(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、
平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が０．６以下であり、
断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率が０．５％以下であることを特徴とする銅合金素材。
【請求項２】
１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が１．５以下であることを特徴とする請求項１に記載に記載の銅合金素材。
【請求項３】
さらに、Ａｌを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の銅合金素材。
【請求項４】
さらに、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下の範囲内で含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の銅合金素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鋳造用モールド材やコンタクトチップ等の溶接用部材等の高温環境下で使用される部材に適した銅合金素材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｃ１８１５０等のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金は、優れた耐熱性及び導電性を備えていることから、特許文献１，２に示すように、使用環境が高温となる鋳造用モールド材や溶接用部材の素材として利用されている。
このようなＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金は、通常、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金鋳塊に塑性加工を施し、例えば保持温度が９５０〜１０５０℃、保持時間が０．５〜１．５時間の溶体化処理と、例えば保持温度が４００〜５００℃、保持時間が２〜４時間の時効処理と、を行い、最後に機械加工により所定の形状に仕上げる製造工程によって製造される。
溶体化処理でＣｒ及びＺｒをＣｕの母相中に固溶し、時効処理によってＣｒやＺｒの析出物を微細分散させることで、強度及び導電率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−０９７７４８号公報
【特許文献２】特開平０５−３３９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金においては、優れた耐熱性を有しているが、ピーク温度が５００℃以上の使用環境にさらされると、析出物の再固溶が始まり、それにともなって強度及び導電率が低下するとともに結晶粒の粗大化が発生することがある。
結晶粒の粗大化が起きた場合には、亀裂の伝播速度が増大し、製品寿命が短くなるおそれがあった。また、結晶粒の粗大化が局所的に発生することで、強度及び伸び等の機械的特性が著しく低下するといった問題があった。
【０００５】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、５００℃以上の高温環境下で使用された場合であっても、特性が安定しており、使用寿命に優れた銅合金素材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】
上記の課題を解決するために、本発明の銅合金素材は、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が０．６以下であり、断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率が０．５％以下であることを特徴としている。
【０００７】
この構成の銅合金素材においては、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされているので、時効処理によって微細な析出物を析出させることにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。また、Ｃｒの含有量が０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満と比較的少なくされているので、Ｃｒ晶出物が少なく、このＣｒ晶出物に起因して局所的なひずみが蓄積され、再結晶粒のサイズが不均一となることを抑制できる。よって、高温環境下で使用された場合でも、局所的な結晶粒の粗大化を抑制できる。
そして、本発明の銅合金素材においては、平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされているので、ひずみの蓄積が比較的少なく、再結晶しにくい。また、結晶粒径の標準偏差が０．６以下とされているので、結晶粒径が均一となっており、局所的なひずみの蓄積が少なく、高温環境下で使用された場合でも、局所的な結晶粒の粗大化を抑制できる。
【０００８】
また、断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率が０．５％以下に制限されているので、局所的なひずみの蓄積が少なく、高温環境下で使用された場合でも、局所的な結晶粒の粗大化を確実に抑制できる。
【０００９】
また、本発明の銅合金素材においては、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が１．５以下であることが好ましい。
この場合、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後でも、結晶粒が粗大化しておらず、かつ、結晶粒径が比較的均一とされているので、５００℃以上の高温環境下で使用された場合であっても、機械的特性や導電率が安定している。
【００１０】
また、本発明の銅合金素材においては、さらに、Ａｌを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含んでいてもよい。
この場合、Ｃｒ及びＺｒに加えてさらにＡｌを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含んでいるので、導電率を３０〜６０％ＩＡＣＳ程度に調整することができる。このような導電率の銅合金素材は、電磁撹拌用途の鋳造用モールド材として特に適している。
【００１１】
また、本発明の銅合金素材においては、さらに、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下含んでいてもよい。
この場合、Ｃｒ及びＺｒに加えてさらにＦｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇといった元素を上述の範囲内で含有していることから、これらの元素を含む化合物による結晶粒界のピン止め効果によって、結晶粒の粗大化をさらに確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、５００℃以上の高温環境下で使用された場合であっても、特性が安定しており、使用寿命に優れた銅合金素材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である銅合金素材の製造方法のフロー図である。
