特許第6047466号(P6047466)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6047466導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板
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(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】6047466
(24)【登録日】2016年11月25日
(45)【発行日】2016年12月21日
(54)【発明の名称】導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板
(51)【国際特許分類】
   C22C 9/06 20060101AFI20161212BHJP
   C22C 9/10 20060101ALI20161212BHJP
   C22C 9/01 20060101ALI20161212BHJP
   C22C 9/02 20060101ALI20161212BHJP
   C22C 9/04 20060101ALI20161212BHJP
   C22C 9/05 20060101ALI20161212BHJP
   H01B 1/02 20060101ALI20161212BHJP
   H01B 5/02 20060101ALI20161212BHJP
   H01L 23/50 20060101ALI20161212BHJP
【FI】
   C22C9/06
   C22C9/10
   C22C9/01
   C22C9/02
   C22C9/04
   C22C9/05
   H01B1/02 A
   H01B5/02 Z
   H01L23/50 V
【請求項の数】6
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2013-182205(P2013-182205)
(22)【出願日】2013年9月3日
(65)【公開番号】特開2015-48519(P2015-48519A)
(43)【公開日】2015年3月16日
【審査請求日】2015年3月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】502362758
【氏名又は名称】JX金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】波多野 隆紹
【審査官】 川口 由紀子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−180593(JP,A)
【文献】 特開2014−173167(JP,A)
【文献】 特開2014−234534(JP,A)
【文献】 特開2013−040399(JP,A)
【文献】 特開2009−242890(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C22C 9/00− 9/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ni及びCoのうち一種以上を合計で0.8〜5.0質量%、Siを0.2〜1.5質量%含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、圧延方向と平行の引張強さが500MPa以上であり、圧延材の板幅方向(TD)と直交する断面においてEBSD測定を行った際に、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との合計が10%以上であり、板幅方向のばね限界値が400MPa以上に調整され、導電率が30%IACS以上であることを特徴とする銅合金板。
【請求項2】
Ni及びCoのうち一種以上を合計で0.8〜5.0質量%、Siを0.2〜1.5質量%含有し、さらにSn、Zn、Mg、Ti、Zr、Cr、Al、P、Mn、B及びAgのうち1種以上を総量で3.0質量%以下含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、圧延方向と平行の引張強さが500MPa以上であり、TDと直交する断面においてEBSD測定を行った際に、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との合計が10%以上であり、板幅方向のばね限界値が400MPa以上に調整され、導電率が30%IACS以上であることを特徴とする銅合金板。
【請求項3】
板幅方向の曲げたわみ係数が115GPa以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の銅合金板。
【請求項4】
板幅方向の曲げたわみ係数が115GPa以上、150℃で1000時間保持後の板幅方向の応力緩和率が30%以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の銅合金板。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか1項に記載の銅合金板を用いた大電流用電子部品。
【請求項6】
