(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉを１．０〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．１〜２．０ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金板材であって、ＥＢＳＤ測定における結晶方位解析において、板厚方向表層部（０ｔ〜１／８ｔ）でのＢＲ方位｛３  ６  ２｝＜８  −５  ３＞の面積率が５〜３０％であり、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）でのＣｕｂｅ方位面積率｛１  ０  ０｝＜０  ０  １＞が５％以上であることを特徴とする銅合金板材。
【請求項２】
Ｎｉを１．０〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．１〜２．０ｍａｓｓ％含有し、さらにＳｎを０．４ｍａｓｓ％以下、Ｚｎを０．５ｍａｓｓ％以下、Ａｇを０．２ｍａｓｓ％以下、Ｍｎを０．１ｍａｓｓ％以下、Ｂを０．１ｍａｓｓ％以下、Ｐを０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｍｇを０．１ｍａｓｓ％以下、Ｃｒを０．２ｍａｓｓ％以下、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｆｅを０．０１ｍａｓｓ％以下およびＨｆを０．００５ｍａｓｓ％以下からなる群から選ばれる少なくとも１つを合計で０．００５〜１．０ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金板材であって、ＥＢＳＤ測定における結晶方位解析において、板厚方向表層部（０ｔ〜１／８ｔ）でのＢＲ方位｛３  ６  ２｝＜８  −５  ３＞の面積率が５〜３０％であり、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）でのＣｕｂｅ方位面積率｛１  ０  ０｝＜０  ０  １＞が５％以上であることを特徴とする銅合金板材。
【請求項３】
板材の板バネ疲労試験にて、材料への負荷応力が５００ＭＰａでの、破断までの繰り返し回数が１０７回以上である、請求項１または２に記載の銅合金板材。
【請求項４】
板材の１８０°Ｕ曲げ試験において、圧延平行・垂直方向のいずれもクラックなく曲げ加工が可能である、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、前記銅合金板材を与える合金成分組成からなる銅合金素材に、鋳造［工程１］、均質化熱処理［工程２］、熱間圧延［工程３］、水冷［工程４］、冷間圧延１［工程６］、中間焼鈍［工程７］、冷間圧延２［工程８］及び中間溶体化熱処理［工程９］をこの順に施し、
ここで、前記中間焼鈍［工程７］を、熱処理温度４００〜６００℃で行い、かつ、前記冷間圧延２［工程８］を、圧延ロールの表面粗度Ｒａ０．５μｍ以上で、圧延張力１００〜３００ＭＰａで行う
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】
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使用される銅合金板材に要求される特性項目は、導電率、耐力（降伏応力）、引張強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性、疲労特性がある。近年、電気・電子機器の小型化、軽量化、高機能化、高密度実装化や、使用環境の高温化に伴って、これらの要求特性レベルが高まっている。
【０００３】
近年、リードフレーム、コネクタなどの車載部品用や電気・電子機器用部品は、高集積化、小型化および軽量化が進む傾向にあり、それとともに、銅や銅合金の板材は、より薄肉化の傾向にある。そのため、材料に要求される強度レベルはより厳しいものとなっている。とりわけ、自動車用コネクタなどは、激しい振動が繰り返し付加される環境で使用されるため、その材料には、疲労破壊を生じ難い性質の一層の向上、すなわちより高い疲れ強さ（優れた疲労特性）を有することが求められる。
【０００４】
また、車載部品や電気・電子部品を構成するコネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの部品に使用される材料には、電気・電子機器の組み立て時や作動時に付与される応力に耐えうる高い強度が要求される。また、電気・電子部品は一般に曲げ加工により成形されることから、曲げ加工性の一層の向上も求められる。
【０００５】
これらの高度の要求に対応する強度を高める強化法として、材料中に微細な第二相を析出させる析出強化がある。この強化方法は強度が高くなることに加えて、導電率を同時に向上させるメリットがある。しかし、昨今の電子機器や自動車に使用される部品の小型化に伴って、使用される銅合金材については、上記のようにより高強度な材料がより小さい半径で曲げ加工できることが要求されるようになっており、曲げ加工性にも優れた銅合金板材が強く要求されている。しかし析出強化では曲げ加工性がまだ十分なものは得られなかった。
【０００６】
