銅合金の製造方法及び銅合金
【課題】従来の銅合金に比べて高い導電率、高い強度、及び高い曲げ加工性を有すると共に、耐応力緩和性に優れた銅合金の製造方法及び銅合金を提供する。
【解決手段】本発明に係る銅合金の製造方法は、金属元素を含む銅合金を準備する原料準備工程と、金属元素を含む銅合金を溶製してインゴットを鋳造する鋳造工程と、インゴットにから板状部材を形成する板状部材形成工程と、板状部材を冷間圧延して第１の板材を形成する冷間圧延工程と、第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する第１の熱処理工程と、加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施して第２の板材を形成する圧延工程と、第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す第２の熱処理工程とを備える。
【解決手段】本発明に係る銅合金の製造方法は、金属元素を含む銅合金を準備する原料準備工程と、金属元素を含む銅合金を溶製してインゴットを鋳造する鋳造工程と、インゴットにから板状部材を形成する板状部材形成工程と、板状部材を冷間圧延して第１の板材を形成する冷間圧延工程と、第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する第１の熱処理工程と、加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施して第２の板材を形成する圧延工程と、第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す第２の熱処理工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅合金の製造方法及び銅合金に関する。特に、本発明は、電子部品用の銅合金の製造方法及び銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ、リレー、スイッチ等の電気・電子部品に用いられる材料には、ばね材として高い接触圧を得るために要する十分な強度、高温下での長期の使用後でも接触圧を維持できる耐応力緩和性、通電時のジュール熱の発生を抑制すると共に発生した熱を放散しやすくするために要する高導電性、複雑な曲げ加工を施しても割れが生じない曲げ加工性等の特性が要求される。近年、電気・電子機器の小型化、薄型化、及び軽量化に伴い、電気・電子機器に用いられる部品も小型化している。このような部品の小型化により、各種部品に用いられる電極等の材料が従来に比べて薄肉になっている。各種部品の小型化に伴う電極等の薄肉化に伴い、電極等において発生するジュール熱も増加しており、従来より導電性の良い材料を用いることに対する要求が強まっている。また、車載向けの部品においては、より高温環境における使用に耐えることが要求されるので、耐応力緩和性の高い材料への要求が強まっている。このような高導電性及び耐応力緩和性の要求に対応し得る材料として、Ｃｕ−Ｚｒ系合金材料、Ｃｕ−Ｃｒ系合金材料等が提案されている。
【０００３】
従来、Ｃｕ−Ｚｒ系合金材料の熱処理方法として、０．０１〜０．２０質量％のＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とからなる析出型銅合金を溶体化処理後、７０％以上の加工度で冷間圧延して、再結晶温度まで５０℃／秒以上の加熱速度で急速加熱することで時効及び再結晶を同時に実施することにより析出物及び結晶粒を微細化した後、１００℃／秒以上の冷却速度で冷却することによって微細化した析出物及び結晶粒を維持する熱処理方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の熱処理方法は、上記構成を備えるので、強度、曲げ加工性、及び導電率等の特性に優れた析出型銅合金を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３３１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の熱処理方法は、結晶粒の微細化、微細化した析出物等の分散状態の制御等により曲げ加工性等の特性を改良しているものの、近年ますます銅合金に要求されている曲げ加工性への要求に対応するには限界がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、従来の銅合金に比べて高い導電率、高い強度、及び高い曲げ加工性を有すると共に、耐応力緩和性に優れた銅合金の製造方法及び銅合金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、金属元素を含む銅合金を準備する原料準備工程と、金属元素を含む銅合金を溶製してインゴットを鋳造する鋳造工程と、インゴットから板状部材を形成する板状部材形成工程と、板状部材を冷間圧延して第１の板材を形成する冷間圧延工程と、第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する第１の熱処理工程と、加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施して第２の板材を形成する圧延工程と、第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す第２の熱処理工程とを備える銅合金の製造方法が提供される。
【０００９】
また、上記銅合金の製造方法は、第２の熱処理工程は、第２の板材に１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の張力を加えつつ加熱処理を施してもよい。
【００１０】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、金属元素としてＺｒを用いてもよい。
【００１１】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、Ｚｒを０．０５質量％以上０．３質量％以下含む銅合金を準備してもよい。
【００１２】
また、上記銅合金の製造方法は、第２の熱処理工程は、４００℃以上５００℃以下の温度で０．５分以上５分以下の時間、第２の板材に加熱処理を施してもよい。
【００１３】
また、上記銅合金の製造方法は、第１の熱処理工程は、５５０℃以上６５０℃以下の温度で１分以上１０分以下の時間、第１の板材に加熱処理を施してもよい。
【００１４】
また、上記銅合金の製造方法は、圧延工程は、１パスあたりの最小加工度を２０％以上に設定し、総加工度を５０％以上７０％以下に設定して加熱処理済み第１板材を冷間圧延してもよい。
【００１５】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、金属元素としてＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を更に含む銅合金を準備してもよい。
【００１６】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料が、総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下含まれる銅合金を準備してもよい。
【００１７】
また、本発明は、上記目的を達成するため、圧延加工を経て製造される銅合金であって、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とからなり、圧延加工の圧延方向に平行な方向に伸びを与えた場合のランクフォード値が０．７以上である銅合金が提供される。
【００１８】
また、上記銅合金は、９０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、４８０ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有してもよい。