請求項1〜4の何れか1項に記載の銅合金板を用いた放熱用電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は銅合金板及び通電用又は放熱用電子部品に関し、特に、電機・電子機器、自動車等に搭載される端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の素材として使用される銅合金板、及び該銅合金板を用いた電子部品に関する。中でも、電気自動車、ハイブリッド自動車等で用いられる大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレットPCで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に好適な銅合金板及び該銅合金板を用いた電子部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電機・電子機器、自動車等には、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電気又は熱を伝えるための部品が組み込まれており、これら部品には銅合金が用いられている。ここで、電気伝導性と熱伝導性は比例関係にある。
【0003】
近年、電子部品の小型化に伴い、曲げたわみ係数を高めることが求められている。コネクタ等が小型化すると、板ばねの変位を大きくとることが難しくなる。このため、小さな変位で高い接触力を得ることが必要になり、より高い曲げたわみ係数が求められるのである。
【0004】
また、曲げたわみ係数が高いと曲げ加工の際のスプリングバックが小さくなり、プレス成型加工が容易になる。厚肉材が使用される大電流コネクタ等では、特にこのメリットは大きい。
【0005】
さらに、スマートフォンやタブレットPCの液晶には、液晶フレームと呼ばれる放熱部品が用いられているが、このような放熱用途の銅合金板においても、より高い曲げたわみ係数が求められる。曲げたわみ係数を高めると外力が加わった際の放熱板の変形が軽減され、放熱板周りに配置される液晶部品、ICチップ等に対する保護性が改善されるためである。
【0006】
ここで、コネクタ等の板ばね部は、通常、その長手方向が圧延方向と直交する方向(曲げ変形の際の曲げ軸が圧延方向と平行)に採取される。以下、この方向を板幅方向(TD)と称する。したがって、曲げたわみ係数の上昇は、TDにおいて特に重要である。
【0007】
一方、電子部品の小型化に伴い、通電部における銅合金の断面積が小さくなる傾向にある。断面積が小さくなると、通電した際の銅合金からの発熱が増大する。また、成長著しい電気自動車やハイブリッド電気自動車で用いられる電子部品には、バッテリー部のコネクタ等の著しく高い電流が流される部品があり、通電時の銅合金の発熱が問題になっている。発熱が過大になると、銅合金は高温環境に晒されることになる。
【0008】
コネクタ等の電子部品の電気接点では、銅合金板にたわみが与えられ、このたわみで発生する応力により、接点での接触力を得ている。たわみを与えた銅合金を高温下に長時間保持すると、応力緩和現象により、応力すなわち接触力が低下し、接触電気抵抗の増大を招く。この問題に対処するため銅合金には、発熱量が減ずるよう導電性により優れることが求められ、また発熱しても接触力が低下しないよう応力緩和特性により優れることも求められている。同様に放熱用途の銅合金板においても、外力による放熱板のクリープ変形を抑制する点から、応力緩和特性に優れることが望まれている。
【0009】
高い導電率、高い強度、及び比較的良好な応力緩和特性を有する銅合金として、コルソン合金が知られている。コルソン合金はCuマトリックス中にNi−Si、Co−Si、Ni−Co−Si等の金属間化合物を析出させた合金である。
【0010】
近年のコルソン合金に関する研究は、曲げ加工性改善を目的とするものが中心であり、そのための方策として{001}<100>方位(Cube方位)を発達させる技術が種々提唱されている。例えば、特許文献1(特開2006−283059号)では、Cube方位の面積率を50%以上に制御し、曲げ加工性を改善している。特許文献2(特開2010−275622号)では、(200)({001}と同義)のX線回折強度を銅粉標準試料のX線回折強度以上に制御し曲げ加工性を改善している。特許文献3(特開2011−17072号)では、Cube方位の面積率を5〜60%に制御すると同時に、Brass方位及びCopper方位の面積率をともに20%以下に制御し、曲げ加工性を改善している。特許文献4(特許第4857395号公報)では、板厚方向の中央部において、Cube方位の面積率を10〜80%に制御すると同時に、Brass方位及びCopper方位の面積率をともに20%以下に制御し、ノッチ曲げ性を改善している。特許文献5(WO2011/068121公報)では、材料の表層および深さ位置で全体の1/4の位置でのCube方位面積率をそれぞれW0およびW4とし、W0/W4を0.8〜1.5、W0を5〜48%に制御し、さらに平均結晶粒径を12〜100μmに調整することで、180度密着曲げ性を改善している。
【0011】
以上のように{001}<100>方位を発達させる方法は、曲げ加工性の改善に対し極めて有効であるが、曲げたわみ係数の低下をもたらす。例えば、特許文献6(WO2011/068134公報)では、圧延方向に向く(100)面の面積率を30%以上に制御した結果、ヤング率が110GPa以下に、曲げたわみ係数は105GPa以下に低下している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開2006−283059号公報
