TW438896B - Corrosion-resistant copper materials and making method - Google Patents
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Description
經濟部中央標率局貝工消費合作社印掣 43 88 9 6 A7 _____B7 _五、發明説明（） 1 本發明係有關，既使經時變化或熱亦幾乎不會產生表 面腐蝕（氧化劣化）之耐腐蝕性銅材及其製造方法。 目前，因銅材具有較安定及柔軟性，故可作爲廟宇佛 殿等屋頂材料或雕塑等藝術作品使用，另外•因其具有緊 次於銀之高熱傳導性、電氣電導性*故可作爲電線或半導 體裝置之引線框等電氣用金屬材料所不能久缺的金屬材料 使用。但，因其爲，比金銀更易反應之金屬，故有經時變 化或熱會造成表面腐蝕之問題，因此，一般使用於需有耐 熱性之汽車、電氣用途上的銅材係，電鍍鎳、鈀等之物· 但，電鍍錁等時，就外觀而言會失去原有銅之紅色外表及 ，難進行表面加工之問題存在。 有鑑於此，因此，本發明之目的爲，提供一種不需m 鍍銅表面之，對經時變化或熱不會有表面腐蝕之具有良好 安定性的耐腐蝕性銅材料及其製造方法* 爲了達成上述目的，經本發明者們專心硏究檢討後發 現，於銅材表面屬形成1 0〜1 Ο Ο Ο A厚度之含1 0〜 5 0原子％矽原子的銅合金屬時，既使此銅材之表面不形 成電鍍層，亦可減少因經時變化或熱的腐蝕現象。又，具 有此表面層之銅材可易由，於含0 ‘ 5體積％之氫的氣體 環境中，以100〜600 t進行含0，〇1〜5原子％ 矽原子之銅材的退火處理而製得，故完成了本發明= 即，本發明係提供，（1)特徵爲，具有由含10〜 5 0原子％矽原子之銅合金所形成的厚1 〇〜1 〇 〇 0A 之表面層的耐腐蝕性銅材料及· （2)特徴爲，於氫含量 本纸張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4规格（210X297公釐） --------^--ΐ------IT—-----^ I {請先閲讀背面之注意事項再事；本頁) 經濟部中央樣準局負工消合作社印装 ^38896 A7 __. _ B7______五、發明説明（） 2 0 · 5體稹％以上之氣體環境下，以100〜60〇r進 行含0 · 0 1〜5原子％矽原子之銅材的退火處理，而於 銅材;表面形成由1 0〜5 0原子％矽原子之銅合金所形成 的厚1 0〜1 0 0 0 A之表面層的耐腐蝕性銅材之製造方 法。 下面將更詳細說明本發明。 本發明之耐腐蝕性銅材料如上述般，係具有由含1 0 〜5 0原子％矽原子，又以1 2〜3 0原子％較佳之銅合 金所形成的厚10〜1000A之表面層的銅材料》 若形成此表面層之銅合金厝中的矽原子含量低於10 原子％，防止銅材表面腐蝕之效果較小，又，超過5 0原 子％時，會降低以銅合金作爲銅材料之性能（電氣電導性 、熱傳導性）。又，此表面上的含10〜50原子％矽原 子之銅合金餍的厚度至少需爲1 0A，又以2 5A較佳， 更佳爲5 0 A以上。另外，就防止銅材表面腐蝕而言，其 厚度不需超過1000Α» 至於此表面層之含1 0〜5 0原子％矽原子的銅合金 層中，矽原子含有濃度無需均一，可爲，近中心部分之濃 度比表面的小。但，由表面算起1 0A之內的矽原子含量 至少需爲10原子96以上。 除了上述表面層以外之部分的銅材組成則可爲，含 5 0原子％之一般銅的純銅或銅合金所形成之銅材組成’ 另外，銅以外之其他元素含量可低於5 0原子％ ’ 一般爲 0〜45原子％，特別是0·001〜30原子％之組成 本紙張尺度遒用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公^ J ~' -5- ---^-I^---^—r、------ίτ------& (請先s讀背面之注意事項再填ί'本頁) 438896 A7 _ B7______ 五、發明説明3() ，又，含0 . 01〜5原子％矽原子之Cu - Ni - S i (科森系）合金等合金組成亦有效》至於此表面層之銅及 矽以外的其他元索含量較佳爲0〜4 5原子％，又以 0·0001〜25原子％特別佳。而此銅、矽以外之其 他元素可爲，Ni、Ag、Au、Sn、Fe、P、Cr 、Zn、Zr、Mg、Te、Ti、Co 等。 本發明之耐腐蝕性銅材則可由，將不含矽原子之純銅 或銅合金摻雜於金屬矽的液體而得到，例如，市售的C u —N i _S i (科森系）銅合金般的含矽之銅材則易由， 通過一般金屬退火處理之條牛下而得到*至於市售之含有 矽的銅材有，DMCL-1(三菱伸銅製）、KLF-1 (神戶製鋼公司製）、KLF-116 (神戶製鋼公司製 )、KLF—125 (神戶製鋼公司製）、NK164 ( 曰本麥尼克製）、C—7025 (歐林普拉斯製）等。 