JP2007070652A

JP2007070652A - 電気部品用銅合金材とその製造方法

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Publication number: JP2007070652A
Application number: JP2005255502A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yamamoto; 佳紀山本; Hirosato Takano; 浩聡高野; Koichi Furutoku; 浩一古徳; 慶平 ▲冬▼; Kiyouhei Fuyu; Katsumi Nomura; 克己野村
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: CN1925065A; US20070051442A1; JP4655834B2; CN1925065B

Abstract

【課題】強度、耐力、伸び及び導電性に優れ、良好な曲げ加工性を具備する電気部品用銅合金材を提供する。
【解決手段】Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅおよびＣｏから選択される１種以上を合計０．０５〜１．０質量％含有し、目的とする最終板厚の１．１〜１．３倍の厚さまで冷間圧延する第１の冷間圧延工程、第１の冷間圧延後の材料を７００〜８５０℃に加熱後、毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理工程、第１の熱処理後の材料を目的とする最終板厚まで冷間圧延する第２の冷間圧延工程、及び第２の冷間圧延後の材料を４００〜５００℃に加熱して３０分〜３時間保持する第２の熱処理工程を経て製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品用銅合金材とその製造方法に関し、特に、引張強さ、０．２％耐力、伸び及び導電性に優れ、かつ曲げ加工性が良好な電気部品用銅合金材とその製造方法に関する。

近年、携帯電話やノートＰＣなどの電子機器において、小型・薄型化および軽量化が進行し、使用される端子・コネクタ部品は、より小型で電極間ピッチの狭いものが使用されるようになっている。また、リードフレームにおいても、より小型化・薄肉化が進行している。

こうした小型化によって、使用される材料もより薄肉になっているが、接続の信頼性を保つ必要から、薄肉であってもより高強度で高いばね性と良好な曲げ加工性を持った材料が要求されている。

一方、機器の高機能化に伴う電極数の増加や通電電流の増加によって、発生するジュール熱も多大なものになりつつあり、従来以上に導電率の高い材料への要求が強まっている。こうした高導電率材は、特に、通電電流の増大が急速に進んでいる自動車向けの端子・コネクタ材やパワーＩＣ用のリードフレーム材として強く求められている。

従来、こうした端子・コネクタ用の材料には、りん青銅が広く使用されてきた。しかしながら、りん青銅では、前記したコネクタ材に対する要求特性に十分応えられない問題が生じている。例えば、りん青銅は導電率が２０％ＩＡＣＳ程度と低いことから通電電流の増大に対応できず（ジュール発熱の増大が著しくなるため）、また、耐マイグレーション性に劣るという欠点もある。なお、マイグレーションとは、電極間に結露などが生じた際、陽極側のＣｕがイオン化して陰極側に析出し、最終的に電極間の短絡に至る現象である。自動車のように高温・高湿環境で使用されるコネクタやリードフレームで特に問題となるとともに、小型化で電極間ピッチが狭くなっているコネクタ・リードフレームでも考慮する必要がある。

こうした問題を改善する材料として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉを主成分とする銅合金が提案され、使用されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
特許第２５７２０４２号公報特許第２９７７８４５号公報特許第３４６５５４１号公報

しかしながら、こうしたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金において、良好な強度やばね性を実現しようとした場合、圧延加工方向に依存した曲げ加工の異方性が強くなるといった問題（曲げ加工性の悪化）が生じていた。

