(57)【要約】【課題】コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、リードフレーム等の電気・電子部品に適する強度、導電性、曲げ加工性、はんだ濡れ性を具備し、かつ原料コストが安くリサイクル性にも優れた銅合金材料を提供する。【解決手段】質量％で、Ｎｉ：０.４〜４.５％、Ｓｉ：０.１５〜０.９％、Ｚｎ：５〜１５％、Ｓｎ：０〜２.０％、Ｐ：０〜０.２％、Ｆｅ：０〜１.０％、Ｍｇ：０〜０.５％、Ｃｏ：０〜４.０％、Ｃｒ：０〜４.０％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、引張強さが６５０Ｎ／ｍｍ2以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上である銅合金。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｎｉ：０.４〜４.５％、Ｓｉ：０.１５〜０.９％、Ｚｎ：５〜１５％、Ｓｎ：０〜２.０％、Ｐ：０〜０.２％、Ｆｅ：０〜１.０％、Ｍｇ：０〜０.５％、Ｃｏ：０〜４.０％、Ｃｒ：０〜４.０％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、引張強さが６５０Ｎ／ｍｍ2以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上である銅合金。
【請求項２】
Ｓｎ：０.０１〜２.０％を含有する請求項１に記載の銅合金。
【請求項３】
質量％で、Ｎｉ：１.５〜４.５％、Ｓｉ：０.１５〜０.９％、Ｚｎ：５〜１５％、Ｓｎ：０.３〜２.０％、Ｐ：０〜０.２％、Ｆｅ：０〜１.０％、Ｍｇ：０〜０.５％、Ｃｏ：０〜４.０％、Ｃｒ：０〜４.０％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、引張強さが７３０Ｎ／ｍｍ2以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上である銅合金。
【請求項４】
質量％で、Ｎｉ：２.０〜４.５％、Ｓｉ：０.１５〜０.９％、Ｚｎ：５〜１５％、Ｓｎ：０〜２.０％、Ｐ：０〜０.２％、Ｆｅ：０〜１.０％、Ｍｇ：０〜０.５％、Ｃｏ：０〜４.０％、Ｃｒ：０〜４.０％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ｚｎ＋３Ｓｎ≧７.０、およびＮｉ／Ｓｉ：３.５〜６.０を満たす組成を有し、引張強さが７５０Ｎ／ｍｍ2以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上である銅合金。
【請求項５】
Ｐ：０.００５〜０.２％を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の銅合金。
【請求項６】
Ｆｅ：０.００５〜１.０％、Ｍｇ：０.００５〜０.５％、Ｃｏ：０.００５〜４.０％、Ｃｒ：０.００５〜４.０％の１種以上を含有する請求項１〜５に記載の銅合金。
【請求項７】
溶体化処理を６５０〜８５０℃に加熱したのち２５０℃以下の温度域まで２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却する条件で行い、かつ時効処理を４００〜５５０℃に加熱保持したのち１５０℃以下の温度まで５℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で冷却する条件で行うことによって製造される請求項１〜６に記載の銅合金。
【請求項８】
