(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｎｉ：１．５〜３．６％、Ｓｉ：０．３〜１．０％を含有し、残部が銅および不可避的不純物からなる銅合金であって、
この銅合金の結晶粒の平均結晶粒径が５μｍ〜３０μｍであると共に、
その平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率が３％〜２０％であり、
且つ、その平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうち、Ｃｕｂe方位粒が占める面積率が５０％以上であることを特徴とする銅合金。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｓｎ：０．０５〜３．０％および／またはＺｎ：０．０５〜３．０％を含有する請求項１記載の銅合金。
【請求項３】
更に、質量％で、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうち一種または二種以上を、合計で０．０１〜３．０％含有する請求項１または２記載の銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性が良好であることは勿論のこと、高強度、優れた曲げ加工性、および優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金に関し、特に、電気・電子部品を構成するコネクター、リードフレーム、リレー、スイッチなどの通電部品に好適に用いることができる電気・電子部品用の銅合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子部品を構成するコネクター、リードフレーム、リレー、スイッチなどの通電部品に使用される銅合金材料には、通電によるジュール熱の発生を抑制するために良好な導電性が要求されると共に、電気・電子部品の組立時や作動時に付与される応力に耐え得るだけの高い強度が要求される。また、電気・電子部品は曲げ加工により成形されることが一般的であり、この曲げ加工される電気・電子部品用の材料には優れた曲げ加工性も要求される。更には、電気・電子部品の接触信頼性を確保するためには、接触圧力が時間を経るに伴い低下する現象、すなわち応力緩和に対する耐久性である耐応力緩和特性に優れることも要求される。
【０００３】
これら通電部品に使用される材料を高強度化する方法としては、Ｎｉ、Ｓｉなどの溶質元素を多量に添加する方法や、製造時に焼鈍と圧延を繰り返す方法、時効処理後の仕上げ圧延（調質処理）率を増大させる方法などが、一般的に知られている。しかしながら、Ｎｉ、Ｓｉなどの溶質元素の多量添加は、Ｎｉ−Ｓｉ系介在物量の増大を招き、曲げ加工性を低下させるという問題を発生してしまう。また、仕上げ圧延（調質処理）率を増大させる方法では、Ｃｕｂｅ方位面積率が低下し、同じく曲げ加工性を低下させるという問題を発生してしまう。
【０００４】
また、通電部品に使用される材料の曲げ加工性を向上させる方法としては、仕上げ圧延（調質処理）率を低下させる方法や、結晶粒径を微細化させる方法、Ｃｕｂｅ方位面積率を増加させる方法などが一般的に知られている。しかしながら、結晶粒径を微細化させると、耐応力緩和特性が低下するという問題を発生してしまう。
【０００５】
更には、通電部品に使用される材料の耐応力緩和特性を向上させる方法としては、仕上げ圧延（調質処理）率を低下させる方法や、結晶粒径を粗大化させる方法が一般的に知られている。
【０００６】
そのため、従来からの各種技術を用いても、電気・電子部品を構成する通電部品に使用される材料の高強度化、曲げ加工性の向上、耐応力緩和特性の向上を、同時に実現させることは非常に困難であるということができる。従って、従来は作製する個々の通電部品に要求される特性に鑑み、これら夫々の特性に適宜バランスをもたせることで対応するという方法をとらざるを得なかった。特に、銅合金の中でもコルソン合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金）はこれら種々の特性に優れ、且つ安価なことから、電気・電子部品を構成する通電部品に好適な銅合金材料であるとして、近年広く採用されている。
【０００７】
また、近年は電子機器の小型化および軽量化が進んでおり、端子・コネクター用に用いられる銅合金材料には、特に高強度薄肉化の要求が高くなる傾向がある。従って、強度の中においても接圧力強度という観点から圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が高いことが特に求められる傾向にある。
【０００８】
