説明

電気・電子機器用銅合金及び電気・電子機器用銅合金の製造方法

【課題】高強度、高導電性を有し、曲げ加工性に対する異方性が改善され、かつ、曲げ加工性に優れた、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電気・電子機器用銅合金及び電気・電子機器用銅合金の製造方法を提供する。
【解決手段】Zrを0.005質量%以上0.5質量%以下の範囲で含み、かつ、Crを0.07質量%以上0.4質量%以下の範囲で含み、残部が実質的にCu及び不可避不純物とされており、板表面における{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{331}面からのX線回折強度をI{331}としたとき、{200}面からのX線回折強度の割合をR{200}=I{200}/(I{220}+I{331})とした場合に、R{200}が2以上である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気・電子機器用のリードフレーム、コネクタ、端子材等、例えば、自動車車載用などのコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに適用される電気・電子機器用銅合金に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電子機器や電気機器等の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用される端子、コネクタやリレー等の電子電気部品の小型化及び薄肉化が図られている。このため、電子電気部品を構成する材料として、ばね性、強度、導電率の優れた銅合金が要求されている。
【0003】
そこで、ばね性、強度、導電率の優れた電気・電子機器用銅合金として、例えば特許文献1〜4に示すように、Cr,Zrを添加したCu−Cr−Zr合金が提案されている。
このCu−Cr−Zr合金は、CrおよびZrを主成分とする析出物を分散させることにより、導電率を低下させることなく強度を向上させる、いわゆる析出強化型合金である。また、Cu−Cr−Zr合金は、きわめて優れた耐応力緩和特性を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2001−131656号公報
【特許文献2】特開2001−131659号公報
【特許文献3】特開2001−131661号公報
【特許文献4】特開2001−135764号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献1〜4に記載されたような析出強化型合金を製造する場合には、次の2つの熱処理工程が重要となる。高温(例えば920℃以上)にて、CrおよびZrをCuの母相に固溶させる溶体化処理と、この溶体化処理温度より低い温度で、固溶したCrおよびZrを析出物として析出させる時効析出処理である。これは、高い温度と低い温度とにおけるCrおよびZrのCuに固溶する原子の量の差を使って強化する方法であり、析出型合金の製造方法においては周知の技術である。
【0006】
従来のCu−Cr−Zr系合金では、溶体化処理後、高い加工率の冷間圧延等を加えることにより、加工硬化によって強度向上させ、前述した時効析出処理を実施し、高強度・高導電率の特性を得ていた。
しかしながら、高い加工率の冷間圧延等を加えることによって、圧延方向と板幅方向の機械的特性に差を生じ、端子・コネクタ材料として重要な要求特性である曲げ加工性に対する異方性の問題があった。すなわち、圧延方向に対して平行な方向と直交する方向とで曲げ加工性が大きく異なるため、複雑な形状の端子やコネクタ等を成形することができないといった問題があった。
【0007】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、高強度、高導電性を有し、曲げ加工性に対する異方性が改善され、かつ、曲げ加工性に優れた、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電気・電子機器用銅合金及び電気・電子機器用銅合金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】
【0008】
上記の課題を解決するために、本発明の電気・電子機器用銅合金は、Zrを0.005質量%以上0.5質量%以下の範囲で含み、かつ、Crを0.07質量%以上0.4質量%以下の範囲で含み、残部が実質的にCu及び不可避不純物とされており、材料表面における{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{331}面からのX線回折強度をI{331}としたとき、{200}面からのX線回折強度の割合をR{200}=I{200}/(I{220}+I{331})とした場合に、R{200}が2以上であることを特徴としている。
【0009】
この構成の電気・電子機器用銅合金においては、上述の組成とされていることから、高強度、高導電性の優れた特性を有することになる。
