銅合金板材およびその製造方法
【課題】導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材およびその銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができる銅合金板材の製造方法を提供する。
【解決手段】１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行う。
【解決手段】１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行う。
【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、特に、コネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの電気電子機器の通電部品に適したＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の銅合金板材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの通電部品として電気電子部品に使用される材料には、通電によるジュール熱の発生を抑制するために良好な導電性を有することが要求されるとともに、電気電子機器の組立時や作動時に付与される応力に耐え得る高い強度を有することが要求される。また、これらの通電部品は、一般に、板材の曲げ加工などの成形加工により作製されることから、優れた加工性を有することも要求される。
【０００３】
しかし、一般に銅合金板材の強度と導電性の間や強度と加工性の間にはトレードオフの関係があるので、これらの特性を同時に高めることは容易ではない。
【０００４】
銅合金板材の導電性を高く維持しながら強度を高くするために、析出強化を利用することが知られており、従来からＣｕ−Ｃｒ（−Ｚｒ）系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系などの析出強化型合金の板材が実用化されている。近年、これらの銅合金板材の中で、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金（所謂コルソン合金）の板材が強度と導電率の間のバランスに優れた材料として注目されている。
【０００５】
しかし、析出強化型銅合金の板材は、特性を向上させるために、一般に熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理、冷間圧延、時効処理、仕上げ圧延および低温焼鈍の多くの工程を含み且つ各工程条件の管理が非常に厳しい製造方法によって製造されており、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
また、析出強化型銅合金の板材の製造方法として、必要に応じて（溶体化、焼鈍、時効処理などの）熱処理を多数回行い、さらに熱処理と冷間圧延を繰り返す方法が提案されている。例えば、溶体化処理工程（すなわち、合金を固溶限界温度以上の高温域に加熱維持した後に急冷して過飽和固溶体を作る工程）では、加熱中の温度分布の均一性と急冷が必要であり、大型の専用溶体化処理炉が必要になる。また、溶体化条件の管理が非常に厳しい。溶体化温度が低いと、再結晶が発生しないか、再結晶が部分的に発生するので、均一な再結晶組織を得ることができない。また、Ｃｕマトリックス中へのＮｉとＳｉの固溶量が少なくなり、次工程の時効処理において微細なＮｉ−Ｓｉ系析出物を十分に生成させるのが難しくなる。一方、溶体化温度が高いと、短時間で結晶粒が粗大化し易く、最終製品としての銅合金板材の曲げ加工性が低下する。すなわち、溶体化条件の管理条件の幅が狭く、少しでも逸脱すると特性のバラツキが発生し易い。
【０００７】
また、溶体化処理と冷間圧延と時効処理を含む従来の製造方法によってＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金の板材を製造すると、板材の強度は、時効時間の経過とともに増大し、あるピーク点を過ぎた後に単調に低下する（すなわち、析出物の粗大化の過時効状態になる）。例えば、板材の引張強さを７００ＭＰａ程度に高くしようとすると導電率が３０〜４０％ＩＡＣＳまで低下し、一方、導電率を５０％ＩＡＣＳ以上に高くしようとすると引張強さが６００ＭＰａ以下に低下してしまう。すなわち、析出強化によって、（例えば５０％ＩＡＣＳ以上の）高い導電率を維持しながら、（例えば６５０ＭＰａ以上の）高い強度の銅合金板材を得るのは困難である。
【０００８】
また、時効処理後にさらに冷間圧延と低温焼鈍を行うと、引張強さを向上させることができるが、一般に、加工性（特に、圧延方向を曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げ加工性）が悪くなる。
【０００９】
Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金の板材の製造工程の減少による製造コストの低減を図る手法として、薄い鋳片を冷間圧延した後に時効処理して析出強化型銅合金の板材を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金板材の導電性と強度を同時に改善する手法として、時効処理を複数回行う方法（例えば、特許文献２参照）や、冷間圧延と時効処理を繰り返す方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１７６８０８号公報（段落番号０００８）
【特許文献２】特開平１０−１５２７３７号公報（段落番号０００７−００１０）
【特許文献３】特開平７−４１８８７号公報（段落番号００２４−００３０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１の方法では、銅合金板材の導電率を５０〜６０％ＩＡＣＳにすることができるものの、硬度がＨｖ２００〜１４０程度（推定引張強さ６５０〜４５０ＭＰａ）に止まっている。また、特許文献２および３の方法では、加工性も同時に改善することはできず、また、工程数の増加により製造コストが高くなる。
【００１２】
また、上述したように、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金の板材は、特性を向上させるために、多くの工程を含み且つ各工程条件の管理が非常に厳しい製造方法によって製造されており、製造コストが高くなるという問題がある。また、従来の銅合金板材の製造方法では、工程条件を適正にしても強度と導電性と曲げ加工性を同時に向上させること、例えば、導電率を５０％ＩＡＣＳ以上にし且つ引張強さを６５０ＭＰａ以上にするとともに、ＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）を曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げ（Ｇ．Ｗ．曲げ）およびＬＤ（圧延方向）を曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げ（Ｂ．Ｗ．曲げ）のＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔを２．０以下にすることは困難である。
【００１３】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材およびその銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができる銅合金板材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行うことにより、導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明による銅合金板材の製造方法は、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行うことを特徴とする。
【００１６】
この銅合金板材の製造方法において、時効処理後に導電率が４０％ＩＡＣＳ以上でビッカース硬さがＨｖ１５０以上になるように時効処理を行うのが好ましい。また、銅合金の原料の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含んでもよく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含んでもよい。
【００１７】
また、本発明による銅合金板材は、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有し、方位差５°以上の粒界を結晶粒界として平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶粒組織を有することを特徴とする。
【００１８】
この銅合金板材において、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下であるのが好ましい。また、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であるのが好ましく、６０％ＩＡＣＳ以上であるのがさらに好ましい。また、引張強さが７００ＭＰａ以上であるのが好ましく、７５０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましく、８００ＭＰａ以上であるのがさらに好ましい。また、Ｒ／ｔが１．０以下であるのが好ましく、０．５以下であるのがさらに好ましい。また、銅合金板材の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含んでもよく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金などの種々の析出強化型銅合金を用いて、従来の析出強化型銅合金の板材の製造方法で必要であった溶体化処理を省略して製造工程の簡素化による生産性の向上とコストの低減を図るとともに、銅合金板材の導電性、強度および加工性のいずれも向上させることができる方法について鋭意研究を重ねてきた。その結果、所定の組成のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金（ＮｉとＳｉを添加した時効析出型の銅基合金）の鋳片を熱間加工または均質化処理した後、溶体化処理を行わず、所定の時効処理、冷間加工および低温焼鈍をこの順で行うことにより、導電性、強度および加工性のいずれも向上した銅合金板材、特に、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下という優れた特性を有する銅合金板材を製造することができることがわかった。
【００２１】
一般に、銅合金を冷間加工すると、転位が導入されて加工硬化する。転位は均一な分布ではなく、転位の相互のもつれによって転位セルを形成する。導入された転位の密度が高いほど、転位セルのサイズは小さくなる。冷間加工された銅合金を加熱すると、回復によって転位セルが亜結晶粒に変化しながら、亜結晶粒間の方位差が増大する。銅合金を冷間圧延した後に再結晶焼鈍などによって生じる通常の再結晶のメカニズムでは、亜結晶粒がそれ自体を核として成長して再結晶粒になるので、この再結晶の現象は「不連続再結晶」と呼ばれ、この不連続再結晶の発生により銅合金板材の強度が低下する。銅合金を冷間圧延した後に加熱する温度が比較的低いと、回復によって転位セルが亜結晶粒に変化しながら、亜結晶粒間の方位差が増大し、亜結晶粒はその場で結晶粒になる。この場合、再結晶粒が亜結晶粒の方位差の連続的な増加によって生成するので、このような再結晶の現象は「連続再結晶」と呼ばれ、この再結晶粒は亜結晶粒と同等なサイズを有し、１μｍ以下の微細化が可能となる。このようにして連続再結晶の発生によって微細結晶粒組織が形成される。連続再結晶が発生する場合、銅合金板材の強度の低下が少なく、銅合金板材の方位差が一定の臨界値を超えると、その銅合金板材の延性と曲げ加工性は飛躍的に向上する。本発明者らが鋭意研究した結果、銅合金板材の方位差が５°以上になると、その銅合金板材の延性と曲げ加工性が飛躍的に向上することがわかった。
【００２２】
本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態は、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより鋳片を得る工程（溶解・鋳造工程）と、得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理する工程（熱間圧延または均質化処理工程）と、この熱間圧延または均質化処理工程後に４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行う工程（時効処理工程）と、この時効処理工程後に圧延率９０％以上で冷間圧延を行う工程（冷間圧延工程）と、この冷間圧延工程後に３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行う工程（低温焼鈍工程）とを備えている。
【００２３】
