JP2022183714A - 銅合金塑性加工材、銅合金線材、電子・電気機器用部品、端子 - Google Patents
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Abstract
Description
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・電気機器用部品においては、導電率に優れた無酸素銅等の純銅材が適用されている。
この特許文献1に記載された銅圧延板においては、Mgを0.005mass%以上0.1mass%未満の範囲で含み、残部がCu及び不可避不純物からなる組成を有しているので、Mgを銅の母相中に固溶させることで、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であった。
さらに、上述の電子・電気機器用部品は、エンジンルーム等の高温環境下で使用されることが多く、電子・電気機器用部品を構成する銅材においては、従来にも増して耐熱性を向上させる必要がある。すなわち、強度および導電率と耐熱性とをバランス良く向上させた銅材が求められている。
また、さらに導電率を十分に向上させることにより、従来、純銅材が用いられていた用途においても良好に使用することが可能となる。
なお、本発明において、耐熱温度は、熱処理時間60分で熱処理した後に、熱処理前の強度T0に対して0.8×T0の強度になる時の熱処理温度である。
この場合、長手方向に直交する断面の断面積が50μm2以上20mm2以下の範囲内とされているので、強度および導電性を十分に確保することができる。
この場合、Agを上述の範囲で含有しているので、Agが粒界近傍に偏析し、粒界拡散が抑制され、耐熱性をさらに向上させることが可能となる。
この場合、H,O,Cの含有量が上述のように規定されているので、ブローホール、Mg酸化物、Cの巻き込みや炭化物等の欠陥の発生を低減でき、加工性を低下させることなく、強度および耐熱性を向上させることが可能となる。
この場合、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの長さLLBと大傾角粒界の長さLHBとが上述の関係とされているので、加工時に導入された転位の密度が高い領域である小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーが比較的多く存在し、転位密度の増加に伴う加工硬化により、強度をさらに向上させることができる。
なお、銅合金塑性加工材の長手方向に直交する断面積が1000μm2未満である場合には、複数の視野で観察し、観察視野の合計面積を1000μm2以上とする。
この場合、長手方向に直交する断面において、転位を蓄積しにくい(100)面方位の結晶の面積比率が60%以下に抑えられ、かつ、転位を蓄積しやすい(123)面方位の結晶の面積比率が2%以上確保されているので、転位密度の増加に伴う加工硬化により、強度をさらに向上させることができる。
この構成の銅合金線材によれば、上述の銅合金塑性加工材からなるため、大電流用途、高温環境下においても、優れた特性を発揮することができる。また、長手方向に直交する断面の直径が10μm以上5mm以下の範囲内とされているので、強度および導電性を十分に確保することができる。
この構成の電子・電気機器用部品は、上述の銅合金塑性加工材を用いて製造されているので、大電流用途、高温環境下においても、優れた特性を発揮することができる。
この構成の端子は、上述の銅合金塑性加工材を用いて製造されているので、大電流用途、高温環境下においても、優れた特性を発揮することができる。
本実施形態である銅合金塑性加工材は、Mgの含有量が10massppm超え100massppm以下の範囲内とされ、残部がCu及び不可避不純物とした組成を有し、前記不可避不純物のうち、Sの含有量が10massppm以下、Pの含有量が10massppm以下、Seの含有量が5massppm以下、Teの含有量が5massppm以下、Sbの含有量が5massppm以下、Biの含有量が5masppm以下、Asの含有量が5masppm以下とされるとともに、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量が30massppm以下とされている。
なお、本実施形態である銅合金塑性加工材においては、Agの含有量が5massppm以上20massppm以下の範囲内であってもよい。
さらに、本実施形態である銅合金塑性加工材においては、前記不可避不純物のうち、Hの含有量が10massppm以下、Oの含有量が100massppm以下、Cの含有量が10massppm以下であってもよい。
そして、本実施形態である銅合金塑性加工材においては、耐熱温度が150℃以上とされている。
なお、銅合金塑性加工材の長手方向に直交する断面積が1000μm2未満である場合には、複数の視野で観察し、観察視野の合計面積を1000μm2以上とする。
また、本実施形態である銅合金塑性加工材においては、長手方向に直交する断面の断面積が50μm2以上20mm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
