(57)【要約】      （修正有）【課題】チタン銅系合金について、曲げ加工性やコネクタ端子に加工した際のコンタクト部の接圧に対して、相関の強い材料特性を見出す。【解決手段】チタンを２〜３．５重量％を含み残部実質的に銅及び不純物からなるチタン銅系合金について、最終焼鈍後に、圧延平行方向の圧縮耐力と引張耐力との差が５０ＭＰａ以下及び圧延直角方向の圧縮耐力と引張耐力との差が２００ＭＰａ以下とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２．０質量％以上３．５質量％以下のチタンを含み、残部実質的に銅及び不純物からなるチタン銅系銅合金について、最終焼鈍後、圧延平行方向の圧縮耐力と引張耐力との差が５０ＭＰａ以下であり且つ圧延直角方向の圧縮耐力と引張耐力との差が２００ＭＰａ以下であることを特徴とするばね性に優れたチタン銅系銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
コネクタ端子等電子部品用にプレス加工される金属材料の曲げ加工性とばね性を評価する方法を基にして製造された金属材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン銅は、銅合金の中では特に機械的強度に優れており、近年、電子部品の分野において高強度が求められるコネクタ端子の用途で用いられている。一方、電子機器の小型化、高密度化に伴って、電子部品の軽薄短小化が著しく進展しており、コネクタ端子の信頼性の観点からコンタクト部の接圧を十分に得ることが重要視されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７９３４７号公報
【０００４】
こうした現状のなか、コネクタ端子用の材料を選択する際、材料の圧延の平行方向からサンプルを採取して引張試験を行い、耐力、引張強さ、伸びが高い材料を選択することが多い。例えば特許文献１では、曲げ加工性および耐熱性に優れた高強度銅合金を得る条件の一つを、圧延方向に対して平行方向から試験片を採取した引張試験により得られた耐力が４８０Ｎ／ｍｍ2以上としている。
【０００５】
【特許文献２】特開２００１−２９４９５７号公報
【特許文献３】特開２００１−３０３１５８号公報
【特許文献４】特開２００２−２６６０４２号公報
【非特許文献１】平成１２年度塑性加工春季講演会論文集（２０００）Ｐ２０９−Ｐ２１０
【０００６】
特許文献２では、材料の圧延方向に対して平行方向のみでなく、直角方向の特性にも注目し、コストが安く、強度が高く、導電率に優れプレス性も良好なコネクタ用銅合金を得る条件の一つを、圧延方向に対して平行方向および直角方向から試験片を採取した引張試験により得られた０．２％耐力が６００Ｎ／ｍｍ2以上、引張強さが６５０Ｎ／ｍｍ2以上としている。また特許文献３では、異方性が少なく曲げ加工性が優れた銅合金展伸材を得る条件の一つを時効処理後８００Ｎ／ｍｍ2以上の引張強さを有し、圧延平行方向と圧延直角方向の引張強さの差で表される異方性が３０Ｎ／ｍｍ2以下としている。さらに特許文献４では、曲げ加工性が優れた銅合金板を得る条件の一つを、圧延方向に対して平行および直角方向から試験片を採取した引張試験により得られた耐力が４５０Ｎ／ｍｍ2以上、耐力と引張強さの比が０．９５以下としている。
【０００７】
以上、従来技術の例を示してきたが、いずれも材料の引張特性のみに注目していることが共通点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら材料をコネクタ端子に加工する際の曲げ加工部は、板厚方向に着目した場合、最表面に近い部分の一方の片側には引張変形が加わり、これとは反対の最表層には圧縮変形が加わっている。従って、材料に曲げ加工を加えた場合、曲げ部分には引張と圧縮両方の変形が起こっていることから、材料の引張特性のみでコネクタ端子への曲げ加工性やコンタクト部の接圧を正確に予測できているとは言えない。
【０００９】
このような状況のなかで、プレス加工、コンタクト部の接圧試験等により最適な材料と加工条件を決めようとすると、従来は多くの試行錯誤が必要であった。
【００１０】
従って本発明の目的は、機械的強度に優れた銅合金であるチタン銅について、曲げ加工性やコネクタ端子に加工した際のコンタクト部の接圧と密接に相関を有する材料特性を明らかにしたうえで、金属材料の曲げ加工性とばね性の評価方法を提供し、さらに、曲げ加工性やコネクタ端子に加工した際のコンタクト部の接圧と密接に相関を有する材料特性を明らかにしたうえで、曲げ加工性やコネクタ端子に加工した際のコンタクト部の接圧安定性に優れたチタン銅を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は既存のチタン銅合金について、曲げ加工性やコネクタ端子に加工した際のコンタクト部の接圧に対して、従来より相関の強い材料特性がないか鋭意研究を行なった結果、材料の圧延方向に対して平行方向と直角方向の引張特性と圧縮特性が、コネクタ端子への曲げ加工性およびコンタクト部の接圧に大きな影響を与えることを見いだした。