溶体化処理を６５０〜８５０℃に加熱したのち２５０℃以下の温度域まで２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却する条件で行い、かつ時効処理を４００〜５５０℃に加熱保持したのち１５０℃以下の温度まで５℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で冷却する条件で行い、かつ前記時効処理後に１０〜３０％の冷間圧延および２５０〜４００℃での歪取り焼鈍を施すことによって製造される請求項１〜６に記載の銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、リードフレーム等の電気・電子部品に適したＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクスの発達により、様々な機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、コネクタ、リレー、スイッチ等の電気・電子部品には一層の軽量化や高信頼向上が望まれている。特にパーソナルコンピュータや携帯電話などに使用されるコネクタ、ソケットなどでは、省スペース化と高機能化が同時に進んでおり、これらの通電部品を構成する銅合金に対しては、薄肉化した状態で従来の材料と同等以上のばね特性や信頼性を発揮できる優れた特性が求められている。具体的には、小型化・薄肉化に対応するための「強度」および「ばね特性」の向上、複雑な部品の形状に対応するための「プレス加工性」や「曲げ加工性」の向上、単位断面積あたりの通電量の増加、電気信号の高速化に対応するための「導電性」の向上、などが求められている。更に電気、電子部品は接触信頼性を向上させるために用途に応じてＳｎ、Ａｇ、Ａｕ等のめっきが施されることが多く、また、はんだ付け工程を伴うことも多い。このため、「めっき密着性」や「はんだ濡れ性」が良好であることも重要である。自動車向けのコネクタ材として用いられる場合には、エンジンルーム内の環境に耐えうるように「耐応力緩和特性」に優れることも要求される。
【０００３】
このように、昨今では素材に対する要求がますます厳しくなっているが、その素材の普及を図るには、安価であること、およびリサイクルに寄与できることも重要な条件となる。コストとリサイクル性を考慮すると、各種銅合金スクラップが利用できる合金系を採用することが極めて有利である。例えば、パーソナルコンピュータや携帯電話などに使用されるコネクタではＮｉめっきが施される場合が多く、自動車向け小型端子などではＳｎめっきが施されることが多い。また、自動車向け用途では黄銅のＳｎめっき材が多く使用されている。これらのめっき金属や黄銅の成分であるＺｎを成分元素として含む合金系によって前記諸特性に優れた材料を開発することができれば、スクラップの利用を通じてコスト低減およびリサイクルの促進にも寄与できる。
【０００４】
強度特性に優れた銅合金としては、リン青銅やベリリウム銅が挙げられる。また、Ｎｉ-Ｓｉ系の金属間化合物を析出させることにより、導電性、強度、ばね特性の改善を図った銅合金としてＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金が挙げられる。
【０００５】
特許文献２にはＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金をベースとしてＭｇを添加し、強度、耐応力緩和性を改善することが記載されている。特許文献３にはＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金においてＮｉ−Ｓｉ金属間化合物のサイズなどを制御することによって、はんだ付け性、めっき密着性などを向上させることが記載されている。
【０００６】
一方、特許文献１、４、５、６にはＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系にＺｎを加えたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金が記載されている。Ｚｎは比較的安価な元素であり、銅合金に添加することではんだ付け性が改善され、また耐食性の改善効果もある。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−９０９４２号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５０１３４号公報
