JP2021055128A - 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金板条材、電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバー - Google Patents

Abstract

【課題】導電性、強度、耐応力緩和特性、及び、打ち抜き加工性に優れた電子・電気機器用銅合金を提供する。【解決手段】Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内で含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるものの割合をＮＦＪ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるものの割合をＮＦＪ２としたとき、０．２０＜（ＮＦＪ２／（１−ＮＦＪ３））０．５≦０．４５が成り立つ。【選択図】なし

Description

本発明は、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、この電子・電気機器用銅合金からなる電子・電気機器用銅合金板条材、電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバーに関するものである。

従来、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品には、導電性の高い銅又は銅合金が用いられている。
ここで、電子機器や電気機器等の大電流化にともない、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散のために、これら電子機器や電気機器等に使用される電子・電気機器用部品の大型化、厚肉化が図られている。このため、電子・電気機器用部品を構成する材料には、高い導電率やプレス加工時の打ち抜き加工性が求められている。また、自動車のエンジンルーム等の高温環境下で使用されるコネクタの端子等においては、耐応力緩和特性も求められている。

ここで、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品に使用される材料として、例えば特許文献１には、Ｃｕ−Ｓｎ系合金が提案されている。

特開２０１６−１９１０８８号公報

ここで、特許文献１に記載されたＣｕ−Ｓｎ系合金においては、せん断試験における変位―荷重曲線から求められる半価幅の板厚に対する比（ｒ）が０．２≦ｒ≦０．７である銅合金板とすることで、プレス加工時に、パンチとダイとの間に挟まれた銅合金板にプレス破面が早期に形成されることから、破断面の割合が大きいプレス破面となって、かえりの発生を有効に抑制することができ、それによってプレス打ち抜き性を大きく改善するとされている。

しかしながら、上述の方法では、例えば２．０ｍｍ以上の厚肉化が進むと、打ち抜き時に発生するかえり高さが高くなり、プレス加工時の打ち抜き加工性が低下するといった問題があった（特許文献１段落番号００３２参照）。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、導電性、強度、耐応力緩和特性、及び、打ち抜き加工性に優れた電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金板条材、及び、この電子・電気機器用銅合金板条材からなる電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバーを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、合金中に含有されるＳｎの含有量を所定の範囲内に設定することで導電率、強度、耐応力緩和特性を向上させることが可能であるとの知見を得た。
また、Ｃｕ−Ｓｎ系合金において、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により解析した結果、粒界３重点を構成する特殊粒界及びランダム粒界の比率を規定することにより、プレス加工時において亀裂が粒界に沿って進展しやすくなり、プレス加工時の打ち抜き加工性も向上させることが可能となるとの知見を得た。

この課題を解決するために、本発明の電子・電気機器用銅合金は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内で含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により１００００μｍ^２以上の測定面積を、０．２５μｍの測定間隔のステップでＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界とし、Ａｒｅａ Ｆｒａｃｔｉｏｎにより平均粒径を求め、平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで測定して、総数１０００個以上の結晶粒が含まれるように、複数視野で１００００μｍ^２以上となる測定面積で、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、ＯＩＭから解析された粒界３重点において、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ２としたとき、
０．２０＜（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５≦０．４５
が成り立つことを特徴としている。

なお、ＥＢＳＤ法とは、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡による電子線反射回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ：ＥＢＳＤ）を意味し、またＯＩＭは、ＥＢＳＤによる測定データを用いて結晶方位を解析するためのデータ解析ソフト（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＯＩＭ）である。さらにＣＩ値とは、信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ）であって、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（Ｖｅｒ．７．３．１）を用いて解析したときに、結晶方位決定の信頼性を表す数値として表示される数値である（例えば、「ＥＢＳＤ読本：ＯＩＭを使用するにあたって（改定第３版）」鈴木清一著、２００９年９月、株式会社ＴＳＬソリューションズ発行）。
ここで、ＥＢＳＤ法により測定してＯＩＭにより解析した測定点の組織が加工組織である場合、結晶パターンが明確ではないため結晶方位決定の信頼性が低くなり、ＣＩ値が低くなる。特に、ＣＩ値が０．１以下の場合にその測定点の組織が加工組織であると判断される。

