(57)【要約】  Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金を用い、高強度および高導電率を具備しつつ、プレス打ち抜き加工性にも優れた銅合金板材を提供する。銅合金板材は、Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たす。
2018198995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たすことを特徴とする銅合金板材。
【請求項２】
Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、さらにＣｒを０．０５〜１．０質量％、Ｎｉを０．０５〜０．７質量％、Ｆｅを０．０２〜０．５質量％、Ｍｇを０．０１〜０．３質量％、Ｍｎを０．０１〜０．５質量％、Ｚｎを０．０１〜０．１５質量％およびＺｒを０．０１〜０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１成分を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たすことを特徴とする銅合金板材。
【請求項３】
前記Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＺｎおよびＺｒからなる群から選ばれる少なくとも２成分を、合計で１．５質量％以下含有する請求項２に記載の銅合金板材。
【請求項４】
圧延平行方向の引張強度が５００ＭＰａ以上であり、導電率が５０％ＩＡＣＳ超えであり、かつ、プレス打ち抜き加工による切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより特定した剪断面および破断面は、板厚方向に測定した合計寸法の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの差Δｔが、板厚Ｔの３０％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の銅合金板材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金板材を製造する方法であって、
前記合金組成からなる銅合金素材に、鋳造工程［工程１］、第１面削工程［工程２］、均質化熱処理工程［工程３］、熱間圧延工程［工程４］、水冷工程［工程５］、第２面削工程［工程６］、第１冷間圧延工程［工程７］、溶体化熱処理工程［工程８］、時効熱処理工程［工程９］、第２冷間圧延工程［工程１０］および焼鈍工程［工程１１］を順次行うことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金板材を製造する方法であって、
前記合金組成からなる銅合金素材に、鋳造工程［工程１］、第１面削工程［工程２］、均質化熱処理工程［工程３］、熱間圧延工程［工程４］、水冷工程［工程５］、第２面削工程［工程６］、第１冷間圧延工程［工程７］、溶体化熱処理工程［工程８］、第２冷間圧延工程［工程１０］、時効熱処理［工程９］、第３冷間圧延工程［工程１２］および焼鈍工程［工程１１］を順次行うことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金板材を製造する方法であって、
前記合金組成からなる銅合金素材に、鋳造工程［工程１］、第１面削工程［工程２］、均質化熱処理工程［工程３］、熱間圧延工程［工程４］、水冷工程［工程５］、第２面削工程［工程６］、第１冷間圧延工程［工程７］、時効熱処理工程［工程９］および第２冷間圧延工程［工程１０］を順次行うことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車載部品用や電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材、リレー、スイッチ、ソケットなどに適用される銅合金板材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅合金板材は、例えば車載部品用や電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材、リレー、スイッチ、ソケットなどの用途に広く使用されている。このような用途に使用される銅合金板材に要求される特性項目としては、引張強度、耐力（降伏応力）、曲げ加工性、導電率、疲労特性などが挙げられる。【０００３】
近年、電気・電子機器や車載部品の高機能化、高密度実装化に伴って、銅合金材料に対する要求特性もより一層厳しくなってきている。特に、端子用の銅合金板材は、材料の薄板化や狭幅化によって軽量化や材料使用量の低減が検討されている。このように薄板化された板材で構成された板バネ部において接圧を確保するには、材料強度を高めることが必要である。【０００４】
また、電気・電子部品は、一般に板材にプレス加工や曲げ加工を施すことにより成形されることから、板材として、優れたプレス打ち抜き加工性を有していなければならない。特に、端子用の銅合金板材の場合、プレス打ち抜き加工性が劣ると、プレス打ち抜き加工を行った際の切断面の形状が不安定になる。それに伴って、連設形成される端子同士の配設間隔を一定に揃えることができずにばらつきが生じるとともに、端子ごとで寸法や形状にばらつきが生じやすくなるという問題がある。これは、車載部品や電気・電子部品を製造する上で望ましくないことから、銅合金板材としては、優れたプレス打ち抜き加工性を具備することも必要である。【０００５】
