(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：電子後方散乱回折）測定における結晶方位解析において、
Ｃｕｂｅ方位｛１００｝＜００１＞の面積率が５％以上、かつＮＤＲＤＷ方位｛０１２｝＜２２１＞の面積率が１０％以下であることを特徴とする銅合金板材。
【請求項２】
ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％含有し、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００５〜２．０ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：電子後方散乱回折）測定における結晶方位解析において、
Ｃｕｂｅ方位｛１００｝＜００１＞の面積率が５％以上、かつＮＤＲＤＷ方位｛０１２｝＜２２１＞の面積率が１０％以下であることを特徴とする銅合金板材。
【請求項３】
ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金鋳塊に対し、下記の工程２〜工程１２をこの順で施すことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
［工程２：加工率１０〜７０％の冷間圧延１］
［工程３：９００〜１０５０℃の温度で２分〜１０時間の均質化熱処理］
［工程４：熱間加工］
［工程５：水冷］
［工程６：面削］
［工程７：加工率５０〜９９％の冷間圧延２］
［工程８：３００〜８００℃で５秒〜２時間の中間焼鈍］
［工程９：加工率３〜８０％の冷間圧延３］
［工程１０：７００〜１０２０℃での溶体化熱処理］
［工程１１：３５０〜６００℃で５分〜２０時間の時効析出熱処理］
［工程１２：加工率５〜５０％の仕上げ圧延］
【請求項４】
ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％含有し、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００５〜２．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金鋳塊に対し、下記の工程２〜工程１２をこの順で施すことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
［工程２：加工率１０〜７０％の冷間圧延１］
［工程３：９００〜１０５０℃の温度で２分〜１０時間の均質化熱処理］
［工程４：熱間加工］
［工程５：水冷］
［工程６：面削］
［工程７：加工率５０〜９９％の冷間圧延２］
［工程８：３００〜８００℃で５秒〜２時間の中間焼鈍］
［工程９：加工率３〜８０％の冷間圧延３］
［工程１０：７００〜１０２０℃での溶体化熱処理］
［工程１１：３５０〜６００℃で５分〜２０時間の時効析出熱処理］
［工程１２：加工率５〜５０％の仕上げ圧延］
【請求項５】
請求項１または２に記載の銅合金板材を用いたことを特徴とするコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銅合金板材およびその製造方法に関し、詳しくは車載部品用や電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材、リレー、スイッチ、ソケットなどに適用される銅合金板材およびその製造方法に関する。
【０００２】
車載部品用や電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材、リレー、スイッチ、ソケットなどの用途に使用される銅合金板材に要求される特性項目としては、例えば、導電率、耐力（降伏応力）、引張強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性などがある。近年、電気・電子機器の小型化、軽量化、高機能化、高密度実装化や、使用環境の高温化に伴って、これらの要求特性のレベルが高まっている。
近年の銅合金板材が使用される状況には、以下の様な変化が挙げられる。
一つ目に、自動車や電機・電子機器の高機能化とともに、コネクタの多極化が進行しているため、端子や接点部品の一つ一つの小型化が進行している。例えば、タブ幅が約１．０ｍｍの端子を０．６４ｍｍへダウンサイズする動きが進んでいる。
二つ目に、鉱物資源の低減や、部品の軽量化を背景に、基体材料の薄肉化が進行しており、なおかつバネ接圧を保つために、従来よりも高強度な基体材料が使用されている。
【０００３】
そして、上記の変化に伴い、銅合金板材には下記の様な問題が生じている。
第一に、端子の小型化に伴い、接点部分やバネ部分に施される曲げ加工の曲げ半径は小さくなり、材料には従来よりも厳しい曲げ加工が施される。そのため、材料にクラックが発生する問題が生じている。
第二に、材料の高強度化に伴い、材料にクラックが発生する問題が生じている。これは、材料の曲げ加工性が、一般的に強度とトレードオフの関係にあるためである。
