CN106103756A

CN106103756A - 铜合金板材、连接器和铜合金板材的制造方法

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Publication number: CN106103756A
Application number: CN201580015558.XA
Authority: CN
Inventors: 矶松岳己; 樋口优
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: KR20160138484A; JPWO2015146981A1; JP5916964B2; KR102370860B1; WO2015146981A1; CN106103756B

Abstract

本发明的课题在于提供一种铜合金板材、使用了该铜合金板材的连接器、以及上述铜合金板材的制造方法，该铜合金板材通过适当地控制作为板材表面的微观凹凸的标准的波纹度图形的平均间距(AW)和波纹度图形的平均深度(W)，从而弯曲加工性和耐磨耗性优异，适合于电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料等；汽车车载用等的连接器或端子材料、继电器、开关、插座等。一种铜合金板材、使用了该铜合金板材的连接器、以及上述铜合金板材的制造方法，该铜合金板材含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，板材表面的波纹度图形的平均间距AW为5.00μm以上，波纹度图形的平均深度W为0.50μm以上。

Description

铜合金板材、连接器和铜合金板材的制造方法

技术领域

本发明涉及铜合金板材、使用了该铜合金板材的连接器、以及该铜合金板材的制造方法，特别是，涉及弯曲加工性和耐磨耗性优异、适合于车载部件用或电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料、继电器、开关、插座等的铜合金板材；使用了该铜合金板材的连接器；以及上述铜合金板材的制造方法。

背景技术

对于用于车载部件用或电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料、继电器、开关、插座等用途的铜合金板材，所要求的特性项目包括电导率、屈服强度(屈服应力)、拉伸强度、弯曲加工性、抗应力松弛特性、疲劳特性。近年来，随着电气电子设备的小型化、轻量化、高性能化、高密度安装化及使用环境的高温化，所要求的特性正在提高。特别是，对于用于车载部件用或电气电子设备用部件的铜或铜合金的板材来说，薄壁化的要求正在提高，因此所要求的强度水平变得更高。

另外，对于构成车载部件或电气电子部件的连接器、引线框架、继电器、开关等部件中使用的材料来说，要求能够耐受车载部件或电气电子设备的组装时或工作时所赋予的应力的高强度。除此以外，由于车载部件或电气电子部件一般是通过弯曲加工而成型的，因而要求具有优异的弯曲加工性。

作为铜合金板材的强化法，存在有在材料中析出微细的第二相的析出强化。此强化方法除了强度提高外，还具有可同时提高电导率的优点，因此在很多的合金系中被实施。但随着近来电子设备或汽车中所用的部件的小型化，所使用的铜合金转变为对更高强度的材料以更小半径实施弯曲加工，强烈要求一种弯曲加工性优异的铜合金板材。此外，在进行弯曲加工时，材料的表面附近的凹凸变大，若使加工条件变得苛刻，则会以凹处为起点而产生裂纹。由于裂纹在板厚方向的扩展，截面积局部变小，作为电接点使用时电阻值上升，材料放热。另外，由于该凹凸而使接点部的磨耗进行。因此，要求在满足上述各要求特性的同时提高耐磨耗性。

对于这些车载部件或电气电子设备用的铜合金板材来说，已提出了几种通过控制表层部分的金属组织(粗糙度等)、织构来实现该要求特性的方案。例如，在专利文献1中，通过控制Cu-Ni-Si系合金的板材表面的最大谷深Rv，从而改善了板材的疲劳寿命。另外，在专利文献2中，在Cu-Ni-Si系合金的板厚方向，对从表面起至板厚的1/6t的深度为止的剪切带的根数与这以外的部分的剪切带的根数之比进行控制，由此改善了弯曲加工性或弯曲部的外观。在专利文献3中，通过对Cu-Ni-Si系合金的具有Cube取向的晶粒的面积率和个数(分布密度)进行控制，从而改善了弯曲加工性。

在专利文献1中记载的发明中，使板材表面的压缩残余应力为20MPa～200MPa，使表面的最大谷深Rz为1.0μm以下，从而减少了疲劳试验中的材料的凹部，减轻了高强度铜合金板材的疲劳特性。但是，在专利文献1中并未着眼于弯曲加工性和耐磨耗性的改良，对此未进行记载。此外，在专利文献1中，未着眼于板材表面的波纹度图形控制，对于其与弯曲加工性或耐磨耗性的关系没有任何暗示。

在专利文献2中记载的发明中，在板厚方向对从表面起至板厚的1/6t的深度为止的表层与这以外的内部的剪切带的根数之比进行控制，使板材表层的剪切带的根数为板厚内部的剪切带的根数以下，由此改善了弯曲加工性，并且减轻了弯曲加工时的表层附近的不均匀变形，改善了GW弯曲表面的表面粗糙。但是，在专利文献2中并未着眼于耐磨耗性的改良，对此未进行记载。此外，未着眼于板材表面的波纹度图形控制，对于其与弯曲加工性或耐磨耗性的关系没有任何暗示。

在专利文献3中记载的发明中，通过对Cube取向晶粒的尺寸和个数进行控制，从而改善了弯曲加工性。但是，在专利文献3中并未着眼于耐磨耗性的改良，对此未进行记载。此外，未着眼于板材表面的波纹度图形控制，对于其与弯曲加工性或耐磨耗性的关系没有任何暗示。此外，关于Cube取向晶粒的板厚方向的分布与弯曲加工性或耐磨耗性的关系没有任何暗示。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-48262公报