また、特殊粒界とは、結晶学的にＣＳＬ理論（Ｋｒｏｎｂｅｒｇ ｅｔ ａｌ：Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｔ．Ｓｏｃ．ＡＩＭＥ，１８５，５０１（１９４９））に基づき定義されるΣ値で３≦Σ≦２９に属する対応粒界であって、かつ、当該対応粒界における固有対応部位格子方位欠陥Ｄｑが、Ｄｑ≦１５°／Σ^１／２（Ｄ．Ｇ．Ｂｒａｎｄｏｎ：Ａｃｔａ．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ．Ｖｏｌ．１４，ｐ．１４７９，（１９６６））を満たす結晶粒界であるとして定義される。
一方、ランダム粒界とは、Σ値が２９以下の対応方位関係があってかつＤｑ≦１５°／Σ１／２を満たす特殊粒界以外、の粒界である。

なお、粒界３重点としては、３つの粒界がすべてランダム粒界であるＪ０、１つの粒界が特殊粒界であるとともに２つの粒界がランダム粒界であるＪ１、２つの粒界が特殊粒界であるとともに１つがランダム粒界であるＪ２、３つの粒界がすべて特殊粒界であるＪ３の４種類が存在している。
よって、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合ＮＦ_Ｊ３は、Ｊ０の総数をΣＪ０、J１の総数をΣＪ１、J２の総数をΣＪ２、J３の総数をΣＪ３としたとき、ＮＦ_Ｊ３＝ΣＪ３／（ΣＪ０＋ΣＪ１＋ΣＪ２＋ΣＪ３）で定義される。
また、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合ＮＦ_Ｊ２は、ＮＦ_Ｊ２＝ΣＪ２／（ΣＪ０＋ΣＪ１＋ΣＪ２＋ΣＪ３）で定義される。

上述の構成の電子・電気機器用銅合金によれば、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内で含有しているので、導電率を大きく低下させることなく、強度、耐応力緩和特性を向上させることが可能となる。

また、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により１００００μｍ^２以上の測定面積を平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、ＯＩＭから解析された粒界３重点において、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ２としたとき、０．２０＜（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５≦０．４５を満たしているので、粒界に沿って亀裂が進展しやすくなり、プレス加工時の打ち抜き加工性を向上させることが可能となる。

ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、導電率が７５％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。
この場合、導電率が十分に高く、高い導電性が要求される用途にも適用することが可能となる。

さらに、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が２００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内であることが好ましい。
この場合、圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が２００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内とされているので、厚さ０．５ｍｍを超える板条材としてコイル状に巻き取っても、巻き癖がつくことがなく、取り扱いが容易となり、高い生産性を達成することができる。このため、大電流・高電圧向けのコネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品の銅合金として特に適している。

また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、残留応力率が１５０℃、５００時間で７０％以上であることが好ましい。
この場合、残留応力率が上述のように規定されていることから、高温環境下で使用した場合であっても永久変形を小さく抑えることができ、例えばコネクタ端子等の接圧の低下を抑制することができる。よって、エンジンルーム等の高温環境下で使用される電子機器用部品の素材として適用することが可能となる。

本発明の電子・電気機器用銅合金板条材は、上述の電子・電気機器用銅合金からなり、厚さが０．５ｍｍ超えとされていることを特徴としている。
この構成の電子・電気機器用銅合金板条材によれば、上述の電子・電気機器用銅合金で構成されていることから、導電性、強度、耐応力緩和特性、打ち抜き加工性に優れており、厚肉化したコネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。

ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金板条材においては、表面にＳｎめっき層又はＡｇめっき層を有することが好ましい。
この場合、表面にＳｎめっき層又はＡｇめっき層を有しているので、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。なお、本発明において、「Ｓｎめっき」は、純Ｓｎめっき又はＳｎ合金めっきを含み、「Ａｇめっき」は、純Ａｇめっき又はＡｇ合金めっきを含む。

