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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023057697
(43)【公開日】2023-04-24
(54)【発明の名称】銅合金板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 9/04 20060101AFI20230417BHJP
C22F 1/08 20060101ALI20230417BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20230417BHJP
【ＦＩ】
C22C9/04
C22F1/08 K
C22F1/00 604
C22F1/00 605
C22F1/00 623
C22F1/00 630A
C22F1/00 661A
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 685A
C22F1/00 685Z
C22F1/00 686A
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 692A
C22F1/00 694A
C22F1/00 694B
C22F1/00 692Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021167316
(22)【出願日】2021-10-12
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(71)【出願人】
【識別番号】304027349
【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100221589
【弁理士】
【氏名又は名称】中谷 俊博
(72)【発明者】
【氏名】隅野 裕也
(72)【発明者】
【氏名】三浦 博己
(57)【要約】
【課題】Ｚｎを含み且つ十分な強度が得られる銅合金板を提供する。
【解決手段】成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなり、圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含み、前記変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ以下であり、前記変形双晶領域の数密度が、１００個／１００００μｍ２以上である、銅合金板。
【選択図】図１
【解決手段】成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなり、圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含み、前記変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ以下であり、前記変形双晶領域の数密度が、１００個／１００００μｍ２以上である、銅合金板。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成分組成が、
Ｚｎ：１５～３３質量％、
Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および
残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなり、
圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含み、
前記変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ以下であり、
前記変形双晶領域の数密度が、１００個／１００００μｍ２以上である、
銅合金板。
Ｚｎ：１５～３３質量％、
Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および
残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなり、
圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含み、
前記変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ以下であり、
前記変形双晶領域の数密度が、１００個／１００００μｍ２以上である、
銅合金板。
【請求項2】
Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種以上を、合計で０質量％超０．５０質量％以下さらに含有する、請求項１に記載の銅合金板。
【請求項3】
成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなる銅合金鋳塊を用意する工程と、
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、請求項１に記載の銅合金板の製造方法。
