JP2016069713A - 銅合金材、コネクタ端子、及び銅合金材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＣｕとＦｅとを含有するＣｕ−Ｆｅ合金からなる銅合金材であって、Ｆｅの含有量が２０質量％以上５０質量％以下であり、Ｃｕ相とＦｅ相とを含む組織を有し、Ｘ線回折において、前記Ｃｕ相の（２２２）面の回折ピークの半価幅、及び前記Ｆｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅が０．５以下である銅合金材。Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を準備する準備工程と、前記素材を塑性加工して、最終形状の加工材を作製する加工工程と、前記加工工程の後、前記加工材を５００℃以上６００℃以下で最終熱処理する最終熱処理工程と、を備える銅合金材の製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、銅合金材、及び銅合金材の製造方法に関する。特に、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材に関する。

自動車用ワイヤーハーネスや印刷回路基板（ＰＣＢ）、その他の電気・電子機器のコネクタ端子に銅合金材が使用されている。従来、このような用途には、コルソン合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金）、リン青銅（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ合金）、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）などの銅合金が使用されている。

また、ＣｕとＦｅとの２相合金であるＣｕ−Ｆｅ合金をコネクタ端子に使用することも検討されている。（例えば、特許文献１〜３を参照。）

特開２０１３−１４２１７８号公報 特開２００６−２１９７０５号公報 特開２００７−２７０２４１号公報

コネクタ端子用銅合金材には、端子として必要とされる高強度と高導電率とを両立するだけでなく、端子に加工するのに必要な曲げ加工性（絞り）も要求される。したがって、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材の開発が望まれている。また、電気・電子機器の小型化への対応や、更なる低コスト化の要求もある。

一般に、コルソン合金やリン青銅は、Ｎｉ，ＳｉやＳｎ，Ｐなどの主な副成分の含有量が１０質量％程度以下であり、Ｃｕを９０質量％以上含有し、銅合金中に占めるＣｕの割合が多い。そのため、コルソン合金やリン青銅は、高価なＣｕの使用量が多いことから、高コストになる上、銅相場の影響を受け易い。一方、黄銅は、Ｚｎの含有量が一般に３０〜４０質量％程度であり、Ｃｕの使用量を削減できるため、コストを低減したり、銅相場の変動リスクを回避し易いといえる。

電気・電子機器の小型化に対応するためには、端子を構成する銅合金材の薄肉化が有効である。また、低コスト化の要求に対しても、材料自体の使用量を削減するため、銅合金材の薄肉化が有効である。銅合金材の薄肉化を実現するためには、その分、断面積が小さくなるので、銅合金材の強度及び導電率の向上が必要である。しかし、黄銅では、ある程度の導電率や曲げ加工性を確保しつつ、強度を向上することには限界がある。例えば、黄銅のＺｎの含有量を増やして強度の向上を図ることが考えられるが、その場合、導電率や加工性を維持することが難しい。

Ｃｕ−Ｆｅ合金は、黄銅に比較して、高い強度を有しており、強度の大幅な向上が可能である。また、Ｃｕ−Ｆｅ合金は、Ｃｕの使用量を削減でき、コスト低減できる点でメリットがある。しかし、従来のＣｕ−Ｆｅ合金は、十分な導電率を確保することが難しく、曲げ加工性の点でも難点がある。したがって、電気・電子機器の小型化や低コスト化の要求に対応するため、銅合金材にＣｕ−Ｆｅ合金を用いるにしても、高強度と高導電率とを両立しつつ、曲げ加工性を向上する技術の確立が必要である。

そこで、本発明の目的の一つは、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材を提供することにある。本発明の別の目的は、上記銅合金材が加工されたコネクタ端子を提供することにある。本発明の他の目的は、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材を製造できる銅合金材の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る銅合金材は、ＣｕとＦｅとを含有するＣｕ−Ｆｅ合金からなる銅合金材であって、Ｆｅの含有量が２０質量％以上５０質量％以下であり、Ｃｕ相とＦｅ相とを含む組織を有し、Ｘ線回折において、前記Ｃｕ相の（２２２）面の回折ピークの半価幅、及び前記Ｆｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅が０．５以下である。

