(57)【要約】    【課題】  高い強度と高い導電率を両立できる銅チタン合金板材及びその製造方法を提供する。    【解決手段】  銅に３．２質量％のチタンを含有させた銅チタン合金材を９００℃の温度に３分間保持する（溶体化工程Ｓ１）。次に、加工率が１０乃至５０％の圧延加工を行う（圧延工程Ｓ２）。次に、温度が５００乃至６００℃、時間が１５０秒乃至３０分間の時効処理を施す（時効処理工程Ｓ３）。次に、加工率が１０乃至５０％の圧延加工を行う（圧延工程Ｓ４）。次に、多段時効処理を行う（冷却時効工程Ｓ５）。即ち、４５０℃の温度に３時間保持した後、４００℃の温度に３時間保持し、３５０℃の温度に３時間保持し、３００℃の温度に１０時間保持する。その後、加工率が１０乃至５０％の圧延加工を行う（圧延工程Ｓ６）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉを含有し、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇからなる群から選択された１種又は２種以上の金属を含有し、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの含有量が合計で２．９乃至３．５質量％であり、Ｐの含有量が０．２５質量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．０質量％以下であり、その圧延面に対してＸ線回折を行ったときに、（１１１）結晶面を示すピークの強度をＩ（１１１）とし、（２２０）結晶面を示すピークの強度をＩ（２２０）とするとき、比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値が４以上であることを特徴とする銅チタン合金板材。
【請求項２】
Ｔｉを含有し、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇからなる群から選択された１種又は２種以上の金属を含有し、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの含有量が合計で２．９乃至３．５質量％であり、Ｐの含有量が０．２５質量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．０質量％以下である銅チタン合金材をその析出物が固溶する温度に加熱する溶体化工程と、この銅チタン合金材に対して加工率が１０乃至５０％となるように圧延を施す第１の圧延工程と、温度が５００乃至６００℃、時間が１５０秒乃至３０分間の熱処理を施す時効処理工程と、加工率が１０乃至５０％となるように圧延を施す第２の圧延工程と、４５０℃から３００℃まで１０乃至２５時間の時間をかけて時効処理を施しながら冷却する冷却時効工程と、加工率が１０乃至５０％となるように圧延を施す第３の圧延工程と、を有することを特徴とする銅チタン合金板材の製造方法。
【請求項３】
前記冷却時効工程が、前記銅チタン合金材を３００乃至４５０℃の範囲にある第１の温度に一定時間保持する工程と、３００乃至４５０℃の範囲にあり前記第１の温度よりも低い第２の温度に一定時間保持する工程と、を有することを特徴とする請求項２に記載の銅チタン合金板材の製造方法。
【請求項４】
前記冷却時効工程が、前記銅チタン合金材の温度を４５０℃から３００℃まで連続的に低下させる工程であることを特徴とする請求項２に記載の銅チタン合金板材の製造方法。
【請求項５】
前記時効処理工程の温度を５００℃とし、前記時効処理工程の時間を２０乃至３０分間とすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の銅チタン合金板材の製造方法。
【請求項６】
前記時効処理工程の温度を６００℃とし、前記時効処理工程の時間を１５０乃至２００秒間とすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の銅チタン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、強度と導電率との両立を図った銅チタン合金板材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、導電性ばね材料として、強度及び導電性が優れた銅チタン合金板材が開発されている。従来、銅チタン合金板材は、溶体化処理を行って析出物を固溶させた後、圧延して歪を付与し、その後、一定温度、例えば４５０℃に例えば３乃至１０時間保持して等温時効処理を行うことにより製造されていた。このとき、等温時効処理における加熱温度及び保持時間は、強度が最大になるように決定されていた（例えば、非特許文献１乃至３参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】池野、他２名「Ｃｕ−Ｔｉ合金の時効におよぼすＴｉ濃度の影響」日本金属学会誌（１９７４年）、第３８巻、第５号、ｐ．４４６−４５１
