JP2011032583A - 電気電子部品用銅合金材およびその製造方法 - Google Patents

電気電子部品用銅合金材およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】、高い導電性を有し、強度が高く、曲げ加工性の良好な銅合金を提供する。
【解決手段】Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、更にＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、その結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍである電気電子部品用銅合金材。
【選択図】なし

Description

本発明は電気・電子機器用のコネクタ、端子材等、特に、高導電性が所望される高周波リレーやスイッチ、あるいは、自動車車載用などのコネクタや端子材およびリードフレームなどの電気電子部品に適用される銅合金材およびその製造方法に関する。
これまで、電子・電気機器用のコネクタ、端子、リレー、スイッチなどには黄銅（Ｃ２６００）やリン青銅（Ｃ５１９１，Ｃ５２１２，Ｃ５２１０）ならびにベリリウム銅（Ｃ１７２００，Ｃ１７５３０）やコルソン合金（Ｃ７０２５）などが使用されてきた。
近年、これらが使用される電子・電気機器で使用される電流の周波数が高くなり、表皮効果により実質的な導電率が低下するため、材料にも高導電性が要求されるようになっている。そこで、元々、黄銅やリン青銅は導電性が低く、コルソン銅合金はコネクタ材として、中導電性（ＥＣ≒４０〜５０％ＩＡＣＳ）を示すが、さらに高導電性が求められている。また、ベリリウム銅は中導電性を有するが高価であり、さらにはベリリウムが環境負荷物質であるために他の銅合金等への置き換えが検討されていることも周知である。一方、高導電性である純銅（Ｃ１１００）やＳｎ入銅（Ｃ１４４１０）などは強度が低い欠点がある。そこで、従来のコルソン銅を越える導電性と、同等の引張強度、曲げ加工性を備えた銅合金が所望されている。
上記ＣＸＸＸＸとは、ＪＩＳで規定された銅合金の種類であり、％ＩＡＣＳとはｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ａｎｎｅａｌｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄの略で、材料の導電性を示す単位である。
一般的に導電性と強度は相反する特性であり、強度を高める方法として固溶強化、加工強化、析出強化などの様々な強化方法があるが、この中で銅合金では析出強化が導電性を劣化させずに、強度を高める方法として有望であることが知られている。この析出強化とは析出を起こす元素を添加した合金を高温熱処理して、銅母相へそれらの元素を固溶させた後、その温度より低温で熱処理して、固溶させた元素を析出させる手法である。例えば、ベリリウム銅、コルソン合金などはその強化方法を採用している。
ところで、上記ベリリウム銅、コルソン合金などのほか、銅中にコバルト（Ｃｏ）とシリコン（Ｓｉ）の金属間化合物を含む合金も知られている。ＣｏとＳｉの金属間化合物を利用した銅合金の技術には幾つかの公知例がある。
その公知例を挙げると、ＣｏとＳｉと、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓを必須成分として含む銅合金（例えば、特許文献１参照）があり、ＣｏとＳｉと、Ｍｇ、Ｓｎ，Ｚｎを含む合金（例えば、特許文献２参照）があり、ＣｏとＳｉと、Ｓｎ、Ｚｎを必須に含む銅合金（例えば、特許文献３参照）である。特許文献２〜３にはＣｏとＳｉの析出物についてＣｏ２Ｓｉ化合物との記載がある。また、リードフレーム用途の銅合金としてのＣｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金が記載されている文献もある（例えば、特許文献４参照）。
特開昭６１−８７８３８号公報 特開昭６３−３０７２３２号公報 特開平０２−１２９３２６号公報 特開平０２−２７７７３５号公報
ところで、この特許文献１における改善目的は熱間加工性であり、ＣｏとＳｉの析出物については記載がなく、その大きさ等をどのように制御したかは当然記載がない。また、実施例を見ても、その強度や導電性を評価した結果は記載されていない。更に、Ｓが必須のため合金の種類が異なる。
特許文献２にはＣｏとＳｉの析出物についてＣｏ２Ｓｉ化合物との記載があるが、そのサイズやその制御方法に関しては記載が無く不明であり、５００℃または４５０℃で１時間の焼鈍のみを行い、再結晶処理を行っていない。つまり、強圧延材のため結晶粒径は不明確である。
特許文献３には、特許文献２と同様、ＣｏとＳｉの析出物についてＣｏ２Ｓｉ化合物との記載があるが、特許文献２と同様サイズやその制御方法は不明で、４００〜５００℃で１時間の焼鈍を行っている。また、その前に９５０℃で溶体化処理と冷間圧延を行っている。この文献の記載はＳｎ添加量が１ｍａｓｓ％以上と高いため、実施例を見ると導電率は３０％ＩＡＣＳ以下と比較的低い導電性が示されている。