【００１９】
また、上記銅合金は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料を総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下、更に含有してもよい。
【００２０】
また、上記銅合金は、８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、５００ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る銅合金の製造方法及び銅合金によれば、従来の銅合金に比べて高い導電率、高い強度、及び高い曲げ加工性を有すると共に、耐応力緩和性に優れた銅合金の製造方法及び銅合金を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る銅合金の製造工程の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［実施の形態］
（銅合金）
本実施の形態に係る銅合金は、一例として、圧延加工を経て製造されるＣｕ−Ｚｒ系銅合金である。そして、当該銅合金は、ジルコニウム（Ｚｒ）と、残部が銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物とから形成される。また、銅合金は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも１種類の材料を更に含むことができる。銅としては、無酸素銅が挙げられる。
【００２４】
具体的に、本実施の形態に係る銅合金は、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒを含んで形成される。また、本実施の形態に係る銅合金において、圧延加工の圧延方向に平行な方向に伸びを与えた場合のランクフォード値（ｒ値）は、提供される銅合金の曲げ加工性の維持・向上を目的として、０．７以上に制御される。また、銅合金がＺｒ以外の金属元素（すなわち、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素）を含む場合は、当該金属元素は、総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下、銅合金中に含まれる。
【００２５】
（ｒ値について）
ｒ値は材料の異方性を表す特性値である。具体的にｒ値は、材料の長さ方向に一様な伸びを与えた時の幅方向の対数歪εｗと厚さ方向の対数歪εｔとの比で表される。すなわち、ｒ＝εｗ／εｔからｒ値は算出される。
【００２６】
厚さ方向の歪は測定が困難であるので、体積が一定であるという条件下において上式を変形すると、ｒ＝−εｗ／（εｌ＋εｗ）という式になる。ここで、εｌは、長さ方向の対数歪である。この式を参照すると、材料の板幅の減少に対して板厚の減少が小さいと、ｒ値は増大する。ここで、材料に曲げ加工を施す場合を考えると、板厚が減少する割合が小さくなるほど割れが発生しにくくなると考えられる。したがって、ｒ値が大きいほど良好な曲げ加工性を有する材料であると判断される。本実施の形態に係る銅合金は、ｒ値を０．７以上に制御することにより特有の効果（すなわち、曲げ加工時に割れが生じることを抑制する効果）を有する銅合金が得られるとの知見を本発明者が得たことに基づく。
【００２７】
（Ｚｒについて）
Ｚｒを添加したＣｕ合金、すなわち、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金は、Ｃｕの高い導電率を維持したまま当該材料の耐熱性を向上させることができると共に、良好な耐応力緩和性を有する材料である。ここで、Ｚｒは、Ｃｕの母相中に粒子が析出することにより、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金の強度の向上に寄与する。なお、Ｚｒの含有量は合金中に形成される析出粒子の量、及び大きさに影響を与える。これにより、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金の導電率と強度とのバランスが変化する。本実施の形態においてはＺｒの添加量を０．０５質量％以上０．３質量％以下にすることにより、良好な導電率と良好な強度との双方の特性が発揮される（すなわち、導電率と強度とのバランスの良い）銅合金を提供できる。
【００２８】
ここで、本実施の形態に係る銅合金は、十分な引張強さ及び十分な耐応力緩和性を両立することを目的として０．０５質量％以上のＺｒを含有する。また、本実施の形態に係る銅合金は、添加したＺｒが銅合金中に析出せず、固溶状態で残留するＺｒが過剰になることに起因する銅合金の導電率の低下の抑制を目的として０．３質量％以下のＺｒを含有する。
【００２９】
（Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉについて）
Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉは、母相である銅中に固溶することによりＣｕ−Ｚｒ系銅合金の強度を向上させる機能を有する。これらの元素をＺｒと共に銅中に添加することにより、銅合金の機械的強度を向上させることができる。ここで、本実施の形態に係る銅合金は、銅合金の機械的強度を十分に向上させるべく、総量で０．０３質量％以上のＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素が添加される。また、本実施の形態に係る銅合金は、十分な導電性を維持すると共に、良好な曲げ加工性を銅合金が発揮できることを目的として、総量で０．２質量％以下のＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素が添加される。
【００３０】
そして、本実施の形態に係るＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とから形成される銅合金は、９０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有すると共に、４８０ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する。一方、Ｚｒと共に、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の元素が添加されて形成される銅合金は、８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を有すると共に、５００ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する。
【００３１】
（銅合金の製造方法）
図１は、本発明の実施の形態に係る銅合金の製造の流れの一例を示す。
【００３２】
本実施の形態に係る銅合金の製造方法により製造される銅合金は、一例として、板形状を有する銅合金である。まず、銅、例えば、無酸素銅を母材として、当該母材に所定量の金属元素（すなわち、Ｚｒ、及び／又はＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素）が添加された銅合金を準備する（原料準備工程）。そして、この銅合金を、無酸素銅を母材にして溶製することにより、銅合金からなるインゴットを鋳造する（鋳造工程：ステップ１０。以下、ステップを「Ｓ」と称する。）。
【００３３】