【非特許文献２】佐治、他２名「時効後圧延したＣｕ−Ｔｉ合金の焼鈍硬化と軟化について」日本金属学会誌（１９７４年）、第３８巻、第７号、ｐ．５９１−５９９
【非特許文献３】S. Nagaryuna, and et. al, "Effects of Cold Work on Precipitation Hardening of Cu-4.5 mass% Ti Alloy" Materials Transactions, JIM, Vol.36, No.8(1995), p.1058-1066
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。上述の時効処理においては、銅チタン合金板材の強度が最大値となる時効処理時間が存在し、これより短時間側では時効処理時間が増加するに伴って強度が増加し、長時間側では時効処理時間の増加に伴って強度が低下する。一方、時効処理に伴う導電率の増加のタイミングは、強度の増加のタイミングよりも遅く、強度が最大値に達して低下し始めた後に、導電率が最大値に達する。即ち、導電率が最大値となる時効処理時間は、強度が最大値となる時効処理時間よりも長時間側にある。このため、時効処理の条件をどのように選択しても、高い強度と高い導電性とを両立させることができない。即ち、強度を最大にしようとして時効処理時間を短くすると、導電率が不十分となる。また、導電率を最大にしようとして時効処理時間を長くすると、強度が低下してしまう。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、高い強度と高い導電率とを両立できる銅チタン合金板材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る銅チタン合金板材は、Ｔｉを含有し、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇからなる群から選択された１種又は２種以上の金属を含有し、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの含有量が合計で２．９乃至３．５質量％であり、Ｐの含有量が０．２５質量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．０質量％以下であり、その圧延面に対してＸ線回折を行ったときに、（１１１）結晶面を示すピークの強度をＩ（１１１）とし、（２２０）結晶面を示すピークの強度をＩ（２２０）とするとき、比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値が４以上であることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る銅チタン合金板材の製造方法は、Ｔｉを含有し、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇからなる群から選択された１種又は２種以上の金属を含有し、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの含有量が合計で２．９乃至３．５質量％であり、Ｐの含有量が０．２５質量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．０質量％以下である銅チタン合金材をその析出物が固溶する温度に加熱する溶体化工程と、この銅チタン合金材に対して加工率が１０乃至５０％となるように圧延を施す第１の圧延工程と、温度が５００乃至６００℃、時間が１５０秒乃至３０分間の熱処理を施す時効処理工程と、加工率が１０乃至５０％となるように圧延を施す第２の圧延工程と、４５０℃から３００℃まで１０乃至２５時間の時間をかけて時効処理を施しながら冷却する冷却時効工程と、加工率が１０乃至５０％となるように圧延を施す第３の圧延工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、従来よりも高温・短時間の時効処理を施し、この時効処理の前後に圧延加工を施すことにより、過時効になりにくく、高い強度を維持したまま、導電率が向上するまで時効処理を続けることができる。この結果、高い強度と高い導電率とを両立させることができる。
【０００９】
