(57)【要約】【課題】高導電性、高強度を有し、曲げ加工性に優れ、且つ、耐疲労特性にも優れる電気・電子機器用の端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどに適したＣｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金板材を提供する。【解決手段】Ｃｏを０．４〜２．０質量％、Ｓｉを０．１〜０．６質量％を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、下記（１）〜（４）式を満足し、導電率５０％（ＩＡＣＳ）以上である銅合金板材。  ９０×Ｃ＋４７０≦ＴＳ≦９０×Ｃ＋６００・・・・（１）  ０．００３≦ｄ≦０．０３５・・・・（２）  Ｗ≦１８０・・・・・・・・・（３）  ２０≦Ｌ≦５００・・・・・・（４）  ［式中、ＴＳは銅合金板の圧延平行方向（ＬＤ）の引張強度（ＭＰａ）、Ｃは銅合金板材のＣｏ含有量（質量％）、ｄは銅合金板材の平均結晶粒径（ｍｍ）、Ｗは無析出帯の幅（ｎｍ）、Ｌは粒界上の化合物の粒子径（ｎｍ）である。］【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏを０．４〜２．０質量％、Ｓｉを０．１〜０．６質量％を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、下記（１）〜（４）式を満足し、導電率が５０％（ＩＡＣＳ）以上であることを特徴とする銅合金板材。
９０×Ｃ＋４７０≦ＴＳ≦９０×Ｃ＋６００・・・・（１）
０．００３≦ｄ≦０．０３５・・・・（２）
Ｗ≦１８０・・・・・・・・・（３）
２０≦Ｌ≦５００・・・・・・（４）
［式中、ＴＳは銅合金板材の圧延平行方向（ＬＤ）の引張強度（ＭＰａ）、Ｃは銅合金板材のＣｏ含有量（質量％）、ｄは銅合金板材の平均結晶粒径（ｍｍ）、Ｗは無析出帯の幅（ｎｍ）、Ｌは粒界上の化合物の粒子径（ｎｍ）である。］
【請求項２】
前記銅合金板材が、さらにＡｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．０５〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の銅合金板材。
【請求項３】
前記銅合金板材が、さらにＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＺｒおよびＴｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．０５〜１．０質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の銅合金板材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気・電子機器用のコネクタや端子材等、特に、高導電性が要求される高周波リレーやスイッチ、あるいは、自動車車載用などのコネクタや端子材およびリードフレームなどの電気電子部品に適用される銅合金板材に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、電子・電気機器用のコネクタ、端子、リレー、スイッチなどには黄銅（Ｃ２６００）やリン青銅（Ｃ５１９１、Ｃ５２１２、Ｃ５２１０）並びにベリリウム銅（Ｃ１７２００、Ｃ１７５３０）やコルソン銅（Ｃ７０２５）などが使用されてきた。
【０００３】
近年、これらが使用される電子・電気機器で使用される電流の周波数が高くなり、材料にも高導電性が要求されるようになっている。また、放熱性の観点からも、より高導電性のものが要求されている。従来から使用されている黄銅やリン青銅は導電性が低く、また、近年着目されているコルソン銅は導電率（ＥＣ）が約４０％ＩＡＣＳで中程度の導電性を示すが、さらなる高導電性が求められている。また、ベリリウム銅は高価であることも周知である。一方、高導電性である純銅（Ｃ１１００）やＳｎ入銅（Ｃ１４４１０）などは強度が低い欠点がある。
そこで、従来のコルソン銅を越える導電性と同等の引張強度、曲げ加工性を備えた銅合金の開発が切望されている。
（ここで、上記ＣＸＸＸＸとはＪＩＳで規定された銅合金の種類であり、ＩＡＣＳは周知のように材料の導電性を示す単位であって、「ＩＡＣＳ」とは”ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ａｎｎｅａｌｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ  ｓｔａｎｄａｒｄ”の略である。）