【００１２】
こうした知見にもとづいて、発明者は次の発明を創造した。
（１）２．０質量％以上３．５質量％以下のチタンを含み、残部実質的に銅及び不純物からなるチタン銅合金について、最終焼鈍後、圧延平行方向の圧縮耐力と引張耐力との差が５０ＭＰａ以下であり且つ圧延直角方向の圧縮耐力と引張耐力との差が２００ＭＰａ以下であることを特徴とするばね性に優れたチタン銅合金。
【００１３】
ここで、最終焼鈍条件は、本発明を満たす引張耐力と圧縮耐力の範囲にするのであれば、任意に設定可能である。
本発明は、チタン銅合金において、コネクタ端子に用いるに好適な曲げ加工性とコンタクト部の接圧を得ることを目的として、その引張耐力と圧縮耐力を適正な範囲に定めたことが特徴である。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、従来に比べて曲げ加工性に優れた電子材料用チタン銅合金が得られる。さらにコネクタ端子に加工した際、コンタクト部に安定した接圧を提供できる電子材料用チタン銅合金が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明において、Ｔｉ濃度および引張耐力と圧縮耐力の範囲を限定した理由を説明する。
【００１６】
（１）Ｔｉ濃度
ＴｉにはＣｕ−Ｔｉ合金を時効処理した際にスピノーダル分解を起こして母材中に濃度の変調構造を生成し、これにより非常に高い強度をもたらすが、その
含有率が２．０％未満では所望の強化が期待できず、一方３．５％を越えてＴｉを含有させると粒界反応型の析出を起こし易くなって逆に強度低下を招いたり、加工性
を劣化させたりする。よって、Ｔｉ含有量は２．０〜３．５質量％とした。
【００１７】
（２）最終焼鈍後のチタン銅合金について
最終焼鈍後のチタン銅合金で圧延平行方向の引張耐力と圧縮耐力との差が５０ＭＰａ以上、あるいは圧延直角方向の引張耐力と圧縮耐力との差が２００ＭＰａ以上では、コネクタ端子への曲げ加工の際、“曲げ圧縮側あるいは引張側で塑性変形が起こる”または“曲げ引張側で割れが発生する”ため曲げ部の内側曲げ半径が小さくなる、あるいはコンタクト部で所定の接圧が得られないという不具合が生じる。そこで、圧延平行方向の引張耐力と圧縮耐力との差は５０ＭＰａ以下であり且つ圧延直角方向の引張耐力と圧縮耐力との差が２００ＭＰａ以下とした。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
表１及び表２に示した組成のチタン銅合金を真空溶解炉内で溶製、鋳造し、幅  １００ｍｍ×厚さ  ４０ｍｍ×長さ  １５０ｍｍの寸法の鋳塊を作製した。この鋳塊を大気中にて８５０℃で１時間均質化焼鈍した後、熱間圧延を行う。熱間圧延中は２色式輻射温度計で材料表面温度を測定し、所定の温度になったところで水冷する。更に、１１７３Ｋ（９００℃）で1時間溶体化処理をした後に、表面皮削りを行い、その後、冷間圧延と焼鈍を必要に応じて数回繰り返し、最終冷間圧延後に歪取り焼鈍を行い、０．２ｍｍ厚さの板材を得た。
【００１９】
そして上記一連の加工処理及び熱処理を施すことにより得られた板材から各種試験片を採取し以下に示す評価を行なった。
【００２０】
（引張耐力・圧縮耐力の評価）
引張耐力・圧縮耐力は、５号試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１）を圧延方向に対して平行方向と直角方向から採取し、引張・圧縮試験を行ない評価した。図１は引張・圧縮試験の概要を示す説明図である。
【００２１】
くし歯状ダイス１、２は部品２ａ、２ｂ及び部品１ａ、１ｂとからなる。
部品２ａ、２ｂは、くし歯状部２ｇ、２ｈを有し、互いに摺動可能に嵌合しており、引張・圧縮力の作用方向５へわずかに直線移動することができる。また、部品２ａ、２ｂには引張・圧縮力の作用方向５に直角方向へ突出するピン２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを有している。
【００２２】
部品１ａ、１ｂは、くし歯状部１ｇ、１ｈを有し、互い摺動可能に嵌合しており、引張・圧縮力の作用方向５へわずかに直線移動することができる。部品１ａ、１ｂには、それぞれ、係合孔１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを有している。
