JP2020076142A - 銅合金板材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度および導電率が高く、耐応力緩和特性に優れ、プレス打ち抜きによるエグレ量が少ない安価な銅合金板材およびその製造方法を提供する。【解決手段】０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造し、９５０℃以上の温度で加熱した後、最終パス温度を７００℃以上として熱間圧延を行い、次いで、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行った後に、最終焼鈍として３５０℃以上の温度で２時間以上保持する時効処理を行うことにより、銅合金板材を製造する。【選択図】図１
Description
本発明は、銅合金板材およびその製造方法に関し、特に、コネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの電気電子部品に使用するＣｕ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｓｉ−Ｆｅ系銅合金板材およびその製造方法に関する。
コネクタ、リードフレーム、リレー、スイッチなどの電気電子部品に使用される材料には、通電によるジュール熱の発生を抑制するために良好な導電性が要求されるとともに、電気電子機器の組立時や作動時に付与される応力に耐えることができる高い強度が要求されている。また、コネクタなどの電気電子部品間の接触信頼性を確保するために、接触圧力が時間とともに低下する現象（応力緩和）に対する耐久性、すなわち、耐応力緩和特性に優れていることも要求されている。
このようなコネクタなどの電気電子部品に使用される材料として、ＺｒおよびＴｉのうちの一種または二種を合計で０．０１〜０．５０質量％含有し、さらにＡｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｐ、ＳｎおよびＢのうちの一種以上を１．０質量％以下含有し、残部が銅および不可避不純物からなり、圧延材の板幅方向（ＴＤ）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となす角度が１０度以下である結晶の面積率と、（１３３）面の法線がＴＤとなす角度が１０度以下である結晶の面積率との合計が１０％以上であり、３５０ＭＰａ以上の引張強さを有する銅合金板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、Ｃｒを０．１〜０．８質量％含有し、Ｍｇ、ＴｉおよびＺｒからなる群から選ばれる少なくとも一種とＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、ＳｉおよびＰからなる群から選ばれる少なくとも一種を合計で０．０１〜０．５質量％含有し、残部が銅と不可避不純物からなり、電子後方散乱回折測定における圧延面の結晶方位解析において、Ｃｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞からのずれが１５°以内である方位を有する結晶粒の面積率が３％以上であり、かつ結晶粒界における対応粒界Σ３の割合が２０％以上である銅合金材料が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％と、Ｔｉを０．００５〜０．５０質量％、Ｓｉを０．００５〜０．２０質量％、ＦｅおよびＡｌの少なくとも一種を０．１０質量％以下、Ｎｉを０．１０質量％以下、Ｓｎを２．０質量％以下、Ｚｎを２．０質量％以下含有し、Ｏが１５０ｐｐｍ以下、Ｈが５ｐｐｍ以下に制限され、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、断面ＳＥＭ観察による圧延方向の平均結晶粒径が１５μｍ以下で板厚方向の平均結晶粒径が１０μｍ以下の金属組織を有し、ＣｒおよびＳｉとその他の元素を含む化合物が粒径５μｍ以下であるとともに５００μｍ２内に３０個以下である電気電子部品用銅合金材が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかし、特許文献１の銅合金板は、Ｚｒを含有しないと、高強度にすることができず、例えば、０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上の高強度にするためには、Ｚｒを含有する必要がある。Ｚｒは非常に活性が高く、Ｚｒを含有する銅合金を溶製するために真空炉などが必要になり、銅合金板の製造コストが増大する。
また、特許文献２の銅合金材料は、Ｃｕｂｅ方位を発達させるために十分な均質化が必要となり、その均質化の際に結晶粒が粗大化するため、銅合金材料をプレス加工する際に、銅合金材料の端面のエグレが大きくなり、プレスカスの発生などの問題がある。
さらに、特許文献３の銅合金材は、多量のＴｉを含有しないと、高強度にすることができず、例えば、０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上の高強度にすることができず、多量のＴｉを含有すると、導電率の大幅な低下を招く。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、強度および導電率が高く、耐応力緩和特性に優れ、プレス打ち抜きによるエグレ量が少ない安価な銅合金板材およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造し、９５０℃以上の温度で加熱した後、最終パス温度を７００℃以上として熱間圧延を行い、次いで、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行った後に、最終焼鈍として３５０℃以上の温度で２時間以上保持する時効処理を行うことにより、強度および導電率が高く、耐応力緩和特性に優れ、プレス打ち抜きによるエグレ量が少ない安価な銅合金板材を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による銅合金板材の製造方法は、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造し、９５０℃以上の温度で加熱した後、最終パス温度を７００℃以上として熱間圧延を行い、次いで、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行った後に、最終焼鈍として３５０℃以上の温度で２時間以上保持する時効処理を行うことにより、銅合金板材を製造することを特徴とする。
この銅合金板材の製造方法において、加熱を０．５時間以上行うのが好ましく、加熱の温度が１０５０℃以下であるのが好ましい。また、熱間圧延を総圧下率５０％以上で行うのが好ましい。また、熱間圧延と冷間圧延の間において、圧下率５０％以上で冷間圧延を行った後に６５０℃以下の温度で中間焼鈍を行ってもよい。さらに、銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有してもよい。
また、本発明による銅合金板材は、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金板材において、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上であり、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の長手方向一端側の部分を片持梁ブロック式のたわみ変位負荷用試験ジグに固定し、その板厚方向がたわみ変位の方向になるように長手方向他端側の部分に０.２％耐力の８０％に相当する負荷応力を加えた状態で固定し、この試験片を１５０℃で１０００時間保持した後のたわみ変位を測定し、その変位の変化率から算出した応力緩和率（％）が１５％以下であり、銅合金板材から金型により１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの試験片を板厚に対する各辺のクリアランスの比（クリアランス／板厚）が１０％になるように打ち抜いて、試験片の各辺の端面をレーザー顕微鏡により観察し、せん断面から破断面の窪みの最大深さをエグレ量δとして求め、このエグレ量の板厚に対する百分率（エグレ量×１００／板厚）をエグレ率（％）として算出したときに、エグレ率が８％以下であることを特徴とする。