さらに、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}=I{200}/(I{220}+I{331})を2以上としていることから、材料表面において{200}面が多く存在していることになる。このように、材料表面方向に{200}面が向く状態で曲げ加工が行われた場合には、クラックの原因となる局所的な変形帯やせん断帯の発達を抑制する効果がある。すなわち、曲げ加工の応力方向に対して、より多くの原子の滑り系が活動できる方位関係になることによって変形を分散させる効果があり、局所的な変形の発達を抑制することによって、クラックの発生を抑制できるものと考えられる。したがって、異方性が改善され、曲げ加工性が向上することになる。
なお、本発明において前記R{200}の上限値に特に制限はない。また、本発明において、R{200}を規定する材料表面(例えば、板表面)とは一連の製造工程の全てを完了した最終の状態の板等の表面をいう。
【0010】
ここで、前述の電気・電子機器用銅合金において、Si,Mgのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲で含むこととしてもよい。
Si,Mgといった元素を、前述の電気・電子機器用銅合金に添加することにより、銅合金の特性を向上させることが可能となる。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって、その用途に特に適した電気・電子機器用銅合金を提供することが可能となる。
【0011】
また、前述の電気・電子機器用銅合金において、Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上3.0質量%以下の範囲で含むこととしてもよい。
Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coといった元素を、前述の電気・電子機器用銅合金に添加することにより、銅合金の特性を向上させることが可能となる。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって、その用途に特に適した電気・電子機器用銅合金を提供することが可能となる。
【0012】
さらに、前述の電気・電子機器用銅合金において、引張強度が500MPa以上とされていることが好ましい。
この場合、強度が確保されていることから、端子やコネクタの薄肉化、小型化を図ることが可能となる。
【0013】
本発明の電気・電子機器用銅合金の製造方法は、前述の電気・電子機器用銅合金を製出する電気・電子機器用銅合金の製造方法であって、析出熱処理工程と、この析出熱処理工程の後に断面減少率80%以上の冷間圧延を行う工程と、を備えていることを特徴としている。
【0014】
また、本発明の電気・電子機器用銅合金の製造方法は、前述の電気・電子機器用銅合金を製出する電気・電子機器用銅合金の製造方法であって、析出熱処理工程と、この析出熱処理工程の後に断面減少率80%以上の冷間圧延を実施する冷間圧延工程と、この冷間圧延工程の後に導電率向上のための熱処理または歪み取り熱処理を施す工程と、を備えていることを特徴としている。
【0015】
さらに、本発明の電気・電子機器用銅合金の製造方法は、前述の電気・電子機器用銅合金を製出する電気・電子機器用銅合金の製造方法であって、700℃以上1050℃以下の温度範囲で溶体化処理または熱間圧延処理を行った後に500℃以下まで、200℃/min以上の冷却速度で急冷する第一工程と、前記第一工程を経た母材に対して、析出熱処理を実施した後、断面減少率80%以上の冷間圧延を施す第二工程と、導電率向上のための熱処理または歪み取り熱処理を施す第三工程を備えていることを特徴としている。
【0016】
この構成の電気・電子機器用銅合金の製造方法によれば、析出熱処理後に、断面減少率80%以上の冷間圧延を施すことにより、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}=I{200}/(I{220}+I{331})を2以上とすることが可能となる。なお、このような作用効果をさらに確実に奏功せしめるためには、この冷間圧延の断面減少率を90%以上とすることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、高強度、高導電性を有し、曲げ加工性に対する異方性が改善され、かつ、曲げ加工性に優れた、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電気・電子機器用銅合金及び電気・電子機器用銅合金の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態である電気・電子機器用銅合金の製造方法のフロー図である。
【図2】実施例1における冷間圧延の圧延率とR{200}との関係を示すグラフである。
【図3】実施例2における本発明例6のEBSD測定装置による結晶粒界マップを示す図である。
【図4】実施例2における本発明例6のEBSD測定装置による結晶粒界の方位差分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に、本発明の一実施形態である電気・電子機器用銅合金について説明する。
本実施形態である電気・電子機器用銅合金は、Zrを0.005質量%以上0.5質量%以下の範囲で含み、かつ、Crを0.07質量%以上0.4質量%以下の範囲で含み、残部が実質的にCu及び不可避不純物からなる組成を有している。さらに、本実施形態では、Si,Mgのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲で含み、かつ、Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上3.0質量%以下の範囲で含む。