さらに、大電流用途に使用される端子では、高導電率を有する銅合金材料で形成されていることが求められている。【０００６】
近年における電子機器のバッテリー容量の大型化や、液晶ディスプレイの大型化に伴って、端末内の端子および充電端子に流れる電流値が高くなってきている。【０００７】
電気・電子機器、自動車車載用の銅合金材としては、従来は、主に析出強化や加工硬化によって強化された高強度銅合金であるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金（コルソン系合金）が広く用いられてきた。【０００８】
しかしながら、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は、導電率は最大でも５０％ＩＡＣＳ程度であり、大電流で通電すると抵抗発熱量が多くなり、熱によって接点部のばね性の低下や、端子を固定するモールドの劣化などにより、端子の機能が著しく低下するおそれがあることから、大電流用の端子材料として用いるには適さない。【０００９】
このため、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金に代わる端子材料を開発することが求められている。例えば特許文献１には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金に代えて、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金を用い、再結晶組織において等軸粒と双晶粒界の頻度を制御することで、板材の曲げ加工性と導電性を改善できることが開示されている。しかしながら、特許文献１では、プレス打ち抜き加工性については何ら検討がなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５５３４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金を用い、高強度および高導電率を具備しつつ、プレス打ち抜き加工性にも優れた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】
本発明の銅合金板材は、全結晶粒界に対し、Σ７粒界とΣ９粒界を制御するとともに、圧延集合組織と再結晶集合組織を示すα−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）を発達させることで、プレス加工時の材料と金型が接する面の荷重集中が抑制され、プレス打ち抜き加工により生じる切断面から特定したダレ（面）と剪断面との境界線の変動高さが小さくなる。この結果、本発明者らは、プレス打ち抜き加工性が格段に向上し、連設形成される端子同士の間隔ならびに端子の寸法および形状のばらつきが軽減されることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１３】
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たすことを特徴とする銅合金板材。
（２）Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、さらにＣｒを０．０５〜１．０質量％、Ｎｉを０．０５〜０．７質量％、Ｆｅを０．０２〜０．５質量％、Ｍｇを０．０１〜０．３質量％、Ｍｎを０．０１〜０．５質量％、Ｚｎを０．０１〜０．１５質量％およびＺｒを０．０１〜０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１成分を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たすことを特徴とする銅合金板材。
（３）前記Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＺｎおよびＺｒからなる群から選ばれる少なくとも２成分を、合計で１．５質量％以下含有する上記（２）に記載の銅合金板材。
（４）圧延平行方向の引張強度が５００ＭＰａ以上であり、導電率が５０％ＩＡＣＳ超えであり、かつ、プレス打ち抜き加工による切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより特定した剪断面および破断面は、板厚方向に測定した合計寸法の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの差Δｔが、板厚Ｔの３０％以下である上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の銅合金板材。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金板材を製造する方法であって、
前記合金組成からなる銅合金素材に、鋳造工程［工程１］、第１面削工程［工程２］、均質化熱処理工程［工程３］、熱間圧延工程［工程４］、水冷工程［工程５］、第２面削工程［工程６］、第１冷間圧延工程［工程７］、溶体化熱処理工程［工程８］、時効熱処理工程［工程９］、第２冷間圧延工程［工程１０］および焼鈍工程［工程１１］を順次行うことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
（６）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金板材を製造する方法であって、
