(57)【要約】【課題】高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を提供すること。【解決手段】Ｆｅを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有し、さらにＦｅの質量％に対し１／６〜１倍の質量％のＰを含有し、残部が銅、０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなり、Ｘ線回折法により求めた（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向に生じる残留応力が２７０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０１〜０．５質量％のＦｅを含有し、さらにＦｅの質量％濃度に対し１／６倍〜１倍の質量％のＰを含有し、残部が銅、０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなり、Ｘ線回折法により求めた（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向に生じる残留応力が２７０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。
【請求項２】
０．０１〜０．５質量％のＦｅを含有し、さらにＦｅの質量％濃度に対し１／６倍〜１倍の質量％のＰを含有し、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉの少なくとも１種を合計で１．０質量％以下含有し、残部が銅、０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなり、Ｘ線回折法により求めた（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向に生じる残留応力が２７０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。
【請求項３】
圧延方向と直交する断面の組織より求めた幅方向の平均結晶粒径Ｂが５０μｍ以下である請求項１〜２の何れか１項に記載の銅合金。
【請求項４】
引張強さが３５０ＭＰａ以上であり、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であり、１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率が５０％以下である請求項１〜３の何れか１項に記載の銅合金。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の銅合金を用いた高電流用コネクタ端子材。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載の銅合金を用いた放熱用電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電率及び応力緩和特性に優れる銅合金に関し、端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム、放熱板などの電子部品用途、特に、電気自動車やハイブリッド自動車などで用いられる高電流用コネクタや端子の用途、又はスマートフォンやタブレットＰＣで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に好適な銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や電機・電子機器等には、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電気又は熱を伝えるための部品が組み込まれており、これら部品には銅合金が用いられている。ここで、電気伝導性と熱伝導性は比例関係にある。
近年、電子部品の小型化に伴い、通電部における銅合金の断面積が小さくなる傾向にある。断面積が小さくなると、通電した際の銅合金からの発熱が増大する。また、伸長著しい電気自動車やハイブリッド電気自動車で用いられる電子部品には、バッテリー部のコネクタ等、著しく高い電流が流されるものがあり、通電時の銅合金の発熱が問題になっている。
【０００３】
コネクタ等の電子部品の電気接点では、銅合金板にたわみが与えられ、このたわみで発生する応力により、接点での接触力を得ている。たわみを与えた銅合金を高温下で長時間保持すると、応力緩和現象により、応力すなわち接触力が低下し、接触電気抵抗の増大を招く。
そこで、前記発熱の問題に対処するため、銅合金には、発熱量が減ずるよう導電性により優れることが求められ、さらに発熱しても接触力が低下しないよう応力緩和特性により優れることも求められている。