また、従来のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系において、高い強度を得るには、圧延加工率を高めて大きな加工硬化を得ていたが、この方法は逆に曲げ加工性を劣化させてしまい、高強度と良好な曲げ加工性を両立することができなかった。
さらに、高強度、高ばね性と良好な曲げ加工性を有する板材でも、圧延方向と圧延垂直方向とで特性差があることは好ましくなく、いずれの方向でも良好な特性を示すことが重要である。特に、超小型端子として用いられる際、狭幅でピン型に微細な加工が施されるが、このような場合にもいずれの方向でも良好な特性を示すことが重要である。
【０００７】
曲げ加工性向上の要求に対しては、結晶方位の制御によって解決する提案がいくつかなされている。例えば、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において以下のような開示がなされている。特許文献１には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、結晶粒径と、｛３１１｝、｛２２０｝、｛２００｝面からのＸ線回折強度Ｉがある条件を満たす様な結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが開示されている。また、特許文献２には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、｛２００｝面および｛２２０｝面からのＸ線回折強度がある条件を満足する結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが開示されている。また、特許文献３には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞の割合の制御によって曲げ加工性が優れることが開示されている。
特許文献４には、強い冷間加工で歪んだ状態にある結晶組織を再結晶させて、異方性の小さい結晶組織に変えるとともに、伸びを向上させることによって曲げ加工性が良好となることが開示されている。
特許文献５には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金中に、Ｃｕｂｅ方位とＢｒａｓｓ、Ｓ、Ｃｏｐｐｅｒ方位を集積させることで、強度異方性が小さく、曲げ加工性に優れた特性を有することが示されている。
【０００８】
特許文献１および特許文献２に記載された発明では、特定面からのＸ線回折による結晶方位の解析は、ある広がりを持った結晶方位の分布の中のごく一部の特定の面に関するものである。また、特許文献３に記載された発明では、結晶方位の制御は溶体化熱処理後の圧延加工率の低減によって行っている。また、Ｃｕｂｅ方位結晶粒の面積、板厚方向での分布は記載されておらず、曲げ加工性、強度の異方性については開示されていない。特許文献４に記載された発明においては、強い冷間圧延で状態にある結晶組織を再結晶させて、異方性の小さい結晶組織を実現し、伸びの向上により良好な曲げ加工性を実現している。しかし、結晶方位制御による特性改善は行っていない。特許文献５では、Ｃｕｂｅ方位を２０〜６０％、Ｂｒａｓｓ、Ｓ、Ｃｏｐｐｅｒ方位の平均合計面積率を２０〜５０％とし、また、粒内方位差（ＫＡＭ）を規定し、組織を制御することで強度異方性を低減させている。しかし、板材表層は機械研磨により加工が入っているため、最表層部の組織については定量化できていない。
【０００９】
また上記の要求のうち疲労特性に関し、従来、銅合金の疲労特性は、引張強さを高める（高強度化）ことで改善していたが、銅合金の組成や析出物による方法では高強度化に限界があった。
【００１０】
特許文献６では、合金の組成や析出物を制御して疲労特性を向上させているが、合金の組成や析出物による機械強度の増加には限界がある。また曲げ加工性や導電率とバランスさせながら、機械強度や疲労特性を向上させる点からも限界があった。
【００１１】
さらに、電気・電子機器用途に使用される銅合金材料に要求される特性項目の一つとして、ヤング率（縦弾性係数）が低いことが求められている。近年コネクタなどの電子部品の小型化の進行に伴い、端子の寸法精度やプレス加工の公差が厳しくなっている。材料のヤング率を低減することで、コンタクト接圧に及ぼす寸法変動の影響を低減できるため、設計が容易となる。ヤング率の測定には、引張試験による応力−ひずみ線図の弾性領域の傾きから算出する方法、梁(片持ち梁)をたわませた際の応力−ひずみ線図の弾性領域の傾きから算出する方法の２つの方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−００９１３７号公報
【特許文献２】特開２００８−０１３８３６号公報
【特許文献３】特開２００６−２８３０５９号公報
【特許文献４】特開２００５−３５０６９５号公報
【特許文献５】特開２０１１−１６２８４８号公報
【特許文献６】特開２００４−２２５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように曲げ加工性と高強度を両立し、ヤング率が低く、疲労特性がより高く、各特性の圧延平行方向と垂直方向の異方性の少ない銅合金材料が求められている。
【００１４】