特許文献４は、リードフレーム用途の銅合金であり、析出強化型合金と記載されているが具体的な化合物やそのサイズを示していない。更に、５００℃で１時間の熱処理、その後に冷間圧延と３００℃で１時間のひずみ取り焼鈍を行っているだけで再結晶処理を行っていない。よって、結晶粒径は不明確であると推定される。
曲げ加工処理が伴うコネクタやリレー、スイッチなどに適用する材料は、その製造工程で再結晶処理が行われた後に高い加工を施されると、その加工歪の影響で曲げ加工性が劣化するのが一般的である。再結晶熱処理は高温で行う必要があるが、特許文献１、２、４の実施例を見ると、これらは熱間圧延後、一度も再結晶を起こす高温熱処理工程が付加されていないため、強圧延材は曲げ加工性が悪いと判断される。
一方、合金組織において、結晶粒径が粗大であると曲げ加工性が悪いことが知られているが、特許文献３の溶体化温度は９５０℃と非常に高温であり、高温ほど結晶粒径が粗大化するためこの材料の曲げ加工性は悪いと判断される。また、９５０℃は銅合金の融点近傍であり、材料形状が安定せず、また、高温ほど熱処理炉の耐火材に特殊な材料を使用する必要があるため工業的には不利な条件である。
このように、高い導電性を有し、強度が高く、曲げ加工性の良好な銅合金を開発するためには、上記各特許文献で開示されたような公知の技術だけでは所望の材料を得ることができないことがわかった。また、さらに良好な曲げ加工性を有する材料を得るためには結晶粒径を適切に制御することが重要であることを見出した。
そこで上記のような問題点に鑑み、本発明の課題は、高導電性で強度が高く、曲げ加工性の三者が共に優れたコネクタ、端子材、リレーなどの電気電子部品に適した銅合金材およびその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、電気・電子部品用途に適した銅合金について研究を行い、導電性は５０％ＩＡＣＳ以上、引張強度は５００ＭＰａ以上、曲げ加工性はＲ／ｔ≦２の特性を同時に満足することが重要であることが分かった。
ここで、Ｒ／ｔにおけるＲは曲げ半径、ｔは板厚であり、この値が低いほど良好な曲げ加工性を示す指針となる。
そこで、本発明は高導電性であると共に強度、曲げ加工性の両立を図るため、特定の成分組成を有し、結晶粒径の限定と析出物のサイズとの最適な関係を見出し、さらに検討を重ね発明を完成させるに至った。
本発明によれば、以下の手段が提供される：
（１）Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、更にＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、その結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍであることを特徴とする電気電子部品用銅合金材。
（２）Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、更にＳｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、その結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍであることを特徴とする電気電子部品用銅合金材。
（３）導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、かつ、引張強度が５００ＭＰａ以上で、曲げ加工性（Ｒ／ｔ）が２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気電子部品用銅合金材。
（４）Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、更にＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を７００℃以上９５０℃未満で溶体化再結晶熱処理を行う工程ａと、前記工程ａ後に、前記溶体化再結晶熱処理時の温度から３００℃までの平均冷却速度を５０℃／ｓｅｃ以上とする冷却処理を行う工程ｂとを有する、結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍである銅合金材を得ることを特徴とする電気電子部品用銅合金材の製造方法。
（５）Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、更にＳｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を７００℃以上９５０℃未満で溶体化再結晶熱処理を行う工程ａと、前記工程ａ後に、前記溶体化再結晶熱処理時の温度から３００℃までの平均冷却速度を５０℃／ｓｅｃ以上とする冷却処理を行う工程ｂとを有する、結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍである銅合金材を得ることを特徴とする電気電子部品用銅合金材の製造方法。