前記合金組成からなる銅合金素材に、鋳造工程［工程１］、第１面削工程［工程２］、均質化熱処理工程［工程３］、熱間圧延工程［工程４］、水冷工程［工程５］、第２面削工程［工程６］、第１冷間圧延工程［工程７］、溶体化熱処理工程［工程８］、第２冷間圧延工程［工程１０］、時効熱処理［工程９］、第３冷間圧延工程［工程１２］および焼鈍工程［工程１１］を順次行うことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
（７）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金板材を製造する方法であって、
前記合金組成からなる銅合金素材に、鋳造工程［工程１］、第１面削工程［工程２］、均質化熱処理工程［工程３］、熱間圧延工程［工程４］、水冷工程［工程５］、第２面削工程［工程６］、第１冷間圧延工程［工程７］、時効熱処理工程［工程９］および第２冷間圧延工程［工程１０］を順次行うことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金を用い、高強度および高導電率を具備しつつ、プレス打ち抜き加工性にも優れた銅合金板材の提供が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ＥＢＳＤにより測定し、ＯＤＦ（方位分布関数）解析から得られた、銅合金板材の代表的な結晶方位分布図である。図１では、圧延面内の２軸直交方向である、圧延方向と平行な方向ＲＤおよび板幅方向ＴＤと、圧延面の法線方向ＮＤの３方向のオイラー角で示し、すなわち、ＲＤ軸の方位回転をΦ、ＮＤ軸の方位回転をΦ１、ＴＤ軸の方位回転をΦ２として示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態の銅合金板材を示したものであって、プレス打ち抜き加工後の切断面が見える状態で模式的に示した部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る銅合金板材の好ましい実施形態について、以下で詳細に説明する。
本発明に係る銅合金板材は、Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に対する特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たすことを特徴とする。
【００１７】
ここで、「銅合金板材」は、（加工前であって所定の合金組成を有する）銅合金素材が板状に加工されたものであって、特定の厚みを有し形状的に安定しており面方向に広がりをもつものを意味し、広義には条材も含まれる。本発明において、板材の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは０．０５〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは０．０６〜０．８ｍｍである。
【００１８】
［成分組成］
まず、本発明に係る銅合金板材の成分組成とその作用について説明する。
【００１９】
＜必須含有成分＞
本発明に係る銅合金板材は、ＣｏおよびＳｉを必須の含有成分とする。
（Ｃｏ：０．３〜１．９質量％）
Ｃｏは、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、単体またはＳｉとの化合物からなる第二相粒子の析出物として、例えば５０〜５００ｎｍ程度の大きさで微細析出する。この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させるとともに、曲げ加工性をも向上させる作用を有する重要な成分である。かかる作用を発揮するには、Ｃｏ含有量を０．３質量％以上とすることが必要である。また、ＣｏはＮｉに比べて固溶した際の導電率の低下割合が小さいが、Ｃｏ含有量が１．９質量％を超えると、導電率の低下が顕著になって、５０％ＩＡＣＳ超えの導電率が得られなくなることから、Ｃｏ含有量は１．９質量％以下にする必要がある。例えば、一般的なＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金（Ｃｕ−２．３質量％Ｎｉ−０．６５質量％Ｓｉ）の場合、導電率は３８％ＩＡＣＳ程度であるが、Ｃｏ含有量を０．３〜１．９質量％の範囲とする本発明の銅合金板材は、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上と高い数値が得られる。また、本発明の銅合金板材の引張強度は、製造条件にもよるが、特定の製造条件を採用することによって、時効析出後に６００ＭＰａ程度が得られ、Ｃｕ-Ｎｉ-Ｓｉ系合金からなる銅合金板材と同等レベルの高強度が得られる。なお、引張強度と導電率の両特性をバランスよく満足させるには、Ｃｏ含有量は、０．８〜１．６質量％の範囲であることが好ましい。
【００２０】
（Ｓｉ：０．１〜０．５質量％）
Ｓｉは、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、ＣｏやＣｒなどとともに化合物からなる第二相粒子の析出物として微細析出する。この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する重要な成分である。かかる作用を発揮するには、Ｓｉ含有量を０．１質量％以上とすることが必要である。また、Ｓｉ含有量が０．５質量％を超えると、導電率の低下が顕著になって、５０％ＩＡＣＳ超えの導電率が得られなくなることから、Ｓｉ含有量は０．５質量％以下にする必要がある。なお、引張強度と導電率の両特性をバランスよく満足させるには、Ｓｉ含有量は、０．２〜０．５質量％の範囲であることが好ましい。
【００２１】
＜任意添加成分＞