經濟部中央橾準局员工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再f本頁) 線！ 因這些含矽之銅材均含有001〜5原子％的一般 矽原子，故於氫含量0 · 5體積％以上之氣體環境下，以 1 ο 〇〜6 〇 or進行退火處理時·易於銅材表面形成厚 1 0〜1 0 0 0A之含1 0〜5 0原子％矽原子的銅合金 層》因此，構成本發明之銅材的銅基材較佳爲含0 · 0 1 〜5原子％之矽原子1又以0·05〜3原子％特別佳的 銅合金。 上述的退火處理較佳爲，以1 0 0〜6 0 進行， 又以200〜500 °C更佳·若低於100 °C時，銅材表 面將無法充分形成含多數矽原子之合金屬，又，高於 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNsjA4規》格（2丨0X297公釐） -6- 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 4388 9 6 A7 _____B7______ 五、發明説明（） 4 6 Ο 0乞時，會起再結晶化反應，而降低銅材延伸性等機 械性能。 此退火處理之時間較佳爲，上述條件下3 0秒〜2小 時，又以1分〜1小時更佳》若低於3 0秒時，將無法充 分進行退火處理，又超過2小時時，表面層之矽原子濃度 會過高，而降低銅材之性能。一般，銅材爲了去除因冷間 加工之硬化現象，而採取退火處理，但，因本發明係採用 輥道式退火爐•或鐘型退火爐等問接加熱方式或電氣加熱 方式之熱處理爐與進行退火處理，故可利用環境中的氣體 加以控制其環境。又，此氧雔環境之氫濃度較隹爲0 _ 5 體積％以上，又以0 · 8體積％以上更佳，最佳爲含1〜 99·8體稹％2DX氣體、NX氣體般的發熱型氣體環 境，或AX氣體、S A X氣體般的吸熱型氣體環境，又， 可依場合使用氫氣。 如上述般，於氫含量0·5體積％以上之氣體環境下 ，以100〜600 °C進行0 _ 5分〜2小時之退火處理 時，可於銅材表面之至少1 0A間，被覆上含1 〇原子％ 矽原子之銅合金，故可簡便地得到本發明之耐腐蝕性銅材 料。 因本發明之，耐腐蝕性銅材對熱或經時之表面腐蝕現 象很少，故適用於需耐熱性之汽車、電氣用途，另外，亦 可作爲電線用及半導體裝置之引線框*又，利用本發明之 製造方法，可確實且容易地得到此耐腐蝕性鋦材料。 下面將以寊施例及比較例具體說明本發明，但，非限 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） ---^^---^--1------1T------年- • · (請先閲讀背面之注意事項再導 頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 88 9 ^Γ7α .....t 年 H A7 孩B7 五、發明說明（5 ) 於此例。 〔實施例1〕 於含氫氣8 . 2體積％2DX氣體（C〇27 · 0體積 %、CO10-2 體積 ％、（：只'1〇.5體積％、1'^74 體積％ )的環境卜_，以3 5 0 °C進行1 0分鐘的科森系銅 材KLF — 1 (神戶製鋼公司製，N i含量3，4原子％ 、Si含量1·5原子％、 Zn含量0·3原子％)之退 火處理。 再以X線寬波掃描光譜進行此銅材表面之表面分析’ 結果其矽原子量爲2 8原子％。 另外，利用A r熔散方式去除此銅材表面2 5 A ’再 以X線寬波掃描光譜進行相同之表面分析’結果其矽原子 量爲1 5原子％。 爲了評估此銅材之耐腐蝕性，而於大氣中，2 0 0 °C 下進行4小時之加速氧化試驗。結果記載於表1。 又，爲了評估其於水蒸氣飽和狀態下之耐腐蝕性’而 於壓力鍋中，1 2 0 °C，濕度1 〇 〇 0 %下’進行9 8小 時之加速試驗，結果記載於表1 ° 〔實施例2〜5 ] 同實施例1，將銅材置於含氫氣7 5體積％之A X氣 體（N 2 2 5體積％ )的環境下，以表1所示之溫度、時間 進行退行處理。 -------------Μ.-------.訂 ----------線· (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- 4388 9 6 A7 ______B7____ 五、發明説明（） 6 再以X線寬波掃描光譜進行所得銅材表面之表面分析 。另外，以A r熔散方式去除此表面2 5A，再進行X線 寬波掃描光譜之表面分析。結果記載於表1。 接著|同實施例1進行加速試驗，以調査其耐腐蝕性 。結果記載於表1 » 〔實施例6〕 於含氫氣7 5體積％之AX氣體（N22 5體積％) 的環境下，以4 0 Ot進行3 0分鐘的科森系銅材NK 164 (日本麥尼克製，Ni含量1·7原子％、 Si含 量0 _ 9原子％、I η含量0 · 4原子％)之退火處理。 再以X線寬波掃描光譜進行所得銅材表面之表面分析 ，另外，以A r熔散方式去除其表面2 5 A，再以X線寬 波掃描光譜進行表面分析。