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、請求項１に記載の銅合金板の製造方法。
【請求項4】
成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、およびＡｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇの少なくとも１種以上を、合計で０質量％超０．５０質量％以下含有し、且つ残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金鋳塊を用意する工程と、
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、請求項２に記載の銅合金板の製造方法。
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、請求項２に記載の銅合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は銅合金板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１および２に記載されるような、ＣｕにＺｎを添加したＣｕ－Ｚｎ合金からなる板材は、電子機器の端子用材料として広く使用されている。Ｃｕ－Ｚｎ合金は、Ｚｎを固溶させることによる固溶強化により、強度向上が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－２０８８６１
【特許文献2】特開２０１４－５５３４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、端子材薄板化を背景として、さらなる高強度化が要求されるようになった。そのため、Ｃｕ－Ｚｎ合金において、Ｚｎによる固溶強化だけでは、十分な強度を得ることが困難になってきた。
【0005】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、Ｚｎを含み且つ十分な強度が得られる銅合金板およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の態様１は、
成分組成が、
Ｚｎ：１５～３３質量％、
Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および
残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなり、
圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含み、
前記変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ以下であり、
前記変形双晶領域の数密度が、１００個／１００００μｍ２以上である、
銅合金板である。
成分組成が、
Ｚｎ：１５～３３質量％、
Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および
残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなり、
圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含み、
前記変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ以下であり、
前記変形双晶領域の数密度が、１００個／１００００μｍ２以上である、
銅合金板である。
【0007】
本発明の態様２は、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種以上を、合計で０質量％超０．５０質量％以下さらに含有する、態様１に記載の銅合金板である。
【0008】
本発明の態様３は、
成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなる銅合金鋳塊を用意する工程と、
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、態様１に記載の銅合金板の製造方法である。
成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、および残部：Ｃｕおよび不可避不純物からなる銅合金鋳塊を用意する工程と、
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、態様１に記載の銅合金板の製造方法である。
【0009】
本発明の態様４は、
成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、およびＡｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇの少なくとも１種以上を、合計で０質量％超０．５０質量％以下含有し、且つ残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金鋳塊を用意する工程と、