しかしながら、特にコルソン合金は、圧延平行方向（Ｌ．Ｄ．方向）と圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の強度差が大きいという特徴、すなわち、圧延平行方向の強度より圧延直角方向の強度の方が相対的に低いという特徴がある。また、引張強度（ＴＳ）と０．２％耐力（ＹＰ）の差が大きいという特徴もある。そのため、このコルソン合金を、端子・コネクターに用いた場合は、圧延直角方向の耐力が低くなり、接圧強度が不足するなどの問題が発生している。
【０００９】
近年、このコルソン合金の曲げ加工性を改善する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１により、コルソン合金の曲げ加工性を向上させる有効な方法として、結晶粒の集合組織を制御する技術が提案されている。その特許文献１には、Ｎｉを２．０〜６．０質量％、ＳｉをＮｉ／Ｓｉの質量比で４〜５の範囲で各々含むコルソン合金の、平均結晶粒径を１０μｍ以下とすると共に、ＳＥＭ−ＥＢＳＰ法による測定結果で、Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞の割合が５０％以上である集合組織を有し、且つ、３００倍の光学顕微鏡による組織観察によって観察しうる層状境界を有さない銅合金板が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２により、Ｎｉを０．５〜４．０質量％、Ｃｏを０．５〜２．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．５質量％を含有する銅合金の材料表面における｛１１１｝面からの回析強度をI｛１１１｝、｛２００｝面からの回析強度をI｛２００｝、｛２２０｝面からの回析強度をI｛２２０｝、｛３１１｝面からの回析強度をI｛３１１｝、これらの回析強度の中の｛２００｝面からの回析強度の割合をＲ｛２００｝＝I｛２００｝／（I｛１１１｝＋I｛２００｝＋I｛３１１｝）とした場合に、Ｒ｛２００｝が０．３以上である電気・電子機器用銅合金に関する提案がなされている。
【００１１】
更には、特許文献３により、質量％で、Ｎｉ：０．７〜２．５％、Ｓｉ：０．２〜０．７％を含有する銅合金板材において、３．０≦Ｉ｛２２０｝／Ｉ０｛２２０｝≦６．０、１．５≦Ｉ｛２００｝／Ｉ０｛２００｝≦２．５を満足させることで、コルソン合金の高強度と優れた曲げ加工性を維持しながら、それらの特性についての異方性を改善した銅合金板材に関する提案がなされている。
【００１２】
また、特許文献４により、質量％で、Ｎｉ：０．７〜４．２％、Ｓｉ：０．２〜１．０％を含有する銅合金板材において、Ｉ｛４２０｝／Ｉ０｛４２０｝＞１．０を満足させることで、高強度および高導電性を維持しながら、優れた曲げ加工性と耐応力緩和特性を呈する銅合金板材に関する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１５２３９２号公報
【特許文献２】特開２００９−７６６６号公報
【特許文献３】特開２００８−１３８３６号公報
【特許文献４】特開２００８−２２３１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、導電性が良好であることは勿論のこと、高強度、優れた曲げ加工性、および優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、質量％で、Ｎｉ：１．５〜３．６％、Ｓｉ：０．３〜１．０％を含有し、残部が銅および不可避的不純物からなる銅合金であって、この銅合金の結晶粒の平均結晶粒径が５μｍ〜３０μｍであると共に、その平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率が３％〜２０％であり、且つ、その平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうち、Ｃｕｂe方位粒が占める面積率が５０％以上であることを特徴とする銅合金である。
【００１６】
請求項２記載の発明は、更に、質量％で、Ｓｎ：０．０５〜３．０％および／またはＺｎ：０．０５〜３．０％を含有する請求項１記載の銅合金である。
【００１７】
請求項３記載の発明は、更に、質量％で、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうち一種または二種以上を、合計で０．０１〜３．０％含有する請求項１または２記載の銅合金である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、銅合金の特性である導電性が良好であることは勿論のこと、高強度、優れた曲げ加工性、および優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた、すなわち、曲げ加工性および耐応力緩和特性に優れた高強度銅合金とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例で銅合金の耐応力緩和特性を求める試験方法を示し、短冊状試験片にたわみ量を与えた状態を示す正面図である。
