CN113891949A - 铜合金板材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供维持高强度的同时弯曲加工性优异且耐应力腐蚀开裂性和耐应力松弛特性优异的低价铜合金板材及其制造方法。制造铜合金板材，铜合金板材的组成为含有17～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si和0.01～0.3质量％的P且余部为Cu和不可避免的杂质，P含量的6倍与Si含量之和在1质量％以上，其中，当将铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，具有I{220}/I{420}在2.5～8.0的范围内的结晶取向。

Description

铜合金板材及其制造方法
技术领域
本发明涉及铜合金板材及其制造方法，特别涉及连接器、引脚框、继电器、开关等电气电子部件中使用的Cu-Zn-Sn-Si-P系铜合金板材及其制造方法。
背景技术
对于连接器、引脚框、继电器、开关等电气电子部件中使用的材料，为了抑制由通电所导致的焦耳热产生而要求良好的导电性，并要求具有能够耐受电气电子设备的组装时和运行时所施加的应力的高强度。另外，连接器等电气电子部件通常由弯曲加工成形，因此也要求具有优良的弯曲加工性。进一步，为了确保连接器等电气电子部件之间的接触可靠性，也要求对接触压力随时间降低的现象(应力松弛)的耐久性(即耐应力松弛特性)优良。
近年来，连接器等电气电子部件具有逐渐高集成化、小型化和轻量化的倾向，随之对于作为原材料的铜或铜合金板材，薄壁化的要求也越来越高。因此，原材料所要求的强度水平变得更为严格。另外，为了应对连接器等电气电子部件的小型化和形状的复杂化，要求提高弯曲加工品的形状和尺寸精度。此外，近年来正逐渐推进环境负荷的降低和省资源/省能源化，随之对于作为原材料的铜或铜合金板材，原料成本和制造成本的降低、制品的可回收性等要求也越来越高。
但是，板材的强度与导电性之间、强度与弯曲加工性之间、弯曲加工性与耐应力缓和特性之间互为此消彼长的关系，因此一直以来，作为这种连接器等电气电子部件的板材，根据用途适当选择使用导电性、强度、弯曲加工性或耐应力缓和特性良好且相对低成本的板材。
另外，作为连接器等电气电子部件用的通用材料，以往一直使用黄铜或磷青铜等。磷青铜的强度、耐腐蚀性、耐应力腐蚀开裂性和耐应力缓和特性之间的平衡相对优良，但是例如在磷青铜2类(C5191)的情况下，无法进行热加工，而且含有约6％的昂贵的Sn，在成本方面也不利。
另一方面，黄铜(Cu-Zn系铜合金)作为原料和制造成本低且制品的可回收性优良的材料，得到了广泛使用。但是，黄铜的强度低于磷青铜，强度最高的黄铜的状态代号为EH(H06)，例如黄铜1类(C2600-SH)的板条制品通常拉伸强度为550MPa左右，该拉伸强度相当于磷青铜2类的状态代号H(H04)的拉伸强度。另外，黄铜1类(C2600-SH)的板条制品的耐应力腐蚀开裂性也差。
另外，为了提高黄铜的强度，需要提高精轧率(状态代号提升)，与轧制方向垂直的方向上的弯曲加工性(即，弯曲轴方向相对于轧制方向平行的弯曲加工性)会随之显著劣化。因此，即使是强度水平高的黄铜，也存在无法加工成连接器等电气电子部件的情况。例如，如果提高黄铜1类的精轧率而使得拉伸强度高于570MPa，则难以压制成形为小型部件。
特别地，由Cu和Zn构成的单纯的合金体系的黄铜不易在维持强度的同时提高弯曲加工性。因此，仔细研究了向黄铜中添加各种元素以提高强度水平。例如，提出了添加有Sn、Si、Ni等第3元素的Cu-Zn系铜合金(例如，参照专利文献1～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开第2001-164328号公报(段落编号0013)
专利文献2：日本专利特开第2002-88428号公报(段落编号0014)
专利文献3：日本专利特开第2009-62610号公报(段落编号0019)
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，即使在黄铜(Cu-Zn系铜合金)中添加Sn、Si、Ni等，也存在无法充分提高弯曲加工性的情况。
因此，本发明鉴于这种以往的问题点，目的在于提供维持高强度的同时弯曲加工性优良且耐应力腐蚀开裂性和耐应力松弛特性优良的廉价铜合金板材及其制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明人为了解决上述问题进行了认真研究，结果发现，在组成为含有7～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si、0.01～0.3质量％的P且余部为Cu和不可避免的杂质，P的含量的6倍与Si的含量之和为1质量％以上的铜合金板材中，当将铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，如果制造具有I{220}/I{420}在2.5～8.0的范围内的结晶取向的铜合金板材，则能够制造维持高强度的同时弯曲加工性优异、且耐应力腐蚀开裂性和耐应力松弛特性优异的低价铜合金板材，从而完成了本发明。
即，本发明的铜合金板材是组成为含有17～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si和0.01～0.3质量％的P且余部为Cu和不可避免的杂质，P含量的6倍与Si含量之和在1质量％以上的铜合金板材，其特征是，当将铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，具有I{220}/I{420}在2.5～8.0的范围内的结晶取向。
该铜合金板材的组成可以进一步含有1质量％以下的Ni，也可以在合计3质量％以下的范围内进一步含有选自Co、Fe、Cr、Mn、Mg、Zr、Ti、Sb、Al、B、Pb、Bi、Cd、Au、Ag、Be、Te、Y和As的1种以上的元素。另外，该铜合金板材的平均结晶粒径优选为3～20μm。
此外，对于从该铜合金板材中采集的长边方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)且宽度方向为LD(轧制方向)的拉伸试验用的试验片TD(JIS Z2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的拉伸强度优选在650MPa以上，对于从该铜合金板材采集的长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的拉伸试验用的试验片LD(JIS Z2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的拉伸强度优选在550MPa以上。在该情况下，试验片TD的拉伸强度与试验片LD的拉伸强度之比优选在1.05以上。
此外，本发明的铜合金板材的制造方法的特征是，将组成为含有17～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si、0.01～0.3质量％的P、且余部为Cu和不可避免的杂质，P含量的6倍与Si的含量之和在1质量％以上的铜合金的原料熔解并铸造后，将650℃以下的温度下的轧制道次的加工率设为10％以上且在900℃～300℃的温度下进行加工率90％以上的热轧，接着，以加工率50％以上进行第一冷轧后，在400～800℃的温度下保持1小时以上以进行中间退火，接着，以加工率40％以上进行第二冷轧后，在550～850℃的温度下保持60秒以下的时间以进行最后的中间退火，接着，以加工率30％以下进行精制冷轧后，在500℃以下的温度下保持以进行低温退火，从而制造铜合金板材。