上記の問題に鑑み、本発明の課題は、強度とともに曲げ加工性に優れ、優れた疲労強度を有し、各特性の圧延平行方向と垂直方向の異方性の少ない、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに適し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】
【００１５】
本発明者らは、電気・電子部品用途に適した銅合金について研究を行い、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の銅合金において、曲げ加工性、強度、導電性を大きく向上させるために検討を重ねた結果、Ｃｕｂｅ方位集積割合と曲げ加工性との間に相関関係があることを見出した。従来、板厚方向で最表層部の組織の詳細は示されていなかった。板材を曲げ加工する場合、板の両面表層が一番変形量が大きくなるので、従来の結晶方位制御の考え方に則れば板の最表層にＣｕｂｅ方位が集積することが望ましいと予想される。ところが、本発明者らの研究により、内部に一定量のＣｕｂｅ方位が集積していれば、最表層のＣｕｂｅ方位はわずかであっても曲げ加工性に優れ、低ヤング率を示すことがわかった。本発明はこの知見に基づきなされるに至った。
【００１６】
すなわち、上記課題は以下の発明により解決された。
（１）Ｎｉを１．０〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．１〜２．０ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金板材であって、ＥＢＳＤ測定における結晶方位解析において、板厚方向表層部（０ｔ〜１／８ｔ）でのＢＲ方位｛３  ６  ２｝＜８  −５  ３＞の面積率が５〜３０％であり、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）でのＣｕｂｅ方位面積率｛１  ０  ０｝＜０  ０  １＞が５％以上であることを特徴とする銅合金板材。
（２）Ｎｉを１．０〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．１〜２．０ｍａｓｓ％含有し、さらにＳｎを０．４ｍａｓｓ％以下、Ｚｎを０．５ｍａｓｓ％以下、Ａｇを０．２ｍａｓｓ％以下、Ｍｎを０．１ｍａｓｓ％以下、Ｂを０．１ｍａｓｓ％以下、Ｐを０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｍｇを０．１ｍａｓｓ％以下、Ｃｒを０．２ｍａｓｓ％以下、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｆｅを０．０１ｍａｓｓ％以下およびＨｆを０．００５ｍａｓｓ％以下からなる群から選ばれる少なくとも１つを合計で０．００５〜１．０ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金板材であって、ＥＢＳＤ測定における結晶方位解析において、板厚方向表層部（０ｔ〜１／８ｔ）でのＢＲ方位｛３  ６  ２｝＜８  −５  ３＞の面積率が５〜３０％であり、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）でのＣｕｂｅ方位面積率｛１  ０  ０｝＜０  ０  １＞が５％以上であることを特徴とする銅合金板材。
（３）板材の板バネ疲労試験にて、材料への負荷応力が５００ＭＰａでの、破断までの繰り返し回数が１０７回以上である、（１）または（２）に記載の銅合金板材。
（４）板材の１８０°Ｕ曲げ試験において、圧延平行・垂直方向のいずれもクラックなく曲げ加工が可能である、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の銅合金板材。
（５）（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、前記銅合金板材を与える合金成分組成からなる銅合金素材に、鋳造［工程１］、均質化熱処理［工程２］、熱間圧延［工程３］、水冷［工程４］、冷間圧延１［工程６］、中間焼鈍［工程７］、冷間圧延２［工程８］及び中間溶体化熱処理［工程９］をこの順に施し、
ここで、前記中間焼鈍［工程７］を、熱処理温度４００〜６００℃で行い、かつ、前記冷間圧延２［工程８］を、圧延ロールの表面粗度Ｒａ０．５μｍ以上で、圧延張力１００〜３００ＭＰａで行う
ことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の銅合金板は、曲げ加工性に優れ、優れた強度を示し、疲労特性にも優れ、特性の圧延平行方向と垂直方向の異方性が少なく、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに特に適した性質を有する。上記本発明の構成により、強度、曲げ加工性、導電率の各特性に優れ、電気・電子機器の用途に好適な銅合金を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、上記銅合金板材を好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】疲労特性の試験方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の銅合金板材の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。なお、本発明における「板材」には、「条材」も含むものとする。本発明の銅合金板材の厚みは特に制限はないが、好ましくは０．０３〜０．５ｍｍである。また、本発明で薄板とは厚みは特に制限するものではないが、好ましくは０．０４〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．２５ｍｍである。