なお、ここで「高導電性」は、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上であることを意味する。
本発明は、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉの特定の組成をもつ合金で、結晶粒径の限定と析出物の微細なサイズを制御することで、高導電性を示し、強度が高く、優れた曲げ加工性と三つの特性の揃った銅合金材であり、電気電子機器用途の部品に好適な銅合金材を得ることができる。また、合金成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＰならびにＳｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎの添加を行うことにより、より優れた特性を持つ銅合金材を得ることができる。
さらに、特定の温度で溶体化再結晶熱処理を行い、その冷却速度を限定することで、結晶粒径と析出物のサイズが制御でき、優れた特性を持つ銅合金材を得ることができる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
各種冷却液による冷却速度の一例を示すグラフである。
本発明の銅合金材の合金組成について好ましい実施の態様を、以下に詳細に説明する。なお、本発明の銅合金材は、特定の形状を有する銅合金材、例えば板材、条材、線材、棒材、箔などであり、どのような電気電子部品にも用いることができ、その部品は特に限定されるものではないが、例えば、コネクタ、端子材等、特に、高導電性が所望される高周波リレーやスイッチ、あるいは、自動車車載用などのコネクタや端子材およびリードフレーム等に好適に用いられる。
本発明の銅合金組成では、ＣｏとＳｉが必須成分である。銅合金中のＣｏとＳｉは、主としてＣｏ２Ｓｉ金属間化合物の析出物を形成して強度および導電率を向上する。
Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、好ましくは０．５〜１．５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．８〜１．４ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、好ましくは０．１〜０．４５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１８〜０．３５ｍａｓｓ％である。このように規定する理由は、前記したようにこれらは主としてＣｏ２Ｓｉの金属間化合物の析出物を形成し、析出強化に寄与する。Ｃｏ量が少なすぎると析出強化量が小さく、多すぎるとその効果が飽和してしまう。また、この化合物の化学量論比から最適な添加比は、Ｃｏ／Ｓｉ≒４．２であるが、この値を中心にＣｏ／Ｓｉを３．０〜６．０、より好ましくは３．８〜４．６の範囲内になるように調整することが好ましい。
また、Ｃｏの添加量と溶体化再結晶処理を行う温度との関係では、好ましい範囲がある。例えば、Ｃｏの添加量が０．２〜０．８ｍａｓｓ％の場合には溶体化再結晶処理を行う温度は７００〜８００℃の範囲が好ましく、Ｃｏの添加量が０．５〜１．２ｍａｓｓ％の場合には溶体化再結晶処理を行う温度は８００〜９００℃の範囲が好ましく、Ｃｏの添加量が１．０〜２．０ｍａｓｓ％の場合には溶体化再結晶処理を行う温度は９００〜９５０℃未満の範囲が好ましい。もちろん、溶体化再結晶処理を行う温度は上記温度範囲に限定されるものではないが、上記温度範囲は、後に記載する結晶粒径に基づく望ましい範囲である。
さらに、本発明の銅合金にはＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰのいずれか１種または２種以上を添加するのが好ましく、その量は０．０１〜０．５ｍａｓｓ％、好ましくは０．２〜０．４ｍａｓｓ％である。これらは、主析出相のＣｏの一部と置換して、（Ｃｏ、χ）２Ｓｉ化合物（χ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐ）を形成して強度を向上させる働きがある（本発明における「ＣｏとＳｉの両方を含む析出物」には、「ＣｏとＳｉからなる析出物」のほか、「ＣｏとＳｉを含み、さらにＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰのいずれか１種または２種以上の元素を含む析出物」も含む）。その添加量は少なすぎると添加の効果が少なく、多すぎると逆に、銅母相に固溶したり、他の強化作用をもたない化合物（非整合析出物）を形成したりして電気伝導性を阻害するためである。
また、本発明の銅合金には、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎのいずれか１種または２種以上を添加するのが好ましく、その量は０．０１〜０．５ｍａｓｓ％、好ましくは０．０８〜０．３ｍａｓｓ％である。これらは、銅母相に固溶して銅合金を強化する作用がある。そのため、その量が少なすぎるとその効果がなく、多すぎると導電性を阻害するためこの量に留めるのが好ましい。なお、Ｚｎには半田密着性を向上させる効果が、Ｍｇ、Ｍｎは熱間加工性を改善する効果もある。
