特許 5871443 銅合金板材およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5871443

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】銅合金板材およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 9/06 20060101AFI20160216BHJP

   C22C 9/02 20060101ALI20160216BHJP

   C22F 1/08 20060101ALI20160216BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20160216BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20160216BHJP

【ＦＩ】

   C22C9/06

   C22C9/02

   C22F1/08 B

   C22F1/08 P

   H01L23/48 V

   !C22F1/00 602

   !C22F1/00 604

   !C22F1/00 623

   !C22F1/00 630A

   !C22F1/00 630F

   !C22F1/00 630K

   !C22F1/00 661A

   !C22F1/00 682

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 685Z

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 692A

   !C22F1/00 694A

   !C22F1/00 694Z

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-2201(P2015-2201)

(22)【出願日】2015年1月8日

【審査請求日】2015年8月10日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100188064

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 真衣

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】檀上 翔一

【審査官】 相澤 啓祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４２８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６６０５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ９／００−９／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎｉ：３．０〜２５．０質量％、Ｓｎ：３．０〜１０．０質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、
０．２％耐力が９００ＭＰａ以上であり、
前記銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および前記銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金板材。

【請求項2】

さらにＦｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、及びＰから選択される少なくとも１種を合計で０．０１〜０．６質量％含有することを特徴とする、請求項１に記載の銅合金板材。

【請求項3】

平均結晶粒径が０．１μｍ超５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の銅合金板材。

【請求項4】

厚さが５μｍ以上８０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の銅合金板材。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の銅合金板材の製造方法であって、
鋳造、均質化熱処理、面削、第１の冷間加工、溶体化熱処理、第２の冷間加工および時効処理の各工程をこの順に施し、
前記溶体化熱処理における処理温度が７２０〜８５０℃、処理時間が３０〜３００秒であり、
前記第２の冷間加工におけるワークロール径が１５０ｍｍ以下、ワークロールの表面粗さＲａが０．５μｍ以下、圧延速度が３００ｍ／ｍｉｎ以下、１パスあたりの加工率が３〜２０％、かつ、総加工率が５〜９０％であり、
前記時効処理における処理温度が３００〜５００℃、処理時間が０．１〜１５時間であることを特徴とする銅合金板材の製造方法。

【請求項6】

前記均質化熱処理後に熱間加工を行うことを特徴とする、請求項５に記載の銅合金板材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リードフレーム、コネクタ、ばね材等の電気・電子機器材料に用いられる高強度の銅合金板材とその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

携帯電話やポータブルオーディオプレイヤー、デジタルカメラといった電子機器の小型化・多機能化が進むにつれ、これらに搭載される基板の軽量化・多層化が求められている。また、実装される部品にも、更なる軽量化・小型化が求められている。

【0003】

従来、コネクタ、リレー等の部品にはりん青銅や黄銅等の固溶強化合金が使用されていた。しかし、近年、電子部品の著しい軽薄・短小化に伴って、これらの材料では強度を満足できない。そのため、特に信頼性が要求される部品には、強度の高いベリリウム銅、チタン銅等の高強度型銅合金の需要が増えているが、ベリリウム銅は、ベリリウム化合物が毒性を有すること、コストが高いといった問題点があり、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金が注目されている。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金は、固溶元素濃度が母相内で周期的に変動する変調構造（スピノーダル構造）を有しているため強度が高く、需要が高まっている。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金の強度や加工性の更なる改善に関して、種々の合金の組成や製造方法が提案されている（例えば特許文献１〜４）。

【0004】

特許文献１では、熱処理を２回行い、常温状態でマトリックス（第１相）中に第２相を均一に分散させた組織を得ることで、曲げ性や疲労特性を向上させる方法が提案されている。また、特許文献２では、２相領域となる温度で熱処理を行うことで、曲げ性や疲労特性を向上させる方法が提案されている。更に、特許文献３では、結晶粒を微細化しつつ、第２相粒子の析出を抑制することで、高強度化と曲げ性を向上させる方法が提案されている。特許文献４では、６μｍ未満の結晶粒微細化、及び、表面粗さの平滑化を行うことで曲げ性を向上させる方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平２−８８７５０号公報