【特許文献2】特開2010−275622号公報
【特許文献3】特開2011−17072号公報
【特許文献4】特許第4857395号公報
【特許文献5】国際公開WO2011/068121号
【特許文献6】国際公開WO2011/068134号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
上記に示したように、従来のコルソン合金は高い導電率と強度を有するものの、そのTDの曲げたわみ係数は大電流を流す部品の用途又は大熱量を放散する部品の用途として満足できるレベルではなかった。また、従来のコルソン合金は比較的良好な応力緩和特性を有するものの、その応力緩和特性のレベルは大電流を流す部品の用途又は大熱量を放散する部品の用途として必ずしも十分とはいえなかった。特に、高い曲げたわみ係数と優れた応力緩和特性を兼ね備えたコルソン合金は、これまでに報告されていなかった。
【0014】
そこで、本発明は、高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品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】
【0015】
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、コルソン合金板について、TDと直交する断面における(122)面と(133)面の面積率を制御することにより、TDの曲げたわみ係数が向上することを見出した。さらに、この結晶方位制御に加え、TDのばね限界値を適正範囲に調整することにより応力緩和特性が著しく向上することをも見出した。
【0016】
以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、Ni及びCoのうち一種以上を0.8〜5.0質量%、Siを0.2〜1.5質量%含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、500MPa以上の引張強さを有し、圧延材の板幅方向(TD)と直交する断面においてEBSD測定を行った際に、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との合計が10%以上である銅合金板である。
【0017】
本発明は別の一側面において、Ni及びCoのうち一種以上を0.8〜5.0質量%、Siを0.2〜1.5質量%含有し、さらにSn、Zn、Mg、Fe、Ti、Zr、Cr、Al、P、Mn、B及びAgのうち1種以上を総量で3.0質量%以下含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、500MPa以上の引張強さを有し、TDと直交する断面においてEBSD測定を行った際に、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との合計が10%以上である銅合金板である。
【0018】
本発明に係る銅合金板は一実施態様において、板幅方向のばね限界値が400MPa以上に調整されている。
【0019】
本発明に係る銅合金板は別の一実施態様において、導電率が30%IACS以上であり、板幅方向の曲げたわみ係数が115GPa以上である。
【0020】
本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、導電率が30%IACS以上、板幅方向の曲げたわみ係数が115GPa以上、150℃で1000時間保持後の板幅方向の応力緩和率が30%以下である。
【0021】
本発明は別の一側面において、上記銅合金板を用いた大電流用電子部品である。
【0022】
本発明は別の一側面において、上記銅合金板を用いた放熱用電子部品である。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品を提供することが可能である。この銅合金板は、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の素材として好適に使用することができ、特に大電流を通電する電子部品の素材又は大熱量を放散する電子部品の素材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1】応力緩和率の測定原理を説明する図である。
図2】応力緩和率の測定原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明について説明する。
(目標特性)
本発明の実施の形態に係るコルソン合金板は、30%IACS以上の導電率を有し、且つ500MPa以上の引張強さを有する。導電率が30%IACS以上であれば、通電時の発熱量が純銅と同等といえる。また、引張強さが500MPa以上であれば、大電流を通電する部品の素材又は大熱量を放散する部品の素材として必要な強度を有しているといえる。
【0026】
本発明の実施の形態に係るコルソン合金板のTDの曲げたわみ係数は115GPa以上、より好ましくは120GPa以上である。ばねたわみ係数とは、片持ち梁に弾性限界を超えない範囲で荷重をかけ、その時のたわみ量から算出される値である。弾性係数の指標としては引張試験により求めるヤング率もあるが、ばねたわみ係数の方がコネクタ等の板ばね接点における接触力とより良好な相関を示す。従来のコルソン合金板の曲げたわみ係数は110GPa程度であり、これを115GPa以上に調整することで、コネクタ等に加工した後に明らかに接触力が向上し、また、放熱板等に加工した後に外力に対して明らかに弾性変形しにくくなる。
