特許 5957083 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5957083

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子

(51)【国際特許分類】

   C22C 9/04 20060101AFI20160714BHJP

   C22F 1/00 20060101ALI20160714BHJP

   C22F 1/08 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   C22C9/04

   C22F1/00 602

   C22F1/00 604

   C22F1/00 613

   C22F1/00 623

   C22F1/00 624

   C22F1/00 625

   C22F1/00 630A

   C22F1/00 630C

   C22F1/00 630F

   C22F1/00 630K

   C22F1/00 661A

   C22F1/00 681

   C22F1/00 682

   C22F1/00 683

   C22F1/00 685A

   C22F1/00 685Z

   C22F1/00 686Z

   C22F1/00 691B

   C22F1/00 691C

   C22F1/00 691Z

   C22F1/00 692A

   C22F1/00 692B

   C22F1/00 694A

   C22F1/00 694B

   C22F1/00 694Z

   C22F1/08 J

   C22F1/08 K

【請求項の数】8

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2014-530437(P2014-530437)

(86)(22)【出願日】2014年2月20日

(86)【国際出願番号】JP2014054045

(87)【国際公開番号】WO2015004940

(87)【国際公開日】20150115

【審査請求日】2014年7月7日

【審判番号】不服2015-5712(P2015-5712/J1)

【審判請求日】2015年3月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-145008(P2013-145008)

(32)【優先日】2013年7月10日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2013-273549(P2013-273549)

(32)【優先日】2013年12月27日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000176822

【氏名又は名称】三菱伸銅株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】牧 一誠

(72)【発明者】

【氏名】森 広行

(72)【発明者】

【氏名】山下 大樹

【合議体】

【審判長】 鈴木 正紀

【審判官】 河野 一夫

【審判官】 小川 進

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１３４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５８８２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

C22C 1/00 - 49/14

C22F 1/00 - 3/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｚｎを２．０ｍａｓｓ％超えて３６．５ｍａｓｓ％以下、Ｓｎを０．１０ｍａｓｓ％以上０．９０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉを０．１５ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％未満、Ｐを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％以下含有するとともに、
０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満のＦｅ及び０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満のＣｏのいずれか一方又は両方を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、
Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計含有量（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）とＰの含有量との比（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐが、原子比で、
３．０＜（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ＜１００．０を満たし、
かつ、Ｓｎの含有量とＮｉ、ＦｅおよびＣｏの合計含有量（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）との比Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）が、原子比で、
０．１０＜Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）＜２．９０を満たすとともに、
ＦｅとＣｏの合計含有量とＮｉの含有量との比（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉが、原子比で、
０．００２≦（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ＜１．５００を満たし、
さらに、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有する表面のα相のビッカース硬さが１００以上３００以下であり、
Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の結晶粒の平均結晶粒径が０．１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内であり、ＦｅとＣｏとＮｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素とＰとを含有する析出物が含まれていることを特徴とする電子・電気機器用銅合金。

【請求項2】

Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相を、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ^２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が１５°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さＬに対するΣ３、Σ９、Σ２７ａ、Σ２７ｂの各粒界長さの和Ｌσの比率である特殊粒界長さ比率（Ｌσ／Ｌ）が１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子・電気機器用銅合金。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなり、厚みが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする電子・電気機器用銅合金薄板。

【請求項4】

表面にＳｎめっきが施されていることを特徴とする請求項３に記載の電子・電気機器用銅合金薄板。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする電子・電気機器用導電部品。

【請求項6】

請求項１又は請求項２に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする端子。

【請求項7】

請求項３または請求項４に記載の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする電子・電気機器用導電部品。

【請求項8】

請求項３または請求項４に記載の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする端子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置のコネクタや、その他の端子、あるいは電磁リレーの可動導電片や、リードフレームなどの電子・電気機器用導電部品として使用されるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系の電子・電気機器用銅合金と、それを用いた電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子に関するものである。
本願は、２０１３年７月１０日に日本に出願された特願２０１３−１４５００８号及び２０１３年１２月２７日に日本に出願された特願２０１３−２７３５４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

上述の電子・電気用導電部品として、強度、加工性、コストのバランスなどの観点から、Ｃｕ−Ｚｎ合金が従来から広く使用されている。
また、コネクタなどの端子の場合、相手側の導電部材との接触の信頼性を高めるため、Ｃｕ−Ｚｎ合金からなる基材（素板）の表面に錫（Ｓｎ）めっきを施して使用することがある。Ｃｕ−Ｚｎ合金を基材としてその表面にＳｎめっきを施したコネクタなどの導電部品においては、Ｓｎめっき材のリサイクル性を向上させるとともに、強度を向上させるため、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金を使用する場合がある。

【0003】

ここで、例えばコネクタ等の電子・電気機器用導電部品は、一般に、厚みが０．０５〜１．０ｍｍ程度の薄板（圧延板）に打ち抜き加工を施すことによって所定の形状とし、その少なくとも一部に曲げ加工を施すことによって製造される。この場合、曲げ部分付近で相手側導電部材と接触させて相手側導電部材との電気的接続を得るとともに、曲げ部分のバネ性により相手側導電材との接触状態を維持させるように使用される。

【0004】

このような電子・電気機器用導電部品に用いられる電子・電気機器用銅合金においては、導電性、圧延性や打ち抜き加工性が優れていることが望まれる。さらに、前述のように、曲げ加工を施してその曲げ部分のバネ性により、曲げ部分付近で相手側導電材との接触状態を維持するように使用されるコネクタなどの場合は、曲げ加工性、耐応力緩和特性が優れていることが要求される。

【0005】

そこで、例えば特許文献１〜４には、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の耐応力緩和特性を向上させるための方法が提案されている。
また、特許文献４には、打ち抜き加工時において、プレス金型の摩耗やバリの発生を抑制できるように、せん断加工性を向上させたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金が提案されている。

【0006】

特許文献１には、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金にＮｉを含有させてＮｉ−Ｐ系化合物を生成させることによって耐応力緩和特性を向上させることができるとされ、またＦｅの添加も耐応力緩和特性の向上に有効であることが示されている。
特許文献２においては、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金に、Ｎｉ、ＦｅをＰとともに添加して化合物を生成させることにより、強度、弾性、耐熱性を向上させ得ることが記載されており、上記の強度、弾性、耐熱性の向上は、耐応力緩和特性の向上を意味していると考えられる。
また、特許文献３においては、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金にＮｉを添加するとともに、Ｎｉ／Ｓｎ比を特定の範囲内に調整することにより耐応力緩和特性を向上させることができると記載され、またＦｅの微量添加も耐応力緩和特性の向上に有効である旨、記載されている。