本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態では、まず、熱間加工または均質化処理により、鋳造過程で生じる晶出相を消失させるとともに、再結晶によって鋳造組織を破壊して均一な再結晶粒組織を生成させる。次に、析出温度域で時効処理を行うことにより、析出物の生成により導電率と強度を向上させることができる。さらに、析出物を有する状態で強冷間加工すると、銅合金板材の強度を著しく向上させることができる。この圧延組織状態では、銅合金板材の強度と導電率がともに高くなるが、一般に曲げ加工性が著しく低下する。そこで、本発明者らが鋭意研究したところ、析出物を有する状態で強加工した板材に対して低温で長時間低温焼鈍を行うことにより、銅合金板材の強度の低下が少なく、導電率を向上させることができ、特に曲げ加工性を著しく向上させることができ、その結果、導電性、強度および加工性がともに向上した組織状態を実現することができることがわかった。
【００２４】
以下、本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態の各工程について詳細に説明する。
【００２５】
（合金組成）
銅合金板材の原料としてＮｉおよびＳｉを添加すると、ＮｉとＳｉの化合物を主体とする析出物（Ｎｉ−Ｓｉ系析出物）を形成してＮｉとＳｉの固溶量が減少し、高い導電率を保ちながら強度を向上させる効果を有する。Ｎｉ含有量が１．０質量％未満の場合やＳｉ含有量が０．３質量％未満の場合には、この効果を十分に発揮させるのは困難である。一方、Ｎｉ含有量が４．０質量％を超える場合やＳｉ含有量が１．０質量％を超える場合には、導電率が低下するとともに（析出物が粗大化し易くなるため）熱間加工性が著しく低下し易くなる。そのため、Ｎｉ含有量は、１．０〜４．０質量％であり、１．５〜３．５質量％であるのが好ましく、２．０〜３．０質量％であるのがさらに好ましい。また、Ｓｉ含有量は、０．３〜１．０質量％であり、０．４〜０．８質量％であるのが好ましく、０．５〜０．７質量％であるのがさらに好ましい。また、ＮｉとＳｉの質量比（Ｎｉ／Ｓｉ）は、３．５〜６．０であるのが好ましい。この範囲外になると、Ｎｉ−Ｓｉ系析出物の形成に利用されなかったＮｉまたはＳｉの固溶量が多くなり、導電率が低下する場合がある。
【００２６】
また、銅合金の原料として０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに添加してもよい。Ｍｇは、Ｎｉ−Ｓｉ系析出物の粗大化を防止する作用を有するとともに、銅合金板材の耐応力緩和性を向上させる作用を有する。これらの作用を十分に発揮させるためには、Ｍｇ含有量を０．０１質量％以上にするのが好ましい。しかし、Ｍｇ含有量が０．３質量％を超えると、鋳造性や熱間加工性が著しく低下し、また、コスト的にも不利であるため、Ｍｇを添加する場合には、０．３質量％以下にするのが好ましい。
【００２７】
また、銅合金の原料として、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに添加してもよい。これらの元素は、銅合金板材の強度をさらに高めるとともに、応力緩和を小さくする作用を有する。また、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎは、不可避的不純物として存在するＳやＰｂなどと高融点化合物を形成し易く、熱間加工性を向上させる効果を有する。また、ＳｎとＺｎは、冷間加工性を向上させる効果を有する。これらの元素を添加する場合、その作用を十分に発揮させるためには、その総量が０．０１質量％以上になるように添加するのが好ましい。しかし、その総量が３質量％を超えると、熱間加工性または冷間加工性が低下する場合があり、また、コスト的にも不利であるため、その総量は３質量％以下にするのが好ましく、２質量％以下にするのがさらに好ましく、１質量％以下にするのがさらに好ましく、０．５質量％以下にするのが最も好ましい。
【００２８】
（溶解・鋳造工程）
一般的な銅合金の溶製方法と同様の方法により、銅合金の原料を溶解した後、連続鋳造や半連続鋳造などにより鋳片を製造する。銅合金の原料の溶解は、大気雰囲気中で行ってもよいが、酸化防止の面から不活性ガスでシールするのが好ましい。連続鋳造方式は、縦型でも横型でもよい。
【００２９】
（熱間圧延または均質化処理工程）
縦型連続鋳造方式により鋳片を製造した場合、鋳片の熱間圧延を行う。この熱間圧延は、通常の熱間圧延条件（開始温度１０００〜８５０℃、終了温度６００℃以上）で行えばよいが、最終パス終了後に水冷するのが好ましい。一方、横型連続鋳方式により鋳片を製造した場合、鋳片の熱間圧延を行う必要がないが、代わりに通常の均質化処理（１０００〜８５０℃で１〜２０時間程度の均質化処理）を行うのが好ましい。
【００３０】
（時効処理工程）
時効処理では、一定の量の析出物を生成させることが必要である。その後の冷間圧延中に多量の転位を母相に蓄積させ、さらにその後の低温焼鈍中に連続再結晶を発生させて曲げ加工性の向上を図ることができる。時効処理温度が低過ぎたり、時効処時間が短過ぎると、生成する析出物の量が少なく、連続再結晶の発生が不十分である。一方、時効処理温度が高過ぎたり、時効処理時間が長過ぎると、析出物が粗大化して、不連続再結晶が発生し易く、銅合金板材が軟化する。そのため、時効処理は、好ましくは４５０〜６００℃で１〜２０時間、さらに好ましくは４５０〜６００℃で１〜１０時間行い、特に、時効処理後に導電率が４０％ＩＡＣＳ以上でビッカース硬さがＨｖ１５０以上になるように時効処理の温度と時間を選択するのが好ましい。なお、必要に応じて時効処理後に板材の表面を面削してもよい。
【００３１】
（冷間圧延工程）
続いて、圧延率９０％以上で冷間圧延を行う。この冷間圧延では、板材の強度を向上させるとともに、多量の転位を母相に導入することができる。この圧延率が低過ぎると、導入される転位の密度が不十分であり、その後の低温焼鈍中に発生する連続再結晶が不十分である。そのため、冷間圧延の圧延率は９０％以上であるのが好ましく、９５％以上であるのがさらに好ましい。
【００３２】
（低温焼鈍工程）
最後に、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行う。通常の低温焼鈍は残留応力を除去するために数秒〜数分間の比較的短時間行っているが、低温焼鈍を３００〜４３０℃、好ましくは３３０〜４３０℃の比較的低温域で１〜４８時間、好ましくは２〜２０時間の比較的長時間行うことにより、蓄積させた転位を亜結晶粒界に転換させ、所謂連続再結晶を発生させることによって、銅合金板材の強度の低下を抑制しながら、導電率と曲げ加工性、特に曲げ加工性を向上させることができる。低温焼鈍温度が高過ぎると、粒界や析出粒子のまわりに再結晶の核生成と粒成長、所謂不連続再結晶が発生し易く、銅合金板材が軟化する。一方、低温焼鈍温度が低過ぎると、連続再結晶の発生が不十分であり、あるいは必要な低温焼鈍時間が長くしなければならず、製造コストが高くなる。
【００３３】
上述した銅合金板材の製造方法の実施の形態により、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有し、方位差５°以上の粒界を結晶粒界として平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶粒組織を有し、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは５５％ＩＡＣＳ以上、さらに好ましくは６０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上、好ましくは７００ＭＰａ以上、さらに好ましくは７５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは８００ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下、好ましくは１．５以下、さらに好ましくは１．０以下、最も好ましくは０．５以下である銅合金板材を製造することができる。この銅合金板材の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含んでもよく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含んでもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明による銅合金板材およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００３５】
［実施例１〜１０］
２．４５質量％のＮｉと０．５１質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１）、２．４８質量％のＮｉと０．５０質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例２）、２．７５質量％のＮｉと０．６６質量％のＳｉと０．１２質量％のＭｎと０．０８質量％のＣｒを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例３）、３．０５質量％のＮｉと０．７３質量％のＳｉと０．２５質量％のＳｎと０．８０質量％のＺｎを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例４）、１．３２質量％のＮｉと０．６２質量％のＳｉと１．０６質量％のＣｏと０．０２質量％のＰを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例５）、２．５２質量％のＮｉと０．５４質量％のＳｉと０．００５質量％のＢと０．１６質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例６）、１．８４質量％のＮｉと０．４８質量％のＳｉと０．０８質量％のＴｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例７）、２．８５質量％のＮｉと０．６８質量％のＳｉと０．０６質量％のＺｒを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例８）、３．４６質量％のＮｉと０．７４質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例９）、２．２０質量％のＮｉと０．４４質量％のＳｉと０．１０質量％のＡｌを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１０）をそれぞれ溶製し、縦型の小型連続鋳造機を用いて鋳造して断面寸法１００ｍｍ×２５０ｍｍの鋳片を得た。
【００３６】
それぞれの鋳片を９５０℃に加熱して１時間保持し、９５０℃から６５０℃まで温度を下げながら熱間圧延を行って厚さ１０ｍｍの板材にした後、急冷した。
【００３７】
次いで、それぞれ４５０℃で６時間（実施例１、６）、５００℃で３時間（実施例２）、５５０℃で２時間（実施例３）、４７５℃で４時間（実施例４、８）、５７５℃で４時間（実施例５）、５２５℃で５時間（実施例７）、４５０℃で３時間（実施例９）、５００℃で５時間（実施例１０）時効処理を行った。なお、この時効処理後の板材の導電率をＪＩＳ Ｈ０５０５の導電率測定方法に従って測定したところ、それぞれ４８．８％ＩＡＣＳ（実施例１）、４９．０％ＩＡＣＳ（実施例２）、４３．８％ＩＡＣＳ（実施例３）、４１．２％ＩＡＣＳ（実施例４）、５０．２％ＩＡＣＳ（実施例５）、４８．２％ＩＡＣＳ（実施例６）、４９．０％ＩＡＣＳ（実施例７）、４４．６％ＩＡＣＳ（実施例８）、４０．３％ＩＡＣＳ（実施例９）、４９．２％ＩＡＣＳ（実施例１０）であった。また、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さをＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠して求めたところ、それぞれＨｖ１９０（実施例１）、Ｈｖ１９５（実施例２）、Ｈｖ２０１（実施例３）、Ｈｖ２１２（実施例４）、Ｈｖ１６５（実施例５）、Ｈｖ１７８（実施例６）、Ｈｖ１７５（実施例７）、Ｈｖ１９６（実施例８）、Ｈｖ２２８（実施例９）、Ｈｖ１８１（実施例１０）であった。
【００３８】
次いで、それぞれ圧延率９８．５％で冷間圧延を行って厚さ０．１５ｍｍの板材を得た。この冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さをＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠して求めたところ、それぞれＨｖ２３４（実施例１）、Ｈｖ２４３（実施例２）、Ｈｖ２５６（実施例３）、Ｈｖ２７５（実施例４）、Ｈｖ２３２（実施例５）、Ｈｖ２４２（実施例６）、Ｈｖ２３４（実施例７）、Ｈｖ２５４（実施例８）、Ｈｖ２７６（実施例９）、Ｈｖ２３５（実施例１０）であった。
【００３９】
次いで、それぞれ４００℃で９時間（実施例１）、４２５℃で３時間（実施例２）、４００℃で４時間（実施例３）、３７５℃で９時間（実施例４）、４２５℃で６時間（実施例５）、４００℃で５時間（実施例６、８、１０）、４００℃で８時間（実施例７）、３５０℃で１２時間（実施例９）低温焼鈍を行って、実施例１〜１０の銅合金板材を得た。
【００４０】
次に、これらの実施例で得られた銅合金板材から試料を採取し、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について以下のように調べた。
【００４１】