また、前記冷却時効工程が、前記銅チタン合金材を３００乃至４５０℃の範囲にある第１の温度に一定時間保持する工程と、３００乃至４５０℃の範囲にあり前記第１の温度よりも低い第２の温度に一定時間保持する工程と、を有していてもよい。又は、前記冷却時効工程が、前記銅チタン合金材の温度を４５０℃から３００℃まで連続的に低下させる工程であってもよい。
【００１０】
更に、前記時効処理工程の温度を５００℃とする場合は、前記時効処理工程の時間を２０乃至３０分間とすることが好ましい。又は、前記時効処理工程の温度を６００℃とする場合は、前記時効処理工程の時間を１５０乃至２００秒間とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、銅チタン合金板材に対して、従来よりも高温・短時間の時効処理を施し、この時効処理の前後に圧延加工を施すことにより、高い強度と高い導電率とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態は、銅チタン合金板材の実施形態である。本実施形態に係る銅チタン合金板材は、銅（Ｃｕ）からなる母相に、チタン（Ｔｉ）を例えば、３．２質量％含有している。また、Ｔｉの他に、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇからなる群から選択された１種又は２種以上の金属の含有している。Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの合計含有量は２．９乃至３．５質量％であり、Ｐの含有量が０．２５質量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．０質量％以下である。
【００１３】
そして、この板材の主面、即ち圧延面に対してＸ線回折を行い、その（１１１）結晶面を示すピークの強度をＩ（１１１）とし、（２２０）結晶面を示すピークの強度をＩ（２２０）とするとき、ピーク強度の比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値が４以上、例えば、６．７５となる。そして、本実施形態に係る銅チタン合金板材は、引張強度が例えば９５０乃至１０５０ＭＰａ、導電率が例えば１８乃至２２％ＩＡＣＳである。なお、導電率の単位である「％ＩＡＣＳ」とは、純銅の導電率を１００としたときの相対値である。
【００１４】
本実施形態によれば、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの合計含有量が２．９乃至３．５質量％である銅チタン合金板材において、比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値を４以上とすることにより、強度及び導電率の双方を良好なものとすることができる。
【００１５】
以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。
【００１６】
Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの合計含有量：２．９乃至３．５質量％
Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの合計含有量が２．９質量％未満では、銅チタン合金板材の導電率は高くなるものの、強度が不十分となる。一方、前記含有率が３．５質量％を超えると、銅チタン合金板材の強度は高くなるものの、導電率が不十分となる。従って、銅チタン合金板材の強度及び導電率を両立させるために、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの合計含有量は、２．９乃至３．５質量％とする。
【００１７】
Ｐの含有量：０．２５質量％以下
Ｐの含有量が０．２５質量％を超えると、銅チタン合金板材の導電率は高くなるものの、引張強度が低くなる。従って、Ｐの含有量は０．２５質量％以下とする。
【００１８】
Ｓｉの含有量：０．４質量％以下
Ｓｉの含有量が０．４質量％を超えると、銅チタン合金板材の導電率は高くなるものの、引張強度が低くなる。従って、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下とする。
【００１９】
Ｍｇの含有量：１．０質量％以下
Ｍｇの含有量が１．０質量％を超えると、溶体化工程前に行う熱間圧延において割れやすくなる。このため、銅チタン合金板材を安定して製造することができない。従って、Ｍｇの含有量は１．０質量％以下とする。
【００２０】
比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値：４以上