【特許文献2】特開２００２−２６６０５８号公報

【特許文献3】特開２００９−２４２８９５号公報

【特許文献4】ＷＯ１４／０１６９３４公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金においては、時効処理前の仕上圧延加工度を高くする、または溶体化熱処理において再結晶粒微細化と第２相析出量を抑制することで強度を増加させることができる。しかし、板厚０．１ｍｍ以下の薄板材では、冷間加工により生じる残留応力を抑制することが困難になる。調質焼鈍後の板材に対してエッチングやプレス加工を行うと、残留応力に起因して反り等の変形が生じる問題があった。特許文献１〜４に記載された発明においては、最終段階で行われる時効処理前の冷間圧延において、残留応力の抑制が不十分であった。そのため、時効処理において、残留応力を十分に除去するためには、保持温度を高くする必要があり、０．２％耐力の低下が不可避であるという問題があった。

【0007】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、導電率および０．２％耐力が高く、残留応力が小さく、かつ加工性に優れた銅合金板材およびそ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】

上記目的を達成するために、本発明に係る銅合金板材は、Ｎｉ：３．０〜２５．０質量％、Ｓｎ：３．０〜１０．０質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、０．２％耐力が９００ＭＰａ以上であり、前記銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および前記銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下であることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る銅合金板材は、さらにＦｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、及びＰから選択される少なくとも１種を合計で０．０１〜０．６質量％以下含有することが好ましい。

【0010】

また、本発明に係る銅合金板材は、平均結晶粒径が０．１μｍ超５０μｍ以下であることが好ましい。

【0011】

また、本発明に係る銅合金板材は、厚さが５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。

【0012】

本発明に係る銅合金板材の製造方法は、鋳造、均質化熱処理、面削、第１の冷間加工、溶体化熱処理、第２の冷間加工および時効処理の各工程をこの順に施し、前記溶体化熱処理における処理温度が７２０〜８５０℃、処理時間が３０〜３００秒であり、前記第２の冷間加工におけるワークロール径が１５０ｍｍ以下、ワークロールの表面粗さＲａが０．５μｍ以下、圧延速度が３００ｍ／ｍｉｎ以下、１パスあたりの加工率が３〜２０％、かつ、総加工率が５〜９０％であり、前記時効処理における処理温度が３００〜５００℃、処理時間が０．１〜１５時間であることを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る銅合金板材の製造方法は、前記均質化熱処理後に熱間加工を行うことが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の銅合金板材は、０.２％耐力が９００ＭＰａ以上の特性を併せ持つ。また、銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下であるため、銅合金板材を加工する際に反り等の不良が発生しづらい。すなわち、本発明の銅合金板材は加工性に優れる。また、本発明の銅合金板材の製造方法では、銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下である銅合金板材を、好適に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る銅合金板材の断面を説明するための図である。

【図2】（Ａ）は、図１における銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の部分拡大図である。（Ｂ）は、図１における銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について、具体的に説明する。本発明において銅合金板材とは、圧延工程によって、例えば板材や条材、箔などの特定の形状に加工された銅合金材を意味する。本願では、これらをまとめて銅合金板材と呼ぶ。また、本願では以降「質量％（ｍａｓｓ％）」を単に「％」とも記す。

【0017】

（１）銅合金板材の組成
本実施形態の銅合金板材におけるＮｉの含有量は、３．０〜２５．０％であり、好ましくは８．０〜２２．０％である。Ｎｉの含有量が３．０％未満では、スピノーダル分解が起こらず、変調構造の形成による強化機構を得ることができないことから十分な強度が得られない。一方、Ｎｉの含有量が２５．０％を超えると、導電率の低下が顕著になり費用も増大する。

【0018】

本実施形態の銅合金板材におけるＳｎの含有量は、３．０〜１０．０％であり、好ましくは４．０〜９．０％である。Ｓｎの含有量が３．０％未満では、スピノーダル分解が起こらず、変調構造の形成による強化機構を得ることができないことから十分な強度が得られない。一方、Ｓｎの含有量が１０．０％を超えると、製造時の加工性が著しく劣化する。

【0019】

所定の第三元素をＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金に添加すると、マトリックスへの固溶又は析出粒子の形成により、強度を向上させる効果がある。第三元素としては、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、及びＰが挙げられる。これらの第三元素は、単独の添加でも効果が見られるが、２種以上を複合添加してもよい。