銅合金板材の平均結晶粒径は、試料の板面（圧延面）を＃１５００耐水ペーパーで研磨した後、表面に研磨ひずみが入らないように振動研磨法により仕上げ研磨し、この仕上げ研磨した面について電界放出型走査電子顕微鏡（日本電子（株）製のＦＥＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ））を使用してＥＢＳＰ（後方散乱電子回折像（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ））を測定し、方位差５°以上の粒界を（結晶粒界として）抽出して結晶粒方位分布マップ（ＯＩＭ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）像）を描き、この結晶粒方位分布マップの全面積を結晶粒の数で割って結晶粒の平均面積を得た後、各々の結晶粒を円とした場合の平均直径として求めた（このような平均結晶粒径の算出は、一般的なＥＢＳＰ測定装置に付属したソフトウエアにより自動的に行うことができる）。その結果、平均結晶粒径は、それぞれ０．７μｍ（実施例１）、０．９μｍ（実施例２）、０．６μｍ（実施例３、５、９）、０．４μｍ（実施例４）、０．８μｍ（実施例６、７、８）、０．５μｍ（実施例１０）であった。
【００４２】
銅合金板材の導電率は、ＪＩＳ Ｈ０５０５の導電率測定方法に従って測定した。その結果、導電率は、それぞれ６１．２％ＩＡＣＳ（実施例１）、５５．８％ＩＡＣＳ（実施例２）、５２．４％ＩＡＣＳ（実施例３）、５１．３％ＩＡＣＳ（実施例４）、６０．６％ＩＡＣＳ（実施例５）、５３．６％ＩＡＣＳ（実施例６）、６０．８％ＩＡＣＳ（実施例７）、５５．１％ＩＡＣＳ（実施例８）、５２．８％ＩＡＣＳ（実施例９）、５５．９％ＩＡＣＳ（実施例１０）であり、いずれも導電率５０％ＩＡＣＳ以上と良好であった。
【００４３】
銅合金板材の引張強さおよび破断伸びの評価として、銅合金板材のＬＤ（圧延方向）の引張試験用の試験片（ＪＩＳ Ｚ２２４１の５号試験片）をそれぞれ採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した引張試験を行い、引張強さおよび破断伸びを求めた。その結果、引張強さは、それぞれ６８８ＭＰａ（実施例１）、７２６ＭＰａ（実施例２）、７６５ＭＰａ（実施例３）、８１６ＭＰａ（実施例４）、７１８ＭＰａ（実施例５）、７３１ＭＰａ（実施例６）、７０８ＭＰａ（実施例７）、７３７ＭＰａ（実施例８）、８２６ＭＰａ（実施例９）、７１６ＭＰａ（実施例１０）であり、いずれも引張強さ６５０ＭＰａ以上の良好な銅合金板材であった。また、破断伸びは、それぞれ９．４％（実施例１）、８．１％（実施例２）、６．８％（実施例３）、５．３％（実施例４）、７．１％（実施例５）、７．８（実施例６）、８．７％（実施例７）、８．０％（実施例８）、７．７％（実施例９）、９．６％（実施例１０）であり、いずれも５％以上と良好であった。
【００４４】
銅合金板材の硬度として、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠して、試料の板面（圧延面）のビッカース硬さを求めた。その結果、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ２１２（実施例１）、Ｈｖ２２５（実施例２）、Ｈｖ２３９（実施例３）、Ｈｖ２５５（実施例４）、Ｈｖ２２１（実施例５）、Ｈｖ２２５（実施例６）、Ｈｖ２１９（実施例７）、Ｈｖ２３１（実施例８）、Ｈｖ２５８（実施例９）、Ｈｖ２２０（実施例１０）であった。
【００４５】
銅合金板材の曲げ加工性を評価するために、銅合金板材から長手方向がＬＤ（圧延方向）の曲げ試験片（幅１０ｍｍ）および長手方向がＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）の曲げ試験片（幅１０ｍｍ）をそれぞれ採取し、これらの試験片について、曲げ試験治具の曲げ半径Ｒ＝０．０として、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠した９０°Ｗ曲げ試験を行った。この曲げ試験後の試験片について、曲げ加工部の表面および断面を光学顕微鏡によって５０倍の倍率で観察して、割れが発生しない最小曲げ半径Ｒを求めた後、この最小曲げ半径Ｒを銅合金板材の板厚ｔ（＝０．１５ｍｍ）で除することによって、長手方向がＬＤの曲げ試験片のＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げと、長手方向がＴＤの曲げ試験片のＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのそれぞれのＲ／ｔの値を求めた。なお、これらのＲ／ｔの値が小さいほど、曲げ加工性が良好である。その結果、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と０．０（実施例１）、０．０と１．０（実施例２）、０．７と１．７（実施例３）、１．０と２．０（実施例４）、０．０と１．０（実施例５）、０．７と１．０（実施例６）、０．０と０．７（実施例７）、０．０と１．０（実施例８）、１．０と２．０（実施例９）、０．０と１．０（実施例１０）であり、いずれもＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値が２．０以下と良好な曲げ加工性を有していた。
【００４６】
［実施例１１〜１５］
２．３４質量％のＮｉと０．４９質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１１）、２．５０質量％のＮｉと０．５０質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１２）、２．８５質量％のＮｉと０．７０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１３）、１．３４質量％のＮｉと０．４１質量％のＳｉと１．１０質量％のＣｏと０．０５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１４）、３．５６質量％のＮｉと０．７８質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１５）をそれぞれ溶製し、横型連続鋳造機を用いて鋳造して断面寸法１４ｍｍ×４５０ｍｍの鋳片を得た後、それぞれの鋳片を９５０℃で６時間均質化処理した。
【００４７】
次いで、それぞれ４７５℃で６時間（実施例１１）、５２５℃で３時間（実施例１２）、５７５℃で２時間（実施例１３）、５００℃で４時間（実施例１４）、６００℃で３時間（実施例１５）時効処理を行った。なお、この時効処理後の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、それぞれ５０．４％ＩＡＣＳ（実施例１１）、４８．４％ＩＡＣＳ（実施例１２）、４９．２％ＩＡＣＳ（実施例１３）、４３．４％ＩＡＣＳ（実施例１４）、４１．６％ＩＡＣＳ（実施例１５）であった。また、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ１５８（実施例１１）、Ｈｖ１９２（実施例１２）、Ｈｖ１８２（実施例１３）、Ｈｖ２１５（実施例１４）、Ｈｖ２２２（実施例１５）であった。
【００４８】
次いで、それぞれ圧延率９９．０％で冷間圧延を行って厚さ０．１５ｍｍの板材を得た。この冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２１８（実施例１１）、Ｈｖ２４８（実施例１２）、Ｈｖ２３２（実施例１３）、Ｈｖ２７８（実施例１４）、Ｈｖ２８６（実施例１５）であった。
【００４９】
次いで、それぞれ４００℃で１２時間（実施例１１）、４００℃で３時間（実施例１２）、４００℃で７時間（実施例１３）、４２５℃で４時間（実施例１４）、４００℃で２時間（実施例１５）低温焼鈍を行って、実施例１１〜１５の銅合金板材を得た。
【００５０】
次に、これらの実施例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。
【００５１】
その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は、それぞれ０．６μｍ（実施例１１、１２）、０．５μｍ（実施例１３）、０．７μｍ（実施例１４）、０．４μｍ（実施例１５）であった。
【００５２】
銅合金板材の導電率は、それぞれ６０．８％ＩＡＣＳ（実施例１１）、５１．６％ＩＡＣＳ（実施例１２）、５６．６％ＩＡＣＳ（実施例１３）、５５．８％ＩＡＣＳ（実施例１４）、５０．４％ＩＡＣＳ（実施例１５）であり、いずれも導電率５０％ＩＡＣＳ以上と良好であった。
【００５３】
銅合金板材の引張強さは、それぞれ６７８ＭＰａ（実施例１１）、７５６ＭＰａ（実施例１２）、７０８ＭＰａ（実施例１３）、８０９ＭＰａ（実施例１４）、８４８ＭＰａ（実施例１５）であり、いずれも引張強さ６５０ＭＰａ以上の良好な銅合金板材であった。
【００５４】
銅合金板材の破断伸びは、それぞれ１０．５％（実施例１１）、６．３％（実施例１２）、８．６％（実施例１３）、７．７％（実施例１４）、５．６％（実施例５）であり、いずれも５％以上と良好であった。
【００５５】
銅合金板材のビッカース硬さは、それぞれＨｖ２０８（実施例１１）、Ｈｖ２３４（実施例１２）、Ｈｖ２２２（実施例１３）、Ｈｖ２５０（実施例１４）、Ｈｖ２６５（実施例５）であった。
【００５６】
銅合金板材の曲げ加工性の評価として、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と０．０（実施例１１）、０．０と１．７（実施例１２）、０．０と０．７（実施例１３）、０．０と１．７（実施例１４）、１．０と２．０（実施例５）であり、いずれもＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値が２．０以下と良好な曲げ加工性を有していた。
【００５７】
［比較例１］
０．９４質量％のＮｉと０．２９質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を溶製し、低温焼鈍を３７５℃で６時間行った以外は、実施例１と同様の方法により、銅合金板材を得た。なお、時効処理後の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、５０．６％ＩＡＣＳであり、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、Ｈｖ１１４であった。また、冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、Ｈｖ１９３であった。
【００５８】
次に、この比較例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は２２μｍ、導電率は６３．２％ＩＡＣＳ、引張強さは５８８ＭＰａ、破断伸びは１２．２％、ビッカース硬さはＨｖ１８２であった。また、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と２．０であった。
【００５９】
この比較例では、ＮｉとＳｉ添加量が少なく、時効処理後に析出物が少ないので、その後の圧延中に、転位の蓄積量が少なく（加工硬化が小さく）、低温焼鈍中に連続再結晶が発生しないため、引張強さが低かった。また、このように強度が低いにもかかわらず、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性は特に向上していなかった。
【００６０】
［比較例２］
４．４２質量％のＮｉと１．０８質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を溶製し、実施例１と同様の方法により熱間処理を行った。この比較例では、ＮｉとＳｉ添加量が多過ぎるため、熱間圧延中に激しい割れが発生してしまい、その後の作製を中断した。
【００６１】
［比較例３〜７］
それぞれ実施例２と同一の成分の銅合金を溶製し、比較例３では時効処理を行わなかった以外、比較例４では６２５℃で６時間時効処理を行った以外、比較例５では熱間圧延後に厚さ１．４ｍｍまで冷間圧延してから時効処理を行った後に圧延率８９．３％で冷間圧延を行った以外、比較例６では低温焼鈍時間を１分間とした以外、比較例７では低温焼鈍を４５０℃で６時間行った以外は、それぞれ実施例２と同様の方法により、銅合金板材を得た。なお、時効処理後（比較例３では熱間圧延後）の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、それぞれ２８．７％ＩＡＣＳ（比較例３）、５０．８％ＩＡＣＳ（比較例４）、４９．５％ＩＡＣＳ（比較例５）、４９．０％ＩＡＣＳ（比較例６、７）であり、時効処理後（比較例３では熱間圧延後）の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ１４１（比較例３）、Ｈｖ１２４（比較例４）、Ｈｖ２０２（比較例５）、Ｈｖ１９５（比較例６、７）であった。また、冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２１２（比較例３）、Ｈｖ２０２（比較例４）、Ｈｖ２２８（比較例５）、Ｈｖ２４３（比較例６、７）であった。
【００６２】