この銅合金板材において、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の０．２％耐力に対する、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力の比（ＬＤ／ＴＤ）が０．９〜１．１であるのが好ましい。また、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の応力緩和率（％）に対する、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の応力緩和率（％）の比が０．８〜１．２であるのが好ましい。さらに、銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有してもよい。
また、本発明による銅合金板材は、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金板材において、銅合金板材の圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）に対して垂直な断面の電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ）測定により得られた逆極点図（ＩＰＦ）マップを圧延方向（ＬＤ）に対して垂直な面（ＬＤ面）に方位変換したＩＰＦマップ上において、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒の数を求めると、その結晶粒の数が５個以上であることを特徴とする。
この銅合金板材において、上記の方位変換したＩＰＦマップ上において、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率を算出すると、その面積率が３％以上であるのが好ましい。また、銅合金板材の導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であるのが好ましい。また、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上であるのが好ましい。また、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の０．２％耐力に対する、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力の比（ＬＤ／ＴＤ）が０．９〜１．１であるのが好ましい。また、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の長手方向一端側の部分を片持梁ブロック式のたわみ変位負荷用試験ジグに固定し、その板厚方向がたわみ変位の方向になるように長手方向他端側の部分に０.２％耐力の８０％に相当する負荷応力を加えた状態で固定し、この試験片を１５０℃で１０００時間保持した後のたわみ変位を測定し、その変位の変化率から算出した応力緩和率（％）が１５％以下であるのが好ましい。また、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の応力緩和率（％）に対する、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の応力緩和率（％）の比が０．８〜１．２であるのが好ましい。また、銅合金板材から金型により１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの試験片を板厚に対する各辺のクリアランスの比（クリアランス／板厚）が１０％になるように打ち抜いて、試験片の各辺の端面をレーザー顕微鏡により観察し、せん断面から破断面の窪みの最大深さをエグレ量δとして求め、このエグレ量の板厚に対する百分率（エグレ量×１００／板厚）をエグレ率（％）として算出したときに、そのエグレ率が８％以下であるのが好ましい。さらに、銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有してもよい。
さらに、本発明によるコネクタ端子は、上記の銅合金板材を材料として用いたことを特徴とする。
なお、本明細書中において、「再結晶しないように維持したまま」とは、熱間圧延と冷間圧延の間に加熱処理を行わないか、あるいは、熱間圧延と冷間圧延の間に加熱処理を行っても平均結晶粒径が５μｍ以下に維持されることをいう。また、ＩＰＦマップ上の結晶粒の「長軸方向」とは、長軸長（結晶粒を平行な２本の直線で挟み込んだときの直線間距離の最大値）の方向をいう。
本発明によれば、強度および導電率が高く、耐応力緩和特性に優れ、プレス打ち抜きによるエグレ量が少ない安価な銅合金板材を製造することができる。
本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態では、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造し、９５０℃以上の温度で加熱した後、最終パス温度を７００℃以上として熱間圧延を行い、次いで、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行った後に、最終焼鈍として３５０℃以上の温度で２時間以上保持する時効処理を行う。
本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態では、冷却圧延の際の最終パスの歪速度を１００／ｓ以上にすることにより、せん断帯を多く導入して、強度と導電率を高く維持しながら耐応力緩和特性を向上させることができる。また、熱間圧延と冷間圧延の間に均質化や再結晶焼鈍を行わないため、圧延集合組織が発達しているにもかかわらず、銅合金板材のＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）とＬＤ（圧延方向）との間の強度や応力緩和率の異方性（ＴＤとＬＤの間の差）を低減させることができる。また、熱間圧延後に均質化や再結晶焼鈍を行わないことから、均質化や再結晶焼鈍による結晶粒の粗大化を防止することができ、総圧下率９０％以上で冷間圧延を行うとともに、冷却圧延の際の最終パスの歪速度を１００／ｓ以上にすることにより、せん断帯を多く導入して、圧延方向に伸長した組織をせん断帯により分断することができる。このような結晶粒の粗大化の防止と圧延方向に伸長した組織の分断により、銅合金板材のプレス打ち抜きによるエグレ量を低減させることができる。さらに、均質化や再結晶焼鈍を行う必要がないため、工程数を減らして、安価に銅合金板材を製造することができる。このようにして、本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態では、強度および導電率が高く、耐応力緩和特性に優れ、プレス打ち抜きによるエグレ量が少ない安価な銅合金板材を製造することができる。
以下、本発明による銅合金板材の製造方法の実施の形態の各工程について詳細に説明する。
（合金組成）
銅合金板材の原料として、０．２０〜０．７０質量％（好ましくは０．２５〜０．６８質量％）のＣｒと０．０１〜０．１５質量％（好ましくは０．０２〜０．１３質量％）のＴｉと０．０１〜０．１０質量％（好ましくは０．０１５〜０．０９質量％）のＳｉと０．０２〜０．２０質量％（好ましくは０．０３〜０．１８質量％）のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を使用する。また、銅合金板材の強度を高めるために、銅合金の原料の組成が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下（好ましくは２０質量％以下）の範囲でさらに含んでもよい。
銅合金板材の原料として、０．２０〜０．７０質量％（好ましくは０．２５〜０．６８質量％）のＣｒと０．０１〜０．１５質量％（好ましくは０．０２〜０．１３質量％）のＴｉと０．０１〜０．１０質量％（好ましくは０．０１５〜０．０９質量％）のＳｉと０．０２〜０．２０質量％（好ましくは０．０３〜０．１８質量％）のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を使用する。また、銅合金板材の強度を高めるために、銅合金の原料の組成が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下（好ましくは２０質量％以下）の範囲でさらに含んでもよい。
銅合金の原料としてＣｒを添加するのは、銅合金板材の強度の向上を図るためである。Ｃｒ含有量を０．２０〜０．７０質量％としたのは、０．２０質量％より少ないと、十分な析出硬化が得られないために析出硬化による強度の向上を図ることができず、０．７０質量％を超えると、Ｃｒの析出物が粗大化して割れの起点となり易く、また、０．７０質量％より多くしてもさらに強度を向上させることができないからである。