专利文献2：日本特开2011-214087公报

专利文献3：WO2012/150702A1公报

发明内容

发明要解决的课题

对科森系合金(Cu-Ni-Si系合金)的板材进行加工，作为端子的接点部等使用时，科森系合金的弯曲加工部的外观比磷青铜的弯曲表面差，具有表面的凹凸大的特征。这是因为，在对板材进行弯曲试验时，板厚表层附近被施加了拉伸应力，产生了塑性变形。该表层附近的变形起因于在金属组织内不均匀地发生了变形。并且，通过该不均匀变形而产生凹凸，在作为电接点部件使用时，该凹凸会使接点部的磨耗进行。另外，若对板材表面进行通常的粗糙化(例如，专利文献1中记载的抛光研磨等)，则在板材表面的凹凸处，凸部的最高点与凹部的最深部的横向(加工方向或板宽方向)的长度变短，同时凸部的最高点与凹部的最深部的纵向(板厚方向)的深度变浅，在作为接点部使用时磨耗容易进行。

鉴于上述现有技术的问题，本发明的课题在于提供一种铜合金板材、使用了该铜合金板材的连接器、以及上述铜合金板材的制造方法，该铜合金板材通过适当地控制作为板材表面的微观凹凸的标准的波纹度图形的平均间距(AW)和波纹度图形的平均深度(W)，从而弯曲加工性和耐磨耗性优异，适合于电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料等；汽车车载用等的连接器或端子材料、继电器、开关、插座等。

用于解决课题的方案

本发明人对适合于电气电子部件、汽车车载用部件等用途的铜合金进行了研究，对于Cu-Ni-Si系铜合金中用于发挥出良好的弯曲加工性和耐磨耗性的弯曲表面性状进行了调查，结果发现，通过对由波纹度图形所规定的特定的表面性状进行控制，从而对于板材表面的凹凸来说，随着凸部的最高点与凹部的最深部的横向的长度扩大，凸部的最高点与凹部的最深部的纵向(板厚方向)的深度变深，其结果，弯曲加工后的表面均匀变形，由此可防止局部的磨耗的进行，弯曲加工性和耐磨耗性大幅提高，可得到现有之上的优异的弯曲加工性和优异的耐磨耗性。另外发现，除了上述表面性状的控制外，具有Cube取向的晶粒在至特定深度的板材表层部的集聚比例也与弯曲加工性和耐磨耗性存在相互关系，除了上述对由波纹度图形所规定的特定的表面性状进行控制外，将在板厚方向至特定深度的板材表层部具有Cube取向的晶粒的存在比例控制为特定的范围，从而上述改良效果进一步变好。本发明是基于这些见解而完成的。

即，根据本发明，可提供以下记载的技术方案。

(1)一种铜合金板材，该铜合金板材含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，

该铜合金板材的特征在于，

板材表面的波纹度图形的平均间距AW为5.00μm以上，波纹度图形的平均深度W为0.50μm以上。

(2)一种铜合金板材，该铜合金板材含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，并且含有合计为0.005质量％～3.000质量％的选自由B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn组成的组中的至少一种，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，

该铜合金板材的特征在于，

(3)如(1)或(2)项所述的铜合金板材，其中，在从上述铜合金板材的表面起至板厚的1/8的位置为止的表层部，相对于上述铜合金板材的轧制面，具有Cube取向的晶粒具有5.0％以上的面积率。

(4)如(1)～(3)中任一项所述的铜合金板材，其中，上述铜合金板材的表面粗糙度Ra为0.20μm以下。

(5)如(1)～(4)中任一项所述的铜合金板材，其中，在上述铜合金板材的轧制垂直方向以负荷100g进行了30个来回滑动试验后的动摩擦系数为0.5以下。

(6)如(1)～(5)中任一项所述的铜合金板材，其中，在上述铜合金板材的180°U型弯曲试验中，弯曲的轴在轧制平行方向和轧制垂直方向中的任一情况下均能够无裂纹地进行弯曲加工。

(7)一种连接器，其由(1)～(6)中任一项所述的铜合金板材构成。

(8)一种铜合金板材的制造方法，该铜合金板材的制造方法在对铜合金材料进行熔解·铸造[工序1]后依次实施均质化热处理[工序2]、热轧[工序3]、水冷[工序4]、冷轧1[工序6]、冷轧2[工序7]、辊式矫直[工序8]、中间固溶热处理[工序9]、时效析出热处理[工序10]、冷轧3[工序12]以及最终退火[工序13]的各工序，上述铜合金材料含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，并且含有合计为0.000质量％～3.000质量％的选自由B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn组成的组中的至少一种，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，

该制造方法的特征在于，

上述冷轧1[工序6]以合计加工率50％～90％进行加工，

上述冷轧2[工序7]将轧制时的张力设为50MPa～400MPa，将轧制机的辊粗糙度Ra设为0.5μm以上，以合计加工率30％以上进行加工，

上述辊式矫直[工序8]将折弯机数设为9个以上，按照作为压入量的啮合量为0.2％以上的方式进行加工。

(9)如(8)项所述的铜合金板材的制造方法，其中，上述铜合金材料含有合计为0.005质量％～3.000质量％的选自由B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn组成的组中的至少一种。

(10)如(8)或(9)项所述的铜合金板材的制造方法，其中，在上述水冷[工序4]与上述冷轧1[工序6]之间实施表面切削[工序5]。

(11)如(8)～(10)中任一项所述的铜合金板材的制造方法，其中，在上述时效析出热处理[工序10]与上述冷轧3[工序12]之间实施酸洗·研磨[工序11]。

下面，参照图1进行说明。

此处，关于板材表面的凹凸，将从1个图形的凸部(顶部)的最高点(山顶)(H_j)经过该图形的凹部(谷部)的最深部(谷底)至该图形的另1个凸部(顶部)的最高点(山顶)(H_j+1)为止的横向的长度作为波纹度图形的长度(AR_j)，则板材表面的“波纹度图形的平均间距AW”是指该波纹度图形长度的以评定长度计的算术平均值。另外，将从上述1个图形的凸部的最高点(H_j)经过该图形的凹部的最深部至该图形的另1个凸部的最高点(H_j+1)之间的纵向(板厚方向)的最高点(即任一者的山顶)至最低点(即谷底)的距离(深度)作为波纹度图形的深度(W_j＝H_j+1)，则“波纹度图形的平均深度W”是指关于该波纹度图形深度的以评定长度计的算术平均值。这些波纹度图形的平均间距AW和波纹度图形的平均深度W是根据JIS中标准化的表面性状的定义(JIS B 0631:2000)的图形参数。