次に、これらの比較例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は、それぞれ８．４μｍ（比較例３）、６．６μｍ（比較例４）、５．２μｍ（比較例５）、２０μｍ（比較例６）、５．８μｍ（比較例７）であり、導電率は、それぞれ５０．９％ＩＡＣＳ（比較例３）、６２．４％ＩＡＣＳ（比較例４）、５４．４％ＩＡＣＳ（比較例５）、４６．８％ＩＡＣＳ（比較例６）、５７．９％ＩＡＣＳ（比較例７）であった。また、引張強さは、それぞれ６３２ＭＰａ（比較例３）、５９２ＭＰａ（比較例４）、６９２ＭＰａ（比較例５）、７６６ＭＰａ（比較例６）、６０８ＭＰａ（比較例７）であり、破断伸びは、それぞれ８．９％（比較例３）、９．６％（比較例４）、７．６％（比較例５）、２．５％（比較例６）、８．６％（比較例７）であり、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ１９５（比較例３）、Ｈｖ１８４（比較例４）、Ｈｖ２１０（比較例５）、Ｈｖ２４０（比較例６）、Ｈｖ１９０（比較例７）であった。さらに、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と１．７（比較例３）、０．０と１．０（比較例４）、０．０と２．７（比較例５）、１．０と６．０（比較例６）、０．０と１．０（比較例７）であった。
【００６３】
比較例３〜７は、実施例２と同一の成分の銅合金を溶製し、熱間圧延後の工程の条件が不適切であるため、特性が悪くなった例である。比較例３では、熱間圧延後の時効処理を行わなかったため、析出物が少なくなり（熱間圧延後の導電率２８．７％ＩＡＣＳ、硬さＨｖ１４１）、そのため、冷間圧延中に転位の蓄積量が少なく、実施例２と比べて冷間圧延後のビッカース硬さが低く、低温焼鈍中に連続再結晶を十分に発生させることができず、実施例２と比べて、引張強さが低下したにもかかわらず、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が良好でなかった。比較例４では、時効処理温度が高過ぎて、析出物が粗大化してしまい、その後の冷間圧延中に転位の蓄積量が少なく、引張強さが低くなった。比較例５では、熱間圧延後に板厚１．４ｍｍまで冷間圧延してから時効処理を行い、その後の冷間圧延の圧延率が８９．３％となり、転位の蓄積量が少なく、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が良好でなかった。比較例６では、通常行われている低温焼鈍と同様に短時間の低温焼鈍を行ったため、ほとんど連続再結晶を発生させることができず、引張強さが高いものの、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が著しく低下した。比較例７では、低温焼鈍の温度が高く且つ時間も長かったため、不連続再結晶が発生してしまい、引張強さが低下した。
【００６４】
［比較例８〜１２］
それぞれ実施例２と同一の成分の銅合金を溶製し、実施例１〜１０と同様の方法により鋳片を得た後、それぞれの鋳片を９５０℃に加熱して１時間保持し、９５０℃から６５０℃まで温度を下げながら熱間圧延を行って厚さ１０ｍｍの板材にした後、急冷し、その後、通常の製造方法により、すなわち、熱間圧延後にさらに厚さ０．２ｍｍまで冷間圧延し、７５０℃で１分間溶体化を行って水冷した後、時効処理、冷間圧延および低温焼鈍を行って、銅合金板材を製造した。時効処理はそれぞれ４５０℃で３時間（比較例８）、４５０℃で６時間（比較例９）、４５０℃で２０時間（比較例１０〜１２）行い、冷間処理はそれぞれ圧延率２５．０％（比較例８〜１０）、圧延率４０．０％（比較例１１、１２）で行い、低温焼鈍はそれぞれ４２５℃で１分間（比較例８〜１１）、４２５℃で３時間（比較例１２）行った。
【００６５】
なお、時効処理後の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、それぞれ４２．６％ＩＡＣＳ（比較例８）、４４．７％ＩＡＣＳ（比較例９）、５０．６％ＩＡＣＳ（比較例１０〜１２）であり、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２０８（比較例８）、Ｈｖ２２０（比較例９）、Ｈｖ１８２（比較例１０〜１２）であった。また、冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２２０（比較例８）、Ｈｖ２３８（比較例９）、Ｈｖ２０６（比較例１０）、Ｈｖ２３７（比較例１１、１２）であった。
【００６６】
次に、これらの比較例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は、いずれも８．５μｍであり、導電率は、それぞれ４１．９％ＩＡＣＳ（比較例８）、４３．８％ＩＡＣＳ（比較例９）、４９．８％ＩＡＣＳ（比較例１０）、４９．２％ＩＡＣＳ（比較例１１）、５１．４％ＩＡＣＳ（比較例１２）であった。また、引張強さは、それぞれ７２０ＭＰａ（比較例８）、７５４ＭＰａ（比較例９）、６７４ＭＰａ（比較例１０）、７４６ＭＰａ（比較例１１）、６９０ＭＰａ（比較例１２）であり、破断伸びは、それぞれ８．４％（比較例８）、６．６％（比較例９）、５．４％（比較例１０）、３．６％（比較例１１）、７．２％（比較例１２）であり、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ２２２（比較例８）、Ｈｖ２４０（比較例９）、Ｈｖ２０８（比較例１０）、Ｈｖ２３９（比較例１１）、Ｈｖ２１５（比較例１２）であった。さらに、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ１．７と１．０（比較例８）、１．７と２．０（比較例９）、１．０と２．５（比較例１０）、２．０と６．０（比較例１１）、１．７と４．０（比較例１２）であった。
【００６７】
比較例８、９では、比較的短時間の時効処理を行っており、引張強さと曲げ加工性が良好であったが、導電率が低かった。比較例１０では、導電率を向上させるために、比較例８、９より時効処理時間を長くしたが、引張強さとＢａｄＷａｙ曲げ加工性が低下した。比較例１１では、比較例１０の導電率を維持して引張強さを高くするために、時効処理後の冷間圧延の圧延率を高くしており、引張強さ強度が向上したが、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が著しく低下した。比較例１２では、実施例２と同様に４２５℃で３時間の低温焼鈍を行ったが、低温焼鈍前の冷間圧延率が４０％と低かったため、連続再結晶を発生させることができなかったので、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性を回復させることができなかった。
【００６８】
これらの実施例１〜１５および比較例１〜１２の銅合金板材に使用した銅合金の組成を表１に示し、製造条件および製造中の板材の導電率とビッカース硬さを表２に示し、製造した銅合金板材の特性を表３に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
［比較例１３〜１６］
比較例１３〜１６として、それぞれ実施例２とほぼ同じ成分を有する板厚０．１５ｍｍの市販の銅合金の工程材Ｃ７０２５−ＴＭ０２、Ｃ７０２５−ＴＭ０３、Ｃ７０２５−ＴＭ０４、Ｃ７０２５−ＴＲ０２を用意し、成分分析と特性評価を行った。なお、ＴＭ工程材は、一般に、熱間圧延後に、冷間圧延、溶体化処理および時効処理を行って製造した板材であり、曲げ加工性が比較的良く、曲げ加工性に対する要求が比較的高いコネクタなどの電気電子機器の通電部品用の板材として使用されている。一方、ＴＲ工程材は、一般に、熱間圧延後に、溶体化処理を行わず、冷間圧延と時効処理を繰返して製造した板材であり、導電率は比較的高いが、曲げ加工性が比較的悪く、曲げ加工性を対する要求が比較的低いリードフレームなどの電気電子機器の通電部品用の板材として使用されている。
【００７３】
その結果、これらの板材は、それぞれ２．５２質量％のＮｉと０．５２質量％のＳｉと０．１６質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１３）、２．４９質量％のＮｉと０．５０質量％のＳｉと０．１４質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１４）、２．４８質量％のＮｉと０．４９質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１５）、２．５３質量％のＮｉと０．５３質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１６）の板材であった。また、板材の平均結晶粒径は、それぞれ８．４μｍ（比較例１３）、８．６μｍ（比較例１４）、９．０μｍ（比較例１５）、６．２μｍ（比較例１６）であり、導電率は、それぞれ４５．２％ＩＡＣＳ（比較例１３）、４３．８％ＩＡＣＳ（比較例１４）、４２．２％ＩＡＣＳ（比較例１５）、５１．３％ＩＡＣＳ（比較例１６）であった。また、引張強さは、それぞれ７２４ＭＰａ（比較例１３）、７４２ＭＰａ（比較例１４）、８１５ＭＰａ（比較例１５）、６５５ＭＰａ（比較例１６）であり、破断伸びは、それぞれ９．４％（比較例１３）、８．６％（比較例１４）、２．８％（比較例１５）、４．３％（比較例１６）であり、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ２１８（比較例１３）、Ｈｖ２３２（比較例１４）、Ｈｖ２４９（比較例１５）、Ｈｖ２０３（比較例１６）であった。さらに、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ１．５と１．０（比較例１３）、１．５と１．５（比較例１４）、２．０と６．０（比較例１５）、１．５と４．０（比較例１６）であった。
【００７４】
このように、比較例１３〜１５の市販のＣ７０２５−ＴＭ工程材は、引張強さ７００ＭＰａ以上を維持するために、導電率が４５％ＩＡＣＳ程度に止まっている。一方、比較例１６の市販のＣ７０２５−ＴＲ工程材は、導電率が５０％ＩＡＣＳを超えているが、引張強さが低くなり、曲げ加工性が著しく悪くなっている。
【００７５】
これらの比較例１３〜１６の板材の組成を表４に示し、特性評価結果を表５に示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【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、特に、コネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの電気電子機器の通電部品に適したＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の銅合金板材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの通電部品として電気電子部品に使用される材料には、通電によるジュール熱の発生を抑制するために良好な導電性を有することが要求されるとともに、電気電子機器の組立時や作動時に付与される応力に耐え得る高い強度を有することが要求される。また、これらの通電部品は、一般に、板材の曲げ加工などの成形加工により作製されることから、優れた加工性を有することも要求される。
【０００３】
しかし、一般に銅合金板材の強度と導電性の間や強度と加工性の間にはトレードオフの関係があるので、これらの特性を同時に高めることは容易ではない。
【０００４】
銅合金板材の導電性を高く維持しながら強度を高くするために、析出強化を利用することが知られており、従来からＣｕ−Ｃｒ（−Ｚｒ）系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系などの析出強化型合金の板材が実用化されている。近年、これらの銅合金板材の中で、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金（所謂コルソン合金）の板材が強度と導電率の間のバランスに優れた材料として注目されている。
【０００５】
しかし、析出強化型銅合金の板材は、特性を向上させるために、一般に熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理、冷間圧延、時効処理、仕上げ圧延および低温焼鈍の多くの工程を含み且つ各工程条件の管理が非常に厳しい製造方法によって製造されており、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
また、析出強化型銅合金の板材の製造方法として、必要に応じて（溶体化、焼鈍、時効処理などの）熱処理を多数回行い、さらに熱処理と冷間圧延を繰り返す方法が提案されている。例えば、溶体化処理工程（すなわち、合金を固溶限界温度以上の高温域に加熱維持した後に急冷して過飽和固溶体を作る工程）では、加熱中の温度分布の均一性と急冷が必要であり、大型の専用溶体化処理炉が必要になる。また、溶体化条件の管理が非常に厳しい。溶体化温度が低いと、再結晶が発生しないか、再結晶が部分的に発生するので、均一な再結晶組織を得ることができない。また、Ｃｕマトリックス中へのＮｉとＳｉの固溶量が少なくなり、次工程の時効処理において微細なＮｉ−Ｓｉ系析出物を十分に生成させるのが難しくなる。一方、溶体化温度が高いと、短時間で結晶粒が粗大化し易く、最終製品としての銅合金板材の曲げ加工性が低下する。すなわち、溶体化条件の管理条件の幅が狭く、少しでも逸脱すると特性のバラツキが発生し易い。
【０００７】