【０００４】
一方、例えばスマートフォンやタブレットＰＣの液晶には液晶フレームと呼ばれる放熱部品が用いられている。このような放熱用途の銅合金板においても、応力緩和特性を高めると、外力による放熱板のクリープ変形が抑制され、放熱板周りに配置される液晶部品、ＩＣチップ等に対する保護性が改善される、等の効果を期待できる。このため、放熱用途の銅合金板においても、応力緩和特性に優れることが望まれている。
【０００５】
比較的高い導電率と強度を有し、安価に製造できる銅合金としてＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金が知られており、例えばＪＩＳ合金番号Ｃ１９２１（Ｃｕ−０．１質量％Ｆｅ−０．０３質量％Ｐ）、Ｃ１９４０（Ｃｕ−２．４質量％Ｆｅ−０．１質量％Ｐ−０．１質量％Ｚｎ）等が実用に供されている。また。Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の改良技術が、例えば特許文献１〜５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０９９９７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９５０１号公報
【特許文献３】特開２００５−２０６８９１号公報
【特許文献４】特開２００６−０８３４６５号公報
【特許文献５】特開２００７−０３１７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
銅合金の応力緩和特性は、特定の合金元素を添加することにより改善できる。応力緩和改善効果が顕著な元素として、例えばＺｒ、Ｔｉ等があげられる。ところが、これら元素は極めて活性であるため、インゴット溶製時にその一部が酸化する。この酸化物がインゴットに巻き込まれると、製品表面に傷が発生したり、圧延中の材料が切れたりする。そのために、Ｚｒ、Ｔｉ等の添加による応力緩和特性の改善は、一般的に、銅合金の製造コストの著しい上昇を招く。
【０００８】
したがって、Ｚｒ、Ｔｉ等の添加に頼らず、製造プロセスの調整により、銅合金の応力緩和特性を改善することが、工業的に求められていた。
【０００９】
そこで、本発明は、Ｚｒ、Ｔｉ等の添加を行うことなく高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を提供することを目的とし、具体的には、安価で導電性と強度に優れるＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の応力緩和特性を改善することを課題とする。さらには、本発明は、該銅合金板の製造方法、及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、銅に一定割合のＦｅおよびＰを添加し、表面の残留応力を所定の範囲となるよう調整することにより、安価で、高強度および高導電性を有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金の応力緩和特性が向上することを見出した。
【００１１】
そこで、本発明は以下のとおりである。
（１）０．０１〜０．５質量％のＦｅを含有し、さらにＦｅの質量％濃度に対し１／６倍〜１倍の質量％のＰを含有し、残部が銅、０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなり、Ｘ線回折法により求めた（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向に生じる残留応力が２７０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。
（２）０．０１〜０．５質量％のＦｅを含有し、さらにＦｅの質量％濃度に対し１／６倍〜１倍の質量％のＰを含有し、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉの少なくとも１種を合計で１．０質量％以下含有し、残部が銅、０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなり、Ｘ線回折法により求めた（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向に生じる残留応力が２７０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。
（３）圧延方向と直交する断面の組織より求めた幅方向の平均結晶粒径Ｂが５０μｍ以下である（１）〜（２）の何れかに記載の銅合金。