本発明の電子・電気機器用部品は、上述の電子・電気機器用銅合金板条材からなることを特徴としている。なお、本発明における電子・電気機器用部品とは、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等を含むものである。
この構成の電子・電気機器用部品は、上述の電子・電気機器用銅合金板条材を用いて製造されているので、大電流用途に対応して大型化および厚肉化した場合であっても優れた特性を発揮することができる。

本発明の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金板条材からなることを特徴としている。
この構成の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金板条材を用いて製造されているので、大電流用途に対応して大型化および厚肉化した場合であっても優れた特性を発揮することができる。

本発明のバスバーは、上述の電子・電気機器用銅合金板条材からなることを特徴としている。
この構成のバスバーは、上述の電子・電気機器用銅合金板条材を用いて製造されているので、大電流用途に対応して大型化および厚肉化した場合であっても優れた特性を発揮することができる。

本発明によれば、導電性、強度、耐応力緩和特性、打ち抜き加工性に優れた電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金板条材、及び、この電子・電気機器用銅合金板条材からなる電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバーを提供することができる。

本実施形態である電子・電気機器用銅合金の製造方法のフロー図である。

以下に、本発明の一実施形態である電子・電気機器用銅合金について説明する。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内で含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する。

そして、本発明の一実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により１００００μｍ^２以上の測定面積を平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、ＯＩＭから解析された粒界３重点において、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ２としたとき、
０．２０＜（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５≦０．４５
が成り立つものとされている。

また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、導電率が７５％ＩＡＣＳ超えとされていることが好ましい。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が２００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内であることが好ましい。すなわち、本実施形態では、電子・電気機器用銅合金の圧延材とされており、圧延の最終工程における圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が上述のように規定されているのである。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、残留応力率が１５０℃、５００時間で７０％以上とされていることが好ましい。

ここで、上述のように成分組成、結晶組織、各種特性を規定した理由について以下に説明する。

（Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量：０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満）
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎは、銅合金の母相中に固溶することで、導電率を保持したまま、強度および耐応力緩和特性を向上させる作用を有する元素である。
ここで、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量が０．０５ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができなくなるおそれがある。一方、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量が０．４ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量を０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。
なお、強度および耐応力緩和特性をさらに向上させるためには、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量の下限を０．０７ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．１０ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。また、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量の上限を０．３７ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．３５ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。

（不可避不純物：０．１ｍａｓｓ％以下）
その他の不可避的不純物としては、Ａｇ、Ｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｄ，Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｈ、Ｏ、Ｓ、Ｐ等が挙げられる。これらの不可避不純物は、導電率を低下させる作用があることから、総量で０．１ｍａｓｓ％以下とする。
さらにＳｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏは、特に導電率を大きく減少させるとともに、介在物の形成により曲げ加工性を劣化させるため、これらの元素は総量で５００ｍａｓｓｐｐｍ未満とすることが好ましい。

（粒界３重点の割合）
プレス加工時における打ち抜き加工性は、破断時のかえり高さが小さいほど優れていることになる。ここで、プレス加工を行う材料の厚さが増すほど相対的にかえり高さが高くなる傾向にある。
プレス加工時のかえり高さを低減するためには、プレス加工時に破断が粒界に沿って速やかに発生すればよい。ランダム粒界のネットワークが長くなると粒界に沿った破断が生じやすくなる。ランダム粒界のネットワーク長を長くするためには、粒界３重点を構成する３つの粒界のうち全てが、Σ２９以下であらわされる特殊粒界であるＪ３、もしくは３つのうち２つが特殊粒界であるＪ２の割合を制御することが重要である。

そのため、本実施形態においては、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により１００００μｍ^２以上の測定面積を平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、ＯＩＭから解析された粒界３重点において、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ２としたとき、
０．２０＜（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５≦０．４５
を満足するものとしている。

ここで、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５が０．４５を超えると、ランダム粒界のネットワーク長が相対的に短くなり、特殊粒界のネットワーク長が長くなるため、プレス加工時のかえり高さが高くなる。一方、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５が０．２０以下の場合は実質的に加工組織となり、耐力が５００ＭＰａを超えてしまい、厚板化した際にコイルの巻き癖が強くなり、生産性が低下するおそれがある。このため、本実施形態においては、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５を、０．２０を超え０．４５以下の範囲内とした。
なお、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５の下限は、０．２１以上であることが好ましく、０．２２以上であることがさらに好ましく、０．２３以上であることがより好ましい。一方、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５の上限は、０．４０以下であることが好ましく、０．３５以下であることがさらに好ましい。

