特許 6270417 導電性及び応力緩和特性に優れる銅合金板

(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】6270417

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】導電性及び応力緩和特性に優れる銅合金板

(51)【国際特許分類】

   C22C 9/00 20060101AFI20180122BHJP

   C22C 9/02 20060101ALI20180122BHJP

   C22C 9/04 20060101ALI20180122BHJP

   C22C 9/05 20060101ALI20180122BHJP

   C22C 9/06 20060101ALI20180122BHJP

   C22C 9/10 20060101ALI20180122BHJP

   C22F 1/00 20060101ALI20180122BHJP

   C22F 1/08 20060101ALI20180122BHJP

   H01B 1/02 20060101ALI20180122BHJP

   H01B 5/02 20060101ALI20180122BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   C22C9/00

   C22C9/02

   C22C9/04

   C22C9/05

   C22C9/06

   C22C9/10

   C22F1/00 604

   C22F1/00 623

   C22F1/00 630A

   C22F1/00 661A

   C22F1/00 673

   C22F1/00 683

   C22F1/00 685

   C22F1/00 686Z

   C22F1/00 691B

   C22F1/00 691C

   C22F1/00 694A

   C22F1/00 694B

   C22F1/00 694Z

   C22F1/08 B

   H01B1/02 A

   H01B5/02 Z

   H01B13/00 501Z

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-228519(P2013-228519)

(22)【出願日】2013年11月1日

(65)【公開番号】特開2015-86462(P2015-86462A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2014年8月19日

【審判番号】不服2016-12679(P2016-12679/J1)

【審判請求日】2016年8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】▲高▼橋 知亮

(72)【発明者】

【氏名】波多野 隆紹

【合議体】

【審判長】 鈴木 正紀

【審判官】 長谷山 健

【審判官】 ▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１７７１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０７０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０６９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−７６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８６５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−９９９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７９３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 「Ｃｕ−０．５２％Ｎｉ−０．１９％合金の強度と応力緩和特性に及ぼすＭｇおよびＦｅの０．１％添加の影響」日本金属学会誌，第７４巻第５号（２０１０）３２５〜３３０頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

C22C 9/00-9/10, C22F 1/00-3/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜２．３８質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０％ＩＡＣＳ以上の導電率および２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、２００℃における３０分間の加熱による圧延方向の熱伸縮率が５０ｐｐｍ以下である銅合金板。

【請求項2】

Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、ＦｅおよびＮｉの一種以上を合計で０．００５〜１質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、８０〜１０２％ＩＡＣＳの導電率を有することを特徴とする請求項１に記載の銅合金板。

【請求項3】

Ｃｒを０．１〜０．５質量％、Ｓｎを０．１〜０．５質量％、Ｚｎを０．１〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、７０〜９０％ＩＡＣＳの導電率を有することを特徴とする請求項１に記載の銅合金板。

【請求項4】

Ｍｇを０．２〜１質量％、Ｐを０．００１〜０．１質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜７０％ＩＡＣＳの導電率を有することを特徴とする請求項１に記載の銅合金板。

【請求項5】

Ｆｅを１〜３質量％、Ｐを０．０１〜０．２質量％、Ｚｎを０．０５〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、６０〜８０％ＩＡＣＳの導電率および２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、２００℃における３０分間の加熱による圧延方向の熱伸縮率が５０ｐｐｍ以下である銅合金板。

【請求項6】

Ｎｉを０．５〜３質量％、Ｓｎを０．２〜２質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０〜６０％ＩＡＣＳの導電率および２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、２００℃における３０分間の加熱による圧延方向の熱伸縮率が５０ｐｐｍ以下である銅合金板。

【請求項7】

Ｎｉを０．１〜５質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、Ｆｅを０．０１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜９０％ＩＡＣＳの導電率および２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、２００℃における３０分間の加熱による圧延方向の熱伸縮率が５０ｐｐｍ以下である銅合金板。

【請求項8】

１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率が３０％以下である、請求項１〜７の何れか１項に記載の銅合金板。