【特許文献３】特開昭５８−１２３８４６号公報
【特許文献４】特開平２−２０５６４５号公報
【特許文献５】特開平２−２０５６４２号公報
【特許文献６】特開平４−２２４６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、強度に優れるリン青銅は導電率が例えばＪＩＳ Ｃ５２１０で１２％ＩＡＣＳ程度と低く、また耐応力緩和特性についても改善が望まれている。ベリリウム銅はコストが高く、また安定供給にも難がある。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金は導電性、強度、ばね特性のバランスが比較的良好であるが、薄肉化した材料としては昨今の通電部品に求められる厳しい要求に十分対応できない。特許文献２、３のような第三元素を添加した改良型のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金でも曲げ加工性等が必ずしも十分とは言えず、また、黄銅スクラップを原料として有効利用できないという弱みがある。特許文献１、４、５、６のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金の場合は黄銅スクラップが利用できる。またＺｎを添加することによりはんだ濡れ性が向上する点でも有利である。しかし、Ｚｎを添加することにより導電率が低下するので、これらの開示合金をコネクタ等の通電部品に適用するにはＺｎの添加量を低く抑える必要があり、Ｚｎ添加による材料コスト低減効果が十分に享受できない。また本来リードフレーム用として開発されてきたことから曲げ加工性も十分でないという欠点がある。
【０００９】
本発明は、通電部品に必要な前記各特性を基本的に具備する銅合金において、材料の薄肉化に伴う昨今の厳しい要求に対応すべく、特に強度、導電性、曲げ加工性、はんだ濡れ性の同時改善を図り、かつコスト低減およびリサイクルの面でも有利な銅合金を開発し提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らの詳細な研究の結果、上記目的は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金の組成を特定し、その製造工程において適切な溶体化処理および時効処理を行うことにより、均一でかつ微細なＮｉ−Ｓｉ系析出物を多く有する組織を実現することによって達成できることが明らかになった。
すなわち本発明では、質量％で、Ｎｉ：０.４〜４.５％、Ｓｉ：０.１５〜０.９％、Ｚｎ：５〜１５％、Ｓｎ：０〜２.０％、Ｐ：０〜０.２％、Ｆｅ：０〜１.０％、Ｍｇ：０〜０.５％、Ｃｏ：０〜４.０％、Ｃｒ：０〜４.０％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、引張強さが６５０Ｎ／ｍｍ2以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上の銅合金材料を提供する。
【００１１】
ここで、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｃｒの各元素は任意成分であり、これらの元素の含有量下限０％は、銅合金溶製現場における通常の分析手法で測定限界以下となる場合である。これらの任意成分を添加しない場合として、質量％で、Ｎｉ：０.４〜４.５％、Ｓｉ：０.１５〜０.９％、Ｚｎ：５〜１５％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる合金組成を有するものが対象となる。
【００１２】
これらの任意添加元素を含むものとしては、Ｓｎ：０.０１〜２.０％を含有するもの、Ｐ：０.００５〜０.２％を含有するもの、あるいはＦｅ：０.００５〜１.０％、Ｍｇ：０.００５〜０.５％、Ｃｏ：０.００５〜４.０％、Ｃｒ：０.００５〜４.０％の１種または２種以上を含有するものが好適な対象となる。特に、Ｎｉ：１.５〜４.５％、Ｓｎ：０.３〜２.０％を含有するものにおいては、引張強さ７３０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度が実現できる。