（導電率：７５％ＩＡＣＳ以上）
本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、導電率を７５％ＩＡＣＳ以上に設定することにより、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品として良好に使用することができる。
なお、導電率は７７％ＩＡＣＳ以上であることが好ましく、８０％ＩＡＣＳ以上であることがさらに好ましく、８５％ＩＡＣＳ以上であることがより好ましい。

（０．２％耐力：２００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下）
本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、０．２％耐力を２００ＭＰａ以上とすることにより、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適するものとなる。なお、本実施形態では、圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が２００ＭＰａ以上とされている。プレスによってコネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等を製造する際には、生産性を向上させるため、コイル巻きされた条材が用いられるが、０．２％耐力が５００ＭＰａを超えるとコイルの巻き癖がつき生産性が低下する。このため、０．２％耐力は５００ＭＰａ以下とすることが好ましい。
上述の０．２％耐力の下限は、２２０ＭＰａ以上であることが好ましく、２５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、０．２％耐力の上限は、４７０ＭＰａ以下であることが好ましく、４６０ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、４５０ＭＰａ以下であることがより好ましい。

（残留応力率：７０％以上）
本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、上述のように、残留応力率が、１５０℃、５００時間で７０％以上とされている。
この条件における残留応力率が高い場合には、高温環境下で使用した場合であっても永久変形を小さく抑えることができ、接圧の低下を抑制することができる。よって、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、自動車のエンジンルーム周りのような高温環境下で使用される端子として適用することが可能となる。本実施形態では、圧延方向に対して平行方向に応力緩和試験を行った残留応力率が１５０℃、５００時間で７０％以上とされている。
なお、残留応力率は１５０℃、５００時間で７５％以上とすることが好ましく、１５０℃、５００時間で８０％以上とすることがさらに好ましい。

次に、このような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金の製造方法について、図１に示すフロー図を参照して説明する。

（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、前述の元素を添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を製出する。なお、各種元素の添加には、元素単体や母合金等を用いることができる。また、上述の元素を含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、本合金のリサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。ここで、銅溶湯は、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上とされたいわゆる４ＮＣｕ、あるいは９９．９９９ｍａｓｓ％以上とされたいわゆる５ＮＣｕとすることが好ましい。溶解工程では、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎの酸化を抑制するため、また水素濃度低減のため、Ｈ_２Ｏの蒸気圧が低い不活性ガス雰囲気（例えばＡｒガス）による雰囲気溶解を行い、溶解時の保持時間は最小限に留めることが好ましい。

そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
溶湯の冷却速度は０．１℃／ｓｅｃ以上とすることが好ましく、０．５℃／ｓｅｃ以上とすることがさらに好ましい。

（均質化工程Ｓ０２）
次に、得られた鋳塊の均質化のために加熱処理を行う。鋳塊の内部には、凝固の過程においてＳｎ、Ｎｉ、Ｚｎが偏析して濃縮することがある。
そこで、これらの偏析を消失または低減させるために、鋳塊を３００℃以上９００℃以下にまで加熱する加熱処理を行うことで、鋳塊内において、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を均質に拡散させたりＳｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を母相中に固溶させたりする。なお、この均質化工程Ｓ０２は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。

（熱間加工工程Ｓ０３）
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎの偏析は粒界に生じやすいため、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ偏析が存在すると粒界３重点の制御が難しくなる。
そこで、組織の均一化の徹底のため、前述の均質化工程Ｓ０２の後に熱間加工を実施する。熱間加工の総加工率は５０％以上とすることが好ましく、６０％以上とすることがさらに好ましく、７０％以上であることがより好ましい。この熱間加工工程Ｓ０３における加工方法に特に限定はなく、例えば圧延、線引き、押出、溝圧延、鍛造、プレス等を採用することができる。また、熱間加工温度は、４００℃以上９００℃以下の範囲内とすることが好ましい。