（４）引張強さが３５０ＭＰａ以上であり、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であり、１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率が５０％以下である（１）〜（３）の何れかに記載の銅合金。
（５）（１）〜（４）の何れかに記載の銅合金を用いた高電流用コネクタ端子材。
（６）（１）〜（４）の何れかに記載の銅合金を用いた放熱用電子部品。
（７）銅合金のインゴットから、熱間圧延、冷間圧延、及び焼鈍の処理を含む方法によって、銅合金板材を製造する方法であって、
銅合金が、０．０１〜０．５質量％のＦｅを含有し、さらにＦｅの質量％濃度に対し１／６倍〜１倍の質量％のＰを含有し、残部が銅、０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなる銅合金であり、
最終の冷間圧延の工程が設けられており、
最終の冷間圧延の工程の前に、最終の再結晶焼鈍の工程が設けられ、
最終の冷間圧延の工程の後に、歪取り焼鈍の工程が設けられ、
最終の再結晶焼鈍の工程が、最終の再結晶焼鈍によって銅合金板の平均結晶粒径を５０μｍ以下とする工程であり、
最終の冷間圧延の工程が、大径ロールによる圧延の処理と、その後に行われる小径ロールによる１回以上の圧延の処理によって行われ、最終冷間圧延の加工度を２５％以上とする工程であり、
歪取り焼鈍の工程が、最終冷間圧延後の銅合金板に対して２００〜８００℃で５秒〜３時間、歪取焼鈍を行って、銅合金板の残留応力を２７０ＭＰａ以下とする工程である、製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を提供することが可能である。また、このような銅合金は、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の素材として好適に使用することができ、特に、電気自動車やハイブリッド自動車などで用いられる高電流用コネクタや端子の用途、又はスマートフォンやタブレットＰＣで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】残留応力の測定原理を示す図である。
【図２】応力緩和率の測定原理を説明する図である。
【図３】応力緩和率の測定原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について説明する。
＜合金成分＞
本発明の銅合金の好適な一実施形態は、Ｆｅを０．０１質量％以上０．５質量％以下、Ｐを０．０１質量％以上０．３質量％以下含有し、残部は銅と０．０１質量％以下の酸素及び不可避的不純物からなる。本発明の銅合金の成分には、Ｚｒ、Ｔｉが添加されていない。
【００１５】
Ｆｅ添加量が少なすぎると所望の引張強さおよび応力緩和率が得られない傾向にあり、一方で多すぎると後述する高導電性の実現が難しくなる。このような観点から、銅に添加されるＦｅは、０．０１質量％以上、０．５質量％以下とする。また、酸素が０．０１％を超えるとＦｅが酸化物として析出し、Ｆｅによる引張強さおよび応力緩和の改善効果が阻害されるので、酸素は０．０１質量％以下とする。
【００１６】
好適な実施の態様において、Ｆｅは、０．０１〜０．５質量％の範囲、好ましくは０．０５〜０．４質量％の範囲、さらに好ましくは０．０５〜０．３質量％の範囲とすることができる。
【００１７】
本発明の銅合金には、Ｆｅに加えてＰを添加する。Ｐには合金の製造プロセスにおいて、溶湯を脱酸する効果がある。また、Ｆｅと化合物を形成することにより、合金の導電率や強度を高める効果がある。
【００１８】
Ｆｅの質量％濃度（％Ｆｅ）とＰの質量％濃度（％Ｐ）との比（％Ｆｅ／％Ｐ）は、０．７〜７の範囲、好ましくは１〜６の範囲、さらに好ましくは２〜５の範囲に調整する。％Ｆｅ／％Ｐをこのように調整することで、より高い導電率が得られる。Ｐの含有は、上記％Ｆｅ／％Ｐとしたうえで、好ましくは０．０１〜０．３質量％の範囲、さらに好ましくは０．０３〜０．３質量％の範囲とすることができる。
【００１９】
本発明の他の実施形態である銅合金は、Ｆｅ、Ｐの他にさらにＡｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉの少なくとも１種以上を、それぞれの合計で１．０質量％以下となるように添加したものである。Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉはいずれも強度向上に寄与する。さらに、ＳｎはＺｒやＴｉほどではないが、応力緩和特性を改善する効果もあり、ＺｎはＳｎめっきの耐熱性剥離性を改善する。ただし、いずれの元素も添加量が多過ぎると導電率が低下したり、製造性が悪化したりするのでこれらの添加量は総量で１．０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下に制限される。また、添加による効果を得るためには、添加量を総量で０．００１質量％以上にすることが好ましい。