【0020】

銅合金板材において、これらの元素を合計で０．０１％以上含有すると強度を向上させる効果が現れる。しかし、合計で０．６％を超えると、一度の溶体化処理では十分な固溶と適切な再結晶粒の発現を両立させることが難しくなり、強度と曲げ加工性のバランスが劣化する傾向にある。したがって、第三元素群としてＦｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、及びＰから選択される少なくとも１種を合計で０．０１〜０．６％含有することができ、合計で０．０１〜０．５％含有するのが好ましい。

【0021】

（２）銅合金板材の物性
本実施形態の銅合金板材は、板材中の残留応力が小さいことが特徴の１つである。残留応力は熱処理や冷間加工などによる不均一な変形の結果発生し、銅合金板材（圧延材）の表面および板材内部に広く分布している。圧延材の表面および内部の残留応力分布の勾配が大きい、すなわち残留応力の最大値と最小値の差が大きいと、エッチングやプレス加工を行った際に、残留応力が開放されて、反り等の変形が生じやすくなる。もしくは、加工時には変形として現れていなくても、使用中に変形を起こす可能性のある板材となる。よって、銅合金板材中の残留応力を小さく制御することが必要となる。

【0022】

そこで、本発明では、銅合金板材の圧延方向（ＲＤ；Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に垂直な断面および板幅方向（ＴＤ；Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に垂直な断面のそれぞれの断面の板厚方向（ＮＤ；Ｎｏｒｍａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値を８０ＭＰａ以下に制御している。より詳しくは、銅合金板材の圧延方向（ＲＤ）に垂直な断面における厚さ方向の残留応力分布において、その断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下であり、かつ、銅合金板材の幅方向（ＴＤ）に垂直な断面における厚さ方向の残留応力分布において、その断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下である。

【0023】

図１および図２を参照して、本実施形態の銅合金板材１の断面における残留応力分布について説明する。図１は、本実施形態の銅合金板材１の断面を説明するための図である。図１に、銅合金板材１の板幅方向（ＴＤ）に垂直な断面における板厚方向（ＮＤ）の残留応力分布２と、銅合金板材１の圧延方向（ＲＤ）に垂直な断面における板厚方向（ＮＤ）の残留応力分布３を示した。図２（Ａ）は、図１における銅合金板材１の板幅方向（ＴＤ）に垂直な断面の部分拡大図であり、図２（Ｂ）は、図１における銅合金板材１の圧延方向（ＲＤ）に垂直な断面の部分拡大図である。

【0024】

図２（Ａ）において、曲線２ａは、圧延方向（ＲＤ）の残留応力の値を示しており、軸２ｂは、残留応力が０であることを示す。板幅方向（ＴＤ）に垂直な断面における板厚方向（ＮＤ）の残留応力分布２では、その断面において圧延方向（ＲＤ）の残留応力が板厚に対してどのような分布をしているのかを示している。値Ａは、圧延方向（ＲＤ）の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値を意味する。また、図２（Ｂ）において、曲線３ａは、板幅方向（ＴＤ）の残留応力の値を示しており、軸３ｂは、残留応力が０であることを示す。圧延方向（ＲＤ）に垂直な断面における板厚方向（ＮＤ）の残留応力分布３では、その断面において板幅方向（ＴＤ）の残留応力が板厚に対してどのような分布をしているかを示している。値Ｂは、板幅方向（ＴＤ）の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値を意味する。これらの各断面における残留応力分布において、その最大応力値（σｍａｘ）と最小応力値（σｍｉｎ）の差の絶対値を８０ＭＰａ以下（|σｍａｘ−σｍｉｎ|≦８０ＭＰａ）とするように制御したのが本発明である。すなわち、Ａ≦８０ＭＰａ、かつ、Ｂ≦８０ＭＰａである。

【0025】

なお、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、軸２ｂ、軸３ｂに対して残留応力の正（プラス）の値を引張応力とし、負（マイナス）の値を圧縮応力とする。このようにすると、残留応力の最大値は引張応力であり、最小値は圧縮応力となる。それぞれの断面の板厚方向の残留応力分布における残留応力の最大値と最小値の差の絶対値は、より好ましくは５０ＭＰａ以下である。それぞれの断面の板厚方向の残留応力分布における残留応力の最大値と最小値の差の絶対値について、下限は特に規定しないが、絶対値であるため０以上である。なお、本発明における残留応力は、Ｔｒｅｕｔｉｎｇ−Ｒｅａｄ法に基づいて測定した値である。