【図２】実施例で銅合金の耐応力緩和特性を求める試験方法を示し、たわみ量を取り去ったときの永久たわみを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
銅合金を高強度化する方法として最も有効な方法は、仕上げ圧延（調質処理）率を増大させる方法である。しかしながら、仕上げ圧延（調質処理）率を増大させると、銅合金の曲げ加工性および耐応力緩和特性を逆に低下させることになってしまう。また、耐応力緩和特性を向上させる最も有効な手段は、銅合金の結晶粒径を大きくすることである。しかしながら、結晶粒径を大きくすると、銅合金の曲げ加工性を逆に低下させることになってしまう。そのため、従来からの技術で、強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性という諸特性を兼ねた銅合金を得ようとすると、仕上げ圧延（調質処理）率や結晶粒径を制御して、強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性を、適当にバランスする方法を採用するしかなく、高強度、優れた曲げ加工性、優れた耐応力緩和特性という相矛盾する特性を兼ね備えた銅合金を得ることは不可能であった。
【００２１】
本発明者らは、このような従来からの課題に鑑み、高強度、優れた曲げ加工性、優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を得るために、鋭意、実験、研究を進めた。
【００２２】
本発明者らは、銅合金の結晶粒径が、高強度、優れた曲げ加工性、優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を得るための重大要素であると捉え、検討を開始した。その結果、銅合金の結晶粒組織中に、微細な結晶粒とある程度粗大な結晶粒を混在させることで、粗大な結晶粒のみが存在した時に発生する曲げ加工時の粒界割れを抑制できることを知見した。また、銅合金の結晶粒の一部を大きくすることで優れた耐応力緩和特性を得ることができることも知見した。
【００２３】
更に、本発明者らはＳＥＭ−ＥＢＳＰを用いて結晶粒径の大きさと結晶方位についての詳細な調査を実施した結果、銅合金の結晶粒組織中に比較的粗大なＣｕｂe方位粒を適量分散させることで、特に曲げ加工性が良好となることを知見した。尚、このＣｕｂe方位粒は、他の方位粒と比較してすべり系が多い方位粒であり、そのため、比較的粗大なＣｕｂe方位粒がある程度存在しても曲げ加工性を劣化させることがないと推測される。
【００２４】
本発明者らは、以上の実験、研究による知見の結果、銅合金中の結晶粒の平均結晶粒径を５μｍ〜３０μｍとした上で、その平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が結晶粒組織中に占める面積率を３％以上とし、更に、その平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒のうち５０％以上をＣｕｂe方位粒とすることで、本発明が課題としている高強度、優れた曲げ加工性、および優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を得ることができることを見出した。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、各要件ごとに具体的に説明するが、まず、本発明の銅合金の結晶粒組織に関する要件について順に説明する。
【００２６】
（平均結晶粒径）
銅合金の平均結晶粒径は５μｍ〜３０μｍとする。平均結晶粒径が５μｍ未満になると、耐応力緩和特性が低下してしまう。一方、平均結晶粒径が３０μｍを超えると、銅合金の曲げ加工性が低下してしまい、例えば、日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載の評価基準ではＤ以下と悪くなってしまう。よって、銅合金の平均結晶粒径の下限を５μｍ、上限を３０μｍとする。尚、より好ましい平均結晶粒径の下限は８μｍ、上限は２５μｍである。
【００２７】
（平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率）