本発明の一態様に係るコネクタ端子は、上記本発明の一態様に係る銅合金材が加工されたものである。

本発明の一態様に係る銅合金材の製造方法は、Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を準備する準備工程と、前記素材を塑性加工して、最終形状の加工材を作製する加工工程と、前記加工工程の後、前記加工材を５００℃以上６００℃以下で最終熱処理する最終熱処理工程と、を備える。

上記銅合金材は、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる。上記コネクタ端子は、高強度と高導電率とを兼ね備える。上記銅合金材の製造方法は、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材を製造できる。

横軸に「絞り（％）」、縦軸に「引張強度（ＭＰａ）」をとり、実施例１に係る銅合金材の試料をプロットした図である。 実施例１に係る銅合金材の断面顕微鏡写真である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、Ｃｕ−Ｆｅ合金の銅合金材において、高強度と高導電率とを両立しつつ、曲げ加工性（絞り）を向上する技術について検討した。その結果、本発明者らは、Ｃｕ−Ｆｅ合金の素材を伸線や圧延といった塑性加工した後、特定の温度範囲で最終熱処理することで、高強度と高導電率とを両立しながら、曲げ加工性に優れる銅合金材が得られることを見出した。そして、本発明者らは、得られた銅合金材が特定のＸ線回折パターンを有するとの知見を得た。最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る銅合金材は、ＣｕとＦｅとを含有するＣｕ−Ｆｅ合金からなる銅合金材であって、Ｆｅの含有量が２０質量％以上５０質量％以下であり、Ｃｕ相とＦｅ相とを含む組織を有し、Ｘ線回折において、Ｃｕ相の（２２２）面の回折ピークの半価幅、及びＦｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅が０．５以下である。

上記銅合金材によれば、Ｆｅの含有量が２０質量％以上５０質量％以下であり、Ｃｕ相とＦｅ相とを含む組織を有することで、Ｃｕ相中に析出しているＦｅ相によって高い引張強度が得られる。また、上記銅合金材によれば、Ｃｕ相の（２２２）面及びＦｅ相の（２２０）面の両方の回折ピークの半価幅が０．５以下であることで、加工歪が少なくなっており、絞りが向上する。更に、上記銅合金材によれば、十分な引張強度を確保しつつ、高い導電率を有することが可能である。したがって、上記銅合金材は、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる。

（２）上記銅合金材の一形態としては、引張強度が７００ＭＰａ以上、絞りが６０％以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上であることが挙げられる。

上記機械的特性及び電気的特性を有することで、コネクタ端子としての要求特性を十分に満足することができる。例えば、強度が高く、高い導電率を有しているので、コネクタ端子の薄肉化が可能である。また、絞りが高く、曲げ加工性に優れるので、曲げ加工時に割れなどの欠陥が生じ難く、コネクタ端子に容易に加工できる。

（３）本発明の一態様に係るコネクタ端子は、上記（１）又は（２）に記載の本発明の一態様に係る銅合金材が加工されたものである。

上記コネクタ端子によれば、上記銅合金材が加工されたものであるので、高強度と高導電率とを兼ね備える。したがって、上記コネクタ端子によれば、従来のコネクタ端子に比較して薄肉化が可能である。また、曲げ加工性に優れる銅合金材を加工したものであるから、割れなどの欠陥が生じ難く、生産性が高い。

（４）本発明の一態様に係る銅合金材の製造方法は、Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を準備する準備工程と、素材を塑性加工して、最終形状の加工材を作製する加工工程と、加工工程の後、加工材を５００℃以上６００℃以下で最終熱処理する最終熱処理工程と、を備える。