该铜合金板材的制造方法中，铜合金的原料的组成可以进一步含有1质量％以下的Ni，也可以在合计3质量％以下的范围内进一步含有选自Co、Fe、Cr、Mn、Mg、Zr、Ti、Sb、Al、B、Pb、Bi、Cd、Au、Ag、Be、Te、Y和As的1种以上的元素。此外，优选通过最后的中间退火使平均结晶粒径为3～20μm。此外，优选通过将后张力设为1kg/mm2以上、将前张力设为5kg/mm2以上进行精制冷轧。
此外，本发明的连接器端子的特征在于使用上述铜合金板材作为材料。
发明效果
通过本发明，能够制造维持高强度的同时弯曲加工性优异且耐应力腐蚀开裂性和耐应力松弛特性优异的低价铜合金板材。
具体实施方式
本发明的铜合金板材的实施方式为，在组成为含有17～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si和0.01～0.3质量％的P且余部为Cu和不可避免的杂质，P含量的6倍与Si含量之和在1质量％以上的铜合金板材中，当将铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，具有I{220}/I{420}在2.5～8.0的范围内的结晶取向。
本发明的铜合金板材的实施方式为，由向含有Cu和Zn的Cu-Zn系合金添加了Sn、Si和P而成的Cu-Zn-Sn-Si-P合金构成的板材。
Zn具有提高铜合金板材的强度和弹性的效果。Zn价格低于Cu，因此优选添加大量的Zn。但是，Zn含量如果超过32质量％，则β相的生成会导致铜合金板材的冷加工性显著降低，且耐应力腐蚀开裂性也会降低，另外由于湿气和加热也会导致镀覆性和锡焊性的降低。另一方面，Zn含量如果低于17质量％，则铜合金板材的0.2％屈服强度和拉伸强度等强度和弹性不足，杨氏模量变大，而且铜合金板材熔解时的氢气储存量增加，铸锭容易产生气孔，此外低价的Zn的量少而在经济方面也不利。因此，Zn含量优选17～32质量％，更优选17～27质量％，最优选18～23质量％。
Sn具有提高铜合金板材的强度、耐应力松弛特性以及耐应力腐蚀开裂特性的效果。为了对Sn镀覆等用Sn处理过表面的材料进行再利用，铜合金板材优选含有Sn。但是，Sn含量如果超过4.5质量％，则铜合金板材的电导率急剧降低，而且在Zn的共存下晶界偏析变得严重，热加工性显著降低。另一方面，Sn含量如果低于0.1质量％，则提高铜合金板材的机械特性的效果变弱，而且实施过Sn镀覆等的压制屑等难以作为原料利用。因此，Sn含量优选0.1～4.5质量％，更优选0.3～2.5质量％，最优选0.5～1.0质量％。
Si即使是少量也具有提高铜合金板材的耐应力腐蚀开裂性的效果。为充分获得该效果，Si含量优选在0.5质量％以上。但是，Si含量如果超过2.5质量％，则导电性容易降低，另外Si是容易氧化的元素，容易降低铸造性，因此较好是不含有过多的Si。因此，Si含量优选0.5～2.5质量％，更优选0.7～2.3质量％，最优选1～2质量％。
P具有提高铜合金板材的耐应力腐蚀开裂性的效果。为充分获得该效果，P含量优选在0.01质量％以上。但是，P含量如果超过0.3质量％，则铜合金板材的热加工性显著降低，因此较好是不含有过多的P。因此，P含量优选0.01～0.3质量％，更优选0.03～0.25质量％。此外，P含量的6倍与Si含量之和优选在1质量％以上。如果该和小于1质量％，则铜合金板材的耐应力腐蚀开裂性降低。另一方面，当P含量的6倍与Si含量之和大于4.5质量％，则铜合金板材的热加工性有时会降低，因此P含量的6倍与Si含量之和优选在4.5质量％以下，更优选1～3质量％。
该铜合金板材的组成可以进一步含有1质量％以下(优选0.7质量％以下、更优选0.6质量％以下)的Ni，也可以在合计3质量％以下(优选1质量％以下、更优选0.5质量％以下)的范围内进一步含有选自Co、Fe、Cr、Mn、Mg、Zr、Ti、Sb、Al、B、Pb、Bi、Cd、Au、Ag、Be、Te、Y和As的1种以上的元素。
此外，对于该铜合金板材，当将其板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，具有I{220}/I{420}在2.5～8.0(优选2.5～6.0)的范围内的结晶取向。如果铜合金板材的I{220}/I{420}太大，则铜合金板材的弯曲加工性变差。另一方面，如果铜合金板材的I{220}/I{420}太小，则无法将铜合金板材的TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的拉伸强度维持得较高。
铜合金板材的平均结晶粒径越小则对弯曲加工性的提高越为有利，因此优选在20μm以下，更优选在18μm以下，进一步优选在17μm以下。此外，如果铜合金板材的平均结晶粒径太小，则耐应力松弛特性可能劣化，因此优选在3μm以上，更优选在5μm以上。
为了抑制伴随着连接器等电气电子部件的高集成化的由通电导致的焦耳热的产生，铜合金板材的电导率优选在8％IACS以上，更优选在8.5％IACS以上。
关于铜合金板材的0.2％屈服强度，为了在将铜合金板材用作连接器等电气电子部件的材料时使该电气电子部件小型化和薄壁化，对于从铜合金板材采集的长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的拉伸试验用的试验片LD(JIS Z2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的0.2％屈服强度优选在450MPa以上(更优选500MPa以上、更优选530MPa以上、最优选540MPa以上)，对于从铜合金板材中采集的长边方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)且宽度方向为LD(轧制方向)的拉伸试验用的试验片TD(JIS Z2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的0.2％屈服强度优选在480MPa以上(更优选550MPa以上、更优选570MPa以上、最优选580MPa以上)，试验片TD的0.2％屈服强度与试验片LD的0.2％屈服强度的比优选在1.05以上。
关于铜合金板材的拉伸强度，为了在将铜合金板材用作连接器等电气电子部件的材料时使该电气电子部件小型化和薄壁化，对于从铜合金板材采集的长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的拉伸试验用的试验片LD(JISZ2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的拉伸强度优选在550MPa以上(更优选600MPa以上、最优选620MPa以上)，对于从铜合金板材中采集的长边方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)且宽度方向为LD(轧制方向)的拉伸试验用的试验片TD(JIS Z2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的拉伸强度优选在580MPa以上(更优选650MPa以上、最优选670MPa以上)，试验片TD的拉伸强度与试验片LD的拉伸强度的比优选为1.05以上。