後述の第２の実施形態において詳細に説明するように、本実施形態に係る銅チタン合金板材は、溶体化処理後の銅チタン合金材に圧延及び短時間の時効処理を施して微細な析出粒子を多く析出させ、その後、多段時効処理を施して導電率が目標値を超えるように析出粒子を更に析出させ、その後、更に圧延を行って加工歪を導入し、導電率を多少低下させても強度を向上させて、製造される。これにより、過時効になりにくく、且つ導電率の向上に寄与する析出粒子が十分に析出された銅チタン合金板材を得ることができる。このように、本実施形態に係る銅チタン合金板材は、その製造工程において多くの加工を加えるために、圧延面において（２２０）結晶面を示すピークの強度Ｉ（２２０）が強くなる。このため、ピーク強度の比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値が４以上となる。
【００２１】
より詳細に説明すると、銅チタン合金板材の引張強度及び導電率に影響を及ぼすのは、析出粒子の大きさ及び析出密度である。そして、析出粒子の大きさ及び析出密度に影響を及ぼすのは、析出粒子が析出するときの温度及びひずみである。銅の結晶構造はｆｃｃであり、圧延を行うと結晶が回転して加工軸に対して相対的な方位変化を示す。即ち、圧延面の結晶面は、圧延加工に伴い、基本的には（１１０）面に近づいていく。なお、（１１０）面は（２２０）面に平行な面である。そして、圧延の加工率の上昇に伴い、圧延面における（２２０）面以外の結晶面も、（２２０）面に近づいていく。
【００２２】
従来の銅チタン合金板材の製造方法における圧延工程も、本発明の銅チタン合金板材の製造方法における圧延工程も、全体の加工率は５０％程度で同等であるが、本発明は、時効処理の後でも圧延加工を行っているため、合金材に大きなひずみを導入することができる。例えば、従来のように、溶体化工程後に加工率が５０％の圧延を行って、その後時効処理を行うよりも、本発明の実施形態のように、溶体化工程後に加工率が２０％の圧延を行い、６００℃の温度で時効処理工程を行い、その後、加工率が４０％の圧延を行う方が、合金板材に大きなひずみを導入できる。そして、このひずみの導入の程度は、ピークの比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値により、検知することができる。即ち、銅チタン合金板材に導入されたひずみが大きいほど、圧延面における（２２０）面が多くなり、ピークの比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値が大きくなる。この結果、析出粒子が好適な大きさ及び密度で析出し、良好な引張強度及び導電率を実現することができるようになる。前記比の値が４以上であれば、銅チタン合金板材に導入されたひずみが十分に大きく、良好な引張強度及び導電率を得ることができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態に係る銅チタン合金板材の製造方法の実施形態である。図１は、横軸に時間をとり、縦軸に銅チタン合金板材の温度をとって、本実施形態に係る銅チタン合金板材の製造工程を示すグラフ図である。なお、図１において、横軸の長さは必ずしも実際の時間の長さには比例していない。また、図２（ａ）及び（ｂ）は製造途中の銅チタン合金板材を示すＴＥＭ（Transmission Electron Microscope：透過型電子顕微鏡）写真であり、（ａ）は時効処理により析出する析出粒子を示し、（ｂ）は最終圧延後の析出粒子を示す。なお、図２（ａ）及び（ｂ）におけるスケールの長さは１００ｎｍである。
【００２４】
先ず、チタン（Ｔｉ）を例えば、３．２質量％含有し、Ｔｉの他に、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇからなる群から選択された１種又は２種以上の金属の含有し、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇの合計含有量は２．９乃至３．５質量％であり、Ｐの含有量が０．２５質量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．４質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．０質量％以下である銅チタン合金材を準備する。そして、図１の溶体化工程Ｓ１に示すように、この銅チタン合金材をその析出物が固溶する温度、例えば９００℃に、例えば３分間保持する。次に、図１の圧延工程Ｓ２に示すように、この銅チタン合金材に対して加工率が１０乃至５０％となるように圧延処理を室温で施す。なお、加工率とは、銅チタン合金材における圧延方向に直交する断面の面積の減少率（減面率）をいう。次に、時効処理工程Ｓ３に示すように、圧延後の銅チタン合金材に対して、温度が５００乃至６００℃、時間が１５０秒乃至３０分間の熱処理を施し、時効させる。次に、圧延工程Ｓ４に示すように、時効処理後の銅チタン合金材に対して、加工率が１０乃至５０％となるように圧延処理を室温で施す。
