(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｃｏ：０．５〜２．５質量％、Ｓｉ：０．３０〜１．２質量％、及びＣｒ：０．０９〜０．５質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物から構成され、ＮｉとＣｏの合計質量のＳｉに対する質量濃度比（［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比）が４≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦５であり、ＮｉとＣｏの質量濃度比（Ｎｉ／Ｃｏ比）が０．５≦Ｎｉ／Ｃｏ≦２である電子材料用銅合金。
【請求項２】
更にＭｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｎ及びＡｇよりなる群から選択される１種又は２種以上を合計で最大０．５質量％まで含有する請求項１に記載の電子材料用銅合金。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子材料用銅合金を用いた伸銅品。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電子材料用銅合金を用いた電子部品。
【請求項５】
−  Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｃｏ：０．５〜２．５質量％、Ｓｉ：０．３０〜１．２質量％、及びＣｒ：０．０９〜０．５質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物から構成され、ＮｉとＣｏの合計質量のＳｉに対する質量濃度比（［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比）が４≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦５であり、ＮｉとＣｏの質量濃度比（Ｎｉ／Ｃｏ比）が０．５≦Ｎｉ／Ｃｏ≦２であるインゴットを溶解鋳造する工程と、
−  熱間圧延工程と、
−  冷間圧延工程と、
−  ７００℃〜１０００℃に加熱後、毎秒１０℃以上で冷却する溶体化処理工程と、
−  随意的な冷間圧延工程と、
−  ３５０℃〜５５０℃で行なう時効処理工程と、
−  随意的な冷間圧延工程と、
をこの順に行なうことを含む電子材料用銅合金の製造方法。
【請求項６】
前記インゴットが更にＭｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｎ及びＡｇよりなる群から選択される１種又は２種以上を合計で最大０．５質量％まで含有する請求項５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は析出型銅合金に関し、とりわけ各種電子部品に用いるのに好適なＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
リードフレーム、コネクタ、ピン、端子、リレー、スイッチ等の電子部品等に使用される電子材料用銅合金には、基本特性として高強度及び高導電性（又は熱伝導性）を両立させることが要求される。近年、電子部品の高集積化及び小型化・薄肉化が急速に進み、これに対応して電子部品等に使用される銅合金に対する要求レベルはますます高度化している。【０００３】
しかしながら、銅合金に限らず合金は一般にそれを構成する成分元素や組織の他、熱処理の方法等によっても影響を受け、合金の成分元素やその添加量、熱処理の方法等を微妙に変えた場合に合金の性質にどのような影響を与えるかについては、一般的に予測可能性が極めて低く、高まり続ける要求レベルに満足するような新規銅合金開発は困難を極めている。【０００４】
高強度及び高導電性の観点から、近年、電子材料用銅合金としては従来のりん青銅、黄銅等に代表される固溶強化型銅合金に替わり、時効硬化型の銅合金の使用量が増加している。時効硬化型銅合金では、溶体化処理された過飽和固溶体を時効処理することにより、微細な析出物が均一に分散して、合金の強度が高くなると同時に、銅中の固溶元素量が減少し電気伝導性が向上する。このため、強度、ばね性などの機械的性質に優れ、しかも電気伝導性、熱伝導性が良好な材料が得られる。【０００５】
時効硬化型銅合金のうち、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金は比較的高い導電性と強度、応力緩和特性及び曲げ加工性を兼備する代表的な銅合金であり、業界において現在活発に開発が行われている合金の一つである。この銅合金では、銅マトリックス中に微細なＮｉ−Ｓｉ系金属間化合物粒子が析出することにより強度と導電率が上昇する。【０００６】