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、態様２に記載の銅合金板の製造方法である。
成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％、およびＡｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇの少なくとも１種以上を、合計で０質量％超０．５０質量％以下含有し、且つ残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金鋳塊を用意する工程と、
前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
第１の冷間圧延がなされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、
を含む、態様２に記載の銅合金板の製造方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明の実施形態によれば、Ｚｎを含み且つ十分な強度が得られる銅合金板およびその製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明者らは、Ｚｎを含み且つ十分な強度が得られる銅合金板を実現するべく、様々な角度から検討した。その結果、圧延方向および板厚方向に平行な断面から、走査型電子顕微鏡を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を、小さくし且つその数密度を増やすことが、強度向上に非常に有効であることを見出した。そして、所定の成分組成に調整するとともに、上記変形双晶領域の最大長さの平均値を６．０μｍ以下とし、且つ上記変形双晶領域の数密度を１００個／１００００μｍ２以上とすることにより、十分な強度が得られる銅合金板を実現できた。
【0013】
以下に、本発明の実施形態が規定する各要件の詳細を示す。
【0014】
＜１．成分組成＞
本発明の実施形態に係る銅合金板は、成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％を含み、残部はＣｕおよび不可避不純物からなることが好ましい。
以下、各元素について詳述する。
本発明の実施形態に係る銅合金板は、成分組成が、Ｚｎ：１５～３３質量％、Ａｇ：０．０５～２．０質量％を含み、残部はＣｕおよび不可避不純物からなることが好ましい。
以下、各元素について詳述する。
【0015】
（Ｚｎ：１５～３３質量％）
Ｚｎは、母相中に固溶することで、固溶強化による強度向上が可能となる。また、積層欠陥エネルギー（Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｅｎｅｒｇｙ：ＳＦＥ）を低下させ、冷間圧延加工による変形双晶領域の形成を促進させることができる。これらの効果を有効に発現させるために、Ｚｎ含有量は、１５質量％以上とする。一方で、Ｚｎ含有量が過剰であると、第２相（β相）が出現し、加工性が低下するとともに熱間圧延性が低下する。そのため、Ｚｎ含有量は３３質量％以下とする。
Ｚｎは、母相中に固溶することで、固溶強化による強度向上が可能となる。また、積層欠陥エネルギー（Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｅｎｅｒｇｙ：ＳＦＥ）を低下させ、冷間圧延加工による変形双晶領域の形成を促進させることができる。これらの効果を有効に発現させるために、Ｚｎ含有量は、１５質量％以上とする。一方で、Ｚｎ含有量が過剰であると、第２相（β相）が出現し、加工性が低下するとともに熱間圧延性が低下する。そのため、Ｚｎ含有量は３３質量％以下とする。
【0016】
（Ａｇ：０．０５～２．０質量％）
Ａｇは、Ｚｎと同様に、母相中に固溶することで、固溶強化による強度向上が可能となる。また、ＳＦＥを低下させ、冷間圧延加工による変形双晶領域の形成を促進させることができる。これらの効果を有効に発現させるために、Ａｇ含有量は０．０５質量％以上とする。Ａｇ含有量は好ましくは０．１０質量％以上であり、より好ましくは０．２０質量％以上であり、さらにより好ましくは０．５０質量％以上である。一方で、Ａｇ含有量が過剰であると、熱間圧延性が低下する。そのため、Ａｇ含有量は２．０質量％以下とする。
Ａｇは、Ｚｎと同様に、母相中に固溶することで、固溶強化による強度向上が可能となる。また、ＳＦＥを低下させ、冷間圧延加工による変形双晶領域の形成を促進させることができる。これらの効果を有効に発現させるために、Ａｇ含有量は０．０５質量％以上とする。Ａｇ含有量は好ましくは０．１０質量％以上であり、より好ましくは０．２０質量％以上であり、さらにより好ましくは０．５０質量％以上である。一方で、Ａｇ含有量が過剰であると、熱間圧延性が低下する。そのため、Ａｇ含有量は２．０質量％以下とする。
【0017】