【0026】

本実施形態の銅合金板材は、平均結晶粒径が０．１μｍ超５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．１μｍ超２５μｍ以下である。平均結晶粒径が０．１μｍ以下であると、加工性が悪化する。平均結晶粒径が５０μｍを超えると、十分な強度が得られず、また、圧延垂直方向と圧延平行方向の強度差が大きくなる。なお、本発明における平均結晶粒径は、ＪＩＳＨ０５０１（切断法）に基づいて測定した値である。

【0027】

本実施形態の銅合金板材は、０．２％耐力（ＹＳ）が９００ＭＰａ以上である。好ましくは１０００ＭＰａ以上である。０．２％耐力ＹＳの上限値は特に限定されないが、現実的には２０００ＭＰａ程度である。本発明における０．２％耐力は、通常の引張試験機による引張試験に基づいて測定した値である。

【0028】

本実施形態の銅合金板材の厚さは、用途や成形条件等に応じて適宜調整可能であるが、５μｍ〜８０μｍであることが好ましい。より好ましくは、１０μｍ〜８０μｍである。厚さが５μｍ未満であると、残留応力の最大値と最小値の差（絶対値）が８０ＭＰａ以下になるよう圧延処理を行うには、パス回数が多くなり、生産効率が大幅に悪化する。なお、本実施形態の銅合金板材は、特に板厚８０μｍ以下の銅合金板材が対象であるが、８０μｍを超える銅合金板材に適用することも可能である。本発明は、薄い板厚においても、残留応力が小さくかつ高い０．２％耐力を有することに技術的意義を有するものである。

【0029】

上記物性を備えた銅合金板材は、高い強度が要求される電気・電子機器材料として好適に用いることができる。例えば、リードフレーム、コネクタ又はばね材などである。

【0030】

（３）銅合金板材の製造方法
本実施形態の銅合金板材は、所定の組成からなる銅合金素材に、鋳造、均質化熱処理、面削、第１の冷間加工、溶体化熱処理、第２の冷間加工および時効処理の各工程をこの順に施すことにより製造される。以下、本実施形態の銅合金板材の製造方法について詳細に説明する。

【0031】

（３−１）鋳造
所定の組成の銅合金素材を溶解した後、鋳造により銅合金鋳塊を得る。なお、溶解及び鋳造によるインゴットの製造は、基本的に真空中又は不活性ガス雰囲気中で行う。

【0032】

（３−２）均質化熱処理および面削
インゴット製造時に生じた凝固偏析や晶出物は粗大なので均質化熱処理でできるだけ母相に固溶させて小さくし、可能な限り無くすことが望ましい。これは曲げ割れの防止に効果があるからである。具体的には、鋳造工程の後に、８５０〜１０００℃に加熱して３〜２４時間均質化熱処理を行い、続いて熱間加工を実施するのが好ましい。均質化熱処理後の熱間加工は省略可能であるが、例えば、処理温度８５０℃程度、加工度５０％以上で行ってもよい。面削工程は、銅合金板材の表皮の酸化皮膜や変質層を除去するために行う。これは通常公知の方法により行うことができる。

【0033】

（３−３）第１の冷間加工
溶体化熱処理工程前に第１の冷間加工を実施する。第１の冷間加工における総加工率を高くするほど、溶体化熱処理における再結晶粒を均一かつ微細に制御できる。ただし、総加工率をあまり高くして溶体化熱処理を行うと、再結晶集合組織が発達して、塑性異方性が生じ、プレス成形性を害することがある。したがって、第１の冷間加工の総加工率は好ましくは７０〜９９％ある。総加工率は｛（（圧延前の厚み−圧延後の厚み）／圧延前の厚み）×１００％｝で定義される。

【0034】

（３−４）溶体化熱処理
第１の冷間加工工程の後、溶体化熱処理を一度行う。溶体化熱処理では、析出物を完全に固溶させることが望ましいが、完全に無くすまで高温に加熱すると、結晶粒が粗大化しやすいので、処理温度は第二相粒子の固溶限付近の温度とする。固溶限付近の温度まで急速に加熱し、急速に冷却すると粗大な第二相粒子の発生が抑制される。溶体化熱処理における処理温度は、例えば７２０〜８５０℃であり、より好ましくは７５０〜８００℃である。また、処理時間は例えば３０〜３００秒であり、より好ましくは３０〜６０秒である。また、第二相粒子の析出を抑制するために冷却速度は高くする必要があり、例えば、溶体化熱処理における処理温度が７２０〜８５０℃である場合、冷却速度は好ましくは３００℃／ｓ以上である。本発明においては溶体化熱処理を一度しか実施しないが、第三元素の添加量が少ないため、十分な固溶が行われ、微細な再結晶粒も得られる。なお、溶体化熱処理の時点で第二相粒子が発生しても微細かつ均一に分散していれば、強度と曲げ加工性に対してほとんど無害である。しかし、粗大なものは時効処理で更に成長する傾向にあるので、溶体化熱処理の時点での第二相粒子は生成してもなるべく少なく、小さくしなければならない。

