(57)【要約】      （修正有）【課題】強度と導電性に共に優れた高強度高導電性銅合金の製造方法を提供する。【解決手段】質量％でＦｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における添加元素を含む第二相４の平均アスペクト比Ａｔ（ｔ２/ｔ１）を１０以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＦｅ,Ｃｒ,Ｔａ,Ｖ,Ｎｂ,Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、前記積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とすることを特徴とする、高強度高導電性銅合金の製造方法。
【請求項２】
前記圧延素材はさらに、質量％でＡｇ,Ｓｎ,Ｓｉ,Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有することを特徴とする、請求項１に記載の高強度高導電性銅合金の製造方法。
【請求項３】
質量％で添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、前記積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とすることを特徴とする、高強度高導電性銅合金の製造方法。
【請求項４】
前記圧延素材はさらに、質量％でＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有することを特徴とする、請求項３に記載の高強度高導電性銅合金の製造方法。
【請求項５】
質量％で、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し、さらにＡｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；並びに、添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し、さらにＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金から選ばれる圧延素材のうち、成分の異なる２種以上の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、前記積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とすることを特徴とする、高強度高導電性銅合金の製造方法。
【請求項６】
質量％で、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し、さらにＡｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；並びに、添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し、さらにＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金のうち、成分の異なる２種以上の銅合金が積層された圧延材であって、圧延直角断面から見たとき、前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔが１０以上であることを特徴とする高強度高導電性銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度高導電性銅合金の製造方法及び高強度高導電性銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
端子、コネクタ、スイッチ、リレー等の電気・電子機器用のばね材（コネクタ用材）には優れたばね特性、曲げ加工性、導電性が要求され、従来からりん青銅等が用いられてきたが、近年では電子部品の一層の小型化の要請から高強度高導電性の合金が開発されている。
一般に、Ｃｕに強化元素を添加して高強度化すると導電率が低下し、一方で導電率を上昇させるためＣｕ純度を高めると低強度となる関係がある。そこで、Ｃｕ母相中に第二相を晶出させた合金系（複相合金）が開発された。この合金は、強加工することにより第二相がファイバ状に分散され、りん青銅と同等以上の強度を持ちつつ、母相はＣｕであるため、導電率が６０％ＩＡＣＳ（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ａｎｎｅａｌｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ：焼鈍標準軟銅に対する電気伝導度の比）を超える高導電性が得られている。この複相合金系としては、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ、Ｃｕ−Ｎｂ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｔａ、Ｃｕ−Ａｇなどが知られている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【０００３】