【図２】実施例における組織観察写真である。（ａ）が本発明例１、（ｂ）が比較例４である。
【図３】実施例において１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の組織観察写真である。（ａ）が本発明例１、（ｂ）が比較例４である。
【図４】実施例におけるＣｒ晶出物の観察写真である。（ａ）が本発明例１、（ｂ）が比較例４である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態である銅合金素材について説明する。
本実施形態である銅合金素材は、例えば鋳造用モールドや溶接用部材等の高温環境下で使用される部材に用いられるものである。
【００１５】
本実施形態である銅合金素材は、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有する。なお、本実施形態である銅合金素材においては、必要に応じて、さらにＡｌを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含んでいてもよい。また、さらにＦｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下の範囲内で含んでいてもよい。
【００１６】
そして、本実施形態である銅合金素材においては、平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が０．６以下とされている。
また、本実施形態である銅合金素材においては、断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率が０．５％以下とされている。
さらに、本実施形態である銅合金素材においては、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が１．５以下とされている。
【００１７】
以下に、本実施形態である銅合金素材において、成分組成、結晶組織等を上述のように規定した理由について説明する。
【００１８】
（Ｃｒ：０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満）
Ｃｒは、時効処理によって母相の結晶粒内にＣｒ系の析出物を微細に析出させることにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｃｒの含有量が０．３ｍａｓｓ％未満の場合には、時効処理において析出量が不十分となり、強度（硬さ）向上の効果を十分に得られないおそれがある。また、Ｃｒの含有量が０．５ｍａｓｓ％以上の場合には、溶体化処理後においてもＣｒ晶出物が比較的多く存在し、このＣｒ晶出物に起因して局所的なひずみが蓄積され、再結晶粒のサイズが不均一となって、高温環境下で使用した際に、結晶粒が粗大化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃｒの含有量を０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｃｒの含有量の下限を０．３５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ｃｒの含有量の上限を０．４５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００１９】
（Ｚｒ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下）
Ｚｒは、時効処理によって母相の結晶粒界にＺｒ系の析出物を微細に析出することにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｚｒの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合には、時効処理において析出量が不十分となり、強度（硬さ）向上の効果を十分に得られないおそれがある。また、Ｚｒの含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率及び熱伝導率が低下してしまうおそれがある。また、Ｚｒを０．１５ｍａｓｓ％を超えて含有しても、さらなる強度向上の効果が得られないおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｚｒの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｚｒの含有量の下限を０．０５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ｚｒの含有量の上限を０．１３ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２０】
（Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％未満）
Ａｌは、銅合金に固溶することによって導電率を低下させる作用効果を有する元素である。よって、必要に応じて、Ａｌの添加量を制御することにより、銅合金素材の導電率を３０〜６０％ＩＡＣＳ程度に調整することができる。
ここで、Ａｌの含有量が０．１ｍａｓｓ％未満の場合には、導電率を低く抑えることが困難となる。また、Ａｌの含有量が２．０ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大きく低下し、熱伝導率が不十分となるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ａｌを添加する場合には、Ａｌの含有量を０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ａｌの含有量の下限を０．３ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ａｌの含有量の上限を１．５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。また、Ａｌを意図的に添加しない場合には、０．１ｍａｓｓ％未満のＡｌを不純物として含有していてもよい。
【００２１】
（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素：合計で０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下）
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇといった元素は、微細な化合物を形成し、結晶成長を抑制するピン止め効果を発現する元素である。