关于铜合金板材的断裂伸长率，对于从铜合金板材采集的长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的拉伸试验用的试验片LD(JISZ2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的断裂伸长率优选在10％以上，对于从铜合金板材中采集的长边方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)且宽度方向为LD(轧制方向)的拉伸试验用的试验片TD(JIS Z2201的5号试验片)按照JIS Z2241进行拉伸试验时的断裂伸长率优选在10％以上。
作为铜合金板材的耐应力松弛特性的评价，根据日本电子材料工业会标准规格EMAS-1011中规定的悬臂螺杆式应力松弛试验，从铜合金板材中采集长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的试验片(长度60mm×宽度10mm)，固定该试验片的长边方向一端侧的部分，在以其板厚方向为挠曲位移的方向的方式向长边方向另一端侧的部分(自由端部分)施加相当于0.2％屈服强度的80％的负荷应力的状态下进行固定，将该试验片在150℃下保持100小时后测定挠曲位移，由该位移的变化率算出应力松弛率(％)时，应力松弛率优选在35％以下，进一步优选32％以下。
作为铜合金板材的耐应力腐蚀开裂性的评价，将从铜合金板材切出的(宽度10mm的)试验片，在弯曲成拱形使其长边方向中央部的表面应力为0.2％屈服强度的80％的大小的状态下，在25℃下保持在盛有3质量％的氨水的干燥器内，对每隔1小时取出的试验片，通过光学显微镜以100倍的倍率观察开裂时，到观察到开裂为止的时间优选为100小时以上，更优选110小时以上。另外，该时间与市售的黄铜1类(C2600-H)的板材的时间(5小时)相比，优选为20倍以上，更优选22倍以上。
此外，作为铜合金板材的弯曲加工性的评价，从铜合金板材中以长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的条件切出(宽度20mm的)弯曲加工试验片LD，同时以长边方向为TD且宽度方向为LD的条件切出(宽度20mm的)试验片TD(JIS Z2201的5号试验片)，对于弯曲加工试验片LD以TD作为弯曲轴(好方向弯曲(G.W.弯曲))并按照JIS H3110进行W弯曲试验，同时对于弯曲加工试验片TD以LD作为弯曲轴(坏方向弯曲(B.W.弯曲))并按照JIS H3110进行W弯曲试验，对于该试验后的试验片，用光学显微镜以100倍的倍率观察弯曲加工部的表面和截面，求出不发生开裂的最小弯曲半径R，通过将该最小弯曲半径R除以铜合金板材的板厚t、求出各自的R/t值时，弯曲加工试验片LD的R/t值优选在0.3以下，弯曲加工试验片TD的R/t值优选在1.7以下。
如上所述的铜合金板材可以通过本发明的铜合金板材的制造方法的实施方式进行制造。本发明的铜合金板材的制造方法的实施方式具备以下工序：将具有上述组成的铜合金的原料熔解并铸造的熔解和铸造工序；在该熔解和铸造工序后，将650℃以下(优选650℃～300℃)的温度下的轧制道次的加工率设为10％以上(优选10～35％)并在900℃～300℃的温度下进行加工率为90％以上的热轧的热轧工序；在该热轧工序后，以50％以上的加工率进行第一冷轧的第一冷轧工序；在该第一冷轧工序后，在400～800℃的温度下保持1小时以上进行退火的中间退火工序；在该中间退火工序后，以40％以上的加工率进行第二冷轧的第二冷轧工序；在该第二冷轧工序后，在550～850℃的温度下保持60秒以下的时间进行退火的最后的中间退火工序；在该最后的中间退火工序后，以30％以下的加工率进行精制冷轧的精制冷轧工序；以及在该精制冷轧工序后，在500℃以下的温度下保持以进行退火的低温退火工序。以下，对这些工序进行详细说明。另外，也可在热轧后根据需要进行表面切削，在各个热处理(退火)后根据需要进行酸洗、抛光和脱脂。
(熔解和铸造工序)
利用与通常的黄铜熔制方法同样的方法，将铜合金的原料熔解后，通过连续铸造或半连续铸造等制造铸片。另外，熔解原料时的气氛为大气气氛即可。
(热轧工序)
通常，进行Cu-Zn系铜合金的热轧，是为了在650℃以上或700℃以上的高温范围内轧制，在轧制过程中和轧制道次之间再结晶，藉此破坏铸造组织并软化材料。但是，以这种常规的热轧条件难以制造如本发明的铜合金板材的实施方式那样的具有特异结构(日文：集合組織)的铜合金板材。即，用这种常规的热轧条件，即使在宽范围内改变后续工序的条件，也难以制造具有以下结晶取向的铜合金板材：将铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，I{220}/I{420}在2.5～8.0的范围内。因此，本发明的铜合金板材的制造方法的实施方式中，在热轧工序中，将650℃以下(优选650℃～300℃)的温度下的轧制道次的加工率设为10％以上(优选10～35％、更优选10～20％)，在900℃～300℃下进行总加工率为90％以上的轧制。另外，在将铸片热轧时，在比容易发生重结晶的650℃更高的温度范围(优选比670℃更高的温度范围)内进行最初的轧制道次，籍此可以破坏铸造组织，并谋求成分和组织的均匀化。但是，如果在超过900℃的高温下进行轧制，则合金成分的偏析部分等熔点降低的部分可能发生开裂，因此不优选。
(第一冷轧工序)
该第一冷轧工序中，优选使总加工率在50％以上，更优选75％以上，最优选85％以上。
(中间退火工序)
该中间退火工序中，在400～800℃(优选400～700℃)下进行退火。另外，该中间退火工序中，优选以退火后的平均结晶粒径达到20μm以下(优选18μm以下、更优选17μm以下)且3μm以上(优选5μm以上)的条件设定400～800℃(优选400～700℃、更优选450～650℃)下的保持时间和到达温度，以进行热处理。另外，基于该退火的重结晶晶粒的粒径因退火前的冷轧加工率和化学组成而变动，但是如果针对各合金预先通过试验求出退火加热模式和平均结晶粒径之间的关系，则能够设定400～800℃下的保持时间和到达温度。具体而言，本发明的铜合金板材的化学组成中，可以在400～800℃下优选保持1小时以上(更优选1～10小时)、450～650℃下优选保持3小时以上(更优选3～10小时)的加热条件中设定适当的条件。
另外，第一冷轧工序和中间退火工序可以按照该顺序重复进行。重复第一冷轧工序和中间退火工序的情况下，在(第二冷轧工序前)最后进行的中间退火(重结晶退火)工序中，优选在其他中间退火温度以上的温度下进行热处理，优选以使最后进行的中间退火后的平均结晶粒径达到20μm以下(优选18μm以下、更优选17μm以下)且3μm以上(优选5μm以上)的条件设定400～800℃(优选400～700℃、更优选450～650℃)下的保持时间和到达温度，以进行热处理。
(第二冷轧工序)
该第二冷轧工序中，优选将加工率设为40％以上，更优选设为50％以上。
(最后的中间退火工序)
该最后的中间退火工序中，在550～850℃(优选600～750℃)的温度下保持60秒以下(优选50秒以下、更优选40秒以下、最优选30秒以下)的时间以进行退火。通过该最后的中间退火，可以得到平均结晶粒径维持在3～20μm，同时提高铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度，并且具有I{220}/I{420}在2.5～8.0(优选2.5～6.0)的范围内的结晶取向的铜合金板材。
(精制冷轧工序)