上記従来技術の場合、第二相をファイバ状に延伸するための加工法として、線引き、圧延等の手段が用いられている。例えば、上記特許文献１、２には複相合金を圧延して製造すると、第二相が圧延方向に充分延伸されて繊維状になり、圧延直角方向（圧延材の長手方向に圧延が進むとして、圧延材の幅方向をいう）の強度も向上することが記載されている。
ところで、圧延は各種板材等を連続的に生産できる加工法であるが、加工前後の材料寸法の制約等から加工度をあまり大きくすることができないという問題がある。つまり、加工度は、真歪η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ）で表されるが（Ａ０：加工前の断面積、Ａ：加工後の断面積）、加工度が増加すると板厚が減少するため、製品厚に至るとそれ以上の加工ができなくなる。例えば、通常の圧延材の加工度は、η＝１〜６程度に過ぎず、これ以上大きなηを得るには非常に大きな寸法の材料が必要となり、複相合金の強度を向上することは難しい。
【０００４】
加工前後の材料寸法の制約を受けても加工度を上げるための手法として、繰り返し重ね接合圧延（Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｒｏｌｌ-Ｂｏｎｄｉｎｇ：以下、適宜「ＡＲＢ」と称する）が提案されている（例えば、特許文献８参照）。この技術は、圧延後の材料を切断後に積層して元の板厚とした後、再圧延するサイクルを繰り返すことにより、最終板厚を減少させずに圧延を施し、強加工を行う方法である。
【０００５】
【特許文献１】特開平６-１９２８０１号公報
【特許文献２】特開平６-２７９８９４号公報
【特許文献３】特開平９-１０４９３５号公報
【特許文献４】特開平９-２３５６３３号公報
【特許文献５】特開平９-２４９９２５号公報
【特許文献６】特開平１０-５３８２４号公報
【特許文献７】特開平１０-１４０２６７号公報
【特許文献８】特許第２９６１２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＡＲＢ法を複相合金に用いた例はなく、高強度高導電性の複相合金を得るためには第二相の組織制御が必要となるが、上記従来技術には第二相の組織制御について検討がされていない。
そこで、本発明者らは、高強度高導電性の銅合金にＡＲＢを適用した際の合金組成、第二相の組織等について検討した結果、第二相を所定の形態とすることにより、強度と導電性に共に優れることを見出した。
また、上記従来技術には、曲げ加工性についての記載はない。例えば、コネクタを上記圧延材から採取する場合、コネクタの並ぶ方向を圧延材長手方向とし、各ピンが圧延材の幅方向に延びるようにしてコネクタを打ち抜くのが通例ではあるが、上記圧延直角方向に曲げる場合には、この方向の曲げ加工性が低いと、コネクタへ曲げ加工する際、クラックが発生することがある。このような複相合金での問題は、本発明者らが始めて着目したものであり、従来の複相合金について本発明者らが圧延直角方向の曲げ加工性を調査した結果、曲げ加工性が非常に悪いことが判明した。
すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、強度と導電性に共に優れ、圧延直角方向の曲げ加工性が良好な高強度高導電性銅合金の製造方法及び高強度高導電性銅合金の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは種々検討した結果、Ｃｕ母相中に第二相を晶出させた合金系（以下、「複相合金」と称する）をＡＲＢ法で圧延して製造し、圧延直角断面から見たときの第二相の平均アスペクト比を規定することにより、圧延直角方向の曲げ加工性が改善し、合金としてすべての方向の曲げ加工性も向上することを突き止めた。なお、第二相は圧延直角方向よりも圧延平行方向に充分に延伸されるので、一般に圧延平行方向より圧延直角方向の曲げ加工性が劣ると考えられる。
圧延直角断面から見たときに圧延直角方向に第二相を延伸させる方法としては、例えば、圧延時の圧延張力を低くする、等が挙げられる。
【０００８】