本発明の実施形態に係る銅合金板は、上記の成分組成を含み、本発明の１つの実施形態では、残部は銅および不可避不純物であることが好ましい。不可避不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入が許容される。
【0018】
さらに、本発明の実施形態に係る銅合金板は、必要に応じて以下の任意元素を選択的に含有してよく、含有される成分に応じて銅合金板の特性が更に改善される。
【0019】
（Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種以上を、合計で０質量％超０．５０質量％以下）
Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇは、強度及び耐熱性をさらに向上させる。これらの効果を有効に発現させるために、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種以上を合計で０質量％超含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０１質量％以上であり、さらに好ましくは０．０２質量％以上であり、さらにより好ましくは０．０３質量％以上である。ただし、上記元素を過剰に添加すると、導電率が低下し得る。そのため、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも一種以上の合計含有量は、０．５０質量％以下とすることが好ましい。
Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇは、強度及び耐熱性をさらに向上させる。これらの効果を有効に発現させるために、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種以上を合計で０質量％超含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０１質量％以上であり、さらに好ましくは０．０２質量％以上であり、さらにより好ましくは０．０３質量％以上である。ただし、上記元素を過剰に添加すると、導電率が低下し得る。そのため、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＰおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも一種以上の合計含有量は、０．５０質量％以下とすることが好ましい。
【0020】
＜２．変形双晶領域＞
本発明の実施形態に係る銅合金板は、圧延方向（以下、「ＲＤ」とも称する）および板厚方向（以下、「ＮＤ」とも称する）に平行な断面から、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含む。上述したように、この変形双晶領域を小さくするとともに数密度を増やすことにより、強度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る銅合金板は、圧延方向（以下、「ＲＤ」とも称する）および板厚方向（以下、「ＮＤ」とも称する）に平行な断面から、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて得られる反射電子像において、圧延方向と３０～６０°の角度をなして存在するせん断帯に囲まれた変形双晶領域を含む。上述したように、この変形双晶領域を小さくするとともに数密度を増やすことにより、強度を向上させることができる。
【0021】
変形双晶領域の有無は、以下のようにして確認する。
まず、圧延方向および板厚方向に平行な断面を露出させる。具体的には、銅合金板を適当なサイズに切断した後、樹脂埋めを行い、圧延方向および板厚方向に平行な端面から湿式研磨にて１ｍｍ以上研削する。その後、研削面が鏡面になるまでバフ研磨を行い、続いて電解研磨を施すことで、ＳＥＭ観察用断面サンプルを作成する。その後、ＳＥＭを用いて、当該断面サンプルから、視野領域１５０μｍ（ＮＤ）×１２０μｍ（ＲＤ）の反射電子像を得る。なお、板厚方向の表面と中心付近では観察結果が変化し得るため、当該視野領域の板厚方向の位置については、銅合金板の板厚方向の中心±板厚×２５％の範囲内とする。また、ＲＤおよびＮＤに垂直な方向（以下、「ＴＤ」とも称する）の位置は、上述のように研削することにより、端面から１ｍｍ以上離れた位置とする。
まず、圧延方向および板厚方向に平行な断面を露出させる。具体的には、銅合金板を適当なサイズに切断した後、樹脂埋めを行い、圧延方向および板厚方向に平行な端面から湿式研磨にて１ｍｍ以上研削する。その後、研削面が鏡面になるまでバフ研磨を行い、続いて電解研磨を施すことで、ＳＥＭ観察用断面サンプルを作成する。その後、ＳＥＭを用いて、当該断面サンプルから、視野領域１５０μｍ（ＮＤ）×１２０μｍ（ＲＤ）の反射電子像を得る。なお、板厚方向の表面と中心付近では観察結果が変化し得るため、当該視野領域の板厚方向の位置については、銅合金板の板厚方向の中心±板厚×２５％の範囲内とする。また、ＲＤおよびＮＤに垂直な方向（以下、「ＴＤ」とも称する）の位置は、上述のように研削することにより、端面から１ｍｍ以上離れた位置とする。