【0007】

リードフレーム材を対象とした特許文献４においては、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金に、Ｎｉ、ＦｅをＰとともに添加し、（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐの原子比を０．２〜３の範囲内に調整して、Ｆｅ−Ｐ系化合物、Ｎｉ−Ｐ系化合物、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ系化合物を生成させることにより、耐応力緩和特性の向上が可能となる旨、記載されている。
さらに、この特許文献４には、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金に、銅の母相中に固溶しないＰｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（ミッシュメタル）といった元素を添加することにより、これらの元素がプレス加工時の破断点として機能し、打ち抜き加工性が向上する旨が記載されている。

【0008】

ところで、最近、電子・電気機器のさらなる小型化及び軽量化が図られており、電子・電気機器用導電部品に用いられる電子・電気機器用銅合金においては、さらなる強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性の向上が求められている。
しかしながら、特許文献１、２においては、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐの個別の含有量が考慮されているだけであり、このような個別の含有量の調整だけでは、必ずしも耐応力緩和特性を確実かつ十分に向上させることができなかった。
また、特許文献３においては、Ｎｉ／Ｓｎ比を調整することが開示されているが、Ｐ化合物と耐応力緩和特性との関係については全く考慮されておらず、十分かつ確実な耐応力緩和特性の向上を図ることができなかった。
さらに、特許文献４においては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの合計量と、（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐの原子比とを調整しただけであり、耐応力緩和特性の十分な向上を図ることができなかった。

【0009】

以上のように、従来から提案されている方法では、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の耐応力緩和特性を十分に向上させることができなかった。このため、上述した構造のコネクタ等においては、経時的に、もしくは高温環境で、残留応力が緩和されて相手側導電部材との接触圧が維持されず、接触不良などの不都合が早期に生じやすいという問題があった。このような問題を回避するために、従来は材料の肉厚を大きくせざるを得ず、材料コストの上昇、重量の増大を招いていた。そこで、耐応力緩和特性のより一層の確実かつ十分な改善が強く望まれている。

【0010】

また、電子・電気機器のさらなる小型化及び軽量化にともない、プレス成型（打ち抜き加工）の高精度化が重要な課題となっている。このため、従来にも増して、せん断加工性に優れた電子・電気機器用銅合金が求められている。しかしながら、上述のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、プレス加工の際、せん断によるバリの発生などに起因する金型の摩耗、打抜き屑の発生が問題となっており、せん断加工性が不十分であった。
ここで、特許文献４には、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金に対してＰｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭといった元素を添加することでせん断加工性を向上させることが開示されているが、これらの元素を単に添加しただけでは、せん断加工性を十分に向上させることはできなかった。また、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｔｅといった元素は、低融点金属であることから熱間加工性が大幅に劣化するおそれがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開平０５−３３０８７号公報

【特許文献2】特開２００６−２８３０６０号公報

【特許文献3】日本特許第３９５３３５７号公報

【特許文献4】日本特許第３７１７３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、耐応力緩和特性が確実かつ十分に優れているとともに、強度、曲げ加工性、せん断加工性に優れた電子・電気機器用銅合金、それを用いた電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者らは、鋭意実験・研究を重ねたところ、以下の条件（ａ），（ｂ）を満たすことにより、耐応力緩和特性を確実かつ十分に向上させると同時に強度、曲げ加工性、せん断加工性に優れた銅合金が得られることを見い出して、本発明をなすに至った。
（ａ）Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金に、Ｎｉを適量添加するとともに、Ｐを適量添加し、Ｎｉの含有量とＰの含有量との比Ｎｉ／Ｐと、Ｓｎの含有量とＮｉの含有量との比Ｓｎ／Ｎｉとを、それぞれ原子比で適切な範囲内に調整する。
（ｂ）同時にさらにＣｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面におけるビッカース硬度を１００以上にする。
さらに、上記のＮｉ、Ｐと同時に適量のＦｅ及びＣｏを添加することにより、耐応力緩和特性および強度をより一層向上させることができることを見い出した。

【0019】

本発明の第一の態様による電子・電気機器用銅合金は、Ｚｎを２．０ｍａｓｓ％超えて３６．５ｍａｓｓ％以下、Ｓｎを０．１０ｍａｓｓ％以上０．９０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉを０．１５ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％未満、Ｐを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％以下含有するとともに、０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満のＦｅ及び０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満のＣｏのいずれか一方又は両方を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計含有量（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）とＰの含有量との比（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐが、原子比で、３．０＜（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ＜１００．０を満たし、かつ、Ｓｎの含有量とＮｉ、ＦｅおよびＣｏの合計含有量（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）との比Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）が、原子比で、０．１０＜Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）＜２．９０を満たすとともに、ＦｅとＣｏの合計含有量とＮｉの含有量との比（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉが、原子比で、０．００２≦（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ＜１．５００を満たし、さらに、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有する表面のα相のビッカース硬さが１００以上３００以下であり、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の結晶粒の平均結晶粒径が０．１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内であり、ＦｅとＣｏとＮｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素とＰとを含有する析出物が含まれていることを特徴としている。

【0020】

本発明の第一の態様による電子・電気機器用銅合金によれば、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００以上とされているので、母相中に転位密度の高い組織が含まれることになる。このような転位密度の高い組織はせん断加工の際に容易に破断にいたるため、ダレやバリの大きさが抑制され、せん断加工性が向上する。
また、ＮｉをＰとともに添加し、さらにＦｅ，Ｃｏを添加し、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｏおよびＰの相互間の添加比率を規制することにより、耐応力緩和特性が確実かつ十分に優れ、しかも強度（耐力）も高くなる。

【0021】

また、α相の平均結晶粒径が０．１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内とし、ＮｉをＰとともに添加し、さらにＦｅ、Ｃｏを添加し、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｏおよびＰの相互間の添加比率を適切に規制する。これにより、母相（α相主体）から析出したＦｅ及びＣｏの一方又は両方とＮｉとＰとを含有する〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物を適切に存在させているので、耐応力緩和特性が確実かつ十分に優れ、しかも強度（耐力）も高い。なお、ここで〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物とは、Ｎｉ−Ｐ、Ｆｅ−ＰもしくはＣｏ−Ｐの２元系析出物、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ−ＰもしくはＦｅ−Ｃｏ−Ｐの３元系析出物、あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐの４元系析出物であり、さらにこれらに他の元素、例えば主成分のＣｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、不純物のＯ、Ｓ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉなどを含有した多元系析出物を含むことがある。また、この〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物は、リン化物、もしくはリンを固溶した合金の形態で存在する。

