0,01 bis 0,3 Gew.-% Phosphor und als Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, wobei die Summe des Gehalts an Silizium und des Sechsfachen des Gehalts an Phosphor 1 Gew.-% oder mehr beträgt; Warmwalzen der gegossenen Kupferlegierung mit einer Walzreduktion von 90 % oder mehr in einem Temperaturbereich von 900°C bis 300°C, wobei das Warmwalzen mit einer Walzreduktion von 10 % oder mehr in einem Walzpfad in einem Temperaturbereich von 650°C oder weniger durchgeführt wird; Zwischenkaltwalzen der warmgewalzten Kupferlegierung; Zwischenglühen der zwischenkaltgewalzten Kupferlegierung bei einer Temperatur von 400 bis 800°C; Fertigkaltwalzen der zwischengeglühten Kupferlegierung mit einer Walzreduktion von 30 % oder weniger; und Niedertemperaturglühen der fertig kaltgewalzten Kupferlegierung bei einer Temperatur von 450°C oder niedriger.
9. Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 8 , wobei die Walzreduktion im Walzpfad im Temperaturbereich von 650°C oder weniger beim Warmwalzen 35 % oder weniger beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 8 , wobei das Zwischenglühen durch eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, bei der eine Haltezeit und eine Erreichungstemperatur in einem Temperaturbereich von 400°C bis 800°C so eingestellt werden, dass die Kupferlegierung nach dem Zwischenglühen eine mittlere Kristallkorngröße von 3 bis 20 µm aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 8 , wobei die chemische Zusammensetzung der Kupferlegierungsplatte ferner 1 Gew.-% oder weniger Nickel oder Kobalt umfasst.
12. Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 8 , wobei die chemische Zusammensetzung der Kupferlegierungsplatte ferner ein oder mehrere Elemente umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Eisen, Chrom, Magnesium, Aluminium, Bor, Zirkonium, Titan, Mangan, Gold, Silber, Blei, Cadmium und Beryllium besteht, wobei die Gesamtmenge dieser Elemente 3 Gew.-% oder weniger beträgt.
13. Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 8 , wobei das Zwischenkaltwalzen und das Zwischenglühen abwechselnd mehrfach wiederholt werden.
14. Anschlussklemme, deren Material eine Kupferlegierungsplatte nach Anspruch 1 ist.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kupferlegierungsplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Kupferlegierungsplatte, wie z.B. eine Platte aus einer Cu-Zn-Sn-Legierung, die für elektrische und elektronische Teile, wie Verbinder, Leiterrahmen, Relais und Schalter verwendet wird, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Stand der Technik Die Materialien, die für elektrische und elektronische Teile wie Verbinder, Leiterrahmen, Relais und Schalter verwendet werden, müssen eine gute elektrische Leitfähigkeit, um die Erzeugung von Joule-Wärme aufgrund der Stromführung zu unterdrücken, sowie eine so hohe Festigkeit aufweisen, dass die Materialien der Beanspruchung standhalten können, die während der Montage und des Betriebs der elektrischen und elektronischen Vorrichtungen, die die Teile verwenden, auf sie ausgeübt wird. Die Materialien, die für elektrische und elektronische Teile, wie Verbinder, verwendet werden, müssen ebenfalls eine ausgezeichnete Biegeverarbeitbarkeit aufweisen, da die Teile im Allgemeinen durch Biegen geformt werden. Um die Kontaktzuverlässigkeit zwischen elektrischen und elektronischen Teilen, wie Verbindern, zu gewährleisten, müssen die für die Teile verwendeten Materialien darüber hinaus eine ausgezeichnete Spannungsrelaxationsbeständigkeit aufweisen, d.h. sie müssen gegen ein solches Phänomen (Spannungsrelaxation) beständig sein, dass sich der Kontaktdruck zwischen den Teilen mit zunehmendem Alter verschlechtert. In den letzten Jahren besteht eine Tendenz, elektrische und elektronische Teile, wie z.B. Verbinder, zu integrieren, zu miniaturisieren und leichter zu machen. Dementsprechend müssen die Platten aus Kupfer und Kupferlegierungen, die als die Materialien der Teile dienen, ausgedünnt werden, so dass das geforderte Festigkeitsniveau der Materialien höher ist. In Übereinstimmung mit der Miniaturisierung und komplizierten Form elektrischer und elektronischer Teile, wie Verbinder, ist es erforderlich, die Form- und Maßgenauigkeit der durch Biegen der Kupferlegierungsplatten hergestellten Produkte zu verbessern. In den letzten Jahren gibt es die Tendenz, mit der Verringerung der Umweltbelastung, dem Sparen von Ressourcen und und dem Sparen von Energie fortzufahren. Dementsprechend werden die Platten aus Kupfer und Kupferlegierungen, die als Material für die Teile dienen, in zunehmendem Maße benötigt, um die Rohstoff- und Produktionskosten zu senken und die daraus hergestellten Produkte zu recyceln. Es gibt jedoch Kompromissbeziehungen zwischen der Festigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit einer Platte, zwischen ihrer Festigkeit und ihrer Biegebearbeitbarkeit und zwischen ihrer Biegebearbeitbarkeit und ihrer Spannungsrelaxationsbeständigkeit. Aus diesem Grund wird eine relativ kostengünstige Platte mit guter elektrischer Leitfähigkeit, Festigkeit, Biegebearbeitbarkeit oder Spannungsrelaxationsbeständigkeit entsprechend ihrer Verwendung als herkömmliche Platten für elektrische und elektronische Teile, wie Verbinder geeignet gewählt. Als konventionelle Allzweckmaterialien für elektrische und elektronische Teile wie Verbinder werden Messing, Phosphorbronzen und so weiter verwendet. Phosphorbronzen weisen ein relativ ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen der Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit und Spannungsrelaxationsbeständigkeit einer Platte auf. Im Fall der Phosphorbronze zweiter Klasse (C5191) ist es jedoch beispielsweise nicht möglich, eine Platte davon warm zu walzen, und sie enthält etwa 6 % teures Zinn, so dass die Kosten für die Platte davon erhöht sind. Andererseits wird Messing (Cu-Zn-Legierungen) weithin als Material mit niedrigen Rohstoff- und Produktionskosten und ausgezeichneten Recyclingeffizienzen seiner Produkte verwendet. Die Festigkeit von Messing ist jedoch geringer als die von Phosphorbronzen. Die Härtebezeichnung von Messing mit der höchsten Festigkeit ist EH (H06). So hat beispielsweise das Plattenprodukt des erstklassigen Messings (C2600-SH) in der Regel eine Zugfestigkeit von etwa 550 MPa, die mit der Zugfestigkeit der Härtebezeichnung H (H04) der zweitklassigen Phosphorbronze vergleichbar ist. Darüber hinaus weist das Plattenprodukt aus dem erstklassigen Messing (C2600-SH) keine ausgezeichnete Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit auf. Um die Festigkeit von Messing zu verbessern, ist es erforderlich, die Fertigwalzreduktion zu erhöhen (um die Härtebezeichnung zu erhöhen). Dementsprechend wird die Biegebearbeitbarkeit in Richtungen senkrecht zu den Walzrichtungen (d.h. die Biegebearbeitbarkeit in Richtungen, in denen die Biegeachse in Richtungen parallel zu den Walzrichtungen verläuft) erheblich verschlechtert. Aus diesem Grund gibt es, selbst wenn als Material ein Messing mit hoher Festigkeit verwendet wird, einige Fälle, in denen es nicht möglich ist, die Platte zu bearbeiten, um ein elektrisches und elektronisches Teil wie einen V