第三に、接点部分やバネ部分に施される曲げ加工部にクラックが発生すると、接点部分の接圧が低下することにより、接点部分の接触抵抗が上昇し、電気的接続が絶縁され、コネクタとしての機能が失われるため、重大な問題となる。
【０００４】
この曲げ加工性向上の要求に対して、結晶方位の制御によって解決する提案がいくつかなされている。特許文献１では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、結晶粒径と、｛３１１｝、｛２２０｝、｛２００｝面からのＸ線回折強度がある条件を満たす様な結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが見出されている。また、特許文献２では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、｛２００｝面および｛２２０｝面からのＸ線回折強度がある条件を満足する結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが見出されている。また、特許文献３では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、Ｃｕｂｅ方位｛１００｝＜００１＞の割合の制御によって曲げ加工性が優れることが見出されている。その他、特許文献４〜８においても、種々の原子面についてのＸ線回折強度で規定された曲げ加工性に優れる材料が提案されている。特許文献４では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金において、｛２００｝面からのＸ線回折強度が、｛１１１｝面、｛２００｝面、｛２２０｝面及び｛３１１｝面からのＸ線回折強度に対してある条件を満足する結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが見出されている。特許文献５では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、｛４２０｝面および｛２２０｝面からのＸ線回折強度がある条件を満足する結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが見出されている。特許文献６では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、｛１２３｝＜４１２＞方位に関してある条件を満足する結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが見出されている。特許文献７では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、｛１１１｝面、｛３１１｝面及び｛２２０｝面からのＸ線回折強度がある条件を満足する結晶方位の場合に、Ｂａｄ  Ｗａｙ（後述）の曲げ加工性が優れることが見出されている。また、特許文献８では、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金において、｛２００｝面、｛３１１｝面及び｛２２０｝面からのＸ線回折強度がある条件を満足する結晶方位の場合に、曲げ加工性が優れることが見出されている。
特許文献１、２、４、５、７、８におけるＸ線回折強度による規定は、板面方向（圧延法線方向、ＮＤ）への特定の結晶面の集積について規定したものである。
また、コネクタの小型化によって、プレス加工や組み立てなどのコネクタの製造工程における、わずかな寸法バラツキが、接圧のバラツキに大きく影響するため、製造の歩留まりが大きく低下する問題が発生している。よって、接点材である銅合金板材のたわみ係数を小さくすることが求められている。たわみ係数は接点材の変位量とそれによって発生する応力の関係を表し、低いほど、寸法ばらつきによって発生する接圧バラツキの量を吸収することができる。接点材は主に、圧延方向に対して垂直方向に材料取りされるため、圧延方向に対して垂直方向のたわみ係数を下げることが、銅合金板材に求められている。
また、コネクタの小型化に伴い、導体の断面積が減少しているため、コネクタに使用される銅合金には、高い導電率が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−００９１３７号公報
【特許文献２】特開２００８−０１３８３６号公報
【特許文献３】特開２００６−２８３０５９号公報
【特許文献４】特開２００９−００７６６６号公報
【特許文献５】特開２００８−２２３１３６号公報
【特許文献６】特開２００７−０９２１３５号公報
【特許文献７】特開２００６−０１６６２９号公報