もちろん、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＰとＳｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎを制限された範囲で複合添加しても、上記規定した範囲内であれば、個々の特性を阻害することはない。
本発明では、前記組成の銅合金材の特性を好適に実現するために結晶粒径およびＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズを厳密に規定する。本発明において、結晶粒径は３〜３５μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。その理由は、結晶粒径が小さすぎると再結晶が十分なところと、不十分な再結晶部分がみられる未再結晶を含む混粒となり易く、曲げ加工性が悪いからである。一方、結晶粒径が大きすぎると粗大な粒径のため粒界密度が低く、曲げ応力を十分に吸収することができないため加工性が劣化すると推察される。なお、「結晶粒径」は、後述するＪＩＳ−Ｈ０５０１（切断法）に基づいて測定した値とする。
また、更に本発明の銅合金材では主にＣｏとＳｉの両方を含む化合物の析出物のサイズを５〜５０ｎｍとしている。この化合物は銅母相と整合に析出をして強化するため、このサイズが小さすぎると十分な析出強化量を得ることができず、大きすぎるとその整合性を失って逆に、強度の低下を招くためこの範囲に限定した。望ましい、析出物のサイズは１０〜３０ｎｍである。
ここでいう「析出物のサイズ」は、後述する方法で求めた析出物の平均サイズである。
本発明の電気電子部品用銅合金材では、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、引張強度が５００ＭＰａ以上、また、曲げ加工性（Ｒ／ｔ）が２以下の特性を有するものが好ましい。その理由は、電気電子機器が小型化・高性能化を希求するに伴い市場の要求する電気電子部品に必要な最低の導電性と引張強度ならびに曲げ加工性を満たすことに基づくものである。導電率は、より好ましくは５５％ＩＡＣＳ以上、さらに好ましくは６０％ＩＡＣＳ以上であり、高い程好ましいが、その上限は通常７０％ＩＡＣＳ程度である。引張強度は、より好ましくは５５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは６００ＭＰａ以上であり、高い程好ましいが、その上限は通常８５０ＭＰａ程度である。また、曲げ加工性（Ｒ／ｔ）は、より好ましくは１．５以下、さらに好ましくは１以下であり、小さいほど好ましい。実際的には下限は０である。
次に、本発明に係る銅合金材の好ましい製造方法は、例えば次のような態様である。本発明に係る銅合金材の主な製造工程の概略は、溶解→鋳造→熱間圧延→面削→冷間圧延→溶体化再結晶熱処理→急速冷却→時効熱処理→最終冷間圧延→低温焼鈍である。時効熱処理と最終冷間圧延は逆の順序でも良い。また、最終の低温焼鈍は省略してもよい。
本発明においては、最終冷間圧延前の溶体化再結晶熱処理を７００℃以上９５０℃未満とするのが好ましい。このように規定した理由は、上記のＣｏなどの元素を十分に溶体化処理する目的と再結晶処理するためには７００℃以上が必要であり、また、９５０℃以上になると銅の融点近傍となり材料の部分溶融や形状変形問題が発生するため工業的に好ましい温度ではない。好ましくは、８００℃以上９５０℃未満であれば十分に溶体化処理と再結晶処理ができ、かつ、工業的に安定的に製造できうる温度である。この温度の溶体化再結晶熱処理によって銅合金材中の結晶粒径が決定する。
また本発明では、この溶体化再結晶熱処理温度からの冷却速度が５０℃／ｓｅｃ以上の急速冷却が好ましい。この急速冷却が得られなければ前記の高温で溶体化された元素が析出を起こすことがある。この冷却中に析出を起こした粒子（化合物）は強度に寄与しない非整合析出物（Noncoherent Precipitate）であり、また、次の時効熱処理工程で整合析出物(Coherent Precipitate)が形成される時に核生成サイトとして寄与し、その部分の析出を促進させて、特性に悪影響を与えることとなる。
冷却速度は、８０℃／ｓｅｃ以上が好ましく、さらに好ましくは１００℃／ｓｅｃ以上であり、できる限り早い焼入れ速度が望ましいが、その実際的な上限は通常２００℃／ｓｅｃ程度である。
なお、この冷却速度は高温の溶体化再結晶熱処理温度から３００℃までの平均速度を意味する。３００℃以下の温度では大きな組織変化は起きないため、この温度までの冷却速度を適切に制御すればよい。
本発明では、溶体化再結晶熱処理後に、またはその後の最終冷間圧延後に、時効熱処理を行うことが好ましい。時効熱処理は４５０℃〜６００℃で行うことが好ましく、より好ましくは５００℃〜５７５℃である。また、時効熱処理は、１〜４時間行うことが好ましく、より好ましくは２〜３時間である。