強度に寄与するＮｉ−Ｓｉ系金属間化合物の析出物は化学量論組成で一般に構成されており、例えば、特開２００１−２０７２２９号公報では合金中のＮｉとＳｉの質量比を金属間化合物であるＮｉ2Ｓｉの質量組成比（Ｎｉの原子量×２：Ｓｉの原子量×１）に近づけることにより、すなわちＮｉとＳｉの質量比をＮｉ／Ｓｉ＝３〜７とすることにより良好な電気伝導性が得られることが記載されている。【０００７】
また、特許第３５１０４６９号明細書ではＣｏはＮｉと同様にＳｉと化合物を形成し、機械的強度を向上させ、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系は時効処理させた場合に、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金より機械的強度、導電性共に僅かに良くなる旨が記載されている。そしてコスト的に許されるのであれば、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系やＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ系を選択してもよい旨が記載されている。
更に、特許第２５７２０４２号明細書では銅合金の性質に悪影響を及ぼすことのない、珪化物（シリサイド）形成元素及び不純物の例としてＣｏが挙げられており、そのような元素が存在する場合、それら元素はＮｉの同等量と置換して存在するべきである旨、及びそのような元素は有効量約１％以下存在させることができる旨の記載がある。【０００８】
しかしながら、上記文献にも記載あるようにＣｏはＮｉに比較して高価な元素であり、実用上不利な側面を有しているため、Ｃｏを添加元素としたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金に関して詳細に研究されたことはこれまで少なかった。そしてＣｏがＮｉと同様にＳｉと化合物を形成し、ＮｉをＣｏに置換することで機械的強度、導電性が僅かによくなるとされてきたが、合金特性が飛躍的に向上するとは考えられていなかった。【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２０７２２９号公報
【特許文献２】特許第３５１０４６９号明細書
【特許文献３】特許第２５７２０４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、高強度及び高導電性（又は熱伝導性）を両立させた、優れた特性を有する析出硬化型銅合金を提供することを課題とし、より詳細にはＣｏを添加することで導電性の低下をできるだけ抑えつつ強度を飛躍的に向上させた、電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、高度化する電子材料に使用される銅合金に対する要求レベルに対応すべく鋭意研究を行い、Ｃｏを含むＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金に着眼するに至った。その後、Ｃｏを含むＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金について検討を重ねた結果、Ｃｏを含むＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金の強度が、ある組成条件の下では従来説明されていたものより飛躍的に向上することを見出した。また、該組成条件を満たすＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は強度向上に伴う導電性の低下が小さく、曲げ性、応力緩和特性及び半田濡れ性においても良好な特性を示すことを見出した。【００１２】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、一側面において、Ｎｉ：約０．５〜約２．５質量％、Ｃｏ：約０．５〜約２．５質量％、及びＳｉ：約０．３０〜約１．２質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物から構成され、該合金組成中のＮｉとＣｏの合計質量のＳｉに対する質量濃度比（［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比）が約４≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦約５であり、該合金組成中のＮｉとＣｏの質量濃度比（Ｎｉ／Ｃｏ比）が約０．５≦Ｎｉ／Ｃｏ≦約２である電子材料用銅合金である。【００１３】