また、溶体化処理と冷間圧延と時効処理を含む従来の製造方法によってＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金の板材を製造すると、板材の強度は、時効時間の経過とともに増大し、あるピーク点を過ぎた後に単調に低下する（すなわち、析出物の粗大化の過時効状態になる）。例えば、板材の引張強さを７００ＭＰａ程度に高くしようとすると導電率が３０〜４０％ＩＡＣＳまで低下し、一方、導電率を５０％ＩＡＣＳ以上に高くしようとすると引張強さが６００ＭＰａ以下に低下してしまう。すなわち、析出強化によって、（例えば５０％ＩＡＣＳ以上の）高い導電率を維持しながら、（例えば６５０ＭＰａ以上の）高い強度の銅合金板材を得るのは困難である。
【０００８】
また、時効処理後にさらに冷間圧延と低温焼鈍を行うと、引張強さを向上させることができるが、一般に、加工性（特に、圧延方向を曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げ加工性）が悪くなる。
【０００９】
Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金の板材の製造工程の減少による製造コストの低減を図る手法として、薄い鋳片を冷間圧延した後に時効処理して析出強化型銅合金の板材を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金板材の導電性と強度を同時に改善する手法として、時効処理を複数回行う方法（例えば、特許文献２参照）や、冷間圧延と時効処理を繰り返す方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１７６８０８号公報（段落番号０００８）
【特許文献２】特開平１０−１５２７３７号公報（段落番号０００７−００１０）
【特許文献３】特開平７−４１８８７号公報（段落番号００２４−００３０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１の方法では、銅合金板材の導電率を５０〜６０％ＩＡＣＳにすることができるものの、硬度がＨｖ２００〜１４０程度（推定引張強さ６５０〜４５０ＭＰａ）に止まっている。また、特許文献２および３の方法では、加工性も同時に改善することはできず、また、工程数の増加により製造コストが高くなる。
【００１２】
また、上述したように、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金の板材は、特性を向上させるために、多くの工程を含み且つ各工程条件の管理が非常に厳しい製造方法によって製造されており、製造コストが高くなるという問題がある。また、従来の銅合金板材の製造方法では、工程条件を適正にしても強度と導電性と曲げ加工性を同時に向上させること、例えば、導電率を５０％ＩＡＣＳ以上にし且つ引張強さを６５０ＭＰａ以上にするとともに、ＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）を曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げ（Ｇ．Ｗ．曲げ）およびＬＤ（圧延方向）を曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げ（Ｂ．Ｗ．曲げ）のＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔを２．０以下にすることは困難である。
【００１３】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材およびその銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができる銅合金板材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行うことにより、導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明による銅合金板材の製造方法は、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行うことを特徴とする。
【００１６】
この銅合金板材の製造方法において、時効処理後に導電率が４０％ＩＡＣＳ以上でビッカース硬さがＨｖ１５０以上になるように時効処理を行うのが好ましい。また、銅合金の原料の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含んでもよく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含んでもよい。
【００１７】
また、本発明による銅合金板材は、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有し、方位差５°以上の粒界を結晶粒界として平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶粒組織を有することを特徴とする。
【００１８】
この銅合金板材において、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下であるのが好ましい。また、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であるのが好ましく、６０％ＩＡＣＳ以上であるのがさらに好ましい。また、引張強さが７００ＭＰａ以上であるのが好ましく、７５０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましく、８００ＭＰａ以上であるのがさらに好ましい。また、Ｒ／ｔが１．０以下であるのが好ましく、０．５以下であるのがさらに好ましい。また、銅合金板材の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含んでもよく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、導電性と強度と曲げ加工性が良好な銅合金板材を簡素な工程で安価に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金などの種々の析出強化型銅合金を用いて、従来の析出強化型銅合金の板材の製造方法で必要であった溶体化処理を省略して製造工程の簡素化による生産性の向上とコストの低減を図るとともに、銅合金板材の導電性、強度および加工性のいずれも向上させることができる方法について鋭意研究を重ねてきた。その結果、所定の組成のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金（ＮｉとＳｉを添加した時効析出型の銅基合金）の鋳片を熱間加工または均質化処理した後、溶体化処理を行わず、所定の時効処理、冷間加工および低温焼鈍をこの順で行うことにより、導電性、強度および加工性のいずれも向上した銅合金板材、特に、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下という優れた特性を有する銅合金板材を製造することができることがわかった。
【００２１】
一般に、銅合金を冷間加工すると、転位が導入されて加工硬化する。転位は均一な分布ではなく、転位の相互のもつれによって転位セルを形成する。導入された転位の密度が高いほど、転位セルのサイズは小さくなる。冷間加工された銅合金を加熱すると、回復によって転位セルが亜結晶粒に変化しながら、亜結晶粒間の方位差が増大する。銅合金を冷間圧延した後に再結晶焼鈍などによって生じる通常の再結晶のメカニズムでは、亜結晶粒がそれ自体を核として成長して再結晶粒になるので、この再結晶の現象は「不連続再結晶」と呼ばれ、この不連続再結晶の発生により銅合金板材の強度が低下する。銅合金を冷間圧延した後に加熱する温度が比較的低いと、回復によって転位セルが亜結晶粒に変化しながら、亜結晶粒間の方位差が増大し、亜結晶粒はその場で結晶粒になる。この場合、再結晶粒が亜結晶粒の方位差の連続的な増加によって生成するので、このような再結晶の現象は「連続再結晶」と呼ばれ、この再結晶粒は亜結晶粒と同等なサイズを有し、１μｍ以下の微細化が可能となる。このようにして連続再結晶の発生によって微細結晶粒組織が形成される。連続再結晶が発生する場合、銅合金板材の強度の低下が少なく、銅合金板材の方位差が一定の臨界値を超えると、その銅合金板材の延性と曲げ加工性は飛躍的に向上する。本発明者らが鋭意研究した結果、銅合金板材の方位差が５°以上になると、その銅合金板材の延性と曲げ加工性が飛躍的に向上することがわかった。
【００２２】
本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態は、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより鋳片を得る工程（溶解・鋳造工程）と、得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理する工程（熱間圧延または均質化処理工程）と、この熱間圧延または均質化処理工程後に４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行う工程（時効処理工程）と、この時効処理工程後に圧延率９０％以上で冷間圧延を行う工程（冷間圧延工程）と、この冷間圧延工程後に３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行う工程（低温焼鈍工程）とを備えている。
【００２３】
本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態では、まず、熱間加工または均質化処理により、鋳造過程で生じる晶出相を消失させるとともに、再結晶によって鋳造組織を破壊して均一な再結晶粒組織を生成させる。次に、析出温度域で時効処理を行うことにより、析出物の生成により導電率と強度を向上させることができる。さらに、析出物を有する状態で強冷間加工すると、銅合金板材の強度を著しく向上させることができる。この圧延組織状態では、銅合金板材の強度と導電率がともに高くなるが、一般に曲げ加工性が著しく低下する。そこで、本発明者らが鋭意研究したところ、析出物を有する状態で強加工した板材に対して低温で長時間低温焼鈍を行うことにより、銅合金板材の強度の低下が少なく、導電率を向上させることができ、特に曲げ加工性を著しく向上させることができ、その結果、導電性、強度および加工性がともに向上した組織状態を実現することができることがわかった。
【００２４】
以下、本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態の各工程について詳細に説明する。
【００２５】
（合金組成）
銅合金板材の原料としてＮｉおよびＳｉを添加すると、ＮｉとＳｉの化合物を主体とする析出物（Ｎｉ−Ｓｉ系析出物）を形成してＮｉとＳｉの固溶量が減少し、高い導電率を保ちながら強度を向上させる効果を有する。Ｎｉ含有量が１．０質量％未満の場合やＳｉ含有量が０．３質量％未満の場合には、この効果を十分に発揮させるのは困難である。一方、Ｎｉ含有量が４．０質量％を超える場合やＳｉ含有量が１．０質量％を超える場合には、導電率が低下するとともに（析出物が粗大化し易くなるため）熱間加工性が著しく低下し易くなる。そのため、Ｎｉ含有量は、１．０〜４．０質量％であり、１．５〜３．５質量％であるのが好ましく、２．０〜３．０質量％であるのがさらに好ましい。また、Ｓｉ含有量は、０．３〜１．０質量％であり、０．４〜０．８質量％であるのが好ましく、０．５〜０．７質量％であるのがさらに好ましい。また、ＮｉとＳｉの質量比（Ｎｉ／Ｓｉ）は、３．５〜６．０であるのが好ましい。この範囲外になると、Ｎｉ−Ｓｉ系析出物の形成に利用されなかったＮｉまたはＳｉの固溶量が多くなり、導電率が低下する場合がある。
【００２６】
また、銅合金の原料として０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに添加してもよい。Ｍｇは、Ｎｉ−Ｓｉ系析出物の粗大化を防止する作用を有するとともに、銅合金板材の耐応力緩和性を向上させる作用を有する。これらの作用を十分に発揮させるためには、Ｍｇ含有量を０．０１質量％以上にするのが好ましい。しかし、Ｍｇ含有量が０．３質量％を超えると、鋳造性や熱間加工性が著しく低下し、また、コスト的にも不利であるため、Ｍｇを添加する場合には、０．３質量％以下にするのが好ましい。
【００２７】
また、銅合金の原料として、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに添加してもよい。これらの元素は、銅合金板材の強度をさらに高めるとともに、応力緩和を小さくする作用を有する。また、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎは、不可避的不純物として存在するＳやＰｂなどと高融点化合物を形成し易く、熱間加工性を向上させる効果を有する。また、ＳｎとＺｎは、冷間加工性を向上させる効果を有する。これらの元素を添加する場合、その作用を十分に発揮させるためには、その総量が０．０１質量％以上になるように添加するのが好ましい。しかし、その総量が３質量％を超えると、熱間加工性または冷間加工性が低下する場合があり、また、コスト的にも不利であるため、その総量は３質量％以下にするのが好ましく、２質量％以下にするのがさらに好ましく、１質量％以下にするのがさらに好ましく、０．５質量％以下にするのが最も好ましい。
【００２８】
（溶解・鋳造工程）