【００１３】
また上記の組成範囲において、特にＮｉ：２.０〜４.５％を含有し、かつＺｎ＋３Ｓｎ≧７.０、およびＮｉ／Ｓｉ：３.５〜６.０を満たす組成を有するものでは、引張強さ７５０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度が実現でき、かつ、Ｗ曲げ試験においてＢＷでのＭＢＲ／ｔが２.０以下となる優れた曲げ加工性も実現できる。
【００１４】
前記のような優れた引張強さおよび導電率を付与するには、組成を上記のようにコントロールしたものにおいて、溶体化処理を６５０〜８５０℃に加熱したのち２５０℃以下の温度域まで２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却する条件で行い、かつ時効処理を４００〜５５０℃に加熱保持したのち１５０℃以下の温度まで５℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で冷却する条件で行う製造プロセスが採用できる。時効処理後には、さらに１０〜３０％の冷間圧延および２５０〜４００℃での歪取り焼鈍を施すことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コネクタ、リレー、スイッチ等の電気・電子部品に必要な基本特性を具備する銅合金において、特に強度、導電性、曲げ加工性、はんだ濡れ性を高水準で同時に改善することが可能になった。この銅合金は、素材の薄肉化に伴う昨今の厳しい要求に対応し得るものである。また、Ｚｎを比較的多量に含有することによる素材コストの低減効果が高く、さらにＮｉめっきやＳｎめっきを有する銅合金スクラップ、Ｚｎを含む黄銅スクラップを原料として使用できるのでリサイクル性にも優れる。したがって本発明は、電気・電子機器の小型・軽量化、性能・信頼性向上、およびコスト低減に寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔合金組成〕
本発明ではＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金を採用する。
ＮｉおよびＳｉは、析出物を形成し、強度上昇および導電性・熱伝導度向上に寄与する。その作用を十分に得るには、少なくとも０.４質量％以上のＮｉ含有と、０.１５質量％以上のＳｉ含有が必要となる。しかし、これら元素の含有量が多すぎると特に粒界で析出物が粗大化しやすくなり、曲げ加工性の低下を招く。種々検討の結果、Ｎｉは４.５質量％以下、Ｓｉは０.９質量％以下の範囲で含有させることが望ましい。したがってＮｉ含有量は０.４〜４.５質量％の範囲とすることが望ましく、１.５〜３.５質量％がより好ましい。特に引張強さ７５０Ｎ／ｍｍ2以上高強度化を図る場合は、Ｎｉ含有量を２.０質量％以上確保することが望ましい。またＳｉ含有量は０.１５〜０.９質量％とすることが望ましく、０.３〜０.６質量％がより好ましい。
【００１７】
ＮｉとＳｉによって形成される析出物は主としてＮｉ2Ｓｉ系の金属間化合物であると考えられる。ただし、添加したＮｉおよびＳｉは時効処理によってすべてが析出物になるとは限らず、ある程度はＣｕマトリックス中に固溶した状態で存在する。固溶状態のＮｉおよびＳｉは、若干の強度上昇をもたらすものの析出状態と比べてその効果は小さく、また導電率を低下させる要因になる。このためＮｉとＳｉの含有量の比はできるだけ析出物Ｎｉ2Ｓｉの組成比に近づけることが望ましい。したがって本発明では質量％で表したＮｉ／Ｓｉ比を３.５〜６.０の範囲に調整することが好ましい。
【００１８】