发明的效果

本发明的铜合金板材通过对板材表面的波纹度图形的平均间距AW和波纹度图形的平均深度W进行控制，优选除此之外还对在板厚方向至特定深度的板材表层部的具有Cube取向的晶粒的面积率也进行控制，由此弯曲加工性、耐磨耗性优异，具有特别适合于电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料等；汽车车载用等的连接器或端子材料、继电器、开关、插座等的性质。另外，本发明的制造方法作为以低成本稳定地制造上述铜合金板材的方法是合适的。

本发明的上述和其它特征及优点可通过适当参照附图、由下述记载而进一步明确。

附图说明

图1示出粗糙度图形(A)和波纹度图形(B)，是对波纹度图形的平均间距AW和波纹度图形的平均深度W进行说明的图。

图2是在本发明的制造方法的一个具体例中用于对辊式矫直[工序8]中的折弯机(图中为9个)和压入量(啮合量)进行说明的示意图。

图3是在比较例4中示出产生裂纹时的板材表层部的金属组织的电子显微镜照片(倍率500倍)。

具体实施方式

对本发明的铜合金板材的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是，本发明中的“板材”也包括“条材”。

[合金组成]

首先，对构成本发明的板材的铜合金的组成进行说明。

(必要添加元素)

对构成本发明的板材的铜合金中的必要添加元素Ni和Si的含量及其作用进行说明。

(Ni)

Ni与后述的Si一同含有，形成在时效析出热处理中析出的Ni₂Si相，是有助于提高铜合金板材的强度的元素。Ni的含量为1.00质量％～6.00质量％、优选为1.20质量％～5.50质量％、进一步优选为1.50质量％～5.00质量％。通过使Ni的含量为上述范围，从而能够适当地形成上述Ni₂Si相，能够提高铜合金板材的机械强度(拉伸强度和0.2％屈服强度)。另外，电导率也高。而且，热轧加工性也良好。

(Si)

Si与上述Ni一同含有，形成在时效析出热处理中析出的Ni₂Si相，有助于提高铜合金板材的强度。Si的含量为0.1质量％～2.0质量％、优选为0.20质量％～1.80质量％、进一步优选为0.50质量％～1.50质量％。关于Si的含量，在以化学计量比计Ni/Si＝4.2时，电导率与强度的平衡最好。因此，关于Si的含量，优选使Ni/Si为2.50～7.50的范围、更优选为3.00～6.50。通过使Si的含量为上述范围，可以提高铜合金板材的拉伸强度。这种情况下，过量的Si固溶于铜的基体中，不会使铜合金板材的电导率降低。另外，铸造时的铸造性、及热和冷条件下的轧制加工性也良好，也不会产生铸造裂纹或轧制裂纹。

(副添加元素)

其次，对构成本发明的板材的铜合金中的副添加元素的种类及其添加效果进行说明。本发明中也可以不含有副添加元素，但在含有的情况下，作为优选的副添加元素，可以举出B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn。这些元素以总量计为3.000质量％以下时，不会产生使电导率降低的弊端，因而优选。为了充分活用添加效果并且不使电导率降低，总量优选为0.005质量％～3.000质量％、进一步优选为0.010质量％～2.800质量％、特别优选为0.030质量％～2.500质量％。需要说明的是，这些副添加元素以总量计小于0.005质量％的情况下，作为不可避免的杂质来进行处理。下面，示出各元素的添加效果。

(Mg、Sn、Zn)

通过添加Mg、Sn、Zn可提高抗应力松弛特性。比起各自单独添加的情况，一并添加的情况因乘数效应而可进一步提高抗应力松弛特性。另外还具有显著改善焊接脆化的效果。Mg、Sn、Zn各自的含量优选为0.050质量％～0.750质量％、进一步优选为0.100质量％～0.750质量％。

(Mn、Ag、B、P)

若添加Mn、Ag、B、P，则可提高热加工性，同时提高强度。Mn、Ag、B、P各自的含量优选为0.050质量％～0.160质量％、进一步优选为0.050质量％～0.150质量％。

(Cr、Zr、Fe、Co)

Cr、Zr、Fe、Co会以化合物或单质的形式微细地析出，有助于析出硬化。另外，以化合物的形态以50nm～500nm的尺寸析出，抑制晶粒生长，由此具有使结晶粒径微细的效果，并使弯曲加工性变得良好。Cr、Zr、Fe、Co各自的含量优选为0.050质量％～0.500质量％、进一步优选为0.100质量％～0.450质量％。

[波纹度图形]

对于本发明的铜合金板材来说，在其板材表面，波纹度图形的平均间距AW为5.00μm以上，且波纹度图形的平均深度W为0.50μm以上。参照图1，如上述所说明的那样，波纹度图形的平均间距AW优选为5.50μm以上。波纹度图形的平均深度W优选为0.55μm以上。进一步优选的是，波纹度图形的平均间距AW为6.00μm以上，且波纹度图形的平均深度W为0.60μm以上。对它们的上限值没有特别限制，通常，波纹度图形的平均间距AW为10.00μm以下，波纹度图形的平均深度W为1.10μm以下。在铜合金板材的表面，通过将波纹度图形的平均间距AW控制为5.00μm以上，并且将波纹度图形的平均深度W控制为0.50μm以上，可以得到弯曲加工性、耐磨耗性优异的适合于电气电子设备或汽车车载用部件等用途的铜合金。通过如此适当地控制波纹度图形的平均间距AW与波纹度图形的平均深度W这两者，弯曲加工后的表面成为能够均匀变形的表面性状，能够除去成为磨耗起始点的极微小的凹凸，认为可防止局部的磨耗进行，耐磨耗性提高。