一般的な銅合金の溶製方法と同様の方法により、銅合金の原料を溶解した後、連続鋳造や半連続鋳造などにより鋳片を製造する。銅合金の原料の溶解は、大気雰囲気中で行ってもよいが、酸化防止の面から不活性ガスでシールするのが好ましい。連続鋳造方式は、縦型でも横型でもよい。
【００２９】
（熱間圧延または均質化処理工程）
縦型連続鋳造方式により鋳片を製造した場合、鋳片の熱間圧延を行う。この熱間圧延は、通常の熱間圧延条件（開始温度１０００〜８５０℃、終了温度６００℃以上）で行えばよいが、最終パス終了後に水冷するのが好ましい。一方、横型連続鋳方式により鋳片を製造した場合、鋳片の熱間圧延を行う必要がないが、代わりに通常の均質化処理（１０００〜８５０℃で１〜２０時間程度の均質化処理）を行うのが好ましい。
【００３０】
（時効処理工程）
時効処理では、一定の量の析出物を生成させることが必要である。その後の冷間圧延中に多量の転位を母相に蓄積させ、さらにその後の低温焼鈍中に連続再結晶を発生させて曲げ加工性の向上を図ることができる。時効処理温度が低過ぎたり、時効処時間が短過ぎると、生成する析出物の量が少なく、連続再結晶の発生が不十分である。一方、時効処理温度が高過ぎたり、時効処理時間が長過ぎると、析出物が粗大化して、不連続再結晶が発生し易く、銅合金板材が軟化する。そのため、時効処理は、好ましくは４５０〜６００℃で１〜２０時間、さらに好ましくは４５０〜６００℃で１〜１０時間行い、特に、時効処理後に導電率が４０％ＩＡＣＳ以上でビッカース硬さがＨｖ１５０以上になるように時効処理の温度と時間を選択するのが好ましい。なお、必要に応じて時効処理後に板材の表面を面削してもよい。
【００３１】
（冷間圧延工程）
続いて、圧延率９０％以上で冷間圧延を行う。この冷間圧延では、板材の強度を向上させるとともに、多量の転位を母相に導入することができる。この圧延率が低過ぎると、導入される転位の密度が不十分であり、その後の低温焼鈍中に発生する連続再結晶が不十分である。そのため、冷間圧延の圧延率は９０％以上であるのが好ましく、９５％以上であるのがさらに好ましい。
【００３２】
（低温焼鈍工程）
最後に、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行う。通常の低温焼鈍は残留応力を除去するために数秒〜数分間の比較的短時間行っているが、低温焼鈍を３００〜４３０℃、好ましくは３３０〜４３０℃の比較的低温域で１〜４８時間、好ましくは２〜２０時間の比較的長時間行うことにより、蓄積させた転位を亜結晶粒界に転換させ、所謂連続再結晶を発生させることによって、銅合金板材の強度の低下を抑制しながら、導電率と曲げ加工性、特に曲げ加工性を向上させることができる。低温焼鈍温度が高過ぎると、粒界や析出粒子のまわりに再結晶の核生成と粒成長、所謂不連続再結晶が発生し易く、銅合金板材が軟化する。一方、低温焼鈍温度が低過ぎると、連続再結晶の発生が不十分であり、あるいは必要な低温焼鈍時間が長くしなければならず、製造コストが高くなる。
【００３３】
上述した銅合金板材の製造方法の実施の形態により、１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有し、方位差５°以上の粒界を結晶粒界として平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶粒組織を有し、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは５５％ＩＡＣＳ以上、さらに好ましくは６０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上、好ましくは７００ＭＰａ以上、さらに好ましくは７５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは８００ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下、好ましくは１．５以下、さらに好ましくは１．０以下、最も好ましくは０．５以下である銅合金板材を製造することができる。この銅合金板材の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含んでもよく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含んでもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明による銅合金板材およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００３５】
［実施例１〜１０］
２．４５質量％のＮｉと０．５１質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１）、２．４８質量％のＮｉと０．５０質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例２）、２．７５質量％のＮｉと０．６６質量％のＳｉと０．１２質量％のＭｎと０．０８質量％のＣｒを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例３）、３．０５質量％のＮｉと０．７３質量％のＳｉと０．２５質量％のＳｎと０．８０質量％のＺｎを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例４）、１．３２質量％のＮｉと０．６２質量％のＳｉと１．０６質量％のＣｏと０．０２質量％のＰを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例５）、２．５２質量％のＮｉと０．５４質量％のＳｉと０．００５質量％のＢと０．１６質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例６）、１．８４質量％のＮｉと０．４８質量％のＳｉと０．０８質量％のＴｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例７）、２．８５質量％のＮｉと０．６８質量％のＳｉと０．０６質量％のＺｒを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例８）、３．４６質量％のＮｉと０．７４質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例９）、２．２０質量％のＮｉと０．４４質量％のＳｉと０．１０質量％のＡｌを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１０）をそれぞれ溶製し、縦型の小型連続鋳造機を用いて鋳造して断面寸法１００ｍｍ×２５０ｍｍの鋳片を得た。
【００３６】
それぞれの鋳片を９５０℃に加熱して１時間保持し、９５０℃から６５０℃まで温度を下げながら熱間圧延を行って厚さ１０ｍｍの板材にした後、急冷した。
【００３７】
次いで、それぞれ４５０℃で６時間（実施例１、６）、５００℃で３時間（実施例２）、５５０℃で２時間（実施例３）、４７５℃で４時間（実施例４、８）、５７５℃で４時間（実施例５）、５２５℃で５時間（実施例７）、４５０℃で３時間（実施例９）、５００℃で５時間（実施例１０）時効処理を行った。なお、この時効処理後の板材の導電率をＪＩＳ Ｈ０５０５の導電率測定方法に従って測定したところ、それぞれ４８．８％ＩＡＣＳ（実施例１）、４９．０％ＩＡＣＳ（実施例２）、４３．８％ＩＡＣＳ（実施例３）、４１．２％ＩＡＣＳ（実施例４）、５０．２％ＩＡＣＳ（実施例５）、４８．２％ＩＡＣＳ（実施例６）、４９．０％ＩＡＣＳ（実施例７）、４４．６％ＩＡＣＳ（実施例８）、４０．３％ＩＡＣＳ（実施例９）、４９．２％ＩＡＣＳ（実施例１０）であった。また、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さをＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠して求めたところ、それぞれＨｖ１９０（実施例１）、Ｈｖ１９５（実施例２）、Ｈｖ２０１（実施例３）、Ｈｖ２１２（実施例４）、Ｈｖ１６５（実施例５）、Ｈｖ１７８（実施例６）、Ｈｖ１７５（実施例７）、Ｈｖ１９６（実施例８）、Ｈｖ２２８（実施例９）、Ｈｖ１８１（実施例１０）であった。
【００３８】
次いで、それぞれ圧延率９８．５％で冷間圧延を行って厚さ０．１５ｍｍの板材を得た。この冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さをＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠して求めたところ、それぞれＨｖ２３４（実施例１）、Ｈｖ２４３（実施例２）、Ｈｖ２５６（実施例３）、Ｈｖ２７５（実施例４）、Ｈｖ２３２（実施例５）、Ｈｖ２４２（実施例６）、Ｈｖ２３４（実施例７）、Ｈｖ２５４（実施例８）、Ｈｖ２７６（実施例９）、Ｈｖ２３５（実施例１０）であった。
【００３９】
次いで、それぞれ４００℃で９時間（実施例１）、４２５℃で３時間（実施例２）、４００℃で４時間（実施例３）、３７５℃で９時間（実施例４）、４２５℃で６時間（実施例５）、４００℃で５時間（実施例６、８、１０）、４００℃で８時間（実施例７）、３５０℃で１２時間（実施例９）低温焼鈍を行って、実施例１〜１０の銅合金板材を得た。
【００４０】
次に、これらの実施例で得られた銅合金板材から試料を採取し、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について以下のように調べた。
【００４１】
銅合金板材の平均結晶粒径は、試料の板面（圧延面）を＃１５００耐水ペーパーで研磨した後、表面に研磨ひずみが入らないように振動研磨法により仕上げ研磨し、この仕上げ研磨した面について電界放出型走査電子顕微鏡（日本電子（株）製のＦＥＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ））を使用してＥＢＳＰ（後方散乱電子回折像（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ））を測定し、方位差５°以上の粒界を（結晶粒界として）抽出して結晶粒方位分布マップ（ＯＩＭ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）像）を描き、この結晶粒方位分布マップの全面積を結晶粒の数で割って結晶粒の平均面積を得た後、各々の結晶粒を円とした場合の平均直径として求めた（このような平均結晶粒径の算出は、一般的なＥＢＳＰ測定装置に付属したソフトウエアにより自動的に行うことができる）。その結果、平均結晶粒径は、それぞれ０．７μｍ（実施例１）、０．９μｍ（実施例２）、０．６μｍ（実施例３、５、９）、０．４μｍ（実施例４）、０．８μｍ（実施例６、７、８）、０．５μｍ（実施例１０）であった。
【００４２】
銅合金板材の導電率は、ＪＩＳ Ｈ０５０５の導電率測定方法に従って測定した。その結果、導電率は、それぞれ６１．２％ＩＡＣＳ（実施例１）、５５．８％ＩＡＣＳ（実施例２）、５２．４％ＩＡＣＳ（実施例３）、５１．３％ＩＡＣＳ（実施例４）、６０．６％ＩＡＣＳ（実施例５）、５３．６％ＩＡＣＳ（実施例６）、６０．８％ＩＡＣＳ（実施例７）、５５．１％ＩＡＣＳ（実施例８）、５２．８％ＩＡＣＳ（実施例９）、５５．９％ＩＡＣＳ（実施例１０）であり、いずれも導電率５０％ＩＡＣＳ以上と良好であった。
【００４３】
銅合金板材の引張強さおよび破断伸びの評価として、銅合金板材のＬＤ（圧延方向）の引張試験用の試験片（ＪＩＳ Ｚ２２４１の５号試験片）をそれぞれ採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した引張試験を行い、引張強さおよび破断伸びを求めた。その結果、引張強さは、それぞれ６８８ＭＰａ（実施例１）、７２６ＭＰａ（実施例２）、７６５ＭＰａ（実施例３）、８１６ＭＰａ（実施例４）、７１８ＭＰａ（実施例５）、７３１ＭＰａ（実施例６）、７０８ＭＰａ（実施例７）、７３７ＭＰａ（実施例８）、８２６ＭＰａ（実施例９）、７１６ＭＰａ（実施例１０）であり、いずれも引張強さ６５０ＭＰａ以上の良好な銅合金板材であった。また、破断伸びは、それぞれ９．４％（実施例１）、８．１％（実施例２）、６．８％（実施例３）、５．３％（実施例４）、７．１％（実施例５）、７．８（実施例６）、８．７％（実施例７）、８．０％（実施例８）、７．７％（実施例９）、９．６％（実施例１０）であり、いずれも５％以上と良好であった。
【００４４】
銅合金板材の硬度として、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠して、試料の板面（圧延面）のビッカース硬さを求めた。その結果、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ２１２（実施例１）、Ｈｖ２２５（実施例２）、Ｈｖ２３９（実施例３）、Ｈｖ２５５（実施例４）、Ｈｖ２２１（実施例５）、Ｈｖ２２５（実施例６）、Ｈｖ２１９（実施例７）、Ｈｖ２３１（実施例８）、Ｈｖ２５８（実施例９）、Ｈｖ２２０（実施例１０）であった。
【００４５】