また、銅合金の原料としてＴｉを添加したのは、Ｃｕ母相中にＴｉが固溶して銅合金板材の耐応力緩和特性の向上を図るためである。また、Ｔｉを添加すると、ＣｒやＳｉと析出物を形成して、析出硬化により銅合金板材の強度を向上させるとともに、Ｃｕ母相中のＣｒやＳｉの固溶量を減少させて銅合金板材の導電率を高めることができる。Ｔｉ含有量を０．０１〜０．１５質量％としたのは、０．０１質量％より少ないと、その効果を十分に得ることができず、０．１５質量％を超えると、Ｃｕ母相中のＴｉの固溶量が増加して銅合金板材の導電率が低下し、また、銅合金板材の生産効率が低下するおそれがあるからである。また、Ｔｉ含有量が０．１５質量％を超えると、溶解炉の炉壁に付着するＴｉ酸化物の量が増加して、鋳造工程において鋳塊の品質低下を招くおそれがあり、炉洗いの増加などにより生産効率が低下する。
また、銅合金の原料としてＳｉを添加したのは、ＣｒとＣｒ−Ｓｉ系析出物を形成するとともに、ＴｉとＴｉ−Ｓｉ析出物を形成して、析出硬化により銅合金板材の強度を向上させるとともに、Ｃｕ母相中のＣｒやＴｉの固溶量を減少させて銅合金板材の導電率を高めるためである。Ｓｉ含有量を０．０１〜０．１０質量％としたのは、０．０１質量％より少ないと、その効果を十分に得ることができず、０．１０質量％を超えると、銅合金板材の導電性が低下し易く、また、Ｓｉは酸化し易い元素であり、鋳造性を低下させ易いので、Ｓｉ含有量は多過ぎない方がよいからである。
さらに、銅合金の原料としてＦｅを添加したのは、銅合金板材の強度の向上を図るためである。Ｆｅ含有量を０．０２〜０．２０質量％としたのは、０．０２質量％より少ないと、強度の向上が不十分であり、０．２０質量％を超えると、導電率が低下するからである。
（溶解・鋳造工程）
高周波真空溶解炉を用いて上記の組成の銅合金の原料を溶解した後、鋳片を製造する。
高周波真空溶解炉を用いて上記の組成の銅合金の原料を溶解した後、鋳片を製造する。
（熱間圧延工程）
得られた鋳片を９５０℃以上（好ましくは９５０〜１０５０℃）に設定した炉に（好ましくは０．５時間以上、さらに好ましくは０．５〜１０時間）保持して加熱する。この加熱により、鋳造時に析出した粗大なＣｒなどの添加元素を一旦Ｃｕ母相中に強制的に固溶させて溶体化の効果を得ることができる。この加熱の適正な温度は、銅合金の結晶粒が粗大化するため、９５０〜１０５０℃の範囲であるのが好ましく、９８０℃近傍であるのがさらに好ましい。このように９５０〜１０５０℃の温度域で加熱した後、熱間圧延を複数パス、好ましくは５〜２０パス程度行う。この熱間圧延は、最終パス温度を７００℃以上（好ましくは７００〜９００℃）として、好ましくは総圧下率５０％以上に設定して行う。総圧下率を５０％以上に設定するのは、大きな歪を形成させて結晶粒の成長を抑制して、結晶粒を微細化する効果を得るためである。この熱間圧延後、水冷による急冷を行うのが好ましい。
得られた鋳片を９５０℃以上（好ましくは９５０〜１０５０℃）に設定した炉に（好ましくは０．５時間以上、さらに好ましくは０．５〜１０時間）保持して加熱する。この加熱により、鋳造時に析出した粗大なＣｒなどの添加元素を一旦Ｃｕ母相中に強制的に固溶させて溶体化の効果を得ることができる。この加熱の適正な温度は、銅合金の結晶粒が粗大化するため、９５０〜１０５０℃の範囲であるのが好ましく、９８０℃近傍であるのがさらに好ましい。このように９５０〜１０５０℃の温度域で加熱した後、熱間圧延を複数パス、好ましくは５〜２０パス程度行う。この熱間圧延は、最終パス温度を７００℃以上（好ましくは７００〜９００℃）として、好ましくは総圧下率５０％以上に設定して行う。総圧下率を５０％以上に設定するのは、大きな歪を形成させて結晶粒の成長を抑制して、結晶粒を微細化する効果を得るためである。この熱間圧延後、水冷による急冷を行うのが好ましい。
（冷間圧延工程）
熱間圧延後、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行う。この冷間圧延により、Ｃｕ母相中に固溶したＣｒなどの添加元素を含む化合物を（次の時効処理工程で）効率良く析出させる効果を得ることができる。熱間圧延と冷間圧延の間で再結晶しないように維持することができれば、中間焼鈍などの他の処理を行わなくてもよいし、熱間圧延後と冷間圧延の間において圧下率５０％以上で冷間圧延を行った後に６５０℃以下の温度に保持する中間焼鈍を行ってもよい。
熱間圧延後、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行う。この冷間圧延により、Ｃｕ母相中に固溶したＣｒなどの添加元素を含む化合物を（次の時効処理工程で）効率良く析出させる効果を得ることができる。熱間圧延と冷間圧延の間で再結晶しないように維持することができれば、中間焼鈍などの他の処理を行わなくてもよいし、熱間圧延後と冷間圧延の間において圧下率５０％以上で冷間圧延を行った後に６５０℃以下の温度に保持する中間焼鈍を行ってもよい。
（時効処理工程）
冷間圧延後に最終焼鈍として３５０℃以上（好ましくは３５０〜５００℃）で２時間以上（好ましくは２〜１０時間）保持する時効処理を行う。この時効処理により、Ｃｕ母相中に固溶したＣｒなどの添加元素の単体またはいずれかを含む化合物を析出させ、強度と導電率を向上させることができる。これらの特性の向上させるためには、３５０〜５００℃で時効処理を行うのが好ましく、３５０℃より低いと、析出に要する時間が極端に長くなり、５００℃より高いと、析出物が粗大化して強度の低下と曲げ加工性の悪化を招く。また、効率良く析出させて結晶粒の粗大化を防ぎ、高強度且つ高導電率で良好な曲げ加工性を有する銅合金板材を得るためには、時効処理を４００〜４９０℃で行うのが好ましい。
冷間圧延後に最終焼鈍として３５０℃以上（好ましくは３５０〜５００℃）で２時間以上（好ましくは２〜１０時間）保持する時効処理を行う。この時効処理により、Ｃｕ母相中に固溶したＣｒなどの添加元素の単体またはいずれかを含む化合物を析出させ、強度と導電率を向上させることができる。これらの特性の向上させるためには、３５０〜５００℃で時効処理を行うのが好ましく、３５０℃より低いと、析出に要する時間が極端に長くなり、５００℃より高いと、析出物が粗大化して強度の低下と曲げ加工性の悪化を招く。また、効率良く析出させて結晶粒の粗大化を防ぎ、高強度且つ高導電率で良好な曲げ加工性を有する銅合金板材を得るためには、時効処理を４００〜４９０℃で行うのが好ましい。
上述した銅合金板材の製造方法の実施の形態により、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金板材において、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上（好ましくは７５％ＩＡＣＳ以上）であり、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上であり、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の長手方向一端側の部分を片持梁ブロック式のたわみ変位負荷用試験ジグ（の試験片保持ブロック）に固定し、その板厚方向がたわみ変位の方向になるように長手方向他端側の部分（自由端部）に（たわみ変位調整ブロックとくさび形ブロックにより）０.２％耐力の８０％に相当する負荷応力を加えた状態で固定し、この試験片を１５０℃で１０００時間保持した後のたわみ変位を測定し、その変位の変化率から算出した応力緩和率（％）が１５％以下であり、銅合金板材から金型により１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの試験片を板厚に対する各辺のクリアランスの比（クリアランス／板厚）が１０％になるように打ち抜いて、試験片の各辺の端面をレーザー顕微鏡により観察し、せん断面から破断面の窪みの最大深さを（図１においてδで示す）エグレ量として求め、このエグレ量の板厚に対する百分率（エグレ量×１００／板厚）をエグレ率（％）として算出したときに、エグレ率が８％以下である銅合金板材を製造することができる。なお、図１において、ｔは銅合金板材の厚さ、ａはダレ、ｂはせん断面、ｃは破断面、ｄはばりを示している。
この銅合金板材において、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の０．２％耐力に対する、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力の比（ＬＤ／ＴＤ）が０．９〜１．１であるのが好ましい。
また、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の応力緩和率（％）に対する、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の応力緩和率（％）の比が０．８〜１．２であるのが好ましい。