ここで、アスペクト比について説明する。図１は、本発明によって得られた合金の圧延材組織を模式的に示したものである。アスペクト比は、（第二相の伸長長さ）／（第二相の圧延厚み方向での厚さ）で定義されるので、圧延直角方向に沿う断面（圧延直角断面）から見たアスペクト比Ａｔは、この図のｔ２／ｔ１で表される。ｔ２、ｔ１は第二相の断面像から求めることができる。第二相におけるｔ２、ｔ１は、通常、圧延直角断面について得られたＳＥＭのＢＳＥ像からｔ２、ｔ１の最大値を採用すればよい。
一つの第二相のｔ２、ｔ１から算出されるＡｔを複数個（たとえば１００個）の第二相について測定し、得られたＡｔの平均値を平均アスペクト比Ａｔとすればよい。
なお、隣接する第二相の間隔（圧延方向の距離）をｄとする。Ｃｕ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金の場合、ｄが小さくなるほど、強度が高くなる。ｄは、圧延加工度を高くすることで小さくすることができる。ＡＲＢを行う回数を増やすとｄは小さくなってより高い強度が得られる。つまり、ｄの大きさはＡＲＢの回数に依存する。
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の高強度高導電性銅合金の製造方法は、質量％でＦｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、前記積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とすることを特徴とする。
【００１０】
前記圧延素材はさらに、質量％でＡｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有することが好ましい。
【００１１】
又、本発明の高強度高導電性銅合金の製造方法は、質量％で添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、前記積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とすることを特徴とする。
【００１２】
前記圧延素材はさらに、質量％でＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有することが好ましい。
【００１３】
又、本発明の高強度高導電性銅合金の製造方法は、質量％で、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し、さらにＡｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；並びに、添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し、さらにＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金から選ばれる圧延素材のうち、成分の異なる２種以上の圧延素材を２枚以上積層する第１工程と、前記積層された圧延素材をその積層方向に圧延する第２工程とをこの順序で１回以上繰り返し、圧延直角断面から見たとき、最終圧延材における前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の高強度高導電性銅合金は、質量％で、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し、さらにＡｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金；並びに、添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し、さらにＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金のうち、成分の異なる２種以上の銅合金が積層された圧延材であって、圧延直角断面から見たとき、前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔが１０以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、強度と導電性に共に優れた高強度高導電性銅合金が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る高強度高導電性銅合金の製造方法の実施の形態について説明する。なお、本発明において％とは、特に断らない限り、質量％を示すものとする。
【００１７】
<第１の実施形態：Ｃｕ−ｂｃｃ系合金の圧延>