本発明の銅合金板材は、上記ＣｏおよびＳｉの必須の含有成分に加えて、さらに、任意含有成分として、Ｃｒを０．０５〜１．０質量％、Ｎｉを０．０５〜０．７質量％、Ｆｅを０．０２〜０．５質量％、Ｍｇを０．０１〜０．３質量％、Ｍｎを０．０１〜０．５質量％、Ｚｎを０．０１〜０．１５質量％およびＺｒを０．０１〜０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１成分を含有してもよい。
【００２２】
（Ｃｒ：０．０５〜１．０質量％）
Ｃｒは、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、化合物や単体として、例えば５０〜５００ｎｍ程度の大きさの析出物の形で微細析出する。この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させるとともに、曲げ加工性をも向上させる作用を有する成分である。この作用を発揮するには、Ｃｒ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。また、Ｃｒ含有量が１．０質量％以下であれば、導電率の低下が顕著でなくなり、５０％ＩＡＣＳ超えの導電率が得られなくなる傾向がない。このため、Ｃｒ含有量は、０．０５〜１．０質量％とする。
【００２３】
（Ｎｉ：０．０５〜０．７質量％）
Ｎｉは、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、化合物や単体として、例えば５０〜５００ｎｍ程度の大きさの析出物の形で微細析出する。この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させるとともに、曲げ加工性をも向上させる作用を有する成分である。この作用を発揮するには、Ｎｉ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。また、Ｎｉ含有量が０．７質量％以下であれば、導電率の低下が顕著でなく、５０％ＩＡＣＳ超えの導電率が得られなくなる傾向がない。このため、Ｎｉ含有量は、０．０５〜０．７質量％とする。
【００２４】
（Ｆｅ：０．０２〜０．５質量％）
Ｆｅは、導電率、強度、応力緩和特性、めっき性等の製品特性を改善する作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｆｅ含有量を０．０２質量％以上とすることが好ましい。また、Ｆｅを０．５質量％以下であれば、導電率が低下する傾向がない。このため、Ｆｅ含有量は、０．０２〜０．５質量％とする。
【００２５】
（Ｍｇ：０．０１〜０．３質量％）
Ｍｇは、耐応力緩和特性を向上させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｍｇ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。また、Ｍｇ含有量が０．３質量％以下であれば、導電性が低下する傾向がないこのため、Ｍｇ含有量は、０．０１〜０．３質量％とする。
【００２６】
（Ｍｎ：０．０１〜０．５質量％）
Ｍｎは、母相に固溶して伸線加工性を向上させるとともに、粒界反応型析出の急激な発達を抑制し、粒界反応型析出によって生じる不連続性析出セル組織の制御を可能にする作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｍｎ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。また、Ｍｎの含有量が０．５質量％以下であれば、導電率の低下や曲げ加工性の劣化が生じるおそれがない。このため、Ｍｎ含有量は０．０１〜０．５質量％とする。
【００２７】
（Ｚｎ：０．０１〜０．１５質量％）
Ｚｎは、曲げ加工性を改善するとともに、Ｓｎめっきやはんだめっきの密着性やマイグレーション特性を改善する作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｚｎ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。また、Ｚｎ含有量が０．１５質量％以下であれば、導電性が低下する傾向がない。このため、Ｚｎ含有量は、０．０１〜０．１５質量％とする。
【００２８】
（Ｚｒ：０．０１〜０．１５質量％）
Ｚｒは、主に結晶粒を微細化させて、強度や曲げ加工性を向上させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｚｒ含有量を０．０１質量以上とすることが好ましい。また、Ｚｒ含有量が０．１５質量％以下であれば、化合物を形成し、導電率およびプレス打ち抜き加工性が著しく低下する傾向がない。このため、Ｚｒ含有量は、０．０１〜０．１５質量％とする。
【００２９】
（任意添加成分を少なくとも２成分含有する場合の合計含有量）
上述したＣｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＺｎおよびＺｒからなる群から選ばれる任意添加成分を少なくとも２成分含有する場合には、合計含有量を１．５質量％以下とすることが好ましい。前記合計含有量が１．５質量％以下であれば、プレス打ち抜き加工性や導電率が大きく低下することはないからである。このため、前記合計含有量は、１．５質量％以下とする。
【００３０】
＜残部＞
上述した必須含有成分および任意添加成分以外は、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる。なお、ここでいう「不可避不純物」とは、おおむね金属製品において、原料中に存在するものや、製造工程において不可避的に混入するもので、本来は不要なものであるが、微量であり、金属製品の特性に影響を及ぼさないため許容されている不純物である。