（溶体化工程Ｓ０４）
粒界におけるＳｎ、Ｎｉ、Ｚｎ偏析の解消を徹底するために、前述の熱間加工工程Ｓ０３の後に、溶体化熱処理を実施する。溶体化工程Ｓ０４の条件は、加熱温度を５００℃以上９００℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間を１秒以上１０時間以下の範囲内とすることが好ましい。この溶体化工程Ｓ０４は、前述の熱間加工工程Ｓ０３と兼ねてもよい。その場合は熱間加工の終了温度を５００℃超えとすればよい。

（粗加工工程Ｓ０５）
所定の形状に加工するために、粗加工を行う。なお、この粗加工工程Ｓ０５では、１００℃以上３５０℃以下の温間加工を１回以上実施する。１００℃以上３５０℃以下の温間加工を実施することで、加工中に極微小な再結晶領域を増加させることができ、後の工程である中間熱処理工程Ｓ０６の再結晶時に組織がランダム化するとともに、ランダム粒界の総数を増加させることができる。温間加工を１回とする場合は、粗加工工程Ｓ０５の最終工程で実施する。また、温間加工に代わって、１加工工程あたりの加工率を上げることによる加工発熱を利用してもよい。その場合は、例えば圧延では１パスあたりの加工率を１５％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上で実施することが好ましい。温間加工の回数は望ましくは２回以上実施することが好ましい。温間加工の温度については、好ましくは１５０℃以上３５０℃以下、より好ましくは２００℃を超え３５０℃以下とすればよい。

（中間熱処理工程Ｓ０６）
粗加工工程Ｓ０５後に、ランダム粒界の数割合が増加するための再結晶組織化および加工性向上のための軟化を目的として熱処理を実施する。熱処理の方法は特に限定はないが、好ましくは４００℃以上９００℃以下の保持温度、１０秒以上１０時間以下の保持時間で、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で熱処理を行う。また、加熱後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
なお、粗加工工程Ｓ０５及び中間熱処理工程Ｓ０６は、繰り返し実施してもよい。

（仕上げ加工工程Ｓ０７）
中間熱処理工程Ｓ０６後の銅素材を所定の形状に加工するため、仕上げ加工を行う。なお、この仕上げ加工工程Ｓ０７においては、耐応力緩和特性の向上のために５０℃以上３００℃未満の温間加工を少なくとも１回は実施する。５０℃以上３００℃未満の温間加工を実施することにより、加工中に導入された転位が再配列するために、耐応力緩和特性が向上する。仕上げ加工工程Ｓ０７は、最終的な形状によって加工方法および加工率が異なるが、条や板とする場合は圧延を実施すればよい。また１回以上の温間加工以外の工程については、通常の冷間加工とすればよい。５０℃以上３００℃未満の温間加工に替えて、１加工工程あたりの加工率を上げて、その加工発熱を利用してもよい。その場合は、例えば圧延では１パスあたりの加工率を１０％以上とすればよい。
また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、仕上げ加工工程Ｓ０７において加工硬化によって引張強度を２００ＭＰａから５００ＭＰａの間にするためには、加工率の上限を９０％以下とすることが好ましく、８５％以下とすることがさらに好ましく、８０％以下とすることが最も好ましい。

（仕上げ熱処理工程Ｓ０８）
次に、仕上げ加工工程Ｓ０７によって得られた塑性加工材に対して、耐応力緩和特性の向上および低温焼鈍硬化のために、または残留ひずみの除去のために、仕上げ熱処理を実施する。熱処理温度は、１００℃以上８００℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、この仕上げ熱処理工程Ｓ０８においては、再結晶による粒界３重点における特殊粒界の数割合を抑制するために、熱処理条件（温度、時間、冷却速度）を設定する必要がある。例えば２００℃から３５０℃の範囲では１０秒以上１０時間以下の保持時間とすることが好ましい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。熱処理の方法は特に限定はないが、製造コスト低減の効果から、連続焼鈍炉による高温短時間の熱処理が好ましい。
さらに、上述の仕上げ加工工程Ｓ０７と仕上げ熱処理工程Ｓ０８とを、繰り返し実施してもよい。