实施精制冷轧以提高强度水平。如果精制冷轧加工率太低则强度低，但是随着精制冷轧加工率的增大，以{220}为主取向成分的轧制结构会发展。另一方面，如果精制冷轧加工率太高，则{220}取向的轧制结构相对太过于优势，无法实现同时提高强度和弯曲加工性两者的结晶取向。因此，精制冷轧需要在加工率为30％以下的条件下进行轧制，更优选在加工率为5～28％的条件下进行轧制，最优选在加工率为10～26％的条件下进行轧制。通过进行这种精制冷轧，可以维持I{220}/I{420}为2.5～8.0的结晶取向。另外，优选使最终的板厚为0.02～1.0mm，更优选为0.05～0.5mm，最优选为0.05～0.4mm。
另外，该精制冷轧中，优选将后张力(对放卷机和轧制辊之间的被轧制材料施加的张力)设定为1kg/mm2以上，更优选3kg/mm2以上，最优选5kg/mm2以上，优选将前张力(对收卷机和轧制辊之间的被轧制材料施加的张力)设定为5kg/mm2以上，更优选7kg/mm2以上，最优选9kg/mm2以上。这样在精制冷轧中，如果对被轧制材料施加张力，则可以在不提高加工率的情况下，提高铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度。
(低温退火工序)
精制冷轧后，为了通过降低铜合金板材的残留应力来提高耐应力腐蚀开裂特性和弯曲加工性、通过减少空孔和滑动面上的位移来提高耐应力松弛特性，也可进行低温退火。在该情况下，特别是在Cu-Zn系铜合金的情况下，需要在500℃以下(优选480℃以下)的温度下进行低温退火，优选在150～470℃(更优选300～460℃)的加热温度(优选比中间退火工序(和最后的中间退火)中的退火温度低的温度)下进行低温退火。通过该低温退火，能够同时提高强度、耐应力腐蚀开裂特性、弯曲加工性和耐应力松弛特性，另外能够提升电导率。该加热温度如果过高，则在短时间内软化，无论是分批式或连续式均容易发生特性的波动变化。另一方面，如果加热温度太低，则无法充分获得提升上述特性的效果。另外，该加热温度下的保持时间优选为5秒以上，通常在1小时以下(优选5分钟以下)可以获得良好的结果。
实施例
以下，对本发明的铜合金板材及其制造方法的实施例进行详细说明。
[实施例1～24、比较例1～13]
通过将下述铜合金分别熔解、铸造而得到铸块，从所得的铸块分别切出300mm×1000mm×200mm(实施例1～24、比较例1～5)、300mm×1000mm×100mm(比较例6～9)、300mm×1000mm×160mm(比较例10～11)、300mm×1000mm×35mm(比较例12～13)的铸片，铜合金为：包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.73质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例1、2、4、21)、包含20.00质量％的Zn、0.78质量％的Sn、1.76质量％的Si和0.04质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例3)、包含19.70质量％的Zn、0.77质量％的Sn、1.82质量％的Si和0.10质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例5)、包含19.80质量％的Zn、0.82质量％的Sn、1.53质量％的Si和0.20质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例6)、包含19.80质量％的Zn、0.79质量％的Sn、1.05质量％的Si和0.10质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例7)、包含21.00质量％的Zn、0.82质量％的Sn、1.02质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例8)、包含19.70质量％的Zn、2.00质量％的Sn、1.38质量％的Si和0.04质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例9)、包含30.10质量％的Zn、0.76质量％的Sn、1.84质量％的Si和0.10质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例10)、包含19.70质量％的Zn、0.82质量％的Sn、1.78质量％的Si和0.06质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例11)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.72质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例12)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、2.21质量％的Si和0.04质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例13)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、0.49质量％的Ni、1.75质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例14)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、0.49质量％的Ni、1.78质量％的Si、0.05质量％的P和0.50质量％的Co、且余部由Cu构成的铜合金(实施例15)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.74质量％的Si、0.04质量％的P、0.05质量％的Fe、0.03质量％的Cr和0.08质量％的Mn、且余部由Cu构成的铜合金(实施例16)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、0.30质量％的Ni、1.78质量％的Si、0.06质量％的P、0.06质量％的Mg、0.04质量％的Zr、0.10质量％的Ti和0.02质量％的Sb、且余部由Cu构成的铜合金(实施例17)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.82质量％的Si、0.05质量％的P、0.08质量％的Al、0.01质量％的B、0.03质量％的PB、0.05质量％的Cd、且余部由Cu构成的铜合金(实施例18)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.80质量％的Si、0.05质量％的P、0.02质量％的Au、0.06质量％的Ag、0.04质量％的Be和0.06质量％的Pb、且余部由Cu构成的铜合金(实施例19)、包含20.00质量％的Zn、0.30质量％的Sn、1.74质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例20)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.80质量％的Si、0.05质量％的P、0.03质量％的Te、0.02质量％的Y、0.03质量％的Bi和0.06质量％的As、且余部由Cu构成的铜合金(实施例22)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.85质量％的Si和0.08质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