【0022】

本発明の第二の態様による電子・電気機器用銅合金は、第一の態様の電子・電気機器用銅合金において、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相を、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ^２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が１５°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さＬに対するΣ３、Σ９、Σ２７ａ、Σ２７ｂの各粒界長さの和Ｌσの比率である特殊粒界長さ比率（Ｌσ／Ｌ）が１０％以上であることを特徴としている。
本発明の第二の態様による電子・電気機器用銅合金においては、特殊粒界長さ比率（Ｌσ／Ｌ）を１０％以上に設定することで、結晶性の高い粒界（原子配列の乱れが少ない粒界）が増加する。これにより、曲げ加工時の破壊の起点となる粒界の割合を少なくすることが可能となり、曲げ加工性に優れることになる。
なお、ＥＢＳＤ法とは、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡による電子線反射回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ：ＥＢＳＤ）法を意味し、またＯＩＭは、ＥＢＳＤによる測定データを用いて結晶方位を解析するためのデータ解析ソフト（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＯＩＭ）である。さらにＣＩ値とは、信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ）であって、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（Ｖｅｒ．５．３）を用いて解析したときに、結晶方位決定の信頼性を表す数値として表示される数値である（例えば、「ＥＢＳＤ読本：ＯＩＭを使用するにあたって（改定第３版）」鈴木清一著、２００９年９月、株式会社ＴＳＬソリューションズ発行）。
ここで、ＥＢＳＤにより測定してＯＩＭにより解析した測定点の組織が加工組織である場合、結晶パターンが明確ではないため結晶方位決定の信頼性が低くなり、ＣＩ値が低くなる。特にＣＩ値が０．１以下の場合にその測定点の組織が加工組織であると判断される。

【0023】

本発明の電子・電気機器用銅合金薄板は、上述の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなり、厚みが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする。
このような構成の電子・電気機器用銅合金薄板は、コネクタ、その他の端子、電磁リレーの可動導電片、リードフレームなどに好適に使用することができる。

【0024】

ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金薄板においては、表面にＳｎめっきが施されていてもよい。
この場合、Ｓｎめっきの下地の基材は０．１０ｍａｓｓ％以上０．９０ｍａｓｓ％以下のＳｎを含有するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金で構成されているため、使用済みのコネクタなどの部品をＳｎめっきＣｕ−Ｚｎ系合金のスクラップとして回収して良好なリサイクル性を確保することができる。

【0025】

本発明の一態様による電子・電気機器用導電部品は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする。
また、本発明の一態様による端子は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする。
さらに、本発明の他の態様による電子・電気機器用導電部品は、上述の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする。
また、本発明の他の態様による端子は、上述の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする。
これらの構成の電子・電気機器用導電部品及び端子によれば、特に耐応力緩和特性に優れているので、経時的にもしくは高温環境で、残留応力が緩和されにくく、信頼性に優れている。また、電子・電気機器用導電部品及び端子の薄肉化を図ることができる。また、せん断加工性に優れた電子・電気機器用銅合金及び電子・電気機器用銅合金薄板で構成されているので、寸法精度に優れている。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、耐応力緩和特性が確実かつ十分に優れているとともに、強度、曲げ加工性、せん断加工性に優れた電子・電気機器用銅合金、それを用いた電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の電子・電気機器用銅合金の製造方法の工程例を示すフローチャートである。

【図2】実施例におけるせん断加工性を評価する破断面割合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、本発明の一実施形態である電子・電気機器用銅合金について説明する。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Ｚｎを２．０ｍａｓｓ％超えて３６．５ｍａｓｓ％以下、Ｓｎを０．１０ｍａｓｓ％以上０．９０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉを０．１５ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％未満、Ｐを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％以下含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する。

【0030】

さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、上記のＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐのほかに、さらに０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満のＦｅ及び０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満のＣｏのいずれか一方又は両方を含有してもよい。

【0031】

そして、各合金元素の相互間の含有量比率として、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計含有量（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）とＰの含有量との比（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐが、原子比で、次の（１’）式を満たす。
３．０＜（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ＜１００．０ ・・・（１’）
さらにＳｎの含有量とＮｉ、ＦｅおよびＣｏの合計含有量（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）との比Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）が、原子比で、次の（２’）式を満たす。
０．１０＜Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）＜２．９０ ・・・（２’）
さらにＦｅおよびＣｏの合計含有量とＮｉの含有量との比（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉが、原子比で、次の（３’）式を満たすように定められている。
０．００２≦（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ＜１．５００ ・・・（３’）

【0032】

ここで、上述のように成分組成を規定した理由について以下に説明する。

【0033】

（Ｚｎ：２．０ｍａｓｓ％超えて３６．５ｍａｓｓ％以下）
Ｚｎは、本実施形態で対象としている銅合金において基本的な合金元素であり、強度およびばね性の向上に有効な元素である。また、ＺｎはＣｕより安価であるため、銅合金の材料コストの低減にも効果がある。Ｚｎが２．０ｍａｓｓ％以下では、材料コストの低減効果が十分に得られない。一方、Ｚｎが３６．５ｍａｓｓ％を超えれば、耐食性が低下するとともに、冷間圧延性も低下してしまう。
したがって、Ｚｎの含有量は２．０ｍａｓｓ％超えて３６．５ｍａｓｓ％以下の範囲内とした。なお、Ｚｎの含有量は、上記の範囲内でも５．０ｍａｓｓ％以上３３．０ｍａｓｓ％以下の範囲内が好ましく、７．０ｍａｓｓ％以上２７．０ｍａｓｓ％以下の範囲内がさらに好ましい。

【0034】

（Ｓｎ：０．１０ｍａｓｓ％以上０．９０ｍａｓｓ％以下）
Ｓｎの添加は強度向上に効果があり、Ｓｎめっき付きＣｕ−Ｚｎ合金材のリサイクル性の向上に有利となる。さらに、ＳｎがＮｉと共存すれば、耐応力緩和特性の向上にも寄与することが本発明者等の研究により判明している。Ｓｎが０．１０ｍａｓｓ％未満では、これらの効果が十分に得られず、一方、Ｓｎが０．９０ｍａｓｓ％を超えれば、熱間加工性および冷間圧延性が低下し、熱間圧延や冷間圧延で割れが発生してしまうおそれがあり、導電率も低下してしまう。
したがって、Ｓｎの含有量は０．１０ｍａｓｓ％以上０．９０ｍａｓｓ％以下の範囲内とした。なお、Ｓｎの含有量は、上記の範囲内でも特に０．２０ｍａｓｓ％以上０．８０ｍａｓｓ％以下の範囲内が好ましい。

