(57)【要約】【課題】本発明は強度にすぐれ、良好な曲げ加工性を有するチタン銅を提供することを目的としている。【解決手段】Ｔｉを２．０〜５．０％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、▲１▼圧延直角断面の結晶粒径のアスペクト比（結晶粒の長径ａと結晶粒径の短径ｂの比ａ／ｂ）がａ／ｂ≦１．５であり、▲２▼圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比（結晶粒の長径ｃと結晶粒径の短径ｄの比ｃ／ｄ）がｃ／ｄ≦２．３であり、▲３▼平均結晶粒径（（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４）が１０μｍ以下であり、かつ▲４▼０．２％耐力が７５０ＭＰａ以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた高強度銅合金。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉを２．０〜５．０％（％は質量割合、以下同じ）含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、▲１▼圧延直角断面の結晶粒径のアスペクト比（結晶粒の長径ａと結晶粒径の短径ｂの比ａ／ｂ）がａ／ｂ≦１．５であり、▲２▼圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比（結晶粒の長径ｃと結晶粒径の短径ｄの比ｃ／ｄ）がｃ／ｄ≦２．３であり、▲３▼平均結晶粒径（（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４）が１０μｍ以下であり、かつ▲４▼０．２％耐力が７５０ＭＰａ以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた高強度銅合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は強度に優れ、良好な曲げ加工性を有する銅合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
端子、コネクターなどに使用される銅合金は、製品の基本特性として強度が高いことが要求される。また、近年の電子機器の小型化に伴ない、その電子部品の薄肉化も著しく、端子、コネクターなどの金属部材も過酷でかつ複雑な曲げ加工が行なわれるため、曲げ加工性が良好で曲げの異方性がない材料が望まれている。
近年、これら特性を満たす合金として、時効硬化型の銅合金の使用量が増加している。その中でもＣ１９９０に代表されるようなチタンを含む銅合金（以下、チタン銅）は高い機械的強度と優れた曲げ加工性を有するため、電子部品用として、コネクター、端子等の用途で広く使用されている。
【０００３】
チタン銅と同じく高強度銅合金としてベリリウム銅も製造されているが、ベリリウム化合物が毒性を有すること、また製造工程が複雑でありコストが高いといった問題点があり、チタン銅に対する需要が一層高まってきている。
チタン銅の一般的な製造方法は、溶解鋳造したインゴットを熱間圧延および冷間圧延した材料を、Ｃｕ中にＴｉを固溶させることを目的とした溶体化処理により過飽和固溶体とし、その後質別に応じて種々の加工度で冷間圧延した材料を時効処理するものである。溶体化処理により固溶したＴｉが、時効処理によりＣｕ３ＴｉもしくはＣｕ４Ｔｉの微細な析出物としてマトリックス中に均一に分散し、材料の強度は高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】
一般的に、材料の強度が高くなると曲げ加工性は低下する。例えば、製造方法を規定することによりチタン銅の高強度を提案した特開平６−２６４２０２では、強度および電気伝導度は改善されるものの、曲げ加工性の改善には到っていない。
本発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、強度に優れ、良好な曲げ加工性を有するチタン銅を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋳塊の熱間圧延、冷間圧延、溶体化、冷間圧延、時効処理を順次行なう工程で製造されたチタン銅について、最終圧延後の材料の圧延直角断面の結晶粒径のアスペクト比、圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比および平均結晶粒径を規定することにより、チタン銅の強度および曲げ加工性を改善することを見出した。
【０００６】
すなわち、以下の通りである。
（１）Ｔｉを２．０〜５．０％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、▲１▼圧延直角断面の結晶粒径のアスペクト比（結晶粒の長径ａと結晶粒径の短径ｂの比ａ／ｂ）がａ／ｂ≦１．５であり、▲２▼圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比（結晶粒の長径ｃと結晶粒径の短径ｄの比ｃ／ｄ）がｃ／ｄ≦２．３であり、▲３▼平均結晶粒径（（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４）が１０μｍ以下であり、かつ▲４▼０．２％耐力が７５０ＭＰａ以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた高強度銅合金。
【０００７】
ここで、溶体化処理時の焼鈍温度、焼鈍時間、雰囲気、材料冷却速度などの条件は、本発明を満たす結晶粒径とするのであれば、任意に設定して構わない。また、時効処理前の冷間圧延での加工度は本発明を満たす結晶粒径とするのであれば、任意に設定して構わない。また、時効処理での材料加熱温度、加熱時間、雰囲気は、所望の強度、電気伝導度を得るのであれば任意に設定して構わないが、本発明例の銅合金では３００〜６００℃で行なうことが適切である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を以下に述べる。