Ｚｎは、強度およびはんだ付け性を向上させる作用を有する。また、Ｚｎを添加すると、素材の色が銅色（赤褐色）から黄銅色（金色）に変化するため装飾的な効果を呈するようになるとともに、スクラップの分別も容易になる。さらにＺｎを合金元素として比較的多量に含むことにより、安価な黄銅スクラップを原料として使用できるメリットがある。Ｚｎ含有量が５質量％未満だと黄銅スクラップの使用に大きな制約が生じ、また色の面からも銅との区別がつきにくい。発明者らは種々検討の結果、５質量％以上という比較的多量のＺｎを含有させた場合でも後述の製造法により導電性が十分確保できることを見出した。一方、Ｚｎ含有量が１５質量％を超えると製造条件を適正化しても十分な導電性を確保することが難しくなり、曲げ加工性や耐応力腐食割れ性も低下するようになるため、適用可能な用途が限られてしまう。Ｚｎ含有量は５〜１５質量％の範囲とすることが望ましく、６〜９質量％がより好ましい。
【００１９】
Ｓｎは、強度向上や耐応力緩和特性の向上に有効な元素である。これらの作用を十分に引き出すためには０.００１質量％以上のＳｎ含有量を確保することが望ましく、０.０３質量％以上とすることが一層好ましい。Ｎｉ含有量を１.５質量％以上確保したものにおいてＳｎ含有量を０.３質量％以上確保すると、７３０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度が実現できる。またＳｎを合金成分とすることによりＳｎめっきスクラップの使用が可能になり、コスト低減に有利となる。特にＺｎとＳｎの両方を合金成分とすることで黄銅のＳｎめっきスクラップが使用できるようになり、原料コスト低減効果とリサイクル性向上効果が一層高まる。一方、２.０質量％を超えるＳｎ含有は導電性、曲げ加工性、熱間圧延性の低下を招くため好ましくない。Ｓｎを含有させる場合は０.０１〜２.０質量％の範囲とすることが望ましく、０.０３〜２.０質量％とすることがより好ましい。Ｎｉ含有量を例えば２.０質量％未満に抑えながら高強度化を図る場合は０.３〜２.０質量％好ましくは０.５〜２.０質量％のＳｎ含有量を確保することが望ましい。
【００２０】
上述のように、ＺｎおよびＳｎは、Ｎｉ−Ｓｉ系析出物とともに、本系銅合金の高強度化に寄与する元素である。種々検討の結果、Ｎｉ含有量を２.０質量％以上確保し、かつＮｉ／Ｓｉ比を３.５〜６.０に調整したものにおいては、ＺｎとＳｎの総量を一定以上にコントロールすることによって、良好な引張強さと曲げ加工性を両立できることがわかった。すなわち、Ｚｎ＋３Ｓｎが７.０以上となるようにＺｎを単独で、あるいはＺｎとＳｎを複合で添加することによる固溶強化と、Ｎｉ2Ｓｉの析出強化を組み合わせることによって、引張強さ７５０Ｎ／ｍｍ2以上でかつ９０°Ｗ曲げのＢＷ方向のＭＢＲ／ｔが２.０以下という、極めて高い強度と加工性が両立できるのである。しかも、Ｚｎは少なくとも５.０質量％以上含有されるので、優れたはんだ濡れ性も維持される。ここで、「Ｚｎ＋３Ｓｎ」のＺｎおよびＳｎの箇所には質量％で表された各元素の含有量の値が代入される。
ただし、Ｎｉ−Ｓｉ系析出物の析出状態が適正化されていることが前提となるため、後述のように、溶体化処理後の冷却速度を十分大きくし、かつ時効処理後の冷却を徐冷とする「溶体化処理」−「時効処理」の組み合わせによって製造することが重要である。
【００２１】
Ｐは、脱酸剤としての効果があり、鋳造性を改善する。その効果を十分に得るには０.００５質量％以上のＰ含有量を確保することが望ましい。しかし、Ｐ含有量が０.２質量％を超えると導電性が著しく低下するようになる。したがってＰを含有させる場合は０.００５〜０.２質量％の含有量とすることが好ましい。
【００２２】
Ｆｅは、固溶強化を呈する元素であり、その作用を十分に発揮させるためには０.００５質量％以上の含有量を確保することが望ましい。しかし、Ｆｅ含有量が１.０質量％を超えると導電率や曲げ加工性の大幅な低下を招くことがあり好ましくない。したがってＦｅを含有させる場合は０.００５〜１.０質量％の範囲とすることが望ましい。なお、ＦｅはＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金のスクラップから混入しやすい元素であり、そのスクラップを使用することによってＦｅ含有量を上記の範囲に調整することも可能である。