【0035】

（３−５）第２の冷間加工および時効処理
溶体化熱処理に続いて、第２の冷間加工及び時効処理を順に行う。第２の冷間加工によってＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金の強度を高めることができる。第２の冷間加工工程では残留応力の発生があり、エッチングやプレス加工における寸法精度の悪化を防ぐためには、表面及び内部における残留応力分布のばらつきをできるだけ抑える処理を行うことが重要である。第２の冷間加工工程における、残留応力分布のばらつきとは、銅合金板材の板幅方向に垂直な断面および圧延方向に垂直な断面のそれぞれの断面において、残留応力の最大値と最小値の差の絶対値である。

【0036】

ここで本実施形態では、銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および前記銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値を８０ＭＰａ以下とする方法の一例として、次のような製造条件とした。

【0037】

すなわち第２の冷間加工工程のワークロール径は１５０ｍｍ以下とする。これはワークロール径が１５０ｍｍを超えると、銅合金板材の内部側の変形が大きくなり、板材表面から板材内部の残留応力分布のばらつきが増加するからである。また、ワークロールの表面粗さは算術平均粗さＲａで０．５μｍ以下とし、好ましくは０．３μｍ以下とし、より好ましくは０．１μｍ以下とする。これは、算術平均粗さＲａが０．５μｍを超えると銅合金板材の表面と内部の変形量に差が生じ、残留応力分布のばらつきが大きくなるからである。なお算術平均粗さＲａに特に下限値は設けないが、小さすぎるとロールと板の間にスリップが生じ圧延制御が不安定になる場合がある。また、圧延速度は３００ｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは２００ｍ／ｍｉｎとした。これは圧延速度が３００ｍ／ｍｉｎを超えると、残留応力分布のばらつきを低減することが困難であるからである。特に圧延速度に下限値は設けないが、低すぎると生産効率が悪化する場合がある。また、１パスあたりの加工率は３〜２０％とした。これは１パスあたりの加工率が３％未満もしくは、加工率が２０％を超えると、表面と内部の変形量に大きな差が生じ、残留応力分布のばらつきが増すからである。また、総加工率は、５〜９０％である。十分な強度を得るには、総加工率を１０％以上とするのが好ましく、２５％以上とするのがより好ましい。これは、総加工率が９０％を超えると、調質焼鈍工程後に、圧延方向に対して平行方向と垂直方向の強度差が大きくなり、電気・電子部品用銅合金板材として設計の自由度が減少するからである。

【0038】

また、第２の冷間加工工程において、本実施形態の銅合金板材の中伸び、端伸びなどの程度を表す急峻度は１．０％以下であることが好ましい。このような急峻度を有する銅合金板材の形状は、良好と言える。

【0039】

上記第２の冷間加工工程後、時効処理を行う。時効処理は慣例の条件で行えばよいが、例えば、処理温度は３００〜５００℃、処理時間は０．１〜１５時間であることが好ましく、処理温度が３５０〜４５０℃、処理時間が０．５〜８時間であることがより好ましい。

【実施例】

【0040】

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【0041】

表１に記載した組成を有する銅合金を溶解して、これを鋳造して銅合金鋳塊を得た。その後、均質化熱処理、熱間加工、面削を施した。次に、総加工率が９５％以上になるよう第１の冷間加工を行った。次に表２に記載した条件（処理時間、処理温度、冷却速度）で溶体化熱処理を行った。表２に記載した条件（ワークロール径、ワークロールの表面粗さ、総加工率、１パスあたりの最大加工率、圧延速度）で第２の冷間加工を行った。そして、表２に記載した条件（処理時間、処理温度）で時効処理を行い、厚さ０．０３ｍｍの銅合金板材を得た。