【0022】
図１に本発明の実施形態に係る銅合金板のＳＥＭ像（反射電子像）の一例（後述する実施例の試験Ｎｏ．１の反射電子像）を示す。なお、図１は、視野領域１５０μｍ（ＮＤ）×１２０μｍ（ＲＤ）の反射電子像を拡大したものであり、視野領域の板厚方向の位置については、銅合金板の板厚方向の中心±板厚×２５％の範囲内としている。
図１に示すように、変形双晶領域５が確認され、変形双晶領域５を他の領域（低角ラメラ領域）と分断するせん断帯１～４が確認される。なお、せん断帯１～４は、圧延方向に平行な一点鎖線で示す線と、それぞれθ１～θ４（°）の角度（ただし、３０°≦θ１、θ２、θ３、θ４≦６０°）をなして存在している。また、変形双晶領域５の２本の対角線のうち長い方の長さを、変形双晶領域５の最大長さＬＭａｘとする。
図１に示すように、変形双晶領域５が確認され、変形双晶領域５を他の領域（低角ラメラ領域）と分断するせん断帯１～４が確認される。なお、せん断帯１～４は、圧延方向に平行な一点鎖線で示す線と、それぞれθ１～θ４（°）の角度（ただし、３０°≦θ１、θ２、θ３、θ４≦６０°）をなして存在している。また、変形双晶領域５の２本の対角線のうち長い方の長さを、変形双晶領域５の最大長さＬＭａｘとする。
【0023】
画像処理ソフトウェア（Ｇｉｍｐ、Ｉｍａｇｅ Ｊ等）を用いてコントラスト調整を行うことにより、反射電子像においてせん断帯１～４に囲まれた変形双晶領域５を強調でき、せん断帯１～４に囲まれた変形双晶領域５の最大長さＬＭａｘおよび数密度の測定を容易にできるようになる。図２は、一例として、本発明の実施形態に係る銅合金板のＳＥＭ像（反射電子像）（後述する実施例の試験Ｎｏ．１の反射電子像）からＩｍａｇｅ Ｊを用いてせん断帯１～４に囲まれた変形双晶領域５を強調した画像を示している。なお、図２については、変形双晶領域５の周囲を赤で着色した原図を物件提出書として本願と同時に提出している。必要に応じてこの原図も参照されたい。
【0024】
本発明の実施形態に係る銅合金板は、変形双晶領域５の最大長さＬＭａｘの平均値が６．０μｍ以下である。ＬＭａｘの平均値が６．０μｍ超であると、十分な強度が得られない。変形双晶領域５の最大長さＬＭａｘの平均値の下限は特に制限されないが、例えば０．１μｍ以上であり得る。
【0025】
本発明の実施形態に係る銅合金板は、変形双晶領域５の数密度は１００個／１００００μｍ２以上である。変形双晶領域５の数密度は１００個／１００００μｍ２未満であると十分な強度が得られない。変形双晶領域５の数密度の上限は特に制限されないが、例えば１０００個／１００００μｍ２以下であり得る。
【0026】
本発明の実施形態に係る銅合金板の板厚は特に制限されないが、例えば１００μｍ以上１０ｍｍ以下であり得る。
【0027】
本発明の実施形態に係る銅合金板は、上記要件を満足することにより十分な強度が得られる。具体的には、ＴＤの引張強度を８４５ＭＰａ以上にできる。好ましくは、ＴＤの引張強度が８６５ＭＰａ以上である。また、本発明の実施形態に係る銅合金板は、上述の成分組成に調整することにより、導電率を高く（例えば３０％ＩＡＣＳ以上に）することができる。
【0028】
＜３．製造方法＞
本発明の実施形態に係る銅合金板の製造方法の一例は、
（Ａ）上記成分組成の銅合金鋳塊を用意する工程と、
（Ｂ）前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
（Ｃ）加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
（Ｄ）熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
（Ｅ）第１の冷間圧延がされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
（Ｆ）再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、を含む。上記製造方法により、十分な強度が得られる銅合金板を製造できる。
以下各工程について詳述する。
本発明の実施形態に係る銅合金板の製造方法の一例は、
（Ａ）上記成分組成の銅合金鋳塊を用意する工程と、
（Ｂ）前記銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する工程と、
（Ｃ）加熱された前記銅合金鋳塊を熱間圧延して銅合金板を得る工程と、
（Ｄ）熱間圧延された前記銅合金板に対し、第１の冷間圧延を行う工程と、
（Ｅ）第１の冷間圧延がされた前記銅合金板に対し、７００℃超で再結晶焼鈍する工程と、
（Ｆ）再結晶焼鈍された前記銅合金板に対し、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程と、を含む。上記製造方法により、十分な強度が得られる銅合金板を製造できる。
以下各工程について詳述する。
【0029】
（Ａ）銅合金鋳塊を用意する工程