【００２０】
＜特性＞
好適な実施の態様において、本発明の銅合金は、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品用途、特に、電気自動車やハイブリッド自動車などで用いられる高電流用コネクタや端子などの用途、又はスマートフォンやタブレットＰＣで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に好適に使用することができるよう、高強度および高導電性を有する。
【００２１】
好適な実施の態様において、これらの高強度及び高伝導性について、具体的には、引張り強さを３５０ＭＰａ以上、好ましくは４００ＭＰａ以上、導電率を６５％ＩＡＣＳ以上、好ましくは６９％ＩＡＣＳ以上、さらに好ましくは７０％ＩＡＣＳ以上、さらに好ましくは７１％ＩＡＣＳ以上に調整されるこれらの値には、上限の制約は特段にはないが、例えば１０００ＭＰａ以下とすることができ、例えば１００％ＩＡＣＳ未満とすることができる。引張強さが３５０ＭＰａ未満であると、例えばコネクタとして使用した際に接点部の接圧が低いため、接触電気抵抗が高くなり導通不良を招く可能性がある。また、導電率が６５％ＩＡＣＳ未満であると通電時の発熱量が大きくなり、例えばコネクタとして使用した際に応力緩和により接圧が低下してしまう可能性がある。
【００２２】
好適な実施の態様において、応力緩和特性については、１５０℃で１０００時間保持した時の応力緩和率を５０％以下、好ましくは４７％以下、より好ましくは４６％以下、より好ましくは４５％以下、より好ましくは４１％以下に低減したものとすることができる。この値には、下限の制約は特段にないが、例えば０．１％以上、例えば１％以上とすることができる。通常のＣｕ−Ｆｅ−Ｐの該応力緩和特性は７０〜８０％程度であり、これを５０％以下にすることで、コネクタに加工した後に大電流を通電しても接触力低下に伴う接触電気抵抗の増加が生じ難くなり、また、放熱板に加工した後に熱と外力が同時に加わってもクリープ変形が生じ難くなる。
【００２３】
＜残留応力＞
好適な実施の態様において、製品表面の残留応力を２７０ＭＰａ以下、好ましくは２６５ＭＰａ以下、さらに好ましくは２４０ＭＰａ以下、さらに好ましくは２２０ＭＰａ以下、さらに好ましくは１６０ＭＰａ以下に調整することで、前記応力緩和率が５０％以下になる。残留応力が２７０ＭＰａを超えると所望の応力緩和特性が得られない。この値には、下限の制約は特段にないが、例えば０．１ＭＰａ以上、例えば１ＭＰａ以上とすることができる。ここで、本発明の残留応力は、Ｘ線回折法を用い、Ｘ線入射角度に対する（１１３）面間隔の変化を測定することにより求めるものである。測定方向としては、（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向を測定し、この方向に生じている残留応力値を求めた。他の結晶面や方向に対しても残留応力値を測定することは可能であるが、当該条件で測定した場合に、測定のばらつきが最も小さく、残留応力値と応力緩和との間に最も良好な相関が得られた。なお、銅合金板の残留応力は、板の片側表面をエッチングしたときの板の反り量からの算出されることが多いが（須藤一：残留応力とゆがみ、内田老鶴圃社、（１９８８）、ｐ．４６．）、このエッチング法で求めた残留応力値には応力緩和との相関が認められなかった。
【００２４】
＜結晶粒形態＞
銅合金の圧延方向と直交する断面（以下、圧延直角断面）において、厚み方向の平均結晶粒径をＡ、幅方向（圧延方向と厚み方向のそれぞれに対し直交する方向）の平均結晶粒径をＢとしたとき、本発明では、ＡとＢの平均値を、最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径とし、Ｂの値を、歪取焼鈍後（製品）の平均結晶粒径とした。そして、好適な実施の態様において、最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径、及び歪取焼鈍後の平均結晶粒径Ｂの上限はいずれも５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３５μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以下とすることができる。この値には、下限の制約は特段になく、再結晶化させない部分では明確な結晶粒が観察されないものとでき、再結晶化させた部分については、例えば０．１μｍ以上、例えば１μｍ以上とすることができる。最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径、及び製品の平均結晶粒径Ｂが５０μｍを超えると引張強さが３５０ＭＰａ未満になることがある。
【００２５】