【００２５】
次に、図１の冷却時効工程Ｓ５に示すように、多段時効処理を行う。例えば４５０℃の温度に３時間保持した後、４００℃の温度に３時間保持し、３５０℃の温度に３時間保持し、その後、３００℃の温度に１０時間保持する。即ち、冷却時効工程Ｓ５においては、４５０℃から３００℃まで１９時間かけて時効処理を施しながら冷却する。その後、銅チタン合金材を室温まで冷却する。次に、図１の圧延工程Ｓ６に示すように、加工率が１０乃至５０％となるように圧延処理を室温で施す。これにより、前述の第１の実施形態に係る銅チタン合金板材が製造される。
【００２６】
本実施形態においては、図１に示す時効処理工程Ｓ３を、５００乃至６００℃の温度で行っている。この温度は、従来の銅チタン合金板材の製造方法における時効処理であれば過時効になる温度であり、析出粒子が粗大化して銅チタン合金材の強度が低下してしまう温度である。しかしながら、本発明者等は、このような高温で時効処理を行っても、時効処理工程Ｓ３の前後に圧延工程Ｓ２及びＳ４を設けることにより、銅チタン合金材に歪を付与して核析出の機会を増大させ、且つ、時効処理時間を従来よりも短くすることにより、図２（ａ）の円１内に示すように、圧延工程Ｓ４の後の時点において、極めて小さな析出粒子を高密度に生成させる技術を開発した。なお、図２（ａ）において、直径が１０乃至２０ｎｍの析出粒子が黒点状（高密度）に観察されている。
【００２７】
また、このように微細な析出粒子が高密度に発生した銅チタン合金材に対して、図１に示す冷却時効処理Ｓ５を施すと、銅チタン合金材中のチタン原子が短範囲で拡散し、微細な析出粒子を更に析出させることができる。この結果、少数の析出粒子が粗大化してしまうことを防止し、銅チタン合金板材中にナノメートルサイズの析出粒子を高密度に分散させることができる。これにより、図２（ｂ）に示すように、粒径が１０乃至２０ｎｍ程度の析出粒子が得られる。なお、図２（ｂ）において、この析出粒子は黒点状に観察されている。このように、析出粒子の粒径が小さく保たれるため、この析出粒子が銅チタン合金板材の強度に寄与し、銅チタン合金板材の強度を高いものとすることができる。また、このとき、銅の母相からチタンが固溶限近くまで析出するため、銅チタン合金板材の導電率を高くすることができる。また、冷却時効処理Ｓ５の後に圧延工程Ｓ６を設けることにより、銅チタン合金板材の強度を向上させると共に、導電率が低下することを防止できる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、時効処理を従来よりも高温・短時間とすることにより、析出粒子の成長を抑え、高い強度を維持しながら、良好な導電率を得ることができる。
【００２９】
以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。
【００３０】
時効処理温度：５００乃至６００℃
時効処理温度が６００℃を超えると、析出粒子が粗大化して過時効となる。この結果、銅チタン合金板材の強度が低下する。一方、時効処理温度が５００℃未満であると、時効処理に要する時間が長くなり、製造ラインの設計が難しくなる。また、生産効率が低くなる。このため、時効処理温度は５００乃至６００℃とする。
【００３１】
時効処理時間：１５０秒間乃至３０分間
時効処理温度が５００℃であるとき、製造された銅チタン合金板材の引張強度が良好になる時効処理時間は２０乃至３０分間であり、導電率が良好になる時効処理時間は２０分間以上である。従って、時効処理温度を５００℃とすると、良好な引張強度及び導電率を両立できる時効処理時間は２０乃至３０分間となる。また、時効処理温度が６００℃であるとき、製造された銅チタン合金板材の引張強度が良好になる時効処理時間は２００秒間以下であり、導電率が良好になる時効処理時間は１５０秒間以上である。従って、時効処理温度を６００℃とすると、良好な引張強度及び導電率を両立できる時効処理時間は１５０乃至２００秒間となる。このため、時効処理温度が５００乃至６００℃であるとき、良好な引張強度及び導電率を両立できる時効処理時間は１５０秒間乃至３０分間となる。
【００３２】
冷却時効温度：３００℃乃至４５０℃
冷却時効工程を４５０℃よりも高い温度から開始すると、銅チタン合金材が過時効となり、銅チタン合金板材の強度が低下する。一方、冷却時効工程を３００℃未満の温度まで行っても、３００℃未満の温度では粒子の析出は期待できないため、意味がない。このため、冷却時効工程における銅チタン合金材の温度は、３００乃至４５０℃とする。