このようにして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金（電子・電気機器用銅合金板条材）が製出されることになる。電子・電気機器用銅合金板条材の厚さの上限は特にないが、電子・電気機器用銅合金板条材をプレス加工によりコネクタや端子、バスバーとする際に、厚さが５．０ｍｍを超えるとプレス機の荷重が著しく増大すること、及び、単位時間あたりの生産性が落ちることになり、コスト高になる。このため、本実施形態においては、電子・電気機器用銅合金板条材の厚さを０．５ｍｍ超え５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、電子・電気機器用銅合金板条材の厚さの下限は、１．０ｍｍ超えとすることが好ましく、２．０ｍｍ超えとすることがさらに好ましい。

ここで、本実施形態である電子・電気機器用銅合金板条材は、そのまま電子・電気機器用部品に使用してもよいが、板面の一方、もしくは両面に、膜厚０．１〜１００μｍ程度のＳｎめっき層またはＡｇめっき層を形成してもよい。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金（電子・電気機器用銅合金板条材）を素材として、打ち抜き加工や曲げ加工等を施すことにより、例えばコネクタやプレスフィット等の端子、バスバーといった電子・電気機器用部品が成形される。

以上のような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金によれば、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量が０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内とされているので、銅の母相中にＳｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素が固溶することで、導電率を大きく低下させることなく、強度、耐応力緩和特性を向上させることが可能となる

そして、圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により１００００μｍ^２以上の測定面積を平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、ＯＩＭから解析された粒界３重点において、粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ２としたとき、
０．２０＜（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５≦０．４５
が成り立つので、ランダム粒界ネットワークの長さが長く、プレス加工時に速やかに粒界に沿った破壊が生じるため、プレス打ち抜き加工性にも優れている。

さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が２００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内とされており、導電率が７５％ＩＡＣＳ以上とされているので、高電圧、大電流用途に応じて厚肉化された電子・電気機器用部品に適しており、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。

また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、残留応力率が１５０℃、５００時間で７０％以上とされているので、高温環境下で使用した場合であっても永久変形を小さく抑えることができ、例えばコネクタ端子等の接圧の低下を抑制することができる。よって、エンジンルーム等の高温環境下で使用される電子機器用部品の素材として適用することが可能となる。

また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金板条材は、上述の電子・電気機器用銅合金で構成されていることから、この電子・電気機器用銅合金板条材を用いることで、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品を製造することができる。
なお、表面にＳｎめっき層又はＡｇめっき層を形成した場合には、コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。

さらに、本実施形態である電子・電気機器用部品（コネクタやプレスフィット等の端子、バスバー等）は、上述の電子・電気機器用銅合金で構成されているので、大型化および厚肉化しても優れた特性を発揮することができる。

以上、本発明の実施形態である電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金板条材、電子・電気機器用部品（端子、バスバー等）について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、電子・電気機器用銅合金の製造方法の一例について説明したが、電子・電気機器用銅合金の製造方法は、実施形態に記載したものに限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅（ＡＳＴＭ Ｂ１５２ Ｃ１０１００）からなる銅原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ａｒガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、カーボン鋳型に注湯して鋳塊を製出した。その後、一部を切断・切削加工し、厚さ５０ｍｍ×幅１００×長さ１００ｍｍの鋳塊を得た。
その後、Ａｒガス雰囲気中において、電気炉を用いて８００℃で４時間の加熱を行い、均質化処理を行った。

均質化熱処理後の鋳塊を熱間鍛造し、高さ約２５ｍｍ×幅約１５０ｍｍの板材を得た。熱間鍛造は５００℃以上で実施するようにし、表面温度が５００℃以下になった時点で、８００℃に保持した電気炉で再加熱し、表面温度が約６００℃になった時点で再度熱間鍛造を実施した。熱間鍛造終了時の温度は５００℃以上であった。熱間鍛造終了後、８００℃に加熱した電気炉で１ｍｉｎの溶体化熱処理を実施した。
その後、圧延ロールを３００℃まで加熱し、表１に示した厚さになるまで粗圧延を実施した。