銅合金板材の曲げ加工性を評価するために、銅合金板材から長手方向がＬＤ（圧延方向）の曲げ試験片（幅１０ｍｍ）および長手方向がＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）の曲げ試験片（幅１０ｍｍ）をそれぞれ採取し、これらの試験片について、曲げ試験治具の曲げ半径Ｒ＝０．０として、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠した９０°Ｗ曲げ試験を行った。この曲げ試験後の試験片について、曲げ加工部の表面および断面を光学顕微鏡によって５０倍の倍率で観察して、割れが発生しない最小曲げ半径Ｒを求めた後、この最小曲げ半径Ｒを銅合金板材の板厚ｔ（＝０．１５ｍｍ）で除することによって、長手方向がＬＤの曲げ試験片のＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げと、長手方向がＴＤの曲げ試験片のＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのそれぞれのＲ／ｔの値を求めた。なお、これらのＲ／ｔの値が小さいほど、曲げ加工性が良好である。その結果、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と０．０（実施例１）、０．０と１．０（実施例２）、０．７と１．７（実施例３）、１．０と２．０（実施例４）、０．０と１．０（実施例５）、０．７と１．０（実施例６）、０．０と０．７（実施例７）、０．０と１．０（実施例８）、１．０と２．０（実施例９）、０．０と１．０（実施例１０）であり、いずれもＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値が２．０以下と良好な曲げ加工性を有していた。
【００４６】
［実施例１１〜１５］
２．３４質量％のＮｉと０．４９質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１１）、２．５０質量％のＮｉと０．５０質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１２）、２．８５質量％のＮｉと０．７０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１３）、１．３４質量％のＮｉと０．４１質量％のＳｉと１．１０質量％のＣｏと０．０５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１４）、３．５６質量％のＮｉと０．７８質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（実施例１５）をそれぞれ溶製し、横型連続鋳造機を用いて鋳造して断面寸法１４ｍｍ×４５０ｍｍの鋳片を得た後、それぞれの鋳片を９５０℃で６時間均質化処理した。
【００４７】
次いで、それぞれ４７５℃で６時間（実施例１１）、５２５℃で３時間（実施例１２）、５７５℃で２時間（実施例１３）、５００℃で４時間（実施例１４）、６００℃で３時間（実施例１５）時効処理を行った。なお、この時効処理後の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、それぞれ５０．４％ＩＡＣＳ（実施例１１）、４８．４％ＩＡＣＳ（実施例１２）、４９．２％ＩＡＣＳ（実施例１３）、４３．４％ＩＡＣＳ（実施例１４）、４１．６％ＩＡＣＳ（実施例１５）であった。また、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ１５８（実施例１１）、Ｈｖ１９２（実施例１２）、Ｈｖ１８２（実施例１３）、Ｈｖ２１５（実施例１４）、Ｈｖ２２２（実施例１５）であった。
【００４８】
次いで、それぞれ圧延率９９．０％で冷間圧延を行って厚さ０．１５ｍｍの板材を得た。この冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２１８（実施例１１）、Ｈｖ２４８（実施例１２）、Ｈｖ２３２（実施例１３）、Ｈｖ２７８（実施例１４）、Ｈｖ２８６（実施例１５）であった。
【００４９】
次いで、それぞれ４００℃で１２時間（実施例１１）、４００℃で３時間（実施例１２）、４００℃で７時間（実施例１３）、４２５℃で４時間（実施例１４）、４００℃で２時間（実施例１５）低温焼鈍を行って、実施例１１〜１５の銅合金板材を得た。
【００５０】
次に、これらの実施例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。
【００５１】
その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は、それぞれ０．６μｍ（実施例１１、１２）、０．５μｍ（実施例１３）、０．７μｍ（実施例１４）、０．４μｍ（実施例１５）であった。
【００５２】
銅合金板材の導電率は、それぞれ６０．８％ＩＡＣＳ（実施例１１）、５１．６％ＩＡＣＳ（実施例１２）、５６．６％ＩＡＣＳ（実施例１３）、５５．８％ＩＡＣＳ（実施例１４）、５０．４％ＩＡＣＳ（実施例１５）であり、いずれも導電率５０％ＩＡＣＳ以上と良好であった。
【００５３】
銅合金板材の引張強さは、それぞれ６７８ＭＰａ（実施例１１）、７５６ＭＰａ（実施例１２）、７０８ＭＰａ（実施例１３）、８０９ＭＰａ（実施例１４）、８４８ＭＰａ（実施例１５）であり、いずれも引張強さ６５０ＭＰａ以上の良好な銅合金板材であった。
【００５４】
銅合金板材の破断伸びは、それぞれ１０．５％（実施例１１）、６．３％（実施例１２）、８．６％（実施例１３）、７．７％（実施例１４）、５．６％（実施例５）であり、いずれも５％以上と良好であった。
【００５５】
銅合金板材のビッカース硬さは、それぞれＨｖ２０８（実施例１１）、Ｈｖ２３４（実施例１２）、Ｈｖ２２２（実施例１３）、Ｈｖ２５０（実施例１４）、Ｈｖ２６５（実施例５）であった。
【００５６】
銅合金板材の曲げ加工性の評価として、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と０．０（実施例１１）、０．０と１．７（実施例１２）、０．０と０．７（実施例１３）、０．０と１．７（実施例１４）、１．０と２．０（実施例５）であり、いずれもＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値が２．０以下と良好な曲げ加工性を有していた。
【００５７】
［比較例１］
０．９４質量％のＮｉと０．２９質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を溶製し、低温焼鈍を３７５℃で６時間行った以外は、実施例１と同様の方法により、銅合金板材を得た。なお、時効処理後の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、５０．６％ＩＡＣＳであり、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、Ｈｖ１１４であった。また、冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、Ｈｖ１９３であった。
【００５８】
次に、この比較例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は２２μｍ、導電率は６３．２％ＩＡＣＳ、引張強さは５８８ＭＰａ、破断伸びは１２．２％、ビッカース硬さはＨｖ１８２であった。また、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と２．０であった。
【００５９】
この比較例では、ＮｉとＳｉ添加量が少なく、時効処理後に析出物が少ないので、その後の圧延中に、転位の蓄積量が少なく（加工硬化が小さく）、低温焼鈍中に連続再結晶が発生しないため、引張強さが低かった。また、このように強度が低いにもかかわらず、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性は特に向上していなかった。
【００６０】
［比較例２］
４．４２質量％のＮｉと１．０８質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を溶製し、実施例１と同様の方法により熱間処理を行った。この比較例では、ＮｉとＳｉ添加量が多過ぎるため、熱間圧延中に激しい割れが発生してしまい、その後の作製を中断した。
【００６１】
［比較例３〜７］
それぞれ実施例２と同一の成分の銅合金を溶製し、比較例３では時効処理を行わなかった以外、比較例４では６２５℃で６時間時効処理を行った以外、比較例５では熱間圧延後に厚さ１．４ｍｍまで冷間圧延してから時効処理を行った後に圧延率８９．３％で冷間圧延を行った以外、比較例６では低温焼鈍時間を１分間とした以外、比較例７では低温焼鈍を４５０℃で６時間行った以外は、それぞれ実施例２と同様の方法により、銅合金板材を得た。なお、時効処理後（比較例３では熱間圧延後）の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、それぞれ２８．７％ＩＡＣＳ（比較例３）、５０．８％ＩＡＣＳ（比較例４）、４９．５％ＩＡＣＳ（比較例５）、４９．０％ＩＡＣＳ（比較例６、７）であり、時効処理後（比較例３では熱間圧延後）の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ１４１（比較例３）、Ｈｖ１２４（比較例４）、Ｈｖ２０２（比較例５）、Ｈｖ１９５（比較例６、７）であった。また、冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２１２（比較例３）、Ｈｖ２０２（比較例４）、Ｈｖ２２８（比較例５）、Ｈｖ２４３（比較例６、７）であった。
【００６２】
次に、これらの比較例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は、それぞれ８．４μｍ（比較例３）、６．６μｍ（比較例４）、５．２μｍ（比較例５）、２０μｍ（比較例６）、５．８μｍ（比較例７）であり、導電率は、それぞれ５０．９％ＩＡＣＳ（比較例３）、６２．４％ＩＡＣＳ（比較例４）、５４．４％ＩＡＣＳ（比較例５）、４６．８％ＩＡＣＳ（比較例６）、５７．９％ＩＡＣＳ（比較例７）であった。また、引張強さは、それぞれ６３２ＭＰａ（比較例３）、５９２ＭＰａ（比較例４）、６９２ＭＰａ（比較例５）、７６６ＭＰａ（比較例６）、６０８ＭＰａ（比較例７）であり、破断伸びは、それぞれ８．９％（比較例３）、９．６％（比較例４）、７．６％（比較例５）、２．５％（比較例６）、８．６％（比較例７）であり、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ１９５（比較例３）、Ｈｖ１８４（比較例４）、Ｈｖ２１０（比較例５）、Ｈｖ２４０（比較例６）、Ｈｖ１９０（比較例７）であった。さらに、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ０．０と１．７（比較例３）、０．０と１．０（比較例４）、０．０と２．７（比較例５）、１．０と６．０（比較例６）、０．０と１．０（比較例７）であった。
【００６３】
比較例３〜７は、実施例２と同一の成分の銅合金を溶製し、熱間圧延後の工程の条件が不適切であるため、特性が悪くなった例である。比較例３では、熱間圧延後の時効処理を行わなかったため、析出物が少なくなり（熱間圧延後の導電率２８．７％ＩＡＣＳ、硬さＨｖ１４１）、そのため、冷間圧延中に転位の蓄積量が少なく、実施例２と比べて冷間圧延後のビッカース硬さが低く、低温焼鈍中に連続再結晶を十分に発生させることができず、実施例２と比べて、引張強さが低下したにもかかわらず、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が良好でなかった。比較例４では、時効処理温度が高過ぎて、析出物が粗大化してしまい、その後の冷間圧延中に転位の蓄積量が少なく、引張強さが低くなった。比較例５では、熱間圧延後に板厚１．４ｍｍまで冷間圧延してから時効処理を行い、その後の冷間圧延の圧延率が８９．３％となり、転位の蓄積量が少なく、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が良好でなかった。比較例６では、通常行われている低温焼鈍と同様に短時間の低温焼鈍を行ったため、ほとんど連続再結晶を発生させることができず、引張強さが高いものの、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が著しく低下した。比較例７では、低温焼鈍の温度が高く且つ時間も長かったため、不連続再結晶が発生してしまい、引張強さが低下した。
【００６４】
［比較例８〜１２］
それぞれ実施例２と同一の成分の銅合金を溶製し、実施例１〜１０と同様の方法により鋳片を得た後、それぞれの鋳片を９５０℃に加熱して１時間保持し、９５０℃から６５０℃まで温度を下げながら熱間圧延を行って厚さ１０ｍｍの板材にした後、急冷し、その後、通常の製造方法により、すなわち、熱間圧延後にさらに厚さ０．２ｍｍまで冷間圧延し、７５０℃で１分間溶体化を行って水冷した後、時効処理、冷間圧延および低温焼鈍を行って、銅合金板材を製造した。時効処理はそれぞれ４５０℃で３時間（比較例８）、４５０℃で６時間（比較例９）、４５０℃で２０時間（比較例１０〜１２）行い、冷間処理はそれぞれ圧延率２５．０％（比較例８〜１０）、圧延率４０．０％（比較例１１、１２）で行い、低温焼鈍はそれぞれ４２５℃で１分間（比較例８〜１１）、４２５℃で３時間（比較例１２）行った。
【００６５】