【0020】
また、本実施形態である電気・電子機器用銅合金は、板表面における{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{331}面からのX線回折強度をI{331}としたとき、{200}面からのX線回折強度の割合をR{200}=I{200}/(I{220}+I{331})とした場合に、R{200}が2以上とされている。
以下に、これらの元素の含有量及び結晶方位を前述の範囲に設定した理由について説明する。
【0021】
(Cr)
Crは、Cuの母相中に固溶してばね性を向上させるとともに、母相中に析出し、強度を向上させる作用効果を有する元素である。また、結晶粒を微細化する作用効果を有する。
ここで、Crの含有量が0.07質量%未満では、その作用効果を十分に奏功せしめることができない。一方、Crの含有量が0.4質量%を超えると、溶体化処理後に粗大粒が存在するようになり、結果として最終製品に存在し、めっき性を低下させるおそれがある。
このような理由から、Crの含有量を0.07質量%以上0.4質量%以下に設定している。なお、上述の作用効果をさらに確実に奏功せしめるためには、Crの含有量を0.08質量%以上0.28質量%以下の範囲とすることが好ましい。
【0022】
(Zr)
Zrは、Cuと結合して金属間化合物を形成し、上記の微細Cr粒子とともに母相中に析出し、強度をさらに向上させる作用効果を有する。また、結晶粒を微細化する作用効果を有する。
ここで、Zrの含有量が0.005質量%未満では、その作用効果を十分に奏功せしめることができない。一方、Zrの含有量が0.5質量%を超えると、冷間圧延時に冷延材に耳割れが発生するおそれがある。
このような理由から、Zrの含有量を0.005質量%以上0.5質量%以下に設定している。なお、上述の作用効果をさらに確実に奏功せしめるためには、Zrの含有量を0.01質量%以上0.15質量%以下、さらには0.02質量%以上0.1質量%以下の範囲とすることが好ましい。
【0023】
(SiおよびMg)
SiおよびMgといった元素は、酸素との親和力が強く、脱酸作用を発揮し、また強度および靭性を向上させる作用効果を有している。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって特性を向上させることが可能となる。
ここで、SiおよびMgといった元素の含有量が0.001質量%未満では、その作用効果を十分に奏功せしめることはできない。一方、SiおよびMgといった元素の含有量が0.5質量%を超えると、導電率が大きく低下することになる。
このような理由から、SiおよびMgといった元素を添加する場合、その含有量を0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲内とすることが好ましい。
【0024】
(Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Co)
Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coといった元素は、銅合金の種々の特性を向上させる作用効果を有している。例えば、Alは、冷間圧延時の耳割れの防止及び曲げ加工性の向上といった作用効果を有する。また、Fe,Co,Tiといった元素は、相互に結合してTi−Co/Fe金属間化合物を形成し、母相中に析出して強度を向上させる作用効果を有する。さらに、Ni,P,Sn,Zn,Caといった元素は、プレス打ち抜き加工時における破断起点として有効に作用し、プレス打ち抜き性を大幅に向上させる作用効果を有する。よって、上記の元素を用途にあわせて選択的に含有させることにより、銅合金の特性を向上させることが可能となる。
【0025】
ここで、Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coといった元素の含有量が0.001重量%未満では、その作用効果を十分に奏功せしめることはできない。一方、Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coといった元素の含有量が3.0質量%を超えると、導電率が大きく低下することになる。また、溶体化のために熱処理を行った際に、粗大な化合物が多く残存してしまうおそれがある。
このような理由から、Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coといった元素の含有量を添加する場合、その含有量を0.001質量%以上3.0質量%以下の範囲内とすることが好ましい。
【0026】
なお、不可避不純物としては、Sr,Ba,Sc,Y,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W,Re,Ru,Os,Se,Te,Rh,Ir,Pd,Pt,Au,Cd,Ga,In,Li,Ge,As,Sb,Tl,Pb,Bi,S,O,C,Be,N,H,Hg等が挙げられる。これらの不可避不純物は、総量で0.3質量%以下であることが望ましい。
【0027】
(結晶方位)
本実施形態である電気・電子機器用銅合金においては、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}=I{200}/(I{220}+I{331})を2以上としている。