なお、原料準備工程において、ＺｒとＣｕと不可避的不純物とからなる銅合金を準備する場合、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒを含む銅合金を準備する。また、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を含む銅合金を準備する場合には、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料が総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下含まれる銅合金を準備する。
【００３４】
次に、インゴットに熱間圧延を施して板状部材を形成する（板状部材形成工程：Ｓ２０）。この熱間圧延は、一例として、９００℃以上９８０℃以下の温度にインゴットを加熱して、加熱したインゴットを圧延することにより実施することができる。続いて、板状部材に冷間圧延を施して、第１の板材を形成する（冷間圧延工程：Ｓ３０）。そして、第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する（第１の熱処理工程：Ｓ４０）。具体的に、第１の熱処理工程は、Ｚｒの析出を促進して導電率の向上を図ると共に、再結晶による均一微細な結晶粒からなる金属組織の生成を図ることを目的として、５５０℃以上６５０℃以下の温度で１分以上１０分以下の時間、第１の板材に加熱処理を施す。すなわち、第１の熱処理工程は、十分な再結晶を進行させて望ましい金属組織を形成することにより十分な曲げ加工性を有する銅合金を得ることを目的として５５０℃以上の温度で熱処理を実施する。また、第１の熱処理工程は、Ｚｒの析出を促進して冷間圧延工程で十分な加工硬化を促進させることにより十分な引張強さを有する銅合金を形成することを目的として、６５０℃以下の温度で熱処理を実施する。
【００３５】
次に、加工硬化させることで所定の強度を有する第２の板材を形成することを目的として、加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施す。これにより、第２の板材を形成する（圧延工程：Ｓ５０）。具体的に、圧延工程は、１パスあたりの最小加工度を２０％以上に制御すると共に、良好な強度と曲げ加工性とを両立させることを目的として総加工度を５０％以上７０％以下に制御して、加熱処理済み第１板材を最終的に製造される板形状の銅合金の厚さまで冷間圧延する。すなわち、圧延工程は、加熱処理済み第１板材の板厚方向に十分な歪を蓄積して、最終的に製造される板形状の銅合金のｒ値を０．７以上にすることを目的として最小加工度を２０％以上に設定する。また、圧延工程は、目標の引張強さを有する銅合金を提供することを目的として、総加工度を５０％以上に制御すると共に、最終的に製造される板形状の銅合金の曲げ加工性を維持することを目的として、総加工度を７０％以下に制御する。
【００３６】
次に、最終的に製造される板形状の銅合金の強度の低下を抑制しつつ、伸びを向上させることを目的として、第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す（第２の熱処理工程：Ｓ６０）。具体的に、第２の板材に所定の張力を付加した状態で連続焼鈍設備を通過させる。すなわち、第２の板材に張力が付加された状態のまま常温から所定の温度まで加熱して、張力が付加された状態のまま所定の温度から常温まで冷却する。より具体的には、第２の熱処理工程は、第２の板材に連続焼鈍設備で１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の張力を付加しつつ加熱処理を施す。また、第２の熱処理工程は、４００℃以上５００℃以下の温度で０．５分以上５分以下の時間、第２の板材に加熱処理を施す。すなわち、第２の熱処理工程は、十分な伸びを有する銅合金を提供することを目的として、４００℃以上の温度で加熱処理を実施する。また、第２の熱処理工程は、十分な引張強さを有する銅合金を提供することを目的として、５００℃以下の温度で加熱処理を実施する。また、第２の熱処理工程は、最終的に製造される銅合金のｒ値を０．７以上にすることを目的として、１０ＭＰａ以上の張力を第２の板材に加える。更に第２の熱処理工程は、焼鈍中に第２の板材の板切れの発生を防止すべく、８０ＭＰａ以下の張力を第２の板材に加える。
【００３７】
以上の各工程を経ることにより、本実施の形態に係る銅合金が製造される。
【００３８】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る銅合金は、所定量のＺｒがＣｕに添加され、ｒ値が所定の値以上になるように制御されているので、高い導電率、耐熱性、耐応力緩和特性を有すると共に、良好な曲げ加工性を有しており、高い強度をも有する電気・電子部品（例えば、コネクタ、端子等、又は車載用コネクタ等の高温環境で使用される部品）用の銅合金を提供できる。そして、本実施の形態に係る銅合金は、高い導電率、耐熱性、耐応力緩和特性を有すると共に、良好な曲げ加工性を有しており、高い強度をも有するので、電気・電子部品の小型化、高機能化に資することができる。
【００３９】
また、本発明の実施の形態に係る銅合金の製造方法は、圧延工程において１パスあたりの最小加工度及び総加工度、並びに第２の熱処理工程における張力の第２の板材に付加する大きさを特定の条件で実施することによりｒ値を０．７以上にすることができるので、従来のように高い加工度で圧延加工して材料を加工硬化させる場合に比べて、良好な曲げ加工性を有する銅合金を提供できる。
【実施例】
【００４０】
実施の形態に基づいて製造した実施例１〜８に係る銅合金と、比較例１〜１３に係る銅合金とについて説明する。
【００４１】
（実施例１）
実施例１に係る銅合金は以下のようにして製造した。まず、０．１５質量％のＺｒと、残部が無酸素銅及び不可避的不純物とからなる銅合金を母材にして、高周波溶解炉において溶製することにより、厚さ７０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍのインゴットを鋳造した（鋳造工程）。次に、得られたインゴットを９５０℃に加熱して厚さ１０ｍｍまで熱間圧延することにより板状部材を形成した（板状部材形成工程）。続いて、この板状部材に冷間圧延加工を施して、厚さ１ｍｍの第１の板材を形成した（冷間圧延工程）。
【００４２】
次に、第１の板材に６００℃、２分間の加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成した（第１の熱処理工程）。更に、加熱処理済み第１板材に、１パスあたり２５％の加工度にすると共に、総加工度を６０％にして厚さ０．４ｍｍまで冷間圧延することにより第２の板材を形成した（圧延工程）。そして、第２の板材に２０ＭＰａの張力を加えながら、４５０℃、１分間の加熱処理を施した（第２の熱処理工程）。これにより、実施例１（試料Ｎｏ．１）に係る銅合金を製造した。
【００４３】
実施例１に係る銅合金の導電率、引張強さ、及び伸びの各特性値を測定した。なお、引張強さ及び伸びについてはＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して測定した。また、導電率は、ＪＩＳ Ｈ ０５０５に準拠して測定した。その結果、実施例１に係る銅合金の導電率は９２％ＩＡＣＳであり、引張強さは５０８ＭＰａであり、伸びは１０％であった。
【００４４】
更に、実施例１に係る銅合金について、圧延方向に対して平行方向に伸びを与えた時のｒ値を測定した。ｒ値は、圧延方向を長手方向にした試験片を製作して引張試験を実施した後、長さ方向と幅方向との寸法の変化を測定して算出した。その結果、実施例１に係る銅合金のｒ値は０．７７であった。また、実施例１に係る銅合金の曲げ加工性を、ＪＩＳ Ｈ３１００で規定されるＷ曲げ試験で評価した。具体的には、曲げ軸を圧延方向に平行な方向に規定して、曲げ試験にて試料表面に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒ（ｍｍ）を測定した。そして、板厚ｔ（ｍｍ）に対するＲの比率（Ｒ／ｔ）で評価した。Ｒ／ｔの値が小さいほど厳しい曲げ加工に対応でき、０．５以下の値の場合に実質的に良好な曲げ加工性を有すると評価できる。実施例１に係る銅合金のＲ／ｔ値は０．４であり、良好な曲げ加工性を実施例１に係る銅合金が有していることが示された。