ここで、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素の合計の含有量が０．００５ｍａｓｓ％未満の場合には、上述のピン止め効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素の合計の含有量が０．１ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率及び熱伝導率が低下してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、これらの元素を添加する場合には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量を０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量の下限を０．０２ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量の上限を０．０７ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。また、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇといった元素を意図的に添加しない場合には、これらの元素を不純物として総量で０．００５ｍａｓｓ％未満含有していてもよい。
【００２２】
（その他の不可避不純物：０．０５ｍａｓｓ％以下）
なお、上述したＣｒ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇ以外のその他の不可避的不純物としては、Ｂ、Ａｇ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ，Ｔｃ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｐｏ，Ｂｉ，ランタノイド、Ｏ，Ｓ，Ｃ等が挙げられる。これらの不可避不純物は、導電率及び熱伝導率を低下させるおそれがあるため、総量で０．０５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２３】
（平均結晶粒径：０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下／結晶粒径の標準偏差：０．６以下）
平均結晶粒径が０．１ｍｍ未満の微細な結晶組織を有する場合には、再結晶時の駆動力が大きくなるとともに、局所的に高い歪みが導入されている可能性がある。このため、高温環境下で使用した際に、結晶粒が粗大化するおそれがある。一方、平均結晶粒径が２．０ｍｍを超える場合には、加工性が不十分となり、工業的に使用し難い。具体的には、粒界強度が低下することにより、引張強度や伸びが低下し、また亀裂伝播速度も上昇するため、工業的に使用し難い。
また、結晶粒径の標準偏差が０．６を超える場合には、結晶粒径のばらつきが大きく、局所的にひずみが蓄積されており、高温環境下で使用した際に、結晶粒が粗大化するおそれがある。また、機械的特性が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、平均結晶粒径を０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内、結晶粒径の標準偏差を０．６以下に規定している。なお、平均結晶粒径の下限を０．１５ｍｍ以上とすることが好ましく、平均結晶粒径の上限を１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、結晶粒径の標準偏差の上限を０．５以下とすることが好ましい。
【００２４】
（断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率：０．５％以下）
Ｃｒ晶出物の面積率が０．５％を超える場合には、ひずみが局所的に蓄積されるため、再結晶粒のサイズが均一になり難く、高温環境下で使用した際に、結晶粒が粗大化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率を０．５％以下に規定している。なお、Ｃｒ晶出物の面積率の上限は０．３％以下とすることが好ましい。
【００２５】
（１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径：０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下／結晶粒径の標準偏差：１．５以下）
１０００℃で１時間保持の熱処理後の平均結晶粒径が上述の範囲内とされることにより、高温環境下で使用した際の結晶粒の粗大化が確実に抑制されることになる。また、１０００℃で１時間保持の熱処理後の標準偏差が１．５以下とされることにより、高温環境下で使用した際の結晶粒径のばらつきの発生が確実に抑制されることになる。
以上のことから、本実施形態では、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径を０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内、結晶粒径の標準偏差を１．５以下としている。なお、平均結晶粒径の下限を０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、平均結晶粒径の上限を０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。また、結晶粒径の標準偏差の上限を１．３以下とすることが好ましい。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態に係る銅合金素材の製造方法を、図１のフロー図を参照して説明する。
【００２７】
（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を、カーボンるつぼに装入し、真空溶解炉を用いて溶解し、銅溶湯を得る。次いで、得られた溶湯に、所定の濃度となるように前述の添加元素を添加して、成分調製を行い、銅合金溶湯を得る。
ここで、添加元素であるＣｒ、Ｚｒの原料としては、純度の高いものを使用し、例えばＣｒの原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のものを使用し、Ｚｒの原料は純度９９．９５ｍａｓｓ％以上のものを使用する。また、Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇを必要に応じて添加する。なお、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇの原料として、Ｃｕとの母合金を用いてもよい。
そして、成分調製された銅合金溶湯を鋳型に注湯して鋳塊を得る。
【００２８】
（均質化処理工程Ｓ０２）
次に、得られた鋳塊の均質化のために熱処理を行う。
具体的には、鋳塊を大気雰囲気にて、９５０℃以上１０５０℃以下、１時間以上の条件で均質化処理を行う。
【００２９】
（熱間加工工程Ｓ０３）
次いで、鋳塊に対して９００℃以上１０００℃以下の温度範囲で、加工率５０％以上９９％以下の熱間圧延を行い、圧延材を得る。なお、熱間加工の方法は、熱間鍛造であっても良い。この熱間加工後、直ちに水冷によって冷却する。
【００３０】
（溶体化処理工程Ｓ０４）
次いで、熱間加工工程Ｓ０３で得られた圧延材を、９２０℃以上１０５０℃以下、０．５時間以上５時間以下の条件で加熱処理を施し、溶体化処理を行う。加熱処理は、例えば大気または不活性ガス雰囲気で行い、加熱後の冷却は、水冷によって行う。
