(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉを８．１〜９．１ｍａｓｓ％、Ｚｎを３６．５〜３８．６ｍａｓｓ％、Ｍｎを２．１〜３．２ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなるインゴットを、８００℃〜８５０℃で焼鈍し、
冷却速度ｍｉｎ０．２℃／分〜ｍａｘ０．３８℃／分の速度で冷却し、
冷間圧延と５２５℃〜５７５℃×１ｈ〜５ｈの中間焼鈍を繰り返した後、最終仕上げ圧延を行うことを特徴とするプレス加工用銅板の製造方法。
【請求項２】
最終仕上げ圧延前の圧延の圧下率が、３５〜４０％であり、最終仕上げ圧延後における、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１−１９８６  で規定される比較法により特定される結晶粒径を、５〜１５μｍとすることを特徴とする請求項１記載のプレス加工用銅板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に鍵材として利用されるプレス加工用銅板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、黄銅系合金が鍵材として多く利用されていたが、住宅用・高級車用・産業機器用キーなどについては、銀白色の色調、耐変色性および加工性（プレス性、コイニング性、切削性）の観点から、主に洋白系の合金が採用されている。
【０００３】
このような銀白色の銅合金としては、例えば、ニッケル１０〜２０重量％、亜鉛１０〜４０重量％、マンガン０．０１〜２．０重量％、マグネシウム０．００１〜０．１５重量％及びアルミニウム０．００５〜０．２５重量％を含有し、且つ残部が銅及び不可避不純物からなる金属組成をなす、銀白色を呈する銅基合金がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、洋白系に含有されるニッケルはレアアースに挙げられ大変高価である上、銅やマンガンも高価である。その為、キー材に適した銀白色の色調と特性を持ち、且つ洋白材（  ＪＩＳ  Ｃ７４５１・Ｃ７５２１・  Ｃ７５４１）より安価な合金が望まれる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、原料費が高価なニッケル、銅並びにマンガンを極限まで抑えながら洋白材の特徴である銀白色の色調と耐変色性、加工性を併せ持つと同時に安価なキー材等に用いられるプレス加工用銅板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】
【００１１】
前述した目的を達するために、本発明は、Ｎｉを５．０〜１０．０ｍａｓｓ％、Ｚｎを３５．０〜４０．０ｍａｓｓ％、Ｍｎを２．１〜４．６ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなるインゴットを、８００℃〜８５０℃で焼鈍し、冷却速度０．２℃／分の速度で冷却し、冷間圧延と５２５℃〜５７５℃×１ｈ〜５ｈの中間焼鈍を繰り返した後、最終仕上げ圧延を行うことを特徴とするプレス加工用銅板の製造方法である。
【００１２】
最終仕上げ圧延前の圧延の圧下率が、３５〜４０％であり、最終仕上げ圧延後における、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１−１９８６  で規定される比較法により特定される結晶粒径を、５〜１５μｍとすることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、焼鈍後に十分に硬度が下がるため、後工程が可能となり、所望の色調と加工性等を得ることができる。特に、結晶粒径が５〜１５μｍであれば、プレス性、コイニング性、切削性ともに優れたプレス加工用銅合金を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、原料費が高価なニッケル、銅並びにマンガンを極限まで抑えながら洋白材の特徴である銀白色の色調と耐変色性、加工性を併せ持つと同時に安価なキー材等に用いられるプレス加工用銅板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】色調を示す図で、（ａ）は色度を示すベクトル図、（ｂ）は各サンプルの色調を示す図。