【００４５】
以上より、実施例１に係る銅合金は、良好な曲げ加工性を維持しつつ、高い強度と優れた導電性とを有することが示された。
【００４６】
（実施例２〜８）
表１に示す組成を有するインゴットを実施例１に係るインゴットと同様に鋳造した。そして、鋳造して得られたインゴットから、実施例１と同様の工程により実施例２〜８（試料Ｎｏ．２〜８）に係る銅合金を製造した。そして、実施例２〜８に係る銅合金のそれぞれについて、実施例１と同様にして引張強さ、伸び、及び導電率の各特性値を測定した。測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２を参照すると分かるように、実施例１〜８に係る銅合金はすべて、良好な引張強さ、伸び、及び導電率を示した。
【００５０】
（比較例）
比較例１〜５（試料Ｎｏ．９〜１３）に係る銅合金として、表１に示した組成を有するインゴットをそれぞれ鋳造した。そして、実施例と同様に、インゴットに所定の加工、熱処理等を施して比較例１〜５に係る銅合金を製造した。そして、比較例１〜５に係る銅合金のそれぞれについて、実施例と同様にして、引張強さ、伸び、及び導電率の各特性値を測定した。測定結果を表２に示す。
【００５１】
比較例１及び比較例２に係る銅合金は、本実施の形態に係る銅合金のＺｒの含有量の範囲外の量のＺｒを含有する銅合金である。そして、比較例１に係る銅合金は、Ｚｒの含有量が少ないことに起因して引張強さが低く、十分な強度が得られなかった。また、比較例２に係る銅合金においては、Ｚｒの含有量が多いことに起因して、銅合金の導電率が低下した。
【００５２】
比較例３〜５に係る銅合金は、本実施の形態に係る銅合金にＺｒとは別に添加される金属元素の含有量が過剰である銅合金である。表２を参照すると、比較例３〜５に係る銅合金の引張強さは実施例１〜８に係る銅合金と同程度以上であるものの、導電率が低下した。
【００５３】
続いて、実施例１に係る銅合金の製造条件を所定の製造条件に代えて製造した比較例６〜１３（試料Ｎｏ．１４〜２１）に係る銅合金について説明する。具体的に、実施例１に係る銅合金と同一のインゴットを鋳造した。そして、板状部材形成工程及び冷間圧延工程の条件は実施例１に係る銅合金の製造方法と同一にした。一方、第１の熱処理工程、圧延工程、及び第２の熱処理工程の条件を、表３に示す条件に変更して、比較例６〜１３に係る銅合金を製造した。そして、比較例６〜１３に係る銅合金のそれぞれについて、実施例と同様にして、導電率、引張強さ、伸び、ｒ値、及び曲げ加工性を測定した。その結果を表４に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
比較例６及び７に係る銅合金は、第１の熱処理工程の条件を実施例と異なる条件にして製造した。表４を参照すると、第１の熱処理工程における熱処理温度が５５０℃より低いと最終的に製造される銅合金のｒ値が小さくなり、良好な曲げ加工性が得られないことが示された。また、第１の熱処理工程における熱処理温度が６５０℃より高いと、最終的に製造される銅合金の引張強さが十分な強さにならないことが示された。
【００５７】
比較例８〜１０に係る銅合金は、圧延工程の条件を実施例と異なる条件にして製造した。表４を参照すると、圧延工程における総加工度が５０％より低いと最終的に製造される銅合金の引張強さが不十分であることが示された。また、圧延工程における総加工度が７０％を超えると、最終的に製造される銅合金の伸びが低くなると共にｒ値も０．７を下回り、曲げ加工性が低下することが示された。また、１パスあたりの最小加工度が２０％未満の場合、ｒ値が小さくなり、曲げ加工性が低下することが示された。
【００５８】
比較例１１及び１２に係る銅合金は、第２の熱処理工程の条件（具体的には、熱処理温度）を実施例と異なる条件にして製造した。表４を参照すると、第２の熱処理工程の熱処理温度が４００℃未満の場合、最終的に製造される銅合金の伸びが低く、ｒ値も小さくなり、曲げ加工性が低下することが示された。また、第２の熱処理工程の熱処理温度が５００℃を超える場合、最終的に製造される銅合金の引張強さが低下することが示された。
【００５９】
比較例１３に係る銅合金は、第２の熱処理工程の条件を実施例と異なる条件（具体的には、張力）にして製造した。表４を参照すると、第２の熱処理工程の張力が１０ＭＰａより低い場合、最終的に製造される銅合金のｒ値が小さくなり、十分な曲げ加工性が得られないことが示された。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅合金の製造方法及び銅合金に関する。特に、本発明は、電子部品用の銅合金の製造方法及び銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ、リレー、スイッチ等の電気・電子部品に用いられる材料には、ばね材として高い接触圧を得るために要する十分な強度、高温下での長期の使用後でも接触圧を維持できる耐応力緩和性、通電時のジュール熱の発生を抑制すると共に発生した熱を放散しやすくするために要する高導電性、複雑な曲げ加工を施しても割れが生じない曲げ加工性等の特性が要求される。近年、電気・電子機器の小型化、薄型化、及び軽量化に伴い、電気・電子機器に用いられる部品も小型化している。このような部品の小型化により、各種部品に用いられる電極等の材料が従来に比べて薄肉になっている。各種部品の小型化に伴う電極等の薄肉化に伴い、電極等において発生するジュール熱も増加しており、従来より導電性の良い材料を用いることに対する要求が強まっている。また、車載向けの部品においては、より高温環境における使用に耐えることが要求されるので、耐応力緩和性の高い材料への要求が強まっている。このような高導電性及び耐応力緩和性の要求に対応し得る材料として、Ｃｕ−Ｚｒ系合金材料、Ｃｕ−Ｃｒ系合金材料等が提案されている。
【０００３】
従来、Ｃｕ−Ｚｒ系合金材料の熱処理方法として、０．０１〜０．２０質量％のＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とからなる析出型銅合金を溶体化処理後、７０％以上の加工度で冷間圧延して、再結晶温度まで５０℃／秒以上の加熱速度で急速加熱することで時効及び再結晶を同時に実施することにより析出物及び結晶粒を微細化した後、１００℃／秒以上の冷却速度で冷却することによって微細化した析出物及び結晶粒を維持する熱処理方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の熱処理方法は、上記構成を備えるので、強度、曲げ加工性、及び導電率等の特性に優れた析出型銅合金を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３３１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の熱処理方法は、結晶粒の微細化、微細化した析出物等の分散状態の制御等により曲げ加工性等の特性を改良しているものの、近年ますます銅合金に要求されている曲げ加工性への要求に対応するには限界がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、従来の銅合金に比べて高い導電率、高い強度、及び高い曲げ加工性を有すると共に、耐応力緩和性に優れた銅合金の製造方法及び銅合金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、金属元素を含む銅合金を準備する原料準備工程と、金属元素を含む銅合金を溶製してインゴットを鋳造する鋳造工程と、インゴットから板状部材を形成する板状部材形成工程と、板状部材を冷間圧延して第１の板材を形成する冷間圧延工程と、第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する第１の熱処理工程と、加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施して第２の板材を形成する圧延工程と、第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す第２の熱処理工程とを備える銅合金の製造方法が提供される。