例23)、包含20.00质量％的Zn、0.77质量％的Sn、1.94质量％的Si和0.04质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(实施例24)、包含19.80质量％的Zn、0.80质量％的Sn和0.20质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例1)、包含20.10质量％的Zn和0.82质量％的Sn、且余部由Cu构成的铜合金(比较例2)、包含20.00质量％的Zn、0.79质量％的Sn和1.80质量％的Si、且余部由Cu构成的铜合金(比较例3)、包含20.00质量％的Zn、0.79质量％的Sn、0.53质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例4)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.73质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例5)、包含19.80质量％的Zn、0.78质量％的Sn、1.86质量％的Si和0.04质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例6、7)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.04质量％的Si和0.02质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例8)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.78质量％的Si和0.04质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例9)、包含20.00质量％的Zn、0.80质量％的Sn、1.90质量％的Si和0.10质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例10)、包含20.00质量％的Zn、1.75质量％的Si和0.05质量％的P、且余部由Cu构成的铜合金(比较例11)、包含9.90质量％的Zn、0.47质量％的Sn、1.77质量％的Si、0.03质量％的P、0.09质量％的Co和0.05质量％的Sb、且余部由Cu构成的铜合金(比较例12、13)。另外，各铜合金中的P含量的6倍与Si含量之和(6P+Si)分别为2.03质量％(实施例1、2、4、21)、2.00质量％(实施例3)、2.42质量％(实施例5)、2.73质量％(实施例6)、1.65质量％(实施例7)、1.30质量％(实施例8)、1.62质量％(实施例9)、2.44质量％(实施例10)、2.14质量％(实施例11)、2.02质量％(实施例12、比较例9)、2.45质量％(实施例13)、2.05质量％(实施例14)、2.08质量％(实施例15)、1.98质量％(实施例16)、2.14质量％(实施例17)、2.12质量％(实施例18)、2.10质量％(实施例19、22、比较例6、7)、2.04质量％(实施例20)、2.33质量％(实施例23)、2.18质量％(实施例24)、1.20质量％(比较例1)、0质量％(比较例2)、1.80质量％(比较例3)、0.83质量％(比较例4)、2.03质量％(比较例5)、1.16质量％(比较例8)、2.50质量％(比较例10)、2.05质量％(比较例11)、1.95质量％(比较例12、13)。
将各铸片在700℃(实施例1～4、7、8、11～13、14、16～24、比较例1、3～7、9～11)、675℃(实施例5、9、10、15)、660℃(实施例6)、800℃(比较例2)、750℃(比较例8)、780℃(比较例12、13)下加热300分钟后，在900℃～300℃的温度范围内，分别以总加工率92％(实施例1～10、14、16～24、比较例1～5)、总加工率94％(实施例11～13、15)、总加工率90％(比较例6～11)进行了热轧。在该热轧中，在900℃～300℃的温度范围中的650℃～300℃的温度范围内，分别将加工率设为15％(实施例1～24、比较例1～9、11)、5％(比较例10)，分别将厚度制成16.00mm(实施例1～10、14、16、21～24、比较例1～5、10、11)、12.00mm(实施例11～13、15)、17.00mm(实施例17～20)、10.00mm(比较例6～9)。另外，在比较例12和比较例13中，在900℃～300℃的温度范围内，自板厚35mm以4道次进行热轧直到板厚为6mm(总加工率为83％、650℃～300℃的温度范围内的加工率为0％)。
接着，分别以总加工率94％且厚度达到0.90mm(实施例1～10、14、16、21～24、比较例1～5、11)、以总加工率95％且厚度达到0.90mm(实施例17～20)、以总加工率90％且厚度达到1.2mm(实施例11)、以总加工率93％且厚度达到0.90mm(实施例12、13、15)、以总加工率84％且厚度达到1.6mm(比较例6～9)、以总加工率90％且厚度达到1.6mm(比较例10)、以总加工率83％且厚度达到1.00mm(比较例12、13)进行第一冷轧。另外，在实施例1～24和比较例1～11中，该第一冷轧通过3次冷轧来进行，在各冷轧之间进行退火(2次退火)。作为该冷轧间的退火，分别进行2次在500℃下保持5小时的退火(实施例1～3、5、6、8～14、16、17、20～24、比较例1、3～11)、2次在525℃下保持5小时的退火(实施例4、15、18、比较例2)、2次在550℃下保持5小时的退火(实施例7、19)。
接着，分别进行在500℃(实施例1～3、5、6、8～14、16、17、20～24、比较例1、3～11)、525℃(实施例4、15、18、比较例2)、550℃(实施例7、19)下保持5小时的中间退火。另外，比较例12和比较例13中没有进行该中间退火。
接着，分别以加工率58％且厚度达到0.38mm(实施例1、4、6、12、14、比较例3、4、11)、以加工率60％且厚度达到0.36mm(实施例2、5、10、13、15、16～20、22)、以加工率57％且厚度达到0.39mm(实施例3)、以加工率56％且厚度达到0.40mm(实施例7、8)、以加工率63％且厚度达到0.33mm(实施例9、23、24、比较例5)、以加工率69％且厚度达到0.37mm(实施例11)、以加工率62％且厚度达到0.34mm(实施例21)、以加工率50％且厚度达到0.45mm(比较例1、2)、以加工率78％且厚度达到0.36mm(比较例6)、以加工率76％且厚度达到0.38mm(比较例7)、以加工率74％且厚度达到0.41mm(比较例8)、以加工率75％且厚度达到0.40mm(比较例9)、以加工率78％且厚度达到0.35mm(比较例10)进行第二冷轧。另外，比较例12和比较例13中没有进行该第二冷轧。