最終冷間圧延前に時効熱処理を行う場合には、５２５〜５７５℃で時効熱処理を行うことがより好ましい。
最終冷間圧延後に時効熱処理を行う場合には、４５０〜５５０℃で時効熱処理を行うことがより好ましく、さらに好ましくは４７５℃〜５２５℃である。冷間圧延処理により析出温度帯が低温側にシフトするためである。
最終冷間圧延での加工率（即ち、（Ｈ−Ｈ１）÷Ｈ×１００、ここでＨは最終冷間圧延前の板厚を表し、Ｈ１は最終冷間圧延後の板厚を表す）は、５〜２５％が好ましく、より好ましくは５〜１０％である。
低温焼鈍（ひずみ取り焼鈍）を行う場合には常法により行うことができるが、好ましくは３００℃〜４５０℃、より好ましくは３５０℃〜４００℃で、好ましくは５秒〜１２０秒、より好ましくは１０秒〜３０秒である。
次に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
（実施例１）
本発明の実施例および比較例に用いた銅合金は、表１、表２に示した成分を含有し、残部がＣｕと不可避不純物から成る合金（本発明例Ｎｏ．１〜１９、比較例Ｎｏ．１〜２０）である。これらの各合金を高周波溶解炉により溶解し、これらを１０〜３０℃／秒の冷却速度で鋳造して厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。
得られた鋳塊を９３０〜９７０℃の温度で０．５〜１．０時間保持後、熱間圧延を行い板厚ｔ＝１２ｍｍの熱延板を作製し、その両面を各１ｍｍ面削してｔ＝１０ｍｍとし、次いで冷間圧延によりｔ＝０．３ｍｍに仕上げ、７００〜９５０℃の温度で溶体化再結晶熱処理を行った。この溶体化再結晶熱処理をした材料を次の２工程のいずれかの処理を施して最終銅合金材を作成した。
工程Ａ：溶体化再結晶熱処理→急速冷却→時効熱処理（５００〜６００℃の温度で０．５〜６時間）→最終冷間圧延（加工率５〜２５％）→最終銅合金材
なお、必要に応じて、最終冷間圧延後３００〜４００℃の温度で１〜２時間のひずみ取り焼鈍を実施し、最終冷間圧延による歪を取り除いた。
工程Ｂ：溶体化再結晶熱処理→急速冷却→最終冷間圧延（加工率５〜２５％）→時効熱処理（４５０〜５５０℃の温度で０．５〜５時間）→最終銅合金材
本発明例および比較例で採用した溶体化再結晶熱処理温度、急速冷却処理時の冷却速度、時効熱処理温度、時効熱処理時間、最終冷間圧延加工率を表１および表２に示す。
この最終銅合金材の供試材について下記の特性調査を行い、その結果を表１（本発明例）及び表２（比較例）に示した。
ａ．結晶粒径：
供試材からの試験片の圧延方向に垂直な断面を湿式研磨、バフ研磨により鏡面に仕上げた後、クロム酸：水＝１：１の液で数秒研磨面を腐食した後、光学顕微鏡で２００〜４００倍の倍率か、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の二次電子像を用いて５００〜２０００倍の倍率で写真をとり、断面粒径をＪＩＳ Ｈ０５０１の切断法に準じて結晶粒径を測定した。
なお、表中の「混粒」とは、再結晶と未再結晶（圧延加工残留）の両方が混在した組織で、混粒の場合には粒径は測定しなかった。未再結晶が存在すると曲げ加工性が劣化すると言われている。そのため、混粒は望ましくない組織である。
ｂ．析出物のサイズ
析出物のサイズは透過電子顕微鏡を用いて評価を行った。最終銅合金材では加工歪みの影響で観察しにくくなるため（特にＡ工程の場合）時効熱処理後の材料の組織観察を実施した。ひずみ取り焼鈍や冷間圧延では析出物のサイズや密度は変わらず、時効熱処理後の析出物のサイズと最終銅合金材の析出物のサイズが一致するためである。時効熱処理材の任意の場所からＴＥＭ用試験片を切り出し、硝酸（２０％）のメタノール溶液で温度−２０〜−２５℃で電解研磨（ツインジェット：ストルアス社製）を行って観察用の試験片を完成させた。
その後、加速電圧：３００ｋＶで観察を行って、電子線の入射方位を（００１）近傍に合わせて、１０万倍の倍率の写真を任意に３枚撮影した。その写真を用いて析出物（約１００個）の平均サイズを求めた。
ｃ．引張強度：
各供試材の圧延平行方向から切り出したＪＩＳ Ｚ２２０１−１３Ｂ号の試験片を引張り速度１０ｍｍ／分、ゲージ長５０ｍｍの条件で、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じて３本測定しその平均値を求めた。
ｄ．導電率測定：
四端子法を用いて、２０℃（±１℃）に管理された恒温槽中で、各供試材の各試験片の２本について導電率を測定し、その平均値（％ＩＡＣＳ）を求めた。このとき端子間距離は１００ｍｍとした。
ｅ．曲げ加工性：
各供試材（厚さ０．１５〜０．２５ｍｍ）を圧延方向に垂直に幅１０ｍｍ、長さ３５ｍｍに切出し、これを曲げの軸が圧延方向に平行となるように９０°Ｗ曲げ（Ｂａｄ−ｗａｙ曲げ）し、曲げ部における割れの有無を５０倍の光学顕微鏡で目視観察および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりその曲げ加工部位を観察し割れの有無を調査した。曲げ半径Ｒは、Ｒ＝０〜０．５（ｍｍ）の８水準（０、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．４、０．５）とした。