また、本発明は別の一側面において、更にＣｒを最大約０．５質量％まで含有する電子材料用銅合金である。【００１４】
また、本発明は更に別の一側面において、更にＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ及びＡｇよりなる群から選択される１種又は２種以上を合計で最大約２．０質量％まで含有する電子材料用銅合金である。【００１５】
また、本発明は更に別の一側面において、上記銅合金を用いた伸銅品である。【００１６】
また、本発明は更に別の一側面において、上記銅合金を用いた電子部品である。【００１７】
また、本発明は更に別の一側面において、
−  Ｎｉ：約０．５〜約２．５質量％、Ｃｏ：約０．５〜約２．５質量％、及びＳｉ：約０．３０〜約１．２質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物から構成され、ＮｉとＣｏの合計質量のＳｉに対する質量濃度比（［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比）が約４≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦約５であり、ＮｉとＣｏの質量濃度比（Ｎｉ／Ｃｏ比）が約０．５≦Ｎｉ／Ｃｏ≦約２であるインゴットを溶解鋳造する工程と、
−  熱間圧延工程と、
−  冷間圧延工程と、
−  約７００℃〜約１０００℃に加熱後、毎秒１０℃以上で冷却する溶体化処理工程と、
−  随意的な冷間圧延工程と、
−  約３５０℃〜約５５０℃で行なう時効処理工程と、
−  随意的な冷間圧延工程と、
をこの順に行なうことを含む電子材料用銅合金の製造方法である。【００１８】
本発明に係る製造方法の一実施形態では、前記インゴットは更にＣｒを最大約０．５質量％まで含有することができる。【００１９】
本発明に係る製造方法の別の一実施形態では、前記インゴットには更にＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ及びＡｇよりなる群から選択される１種又は２種以上を合計で最大約２．０質量％まで含有することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、導電性の低下をできるだけ抑えつつ強度を飛躍的に向上させ、かつ応力緩和特性及び半田濡れ性においても良好な特性を示す電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例と比較例についての強度（ＹＳ）と導電率（ＥＣ）の関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
Ｎｉ、Ｃｏ及びＳｉの添加量
Ｎｉ、Ｃｏ及びＳｉは、適当な熱処理を施すことにより金属間化合物を形成し、導電率を劣化させずに高強度化が図れる。以下、Ｎｉ、Ｃｏ及びＳｉの個々の添加量について説明する。
Ｎｉ及びＣｏについてはＮｉ：約０．５〜約２．５質量％、Ｃｏ：約０．５〜約２．５質量％とすることが目標とする強度と導電率を満たすために必要であり、好ましくはＮｉ：約１．０〜約２．０質量％、Ｃｏ：約１．０〜約２．０質量％、より好ましくはＮｉ：約１．２〜約１．８質量％、Ｃｏ：約１．２〜約１．８質量％である。しかし夫々Ｎｉ：約０．５質量％、Ｃｏ：約０．５質量％未満だと所望の強度を得られず、逆に約Ｎｉ：２．５質量％、約Ｃｏ：２．５質量％を超えると高強度化は図れるが導電率が著しく低下し、更には熱間加工性が低下するので好ましくない。
Ｓｉについては約０．３０〜約１．２質量％とすることが目標とする強度と導電率を満たすために必要であり、好ましくは約０．５〜約０．８質量％である。しかし約０．３％未満では所望の強度が得られず、約１．２質量％を超えると高強度化は図れるが導電率が著しく低下し、更には熱間加工性が低下するので好ましくない。【００２３】
[Ｎｉ＋Ｃｏ]／Ｓｉ比
本発明では、更に合金組成中のＮｉとＣｏの総量のＳｉに対する質量濃度比（[Ｎｉ＋Ｃｏ]／Ｓｉ比）を規定した。