板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が2以上とされていることから、板表面に{200}面が多く存在していることになる。このように、板表面に{200}面が多く存在した状態で曲げ加工を行った場合、曲げ加工の応力方向に対して、より多くの原子の滑り系が活動できる方位関係になることによって変形を分散させる効果があり、局所的な変形の発達を抑制することによって、クラックの発生を抑制できるものと考えられる。
【0028】
本実施形態である電気・電子機器用銅合金において、加工組織が残存していることが望ましい。加工組織を残存していることによって、完全な再結晶組織とした銅合金よりも高強度とすることができ、さらに析出熱処理工程および断面減少率が80%以上の冷間圧延を行うことにより板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}の比率を高くすることができる結果、曲げ加工性に対する異方性をより改善することができる。ここで、加工組織が残存しているとは、EBSD測定によって、結晶方位差が15°以下の小角粒界およびサブグレインバウンダリーが50%以上存在している場合のことである。
【0029】
次に、このような構成とされた本実施形態である電気・電子機器用銅合金の製造方法について、図1に示すフロー図を参照して説明する。
(溶解・鋳造工程S01)
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、前述の元素を添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を製出する。なお、Cr,Zr等の元素の添加には、Cr,Zr等の元素単体や母合金等を用いることができる。また、これらの元素を含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、本合金のリサイクル材及びスクラップ材を用いてもよい。
ここで、銅溶湯は、純度が99.99質量%以上とされたいわゆる4NCuとすることが好ましい。また、溶解工程では、Cr,Zr等の元素の酸化を抑制するために、真空炉、あるいは、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気とされた雰囲気炉を用いることが好ましい。
そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法又は半連続鋳造法を用いることが好ましい。
【0030】
(加熱工程S02)
次に、得られた鋳塊の均質化及び溶体化のために加熱処理を行う。鋳塊の内部には、凝固の過程において添加元素が偏析で濃縮することにより発生した金属間化合物等が存在することになる。そこで、これらの偏析及び金属間化合物等を消失又は低減させるために、鋳塊を700℃以上1050℃以下にまで加熱し、1分〜48時間保持する加熱処理を行うことで、鋳塊内において、添加元素を均質に拡散させたり、添加元素を母相中に固溶させたりするのである。なお、この加熱工程S02は、非酸化性又は還元性雰囲気中で実施することが好ましい。均質化及び溶体化は、高温であるほど短時間で目的を達成できるが、高温過ぎると偏析部の融解も生じるため、好ましくは800℃〜1030℃である。
【0031】
(急冷工程S03)
そして、加熱工程S02において700℃以上1050℃以下にまで加熱された鋳塊を、500℃以下の温度にまで、200℃/min以上の冷却速度で冷却する。
【0032】
なお、粗加工の効率化と組織の均一化のために、前述の加熱工程S02の後に、または急冷工程S03の後に、熱間加工を実施し、この熱間加工の後に上述の急冷工程S03を実施する構成としてもよい。また、この後に、溶体化を確実に実施するため等の目的で、加熱工程S02、急冷工程03を再度実施してもよい。すなわち、加熱工程02、急冷工程S03を繰り返し実施して、均質化、溶体化を図ってもよい。析出を抑制するには300℃以下まで冷却することが好ましい。
【0033】
(析出熱処理工程S04)
次に、加熱工程S02及び急冷工程S03を経た鋳塊に対して、300℃から600℃で1分〜48時間の条件で、析出のための熱処理を実施する。
【0034】
(冷間圧延工程S05)
その後、酸化膜等を除去するために必要に応じて表面研削を行い、圧延率80%以上の冷間圧延を実施する。
【0035】
(熱処理工程S06)
次に、冷間圧延工程S05によって得られた圧延材に対して、導電率の向上のために、または低温焼鈍硬化を行うために、又は、残留ひずみの除去のために、熱処理を実施する。80%以上の冷間圧延を行うと、それによる転位や欠陥の増加、微細析出物の再固溶などが生じ、そのため、導電率も低下する。また、圧延により不均一な歪みも導入される。これらの対策、すなわち、導電率向上または残留歪み除去のために、この熱処理を行う。条件としては、300℃〜600℃で1分〜48時間の条件が好ましい。
この熱処理条件については、製出される製品に求められる特性に応じて適宜設定することになる。
【0036】
このようにして、本実施形態である電気・電子機器用銅合金が製出されることになる。そして、本実施形態である電気・電子機器用銅合金は、引張強度が500MPa以上とされている。
【0037】
