[发明专利]用于汽车及电气电子元器件的铜合金材料及其生产方法

说明书

一种用于汽车及电气电子元器件的铜合金材料的生产方法。通过所述方法生产的铜合金材料表现出优异的抗拉强度、弹簧极限、导电性和弯曲性。

技术领域

本发明涉及一种用于汽车及电气电子元器件的铜合金材料和一种生产所述铜合金材料的方法，且更具体地，本发明涉及一种具有优异的抗拉强度、弹簧极限、导电性和弯曲性并作为小型精密连接器、弹簧材料、半导体引线框架、汽车及电气电子连接器、信息传递或直接电气材料(诸如继电器材料)的铜合金材料及其生产方法。

背景技术

多种铜合金材料用于汽车及电气电子元器件，这些铜合金材料适用于诸如连接器、端子、开关、继电器、和引线框架之类的不同应用需求。然而，随着汽车及电气电子元器件的多功能化和电路的复杂配置，相应的元器件需要小的尺寸和低的重量。为了满足这一需求，需要改善用作元器件材料的铜合金材料的特性。

举例来说，汽车连接器根据其宽度被划分为0.025英寸连接器、0.050英寸连接器、0.070英寸连接器、0.090英寸连接器和0.250英寸连接器，并且根据连接器的厚度称为“025连接器、050连接器、070连接器、090连接器和250连接器”。连接器的尺寸正逐渐减小。此外，连接器端子的引脚的数目相较于现有技术中的50至70个，增加到100个或更多。

随着连接器的尺寸减小和密度增加，铜合金材料的宽度从现有技术中的0.4mm逐渐减小至0.30mm、0.25mm和0.15mm。铜合金材料的宽度减小至0.15mm的厚度导致在铜合金材料的抗拉强度和弹簧极限的典型水平下(约610MPa的拉伸强度和450Mpa的弹簧极限)，在终端工作期间引脚部弯曲的现象。因此，为了防止弯曲现象，用于汽车及电气电子元器件的铜合金材料需具有提高的强度，更具体地说，具有620MPa或更高的拉伸强度，以及460Mpa或更高的弹簧极限。

此外，在汽车及电气电子元器件的终端工作期间，在轧制方向(或平行于轧制的方向)以及垂直于轧制的方向上进行弯曲工作。因此，迫切需要改善在轧制方向和垂直于轧制的方向上的弯曲性能。

以基于添加合金元素的固溶强化形式生产的铜合金材料，诸如磷青铜或黄铜，通常被用作常见的汽车及电气电子元器件，固溶强化的铜合金材料相较于一般的纯铜表现出优异的强度，但相较于纯铜具有电导率较低的缺点。此外，磷青铜在垂直于轧制的方向上具有良好的弯曲性能，然而它在轧制方向上的弯曲加工中产生裂纹。此外，黄铜和磷青铜可能会导致短路，诸如甚至在应用于受热元器件(例如，汽车发动机附近的端子)时由于材料软化导致的接触短路，因此其使用受到严格限制。

此外，通常用于汽车及电气电子元器件的铜合金为科森(corson)基铜合金(Cu-Ni-Si基铜合金)，并且为了提高强度在沉淀热处理之后进行轧制，由于在生产步骤中的轧制过程中形成的加工纹理，导致在轧制方向上和垂直于轧制的方向的弯曲加工之间存在差异。此外，如上所述，随着用于汽车及电气电子元器件的铜合金材料的尺寸减小和密度增加，所需的抗拉强度和弹簧极限水平增加，但是传统科森基铜合金(Cu-Ni-Si基铜合金)的抗拉强度和弹簧极限不满足这些水平，因此不利地引起弯曲现象。

总而言之，通常用于汽车或电气电子元器件的铜合金材料需要在轧制方向和垂直于轧制的方向上具有弯曲性以及随元器件的尺寸减小和密度增加所需的高抗拉强度、高弹簧极限和高电导率。然而，由于一般来说抗拉强度和弹簧极限与弯曲性成反比，因此对具有所有上述性能的铜合金材料的开发有相当高的需求。具体地，正在积极研究在保持高抗拉强度和高弹簧极限的同时满足在轧制方向和垂直于轧制的方向上的弯曲性的Cu-Ni-Si合金。