結果記載於表1 » 接著，同實施例1進行加速試驗，以調査耐腐蝕性》 結果記載於表1。 經濟部中央樣隼局貝工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再略寫本頁) 〔比較例1、2〕 爲了比較，故以A r熔散方式去除末經退火處理之同 實施例的銅材KLF—1、 NK164之表面25A，再 以X線寬波掃描光譜進行表面分析。結果記載於表1。 接著*進行同實施例1之加速試驗，以調査耐腐蝕性 。結果記載於表1。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2I0X 297公釐） -9- 438896 A7 B7 五、發明説明（） 7 寅施例 比較例 1 2 3 4 5 6 1 2 基材_ KLF-1 KLF-1 KLF-1 KLF-1 KLF-1 KLF-1 KLF-1 ΝΚ164 退火溫度(ΐ) 350 250 350 350 500 400 * - 退火時間(分） 30 60 15 60 1 30 - - 氣體環境 DX環 ΑΧ環 ΑΧ環 ΑΧ環 ΑΧ環 ΑΧ環 - - 境 境 境 境 境 境 表面的Si量(原子 28 21 18 40 35 15 1 0.7 %) 深25A的Si量(原 15 19 10 23 12 8 1 0,7 子％) 20(TC X4時間的 未惡化 未惡化 未惡化 未惡化 未惡化 未惡化 變成黑 變成黑 加速試驗後（目視 褐色 褐色 觀察） 屋力鍋·120°<： X9未惡化 未惡化 未惡化 未惡化未惡化 未惡化 變成黑 變成黑 8時問的加速試 褐色 褐色 驗後（目視觀察） (請先W讀背面之注意事項再株¾本荑)
-、1T 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 本紙张尺度適用中國囷家樣準（<：阳）戍4规格（2丨0父297公嫠） -10- 438896 A7 ____B7_ 五、發明説明s() 未惡化：稍帶紅色之具有光澤的表面，與加速試驗前 之銅材料相同無變化。 變成黑褐色：變成黑褐色而無光澤的表面，係經腐蝕 過。 {請先閱讀背面之注意事項再填為本頁) 訂 經濟部中央樣準局買工消資合作社印製 本紙張尺度適用中固國家標準（CNS)A4規格（.210X297公釐） -11·
Claims (1)
- Α8 Β8 C8 D8生319-气 L利範圍 第861 1 571 9號專利申請案 r:卜文申請專利範圍修正本 民國89年1 1月修正 1 · ·種耐腐蝕性銅材料，其特徵爲，具有由含1 0 〜5 0原子％矽原子之銅合金所形成的厚1 0〜1 0 〇 〇 入Z表面層a 2 . —種耐腐蝕性銅材料之製造方法，其特徵爲，於 氫含量◦.5體積％以上之氣體環境下，以1〇〇〜 6 0 0°C進行含〇 . 0 1〜5原子％矽原子之銅材的退火 處理，而於銅材表面上形成含1 0〜5 0原子％政原子之 銅合金所形成的厚1 0〜1 0 0 0 A之表面層。 m ^^^1 I-HI In KE - - nn ^^^1 ^^^1 ^^^1 . t * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智葸时4工消費合作社印製 衣紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 申請曰期 86年10月23日 案 號 86115719 m 別 cid 以上各攔由本局填註） 本 A4 C4 433S96 發明 專利説明書（修正夏) 發明 A —、 名接 -中 丈 射腐蝕性编材料及其裂造方法 英 文 CORROSION-i®SISTANT COPPER MATERIALS At €) MAKING METHOD 姓 名 ⑴古野正親 (2)堪應利夫 (3 野口 Stt ⑴日本 (3 曰本 國 藉 裝 人 明作 發創 ⑴日本团群馬麻碓氷部松并田町大宇人見一番地 -0 住，居所 0 日本团群馬縣碓氷耜松并田町大宇人見一眷地 -Ο (3日本团群馬》安中市磯部二丁目一三舂一K 订 姓名 (名稱） 線 蛵滸部中央樣單局<a:i消费合作.社印«. 三 人 請 申 國 籍 住、居所 (科所） 代表人 姓名 ⑴日本 ⑴日本困東京都千代田B大手町二丁目六#一» ⑴金川千》 本纸法尺度逋用中國S家樣率（CNS > A4#Lfr ( ZIOXW7公嫠） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 88 9 ^Γ7α .....t 年 H A7 孩B7 五、發明說明（5 ) 於此例。 〔實施例1〕 於含氫氣8 . 2體積％2DX氣體（C〇27 · 0體積 %、CO10-2 體積 ％、（：只'1〇.5體積％、1'^74 體積％ )的環境卜_，以3 5 0 °C進行1 0分鐘的科森系銅 材KLF — 1 (神戶製鋼公司製，N i含量3，4原子％ 、Si含量1·5原子％、 Zn含量0·3原子％)之退 火處理。 