【００３１】
（時効処理工程Ｓ０５）
次に、溶体化処理工程Ｓ０４の後に、第一時効処理を実施し、Ｃｒ系析出物及びＺｒ系析出物などの析出物を微細に析出させ、第一時効処理材を得る。
ここで、時効処理は、例えば４００℃以上５３０℃以下、０．５時間以上５時間以下の条件で行う。
なお、時効処理時の熱処理方法は、特に限定しないが、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、加熱処理後の冷却方法は、特に限定しないが、水冷で行うことが好ましい。
このような工程により、本実施形態である銅合金素材が製造される。
【００３２】
以上のような構成とされた本実施形態に係る銅合金素材によれば、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされているので、溶体化処理及び時効処理を行うことで、微細な析出物を析出させることができ、強度及び導電率を向上させることができる。
【００３３】
また、Ｃｒの含有量が０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満と比較的少なくされているので、溶体化処理後においてＣｒ晶出物がほとんど存在しない。具体的には、断面観察におけるＣｒ晶出物の面積率が０．５％以下となる。よって、Ｃｒ晶出物に起因して局所的なひずみが蓄積され、再結晶粒のサイズが不均一となることを抑制でき、高温環境下で使用された場合でも、局所的な結晶粒の粗大化を確実に抑制できる。
【００３４】
そして、本実施形態においては、平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が０．６以下とされているので、局所的なひずみの蓄積が少なく、高温環境下で使用された場合でも、局所的な結晶粒の粗大化を抑制できる。
さらに、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径が０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、結晶粒径の標準偏差が１．５以下とされており、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後でも、局所的に結晶粒が粗大化しておらず、５００℃以上の高温環境下で使用された場合であっても、機械的特性や導電率が安定している。
【００３５】
また、本実施形態において、さらにＡｌを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含む場合には、導電率を３０〜６０％ＩＡＣＳ程度に調整することができる。これにより、電磁撹拌用途の鋳造用モールド材として特に適した銅合金素材を得ることができる。
また、本実施形態において、さらにＦｅ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下含む場合には、これらの元素を含む化合物によるピン止め効果によって結晶粒の粗大化をさらに確実に抑制することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を準備し、これをカーボンるつぼに装入し、真空溶解炉（真空度１０−２Ｐａ以下）で溶解し、銅溶湯を得た。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、５分間保持した後、銅合金溶湯を鋳鉄製の鋳型に注湯して鋳塊を得た。鋳塊の大きさは、幅約８０ｍｍ、厚さ約５０ｍｍ、長さ約１３０ｍｍとした。
なお、添加元素であるＣｒの原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上、Ｚｒの原料は純度９９．９５ｍａｓｓ％以上のものを使用した。
【００３８】
次に、大気雰囲気において１０００℃で１時間の条件で均質化処理を行った後、熱間圧延を実施した。熱間圧延時の圧下率を８０％とし、幅約１００ｍｍ×厚さ約１０ｍｍ×長さ約５２０ｍｍの熱間圧延材を得た。
この熱間圧延材を用いて、１０００℃で１．５時間の条件で溶体化処理を行い、その後、表２に示す冷却速度で冷却した。
次に、５００（±１５）℃で３時間の条件で時効処理を実施した。これにより、銅合金素材を得た。
【００３９】
得られた銅合金素材について、時効処理後の銅合金素材の組織観察を行い、平均結晶粒径及び結晶粒径の標準偏差を測定した。
また、この銅合金素材に対して、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した後の平均結晶粒径及び結晶粒径の標準偏差を測定した。
さらに、溶体化処理後の材料について、断面観察を行い、Ｃｒ晶出物の面積率を測定した。
【００４０】
（組成分析）
得られた銅合金素材の成分組成は、ＩＣＰ−ＭＳ分析によって測定した。測定結果を表１に示す。
【００４１】
（平均結晶粒径及び結晶粒径の標準偏差）
得られた銅合金素材の板厚で板幅中心部から１０ｍｍ×１５ｍｍの試料を切り出し、圧延方向（ＲＤ方向）の面を研磨後、ミクロエッチングを行った。
この試料を観察し、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１に規定された切断法により、平均結晶粒径を測定した。
【００４２】
（Ｃｒ晶出物の面積率）
銅合金素材の板厚で板幅中心部から１０ｍｍ×１５ｍｍの試料を切り出し、圧延方向（ＲＤ方向）の面を研磨後、ミクロエッチングを行った。
この試料をＳＥＭ観察し、１５００倍のＳＥＭ−ＥＰＭＡ画像（およそ７０μｍ×７０μｍの視野）において、母相よりもＣｒ濃度が高い領域を「Ｃｒ晶出物」であると判断し、Ｃｒ晶出物の面積率を以下の式で求めた。
面積率＝（Ｃｒ晶出物が占める面積）／（７０μｍ×７０μｍ）
図４に本発明例１及び比較例４のＳＥＭ−ＥＰＭＡ画像を示す。
【００４３】
（引張強度）
圧延方向を引張方向としてＪＩＳ  Ｚ  ２２４１  ２号試験片を採取し、１００ｋＮ引張試験機を用いて試験に供した。
【００４４】
【表１】
0006693092.tif 000002
【００４５】
【表２】
0006693092.tif 000003
【００４６】
Ｃｒの含有量が本発明の範囲より少なく、結晶粒径の標準偏差が本発明の範囲より大きい比較例１においては、時効熱処理後及び１０００℃で１時間の熱処理後の引張強度が不十分であった。
Ｃｒの含有量が本発明の範囲より多く、平均結晶粒径が本発明より小さく、結晶粒径の標準偏差が本発明の範囲より大きい比較例２−４においては、１０００℃で１時間の熱処理後に引張強度が大きく低下した。
【００４７】
これに対して、本発明例１−６においては、時効熱処理後の引張強度が高く、かつ、１０００℃で１時間の熱処理後に引張強度が大きく低下しなかった。
以上のことから、本発明例によれば、５００℃以上の高温環境下で使用された場合であっても、特性が安定しており、使用寿命に優れた銅合金素材を提供可能であることが確認された。
【図１】
0006693092.tif 000004
【図２】
0006693092.tif 000005
【図３】
0006693092.tif 000006
【図４】
0006693092.tif 000007