接着，利用连续退火炉，分别进行在670℃下保持21秒(实施例1、3、5、6、8、11、16、18、20、比较例3)、在670℃下保持18秒(实施例2)、在670℃下保持19秒(实施例4)、在650℃下保持32秒(实施例7、在比较例4)、在700℃下保持24秒(实施例9)、在720℃下保持12秒(实施例10)、在700℃下保持32秒(实施例12)、在700℃下保持18秒(实施例13)、在680℃下保持21秒(实施例14)、在700℃下保持21秒(实施例15)、在670℃下保持25秒(实施例17、比较例1、2)、在685℃下保持21秒(实施例19)、在610℃下保持21秒(实施例21)、在670℃下保持30秒(实施例22)、在560℃下保持25秒(实施例23)、在685℃下保持25秒(实施例24)、在530℃下保持21秒(比较例5)、在500℃下保持10分钟(比较例6～8)、在600℃下保持10分钟(比较例9)、在350℃下保持10分钟(比较例10)、在600℃下保持21秒(比较例11)、在400℃下保持60分钟(比较例12)、在500℃下保持20秒(比较例13)的(最后的)中间退火。
接着，分别以加工率20％(实施例1、4、6、12、14、比较例3、4、6)、加工率16％(实施例2、5、10、13、15～20、22～24、比较例7、11)、加工率23％(实施例3)、加工率25％(实施例7、8、比较例9)、加工率10％(实施例9、比较例5)、加工率18％(实施例11)、加工率12％(实施例21)、加工率33％(比较例1、2)、加工率27％(比较例8)、加工率15％(比较例10)进行精制冷轧直到达到约0.3mm(0.28～0.32mm)。在该精制冷轧中，将后张力和前张力分别设定为6.9kg/mm2和15.0kg/mm2(实施例1～3、6、8、13、21、24、比较例3、4)、7.5kg/mm2和16.6kg/mm2(实施例4、比较例5)、6.2kg/mm2和13.6kg/mm2(实施例5、16、22)、5.5kg/mm2和10.2kg/mm2(实施例7、14、20、比较例1、2、11)、1.6kg/mm2和5.7kg/mm2(实施例9)、3.2kg/mm2和8.3kg/mm2(实施例10)、2.6kg/mm2和7.4kg/mm2(实施例11、12)、4.0kg/mm2和9.1kg/mm2(实施例15、17、18)、6.0kg/mm2和13.6kg/mm2(实施例19)、1.2kg/mm2和5.2kg/mm2(实施例23)、0kg/mm2和0kg/mm2(比较例6～10)。另外，比较例12和比较例13中没有进行该精制冷轧。
接着，利用分批式退火炉，分别进行在450℃下保持23秒(实施例1～8、10～24、比较例1～4、11)、在480℃下保持23秒(实施例9)、在400℃下保持23秒(比较例5)、在350℃下保持30分钟(比较例6、7、9)、在300℃下保持30分钟(比较例8、10)的低温退火。另外，比较例12和比较例13中没有进行该低温退火。
从如此获得的实施例1～24和比较例1～13的铜合金板材中采集试样，对平均结晶粒径、X射线衍射强度、电导率、0.2％屈服强度、拉伸强度、伸长率、耐应力松弛特性、耐应力腐蚀开裂性、弯曲加工性进行了如下考察。
将铜合金板材的板面(轧制面)抛光后进行蚀刻，用光学显微镜观察该面，通过JISH0501的切割法测定了晶粒组织的平均结晶粒径。其结果是，平均结晶粒径分别为8μm(实施例1～4、比较例4)、11μm(实施例5、13、19、比较例1)、10μm(实施例6、9～11、14、17、18、20、比较例2、6、8、11)、12μm(实施例7、22)、9μm(实施例8、15、16、比较例3、7)、16μm(实施例12)、6μm(实施例21)、5μm(实施例23)、14μm(实施例24)、2μm(比较例5、10、13)、15μm(比较例9)、1.3μm(比较例12)。
X射线衍射强度(X射线衍射积分强度)的测定，使用X射线衍射装置(XRD)(株式会社理学(日语：株式会社リガク)制的RINT2000)，用Cu灯管，在管电压为40kV且管电流为20mA的条件下，通过对试样的板面(轧制面)测定{220}面的衍射峰积分强度I{220}和{420}面的衍射峰积分强度I{420}来进行。使用这些测定值，算出X射线衍射强度比I{220}/I{420}，结果分别是4.19(实施例1)、4.15(实施例2)、5.13(实施例3)、4.21(实施例4)、4.43(实施例5)、4.22(实施例6)、4.90(实施例7)、4.70(实施例8)、3.65(实施例9)、3.89(实施例10)、3.34(实施例11)、3.66(实施例12)、4.92(实施例13)、4.32(实施例14)、3.98(实施例15、17)、4.28(实施例16)、4.01(实施例18)、4.22(实施例19、22)、3.60(实施例20)、4.72(实施例21)、2.52(实施例23)、2.82(实施例24)、2.60(比较例1)、3.76(比较例2)、3.59(比较例3)、4.30(比较例4)、8.50(比较例5)、1.82(比较例6)、1.78(比较例7)、1.90(比较例8)、1.72(比较例9)、2.40(比较例10)、3.56(比较例11)、2.10(比较例12)、2.40(比较例13)。
铜合金板材的电导率按照JIS H0505的电导率测定方法测定。其结果是，电导率分别为10.3％IACS(实施例1、比较例7)、10.2％IACS(实施例2、12、16)、9.8％IACS(实施例3、17、比较例5、11)、10.0％IACS(实施例4、14)、9.6％IACS(实施例5、18、21、比较例9)、9.7％IACS(实施例6、15、24)、13.0％IACS(实施例7)、13.2％IACS(实施例8)、8.6％IACS(实施例9)、8.7％IACS(实施例10)、9.9％IACS(实施例11、20、23)、9.3％IACS(实施例13)、10.5％IACS(实施例19)、10.1％IACS(实施例22、比较例4、6)、24.1％IACS(比较例1)、9.0％IACS(比较例10)、25.5％IACS(比较例2)、11.0％IACS(比较例3)、14.2％IACS(比较例8)、12.0％IACS(比较例12)、11.5％IACS(比较例13)。
作为铜合金板材的机械特性，从铜合金板材中采集长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的拉伸试验用的试验片LD(JIS Z2201的5号试验片)和长边方向为TD且宽度方向为LD的拉伸试验用的试验片TD(JIS Z2201的5号试验片)，对于各试验片按照JIS Z2241进行拉伸试验，求出各自的0.2％弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率，同时求出0.2％屈服强度的比(TD/LD)和拉伸强度的比(TD/LD)。
其结果是，铜合金板材的试验片LD及TD的0.2％屈服强度及其TD/LD分别为610MPa、664MPa、1.09(实施例1)、557MPa、589MPa、1.06(实施例2)、625MPa、670MPa、1.07(实施例3)、581MPa、615MPa、1.06(实施例4)、588MPa、629MPa、1.07(实施例5)、589MPa、622MPa、1.06(实施例6)、572MPa、611MPa、1.07(实施例7)、569MPa、601MPa、1.06(实施例8)、591MPa、644MPa、1.09(实施例9)、576MPa、609MPa、1.06(实施例10)、572MPa、606MPa、1.06(实施例11)、564MPa、602MPa、1.07(实施例12)、569MPa、630MPa、1.11(实施例13)、546MPa、599MPa、1.10(实施例14)、567MPa、604MPa、1.07(实施例15)、564MPa、600MPa、1.06(实施例16)、569MPa、599MPa、1.05(实施例17)、551MPa、590MPa、1.07(实施例18)、571MPa、604MPa、1.06(实施例19)、565MPa、602MPa、1.07(实施例20)、615MPa、669MPa、1.09(实施例21)、571MPa、605MPa、1.06(实施例22)、558MPa、589MPa、1.06(实施例23)、474MPa、500MPa、1.05(实施例24)、561MPa、595MPa、1.06(比较例1)、562MPa、592MPa、1.05(比较例2)、560MPa、595MPa、1.06(比较例3)、532MPa、578MPa、1.09(比较例4)、650MPa、698MPa、1.07(比较例5)、524MPa、536MPa、1.02(比较例6)、531MPa、542MPa、1.02(比较例7)、576MPa、587MPa、1.02(比较例8)、535MPa、545MPa、1.02(比较例9)、520MPa、533MPa、1.03(比较例10)、487MPa、537MPa、1.10(比较例11)、708MPa、755MPa、1.07(比较例12)、730MPa、775MPa、1.06(比较例13)。