平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率（平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する全結晶粒の面積／全結晶粒の面積）が３％未満の場合は、優れた耐応力緩和特性と優れた曲げ加工性を同時に実現することができなくなる。よって、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率の下限を３％とする。より好ましい下限は５％である。一方、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率は大きければ大きいほど、耐応力緩和特性と曲げ加工性を同時に向上させるのには有効であると推測できるが、実際には平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率を２０％より大きくすることは現在の技術では困難である。
【００２８】
（Ｃｕｂｅ方位粒が占める面積率）
Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞は、より多くのすべり系が活動できる方位である。平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうち、Ｃｕｂｅ方位粒が占める面積率（平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有するＣｕｂｅ方位粒の面積／平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する全結晶粒の面積）を５０％以上とすることで、銅合金の曲げ加工性を向上させることが可能となる。その面積率が５０％未満の場合は、銅合金の曲げ加工性が低下してしまい、例えば、日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載の評価基準ではＤ以下と悪くなってしまう。より好ましいＣｕｂｅ方位粒が占める面積率は７０％以上である。
【００２９】
（平均結晶粒径、集合組織の測定方法）
電界放出型走査電子顕微鏡（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＦＥＳＥＭ）に、後方散乱電子回折像［ＥＢＳＰ：ＥｌｅｃｔｒｏｎＢａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）Ｐａｔｔｅｒｎ］システムを搭載した結晶方位解析法を用いて、本発明では、製品銅合金の板厚方向の表面部の集合組織を測定し、結晶粒径の測定を行う。
【００３０】
ＥＢＳＰ法では、ＦＥＳＥＭの鏡筒内にセットした試料に、電子線を照射してスクリーン上にＥＢＳＰを投影する。これを高感度カメラで撮影して、コンピュータに画像として取り込む。コンピュータでは、この画像を解析して、既知の結晶系を用いたシミュレーションによるパターンとの比較によって、結晶の方位が決定される。算出された結晶の方位は３次元オイラー角として、位置座標（ｘ、ｙ）などと共に記録される。このプロセスが全測定点に対して自動的に行われるので、測定終了時には数万〜数十万点の結晶方位データを得ることができる。
【００３１】
ここで、通常の銅合金板の場合、主に、以下に示すようなＣｕｂｅ方位、Ｇｏｓｓ方位、Ｂｒａｓｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位、Ｓ方位等と呼ばれる多くの方位因子からなる集合組織を形成し、それらに応じた結晶面が存在する。これらの事実は、例えば、長島晋一編著、「集合組織」（丸善株式会社刊）や軽金属学会「軽金属」解説Ｖｏｌ．４３、１９９３、Ｐ２８５−２９３などに記載されている。これらの集合組織の形成は同じ結晶系の場合でも加工、熱処理方法によって異なる。圧延による板材の集合組織の場合は、圧延面と圧延方向で表されており、圧延面は｛ＡＢＣ｝で表現され、圧延方向は＜ＤＥＦ＞で表現される（ＡＢＣＤＥＦは整数を示す）。その表現に基づき、各方位は下記のように表現される。
【００３２】
Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞
Ｇｏｓｓ方位｛０１１｝＜１００＞
Ｒｏｔａｔｅｄ−Ｇｏｓｓ方位｛０１１｝＜０１１＞
Ｂｒａｓｓ方位｛０１１｝＜２１１＞
Ｃｏｐｐｅｒ方位｛１１２｝＜１１１＞
（若しくはＤ方位｛４４１１｝＜１１１１８＞）
Ｓ方位｛１２３｝＜６３４＞
Ｂ／Ｇ方位｛０１１｝＜５１１＞
Ｂ／Ｓ方位｛１６８｝＜２１１＞
Ｐ方位｛０１１｝＜１１１＞
【００３３】