本実施形態の高強度高導電性銅合金の製造方法は、以下の化学成分からなる銅とｂｃｃ（体心立方）系元素からなる銅合金（以下、「Ｃｕ−ｂｃｃ系合金」と称する）の圧延素材にＡＲＢ法を施し、最終圧延材を圧延直角断面から見たときの第二相の平均アスペクト比Ａｔを所定の範囲とする。
【００１８】
［化学成分］
上記銅合金は、質量％でＦｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる。これらの添加元素は、合計で７％以上含有されるとＣｕ母相中に第二相として晶出し、いわゆる「複相合金」を構成する。上記添加元素の合計含有量が７％未満であると、第二相による複相合金としての強化の効果が少なく、５０％を超えると鋳造が困難になり生産性が低下し、得られた合金の導電性が低下する。なお、上記添加元素が１％未満含有されていても第二相が晶出する場合もあるが、その量が非常に少ないため複相合金の強化としては不充分であり、複相合金の強化として利用する場合に最低限必要な含有量が７％である。好ましくは、上記添加元素の合計含有量を７〜２０％とする。
【００１９】
［不可避的不純物］
上記銅合金中の不可避的不純物の含有量は、ＪＩＳに規格する無酸素銅と同一であるのが好ましい。例えば、ＪＩＳ  Ｈ２１２３に規格する無酸素形銅Ｃ１０１１における、不純物の含有量と同等にすることができる。
【００２０】
［微量元素］
上記銅合金は、さらに第三元素（微量元素）として、Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５％以上１％以下含有することが好ましい。上記微量元素は、上記銅合金を固溶強化または析出強化し、耐熱性を向上させ、又は上記銅合金鋳造時の第二相の晶出物を微細化し、合金の強度を向上させる。微量元素の含有量が０．０５％未満であると、これらの効果が認められないことがあり、１％を超えると合金の導電率を著しく低下させる場合がある。
【００２１】
［第二相］
第二相は、Ｃｕ及び上記化学成分を含む合金溶湯から鋳造時に上記添加元素が晶出したものである。通常は、第二相は上記添加元素を主に含む。第二相は、母相であるＣｕマトリクス内に例えば針状に晶出するが、晶出形態はこれに限定されない。なお、上記微量元素を含む場合、微量元素は母相と第二相との所定割合で分配される。
第二相は、最終工程終了後の圧延組織の断面を研磨した後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）のＢＳＥ（反射電子）像により、母相と異なる組成として観察することができる。組織が観察しにくい場合は、エッチング又は電解研磨を行ってもよい。
【００２２】
［圧延：繰り返し重ね接合圧延（ＡＲＢ）］
本発明の製造方法においては、上記銅合金の圧延素材を繰り返し重ね接合圧延（ＡＲＢ）し、最終圧延材を得る。図２は、ＡＲＢの一例の概略を模式的に示した工程図である。
この図において、まず、２枚の圧延素材１Ａ、１Ｂの表面Ｓ、Ｓをそれぞれ清浄化する。圧延素材としては、銅合金のインゴット、インゴットを適宜均質化焼鈍してから熱間圧延又は熱間鍛造したもの、及び冷間圧延したものを用いることができる。圧延素材の厚みは、インゴット等の肉厚のものでもよく、最終製品厚に近い板厚が薄い冷間圧延材でもよい。又、清浄化は、圧延素材が圧延によって接合されるよう、表面の油分や酸化膜等を除去するためのものであり、例えば、脱脂、研磨、洗浄等を行うことができる。なお、ＡＲＢにおいて、清浄化する工程は現在必須であるが、焼鈍、圧延等により圧延素材の表面粗さ等を厳密に制御できるようになれば、将来省略することも可能である。
次に、圧延素材１Ａ、１Ｂを積層し（Ｉ：第１工程）、先端部Ｊ同士を接合する。圧延素材は２枚以上であれば何枚積層してもよい。又、接合は必須ではないが、圧延時に先端部が開いて接合できなくなったり、積層した素材間に隙間が生じて表面酸化等が生じたりすることを防止するために行うことが好ましい。接合方法は、溶接の他、機械的接合（ボルト等による締結、ワイヤ等による緊縛）であってもよい。又、先端に加え、圧延素材の後端（圧延出側）を接合してもよい。
次に、圧延素材１Ａ、１Ｂをロール１０、１０間に通し、その積層方向（図の上下方向）に圧延する（ＩＩ：第２工程）。なお、圧延素材の加工性に応じて、圧延前に圧延素材を熱処理してもよく、又、熱処理しなくともよい。
次に、カッター２０を用い、圧延材１Ｃを例えば短手方向（圧延平行方向）に切断し、長手方向が分断された２つの圧延材１Ｄ、１Ｅを得る。各圧延材は圧延素材の場合と同様にして第１工程に供され、圧延される。
また、本発明においては、圧延の前後やその途中、及び最終圧延後に各種の熱処理や焼鈍を行ってもよい。
【００２３】