本発明ではＮｉ／Ｓｉ比を従来報告されている規定範囲約３≦Ｎｉ／Ｓｉ≦約７よりも低い数値範囲とすることにより、すなわち高Ｓｉ濃度に制御することにより、共に添加するＮｉ及びＣｏのシリサイド形成にＳｉが寄与し、また析出に寄与しない過剰Ｎｉ及びＣｏの固溶による導電率の低下を軽減できる。しかし、質量濃度比が［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ＜約４の場合では、今度はＳｉの比率が高過ぎるため固溶Ｓｉにより導電率が低下するだけでなく、焼鈍工程において材料表層にＳｉＯ2の酸化皮膜を形成するため半田付け性が劣化する。また、強化に寄与しないＮｉ−Ｃｏ−Ｓｉ系析出粒子が粗大化しやすく、曲げ加工時の割れ発生の起点やめっき不良部となりやすい。一方Ｓｉに対するＮｉ及びＣｏの割合を高くしていき、［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ＞約５となるとシリサイド形成に必要なＳｉが不足して高い強度が得られない。
よって本発明では、合金組成中の［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比を約４≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦約５の範囲に制御する。
［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比は好ましくは約４．２≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦約４．７である。【００２４】
Ｎｉ／Ｃｏ比
本発明では、更に合金組成中のＮｉとＣｏの質量濃度比（Ｎｉ／Ｃｏ比）を規定した。理論によって本発明が限定されることを意図するものではないが、Ｎｉ及びＣｏは共にＳｉとの化合物生成に寄与するのみならず、相互に関係しあって合金特性を改善するものと考えられる。Ｎｉ／Ｃｏ比を約０．５≦Ｎｉ／Ｃｏ≦約２の範囲とすることにより、強度の向上が顕著に見られる。好ましくは約０．８≦Ｎｉ／Ｃｏ≦約１．３である。しかし、質量濃度比が約Ｎｉ／Ｃｏ＜約０．５の場合では、高強度が得られるものの導電率が低下する。また、溶解鋳造時の凝固偏析の原因にもなる。一方Ｎｉ／Ｃｏ＞約２の場合では、Ｎｉ濃度が高すぎるため導電率が低下し、好ましくない。【００２５】
Ｃｒの添加量
本発明では上記のＣｏを含むＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金にＣｒを最大で約０．５質量％、好ましくは約０．０９〜約０．５質量％、より好ましくは約０．１〜約０．３質量％添加してもよい。Ｃｒは適当な熱処理を施すことにより銅母相中でＣｒ単独またはＳｉとの化合物として析出し、強度を損なわずに導電率の上昇を図ることができる。ただし、約０．０９質量％未満ではその効果が小さく、約０．５質量％を超えると強化に寄与しない粗大な介在物となり、加工性及びめっき性が損なわれるため好ましくない。【００２６】
その他の添加元素
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ及びＡｇは所定量を添加することで様々な効果を示すが、相互に補完し、強度、導電率だけでなく曲げ加工性、めっき性や鋳塊組織の微細化による熱間加工性の改善のような製造性をも改善する効果もあるので上記のＣｏを含むＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金にこれらの１種又は２種以上を求められる特性に応じて適宜添加することができる。そのような場合、その総量は最大で約２．０質量％、好ましくは約０．００１〜２．０質量％、より好ましくは約０．０１〜１.０質量％である。逆にこれらの元素の総量が約０．００１質量％未満だと所望の効果が得られず、約２．０質量％を超えると導電率の低下や製造性の劣化が顕著になり好ましくない。【００２７】
次に本発明の銅合金に関しては、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金の慣例の製造方法により製造可能であり、当業者であれば組成や求められる特性に応じて最適な製法を選択することができるため特別の説明を要しないと考えられるが、以下に例示目的のための一般的な製造方法を説明する。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金の一般的な製造プロセスでは、まず大気溶解炉を用い、電気銅、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｏ等の原料を溶解し、所望の組成の溶湯を得る。そして、この溶湯をインゴットに鋳造する。その後、熱間圧延を行い、冷間圧延と熱処理を繰り返して、所望の厚み及び特性を有する条や箔に仕上げる。熱処理には溶体化処理と時効処理がある。溶体化処理では、約７００〜約１０００℃の高温で加熱して、Ｎｉ−Ｓｉ系化合物やＣｏ−Ｓｉ系化合物をＣｕ母地中に固溶させ、同時にＣｕ母地を再結晶させる。溶体化処理を、熱間圧延で兼ねることもある。時効処理では、約３５０〜約５５０℃の温度範囲で１ｈ以上加熱し、溶体化処理で固溶させたＮｉ及びＳｉの化合物とＣｏ及びＳｉの化合物を微細粒子として析出させる。この時効処理で強度と導電率が上昇する。より高い強度を得るために、時効前及び／又は時効後に冷間圧延を行なうことがある。また、時効後に冷間圧延を行なう場合には、冷間圧延後に歪取焼鈍（低温焼鈍）を行なうことがある。【００２８】