従って、本発明の目的は、強度（引張強さ）、０．２％耐力、伸び及び導電性に優れ、かつ曲げ加工に対する異方性が小さい良好な曲げ加工性を具備する端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品用銅合金材を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅおよびＣｏから選択される１種以上を合計０．０５〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金材であって、前記Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計質量と前記ＳｉおよびＰの合計質量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下であり、かつ引張強さが７００Ｎ／ｍｍ^２以上、伸びが１０％以上、および導電率が４０％ＩＡＣＳ以上を兼備することを特徴とする電気部品用銅合金材を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅおよびＣｏから選択した１種以上を合計０．０５〜１．０質量％、Ｍｇ、Ｔｉ、ＣｒおよびＺｒから選択される１種以上を合計０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金材であって、前記Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計質量と前記ＳｉおよびＰの合計質量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下であり、かつ引張強さが７００Ｎ／ｍｍ^２以上、伸びが１０％以上、および導電率が４０％ＩＡＣＳ以上を兼備することを特徴とする電気部品用銅合金材を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、上記の電気部品用銅合金材の製造方法であって、上記組成を有する銅合金素材を形成した後、形成した銅合金素材を目的とする最終板厚の１．１〜１．３倍の厚さまで冷間圧延する第１の冷間圧延工程と、第１の冷間圧延後の材料を７００〜８５０℃に加熱後、毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理工程と、第１の熱処理後の材料を目的とする最終板厚まで冷間圧延する第２の冷間圧延工程と、第２の冷間圧延後の材料を４００〜５００℃に加熱して３０分〜３時間保持する第２の熱処理工程とを含むことを特徴とする電気部品用銅合金材の製造方法を提供する。

本発明によれば、引張強さ、０．２％耐力（単に「耐力」という場合もある）、伸び及び導電性に優れ、かつ曲げ加工における異方性が小さい良好な曲げ加工性を具備する端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品用銅合金材を提供できる。

〔第１の実施の形態〕
（電気部品用銅合金材の組成）
本実施の形態における電気部品用銅合金材は、その平均組成において、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅおよびＣｏから選択される１種以上を合計０．０５〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなり、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計質量とＳｉおよびＰの合計質量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下であることを特徴とする。

本実施の形態において、端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品用銅合金材を構成する合金成分の添加理由と限定理由を以下に説明する。

Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏは、Ｓｉ、Ｐと共に添加することによってＳｉ化合物やＰ化合物を形成して材料中に分散析出する。従来のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金ではＮｉとＳｉの化合物が分散析出することで強度を向上させているが、本実施の形態ではそれに加えて、ＮｉとＰの化合物、ＦｅおよびＣｏのＳｉ化合物やＰ化合物の析出による効果を加えることで更なる高強度化を行う。

ここで、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｐの含有量（添加量）と組成比を特定の範囲に規定することにより、導電率を低下させる銅中の固溶元素量を抑えながら、析出物の分散強化による効果で強度とばね性を向上させることができる。

Ｓｉの添加量が０．２質量％未満では、十分な量のＳｉ化合物を形成することができず、満足できる強度、ばね性が得られない。１．０質量％を超えて添加すると、導電性低下の悪影響が出ると共に、銅合金素材の形成過程（鋳造時や鋳造後の熱間加工時）でＳｉ化合物の偏析に起因する割れが起こりやすくなる。よって、Ｓｉの組成範囲は０．２〜１．０質量％に規定する。より望ましくは、０．４〜０．７質量％に規定する。

また、Ｐの添加量が０．０１質量％未満では、効果的なＰ化合物が形成されず、０．３質量％を超えて添加すると、銅合金素材の形成過程（例えば、鋳造時）でＰ化合物の偏析に起因する割れが起こりやすくなる。よって、Ｐの組成範囲は０．０１〜０．３質量％に規定する。より望ましくは、０．１〜０．２質量％に規定する。