以上のような構成とされた本実施形態である電気・電子機器用銅合金においては、Zrを0.005質量%以上0.5質量%未満の範囲で含み、かつ、Crを0.07質量%以上0.4質量%以下の範囲で含み、必要に応じて、Si,Mgのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲で含み、さらに必要に応じて、Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上3.0質量%以下の範囲で含み、残部が実質的にCu及び不可避不純物とされた組成とされているので、高強度、高導電性を有し、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に特に適している。
【0038】
さらに、本実施形態においては、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}=I{200}/(I{220}+I{331})が2以上とされているので、異方性が改善され曲げ加工性が大幅に向上することになる。すなわち、圧延方向に平行な方向と直交する方向で、曲げ加工性に大きな差がなくなるのである。よって、複雑な形状の端子やコネクタの素材として使用することができる。
【0039】
また、本実施形態である電気・電子機器用銅合金の製造方法によれば、析出熱処理工程S04と、この析出熱処理工程S04の後に、圧延率80%以上の冷間圧延を行う冷間圧延工程S05と、を備えているので、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}=I{200}/(I{220}+I{331})を2以上とすることが可能となる。
【0040】
上述のように、本実施形態によれば、高強度、高導電性を有し、曲げ加工性に対する異方性が改善されて、かつ、曲げ加工性に優れた、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電気・電子機器用銅合金及び電気・電子機器用銅合金の製造方法を提供することができる。
【0041】
以上、本発明の実施形態である電気・電子機器用銅合金について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、電気・電子機器用銅合金の製造方法の一例について説明したが、製造方法は本実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
【実施例1】
【0042】
(試料1)
純度99.99質量%以上の無酸素銅(ASTM B152 C10100)からなる銅原料にCr、Zr、Siの各種元素を配合し、Arガス雰囲気で高周波溶解し、鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の組成は、Cu−0.25質量%Cr−0.1質量%Zr−0.02質量%Siとした。また、鋳塊の大きさは、厚さ約30mm×幅約40mm×長さ約100〜120mmとした。
この鋳塊を980℃で4時間保持した後、熱間圧延を行い、水焼入れを実施し、厚さ15mm×幅約40mmの熱間圧延材を製出し、さらに切断した。
そして、この熱間圧延材に対して450℃で4時間の析出熱処理を行った。その後、切断するとともに表面の酸化スケールを除去し、圧延率を変更して冷間圧延を行った。次に、450℃で4時間の熱処理を行った。この熱処理の後、切断するとともに酸化スケールを除去し、サンプルを作成した。
【0043】
(試料2)
純度99.99質量%以上の無酸素銅(ASTM B152 C10100)からなる銅原料にCr、Zr、Siの各種元素を配合し、Arガス雰囲気で高周波溶解し、鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の組成は、Cu−0.25質量%Cr−0.1質量%Zr−0.02質量%Siとした。また、鋳塊の大きさは、厚さ約30mm×幅約40mm×長さ約100〜120mmとした。
この鋳塊を980℃で4時間保持した後、熱間圧延を行い、水焼入れを実施し、厚さ15mm×幅約40mmの熱間圧延材を製出した。
そして、この熱間圧延材を切断するとともに表面の酸化スケールを除去した後、圧延率を変更して冷間圧延を行った。その後、450℃で4時間の析出熱処理を行った。この後、切断するとともに酸化スケールを除去し、サンプルを作成した。
【0044】
試料1、試料2について、次の方法により、X線回折強度を測定し、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}=I{200}/(I{220}+I{331})を算出した。
反射法で、測定試料に対して1つの回転軸の回りのX線回折強度を測定した。ターゲットにはCuを使用し、KαのX線を使用した。管電流40mA、管電圧40kV、測定角度40〜150°、測定ステップ0.02°の条件で測定し、回折角とX線回折強度のプロファイルにおいて、X線回折強度のバックグラウンドを除去後、各回折面からのピークのKα1とKα2を合わせた積分X線回折強度Iを求め、式 R{200}=I{200}/(I{220}+I{331}) よりR{200}の値を求めた。
そして、試料1,2の冷間圧延率とR{200}の関係を求めた。結果を図2に示す。
【0045】
冷間圧延後に析出熱処理を実施した試料2においては、冷間圧延における圧延率にかかわらず、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が2未満であった。