上記銅合金材の製造方法によれば、Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を塑性加工した後、最終熱処理することで、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材を製造できる。これは、次のように考えられる。Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を塑性加工することで、加工によってＣｕ相中に析出しているＦｅ相が繊維状に引き伸ばされ、繊維状のＦｅ相によって、高い引張強度が得られる。また、加工後に最終熱処理することで、加工によって生じた加工歪を低減（緩和）することができ、曲げ加工性（絞り）が向上する。加えて、最終熱処理によって、Ｃｕ相中に固溶しているＦｅが微細に析出して、導電率の向上を図ることができる。

最終熱処理の温度を５００℃以上とすることで、高い絞りが得られ、曲げ加工性を大幅に改善できる。最終熱処理の温度を６００℃以下とすることで、析出しているＦｅ相の再固溶を抑制することができ、導電率の低下を抑制できる。また、最終熱処理の温度を６００℃以下とすることで、軟化による強度低下も抑制できる。

（５）上記銅合金材の製造方法の一形態としては、上記加工工程において、塑性加工を繰り返すと共に、加工途中に８００℃以上１１００℃以下の少なくとも１回の中間熱処理することが挙げられる。

１回の塑性加工で最終形状まで加工することができない場合は、塑性加工を複数回に分けて繰り返し行う必要があるが、加工に伴う加工硬化によって加工材に破断や割れが発生するなど、次第に加工が困難になることがある。塑性加工を複数回繰り返して最終形状まで加工する場合、最終形状に至るまでの加工途中（即ち、加工と加工との間）に中間熱処理を挟むことで、中間熱処理前の加工による加工硬化を解消でき、中間熱処理後の次の加工が行い易くなる。中間熱処理の温度を８００℃以上とすることで、加工硬化を十分に解消でき、１１００℃以下とすることで、加工途中における加工材の過度な軟化や溶融を防止できる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る銅合金材及びその製造方法、並びにコネクタ端子の具体例を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜銅合金材＞
銅合金材は、ＣｕとＦｅとを含有するＣｕ−Ｆｅ合金からなり、Ｃｕ相とＦｅ相とを含む組織を有する。具体的には、ＣｕとＦｅとの２種の元素を主成分とし、マトリクスとなるＣｕ相中に第２相を形成するＦｅ相が分散した２相合金組織を有する。

（Ｆｅの含有量）
銅合金材（Ｃｕ−Ｆｅ合金）は、２０質量％以上５０質量％以下含有する。一般に、Ｆｅの含有量が多いほど強度が向上し、Ｃｕの含有量が多いほど導電率が向上する傾向がある。Ｆｅの含有量が２０質量％以上であることで、Ｃｕの使用量を削減できつつ、高い強度が得られる。一方、Ｆｅの含有量が５０質量％以下であることで、コネクタ端子に必要な導電率（例、２５％ＩＡＣＳ以上、好ましくは３０％ＩＡＣＳ以上）を確保できる。Ｆｅの含有量が３０質量％以上、更に４０質量％以上であれば、Ｃｕの使用量の削減効果が大きい。

（Ｆｅ以外の他の添加元素）
銅合金材は、Ｆｅ以外に、添加元素として、例えばＭｇ，Ｓｎ，Ｐ，Ｓｉ，Ａｌ及びＭｎから選択される少なくとも１種の元素を含有してもよい。

上記添加元素のうち、Ｍｇ及びＳｎは、Ｃｕ相中に固溶し、強度を向上させる効果が期待できる。Ｍｇ及びＳｎの含有量は、少な過ぎると、強度の向上効果が得られ難く、多過ぎると、導電率や曲げ加工性などが低下することから、例えば合計で０．２質量％以上２．０質量％以下とすることが挙げられる。より好ましいＭｇ及びＳｎの含有量は、合計で０．４質量％以上１．２質量％以下である。また、上記添加元素のうち、Ｐ，Ｓｉ，Ａｌ及びＭｎは、Ｃｕ−Ｆｅ合金の鋳造時にＣｕ相中にＦｅ相を微細に晶出させ、Ｆｅ相の微細化に効果がある。また、これら元素は、鋳造時に脱酸剤として機能することから、Ｃｕ相中に不純物として含有する酸素を低減して導電率の低下を抑制したり、合金中に巣などの欠陥が発生することによる機械的特性の低下を抑止して製造性を向上させる効果が期待できる。Ｐ，Ｓｉ，Ａｌ及びＭｎの含有量は、少な過ぎると、製造性の向上効果が得られ難く、多過ぎると、導電率が低下することから、例えば合計で０．０１質量％以上０．５質量％以下とすることが挙げられる。より好ましいＰ，Ｓｉ，Ａｌ及びＭｎの含有量は、合計で０．０３質量％以上０．２質量％以下である。

