JP2018159104A - 強度及び導電性に優れる銅合金板 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、Crを0.1〜0.6%、Zr及びTiのうちの一種又は二種を合計で0.01〜0.30%含む。一実施態様においては、Crを0.15〜0.3%含み、Zr及びTiのうちの一種又は二種を合計で0.05〜0.20%含有することが好ましい。Crが0.6%を超えると曲げ加工性が低下し、0.1%未満になると600MPa以上の0.2%耐力を得ることが難しくなる。Zr及びTiのうちの一種又は二種の合計が0.3%を超えると曲げ加工性が低下し、0.01%未満になると、600MPa以上の0.2%耐力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、母相中に存在する第二相粒子のうち、粒径2μm以上のサイズの第二相粒子の密度を10個/mm2以下に調整することにより、銅合金板のめっき性が改善される。ここで、第二相粒子とは、Cr、Cu−Zr化合物等のCu母相とは異なる粒子を指し、例えば図1に示すように、電子顕微鏡より観察することが可能である。第二相粒子の個数密度が10個/mm2以上となると、めっき性が悪くなる場合がある。本発明において、第二相粒子の粒径とは、顕微鏡写真において、母相中に存在する第二相粒子を取り囲む最小円の直径を指す。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、母相中に存在する第二相粒子のうち、粒径0.1〜2μmの第二相粒子の個数密度を1000〜10000000個/mm2に調整することにより、銅合金板の曲げ加工性が改善される。粒径0.1〜2μmの第二相粒子の個数密度が1000個/mm2を下回ると、結晶粒径が大きくなり曲げ加工時の表面粗さが高くなり過ぎる場合がある。一方、粒径0.1〜2μmの第二相粒子の個数密度が10000000個/mm2を上回ると強度に寄与する微細な析出物が不足し、0.2%耐力(YS)が600MPaを下回る場合がある。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、圧延方向に対し、平行な断面における平均結晶粒径が15μm以下であることが好ましい。平均結晶粒径が15μmを超えると、曲げ加工時の表面粗さが高くなりすぎる場合がある。平均結晶粒径は強度向上の観点から小さい方が好ましい。以下に制限されるものではないが、本実施形態においては典型的には結晶粒径が8μm以下であり、より典型的には5μm以下、更に典型的には3μm以下である。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、JIS H3130に従うBadwayのW曲げ試験を行い、曲げ部の表面を観察した場合の表面粗さRaが2.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは表面粗さRaが1.5μm以下とすることができ、更に好ましくは表面粗さRaが1.0μm以下とすることができる。表面粗さRaの測定は、JIS H3130に従うBadwayのW曲げ試験において、曲げ部の表面を共焦点レーザー顕微鏡で観察し、JIS B0601(2001)に準拠した算術平均粗さRaを測定した結果を示す。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、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、放熱板など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コネクタや端子等の通電用途、またはスマートフォンや他タブレット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。
本発明の実施の形態に係る銅合金は以下の製造工程により製造することができる。まず、純銅原料として電気銅等を溶解し、カーボン脱酸等により酸素濃度を低減した後、Crと、Zr及びTiのうちの一種又は二種と、必要に応じて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、第1の冷間圧延、第1の溶体化処理、第2の冷間圧延、第2の溶体化処理、第3の冷間圧延、時効処理をこの順で行う。
<引張強度(TS)>
引張試験機により、JIS Z2241に従い、圧延方向と平行な方向における引張強度(TS)を測定した。
引張試験機により、JIS Z2241に従い、圧延方向と平行な方向における0.2%耐力(YS)を測定した。0.2%耐力(YS)を降伏強度とした。
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。
粒径2μm以上の第二相粒子の個数密度は、最終時効後のサンプル表面を機械研磨して鏡面に仕上げた後、電解研磨や酸洗エッチングをし、走査電子顕微鏡を用いて1000倍の顕微鏡写真5枚に対して行った。長径が2μm以上となる第二相粒子の個数をカウントし、評価面積で除した数値を個数密度とした。
粒径0.1〜2μmの第二相粒子の個数密度は、最終時効後のサンプル表面を機械研磨して鏡面に仕上げた後、電解研磨や酸洗エッチングをし、走査電子顕微鏡を用いて10000倍の顕微鏡写真5枚に対して行った。長径が0.1〜2μmの第二相粒子の個数をカウントし、評価面積で除した数値を密度とした。
試験片を観察面が圧延方向に対し平行な厚み方向の断面となるように樹脂埋めし、観察面を機械研磨にて鏡面仕上げを行い、続いて水100容量部に対して質量濃度36%の塩酸10容量部の割合で混合した溶液に、その溶液の重量に対して5%の重量の塩化第二鉄を溶解させた。こうして出来上がった溶液中に、試料を10秒間浸漬して金属組織を現出させた。次に、この金属組織を光学顕微鏡で100〜1000倍に拡大して観察視野0.005〜0.5mm2の範囲の写真を撮り、JIS H0501に従い切断法にて平均結晶粒径を測定した。
試料を幅1mm、長さ200mmに切り出したものを曲げ用試験片として用いた。曲げ加工性は、曲げ部の肌荒れにより評価した。JIS H 3130に従って、Badway(曲げ軸が圧延方向と同一方向)のW曲げ試験を行い、曲げ部の表面を共焦点レーザー顕微鏡で解析し、JIS B 0601(2001)規定の表面粗さRa(μm)を求めた。
めっき密着性の評価は、銅合金板の試験片に厚さ3μmの電気Snめっきを施し、105℃で500時間の加熱を行った後、180度の折り曲げ、曲げ戻し試験を行い、試料表面を目視で観察することによって行った。評価において、めっき膜が全く損傷していないものを○、めっき膜に損傷が認められるものや、めっき膜が剥離したものを×として表した。
Claims (4)
- Crを0.1〜0.6質量%、ZrおよびTiのうちの一種または二種を合計で0.01〜0.30質量%含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、母相中に存在する第二相粒子のうち、粒径が2μm以上の第二相粒子が10個/mm2以下存在する銅合金板。
- 粒径が0.1〜2μmの第二相粒子が1000〜10000000個/mm2存在する請求項1記載の銅合金板。
- Ag、Fe、Co、Ni、Mn、Zn、Mg、Si、P、SnおよびBよりなる群から選ばれる少なくとも1種の合金元素を合計で1.0質量%以下含有する請求項1又は2記載の銅合金板。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の銅合金板を用いた通電用又は放熱用電子部品。
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