【０００９】
また、上記銅合金の製造方法は、第２の熱処理工程は、第２の板材に１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の張力を加えつつ加熱処理を施してもよい。
【００１０】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、金属元素としてＺｒを用いてもよい。
【００１１】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、Ｚｒを０．０５質量％以上０．３質量％以下含む銅合金を準備してもよい。
【００１２】
また、上記銅合金の製造方法は、第２の熱処理工程は、４００℃以上５００℃以下の温度で０．５分以上５分以下の時間、第２の板材に加熱処理を施してもよい。
【００１３】
また、上記銅合金の製造方法は、第１の熱処理工程は、５５０℃以上６５０℃以下の温度で１分以上１０分以下の時間、第１の板材に加熱処理を施してもよい。
【００１４】
また、上記銅合金の製造方法は、圧延工程は、１パスあたりの最小加工度を２０％以上に設定し、総加工度を５０％以上７０％以下に設定して加熱処理済み第１板材を冷間圧延してもよい。
【００１５】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、金属元素としてＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を更に含む銅合金を準備してもよい。
【００１６】
また、上記銅合金の製造方法は、原料準備工程は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料が、総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下含まれる銅合金を準備してもよい。
【００１７】
また、本発明は、上記目的を達成するため、圧延加工を経て製造される銅合金であって、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とからなり、圧延加工の圧延方向に平行な方向に伸びを与えた場合のランクフォード値が０．７以上である銅合金が提供される。
【００１８】
また、上記銅合金は、９０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、４８０ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有してもよい。
【００１９】
また、上記銅合金は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料を総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下、更に含有してもよい。
【００２０】
また、上記銅合金は、８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、５００ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る銅合金の製造方法及び銅合金によれば、従来の銅合金に比べて高い導電率、高い強度、及び高い曲げ加工性を有すると共に、耐応力緩和性に優れた銅合金の製造方法及び銅合金を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る銅合金の製造工程の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［実施の形態］
（銅合金）
本実施の形態に係る銅合金は、一例として、圧延加工を経て製造されるＣｕ−Ｚｒ系銅合金である。そして、当該銅合金は、ジルコニウム（Ｚｒ）と、残部が銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物とから形成される。また、銅合金は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも１種類の材料を更に含むことができる。銅としては、無酸素銅が挙げられる。
【００２４】
具体的に、本実施の形態に係る銅合金は、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒを含んで形成される。また、本実施の形態に係る銅合金において、圧延加工の圧延方向に平行な方向に伸びを与えた場合のランクフォード値（ｒ値）は、提供される銅合金の曲げ加工性の維持・向上を目的として、０．７以上に制御される。また、銅合金がＺｒ以外の金属元素（すなわち、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素）を含む場合は、当該金属元素は、総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下、銅合金中に含まれる。
【００２５】
（ｒ値について）
ｒ値は材料の異方性を表す特性値である。具体的にｒ値は、材料の長さ方向に一様な伸びを与えた時の幅方向の対数歪εｗと厚さ方向の対数歪εｔとの比で表される。すなわち、ｒ＝εｗ／εｔからｒ値は算出される。
【００２６】
厚さ方向の歪は測定が困難であるので、体積が一定であるという条件下において上式を変形すると、ｒ＝−εｗ／（εｌ＋εｗ）という式になる。ここで、εｌは、長さ方向の対数歪である。この式を参照すると、材料の板幅の減少に対して板厚の減少が小さいと、ｒ値は増大する。ここで、材料に曲げ加工を施す場合を考えると、板厚が減少する割合が小さくなるほど割れが発生しにくくなると考えられる。したがって、ｒ値が大きいほど良好な曲げ加工性を有する材料であると判断される。本実施の形態に係る銅合金は、ｒ値を０．７以上に制御することにより特有の効果（すなわち、曲げ加工時に割れが生じることを抑制する効果）を有する銅合金が得られるとの知見を本発明者が得たことに基づく。
【００２７】
（Ｚｒについて）
Ｚｒを添加したＣｕ合金、すなわち、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金は、Ｃｕの高い導電率を維持したまま当該材料の耐熱性を向上させることができると共に、良好な耐応力緩和性を有する材料である。ここで、Ｚｒは、Ｃｕの母相中に粒子が析出することにより、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金の強度の向上に寄与する。なお、Ｚｒの含有量は合金中に形成される析出粒子の量、及び大きさに影響を与える。これにより、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金の導電率と強度とのバランスが変化する。本実施の形態においてはＺｒの添加量を０．０５質量％以上０．３質量％以下にすることにより、良好な導電率と良好な強度との双方の特性が発揮される（すなわち、導電率と強度とのバランスの良い）銅合金を提供できる。
【００２８】
ここで、本実施の形態に係る銅合金は、十分な引張強さ及び十分な耐応力緩和性を両立することを目的として０．０５質量％以上のＺｒを含有する。また、本実施の形態に係る銅合金は、添加したＺｒが銅合金中に析出せず、固溶状態で残留するＺｒが過剰になることに起因する銅合金の導電率の低下の抑制を目的として０．３質量％以下のＺｒを含有する。