【図２】サンプルのＤＳＣ分析結果を示す図。
【図３】各サンプルのＥＰＭＡマッピング写真。
【図４】各サンプルのＸ線回折結果。
【図５】サンプルの等時軟化特性を示す図。
【図６】サンプルの等温軟化特性を示す図。
【図７】加工条件のフローチャート。
【図８】各サンプルの仕上げ圧延後の結晶写真。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施の形態について説明する。本発明にかかるプレス用銅合金は、主に、住宅や車などの鍵用の材料として特に適している。以下、本発明のプレス用銅合金の成分について説明する。
【００１７】
（成分）
【００１８】
本発明のプレス用銅合金は、Ｎｉを５．０〜１０．０ｍａｓｓ％、Ｚｎを３５．０〜４０．０ｍａｓｓ％、Ｍｎを２．１〜４．６ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる。
【００１９】
Ｎｉは５．０〜１０．０ｍａｓｓ％の範囲とする。Ｎｉが５．０ｍａｓｓ％よりも少ないと、後述する銀白色の色調を得ることができない。一方、Ｎｉが１０．０ｍａｓｓ％を超えると、コスト増となり、従来の洋白に対するコストダウン効果が小さくなる。
【００２０】
Ｍｎは２．１〜４．６ｍａｓｓ％の範囲とする。Ｍｎが２．１ｍａｓｓ％よりも少ないと、後述する銀白色の色調を得ることができない。また、Ｍｎが４．６ｍａｓｓ％を超えると、加工性が悪くなるため望ましくない。
【００２１】
Ｚｎは３５．０〜４０．０ｍａｓｓ％の範囲とする。Ｚｎが３５．０ｍａｓｓ％よりも少ないと、Ｃｕの含有量が増えるため、コスト増となり、従来の洋白に対するコストダウン効果が小さくなる。また、Ｚｎが４０．０ｍａｓｓ％を超えると、圧延加工が出来なくなるため望ましくない。
【００２２】
（焼鈍）
次に、本発明にかかるプレス加工用銅板の製造方法について説明する。鋳造後の焼鈍温度は８００℃〜８５０℃とする。８００℃未満では、焼鈍による均質化の効果が不足し、８５０℃を超えると、Ｚｎ等の揮発が進行するためである。
【００２３】
また、本発明では、焼鈍後の冷却は、炉冷とする。より具体的には、焼鈍温度から３００℃までの冷却速度をｍｉｎ０．２℃／分〜ｍａｘ０．３８℃／分とする。このようにすることで、焼鈍後の硬度を下げ、冷間圧延が可能となる。
【００２４】
（冷間圧延および中間焼鈍）
得られた鋳塊を面削した後、冷間圧延を行う。冷間圧延と中間焼鈍を繰り返し、最後に仕上げ圧延を行う。中間焼鈍は、５２５℃〜５７５℃で１〜５時間行うものとする。中間焼鈍温度が５２５℃未満では、伸びが十分でなく、その後の冷間圧延が困難となる。一方、中間焼鈍温度が５７５℃を超えると、時間による特性の変化率が大きくなるため、素材の場所によって伸び等が不均一となる恐れがある。
【００２５】
また、中間圧延の圧下率は、圧延が可能な範囲で適宜設定すればよいが、仕上げ圧延前の最終圧延の圧下率は、３５〜４０％とする。圧下率が３５％未満では、圧延後の結晶粒が粗大化する。また、圧下率が４０％を超えると、圧延が困難となる。
【００２６】
最終圧延によって所望の厚みまで圧延された後、酸洗、スリッター、検査を行い、プレス加工に供される。本発明のプレス加工用銅板は、色調が銀白色であり、プレス加工などの加工性にも優れ、特に鍵材として有効である。
【実施例】
【００２７】
各種条件について、詳細に評価を行った。各評価結果を以下に示す。
【００２８】
（色調）
各サンプルに対して、色調の変化を評価した。色調の評価は、比色測定法により、Ｘ−ｒｉｔｅ社製のＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅを用いて評価した。評価に供したサンプルは、表面を鏡面仕上げして、各サンプル１０回の測定を行い、最大値および最小値を除く８点の平均を算出した。各サンプルの成分は表１に示し、色調の評価結果を図１に示す。
【００２９】
【表１】
0005782555.tif 000002
【００３０】