本発明の製造方法においては、上記第１，２工程をこの順序で１回以上繰り返す。２回以上繰り返す場合は、圧延材を切断し第１工程に供する工程を行う。例えば、第２工程の圧下率を５０％とした場合、圧延前の圧延素材の厚みはそれぞれｔ０であるが、圧延後の圧延材１Ｃの厚みもｔ０（０．５ｔ０＋０．５ｔ０）となり、実際の材料厚みを減少させずに圧延することができる。又、図２の圧延素材１Ａ、１Ｂにおける第二相１ｘの間隔をｄ０とすると、圧延後の第二相１ｘの間隔ｄ１＝０．５ｄ０となり（圧下率５０％の場合）、圧延材の組織は強加工を受けて微細化することがわかる。
【００２４】
ところで、複相合金の強化機構は複合則を利用したものであり、Ｃｕ母相中に固溶せずに晶出した第二相を強加工により分散することにより強化される。又、通常の複合則では、強度σは各成分１，２の体積分率Ｖ１ ，Ｖ２に依存するが（σ=Ｖ１σ１+Ｖ２σ２）、本発明における複相合金においては、第二相の強度や体積分率が大きくなることよりも、第二相の間隔ｄ１が加工によって小さくなること、つまりＣｕ母相の厚みが薄くなることの方が高強度化に最も寄与する。つまり、複相合金を高強度化するためには、Ｃｕ母相と第二相との界面の面積を増大させて合金の強度を向上させる点から、第二相の初期晶出物を微細化し、冷間加工度を大きくとり、さらに第二相が変形しやすいことが重要である。
【００２５】
このような複相合金の強化機構を考慮すると、ＡＲＢ法で圧延して加工度ηを大きくするほど、Ｃｕ母相の間隔が狭まって厚みが薄くなり、Ｃｕ母相と第二相との界面の面積が増加して高強度化される。ＡＲＢ法の繰返し回数が多いほど、加工度を大きくすることができ、繰返し回数に上限はないが、合金の組成に応じて圧延による割れが生じない範囲に設定すればよい。必要な最終板厚によるが、例えば、繰返し回数として４〜５回程度が例示される。
なお、第２工程において、圧延１回毎の圧下率を５０％とすると、ｎ回繰返し後の圧延材の厚みは圧延素材の厚みの１／２ｎとなる。従って、元厚１ｍｍのとき、繰返し回数がそれぞれ４，５回の場合、ＡＲＢでの加工度はそれぞれη=２．７７（９３．８%），３．４７（９６．９%）となる。
【００２６】
なお、第２工程の圧延前に圧延素材を熱処理する場合、圧延素材の第二相が熱により分断される温度以下の温度に保持すれば、圧延加工により第二相が分断されず、強度の大幅な低下を防ぐことができる。一方で圧延によって導入された転位が消滅し、延性が回復するので割れにくくなる。又、上記したＣｕ−ｂｃｃ系合金は延性が高い場合、割れが生じない加工率の範囲内で室温で圧延してもよく、圧延終了後の圧延材を第二相が熱により分断される温度以下の温度に保持すれば、上記と同様、圧延によって導入された転位が消滅し、延性が回復するので割れにくくなる。
【００２７】
［第二相の平均アスペクト比Ａｔ］
以上のようにして得られた最終圧延材を圧延直角断面から見たとき、前記添加元素を含む第二相の平均アスペクト比Ａｔを１０以上とする。
図１において、圧延材組織は、Ｃｕ母相２のマトリクス中に第二相４が分散されている。板幅方向を「圧延直角方向」とし、板の長手方向を「圧延平行方向」とする。従来の複相合金の場合、第二相は圧延直角方向には殆ど延伸されずファイバ状である。一方、本発明においては、第二相は圧延直角方向にも延伸され、例えばリボン状（舌片状）の形態を示す。なお、従来から公知の他の複相合金において、圧延直角方向にも第二相が延伸されてリボン状（舌片状）になったものが存在する場合があっても、本発明においては、好ましくは第二相の圧延直角方向の長さは従来の複相合金より長く、以下に規定するアスペクト比も本発明の方が大きい。
【００２８】
［Ａｔの規制範囲］
本発明において、Ａｔは１０以上とし、好ましくは１０〜１１０とする。Ａｔが１０未満であると、圧延直角方向に第二相があまり延伸されず、この方向でＣｕ母相と第二相の界面で割れが生じるため曲げ加工性が劣る。一方、本発明においてはＡＲＢを行うときのＡｔは特に上限を設けないが、Ａｔが１１０以下であれば、製造が容易である。たとえば、インゴット（鋳塊）を鍛造して幅出しを行えば、Ａｔが１００程度の合金が得られる。
【００２９】
［Ａｔの調整方法］
通常、圧延を行うと組織は圧延平行方向に延伸されるが、圧延直角方向にはあまり延伸されない。そこで、最終的に管理されるＡｔの値を考慮し、圧延直角方向に第二相の幅ｔ２が伸びるよう、圧延前に晶出物（第二相）をある程度の大きさまで成長させるなどの方法がある。また、圧延時の圧延方向張力を低くすることにより、圧延平行方向への組織の延伸を弱めて圧延直角方向に第二相を延伸させることができる。又、１パス当りの加工度を減らし、パス回数を増やすことによっても、圧延直角方向に第二相を延伸させることができる。