[表面粗糙度]

对于本发明的铜合金板材来说，在其板材表面，表面粗糙度Ra优选为0.20μm以下。表面粗糙度Ra进一步优选为0.08μm～0.18μm。在铜合金板材的表面，通过将表面粗糙度Ra控制为0.20μm以下，能够提高弯曲加工性和耐磨耗性。此处，表面粗糙度Ra是指JIS B0631:2000中规定的算术平均粗糙度。

[板厚方向表层部的具有Cube取向的晶粒的面积率]

对于本发明的铜合金板材来说，在EBSD测定中的晶体取向分析中，从铜合金板材的表面起至板厚的1/8的位置为止的表层部的具有Cube取向{0 0 1}<1 0 0>的晶粒优选具有板材的轧制面的5.0％以上的面积率。该板材表层部的具有Cube取向的晶粒的面积率进一步优选为8.0％以上。对板材表层部的具有Cube取向的晶粒的面积率的上限值没有特别限制，通常为30.0％以下。本发明中，将板厚设为t，将从板材表面(0t)起在板厚方向至1/8t的位置为止的深度区域称为板材的表层部。本说明书中，为了方便起见，也将该表层部表示为“表层部(0t～1/8t)”。另外，也将“具有Cube取向{0 0 1}<1 0 0>的晶粒”简称为“Cube取向晶粒”。

通过在表层部(0t～1/8t)将Cube取向晶粒在板材的表面附近的分布控制为5.0％以上，能够在提高耐磨耗性的同时改善弯曲加工性。据认为，这是因为通过将表层部(0t～1/8t)的Cube取向晶粒的面积率控制为5.0％以上，能够抑制弯曲加工中产生的剪切带的发生。

为了改善铜合金板材的弯曲加工性，本发明人对在弯曲加工部产生的裂纹(参照图3)的产生原因进行了调查。结果确认到原因在于，塑性变形局部地发展而形成剪切变形带，由于局部的加工硬化而发生微孔的生成和连接，达到成型界限。作为其对策，认为提高在弯曲变形中难以发生加工硬化的晶体取向的比例是有效的。即，板厚方向表层部的Cube取向晶粒的面积率为5％以上的情况下，可知显示出良好的弯曲加工性。Cube取向晶粒的面积率为上述下限值以上的情况下，可充分发挥出上述作用效果。

本说明书中，裂纹是指材料表面的伤痕，是指晶粒彼此的界面离开1个以上晶粒的情况。

特别是在将铜合金板材用作连接器等的情况下，关于弯曲加工的方向，有时可以在板材面内的轧制平行方向与轧制垂直方向中的任一方向进行加工。因此，关于作为连接器材料等使用的铜合金板材，通过降低板材面内的轧制平行方向(RD或LD)和轧制垂直方向(TD)的强度、弯曲加工性的各向异性，可得到在任一方向加工时的金属模具设计、连接器的弹力均稳定的优点。从这方面考虑，具有Cube取向以外的晶体取向的晶粒在板材面内的轧制平行方向和轧制垂直方向具有不同的结晶面。另一方面，根据本发明，在表层部(0t～1/8t)优先生长的Cube取向晶粒在RD、TD的任一情况下均朝向(100)面，因此弯曲加工性的各向异性减小。

另外，Cube取向晶粒在对表面性状进行控制时位于微小的凹部的底部、即波纹度图形深度的谷部，承担着弯曲加工引起的表层部向板材法线方向(ND)、板材宽度方向(轧制垂直方向、TD)、板材加工方向(轧制平行方向、RD)的各方向的变形，使弯曲加工性提高。

为了明确在材料的弯曲加工时裂纹产生的原因，本发明人利用电子显微镜和电子背散射衍射测定(下文中也称为EBSD)对弯曲变形后的截面的金属组织进行了详细的调查。结果观察到：在基体材料(板材)的弯曲加工中，晶粒并非均匀地变形，而是变形仅集中于特定的晶体取向的区域，进行不均匀的变形。并且可知，由于该不均匀变形，在弯曲加工后的基体材料表面(弯曲的外侧)会产生几μm深的褶皱或裂纹。此外可知，在90°弯曲加工中变形被赋予至板材的最外表面，与此相对，在180°弯曲中不仅是薄板材的最外表面、甚至在板材最外表面至板厚方向1/8的位置为止的区域中也大幅变形，对于从最外表面扩展的局部变形区域，不仅是最外表面的晶粒、而且与在板厚方向至1/8的位置的深度为止的晶粒也存在关系。另外，在Cube取向晶粒中没怎么观察到该局部变形带，可知Cube取向晶粒具有抑制不均匀变形的效果。其结果，可知在板表面产生的凹凸减少，抑制了裂纹。另一方面，具有Brass取向等Cube取向以外的取向成分的晶粒大多在弯曲变形后伴随着局部变形，可知会对弯曲性产生不良影响。

[板厚方向的织构分布评价]

关于铜合金中的Cube取向晶粒的面积率，为了调查板厚方向的分布，变更研磨量来进行测定。为了从板厚方向观察表层部(0t～1/8t)的组织，对试验片的背面进行遮蔽，仅对表面进行电解研磨。此时，注意试验片表面成为镜面抛光、研磨量为最小限度的方面来进行研磨。实际上，通过此处的基于电解研磨的研磨量的微调整，能够把握0t～1/8t的组织，可知能够通过EBSD分析进行详细的分析。关于所准备的试验片的测定，通过基于EBSD的取向分析，以0.1μm步幅对300μm×300μm的范围进行扫描，测定Cube取向晶粒的面积率。

