(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンを０．５質量％以上５．０質量％未満含み、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金に圧延、溶体化処理及び時効処理を施して製造され、最終溶体化処理後の結晶粒度が０．００５ｍｍ以上０．０３５ｍｍ未満であり、時効処理後８００Ｎ／ｍｍ２以上の引張り強さを有し、圧延平行方向と圧延垂直方向の引張り強さの差で表される異方性が３０Ｎ／ｍｍ２以下と少なく、曲げ加工性が優れたことを特徴とする銅合金展伸材。
【請求項２】
チタンを０．５質量％以上５．０質量％未満含み、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金鋳塊に圧延、溶体化処理及び時効処理を施して展伸材を製造するに際して、該銅合金の最終溶体化処理後の結晶粒度を０．００５ｍｍ以上０．０３５ｍｍ未満にすることを特徴とする銅合金展伸材の製造法。
【請求項３】
上記溶体化処理を連続熱処理設備にて行い、その際の最終溶体化処理を、加熱温度が６５０℃以上８５０℃未満で１０秒以上３００秒未満に加熱した後、２００℃／秒以上の冷却速度で急冷する条件で行うことを特徴とする請求項２記載の銅合金展伸材の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタンを0.5質量％以上5.0質量％未満含み、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金展伸材、及び鋳塊に圧延、溶体化処理及び時効処理を施して銅合金展伸材を製造する方法に係り、更に詳しく述べるならば、異方性が少なくかつ曲げ加工性の優れた銅合金展伸材を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チタンを含んだ銅合金（以下「チタン銅合金」と言う）は、時効析出型の銅合金として材料特性の中でも特に強度及び応力緩和特性が優れているため、電子部品や端子・コネクター部品の分野において広く使用されてきている。該銅合金は、溶解鋳造によって鋳塊を製造すると、その後に熱間及び冷間加工、熱処理などの加工が施され、一部の材料については更にめっき等の表面処理を施されて、所定の特性及び形状にした後、部品に加工される。チタン銅合金に含まれるチタンは過飽和固溶体から分離され、Cu3Ti相への中間相生成によって時効硬化を起こすものと考えられている。上記特性のほかにチタン銅合金は耐熱性が高力ベリリウム銅と比べて優れていることも特長である。従って、板・条材に打ち抜き加工や曲げ加工を施して電子部品や端子・コネクター材料として広く使用されている。
【０００３】
一方、展伸材を製造する際には、特に溶体化処理や時効処理条件によって、その後の加工性や材料特性が大きく異なる。溶体化処理では、その条件によって過飽和固溶体からの析出は核生成を必要としないスピノーダル分解が生じ、特性が大きく変化する。スピノーダル分解は、材料内部に存在する溶質濃度のゆらぎが生じると、系の自由エネルギーは過飽和固溶体としてのエネルギーよりも低く、相分解は自発的に進行して臨界核を形成しない。すなわち、材料内に一旦小さい濃度変動が生ずれば、次々に大きな濃度変動に変化していき最終的には2相に分離する。スピノーダル分解が起こると材料特性が大きく変化するが、この分解は急激に進行する。
【０００４】
従って、熱間圧延や溶体化処理を行った後にスピノーダル分解が生じる前に材料を冷却しておくことが出来れば、その後の加工が容易になるばかりでなく、材料特性ばらつきが小さくなって品質が安定するため、チタン銅合金の溶体化処理に関して、特性のばらつきが小さく、かつその後の加工が容易になる冷却条件で処理することは必要となる。
また、チタン銅合金を時効処理した後に部品加工する際に異方性を少なくして曲げ加工性を向上させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、従来は異方性に及ぼす製造工程条件のうちどの因子が最も影響が大きいかが把握されていなかったので、曲げ加工性は不充分であった。本発明者らの研究と実験によると、溶体化処理冷却条件及び溶体化処理による材料の結晶粒度がその後の材料特性に大きく影響を及ぼしていることが判明した。本発明は係る点に鑑みて為されたものであり、異方性を少なくして部品加工の際の曲げ加工性の優れた銅合金展伸材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは次の如くである。
（１）  チタンを０．５質量％以上５．０質量％未満含み、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金に圧延、溶体化処理及び時効処理を施して製造され、最終溶体化処理後の結晶粒度が０．００５ｍｍ以上０．０３５ｍｍ未満であり、時効処理後８００Ｎ／ｍｍ２以上の引張り強さを有し、圧延平行方向と圧延垂直方向の引張り強さの差で表される異方性が３０Ｎ／ｍｍ２以下と少なく、曲げ加工性が優れたことを特徴とする銅合金展伸材。
（２）  チタンを０．５質量％以上５．０質量％未満含み、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金鋳塊に圧延、溶体化処理及び時効処理を施して展伸材を製造するに際して、該銅合金の最終溶体化処理後の結晶粒度を０．００５ｍｍ以上０．０３５ｍｍ未満にすることを特徴とする銅合金展伸材の製造法。
（３）  上記溶体化処理を連続熱処理設備にて行い、その際の最終溶体化処理を、加熱温度が６５０℃以上８５０℃未満で１０秒以上３００秒未満に加熱した後、２００℃／秒以上の冷却速度で急冷する条件で行うことを特徴とする請求項２記載の銅合金展伸材の製造法。