再以X線寬波掃描光譜進行此銅材表面之表面分析’ 結果其矽原子量爲2 8原子％。 另外，利用A r熔散方式去除此銅材表面2 5 A ’再 以X線寬波掃描光譜進行相同之表面分析’結果其矽原子 量爲1 5原子％。 爲了評估此銅材之耐腐蝕性，而於大氣中，2 0 0 °C 下進行4小時之加速氧化試驗。結果記載於表1。 又，爲了評估其於水蒸氣飽和狀態下之耐腐蝕性’而 於壓力鍋中，1 2 0 °C，濕度1 〇 〇 0 %下’進行9 8小 時之加速試驗，結果記載於表1 ° 〔實施例2〜5 ] 同實施例1，將銅材置於含氫氣7 5體積％之A X氣 體（N 2 2 5體積％ )的環境下，以表1所示之溫度、時間 進行退行處理。 -------------Μ.-------.訂 ----------線· (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- 438896 ί5.π· A 5 B5 9、中文發明摘要 本發明 合金所形成 腐蝕性銅材 以上之氣體 〜5原子％ 面形成由含 ，具有1 0 因本發 面腐蝕性* ，其除了適 若利用本發 性銅材料。1 0〜〜1 ο 明之耐 故適用 用爲電 明之製 蝕性銅材 1 0 〜5 0 〜1 0 0 0 由，於存在 0 0 〜6 0 材料之退火 子％之矽原 厚度表面層 銅材料對熱 有耐熱性之 還適用於半 ’可確實且 料及其製造方法 原子％之矽原子的銅 Α厚度之表面層的耐 氫含量0·5體積％ ◦ °C進行含〇 · 〇 1 處理，而於銅材料表 子的銅合金所形成之 而得到。 或經時具有較小的表 汽車、電氣用途，又 導體裝置之引線框· 容易地製得此耐腐蝕 英文發明摘要（發明之名稱：CORROSION-RESISTANr °°ΡΡΕΚ MAKING METHOD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A corrosion-resistant copper material has a surface layer of a copper alloy containing 10-50 at% (i.e. % by atom) of silicon and of 10-1,000 A thick. It is produced simply by annealing a copper material containing 0.01-5 at% of silicon at 100-600°C in a hydrogen-containing gas. Because of its excellent resistance to surface corrosion due to heat and aging, the resulting copper material lends itself well to autorootive and electrical applications requiring heat resistance, and is also suitable for use in electrical wire and in leadfraines for semiconductor devices. ---i ^------It------ir-----0 * - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各櫊) 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS > A4現格（210X297公釐卜2 - Α8 Β8 C8 D8生319-气 L利範圍 第861 1 571 9號專利申請案 r:卜文申請專利範圍修正本 民國89年1 1月修正 1 · ·種耐腐蝕性銅材料，其特徵爲，具有由含1 0 〜5 0原子％矽原子之銅合金所形成的厚1 0〜1 0 〇 〇 入Z表面層a 2 . —種耐腐蝕性銅材料之製造方法，其特徵爲，於 氫含量◦.5體積％以上之氣體環境下，以1〇〇〜 6 0 0°C進行含〇 . 0 1〜5原子％矽原子之銅材的退火 處理，而於銅材表面上形成含1 0〜5 0原子％政原子之 銅合金所形成的厚1 0〜1 0 0 0 A之表面層。 m ^^^1 I-HI In KE - - nn ^^^1 ^^^1 ^^^1 . t * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智葸时4工消費合作社印製 衣紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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