また、このＳｉおよびＰの組成範囲に対して効果的に化合物を形成させ、高強度と高導電性を両立させるためには、Ｎｉの組成範囲を１．０〜５．０質量％、ＦｅおよびＣｏの合計の組成範囲を０．０５〜１．０質量％にし、かつＮｉ、Ｆｅ及びＣｏの合計質量とＳｉおよびＰの合計質量との比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下になるように規定する必要がある。Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの含有量が組成範囲の下限を下回る場合、化合物の形成量が不十分になり、強度、ばね性が不足する。また、組成範囲の上限を超える場合は余剰のＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏが銅中に固溶して導電率を低下させる。さらに、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計量がＳｉおよびＰの合計量の４倍未満になる場合は、化合物形成時にＳｉおよびＰが過剰になり、１０倍を超える場合は、逆にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏが過剰になる。このような過剰成分は銅中に固溶状態で存在するため、導電率が低下する結果となる。より望ましくは、Ｎｉの組成範囲を２．５〜３．５質量％、ＦｅおよびＣｏの合計の組成範囲を０．３〜０．７質量％にし、かつＮｉ、Ｆｅ及びＣｏの合計質量とＳｉおよびＰの合計質量との比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上７以下になるように規定する。

上記の組成に加えて、０．０５〜２．０質量％のＳｎ、および０．１〜５．０質量％のＺｎを含有させる。

Ｓｎは、強度、ばね性の向上に大きな効果を持つとともに、１５０℃程度の温度環境下での耐応力緩和性（耐熱性）を改善する働きがあり、電気部品用材料にとって効果的な添加元素である。ただし、その含有量が０．０５質量％未満では、その効果が十分ではなく、２．０質量％を超えると、導電率を低下させる悪影響が大きくなる。よって、Ｓｎの組成範囲は０．０５〜２．０質量％に規定する。より望ましくは、０．３〜１．０質量％に規定する。

Ｚｎは、強度、ばね性の向上効果を持つとともに、耐マイグレーション性を大幅に向上させる働きを持つ。さらに、電気・電子部品材料として必要なはんだ濡れ性やＳｎめっき密着性の改善にも大きな効果がある。ただし、その含有量が０．１質量％未満では、その効果が十分ではなく、５．０質量％を超えると、導電率を低下させる悪影響が大きくなる。よって、Ｚｎの組成範囲は０．１〜５．０質量％に規定する。より望ましくは、０．３〜２．０質量％に規定する。

〔第２の実施の形態〕
（電気部品用銅合金材の組成）
本実施の形態における電気部品用銅合金材は、その平均組成において、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅあるいはＣｏから選択した１種以上を合計０．０５〜１．０質量％、ＭｇあるいはＴｉあるいはＣｒあるいはＺｒから選択した１種以上を合計０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなり、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計質量とＳｉおよびＰの合計質量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下であることを特徴とする。

本実施の形態において、電気部品用銅合金材を構成する合金成分の添加理由と限定理由を以下に説明する。

Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｏを添加する理由、および含有量（添加量）と組成比を規定する理由は、第１の実施の形態と同様である。

さらに、上記に加えて、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒから選択した１種以上を合計０．０１〜１．０質量％の範囲で添加したのは、より良好な特性を期待することができるためである。これらの元素は、強度、ばね性、耐マイグレーション性、耐熱性のそれぞれをさらに改善する働きを持つとともに導電率に与える悪影響が比較的少ないことから、上記の各元素の働きをさらに補う添加元素として有効である。ただし、その合計含有量が０．０１質量％未満では、十分な効果が期待できず、１．０質量％を超えると、銅合金素材の形成過程において鋳造性の低下などの悪影響が生じる。よって、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒの組成範囲は合計０．０１〜１．０質量％に規定する。より望ましくは、０．１〜０．３質量％に規定する。

〔電気部品用銅合金材の製造方法〕
図１は、本発明の実施の形態に係る電気部品用銅合金材の製造工程のフローを示す図である。上記第１及び第２の実施の形態の電気部品用銅合金材は、上記の平均組成を有する銅合金素材を形成した後、形成した銅合金素材を目的とする最終板厚の１．１〜１．３倍の厚さまで冷間圧延する第１の冷間圧延工程と、第１の冷間圧延後の材料を７００〜８５０℃に昇温後、毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理工程と、第１の熱処理後の材料を目的とする最終板厚まで冷間圧延する第２の冷間圧延工程と、第２の冷間圧延後の材料を４００〜５００℃に加熱して３０分〜３時間保持する第２の熱処理工程とを行うことにより製造される。なお、銅合金素材の形成工程は、合金鋳造工程と鋳造後の熱間加工工程からなる工程が１例として挙げられる。