（形状）
銅合金材の形状は、用途に応じて、例えば線材、板材、棒材、管材など種々の形状を選択できる。線材としては、代表的には、断面正方形状の角線や断面矩形状の平角線、断面円形状の丸線が挙げられる。例えば角線や平角線の場合、厚さが０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下程度、幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度、丸線の場合、直径が０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下程度が挙げられる。

（Ｘ線回折パターン）
銅合金材は、Ｃｕ相及びＦｅ相のそれぞれが特定のＸ線回折パターンを有する。具体的には、Ｘ線回折において、Ｃｕ相の（２２２）面の回折ピークの半価幅、及びＦｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅が０．５以下である。Ｃｕ相の（２２２）面及びＦｅ相の（２２０）面の両方の回折ピークの半価幅が０．５以下であることで、加工歪が少なくなっており、絞りが高い。これらの回折ピークの半価幅が小さいほど、絞りが高くなる傾向がある。Ｃｕ相の（２２２）面の回折ピークの半価幅は、例えば０．４５以下、０．４以下が好ましく、Ｆｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅は、例えば０．４６以下、０．４４以下が好ましい。これらの回折ピークの半価幅は、主として、銅合金材に導入された加工歪に依存する。そのため、これらの回折ピークの半価幅は、後述する製造工程における塑性加工後に施す最終熱処理の温度条件の影響を大きく受け、最終熱処理の温度によって変わる。具体的には、回折ピークの半価幅は、最終熱処理の温度が低いほど大きくなる傾向があり、最終熱処理の温度が高いほど小さくなる傾向がある。

回折ピークは、銅合金材の断面に対してＸ線回折を行って調べる。断面は、銅合金材が線材や板材などの場合は、加工による延伸方向（伸線方向や圧延方向など。代表的には銅合金材の長手方向）に直交する横断面とする。

（機械的・電気的特性）
銅合金材は、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる。例えば、引張強度が７００ＭＰａ以上、絞りが６０％以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上である。引張強度及び導電率が高いほど、例えばコネクタ端子の薄肉化が可能である。引張強度は、８００ＭＰａ以上、更に８５０ＭＰａ以上が好ましく、導電率は、３０％ＩＡＣＳ以上、更に３２％ＩＡＣＳ以上が好ましい。更に、絞りが高いほど、曲げ加工性に優れることから、例えばコネクタ端子に容易に加工できる。絞りは、６０％以上あれば十分な曲げ加工性を有しているので、例えばコネクタ端子に加工するのに特段の問題は生じないが、好ましくは６５％以上、より好ましくは７０％以上である。

（Ｓｎメッキ）
銅合金材は、表面にＳｎ又はＳｎ合金からなるＳｎメッキを有していてもよい。Ｓｎメッキを有することで、耐食性、半田付け性、電気接続性などの向上を図ることができる。Ｓｎ合金の場合、Ｓｎを８０質量％以上含有することが好ましい。Ｓｎメッキの厚さは、例えば０．５μｍ以上２．５μｍ以下とすることが挙げられる。

＜銅合金材の製造方法＞
銅合金材の製造方法は、準備工程と、加工工程と、最終熱処理工程とを備える。以下、各工程について詳しく説明する。

（準備工程）
準備工程では、Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を準備する。Ｃｕ−Ｆｅ合金の素材には、Ｃｕ−Ｆｅ合金の溶湯を鋳造した鋳造材を用いることができる。更に、鋳造材に熱間圧延や熱間鍛造、押出を行って、これを素材に用いてもよいし、素材に溶体化処理を行ってもよい。溶体化処理は、例えば、温度を８００℃以上９５０℃以下とし、その温度の保持時間を０．５分以上６０分以下とすることが挙げられる。