さらに、本実施形態である銅合金塑性加工材は、長手方向に直交する断面の直径が10μm以上5mm以下の範囲内とされた銅合金線材であってもよい。
Mgは、銅の母相中に固溶することで、導電率を大きく低下させることなく、強度および耐熱性を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Mgの含有量が10massppm以下の場合には、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、Mgの含有量が100massppmを超える場合には、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、Mgの含有量を10massppm超え100massppm以下の範囲内に設定している。
また、導電率の低下をさらに抑制するためには、Mgの含有量の上限を90massppm未満とすることが好ましく、80massppm未満とすることがさらに好ましく、70massppm未満とすることがより好ましい。
上述のS,P,Se,Te,Sb,Bi,Asといった元素は、一般的に銅合金に混入しやすい元素である。そして、これらの元素は、Mgと反応し化合物を形成しやすく、微量添加したMgの固溶効果を低減するおそれがある。このため、これらの元素の含有量は厳しく制御する必要がある。
そこで、本実施形態においては、Sの含有量を10massppm以下、Pの含有量を10massppm以下、Seの含有量を5massppm以下、Teの含有量を5massppm以下、Sbの含有量を5massppm以下、Biの含有量を5masppm以下、Asの含有量を5masppm以下に制限している。
さらに、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量を30massppm以下に制限している。
Pの含有量は、6massppm以下であることが好ましく、3massppm以下であることがさらに好ましい。
Seの含有量は、4massppm以下であることが好ましく、2massppm以下であることがさらに好ましい。
Teの含有量は、4massppm以下であることが好ましく、2massppm以下であることがさらに好ましい。
Sbの含有量は、4massppm以下であることが好ましく、2massppm以下であることがさらに好ましい。
Biの含有量は、4massppm以下であることが好ましく、2massppm以下であることがさらに好ましい。
Asの含有量は、4massppm以下であることが好ましく、2massppm以下であることがさらに好ましい。
さらに、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量は、24massppm以下であることが好ましく、18massppm以下であることがさらに好ましい。
上述のように、S,P,Se,Te,Sb,Bi,Asといった元素は、Mgと反応して化合物を形成しやすいことから、本実施形態においては、Mgの含有量と、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量との比を規定することで、Mgの存在形態を制御している。
Mgの含有量を〔Mg〕とし、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量を〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕とした場合に、これらの質量比〔Mg〕/〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕が50を超えると、銅中にMgが過剰に固溶状態で存在しており、導電率が低下するおそれがある。一方、質量比〔Mg〕/〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕が0.6未満では、Mgが十分に固溶しておらず、耐熱性が十分に向上しないおそれがある。
よって、本実施形態では、質量比〔Mg〕/〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕を0.6以上50以下の範囲内に設定している。
また、耐熱性をさらに向上させるためには、質量比〔Mg〕/〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕の下限を0.8以上とすることが好ましく、1.0以上とすることがさらに好ましい。
Agは、250℃以下の通常の電子・電気機器の使用温度範囲ではほとんどCuの母相中に固溶することができない。このため、銅中に微量に添加されたAgは、粒界近傍に偏析することとなる。これにより粒界での原子の移動は妨げられ、粒界拡散が抑制されるため、耐熱性が向上することになる。
ここで、Agの含有量が5massppm以上の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることが可能となる。一方、Agの含有量が20massppm以下である場合には、導電率が確保されるとともに製造コストの増加を抑制することができる。
以上のことから、本実施形態では、Agの含有量を5massppm以上20massppm以下の範囲内に設定している。