【００２０】
材料の曲げ加工時のクラックが発生する原因を明らかにするために、本発明者らは、曲げ変形した後の断面の金属組織を電子顕微鏡及び電子後方散乱回折測定（以下、ＥＢＳＤともいう）によって詳細に調査した。その結果、基体材料は均一に変形しているのではなく、特定の結晶方位の領域のみに変形が集中する、不均一な変形が進行することが観察された。そして、その不均一変形により、曲げ加工した後の基体材料表面には、数μｍの深さのシワや、クラックが発生することが解った。
【００２１】
さらに、９０°曲げ加工では歪みは板厚方向最表層に付与されるのに対し、１８０°曲げにおいては薄板の板厚方向最表層のみならず、板厚１／８位置（板表面から板厚の１／８の位置、１／８ｔともいう）まで大きく歪んでおり、表層から発達する局所変形領域に対し、表層近傍の結晶粒のみならず板厚１／８位置の深さまでの結晶粒が関与していることが解った。そして、その局所変形帯はＣｕｂｅ方位粒にはあまり観察されず、Ｃｕｂｅ方位は不均一変形を抑制する効果があることが解った。その結果、板表面に発生するシワが低減され、クラックが抑制されることが解った。またＢｒａｓｓ方位は曲げ変形後に局所変形が伴っていることが多く、曲げ性には悪影響を及ぼすことが解った。
【００２２】
これまで、最表層０ｔ〜板厚方向内部１／８ｔの集合組織の測定は困難であったが、研磨方法の改善により詳細な調査が可能となった。この、表層近傍（０ｔ〜１／８ｔ）でのＣｕｂｅ方位面積率は、これまでは詳細な解析が出来なかったため、ここでの集合組織の影響を評価することは困難であった。本発明では、表層近傍の集合組織を制御する方法を見出し、その測定方法、効果を把握した。
【００２３】
［Ｃｕｂｅ方位の面積率］
銅合金板材の曲げ加工性を改善するために、本発明者らは曲げ加工部に発生するクラックの発生原因について検討した。その結果、塑性変形が局所的に発達して剪断変形帯を形成し、局所的な加工硬化によってマイクロボイドの生成と連結が起こり、成形限界に達することが原因するという結果を得た。そこで、その対策として、曲げ変形において加工硬化が起きにくい結晶方位の割合を高めることが有効であることを見出した。即ち、Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞の面積率が５％以上の場合に、良好な曲げ加工性を示すという知見を得た。より詳しくは、このＣｕｂｅ方位面積率の制御は板厚内部１／８ｔ〜１／２ｔの、内部のみでよく、最表層は必ずしもＣｕｂｅ方位が集積していなくてもよい。この板厚内部でのＣｕｂｅ方位の面積率が上記下限値以上の場合は、上述した作用効果が十分に発揮される。また、上記下限値以上であると、再結晶処理の後の冷間圧延加工を低加工率で行わなくてよく、強度が著しく低下してしまうことがないため、好ましい。上記の観点から、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）の（Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞の面積率の好ましい範囲は５％以上、更に好ましくは、８％以上である。Ｃｕｂｅ方位面積率の上限は特に制限はないが、５０％以下であるのが現実的である。
【００２４】
板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位面積率が上記下限値以上であることで曲げ加工性が向上することは、上記本発明者らの検討により見出されたもので、１８０°曲げではこの領域の結晶粒も関与していることわかったことが大きな理由のひとつである。さらに、まだ定かではないが、表層部（０ｔ〜１／８ｔ）のＣｕｂｅ方位面積率が低くても本発明の効果を奏する理由としては、曲げ加工時に発生するせん断帯発生の抑制は、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位粒が担うことができるためと推察される。
【００２５】
［Ｃｕｂｅ方位の板厚方向分布］
上記のように、Ｃｕｂｅ方位の板厚方向での面積率の分布は、板厚方向内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）で５％以上に制御することで曲げ加工性、低ヤング率特性、異方性を改善することができる。板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位面積率を５％以上に制御することで、曲げ加工によるせん断帯の発生を抑制することが出来る。表層のＣｕｂｅ量が内部より低くても、曲げ加工時のせん断帯形成によるクラックの発生は、内部の組織により抑制することが出来る。すなわち、板厚表層部（０〜１／８ｔ）にＣｕｂｅ方位以外の結晶方位粒が集積した場合でも、曲げ加工時に発生するせん断帯発生の抑制は、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位粒が担うことができる。