まず、上記成分組成に調整した銅合金を、周知の方法で溶解、鋳造して銅合金鋳塊を用意する。例えば上記成分組成に調整した銅合金をクリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解した後、鋳塊を鋳造することができる。
まず、上記成分組成に調整した銅合金を、周知の方法で溶解、鋳造して銅合金鋳塊を用意する。例えば上記成分組成に調整した銅合金をクリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解した後、鋳塊を鋳造することができる。
【0030】
（Ｂ）加熱する工程
工程（Ａ）後、銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する。加熱温度を８００℃～１０００℃にすることで、均一固溶体合金が得られる。必要に応じて一定時間保持（例えば１０分以上）してもよい。
工程（Ａ）後、銅合金鋳塊を８００～１０００℃に加熱する。加熱温度を８００℃～１０００℃にすることで、均一固溶体合金が得られる。必要に応じて一定時間保持（例えば１０分以上）してもよい。
【0031】
（Ｃ）熱間圧延する工程
工程（Ｂ）後、銅合金片に対し、熱間圧延する。熱間圧延をすることにより、均一な動的再結晶組織を得て、後述する冷間圧延後に所望の金属組織を得ることが可能となる。熱間圧延のパス回数および総圧下率は特に限定されず、目的とする板厚、ならびに均一な再結晶組織となるよう、後述の冷間圧延における総圧下率との関係で適宜決定すればよい。例えば、熱間圧延の総圧下率は３０％以上、さらには５０％以上としてもよい。
工程（Ｂ）後、銅合金片に対し、熱間圧延する。熱間圧延をすることにより、均一な動的再結晶組織を得て、後述する冷間圧延後に所望の金属組織を得ることが可能となる。熱間圧延のパス回数および総圧下率は特に限定されず、目的とする板厚、ならびに均一な再結晶組織となるよう、後述の冷間圧延における総圧下率との関係で適宜決定すればよい。例えば、熱間圧延の総圧下率は３０％以上、さらには５０％以上としてもよい。
【0032】
圧延後の冷却は、添加元素の種類と添加量に応じて、適宜調整し得るが、例えば、放冷してもよいし、水冷等により急冷してもよい。均一固溶体合金を得やすいという観点では水冷が好ましい。水冷する場合、冷却開始温度は、例えば６００℃以上とし得る。水冷する場合、例えば後述する第１の冷間圧延を行う温度までの平均冷却速度は、５０～９０℃／ｓが好ましく、５５～７５℃／ｓがより好ましい。冷却後、酸化スケールを除去するため、板厚方向の表面を切削してもよい。
【0033】
（Ｄ）第１の冷間圧延を行う工程
工程（Ｃ）後、第１の冷間圧延を行う。第１の冷間圧延をすることにより、最終製品において所望の金属組織を得ることが可能となる。第１の冷間圧延は、例えば１０℃以上２００℃以下で行うことができ、第１の冷間圧延の総圧下率は８０％以上、９５％以下とすることが好ましい。
工程（Ｃ）後、第１の冷間圧延を行う。第１の冷間圧延をすることにより、最終製品において所望の金属組織を得ることが可能となる。第１の冷間圧延は、例えば１０℃以上２００℃以下で行うことができ、第１の冷間圧延の総圧下率は８０％以上、９５％以下とすることが好ましい。
【0034】
（Ｅ）再結晶焼鈍する工程
工程（Ｄ）後、再結晶焼鈍を行う。再結晶焼鈍により、溶解鋳造及び／又は熱間圧延で出現し得る析出物を再固溶させることができる。
本発明の実施形態において、再結晶焼鈍により、平均結晶粒径を４０μｍ以上にする必要がある。他の製造条件を満足するとともに、再結晶焼鈍後の平均結晶粒径を４０μｍ以上にすることにより、最終製品において変形双晶領域の最大長さの平均値を６．０μｍ以下とすることができ、且つ変形双晶領域の数密度を１００個／１００００μｍ２以上にすることができる。平均結晶粒径の上限は特に制限されないが、例えば１００μｍ以下であり得る。平均結晶粒径を４０μｍ以上にするために、再結晶焼鈍は、温度を７００℃超とし、保持時間を適宜調整することで行う。再結晶焼鈍の温度上限は特に制限されないが、例えば９５０℃以下とし得る。保持時間は、保持温度と結晶粒径に応じて適宜調整され得るが、例えば２０秒以上６０分以下とし得る。また、再結晶焼鈍は、再結晶焼鈍後の導電率が２８～３７％となるように、再結晶焼鈍条件を設定するのが好ましい。
再結晶焼鈍後に平均結晶粒径が４０μｍ以上であるかを確認する必要がある。確認方法としては、圧延方向および板厚方向に平行な端面から光学顕微鏡像（拡大倍率：１００倍）を取得し、ＪＩＳ Ｈ ０５０１：１９８６に準じて既知の長さの線分（線分の向きは板厚方向）によって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する切断法を用いる。
工程（Ｄ）後、再結晶焼鈍を行う。再結晶焼鈍により、溶解鋳造及び／又は熱間圧延で出現し得る析出物を再固溶させることができる。