【0027】
本発明の実施の形態に係るコルソン合金板の応力緩和特性については、TDに0.2%耐力の80%の応力を付加し150℃で1000時間保持した時の応力緩和率(以下、単に応力緩和率と記す)が30%以下であり、より好ましくは20%以下である。従来のコルソン合金板の応力緩和率は40〜50%程度であり、これを30%以下にすることで、コネクタに加工した後に大電流を通電しても接触力低下に伴う接触電気抵抗の増加が生じ難くなり、また、放熱板に加工した後に熱と外力が同時に加わってもクリープ変形が生じ難くなる。
【0028】
(Ni、Co及びSiの添加量)
Ni、Co及びSiは、適当な時効処理を行うことにより、Ni−Si、Co−Si、Ni−Co−Si等の金属間化合物として析出する。この析出物の作用により強度が向上し、析出によりCuマトリックス中に固溶したNi、Co及びSiが減少するため導電率が向上する。しかしながら、NiとCoの合計量が0.8質量%未満又はSiが0.2質量%未満になると500MPa以上の引張強さおよび15%以下の応力緩和率を得ることが難しくなる。NiとCoの合計量が5.0質量%を超えると又はSiが1.5質量%を超えると、熱間圧延割れ等により合金の製造が困難になる。このため、本発明に係るコルソン合金では、NiとCoのうち一種以上の添加量は0.8〜5.0質量%とし、Siの添加量は0.2〜1.5質量%としている。NiとCoのうち一種以上の添加量は1.0〜4.0質量%がより好ましく、Siの添加量は0.25〜0.90質量%がより好ましい。
【0029】
(その他の添加元素)
コルソン合金には、強度や耐熱性を改善するために、Sn、Zn、Mg、Fe、Ti、Zr、Cr、Al、P、Mn、B及びAgのうちの一種以上を含有させることができる。ただし、添加量が多すぎると、導電率が低下して30%IACSを下回ったり、合金の製造性が悪化したりする場合があるので、添加量は総量で3.0質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下とする。また、添加による効果を得るためには、添加量を総量で0.001質量%以上にすることが好ましい。
【0030】
(結晶方位)
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との面積率合計(以下、A値とする)を10%以上、より好ましくは15%以上に調整する。
【0031】
A値は、圧延材のTDと直交する断面において、EBSD(Electron Back Scatter Diffraction:電子後方散乱回折)法により求める。ここでEBSDとは、SEM(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折(菊池パターン)を利用して結晶方位を解析する技術である。
【0032】
A値を10%以上に調整すると、TDの曲げたわみ係数が115GPa以上になり、同時に応力緩和特性も向上する。A値の上限値はTDの曲げたわみ係数の点から制限されるものではないが、A値は60%以下の値をとることが多い。
【0033】
(ばね限界値)
銅合金板のTDのばね限界値は、400MPa以上に調整することが好ましく、450MPa以上に調整することがさらに好ましい。A値を10%以上に調整することに加え、TDのばね限界値を400MPa以上に調整することにより、応力緩和率が30%以下となる。ばね限界値の上限値については、銅合金板の特性の点からは制限されないが、ばね限界値が引張強さ以上の値になることは少ない。
【0034】
(厚み)
製品の厚みは0.1〜2.0mmであることが好ましい。厚みが薄すぎると、通電部断面積が小さくなり通電時の発熱が増加するため大電流を流すコネクタ等の素材として不適であり、また、わずかな外力で変形するようになるため放熱板等の素材としても不適である。一方で、厚みが厚すぎると、曲げ加工が困難になる。このような観点から、より好ましい厚みは0.2〜1.5mmである。厚みが上記範囲となることにより、通電時の発熱を抑えつつ、曲げ加工性を良好なものとすることができる。
【0035】
(用途)
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、電機・電子機器、自動車等で用いられる端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の用途に好適に使用することができ、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車等で用いられる大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレットPCで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に有用である。
【0036】
(製造方法)
純銅原料として電気銅等を溶解し、Ni、Co、Si及び必要に応じ他の合金元素を添加し、厚み30〜300mm程度のインゴットに鋳造する。このインゴットを熱間圧延により厚み3〜30mm程度の板とした後、冷間圧延、溶体化処理、時効処理、最終冷間圧延、歪取焼鈍の順で、所望の厚みおよび特性を有する条や箔に仕上げる。熱処理後には、熱処理時に生成した表面酸化膜を除去するために、表面の酸洗や研磨等を行ってもよい。