なお、評価結果はＲ／ｔ（Ｒは曲げ半径、ｔは板厚）で表記し、割れが発生する限界のＲを採用してＲ／ｔを算出した。仮に、Ｒ＝０．１５（ｍｍ）で割れが発生せず、Ｒ＝０．１で割れが発生した場合は、板厚（ｔ）＝０．１５ｍｍならＲ／ｔ＝０．１５／０．１５＝１と表記した。
この実施例において、冷却速度の調整は焼入れをする漕の冷却液の種類とその冷却液の量を変えることで行った。用意した冷却液は水（水温：２０〜３０℃）、シリコンオイル（液温：２０〜３０℃）、塩浴（液温：３００℃、硝酸塩使用）の３種類である。なお、塩浴の場合はさらに、３００℃以下の冷却用（二次冷却）として、水浴を用いて常温まで冷却した。図１に各漕の冷却液の冷却速度の一例を示す。このデータは、試験片（５０×１５０×０．２ｍｍ）に熱伝対を装着して測定を行った結果である。
この例は全て冷却液が約５Ｌ（リットル）の場合であり、水＞シリコンオイル＞塩浴の順に冷却速度が速くなる。なお、今回の試験とは冷却液の条件を変化させた場合についても試験を行ったところ、冷却液の量を減らすと冷却速度のカーブがなだらかとなるが、冷却液量を増やしても顕著に冷却速度の向上は見られなかった。
Figure 2011032583
Figure 2011032583
本発明例に示すＮｏ．１〜１９は、いずれの銅合金材も高強度、高導電性、良好な曲げ加工性を示している。
これに対し、比較例に示すＮｏ．１〜１８は強度、導電性、曲げ加工性の条件の少なくとも１つを満足していない。
そしてＮｏ．１９，２０は本発明例と比較して引張強度、曲げ加工性が劣る傾向がみられる。

Claims (5)

  1. Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、更にＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、その結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍであることを特徴とする電気電子部品用銅合金材。
  2. Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、更にＳｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、その結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍであることを特徴とする電気電子部品用銅合金材。
  3. 導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、かつ、引張強度が５００ＭＰａ以上で、曲げ加工性（Ｒ／ｔ）が２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気電子部品用銅合金材。
  4. Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、更にＦｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を７００℃以上９５０℃未満で溶体化再結晶熱処理を行う工程ａと、前記工程ａ後に、前記溶体化再結晶熱処理時の温度から３００℃までの平均冷却速度を５０℃／ｓｅｃ以上とする冷却処理を行う工程ｂとを有する、結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍである銅合金材を得ることを特徴とする電気電子部品用銅合金材の製造方法。
  5. Ｃｏを０．２〜２ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％を含み、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｒおよびＰからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、更にＳｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＭｎからなる群から選ばれる１種または２種以上を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金を７００℃以上９５０℃未満で溶体化再結晶熱処理を行う工程ａと、前記工程ａ後に、前記溶体化再結晶熱処理時の温度から３００℃までの平均冷却速度を５０℃／ｓｅｃ以上とする冷却処理を行う工程ｂとを有する、結晶粒径が３〜３５μｍで、ＣｏとＳｉの両方を含む析出物のサイズが５〜５０ｎｍである銅合金材を得ることを特徴とする電気電子部品用銅合金材の製造方法。
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