本発明においては、基本的にこれらの結晶面から±１５°以内の方位のずれのものは、同一の結晶面（方位因子）に属するものとする。また、隣り合う結晶粒の方位差が５°以上の結晶粒の境界を結晶粒界と定義する。
【００３４】
そのうえで、本発明においては、測定エリア３００×３００μｍに対して０．５μｍピッチで電子線を照射し、上記結晶方位解析法により測定した結晶粒の数をｎ、それぞれの測定した結晶粒径をｘとした時、平均結晶粒径を（Σｘ）／ｎで算出する。
【００３５】
また、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率は、測定エリア３００×３００μｍに対して０．５μｍピッチで電子線を照射し、該当する結晶粒の合計面積を求めることで、（平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する全結晶粒の面積／全結晶粒の面積）という計算により求める。
【００３６】
また、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうち、Ｃｕｂe方位粒が占める面積率は、測定エリア３００×３００μｍに対して０．５μｍピッチで電子線を照射し、上記結晶方位解析法により測定した該当するＣｕｂｅ方位粒の面積を測定し、（平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有するＣｕｂｅ方位粒の面積／平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する全結晶粒の面積）という計算により求める。
【００３７】
尚、結晶方位分布は板厚方向に分布がある可能性がある。従って、板厚方向に何点か任意にとって平均を得ることによって求める方が好ましい。
【００３８】
（銅合金の化学成分組成）
次に、本発明の銅合金の成分限定理由について説明する。以下、各元素の含有量（比率）については単に％と記載するが、全て質量％を示す。
【００３９】
Ｎｉ：１．５％〜３．６％
Ｎｉは、Ｓｉとの化合物を晶出または析出させることにより、銅合金の強度および導電率を確保する作用がある。Ｎｉの含有量が１．５％未満であると、析出物の生成量が不十分となり、所望の強度が得られなくなり、また、銅合金組織の結晶粒が粗大化してしまう。一方、Ｎｉの含有量が３．６％を超えると、導電率が低下することに加えて、粗大な析出物の数が多くなりすぎ、曲げ加工性が低下してしまう。従って、Ｎｉの含有量は１．５％〜３．６％の範囲とする。
【００４０】
尚、Ｎｉの含有量により、達成可能な強度レベルは異なることとなる。Ｎｉの含有量が１．５％〜２．０％未満の場合は、圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が６５０ＭＰａ以上、曲げ加工性が日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載の評価基準Ｂ以上を、それぞれ達成することが可能となる。一方、Ｎｉの含有量が２．０％〜３．６％の場合は、圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が７００ＭＰａ以上、曲げ加工性が日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載の評価基準Ｃ以上を、それぞれ達成することが可能となる。
【００４１】
Ｓｉ：０．３％〜１．０％
Ｓｉは、Ｎｉとの化合物を晶出または析出させることにより、銅合金の強度および導電率を向上させる。Ｓｉの含有量が０．３％未満であると、析出物の生成が不十分となり、所望の強度が得られなくなり、また、銅合金組織の結晶粒が粗大化してしまう。一方、Ｓｉの含有量が１．０％を超えると、粗大な析出物の数が多くなりすぎ、曲げ加工性が低下してしまう。従って、Ｓｉの含有量は０．３％〜１．０％の範囲とする。
【００４２】
尚、Ｓｉの含有量によっても、達成可能な強度レベルは異なることとなる。Ｓｉの含有量が０．３％〜０．５％未満の場合は、圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が６５０ＭＰａ以上、曲げ加工性が日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載の評価基準Ｂ以上を、それぞれ達成することが可能となる。一方、Ｓｉの含有量が０．５％〜１．０％の場合は、圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が７００ＭＰａ以上、曲げ加工性が日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載の評価基準Ｃ以上を、それぞれ達成することが可能となる。
【００４３】