【００２６】
銅合金板材をコネクタとして用いる場合、バネ性を有する梁、曲げ加工の方向は圧延平行・垂直の双方で加工される。そこで、圧延平行・垂直方向の強度、曲げ加工性の異方性を低減することにより、いずれの方向でも加工の際の金型設計、コネクタのバネ力が安定するというメリットがある。Ｃｕｂｅ方位以外の結晶方位は、圧延平行方向（ＬＤ）と圧延垂直方向（ＴＤ）で異なる結晶面を有している。一方、本発明例の板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）で優先成長させたＣｕｂｅ方位は、ＬＤ、ＴＤのいずれも（１００）面を向いているため、強度、曲げ加工性の異方性は小さくなる。
【００２７】
［ＢＲ方位］
本発明では、Ｃｕｂｅ方位の他に、最表層（０ｔ〜１／８ｔ）のＢＲ方位｛３  ６  ２｝＜８  −５  ３＞の制御も行っている。
ＢＲ方位はＣｕｂｅ方位同様、再結晶時に優先的に成長する方位であるが、圧延平行方向、垂直方向のいずれも他の方位に比べてシュミット因子が０．５に近く、材料の強度を低下させるという難点がある。しかし、ＢＲ方位は、他の結晶方位に比べて結晶粒内のひずみ差（ＫＡＭ値）が高く、平均結晶粒面積が大きい結晶方位であることがわかり、弾性域でのひずみの蓄積が抑制されることが、実験的に確認できた。さらに、このＢＲ方位を板厚表層部にのみ集積させることができるのを確認でき、これにより疲労特性が改善することがわかった。ＢＲ方位は、強度を低下させる点と、疲労特性に優れる点のバランスから、最表層（０ｔ〜１／８ｔ）の面積率の好ましい範囲は５〜３０％、更に好ましくは７〜２５％である。
【００２８】
［ＢＲ方位の板厚方向分布］
上記のようにＢＲ方位の板厚方向での面積率の分布を、表層部（０ｔ〜１／８ｔ）で５〜３０％に制御することで、疲労特性を改善することができる。表層部（０ｔ〜１／８ｔ）にて３０％を超える方位面積率を有すると、強度が低下してしまい、さらに曲げ加工性に寄与するせん断帯発生の抑制を阻害するため、曲げ加工性が低下する。ただし、ＢＲ方位を表層部（０ｔ〜１／８ｔ）に５〜３０％集積させることで、材料の疲労特性改善が見込まれる。
【００２９】
［Ｃｕｂｅ方位、ＢＲ方位以外の方位］
また、上記範囲のＣｕｂｅ方位、ＢＲ方位の他に、Ｓ方位｛３  ２  １｝＜３  ４  ６＞、Ｃｏｐｐｅｒ方位｛１  ２  １｝＜１  −１  １＞、Ｄ方位｛４  １１  ４｝＜１１  −８  １１＞、Ｂｒａｓｓ方位｛１  １  ０｝＜１  −１  ２＞、Ｇｏｓｓ方位｛１  １  ０｝＜０  ０  １＞、Ｒ１方位｛２  ３  ６｝＜３  ８  ５＞、ＲＤＷ方位｛１  ０  ２｝＜０  −１  ０＞などが発生する。本発明においては、観測される全方位の面積に対して、ＢＲ方位、Ｃｕｂｅ方位の面積率が上記の範囲にあれば、これらの方位成分を含んでいることは許容される。
【００３０】
［ＥＢＳＤ法］
本発明における上記結晶方位の解析には、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。結晶粒を２００個以上含む、１ミクロン四方の試料面積に対し、０．１μｍステップでスキャンし、方位を解析した。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から３００×３００μｍと０．１μｍとした。各方位の面積率は、Ｃｕｂｅ方位｛０  ０  １｝＜１  ０  ０＞の理想方位から±１０°以内、ＢＲ方位｛３  ６  ２｝＜８  −５  ３＞の理想方位から１０°以内の面積の全測定面積に対する割合である。ＥＢＳＤによる方位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の深さまでの方位情報を含んでいるが、測定している広さに対して充分に小さいため、本明細書中では面積率として記載した。また、方位分布は板厚方向に変化しているため、ＥＢＳＤによる方位解析は板厚方向に何点かを任意にとって平均を取ることが好ましい。
【００３１】
［板厚方向の集合組織分布評価］
合金中のＣｕｂｅ方位、ＢＲ方位面積率の、板厚方向での分布を調査するため、研磨量を変更して測定を行った。板厚方向で最表層部の組織を見るためには、試験片の裏面をマスキングし、表面だけ電解研磨を行う。この際、試験片表面が鏡面仕上げになっている点、研磨量が最小限である点に注意しながら研磨を行う。実際には、試験片表面の研磨量は３μｍであり、最表層組織とする。ここでの電解研磨による研磨量の微調整により、０ｔ〜１／８ｔの組織を正確に把握することが出来るようになり、ＥＢＳＤ解析にて詳細な解析が可能である。板厚方向内部の組織は、試験片表面を機械研磨し、仕上げに電解研磨により鏡面とする。これにより、１／８ｔ〜１／２ｔの組織が得られ、各板厚方向での測定が可能となる。準備した試験片の測定は、ＥＢＳＤによる方位解析にて３００×３００μｍの範囲を０．１μｍステップでスキャンし、Ｃｕｂｅ方位、ＢＲ方位の面積率を測定した。  
【００３２】
［副添加元素］