【００３１】
［圧延集合組織］
また、本発明では、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度が、３．０以上２５．０以下の範囲内を満たすことを必須の発明特定事項とする。なお、ここでいう「方位密度」とは、結晶粒方位分布関数（ODF:crystal orientation distribution function）とも表され、ランダムな結晶方位分布の状態を１とし、それに対して何倍の集積となっているかを示すものであり、集合組織の結晶方位の存在比率および分散状態を定量的に解析する際に用いる。方位密度は、ＥＢＳＤおよびＸ線回折測定結果より、（１００）、（１１０）、（１１２）正極点図等３種類以上の正極点図測定データを基にして、級数展開法による結晶方位分布解析法により算出される。また特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界は、特殊粒界と呼ばれ、対応格子を形成する結晶粒界である。結晶粒間に単純な方位関係がない場合はΣが大きく、特別な性質を有しない粒界はランダム粒界と呼ばれる。α−ｆｉｂｅｒとは純銅を圧延加工および再結晶させた際に発達する結晶方位群がＯＤＦマップで示した際に繊維状のようにつながっていることを指している。圧延加工と再結晶の頻度によって、α―ｆｉｂｅｒの方位密度が変化する。
【００３２】
本発明者らは、銅合金板材のプレス打ち抜き加工性を向上させるために、圧延集合組織との関係について鋭意検討を行った。その結果、合金組成を上記範囲に限定し、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合を１．５％以上とし、かつΣ９／Σ７を１．０〜５．０とし、さらにα−ｆｉｂｅｒ（φ1＝０°〜４５°の範囲）の方位密度を３．０以上２５．０以下の範囲内に制御することで、プレス打ち抜き加工性が格段に向上することを見出した。
【００３３】
すなわち、特殊粒界のΣ７およびΣ９は、他の特殊粒界に比べて粒界エネルギーが相対的に低く、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であると、プレス加工などの局所的に高負荷のかかる加工の場合でも、外力に対して変形しやすく、優れたプレス打ち抜き加工性が安定して得られるからである。
【００３４】
また、Σ７粒界に対して、Σ９粒界の方がプレス打ち抜き加工性への寄与が大きい。一方、Σ７粒界はΣ９粒界に比べてプレス打ち抜き加工性への寄与は小さいものの、他の特殊粒界よりも優れている。なお、Σ７、Σ９粒界のいずれも、他の特殊粒界よりも粒界エネルギーが低く、加工時のプレス打ち抜き性に寄与するとみられる。このため、Σ９／Σ７を１．０〜５．０に限定することで、優れたプレス打ち抜き性を発現することができる。
【００３５】
さらに、α−ｆｉｂｅｒ（φ1＝０°〜４５°の範囲）の方位密度を３．０以上２５．０以下の範囲内に限定することにより、プレス打ち抜き性に加え、高い強度を得ることができ、後述する製造方法で製造することで、優れた強度が得られる。
【００３６】
図１は、ＥＢＳＤにより測定し、ＯＤＦ（方位分布関数）解析から得られた、銅合金板材の代表的な結晶方位分布図であって、圧延面内の２軸直交方向である、圧延方向と平行な方向ＲＤおよび板幅方向ＴＤと、圧延面の法線方向ＮＤの３方向のオイラー角で示し、すなわち、ＲＤ軸の方位回転をΦ、ＮＤ軸の方位回転をΦ１、ＴＤ軸の方位回転をΦ２として示す。ここで、α−ｆｉｂｅｒはφ1 ＝０°〜４５°の範囲に集積している。
【００３７】
本発明における上記圧延集合組織の解析にはＥＢＳＤ法を用いた。ＥＢＳＤ法とは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎの略で、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折を利用した結晶方位解析技術のことである。本発明におけるＥＢＳＤ測定では、結晶粒を２００個以上含む、８００μｍ×１６００μｍの試料面積に対し、０．１μｍステップでスキャンし、測定した。前記測定面積およびスキャンステップは、試料の結晶粒の大きさに応じて決定すればよい。また方位差については、隣り合う測定点の方位差が１０°以上のものを結晶粒界とみなす。測定後の結晶粒の解析には、ＴＳＬソリューションズ社製の解析ソフトＯＩＭ  Ａｎａｌｙｓｉｓ（商品名）を用いた。ＥＢＳＤによる結晶粒の解析において得られる情報は、電子線が試料に侵入する数１０ｎｍの深さまでの情報を含んでいる。また、板厚方向の測定箇所は、試料表面から板厚ｔの１／８倍〜１／２倍の位置付近とすることが好ましい。
【００３８】
本明細書における結晶方位の表示方法は、Ｚ軸に垂直な（圧延面（ＸＹ面）に平行な）結晶面の指数（ｈ  ｋ  ｌ）と、Ｘ軸に垂直な（ＹＺ面に平行な）結晶方向の指数［ｕ  ｖ  ｗ］とを用いて、（ｈ  ｋ  ｌ）［ｕ  ｖ  ｗ］の形で表す。また、（１  ３  ２）［６  −４  ３］や（２  ３  １）［３  −４  ６］などのように、銅合金の立方晶の対称性のもとで等価な方位については、ファミリー（総称）を表すカッコ記号を使用し、｛ｈ  ｋ  ｌ｝＜ｕ  ｖ  ｗ＞と表す。代表的な結晶方位として、Ｂｒａｓｓ方位｛０１１｝＜２１１＞、Ｓ方位｛１２３｝＜６３４＞、Ｃｏｐｐｅｒ方位｛１１２｝＜１１１＞、Ｇｏｓｓ方位｛１１０｝＜００１＞、ＲＤＷ方位｛０１２｝＜１００＞、ＢＲ方位｛２３６｝＜３８５＞などが挙げられる。ここで、α−ｆｉｂｅｒは、φ1＝０°〜４５°の範囲であり、Ｇｏｓｓ方位〜Ｂｒａｓｓ方位で連続的に変化する合金型のファイバー集合組織として存在し、本発明の銅合金板材の合金成分は、合金型の集合組織であり、これは、添加元素であるＣｏおよびＳｉを規定の範囲内で制御することで得られる組織である。α−ｆｉｂｅｒが規定の範囲内で存在することによって、プレス打ち抜き加工性を格段に向上させることができる。