[EBSD法]

本发明中的上述晶体取向的分析中使用EBSD法。EBSD法是ElectronBackScatterDiffraction(电子背散射衍射)的简称，其是利用了在扫描电子显微镜(SEM)内向试料照射电子射线时产生的菊池线反射电子衍射的晶向分析技术。以0.1μm步幅对含有200个以上晶粒的300μm×300μm的试样面积进行扫描，并分析了各晶粒的晶体取向。测定面积和扫描步幅根据试料的晶粒尺寸而为300μm×300μm及0.1μm。各取向的面积率可以如下求出：求出在从Cube取向{0 0 1}<1 0 0>的理想取向起为±10°以内的范围具有该晶粒的法线的晶粒的面积，以该面积相对于所得到的面积的总测定面积的比例来求出面积率。利用EBSD的取向分析所得的信息包含电子射线侵入到试料的数10nm的深度处的取向信息，但由于远小于测定的范围，因此在本说明书中记载为面积率。此外，由于取向分布在板厚方向会有所变化，因此利用EBSD的取向分析优选为在板厚方向任意选取几个点而取平均值。

[Cube取向以外的取向]

另外，除了上述范围的Cube取向以外，在板厚方向表层部还存在具有S取向{3 21}<3 4 6>、Copper取向{1 2 1}<1 -1 1>、Brass取向{1 1 0}<1 -1 2>、Goss取向{1 1 0}<0 0 1>、R1取向{2 3 6}<3 8 5>、RDW取向{1 0 2}<0 -1 0>等的晶粒。本发明中，相对于观测面(板材的轧制面)，若板厚方向表层部中的Cube取向晶粒的面积率在上述范围，则允许包含这些具有Cube取向以外的取向的晶粒。

[铜合金板材的制造方法]

接着，对本发明的铜合金板材的制造方法和优选的制造条件进行说明。

首先，对现有的析出型铜合金的制造方法进行说明。在现有的析出型铜合金的制造方法中，将铜合金材料熔解·铸造[工序1]而得到铸块，对其进行均质化热处理[工序2]，依次进行热轧[工序3]、水冷[工序4]、表面切削[工序5]、冷轧[工序6’]而薄板化，在700℃～1000℃的温度范围进行中间固溶热处理[工序9]而使溶质原子再固溶后，通过时效析出热处理[工序10]和最终冷轧[工序12]来满足所需要的强度。另外，在最终冷轧[工序12]后有时也进行用于解除应力的最终退火[工序13]。此外，在时效析出热处理[工序10]与最终冷轧[工序12]之间有时也插入氧化膜除去工序(酸洗·研磨[工序11])。在该一系列的工序中，材料的织构大部分是由中间固溶热处理中所产生的再结晶所决定的，并通过最终冷轧中所产生的取向的旋转而最终决定。另外，板材表面的凹凸(表面粗糙度)是由氧化膜除去的工序和最终冷轧而决定的。

与此相对，本发明中，经过以往未采用的制造工序，制造控制了波纹度图形的铜合金板材。

具体而言，在熔解·铸造[工序1]、均质化热处理[工序2]、热轧[工序3]后进行水冷[工序4]、表面切削[工序5](表面切削任意地进行)，至此是相同的，但之后在中间固溶热处理[工序9]前进行的加工工序是不同的。即，本发明中，在上述水冷[工序4]、表面切削[工序5](表面切削任意地进行)后，通过冷轧1[工序6]以合计轧制率50％～90％进行轧制，通过随后的冷轧2[工序7]使轧制时的张力为50MPa～400MPa、轧制机的辊粗糙度Ra为0.5μm以上，以合计轧制率30％以上进行轧制，此外，使折弯机数为9个以上，按照压入量(啮合量)为0.2％以上的方式实施辊式矫直[工序8]，由此对板材表层部施加适度的变形。通过经过该加工工序，在中间固溶热处理[工序9]的再结晶织构中，表层部(0t～1/8t)中的Cube取向晶粒的面积率增加。另外，在中间固溶热处理[工序9]后，实施时效析出热处理[工序10]、酸洗·研磨[工序11](酸洗·研磨任意地进行)、冷轧3[工序12](最终冷轧)以及最终退火[工序13](调质退火、消应退火)。需要说明的是，冷轧1[工序6]和冷轧2[工序7]可以连续地进行。另外，冷轧1[工序6]和冷轧2[工序7]分别可以进行2个以上的轧制道次，该情况下，使全部轧制道次的轧制率的合计为上述合计轧制率。

此处，压下率(或轧制率、加工率)是指进行了轧制加工时的厚度的变化率，在将轧制前的板厚设为t₁、轧制后的板厚设为t₂时，压下率(％)用下式来表示。

压下率R(％) R＝{1-(t₂/t₁)}×100

下面，更详细地说明各工序的优选条件。

首先，利用高频熔炉等将铜合金材料熔解，该铜合金材料至少含有1.0质量％～6.0质量％的Ni和0.1质量％～2.0质量％的Si，关于其它副添加元素，根据需要以适当含有的方式来混配元素，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，以0.1℃/秒～100℃/秒的冷却速度对该铜合金材料进行铸造[工序1]，得到铸块。在800℃～1020℃对该铸块进行3分钟～10小时的均质化热处理[工序2]后，进行热加工[工序3]，之后进行水淬(相当于水冷[工序4])，根据需要进行表面切削[工序5]以除去氧化皮。