【００３３】
冷却時効時間：１０乃至２５時間
冷却時効時間が１０時間未満であると、析出粒子の析出が不十分となる。一方、冷却時効時間を２５時間より長くすると、以下のような不具合が生じる。即ち、４５０乃至４００℃の温度範囲における時間を長くすると、過時効となり銅チタン合金板材の強度が低下する。また、４５０乃至３５０℃の温度範囲における時間を長くせずに３５０乃至３００℃の温度範囲における時間のみを長くした場合は、銅チタン合金板材の強度に対する影響は少ないものの、エネルギーの無駄になる。従って、冷却時効時間は１０乃至２５時間とする。
【００３４】
各圧延工程における加工率：１０乃至５０％
加工率が１０％未満では、銅チタン合金材に対するひずみの付与が少なくなり、銅チタン合金板材の強度及び導電率が低くなる。一方、加工率が５０％を超えると、銅チタン合金板材の導電率は高くなるものの、強度が低下する。従って、各圧延工程における加工率は１０乃至５０％とする。
【００３５】
なお、本実施形態においては、冷却時効工程Ｓ５において多段時効処理を行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、銅チタン合金材の温度を４５０℃から３００℃まで１０乃至２５時間かけて冷却すればよく、例えば、連続冷却処理を行ってもよい。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。本実施例１においては、時効処理時間が銅チタン合金板材の導電率及び引張強度に及ぼす影響について説明する。図３（ａ）は横軸に時効処理時間をとり、縦軸に引張強度をとって、時効処理時間が引張強度に及ぼす影響を示すグラフ図であり、（ｂ）は横軸に時効処理時間をとり、縦軸に導電率をとって、時効処理時間が導電率に及ぼす影響を示すグラフ図である。
【００３７】
先ず、銅（Ｃｕ）からなる母相中にチタン（Ｔｉ）を３．２質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物からなり、板厚が０．４ｍｍである銅チタン合金材を用意した。そして、この合金材に対して、温度が９００℃、時間が３分間の溶体化処理を施した。次に、溶体化処理後の合金材に、加工率（減面率）が２０％となるように圧延加工を施した。次に、温度が６００℃の時効処理を行った。このとき、時効処理の時間を５０乃至２５０秒間の範囲で相互に異ならせた。次に、加工率が４０％になるように圧延加工を施した。次に、この圧延加工後の合金材に、多段時効処理を施した。多段時効処理は、４５０℃の温度に３時間保持した後、４００℃の温度に３時間保持し、３５０℃の温度に３時間保持し、３００℃の温度に１０時間保持して行った。その後、加工率が３０％となるように圧延加工を施した。これにより、銅チタン合金板材を作製した。
【００３８】
そして、この銅チタン合金板材の引張強度及び導電率を測定した。この測定結果を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。図３（ａ）に示すように、時効処理時間が１５０秒間以上であると、時効処理時間の増大に伴って引張強度が減少する傾向が見られたものの、時効処理時間が５０乃至２００秒間の範囲では、銅チタン合金板材の引張強度は９８０ＭＰａ以上と良好であった。一方、図３（ｂ）に示すように、時効処理時間が１７０秒間以下であると、時効処理時間の短縮に伴って導電率が減少する傾向が見られ、時効処理時間が１５０秒間未満であると導電率は２０％ＩＡＣＳ未満となった。
【実施例２】
【００３９】
本実施例２においては、前述の実施例１と同様に、時効処理時間が銅チタン合金板材の導電率及び引張強度に及ぼす影響について説明する。但し、本実施例２においては、前述の実施例１とは異なり、時効処理時間を５００℃とした。また、時効処理時間を１０乃至３０分間とした。図４は、横軸に時効処理時間をとり、縦軸に引張強度及び導電率をとって、時効処理時間が引張強度及び導電率に及ぼす影響を示すグラフ図である。図４に示すように、時効処理時間が１０乃至３０分間の範囲では、時効処理時間が増大するほど、引張強度及び導電率が増加する傾向が見られたが、この時効処理時間範囲では、良好な引張強度及び導電性が得られた。
【実施例３】
【００４０】