但し、前記溶体化処理において加熱後の冷却速度を意識的に高くすると、本発明に係るＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金の強度向上効果は更に発揮されることを本発明者は見出した。具体的には、冷却速度を毎秒約１０℃以上、好ましくは約１５℃以上、より好ましくは毎秒約２０℃以上として約４００℃〜室温まで冷却するのが効果的である。但し、冷却速度をあまりに高くすると、逆に強度上昇の効果が十分に得られなくなるため、好ましくは毎秒約３０℃以下、より好ましくは毎秒約２５℃以下である。冷却速度の調整は、当業者に知られた公知の方法で行なうことができる。一般的に単位時間当たりの水量が減少すると冷却速度の低下を招くので、例えば、水冷ノズルの増設または単位時間当たりにおける水量を増加することによって冷却速度の上昇を達成することができる。ここで、“冷却速度”とは溶体化温度(７００℃〜１０００℃)から４００℃までの冷却時間を計測し、“(溶体化温度−４００)（℃）／冷却時間（秒）”によって算出した値（℃／秒）をいう。【００２９】
従って、本発明に係る銅合金の製造方法の好適な一実施形態では、
−  Ｎｉ：約０．５〜約２．５質量％、Ｃｏ：約０．５〜約２．５質量％、及びＳｉ：約０．３０〜約１．２質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物から構成され、ＮｉとＣｏの合計質量のＳｉに対する質量濃度比（［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比）が約４≦［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ≦約５であり、ＮｉとＣｏの質量濃度比（Ｎｉ／Ｃｏ比）が約０．５≦Ｎｉ／Ｃｏ≦約２であるインゴットを溶解鋳造する工程と、
−  熱間圧延工程と、
−  冷間圧延工程と、
−  約７００℃〜約１０００℃に加熱後、毎秒１０℃以上で冷却する溶体化処理工程と、
−  随意的な冷間圧延工程と、
−  約３５０℃〜約５５０℃で行なう時効処理工程と、
−  随意的な冷間圧延工程と、
をこの順に行なうことを含む。【００３０】
また、本発明に係る製造方法の一実施形態では、前記インゴットは更にＣｒを最大約０．５質量％まで含有することができる。【００３１】
本発明に係る製造方法の別の一実施形態では、前記インゴットには更にＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ及びＡｇよりなる群から選択される１種又は２種以上を合計で最大約２．０質量％まで含有することができる。【００３２】
なお、当業者であれば、上記各工程の合間に適宜、表面の酸化スケール除去のための研削、研磨、ショットブラスト酸洗等の工程を行なうことができることは理解できるだろう。【００３３】
本発明によるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金は特定の実施形態において、０．２％耐力が８００ＭＰａ以上でかつ導電率が４５％ＩＡＣＳ以上とすることができ、更には０．２％耐力が８４０ＭＰａ以上でかつ導電率が４５％ＩＡＣＳ以上とすることができ、更には０．２％耐力が８５０ＭＰａ以上でかつ導電率が４５％ＩＡＣＳ以上とすることもできる。【００３４】
本発明のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は種々の伸銅品、例えば板、条、管、棒及び線に加工することができ、更に、本発明によるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金は、高い強度及び高い電気伝導性（又は熱伝導性）を両立させることが要求されるリードフレーム、コネクタ、ピン、端子、リレー、スイッチ、二次電池用箔材等の電子部品等に使用することができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明の具体例を示すが、これら実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。【００３６】