【請求項9】

インゴットを、８００〜１０００℃で厚み３〜３０ｍｍまで熱間圧延した後、冷間圧延と再結晶焼鈍とを繰り返し、最終の冷間圧延の後、歪取焼鈍を施す銅合金板の製造方法であって、
（Ａ）前記最終の冷間圧延前の再結晶焼鈍において、炉内温度を２５０〜８００℃として、銅合金板の平均結晶粒径を５０μｍ以下に調整し、
（Ｂ）前記最終の冷間圧延において、総加工度を２５〜９９％、１パスあたりの圧延加工度を２０％以下とし、
（Ｃ）前記歪取焼鈍において、連続焼鈍炉を用い、炉内温度を３００〜７００℃、炉内で銅合金板に付加される張力を１〜５ＭＰａとして、銅合金板を通板し、０．２％耐力を１０〜５０ＭＰａ低下させる、
ことを含む請求項１〜８の何れか１項に記載の銅合金板の製造方法。

【請求項10】

請求項１〜８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11】

請求項１〜８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その製造方法、並びに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その製造方法、並びに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、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。

【0004】

コネクタ等の電気接点では、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。

【0005】

一方、例えば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。このような放熱用途の銅合金板においても、応力緩和特性を高めると、外力による放熱板のクリープ変形が抑制され、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、等の効果を期待できる。このため、放熱用途の銅合金板においても、応力緩和特性に優れることが望まれている。

【0006】

例えば、特開２０１２−１７７１９７号公報には、Ｃｕｂｅ方位が発達し、比較的良好な応力緩和特性を有する銅合金が開示されている。（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−１７７１９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、銅合金の特性改善を結晶方位の制御により行う場合、ヤング率の低下等の必要としない特性変化が同時に生じることが多い。また、その製造プロセスにおいては、特殊な熱処理や加工を付加する必要があり、製造コストが増大することが多い。

【0009】

したがって、結晶方位の制御に頼らず、軽微な製造プロセスの調整により、銅合金の応力緩和特性を改善できれば、工業的に極めて意義深いといえる。

【0010】

そこで、本発明は、高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板を提供することを目的とする。さらには、該銅合金板の製造方法、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も目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、銅合金板の圧延平行方向の熱伸縮率を所定の値に調整することにより、銅合金板の応力緩和特性が向上することを見出した。

【0012】

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、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜２０質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０％ＩＡＣＳ以上の導電率および２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、２００℃で３０分加熱した際の圧延方向の熱伸縮率が５０ｐｐｍ以下である銅合金板である。

【0013】

本発明に係る銅合金板は別の一実施態様において、Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、ＦｅおよびＮｉの一種以上を合計で０．００５〜１質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、８０〜１０２％ＩＡＣＳの導電率を有する。

【0014】

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｃｒを０．１〜０．５質量％、Ｓｎを０．１〜０．５質量％、Ｚｎを０．１〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、７０〜９０％ＩＡＣＳの導電率を有する。

【0015】

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｆｅを１〜３質量％、Ｐを０．０１〜０．２質量％、Ｚｎを０．０５〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、６０〜８０％ＩＡＣＳの導電率を有する。

【0016】

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｎｉを０．５〜３質量％、Ｓｎを０．２〜２質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０〜６０％ＩＡＣＳの導電率を有する。

【0017】

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｍｇを０．２〜１質量％、Ｐを０．００１〜０．１質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜７０％ＩＡＣＳの導電率を有する。

【0018】

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｎｉを０．１〜５質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、Ｆｅを０．０１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜９０％ＩＡＣＳの導電率を有する。

【0019】

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率が３０％以下である。

【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、インゴットを、８００〜１０００℃で厚み３〜３０ｍｍまで熱間圧延した後、冷間圧延と再結晶焼鈍とを繰り返し、最終の冷間圧延の後、歪取焼鈍を施す銅合金板の製造方法であって、
（Ａ）前記最終の冷間圧延前の再結晶焼鈍において、炉内温度を２５０〜８００℃として、銅合金板の平均結晶粒径を５０μｍ以下に調整し、
（Ｂ）前記最終の冷間圧延において、総加工度を２５〜９９％、１パスあたりの圧延加工度を２０％以下とし、
（Ｃ）前記歪取焼鈍において、連続焼鈍炉を用い、炉内温度を３００〜７００℃、炉内で銅合金板に付加される張力を１〜５ＭＰａとして、銅合金板を通板し、０．２％耐力を１０〜５０ＭＰａ低下させる、
ことを含む。