＜厚み＞
製品の厚みは０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。厚みが小さすぎると、通電部断面積が小さくなることで通電時の発熱が増加するため、大電流を流す電子部品の素材として不適であり、また、僅かな外力で変形するようになるため、放熱板等の素材としても不適である。一方で、厚みが大きすぎると、曲げ加工性が困難になる。このような観点から、より好ましい厚みは０．２〜１．５ｍｍである。厚みが上記範囲となることにより、製品の通電時の発熱を抑えつつ、曲げ加工性を良好なものとすることができる。
【００２６】
＜製造方法＞
純銅原料として電気銅等を溶解し、カーボン脱酸等により酸素濃度を調整した後、Ｆｅ、Ｐおよび必要に応じ他の合金元素を添加し、厚み３０〜３００ｍｍ程度のインゴットに鋳造する。このインゴットを熱間圧延により厚み３〜３０ｍｍ程度の板とした後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げ、最後に歪取り焼鈍を施す。最終冷間圧延後の残留応力値は２７０ＭＰａを超えるが、その後の歪取焼鈍により減少する。
【００２７】
再結晶焼鈍では、圧延組織の一部または全てを再結晶化させる。また、適当な条件で焼鈍することにより、ＦｅまたはＦｅとＰとの化合物が析出し、合金の導電率が上昇する。最終冷間圧延前の再結晶焼鈍によって、銅合金板の最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径、及び歪取焼鈍後（製品）の圧延直角断面の幅方向の平均結晶粒径Ｂを５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下に調整する。平均結晶粒径が大きすぎると、引張強さを３５０ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。
【００２８】
最終冷間圧延前の再結晶焼鈍には、バッチ炉を用いてもよいし、連続焼鈍炉を使用しても良い。バッチ炉では２５０〜７５０℃の炉内温度において３０分から３０時間の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、また、連続焼鈍炉では４５０〜８００℃の炉内温度において５秒から１５分の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径、及び歪取焼鈍後（製品）の圧延直角断面の幅方向の平均結晶粒径Ｂを５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下に調整できる。
【００２９】
最終冷間圧延は、一対の圧延ロール間に材料を繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げていく。最終冷間圧延の加工度は２５％以上とする。ここで加工度ｒ（％）は、
ｒ＝（ｔｏ−ｔ）／ｔｏ×１００（ｔｏ：圧延前の板厚、ｔ：圧延後の板厚）  
で与えられる。加工度が２５％未満であると引張強さが３５０ＭＰａ間圧延の加工度は２５％以上とする。加工度が小さ過ぎると、引張強さを３５０ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。好適な実施の態様において、最終冷間圧延の加工度は、２５％以上１００％未満の範囲、好ましくは４５％以上１００％未満の範囲、さらに好ましくは８０％以上１００％未満の範囲とすることができる。
【００３０】
また、最終冷間圧延では圧延ロールの径と、通板回数とを調整することにより、銅合金の残留応力を調整することができる。一般的に使用されている大径ロールを用いて圧延した場合、表面部に引張応力、厚み方向中央部に圧縮応力が残留する。一方、小径ロールを用いて低い加工度で圧延した場合、表面部に圧縮応力、厚み方向中央部に引張応力が残留する。よって、大径ロールで圧延した後に小径ロールで軽圧下圧延を数回行えば、それまでの圧延で表面に蓄積した引張残留応力がキャンセルされ、銅合金の残留応力は減少する。好適な実施の態様において、大径ロールでの圧延後の小径ロールでの圧延の回数は、例えば１〜２０回、例えば１〜１０回、例えば１〜６回、例えば２〜６回とすることができる。大径ロール及び小径ロールは、目的とする製品に応じて、当業者が適宜選択できるものであるが、好適な実施の態様において、例えば大径ロールとして直径９０ｍｍ〜５００ｍｍのロールを使用することができ、例えば小径ロールとして直径１０〜９０ｍｍのロールを使用することができ、例えば大径ロールとして小径ロールの直径の２〜１０倍の直径のロールを使用することができ、例えば小径ロールとして製品板圧の１０〜２０００倍の直径のロールを使用することができる。
【００３１】