此外，铜合金板材的试验片LD及TD的拉伸强度及其TD/LD分别为678MPa、731MPa、1.08(实施例1)、641MPa、683MPa、1.07(实施例2)、699MPa、741MPa、1.06(实施例3)、660MPa、701MPa、1.06(实施例4)、648MPa、690MPa、1.06(实施例5)、661MPa、707MPa、1.07(实施例6)、645MPa、691MPa、1.07(实施例7)、648MPa、688MPa、1.06(实施例8)、655MPa、700MPa、1.07(实施例9)、642MPa、678MPa、1.06(实施例10)、645MPa、681MPa、1.06(实施例11)、637MPa、679MPa、1.07(实施例12)、648MPa、701MPa、1.08(实施例13)、651MPa、696MPa、1.07(实施例14)、644MPa、686MPa、1.07(实施例15)、647MPa、691MPa、1.07(实施例16)、642MPa、692MPa、1.08(实施例17)、637MPa、688MPa、1.08(实施例18)、648MPa、691MPa、1.07(实施例19)、647MPa、691MPa、1.07(实施例20)、684MPa、732MPa、1.07(实施例21)、644MPa、688MPa、1.07(实施例22)、639MPa、675MPa、1.06(实施例23)、565MPa、595MPa、1.05(实施例24)、639MPa、688MPa、1.08(比较例1)、635MPa、681MPa、1.07(比较例2)、638MPa、683MPa、1.07(比较例3)、626MPa、667MPa、1.07(比较例4)、711MPa、766MPa、1.08(比较例5)、639MPa、655MPa、1.03(比较例6)、640MPa、659MPa、1.03(比较例7)、620MPa、641MPa、1.03(比较例8)、610MPa、631MPa、1.03(比较例9)、639MPa、650MPa、1.02(比较例10)、623MPa、669MPa、1.07(比较例11)、795MPa、848MPa、1.07(比较例12)、815MPa、868MPa、1.07(比较例13)。
此外，铜合金板材的试验片LD和TD的断裂伸长率分别为22.2％和12.7％(实施例1)、27.4％和19.5％(实施例2)、18.6％和10.2％(实施例3)、26.9％和17.3％(实施例4)、21.7％和16.2％(实施例5)、21.8％和15.9％(实施例6)、25.4％和17.6％(实施例7)、24.9％和16.5％(实施例8)、23.1％和15.2％(实施例9)、22.4％和13.6％(实施例10)、28.9％和18.7％(实施例11)、25.4％和16.0％(实施例12)、25.8％和15.1％(实施例13)、26.0％和15.3％(实施例14)、26.2％和15.8％(实施例15)、27.2％和18.3％(实施例16)、28.5％和19.4％(实施例17)、30.1％和18.8％(实施例18)、29.0％和17.2％(实施例19)、25.2％和15.3％(实施例20)、19.4％和12.1％(实施例21)、28.1％和16.7％(实施例22)、30.1％和17.4％(实施例23)、34.4％和27.2％(实施例24)、16.4％和7.4％(比较例1)、14.2％和6.8％(比较例2)、29.8％和15.3％(比较例3)、24.3％和13.8％(比较例4)、26.7％和14.1％(比较例5)、33.7％和19.9％(比较例6)、32.6％和17.8％(比较例7)、16.4％和6.8％(比较例8)、17.2％和7.3％(比较例9)、26.2％和18.7％(比较例10)、27.7％和19.4％(比较例11)、10.0％和4.2％(比较例12)、10.3％和4.1％(比较例13)。
按照日本电子材料工业会标准规格EMAS-1011所规定的悬臂块式的应力松弛试验，评价了铜合金板材的耐应力松弛特性。具体而言，从铜合金板材中采集长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的(长度60mm×宽度10mm的)试验片LD，将该试验片的长边方向一端侧的部分固定于悬臂块式的挠曲位移负荷用试验夹具(的试验片保持块)，在以其板厚方向为挠曲位移的方向的方式向长边方向另一端侧的部分(自由端部分)(通过挠曲位移调整块和楔形块)施加相当于0.2％屈服强度的80％的负荷应力的状态下进行固定，将该试验片在150℃下保持1000小时后测定挠曲位移，根据其位移的变化率算出应力松弛率(％)，藉此进行评价。其结果是，LD的应力松弛率分别为28％(实施例1)、20％(实施例2、6、比较例11)、24％(实施例3、10、19、比较例3)、23％(实施例4、11、16)、21％(实施例5、17、20)、27％(实施例7)、26％(实施例8、14、比较例7)、22％(实施例9、18)、31％(实施例12)、25％(实施例13、15、22)、32％(实施例21)、28％(实施例23)、17％(实施例24)、40％(比较例1、10)、41％(比较例2)、29％(比较例4)、45％(比较例5)、33％(比较例6、9)、37％(比较例8)、48％(比较例12)、44％(比较例13)。
将从铜合金板材采集的(宽度10mm的)试验片，在弯曲成拱形使其长边方向的表面应力为0.2％屈服强度的80％的大小的状态下，在25℃下保持在盛有3质量％氨水的干燥器内，对每隔1小时取出的试验片，通过光学显微镜以100倍的倍率观察开裂，籍此评价铜合金板材的耐应力腐蚀开裂性。