本発明の実施例に用いる銅合金は、表１に示すようにＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ及びＳｉの含有量をいくつか変化させた銅合金に適宜Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、ＴｉおよびＦｅを添加した組成を有する。また、比較例に用いる銅合金は、それぞれ本発明の範囲外のパラメータをもつＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金である。【００３７】
表１に記載の各種成分組成の銅合金を、高周波溶解炉で１１００℃以上で溶製し、厚さ２５ｍｍのインゴットに鋳造した。次いで、このインゴットを９００℃以上で加熱後、板厚１０ｍｍまで熱間圧延し、速やかに冷却を行った。表面のスケール除去のため厚さ９ｍｍまで面削を施した後、冷間圧延により厚さ０．３ｍｍの板とした。次にＮｉおよびＣｏの添加量に応じて９５０℃で溶体化処理を５〜３６００秒行い、これを直ちに冷却速度：約１０℃／秒として１００℃以下にした。その後０．１５ｍｍまで冷間圧延して、最後に添加量に応じて５００℃で各１〜２４時間かけて不活性雰囲気中で時効処理を施して、試料を製造した。【００３８】
このようにして得られた各合金につき強度及び導電率の特性評価を行った。強度については圧延平行方向での引っ張り試験を行って０．２％耐力（ＹＳ）を測定し、導電率（ＥＣ；％ＩＡＣＳ）についてはＷブリッジによる体積抵抗率測定により求めた。
曲げ加工性の評価は、Ｗ字型の金型を用いて試料板厚と曲げ半径の比が１となる条件で９０°曲げ加工を行なった。評価は曲げ加工部表面を光学顕微鏡で観察し、クラックが観察されない場合を実用上問題ないと判断して○とし、クラックが認められた場合を×とした。
応力緩和特性は、ＥＭＡＳ−３００３に準拠して行なった。１５０℃の大気中で、０．２％耐力の８０％に相当する曲げ応力を負荷し、１０００時間後の応力緩和率を評価した。応力緩和特性の良比は、緩和率２０％を目安とし、これより低い場合を良好とした。表面特性は半田付け性により評価を行った。半田付け性の評価はメニスコグラフ法で行い、２３５±３℃の６０％Ｓｎ−Ｐｂ浴に深さ２ｍｍで１０秒間浸漬し、半田が完全に濡れるまでの時間、半田濡れ時間を測定した。なお半田付け性評価前の前処理は、アセトン脱脂後、酸洗として１０ｖｏｌ％硫酸水溶液に１０秒間浸漬し、水洗・乾燥後、２５％ロジン−エタノール溶液中に試験片を５秒間浸漬させフラックスを塗布した。半田濡れ時間の良否の目安は２秒以下を良好とした。【００３９】
【表１】
0005475230.tif 000002
【００４０】
特性評価の結果について表１を参照しながら述べる。
Ｃｏを含まない比較例１と比べて、本発明の実施例１〜１６は、飛躍的な強度の向上が見られ、導電率も向上していることがわかる。更に曲げ加工性、応力緩和特性及び半田付け性も良好であることがわかる。そしてＣｒを添加した実施例１０以降は導電率の向上が見られ、更にＭｇやＳｎ等を添加した実施例１９以降は強度の向上も付加されていることが理解できる。
比較例１はＣｏを含まない例である。強度、導電率共に本発明に比べて劣っているのがわかる。更に、固溶Ｓｉ濃度が高く、酸化皮膜ができて半田付け性が劣化した。
比較例２はＮｉ及びＣｏの個々の濃度が不足している例である。そのため、本発明のような強度の顕著な向上が見られなかった。
比較例３は、Ｎｉが不足した例である。導電率の向上は見られたが強度の向上が見られなかった。
比較例４は、比較例１とは対照的にＮｉを含まない例である。導電率の向上を図るべくＣｒも添加した。導電率は確かに向上したが、Ｎｉを含まないため強度の向上が見られなかった。また、晶出物が粗大となり、応力緩和率が低下した。
比較例５もＮｉを含まないが、比較例４に比べてＣｏの添加量を高く２．６質量％とした例である。強度及び導電率がＣｏを含まない比較例１よりも向上したが本発明のような強度の向上は見られない。また、晶出物が粗大となり、応力緩和率が極端に低下した。
比較例６は、Ｎｉ／Ｃｏ比が大きすぎる例である。強度の向上は見られたが導電率が不足し、本発明のような強度と導電率の両立を達成できていない。
比較例７もＮｉ／Ｃｏ比が大きすぎる例である。比較例６よりもＮｉ／Ｃｏ比を本発明の規定範囲に近づけたが導電率が不足し、やはり本発明のような強度と導電率の両立は達成できていない。