鋳造は急冷で行うことが好ましく、冷却速度が速いほど、Ｃｕ相中にＦｅ相を微細に晶出させると共に、Ｆｅ相を均一に分散させることができ、銅合金材の強度の向上を図ることができる。鋳造時の冷却速度は、例えば２℃／秒以上、更に５℃／秒以上が好ましい。急冷は、空冷、水冷など種々の冷却方法を用いることができ、冷却方法としては、例えば、水や油、砂などの流動性のある冷媒を利用した直接冷却や、ウォータージャケットなどを利用した水冷間接冷却が挙げられる。鋳造材の作製には、連続鋳造を利用してもよい。

（加工工程）
加工工程では、上記素材を塑性加工して、最終形状の加工材を作製する。具体的には、Ｃｕ−Ｆｅ合金の素材を伸線や圧延といった塑性加工して、線材や板材などの加工材に加工する。これにより、Ｃｕ相中に分散して存在するＦｅ相の粒子を針状又は帯状に延伸させると共に、Ｆｅ相の厚さやＦｅ相同士の間隔を小さくすることができ、繊維分散強化によって、銅合金材の強度の向上を図ることができる。ここで、Ｆｅ相の厚さやＦｅ相同士の間隔は、加工による延伸方向に平行な縦断面において、厚さ方向に沿って測定した値である。Ｆｅ相は、強度向上の観点から微細であることが好ましく、Ｆｅ相の平均厚さは、例えば０．３μｍ以上５μｍ以下、更に３μｍ以下、特に１μｍ以下が好ましい。塑性加工は、例えば伸線（引抜）、圧延、押出などが挙げられ、冷間で行うことが挙げられる。

上記加工工程において、塑性加工（例、伸線や圧延など）を繰り返すと共に、加工途中に８００℃以上１１００℃以下の少なくとも１回の中間熱処理してもよい。塑性加工を複数回に分けて繰り返し行うことで、１回の塑性加工で加工する場合に比較して、最終形状まで加工が行い易くなる。更に、最終形状に至るまでの加工途中（即ち、加工と加工との間）に中間熱処理することで、中間熱処理前の加工による加工硬化を解消でき、中間熱処理後の次の加工が行い易くなる。したがって、加工に伴う加工硬化によって加工材に破断や割れなどが発生することを防止できる。中間熱処理の温度を８００℃以上とすることで、加工硬化を十分に解消でき、１１００℃以下とすることで、加工途中における加工材の過度な軟化や溶融を防止できる。より好ましい中間熱処理の温度は、８５０℃以上１０００℃以下である。中間熱処理の時間は、特に限定されないが、例えば３０分以上１２０分以下とすることが挙げられる。

塑性加工（例、伸線や圧延など）の１回当たりの加工率は、例えば８０％以上９９％以下、８５％以上９５％以下とすることが挙げられる。塑性加工１回当たりの加工率を８０％以上とすることで、加工回数を減らして、生産効率を上げることができ、９９％以下とすることで、加工硬化による破断や割れなどの発生を抑えることができる。ここでいう加工率とは、伸線や押出の場合は減面率のことであり、圧延の場合は圧下率のことである。減面率（％）は、加工前の断面積をＡ_０、加工後の断面積をＡとするとき、式［｛（Ａ_０−Ａ）／Ａ_０｝×１００］で求めることができ、圧下率（％）は、加工前の厚さをｈ_０、加工後の厚さをｈとするとき、式［｛（ｈ_０−ｈ）／ｈ_０｝×１００］で求めることができる。また、塑性加工を繰り返すと共に加工途中に中間熱処理を施す場合は、塑性加工１回当たりの加工率とは、塑性加工を開始してから最初の中間熱処理を実施するまでの塑性加工の総加工率、中間熱処理してから次の中間熱処理を実施するまでの塑性加工の総加工率、又は、最後の中間熱処理を実施してから最終形状までの塑性加工の総加工率のことである。特に最後の塑性加工（最後の中間熱処理を実施後、最終形状までの塑性加工）の加工率は、８０％以上、更に８５％以上、特に９０％以上とすることが好ましく、これにより、加工硬化による銅合金材の強度の向上を図ることができる。