【特許文献８】特開平１１−３３５７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１または特許文献２に記載された発明は、特定の結晶面からのＸ線回折による結晶方位の測定に基づくものであって、ある広がりを持った結晶方位の分布の中のごく一部の特定の面にのみ関するものである。しかも、板面方向（ＮＤ）の結晶面のみを測定しているに過ぎず、圧延方向（ＲＤ）や板幅方向（ＴＤ）にどの結晶面が向いているかについては制御できない。よって、曲げ加工性を完全に制御するには、なお不十分な方法であった。また、特許文献３に記載された発明においては、Ｃｕｂｅ方位の有効性が指摘されているが、その他の結晶方位成分については制御されておらず、曲げ加工性の改善が不十分な場合があった。また、特許文献４〜８では、それぞれ上記特定の結晶面または方位について測定、制御する検討しかなされておらず、特許文献１〜３と同様に、曲げ加工性の改善が不十分な場合があった。
また、圧延方向に対して垂直方向のたわみ係数を下げることは、いずれの先行技術文献においても検討されていない。
【０００７】
上記のような課題に鑑み、本発明の目的は、圧延方向に対して垂直方向のたわみ係数が低く、曲げ加工性に優れ、優れた強度と導電性を有し、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに適した銅合金板材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、種々検討を重ね、電気・電子部品用途に適した銅合金について研究を行い、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：電子後方散乱回折）法によって特徴付けられる、Ｃｕｂｅ方位を増加させ、なおかつ、ＮＤＲＤＷ方位を低減することにより、曲げ加工時のクラックが抑制されるとともに、圧延垂直方向のたわみ係数を低減できることを見出し、さらに、それらの各方位の集合組織方位成分の面積率を所定の比率とすることで曲げ加工性を著しく向上させることができることを見出した。また、それに加えて、本合金系において特定の添加元素を用いることにより、導電率や曲げ加工性を損なうことなく、強度向上させ、たわみ係数を低減しうることを見出した。本発明は、これらの知見に基づきなされるに至ったものである。
すなわち、本発明は、以下の解決手段を提供する。
【０００９】
（１）ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：電子後方散乱回折）測定における結晶方位解析において、
Ｃｕｂｅ方位｛１００｝＜００１＞の面積率が５％以上、かつＮＤＲＤＷ方位｛０１２｝＜２２１＞の面積率が１０％以下であることを特徴とする銅合金板材。
（２）ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％含有し、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００５〜２．０ｍａｓｓ％含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる合金組成を有し、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：電子後方散乱回折）測定における結晶方位解析において、
Ｃｕｂｅ方位｛１００｝＜００１＞の面積率が５％以上、かつＮＤＲＤＷ方位｛０１２｝＜２２１＞の面積率が１０％以下であることを特徴とする銅合金板材。
（３）ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金鋳塊に対し、下記の工程２〜工程１２をこの順で施すことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
［工程２：加工率１０〜７０％の冷間圧延１］
［工程３：９００〜１０５０℃の温度で２分〜１０時間の均質化熱処理］
［工程４：熱間加工］
［工程５：水冷］
［工程６：面削］
［工程７：加工率５０〜９９％の冷間圧延２］
［工程８：３００〜８００℃で５秒〜２時間の中間焼鈍］
［工程９：加工率３〜８０％の冷間圧延３］
［工程１０：７００〜１０２０℃の温度範囲での溶体化熱処理］
［工程１１：３５０〜６００℃で５分〜２０時間の時効析出熱処理］
［工程１２：加工率５〜５０％の仕上げ圧延］
（４）ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．５ｍａｓｓ％含有し、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００５〜２．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金鋳塊に対し、下記の工程２〜工程１２をこの順で施すことを特徴とする銅合金板材の製造方法。
［工程２：加工率１０〜７０％の冷間圧延１］
［工程３：９００〜１０５０℃の温度で２分〜１０時間の均質化熱処理］
［工程４：熱間加工］
［工程５：水冷］
［工程６：面削］
［工程７：加工率５０〜９９％の冷間圧延２］