さらに、銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有してもよい。
また、上述した銅合金板材の製造方法の実施の形態により、０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金板材において、銅合金板材の圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）に対して垂直な断面の電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ）測定により得られた逆極点図（ＩＰＦ）マップを圧延方向（ＬＤ）に対して垂直な面（ＬＤ面）に方位変換したＩＰＦマップ上において、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒の数を求めると、その結晶粒の数が５個以上である銅合金板材を製造することができる。
この銅合金板材において、上記の方位変換したＩＰＦマップにおいて、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率を算出すると、その面積率が３％以上であるのが好ましい。
なお、上記の方位変換したＩＰＦマップにおいて、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒を図２に斜線部分で示し、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒を図３に斜線部分で模式的に示す。
以下、本発明による銅合金板材およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
［実施例１〜８、比較例１〜１３］
０．５３質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．１０質量％のＦｅと０．０９５質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例１）、０．５６質量％のＣｒと０．０９質量％のＴｉと０．０３質量％のＳｉと０．０９質量％のＦｅと０．０１質量％のＰを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例２）、０．２８質量％のＣｒと０．１２質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．０８質量％のＦｅと０．１１質量％のＭｇと０．０７質量％のＣａを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例３）、０．６６質量％のＣｒと０．０３質量％のＴｉと０．０２質量％のＳｉと０．０４質量％のＦｅと０．０４質量％のＮｉを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例４）、０．４５質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．１６質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例５）、０．３６質量％のＣｒと０．０５質量％のＴｉと０．０４質量％のＳｉと０．０５質量％のＦｅと０．０５質量％のＭｎと０．４０質量％のＺｎを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例６）、０．５５質量％のＣｒと０．１０質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．１２質量％のＦｅと０．０２質量％のＢを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例７）、０．４１質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０５質量％のＳｉと０．０６質量％のＦｅと０．２０質量％のＣｏを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例８）、０．６４質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．１１質量％のＦｅと０．１１質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１）、０．５０質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０３質量％のＳｉと０．０８質量％のＦｅと０．１０質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例２）、０．３３質量％のＣｒと０．１１質量％のＴｉと０．０４質量％のＳｉを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例３）、０．５１質量％のＣｒと０．０６質量％のＳｉと０．０３質量％のＦｅとを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例４）、０．４４質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．１２質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例５）、０．２５質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．０５質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例６）、０．７５質量％のＣｒと０．０３質量％のＴｉと０．０２質量％のＳｉと０．０５質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例７）、０．３４質量％のＣｒと０．１８質量％のＴｉと０．０２質量％のＳｉと０．１１質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例８）、０．４５質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．１５質量％のＳｉと０．０６質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例９）、０．３８質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０５質量％のＳｉと０．２３質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１０）、０．１７質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．１１質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１１）、０．５０質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．０８質量％のＦｅと０．０９質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１２）、０．４８質量％のＣｒと０．０５質量％のＴｉと０．０３質量％のＳｉと０．０９質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１３）をそれぞれ溶解して鋳造することにより得られた鋳塊から、それぞれ５０００ｍｍ×５００ｍｍ×２２０ｍｍ（実施例１〜７、比較例１〜１２）、５０００ｍｍ×５００ｍｍ×１７０ｍｍ（実施例８、比較例１３）の鋳片を切り出した。