（第１の冷間圧延工程）
第１の冷間圧延工程では、形成した銅合金素材に対して、目的とする最終板厚の１．１〜１．３倍の厚さとなるまで冷間圧延を行う。これによって、次工程の第１の熱処理で再結晶を起こしやすくさせるとともに、再結晶後に大きさの揃った結晶粒組織を得ることができる。ここで圧延後の板厚を最終板厚の１．１〜１．３倍に規定するのは、後述する第１の熱処理工程後の冷間圧延（第２の冷間圧延工程）において適度な量の格子欠陥（例えば、転位）を導入するためである。規定範囲より板厚が厚い場合は、熱処理後の冷間圧延（第２の冷間圧延工程）で過度の格子欠陥が導入されるために、最終材の伸び特性が低下し、かつ、曲げ加工に対して圧延方向に依存した異方性が生じ、良好な曲げ加工性が確保できない。また、規定範囲より板厚が薄い場合は、熱処理後の冷間圧延（第２の冷間圧延工程）で導入される格子欠陥が少なくなるため、低い耐力しか得られなくなる。

（第１の熱処理工程）
第１の熱処理工程では、溶体化熱処理（固溶化熱処理）を意図して、第１の冷間圧延後の銅合金材を７００〜８５０℃に加熱昇温後、３００℃以下まで２５℃／分以上の速度で冷却する。より望ましくは、７７０〜８５０℃に加熱昇温後、３００℃以下まで１５０℃／分以上の速度で冷却する。加熱昇温時の保持時間は特に規定されないが、生産性の観点からは短い方が好ましく、実質的に当該温度領域に１秒以上保持されれば良い。本工程の溶体化熱処理とは、最終材において合金成分を均一微細に分散析出させるために、銅母相中に合金成分を均一に分散（固溶）させることを目的とする。これによって、銅合金素材の形成工程で生成する可能性のある不均一な析出物をいったん銅母相中に再固溶させることができる。加熱温度を７００℃以上に規定することで十分に固溶を進行させ、冷却速度を２５℃／分以上に規定することで冷却中に粗大な析出物が再形成されることを防ぐ。

また、この第１の熱処理によって、強い冷間圧延（第１の冷間圧延工程）で歪んだ状態にある結晶を再結晶させて異方性の小さい結晶組織に変えると共に、圧延材の伸び特性を回復させることによって良好な曲げ加工性を実現することもできる。加熱温度が８５０℃を超える場合、結晶粒の粗大化（過度の再結晶）が起こり、曲げ加工性が低下する危険があるため、加熱温度の上限を８５０℃に規定する。

（第２の冷間圧延工程）
第２の冷間圧延工程では、第１の熱処理後の銅合金材に対して、目的とする最終板厚となるまで冷間圧延を行う。これによって、材料中には後述の熱処理（第２の熱処理工程）において析出物形成の起点となる格子欠陥が適度に導入され、次の熱処理（第２の熱処理工程）で均一微細な析出物の形成を促進することができるとともに、耐力を向上させることができる。

（第２の熱処理工程）
第２の熱処理工程では、時効硬化熱処理（析出硬化熱処理）を意図して、第２の冷間圧延後の銅合金材を４００〜５００℃に加熱し、３０分〜３時間保持する。より望ましくは、４３０〜４８０℃に加熱し、１〜２時間保持する。これによって、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｏがＳｉ、Ｐとの化合物を作り、銅母相中に微細な形状で分散析出し、高い強度と優れた導電率を両立させることができる。処理条件が、規定範囲である「４００〜５００℃で３０分〜３時間」より高温、長時間になった場合、析出物が粗大化するために十分な強度が得られなくなる。また、低温、短時間になった場合、析出が十分に進行せず、導電率、強度とも十分な値が得られない。