【０００４】
ところで、近年の電子機器部品では、機器の小型化に伴いコネクタや端子は短小軽薄でかつ厳しい曲げ加工が行われることが多い。それらコネクタや端子に使用される材料には、従来の材料に比べてバネ性を確保させるためにより強度の高い材料が求められる。
【０００５】
銅合金材料の強度を高める方法として固溶強化、加工強化、析出強化などの様々な強化方法があるが、一般的に導電性と強度は相反する特性である。この中で、銅合金において導電性を低下させずに強度を高める方法として、析出強化が有望であることが知られている。この析出強化とは析出を起こす元素を添加した合金を高温熱処理して、銅母相へそれらの元素を固溶させた後、その固溶させた際の温度より低温で熱処理して、固溶させた元素を析出させる手法である。例えば、ベリリウム銅、コルソン銅などはその強化方法を採用している。
【０００６】
また、上記した曲げ加工性と強度は相反する特性であり、一般的に強度の高い材料は曲げ加工性が悪く、曲げ加工性の良い材料は逆に強度が低い。強度を高めるためには冷間圧延率を高めることが効果的であるとされるが、冷間圧延率を高めると曲げ加工性が著しく劣化する傾向がある。これまで、析出型の銅合金として、ベリリウム銅、コルソン銅、チタン銅などが、曲げ加工性と強度のバランスがよいとされてきた。しかし、ベリリウム銅は添加元素であるベリリウムが環境負荷物質とされており、代替材料が求められている。また、コルソン銅やチタン銅は一般に５０％ＩＡＣＳ以上の導電性を有しない。５０％ＩＡＣＳ以上の高い導電性の要求される用途としては、例えば、高電流が印加されるバッテリー端子やリレー接点などがある。また、一般に導電率が高い材料は熱伝導特性も優れているため、放熱性を要求されるＣＰＵ（集積演算素子）のソケットやヒートシンクなどの材料にも高い導電性の要求がある。特に、最近のハイブリッド車や高速処理が行われるＣＰＵでは、高い導電性と高い強度を備えた材料が要求されている。
【０００７】
また、コネクタおよび端子の挿抜や、リレー端子の可動などを考慮した場合、使用される材料には耐疲労特性が求められる。金属材料一般に耐疲労特性は材料の引張強度が高いほうが、耐疲労特性が良好であることが知られているために高強度が望まれるが、先述のように導電率および曲げ加工性と相反する特性となる。
【０００８】
このような背景から、強度、曲げ加工性、導電性（熱伝導性）を加味し、コバルト（Ｃｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる金属間化合物を利用した銅合金が注目されつつある。ＣｏとＳｉを必須に含む銅合金やこれに関連する技術が、以下のとおり知られている。
【０００９】
まず、ＣｏとＳｉを必須に含む銅合金の先行技術について述べる。
ＣｏとＳｉと、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓ（硫黄）を必須成分として含む合金が開発されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１における目的は熱間加工性の改善である。
また、ＣｏとＳｉと、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ（スズ）を含む銅合金（例えば、特許文献２）、および、ＣｏとＳｉと、Ｓｎ、Ｚｎを必須成分として含む銅合金（例えば、特許文献３）が開発されている。なお、特許文献２および特許文献３には、ＣｏとＳｉの析出物（化合物）についてＣｏ２Ｓｉ化合物の記載がある。
さらに、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金については、例えば、特許文献４〜６に記載の技術がある。特許文献４記載の合金の用途はリードフレームであり、合金の種類が析出強化型合金であること、また、特許文献５には合金中に析出する介在物の大きさが２μｍ以下であること、特許文献６には合金中にＣｏ２Ｓｉ化合物を析出させることがそれぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６１−８７８３８号公報
【特許文献２】特開昭６３−３０７２３２号公報
【特許文献３】特開平０２−１２９３２６号公報
【特許文献４】特開平０２−２７７７３５号公報
【特許文献５】特開２００８−８８５１２号公報
【特許文献６】特開２００８−５６９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述の各特許文献に記載された銅合金は、電気・電子機器用の部品としての高度の要求を満たすものではない。