次に本合金への副添加元素の効果について示す。好ましい副添加元素としては、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、ＺｒおよびＨｆが挙げられる。これらの元素は総量で１質量％以下であると導電率を低下させる弊害を生じないため好ましい。これらを含有させる場合、添加効果を充分に活用し、かつ導電率を低下させないためには、総量で、０．００５〜１．０質量％であることが好ましく、０．０１〜０．９質量％がさらに好ましく、０．０３ｍａｓｓ％〜０．８ｍａｓｓ％であることが特に好ましい。以下に、各元素の添加効果を示す。
【００３３】
（Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ）
Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎは、添加することで耐応力緩和特性を向上する。それぞれを添加した場合よりも併せて添加した場合に相乗効果によって更に耐応力緩和特性が向上する。また、半田脆化が著しく改善する効果がある。
【００３４】
（Ｍｎ、Ａｇ、Ｂ、Ｐ）
Ｍｎ、Ａｇ、Ｂ、Ｐは添加すると熱間加工性を向上させるとともに、強度を向上する。
【００３５】
（Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｈｆ）
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｈｆは、化合物や単体で微細に析出し、析出硬化に寄与する。また、化合物として５０〜５００ｎｍの大きさで析出し、粒成長を抑制することによって結晶粒径を微細にする効果があり、曲げ加工性を良好にする。
【００３６】
［銅合金板材の製造方法］
次に、本発明の銅合金板材の好ましい製造条件について説明する。従来の析出型銅合金の製造方法は、銅合金素材を鋳造［工程１］して鋳塊を得て、これを均質化熱処理［工程２］し、熱間圧延［工程３］、水冷［工程４］、面削［工程５］、冷間圧延［工程６］をこの順に行い薄板化し、７００〜１０００℃の温度範囲で中間溶体化熱処理［工程９］を行って溶質原子を再固溶させた後に、時効析出熱処理［工程１０］と仕上げ冷間圧延［工程１１］によって必要な強度を満足させるものである。この一連の工程の中で、材料の集合組織は、中間溶体化熱処理中に起きる再結晶によっておおよそが決定し、仕上げ圧延中に起きる方位の回転により、最終的に決定される。
【００３７】
本実施形態において、熱間圧延［工程３］後に、水冷［工程４］、面削［工程５］し、冷間圧延１［工程６］により圧延率８０％以上圧延し、再結晶しない程度に好ましくは４００℃〜６００℃で５秒〜２０時間の中間焼鈍［工程７］を行う。更に、冷間圧延２［工程８］により適度なひずみを加える。これらの処理によって、中間溶体化熱処理［工程９］の再結晶集合組織において表層部のＢＲ方位と内部のＣｕｂｅ方位面積率が増加する。また、中間溶体化熱処理［工程９］後には、時効析出熱処理［工程１０］、仕上げ冷間圧延［工程１１］及び、調質焼鈍［工程１２］を施す。
【００３８】
以下に、各工程の好ましい条件をより詳細に設定した実施態様について記載する。
目的の合金組成となる合金を高周波溶解炉により溶解し、これを０．１〜１００℃／秒の冷却速度で鋳造［工程１］して鋳塊を得る。これを８００〜１０２０℃で３分から１０時間の均質化熱処理［工程２］後、熱間加工［工程３］を行った後に水焼入れ（水冷［工程４］に相当）を行い、酸化スケール除去のために面削［工程５］を行う。その後に、加工率８０〜９９．８％の冷間圧延１［工程６］を施す。次に４００〜６００℃で５ｓ〜２０ｈの中間焼鈍［工程７］を行う。更に、冷間圧延２［工程８］では、張力を１００〜３００ＭＰａ、圧延機のロール粗度Ｒａを０．５μｍ以上とし、圧延加工率は５〜３０％とし、板材全体にひずみを加える。その後、中間溶体化熱処理［工程９］にて６００〜１０００℃で５秒〜１時間の熱処理を加える。時効析出熱処理［工程１０］で４００〜７００℃で５分〜１０時間の時効処理を行う。加工率が３〜２５％の仕上げ冷間圧延［工程１１］、２００〜６００℃で５秒〜１０時間の調質焼鈍［工程１２］を行って本発明の銅合金板材を得る。
【００３９】
本実施形態において、熱間圧延［工程３］では、再熱温度から７００℃の温度域で、鋳造組織や偏析を破壊し均一な組織にするための加工と、動的再結晶による結晶粒の微細化のための加工を行う。中間焼鈍［工程７］にて合金中の組織を全面再結晶させない程度に熱処理を行った後、冷間圧延２［工程８］にて、板厚方向での加工ひずみを制御するために、圧延での張力とロール粗度を調整しながらひずみを加え、中間溶体化［工程９］での再結晶集合組織において、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位結晶粒、板厚表層部（０ｔ〜１／８ｔ）のＢＲ方位結晶粒が増加する。
【００４０】
ここで、中間溶体化［工程９］前の中間焼鈍［工程７］の熱処理温度が高すぎると、酸化スケールが形成され好ましくないため、ここでの熱処理温度は好ましくは４００〜６００℃とする。冷間圧延１［工程６］により更なる加工歪を入れ、中間焼鈍［工程７］にて、好ましくは４００〜６００℃で５分〜２０時間の熱処理を加えることで、中間溶体化処理［工程９］での再結晶集合組織においてＣｕｂｅ方位面積率が増加する。中間焼鈍［工程７］では完全に再結晶しておらず、部分的に再結晶している亜焼鈍組織を得ることが目的である。