【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】

本発明は更に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、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及びその製造方法、並びに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】実施例で熱伸縮率の測定に用いた試験片を示す平面図である。

【図2】実施例の応力緩和率の測定原理を説明する図である。

【図3】実施例の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銅合金板は、３０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、且つ２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有する。導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であれば、通電時の発熱量が抑制される。また、０．２％耐力が２９０ＭＰａ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銅合金板の応力緩和特性については、０．２％耐力の８０％の応力を付加し、１５０℃で１０００時間保持した時の銅合金板の応力緩和率（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２５％以下、さらに好ましくは２０％以下である。応力緩和率を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。

【0027】

（合金成分濃度）
本発明の作用効果は、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜２０質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金において良好に発揮され、また、例えば下記のＡ〜Ｆの銅合金において特に高い効果が発揮される。

【0028】

（合金Ａ）
Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、ＦｅおよびＮｉの一種以上を合計で０．００５〜１質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は８０〜１０２％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、ＦｅおよびＮｉの一種以上を合計で０．０１〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、このときの導電率は８３〜９７％ＩＡＣＳである。

【0029】

（合金Ｂ）
Ｃｒを０．１〜０．５質量％、Ｓｎを０．１〜０．５質量％、Ｚｎを０．１〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は７０〜９０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｃｒを０．２〜０．４質量％、Ｓｎを０．２〜０．３質量％、Ｚｎを０．２〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は７０〜８０％ＩＡＣＳである。

【0030】

（合金Ｃ）
Ｆｅを１〜３質量％、Ｐを０．０１〜０．２質量％、Ｚｎを０．０５〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は６０〜８０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｆｅを２〜２．５質量％、Ｐを０．０２〜０．１５質量％、Ｚｎを０．１〜０．２質量、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は６０〜７５％ＩＡＣＳである。

【0031】

（合金Ｄ）
Ｎｉを０．５〜３質量％、Ｓｎを０．２〜２質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有する銅合金である。この銅合金の導電率は３０〜６０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分範囲は、Ｎｉを０．８〜１．２質量％、Ｓｎを０．４〜０．６質量％、Ｐを０．０５〜０．１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金、およびＮｉを０．８〜１．２質量％、Ｓｎを０．８〜１．０質量％、Ｐを０．０５〜０．１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、それぞれの銅合金の導電率は４５〜５５％ＩＡＣＳおよび３５〜４５％ＩＡＣＳである。

【0032】

（合金Ｅ）
Ｍｇを０．２〜１質量％、Ｐを０．００１〜０．１質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は５０〜７０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｍｇを０．５〜０．９質量％、Ｐを０．００１〜０．０２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は５０〜６５％ＩＡＣＳである。

【0033】

（合金Ｆ）
Ｎｉを０．１〜５質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、Ｆｅを０．０１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は５０〜９０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分範囲は、Ｎｉを０．５〜０．９質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ｆｅを０．０５〜０．１５質量％、Ｚｎを０．０３〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は６０〜８０％ＩＡＣＳである。

【0034】

合金成分の濃度が高くなるに従い、引張強さが上昇する半面、導電率が低下する。

【0035】

（熱伸縮率）
銅合金板に熱を加えると、極微小な寸法変化が生じる。この寸法変化の割合を熱伸縮率と称する。本発明者らは、熱伸縮率を指標とし、銅合金板の金属組織を調質することにより、応力緩和率を著しく改善できることを見出した。

【0036】

本発明では、熱伸縮率として、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の寸法変化率を用いる。この熱伸縮率の絶対値（以下、単に熱伸縮率と記す）を５０ｐｐｍ以下、好ましくは３０ｐｐｍ以下に調整することにより、応力緩和率が３０％以下となる。熱伸縮率の下限値については、銅合金板の特性の点からは制限されないが、熱伸縮率が１ｐｐｍ以下になることは少ない。