【0037】
A値を10%以上に調整する方法は特定の方法に限定されないが、例えば熱間圧延条件の制御により可能となる。
【0038】
本発明の熱間圧延では、850〜1000℃に加熱したインゴットを一対の圧延ロール間に繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げてゆく。A値には1パスあたりの加工度が影響を及ぼす。ここで、1パスあたりの加工度R(%)とは、圧延ロールを1回通過したときの板厚減少率であり、R=(T0−T)/T0×100(T0:圧延ロール通過前の厚み、T:圧延ロール通過後の厚み)で与えられる。
【0039】
このRについて、全パスのうちの最大値(Rmax)を25%以下にし、全パスの平均値(Rave)を20%以下にすることが好ましい。これら両条件を満足することで、A値が10%以上になる。より好ましくはRaveを19%以下とする。
【0040】
溶体化処理では、圧延組織の一部または全てを再結晶化させ、銅合金板の平均結晶粒径を50μm以下に調整する。平均結晶粒径が大きすぎると、製品の引張強さを500MPa以上に調整することが難しくなる。連続焼鈍炉を用い、750〜1000℃の炉内温度において、目標とする結晶粒径が得られるよう、5秒から10分の範囲で加熱時間を適宜調整すればよい。
【0041】
時効処理では、Ni−Si、Co−Si、Ni−Co−Si等の金属間化合物を析出させ、合金の導電率および引張強さを上昇させる。バッチ炉を用い、350〜600℃の炉内温度において、最大の引張強さが得られるよう、30分〜30時間の範囲で加熱時間を適宜調整すればよい。
【0042】
最終冷間圧延では、一対の圧延ロール間に材料を繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げていく。最終冷間圧延の加工度は3〜99%とするのが好ましい。ここで加工度r(%)は、r=(t0−t)/t0×100(t0:圧延前の板厚、t:圧延後の板厚)で与えられる。rが小さすぎると、引張強さを500MPa以上に調整することが難しくなる。rが大きすぎると、圧延材のエッジが割れることがある。該加工度は5〜90%とすることがより好ましく、8〜60%とすることがさらに好ましい。
【0043】
熱間圧延条件制御によるA値の調整に加え、製品のTDのばね限界値を400MPa以上に調整することにより、応力緩和率が30%以下となる。ばね限界値を400MPa以上に調整する方法は、特定の方法に限定されないが、例えば最終冷間圧延後に適切な条件で歪取焼鈍を行うことにより可能となる。
【0044】
すなわち、歪取焼鈍後の引張強さを歪取焼鈍前(最終冷間圧延上がり)の引張強さに対し、10〜100MPa低い値、好ましくは20〜80MPa低い値に調整することにより、ばね限界値が400MPa以上となる。引張強さの低下量が小さすぎると、ばね限界値を400MPa以上に調整することが難しくなる。引張強さの低下量が大きすぎると製品の引張強さが500MPa未満になることがある。
【0045】
具体的には、バッチ炉を用いる場合には100〜500℃の炉内温度において30分から30時間の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、また連続焼鈍炉を用いる場合には300〜700℃の炉内温度において5秒から10分の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、引張強さの低下量を上記範囲に調整すればよい。
【0046】
なお、高強度化のため、溶体化処理と時効処理との間に冷間圧延を行うことも可能である。この場合、冷間圧延の加工度は3〜99%とすることが好ましい。加工度が低すぎると高強度化の効果が得られず、加工度が高すぎると、圧延材のエッジが割れることがある。
【0047】
また、より充分に溶体化させるため、複数回の溶体化処理を行うことも可能である。個々の溶体化処理の間には、加工度99%以下の冷間圧延をはさむことができる。さらに、より充分に析出させるため、複数回の時効処理を行うことも可能である。個々の時効処理の間には、加工度99%以下の冷間圧延をはさむことができる。
【実施例】
【0048】
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。
【0049】
溶銅に合金元素を添加した後、厚みが200mmのインゴットに鋳造した。インゴットを950℃で3時間加熱し、熱間圧延により厚み15mmの板にした。熱間圧延後の板表面の酸化スケールを研削、除去した後、冷間圧延、溶体化処理、時効処理、最終冷間圧延の順で製品厚みに仕上げた。最後に歪取焼鈍を行った。
【0050】
熱間圧延では、1パスあたりの加工度の最大値(Rmax)および平均値を(Rave)を種々変化させた。
【0051】
溶体化処理は、連続焼鈍炉を用い、炉内温度を800℃とし、加熱時間を1秒から10分の間で調整し、溶体化処理後の結晶粒径を変化させた。
【0052】
時効処理は、バッチ炉を用い、加熱時間を5時間とし、350〜600℃の範囲で、引張強さが最大になるよう炉内温度を調整した。
【0053】
最終冷間圧延では、加工度(r)を種々変化させた。歪取り焼鈍では、連続焼鈍炉を用い、炉内温度を500℃として加熱時間を1秒から10分の間で調整し、引張強さの低下量を種々変化させた。なお、一部の実施例では歪取り焼鈍を行わなかった。