【００３９】
［引張強度］
本発明では、圧延平行方向の引張強度が５００ＭＰａ以上であることが好ましい。圧延平行方向の引張強度が５００ＭＰａ以上であれば、薄板化や狭幅化された板材で端子を形成した場合に、板材の強度が不足する傾向がなく、端子の板バネ部において十分な接圧を確保することができなくなるおそれがないからである。
【００４０】
［導電率］
本発明では、導電率が５０％ＩＡＣＳ超えとすることが好ましい。導電率が５０％ＩＡＣＳ超えであれば、大電流で通電しても抵抗発熱量が多くなく、熱によって接点部のばね性の低下や、端子を固定するモールドの劣化などにより、端子の機能が著しく低下するおそれがないからである。
【００４１】
［プレス打ち抜き加工による切断面の形状］
本発明では、プレス打ち抜き加工による切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより特定した剪断面および破断面は、板厚方向に測定した合計寸法の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの差Δｔが、板厚Ｔの３０％以下であることが好ましい。
【００４２】
図２は、代表的な実施形態の銅合金板材の部分斜視図である。図２に示す銅合金板材１は、図示しない下型（ダイ）上に固定された状態で上型（パンチ）を下降させて行うプレス打ち抜き加工を施した状態を示したものであって、切断面（切り口）２を有している。また、切断面２は、プレス加工された銅合金板材１の上面１ａ側から、ダレ３、剪断面４および破断面５の順で構成され、また、切断面４の下端縁には、通常、正規の断面形状から外へはみ出した薄いひれ状部分である、いわゆるバリ（かえり）６も形成されている。
【００４３】
本発明者らは、特にダレ（面）３と剪断面４との境界線７の変動高さΔｔに着目し、この変動高さΔｔ、すなわち銅合金板材１の板厚Ｔに対して所定の範囲内、より具体的には、プレス打ち抜き加工による切断面２を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、本発明者らは、特定した剪断面４および破断面５を板厚方向に測定した合計寸法の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの差Δｔを、板厚Ｔの３０％以下に制御することによって、プレス打ち抜き加工性を格段に向上することを見出した。そして、この変動高さΔｔの制御は、上述したとおり、ＥＢＳＤ法により測定した結果から得られた、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合が１．５％以上であり、Σ９／Σ７が１．０〜５．０であり、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度を３．０以上２５．０以下の範囲内とすることによって実現することができる。変動高さΔｔが板厚Ｔの３０％超えだと、プレス打ち抜き加工性が劣り、連設形成される端子同士の間隔ならびに端子の寸法および形状のばらつきが大きくなる傾向がある。
【００４４】
なお、プレス打ち抜き加工により形成した切断面２は、バリ６の発生等があるため、銅合金板材１の板厚Ｔと、加工後の切断面２とでは、ダレ３やバリ６が発生しているため、銅合金板材１の板厚Ｔを正しく測定することができないことから、剪断面４および破断面５の合計寸法の測定は、加工していない銅合金板材１の下面１ｂ位置を基準ラインとし行うこととする。
【００４５】
＜銅合金板材の製造方法＞
次に、本発明の銅合金板材の製造方法の具体例について、以下で説明する。
（製造方法Ａ）
本発明の銅合金板材の製造方法は、銅合金素材を溶解する鋳造工程（工程１）で得た鋳塊の表面に形成した酸化膜を除去するために表裏の両面をそれぞれ０．５ｍｍ以上の厚さで削り取る第１面削工程（工程２）を行った後に、保持温度８００〜１２００℃、保持時間０．１〜１０時間の均質化熱処理工程（工程３）を行い、次いで、圧延温度６００〜１１００℃、圧延回数４回以上、合計加工率６０％以上の条件下で熱間圧延工程（工程４）を行った後、水冷工程（工程５）による急冷を行った。その後、表面の酸化膜の除去のため、熱延材の表裏の両面をそれぞれ０．５ｍｍ以上の厚さで削り取る第２面削工程（工程６）を行う。その後、圧延回数２回以上、合計加工率５０％以上の条件下で第１冷間圧延工程（工程７）を行った後、昇温速度１〜１５０℃／秒、到達温度８００〜１０００℃、保持時間１〜３００秒、冷却速度１〜２００℃／秒にて溶体化熱処理工程（工程８）を行い、次いで、到達温度３００〜６５０℃、保持時間０．２〜１５時間にて時効熱処理工程（工程９）を行う。次に、圧延回数２回以上、合計加工率５％以上の条件下で第２冷間圧延工程（工程１０）を行った後、到達温度２００〜６００℃、保持時間１〜３６００秒にて焼鈍工程（工程１１）を行う。このようにして、本発明の銅合金板材を作製する。
【００４６】
（製造方法Ｂ）
また、銅合金板材の別の製造方法としては、工程１から工程８までを行った後に、第２冷間圧延工程（工程１０）を行ってから時効熱処理工程（工程９）を行い、その後さらに、圧延回数２回以上、合計加工率１０％以上の条件下で第３冷間圧延工程（工程１２）を行い、その後、焼鈍工程（工程１１）を行うようにしてもよく、かかる方法でも、本発明の銅合金板材を作製することが可能である。