之后，实施合计加工率为50％～90％的冷轧1[工序6]，接着，使轧制时的张力为50MPa～400MPa、轧制机的辊粗糙度Ra为0.5μm以上，进行合计加工率为50％以上的冷轧2[工序7]。此外，辊式矫直[工序8]中，使折弯机数为9个以上，按照压入量(啮合量)为0.2％以上的方式进行加工。

该冷轧1[工序6]中，一边控制板材表面的凹凸，一边对板材整体施加再结晶所需要的加工应变。另一方面，在冷轧2[工序7]中，特别是通过调整轧辊的粗糙度，从而优先对表层部施加压缩应变。在随后的辊式矫直[工序8]中，优先对表层施加压缩应变，在固溶热处理时使Cube取向扩展，同时进一步通过辊式矫直在加工中对波纹度图形的平均间距和波纹度图形的平均深度进行控制。另外，在辊式矫直[工序8]中，形成轧制织构，从而通过应变诱导晶界迁移提供在之后的中间固溶热处理[工序9]中Cube取向发生晶粒生长的驱动能量。

之后，通过中间固溶热处理[工序9]在600℃～1000℃进行5秒～1小时的热处理，在时效析出热处理[工序10]中于300℃～700℃进行5分钟～10小时的热处理，接下来，根据需要通过酸洗·研磨工序[工序11]进行氧化膜的除去。该酸洗没有特别限制，利用稀酸以浸渍时间通常为5秒～100秒、优选为10秒～30秒来进行清洗。作为稀酸，例如可以举出浓度为20％以下的稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸(例如，硫酸+过氧化氢)等，这些稀酸优先以10％以下的浓度来使用。关于研磨，为了除去在板材表面残存的氧化膜，根据需要实施抛光研磨。接着，进行加工率为3％～25％的最终冷轧[工序12]、100℃～600℃下的5秒～10小时的调质退火[工序13]，得到本发明的铜合金板材。

此处，中途的板材制品或最终的板材制品的表面粗糙度还会因轧辊粗糙度而受到影响。轧辊的粗糙度被转印至材料，辊的粗糙度越大则轧制材料的粗糙度倾向于越大。但是，若减小辊的粗糙度，则前滑率为负，成为滑动(slip)状态下的轧制加工，因而有时会产生表面缺陷，或者有时也会发生退板(板逃げ)等对轧制作业性产生不良影响的现象。需要说明的是，在最终的轧制中能够控制的粗糙度也存在限界，在利用辊粗糙度相同的轧辊进行轧制的情况下，最终轧制前提供的材料粗糙度越小，或压下量(加工率)越大，则最终轧制制品的粗糙度越小。

本发明的一个优选实施方式中，在热轧[工序3]中，在从再加热温度起至700℃的温度区域进行用于破坏铸造组织或偏析以得到均匀组织的加工、以及用于通过动态再结晶使晶粒微细化的加工。之后，进行水冷[工序4]，根据需要进行表面切削[工序5]。接下来，通过冷轧1[工序6]以加工率为50％～90％、优选为70％～90％、进一步优选为80％～90％而轧制至规定的板厚后，通过冷轧2[工序7]使张力为50MPa～400MPa、优选为100MPa～400MPa、进一步优选为200MPa～400MPa、使辊粗糙度Ra为0.5μm以上、优选为0.55μm以上1.5μm以下，对板材表面的凹凸进行控制，对板材整体施加应变。此外，通过辊式矫直[工序8]，使折弯机数为9个以上、优选为10个以上20个以下，按照板材的压入量(啮合量)为0.2％以上、优选为0.2％～2.0％、进一步优选为0.5％～1.5％的方式来进行加工。由此，在中间固溶热处理[工序9]中的再结晶织构中，表层部(0t～1/8t)中的Cube取向晶粒增加。此处，若冷轧1[工序6]的合计加工率过低，则板材整体的加工应变不充分，中间固溶热处理[工序9]中的再结晶不充分。在冷轧2[工序7]中，通过对合计加工率和对于轧制中的板材的张力、轧辊的粗糙度进行调整，从而可抑制表层部(0t～1/8t)的剪切应变，导入压缩应变。这对于再结晶固溶热处理[工序9]中的Cube取向的生长是重要的加工。此外，通过辊式矫直[工序8]，使在板材表层部的压缩应变蓄积，从而形成Cube取向生长所需要的轧制织构，同时通过对辊式矫直的折弯机数和压入量(啮合量)进行控制，从而能够控制板材表面的波纹度图形的平均间距AW和波纹度图形的平均深度W。在中间固溶热处理[工序9]后，进行时效析出热处理[工序10]，根据需要进行酸洗·研磨[工序11]。之后，实施冷轧3[工序12]、最终退火[工序13]。

此处，参照图2对压入量(啮合量)进行说明。辊式矫直机1由2个以上的折弯机2(图中，上辊为4个，下辊为5个，合计为9个)构成，使在制造途中实施辊式矫直处理的铜合金板材3在轧制方向(RD)通过折弯机间。压入量(啮合量)是指辊式矫直的上辊与下辊间的间隔的倾斜。关于辊式矫直，在入口侧压入量为最大(图中的H)，随着向出口侧而压入量变小。即，辊式矫直的上辊与下辊的间隔随着向出口侧而变宽。将由该入口侧的最大压入量和上辊的入口侧－出口侧间距离(图中的L)构成的斜率作为压入量(啮合量)。如将H作为入口侧最大压入量，将L作为上辊的入口侧－出口侧间距离，则压入量(啮合量)h由下式表示。

压入量(啮合量)h(％) h＝(H/L)×100

[板材的厚度]

对本发明的铜合金板材的厚度没有特别限制，优选为0.04mm～0.50mm、进一步优选为0.05mm～0.45mm。

[铜合金板材的特性]