【0035】

（Ｎｉ：０．１５ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％未満）
Ｎｉは、Ｐとともに添加することにより、Ｎｉ−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。また、Ｆｅ及びＣｏの一方又は両方とＰとともにＮｉを添加することにより、〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。これらＮｉ−Ｐ系析出物もしくは〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物によって再結晶の際に結晶粒界をピン止めする効果が得られる。このため、平均結晶粒径を小さくすることができ、強度、曲げ加工性、耐応力腐食割れ性を向上させることができる。さらに、これらの析出物の存在により、耐応力緩和特性を大幅に向上させることができる。加えて、ＮｉをＳｎ、（Ｆｅ，Ｃｏ）、Ｐと共存させることで、固溶強化によっても耐応力緩和特性を向上させることができる。ここで、Ｎｉの添加量が０．１５ｍａｓｓ％未満では、耐応力緩和特性を十分に向上させることができない。一方、Ｎｉの添加量が１．００ｍａｓｓ％以上となれば、固溶Ｎｉが多くなって導電率が低下し、また高価なＮｉ原材料の使用量の増大によりコスト上昇を招く。
したがって、Ｎｉの含有量は０．１５ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％未満の範囲内とした。なお、Ｎｉの含有量は、上記の範囲内でも特に０．２０ｍａｓｓ％以上０．８０ｍａｓｓ％未満の範囲内とすることが好ましい。

【0036】

（Ｐ：０．００５ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％以下）
Ｐは、Ｎｉとの結合性が高く、Ｎｉとともに適量のＰを含有させれば、Ｎｉ−Ｐ系析出物を析出させることができ、また、Ｆｅ及びＣｏの一方又は両方と共にＰを添加することにより、〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。これらＮｉ−Ｐ系析出物もしくは〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物の存在によって耐応力緩和特性を向上させることができる。ここで、Ｐ量が０．００５ｍａｓｓ％未満では、十分にＮｉ−Ｐ系析出物もしくは〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物を析出させることが困難となり、十分に耐応力緩和特性を向上させることができなくなる。一方、Ｐ量が０．１０ｍａｓｓ％を超えれば、Ｐ固溶量が多くなって、導電率が低下するとともに圧延性が低下して冷間圧延割れが生じやすくなってしまう。
したがって、Ｐの含有量は、０．００５ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％以下の範囲内とした。Ｐの含有量は、上記の範囲内でも特に０．０１０ｍａｓｓ％以上０．０８０ｍａｓｓ％以下の範囲内が好ましい。
なお、Ｐは、銅合金の溶解原料から不可避的に混入することが多い元素であることから、Ｐの含有量を上述のように規制するためには、溶解原料を適切に選定することが望ましい。

【0037】

（Ｆｅ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満）
Ｆｅは、必ずしも必須の添加元素ではないが、少量のＦｅをＮｉ、Ｐとともに添加すれば、〔Ｎｉ，Ｆｅ〕−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。さらに少量のＣｏを添加することにより、〔Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ〕−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。これら〔Ｎｉ，Ｆｅ〕−Ｐ系析出物もしくは〔Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ〕−Ｐ系析出物によって再結晶の際に結晶粒界をピン止めする効果により、平均結晶粒径を小さくすることができ、強度、曲げ加工性、耐応力腐食割れ性を向上させることができる。さらに、これらの析出物の存在により、耐応力緩和特性を大幅に向上させることができる。ここで、Ｆｅの添加量が０．００１ｍａｓｓ％未満では、Ｆｅ添加による耐応力緩和特性のより一層の向上効果が得られない。一方、Ｆｅの添加量が０．１００ｍａｓｓ％以上となれば、固溶Ｆｅが多くなって導電率が低下し、また冷間圧延性も低下してしまう。
そこで、本実施形態では、Ｆｅを添加する場合には、Ｆｅの含有量を０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満の範囲内とした。なお、Ｆｅの含有量は、上記の範囲内でも特に０．００２ｍａｓｓ％以上０．０８０ｍａｓｓ％以下の範囲内とすることが好ましい。なお、Ｆｅを積極的に添加しない場合でも、不純物として０．００１ｍａｓｓ％未満のＦｅが含有されることがある。

【0038】

（Ｃｏ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満）
Ｃｏは、必ずしも必須の添加元素ではないが、少量のＣｏをＮｉ、Ｐとともに添加すれば、〔Ｎｉ，Ｃｏ〕−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。さらに少量のＦｅを添加することにより、〔Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ〕−Ｐ系析出物を母相（α相主体）から析出させることができる。これら〔Ｎｉ，Ｃｏ〕−Ｐ系析出物もしくは〔Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ〕−Ｐ系析出物によって耐応力緩和特性をより一層向上させることができる。ここで、Ｃｏ添加量が０．００１ｍａｓｓ％未満では、Ｃｏ添加による耐応力緩和特性のより一層の向上効果が得られない。一方、Ｃｏ添加量が０．１００ｍａｓｓ％以上となれば、固溶Ｃｏが多くなって導電率が低下し、また高価なＣｏ原材料の使用量の増大によりコスト上昇を招く。
そこで、本実施形態では、Ｃｏを添加する場合には、Ｃｏの含有量を０．００１ｍａｓｓ％以上０．１００ｍａｓｓ％未満の範囲内とした。Ｃｏの含有量は、上記の範囲内でも特に０．００２ｍａｓｓ％以上０．０８０ｍａｓｓ％以下の範囲内とすることが好ましい。なお、Ｃｏを積極的に添加しない場合でも、不純物として０．００１ｍａｓｓ％未満のＣｏが含有されることがある。

【0039】

以上の各元素の残部は、基本的にはＣｕおよび不可避的不純物とすればよい。ここで、不可避的不純物としては、（Ｆｅ），（Ｃｏ），Ｍｇ，Ａｌ， Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，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，Ｔｉ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｏ，Ｃ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ, Ｂ、Ｚｒ、希土類等が挙げられる。これらの不可避不純物は、総量で０．３ｍａｓｓ％以下であることが望ましい。

【0040】

さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、各合金元素の個別の添加量範囲を上述のように調整するばかりではなく、それぞれの元素の含有量の相互の比率が、原子比で、前記（１’）〜（３’）式を満たすように規制することが重要である。そこで、以下に（（１’）〜（３’）式の限定理由を説明する。

【0043】

（１’）式： ３．０＜（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ＜１００．０
（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ比が３．０以下では、固溶Ｐの割合の増大に伴って耐応力緩和特性が低下する。また同時に固溶Ｐにより導電率が低下するとともに、圧延性が低下して冷間圧延割れが生じやすくなり、さらに曲げ加工性も低下する。一方、（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ比が１００．０以上となれば、固溶したＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏの割合の増大により導電率が低下するとともに、高価なＣｏやＮｉの原材料使用量が相対的に多くなってコスト上昇を招く。そこで、（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ比を上記の範囲内に規制することとした。なお、（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｐ比の上限値は、上記の範囲内でも、５０．０以下、好ましくは４０．０以下、さらに好ましくは２０．０以下、さらには１５．０未満、最適には１２．０以下とすることが望ましい。