【００３０】
たとえば、まず、熱間圧延後、総加工度η=１．３９（７５．１％）程度の冷間圧延を施し、その後６００〜１０００℃の温度域で１〜３時間以上の熱処理を行う（最も好ましくは、８００℃，１時間以上）。熱処理温度が高いほど、又、熱処理時間が長いほど、Ａｔを大きくすることができる。熱処理前の圧延張力は特に限定されない。
【００３１】
次に、熱処理後に冷間圧延を行うが、Ａｔを大きくするには冷間圧延時の１パスあたりの加工度η=０．１６〜０．３６（１５〜３０％）、好ましくはη=０．２９（２５％）以下程度と低くし、冷間圧延時にかける張力を８０〜３００ＭＰａ、好ましくは２００ＭＰａ以下に抑えるとよい。
【００３２】
［製造］
以下、本発明の製造方法の一例を挙げる。まず、電気銅又は無酸素銅を主原料とし、上記化学成分その他を添加した組成を溶解炉にて溶解し、インゴット（鋳塊）を作製する。このインゴットを均質化焼鈍した後、熱間（温間）圧延又は熱間（温間）鍛造を行い、冷間圧延したものをＡＲＢ用の圧延素材とする。圧延素材は、上記冷間圧延の途中で脱脂、研磨、洗浄して表面を清浄化後、第二相が熱により分断される温度以下で焼鈍する。次に、圧延素材を重ね（上記第１工程）、先端の隅２ヶ所又は先端及び後端の隅の計４ヶ所を溶接し、ＡＲＢを行う（上記第２工程）。
【００３３】
以上のようにして、導電性、強度が共に良好な銅合金を得ることができ、電子機器類の小型化、軽量化や性能向上に大きく寄与し得るなど、産業上きわめて有効な効果がもたらされる。又、本発明により得られる合金は、半導体素子と同等の熱膨張係数を有する場合があり、ヒートシンク、ヒートスプレッタなどの放熱用部品としても用いられる可能性がある。
【００３４】
<第２の実施形態：共晶系合金の圧延>
本実施形態の高強度高導電性銅合金の製造方法は、化学成分として、添加元素であるＡｇを４％以上２０％以下含む銅合金を圧延素材として用いること以外は、上記第１の実施形態と同様（ＡＲＢの方法、平均アスペクト比Ａｔの規定範囲等）であるので、説明を省略する。上記銅合金がＡｇを４〜２０％含有すると、複相合金としての強化が著しくなる。Ａｇが４％未満であると、複相合金としての強化による効果が低く、２０％を超えると熱間加工性及び耐熱性を低下させる。好ましくはＡｇの含有量を４〜１５％とする。
【００３５】
なお、第２の実施形態において、第二相はＡｇを５０％以上含む。たとえば、本実施形態の第二相の組成としては、凝固が非平衡状態であることから、ＣｕとＡｇの共晶組織となっており、例えば共晶組成であるＡｇ−２８．１％Ｃｕが挙げられる。又、Ｃｕ母相中へのＡｇ固溶限となる８％未満の組織も挙げられる。
又、本実施形態の合金の圧延前組織（鋳造組織）については、銅母相が先に晶出するか、Ａｇ以外の第二相が先に晶出するか（Ｃｕ−Ａｇ合金の場合Ｃｕ相）により、その組織形態が大きく異なる特徴がある。
【００３６】
［不可避的不純物］
上記銅合金中の不可避的不純物の含有量は、ＪＩＳに規格する無酸素銅と同一であるのが好ましい。例えば、ＪＩＳ  Ｈ２１２３に規格する無酸素形銅Ｃ１０１１における、不純物の含有量と同等にすることができる。
【００３７】
［微量元素］
上記銅合金は、さらに第三元素（微量元素）として、Ｃｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５％以上１％以下含有することが好ましい。上記微量元素は、上記銅合金を固溶強化または析出強化し、耐熱性を向上させ、又は上記銅合金鋳造時の第二相の晶出物を微細化し、合金の強度を向上させる。微量元素の含有量が０．０５％未満であると、これらの効果が認められないことがあり、１％を超えると合金の導電率を著しく低下させる場合がある。
【００３８】
<第３の実施形態：異種合金同士の圧延>
本実施形態の高強度高導電性銅合金の製造方法は、第１及び第２の実施形態で用いる圧延素材のうち、成分の異なる２種以上の圧延素材を積層してＡＲＢを施すこと以外は、上記第１の実施形態と同様（ＡＲＢの方法、平均アスペクト比Ａｔの規定範囲等）であるので、説明を省略する。
【００３９】
本実施形態において、圧延素材に用いられる銅合金の組合せは以下のようになる。
Ｃ１）Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金
Ｃ２）Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＷの群から選ばれる１種の添加元素を７％以上５０％以下含有し、さらにＡｇ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金