〔実施の形態の効果〕
上記の本発明の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）７００Ｎ／ｍｍ^２以上の引張強さ、６５０Ｎ／ｍｍ^２以上の耐力、１０％以上の伸び、４０％ＩＡＣＳ以上の導電率を兼備し、かつ、曲げ加工における異方性が小さい（良好な曲げ加工性を有する）端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品用銅合金材を得ることができる。
（２）上記（１）の優れた性質を併せ持つため、端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品において、その設計の自由度を大幅に広げることができる。
（３）上記（１）の優れた性質を兼備するにもかかわらず、従来材と同等のコストで製造することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
Ｎｉ：３．０質量％、Ｓｉ：０．５質量％、Ｐ：０．１５質量％、Ｆｅ：０．１５質量％、Ｃｏ：０．１５質量％、Ｓｎ：１．０質量％、Ｚｎ：１．５質量％の組成をもつ銅合金を、無酸素銅を母材にして高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した。

これを８５０℃に加熱して押出加工（熱間加工）し、幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状にして銅合金素材を形成した後、厚さ０．３６ｍｍまで冷間圧延した（第１の冷間圧延）。次に、冷間圧延した材料を８００℃で１０分間保持した後、水中に投入して約３００℃／分の速度で室温（約２０℃）まで冷却する第１の熱処理を行った。次に、冷却した材料を厚さ０．３ｍｍまで冷間圧延した後（第２の冷間圧延）、４７０℃で２時間保持する第２の熱処理を行った（試料Ｎｏ．１）。

以上のようにして製造した試料Ｎｏ．１について、引張強さ、０．２％耐力、伸び、導電率の各特性値を測定した。測定方法に関して、引張強さ、０．２％耐力、伸びについてはＪＩＳＺ２２４１に、導電率についてはＪＩＳＨ０５０５に規定された方法に準拠した。測定した結果を表２に示す。

表２より、引張強さ７４０Ｎ／ｍｍ^２、０．２％耐力６８４Ｎ／ｍｍ^２、伸び１２％、導電率４２％ＩＡＣＳという良好な特性が得られ、本発明の目的に適合する材料を得ることができたことが判る。

（実施例２〜９）
次に、表１の試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９に示す組成の銅合金を実施例１（試料Ｎｏ．１）と同様に鋳造し、実施例１（試料Ｎｏ．１）と同様の工程で厚さ０．３ｍｍの試料に加工した後、４７０℃で２時間保持する第２の熱処理を行った。これらの試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９についても実施例１と同様に、引張強さ、０．２％耐力、伸び、導電率の各特性値を測定した。測定した結果を表２に示す。

表２より、得られた試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９はいずれも本発明の目的に適合した良好な特性を兼備していることが判る。また、試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．９は、Ｎｏ．１の組成にそれぞれ０．１質量％のＭｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒを加えたものであるが、いずれもＮｏ．１に比べて高い強度と耐力が得られており、副成分としての添加が有効であることが判る。ここで、試料Ｎｏ．４は、Ｎｉ含有量、Ｓｉ含有量、ＦｅとＣｏの合計含有量が前述したより望ましい組成範囲よりも若干少ない例であるが、この場合、試料Ｎｏ．１と比して、伸びと導電率が高いものの引張強さと耐力がやや低い値を示す。また、試料Ｎｏ．５は、Ｎｉ含有量が前述したより望ましい組成範囲より若干多い例であるが、この場合、試料Ｎｏ．１と比して、引張強さと耐力が高いものの伸びと導電率がやや低い値を示す。ただし、いずれの試料（試料Ｎｏ．４および５）においても、前述した期待される効果（７００Ｎ／ｍｍ^２以上の引張強さ、６５０Ｎ／ｍｍ^２以上の０．２％耐力、１０％以上の伸び、４０％ＩＡＣＳ以上の導電率）は十分得られることが判る。