【0044】

（２’）式： ０．１０＜Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）＜２．９０
Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）比が０．１０以下では、十分な耐応力緩和特性向上効果が発揮されない。一方、Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）比が２．９０以上となれば、相対的に（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）量が少なくなって、〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物の量が少なくなり、耐応力緩和特性が低下してしまう。そこで、Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）比を上記の範囲内に規制することとした。なお、Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）比の下限は、上記の範囲内でも、特に０．２０以上、好ましくは０．２５以上、最適には０．３０超えとすることが望ましい。また、Ｓｎ／（Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ）比の上限は、上記の範囲内でも、２．５０以下、好ましくは２．００以下、さらに好ましくは１．５０以下とすることが望ましい。

【0045】

（３’）式： ０．００２≦（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ＜１．５００
Ｆｅ及びＣｏの一方又は両方を添加した場合には、ＮｉとＦｅ及びＣｏの含有量の合計とＮｉの含有量との比も重要となる。（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ比が１．５００以上の場合には、耐応力緩和特性が低下するとともに高価なＣｏ原材料の使用量の増大によりコスト上昇を招く。（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ比が０．００２未満の場合には、強度が低下するとともに高価なＮｉの原材料使用量が相対的に多くなってコスト上昇を招く。そこで、（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ比は、上記の範囲内に規制することとした。なお、（Ｆｅ＋Ｃｏ）／Ｎｉ比は、上記の範囲内でも、特に０．００２以上１．２００以下の範囲内が望ましい。さらに好ましくは０．００２以上０．７００以下の範囲内が望ましい。

【0046】

以上のように各合金元素を、個別の含有量だけではなく、各元素相互の比率として、（１’）〜（３’）式を満たすように調整した電子・電気機器用銅合金においては、〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物が、母相（α相主体）から分散析出したものとなり、このような析出物の分散析出によって、耐応力緩和特性が向上するものと考えられる。

【0047】

また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、その成分組成を上述のように調整するだけでなく、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さを次のように規定している。
すなわち、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００以上とされている。
ここで、このようにビッカース硬さを規定した理由について以下に説明する。

【0048】

（Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００以上）
Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００以上になると、母相中に転位密度の高い組織が形成され、せん断加工の際に容易に破断にいたる。このため、ダレやバリの大きさが抑制され、せん断加工性が向上する。
また、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００未満の場合、転位密度が十分に高くないため、破断にいたるまで大きく変形することでダレやバリが大きくなり、せん断加工性が劣化する。また、ビッカース硬さが３００以上になると、転位密度が高くなりすぎ、塑性変形が極めて困難になり、曲げ加工性が劣化する。よって、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さは、１００以上３００以下が望ましい。
また、ビッカース硬さは、さらに好ましくは、１０５以上２８０以下であり、より好ましくは、１１０以上２５０以下である。

【0049】

さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、以下のように結晶組織が規定されていることが好ましい。
結晶組織は、以下の比率（Ｌσ／Ｌ）が１０％以上とされていることが好ましい。
Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相を、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ^２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定する。次いで、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°を超える測定点間を結晶粒界とする。全ての結晶粒界長さＬに対するΣ３、Σ９、Σ２７ａ、Σ２７ｂの各粒界長さの和Ｌσの比率である特殊粒界長さ比率（Ｌσ／Ｌ）が１０％以上とされていることが好ましい。
さらに、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の平均結晶粒径（双晶を含む）が０．１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
ここで、上述のように結晶組織を規定した理由について以下に説明する。

【0050】

（特殊粒界長さ比率）
特殊粒界は、結晶学的にＣＳＬ理論（Ｋｒｏｎｂｅｒｇ ｅｔ ａｌ：Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｔ．Ｓｏｃ．ＡＩＭＥ，１８５，５０１（１９４９））に基づき定義されるΣ値で３≦Σ≦２９に属する対応粒界であって、かつ、当該対応粒界における固有対応部位格子方位欠陥Ｄｑが、Ｄｑ≦１５°／Σ^１／２（Ｄ．Ｇ．Ｂｒａｎｄｏｎ：Ａｃｔａ．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ．Ｖｏｌ．１４，ｐ．１４７９，（１９６６））を満たす結晶粒界であるとして定義される。特殊粒界は結晶性の高い粒界（原子配列の乱れが少ない粒界）であるため、加工時の破壊の起点となりにくくなる。このため、全ての結晶粒界長さＬに対するΣ３、Σ９、Σ２７ａ、Σ２７ｂの各粒界長さの和Ｌσの比率である特殊粒界長さ比率（Ｌσ／Ｌ）を高くすると、耐応力緩和特性を維持したまま、さらに曲げ加工性を向上させることができる。なお、特殊粒界長さ比率（Ｌσ／Ｌ）は、１２％以上とすることがさらに好ましい。より好ましくは１５％以上である。
なお、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭにより解析したときのＣＩ値（信頼性指数）は、測定点の結晶パターンが明確ではない場合にその値が小さくなり、ＣＩ値が０．１以下ではその解析結果を信頼することが難しい。よって、本実施形態では、ＣＩ値が０．１以下である信頼性の低い測定点を除いた。

【0051】

（平均結晶粒径）
耐応力緩和特性には、材料の平均結晶粒径もある程度の影響を与えることが知られており、一般には平均結晶粒径が小さいほど、耐応力緩和特性は低下する。本実施形態である電子・電気機器用銅合金の場合、成分組成と各合金元素の比率の適切な調整、及び、結晶性の高い特殊粒界の比率を適切にすることによって、良好な耐応力緩和特性を確保できる。このため、平均結晶粒径を小さくして、強度と曲げ加工性の向上を図ることができる。したがって製造プロセス中における再結晶および析出のための仕上げ熱処理後の段階で、平均結晶粒径が１５μｍ以下となるようにすることが望ましい。強度と曲げバランスをさらに向上させるためには、平均結晶粒径を０．１μｍ以上１０μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以上８μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。

【0052】

次に、前述のような実施形態の電子・電気機器用銅合金の製造方法の好ましい例について、図１に示すフローチャートを参照して説明する。

【0053】

〔溶解・鋳造工程：Ｓ０１〕
まず、前述した成分組成の銅合金溶湯を溶製する。銅原料としては、純度が９９．９９％以上の４ＮＣｕ（無酸素銅等）を使用することが望ましいが、スクラップを原料として用いてもよい。また、溶解には、大気雰囲気炉を用いてもよいが、添加元素の酸化を抑制するために、真空炉、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てもよい。
次いで、成分調整された銅合金溶湯を、適宜の鋳造法、例えば金型鋳造などのバッチ式鋳造法、あるいは連続鋳造法、半連続鋳造法などによって鋳造して鋳塊（例えばスラブ状鋳塊）を得る。