本発明の銅合金は、以上の元素のほかは、銅と不可避的不純物で構成されるが、以下の元素を単独で、或いは複合して含有しても良い。
【００４４】
Ｚｎ：０．０５％〜３．０％
Ｚｎは、電子部品の接合に用いるＳｎめっきやハンダの耐熱剥離性を改善し、熱剥離を抑制するのに有効な元素である。このような効果を有効に発揮させるためには、０．０５％以上含有させる必要がある。しかし、Ｚｎの含有量が３．０％を超えると、却って溶融Ｓｎやハンダの濡れ広がり性を劣化させ、また、導電率も大きく低下してしまう。従って、Ｚｎを含有させる場合は、耐熱剥離性向上効果と導電率低下作用とを考慮したうえで、０．０５％〜３．０％の範囲とする。
【００４５】
Ｓｎ：０．０５％〜３．０％
Ｓｎは、銅合金中に固溶して強度向上に寄与する。この効果を有効に発揮させるためには、０．０５％以上含有させる必要がある。しかし、Ｓｎの含有量が３．０％を超えると、その効果が飽和すると共に、導電率を大きく低下させてしまう。従って、Ｓｎを含有させる場合は、強度向上効果と導電率低下作用とを考慮したうえで、０．０５％〜３．０％の範囲とする。
【００４６】
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうち一種または二種以上を合計で０．０１％〜３．０％
これらの元素は、結晶粒の微細化に効果がある。また、Ｓｉとの間に化合物を形成させることで、強度、導電率が向上する。これらの効果を有効に発揮させる場合には、選択的に、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうち一種または二種以上を、合計で０．０１％以上含有させる必要がある。しかし、これらの元素の合計含有量が３．０％を超えると、化合物が粗大になり、曲げ加工性を損なう。従って、選択的に含有させる場合のこれら元素の含有量は、合計で０．０１％〜３．０％の範囲とする。
【００４７】
（製造条件）
本発明の銅合金（銅合金板）は、一般的な銅合金を製造する場合と同様に、熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理、時効処理、冷間圧延を経て製造することができるが、本発明の銅合金を製造するための製造条件を、本発明者らが鋭意検討したところ、特に熱間圧延工程を工夫することにより、本発明で意図する高強度、優れた曲げ加工性、および優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金を製造することができることを確認した。以下にその製造条件を詳細に説明する。
【００４８】
尚、本発明の銅合金は、基本的には、圧延された銅合金板であり、これを幅方向にスリットした条や、これら板、条をコイル化したものも本発明の銅合金に含まれる。
【００４９】
熱間圧延工程は、熱間圧延終了後の冷却途中の４００〜６００℃の温度域で、１０分以上保持する条件で行い、次いで急冷することが望ましい。保持温度が４００℃未満または６００℃を超える、あるいは保持時間が１０分未満であると、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率が３％未満となりやすい。またはその平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうち、Ｃｕｂｅ方位粒が占める面積率が５０％未満となりやすい。その場合は曲げ加工性と耐応力緩和特性を同時に向上させることができなくなる。
【００５０】
続く溶体化処理の昇温速度は０．１℃／ｓ以下とすることが望ましく、降温速度は１００℃／ｓ以上とすることが望ましい。昇温速度が０．１℃／ｓよりも大きい場合は、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率が３％未満となってしまうことがあり、その場合は曲げ加工性と耐応力緩和特性を同時に向上させることができなくなる。一方、降温速度が１００℃／ｓよりも遅いと、冷却中に析出が起きてしまうことがあり、その場合は続く時効処理において、十分な析出が得られず強度低下を引き起こす原因となってしまう。
【００５１】
また、溶体化処理温度は７５０〜９００℃とすることが望ましい。溶体化処理温度が７５０℃より低くなると、結晶粒の平均結晶粒径が５μｍより小さくなりやすく、耐応力緩和特性が劣化しやすくなる。一方、溶体化処理温度が９００℃より高くなると、結晶粒の平均結晶粒径が３０μｍより大きくなりやすく、曲げ加工性が劣化しやすくなる。
【００５２】
溶体化処理後は、通常の銅合金の製造工程と同様に、時効処理−最終冷間圧延（−低温焼鈍）という工程を経ることで本発明の銅合金は製造される。時効処理における時効温度は、通常の銅合金の製造を行う場合と同様に、４００〜５５０℃とすることが望ましい。