粗圧延後は、電気炉とソルトバス炉を用いて表に記載された温度条件で、中間熱処理を行った。電気炉を用いた熱処理ではＡｒ雰囲気で実施した。中間熱処理後の平均結晶粒径は５００℃および６００℃の熱処理温で実施したものは１０μｍ以上３０μｍ未満の間に入るように調整した。また７００℃および８００℃で熱処理したものは３０μｍ以上５０μ未満となるように調整した。
なお、中間熱処理後の平均結晶粒径は、次のようにして調べた。圧延の幅方向に対して直交する面、すなわちＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）面を観察面とし、鏡面研磨、エッチングを行ってから、光学顕微鏡にて、圧延方向が写真の横になるように撮影し、１０００倍の視野（約３００×２００μｍ^２）で観察を行った。そして、結晶粒径をＪＩＳ Ｈ ０５０１の切断法に従い、写真縦、横の所定長さの線分を５本ずつ引き、完全に切られる結晶粒数を数え、その切断長さの平均値を平均結晶粒径として算出した。

中間熱処理を行った板材は切断するとともに、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。その後、圧延ロールを２００℃に加熱し、表１に記載された圧延率で仕上げ圧延（仕上げ加工）を実施し、表１に記載された厚みの薄板を製出した。
そして、仕上げ圧延（仕上げ加工）後に、ホットプレートもしくはソルトバス炉を用いて表１に記載の条件で、仕上げ熱処理を実施し、その後、水焼入れを行い、特性評価用薄板を作製した。

そして、以下の項目について評価を実施した。評価結果を表２に示す。

（粒界３重点割合）
圧延の幅方向に対して直交する断面、すなわちＴＤ面（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を観察面として、ＥＢＳＤ測定装置及びＯＩＭ解析ソフトによって、次のように結晶粒界（特殊粒界とランダム粒界）および粒界３重点を測定した。耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。そして、ＥＢＳＤ測定装置（ＦＥＩ社製Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ ４５０，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社） ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社）ＯＩＭ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．７．３．１）によって、電子線の加速電圧２０ｋＶ、０．２５μｍの測定間隔のステップでＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界とした。そしてＡｒｅａ Ｆｒａｃｔｉｏｎにより平均粒径を求めた。その後、平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで、総数１０００個以上の結晶粒が含まれるように、複数視野で１００００μｍ^２以上となる測定面積で、ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界とした。また、各粒界３重点を構成する３つの粒界についてはＮｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｇｒｉｄ ｐｏｉｎｔでの算出したＣＳＬ ｓｉｇｎｍａ ｖａｌｕｅの値を用いて、特殊粒界およびランダム粒界を識別した。Σ２９を超える対応粒界についてはランダム粒界とみなした。

（機械的特性）
特性評価用条材からＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定される１３Ｂ号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１のオフセット法により、０．２％耐力を測定した。なお、試験片は、圧延方向に平行な方向で採取した。

（導電率）
特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片を採取し、４端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して平行になるように採取した。

（耐応力緩和特性）
耐応力緩和特性試験は、日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０９：２００４の片持はりねじ式に準じた方法によって応力を負荷し、１５０℃の温度で５００時間保持後の残留応力率を測定した。
試験方法としては、各特性評価用条材から圧延方向に対して平行する方向に試験片（幅１０ｍｍ）を採取し、試験片の表面最大応力が耐力の８０％となるように、初期たわみ変位を２ｍｍと設定し、スパン長さを調整した。上記表面最大応力は次式で定められる。
表面最大応力（ＭＰａ)＝１．５Ｅｔδ₀/Ｌ_s ²
ただし、
Ｅ：ヤング率（ＭＰａ）
ｔ：試料の厚さ（ｍｍ）
δ_０：初期たわみ変位（２ｍｍ）
Ｌ_ｓ：スパン長さ（ｍｍ）
である。
１５０℃の温度で、５００時間保持後の曲げ癖から、残留応力率を測定し、耐応力緩和特性を評価した。なお残留応力率は次式を用いて算出した。
残留応力率（％）＝（１−δ_t/δ₀）×１００
ただし、
δ_ｔ：１５０℃で５００時間保持後の永久たわみ変位（ｍｍ）−常温で２４時間保持後の永久たわみ変位（ｍｍ）
δ_０：初期たわみ変位（ｍｍ）
である。