［工程８：３００〜８００℃で５秒〜２時間の中間焼鈍］
［工程９：加工率３〜８０％の冷間圧延３］
［工程１０：７００〜１０２０℃の温度範囲での溶体化熱処理］
［工程１１：３５０〜６００℃で５分〜２０時間の時効析出熱処理］
［工程１２：加工率５〜５０％の仕上げ圧延］
（５）前記（１）または（２）に記載の銅合金板材を用いたことを特徴とするコネクタ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の銅合金板材は、圧延方向に対して垂直方向のたわみ係数が低く、曲げ加工性に優れ、優れた強度を有し、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに好適である。たわみ係数が低いことにより、製造工程における接圧のバラツキが抑えられ、歩留りが向上するという優れた効果を奏する。
また、本発明の銅合金板材の製造方法は、上記のたわみ係数が低く、曲げ加工性に優れ、優れた強度を有し、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに好適な銅合金板材を製造する方法として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ｃｕｂｅ方位とＮＤＲＤＷ方位の結晶配向を模式的に示す説明図である。
【図２】標点長さ（Ｌ）、荷重（Ｗ）、たわみ量（ｆ）の関係を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の銅合金板材の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。ここで、「銅合金材料」とは、銅合金素材が所定の形状（例えば、板、条、箔、棒、線など）に加工されたものを意味する。そのなかで板材とは、特定の厚みを有し形状的に安定しており面方向に広がりをもつものを指し、広義には条材や、板を管状とした管状材を含む意味である。ここで、板材において、「材料表層」とは、「板表層」を意味し、「材料の深さ位置」とは、「板厚方向の位置」を意味する。板材の厚さは特に限定されないが、本発明の効果が一層よく顕れ実際的なアプリケーションに適合することを考慮すると、８〜８００μｍが好ましく、５０〜７０μｍがより好ましい。
【００１３】
銅合金板材の曲げ加工時のクラックが発生する原因を明らかにするために、本発明者らは、曲げ変形した後の材料の金属組織を詳細に調査した。その結果、基体材料は均一に変形しているのではなく、特定の結晶方位の領域のみに変形が集中し、不均一な変形が進行することが観察された。そして、その不均一変形により、曲げ加工した後の基体材料表面には、数μｍの深さのシワや、微細なクラックが発生することが解った。そして、Ｃｕｂｅ方位が多い場合に、不均一な変形が抑制され、基体材料の表面に発生するシワが低減され、クラックが抑制されることが解った。
また、Ｃｕｂｅ方位を高めると同時に、ＮＤＲＤＷ方位を低減させることにより圧延垂直方向のたわみ係数を下げる効果があることを見出した。ＮＤＲＤＷ方位は圧延垂直方向に（５２４）面を配向し、比較的高密な結晶面であることが、たわみ係数に顕著に寄与する原因と考えられる。
Ｃｕｂｅ方位とＮＤＲＤＷ方位の関係を図１に示す。丸で示したのが金属原子であり、四角が結晶格子である。図１の横方向が板材の幅方向であり、縦方向が圧延方向を示す。
たわみ係数は下記式（１）で表わされる。
Ｅ＝４Ｗ／ｂ・（Ｌ／ｔ）３・１／ｆ        ・・・（１）
（Ｅ：たわみ係数、ｂ：試料幅、ｔ：試料板厚、Ｗ：荷重、Ｌ：標点長さ、ｆ：たわみ量）
標点長さＬの試料１にＷの荷重をかけたときのたわみ量ｆとの関係を図２に模式的に示した。
【００１４】
（ＥＢＳＤ測定による規定）
ＥＢＳＤ法で規定される、Ｃｕｂｅ方位｛１  ０  ０｝＜０  ０  １＞の面積率が５％以上でかつ、ＮＤＲＤＷ方位｛０  １  ２｝＜２  ２  １＞の面積率が１０％以下のときに、上記の効果が得られる。Ｃｕｂｅ方位は更に好ましくは１０％以上、最も好ましくは１５％以上である。上限は特に設けないが、５０％以上の場合には強度が低下する場合や、プレス打ち抜き性が低下する場合があり、必要な強度や用途に応じて、好ましくは４７％未満にすることが必要である。
ＮＤＲＤＷ方位は更に好ましくは８％以下、最も好ましくは６％以下である。従来、これらの方位を有する原子面の面積率を同時に制御したものは知られていない。
【００１５】
本明細書における結晶方位の表示方法は、材料の圧延方向（ＲＤ）をＸ軸、板幅方向（ＴＤ）をＹ軸、圧延法線方向（ＮＤ）をＺ軸の直角座標系を取り、材料中の各領域がＺ軸に垂直な（圧延面に平行な）結晶面の指数（ｈ  ｋ  ｌ）と、Ｘ軸に平行な結晶方向の指数[ｕ  ｖ  ｗ]とを用いて、（ｈ  ｋ  ｌ）[ｕ  ｖ  ｗ]の形で示す。また、（１  ３  ２）[６  −４  ３]と（２  ３  １）[３  −４  ６]などのように、銅合金の立方晶の対称性のもとで等価な方位については、ファミリーを表すカッコ記号を使用し、{ｈ  ｋ  ｌ}＜ｕ  ｖ  ｗ＞と示す。本発明における６種類の方位は、上記の様な指数でそれぞれ示される。