【０００７】
すなわち、上述のように、チタンを0.5質量％以上5.0質量％未満含み、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金展転伸材において時効処理後の引張り強さが８００Ｎ/ｍｍ2未満であると、強度が不足し、また圧延平行方向と圧延垂直方向の引張り強さの差で表される異方性が３０Ｎ/ｍｍ2を超えると、異方性が大きくなり、曲げ加工性が優れないめに、本発明においては、時効処理後８００Ｎ/ｍｍ2以上の引張り強さを有し、圧延平行方向と圧延垂直方向の引張り強さの差で表される異方性が３０Ｎ/ｍｍ2以下と限定した。かかる優れた展伸材の等方性と高強度は、従来材では得られないものであり、これは中間工程の結晶粒度（最終溶体化処理後の結晶粒度）と関係している。なお、最終的結晶粒度は、後工程の処理の影響によって、中間工程の結晶粒度に対し多少増減するが、異方性には重大な影響を及ぼさない。
【０００８】
次に、本発明において，チタンを0.5質量％以上5.0質量％未満を含み、残部実質的に銅及び不可避不純物としたのは、チタンの添加量が0.5質量％未満になると強度など優れた特性が得られず、5.0質量％以上になると材料が硬化して加工性の優れた材料が得られないためである。なお、チタンに加えて、総量で１．０質量％以下のクロム，ジルコニウム、ニッケル、鉄などを添加しても同様の効果を期待することができる。
該銅合金の最終溶体化処理後の結晶粒度を5μm以上35μm未満としたのは、結晶粒度が0.005 mm未満になると、冷間加工などの前加工の影響が残存して、十分な加工特性をもつ展伸材が得られないためであり、該結晶粒度が0.035 mm以上になると部品加工する際に異方性が大きくなり、曲げ加工性が著しく劣るためである。
【０００９】
また、連続熱処理設備を用いて溶体化処理を行う場合は、最終溶体化処理の条件を、加熱温度が650℃以上850℃未満で10秒以上300秒未満に加熱した後、200℃/秒以上の冷却速度で急冷することが好ましい。加熱温度が650℃未満、であると、300秒以上の加熱でも上記結晶粒度が得られず、850℃以上であること、その温度に達すると直ちに粒成長して上記結晶粒度の材料を得るためには制御が困難になる。更に、溶体化処理後の冷却速度を200℃／秒以上としたのは、200℃／秒未満の冷却速度で冷却すると、冷却時にスピノーダル分解が生じて材料が硬化するためである。なお、200℃／以上の冷却速度を達成するには、水冷若しくは気水噴霧による冷却によって得られる。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、チタン銅合金の最終溶体化処理後の結晶粒度を0.005 mm以上0.035 mm未満にすると、部品加工した際の異方性を少なくし、曲げ加工性の優れた特性を有する材料を提供することが可能となる。
【００１１】
【実施例】
供試材として用いたチタンを所定質量％含有したチタン銅合金の成分を表１に示す。所定の成分に配合されたチタン銅合金の鋳塊3.5kg（30ｍｍｔｘ120ｍｍｗｘ100ｍｍｌ）を真空溶解炉内で溶製し、押し湯部を切断した後に表面皮むきを行う。皮むきされた鋳塊は、大気中で850℃で１時間均質化焼鈍を行った後に27ｍｍ厚から所定の厚さ（通常は8ｍｍ厚）まで熱間圧延を行なう。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した。
【００１２】
【表１】
0003763723.tif 000002
【００１３】
比較合金であるチタン銅 ▲４▼ は、最終時効処理まで行ったが、必要とされる特性（引張り強さ800 N/mm2、伸び２％以上）が得られなかった。比較合金であるチタン銅 ▲５▼ は、熱間圧延の際に割れが発生し、その後の加工が困難になった。
【００１４】
更に900℃で１時間溶体化処理をした後に、再度表面皮削りを行い、冷間圧延にて7.5ｍｍ厚から1.0ｍｍ厚にする。次に、加熱・冷却速度を任意に変更できる装置を用いて所定の温度で所定時間加熱し、種々の冷却条件で冷却する最終溶体化処理を行い、その後に伸銅品の結晶粒度試験方法（JIS H0501）に従って評価した。更に材料厚さ0.3mmまで冷間圧延を施して、400℃で４時間時効処理を施した。なお、熱処理中の材料温度は接触式の熱電対を材料の熱処理部分に装着して試験中の材料温度を連続的に測定し、種々の冷却速度は水冷、汽水噴霧、空冷の水量、ガス流量を調整することによって行った。その後、材料の圧延に平行及び垂直方向の引張り試験を行って異方性を調査すると共にくり返し曲げ試験によって曲げ性を評価した。
【００１５】
図１（表２）には、供試材の最終熱処理条件を示す。また、図２（表3）には、引張り試験及び繰り返し曲げ試験を行った試験結果を示す。引張り試験はN=３の平均値を示す。90°繰り返し曲げ試験は、曲げ半径R=0.3mmで（板厚0.3mm）破断までの回数で評価した。表中の“破断”は1回目の曲げ加工で破断した。
表３より明らかなように、本発明にて製造した方法によって、異方性が小さく、また繰り返し曲げ性も優れた該銅合金を製造することが可能となった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、異方性が小さく、また繰り返し曲げ性も優れた該銅合金を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  供試材の最終熱処理条件を示す図表（表２）である。
【図２】  引張り試験及び繰り返し曲げ試験を行った試験結果を示す図表（表３）である。
【図２】
0003763723.tif 000003
【図１】
0003763723.tif 000004