本发明的铜合金板材能够满足例如连接器用铜合金板材所要求的特性。本发明的铜合金板材优选具有下述的特性。

·板材的动摩擦系数优选为0.5以下。对下限值没有特别限制，通常为0.1以上。

·0.2％屈服强度优选为700MPa以上。进一步优选为750MPa以上。对上限值没有特别限制，通常为1200MPa以下。

·在弯曲加工性为R/t＝1.0的180°U型弯曲试验中，优选在弯曲的轴为轧制平行方向(BW弯曲)与轧制垂直方向(GW弯曲)中的任一种的情况下，弯曲加工后的表面均不产生裂纹。

·电导率优选为25％IACS以上。对上限值没有特别限制，通常为60％IACS以下。

需要说明的是，只要不特别声明，则各特性的详细测定条件如实施例中所记载的那样。

实施例

下面，基于实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明不限定于此。

(实施例1～17、比较例1～18)

关于实施例1～17，按照形成表1-1所示的组成的方式，关于比较例1～18，按照形成表1-2所示的组成的方式，分别利用高频熔炉对含有Ni、Si以及必要的副添加元素、且剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的铜合金材料进行熔解，对其以0.1℃/秒～100℃/秒的冷却速度进行铸造[工序1]，得到铸块。

关于实施例1～17，按照表2-1所示的制造条件来制造板材。即，对上述得到的铸块以800℃～1020℃进行3分钟～10小时的均质化热处理[工序2]后，以1020℃～700℃进行热加工[工序3]。其后，进行水淬(相当于水冷[工序4])，并且为了去除氧化皮而进行表面切削[工序5]。其后，进行合计加工率为50％～90％的冷轧1[工序6]，接着进行合计加工率为30％以上、辊粗糙度Ra为0.5μm以上、以张力50MPa～400MPa进行加工的冷轧2[工序7]。其后，通过辊式矫直[工序8]，按照折弯机数为9个以上、板材的压入量(啮合量)为0.2％以上的方式进行加工。其后，在600℃～1000℃实施5秒～1小时的中间固溶处理[工序9]。其后，在300℃～700℃进行5分钟～1小时的时效析出热处理[工序10]，接着，进行酸洗·研磨[工序11]。该酸洗使用浓度为0.1％～5.0％的硫酸+过氧化氢作为稀酸，使浸渍时间为5秒～100秒而对板材进行清洗。关于研磨，为了除去在板材表面残存的氧化膜，实施抛光研磨。其后，以3％～25％的轧制率进行最终冷轧[工序12]，接着，在100℃～600℃进行5秒～10小时的调质退火[工序13]，制成铜合金板材的试验材料。此处，试验材料的最终板厚为0.1mm。另外，在各热处理或轧制后，根据材料表面的氧化或粗糙度的状态而进行酸清洗或表面研磨，根据形状而利用拉矫机进行矫正。将各实施例中的制造条件示于表2-1，将所得到的试验材料的特性示于表2-2。

另一方面，关于各比较例，如表2-3所示那样变更上述的制造条件，除此以外与各实施例同样地制造试验材料。将各比较例的特性示于表2-4。

对于这些试验材料，进行下述的特性调查。

a.波纹度图形的平均间距[AW]和波纹度图形的平均深度[W]

板材表面的波纹度图形的平均间距和波纹度图形的平均深度由根据JIS B 0631:2000中规定的方法所测定的表面粗糙度测定结果来进行计算。

b.表面粗糙度

表面粗糙度Ra使用小坂研究所株式会社制造的表面粗糙度计(商品名：SurfcorderSE3500)以触针尖端半径2μm、测定力0.75N以下的条件进行测定。关于表面粗糙度Ra，将为0.2μm以下的情况判断为良好，将超过0.2μm的情况判断为不良。

c.表层部(0t～1/8t)的Cube取向晶粒的面积率

通过EBSD法，以测定面积300μm×300μm、扫描步幅0.1μm的条件进行了晶体取向的测定。在分析中，将300μm×300μm的EBSD测定结果分成25块，如下确认了各块的表层部(0t～1/8t)中的具有Cube取向的晶粒的面积率。关于电子射线，将来自扫描电子显微镜的钨丝的热电子作为产生源。

此外，在EBSD测定前的研磨中，为了进行表层部(0t～1/8t)的组织观察，通过电解研磨使目标部组织露出。作为该进行研磨而露出的部分，通过EBSD对0t、1/10t、1/8t这三处进行观察。在全部三处，分别求出Cube取向晶粒相对于测定视野的占有率(即面积率)。并且求出这三处的面积率的平均值，将其以“表层部的Cube取向晶粒的面积率(％)”示于表中。将该值为5.0％以上的情况判断为良好，将小于5.0％的情况判断为不良。

d.180°U型弯曲试验中的弯曲加工性

与轧制方向垂直地通过利用模压的冲切将BW试验材料切割成宽度0.25mm、长度1.50mm；与轧制方向平行地通过利用模压的冲切将GW试验材料切割成宽度0.25mm、长度1.50mm。按照弯曲的轴与轧制方向成直角的方式对其进行W型弯曲，以此作为GW(GoodWay)；按照弯曲的轴与轧制方向平行的方式对其进行W型弯曲，以此作为BW(Bad Way)，在90°W型弯曲加工后利用压缩试验机进行180°U型弯曲加工。利用100倍的扫描电子显微镜对经弯曲加工的表面进行观察，调查了裂纹的有无。将在GW弯曲和BW弯曲中的任一情况下均不产生裂纹的情况判断为良好，以“A”示于表中；将在GW弯曲和BW弯曲中的至少任一种情况下产生了裂纹的情况判断为不良，以“B”示于表中。

e.耐磨耗性(动摩擦系数的测定)