【００２９】
（Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉについて）
Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉは、母相である銅中に固溶することによりＣｕ−Ｚｒ系銅合金の強度を向上させる機能を有する。これらの元素をＺｒと共に銅中に添加することにより、銅合金の機械的強度を向上させることができる。ここで、本実施の形態に係る銅合金は、銅合金の機械的強度を十分に向上させるべく、総量で０．０３質量％以上のＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素が添加される。また、本実施の形態に係る銅合金は、十分な導電性を維持すると共に、良好な曲げ加工性を銅合金が発揮できることを目的として、総量で０．２質量％以下のＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素が添加される。
【００３０】
そして、本実施の形態に係るＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とから形成される銅合金は、９０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有すると共に、４８０ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する。一方、Ｚｒと共に、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の元素が添加されて形成される銅合金は、８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を有すると共に、５００ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する。
【００３１】
（銅合金の製造方法）
図１は、本発明の実施の形態に係る銅合金の製造の流れの一例を示す。
【００３２】
本実施の形態に係る銅合金の製造方法により製造される銅合金は、一例として、板形状を有する銅合金である。まず、銅、例えば、無酸素銅を母材として、当該母材に所定量の金属元素（すなわち、Ｚｒ、及び／又はＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素）が添加された銅合金を準備する（原料準備工程）。そして、この銅合金を、無酸素銅を母材にして溶製することにより、銅合金からなるインゴットを鋳造する（鋳造工程：ステップ１０。以下、ステップを「Ｓ」と称する。）。
【００３３】
なお、原料準備工程において、ＺｒとＣｕと不可避的不純物とからなる銅合金を準備する場合、０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒを含む銅合金を準備する。また、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を含む銅合金を準備する場合には、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料が総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下含まれる銅合金を準備する。
【００３４】
次に、インゴットに熱間圧延を施して板状部材を形成する（板状部材形成工程：Ｓ２０）。この熱間圧延は、一例として、９００℃以上９８０℃以下の温度にインゴットを加熱して、加熱したインゴットを圧延することにより実施することができる。続いて、板状部材に冷間圧延を施して、第１の板材を形成する（冷間圧延工程：Ｓ３０）。そして、第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する（第１の熱処理工程：Ｓ４０）。具体的に、第１の熱処理工程は、Ｚｒの析出を促進して導電率の向上を図ると共に、再結晶による均一微細な結晶粒からなる金属組織の生成を図ることを目的として、５５０℃以上６５０℃以下の温度で１分以上１０分以下の時間、第１の板材に加熱処理を施す。すなわち、第１の熱処理工程は、十分な再結晶を進行させて望ましい金属組織を形成することにより十分な曲げ加工性を有する銅合金を得ることを目的として５５０℃以上の温度で熱処理を実施する。また、第１の熱処理工程は、Ｚｒの析出を促進して冷間圧延工程で十分な加工硬化を促進させることにより十分な引張強さを有する銅合金を形成することを目的として、６５０℃以下の温度で熱処理を実施する。
【００３５】
次に、加工硬化させることで所定の強度を有する第２の板材を形成することを目的として、加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施す。これにより、第２の板材を形成する（圧延工程：Ｓ５０）。具体的に、圧延工程は、１パスあたりの最小加工度を２０％以上に制御すると共に、良好な強度と曲げ加工性とを両立させることを目的として総加工度を５０％以上７０％以下に制御して、加熱処理済み第１板材を最終的に製造される板形状の銅合金の厚さまで冷間圧延する。すなわち、圧延工程は、加熱処理済み第１板材の板厚方向に十分な歪を蓄積して、最終的に製造される板形状の銅合金のｒ値を０．７以上にすることを目的として最小加工度を２０％以上に設定する。また、圧延工程は、目標の引張強さを有する銅合金を提供することを目的として、総加工度を５０％以上に制御すると共に、最終的に製造される板形状の銅合金の曲げ加工性を維持することを目的として、総加工度を７０％以下に制御する。
【００３６】
次に、最終的に製造される板形状の銅合金の強度の低下を抑制しつつ、伸びを向上させることを目的として、第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す（第２の熱処理工程：Ｓ６０）。具体的に、第２の板材に所定の張力を付加した状態で連続焼鈍設備を通過させる。すなわち、第２の板材に張力が付加された状態のまま常温から所定の温度まで加熱して、張力が付加された状態のまま所定の温度から常温まで冷却する。より具体的には、第２の熱処理工程は、第２の板材に連続焼鈍設備で１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の張力を付加しつつ加熱処理を施す。また、第２の熱処理工程は、４００℃以上５００℃以下の温度で０．５分以上５分以下の時間、第２の板材に加熱処理を施す。すなわち、第２の熱処理工程は、十分な伸びを有する銅合金を提供することを目的として、４００℃以上の温度で加熱処理を実施する。また、第２の熱処理工程は、十分な引張強さを有する銅合金を提供することを目的として、５００℃以下の温度で加熱処理を実施する。また、第２の熱処理工程は、最終的に製造される銅合金のｒ値を０．７以上にすることを目的として、１０ＭＰａ以上の張力を第２の板材に加える。更に第２の熱処理工程は、焼鈍中に第２の板材の板切れの発生を防止すべく、８０ＭＰａ以下の張力を第２の板材に加える。
【００３７】
以上の各工程を経ることにより、本実施の形態に係る銅合金が製造される。
【００３８】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る銅合金は、所定量のＺｒがＣｕに添加され、ｒ値が所定の値以上になるように制御されているので、高い導電率、耐熱性、耐応力緩和特性を有すると共に、良好な曲げ加工性を有しており、高い強度をも有する電気・電子部品（例えば、コネクタ、端子等、又は車載用コネクタ等の高温環境で使用される部品）用の銅合金を提供できる。そして、本実施の形態に係る銅合金は、高い導電率、耐熱性、耐応力緩和特性を有すると共に、良好な曲げ加工性を有しており、高い強度をも有するので、電気・電子部品の小型化、高機能化に資することができる。