【0037】

ここで、熱伸縮率を測定する際の加熱条件を２００℃で３０分とした理由は、この条件で測定したときに、応力緩和特性との間に最も良好な相関が得られたためである。

【0038】

（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。

【0039】

（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。

【0040】

（製造方法）
以下、本発明に係る銅合金板の好適な製造方法の一例について説明する。

【0041】

純銅原料として電気銅等を溶解し、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、冷間圧延と再結晶焼鈍とを繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げ、最後に歪取り焼鈍を施す。ここで、熱伸縮率を前記範囲に調整する手段は、特定の方法に制限されないが、例えば、最終冷間圧延および歪取焼鈍の両条件を、後述するように制御することで可能となる。

【0042】

再結晶焼鈍では、圧延組織の一部又は全てを再結晶化させる。最終冷間圧延前の再結晶焼鈍（最終再結晶焼鈍）では、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、０．２％耐力を２９０ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。

【0043】

最終再結晶焼鈍の条件は、目標とする焼鈍後の結晶粒径に基づき決定する。具体的には、バッチ炉又は連続焼鈍炉を用い、炉内温度を２５０〜８００℃として焼鈍を行えばよい。バッチ炉では２５０〜６００℃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ればよい。連続焼鈍炉では４５０〜８００℃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ればよい。

【0044】

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。最終冷間圧延の総加工度と１パスあたりの加工度を制御する。
総加工度Ｒ（％）は、Ｒ＝（ｔ₀−ｔ）／ｔ₀×１００（ｔ₀：最終冷間圧延前の板厚、ｔ：最終冷間圧延後の板厚）で与えられる。また、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。
総加工度Ｒは２５〜９９％とするのが好ましい。Ｒが小さすぎると、０．２％耐力を２９０ＭＰａ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。

【0045】

１パスあたりの加工度ｒは２０％以下とすることが好ましい。全パスの中にｒが２０％を超えるパスが一つでも含まれると、後述の条件で歪取焼鈍を行ったとしても、熱伸縮率を５０ｐｐｍ以下に調整することが難しくなる。

【0046】

本発明の歪取焼鈍は連続焼鈍炉を用いて行う。バッチ炉の場合、コイル状に巻き取った状態で材料を加熱するため、加熱中に材料が変形を起こし材料に反りが生じる。したがって、バッチ炉は本発明の歪取焼鈍に不適である。

【0047】

連続焼鈍炉において、炉内温度を３００〜７００℃とし、５秒から１０分の範囲で加熱時間を適宜調整し、歪取焼鈍後の０．２％耐力を歪取焼鈍前の０．２％耐力に対し１０〜５０ＭＰａ低い値、好ましくは１５〜４５ＭＰａ低い値に調整する。さらに、連続焼鈍炉内において材料に付加される張力を１〜５ＭＰａ、より好ましくは１〜４ＭＰａに調整する。この条件で歪取焼鈍を行うことにより、熱伸縮率が低減する。

【0048】

０．２％耐力の低下量が小さすぎても大きすぎても、歪取焼鈍による熱伸縮率の低減が不十分となり、熱伸縮率を５０ｐｐｍ以下に調整することが難しくなる。また、張力が大きすぎても、歪取焼鈍による熱伸縮率の低減が不十分となり、熱伸縮率を５０ｐｐｍ以下に調整することが難しくなる。一方、張力が小さすぎると、焼鈍炉を通板中の材料が炉壁と接触し、材料の表面やエッジに傷が付くことがある。

【実施例】

【0049】

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。

【0050】

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。熱間圧延板表面の酸化スケールを研削、除去した後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げた。最後に連続焼鈍炉を用い歪取焼鈍を行った。

【0051】

最終冷間圧延前の焼鈍（最終再結晶焼鈍）は、バッチ炉を用い、加熱時間を５時間とし炉内温度を２５０〜７００℃の範囲で調整し、焼鈍後の結晶粒径と導電率を変化させた。

【0052】

最終冷間圧延では、総加工度および１パスあたりの加工度を制御した。

【0053】

連続焼鈍炉を用いた歪取り焼鈍では、炉内温度を５００℃とし加熱時間を１秒から１５分の間で調整し、歪取焼鈍による０．２％耐力の低下量を種々変化させた。また、炉内において材料に付加する張力を種々変化させた。