（打ち抜き加工性）
特性評価用条材から金型で円孔（φ８ｍｍ）を多数打ち抜いて、かえり高さの測定により評価を行った。
金型のクリアランスは板厚に対して約３％とし、５０ｓｐｍ（ｓｔｒｏｋｅ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の打ち抜き速度により打ち抜きを行った。かえり高さの測定は穴抜き側の切口面を観察し、１０点以上計測し、板厚に対しての割合で評価した。
かえり高さの最も高いものが板厚に対して１．０％以下のものを「◎」と評価し、１．０％超え３．０％以下のものを「〇」、３．０％を超えるものを「×」と評価した。

比較例１は、Ｓｎの含有量が本発明の範囲よりも多く、導電率が低かった。そのため耐応力緩和特性と打ち抜き性の評価は実施しなかった。
比較例２は、Ｎｉの含有量が本発明の範囲よりも少なかったため、耐応力緩和特性が低かった。そのため打ち抜き性の評価は実施しなかった。
比較例３は、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５が０．５０と本発明の範囲よりも大きく、ランダム粒界のネットワーク長が短くなり、打ち抜き加工性が低下した。
比較例４は、（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５が０．１９と本発明の範囲よりも小さく、０．２％耐力が必要以上に高くなった。そのため、導電率、耐応力緩和特性、打ち抜き加工性の評価は実施しなかった。

これに対して、本発明例においては、０．２％耐力、導電率、耐応力緩和特性、打ち抜き加工性に優れていることが確認される。
以上のことから、本発明例によれば、導電性、強度、耐応力緩和特性、打ち抜き加工性に優れた電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金板条材を提供できることが確認された。

Claims (9)

1. Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満の範囲内で含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、
   圧延の幅方向に対して直交する面を観察面として、母相をＥＢＳＤ法により１００００μｍ^２以上の測定面積を、０．２５μｍの測定間隔のステップでＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界とし、Ａｒｅａ Ｆｒａｃｔｉｏｎにより平均粒径を求め、平均粒径の１０分の１以下となる測定間隔のステップで測定して、総数１０００個以上の結晶粒が含まれるように、複数視野で１００００μｍ^２以上となる測定面積で、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が１５°以上の測定点間を結晶粒界とし、Σ２９以下の対応粒界を特殊粒界とし、それ以外をランダム粒界とした際、ＯＩＭから解析された粒界３重点において、
   粒界３重点を構成する３つの粒界全てが特殊粒界であるＪ３の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ３とし、粒界３重点を構成する２つの粒界が特殊粒界であり、１つがランダム粒界であるＪ２の全粒界３重点に対する割合をＮＦ_Ｊ２としたとき、
   ０．２０＜（ＮＦ_Ｊ２／（１−ＮＦ_Ｊ３））^０．５≦０．４５
   が成り立つことを特徴とする電子・電気機器用銅合金。
2. 導電率が７５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子・電気機器用銅合金。
3. 圧延方向に対して平行方向に引張試験を行った際の０．２％耐力が２００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子・電気機器用銅合金。
4. 残留応力率が１５０℃、５００時間で７０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなり、厚さが０．５ｍｍ超えとされていることを特徴とする電子・電気機器用銅合金板条材。
6. 表面にＳｎめっき層又はＡｇめっき層を有することを特徴とする請求項５に記載の電子・電気機器用銅合金板条材。
7. 請求項５又は請求項６に記載された電子・電気機器用銅合金板条材からなることを特徴とする電子・電気機器用部品。
8. 請求項５又は請求項６に記載された電子・電気機器用銅合金板条材からなることを特徴とする端子。
9. 請求項５又は請求項６に記載された電子・電気機器用銅合金板条材からなることを特徴とするバスバー。

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