【００５３】
また、最終冷間圧延の圧下率は２５〜６０％とすることが望ましい。その圧下率が２５％より小さい場合は、圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が小さくなり強度が低下しやすくなる。一方、圧下率が６０％を超えた場合は、十分な曲げ加工性を得ることができなくなる場合がある。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５５】
以下、本発明の実施例について説明する。表１および表２に示す種々の化学成分組成のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｓｎ系銅合金の銅合金薄板を、表１および表２に示す種々の条件で製造し、平均結晶粒径や集合組織などの板組織、強度や導電率、曲げ加工性、耐応力緩和特性などの板特性を各々調査して評価した。それらの結果を表３〜表６に示す。
【００５６】
具体的な銅合金板の製造方法は、クリプトル炉において、大気中、木炭被覆下で溶解し、鋳鉄製ブックモールドに鋳造し、表１および表２に記載する化学組成を有する厚さ５０ｍｍの鋳塊を得た。そして、その鋳塊の表面を面削した後、９５０℃の温度で、厚さが３０〜６ｍｍになるまで熱間圧延し、７５０℃以上の温度から、空冷により６００〜３００℃に冷却し、６００〜３００℃に加熱したバッチ焼鈍炉を用いて1分〜1２０分保持した後、水中で急冷した。次に、酸化スケールを除去した後、冷間圧延を行い、厚さが０．２０〜０．３３ｍｍの板を得た。
【００５７】
次いで、昇温速度が０．０３〜０．０５℃のバッチ炉、および昇温速度が１０〜５０℃／ｓの塩浴炉、または通電加熱機を使用し、表１および表２に記載する種々の条件で、溶体化処理を行い、その後、水冷を行った。
【００５８】
これら溶体化処理（焼鈍）後の試料について、時効処理−最終冷間圧延、或いは、最終冷間圧延−時効処理という工程を経て、厚さが０．１５ｍｍの冷延板とした。この冷延板に対し、塩浴炉において、４８０℃×３０ｓの低温焼鈍処理を施して最終の銅合金板を得た。
【００５９】
（組織）
平均結晶粒径、本発明で規定する各面積率：
得られた各銅合金薄板から組織観察片を採取し、上述した要領で、平均結晶粒径および本発明で規定する各面積率を、電界放出型走査電子顕微鏡に後方散乱電子回折像システムを搭載した結晶方位解析法により測定した。具体的には、銅合金薄板の圧延面表面を機械研磨し、更に、バフ研磨に次いで電解研磨して、表面を調整した試料を準備した。その後、日本電子社製ＦＥＳＥＭ（ＪＥＯＬ  ＪＳＭ  ５４１０）を用いて、ＥＢＳＰによる結晶方位測定並びに結晶粒径測定を行った。測定領域は３００μｍ×３００μｍの領域であり、測定ステップ間隔を０．５μｍとした。
【００６０】
測定領域は３００μｍ×３００μｍの領域であり、測定ステップ間隔を０．５μｍとした。測定面は板厚の１／４ｔ部と１／２ｔ部の夫々３箇所ずつとし、計６点の平均から本発明で規定する各面積率を算出した。
【００６１】
引張試験：
引張試験は、試験片の長手方向を圧延方向としたＪＩＳ１３号Ｂ試験片を用いて、５８８２型インストロン社製万能試験機により、室温、試験速度１０．０ｍｍ／ｍｉｎ、ＧＬ＝５０ｍｍの条件で実施し、０．２％耐力（ＭＰａ）を測定した。尚、この引張試験では、同一条件の試験片を３本試験し、それらの平均値を採用した。
【００６２】
導電率：
導電率は、試験片の長手方向を圧延方向として、ミーリングにより、幅１０ｍｍ×長さ３００ｍｍの短冊状の試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断面積法により算出した。尚、この測定でも、同一条件の試験片を３本測定し、それらの平均値を採用した。
【００６３】
曲げ加工性：
銅合金板試料の曲げ試験は、以下の方法により実施した。銅合金板試料より幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍの板材を切出し、１０００ｋｇｆ（約９８００Ｎ）の荷重をかけて曲げ半径０．１５ｍｍで、ＧｏｏｄＷａｙ（曲げ軸が圧延方向に直角）に９０°曲げを行った。その後、１０００ｋｇｆ（約９８００Ｎ）の荷重をかけて１８０°密着曲げを実施し、曲げ部における割れの発生の有無を、５０倍の光学顕微鏡で目視観察した。その際に、割れの評価は日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に記載のＡ〜Ｅにより評価した。
【００６４】
耐応力緩和特性：