【００４７】
（製造方法Ｃ）
さらに、銅合金材の他の製造方法としては、工程１から工程７まで行った後に、溶体化熱処理工程（工程８）を行わずに、時効熱処理工程（工程９）を行い、その後、第２冷間圧延工程（工程１０）を行うようにしてもよく、かかる方法でも、本発明の銅合金板材を作製することが可能である。
【００４８】
銅合金素材は、Ｃｏを０．３〜１．９質量％およびＳｉを０．１〜０．５質量％含有し、さらに必要に応じてＣｒを０．０５〜１．０質量％、Ｎｉを０．０５〜０．７質量％、Ｆｅを０．０２〜０．５質量％、Ｍｇを０．０１〜０．３質量％、Ｍｎを０．０１〜０．５質量％、Ｚｎを０．０１〜０．１５質量％およびＺｒを０．０１〜０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１成分を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有するものである。
【００４９】
ここでいう「圧延加工率」とは、圧延前の断面積から圧延後の断面積を引いた値を圧延前の断面積で除して１００を乗じ、パーセントで表した値である。すなわち、下記式で表される。
［圧延加工率］＝｛（［圧延前の断面積］−［圧延後の断面積］）／［圧延前の断面積］｝×１００（％）
【００５０】
本発明では、上記製造方法Ａ〜Ｃを構成する構成の中で、特に共通の工程である、均質化熱処理工程（工程３）、熱間圧延工程（工程４）および時効熱処理工程（工程９）を制御することが重要である。すなわち、均質化熱処理工程における昇温速度を１０〜１１０℃／秒および保持温度を９５０〜１２５０℃とし、熱間圧延工程（工程４）における冷却開始温度を６８０〜８５０℃および冷却速度を２０〜１３０℃／秒とし、さらに時効熱処理工程（工程９）における到達温度を４５０〜６５０℃および保持時間を５００〜２００００秒とすることが必要である。また、圧延集合組織を十分に発達させ、α−ｆｉｂｅｒの方位密度を適正範囲内に制御するため、時効熱処理工程（工程９）は、上記の範囲で熱処理を施すことが必要である。
【００５１】
均質化熱処理工程（工程３）の昇温速度が１０℃／秒以上もしくは１１０℃／秒以下、または保持温度が９５０℃以上だと、鋳造時に生じる晶出物の固溶が十分となり、製造された銅合金板材において、満足レベルの強度と導電率が得られる。一方、均質化熱処理工程（工程３）の保持温度が１２５０℃以下だと、結晶粒界近傍が部分的に液相化し、熱間圧延時の割れが発生しやすくなって、製造できない場合がないからである。また、熱間圧延工程（工程４）の冷却開始温度が６８０℃以上もしくは冷却速度が２０℃／秒以上だと、冷却中に溶質元素の粗大析出が進み、製造された銅合金板材において、満足レベルの強度と導電率が得られなくなるおそれがないからである。一方、熱間圧延工程（工程４）の冷却開始温度が８５０℃以下もしくは冷却速度が１３０℃／秒以下だと、圧延組織の形成が十分となり、最終工程後のプレス打ち抜き性に悪影響を及ぼすことがない。さらに、時効熱処理工程（工程９）の到達温度が４５０℃以上もしくは保持時間が５００秒以上の場合、時効析出量が不十分で強度、導電率が不足する傾向がない。一方、時効熱処理工程（工程９）の到達温度が６５０℃以下もしくは２００００秒以下になると、析出物の粗大化で強度が不十分となる傾向がないからである。
【００５２】
よって、本発明では、均質化熱処理工程（工程３）、熱間圧延工程（工程４）および時効熱処理工程（工程９）の条件を適正に制御して製造することで、目標とする組織および特性が得られる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で改変することができる。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、以下で実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００５５】
（本発明例１〜１６および比較例１〜９）
本発明例１〜１６および比較例１〜９は、表１に示す組成となるように、それぞれＣｏおよびＳｉ、ならびに必要に応じて添加する任意添加成分を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金素材を高周波溶解炉により溶解し、これを鋳造（工程１）して鋳塊を得た。鋳塊の表面に形成した酸化膜を除去するために表裏の両面をそれぞれ０．５ｍｍの厚さで削り取る第１面削工程（工程２）を行った後に、表２に示す昇温速度および保持温度の条件下で均質化熱処理工程（工程３）を行い、次いで、表２に示す冷却開始温度および冷却速度の条件下で熱間圧延工程（工程４）を行った後、水冷工程（工程５）による急冷を行った。その後、表面の酸化膜の除去のため、熱延材の表裏の両面をそれぞれ０．５ｍｍの厚さで削り取る第２面削工程（工程６）を行う。その後、合計加工率５０％以上となるよう第１冷間圧延工程（工程７）を行った後、表２に示す製造方法Ａ〜Ｃのいずれかの製造方法に従う各工程を順に行い、各銅合金板材を作製した。なお、時効熱処理工程（工程９）における到達温度および保持時間は表２に示す。作製した各銅合板材について、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合、Σ９／Σ７比、α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度、および変動高さΔｔ／板厚Ｔの比についても表２に示す。【００５６】
［評価方法］