【００３９】
また、本発明の実施の形態に係る銅合金の製造方法は、圧延工程において１パスあたりの最小加工度及び総加工度、並びに第２の熱処理工程における張力の第２の板材に付加する大きさを特定の条件で実施することによりｒ値を０．７以上にすることができるので、従来のように高い加工度で圧延加工して材料を加工硬化させる場合に比べて、良好な曲げ加工性を有する銅合金を提供できる。
【実施例】
【００４０】
実施の形態に基づいて製造した実施例１〜８に係る銅合金と、比較例１〜１３に係る銅合金とについて説明する。
【００４１】
（実施例１）
実施例１に係る銅合金は以下のようにして製造した。まず、０．１５質量％のＺｒと、残部が無酸素銅及び不可避的不純物とからなる銅合金を母材にして、高周波溶解炉において溶製することにより、厚さ７０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍのインゴットを鋳造した（鋳造工程）。次に、得られたインゴットを９５０℃に加熱して厚さ１０ｍｍまで熱間圧延することにより板状部材を形成した（板状部材形成工程）。続いて、この板状部材に冷間圧延加工を施して、厚さ１ｍｍの第１の板材を形成した（冷間圧延工程）。
【００４２】
次に、第１の板材に６００℃、２分間の加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成した（第１の熱処理工程）。更に、加熱処理済み第１板材に、１パスあたり２５％の加工度にすると共に、総加工度を６０％にして厚さ０．４ｍｍまで冷間圧延することにより第２の板材を形成した（圧延工程）。そして、第２の板材に２０ＭＰａの張力を加えながら、４５０℃、１分間の加熱処理を施した（第２の熱処理工程）。これにより、実施例１（試料Ｎｏ．１）に係る銅合金を製造した。
【００４３】
実施例１に係る銅合金の導電率、引張強さ、及び伸びの各特性値を測定した。なお、引張強さ及び伸びについてはＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して測定した。また、導電率は、ＪＩＳ Ｈ ０５０５に準拠して測定した。その結果、実施例１に係る銅合金の導電率は９２％ＩＡＣＳであり、引張強さは５０８ＭＰａであり、伸びは１０％であった。
【００４４】
更に、実施例１に係る銅合金について、圧延方向に対して平行方向に伸びを与えた時のｒ値を測定した。ｒ値は、圧延方向を長手方向にした試験片を製作して引張試験を実施した後、長さ方向と幅方向との寸法の変化を測定して算出した。その結果、実施例１に係る銅合金のｒ値は０．７７であった。また、実施例１に係る銅合金の曲げ加工性を、ＪＩＳ Ｈ３１００で規定されるＷ曲げ試験で評価した。具体的には、曲げ軸を圧延方向に平行な方向に規定して、曲げ試験にて試料表面に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒ（ｍｍ）を測定した。そして、板厚ｔ（ｍｍ）に対するＲの比率（Ｒ／ｔ）で評価した。Ｒ／ｔの値が小さいほど厳しい曲げ加工に対応でき、０．５以下の値の場合に実質的に良好な曲げ加工性を有すると評価できる。実施例１に係る銅合金のＲ／ｔ値は０．４であり、良好な曲げ加工性を実施例１に係る銅合金が有していることが示された。
【００４５】
以上より、実施例１に係る銅合金は、良好な曲げ加工性を維持しつつ、高い強度と優れた導電性とを有することが示された。
【００４６】
（実施例２〜８）
表１に示す組成を有するインゴットを実施例１に係るインゴットと同様に鋳造した。そして、鋳造して得られたインゴットから、実施例１と同様の工程により実施例２〜８（試料Ｎｏ．２〜８）に係る銅合金を製造した。そして、実施例２〜８に係る銅合金のそれぞれについて、実施例１と同様にして引張強さ、伸び、及び導電率の各特性値を測定した。測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２を参照すると分かるように、実施例１〜８に係る銅合金はすべて、良好な引張強さ、伸び、及び導電率を示した。
【００５０】
（比較例）
比較例１〜５（試料Ｎｏ．９〜１３）に係る銅合金として、表１に示した組成を有するインゴットをそれぞれ鋳造した。そして、実施例と同様に、インゴットに所定の加工、熱処理等を施して比較例１〜５に係る銅合金を製造した。そして、比較例１〜５に係る銅合金のそれぞれについて、実施例と同様にして、引張強さ、伸び、及び導電率の各特性値を測定した。測定結果を表２に示す。
【００５１】
比較例１及び比較例２に係る銅合金は、本実施の形態に係る銅合金のＺｒの含有量の範囲外の量のＺｒを含有する銅合金である。そして、比較例１に係る銅合金は、Ｚｒの含有量が少ないことに起因して引張強さが低く、十分な強度が得られなかった。また、比較例２に係る銅合金においては、Ｚｒの含有量が多いことに起因して、銅合金の導電率が低下した。
【００５２】
比較例３〜５に係る銅合金は、本実施の形態に係る銅合金にＺｒとは別に添加される金属元素の含有量が過剰である銅合金である。表２を参照すると、比較例３〜５に係る銅合金の引張強さは実施例１〜８に係る銅合金と同程度以上であるものの、導電率が低下した。
【００５３】
続いて、実施例１に係る銅合金の製造条件を所定の製造条件に代えて製造した比較例６〜１３（試料Ｎｏ．１４〜２１）に係る銅合金について説明する。具体的に、実施例１に係る銅合金と同一のインゴットを鋳造した。そして、板状部材形成工程及び冷間圧延工程の条件は実施例１に係る銅合金の製造方法と同一にした。一方、第１の熱処理工程、圧延工程、及び第２の熱処理工程の条件を、表３に示す条件に変更して、比較例６〜１３に係る銅合金を製造した。そして、比較例６〜１３に係る銅合金のそれぞれについて、実施例と同様にして、導電率、引張強さ、伸び、ｒ値、及び曲げ加工性を測定した。その結果を表４に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
比較例６及び７に係る銅合金は、第１の熱処理工程の条件を実施例と異なる条件にして製造した。表４を参照すると、第１の熱処理工程における熱処理温度が５５０℃より低いと最終的に製造される銅合金のｒ値が小さくなり、良好な曲げ加工性が得られないことが示された。また、第１の熱処理工程における熱処理温度が６５０℃より高いと、最終的に製造される銅合金の引張強さが十分な強さにならないことが示された。
【００５７】
比較例８〜１０に係る銅合金は、圧延工程の条件を実施例と異なる条件にして製造した。表４を参照すると、圧延工程における総加工度が５０％より低いと最終的に製造される銅合金の引張強さが不十分であることが示された。また、圧延工程における総加工度が７０％を超えると、最終的に製造される銅合金の伸びが低くなると共にｒ値も０．７を下回り、曲げ加工性が低下することが示された。また、１パスあたりの最小加工度が２０％未満の場合、ｒ値が小さくなり、曲げ加工性が低下することが示された。
【００５８】
比較例１１及び１２に係る銅合金は、第２の熱処理工程の条件（具体的には、熱処理温度）を実施例と異なる条件にして製造した。表４を参照すると、第２の熱処理工程の熱処理温度が４００℃未満の場合、最終的に製造される銅合金の伸びが低く、ｒ値も小さくなり、曲げ加工性が低下することが示された。また、第２の熱処理工程の熱処理温度が５００℃を超える場合、最終的に製造される銅合金の引張強さが低下することが示された。
【００５９】
比較例１３に係る銅合金は、第２の熱処理工程の条件を実施例と異なる条件（具体的には、張力）にして製造した。表４を参照すると、第２の熱処理工程の張力が１０ＭＰａより低い場合、最終的に製造される銅合金のｒ値が小さくなり、十分な曲げ加工性が得られないことが示された。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素を含む銅合金を準備する原料準備工程と、