【００１６】
本発明における上記結晶方位の解析には、ＥＢＳＤ法を用いた。ＥＢＳＤとは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（電子後方散乱回折）の略で、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折（菊池パターン）を利用した結晶方位解析技術のことである。本発明においては、結晶粒を２００個以上含む、５００μｍ四方の試料面積に対し、０．５μｍのステップでスキャンし、方位を解析した。
本発明においては、前記Ｃｕｂｅ方位、ＮＤＲＤＷ方位の各集合組織方位成分をもつ結晶粒とその原子面の面積を、以下に述べる所定のずれ角度の範囲内にあるかどうかで規定する。
上記指数で示される理想方位からのずれ角度については、（ｉ）各測定点の結晶方位と、（ｉｉ）対象となる理想方位としてのＣｕｂｅ、ＮＤＲＤＷのいずれかの方位とについて、（ｉ）と（ｉｉ）に共通の回転軸を中心に回転角を計算し、そのずれ角度とした。例えば、Ｓ方位（２  ３  １）[６  −４  ３]に対して、（１  ２  １）[１  −１  １]は（２０  １０  １７）方向を回転軸にして、１９．４°回転した関係になっており、この角度をずれ角度とした。前記共通の回転軸は４０以下の３つの整数であるが、その内で最も小さいずれ角度で表現できるものを採用した。全ての測定点に対してこのずれ角度を計算して小数第一位までを有効数字とし、Ｃｕｂｅ方位、ＮＤＲＤＷ方位のそれぞれ前記ずれ角から１０°以下の方位を持つ結晶粒の面積を全測定面積で除し、それぞれの方位の原子面の面積率とした。
ＥＢＳＤによる方位解析において得られる情報は、電子線が試料に侵入する数１０ｎｍの深さまでの方位情報を含んでいるが、測定している広さに対して充分に小さいため、本明細書中では面積率として記載した。
結晶方位の解析にＥＢＳＤ測定を用いることにより、従来のＸ線回折法による板面方向（ＮＤ）に対する特定原子面の集積の測定とは大きく異なり、三次元方向のより完全に近い結晶方位情報がより高い分解能で得られるため、曲げ加工性を支配する結晶方位について全く新しい知見を獲得することができる。
【００１７】
なお、ＥＢＳＤ測定にあたっては、鮮明な菊地線回折像を得るために、機械研磨の後に、コロイダルシリカの砥粒を使用して、基体表面を鏡面研磨した後に、測定を行うことが好ましい。また、測定は板表面から行った。
【００１８】
（合金組成等）
・Ｎｉ，Ｃｏ、Ｓｉ
本発明のコネクタ用材料としては、銅合金が用いられる。コネクタに要求される導電性、機械的強度および耐熱性を有し、本発明の特定の結晶方位集積関係を満たす面積率を得るうえで、コルソン系合金を含む析出型合金を用いる。
これは、りん青銅や黄銅などの固溶型合金では、熱処理中の結晶粒成長においてＣｕｂｅ方位粒成長の核となる、冷間圧延材中のＣｕｂｅ方位をもつ微少領域が減少するためである。これは、りん青銅や黄銅などの積層欠陥エネルギーが低い系では、冷間圧延中に剪断帯が発達し易いためである。
【００１９】
本発明において、銅（Ｃｕ）に添加する第１の添加元素群であるニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及びケイ素（Ｓｉ）について、それぞれの添加量を制御することにより、Ｎｉ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｓｉ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉの化合物を析出させて銅合金の強度を向上させることができる。ＮｉとＣｏの添加量の総和は、０．５〜５．０ｍａｓｓ％、好ましくは０．６〜４．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．８〜４．０ｍａｓｓ％である。用途に応じて導電性を高めたい場合、Ｃｏを必須とすることが好ましい。また、Ｓｉの含有量は０．２〜１．５ｍａｓｓ％、好ましくは０．３〜１．２ｍａｓｓ％である。これらの元素の合計の添加量が多すぎると導電率を低下させ、また、少なすぎると強度が不足する。
【００２０】
・その他の元素
Ｃｒは結晶粒を微細にして、曲げ性を向上させる効果がある。Ｃｒの含有量は０．０３〜１．０ｍａｓｓ％が好ましく、より好ましくは０．１６〜０．２４ｍａｓｓ％である。少なすぎるとその効果が不十分であり、多すぎると粗大な晶出物が多数発生してしまうため、むしろ曲げ性を悪化させてしまう。
Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆは、強度を向上させたり結晶粒の粗大化を抑制したりして、曲げ加工性を改善する。
その他の元素を含有する場合は、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００５〜２．０ｍａｓｓ％、好ましくは０．０８〜０．９５ｍａｓｓ％含有する。