本実施例３においては、実施例である本発明の製造方法と、比較例である従来の製造方法との比較を行った。先ず、銅からなる母相中にチタンを３．２質量％含有し、板厚が０．４ｍｍである銅チタン合金材を用意した。そして、この合金材に対して、温度が９００℃、時間が３分間の溶体化処理を施した。その後、表１に示すように、Ｎｏ．１乃至４の合金材については、加工率が２０％の圧延加工を施した後、５００乃至６００℃の温度で短時間（１５０秒間乃至１２．５分間）の時効処理を行い、加工率が４０％の圧延加工、多段時効処理、加工率が３０％の圧延加工を施した。一方、Ｎｏ．５乃至７の合金材については、夫々加工率が５４％、５０％又は２４％の圧延加工を施した後、４２０℃又は４５０℃の温度で長時間（３時間）の時効処理を行った。但し、Ｎｏ．１乃至４の合金材に対して行った加工率が４０％の圧延加工、多段時効処理、加工率が３０％の圧延加工は行わなかった。その後、これらの合金板材の引張強度及び導電率を測定した。この測定結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１に示すＮｏ．１乃至４は、本発明の実施例である。実施例Ｎｏ．１乃至４は、製造条件が本発明の範囲を満たしているため、引張強度及び導電率がいずれも良好であった。一方、表１に示すＮｏ．５乃至７は比較例である。比較例Ｎｏ．５乃至７については、引張強度を実施例と同程度に合わせようとすると、導電率が実施例Ｎｏ．１乃至４よりも低くなった。
【００４３】
また、表１に示すＮｏ．１及びＮｏ．５の合金板材については、Ｘ線回折を行った。図５は合金板材におけるＸ線回折を行った面を示す斜視図である。図５に示すように、銅チタン合金板材１１は、圧延方向１２に沿って圧延されたものである。そして、Ｘ線回折は、銅チタン合金板材１１の主面であり圧延面である平面１３と、この平面１３と交差し且つ圧延方向１２に平行な平行断面１４に対して行った。Ｘ線回折の方法はθ−２θ法とした。図６（ａ）乃至（ｄ）は、横軸に２θをとり、縦軸にピーク強度をとって、Ｘ線回折プロファイルを示すグラフ図であり、（ａ）は表１に示す実施例Ｎｏ．１の平面のプロファイルを示し、（ｂ）は実施例Ｎｏ．１の平行断面のプロファイルを示し、（ｃ）は比較例Ｎｏ．５の平面のプロファイルを示し、（ｄ）は比較例Ｎｏ．５の平行断面のプロファイルを示す。
【００４４】
表１に示す実施例Ｎｏ．１と比較例Ｎｏ．５との合計の加工率は略同じである。しかし、図６（ａ）及び（ｃ）に示すように、（２２０）結晶面を示すピーク強度Ｉ（２２０）と、（１１１）結晶面を示すピーク強度Ｉ（１１１）との比（Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１））の値は、実施例Ｎｏ．１においては、６．７５であり、比較例Ｎｏ．５においては３．６０であった。即ち、実施例Ｎｏ．１の方が、比較例Ｎｏ．５よりも（２００）ピークの相対的な強度が高かった。
【００４５】
また、図６（ｂ）及び（ｄ）に示すように、実施例Ｎｏ．１においては、平行断面の（１１１）ピークの近傍に銅チタン合金（Ｃｕ４Ｔｉ合金）の影響と思われるピーク２１が認められた。一方、比較例Ｎｏ．５については、そのようなピークは認められなかった。このため、実施例Ｎｏ．１は比較例Ｎｏ．５よりも平行断面に関しては結晶の等方性が高いと考えられる。
【実施例４】
【００４６】
本実施例４においては、従来の銅チタン合金板材の製造方法について、時効処理時間を延ばす実験を行った。この場合、時効処理温度は従来の時効処理温度である３５０乃至４５０℃とし、圧延加工は行わなかった。そして、時効処理後の板材について、引張強度及び導電率を測定した。測定結果を図７（ａ）及び（ｂ）に示す。図７（ａ）は、横軸に時効時間をとり、縦軸に引張強度をとって、従来の製造方法において時効時間が引張強度に及ぼす影響を示すグラフ図であり、（ｂ）は、横軸に時効時間をとり、縦軸に導電率をとって、従来の製造方法において時効時間が導電率に及ぼす影響を示すグラフ図である。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、時効処理温度を４００℃とした場合及び４５０℃とした場合は、時効処理時間が約３時間の場合に引張強度が最大値をとり、時効処理時間が３時間を超えると、時効処理時間の増大に伴って引張強度が低下した。一方、時効処理温度が３５０℃とした場合は、時効処理時間に拘らず引張強度が低かった。これに対して、導電率は時効処理時間の増大に伴って増加し続けた。このため、従来の方法では、時効処理時間をいかなる時間に設定しても、高い強度と高い導電率とを両立させることができないことがわかる。
【００４８】
なお、図には示していないが、時効処理の前に圧延加工を行うと、引張強度は全体的に高くなるが、引張強度が低下し始める時効処理時間は短くなった。一方、導電率は、圧延加工を行わない場合と同様な傾向を示した。このため、高い引張強度を実現しようとして時効処理時間を短くすると、導電率がより一層低くなった。
【実施例５】
【００４９】
