JP2015000990A - 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 - Google Patents
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Abstract
Description
(目標特性)
本発明の実施の形態に係るCu−Sn系合金板は、80%IACS以上の導電率を有し、且つ350MPa以上の引張強さを有する。導電率が80%IACS以上であれば、通電時の発熱量が純銅と同等といえる。また、引張強さが350MPa以上であれば、大電流を通電する部品の素材又は大熱量を放散する部品の素材として必要な強度を有しているといえる。
Sn濃度は0.005〜0.25質量%、好ましくは0.05〜0.20質量%とする。Snが0.25質量%を超えると、80%IACS以上の導電率を得ることが難しくなり、Snが0.005%未満になると、350MPa以上の引張強さおよび50%以下の応力緩和率を得ることが難しくなる。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との面積率合計(以下、A値とする)を10%以上、より好ましくは15%以上に調整する。
銅合金板のTDのばね限界値は、200MPa以上に調整することが好ましく、230MPa以上に調整することがさらに好ましい。A値を10%以上に調整することに加え、TDのばね限界値を200MPa以上に調整することにより、応力緩和率が50%以下となる。
製品の厚みは0.1〜2.0mmであることが好ましい。厚みが薄すぎると、通電部断面積が小さくなり通電時の発熱が増加するため大電流を流すコネクタ等の素材として不適であり、また、わずかな外力で変形するようになるため放熱板等の素材としても不適である。一方で、厚みが厚すぎると、曲げ加工が困難になる。このような観点から、より好ましい厚みは0.2〜1.5mmである。厚みが上記範囲となることにより、通電時の発熱を抑えつつ、曲げ加工性を良好なものとすることができる。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、電機・電子機器、自動車等で用いられる端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の用途に好適に使用することができ、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車等で用いられる大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレットPCで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に有用である。
純銅原料として電気銅等を溶解した後、Snおよび必要に応じ他の合金元素を添加し、厚み30〜300mm程度のインゴットに鋳造する。このインゴットを例えば800〜1000℃の熱間圧延により厚み3〜30mm程度の板とした後、冷間圧延と再結晶焼鈍とを繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げ、最後に歪取り焼鈍を施す。
歪取焼鈍後の材料の合金元素濃度をICP−質量分析法で分析した。
圧延方向と直交する断面を機械研磨により鏡面に仕上げた後、エッチングにより結晶粒界を現出させた。この金属組織上において、JIS H 0501(1999年)の切断法に従い測定し、平均結晶粒径を求めた。
TDと直交する断面(厚み方向と圧延方向にそれぞれ平行な断面)に電子線を照射しEBSD測定を行った。測定面積は0.1mm2とし、2μmのステップでスキャンし、方位を解析した。そして、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率および(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率を求め、両面積率の合計(A値)を算出した。
最終冷間圧延後および歪取焼鈍後の材料につき、JIS Z2241に規定する13B号試験片を引張方向が圧延方向と平行になるように採取し、JIS Z2241に準拠して圧延方向と平行に引張試験を行い、引張強さを求めた。
歪取焼鈍後の材料から、幅が10mmの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取し、JIS H3130に規定されているモーメント式試験により、TDのばね限界値を測定した。
歪取焼鈍後の材料から、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように試験片を採取し、JIS H0505に準拠し四端子法により20℃での導電率を測定した。
TDの曲げたわみ係数を日本伸銅協会(JACBA)技術標準「銅及び銅合金板条の片持ち梁による曲げたわみ係数測定方法」に準じて測定した。
板厚t、幅w(=10mm)の短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。この試料の片端を固定し、固定端からL(=100t)の位置にP(=0.15N)の荷重を加え、このときのたわみdから、次式を用いてTDの曲げたわみ係数Eを求めた。
E=4・P・(L/t)3/(w・d)
歪取焼鈍後の材料から、幅10mm、長さ100mmの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。図1のように、l=50mmの位置を作用点として、試験片にy0のたわみを与え、TDの0.2%耐力(JIS Z2241に準拠して測定)の80%に相当する応力(s)を負荷した。y0は次式により求めた。
y0=(2/3)・l2・s / (E・t)
ここで、EはTDの曲げたわみ係数であり、tは試料の厚みである。150℃にて1000時間加熱後に除荷し、図2のように永久変形量(高さ)yを測定し、応力緩和率{[y(mm)/y0(mm)]×100(%)}を算出した。
Claims (8)
- Snを0.005〜0.25質量%含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、350MPa以上の引張強さを有し、圧延材の板幅方向(以下「TDと称する」)と直交する断面においてEBSD測定を行った際に、(122)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率と、(133)面の法線がTDと成す角度が10度以下である結晶の面積率との合計が10%以上であることを特徴とする銅合金板。
- Ag、Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Zn、Mg、Si、PおよびBのうちの一種以上を0.2質量%以下含有することを特徴とする請求項1に記載の銅合金板。
- TDのばね限界値が200MPa以上に調整されたことを特徴とする、請求項1または2に記載の銅合金板。
- 導電率が80%IACS以上であり、TDの曲げたわみ係数が115GPa以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の銅合金板。
- 導電率が80%IACS以上であり、TDの曲げたわみ係数が115GPa以上であり、150℃で1000時間保持後のTDの応力緩和率が50%以下であることを特徴とする、請求項3に記載の銅合金板。
- 厚みが0.1〜2.0mmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の銅合金板。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の銅合金板を用いた大電流用電子部品。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の銅合金板を用いた放熱用電子部品。
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