【００２３】
部品２ａ、２ｂと部品１ａ、１ｂとの間にテフロン（登録商標）シート４ｂと引張試験片３とテフロン（登録商標）シート４ａとを順に重ねたものを、はさみ、ピン２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを、それぞれ、係合孔１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆに挿入して係合する。そして、組付け力６を作用させて部品２ａ、２ｂと部品１ａ、１ｂとを結合させる。
このような状態で油圧シリンダーに取り付けて、引張・圧縮試験を行った。
【００２４】
（曲げ加工性の評価）
曲げ加工性の評価は、圧延方向に対して平行方向および直角方向から短冊状試験片を採取した後、曲げ半径／板厚＝２の条件でＷ曲げ試験（ＪＩＳ  Ｈ  ３１３０）を行ない、その曲げ部を光学顕微鏡観察することにより肌荒れの程度および割れの有無を調査して評価した。なお評価結果は、◎：非常に優れている（割れの発生なく、しかも表面の光沢あり）、○：優れている（割れの発生なし）、△：やや劣る（顕著な肌荒れが発生）、×：劣る（割れが発生）、で表示した。
【００２５】
（コンタクト部の接圧評価）
コンタクト部の接圧評価は、圧延方向に対して平行方向および直角方向から幅０．８ｍｍ×２０ｍｍの短冊状試験片を採取した後、図２に示す形状にプレス曲げ加工を行ない、図に示すコンタクト部７ａを１．０ｍｍ押し下げた時の圧力で評価した。なお評価結果は、◎：非常に優れている（コンタクト部を１．０ｍｍ押し下げた時の圧力が５５ｇ以上）、○：優れている（コンタクト部を１．０ｍｍ押し下げた時の圧力が５０ｇ以上５５ｇ未満）、×：劣る（コンタクト部を１．０ｍｍ押し下げた時の圧力が５０ｇ未満）、で表示した。
【００２６】
【表１】
2005314779.tif 000003
【００２７】
表１において、実施例Ｎｏ．１〜５は請求項１に記載の本発明に係る実施例のチタン銅合金であり、Ｎｏ．６〜９は比較例のチタン銅合金である。
実施例Ｎｏ．１〜５については、圧延平行方向の引張耐力から圧縮耐力を引いた差が、それぞれ、−４０、−４８、−２４、−１４、−１９ＭＰａであり、いずれも絶対値としては、請求項１の本発明で限定している差が５０ＭＰａ以下という範囲に入っているとともに、圧延直角方向の引張耐力から圧縮耐力を引いた差が、それぞれ、−６８、−９４、−７９、−６９、−１４７ＭＰａであり、いずれも絶対値としては、請求項１の本発明で限定している差が２００ＭＰａ以下の範囲に入っている。
【００２８】
一方、比較例Ｎｏ．６については圧延平行方向の引張耐力から圧縮耐力を引いた差が、−９ＭＰａ、圧延直角方向の引張耐力から圧縮耐力を引いた差が、−５４ＭＰａであり、請求項１の本発明で限定している範囲であるが、Ｔｉ濃度が１．８％で請求項１の本発明で限定している２．０〜３．５％から外れており、十分な強度が得られないため、コンタクト部の接圧が不十分である。
また、比較例Ｎｏ．７については、圧延平行方向の引張耐力から圧縮耐力を引いた差が−５５ＭＰａであり、絶対値の５５ＭＰａは、請求項１の本発明で限定している差が５０ＭＰａ以下の範囲を外れているため、圧延平行方向の曲げ加工性が悪い。
実施例Ｎｏ．８については、圧延直角方向の引張耐力から圧縮耐力を引いた差が−２１０ＭＰａであり、絶対値の２１０ＭＰａは請求項１の本発明で限定している２００ＭＰａ以下の範囲を外れているため、圧延直角方向の曲げ加工性が悪い。
実施例９については、Ｔｉ濃度が３．８％で請求項１の本発明で限定している２．０〜３．５％から外れており、熱間加工性が悪く、評価できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】引張・圧縮試験の概要を示す説明図である。
【図２】コンタクト部の接圧評価の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  くし歯状ダイス
１ａ  部品
１ｂ  部品
１ｃ  係合孔
１ｄ  係合孔
１ｅ  係合孔
１ｆ  係合孔
１ｇ  くし歯状部
１ｈ  くし歯状部
２  くし歯状ダイス
２ａ  部品
２ｂ  部品
２ｃ  ピン
２ｄ  ピン
２ｅ  ピン
２ｆ  ピン
２ｇ  くし歯状部
２ｈ  くし歯状部
３  引張試験片
４ａ  テフロン（登録商標）シート
４ｂ  テフロン（登録商標）シート
５  引張・圧縮力の作用方向
６  組付け力
７ａ  コンタクト部
【図１】
2005314779.tif 000004
【図２】
2005314779.tif 000005