【0042】

なお、本実施例では銅合金板材の板厚が０．０３ｍｍ（＝３０μｍ）の例を示したが、本発明は加工条件や熱処理条件を本願の開示の範囲内で調整することによって、５〜８０μｍの板厚で実施できることを確認した。

【0043】

（残留応力）
銅合金板材の圧延方向（ＲＤ）に垂直な断面及び板幅方向（ＴＤ）に垂直な断面における厚さ方向の残留応力はそれぞれ、以下の方法で測定した。まず、板幅方向（ＴＤ）に垂直な断面の残留応力分布は、圧延方向（ＲＤ）を「長手方向」として、銅合金板から幅２０ｍｍ×長さ１００ｍｍの大きさの試験板を切り出す。試験片の片面の表層をエッチング液を用いて徐々に除去しながら、各深さにおける残部試験片の長手方向（ｘ）及び幅方向（ｙ）の曲率φx、φyを測定する。これを板厚が半分になるまで繰り返し実施する。曲率は試験片の反りを測定することで求める。試験片の反りを円周の一部と考え、この円に相当する半径の逆数を曲率とする。曲率は弦の長さと高さを測定すれば数学的に容易に求められる。その後、エッチング深さａと曲率の関係を図にプロットし、以下の式によってエッチング深さにおける圧延方向（ｘ）の残留応力の最大値σxmax（ａ）及び最小値σxmin（ａ）を測定する。また、圧延方向（ＲＤ）に垂直な断面の残留応力分布についても、板幅方向（ＴＤ）を「長手方向」とする試験片を用いて、同様に測定を行う。本方法はＴｒｅｕｔｉｎｇ−Ｒｅａｄ法と呼ばれるよく知られた方法であり、例えば下記の参考文献に記載されている。この方法に基づいて、銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布における、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値を算出した。その結果を、表２に示す。
参考文献：Ｒ．Ｇ．Ｔｒｅｕｔｉｎｇ、Ｗ．Ｆ．Ｒｅａｄ：Ｊ．Ａｐｐ．Ｐｈｙｓｉｃｓ、２２ （１９５１）１３０．

【0044】

【数1】

σx：長手方向における残留応力、Ｅ：ヤング率、ν：ポアソン比、ｈ：当比板厚、ａ：エッチング深さ、φx：長手方向における曲率、φy：幅方向における曲率

【0045】

（０．２％耐力）
０．２％耐力は、圧延平行方向から切り出したＪＩＳ Ｚ ２２０１−１３Ｂ号の試験片をＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて３本測定しその平均値を示した。０．２％耐力の測定結果を、表２に示す。

【0046】

（導電率）
導電率は、２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温漕中で四端子法により比抵抗を計測して導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。導電率の測定結果を、表２に示す。

【0047】

（結晶粒径）
結晶粒径は、ＪＩＳ Ｈ ０５０１（切断法）に基づいて測定した。すべての実施例において、結晶粒径は０．１μｍ超５０μｍ以下の範囲にあることを確認した。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

表２に示すように、実施例１〜１８では、０．２％耐力がいずれも９００ＭＰａ以上であり、板幅方向に垂直な断面および圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、残留応力の最大値と最小値の差の絶対値がそれぞれの断面で８０ＭＰａ以下である。すなわち、実施例１〜１８の銅合金板材は、高強度で、かつ加工性に優れていることが分かった。一方、比較例７〜９、１６、１７の銅合金板材は、０．２％耐力が低いため、強度に劣ることが分かった。また、比較例１〜６、１０〜１５の銅合金板材は、板幅方向に垂直な断面の板厚方向における残留応力分布、および圧延方向に垂直な断面の板厚方向における残留応力分布の少なくとも一方において、残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が大きいため、加工性に劣ることが分かった。比較例１８〜２２の銅合金板材は、０．２％耐力が低く、かつ、残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が大きいため、強度、加工性ともに劣っていることが分かった。

【符号の説明】

【0051】

１ 銅合金板材
２、３ 残留応力分布
２ａ、３ａ 曲線
２ｂ、３ｂ 軸

【要約】

【課題】０．２％耐力が高く、残留応力が小さい銅合金板材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の銅合金板材は、Ｎｉ：３．０〜２５．０質量％、Ｓｎ：３．０〜１０．０質量％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、０．２％耐力が９００ＭＰａ以上であり、前記銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および前記銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が８０ＭＰａ以下である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】