【００２３】
Ｍｇは、熱間加工性、強度、耐応力緩和特性の向上に有効であり、その作用を十分に発揮させるためには０.００５質量％以上の含有量を確保することが望ましい。しかし、Ｍｇ含有量が０.５質量％を超えると導電率や曲げ加工性の大幅な低下を招くことがあり好ましくない。したがってＭｇを含有させる場合は０.００５〜０.５質量％の範囲とすることが望ましい。なお、ＭｇもＦｅと同様にＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金のスクラップから混入しやすい元素であり、そのスクラップを使用することによってＭｇ含有量を上記の範囲に調整することも可能である。
【００２４】
ＣｏおよびＣｒは、いずれもＮｉと置換することでＳｉとの金属間化合物をつくり、材料の強度を向上させる。その作用を十分発揮させるためには、Ｃｏ、Ｃｒいずれの場合も０.００５質量％以上の含有量とすることが望ましく、０.０３質量％以上とすることが一層好ましい。しかし、いずれも４.０質量％を超えて多量に含有させると曲げ加工性と導電率の低下を招く。したがって、ＣｏまたはＣｒを含有させる場合は、いずれの場合も０.００５〜４.０質量％の範囲とすることが望ましく、０.０３〜４.０質量％とすることがより好ましく、０.０５〜０.５質量％が一層好ましい。
任意添加元素であるＳｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｃｏは単独で含有させてもよいし複合して含有させてもよい。
【００２５】
〔特性〕
コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、さらにはリードフレーム等の電気・電子部品に信頼性をもって適用するには、板材において圧延方向に引張試験を行ったときの引張強さが６５０Ｎ／ｍｍ2以上となる強度レベルを呈することが望ましい。特に今後ますます薄肉化への要求が強まることを考慮すると、引張強さが６８０Ｎ／ｍｍ2以上、あるいは７００Ｎ／ｍｍ2以上、あるいはさらに７２０Ｎ／ｍｍ2以上の強度レベルを呈することが極めて有利となる。また同時に導電性は２５％ＩＡＣＳ以上の導電率を具備することが望まれる。後述の製造法に従えば、本発明で規定する銅合金組成において、このような優れた特性を実現することが可能である。
【００２６】
また、種々の電気・電子部品への加工を考慮すると、優れた曲げ加工性を具備していることが望ましい。具体的には、圧延方向と板厚方向に垂直な方向を軸とする曲げ加工（ＢＷ）において、最小曲げ半径（ＭＢＲ／ｔ、ただしｔは板厚）が２.０以下となる曲げ加工性を呈することが望ましく、１.５以下、あるいはさらに１.０以下を呈するものが一層好ましい。高強度を図った合金では一般的に曲げ加工性が低下する傾向にあるが、本発明では後述の溶体化処理および時効処理の組み合わせにより、優れた強度−導電性−曲げ加工性バランスを実現し得る。
【００２７】
その他の特性としては、圧延方向に引張試験を行ったときの伸びが５％以上であることが望ましく、７％以上、あるいはさらに９％以上であることが一層好ましい。また、はんだ濡れ性に優れること、および熱間加工性に優れることも重要である。
【００２８】
〔製造法〕
以上のような優れた特性をＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系銅合金に付与するための手法について、発明者らは詳細な検討を行ってきた。その結果、溶体化処理後の冷却速度を十分大きくし、かつ時効処理後の冷却を徐冷とする「溶体化処理」−「時効処理」の組み合わせにより、上記特性の付与が可能となることを見出した。銅合金材料は一般に、熱間圧延後に、熱処理と冷間圧延を複数回付与する工程で製造される。時効析出を利用する銅合金の場合は、通常、途中のいずれかの熱処理工程で溶体化処理を行い、その後に行われるいずれかの熱処理工程で時効処理を行う。本発明の銅合金の製造においてもそのような工程が採用できる。ただし、以下のような条件とすることが肝要である。