なお、時効処理後の板材の導電率を実施例１〜１０と同様の方法により測定したところ、それぞれ４２．６％ＩＡＣＳ（比較例８）、４４．７％ＩＡＣＳ（比較例９）、５０．６％ＩＡＣＳ（比較例１０〜１２）であり、時効処理後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２０８（比較例８）、Ｈｖ２２０（比較例９）、Ｈｖ１８２（比較例１０〜１２）であった。また、冷間圧延後の板材の板面（圧延面）のビッカース硬さを実施例１〜１０と同様の方法により求めたところ、それぞれＨｖ２２０（比較例８）、Ｈｖ２３８（比較例９）、Ｈｖ２０６（比較例１０）、Ｈｖ２３７（比較例１１、１２）であった。
【００６６】
次に、これらの比較例で得られた銅合金板材から試料を採取し、実施例１〜１０と同様の方法により、平均結晶粒径、導電率、引張強さ、硬度、破断伸び、曲げ加工性について調べた。その結果、銅合金板材の平均結晶粒径は、いずれも８．５μｍであり、導電率は、それぞれ４１．９％ＩＡＣＳ（比較例８）、４３．８％ＩＡＣＳ（比較例９）、４９．８％ＩＡＣＳ（比較例１０）、４９．２％ＩＡＣＳ（比較例１１）、５１．４％ＩＡＣＳ（比較例１２）であった。また、引張強さは、それぞれ７２０ＭＰａ（比較例８）、７５４ＭＰａ（比較例９）、６７４ＭＰａ（比較例１０）、７４６ＭＰａ（比較例１１）、６９０ＭＰａ（比較例１２）であり、破断伸びは、それぞれ８．４％（比較例８）、６．６％（比較例９）、５．４％（比較例１０）、３．６％（比較例１１）、７．２％（比較例１２）であり、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ２２２（比較例８）、Ｈｖ２４０（比較例９）、Ｈｖ２０８（比較例１０）、Ｈｖ２３９（比較例１１）、Ｈｖ２１５（比較例１２）であった。さらに、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ１．７と１．０（比較例８）、１．７と２．０（比較例９）、１．０と２．５（比較例１０）、２．０と６．０（比較例１１）、１．７と４．０（比較例１２）であった。
【００６７】
比較例８、９では、比較的短時間の時効処理を行っており、引張強さと曲げ加工性が良好であったが、導電率が低かった。比較例１０では、導電率を向上させるために、比較例８、９より時効処理時間を長くしたが、引張強さとＢａｄＷａｙ曲げ加工性が低下した。比較例１１では、比較例１０の導電率を維持して引張強さを高くするために、時効処理後の冷間圧延の圧延率を高くしており、引張強さ強度が向上したが、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性が著しく低下した。比較例１２では、実施例２と同様に４２５℃で３時間の低温焼鈍を行ったが、低温焼鈍前の冷間圧延率が４０％と低かったため、連続再結晶を発生させることができなかったので、ＢａｄＷａｙ曲げ加工性を回復させることができなかった。
【００６８】
これらの実施例１〜１５および比較例１〜１２の銅合金板材に使用した銅合金の組成を表１に示し、製造条件および製造中の板材の導電率とビッカース硬さを表２に示し、製造した銅合金板材の特性を表３に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
［比較例１３〜１６］
比較例１３〜１６として、それぞれ実施例２とほぼ同じ成分を有する板厚０．１５ｍｍの市販の銅合金の工程材Ｃ７０２５−ＴＭ０２、Ｃ７０２５−ＴＭ０３、Ｃ７０２５−ＴＭ０４、Ｃ７０２５−ＴＲ０２を用意し、成分分析と特性評価を行った。なお、ＴＭ工程材は、一般に、熱間圧延後に、冷間圧延、溶体化処理および時効処理を行って製造した板材であり、曲げ加工性が比較的良く、曲げ加工性に対する要求が比較的高いコネクタなどの電気電子機器の通電部品用の板材として使用されている。一方、ＴＲ工程材は、一般に、熱間圧延後に、溶体化処理を行わず、冷間圧延と時効処理を繰返して製造した板材であり、導電率は比較的高いが、曲げ加工性が比較的悪く、曲げ加工性を対する要求が比較的低いリードフレームなどの電気電子機器の通電部品用の板材として使用されている。
【００７３】
その結果、これらの板材は、それぞれ２．５２質量％のＮｉと０．５２質量％のＳｉと０．１６質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１３）、２．４９質量％のＮｉと０．５０質量％のＳｉと０．１４質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１４）、２．４８質量％のＮｉと０．４９質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１５）、２．５３質量％のＮｉと０．５３質量％のＳｉと０．１５質量％のＭｇを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金（比較例１６）の板材であった。また、板材の平均結晶粒径は、それぞれ８．４μｍ（比較例１３）、８．６μｍ（比較例１４）、９．０μｍ（比較例１５）、６．２μｍ（比較例１６）であり、導電率は、それぞれ４５．２％ＩＡＣＳ（比較例１３）、４３．８％ＩＡＣＳ（比較例１４）、４２．２％ＩＡＣＳ（比較例１５）、５１．３％ＩＡＣＳ（比較例１６）であった。また、引張強さは、それぞれ７２４ＭＰａ（比較例１３）、７４２ＭＰａ（比較例１４）、８１５ＭＰａ（比較例１５）、６５５ＭＰａ（比較例１６）であり、破断伸びは、それぞれ９．４％（比較例１３）、８．６％（比較例１４）、２．８％（比較例１５）、４．３％（比較例１６）であり、ビッカース硬さは、それぞれＨｖ２１８（比較例１３）、Ｈｖ２３２（比較例１４）、Ｈｖ２４９（比較例１５）、Ｈｖ２０３（比較例１６）であった。さらに、ＴＤを曲げ軸とするＧｏｏｄＷａｙ曲げとＬＤを曲げ軸とするＢａｄＷａｙ曲げのＲ／ｔの値は、それぞれ１．５と１．０（比較例１３）、１．５と１．５（比較例１４）、２．０と６．０（比較例１５）、１．５と４．０（比較例１６）であった。
【００７４】
このように、比較例１３〜１５の市販のＣ７０２５−ＴＭ工程材は、引張強さ７００ＭＰａ以上を維持するために、導電率が４５％ＩＡＣＳ程度に止まっている。一方、比較例１６の市販のＣ７０２５−ＴＲ工程材は、導電率が５０％ＩＡＣＳを超えているが、引張強さが低くなり、曲げ加工性が著しく悪くなっている。
【００７５】
これらの比較例１３〜１６の板材の組成を表４に示し、特性評価結果を表５に示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行うことを特徴とする、銅合金板材の製造方法。
【請求項２】
前記時効処理後に導電率が４０％ＩＡＣＳ以上でビッカース硬さがＨｖ１５０以上になるように前記時効処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の銅合金板材の製造方法。
【請求項３】
前記銅合金の原料の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載する銅合金板材の製造方法。
【請求項４】
前記銅合金の原料の組成が、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の銅合金板材の製造方法。
【請求項５】
１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有し、方位差５°以上の粒界を結晶粒界として平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶粒組織を有することを特徴とする、銅合金板材。
【請求項６】
導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下であることを特徴とする、請求項５に記載の銅合金板材。
【請求項７】
前記導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の銅合金板材。
【請求項８】
前記導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の銅合金板材。
【請求項９】
前記引張強さが７００ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載の銅合金板材。
【請求項１０】
前記引張強さが７５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項６または７に記載の銅合金板材。
【請求項１１】
前記引張強さが８００ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項６または７に記載の銅合金板材。
【請求項１２】
前記Ｒ／ｔが１．０以下であることを特徴とする、請求項６乃至９に記載の銅合金板材。
【請求項１３】
前記Ｒ／ｔが０．５以下であることを特徴とする、請求項６乃至８に記載の銅合金板材。
【請求項１４】
前記銅合金板材の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含むことを特徴とする、請求項５乃至１３のいずれかに記載する銅合金板材。
【請求項１５】
前記銅合金板材の組成が、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含むことを特徴とする、請求項５乃至１４のいずれかに記載の銅合金板材。
【請求項１】
１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造することにより得られた鋳片を熱間圧延または均質化処理した後、４５０〜６００℃で１〜２０時間時効処理を行い、次いで、圧延率９０％以上で冷間圧延を行った後、３００〜４３０℃で１〜４８時間低温焼鈍を行うことを特徴とする、銅合金板材の製造方法。
【請求項２】
前記時効処理後に導電率が４０％ＩＡＣＳ以上でビッカース硬さがＨｖ１５０以上になるように前記時効処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の銅合金板材の製造方法。
【請求項３】
前記銅合金の原料の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載する銅合金板材の製造方法。
【請求項４】
前記銅合金の原料の組成が、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の銅合金板材の製造方法。
【請求項５】
１．０〜４．０質量％のＮｉと０．３〜１．０質量％のＳｉを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有し、方位差５°以上の粒界を結晶粒界として平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶粒組織を有することを特徴とする、銅合金板材。
【請求項６】
導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強さが６５０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０に準拠して９０°Ｗ曲げ試験を行った後に割れが発生しない最小曲げ半径Ｒと銅合金板材の厚さｔとの比Ｒ／ｔが２．０以下であることを特徴とする、請求項５に記載の銅合金板材。
【請求項７】
前記導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の銅合金板材。
【請求項８】
前記導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の銅合金板材。
【請求項９】
前記引張強さが７００ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載の銅合金板材。
【請求項１０】
前記引張強さが７５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項６または７に記載の銅合金板材。
【請求項１１】
前記引張強さが８００ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項６または７に記載の銅合金板材。
【請求項１２】
前記Ｒ／ｔが１．０以下であることを特徴とする、請求項６乃至９に記載の銅合金板材。
【請求項１３】
前記Ｒ／ｔが０．５以下であることを特徴とする、請求項６乃至８に記載の銅合金板材。
【請求項１４】
前記銅合金板材の組成が、０．０１〜０．３質量％のＭｇをさらに含むことを特徴とする、請求項５乃至１３のいずれかに記載する銅合金板材。
【請求項１５】
前記銅合金板材の組成が、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴｉおよびＭｎからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計３質量％以下の範囲でさらに含むことを特徴とする、請求項５乃至１４のいずれかに記載の銅合金板材。
【公開番号】特開２０１２−４６８１０（Ｐ２０１２−４６８１０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２０１６（Ｐ２０１０−１９２０１６）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５０６３６５１３１）ＤＯＷＡメタルテック株式会社 (109)
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５０６３６５１３１）ＤＯＷＡメタルテック株式会社 (109)
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