作为耐磨耗性的标准，测定动摩擦系数并进行评价。根据日本伸铜协会的JCBAT311；2001(铜和铜合金板的动摩擦系数测定方法)，在板材的轧制垂直方向以探针的负荷100g、滑动距离10mm进行30个来回的滑动试验。测定30个来回后的动摩擦系数。将板材的动摩擦系数为0.5以下的情况判断为良好，将超过0.5的情况判断为不良。

f.0.2％屈服强度[YS]

在挠曲系数测定中，由至各试验片的弹性极限的压入量(位移)计算出0.2％屈服强度(MPa)，作为强度的标准。按照E：挠曲系数、t：板厚、L：固定端与负荷点的距离、f：位移(压入深度)进行设定，则0.2％屈服强度由下式表示。

0.2％屈服强度(MPa)YS＝{(3E/2)×t×(f/L)×1000}/L

将板材的0.2％屈服强度为700MPa以上的情况判断为良好，将小于700MPa的情况判断为不良。

g.电导率[EC]

在保持为20℃(±0.5℃)的恒温槽中利用四端子法计测电阻率，计算出电导率。需要说明的是，端子间距离为100mm。将板材的电导率为25％IACS以上的情况判断为良好，将小于25％IACS的情况判断为不良。

由表2-2所示的结果可知，以本发明中规定的合金组成(表1-1)、利用本发明中规定的制造方法(表2-1)所得到的各实施例的铜合金板材满足规定的波纹度图形的平均间距AW和规定的波纹度图形的平均深度W，强度高且具有高电导率，同时弯曲加工性和耐磨耗性(动摩擦系数)良好。此外，板材的表面粗糙度Ra、表层部(0t～1/8t)的Cube晶粒的面积率也显示出优选的值。因此，本发明的铜合金板材是适合于电气电子设备用的引线框架、连接器、端子材料等；汽车车载端子等的连接器或端子材料、继电器、开关等的铜合金板材。

与此相对，由表2-4所示的结果可知，在各比较例的试样的情况下，为任一种特性差的结果。

比较例12～18中，合金组成为本发明的规定的范围外，因此强度(0.2％屈服强度)或电导率中的一者差。比较例1～11中，至少1个制造条件为本发明规定的范围外，因此规定的波纹度图形的平均间距AW和规定的波纹度图形的平均深度W均不满足，弯曲加工性和耐磨耗性中的一者或两者差。另外，虽然表2-4中并未示出，但在Cube晶粒不发生取向集聚的情况下也可估计到本发明的上述效果。

结合其实施方式对本发明进行了说明，但本申请人认为，只要没有特别指定，则本发明在说明的任何细节均不被限定，应当在不违反所附权利要求书所示的发明精神和范围的情况下进行宽泛的解释。

本申请要求基于2014年3月25日在日本提交申请的日本特愿2014-062760的优先权，以参考的形式将其内容作为本说明书记载的一部分引入本说明书。

符号说明

1 辊式矫直机

2 折弯机

3 铜合金板材(制造中途的铜合金板材)

H 入口侧最大压入量

L 上辊的入口侧－出口侧间距离

RD 板材的轧制平行方向

Claims

1.一种铜合金板材，该铜合金板材含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，

该铜合金板材的特征在于，

2.一种铜合金板材，该铜合金板材含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，并且含有合计为0.005质量％～3.000质量％的选自由B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn组成的组中的至少一种，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，

该铜合金板材的特征在于，

3.如权利要求1或2所述的铜合金板材，其中，在从所述铜合金板材的表面起至板厚的1/8的位置为止的表层部，相对于所述铜合金板材的轧制面，具有Cube取向的晶粒具有5.0％以上的面积率。

4.如权利要求1～3中任一项所述的铜合金板材，其中，所述铜合金板材的表面粗糙度Ra为0.20μm以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的铜合金板材，其中，在所述铜合金板材的轧制垂直方向以负荷100g进行了30个来回滑动试验后的动摩擦系数为0.5以下。

6.如权利要求1～5中任一项所述的铜合金板材，其中，在所述铜合金板材的180°U型弯曲试验中，弯曲的轴为轧制平行方向和轧制垂直方向中的任一情况下均能够无裂纹地进行弯曲加工。

7.一种连接器，其由权利要求1～6中任一项所述的铜合金板材构成。

8.一种铜合金板材的制造方法，该铜合金板材的制造方法在对铜合金材料进行熔解·铸造[工序1]后依次实施均质化热处理[工序2]、热轧[工序3]、水冷[工序4]、冷轧1[工序6]、冷轧2[工序7]、辊式矫直[工序8]、中间固溶热处理[工序9]、时效析出热处理[工序10]、冷轧3[工序12]以及最终退火[工序13]的各工序，所述铜合金材料含有1.00质量％～6.00质量％的Ni、0.10质量％～2.00质量％的Si，并且含有合计为0.000质量％～3.000质量％的选自由B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn组成的组中的至少一种，剩余部分由铜和不可避免的杂质构成，

该制造方法的特征在于，

所述冷轧1[工序6]以合计加工率50％～90％进行加工，

所述冷轧2[工序7]将轧制时的张力设为50MPa～400MPa，将轧制机的辊粗糙度Ra设为0.5μm以上，以合计加工率30％以上进行加工，

所述辊式矫直[工序8]将折弯机数设为9个以上，按照作为压入量的啮合量为0.2％以上的方式进行加工。

9.如权利要求8所述的铜合金板材的制造方法，其中，所述铜合金材料含有合计为0.005质量％～3.000质量％的选自由B、Mg、P、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Zr、Ag和Sn组成的组中的至少一种。

10.如权利要求8或9所述的铜合金板材的制造方法，其中，在所述水冷[工序4]与所述冷轧1[工序6]之间实施表面切削[工序5]。

11.如权利要求8～10中任一项所述的铜合金板材的制造方法，其中，在所述时效析出热处理[工序10]与所述冷轧3[工序12]之间实施酸洗·研磨[工序11]。