【００４１】
なかでも特に、一義的には断定しがたいが、中間焼鈍［工程７］にて焼鈍温度を規定することにより、Ｃｕｂｅ方位面積率が増加する傾向がある。冷間圧延２［工程８］にて、圧延ロールの粗度Ｒａと圧延中の板材の張力を制御することにより、ＢＲ方位面積率が増加する傾向がある。この冷間圧延２［工程８］にて、好ましくは、圧延ロールの粗度Ｒａを０．５μｍ以上、かつ張力を１００ＭＰａ以上とすることで、表層部（０ｔ〜１／８ｔ）にせん断ひずみが導入される。ここで、ロール粗度が小さすぎ、張力が低すぎる場合、表層部（０ｔ〜１／８ｔ）に十分にせん断ひずみが導入されない。表層部にせん断ひずみが導入された状態で、中間溶体化熱処理［工程９］にて再結晶させると、表層部（０ｔ〜１／８ｔ）はＢＲ方位が粒成長する。一方で、内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）は、冷間圧延２［工程８］にて圧縮ひずみが加わり、圧延集合組織が形成されることにより、ひずみ誘起粒界移動にて、中間溶体化熱処理［工程９］にてＣｕｂｅ方位が粒成長する。
【００４２】
また、冷間圧延２［工程８］では、好ましくは１００〜３００ＭＰａの張力にてひずみの導入を施す。ここで、張力が低すぎると、加工歪が小さく、中間溶体化熱処理［工程９］にて結晶粒径が粗大化し、曲げシワが大きくなり特性が劣る。張力が高すぎると、加工歪の開放が進行するとともに再結晶してしまい、ひずみ誘起粒界移動でのＣｕｂｅ方位粒の板厚方向での発達が不均一となり曲げ加工性が低下する。
中間溶体化熱処理［工程９］後には、時効析出熱処理［工程１０］、仕上げ冷間圧延［工程１１］、調質焼鈍［工程１２］を施す。再結晶集合組織においては、ひずみ誘起粒界移動によるＣｕｂｅ方位の面積率を増加させるために、加工を行う。なおかつ結晶方位を一定方向に制御することでＣｕｂｅ方位の発達に寄与する。
【００４３】
［銅合金板材の特性］
本発明の銅合金板材は、たとえばコネクタ用銅合金板材に要求される特性を満足することができる。本発明において、銅合金板は下記の特性を有することが好ましい。
・０．２％耐力が７００ＭＰａ以上であることが好ましい。更に好ましくは７５０ＭＰａ以上である。この詳細な測定条件は特に断らない限り実施例に記載のとおりとする。
・曲げ加工性が１８０°密着Ｕ曲げ密着試験において圧延平行・垂直方向のいずれにおいても曲げ加工表面部にクラックがないことが好ましい。この詳細な条件は特に断らない限り実施例に記載のとおりとする。
・疲労特性は、板ばね疲労試験にて、負荷応力５００ＭＰａでの破断までの繰り返し回数が１０７回以上であることが好ましい。この詳細な測定条件は特に断らない限り実施例に記載のとおりとする。
・導電率が５％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。この詳細な測定条件は特に断らない限り実施例に記載のとおりとする。
・ヤング率は１３０ＧＰａ以下であることが好ましい。この詳細な条件は、特に断らない限り実施例に記載のとおりとする。
【実施例】
【００４４】
以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
Ｎｉ等を表１に示した量含有し、残部がＣｕと不可避不純物から成る合金を高周波溶解炉により溶解し、これを０．１〜１００℃／秒の冷却速度で鋳造［工程１］して鋳塊を得た。これを８００〜１０２０℃で３分から１０時間の均質化熱処理［工程２］後、１０２０〜５００℃で熱間加工［工程３］を行った。その後、水焼入れ（水冷［工程４］に相当）し、酸化スケール除去のために面削［工程５］を行った。その後、加工率８０〜９９．８％の冷間圧延１［工程６］、次に４００〜６００℃で５秒〜２０時間熱処理する、中間焼鈍［工程７］を行い、更に冷間圧延２［工程８］（ロール表面粗度０．５μｍ以上、圧延張力１００〜３００ＭＰａ）にて加工ひずみを加える。６００〜１０００℃で５秒〜１時間の中間溶体化処理［工程９］を実施した。次に、４００〜７００℃で５分間〜１時間の時効析出熱処理［工程１０］を行い、３〜２５％の圧延率で仕上げ冷間圧延［工程１１］、２００〜６００℃で５秒〜１０時間の調質焼鈍［工程１２］を行って供試材とした。これらの供試材の組成および特性を、本発明例および比較例について、表１、表２に示す。各熱処理や圧延の後に、材料表面の酸化や粗度の状態に応じて酸洗浄や表面研磨を、形状に応じてテンションレベラーによる矯正を行った。なお、熱間加工［工程３］での加工温度は、圧延機の入り側と出側に設置してある放射温度計により測定した。
【００４６】
この供試材について下記の特性調査を行った。ここで、供試材の最終板厚は０．０８ｍｍとした。
ａ．Ｃｕｂｅ方位面積率
ＥＢＳＤ法により、測定面積が９×１０４μｍ２、スキャンステップは０．５μｍ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、０．５μｍステップで行った。解析では、３００×３００μｍのＥＢＳＤ測定結果を、２５ブロックに分割し、各ブロックのＣｕｂｅ方位面積率、平均結晶粒面積、結晶粒の個数を確認した。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。