これらの添加元素が多すぎると導電率を低下させる弊害を生じる。なお、これらの添加元素が総量で少なすぎると、これらの元素を添加した効果がほとんど発揮されない。
合金組成中の不可避不純物は、通常のものがあり、例えばＯ、Ｈ、Ｓ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｓｂなどがあげられる。
【００２１】
（製造方法等）
次に、Ｃｕｂｅ方位及びＮＤＲＤＷ方位の面積率を制御する方法について説明する。ここでは、析出型銅合金の板材（条材）を例に挙げて説明するが、固溶型合金材料、希薄系合金材料、純銅系材料に展開することが可能である。
一般に、析出型銅合金の製造方法は、銅合金素材を鋳造［工程１］して鋳塊を得て、これを均質化熱処理［工程３］し、熱間圧延等の熱間加工［工程４］、水冷［工程５］、面削［工程６］、冷間圧延２［工程７］をこの順に行い薄板化し、７００〜１０２０℃の温度範囲で溶体化熱処理［工程１０］を行って溶質原子を再固溶させた後に、時効析出熱処理［工程１１］と仕上げ冷間圧延［工程１２］によって必要な強度を満足させるものである。この一連の工程の中で、材料の集合組織は、中間溶体化熱処理中［工程１０］に起きる再結晶によっておおよそが決定し、仕上げ圧延［工程１２］中に起きる方位の回転により、最終的に決定される。
この一般的な工程で形成されるＣｕｂｅ方位面積率は通常３％以下であり、曲げ加工性及びたわみ係数が劣る。
【００２２】
本発明の銅合金材は、冷間圧延２［工程７］と溶体化熱処理［工程１０］の間に、３００〜８００℃で５秒〜２時間の中間焼鈍［工程８］と、続いて、圧延率が３〜８０％の冷間圧延３［工程９］を加えることを特徴とする。中間焼鈍では、溶体化熱処理に対して低い温度により、完全に再結晶しておらず、部分的に再結晶している亜焼鈍組織を得ることが目的である。冷間圧延３では、比較的低い加工率の圧延によって、微視的に不均一な歪みを導入することができる。この２つの工程の効果によって、溶体化熱処理での再結晶集合組織において、Ｃｕｂｅ方位を高めることができる。中間焼鈍［工程８］のより好ましい範囲は４００〜７００℃で１０秒〜１分間、更に好ましい範囲は５００〜６５０℃で１５秒〜４５秒間である。冷間圧延３［工程９］の加工率のより好ましい範囲は５〜６５％、更に好ましい範囲は７〜５０％である。
従来、上記中間焼鈍［工程８］のような熱処理は、次工程の圧延での荷重を低減するために材料を再結晶させて強度を落とすために行われている。また、圧延は板厚を薄くすることが目的であり、通常の圧延機の能力であれば８０％を超える加工率を採用するのが一般的である。本発明におけるこれら２つの工程の目的は、これら一般的な内容とは異なり、再結晶後の結晶方位に優先性を持たせるためである。
【００２３】
この工程において、副方位としてＮＤＲＤＷ方位が発生する場合があり、これを低減させるためには、鋳塊を冷間圧延１［工程２］することが有効である。ＮＤＲＤＷ方位は、熱間圧延［工程４］にて結晶粒径が粗大な場合に発達し易く、熱間圧延での結晶粒を小さくすることが重要である。本発明では、鋳塊への冷間圧延１［工程２］を導入することによって、均質化熱処理［工程３］において鋳造組織が再結晶し、積極的に結晶粒を小さくすることができることを見出した。その結果、副方位のＮＤＲＤＷ方位を減少させることができる。
冷間圧延１［工程２］の好ましい範囲は１０〜７０％である。この範囲より低い場合は効果が不十分であり、高い場合は圧延割れを起こし易い。更に好ましい範囲は２０〜５０％である。
【００２４】
上記内容を満たすことで、たとえばコネクタ用銅合金板材に要求される特性を満足することができる。本発明の銅合金板材の一つの好ましい実施態様では、圧延垂直方向のたわみ係数が１２０ＧＰａ以下、かつ０．２％耐力が６００ＭＰａ以上、かつ導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、かつ曲げ加工性については試験片幅が１ｍｍの１８０°密着曲げ試験においてクラックなく曲げ加工が可能である。それぞれの特性のより好ましい実施態様は、圧延垂直方向のたわみ係数については１１０ＧＰａ以下、０．２％耐力については６５０ＭＰａ以上、導電率については５０％ＩＡＣＳ以上の少なくともいずれかを満たし、更に好ましくは、０．２％耐力については７００ＭＰａ以上の良好な特性を有する銅合金板材であり、このような特性を実現可能なことが、本発明の一つの利点である。
なお、本発明において、０．２％耐力はＪＩＳ  Ｚ２２４１に基づく値である。また、上記の％ＩＡＣＳとは、万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｎｎｅａｌｅｄ  Ｃｕｐｐｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）の抵抗率１．７２４１×１０−８Ωｍを１００％ＩＡＣＳとした場合の導電率を表したものである。