本発明は上述の従来の銅合金の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、高導電性、高強度を有し、曲げ加工性に優れ、且つ、耐疲労特性にも優れる電気・電子機器用の端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどに適したＣｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系の銅合金板材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、電気・電子部品用途に適した銅合金材について研究を行い、時効処理時に銅合金中の結晶粒界近傍に無析出帯（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ  ｆｒｅｅ  ｚｏｎｅ：ＰＦＺ）が形成され、この無析出帯は粒内に比較し低強度であるため、銅合金に加工や繰り返し応力を加えた場合に優先的に変形が起こり曲げ加工性および耐疲労特性を劣化させるが、その無析出帯の幅を狭くすればこれらの劣化を阻止し得ることを知見した。また、粒界上に存在する化合物の粒子径や、結晶粒径を合わせて制御することで、高強度を有し、曲げ加工性に優れ、且つ、耐疲労特性にも優れる銅合金板材の発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、
（１）Ｃｏを０．４〜２．０質量％、Ｓｉを０．１〜０．６質量％を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、下記（１）〜（４）式を満足し、導電率が５０％（ＩＡＣＳ）以上であることを特徴とする銅合金板材、
９０×Ｃ＋４７０≦ＴＳ≦９０×Ｃ＋６００・・・・（１）
０．００３≦ｄ≦０．０３５・・・・（２）
Ｗ≦１８０・・・・・・・・・（３）
２０≦Ｌ≦５００・・・・・・（４）
［式中、ＴＳは銅合金板材の圧延平行方向（ＬＤ）の引張強度（ＭＰａ）、Ｃは銅合金板材のＣｏ含有量（質量％）、ｄは銅合金板材の合金組織中の平均結晶粒径（ｍｍ）、Ｗは合金組織中の無析出帯の幅（ｎｍ）、Ｌは合金組織の粒界上の化合物の粒子径（ｎｍ）である。］
（２）前記銅合金板材が、さらにＡｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．０５〜１．０質量％含有することを特徴とする（１）に記載の銅合金板材、および、
（３）前記銅合金板材が、さらにＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＺｒおよびＴｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．０５〜１．０質量％含有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の銅合金板材、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＣｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金板材は、その合金組成、銅合金組織中の無析出帯（ＰＦＺ）の幅、粒界上の化合物の粒子径および結晶粒径を特定することにより、従来と比較して、高導電性、高強度を有し、曲げ加工性および耐疲労特性に共に優れた銅合金板材である。そして電気・電子機器用のコネクタ、端子材、リレー、スイッチなどに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の銅合金板材の一例の無析出帯を含む透過型電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明で規定する、無析出帯の幅Ｗおよび粒界上の化合物の粒子径Ｌの求め方の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の銅合金板材の合金組成および合金組織について好ましい実施の形態を、以下に詳細に説明する。なお、以下の説明における銅合金板材は、基本的に厚さを問わないが、電気・電子機器用の部品として用いられることを考慮し、厚さが０．０５〜１ｍｍ程度であるものについて主に説明する。
【００１７】
本発明の銅合金板材の第一の好ましい実施の形態において合金組成は、Ｃｏを０．４〜２．０質量％、Ｓｉを０．１〜０．６質量％、それぞれ含み残部がＣｕおよび不可避的不純物からなるものである。