【００２９】
溶体化処理では、加熱温度を６８０〜８５０℃の範囲とする。合金組成によって最適温度は多少変動するが、上記温度範囲への加熱により目的を達成できる。概ね８０％以上の熱間圧延と、その後に概ね６０％以上の冷間圧延を経た材料を対象とするならば、上記温度域での保持時間は３０ｍｉｎ以下でよい。多くの場合、１０ｍｉｎ以下、例えば３０ｓｅｃ〜１０ｍｉｎの加熱保持で良好な結果が得られる。そして、上記温度域から冷却する際は、少なくとも２５０℃に達するまでの平均冷却速度を２００℃／ｍｉｎ以上とする。この冷却速度が２００℃／ｍｉｎ未満になると、その冷却過程で粗大なＮｉ−Ｓｉ系の析出相が生成しやすくなり、曲げ加工性の低下を招く。また、後工程の時効処理によって十分な析出強化が得られず、強度および導電性の改善が困難になる。
【００３０】
時効処理では、上記の方法で十分に溶体化された材料に対し、４００〜５５０℃の温度域保持する。合金組成によって最適温度は多少変動するが、上記温度範囲での保持により目的を達成できる。保持時間（時効処理時間）は２０ｍｉｎ〜８ｈｒ、好ましくは１〜５ｈｒとすればよい。そして、本発明では時効処理において加熱保持後の冷却を「徐冷」とすることが重要である。すなわち、上記温度域 から少なくとも１５０℃に達するまでの平均冷却速度を５℃／ｍｉｎ以下で徐冷する。このような徐冷処理により、急冷の場合と比較して均一かつ微細な析出物が多く得られ、これがＺｎを比較的多量に含む当該合金系において強度および導電性の顕著な改善をもたらすのである。
【００３１】
全般的な工程についてみると、例えば以下のような製造プロセスが採用できる。
鋳造は、Ｚｎを含有する一般的な銅合金の溶製方法に従い、１１００〜１３００℃で溶解した後、半連続鋳造または連続鋳造で行うことができる。
【００３２】
鋳造後に熱間圧延を行う場合は、鋳造組織中に生じているＳｎ、Ｍｇ、Ｎｉ2Ｓｉ相などの偏析を熱間圧延前の加熱によってできるだけ均質化しておくことが望ましい。具体的には平衡状態で均質な固溶状態となる８００℃以上の温度域に１ｈｒ以上保持する加熱が有効である。加熱温度は８００〜９５０℃が好ましい。熱間圧延は６５０℃以上の温度で最終パスを終了し、６５０℃以下の温度域を水冷等により急冷する。熱間圧延後は適正な厚みの面削を行い、表面に発生しているＮｉ−Ｓｉ系の粗大析出物や酸化物を除去する。
熱間圧延を行わない場合は、組織の均質化のために、鋳造後に８００℃以上の温度で２ｈｒ以上の加熱処理を行うことが望ましい。８５０〜９００℃の加熱温度とすることが好ましい。
【００３３】
次いで例えば６０％以上の加工率で冷間圧延を行い、その後６５０〜８５０℃の温度で３０ｍｉｎ以下の溶体化処理を行う。その際、前述のように少なくとも２５０℃に達するまでの平均冷却速度を２００℃／ｍｉｎ以上とすることが重要である。溶体化処理後は直接上述の時効処理に供することも可能であるが、１５％以上の冷間圧延を施した後に時効処理に供することが一層好ましい。一般に銅合金の製造は熱処理と冷間圧延を繰り返すことによって行われるが、本発明では、前記溶体化処理後に行われる最初の熱処理で時効処理を行う。その時効処理は上述したとおり徐冷を伴う条件で行う必要がある。時効処理後には、得られた析出物が形態変化しないよう、時効処理温度以上の加熱は避けるべきである。時効処理後には必要に応じて最終的な冷間圧延を冷延率３０％以下の範囲好ましくは１０〜３０％の範囲で行い、その後例えば２５０〜５００℃未満、好ましくは２５０〜４００℃の温度に２０ｓｅｃ〜１０ｍｉｎ保持する歪取り焼鈍を行うことが望ましい。これにより強度、導電性、曲げ加工性等をさらに向上させることができる。
【実施例】
【００３４】