【0054】

〔加熱工程：Ｓ０２〕
その後、必要に応じて、鋳塊の偏析を解消して鋳塊組織を均一化するために均質化熱処理を行う。この熱処理の条件は特に限定しないが、通常は６００℃以上９５０℃以下において５分以上２４時間以下加熱すればよい。熱処理温度が６００℃未満、あるいは熱処理時間が５分未満では、十分な均質化効果が得られないおそれがある。一方、熱処理温度が９５０℃を超えれば、偏析部位が一部溶解してしまうおそれがあり、さらに熱処理時間が２４時間を超えることはコスト上昇を招くだけである。熱処理後の冷却条件は、適宜定めればよいが、通常は水焼入れすればよい。なお、熱処理後には、必要に応じて面削を行う。

【0055】

〔熱間加工工程：Ｓ０３〕
次いで、粗加工の効率化と組織の均一化のために、鋳塊に対して熱間加工を行ってもよい。この熱間加工の条件は特に限定されないが、通常は、開始温度６００℃以上９５０℃以下、終了温度３００℃以上８５０℃以下、加工率５０％以上９９％以下程度とすることが好ましい。なお、熱間加工開始温度までの鋳塊加熱は、前述の加熱工程Ｓ０２と兼ねてもよい。熱間加工後の冷却条件は、適宜定めればよいが、通常は水焼入れすればよい。なお、熱間加工後には、必要に応じて面削を行う。熱間加工の加工方法については、特に限定されないが、最終形状が板や条の場合は熱間圧延を適用して０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度の板厚まで圧延すればよい。また、最終形状が線や棒の場合には押出や溝圧延を、最終形状がバルク形状の場合には鍛造やプレスを適用すればよい。

【0056】

〔中間塑性加工工程：Ｓ０４〕
次に、加熱工程Ｓ０２で均質化処理を施した鋳塊、あるいは熱間圧延などの熱間加工工程Ｓ０３を施した熱間加工材に対して、中間塑性加工を施す。この中間塑性加工工程Ｓ０４における温度条件は特に限定はないが、冷間又は温間加工となる−２００℃から＋２００℃の範囲内とすることが好ましい。中間塑性加工の加工率も特に限定されないが、通常は１０％以上９９％以下程度とする。加工方法は特に限定されないが、最終形状が板、条の場合は、圧延を適用して０．０５ｍｍ以上２５ｍｍ以下程度の板厚まで圧延すればよい。また、最終形状が線や棒の場合には押出や溝圧延、最終形状がバルク形状の場合には鍛造やプレスを適用することができる。なお、溶体化の徹底のために、Ｓ０２〜Ｓ０４を繰り返してもよい。

【0057】

〔中間熱処理工程：Ｓ０５〕
冷間もしくは温間での中間塑性加工工程Ｓ０４の後に、再結晶処理と析出処理を兼ねた中間熱処理を施す。この中間熱処理は、組織を再結晶させると同時に、Ｎｉ−Ｐ系析出物もしくは〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物を分散析出させるために実施される工程であり、これらの析出物が生成される加熱温度、加熱時間の条件を適用すればよく、通常は、２００℃以上８００℃以下で、１秒以上２４時間以下とすればよい。
ここで、中間熱処理においては、バッチ式の加熱炉を用いてもよいし、連続焼鈍ラインを用いてもよい。そして、バッチ式の加熱炉を用いて中間熱処理を実施する場合には、３００℃以上８００℃以下の温度で５分以上２４時間以下加熱することが好ましい。また、連続焼鈍ラインを用いて中間熱処理を実施する場合には、加熱到達温度を３５０℃以上８００℃以下とし、かつこの範囲内の温度で、保持なし、若しくは１秒以上５分以下程度保持することが好ましい。以上のように、中間熱処理工程Ｓ０５における熱処理条件は、熱処理を実施する具体的手段によって異なることになる。
また、中間熱処理の雰囲気は、非酸化性雰囲気（窒素ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、あるいは還元性雰囲気）とすることが好ましい。
中間熱処理後の冷却条件は、特に限定しないが、通常は２０００℃／秒〜１００℃／時間程度の冷却速度で冷却すればよい。
なお、必要に応じて、上記の中間塑性加工工程Ｓ０４と中間熱処理工程Ｓ０５を、複数回繰り返してもよい。

【0058】

〔仕上げ塑性加工工程：Ｓ０６〕
中間熱処理工程Ｓ０５の後には、最終寸法、最終形状まで仕上げ塑性加工を行う。仕上げ塑性加工における加工方法は特に限定されないが、最終製品形態が板や条である場合には、圧延（冷間圧延）を適用して０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度の板厚に圧延すればよい。その他、最終製品形態に応じて、鍛造やプレス、溝圧延などを適用してもよい。加工率は最終板厚や最終形状に応じて適宜選択すればよいが、５％以上９０％以下の範囲内が好ましい。加工率が５％未満では、耐力を向上させる効果が十分に得られない。一方、９０％を超えれば、実質的に再結晶組織が失われて加工組織となり、圧延方向に対して直交する方向を曲げの軸としたときの曲げ加工性が低下してしまうおそれがある。なお、加工率は、好ましくは５％以上９０％以下、より好ましくは、１０％以上９０％以下とする。仕上げ塑性加工後は、これをそのまま製品として用いてもよいが、通常は、さらに仕上げ熱処理を施すことが好ましい。

【0059】

〔仕上げ熱処理工程：Ｓ０７〕
仕上げ塑性加工後には、必要に応じて、耐応力緩和特性の向上および低温焼鈍硬化のために、または残留ひずみの除去のために、仕上げ熱処理工程Ｓ０７を行う。この仕上げ熱処理は、１５０℃以上８００℃以下の範囲内の温度で、０．１秒以上２４時間以下行うことが望ましい。熱処理温度が高温の場合は短時間の熱処理を実施し、熱処理温度が低温の場合は長時間の熱処理を実施すればよい。仕上げ熱処理の温度が１５０℃未満、または仕上げ熱処理の時間が０．１秒未満では、十分な歪み取りの効果が得られなくなるおそれがある。一方、仕上げ熱処理の温度が８００℃を超える場合は再結晶のおそれがある。さらに仕上げ熱処理の時間が２４時間を超えることは、コスト上昇を招くだけである。なお、仕上げ塑性加工工程Ｓ０６を行わない場合には、仕上げ熱処理工程Ｓ０７は省略してもよい。