比較例８もＮｉ／Ｃｏ比が大きすぎる例である。比較例７よりも更にＮｉ／Ｃｏ比を本発明の規定範囲に近づけ、臨界条件にかなり近づけたが、規定範囲よりも若干大きいため本発明のような強度と導電率の両立は達成できていない。
比較例９もＮｉ／Ｃｏ比が大きすぎる例である。Ｃｒを加えることで、導電率不足を補おうとしたが、導電率の向上が図れないどころか逆に低下した。Ｎｉ／Ｃｏ比が大きすぎるとＣｒの効果が充分に発揮されないことを示唆している。更に、半田濡れ性も極端に低下した。
比較例１０は、Ｎｉ／Ｃｏ比が小さすぎる例である。Ｃｒの寄与もあり、Ｎｉ／Ｃｏ比が高すぎる場合よりも導電率は改善したが、逆に強度が不足した。晶出物が粗大となり、曲げ性も悪くなった。応力緩和率も低下した。
比較例１１もＮｉ／Ｃｏ比が小さすぎる例である。比較例１０よりもＮｉ／Ｃｏ比を本発明の規定範囲に近づけた。強度の向上は見られたが導電率が不足し、本発明のような強度と導電率の両立を達成できていない。更に、晶出物が粗大となり、曲げ性も悪くなった。応力緩和率も低下した。
比較例１２もＮｉ／Ｃｏ比が小さすぎる例である。比較例１１に比べてＣｏ濃度を高くして、Ｃｏによる強度や導電率への向上効果を期待した。しかし、強度は比較例１１と同程度しか得られず、導電率は比較例１１に比べて低下してしまった。更に、晶出物が粗大であり、曲げ性及び応力緩和率も悪いままであった。
比較例１３は［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比が小さすぎる例である。強度の向上は見られたがＣｒを含有しているにも拘わらず導電率の向上があまり見られず、本発明のような強度と導電率の両立を達成できていない。また、半田濡れ性も悪かった。
比較例１４も［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比が小さすぎる例である。Ｓｉ濃度が比較例１３に比べて高く、熱間圧延時に割れを生じ、特性評価ができなかった。
比較例１５は［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比が大きすぎる例である。Ｃｒが含有していることも手伝って導電率の向上は見られたが強度の向上が少なく、本発明のような強度と導電率の両立は達成できていない。
比較例１６も［Ｎｉ＋Ｃｏ］／Ｓｉ比が大きすぎる例である。比較例１５よりもＮｉ濃度を高くした。比較例１５に比べて強度は向上したが、やはり本発明のような強度と導電率の両立は達成できていない。
比較例１７は実施例５においてＣｒ濃度を過剰に加えた例である。Ｃｒが多すぎたため強度及び導電率が低下し、実施例５のような強度と導電率の両立を達成できなくなった。また、粗大晶出物の残留により、曲げ加工性、半田濡れ性、応力緩和率がともに劣化した。
比較例１８は実施例５と同様のＮｉ、Ｃｏ及びＳｉ組成を有するが、他の添加元素が多すぎる例である。導電率が低下し、実施例５のような強度と導電率の両立を達成できなくなった。【００４１】
図１に、実施例（１〜２４）及び曲げ加工性、応力緩和特性及び半田濡れ性が良好であった比較例（２、３、６、７、８、１５、１６、１７）並びにＣｏを含まない比較例１についての強度（ＹＳ）と導電率（ＥＣ）の関係を示した。本発明によるＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金が強度と導電率を高い次元で両立できていることが視覚的に理解できる。【００４２】
冷却速度が強度に与える影響の検討
次に、溶体化処理時の冷却速度が銅合金の強度及び導電率に与える影響を調査した。試験は、先の実施例１〜１８（８及び１７を除く）に係る銅合金の製造過程において、溶体化処理時の冷却速度を約５℃／秒又は約２０℃／秒に変え、それ以外は同一条件とした場合に、それぞれ得られる銅合金の強度及び導電率の変化を調べることで行った。結果を表２に示す。冷却速度を高くする方が強度の向上を図ることができることが理解できる。【００４３】
【表２】
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【００４４】
これまでの説明によって、本発明が属する分野の当業者であれば、本発明の本質的な特徴の意図から逸脱することなく多くの改変及びその他の実施形態が思い浮かぶであろう。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、そのような改変及びその他の実施形態は添付の請求の範囲に含まれることが意図されていることが理解される。
【図１】
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