【0054】

製造途中の材料および歪取焼鈍後の材料につき、次の測定を行った。

【0055】

（成分）
歪取焼鈍後の材料の合金元素濃度をＩＣＰ−質量分析法で分析した。

【0056】

（最終再結晶焼鈍後の平均結晶粒径）
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 Ｈ０５０１（１９９９年）の切断法に従い測定し、平均結晶粒径を求めた。

【0057】

（０．２％耐力）
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、０．２％耐力を求めた。

【0058】

（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。

【0059】

（熱伸縮率）
歪取焼鈍後の材料から、幅２０ｍｍ、長さ２１０ｍｍの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように採取し、図１に示すようにＬ₀（＝２００ｍｍ）の間隔を空け二点の打痕を刻印した。その後、２００℃で３０分加熱し、加熱後の打痕間隔（Ｌ）を測定した。そして、熱伸縮率（ｐｐｍ）として、（Ｌ−Ｌ₀）／Ｌ₀×１０⁶の式で算出される値の絶対値を求めた。

【0060】

（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平行になるように採取した。図２に示すように、ｌ＝５０ｍｍの位置を作用点として、試験片にｙ₀のたわみを与え、圧延方向の０．２％耐力の８０％に相当する応力（ｓ）を負荷した。ｙ₀は次式により求めた。
ｙ₀＝（２／３）・ｌ²・ｓ ／ （Ｅ・ｔ）
ここで、Ｅは圧延方向のヤング率であり、ｔは試料の厚みである。１５０℃にて１０００時間加熱後に除荷し、図３に示す永久変形量（高さ）ｙを測定し、応力緩和率｛［ｙ（ｍｍ）／ｙ₀（ｍｍ）］×１００（％）｝を算出した。

【0061】

表１、２、３、４、５および６は、それぞれ合金Ａ、合金Ｂ、合金Ｃ、合金Ｄ、合金Ｅおよび合金Ｆに関する実施例である。表７には、表１〜６に記載した以外の合金の発明例を示す。これらの実施例、比較例において、最終冷間圧延では複数のパスを実施したが、これら各パスの加工度の中での最大値を示してある。また、最終再結晶焼鈍後の結晶粒径における「＜１０μｍ」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。

【0062】

【表1】

【0063】

【表2】

【0064】

【表3】

【0065】

【表4】

【0066】

【表5】

【0067】

【表6】

【0068】

【表7】

【0069】

表１〜表７の発明例の銅合金板では、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜２０質量％に調整し、最終冷間圧延前の再結晶焼鈍において、結晶粒径を５０μｍ以下に調整し、最終冷間圧延において、総加工度を２５〜９９％に、１パスあたりの加工度を２０％以下に調整し、歪取焼鈍において、材料を連続焼鈍炉に張力１〜５ＭＰａで通板して０．２％耐力を１０〜５０ＭＰａ低下させた。その結果、熱伸縮率が５０ｐｐｍ以下となり、３０％ＩＡＣＳ以上の導電率、２９０ＭＰａ以上の０．２％耐力、３０％以下の応力緩和率が得られた。

【0070】

比較例１は歪取焼鈍を行わなかったものであり、熱伸縮率が５０ｐｐｍを超え、応力緩和率が３０％を超えた。
比較例２では歪取焼鈍における０．２％耐力の低下量が過小であり、比較例３、４では歪取焼鈍における０．２％耐力の低下量が過大であった。このため、熱伸縮率が５０ｐｐｍを超え、応力緩和率が３０％を超えた。
比較例５〜７では、歪取焼鈍を行ったものの、炉内での材料張力が５ＭＰａを超えたため、熱伸縮率が５０ｐｐｍを超え、応力緩和率が３０％を超えた。
比較例８、９では、最終冷間圧延における１パス当たりの加工度が２０％を超えたため、熱伸縮率が５０ｐｐｍを超え、応力緩和率が３０％を超えた。

【0071】

比較例１０では最終冷間圧延における総加工度が２５％に満たなかったため、また比較例１１では最終冷間圧延前の再結晶焼鈍上がりの結晶粒径が５０μｍを超えたため、歪取焼鈍後の０．２％耐力が２９０ＭＰａに満たなかった。

【図1】

【図2】

【図3】