作製した各銅合金板材について下記特性の評価を行った。
（ＥＢＳＤ測定による結晶方位の測定及び解析）
ＥＢＳＤ法により、測定面積６４×１０４μｍ２（８００μｍ×８００μｍ）、スキャンステップは０．１μｍの条件で測定を行った。スキャンステップは微細な結晶粒を測定するため、０．１μｍステップで行った。解析では、６４×１０４μｍ２のＥＢＳＤ測定結果から、解析にて逆極点図 ＩＰＦ（Inverse Pole Figure）を確認した。電子線は、走査電子顕微鏡のＷフィラメントからの熱電子を発生源とした。なお、測定時のプローブ径は、約０．０１５μｍである。ＥＢＳＤ法の測定装置には、ＴＳＬソリューションズ社製 ＯＩＭ５．０（商品名）を用いた。Σ９／Σ７比は、ＥＢＳＤ測定の結果を、解析ソフト（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ）にて測定面のＣＳＬ（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｓｉｔｅ Ｌａｔｔｉｃｅ）の中から、Σ７粒界とΣ９粒界を算出した。α−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度は、ＥＢＳＤ測定の結果を、解析ソフト（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ）にて、方位分布関数：ＯＤＦ（Ｏｒｉａｎｔａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）の中から、特定の方位密度を抽出した。また方位差については、隣り合う測定点の方位差が１０°以上のものを結晶粒界とみなした。【００５７】
（引張試験）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に準じ、各銅合金板材から圧延平行方向に沿って切り出して３本の試験片を作製して測定し、その平均値（ＭＰａ）を表２に示す。なお、本実施例では、引張強度が５００ＭＰａ以上である場合を合格レベルにあるとして評価した。【００５８】
（導電率（ＥＣ））
各銅合金板材の導電率は、２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温槽中で四端子法により計測した比抵抗の数値から算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。なお、本実施例では、板材の導電率が５０％ＩＡＣＳ超えである場合を合格、５０％ＩＡＣＳ以下の場合を不合格であるとして評価した。【００５９】
（プレス打ち抜き加工性）
作製した各銅合金板材に、上型（パンチ）と下型（ダイ）のクリアランスが板厚Ｔの５．０％となるように調整し、打ち抜き加工を施し、長さ寸法：  ３．０  ｍｍ、幅寸法：  １．０  ｍｍのサイズで、かつ長さ寸法が圧延方向に対して垂直方向になるように打ち抜いてサンプルを作製し、各サンプルに形成された切断面のうち、長さ寸法と直交する切断面（幅寸法と平行な面）を観察する。プレス加工後のサンプルを固定し、ＳＥＭにて１００〜５００倍で観察する。ＳＥＭ観察には、日立製作所社製のＳＥＭＥＤＸ ＴｙｐｅＭを使用した。プレス打ち抜き加工による切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより特定した剪断面および破断面は、板厚方向に測定した合計寸法の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの差Δｔを測定した。測定したΔｔは、板厚Ｔの３０％以下であるものを、プレス打ち抜き加工性が合格レベルにあるとして「○」、板厚Ｔの３０％超えであるものを、プレス打ち抜き加工性が合格レベルにはなく不合格であるとして「×」として表２に示す。【００６０】
【表１】
2018198995.tif 000003
【００６１】
【表２】
2018198995.tif 000004
【００６２】
表２に示す評価結果から、本発明例１〜１６はいずれも、合金組成、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合、Σ９／Σ７比おびα−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度の全てが本発明の適正範囲内であるため、引張強度、導電率およびプレス打ち抜き加工性に優れていた。一方、比較例１〜９は、合金組成、全結晶粒界に占める特殊粒界Σ７粒界とΣ９粒界の合計量の割合、Σ９／Σ７比おびα−ｆｉｂｅｒ（Φ１＝０°〜４５°）の方位密度の少なくとも１つが本発明の適正範囲外であるため、いずれもプレス打ち抜き加工性が劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金を用い、高強度および高導電率を具備しつつ、プレス打ち抜き加工性にも優れた銅合金板材の提供が可能になった。
【符号の説明】
【００６４】
１  銅合金板材
２  切断面
３  ダレ（面）
４  剪断面
５  破断面
６  バリ
７  ダレ（面）３と剪断面４との境界線
Δｔ  境界線７の変動高さ
ｔｍａｘ  剪断面４および破断面５を板厚方向に測定した合計寸法の最大値
ｔｍｉｎ  剪断面４および破断面５を板厚方向に測定した合計寸法の最小値
【図１】
2018198995.tif 000005
【図２】
2018198995.tif 000006
【国際調査報告】
2018198995.tif 000007
2018198995.tif 000008
2018198995.tif 000009
2018198995.tif 000010