０．５３質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．１０質量％のＦｅと０．０９５質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例１）、０．５６質量％のＣｒと０．０９質量％のＴｉと０．０３質量％のＳｉと０．０９質量％のＦｅと０．０１質量％のＰを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例２）、０．２８質量％のＣｒと０．１２質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．０８質量％のＦｅと０．１１質量％のＭｇと０．０７質量％のＣａを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例３）、０．６６質量％のＣｒと０．０３質量％のＴｉと０．０２質量％のＳｉと０．０４質量％のＦｅと０．０４質量％のＮｉを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例４）、０．４５質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．１６質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例５）、０．３６質量％のＣｒと０．０５質量％のＴｉと０．０４質量％のＳｉと０．０５質量％のＦｅと０．０５質量％のＭｎと０．４０質量％のＺｎを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例６）、０．５５質量％のＣｒと０．１０質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．１２質量％のＦｅと０．０２質量％のＢを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例７）、０．４１質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０５質量％のＳｉと０．０６質量％のＦｅと０．２０質量％のＣｏを含み、残部がＣｕからなる銅合金（実施例８）、０．６４質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０８質量％のＳｉと０．１１質量％のＦｅと０．１１質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１）、０．５０質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０３質量％のＳｉと０．０８質量％のＦｅと０．１０質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例２）、０．３３質量％のＣｒと０．１１質量％のＴｉと０．０４質量％のＳｉを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例３）、０．５１質量％のＣｒと０．０６質量％のＳｉと０．０３質量％のＦｅとを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例４）、０．４４質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．１２質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例５）、０．２５質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．０５質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例６）、０．７５質量％のＣｒと０．０３質量％のＴｉと０．０２質量％のＳｉと０．０５質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例７）、０．３４質量％のＣｒと０．１８質量％のＴｉと０．０２質量％のＳｉと０．１１質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例８）、０．４５質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．１５質量％のＳｉと０．０６質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例９）、０．３８質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０５質量％のＳｉと０．２３質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１０）、０．１７質量％のＣｒと０．０８質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．１１質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１１）、０．５０質量％のＣｒと０．０６質量％のＴｉと０．０６質量％のＳｉと０．０８質量％のＦｅと０．０９質量％のＡｇを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１２）、０．４８質量％のＣｒと０．０５質量％のＴｉと０．０３質量％のＳｉと０．０９質量％のＦｅを含み、残部がＣｕからなる銅合金（比較例１３）をそれぞれ溶解して鋳造することにより得られた鋳塊から、それぞれ５０００ｍｍ×５００ｍｍ×２２０ｍｍ（実施例１〜７、比較例１〜１２）、５０００ｍｍ×５００ｍｍ×１７０ｍｍ（実施例８、比較例１３）の鋳片を切り出した。
それぞれの鋳片を１０００℃（実施例１、４、比較例１、３〜５、７〜１１、１３）、１０５０℃（実施例２、７、８）、９８０℃（実施例３）、１０２５℃（実施例５、比較例２）、９５０℃（実施例６、比較例１２）、９００℃（比較例６）で５時間加熱した後に抽出して、熱間圧延を行った。この熱間圧延では、６８０℃〜１０５０℃の温度域において総圧下率がそれぞれ９２．１％（実施例１）、９４．６％（実施例２）、９２．８％（実施例３、比較例６）、９１．１％（実施例４）、９３．２％（実施例５、比較例７）、９５．０％（実施例６）、８９．５％（実施例７）、９４．５％（実施例８）、９６．８％（比較例１）、９４．１％（比較例２〜５、８〜１２）、９６．３％（比較例１３）で最終パス温度がそれぞれ８６０℃（実施例１）、８４０℃（実施例２、４）、７４０℃（実施例３、８）、８５５℃（実施例５）、７２０℃（実施例６、比較例６）、８８０℃（実施例７、比較例１、７〜１０）、６８０℃（比較例２）、８５０℃（比較例３〜５）、８００℃（比較例１１、１３）、７８０℃（比較例１２）として１２パス行われるようにパススケジュールを設定した。なお、この熱間圧延後のそれぞれ板材（熱延材）の両面を１．５ｍｍ程度面削を行った。
次に、実施例５では、圧下率８７．５％で冷間圧延した後に６５０℃で１５秒間保持する中間焼鈍を行い（この中間焼鈍後の平均結晶粒径は１．８μｍ）、比較例２では、圧下率９２．０％で冷間圧延した後に９５０℃で５分間保持する溶体化処理を行い（この溶体化処理後の平均結晶粒径は約１４μｍ）、その後、４５０℃で２時間保持する時効処理を行い、比較例１２では、圧下率８６．７％の冷間圧延を９パスで行った（１パスの圧下率２０％として冷間圧延を行った）後に７２０℃で５分間保持する中間焼鈍（再結晶焼鈍）を行った（この再結晶焼鈍後の平均結晶粒径は約１０μｍ）。なお、平均結晶粒径は、上記の中間焼鈍、溶体化処理または再結晶焼鈍後の板材のＴＤ（圧延方向（ＬＤ）および板厚方向（ＮＤ）に対して垂直な方向（板幅方向））に対して垂直な断面（ＴＤ面）をクロスセクションポリッシャーによりミリング処理して鏡面とし、この断面について、電子線後方散乱回折（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＥＢＳＤ））分析装置（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ４．０）を備えた電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）（日本電子株式会社製のＪＳＭ−７００１）を使用して、加速電圧１５ｋＶ、倍率５０００倍、測定視野２０μｍ×２０μｍ、分解能（ステップサイズ）５０ｎｍとしてＥＢＳＤ測定を行い、この測定結果から、データ収集用ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ−ＤＣ）とデータ解析用ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ−Ａｎａｌｙｓｉｓ７．０）を用いて、逆極点図（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｏｌｅ Ｆｉｇｕｒｅ（ＩＰＦ））マップを作成し、このＩＰＦマップを圧延方向（ＬＤ）に対して垂直な面（ＬＤ面）に方位変換したＩＰＦマップに基づいて、上記のデータ解析用ソフトにより解析された信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ（ＣＩ）値）が０．１以下である測定点を除き、隣接するピクセル間の結晶方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、上記のデータ解析用ソフトによりＡｒｅａ Ｆｒａｃｔｉｏｎ法に基づいて算出した。