この実施形態において、Ｃｏの含有量を０．４〜２．０質量％とする理由は、０．４質量％以上であれば目的の強度を得ることができ、２．０質量％以下では溶体化温度が適切な範囲となり、極端に操業難度の高い製造技術を要しないためである。Ｃｏの含有量は好ましくは０．６〜１．８質量％、さらに好ましくは０．６〜１．６％である。
一方、Ｓｉの含有量を０．１〜０．６質量％とする理由は、このＣｕ−Ｃｏ−Ｓｉ合金の析出強化相であるＣｏ２Ｓｉの化学量論比がＣｏ／Ｓｉ≒４．２であり、これに準じたＳｉの含有範囲とするためである。Ｃｏ／Ｓｉの値は、３．５以上４．８以下であれば実用上問題はない。Ｓｉが０．６質量％を超えて多い場合には、導電率の低下をもたらし、且つ、含有量に見合う強度が得られない。また、Ｓｉ含有量が少なすぎる場合には十分な強度が得られない。Ｓｉの含有量は好ましくは０．１２〜０．５質量％、さらに好ましくは０．１２〜０．４６質量％である。
【００１８】
本発明の銅合金板材の第二の実施の形態での合金組成は、前記ＣｏおよびＳｉを含有する以外に、さらにＡｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含むものである。これらの元素は銅母相に固溶して合金を強化する特徴がある。この元素の含有量は合計で０．０５〜１．０質量％である。含有量が０．０５質量％以上とすることにより強度向上の効果を奏し、１．０質量％以下であれば導電性を阻害することもない。好ましい含有量は０．１〜０．４質量％、さらに好ましくは０．１〜０．３質量％である。
【００１９】
なお、Ｚｎにははんだ密着性を向上させる効果、Ｍｎは熱間加工性を改善する効果もある。また、Ｓｎ、Ｍｇは耐応力緩和特性の改善に効果がある。個々のＳｎ、Ｍｇ含有でもその効果は見られるが、両者を同時に含有することにより、相乗的にその効果を発揮する。その含有量が両者の合計で０．１質量％以上であれば効果を奏し、１．０質量％以下であれば導電性を阻害することもなく、５０％ＩＡＣＳ以上の導電性が確保される。一方、ＳｎとＭｇの含有比については、Ｓｎ／Ｍｇ≧１の場合に耐応力緩和特性がより優れる傾向がある。
【００２０】
また、本発明の銅合金板材の第三の実施の形態の合金組成は、前記ＣｏおよびＳｉを含有する以外に、またはＣｏ、Ｓｉ並びにＡｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎの１種以上を含有する以外に、さらにＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＺｒおよびＴｉからなる群から選ばれ少なくとも１種の元素を０．０５〜１．０質量％含むものである。
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＺｒおよびＴｉは、Ｃｏと置換を行ってＳｉと化合物を形成し、強度向上に寄与する元素である。つまり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉの各元素は、主析出相のＣｏの一部と置換して、（Ｃｏ、ｚ）２Ｓｉ化合物（ｚ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ）を形成して強度を向上させる働きがある。その含有量は０．０５質量％以上であれば添加したことによる効果が発揮され、１．０質量％以下であれば鋳造時に晶出を起こしたり、強度に寄与しない金属間化合物を形成したりすることもない。
これらの元素は複数含有しても、単独で含有してもほぼ同じような効果がみられる。その含有量で好ましいのは、０．５〜０．８質量％である。なお、上記したＡｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる各元素と、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＺｒおよびＴｉからなる群から選ばれる各元素とをそれぞれ複合含有しても、前述の範囲内であれば、個々の特性を阻害することはない。
【００２１】
本発明では、前述組成の銅合金板材の圧延平行方向（ＬＤ）の引張強度ＴＳを規定する。なお、本発明銅合金板材の製造工程においては、熱間圧延および冷間圧延共に、全て同じ方向で行うため、当該圧延方向は同一となる。
端子、コネクタ、リレー等の用途においては、バネ性を確保するためには銅合金板材に所定の強度が必要であるが、加工などにより強度を著しく向上させた場合に曲げ加工性が劣化する。また、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金において、ＣｏおよびＳｉ含有量を増加させると、強度は増加するが、前述記載のＣｏおよびＳｉの含有量であっても、いたずらに増加した場合コスト高となるとともに、溶体化温度が高温になるために実際の作業上難度の高い製造技術を必要とすることとなる。