Ｃ３）添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金
Ｃ４）添加元素としてＡｇを４％以上２０％以下含有し、さらにＣｒ，Ｓｎ，Ｍｇ及びＺｒの群から選ばれる１種又は２種以上の微量元素を合計で０．０５％以上１％以下含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金
これらＣ１〜Ｃ４の組成の銅合金を用いた圧延素材のうち、成分の異なる２種以上の圧延素材が組み合わされる。
【００４０】
具体的には、例えば、Ｃ１〜Ｃ４の組成から任意の２種を組み合わせる場合（Ｃ１とＣ２等）；Ｃ１〜Ｃ４の組成から任意の３種を組み合わせる場合（Ｃ１とＣ２とＣ３等）；Ｃ１〜Ｃ４の組成から４種を組み合わせる場合（Ｃ１とＣ２とＣ３とＣ４）；Ｃ１の組成範囲であるが成分の異なる２種以上を組み合わせる場合（Ｃｕ−Ｆｅ合金材とＣｕ−Ｃｒ合金材）等が挙げられるが、これに限られない。
【００４１】
このように、異種合金の圧延素材をＡＲＢする場合、製造が難しくなるので、各圧延素材の伸び、変形抵抗、硬度等が同程度となるよう、圧延前に所定の条件で焼鈍すると、圧延が可能となる。本実施形態で得られた高強度高導電性銅合金として、例えば、表層側に高強度の合金を配するようにすれば、撓み難い材料が得られる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。又、本発明の作用効果を奏する限り、上記実施形態における銅合金が他の成分を含有してもよい。
【００４３】
本発明は電子機器、例えばコネクタに適用可能である。コネクタは、端子が上記高強度高導電性銅合金の製造方法で構成されている。コネクタは公知のあらゆる形態、構造のものに適用でき、通常はオス（ジャック、プラグ）とメス（ソケット、レセプタクル）からなる。端子は、例えば串状の多数のピンが並設され、他のコネクタと嵌合した際に端子同士が電気的に接触するよう、適宜折り曲げられてバネのようになっていることがある。
【００４４】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００４５】
１．試料の製造
<実験例１〜１８：Ｃｕ−ｂｃｃ系合金>
電気銅に表１に示す組成の元素を添加して真空溶解してインゴットを鋳造し、これを均質化焼鈍後、熱間圧延を施し、冷間圧延したものをＡＲＢ用の圧延素材とした。圧延素材の板厚は０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ又は０．８ｍｍとした。
圧延素材は、上記冷間圧延の途中で脱脂、研磨、及び洗浄して表面を清浄化した後、第二相が熱により分断される温度以下で焼鈍した。次に、圧延素材を重ね、先端及び後端の隅の計４ヶ所を溶接し、繰返し回数を１又は２〜３回とするＡＲＢを行った。なお、同一組成の圧延素材を２枚重ね合わせてＡＲＢに用いた。ＡＲＢの１パスあたりの加工度はη=０．１６〜０．８０（１５〜５５％）とした。
なお、以下の各表において、例えば実験例１３の「Ｃｕ−１５Ｆｅ−１Ａｇ」の各元素記号の前の数字が合金中の各元素の含有率（％）を示し、該数字が１以下のものを第三元素（微量元素）とした。例えば、上記実験例１３の場合、添加元素がＦｅで、微量元素がＡｇとなる。
【００４６】
<実験例１９〜３２：共晶系合金>
電気銅に表２に示す組成の元素を添加して真空溶解してインゴットを鋳造し、これを均質化焼鈍後、熱間圧延を施し、冷間圧延したものをＡＲＢ用の圧延素材とし、実験例１〜１８と同一の条件でＡＲＢを行った。なお、同一組成の圧延素材を２枚重ね合わせてＡＲＢに用いた。
【００４７】
<実験例３３〜５５：異種合金>
上記実験例１〜１８、及び実験例１９〜３２で準備した圧延素材のうち、合金組成が異なるものを表３に示す組合せで２種選び、ＡＲＢを行った。ＡＲＢの条件は、実験例１〜１８と同一である。例えば、実験例３３は、実験例１と実験例２０に用いた圧延素材をそれぞれ１枚づつ重ね合わせてＡＲＢを行った。
【００４８】
２．試料の評価
（１）平均アスペクト比Ａｔの算出
ＡＲＢ後の試料の圧延直角断面を研磨後（１μｍダイヤモンドペースト、但し、第二相が小さく観察し難い場合は電解研磨後）、ＳＥＭを用いてＢＳＥ像を得た。像においてＣｕ母相と色調が異なる部分を第二相とみなし、第二相の厚みｔ１、伸長長さｔ２を求めた。ｔ１、ｔ２は個々の第二相の最大値を採った。像において測定したｔ１、ｔ２からＡｔを求め、１００個の第二相についてそれぞれＡｔを求め、平均したものを平均アスペクト比として採用した。なお、実験例３３〜５５は、組成が異なる２種の合金それぞれについて平均アスペクト比を求めた。
【００４９】
（２）強度の測定