本発明の実施形態において、再結晶焼鈍により、平均結晶粒径を４０μｍ以上にする必要がある。他の製造条件を満足するとともに、再結晶焼鈍後の平均結晶粒径を４０μｍ以上にすることにより、最終製品において変形双晶領域の最大長さの平均値を６．０μｍ以下とすることができ、且つ変形双晶領域の数密度を１００個／１００００μｍ２以上にすることができる。平均結晶粒径の上限は特に制限されないが、例えば１００μｍ以下であり得る。平均結晶粒径を４０μｍ以上にするために、再結晶焼鈍は、温度を７００℃超とし、保持時間を適宜調整することで行う。再結晶焼鈍の温度上限は特に制限されないが、例えば９５０℃以下とし得る。保持時間は、保持温度と結晶粒径に応じて適宜調整され得るが、例えば２０秒以上６０分以下とし得る。また、再結晶焼鈍は、再結晶焼鈍後の導電率が２８～３７％となるように、再結晶焼鈍条件を設定するのが好ましい。
再結晶焼鈍後に平均結晶粒径が４０μｍ以上であるかを確認する必要がある。確認方法としては、圧延方向および板厚方向に平行な端面から光学顕微鏡像（拡大倍率：１００倍）を取得し、ＪＩＳ Ｈ ０５０１：１９８６に準じて既知の長さの線分（線分の向きは板厚方向）によって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する切断法を用いる。
【0035】
（Ｆ）８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う工程
工程（Ｅ）後、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う。他の製造条件を満足するとともに、第２の冷間圧延の総圧下率を８０％以上とすることで、変形双晶領域の最大長さの平均値を６．０μｍ以下とすることができ、且つ変形双晶領域の数密度を１００個／１００００μｍ２以上にすることができる。第２の冷間圧延は、例えば１０℃以上２００℃以下で行うことができる。
工程（Ｅ）後、８０％以上の総圧下率で第２の冷間圧延を行う。他の製造条件を満足するとともに、第２の冷間圧延の総圧下率を８０％以上とすることで、変形双晶領域の最大長さの平均値を６．０μｍ以下とすることができ、且つ変形双晶領域の数密度を１００個／１００００μｍ２以上にすることができる。第２の冷間圧延は、例えば１０℃以上２００℃以下で行うことができる。
【0036】
本発明の実施形態に係る銅合金板の製造方法の一例を説明したが、本発明の実施形態に係る銅合金板の所望の特性を理解した当業者が試行錯誤を行い、本発明の実施形態に係る所望の特性を有する銅合金板を製造する方法であって、上記の製造方法以外の方法を見出す可能性がある。
【実施例0037】
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をより具体的に説明する。本発明の実施形態は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述および後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の実施形態の技術的範囲に包含される。
【0038】
表１に示す成分組成の銅合金をクリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、１８０ｍｍ（ＲＤ）×８０ｍｍ（ＴＤ）×４５ｍｍ（ＮＤ）の鋳塊を作製した。この鋳塊を８５０℃で３０分以上加熱し、板厚約２０ｍｍまで熱間圧延を行った後、６５０℃以上から水冷し、厚さ２０ｍｍの銅合金板（熱延材）を得た。この熱延材の表面の酸化スケールを除去するため、表面を切削した。その後、第１の冷間圧延として、室温で板厚２．５ｍｍまで圧延した後、再結晶焼鈍（７５０℃で３０秒分保持、冷却条件：水冷）を施した。再結晶焼鈍後、総圧下率９０％で第２の冷間圧延を室温で行い、試験Ｎｏ．１～６の銅合金板（板厚０．２５ｍｍ）を得た。なお、試験Ｎｏ．１～６の再結晶焼鈍後において平均結晶粒径を切断法（ＪＩＳ Ｈ ０５０１：１９８６）で確認したところ、いずれも４０～６４μｍであった。
【0039】
【表1】
【0040】
試料Ｎｏ．１～６に対して、変形双晶領域の最大長さの平均値、変形双晶領域の数密度、導電率、および十分な強度が得られているかの確認としてＴＤの引張強度を測定した。
【0041】
＜変形双晶領域の最大長さの平均値および数密度の測定＞
まず、試料Ｎｏ．１～６の圧延方向および板厚方向に平行な断面を露出させた。具体的には、試料Ｎｏ．１～６を適当なサイズに切断した後、手動埋込機（株式会社三啓製プレシドンＭＬ－ＭＡ）を用いて樹脂埋めを行い、卓上回転研磨盤（ＮＡＮＯ ＦＡＣＴＯＲ社製ＦＡＣＴ－２００）を用いて、圧延方向および板厚方向に平行な端面から湿式研磨にて約２ｍｍ程度削り、その後平均粒径１μｍのダイヤモンド研磨液（丸本ストルアス社製ＤＰ－懸濁液）および潤滑剤（丸本ストルアス社製ＤＰ－ルブリカント）を使用し、鏡面になるまでバフ研磨を行い、続いてリン酸と蒸留水を体積比１：１で混合した電解研磨液にて電解研磨を施すことにより、ＳＥＭ観察用断面サンプルを作成した。その後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、当該断面サンプルから、視野領域１５０μｍ（ＮＤ）×１２０μｍ（ＲＤ）の反射電子像を得た。なお当該視野領域の板厚方向の位置については、銅合金板の板厚方向の中心±板厚×２５％の範囲内とした。画像処理ソフトウェアとしてＩｍａｇｅ Ｊを用いて、コントラスト調整および２値化の処理を行うことにより、反射電子像においてせん断帯を強調し、個々のせん断帯に囲まれた変形双晶領域の最大長さＬＭａｘを測定し、その平均値を算出した。また変形双晶領域の数密度を測定した。