【実施例】
【００２５】
以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
表１の合金成分の欄の元素を含有し、残部がＣｕと不可避不純物から成る合金を高周波溶解炉により溶解し、これを鋳造して鋳塊を得た。この状態を提供材とし、下記Ａ〜Jのいずれかの製法にて、本発明例１〜１６および比較例１〜１２の銅合金板材の供試材を製造した。なお、表１にＡ〜Ｊのいずれの製法を用いたのかを示した。最終的な合金板材の厚さは特に断らない限り１５０μｍとした。
【００２７】
（製法Ａ）
２０〜５０%の冷間圧延１を行い、９００〜１０５０℃の温度で３分〜１０時間の均質化熱処理を行い、熱間加工を行った後に水冷し、酸化スケール除去のために面削を行った。その後に５０〜９９％の加工率の冷間圧延２を行い、４００〜７００℃の温度で１０秒〜１分間の中間焼鈍を行い、５〜６５％の加工率の冷間圧延３を行った。その後に、８００〜９５０℃の温度に５秒〜５０秒間保持する溶体化熱処理を行い、３５０〜６００℃の温度で５分間〜２０時間の時効析出熱処理を行い、５〜５０％の仕上げ圧延を行い、３００〜７００℃の温度で１０秒〜２時間保持する調質焼鈍を行った。
【００２８】
（製法Ｂ）
１０〜７０%の冷間圧延１を行い、９００〜１０５０℃の温度で３分〜１０時間の均質化熱処理を行い、熱間加工を行った後に水冷し、酸化スケール除去のために面削を行った。その後に５０〜９９％の加工率の冷間圧延２を行い、３００〜８００℃の温度で５秒〜２時間の中間焼鈍を行い、３〜８０％の加工率の冷間圧延３を行った。その後に、８００〜９５０℃の温度に５秒〜５０秒間保持する溶体化熱処理を行い、３５０〜６００℃の温度で５分間〜２０時間の時効析出熱処理を行い、５〜５０％の仕上げ圧延を行い、３００〜７００℃の温度で１０秒〜２時間保持する調質焼鈍を行った。
【００２９】
（製法Ｃ）
１０〜７０%の冷間圧延１を行い、９００〜１０５０℃の温度で３分〜１０時間の均質化熱処理を行い、熱間加工を行った後に水冷し、酸化スケール除去のために面削を行った。その後に５０〜９９％の加工率の冷間圧延２を行い、３００〜８００℃の温度で５秒〜２時間の中間焼鈍を行い、３〜８０％の加工率の冷間圧延３を行った。その後に、８００〜９５０℃の温度に５秒〜５０秒間保持する溶体化熱処理を行い、３５０〜６００℃の温度で５分間〜２０時間の時効析出熱処理を行った。
【００３０】
（製法Ｄ）
冷間圧延１、中間焼鈍、冷間圧延３は行わず、その他は工程Bと同様に作製した。
【００３１】
（製法Ｅ）
冷間圧延３は行わず、その他は工程Bと同様に作製した。
【００３２】
（製法Ｆ）
中間焼鈍は行わず、その他は工程Bと同様に作製した。
【００３３】
（製法Ｇ）
冷間圧延１は行わず、その他は工程Bと同様に作製した。
【００３４】
（製法Ｈ）
中間焼鈍及び、冷間圧延３は行わず、その他は工程Bと同様に作製した。
【００３５】
（製法Ｉ）
特許文献３の特開２００６−２８３０５９号公報の製造方法に従って下記のように製造した。
電気炉により大気中にて木炭被覆下で溶解し、鋳造可否を判断した。溶製した鋳塊を熱間圧延し、厚さ１５ｍｍに仕上げ、ここで熱間圧延時に割れが発生していないか目視にて判定した。続いて、熱間圧延材に対し、冷間圧延及び熱処理（冷間圧延１→溶体化連続焼鈍→冷間圧延２→時効処理→冷間圧延３→短時間焼鈍）を施し、厚さ０．２５ｍｍの銅合金薄板を製造した。ここで冷間圧延１の加工率は９５％以上、冷間圧延２の加工率は２０％以下、冷間圧延３の加工率は１〜２０％とした。溶体化連続焼鈍は実体温度８００〜９５０℃で３０秒以下保持し、保持後は冷却速度１０℃／秒以上での冷却を行った。時効処理は、バッチ炉を用いて、実体温度４００〜６００℃で１〜８時間保持し、保持後は冷却速度１０℃／秒未満で炉冷した。短時間焼鈍は、連続焼鈍炉により、実体温度４００〜５５０℃で３０秒以下保持し、保持後は冷却速度１０℃／秒以上で冷却した。
【００３６】
（製法Ｊ）
特許文献５の特開２００８−２２３１３６号公報の製造方法に従って、「溶解・鋳造→熱間圧延→冷間圧延→溶体化処理→中間冷間圧延→時効処理→仕上げ冷間圧延→低温焼鈍」の工程で製造し、各条件は下記のように行った。
溶解・鋳造した鋳塊を用いて、熱間圧延は、９５０℃〜７００℃の温度域で最初の圧延パスを実施し、かつ７００℃未満〜４００℃の温度域で圧延率４０％以上の圧延を行った。冷間圧延は冷間圧延率が９０％以上で行った。溶体化処理は、１００℃から７００℃までの昇温時間を２０秒以下とし、再結晶粒の平均粒径が１０〜６０μｍとなるように、７００〜８５０℃の温度に１０秒〜１０分保持した。中間冷間圧延は、冷間圧延率が５０％以下の範囲で行った。時効処理は、４００〜５００℃となる温度で処理時間は１〜１０時間で行った。仕上げ冷間圧延は、冷間圧延率が５０％を超えない範囲で行った。低温焼鈍は材温が１５０〜５５０℃になるようにし、５秒以上で１時間以内の保持時間で行った。
【００３７】