ＪＩＳ Ｚ２２４１に従い、圧延平行方向の試料の引張強度を測定し、０．２％耐力（ＹＳ：ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を求めた。試料はＪＩＳに従って作製した。
（３）導電率の測定
四端子法にて、試料の導電率を求めた。
（４）耐熱性
実験例２４〜３２の試料について、１５０℃で１時間の焼鈍を行い、焼鈍後の強度（０．２%耐力）を測定した。焼鈍後の強度低下が５％未満であるものを評価○、５％以上であるものを評価△とした。
【００５０】
<比較例１〜２０>
電気銅に表４に示す組成の元素を添加して真空溶解してインゴットを鋳造し、これを均質化焼鈍後、熱間圧延を施し、冷間圧延した。ＡＲＢは行わず、冷間圧延後の最終板厚が上記各実施例のＡＲＢ後の最終板厚と同一になるようにした。但し、比較例２０については、上記各実験例と同一条件でＡＲＢを行った。各比較例について、実験例と同様の評価を行った。
【実施例２】
【００５１】
<実験例５６〜５９>
電気銅に表５に示す組成の元素を添加して真空溶解してインゴットを鋳造し、これを均質化焼鈍後、熱間圧延を施し、冷間圧延したものをＡＲＢ用の圧延素材とし、実験例１〜１８と同一の条件でＡＲＢを行った。なお、同一組成の圧延素材を２枚重ね合わせてＡＲＢに用いた。
ＡＲＢ後の試料について、上記評価の他、ＪＩＳ  Ｈ３１１０及びＨ３１３０に従い、Ｗ曲げ試験を行い、圧延直角方向及び圧延平行方向にそれぞれ延びる１０ｍｍ幅の試料（ｔ：試料厚さ）の最小曲げ半径（ＭＢＲ）を求めた。そして、以下の基準で曲げ加工性を評価した。
○：ＭＢＲ／ｔ≦２．５であるもの
△：ＭＢＲ／ｔが２．５を超え４未満であるもの
×：ＭＢＲ／ｔ≧４であるもの
【００５２】
<比較例２１〜２４>
実験例５６〜５９と同一組成の圧延素材について、ＡＲＢは行わず、冷間圧延後の最終板厚が上記各実施例のＡＲＢ後の最終板厚と同一になるようにした。実験例５６〜５９と同様にして試料を評価し、平均アスペクト比Ａｔと曲げ加工性の関係を比較した。
【００５３】
得られた結果を表１〜表５に示す。
【００５４】
【表１】
2006219705.tif 000003
【００５５】
【表２】
2006219705.tif 000004
【００５６】
【表３】
2006219705.tif 000005
【００５７】
【表４】
2006219705.tif 000006
【００５８】
【表５】
2006219705.tif 000007
【００５９】
各表から明らかなように、各実験例においては、強度（耐力）と導電率が共に優れていた。又、平均すると、Ａｇを添加元素とした実験例１９〜３２の方が、ｂｃｃ系合金を用いた実験例１〜１８より強度が高かった。特に、微量元素を添加した実験例２４〜３２は、耐熱性に優れていた。
なお、Ｃｕ−ｂｃｃ系合金を用いた実験例１〜１８の場合、同一組成の比較例に比べ、０．２％耐力が向上し、導電率も比較例と同等であった。この実験例はいずれも０．２％耐力が７００ＭＰａを超えた。これより、強度と導電率を両立できることが判明した。
又、共晶系合金を用いた実験例１９〜３２の場合も、同一組成の比較例に比べ、０．２％耐力が向上し、導電率も比較例と同等であった。この実験例はいずれも０．２％耐力が８００ＭＰａを超え、導電率も５０％ＩＡＣＳ以上であり、強度と導電率を両立できることが判明した。
又、異種合金を用いた実験例３３〜５５の強度と導電率は、個々の合金のみを用いた実験例１〜１８や実験例１９〜３２の間の値となる傾向にあった。
【００６０】
一方、ＡＲＢを行わなかった比較例１〜１８の場合、同一組成の実験例に比べ、０．２％耐力が低下した。又、圧延素材の合金組成が本発明の範囲外である比較例１９、２０の場合、ＡＲＢの有無に関わらず、０．２％耐力が大幅に低下した。
【００６１】
又、表５から明らかなように、平均アスペクト比Ａｔが１０以上である実験例５６〜５９の場合、圧延直角方向の曲げ加工性が良好であった。一方、平均アスペクト比Ａｔが１０未満である比較例２１〜２４の場合、圧延直角方向の曲げ加工性が低下した。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の合金の圧延材組織を模式的に示した図である。
【図２】ＡＲＢの一例の概略を模式的に示した工程図である。
【符号の説明】
【００６３】
１Ａ、１Ｂ          圧延素材
１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ    圧延材
２                  Ｃｕ母材
１ｘ、４            第二相
【図１】
2006219705.tif 000008
【図２】
2006219705.tif 000009