その観点から、前述記載のＣｏおよびＳｉの含有量の範囲の中でも各強度域に適したＣｏおよびＳｉ含有量が存在することを見出し、下記（１）式を導出するに至った。この際に、Ｓｉ含有量は前述のようにＮｉとＳｉの含有量の比に最適な領域があり、代表してＣｏ含有量［Ｃ］で規定することが可能である。
引張強度［ＴＳ］が下限未満の場合には、強度に対してＣｏ、Ｓｉの含有量が多いことを意味しておりコスト高となる。引張強度ＴＳが上限より大きい場合には、加工などにより強度を著しく向上させていることを意味しており、曲げ加工性が劣化する。
９０×Ｃ＋４７０≦ＴＳ≦９０×Ｃ＋６００・・・・（１）
なお、ＴＳはＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して求めたものである。
【００２２】
さらに、本発明の銅合金板材においては、その合金組織中の平均結晶粒径［ｄ］を０．００３ｍｍ〜０．０３５ｍｍとする。このようにする理由は、平均結晶粒径ｄが０．００３ｍｍ未満では再結晶組織が混粒（大きさの異なる結晶粒が混在した組織）となり易く、曲げ加工性並びに応力緩和特性が低下する。また、平均結晶粒径ｄが０．０３５ｍｍを超えると曲げ加工時に粒界近傍への応力集中が促進し、後述の無析出帯（ＰＦＺ）および粒界上の化合物と相互作用して曲げ加工性を劣化させるためである。平均結晶粒径ｄのより好ましい範囲は、０．００５ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下である。なお、前記平均結晶粒径ｄはＪＩＳ-Ｈ０５０１（切断法）に基づいて測定した値である。前記平均結晶粒径ｄを求めるための測定数は５０個以上とする。
【００２３】
また、本発明の銅合金板材は、無析出帯（ＰＦＺ）の幅［Ｗ］を１８０ｎｍ以下とする合金組織のものである。
銅合金の熱処理工程において、無析出帯（ＰＦＺ）は、時効処理の過程において結晶粒界近傍に形成され、析出物が存在しない領域である。図１は、本発明の銅合金板材の一例の無析出帯含む結晶粒界近傍の透過型電子顕微鏡写真である。無析出帯（ＰＦＺ）は析出物が存在しない領域であるため、結晶粒内よりも相対的に軟らかい。それ故に、銅合金板材に変形や繰り返し応力を負荷した場合、優先的に変形が進行し、割れの起点に、また、転位の蓄積により疲労破壊の起点になる。そのため、ＰＦＺ幅Ｗが狭いほうが銅合金組織の脆弱性が緩和される。その幅Ｗは１８０ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以下であれば、曲げ加工性および耐疲労特性の劣化には大きな影響を及ぼさないことを、詳細な検討の結果より知見した。また下限は限定するものではないが、好ましくは１０ｎｍ以上である。
本発明において、ＰＦＺ幅Ｗは、透過型電子顕微鏡を用い、粒界が観察方向に対して鉛直に切り立つように、且つ、母相Ｃｕの（００１）回折が励起するようにサンプルを傾斜させて観察を行い、透過型電子顕微鏡写真を５万倍で２視野撮影し、１視野あたり５箇所のＰＦＺ幅を測定し、合計１０箇所の平均値とする。
【００２４】
図２は、本発明における、無析出帯の幅Ｗおよび粒界上の化合物の粒子径Ｌの求め方を概略的に示す説明図である。図中、１は結晶粒界、２は結晶粒界上の化合物、３は結晶粒内Ｃｏ２Ｓｉ析出物を示す。図示されるように無析出帯の幅Ｗは、結晶粒界１から一方の結晶粒で形成される範囲の境界までの距離を測定して求められる。粒界上の化合物の平均粒子径Ｌは、結晶粒界上の化合物２の長径と短径を測定して、平均をその化合物の粒子径とし、さらに２０個の化合物の粒子径を平均して求められる。
【００２５】
本発明の銅合金板材は、粒界上の化合物の粒子径［Ｌ］を２０〜５００ｎｍとする。
粒界上の化合物は主として金属間化合物であり、結晶粒内および無析出帯と比較して硬い。銅合金板材に変形や繰り返し応力を負荷した場合、硬い化合物とその周囲の組織において強度差が生じ、化合物付近の銅合金組織に転位が蓄積しやすく、割れの起点におよび疲労破壊の起点になる。そのため、粒界上の化合物は小さいほうが銅合金組織の脆弱性が緩和される。そのサイズは、化合物の平均粒子径Ｌが５００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以下であれば、曲げ加工性および耐疲労特性の劣化には大きな影響を及ぼさない。ただし、結晶粒界に存在する化合物は結晶粒の移動を抑制し、結晶粒径を微細に保つ効果がある。そのため粒子径Ｌは２０ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上である。