次に、それぞれ圧下率９５．８％（実施例１）、９３．３％（実施例２）、９５．０％（実施例３、比較例１、３〜１１）、９６．４％（実施例４）、６０．０％（実施例５）、９７．５％（実施例６、７）、９０．０％（実施例８）、２５．０％（比較例２）、５５．０％（比較例１２）、８５．０％（比較例１３）で冷間圧延を行った。なお、この冷間圧延前に予め冷間圧延を行った実施例５、比較例２および比較例１２では、それぞれ冷間圧延の総圧下率が９５．０％（実施例５）、９４．０％（比較例２、１２）であった。また、この冷間圧延の最終パス（最後の１パス）は、それぞれロール径を３０ｍｍ（実施例１、２、４、５、８、比較例２〜１１、１３）、５０ｍｍ（実施例３、６、７、比較例１、１２）、回転数を４２５ｒｐｍ（実施例１）、３８０ｒｐｍ（実施例２、４、比較例２、６）、３７０ｒｐｍ(実施例３)、４２０ｒｐｍ（実施例５、比較例７）、１４０ｒｐｍ（実施例６）、３９０ｒｐｍ（実施例７）、３５０ｒｐｍ（実施例８）、６０ｒｐｍ（比較例１）、４１０ｒｐｍ（比較例３〜５、８〜１１、１３）、２９０ｒｐｍ（比較例１２）、最終パスの入側板厚を０．７５ｍｍ（実施例１、３、５、比較例７）、０．８０ｍｍ（実施例２、比較例２、１２）、０．７０ｍｍ（実施例４）、０．４０ｍｍ（実施例６）、０．６０ｍｍ（実施例７、比較例３〜５、８〜１１、１３）、０．８９ｍｍ（実施例８、比較例６）、０．５０ｍｍ（比較例１）、最終パスの出側板厚を０．６０ｍｍ（実施例１、２、４、５、比較例２、７、１２）、０．６４ｍｍ（実施例３、８、比較例６）、０．２０ｍｍ（実施例６、比較例１）、０．５０ｍｍ（実施例７、比較例３〜５、８〜１１、１３）として、最終パスの歪速度がそれぞれ１４０．４／ｓ（実施例１）、１４０．２／ｓ（実施例２、比較例２）、１３１．０／ｓ（実施例３）、１０６．２／ｓ（実施例４）、１３８．８／ｓ（実施例５、比較例７）、１６０．７／ｓ（実施例６）、１６６．５／ｓ（実施例７）、１３２．４／ｓ（実施例８）、７４．３／ｓ（比較例１）、１３５．６／ｓ（比較例３〜５、８〜１１、１３）、１４３．７／ｓ（比較例６）、１３８．１／ｓ（比較例１２）になるように行った。なお、比較例１２では、この冷間圧延を３パスで行い、再結晶焼鈍後の板厚１．３ｍｍの板材を最初のパスを圧下率２３％で行って板厚１．０ｍｍとした後、次のパスを圧下率２０％で板厚０．８ｍｍとし、最終パスを圧下率２０％で板厚０．６ｍｍとした。また、最終パスの歪速度は、歪速度＝２０πＮ（Ｒ／ｈ１）１／２・ｌｎ｛１／（１−ｒ）｝／６０ｒ１／２（但し、Ｎはロール回転数（ｒｐｍ）、Ｒはロール半径（ｍｍ）、ｒは圧下率＝（ｈ１−ｈ２）／ｈ１、ｈ１は入側板厚（ｍｍ）、ｈ２は出側板厚（ｍｍ））から求めた。
次に、それぞれ４３０℃で４時間保持（実施例１、４、比較例６）、４７０℃で２時間保持（実施例２、比較例１）、４５０℃で４時間保持（実施例３、比較例３〜５、７〜１０、１３）、４５０℃で２時間保持（実施例５）、４８０℃で２時間保持（実施例６）、４７０℃で３時間保持（実施例７）、４５０℃で４時間保持した後に６００℃で２０秒間保持（実施例８）、６００℃で３０秒間保持（比較例２）、４２０℃で４時間保持（比較例１１）、３８０℃で５時間保持（比較例１２）する最終焼鈍を行った。
このようにして得られた実施例１〜８および比較例１〜１３の銅合金板材について、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率を求めるとともに、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒の数を求めた。
銅合金板材の圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率として、銅合金板材のＴＤ（圧延方向（ＬＤ）および板厚方向（ＮＤ）に対して垂直な方向）に対して垂直な断面（ＴＤ面）をクロスセクションポリッシャーによりミリング処理して鏡面とし、この断面について、電子線後方散乱回折（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＥＢＳＤ））分析装置（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ４．０）を備えた電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）（日本電子株式会社製のＪＳＭ−７００１）を使用して、加速電圧１５ｋＶ、倍率５０００倍、測定視野２０μｍ×２０μｍ、分解能（ステップサイズ）５０ｎｍとしてＥＢＳＤ測定を行い、この測定結果から、データ収集用ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ−ＤＣ）とデータ解析用ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ−Ａｎａｌｙｓｉｓ７．０）を用いて、逆極点図（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｏｌｅ Ｆｉｇｕｒｅ（ＩＰＦ））マップ（ＴＤ面のＩＰＦマップ）を作製した後、このＩＰＦマップを圧延方向（ＬＤ）に対して垂直な面（ＬＤ面）に方位変換したＩＰＦマップを作成し、この方位変換したＩＰＦマップ上において、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率（ＩＰＦマップ上の全ての結晶粒に対する面積率）を求めた。なお、方位変換したＩＰＦマップでは、上記のデータ解析用ソフトにより解析された信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ（ＣＩ）値）が０．１以下である測定点を除き、隣接するピクセル間の結晶方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、各結晶粒内の全てのピクセルの結晶面方位の平均値をその結晶粒の平均面方位とし、この平均面方位をその結晶粒の結晶面とした。また、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率の算出は、（上記のデータ解析用ソフトによりＡｒｅａ Ｆｒａｃｔｉｏｎ法に基づいて求められる）結晶粒径が０．５μｍ以下の結晶粒を除去して行った。その結果、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率は、それぞれ１０．１％（実施例１）、５．１％（実施例２）、１１．３％（実施例３）、８．１％（実施例４）、１０．６％（実施例５）、９．６％（実施例６）、１３．６％（実施例７）、４．１％（実施例８）、８．１％（比較例１）、３４．０％（比較例２）、５．２％（比較例３）、４．１％（比較例４）、０．８％（比較例５）、２．６％（比較例６）、１１．６％（比較例７）、１２．１％（比較例８）、１１．８％（比較例９）、５．８％（比較例１０）、０．４％（比較例１１）、１２．３％（比較例１２）、２．５％（比較例１３）であった。
銅合金板材の圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率として、銅合金板材のＴＤ（圧延方向（ＬＤ）および板厚方向（ＮＤ）に対して垂直な方向）に対して垂直な断面（ＴＤ面）をクロスセクションポリッシャーによりミリング処理して鏡面とし、この断面について、電子線後方散乱回折（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＥＢＳＤ））分析装置（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ４．０）を備えた電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）（日本電子株式会社製のＪＳＭ−７００１）を使用して、加速電圧１５ｋＶ、倍率５０００倍、測定視野２０μｍ×２０μｍ、分解能（ステップサイズ）５０ｎｍとしてＥＢＳＤ測定を行い、この測定結果から、データ収集用ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ−ＤＣ）とデータ解析用ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ−Ａｎａｌｙｓｉｓ７．０）を用いて、逆極点図（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｏｌｅ Ｆｉｇｕｒｅ（ＩＰＦ））マップ（ＴＤ面のＩＰＦマップ）を作製した後、このＩＰＦマップを圧延方向（ＬＤ）に対して垂直な面（ＬＤ面）に方位変換したＩＰＦマップを作成し、この方位変換したＩＰＦマップ上において、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率（ＩＰＦマップ上の全ての結晶粒に対する面積率）を求めた。