（最終熱処理工程）
最終熱処理工程では、上記加工工程の後、加工材を５００℃以上６００℃以下で最終熱処理する。加工材を最終熱処理することで、加工によって生じた加工歪を低減することができ、銅合金材の曲げ加工性（絞り）が向上する。加えて、最終熱処理によって、Ｃｕ相中に固溶しているＦｅが微細に析出して、導電率の向上を図ることができる。最終熱処理の温度を５００℃以上とすることで、高い絞りが得られ、曲げ加工性を大幅に改善できる。最終熱処理の温度を６００℃以下とすることで、析出しているＦｅ相の再固溶を抑制することができ、導電率の低下を抑制できる。また、最終熱処理の温度を６００℃以下とすることで、軟化による強度低下も抑制できる。より好ましい最終熱処理の温度は、５５０℃以上である。最終熱処理の時間は、特に限定されないが、例えば０．５時間以上２時間以下とすることが挙げられる。

以上の製造工程によって、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れる銅合金材を製造できる。製造された銅合金材は、例えば、引張強度が７００ＭＰａ以上、絞りが６０％以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上を達成できる。

（Ｓｎメッキ工程）
最終熱処理工程後、得られた銅合金材の表面にＳｎメッキを形成するＳｎメッキ工程を加えてもよい。Ｓｎメッキの形成方法としては、例えば電解メッキや無電解メッキを利用できる。更に、Ｓｎメッキを形成した後、リフロー処理してもよく、これにより、ウィスカの発生・成長を抑制できる。リフロー処理は、温度をＳｎメッキの融点以上、例えば２３０℃以上３００℃以下とし、その温度の保持時間を０．２分以上１０分以下とすることが挙げられる。

＜コネクタ端子＞
コネクタ端子は、上述した本発明の実施形態に係る銅合金材が加工されたものである。したがって、コネクタ端子は、高強度と高導電率とを兼ね備えることから、薄肉化が可能である。また、曲げ加工性に優れる銅合金材を加工して製造するので、曲げ加工時に割れなどの欠陥が生じ難く、生産性が高い。コネクタ端子は、表面にＳｎメッキを有していてもよい。Ｓｎメッキを有する銅合金材を加工すれば、Ｓｎメッキ付きコネクタ端子が得られる。また、銅合金材をコネクタ端子に加工した後、Ｓｎメッキを形成することも可能である。

［実施例１］
Ｃｕ−Ｆｅ合金の素材を準備し、この素材を塑性加工して加工材を作製し、得られた加工材に最終熱処理を施して、銅合金材を作製した。そして、作製した銅合金材について評価を行った。

表１に示す組成のＣｕ−Ｆｅ合金を鋳造し熱間鍛造して、直径φ２０ｍｍの丸棒状のロッド材を作製した。表１中、「Ｃｕ−５０％Ｆｅ」とは、Ｆｅを５０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物の組成を有するＣｕ−Ｆｅ合金のことであり、「Ｃｕ−３０％Ｆｅ」とは、Ｆｅを３０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物の組成を有するＣｕ−Ｆｅ合金のことである。作製したロッド材を素材とし、ロッド材に伸線を複数回繰り返して、最終形状が厚さ０．６４ｍｍ×幅０．６４ｍｍ（０．６４ｍｍ角）の断面正方形状の角線に加工した。また、伸線の加工率が略９０％になった時点で８５０℃×６０分の中間熱処理を実施し、最後の中間熱処理を実施してから最終形状までの伸線の加工率（減面率）は９０％とした。その後、得られた角線に表１に示す条件［温度（℃）×時間（ｈｒ）］で最終熱処理を実施して、表１に示す試料Ｎｏ．１−２〜１−６及び１−８の銅合金材を作製した。表１に示す試料Ｎｏ．１−１及び１−７の銅合金材は、加工後に最終熱処理を施しておらず、加工したままの状態である。