本発明において、粒界上の化合物の平均粒子径Ｌは、銅合金材の粒界をビームの入射方向を（１００）面に合わせて透過電子顕微鏡写真を５万倍で５視野撮影し、一つの化合物について長径と短径を測定して、平均をその化合物の粒子径とし、さらに２０個の化合物の粒子径を平均したものとする。
【００２６】
結晶粒、無析出帯、粒界上の化合物は、銅合金板材に変形や繰り返し応力を負荷した場合には相互に作用する。そのため、平均結晶粒径ｄ、無析出帯の幅Ｗ、粒界上の化合物の粒子径Ｌが各々前述の規定を満たすだけでは不十分であり、その全てを満たす必要が銅合金組織の脆弱性を緩和するために必要がある。
【００２７】
次に、本発明に係る銅合金板材の好ましい製造方法について説明する。
鋳造は一般的な半連続鋳造法、いわゆるＤＣ（ｄｉｒｅｃｔ  ｃｈｉｌｌ）鋳造法などで行う。熱間圧延は、鋳塊を８５０〜１０００℃の温度で０．５〜６時間の均質化処理を施した直後、７００〜１０００℃の温度で圧延を行う。熱間圧延後の冷却中に形成される析出物は粗大になり易く、最終製品の粒界上に１０００ｎｍ以上の粗大な化合物が残存して曲げ加工性および耐疲労特性を劣化させることがある。冷却中の析出を防ぐために熱間圧延後は水冷することが望ましい。冷却の後、酸化膜を面削後に生地圧延を行う。生地圧延は次工程以降の冷間加工において所定の加工率が得られる板厚に圧延を行う。
【００２８】
続く溶体化処理は、Ｃｏの含有量［Ｃ］に応じて温度を決定し行う。材料の実態温度Ｔｓｔ（℃）が、次の（５）式を満たす範囲で行うことが好ましい。
１４５×Ｃ＋７２５≦Ｔｓｔ≦１４５×Ｃ＋７７５・・・・（５）
溶体化処理の温度が高いほうが、粒界上の化合物の粒子径Ｌは小さくなり、無析出帯の幅Ｗが狭くなり、また、良好な固溶状態が得られ次工程以降での時効処理において高強度を得ることが可能である。しかしながら、Ｔｓｔが上限値を上回る範囲では、結晶粒が粗大化して平均結晶粒径ｄの規定を満たさなくなり曲げ加工性を劣化させる。Ｔｓｔが下限値を下回る場合には素圧延の冷間加工による転位組織が残存して曲げ加工性を劣化させる。溶体化温度までの昇温中において昇温速度が遅い場合には、析出物が形成して、溶体化処理においても固溶されないサイズまで成長する可能性がある。そのため、昇温速度は２０℃/s以上で行うことが望ましい。
【００２９】
溶体化処理によって母材の銅合金の結晶粒径が決定する。また、溶体化処理温度からの冷却速度は５０℃／秒程度以上の急速冷却で行うのが好ましい。この急速冷却が得られなければ高温で溶体化された元素が析出を起こすことがある。この冷却中に析出を起こした粒子（化合物）は強度に寄与しない非整合な析出物であり、特性に悪影響を与える。なお、この冷却速度は高温熱処理温度から３００℃までの平均速度を意味する。３００℃以下の温度では大きな組織変化は起きないため、この温度までの冷却速度を選択する。
【００３０】
続く時効処理は、銅合金中にＣｏ２Ｓｉ化合物を均一に分散析出させ、強度、導電率を向上させる。バッチ式の炉を用い、実体温度４５０〜６５０℃で０．５〜１２時間保持することが望ましい。４５０℃より低温では十分なＣｏ２Ｓｉ析出量を得られない。６５０℃を越えると結晶粒内では粗大化なＣｏ２Ｓｉが形成し強度を低下させ、粒界近傍では無析出帯の幅Ｗが拡がるため、曲げ加工性および耐疲労特性を劣化させる。時間は０．５時間未満では十分な特性は得られず、１２時間よりも長時間になるとコスト高になるだけでなく、無析出帯の幅Ｗが広がるため曲げ加工性および耐疲労特性を劣化させる。引張強度をより向上させる目的で、溶体化後から時効処理を行う間に冷間圧延を加えても良い。この冷間圧延により導入された転位は、Ｃｏ２Ｓｉ化合物の析出を促すように働き、無析出帯Ｗの幅を減少させる働きがある。この冷間加工率は高すぎると曲げ加工性を劣化させるため、５０％以下で行うことが望ましい。
【００３１】
また、時効処理を２回行うことも無析出帯の幅Ｗを減少させる働きを有しさらに、導電率を向上させるため、施行しても良い。２回の時効処理によって無析出帯の幅Ｗを減少させるには、上述時効処理温度を温度域ａ：４５０℃以上５００℃未満と、温度域ｂ：５００℃以上６００℃以下に分けて、温度域ａと温度域ｂでの処理を各々１度ずつ行う。この際に、温度域ａと温度域ｂで処理を行う順番はどちらが先でも良い。温度域ａでは４〜１２時間の比較的長時間、温度域ｂでは０．５〜６時間の比較的短時間で行うことが望ましい。２回の時効処理の間に、Ｃｏ２Ｓｉ化合物の析出を促すために、加工率５０％以下の冷間圧延を施しても良い。