本実施例５においては、銅チタン合金板材の組成が引張強度及び導電率に及ぼす影響を調査した。先ず、銅からなる母相中にＴｉを含有し、Ｐ、Ｓｉ及びＭｇのうちいずれかの金属元素を含有した合金材を溶製した。この合金材の組成を表２に示す。そして、この合金材に対して熱間圧延を施し、板厚が０．４ｍｍである銅チタン合金材を作製した。次に、この合金材に対して、温度が９００℃、時間が３分間の溶体化処理を施した。次に、この合金材を水冷して室温まで冷却した後、加工率が２０％の圧延加工を施した。次に、６００℃の温度で１００秒間の時効処理を施し、室温まで冷却した後、加工率が４０％の圧延加工を施し、冷却時効処理を施した。この冷却時効処理は、銅チタン合金材を４５０℃の温度に２時間保持した後、４００℃の温度に２時間保持し、３５０℃の温度に２時間保持し、３００℃の温度に１０時間保持する多段時効処理とした。そして、その後、この合金材を水冷して室温まで冷却した後、加工率が２０％の圧延加工を施して、銅チタン合金板材を製造した。その後、これらの合金板材の引張強度及び導電率を測定した。この測定結果を表２に示す。なお、表２に示す「−」は、該当する成分を含有していないことを示す。また、表２に示す成分以外の残部は、銅及び不可避的不純物である。
【００５０】
【表２】
2006241573.tif 000004
【００５１】
表２に示すＮｏ．１１、１２、１４、１５、１７乃至２０は本発明の実施例である。実施例Ｎｏ．１１、１２、１４、１５、１７乃至２０は、合金材の組成が本発明の範囲を満たしているため、引張強度及び導電率がいずれも良好であった。これに対して、表２に示すＮｏ．１３、１６及び２１は比較例である。比較例Ｎｏ．１３は、Ｓｉの含有量が０．４質量％を超えているため、実施例と比較して引張強度が低かった。比較例Ｎｏ．１６は、Ｐの含有量が０．２５質量％を超えているため、実施例と比較して引張強度が低かった。比較例Ｎｏ．２１は、Ｍｇの含有量が１．０質量％を超えているため、溶体化工程前の熱間圧延において割れてしまい、銅チタン合金板材を製造できなかった。このため、合金板材の引張強度及び導電率は測定していない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、導電性ばね材等に使用される銅チタン合金板材及びその製造方法に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】横軸に時間をとり、縦軸に銅チタン合金材の温度をとって、本発明の第２の実施形態に係る銅チタン板材の製造工程を示すグラフ図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は製造途中の銅チタン合金材を示す図面代用写真であり、（ａ）は時効処理により析出する析出核を示し、（ｂ）は最終圧延後の析出粒子を示す（ＴＥＭ写真：紙面上倍率２０００００倍）。
【図３】（ａ）は横軸に時効処理時間をとり、縦軸に引張強度をとって、時効処理時間が引張強度に及ぼす影響を示すグラフ図であり、（ｂ）は横軸に時効処理時間をとり、縦軸に導電率をとって、時効処理時間が導電率に及ぼす影響を示すグラフ図である。
【図４】横軸に時効処理時間をとり、縦軸に引張強度及び導電率をとって、時効処理時間が引張強度及び導電率に及ぼす影響を示すグラフ図である。
【図５】合金板材におけるＸ線回折を行った面を示す斜視図である。
【図６】（ａ）乃至（ｄ）は、横軸に２θをとり、縦軸にピーク強度をとって、Ｘ線回折プロファイルを示すグラフ図であり、（ａ）は表１に示す実施例Ｎｏ．１の平面のプロファイルを示し、（ｂ）は実施例Ｎｏ．１の平行断面のプロファイルを示し、（ｃ）は比較例Ｎｏ．５の平面のプロファイルを示し、（ｄ）は比較例Ｎｏ．５の平行断面のプロファイルを示す。
【図７】（ａ）は、横軸に時効時間をとり、縦軸に引張強度をとって、従来の製造方法において時効時間が引張強度に及ぼす影響を示すグラフ図であり、（ｂ）は、横軸に時効時間をとり、縦軸に導電率をとって、従来の製造方法において時効時間が導電率に及ぼす影響を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１；銅チタン合金板材  １２；圧延方向  １３；平面  １４；平行断面  ２１：ピーク  Ｓ１；溶体化工程  Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６；圧延工程  Ｓ３；時効処理工程  Ｓ５；冷却時効工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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