（比較例１〜１３）
本発明の材料について、その合金組成の限定理由を、比較例を挙げて説明する。
表１の試料Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２２に示す組成の銅合金を実施例１（試料Ｎｏ．１）と同様に鋳造し、実施例１（試料Ｎｏ．１）と同様の工程で厚さ０．３ｍｍの試料に加工した後、４７０℃で２時間保持する第２の熱処理を行った。得られた試料Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２２についても実施例１と同様に、引張強さ、０．２％耐力、伸び、導電率の各特性値を測定した。測定した結果を表２に示す。

試料Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１５は、Ｎｉ、Ｓｉの含有量が規定範囲から外れた例である。試料Ｎｏ．１０およびＮｏ．１４は、特にＳｉの含有量が多過ぎることに起因して鋳塊割れが発生した。試料Ｎｏ．１２は、Ｎｉの含有量が過剰になった例であるが、この場合、引張強さは良好でも導電率が悪くなる。また、試料Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１３およびＮｏ．１５は、ＮｉおよびＳｉのどちらか一方もしくは両方の含有量が少な過ぎる例であるが、これらの場合、十分な引張強さが得られていない。

試料Ｎｏ．１６は、Ｐの量が過剰になった例である。この場合、Ｓｉが過剰になった場合と同様に鋳塊割れが発生した。試料Ｎｏ．１７は、ＦｅおよびＣｏの量が過剰になった例である。この場合、引張強さは良好であるが、導電率が悪くなる。

試料Ｎｏ．１８およびＮｏ．１９は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏの合計量とＳｉ、Ｐの合計量の比率が規定範囲から外れた例である。Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏの合計量とＳｉ、Ｐの合計量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が規定よりも小さい場合（試料Ｎｏ．１８）、および規定よりも大きい場合（試料Ｎｏ．１９）ともに、導電率が低下し、引張強さおよび耐力も良好な値が得られない。

試料Ｎｏ．２０は、Ｓｎの量が過剰になった例であり、試料Ｎｏ．２１は、Ｚｎの量が過剰になった例である。いずれも引張強さは良好であるが、導電率が低下している。また、試料Ｎｏ．２２は、Ｍｇの量が過剰になった例である。この場合も、導電率が劣化し、伸びも良好な値が得られない。

（比較例１４〜１９）
次に、本発明の銅合金材の製造条件についての限定理由を、比較例を挙げて説明する。
実施例１における試料Ｎｏ．１と同じ組成の銅合金について、実施例１と同様の工程で加工する際、第１の冷間圧延材と最終材との板厚比、第１、第２の熱処理の各加熱条件を表３に示す条件で実施して、試料Ｎｏ．２３〜２８を製造した。得られた各試料について、実施例１と同様に、引張強さ、０．２％耐力、伸び、導電率の各特性値を測定した。また、曲げ加工性を評価する目的で、曲げ試験を実施した。試験方法は、ＪＩＳＨ３１１０に規定されたＷ曲げ試験に準拠して、曲げ半径０ｍｍで９０°に曲げ、曲げ部分の表面を観察して亀裂の有無を調査した。ここで、曲げ軸の方向が圧延方向と直角になるように曲げた場合、および曲げ軸の方向が圧延方向と平行になるように曲げた場合のそれぞれについて試験を行った。このとき、圧延方向に依存せず、２方向とも亀裂が生じなかったものを「良好」、少なくともどちらかの方向で亀裂が生じたものを「不良」と評価した。結果を表４に示す。