【００３２】
時効処理に続けて、仕上げ冷間圧延を引張強度の向上を目的として行う。時効処理後の引張強度が十分な場合には、仕上げ冷間圧延を導入しなくても良い。仕上げ冷間圧延の圧延率が高すぎる場合には、曲げ加工性が劣化し、また、耐応力緩和特性を劣化させる。そのため、仕上げ圧延の圧延率は５０％以下であることが望ましい。
【００３３】
仕上げ圧延に続けて行う低温焼鈍は、強度をある程度維持したまま、伸び、曲げ加工性およびバネ限界値を回復させる目的で行う。仕上げ圧延を行っていない場合には、低温焼鈍の工程も省略しても良い。実体温度３５０〜６５０℃で、５〜６０秒の短時間での焼鈍を行うことが望ましい。３５０℃以下では、伸び、曲げ加工性およびバネ限界値の回復が不十分であり、６５０℃以上だと強度低下をもたらす。
【００３４】
本発明の銅合金板材は、導電率５０％（ＩＡＣＳ）以上を有し、特に限定されるものではないが、例えば、コネクタ、端子、リレー、スイッチ、さらにはリードフレーム等の電気電子部品に好適に用いることができる。
本発明において銅合金板材とは、その厚さ、断面形状を特に制限するものではない。形状は通常の板の外、条でもよい。
【実施例】
【００３５】
以下に、本発明を実施例に基づいて比較例と共にさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
［実施例１］
本発明の実施例および比較例に用いた銅合金材は、表１に示す化学組成（残部はＣｕ）の銅合金（試験Ｎｏ．１〜２２）で形成される。これらの銅合金を高周波溶解炉にて溶解し、ＤＣ法により厚さ３０ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊に鋳造し、次にこれら鋳塊を９８０℃に加熱し、この温度に１時間保持後、厚さ１２ｍｍに熱間圧延し、速やかに冷却した。
【００３７】
【表１】
2010215976.tif 000002
【００３８】
次いで両面を各１．５ｍｍずつ切削して酸化皮膜を除去したのち、冷間圧延により厚さ０．１６〜０．５０ｍｍに加工した。この後、昇温速度２０℃／秒以上にて、８００〜１０００℃まで加熱し溶体化処理を施し、直ちに１５℃／秒以上の冷却速度で３００℃以下まで冷却した。
【００３９】
時効処理の前に０〜５０％の種々の圧延率で冷間圧延を施した後、不活性ガス雰囲気中にて５２５℃、２時間の時効処理を施した。なお圧延率０％は圧延を施さないことを意味する。また、２回の時効処理を施した熱処理も行った。不活性ガス雰囲気中にて４７０℃の熱処理を４時間行った後に５２５℃で２時間行う熱処理、または５２５℃の熱処理を２時間行った後に４７０℃の熱処理を４時間行う熱処理を施した。
その後、仕上げ圧延を種々の圧延率で行い、最終的な板厚を０．１５ｍｍに揃えた。仕上げ圧延の後、３５０〜６５０℃で３０秒の低温焼鈍処理を施し、各銅合金板材を得た。
【００４０】
このようにして得られた実施例および比較例の各々の銅合金板材を供試材として下記の特性を調べた。各評価項目の測定方法は次の通りである。
（ａ）引張強度
圧延方向に対して平行方向（ＬＤ）に切り出したＪＩＳ  Ｚ２２０１記載の５号試験片を用い、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して３本の測定試験を行い、その平均値を求めた。
（ｂ）平均結晶粒径
ＪＩＳで規定する切断法（ＪＩＳ  Ｈ０５０１）により結晶粒径を測定し、これを基に算出した。前記結晶粒径の測定断面は、最終冷間圧延方向と平行な断面（２面、断面Ａと断面Ｂ）にて測定した。前記銅合金板断面の結晶組織を走査型電子顕微鏡で１０００倍に拡大して写真にとり、写真上に２００ｍｍの線分を引き、前記線分で切られる結晶粒数ｎを数え、〔２００ｍｍ／（ｎ×１０００）〕の式から求めた。前記線分で切られる結晶粒数が２０未満の場合は、５００倍の写真にとり長さ２００ｍｍの線分で切られる結晶粒数ｎを数え、〔２００ｍｍ／（ｎ×５００）〕の式から求めた。平均結晶粒径ｄは、断面Ａ、Ｂで求めたそれぞれの長径と短径の４値の平均値を示した。
【００４１】
（ｃ）無析出帯（ＰＦＺ）の幅
銅合金板の粒界近傍を、ビームの入射方向を（１００）面に合わせて透過型電子顕微鏡写真を５万倍で２視野撮影し、１視野あたり５箇所のＰＦＺ幅を測定し、合計１０箇所の平均値を無析出帯の幅Ｗとし、１０ｎｍの整数倍に丸めて示した。
（ｄ）粒界上の化合物の粒子径