まず、試料Ｎｏ．１～６の圧延方向および板厚方向に平行な断面を露出させた。具体的には、試料Ｎｏ．１～６を適当なサイズに切断した後、手動埋込機（株式会社三啓製プレシドンＭＬ－ＭＡ）を用いて樹脂埋めを行い、卓上回転研磨盤（ＮＡＮＯ ＦＡＣＴＯＲ社製ＦＡＣＴ－２００）を用いて、圧延方向および板厚方向に平行な端面から湿式研磨にて約２ｍｍ程度削り、その後平均粒径１μｍのダイヤモンド研磨液（丸本ストルアス社製ＤＰ－懸濁液）および潤滑剤（丸本ストルアス社製ＤＰ－ルブリカント）を使用し、鏡面になるまでバフ研磨を行い、続いてリン酸と蒸留水を体積比１：１で混合した電解研磨液にて電解研磨を施すことにより、ＳＥＭ観察用断面サンプルを作成した。その後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、当該断面サンプルから、視野領域１５０μｍ（ＮＤ）×１２０μｍ（ＲＤ）の反射電子像を得た。なお当該視野領域の板厚方向の位置については、銅合金板の板厚方向の中心±板厚×２５％の範囲内とした。画像処理ソフトウェアとしてＩｍａｇｅ Ｊを用いて、コントラスト調整および２値化の処理を行うことにより、反射電子像においてせん断帯を強調し、個々のせん断帯に囲まれた変形双晶領域の最大長さＬＭａｘを測定し、その平均値を算出した。また変形双晶領域の数密度を測定した。
【0042】
＜導電率の測定＞
四端子電位差法を用いて電気伝導度測定を行った。試験片サイズは、３０ｍｍ（ＲＤ）×８ｍｍ（ＴＤ）×０．２５ｍｍ（ＮＤ）とした。この試験片に定電流源にて１．５Ａを印加し、端子間の電位差をデジタルマルチメータ（ＩＷＡＴＳＵ社製ＶＯＡＣ７５２２）で測定した。得られた電圧値から体積抵抗値ρを求め、国際焼鈍銅線標準抵抗値（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ：ＩＡＣＳ、１．７２４１×１０－８Ω・ｍ）をρ０とした場合の比を百分率で示した。
四端子電位差法を用いて電気伝導度測定を行った。試験片サイズは、３０ｍｍ（ＲＤ）×８ｍｍ（ＴＤ）×０．２５ｍｍ（ＮＤ）とした。この試験片に定電流源にて１．５Ａを印加し、端子間の電位差をデジタルマルチメータ（ＩＷＡＴＳＵ社製ＶＯＡＣ７５２２）で測定した。得られた電圧値から体積抵抗値ρを求め、国際焼鈍銅線標準抵抗値（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ：ＩＡＣＳ、１．７２４１×１０－８Ω・ｍ）をρ０とした場合の比を百分率で示した。
【0043】
＜ＴＤの引張強度の測定＞
ＮＣワイヤ放電加工機（Ｂｒｏｔｈｅｒ社製ＨＳ－３００）を用いて、ＴＤが長手方向になるように、ゲージ部幅３ｍｍ、つかみ具間距離８ｍｍ、平行部長さ６ｍｍの試験片を作成した。引張試験は、Ｉｎｓｔｒｏｎ万能試験機（ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製ＡＧ－１００ｋＮＸ）を用いて、初期ひずみ速度１．４×１０－３ｓ－１、クロスヘッド速度を一定とし、試験片の長手方向と引張方向が一致するように引張試験を行うことで、ＴＤの引張強度を求めた。
ＮＣワイヤ放電加工機（Ｂｒｏｔｈｅｒ社製ＨＳ－３００）を用いて、ＴＤが長手方向になるように、ゲージ部幅３ｍｍ、つかみ具間距離８ｍｍ、平行部長さ６ｍｍの試験片を作成した。引張試験は、Ｉｎｓｔｒｏｎ万能試験機（ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製ＡＧ－１００ｋＮＸ）を用いて、初期ひずみ速度１．４×１０－３ｓ－１、クロスヘッド速度を一定とし、試験片の長手方向と引張方向が一致するように引張試験を行うことで、ＴＤの引張強度を求めた。
【0044】
上記測定結果を表２に示す。
【0045】
【表2】
【0046】
表２の結果より、次のように考察できる。表２の試験Ｎｏ．１～４は、いずれも本発明の実施形態で規定する要件を満足しており、十分な強度（ＴＤの引張強度８４５ＭＰa以上）を有した。
一方、表２の試験Ｎｏ．５および６は、いずれも本発明の実施形態で規定する要件を満たしておらず、十分な強度が得られなかった。
一方、表２の試験Ｎｏ．５および６は、いずれも本発明の実施形態で規定する要件を満たしておらず、十分な強度が得られなかった。
【0047】
試験Ｎｏ．５は、Ａｇを含まなかったため、変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ超であり、ＴＤの引張強度が８４５ＭＰａ未満となった。
【0048】
試験Ｎｏ．６は、Ａｇ含有量が０．０５質量％未満であったため、変形双晶領域の最大長さの平均値が６．０μｍ超であるとともに、変形双晶領域の数密度が１００個／１００００μｍ２未満であり、ＴＤの引張強度が８４５ＭＰａ未満となった。
【図1】
【図2】