一方、析出熱処理を実施した後に冷間圧延を実施した試料1においては、冷間圧延における圧延率が80%以上となると、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が2以上となった。特に圧延率を90%以上としたものでは、R{200}が2よりも大きくなることが確認された。
【実施例2】
【0046】
(本発明例1−16)
次に、純度99.99質量%以上の無酸素銅(ASTM B152 C10100)からなる銅原料とCr、Zr等の各種元素とを用いて表1に示す組成になるように配合し、Arガス雰囲気で高周波溶解し、鋳型に注湯して鋳塊を製出した。ここで、鋳塊の大きさは、厚さ約30mm×幅約40mm×長さ約100〜120mmとした。
この鋳塊を980℃で4時間保持した後、熱間圧延を行い、水焼入れを実施し、厚さ15mm×幅約40mmの熱間圧延材を製出した。そして、この熱間圧延材を切断するとともに表面の酸化スケールを除去した。
その後、表2に示す温度条件で4時間保持し、析出熱処理(熱間圧延後の熱処理)を行った。その後、切断するとともに表面スケールを除去し、表2に示す条件で冷間圧延を行った。その後、表2に示す温度条件で4時間保持し、歪み取り熱処理(冷間圧延後の熱処理)を行った。この後、酸化スケールを除去し、厚さ0.5mmの特性評価用条材を作成した。
【0047】
(比較例1−16)
次に、純度99.99質量%以上の無酸素銅(ASTM B152 C10100)からなる銅原料とCr、Zr等の各種元素とを用いて表3に示す組成になるように配合し、Arガス雰囲気で高周波溶解し、鋳型に注湯して鋳塊を製出した。ここで、鋳塊の大きさは、厚さ約30mm×幅約40mm×長さ約100〜120mmとした。
この鋳塊を980℃で4時間保持した後、熱間圧延を行い、水焼入れを実施し、厚さ15mm×幅約40mmの熱間圧延材を製出した。そして、この熱間圧延材を切断するとともに表面の酸化スケールを除去した。
その後、表4に示す条件で冷間圧延を行った。その後、表4に示す温度条件で4時間保持し、析出熱処理(冷間圧延後の熱処理)を行った。その後、酸化スケールを除去し、厚さ0.5mmの特性評価用条材を作成した。
【0048】
(比較例17)
比較例17は、比較例1−16と同様の手順で熱間圧延材を作成し、この熱間圧延材に対して450℃、4時間の条件で析出熱処理(熱間圧延後の熱処理)を実施した。その後、切断するとともに酸化スケールを除去し、断面減少率73.0%で冷間圧延を行った。その後、450℃、4時間の条件で、熱処理(冷間圧延後の熱処理)を行った。この後、酸化スケールを除去し、厚さ0.5mmの特性評価用条材を作成した。
【0049】
【表1】

【0050】
【表2】

【0051】
【表3】

【0052】
【表4】

【0053】
これら、本発明例1−16、比較例1−17を用いて、以下の特性を評価した。
【0054】
(X線回折強度)
板表面における{200}面からのX線回折強度I{200}、{220}面からのX線回折強度I{220}、{331}面からのX線回折強度I{331}は、次のような手順で測定する。特性評価用条材から測定試料を採取し、反射法で、測定試料に対して1つの回転軸の回りのX線回折強度を測定した。ターゲットにはCuを使用し、KαのX線を使用した。管電流40mA、管電圧40kV、測定角度40〜150°、測定ステップ0.02°の条件で測定し、回折角とX線回折強度のプロファイルにおいて、X線回折強度のバックグラウンドを除去後、各回折面からのピークのKα1とKα2を合わせた積分X線回折強度Iを求め、式 R{200}=I{200}/(I{220}+I{331}) より、R{200}の値を求めた。評価結果を表5,6に示す。
【0055】
(導電率)
熱間圧延材と特性評価用条材について、導電率を測定した。幅10mm×長さ60mmの試験片を採取し、4端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して平行になるように採取した。評価結果を表5,6に示す。
【0056】
(機械的特性)
特性評価用条材からJIS Z 2201に規定される13B号試験片を採取し、引張試験を実施し、引張強度を測定した。
なお、試験片は、引張試験の引張方向が特性評価用条材の圧延方向に対して平行になるように採取した。評価結果を表5,6に示す。
【0057】
(曲げ加工性)
JCBA(日本伸銅協会技術標準)T307−2007の4試験方法に準拠して曲げ加工を行った。曲げの軸が圧延方向に垂直になるようにW曲げしたものをG.W.とし、圧延方向に平行になるようにW曲げしたものをB.W.とした。特性評価用条材から幅10mm×長さ30mm×厚さ0.5mmの試験片を複数採取し、曲げ角度が90度、曲げ半径が0.1mmのW型の治具を用い、W曲げ試験を行った。それぞれ3つのサンプルで割れ試験を実施し、各サンプルの4つの視野においてクラックが観察されなかったものを○で、1つの視野以上でクラックが観察されたものを×で示した。評価結果を表5,6に示す。
【0058】
【表5】

【0059】
【表6】

【0060】
(結晶粒界および結晶方位差分布の測定)
加工組織が残存していることを測定するため、EBSD(Electron Backscatter Diffraction Patterns)測定装置によって、結晶粒界および結晶方位差分布を測定した。本発明例6について、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。