【0060】

〔形状修正圧延工程：Ｓ０８〕
仕上げ熱処理工程Ｓ０７後には、必要に応じて、内部応力均一化のために形状修正の圧延を行う。この圧延によりせん断加工性も向上する。この形状修正圧延は、５％未満の加工率で行うことが望ましい。５％以上の加工率では、十分なひずみが導入され、仕上げ熱処理工程Ｓ０７の効果が失われる。

【0061】

以上のようにして、Ｃｕ、ＺｎおよびＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００以上である最終製品形態のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金材を得ることができる。特に、加工方法として圧延を適用した場合、板厚０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金薄板（条材）を得ることができる。このような薄板は、これをそのまま電子・電気機器用導電部品に使用しても良い。しかし、通常は板面の一方、もしくは両面に、膜厚０．１μｍ以上１０μｍ以下程度のＳｎめっきを施し、Ｓｎめっき付き銅合金条として、コネクタその他の端子などの電子・電気機器用導電部品に使用するのが通常である。この場合のＳｎめっきの方法は特に限定されないが、常法に従って電解めっきを適用したり、また場合によっては電解めっき後にリフロー処理を施したりしてもよい。

【0062】

以上のような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、α相主体の母相から〔Ｎｉ，（Ｆｅ，Ｃｏ）〕−Ｐ系析出物を適切に存在させているので、耐応力緩和特性が確実かつ十分に優れ、しかも強度（耐力）も高い。
そして、本実施形態では、Ｃｕ，Ｚｎ及びＳｎを含有するα相の表面のビッカース硬さが１００以上であるので、せん断加工性を大幅に向上することが可能となる。

【0063】

本実施形態である電子・電気機器用銅合金薄板は、上述の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなることから、耐応力緩和特性に優れており、コネクタ、その他の端子、電磁リレーの可動導電片、リードフレームなどに好適に使用することができる。
また、表面にＳｎめっきを施した場合には、使用済みのコネクタなどの部品をＳｎめっきＣｕ−Ｚｎ系合金のスクラップとして回収して良好なリサイクル性を確保することができる。

【0064】

本実施形態である電子・電気機器用導電部材及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金及び電子・電気機器用銅合金薄板で構成されている。このため、耐応力緩和特性に優れており、経時的にもしくは高温環境で残留応力が緩和されにくく、信頼性に優れている。また、電子・電気機器用導電部品及び端子の薄肉化を図ることができる。さらに、せん断加工性に優れた電子・電気機器用銅合金及び電子・電気機器用銅合金薄板で構成されているので、寸法精度に優れている。

【0065】

以上、本発明の実施形態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、その発明の技術要件を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【実施例】

【0066】

以下、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果を本発明の実施例として、比較例とともに示す。なお、以下の実施例は、本発明の効果を説明するためのものであって、実施例に記載された構成、プロセス、条件が本発明の技術的範囲を限定するものでない。

【0067】

まず、Ｃｕ−４０％Ｚｎ母合金および純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅（ＡＳＴＭ Ｂ１５２ Ｃ１０１００）からなる原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ｎ_２ガス雰囲気において電気炉を用いて溶解した。銅合金溶湯内に、各種の添加元素を添加して、表１〜４に示す成分組成の合金溶湯を溶製し、カーボン鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約３０ｍｍ×幅約５０ｍｍ×長さ約２００ｍｍとした。続いて各鋳塊について、均質化処理として、Ａｒガス雰囲気中において、表５〜８に記載した温度で所定時間（１〜４時間）保持し、次いで水焼き入れを実施した。

【0068】

次に、熱間圧延を実施した。熱間圧延開始温度が表５〜８に記載した温度となるように再加熱して、鋳塊の幅方向が圧延方向となるようにして、圧延率が約５０％の熱間圧延を行った。圧延終了温度３００〜７００℃から水焼入れを行い、切断および表面研削を実施し、次いで、厚さ約１４ｍｍ×幅約１８０ｍｍ×長さ約１００ｍｍの熱間圧延材を製出した。

【0069】

その後、中間塑性加工および中間熱処理を、それぞれ１回行うか、又は２回繰り返して実施した。
具体的には、中間塑性加工および中間熱処理をそれぞれ１回実施する場合には、圧延率が約５０％以上の冷間圧延（中間塑性加工）を行った。次いで、再結晶と析出処理のための中間熱処理として、３５０℃以上８００℃以下で所定時間（１秒〜１時間）保持し、次いで、水焼入れした。その後、圧延材を切断し、酸化被膜を除去するために表面研削を実施し、後述する仕上げ塑性加工に供した。
一方、中間塑性加工および中間熱処理をそれぞれ２回実施する場合には、圧延率が約５０％以上の一次冷間圧延（一次中間塑性加工）を行った。次いで、一次中間熱処理として、３５０℃以上８００℃以下で所定時間（１秒〜１時間）保持し、次いで、水焼入れした。次に、圧延率が約５０％以上の二次冷間圧延（二次中間塑性加工）を行った。次いで、二次中間熱処理として、３５０℃以上８００℃以下で所定時間（１秒〜１時間）保持し、次いで、水焼入れした。その後、圧延材を切断し、酸化被膜を除去するために表面研削を実施し、後述する仕上げ塑性加工に供した。

【0070】

その後、仕上げ塑性加工として、表５〜８に示す圧延率で冷間圧延を実施した。
次いで、仕上げ熱処理として、表５〜８に示した温度で所定時間（１秒〜１時間）保持し、次いで、水焼入れした。そして、切断および表面研磨を実施し、厚さ０．５１ｍｍ×幅約１８０ｍｍとした。その後、形状修正のための圧延を実施した。次いで、表面研磨を実施し、厚さ約０．５ｍｍ×幅約１８０ｍｍとし、次いで特性評価用条材を製出した。

【0071】

これらの特性評価用条材について、平均結晶粒径、導電率、機械的特性、ビッカース硬さ、曲げ加工性、せん断加工性、耐応力緩和特性を評価した。各評価項目についての試験方法、測定方法は次の通りである。また、これらの評価結果を表９〜１２に示す。

【0072】

〔結晶粒径観察〕
圧延の幅方向に対して垂直な面、すなわちＴＤ面（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を観察面として、ＥＢＳＤ測定装置及びＯＩＭ解析ソフトによって、次のように結晶粒界および結晶方位差分布を測定した。
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。次いで、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（ＦＥＩ社製Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ ４５０，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社） ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社）ＯＩＭ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．５．３）によって、電子線の加速電圧２０ｋＶ、測定間隔０．１μｍステップで１０００μｍ^２以上の測定面積で、各結晶粒の方位差の解析を行った。解析ソフトＯＩＭにより各測定点のＣＩ値を計算し、結晶粒径の解析からはＣＩ値が０．１以下のものは除外した。結晶粒界に関しては、二次元断面観察の結果、隣り合う２つの結晶間の配向方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界として結晶粒界マップを作成した。ＪＩＳ Ｈ ０５０１の切断法に準拠し、結晶粒界マップに対して、縦、横の所定長さの線分を５本ずつ引き、完全に切られる結晶粒数を数え、その切断長さの平均値を平均結晶粒径とした。