其结果是，分别在144小时(实施例1)、170小时(实施例2)、168小时(实施例3)、141小时(实施例4)、201小时(实施例5)、240小时(实施例6)、155小时(实施例7)、125小时(实施例8)、171小时(实施例9)、110小时(实施例10)、149小时(实施例11)、138小时(实施例12)、182小时(实施例13)、122小时(实施例14)、169小时(实施例15)、168小时(实施例16)、186小时(实施例17)、182小时(实施例18)、174小时(实施例19)、112小时(实施例20)、184小时(实施例21)、197小时(实施例22)、194小时(实施例23)、192小时(实施例24)、40小时(比较例1)、8小时(比较例2)、84小时(比较例3)、92小时(比较例4)、171小时(比较例5)、165小时(比较例6)、199小时(比较例7)、135小时(比较例8)、189小时(比较例9)、180小时(比较例10)、75小时(比较例11)、166小时(比较例12)、182小时(比较例13)后观察到开裂，与市售的黄铜1类(C2600-SH)的板材的时间(5小时)相比，到观察到开裂为止的时间分别是29倍(实施例1)、34倍(实施例2)、34倍(实施例3)、28倍(实施例4)、40倍(实施例5)、48倍(实施例6)、31倍(实施例7)、25倍(实施例8)、34倍(实施例9)、22倍(实施例10)、30倍(实施例11)、28倍(实施例12)、36倍(实施例13)、24倍(实施例14)、34倍(实施例15)、34倍(实施例16)、37倍(实施例17)、36倍(实施例18)、35倍(实施例19)、22倍(实施例20)、37倍(实施例21)、39倍(实施例22)、39倍(实施例23)、38倍(实施例24)、8倍(比较例1)、1.6倍(比较例2)、17倍(比较例3)、18倍(比较例4)、34倍(比较例5)、33倍(比较例6)、40倍(比较例7)、27倍(比较例8)、38倍(比较例9)、36倍(比较例10)、15倍(比较例11)、33倍(比较例12)、36倍(比较例13)。
为了评价铜合金板材的弯曲加工性，从铜合金板材中以长边方向为LD(轧制方向)且宽度方向为TD(与轧制方向和板厚方向垂直的方向)的条件切出(宽度10mm的)弯曲加工试验片LD，并且以长边方向为TD且宽度方向为LD的条件切出(宽度10mm的)试验片TD，对于弯曲加工试验片LD，以TD作为弯曲轴(好方向弯曲(G.W.弯曲))并按照JIS H3130进行W弯曲试验，并且对于弯曲加工试验片TD，以LD作为弯曲轴(坏方向弯曲(B.W.弯曲))并按照JISH3130进行W弯曲试验。对于该试验后的试验片，通过光学显微镜以100倍的倍率观察弯曲加工部的表面和截面，求出不发生开裂的最小弯曲半径R(mm)，将该最小弯曲半径R除以铜合金板材的板厚t(mm)，藉此求出各自的R/t值及其比(LD/TD)。其结果是，弯曲加工试验片LD和TD的R/t及其LD/TD分别为0.3、0.7、0.43(实施例1、21)、0.3、0.3、1.00(实施例2、4、5、8、9、11～20、22～24、比较例3、6～8、11)、0.3、1.7、0.18(实施例3)、0.3、0.6、0.50(实施例6、7、10、比较例4、9、10)、1.2、2.0、0.60(比较例1、12、13)、1.2、2.7、0.44(比较例2)、1.2、1.2、1.00(比较例5)。
这些实施例和比较例的铜合金板材的制造条件和特性示于表1～表12。
[表1]
Figure BDA0003381245660000221
[表2]
Figure BDA0003381245660000231
[表3]
Figure BDA0003381245660000241
[表4]
Figure BDA0003381245660000251
[表5]
Figure BDA0003381245660000261
[表6]
Figure BDA0003381245660000271
[表7]
Figure BDA0003381245660000281
[表8]
Figure BDA0003381245660000291
[表9]
Figure BDA0003381245660000301
[表10]
Figure BDA0003381245660000311
[表11]
Figure BDA0003381245660000321
[表12]
Figure BDA0003381245660000331

Claims (13)

1.铜合金板材，其组成为含有17～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si和0.01～0.3质量％的P且余部为Cu和不可避免的杂质，P含量的6倍与Si含量之和在1质量％以上，其中，当将铜合金板材的板面的{220}晶面的X射线衍射强度记作I{220}、将{420}晶面的X射线衍射强度记作I{420}时，具有I{220}/I{420}在2.5～8.0的范围内的结晶取向。
2.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的组成为进一步含有1质量％以下的Ni。
3.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的组成为在合计3质量％以下的范围内进一步含有选自Co、Fe、Cr、Mn、Mg、Zr、Ti、Sb、Al、B、Pb、Bi、Cd、Au、Ag、Be、Te、Y和As的1种以上的元素。
4.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，所述铜合金板材的平均结晶粒径为3～20μm。
5.如权利要求1所述的铜合金板材，其特征在于，对于从所述铜合金板材中采集的长边方向为TD且宽度方向为LD的拉伸试验用的试验片TD、即JIS Z2201的5号试验片按照JISZ2241进行拉伸试验时的拉伸强度在650MPa以上，其中TD为与轧制方向和板厚方向垂直的方向，LD为轧制方向。
6.如权利要求5所述的铜合金板材，其特征在于，对于从所述铜合金板材采集的长边方向为LD且宽度方向为TD的拉伸试验用的试验片LD、即JIS Z2201的5号试验片按照JISZ2241进行拉伸试验时的拉伸强度在550MPa以上，其中LD为轧制方向，TD为与轧制方向和板厚方向垂直的方向。
7.如权利要求6所述的铜合金板材，其特征在于，所述试验片TD的拉伸强度与所述试验片LD的拉伸强度之比在1.05以上。
8.铜合金板材的制造方法，其特征在于，将组成为含有17～32质量％的Zn、0.1～4.5质量％的Sn、0.5～2.5质量％的Si、0.01～0.3质量％的P、且余部为Cu和不可避免的杂质，P含量的6倍与Si含量之和在1质量％以上的铜合金的原料熔解并铸造后，将650℃以下的温度下的轧制道次的加工率设为10％以上且在900℃～300℃的温度下进行加工率90％以上的热轧，接着，以加工率50％以上进行第一冷轧后，在400～800℃的温度下保持1小时以上以进行中间退火，接着，以加工率40％以上进行第二冷轧后，在550～850℃的温度下保持60秒以下的时间以进行最后的中间退火，接着，以加工率30％以下进行精制冷轧后，在500℃以下的温度下保持以进行低温退火，从而制造铜合金板材。
9.如权利要求8所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，所述铜合金板材的组成为进一步含有1质量％以下的Ni。
10.如权利要求8所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，所述铜合金板材的组成为在合计3质量％以下的范围内进一步含有选自Co、Fe、Cr、Mn、Mg、Zr、Ti、Sb、Al、B、Pb、Bi、Cd、Au、Ag、Be、Te、Y和As的1种以上的元素。
11.如权利要求8所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，通过所述最后的中间退火，使平均结晶粒径为3～20μm。
12.如权利要求8所述的铜合金板材的制造方法，其特征在于，通过将后张力设为1kg/mm2以上、将前张力设为5kg/mm2以上进行所述精制冷轧。
13.连接器端子，其特征在于，使用权利要求1所述的铜合金板材作为材料。
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