表１に示す組成の銅合金を高周波溶解炉を用いて溶解し、大気中かつ木炭被覆下で半連続鋳造法により鋳造して厚さ２０ｍｍの鋳片を得た。この鋳片を９１０℃で２ｈｒ加熱保持したのち抽出して、厚さ３ｍｍまで熱間圧延し、最終パス終了後７００℃から水冷した。得られた熱延板を面削し厚さ２ｍｍとしたのち、０.５ｍｍまで冷間圧延を行った。その後、溶体化処理を７００〜８００℃×２０ｓｅｃ〜５ｍｉｎの加熱条件で行った。溶体化処理における冷却は、一部の試料（後述表２のＮｏ.１５）において炉外で放冷することにより２５０℃までの平均冷却速度を約１７０℃／ｍｉｎと遅くした以外は、強制空冷または水冷することにより２５０℃までの平均冷却速度を２００℃／ｍｉｎ以上にコントロールした。なお、冷却速度は試料表面に取り付けた熱電対により測定した。その後、厚さ０.３５ｍｍまで冷間圧延したのち、４００〜５５０℃×２〜４ｈｒの時効処理を施した。時効処理における冷却は炉冷とし、一部の試料（後述表２のＮｏ.１４）において１５０℃までの平均冷却速度を１０℃／ｍｉｎと速くした以外は、１５０℃までの平均冷却速度を５℃／ｍｉｎ以下にコントロールした。この場合も冷却速度は熱電対により測定した。次いで厚さ０.２５ｍｍまで冷間圧延したのち、３５０℃×５ｍｉｎの歪取り焼鈍に供した。
【００３５】
【表１】
2007016304.tif 000002
【００３６】
得られた各銅合金板材について、引張強さ、伸び、硬さ、導電率、曲げ加工性、はんだ濡れ性を調べた。
引張強さおよび伸びは圧延方向に平行方向のＪＩＳ ５号試験片を用いてＪＩＳ Ｚ２２４１に基づいて測定した。硬さは板の表面についてマイクロビッカース硬度計により測定した。導電率はＪＩＳ Ｈ０５０５に基づいて測定した。曲げ加工性は、ＪＣＢＡ Ｔ３０７（日本伸銅協会規格）に準じたＷ曲げ試験方法によって、曲げ軸が圧延方向に対し平行方向（ＧＷ）および直角方向（ＢＷ）となる曲げ試験をそれぞれ実施してＭＢＲ／ｔ（ｔは板厚）により評価した。はんだ濡れ性はＪＩＳ Ｃ００５３に準拠した方法で調べ、非活性ロジンフラックスに５秒間浸漬したのち、２１５℃のはんだ（６０％Ｓｎ−４０％Ｐｂ）浴に３秒間浸漬し、はんだの濡れ面積が９０％以上のものを○（良好）、９０％未満のものを×（不良）と評価した。
結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
2007016304.tif 000003
【００３８】
表２からわかるように、本発明例のものはいずれも引張強さ６５０Ｎ／ｍｍ2以上を余裕をもってクリアし、導電率も２５％ＩＡＣＳ以上を有していた。また、曲げ加工性はＢＷにおけるＭＢＲ／ｔ値で２.０以下をクリアし、はんだ濡れ性も良好であった。表中には記載していないが熱間加工性も良好であった。したがってこれら本発明例のものは薄肉化が進む電気・電子部品に好適なものであることが確認された。
【００３９】
特に、Ｎｏ.１０はＮｉ≧１.５質量％、Ｓｎ≧０.３質量％を含有することにより引張強さ７３０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度が達成された。また、Ｎｏ.３、５、７、９ではＮｉ≧２.０質量％、Ｚｎ＋３Ｓｎ≧７.０、およびＮｉ／Ｓｉ：３.５〜６.０を満たす組成としたことにより、引張強さ７５０Ｎ／ｍｍ2以上、かつ９０°Ｗ曲げのＢＷ方向の最大曲げ半径ＭＢＲ／ｔが２.０以下という本系銅合金としては極めて高い強度と加工性の両立が達成された。本発明例のうちＮｉ含有量が２.０質量％以上と比較的高い合金の中でも、Ｎｏ.１および８はＺｎ＋３Ｓｎ≧７.０を満たしておらず、Ｎｏ.４はＮｉ／Ｓｉ：３.５〜６.０を満たしていないので、これらの引張強さは７５０Ｎ／ｍｍ2には届いていない。
【００４０】
一方、比較例Ｎｏ.１１はＺｎ含有量が多いため導電率が低く、曲げ加工性、はんだ濡れ性にも劣った。Ｎｏ.１２および１３はそれぞれＳｉ含有量およびＮｉ含有量が少ないため、Ｎｉ−Ｓｉ析出物による強度向上が不十分であった。Ｎｏ.１４は本発明例Ｎｏ.８と同じ組成の合金であるが、時効処理における冷却速度が速すぎたため導電性に劣った。Ｎｏ.１５も同組成の合金であるが、溶体化処理における冷却速度が遅すぎたため強度レベルが低かった。Ｎｏ.１６はＺｎ含有量が少ないためはんだ濡れ性に劣った。