表４より、本発明による試料Ｎｏ．１（実施例１）が、７００Ｎ／ｍｍ^２を超える高い引張強さと６５０Ｎ／ｍｍ^２を超える高い耐力と１０％を超える良好な伸び、４０％ＩＡＣＳを超える良好な導電率を兼備し、かつ、良好な曲げ加工性を達成しているのに対して、試料Ｎｏ．２３〜２８（比較例１４〜１９）はいずれかの特性（引張強さ、耐力、伸び、導電率、曲げ加工性）が劣っていることが判る。

試料Ｎｏ．２３およびＮｏ．２４は、第１の冷間圧延工程による板厚と最終材の板厚との比（第１の冷間圧延工程による板厚／最終板厚）が規定範囲から外れた例である。第１の冷間圧延工程による板厚が薄すぎる（板厚比が１．１より小さい）場合（試料Ｎｏ．２３）、第２の冷間圧延工程で導入される格子欠陥が少なくなるため、最終材の耐力が低い値にとどまり、引張強さも低くなる。逆に、第１の冷間圧延工程による板厚が厚すぎる（板厚比が１．３より大きい）場合（試料Ｎｏ．２４）、第２の冷間圧延工程で過度の格子欠陥が導入されるために、最終材の伸び特性が低下し、かつ曲げに対する異方性が生じて曲げ加工性が悪化する（圧延方向と平行な曲げ軸で曲げたときに亀裂が発生した）。

試料Ｎｏ．２５およびＮｏ．２６は、第１の熱処理の加熱温度が規定範囲から外れた例である。この場合、加熱温度が高低のいずれの方向に外れても引張強さや耐力が低くなる。温度が高すぎる場合（試料Ｎｏ．２６）は、引張強さや耐力に加えて、伸び、導電率、曲げ加工性も低下する。

試料Ｎｏ．２７およびＮｏ．２８は、第２の熱処理の加熱温度が規定範囲から外れた例である。加熱温度が低すぎる場合（試料Ｎｏ．２７）は、導電率が低く、引張強さ、耐力、伸びも不十分な値になると同時に、曲げ加工性に劣る。一方、加熱温度が高すぎる場合（試料Ｎｏ．２８）、導電率は高いが、引張強さや耐力は不十分な値である。

本発明の実施の形態の端子・コネクタ・リードフレーム等の電気部品用銅合金材の製造工程のフローを示す図である。

Claims

Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅおよびＣｏから選択される１種以上を合計０．０５〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金材であって、前記Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計質量と前記ＳｉおよびＰの合計質量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下であり、かつ引張強さが７００Ｎ／ｍｍ^２以上、伸びが１０％以上、および導電率が４０％ＩＡＣＳ以上を兼備することを特徴とする電気部品用銅合金材。
Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｓｎを０．０５〜２．０質量％、Ｚｎを０．１〜５．０質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、ＦｅおよびＣｏから選択される１種以上を合計０．０５〜１．０質量％、Ｍｇ、Ｔｉ、ＣｒおよびＺｒから選択される１種以上を合計０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金材であって、前記Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏの合計質量と前記ＳｉおよびＰの合計質量の比[(Ｎｉ＋Ｆｅ＋Ｃｏ)／(Ｓｉ＋Ｐ)]が４以上１０以下であり、かつ引張強さが７００Ｎ／ｍｍ^２以上、伸びが１０％以上、および導電率が４０％ＩＡＣＳ以上を兼備することを特徴とする電気部品用銅合金材。
請求項１又は請求項２に記載の電気部品用銅合金材の製造方法であって、
請求項１又は請求項２に示す組成を有する銅合金を素材として形成した後、前記銅合金素材を目的とする最終板厚の１．１〜１．３倍の厚さまで冷間圧延する第１の冷間圧延工程と、第１の冷間圧延後の材料を７００〜８５０℃に加熱後、毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理工程と、第１の熱処理後の材料を目的とする最終板厚まで冷間圧延する第２の冷間圧延工程と、第２の冷間圧延後の材料を４００〜５００℃に加熱して３０分〜３時間保持する第２の熱処理工程とを含むことを特徴とする電気部品用銅合金材の製造方法。