図１（ａ）は、色度をベクトルで示すものである。ａ＊軸の＋側に行くほど（図中矢印Ｃ）赤みが強くなり、ａ＊軸の−側に行くほど（図中矢印Ｄ）緑が強くなる。また、ｂ＊軸の＋側に行くほど（図中矢印Ａ）黄色が強くなり、ｂ＊軸の−側に行くほど（図中矢印Ｂ）青が強くなる。
【００３１】
図１（ｂ）は、このような評価によって得られたａ＊とｂ＊とを、それぞれ横軸および縦軸にとった際の各サンプルの色調の分布を示す図である。図中Ｅ（サンプルＥ）は、ＪＩＳ  Ｃ７５４１合金を示し、従来の洋白の色調である。洋白の色調は、ａ＊が約−０．０２、ｂ＊が約−０．０９であった。
【００３２】
一方、サンプルＦは、Ｎｉが９．１ｍａｓｓ％と従来の洋白よりも少なく、ａ＊が約０．０２、ｂ＊が約−０．０３となった。ｂ＊がやや高いが、０以下であるため同系色であり、見た目には銀白色に見える。これは、Ｍｎが３．２ｍａｓｓ％と高いためである。
【００３３】
また、サンプルＧは、Ｎｉが８．１ｍａｓｓ％と従来の洋白よりも少なく、ａ＊が約０．０２、ｂ＊が約−０．０２となった。ｂ＊がやや高いが、０以下であるため同系色であり、見た目には銀白色に見える。
【００３４】
一方、サンプルＨは、ａ＊は約０．０２であるが、ｂ＊が約０．０８となった。ｂ＊が高く、色味が黄色みがかるため、銀白色とはならなかった。これはＭｎが少なく、サンプルＧと比較しても急激に色調が変化したためである。このように、本発明では、Ｍｎは２．１ｍａｓｓ％以上とする。
【００３５】
（焼鈍）
次に、焼鈍条件による特性の変化について説明する。図２は、前述したサンプルＦを用いて、ＤＳＣ分析を行った結果を示す図であり、図中Ｉは重量変化（ＴＧ［％］）を示し、図中Ｊは示差熱（ＤＴＡ［μＶ］）を示す。
【００３６】
図２に示すように、ミクロ偏析の拡散が終了する温度は８８０℃である事が分かる。一方、約８５０℃（図中Ｋ）を超えると試料の重量が急激に下がる事から、低融点物質（Ｚｎ）の溶融、気化が起こり始めると推察される。したがって、焼鈍温度の上限は８５０℃とする。
【００３７】
図３は、それぞれの焼鈍条件について、焼鈍後のＥＰＭＡ結果を示す図である。図３の上段は、６００〜６５０℃で５時間の焼鈍を行ったものである。また、図３の中段は、７００〜７５０℃で５時間の焼鈍を行ったものである。図３の下段は、８００〜８５０℃で５時間の焼鈍を行ったものである。また、図３の左欄はＣｕ、中欄はＺｎ、右欄はＮｉの分布を示す。
【００３８】
図３より、上段および中段では、部分的に不均一な成分が見られたが、下段では、略全体にわたって均質化されていることが分かった。
【００３９】
図４は、各サンプルのＸ線回折結果を示す図である。図中Ｌは焼鈍前の状態、図中Ｍ、Ｎ、Ｏは、それぞれ焼鈍温度が６００〜６５０℃、７００〜７５０℃、８００〜８５０℃の場合を示す。なお、焼鈍時間は５時間とした。焼鈍前では、金属間化合物が生成されており、これが塑性加工の妨げとなる。
【００４０】
これに対し、焼鈍温度が６００〜６５０℃では、一部の金属間化合物が残っており、十分な均質化処理が施されていないことが分かった。また、焼鈍温度が７００〜７５０℃の場合には、金属間化合物の明確なピークは見られないが、Ｃｕのピークである７０度超のピークが低く、一部の金属間化合物が残っている可能性がある。これに対し、焼鈍温度が８００〜８５０℃の場合には、金属間化合物が見られず、先に示したＥＰＭＡ結果とも合わせると、確実に均質化されていることが分かった。従って、本発明の焼鈍温度としては、８００℃〜８５０℃の範囲とする。
【００４１】
表２は、焼鈍時間及び冷却速度による硬度変化を示す。
【００４２】
【表２】
0005782555.tif 000003
【００４３】
焼鈍温度が８００℃〜８５０℃において、焼鈍時間を２時間から５時間まで変化させて水冷した場合には、いずれもＨｖ硬度が１００以上であり、時間による変化は見られなかった。従来の洋白（例えばＪＩＳ  Ｃ７５４１）では、焼鈍後に水冷を行っても、硬度が１００未満となり、その後の圧延加工が容易であったが、本発明では、ＮｉとＣｕが少なくなり、Ｍｎが増えたため、焼鈍後に水冷を行うと硬度が十分に落ちないことが分かった。
【００４４】