【0054】
製造途中の材料および歪取焼鈍後(歪取焼鈍を行ってない実施例では最終冷間圧延後)の材料(製品)につき、次の測定を行った。
(成分)
歪取焼鈍後の材料につき、合金元素濃度をICP−質量分析法で分析した。
【0055】
(溶体化処理後の平均結晶粒径)
圧延方向と直交する断面を機械研磨により鏡面に仕上げた後、エッチングにより結晶粒界を現出させた。この金属組織上において、JIS H 0501(1999年)の切断法に従い測定し、平均結晶粒径を求めた。
【0056】
(製品の結晶方位)
歪取焼鈍後の材料につき、TDと直交する断面(厚み方向と圧延方向にそれぞれ平行な断面)に電子線を照射しEBSD測定を行った。測定面積は0.1mm2とし、2μmのステップでスキャンし、方位を解析した。そして、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率および(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率を求め、両面積率の合計(A値)を算出した。
【0057】
(引張強さ)
最終冷間圧延後および歪取焼鈍後の材料につき、JIS Z2241に規定する13B号試験片を引張方向が圧延方向と平行になるように採取し、JIS Z2241に準拠して圧延方向と平行に引張試験を行い、引張強さ求めた。
【0058】
(ばね限界値)
歪取焼鈍後の材料から、幅が10mmの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取し、JIS H3130に規定されているモーメント式試験により、TDのばね限界値を測定した。
【0059】
(導電率)
歪取焼鈍後の材料から、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように試験片を採取し、JIS H0505に準拠し四端子法により20℃での導電率を測定した。
【0060】
(曲げたわみ係数)
歪取焼鈍後の材料につき、TDの曲げたわみ係数を日本伸銅協会(JACBA)技術標準「銅及び銅合金板条の片持ち梁による曲げたわみ係数測定方法」に準じて測定した。
板厚t、幅w(=10mm)の短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。この試料の片端を固定し、固定端からL(=100t)の位置にP(=0.15N)の荷重を加え、このときのたわみdから、次式を用い曲げたわみ係数Bを求めた。
B=4・P・(L/t)3/(w・d)
【0061】
(応力緩和率)
歪取焼鈍後の材料から、幅10mm、長さ100mmの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。図1のように、l=50mmの位置を作用点として、試験片にy0のたわみを与え、TDの0.2%耐力(J IS Z2241に準拠して測定)の80%に相当する応力(s)を負荷した。y0は次式により求めた。
0=(2/3)・l2・s / (E・t)
ここで、EはTDの曲げたわみ係数であり、tは試料の厚みである。150℃にて1000時間加熱後に除荷し、図2のように永久変形量(高さ)yを測定し、応力緩和率{[y(mm)/y0(mm)]×100(%)}を算出した。
【0062】
各試料の合金組成を表1に、製造条件及び評価結果を表2に示す。表2の溶体化処理後の結晶粒径における「<10」の表記は、圧延組織の全てが再結晶化しその平均結晶粒径が10μm未満であった場合、および圧延組織の一部のみが再結晶化した場合の双方を含んでいる。
【0063】
また表3には、熱間圧延の各パスにおける材料の仕上げ厚みおよび1パスあたりの加工度として、表1の発明例1、発明例4、比較例1および比較例4のものを例示した。
【0064】
【表1】
【0065】
【表2】
【0066】
【表3】
【0067】
発明例1〜27の銅合金板では、Ni及びCoのうち一種以上を0.8〜5.0質量%に、Siを0.2〜1.5質量%に調整し、熱間圧延においてRmaxを25%以下、Raveを20%以下とし、溶体化処理において結晶粒径を50μm以下に調整し、最終冷間圧延において加工度を3〜99%とした。その結果、A値が10%以上となり、30%IACS以上の導電率、500MPa以上の引張強さ、115GPa以上の曲げたわみ係数が得られた。
【0068】
さらに発明例1〜24では、最終圧延後の歪取焼鈍において引張強さを10〜100MPa低下させたため、ばね限界値が400MPa以上となり、その結果30%以下の応力緩和率も得られた。一方、発明例25〜26は歪取焼鈍での引張強さ低下量が10MPaに満たなかったため、また発明例27は歪取焼鈍を実施しなかったため、ばね限界値が400MPa未満になり、その結果応力緩和率が30%を超えた。
【0069】
比較例1〜7では、RmaxまたはRaveが本発明の規定から外れたため、A値が10%未満になった。その結果、曲げたわみ係数が115GPaに満たなかった。さらに、引張強さを10〜100MPa低下させる条件で歪取焼鈍を行うことによりばね限界値を400MPa以上に調整したにもかかわらず、応力緩和率が30%を超えた。
【0070】
比較例8では、最終冷間圧延における加工度が3%に満たなかったため、また比較例9では溶体化処理上がりの結晶粒径が50μmを超えたため、歪取焼鈍後の引張強さが500MPaに満たなかった。
図1
図2