（１）Ｔｉ濃度
Ｔｉ濃度が２．０％未満では所望の強度を得ることができない。また、Ｔｉ濃度が５．０％を超えると加工性、電気伝導性が劣化するばかりでなく、固溶体を形成する温度域が狭いことにより、製造が困難となる。従って、チタン銅のＴｉ濃度は２．０〜５．０％とする。また、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉはいずれもチタン銅の電気伝導性を大きく低下させず粒界反応型析出を抑制し、結晶粒径を微細にし、さらに時効析出により強度を上昇させる等の作用を有している。したがって、強度を上昇させる目的で、必要に応じてこれらの元素を１種または２種以上添加しても構わない。しかし、総量で１．０％を超えると電気伝導性および曲げ加工性が著しく劣化するため、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉを添加する場合には、その添加量は総量で１．０％未満とすることが望ましい。
【０００９】
（２）圧延直角断面の結晶粒径のアスペクト比
アスペクト比が１．５を超えると、圧延により発達した集合組織により曲げ性に異方性が生じ、圧延と平行方向の曲げ加工性に比べ、圧延と直角方向の曲げ加工性が劣る。従って圧延直角断面の結晶粒径のアスペクト比は１．５以下とする。なお強度を重視する場合には、結晶粒に歪を加え、時効でのＣｕ３ＴｉもしくはＣｕ４Ｔｉの析出を促進するために、アスペクト比を１．２以上にすることが望ましい。
【００１０】
（３）圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比
アスペクト比が２．３を超えると、圧延により発達した集合組織により曲げ性に異方性が生じ、圧延と平行方向の曲げ加工性に比べ、圧延と直角方向の曲げ加工性が劣る。従って圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比は２．３以下とする。なお強度を重視する場合には、結晶粒に歪を加え、時効でのＣｕ３ＴｉもしくはＣｕ４Ｔｉの析出を促進するために、アスペクト比を１．４以上にすることが望ましい。
【００１１】
（４）結晶粒径
結晶粒径が１０μｍを超えると、所望の強度が得られず、また曲げ加工した際に材料表面が肌荒れを起こす。したがって、結晶粒径を１０μｍ以下に規定する。
ここで、アスペクト比および結晶粒径の測定では、エッチング（水（１００ｍｌ）−ＦｅＣｌ３（５ｇ）−ＨＣｌ（１０ｍｌ））により圧延直角断面および圧延平行断面の組織を現出させ、切断法（ＪＩＳ　Ｈ　０５０１）に準じて行なった。
図１に示す圧延方向と直角な断面Ａでは、圧延面に対して平行な方向と、圧延面に対して直角な方向の２方向でそれぞれ結晶粒径を測定し、平行方向の測定値を長径ａ、直角方向の測定値を短径ｂとした。圧延方向と平行な断面Ｂでは、圧延方向に対して平行な方向と、圧延方向に対して直角な方向のそれぞれ２方向で結晶粒径を測定し、平行方向の測定値を長径ｃ、直角方向の測定値を短径ｄとした。また、平均結晶粒径はａ、ｂ、ｃ、ｄの４値の平均値とした。
【００１２】
（５）０．２％耐力
０．２％耐力が７５０ＭＰａ未満では、材料をばね材としたときに、接点で高い接圧が得られず、接触抵抗が上昇する。従って、０．２％耐力は７５０ＭＰａ以上と規定する。
【００１３】
【実施例】
電気銅を原料として、高周波真空溶解炉にて表１に示す各種組成のインゴット（厚さ２０ｍｍ）を鋳造した。次に、このインゴットを９００℃に加熱し、この温度に１時間保持後、厚さ８ｍｍまで熱間圧延を行い、速やかに冷却した。表面の酸化スケールを面削した後、冷間圧延により厚さ０．２〜０．４ｍｍに加工した。その後、７５０〜８００℃の温度で３０ｓ間熱処理し、直ちに水冷した。その後、最終塑性加工である冷間圧延を行い、最終的に板厚を０．２ｍｍに揃えた各試料について、最大の０．２％耐力が得られる温度で１ｈの時効処理を行なった。
【００１４】
このようにして得られた各合金について、結晶粒径および諸特性を評価した。０．２％耐力の測定は、圧延平行方向について引張り試験により行なった（ＪＩＳ　Ｚ　２２４１）。曲げ加工性の評価は、Ｗ曲げ試験（ＪＩＳ　Ｈ　３１３０）に準拠し、圧延と平行方向および直角方向について曲げ半径／板厚＝２の条件で行なった。曲げ後の供試材表面の曲げ凸部を光学顕微鏡で観察し、割れが生じないものは○、割れが生じなくても顕著なシワが生じたものは△、割れが生じたものを×とした。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１からわかるように、本発明例は優れた強度および曲げ加工性を有しており、曲げの異方性も認められない。
一方、比較例Ｎｏ．１は請求項に記載のＴｉ濃度より低いため、所望の強度が得られず、比較例Ｎｏ．２は請求項に記載のＴｉ濃度より高いため、曲げ加工性が劣る。比較例Ｎｏ．３、５は圧延直角断面および平行断面の結晶粒径のアスペクト比が請求項で規定した範囲よりも大きいため、曲げ加工性が劣る。比較例Ｎｏ．４は圧延平行断面の結晶粒径のアスペクト比が請求項で規定した範囲よりも大きいため、圧延と平行方向の曲げ加工性に比べ、直角方向の曲げ加工性が劣り、曲げの異方性が生じた。比較例Ｎｏ．６、７は結晶粒径が請求項に記載のものより大きく、所望の強度が得られず、またＷ曲げ後の材料表面に顕著なシワが認められた。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、近年の電子機器の小型化、薄肉化に対応できる、強度および曲げ加工性に優れた銅合金を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に規定する結晶粒径の説明図である。
【図１】
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