そして、EBSD測定装置(HITACHI社製 S4300−SE,EDAX/TSL社製 OIM Data Collection)と、解析ソフト(EDAX/TSL社製 OIM Data Analysis ver.5.2)によって、結晶粒界特定し、各結晶粒の方位差の解析を行った。
【0061】
まず、走査型電子顕微鏡を用いて、試料表面の測定範囲内の個々の測定点(ピクセル)に電子線を照射し、後方散乱電子線回折による方位解析により、隣接する測定点間の方位差が15°以上となる測定点間を大角粒界とし、15°以下を小角粒界およびサブグレインバウンダリーとした。
EBSD測定装置による結晶粒界マップを図3に示す。また、EBSD測定装置による結晶粒界の方位差分布を図4に示す。
【0062】
図4より、本発明例6においては、方位差が15°以下の小角粒界およびサブグレインバウンダリーがNumber Fractionで約70%存在している。図3、4より、本発明例6は、結晶方位差が15°以下の小角粒界およびサブグレインバウンダリーがNumber Fractionで50%以上存在しており、加工組織が残存していると判断される。
【0063】
導電率を測定した結果、表5,6に示すように、熱間圧延材の導電率、特性評価用条材の導電率を比較すると、後者が明らかに大きく、熱処理で、析出物が生成したことがわかる。
また、本発明例1−16においては、曲げ加工性が良好であったが、比較例1−17では、曲げ加工性が悪いことが確認される。
【0064】
以上、本発明例によれば、高強度、高導電性を有し、曲げ加工性に対する異方性が改善され、かつ、曲げ加工性に優れた、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電気・電子機器用銅合金及び電気・電子機器用銅合金の製造方法を提供することができることが確認された。
【符号の説明】
【0065】
S01 溶解・鋳造工程
S02 加熱工程
S03 急冷工程
S04 析出熱処理工程
S05 冷間圧延工程
S06 熱処理工程

【特許請求の範囲】
【請求項1】
Zrを0.005質量%以上0.5質量%以下の範囲で含み、かつ、Crを0.07質量%以上0.4質量%以下の範囲で含み、残部が実質的にCu及び不可避不純物とされており、
板表面における{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{331}面からのX線回折強度をI{331}としたとき、{200}面からのX線回折強度の割合をR{200}=I{200}/(I{220}+I{331})とした場合に、R{200}が2以上であることを特徴とする電気・電子機器用銅合金。
【請求項2】
請求項1に記載の電気・電子機器用銅合金において、
Si,Mgのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲で含むことを特徴とする電気・電子機器用銅合金。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の電気・電子機器用銅合金において、
Al,Fe,Ti,Ni,P,Sn,Zn,Ca,Coのいずれか1種又は2種以上を0.001質量%以上3.0質量%以下の範囲で含むことを特徴とする電気・電子機器用銅合金。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電気・電子機器用銅合金において、
引張強度が500MPa以上とされていることを特徴とする電気・電子機器用銅合金。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電気・電子機器用銅合金を製出する電気・電子機器用銅合金の製造方法であって、
析出熱処理工程と、この析出熱処理工程の後に断面減少率80%以上の冷間圧延を行う工程と、を備えていることを特徴とする電気・電子機器用銅合金の製造方法。
【請求項6】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電気・電子機器用銅合金を製出する電気・電子機器用銅合金の製造方法であって、
析出熱処理工程と、この析出熱処理工程の後に断面減少率80%以上の冷間圧延を実施する冷間圧延工程と、この冷間圧延工程の後に導電率向上のための熱処理または歪み取り熱処理を施す工程と、
を備えていることを特徴とする電気・電子機器用銅合金の製造方法。
【請求項7】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電気・電子機器用銅合金を製出する電気・電子機器用銅合金の製造方法であって、
700℃以上1050℃以下の温度範囲で溶体化処理または熱間圧延処理を行った後に500℃以下まで200℃/min以上の冷却速度で急冷する第一工程と、前記第一工程を経た母材に対して、析出熱処理を実施した後、断面減少率80%以上の冷間圧延を施す第二工程と、導電率向上のための熱処理または歪み取り熱処理を施す第三工程を備えたことを特徴とする電気・電子機器用銅合金の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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