なお、方位変換したＩＰＦマップでは、上記のデータ解析用ソフトにより解析された信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ（ＣＩ）値）が０．１以下である測定点を除き、隣接するピクセル間の結晶方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、各結晶粒内の全てのピクセルの結晶面方位の平均値をその結晶粒の平均面方位とし、この平均面方位をその結晶粒の結晶面とした。また、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率の算出は、（上記のデータ解析用ソフトによりＡｒｅａ Ｆｒａｃｔｉｏｎ法に基づいて求められる）結晶粒径が０．５μｍ以下の結晶粒を除去して行った。その結果、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率は、それぞれ１０．１％（実施例１）、５．１％（実施例２）、１１．３％（実施例３）、８．１％（実施例４）、１０．６％（実施例５）、９．６％（実施例６）、１３．６％（実施例７）、４．１％（実施例８）、８．１％（比較例１）、３４．０％（比較例２）、５．２％（比較例３）、４．１％（比較例４）、０．８％（比較例５）、２．６％（比較例６）、１１．６％（比較例７）、１２．１％（比較例８）、１１．８％（比較例９）、５．８％（比較例１０）、０．４％（比較例１１）、１２．３％（比較例１２）、２．５％（比較例１３）であった。
また、銅合金板材の圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒の数は、上記の方位変換した（結晶粒径が０．５μｍ以下の結晶粒が除去されている）ＩＰＦマップから求めた（なお、観察視野から一部がはみ出している結晶粒はカウントしなかった）。その結果、ＬＤに１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒の数は、それぞれ６個（実施例１、２、比較例３、１０）、９個（実施例３）、８個（実施例４）、７個（実施例５、８）、１１個（実施例６、比較例７）、１４個（実施例７）、０個（比較例１、２、１１〜１３）、２個（比較例４、６）、３個（比較例５）、１６個（比較例８）、１２個（比較例９）であった。
また、得られた銅合金板材について、導電率、０．２％耐力、耐応力緩和特性、プレス打ち抜き性を以下のように調べた。
銅合金板材の導電率は、ＪＩＳ Ｈ０５０５の導電率測定方法に従って測定した。その結果、導電率は、それぞれ８１．１％ＩＡＣＳ（実施例１）、７８．９％ＩＡＣＳ（実施例２）、７６．４％ＩＡＣＳ（実施例３）、７５．８％ＩＡＣＳ（実施例４）、７８．６％ＩＡＣＳ（実施例５）、８０．８％ＩＡＣＳ（実施例６）、８５．３％ＩＡＣＳ（実施例７）、８３．６％ＩＡＣＳ（実施例８）、７９．６％ＩＡＣＳ（比較例１）、７９．４％ＩＡＣＳ（比較例２）、７３．１％ＩＡＣＳ（比較例３）、８８．６％ＩＡＣＳ（比較例４）、７１．８％ＩＡＣＳ（実比較例５）、８３．６％ＩＡＣＳ（比較例６）、６８．１％ＩＡＣＳ（比較例７）、５８．１％ＩＡＣＳ（比較例８）、７０．３％ＩＡＣＳ（比較例９）、７１．８％ＩＡＣＳ（比較例１０）、８５．１％ＩＡＣＳ（比較例１１）、７８．７％ＩＡＣＳ（比較例１２）、７８．３％ＩＡＣＳ（比較例１３）であった。
銅合金板材の機械的特性としての引張強さとして、銅合金板材から長手方向がＬＤ（圧延方向）で幅方向がＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）の引張試験用の試験片ＬＤ（ＪＩＳ Ｚ２２０１の５号試験片）と長手方向がＴＤで幅方向がＬＤの引張試験用の試験片ＴＤ（ＪＩＳ Ｚ２２０１の５号試験片）とを採取し、それぞれの試験片についてＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した引張試験を行って０．２％耐力を求めるとともに、それらの０．２％耐力の比（ＬＤ／ＴＤ）を求めた。その結果、ＬＤおよびＴＤの０．２％耐力とＬＤ／ＴＤは、それぞれ５８１ＭＰａ、６０５ＭＰａ、０．９６（実施例１）、５８９ＭＰａ、５６４ＭＰａ、１．０４（実施例２）、５７２ＭＰａ、５５６ＭＰａ、１．０３（実施例３）、５９２ＭＰａ、６０１ＭＰａ、０．９９（実施例４）、５５４ＭＰａ、５４８ＭＰａ、１．０１(実施例５)、５６１ＭＰａ、５７７ＭＰａ、０．９７（実施例６）、６２１ＭＰａ、６１８ＭＰａ、１．００（実施例７）、６０２ＭＰａ、５９６ＭＰａ、１．０１（実施例８）、５１２ＭＰａ、４８１ＭＰａ、１．０６（比較例１）、５３５ＭＰａ、５４８ＭＰａ、０．９８（比較例２）、５５６ＭＰａ、５４８ＭＰａ、１．０１(比較例３)、４８１ＭＰａ、４６１ＭＰａ、１．０４（比較例４）、５３４ＭＰａ、５４４ＭＰａ、０．９８（比較例５）、４７３ＭＰａ、４５１ＭＰａ、１．０５（比較例６）、６３１ＭＰａ、６１８ＭＰａ、１．０２（比較例７）、６３８ＭＰａ、６２１ＭＰａ、１．０３（比較例８）、５４１ＭＰａ、５５１ＭＰａ、０．９８（比較例９）、５８８ＭＰａ、５６８ＭＰａ、１．０４（比較例１０）、４３８ＭＰａ、４６６ＭＰａ、０．９４（比較例１１）、４６８ＭＰａ、４７９ＭＰａ、０．９８（比較例１２）、５１２ＭＰａ、５６９ＭＰａ、０．９０（比較例１３）であった。
銅合金板材の耐応力緩和特性は、日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳ−１０１１に規定された片持ち梁ブロック式の応力緩和試験により評価した。具体的には、銅合金板材から長手方向がＬＤ（圧延方向）で幅方向がＴＤ（圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向）の（長さ６０ｍｍ×幅１０ｍｍの）試験片ＬＤと長手方向がＴＤで幅方向がＬＤの（長さ６０ｍｍ×幅１０ｍｍの）試験片ＴＤを採取し、それぞれの試験片の長手方向一端側の部分を片持梁ブロック式のたわみ変位負荷用試験ジグ（の試験片保持ブロック）に固定し、その板厚方向がたわみ変位の方向になるように長手方向他端側の部分（自由端部）に（たわみ変位調整ブロックとくさび形ブロックにより）０.２％耐力の８０％に相当する負荷応力を加えた状態で固定し、この試験片を１５０℃で１０００時間保持した後のたわみ変位を測定し、その変位の変化率から応力緩和率（％）を算出することにより評価した。その結果、ＬＤおよびＴＤの応力緩和率とそれらの比（ＬＤ／ＴＤ）は、それぞれ１０．５％、１０．２％、１．０３（実施例１）、１３．４％、１４．２％、０．９２（実施例２）、１４．４％、１５．６％、０．９２（実施例３）、１３．８％、１５．６％、０．８８（実施例４）、１４．５％、１５．２％、０．９５（実施例５）、８．５％、９．１％、０．９３（実施例６）、８．１％、７．８％、１．０４（実施例７）、６．５％、６．７％、０．９７（実施例８）、１１．４％、１５．６％、０．７３（比較例１）、１１．２％、１３．８％、０．８１（比較例２）、１３．２％、１４．３％、０．９２（比較例３）、２４．６％、２８．７％、０．８６（比較例４）、２２．６％、２０．８％、１．０９（比較例５）、１８．５％、１６．１％、１．１５（比較例６）、６．２％、６．８％、０．９１（比較例７）、５．８％、５．３％、１．０９（比較例８）、１６．８％、１７．８％、０．９４（比較例９）、８．１％、９．６％、０．８４（比較例１０）、２３．８％、２５．２％、０．９４（比較例１１）、８．４％、９．２％、０．９１（比較例１２）、１１．２％、１３．６％、０．８２（比較例１３）であった。
銅合金板材のプレス打ち抜き性を評価するために、３５ｔプレス機を用いてプレス速度５０ｓｐｍで（材質が使用分類Ｖ２０（材種Ｇ３）の）金型により銅合金板材から１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの略正方形の（４つの角部にＲ５のＲをつけた）試験片を板厚に対する各辺のクリアランスの比（クリアランス／板厚）が１０％になるように打ち抜いて、試験片の各辺の端面をレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製のＶＫ−Ｘ１００）により４００倍で観察し、せん断面から破断面の窪みの最大深さをエグレ量δとして求め、このエグレ量の板厚に対する百分率（エグレ量×１００／板厚）をエグレ率（％）として算出し、このエグレ率が８％以下のときにプレス打ち抜き性が良好であると評価した。その結果、銅合金板材のプレス打ち抜きによるエグレ率は、それぞれ７．１％（実施例１）、６．８％（実施例２）、７．８％（実施例３）、５．３％（実施例４）、６．１％（実施例５）、６．３％（実施例６）、５．８％（実施例７）、７．４％（実施例８）、９．６％（比較例１）、１０．８％（比較例２）、７．２％（比較例３）、６．８％（比較例４）、５．５％（比較例５）、１１．０％（比較例６）、６．１％（比較例７）、５．５％（比較例８）、７．６％（比較例９）、６．９％（比較例１０）、９．８％（比較例１１）、７．１％（比較例１２）、９．６％（比較例１３）であった。