耐応力緩和特性（応力緩和率）は、銅合金板試料より試験片を採取し、図１および図２に示す片持ち梁方式を用いて測定した。具体的には、まず、銅合金板試料より、長さ方向が板材の圧延方向に対して直角方向になるようにして幅１０ｍｍの短冊状試験片１を切り出した。続いて、その短冊状試験片１の一端を剛体試験台２に固定した後、その短冊状試験片１のスパン長Ｌの部位に、図１に示すように、ｄ（＝１０ｍｍ）の大きさのたわみ量を与えた。尚、前記スパン長Ｌは、材料耐力の８０％に相当する表面応力が材料に負荷されるようにして決定する。この状態で、オーブン中に短冊状試験片１を１８０℃にて２４時間保持した後に取り出し、たわみ量ｄを取り去ったときの永久歪みδ（図２に示す）を測定し、ＲＳ＝（δ／ｄ）×１００という計算式から応力緩和率（ＲＳ：％）を求めた。
【００６５】
以上の各試験の結果、引張試験での圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が６５０ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、曲げ試験での評価がＡ〜Ｂ、応力緩和率が２０％以下のもの、或いは、引張試験での圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が７００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、曲げ試験での評価がＡ〜Ｃ、応力緩和率が２０％以下のものを、本発明の高強度、高導電性、優れた曲げ加工性、優れた耐応力緩和特性を兼ね備えた銅合金であると評価する。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
【表２】
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【００６８】
【表３】
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【００６９】
表１および表２に示すように、実施例（発明例）である試料Ｎｏ．１〜１８は、化学成分組成、平均結晶粒径、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうちＣｕｂｅ方位粒が占める面積率が、各々規定の範囲内に制御されている。
【００７０】
その結果、試料Ｎｏ．１〜４，６〜１８は、引張試験での圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が７００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、曲げ試験での評価がＡ〜Ｃ、応力緩和率が２０％以下という、本発明の銅合金に関する要件を満足する結果となった。
【００７１】
また、試料Ｎｏ．５は、引張試験での圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が６５０ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、曲げ試験での評価がＡ〜Ｂ、応力緩和率が２０％以下という、本発明の銅合金に関する要件を満足する結果となった。
【００７２】
一方、比較例である試料Ｎｏ．１９〜２３は、何れかの元素の含有量が本発明で規定する範囲を満たしていない。また、試料Ｎｏ．２４〜３１では、平均結晶粒径、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積率、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒が占める面積のうちＣｕｂｅ方位粒が占める面積率の何れか１つ以上を、本発明で規定する範囲内に制御することができなかった。
【００７３】
その結果、これら比較例では、表３に示すように、引張試験での圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が６５０ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、曲げ試験での評価がＡ〜Ｂ、応力緩和率が２０％以下、或いは、引張試験での圧延直角方向（Ｔ．Ｄ．方向）の０．２％耐力（ＹＰ）が７００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、曲げ試験での評価がＡ〜Ｃ、応力緩和率が２０％以下という要件を、少なくとも１項目で満足できないという結果となった。
【符号の説明】
【００７４】
１…短冊状試験片
２…剛体試験台
【図１】
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【図２】
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