前記金属元素を含む銅合金を溶製してインゴットを鋳造する鋳造工程と、
前記インゴットから板状部材を形成する板状部材形成工程と、
前記板状部材を冷間圧延して第１の板材を形成する冷間圧延工程と、
前記第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する第１の熱処理工程と、
前記加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施して第２の板材を形成する圧延工程と、
前記第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す第２の熱処理工程と
を備える銅合金の製造方法。
【請求項２】
前記第２の熱処理工程は、前記第２の板材に１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の張力を加えつつ加熱処理を施す請求項１に記載の銅合金の製造方法。
【請求項３】
前記原料準備工程は、前記金属元素としてＺｒを用いる請求項２に記載の銅合金の製造方法。
【請求項４】
前記原料準備工程は、前記Ｚｒを０．０５質量％以上０．３質量％以下含む前記銅合金を準備する請求項３に記載の銅合金の製造方法。
【請求項５】
前記第２の熱処理工程は、４００℃以上５００℃以下の温度で０．５分以上５分以下の時間、前記第２の板材に加熱処理を施す請求項４に記載の銅合金の製造方法。
【請求項６】
前記第１の熱処理工程は、５５０℃以上６５０℃以下の温度で１分以上１０分以下の時間、前記第１の板材に加熱処理を施す請求項５に記載の銅合金の製造方法。
【請求項７】
前記圧延工程は、１パスあたりの最小加工度を２０％以上に設定し、総加工度を５０％以上７０％以下に設定して前記加熱処理済み第１板材を冷間圧延する請求項６に記載の銅合金の製造方法。
【請求項８】
前記原料準備工程は、前記金属元素としてＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を更に含む銅合金を準備する請求項７に記載の銅合金の製造方法。
【請求項９】
前記原料準備工程は、前記Ｓｎ、前記Ａｇ、前記Ｍｇ、前記Ｚｎ、及び前記Ｓｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料が、総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下含まれる銅合金を準備する請求項８に記載の銅合金の製造方法。
【請求項１０】
圧延加工を経て製造される銅合金であって、
０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とからなり、
前記圧延加工の圧延方向に平行な方向に伸びを与えた場合のランクフォード値が０．７以上である銅合金。
【請求項１１】
９０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、４８０ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する請求項１０に記載の銅合金。
【請求項１２】
Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料を総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下、更に含有する請求項１０に記載の銅合金。
【請求項１３】
８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、５００ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する請求項１２に記載の銅合金。
【請求項１】
金属元素を含む銅合金を準備する原料準備工程と、
前記金属元素を含む銅合金を溶製してインゴットを鋳造する鋳造工程と、
前記インゴットから板状部材を形成する板状部材形成工程と、
前記板状部材を冷間圧延して第１の板材を形成する冷間圧延工程と、
前記第１の板材に加熱処理を施して加熱処理済み第１板材を形成する第１の熱処理工程と、
前記加熱処理済み第１板材に、１パスあたりの予め定められた加工度で冷間圧延を施して第２の板材を形成する圧延工程と、
前記第２の板材に張力を加えつつ加熱処理を施す第２の熱処理工程と
を備える銅合金の製造方法。
【請求項２】
前記第２の熱処理工程は、前記第２の板材に１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の張力を加えつつ加熱処理を施す請求項１に記載の銅合金の製造方法。
【請求項３】
前記原料準備工程は、前記金属元素としてＺｒを用いる請求項２に記載の銅合金の製造方法。
【請求項４】
前記原料準備工程は、前記Ｚｒを０．０５質量％以上０．３質量％以下含む前記銅合金を準備する請求項３に記載の銅合金の製造方法。
【請求項５】
前記第２の熱処理工程は、４００℃以上５００℃以下の温度で０．５分以上５分以下の時間、前記第２の板材に加熱処理を施す請求項４に記載の銅合金の製造方法。
【請求項６】
前記第１の熱処理工程は、５５０℃以上６５０℃以下の温度で１分以上１０分以下の時間、前記第１の板材に加熱処理を施す請求項５に記載の銅合金の製造方法。
【請求項７】
前記圧延工程は、１パスあたりの最小加工度を２０％以上に設定し、総加工度を５０％以上７０％以下に設定して前記加熱処理済み第１板材を冷間圧延する請求項６に記載の銅合金の製造方法。
【請求項８】
前記原料準備工程は、前記金属元素としてＳｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を更に含む銅合金を準備する請求項７に記載の銅合金の製造方法。
【請求項９】
前記原料準備工程は、前記Ｓｎ、前記Ａｇ、前記Ｍｇ、前記Ｚｎ、及び前記Ｓｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料が、総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下含まれる銅合金を準備する請求項８に記載の銅合金の製造方法。
【請求項１０】
圧延加工を経て製造される銅合金であって、
０．０５質量％以上０．３質量％以下のＺｒと、残部がＣｕ及び不可避的不純物とからなり、
前記圧延加工の圧延方向に平行な方向に伸びを与えた場合のランクフォード値が０．７以上である銅合金。
【請求項１１】
９０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、４８０ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する請求項１０に記載の銅合金。
【請求項１２】
Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種類の材料を総量で０．０３質量％以上０．２質量％以下、更に含有する請求項１０に記載の銅合金。
【請求項１３】
８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、５００ＭＰａ以上の引張強さ、及び８％以上の伸びを有する請求項１２に記載の銅合金。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２４８５９２（Ｐ２０１０−２４８５９２Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０１２９８（Ｐ２００９−１０１２９８）
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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