さらに、ＥＢＳＤ測定前の研磨では、表層部（０ｔ）と、１／８ｔ、１／４ｔと１／２ｔの組織観察を行うため、機械研磨、および電解研磨にて目的部組織を出し、研磨部分をＥＢＳＤにて観察した。
【００４７】
ｂ．１８０°密着Ｕ曲げ試験
圧延方向に垂直に幅０．２５ｍｍ、長さは１．５ｍｍとなるようにプレスによる打ち抜きで加工した。これに曲げの軸が圧延方向に直角になるようにＷ曲げしたものをＧＷ（Ｇｏｏｄ  Ｗａｙ）、圧延方向に平行になるようにＷ曲げしたものをＢＷ（Ｂａｄ  Ｗａｙ）とし、９０°Ｗ曲げ加工後、圧縮試験機にて１８０°密着曲げ加工を行った。曲げ加工表面を１００倍の走査電子顕微鏡で観察し、クラックの有無を調査した。クラックの無いものを○、クラックのあるものを×と判定した。
【００４８】
ｃ．ヤング率
試験片は、圧延平行方向・垂直方向からそれぞれ切り出し、幅２０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、平行度は５０ｍｍあたり０．０５ｍｍ以下になるように加工した。ヤング率は、引張試験による応力−ひずみ線図の弾性領域の傾きから算出した値を示した。
【００４９】
ｄ．耐力  ［ＹＳ］
たわみ係数測定において、各試験片の弾性限界までの押し込み量（変位）から耐力［ＭＰａ］を算出し、強度とした。
耐力（ＭＰａ）  Ｙ＝｛（３Ｅ／２）×ｔ×（ｆ／Ｌ）×１０００｝／Ｌ  
Ｅ：たわみ係数、ｔ：板厚、Ｌ：固定端と荷重点の距離、ｆ：変位（押込み深さ）
ここで、圧延平行方向と垂直方向の異方性を確認した。
【００５０】
ｅ．疲労特性
疲労特性は、ＪＣＢＡ  Ｔ３０８；２００１（銅および銅合金薄板条の疲労特性試験方法）に準拠し、圧延平行・垂直方向の測定を行った。図１に説明図を示した（板バネ疲労試験）。１は試験片、２はナイフエッジである。試験片幅は、１０ｍｍ±０．２ｍｍ、試験片の固定トルクは、下部２Ｎ・ｍ、上部３Ｎ・ｍである。試験片の負荷応力値は、下記の式（ａ）にて求めた。
５００ＭＰａの負荷応力にて試験を行い、材料が破断するまでの繰り返し回数を求めた。破断までの繰り返し回数が、圧延平行・垂直方向のいずれも１０７回以上を示したものを○、圧延平行・垂直方向のいずれか、もしくはいずれも１０７回未満のものを×とした。
σ＝（３×Ｅ×ｔ×δ）／（２×ｌ２）  ・・・  （ａ）
σ：最大曲げ応力（Ｎ／ｍｍ２）
δ：たわみ量（ｍｍ）
ｌ：試験片セット長さ（ｍｍ）
ｔ：試験片厚さ（ｍｍ）
Ｅ：たわみ係数（Ｎ／ｍｍ２）
【００５１】
ｆ．導電率  ［ＥＣ］
２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温槽中で四端子法により比抵抗を計測して導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。
【００５２】
本発明１〜本発明例１１、比較例１〜比較例１０について、表１に示す組成となるように、主原料ＣｕとＮｉ、Ｓｉを配合し、溶解・鋳造した。
表２に示すように、本発明例１〜本発明例１１の製造方法で、冷間圧延２［工程８］は、ロール粗度を０．５μｍ以上、張力を１００〜３００ＭＰａとした。組織は、本発明例１〜本発明例１１の表層（０ｔ〜１／８ｔ）のＢＲ方位面積率が５〜３０％、内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位面積率が５％以上を示した。
比較例１〜比較例１０では、本発明の規定する組織（ＢＲ方位、Ｃｕｂｅ方位面積率）を満たさない場合を示した。
【００５３】
【表１】
0005916418.tif 000002
【００５４】
【表２】
0005916418.tif 000003
【００５５】
表２に示す様に、本発明例１〜１１は各特性において良好であった。すなわち、板厚内部（１／８ｔ〜１／２ｔ）のＣｕｂｅ方位面積率が５％以上を示した場合、１８０°Ｕ曲げ、ヤング率、耐力の特性のいずれも良好であった。さらに、表層付近（０ｔ〜１／８ｔ）のＢＲ方位面積率が５〜３０％であり、これを満たす場合には、疲労特性が良好であった。また、耐力の圧延平行方向と垂直方向での異方性は１０ＧＰａ以内であり、異方性が小さい。
したがって、本発明の銅合金板材は、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載端子などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに適した銅合金板材として提供することができる。
【００５６】
これに対し、表２に示すように、比較例の試料では、いずれかの特性が劣る結果となった。
すなわち、比較例１、５、７、１０は、内部のＣｕｂｅ方位面積率が５％以下と規定値より低いため、１８０°Ｕ曲げ、ヤング率、耐力異方性の特性が劣っている。
比較例１、３、４、８、９は、表層部のＢＲ方位面積率が５％以下であるため、疲労特性が劣っている。比較例２、６、７は、表層部のＢＲ方位が３０％以上であるため、疲労特性は一部優れているものの、いずれも１８０°Ｕ曲げ、耐力が規定値より低く、劣っている。
なお、導電率はいずれも３０〜４５％を示した。
【符号の説明】
【００５７】
１  試験片
２  ナイフエッジ
【図１】
0005916418.tif 000004