比較として、市販の黄銅（Ｃ２６００）からなる０．６４ｍｍ角の角線を用意し、この銅合金材を試料Ｎｏ．１−１０とした。

作製した試料Ｎｏ．１−１〜１−８及び１−１０の銅合金材について、引張強度、０．２％耐力、絞り、及び導電率を調べた。

引張強度及び０．２％耐力の測定は、各試料から試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１「金属材料引張試験方法」に準じて行った。また、絞り（％）は、引張試験前の試験片の断面積をＳ_０、引張試験後の試験片の破断部（最もくびれている部分）の断面積をＳ_１とするとき、式［｛（Ｓ_０−Ｓ_１）／Ｓ_０｝×１００］から求めた。その結果を表１に示す。

導電率の測定は、各試料から試験片を採取し、ＪＩＳ Ｈ ０５０５：１９７５「非鉄金属材料の体積抵抗率及び導電率測定方法」に準じて行った。その結果を表１に示す。

また、試料Ｎｏ．１−１〜１−８について、９０°曲げ試験を行い、曲げ加工性を調べた。曲げ加工性の評価は、次のようにして行った。各試料から採取した試験片を９０°に曲げ、曲げ部の縦断面（試験片の中心を通り、曲げ部を平面で切断した断面）を光学顕微鏡で観察し、曲げ部での割れの有無を調べた。曲げ試験の条件は、曲げ部の内側の半径をＲ、試験片（銅合金材）の厚さをｔ（ｔ＝０．６４ｍｍ）とするとき、［Ｒ／ｔ＝０．３］となる条件（即ち、Ｒ＝０．２）とした。そして、割れが認められなかった場合を「Ａ」、割れが認められた場合を「Ｂ」として、その結果を表１に示す。

図１は、表１の結果に基づいて、横軸に「絞り（％）」、縦軸に「引張強度（ＭＰａ）」をとり、各試料をプロットしたものである。図１中、○印は試料Ｎｏ．１−３〜１−５及び１−８、◆印は試料Ｎｏ．１−１、１−２、１−６及び１−７、×印は試料Ｎｏ．１−１０を示す。

表１及び図１の結果から、最終熱処理の温度を５００℃〜６００℃とした試料Ｎｏ．１−３〜１−５、及び１−８は、引張強度が７００ＭＰａ以上、絞りが６０％以上、導電率が２５％以上を満しており、高強度と高導電率とを有しつつ、曲げ加工性に優れることが分かる。そして、これら試料は、従来からコネクタ端子に多用されている黄銅（試料Ｎｏ．１−１０）に比較して、同等程度又はそれ以上の絞り（曲げ加工性）及び導電率を維持しつつ、高い強度を有している。例えば、試料Ｎｏ．１−３，１−４は、試料Ｎｏ．１−１０に対して、同等程度の曲げ加工性を有しながら、強度が大幅に向上している。一方、試料Ｎｏ．１−５，１−８は、試料Ｎｏ．１−１０に対して、同等以上の強度を維持しつつ、曲げ加工性が大幅に向上している。

これに対し、最終熱処理を施していない、又は最終熱処理の温度を４５０℃とした試料Ｎｏ．１−１，１−２，１−７は、引張強度が高いというものの、絞りが低く、曲げ加工性に劣ることが分かる。中でも、最終熱処理を施していない試料は、導電率が低い。一方、最終熱処理の温度を８５０℃とした試料Ｎｏ．１−６は、絞り（曲げ加工性）が向上しているが、引張強度及び導電率が低下している。