銅合金板の粒界をビームの入射方向を（１００）面に合わせて透過型電子顕微鏡写真を５万倍で５視野撮影し、合計２０個の化合物の粒子径について測定を行った。一つの化合物について長径と短径を測定して、平均をその化合物の粒子径とした。さらに２０個の化合物の粒子径を平均し、その銅合金板の粒界上の化合物の平均粒子径Ｌとし、１０ｎｍの整数倍に丸めて示した。
【００４２】
（ｅ）導電率
ＪＩＳ  Ｈ０５０５に準拠して求めた。
（ｆ）曲げ加工性
内側曲げ半径が０．０７５ｍｍとなる９０゜曲げ治具を用い、曲げ半径／板厚比率（Ｒ／ｔ）が０．５となる９０°Ｗ曲げ試験を行い、曲げ部にクラックが生じないものは良好「○」、クラックが生じたものは不良「×」と判定した。
（ｇ）耐疲労特性
ＪＩＳ  Ｚ２２７３に準拠し、両振り平面曲げの疲労試験を行い採取した。試験片は幅１０ｍｍの短冊形とし、圧延方向平行と試験片の長さ方向を一致させた。試験条件は、試験片の板厚ｔ（ｍｍ）、試験片表面に付加する最大曲げ応力σＢ（ＭＰａ)、試験片に与える片振幅δ（ｍｍ）、合金のヤング率Ｅ（ＧＰａ）、支点−応力作用点間距離ｌ（ｍｍ）が、
ｌ＝√（３Ｅｔδ／（２σＢ））
の関係を満たすように試験片を設置して、最大曲げ応力σＢを５００（ＭＰａ）として行い、試料が破断したときの回数Ｎを測定した。測定回数は４回行いＮの平均値を求め、各試験片の疲労寿命とした。
（ｈ）応力緩和特性
日本伸銅協会技術標準（ＪＢＭＡ−Ｔ３０９）の片持ち式を採用し、表面最大応力が耐力の８０％になるように負荷応力を設定して１５０℃の恒温槽に１０００時間保持して緩和率を求めた。
【００４３】
試験Ｎｏ．１〜２０までの評価結果を実施例および比較例として、表２に示した。
ここで、試験Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−９は、それぞれ上記実施例の試験Ｎｏ．１組成の合金を上記した範囲内で異なる熱処理、圧延条件を施したものである。
試験Ｎｏ．１−１は８７５℃で溶体化処理の後、冷間圧延を施さずに時効処理を５２５℃で２時間行い、仕上げ圧延、低温焼鈍処理を続けて行った。試験Ｎｏ．１−２では４７０℃で４時間の熱処理の後に５２５℃で２時間の熱処理を行う２回の時効処理を、試験Ｎｏ．１−３では５２５℃で２時間の熱処理の後に４７０℃で４時間の熱処理を行う２回の時効処理を施した以外は試験Ｎｏ．１−１と同様の処理を施したものである。
試験Ｎｏ．１−４では、溶体化処理を８８５℃で行い、試験Ｎｏ．１−５では時効処理前に１０％の冷間圧延処理を施した以外は試験Ｎｏ．１−１と同様の処理である。
試験Ｎｏ．１−６では、溶体化処理を９５０℃で行い、試験Ｎｏ．１−７は溶体化処理を８６０℃で行い、試験Ｎｏ．１−８は溶体化処理の昇温速度を小さくして（１５℃／秒）処理温度８００℃で行い、試験Ｎｏ．１−９は仕上げ圧延率を６０％と高めにした以外はそれぞれ試験Ｎｏ．１−１と同様の処理を施したものである。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
実施例に示す、試験Ｎｏ．１−１〜１−５、および試験Ｎｏ．２〜１５は、いずれの銅合金も高強度、導電率、良好な曲げ加工性、耐疲労特性に優れる。
【００４６】
比較例試験Ｎｏ．１−６では平均結晶粒径ｄの値が規定よりも大きいため、曲げ加工性が劣化した。比較例試験Ｎｏ．１−７では無析出帯の幅Ｗの値が規定よりも大きいため、曲げ加工性および耐疲労特性が劣化した。比較例試験Ｎｏ．１−８では、粒界上の化合物の粒子径Ｌが規格よりも大きいため、曲げ加工性がおよび耐疲労特性が劣化した。比較例試験１−９では、式（１）の上限を引張強度が超えたため、曲げ加工性が劣化した。
【００４７】
比較例試験Ｎｏ．１６ではＣｏ濃度およびＳｉ濃度が規定よりも少ないため、引張強度が低かった。比較例試験Ｎｏ．１７ではＣｏ濃度が規定よりも多いため、粒界上の化合物粒子が残存し、Ｃｏ濃度に見合った強度がでないだけでなく、曲げ加工性も劣化した。比較例試験Ｎｏ．１８では、Ｓｉ濃度が規定よりも多いため導電率が低下した。比較例試験Ｎｏ．１９ではＳｎ濃度が規定よりも多いため導電率が低下した。比較例試験Ｎｏ．２０ではＭｇ濃度が規定よりも多いため導電率が低下した。比較例試験Ｎｏ．２１ではＺｒとＴｉの合計濃度が規定よりも多いため、粒界上の化合物粒子が残存し、曲げ加工性が劣化した。比較例試験Ｎｏ．２２ではＮｉ濃度が規定よりも多いため、導電率が低下した。
【符号の説明】
【００４８】
１  結晶粒界
２  結晶粒界上の化合物
３  結晶粒内Ｃｏ２Ｓｉ析出物
【図２】
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【図１】
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