歪取焼鈍処理は、残留応力を上述した範囲に調整するために行う。歪取焼鈍処理を行うことで、得られる銅合金板の残留応力が２７０ＭＰａ以下となり、応力緩和率が５０％以下となる。具体的には、最終冷間圧延後の銅合金板に対して２００〜８００℃、好ましくは２２０〜７５０℃、さらに好ましくは２５０〜６５０℃で、５秒〜３時間の範囲、好ましくは３０秒〜３時間の範囲、さらに好ましくは１分〜２時間の範囲で歪取焼鈍を行う。ここで、炉内温度が２００℃未満、あるいは焼鈍時間が５秒未満であると得られる銅合金の残留応力が減少せず、十分な応力緩和特性が得られない傾向がある。また、炉内温度が８００℃を超える、あるいは焼鈍時間が３時間を超えると得られる銅合金の強度が大きく低下する傾向がある。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の様態を実施例により説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
カーボン脱酸により酸素濃度を０．０１質量％以下とした溶銅にＦｅ、Ｐ成分および必要に応じてＡｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉの成分を表１に示した量となるように添加した後、厚み１００ｍｍのインゴットに鋳造した。このインゴットを９５０℃で３時間加熱し、厚みが２０ｍｍとなるように熱間圧延を行い、表面の酸化スケールをグラインダーで研削、除去した。その後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し、表２に示した加工度で最終冷間圧延を行った。最後に、表２に示した条件で歪取り焼鈍を行った。
【００３３】
最終冷間圧延前の焼鈍（最終再結晶焼鈍）は、焼鈍時の厚みが２ｍｍを超える場合はバッチ炉を、厚みが２ｍｍ以下の場合は連続焼鈍炉を用いて行った。バッチ炉の場合は加熱時間を５時間とし炉内温度を２５０〜７５０℃の範囲で調整し、焼鈍後の結晶粒径を変化させた。連続焼鈍炉の場合は炉内温度を７００℃とし加熱時間を５秒から１５分の間で適宜調整し、焼鈍後の結晶粒径を調整した。
【００３４】
最終冷間圧延の前半では、直径２００ｍｍの大径ロールを使用し、後半では直径５０ｍｍの小径ロールを用いた。後半の小径ロールによる圧延は一回の通板当たりの加工度を３％として数回に分けて実施し、これにより残留応力を調整した。表２には、直径５０ｍｍ、加工度３％の通板の実施回数を示す。
【００３５】
最終冷間圧延後には、表２に示す条件で歪取焼鈍を実施し、銅合金の下記項目を調査した。以下にその調査方法詳細を示す。また、その測定結果を表３に示す。
【００３６】
（１）結晶粒径
（イ）最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径
圧延直角断面を機械研磨により鏡面に仕上げた後、エッチングにより結晶粒界を現出させた。この金属組織上において、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１の切断法に従い測定し、平均結晶粒径を求めた。具体的には、この金属組織上において、圧延直角断面の厚み方向に直線を引き、直線によって切断された結晶粒の個数を求めた。そして、直線の長さをこの結晶粒の個数で割った値を厚み方向の平均結晶粒径Ａとした。同様に、圧延直角断面の幅方向に直線を引き、直線によって切断される結晶粒の個数を求め、直線の長さをこの結晶粒径の個数で割った値を幅方向の平均結晶粒径Ｂとした。ＡおよびＢの平均値を最終冷間圧延前の再結晶焼鈍後の平均結晶粒径とした。
（ロ）歪取焼鈍後（製品）の平均結晶粒径
圧延直角断面を機械研磨により鏡面に仕上げた後、エッチングにより結晶粒界を現出させた。この金属組織上において、圧延直角断面の幅方向に直線を引き、直線によって切断される結晶粒の個数を求め、直線の長さをこの結晶粒径個数で割った値（Ｂ）を歪取焼鈍後（製品）の平均結晶粒径とした。
【００３７】
（２）引張強さ
ＪＩＳ  Ｂ  ７７２１に規定される引張試験機を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して測定した。
【００３８】
（３）導電率
ＪＩＳ  Ｈ  ０５０５に準拠して測定した。
【００３９】
（４）残留応力
Ｘ線回折法により（１１３）面に対し、圧延方向と平行な方向に生じている残留応力を求めた。応力測定の原理および計算式を以下に示す。
・残留応力測定原理
図１のように、試料面法線Ｎと格子面法線Ｎ’とのなす角度ψを変化させてその回折角度（２θ）の変化を調査すると、次式によって残留応力σを求めることができる。
【００４０】
【数１】
2014208868.tif 000002
【００４１】
上式において、Ｋ（応力定数）は材料および測定波長により決定される定数である。測定値から２θ／ｓｉｎ2ψの線図を書き、次いで最小二乗法で勾配を求め、Ｋを乗じて残留応力を得る。