これに対し、焼鈍後に炉冷を行うと（ｍｉｎ０．２℃／分〜ｍａｘ０．３８℃／分）、Ｈｖ硬度が７５程度まで低下することを見出した。したがって、本発明では、焼鈍後の冷却速度（３００℃程度までの冷却速度）は０．２℃／分〜０．３８℃／分とすることが望ましい。０．３８℃／分を超えると、硬度が十分に下がらず、０．２℃／分未満では、効率が悪いためである。
【００４５】
（中間焼鈍）
図５は、８００℃〜８５０℃で焼鈍を行ったサンプルＦについて、粗圧延後に１時間中間焼鈍を行った場合の等時軟化特性を示す図であり、図中の線Ｐは、引張強さを示し、線Ｑは伸びを示す。同様に、図６は、８００℃〜８５０℃で焼鈍を行ったサンプルＦについて、粗圧延後に５５０℃の中間焼鈍を行った場合の等温軟化特性を示す図であり、図中の線Ｓは、引張強さを示し、線Ｒは伸びを示す。
【００４６】
冷間圧延における加工性を考慮すると、圧延前の素材の伸びが４０％以上であることが望ましい。また、図６に示すように、中間焼鈍時間は、約１時間で略その効果を得ることができ、その後はほぼ一定となる。したがって、図５から、１時間の中間焼鈍後の伸びが４０％以上となるように、焼鈍温度としては５２５℃以上とする。
【００４７】
また、図６の１時間以降の伸びおよび引張強さの変化は、少ない方が望ましい。すなわち、１時間以上の中間焼鈍が行われても、それによって引張強さや伸びが変化しない方が望ましい。これは、コイル状の素材を中間焼鈍する場合、その外周側と中心部近傍とでは、昇温時間に差が生じ、例えば外周側は焼鈍温度範囲に達していても、中心部はまだ焼鈍温度まで達していない恐れがある。この場合、中心部まで完全に中間焼鈍による効果を得ようとすると、外周側は、より長時間の焼鈍が行われることとなるが、これによって、外周部と中心部とで伸び等に差が出ることを避けるためである。
【００４８】
このように、図６における１時間経過後の線Ｒ、線Ｓは、略一定であることが望ましい。ここで、詳細は割愛するが、焼鈍温度が上昇すると、この１時間経過以降の線の傾斜が徐々に大きくなる。特に、焼鈍温度が５７５℃を超えると、この傾斜が大きくなるため、中間焼鈍温度としては５７５℃以下とする。
【００４９】
（冷間圧延）
図７は、本発明の各工程を示すフローチャートである。図７の各条件は、サンプルＦについて鋳造から最終工程までの条件を示し、図７には、各工程における板厚の変化を示した。図に示すように、まず、鋳造で得られた鋳塊を面削し、焼鈍を行う。焼鈍条件は、前述した様に、８００℃〜８５０℃で５時間とした。次いで、圧下率３６％で粗圧延を行った。この状態から、中間焼鈍（５５０℃×１時間）と中間圧延を繰り返した。
【００５０】
なお、図中「Ｒｅ」は圧下率を示す。ここで、最終仕上げ圧延前の最後の中間圧延の圧下率が低いと、仕上げ圧延後に結晶粒が微細化しないことを見出した。そこで、同条件で得られた圧延素材に対し、仕上げ圧延前の最後の中間圧延の圧下率のみを、一方は３７．５％とし（図中左側）、他方を１５．０％とし（図中右側）、焼鈍後、仕上げ圧延（圧下率約１２％）で最終板厚まで圧延して、組織を観察した。
【００５１】
図８（ａ）は、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率を３７．５％とした場合の仕上げ圧延後の組織写真であり、図８（ａ）は、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率を１５．０％とした場合の仕上げ圧延後の組織写真である。図８（ａ）と図８（ｂ）を比較すると分かるように、圧下率が大きな方が、結晶粒は微細化された。
【００５２】
具体的には、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率を３７．５％とした場合には、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１−１９８６  で規定される比較法により特定される結晶粒径が５〜１５μｍであった。また、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率を３７．５％とした場合には、圧延方向に伸長する組織が見られるが、この厚みは薄く、概ね１５μｍ以下である。これに対し、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率を１５．０％とした場合には、全体的に結晶粒が粗大化した。