工程Ａ、Ｂ、Ｃにおいて冷間圧延１の加工率が７０％を超える場合は、圧延割れしたため、製造を中止した。
【００３８】
なお、各熱処理や圧延の後に、材料表面の酸化や粗度の状態に応じて酸洗浄や表面研磨を、形状に応じてテンションレベラーによる矯正を行った。
【００３９】
この供試材について下記のようにして各特性を測定、評価した。ここで、供試材の厚さは０．１５ｍｍとした。結果を表１に示す。
ａ．Ｃｕｂｅ方位、ＮＤＲＤＷ方位の面積率：
ＥＢＳＤ法により、約５００μｍ四方の測定領域で、スキャンステップが０．５μｍの条件で測定を行った。測定面積は結晶粒を２００個以上含むことを基準として調整した。上述したように、理想方位からのずれ角度については、共通の回転軸を中心に回転角を計算し、ずれ角度とした。あらゆる回転軸に関して各方位との回転角度を計算した。回転軸は最も小さいずれ角度で表現できるものを採用した。全ての測定点に対してこのずれ角度を計算して小数第一位までを有効数字とし、各方位から１０°以内の方位を持つ結晶粒の面積を全測定面積で除し、面積率を算出した。
【００４０】
ｂ．たわみ係数：
日本伸銅協会の技術標準（ＪＣＢＡ  Ｔ３１２（２００２））に基づき、圧延方向に対して垂直方向のたわみ係数を測定した。１２０ＧＰａ以下であればたわみ係数が十分低いと判定した。
【００４１】
ｃ．１８０°密着曲げ加工性  ［曲げ加工性］：
圧延方向に垂直に幅１ｍｍ、長さ２５ｍｍにプレスで打ち抜き、これに曲げの軸が圧延方向に直角になるようにＷ曲げしたものをＧＷ（Ｇｏｏｄ  Ｗａｙ）、圧延方向に平行になるようにＷ曲げしたものをＢＷ（Ｂａｄ  Ｗａｙ）とした。ＪＩＳ  Ｚ  ２２４８に準じて曲げ加工を行った。０．４ｍｍＲの９０°曲げ金型を使用して予備曲げを行った後に、圧縮試験機によって密着曲げを行った。曲げ部外側における割れの有無を５０倍の光学顕微鏡で目視観察によりその曲げ加工部位を観察し、割れの有無を調査した。曲げ加工部にクラックがないものを○、クラックのあるものを×と判定した。
【００４２】
ｅ．０．２％耐力  ［ＹＳ］：
圧延平行方向から切り出したＪＩＳ  Ｚ２２０１−１３Ｂ号の試験片をＪＩＳ  Ｚ２２４１に準じて３本測定しその平均値を示した。ここでは、ＹＳの値が６００ＭＰａ以上であるものを、強度に優れているものとした。
ｆ．導電率  ［ＥＣ］：
２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温漕中で四端子法により比抵抗を計測して導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。ここでは、ＥＣの値が３０％ＩＡＣＳ以上であるものを、導電性に優れているものとした。
ｇ．平均結晶粒径
ＪＩＳＨ０５０１（切断法）に基づき、測定した。
【００４３】
【表１】
0005117602.tif 000002
【００４４】
表１に示すように、本発明例１〜１５は、いずれの特性も良好であった。ただし、本発明例１５はｃｕｂｅ方位面積率が高いために、同じ成分の本発明と比べて強度がやや低かった。
【００４５】
これに対し、表１に示すように、比較例の試料では、いずれかの特性が劣る結果となった。
すなわち、比較例１は、ＮｉとＳｉの総量が少ないために、析出硬化に寄与する析出物の密度が低下し強度が劣った。比較例２及び３は、ＮｉとＳｉの総量が多いために、導電率が劣った。比較例４は、その他の元素の添加量が多いために導電率が劣った。
比較例５、６、７、１０はＣｕｂｅ方位面積率が低く、曲げ加工性及びたわみ係数が劣った。比較例８、９はＣｕｂｅ方位面積率は本発明の範囲内であるものの、ＮＤＲＤＷ方位の面積率が高いために、たわみ係数が劣った。比較例１１、１２はＣｕｂｅ方位面積率が低く、またＮＤＲＤＷ方位面積率が高く、曲げ加工性とたわみ係数が劣った。
この様に、冷間圧延１、中間焼鈍及び、冷間圧延３の３つの工程の組合せが、曲げ加工性とたわみ係数の両立に対して相乗的な効果を有した。
【符号の説明】
【００４６】
１  試料
【要約】
【課題】圧延方向に対して垂直方向のたわみ係数が低く、曲げ加工性に優れ、優れた強度を有し、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに適した銅合金板材を提供する。
【解決手段】ＮｉとＣｏのいずれか１種または２種を合計で０．５〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．１〜１．５ｍａｓｓ％含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる銅合金であって、ＥＢＳＤ法による測定における結晶方位解析において、
Ｃｕｂｅ方位｛１００｝＜００１＞の面積率が５％以上、かつＮＤＲＤＷ方位｛０１２｝＜２２１＞の面積率が１０％以下
であることを特徴とする銅合金板材。
【選択図】なし【図１】
0005117602.tif 000003
【図２】
0005117602.tif 000004