【００４２】
なお、表３には圧縮または引張残留応力の絶対値を示す。
【００４３】
（５）応力緩和特性
歪取焼鈍後の材料から、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように採取した。図２のように、ｌ＝５０ｍｍの位置を作用点として、試験片にｙ0のたわみを与え、０．２％耐力の８０％に相当する応力（ｓ）を負荷した。ｙ0は次式により求めた。
ｙ0＝（２／３）・ｌ2・ｓ  ／  （Ｅ・ｔ）
ここで、Ｅはヤング率であり、ｔは試料の厚みである。１５０℃にて１０００時間加熱後に除荷し、図３のように永久変形量（高さ）ｙを測定し、応力緩和率｛［ｙ（ｍｍ）／ｙ0（ｍｍ）］×１００（％）｝を算出した。
【００４４】
【表１】
2014208868.tif 000003
【００４５】
【表２】
2014208868.tif 000004
【００４６】
【表３】
2014208868.tif 000005
【００４７】
発明例１〜５２はいずれもＦｅ濃度が０．０１質量％以上０．５質量％以下、Ｐ濃度をＦｅ濃度の１／６倍〜１倍に調整した銅合金、あるいは、Ｆｅ濃度が０．０１質量％以上０．５質量％以下でＡｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉを合計濃度が１．０質量％以下となるよう添加された銅合金であり、これらはいずれもＸ線回折法により求めた（１１３）面に対して圧延方向と平行な方向に生じる残留応力が２７０ＭＰａ以下であり、歪取焼鈍後（製品）の圧延直角断面の幅方向の平均結晶粒径Ｂが５０μｍ以下であるものであり、いずれも引張強さ、導電率および応力緩和率に優れていた。
ただし、大径ロールで圧延後に小径ロールで圧延を行わなかった発明例５１の場合、残留応力が２２０ＭＰａを超える比較的高い値であり、応力緩和率も４５％を超える比較的高い値であった。
【００４８】
Ｆｅ濃度が０．０１質量％未満、％Ｆｅ／％Ｐが１未満であった比較例１６は、最終冷間圧延加工度を２５％以上としても強度が３５０ＭＰａ未満となった。また、最終冷間圧延後に歪取焼鈍を実施しても残留応力が２７０ＭＰａ以下まで減少せず、応力緩和率は５０％を超えた。
Ｆｅ濃度が０．５質量％を超えた比較例１７は、引張強さが３５０ＭＰａ以上、応力緩和率が５０％未満であるが、導電率が６５％ＩＡＣＳ未満であった。
Ｐ濃度が０．３質量％を超え、％Ｆｅ／％Ｐが１未満であった比較例１８は、引張強さが３５０ＭＰａ以上、応力緩和率が５０％未満であるが、導電率が６５％ＩＡＣＳ未満であった。
％Ｆｅ／％Ｐが６を超えた比較例１９は、引張強さが３５０ＭＰａ以上、応力緩和率が５０％未満であるが、導電率が６５％ＩＡＣＳ未満であった。
【００４９】
加工度が２５％未満であった比較例２４は、引張強さが３５０ＭＰａ未満となった。また、残留応力値が２７０ＭＰａを超え、応力緩和率が５０％を超えた。
【００５０】
最終冷間圧延前の再結晶焼鈍上がりの平均結晶粒径が５０μｍを超え、歪取焼鈍後（製品）の圧延直角断面の幅方向の平均結晶粒径Ｂが５０μｍを超えた比較例３３は、残留応力値が２７０ＭＰａ以下となり、応力緩和率は５０％以下であったが、引張強さが３５０ＭＰａ未満となった。
【００５１】
歪取焼鈍の焼鈍時間が５秒未満であった比較例４３、炉内温度が２００℃未満であった比較例４４は、いずれも残留応力が２７０ＭＰａ以下まで減少せず、応力緩和率は５０％を超えた。
歪取焼鈍の焼鈍時間が３時間を越えた比較例４５、炉内温度が８００℃を超えた比較例４６はいずれも残留応力が２７０ＭＰａ以下となり、応力緩和率は５０％以下であったが、引張強さが３５０ＭＰａ未満となった。
【００５２】
歪取焼鈍を行わなかった比較例４７は、残留応力が２７０ＭＰａを超え、応力緩和率は５０％を超えた。
【００５３】
大径ロールで圧延後の小径ロールによる軽圧下圧延および歪取焼鈍を行わなかった比較例４８は、残留応力が２７０ＭＰａを超え、応力緩和率が５０％を超えた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を提供することが可能である。このような銅合金は、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の素材として好適に使用することができ、特に電気自動車やハイブリッド自動車などで用いられる高電流用コネクタおよび端子材、又はスマートフォンやタブレットＰＣで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の素材として好適に使用することができる。本発明は、産業上有用な発明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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