【００５３】
さらに、仕上げ圧延後の素材に対してプレス加工を行った所、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率が３７．５％であったものでは、バリの発生もなく、プレス抜き面のほとんどが破断面で構成されて滑らかであり、面に対して垂直な抜き面となった。このため、加工性に優れ、寸法精度も高い。また、同様に、ディンプル加工を行ったところ、刃のビビリも生じなかった。さらに、刻印を打った所、線幅が均一で、いわゆるコロナの発生も見られなかった。
【００５４】
一方、仕上げ圧延前最終圧延の圧下率が１５．０％であったものについて、仕上げ圧延後の素材のプレス加工を行った所、ブランキング性、コイニング性などいずれも悪く、バリの発生や線幅の不均一などが見られた。
【００５５】
このように、本発明のプレス加工用銅板の仕上げ圧延前最終圧延の圧下率は、３５〜４０％とする。このようにすることで、仕上げ圧延後の結晶粒径を微細化し、その後の加工性が良好となる。特に、鍵材として利用する際には、寸法精度やバリの発生は極めて重要であるが、本発明の銅板であれば、このような鍵材にも特に適した素材である。
【００５６】
（その他）
上述した仕上げ圧延後の素材について、耐変色性を評価した。まず、ＪＩＳ  Ｚ２３７１に準じて、７２時間の塩水噴霧を行った。また、屋内で９０日間の大気暴露試験と、１５０℃×３０分（大気）の加熱試験を行った。それぞれの試験において、洋白（Ｃ７５２１）の色差を１００％として比較した。その結果、本発明の銅板は、いずれの試験においても、従来の洋白と比較して、目立った変色は見られなかった。
【００５７】
さらに、応力腐食割れ感受性を評価した。その結果、本発明の銅板の応力腐食感受性は、Ｃ７５２１よりはやや劣るもの、Ｃ７５４１より優れる結果となった。また、本発明の銅板の疲労限界は、１０７回にて２２０Ｎ/ｍｍ２であった。
【００５８】
このように、本発明によれば、従来の洋白（例えばＣ７５２１）に対して、地金のコスト比が約８０％となる。また、従来の洋白と同様のブランキング性、コイニング性、切削性に優れ、耐変色性を得ることができる。
【００５９】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６０】
Ｅ………サンプルＥの色度
Ｆ………サンプルＦの色度
Ｇ………サンプルＧの色度
Ｈ………サンプルＨの色度
Ｉ………ＤＳＣ分析における重量変化曲線
Ｊ………ＤＳＣ分析における示差熱変化曲線
Ｌ………鋳造後のＸ線回折結果
Ｍ………６００〜６５０℃焼鈍後のＸ線回折結果
Ｎ………７００〜７５０℃焼鈍後のＸ線回折結果
Ｏ………８００〜８５０℃焼鈍後のＸ線回折結果
Ｐ………引張強度の等時軟化曲線
Ｑ………伸びの等時軟化曲線
Ｒ………伸びの等温軟化曲線
Ｓ………引張強度の等温軟化曲線
【要約】
【課題】  原料費が高価なニッケル、銅並びにマンガンを極限まで抑えながら洋白材の特徴である銀白色の色調と耐変色性、加工性を併せ持つと同時に安価なキー材等に用いられるプレス加工用銅合金およびプレス加工用銅板の製造方法を提供する。
【解決手段】  Ｎｉを５．０〜１０．０ｍａｓｓ％、Ｚｎを３５．０〜４０．０ｍａｓｓ％、Ｍｎを２．１〜４．６ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなるインゴットを、８００℃〜８５０℃で焼鈍し、冷却速度ｍｉｎ０．２℃／分〜ｍａｘ０．３８℃／分の速度で冷却し、冷間圧延と５２５℃〜５７５℃×１ｈ〜５ｈの中間焼鈍を繰り返した後、最終仕上げ圧延を行う。
【選択図】図７【図１】
0005782555.tif 000004
【図２】
0005782555.tif 000005
【図４】
0005782555.tif 000006
【図５】
0005782555.tif 000007
【図６】
0005782555.tif 000008
【図７】
0005782555.tif 000009
【図３】
0005782555.tif 000010
【図８】
0005782555.tif 000011