次に、試料Ｎｏ．１−１，１−２，１−５について、伸線方向（銅合金材の長手方向）に直交する横断面をとり、この断面に対してＸ線回折を行って、Ｃｕ相の（２２２）面及びＦｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅をそれぞれ調べた。測定条件を以下に示す。

使用装置：ＳｍａｒｔＬａｂ−２Ｄ−ＰＩＬＡＴＵＳ（株式会社リガク製）
使用Ｘ線：Ｃｕ−Ｋα
励起条件：４５ｋＶ，２００ｍＡ
使用コリメータ：φ０．３ｍｍ
測定法：θ−２θ法

この例では、断面における中心近傍の中央部分を測定面としてＸ線回折を行った。そして、測定したＸ線回折パターンにおいて、Ｃｕ相及びＦｅ相の主要ピークの回折線の半価幅（ｄｅｇ）を算出し、Ｃｕ相の（２２２）面及びＦｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

表２のＸ線回折結果から、試料Ｎｏ．１−５は、Ｃｕ相の（２２２）面及びＦｅ相の（２２０）面の両方の回折ピークの半価幅が０．５以下である。これに対し、試料Ｎｏ．１−１は、Ｃｕ相の（２２２）面及びＦｅ相の（２２０）面の両方の回折ピークの半価幅が０．５以下を満たしておらず、試料Ｎｏ．１−２は、Ｆｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅が０．５以下を満たしていないことが分かる。

更に、試料Ｎｏ．１−５について、伸線方向（銅合金材の長手方向）に平行な縦断面をとり、この断面の金属組織を金属顕微鏡で観察した。断面の顕微鏡写真を図２に示す。図２は、同一試料について、異なる視野で撮影した２枚の断面顕微鏡写真（倍率１０００倍）である。図２中、濃いグレーの部分がＦｅ相である。この断面顕微鏡写真から、繊維状のＦｅ相が分散していることが分かる。また、断面の顕微鏡写真から、Ｆｅ相の平均厚さを求めた。具体的には、顕微鏡写真において、厚さ方向（伸線方向に直交する方向）に直線を引いて、その直線上に存在するＦｅ相の個々の厚さを測定し、その平均値をＦｅ相の平均厚さとした。この例では、異なる５視野について、それぞれ３箇所測定し、合計１５箇所の平均値とした。その結果、試料Ｎｏ．１−５におけるＦｅ相の平均厚さは１μｍであった。

本発明の銅合金材は、例えば、基板用コネクタ端子の材料に好適に利用できる。本発明のコネクタ端子は、自動車用ワイヤーハーネスや印刷回路基板（ＰＣＢ）、その他の各種電気・電子機器のコネクタ端子に好適に利用できる。本発明の銅合金材の製造方法は、例えばコネクタ端子用銅合金材の製造に好適に利用できる。

Claims (5)

1. ＣｕとＦｅとを含有するＣｕ−Ｆｅ合金からなる銅合金材であって、
   Ｆｅの含有量が２０質量％以上５０質量％以下であり、
   Ｃｕ相とＦｅ相とを含む組織を有し、
   Ｘ線回折において、前記Ｃｕ相の（２２２）面の回折ピークの半価幅、及び前記Ｆｅ相の（２２０）面の回折ピークの半価幅が０．５以下である銅合金材。
2. 引張強度が７００ＭＰａ以上、絞りが６０％以上、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上である請求項１に記載の銅合金材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の銅合金材が加工されたコネクタ端子。
4. Ｆｅを２０質量％以上５０質量％以下含有するＣｕ−Ｆｅ合金の素材を準備する準備工程と、
   前記素材を塑性加工して、最終形状の加工材を作製する加工工程と、
   前記加工工程の後、前記加工材を５００℃以上６００℃以下で最終熱処理する最終熱処理工程と、
   を備える銅合金材の製造方法。
5. 前記加工工程において、前記塑性加工を繰り返すと共に、加工途中に８００℃以上１１００℃以下の少なくとも１回の中間熱処理する請求項４に記載の銅合金材の製造方法。