これらの実施例および比較例の銅合金板材の製造条件および特性を表１〜表５に示す。
１０ 銅合金板材
ａ ダレ
ｂ せん断面
ｃ 破断面
ｄ ばり
ｔ 板厚
δ エグレ量
ａ ダレ
ｂ せん断面
ｃ 破断面
ｄ ばり
ｔ 板厚
δ エグレ量
Claims (20)
- ０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金の原料を溶解して鋳造し、９５０℃以上の温度で加熱した後、最終パス温度を７００℃以上として熱間圧延を行い、次いで、再結晶しないように維持したまま、最終パスの歪速度を１００／ｓ以上として総圧下率９０％以上で冷間圧延を行った後に、最終焼鈍として３５０℃以上の温度で２時間以上保持する時効処理を行うことにより、銅合金板材を製造することを特徴とする、銅合金板材の製造方法。
- 前記加熱を０．５時間以上行うことを特徴とする、請求項１に記載の銅合金板材の製造方法。
- 前記加熱の温度が１０５０℃以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の銅合金板材の製造方法。
- 前記熱間圧延を総圧下率５０％以上で行うことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の銅合金板材の製造方法。
- 前記熱間圧延と前記冷間圧延の間において、圧下率５０％以上で冷間圧延を行った後に６５０℃以下の温度で中間焼鈍を行うことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の銅合金板材の製造方法。
- 前記銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の銅合金板材の製造方法。
- ０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金板材において、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上であり、銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の長手方向一端側の部分を片持梁ブロック式のたわみ変位負荷用試験ジグに固定し、その板厚方向がたわみ変位の方向になるように長手方向他端側の部分に０.２％耐力の８０％に相当する負荷応力を加えた状態で固定し、この試験片を１５０℃で１０００時間保持した後のたわみ変位を測定し、その変位の変化率から算出した応力緩和率（％）が１５％以下であり、銅合金板材から金型により１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの試験片を板厚に対する各辺のクリアランスの比（クリアランス／板厚）が１０％になるように打ち抜いて、試験片の各辺の端面をレーザー顕微鏡により観察し、せん断面から破断面の窪みの最大深さをエグレ量δとして求め、このエグレ量の板厚に対する百分率（エグレ量×１００／板厚）をエグレ率（％）として算出したときに、エグレ率が８％以下であることを特徴とする、銅合金板材。
- 前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の０．２％耐力に対する、前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力の比（ＬＤ／ＴＤ）が０．９〜１．１であることを特徴とする、請求項７に記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の前記応力緩和率（％）に対する、前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の前記応力緩和率（％）の比が０．８〜１．２であることを特徴とする、請求項７または８のいずれかに記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有することを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載の銅合金板材。
- ０．２０〜０．７０質量％のＣｒと０．０１〜０．１５質量％のＴｉと０．０１〜０．１０質量％のＳｉと０．０２〜０．２０質量％のＦｅを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物である組成を有する銅合金板材において、銅合金板材の圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）に対して垂直な断面の電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ）測定により得られた逆極点図（ＩＰＦ）マップを圧延方向（ＬＤ）に対して垂直な面（ＬＤ面）に方位変換したＩＰＦマップ上において、圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有し且つ長軸方向がＬＤから１５°以上の角度をなす結晶粒の数を求めると、その結晶粒の数が５個以上であることを特徴とする、銅合金板材。
- 前記方位変換したＩＰＦマップ上において、前記圧延方向（ＬＤ）に｛１００｝面を有する結晶粒の面積率を算出すると、その面積率が３％以上であることを特徴とする、請求項１１に記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材の導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力が５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の０．２％耐力に対する、前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の０．２％耐力の比（ＬＤ／ＴＤ）が０．９〜１．１であることを特徴とする、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の長手方向一端側の部分を片持梁ブロック式のたわみ変位負荷用試験ジグに固定し、その板厚方向がたわみ変位の方向になるように長手方向他端側の部分に０.２％耐力の８０％に相当する負荷応力を加えた状態で固定し、この試験片を１５０℃で１０００時間保持した後のたわみ変位を測定し、その変位の変化率から算出した応力緩和率（％）が１５％以下であることを特徴とする、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）で幅方向が圧延方向（ＬＤ）の試験片の前記応力緩和率（％）に対する、前記銅合金板材から採取した長手方向が圧延方向（ＬＤ）で幅方向が圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（ＴＤ）の試験片の前記応力緩和率（％）の比が０．８〜１．２であることを特徴とする、請求項１１乃至１６のいずれかに記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材から金型により１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの試験片を板厚に対する各辺のクリアランスの比（クリアランス／板厚）が１０％になるように打ち抜いて、試験片の各辺の端面をレーザー顕微鏡により観察し、せん断面から破断面の窪みの最大深さをエグレ量δとして求め、このエグレ量の板厚に対する百分率（エグレ量×１００／板厚）をエグレ率（％）として算出したときに、そのエグレ率が８％以下であることを特徴とする、請求項１１乃至１７のいずれかに記載の銅合金板材。
- 前記銅合金板材が、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣａおよびＢからなる群から選ばれる１種以上の元素を合計０．５０質量％以下の範囲でさらに含む組成を有することを特徴とする、請求項１１乃至１８のいずれかに記載の銅合金板材。
- 請求項１１乃至１９のいずれかに記載の銅合金板材を材料として用いたことを特徴とする、コネクタ端子。
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