【0073】

〔導電率〕
特性評価用条材から幅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の測定を行い、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。

【0074】

〔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、ＪＩＳ Ｚ ２２４１のオフセット法により、ヤング率Ｅ、０．２％耐力σ_０．２、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な方向となるように採取した。

【0075】

〔ビッカース硬さの測定〕
ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定されている微小硬さ試験方法に準拠し、特性評価用条材の表面すなわちＮＤ面（Ｎｏｒｍａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）で試験加重１．９６Ｎ（＝０．２ｋｇｆ）でビッカース硬さを測定した。

【0076】

〔曲げ加工性〕
日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０７：２００７の４試験方法に準拠して曲げ加工を行った。圧延方向と試験片の長手方向が平行になるように、特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍの試験片を複数採取した。次いで曲げ角度が９０度、曲げ半径が０．５ｍｍのＷ型の治具を用い、Ｗ曲げ試験を行った。
曲げ部の外周部を目視で観察して割れが観察された場合は「×」（ｂａｄ）、破断や微細な割れが確認されなかった場合は「○」（ｇｏｏｄ）と判定した。

【0077】

〔せん断加工性〕
特性評価用条材から金型で角孔（８ｍｍ×８ｍｍ）を多数打抜いて、図２に示される破断面割合（打ち抜きされた部分の板厚に対する破断面の割合）及びかえり高さの測定により評価を行った。打ち抜きの切口面においては、破断面とせん断面とが存在しており、せん断面の割合が少なく破断面の割合が多いほど、せん断加工性に優れることになる。
金型のクリアランスは０．０２ｍｍとし、５０ｓｐｍ（ｓｔｒｏｋｅ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の打ち抜き速度により打ち抜きを行った。破断面割合、かえり高さの測定については、穴抜き側の切口面を観察し、各測定箇所１０点の平均を評価した。
なお、破断面の割合が４０％以上のものを「○」（ｇｏｏｄ）と評価し、４０％未満のものを「×」（ｂａｄ）と評価した。また、かえり高さが６μｍ以下のものを「○」（ｇｏｏｄ）と評価し、６μｍを超えるものを「×」（ｂａｄ）と評価した。

【0078】

〔耐応力緩和特性〕
耐応力緩和特性試験は、日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０９：２００４の片持はりねじ式に準じた方法によって応力を負荷し、Ｚｎ量が２ｍａｓｓ％を超えて１５ｍａｓｓ％未満の試料（表９〜１２中の「２−１５Ｚｎ評価」の欄に記入したもの）については、１５０℃の温度で５００時間保持後の残留応力率を測定した。Ｚｎ量が１５ｍａｓｓ％以上３６．５ｍａｓｓ％以下の試料（表９〜１２中の「１５−３６．５Ｚｎ評価」の欄に記入したもの）については、１２０℃の温度で５００時間保持後の残留応力率を測定した。
試験方法としては、各特性評価用条材から圧延方向に対して平行な方向に試験片（幅１０ｍｍ）を採取し、試験片の表面最大応力が耐力の８０％となるように、初期たわみ変位を２ｍｍと設定し、スパン長さを調整した。上記表面最大応力は次式で定められる。
表面最大応力（ＭＰａ)＝１．５Ｅｔδ_０/Ｌ_ｓ^２
ただし、Ｅ：ヤング率（ＭＰａ）、ｔ：試料の厚み(ｔ＝０．５ｍｍ)、δ_０：初期たわみ変位（２ｍｍ）、Ｌ_ｓ：スパン長さ（ｍｍ）である。
また、残留応力率は次式を用いて算出した。
残留応力率（％）＝（１−δ_ｔ/δ_０）×１００
ただし、δ_ｔ：（１２０℃で５００ｈ保持後、もしくは１５０℃で５００ｈ保持後の永久たわみ変位（ｍｍ））−（常温で２４ｈ保持後の永久たわみ変位（ｍｍ））であり、δ_０：初期たわみ変位（ｍｍ）である。
残留応力率が、７０％以上のものを「○」（ｇｏｏｄ）、７０％未満ものを「×」（ｂａｄ）と評価した。

【0079】

上記の各組織観察結果、各評価結果について、表９〜１２に示す。

【0080】

【表1】

【0081】

【表2】

【0082】

【表3】

【0083】

【表4】

【0084】

【表5】

【0085】

【表6】

【0086】

【表7】

【0087】

【表8】

【0088】

【表9】

【0089】

【表10】

【0090】

【表11】

【0091】

【表12】

【0092】

比較例１０１においては、Ｓｎ量が本発明範囲を超えており、またビッカース硬さが３００を超えており、曲げ加工性が「×」の評価となり、さらに特殊粒界比率が１０％未満であった。このため、その他の特性評価については、実施しなかった。
比較例１０２においては、ビッカース硬さが１００未満であり、破断面の評価、かえり高さの評価が「×」の評価となり、さらに耐応力緩和特性評価も「×」評価であった。
比較例１０３においては、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉが添加されておらず、ビッカース硬さが１００未満であったため、破断面の評価、かえり高さの評価が「×」の評価となり、さらに耐応力緩和特性も「×」の評価であった。

【0093】

これに対して、表９，１０，１１に示しているように、各合金元素の個別の含有量が本発明で規定する範囲内であるばかりでなく、各合金成分の相互間の比率が本発明で規定する範囲内とされ、さらにビッカース硬さが本発明で規定する範囲内とされた本発明例Ｎｏ．２３〜３２，３７，４３及び参考例Ｎｏ．１〜２２，３３〜３６，３８〜４２，４４は、いずれも耐応力緩和特性が優れており、さらに耐力、曲げ加工性にも優れており、コネクタやその他の端子に十分に適用可能であることが確認された。また、せん断加工性に特に優れており、プレス成型（打ち抜き加工）を高精度に実施することが可能であることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明の電子・電気機器用銅合金は、耐応力緩和特性が十分に優れているとともに、強度、曲げ加工性、せん断加工性に優れている。このため、本発明の電子・電気機器用銅合金は、コネクタ、その他の端子、電磁リレーの可動導電片、リードフレームなどに好適に適用される。

【図1】

【図2】