また、Agを意図的に含まずに不純物として含む場合には、Agの含有量が5massppm未満であってもよい。
Hは、鋳造時にOと結びついて水蒸気となり、鋳塊中にブローホール欠陥を生じさせる元素である。このブローホール欠陥は、鋳造時には割れ、加工時にはふくれ及び剥がれ等の欠陥の原因となる。これらの割れ、ふくれ及び剥がれ等の欠陥は、応力集中して破壊の起点となるため、強度、表面品質を劣化させることが知られている。
ここで、Hの含有量を10massppm以下とすることにより、上述したブローホール欠陥の発生が抑制され、冷間加工性の悪化を抑制することが可能となる。
なお、ブローホール欠陥の発生をさらに抑制するためには、Hの含有量を4massppm以下とすることが好ましく、2massppm以下とすることがさらに好ましい。
Oは、銅合金中の各成分元素と反応して酸化物を形成する元素である。これらの酸化物は、破壊の起点となるため、加工性が低下し、製造を困難とする。また、過剰なOとMgとが反応することにより、Mgが消費されてしまい、Cuの母相中へのMgの固溶量が低減し、強度や耐熱性、また冷間加工性が劣化するおそれがある。
ここで、Oの含有量を100massppm以下とすることにより、酸化物の生成やMgの消費を抑制し、加工性を向上させることが可能となる。
なお、Oの含有量は、上記の範囲内でも特に50massppm以下とすることが好ましく、20massppm以下とすることがさらに好ましい。
Cは、溶湯の脱酸作用を目的として、溶解、鋳造において溶湯表面を被覆するように使用されるものであり、不可避的に混入するおそれがある元素である。鋳造時のCの巻き込みにより、Cの含有量が多くなってしまうおそれがある。これらのCや複合炭化物、Cの固溶体の偏析は冷間加工性を劣化させる。
ここで、Cの含有量を10massppm以下とすることにより、Cや複合炭化物、Cの固溶体の偏析が生じることを抑制でき、冷間加工性を向上させることが可能となる。
なお、Cの含有量は、上記の範囲内でも5massppm以下とすることが好ましく、1massppm以下とすることがさらに好ましい。
上述した元素以外のその他の不可避的不純物としては、Al,B,Ba,Be,Ca,Cd,Cr,Sc,希土類元素,V,Nb,Ta,Mo,Ni,W,Mn,Re,Ru,Sr,Ti,Os,Co,Rh,Ir,Pb,Pd,Pt,Au,Zn,Zr,Hf,Hg,Ga,In,Ge,Y,Tl,N,Si,Sn,Li等が挙げられる。これらの不可避不純物は、特性に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。
ここで、これらの不可避不純物は、導電率を低下させるおそれがあることから、総量で0.1mass%以下とすることが好ましく、0.05mass%以下とすることがさらに好ましく、0.03mass%以下とすることがより好ましく、さらには0.01mass%以下とすることが好ましい。
また、これらの不可避不純物のそれぞれの含有量の上限は、10massppm以下とすることが好ましく、5massppm以下とすることがさらに好ましく、2massppm以下とすることがより好ましい。
本実施形態である銅合金塑性加工材において、長手方向(伸線方向)に平行な方向における引張強度が200MPa以上である場合には、銅合金塑性加工材の小断面積化(細径化)に有効となる。
なお、特に引張強度の上限は定めないが、銅合金塑性加工材(線材)のコイル巻きを行う際のコイルの巻き癖による生産性低下を回避するため、引張強度は450MPa以下とすることが好ましい。
なお、長手方向(伸線方向)に平行な方向における引張強度は、245MPa以上であることがさらに好ましく、275MPa以上であることがより好ましく、300MPa以上であることが最も好ましい。
本実施形態である銅合金塑性加工材においては、導電率が97%IACS以上とされている。導電率を97%IACS以上とすることにより、通電時の発熱を抑えて、純銅材の代替として端子等の電子・電気機器用部品として良好に使用することが可能となる。
なお、導電率は、97.5%IACS以上であることが好ましく、98.0%IACS以上であることがさらに好ましく、98.5%IACS以上であることがより好ましく、99.0%IACS以上であることがより一層好ましい。
本実施形態である銅合金塑性加工材において、長手方向(伸線方向)への引張強度によって規定される耐熱温度が高い場合には、高温でも銅材の回復、再結晶による軟化現象が起きにくいことから、高温環境下で使用される通電部材への適用が可能となる。
このため、本実施形態においては、耐熱温度が150℃以上とされている。なお、本実施形態において、耐熱温度は、熱処理時間60分で熱処理した後に、熱処理前の強度T0に対して0.8×T0の強度になる時の熱処理温度である。
ここで、耐熱温度は、175℃以上であることがさらに好ましく、200℃以上であることがより好ましく、225℃以上であることが一層好ましい。
粒界において、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーは加工時に導入された転位の密度が高い領域であるため、全粒界中の小傾角粒界およびサブグレインバウンダリー長さ比率LLB/(LLB+LHB)が5%を超えるように組織制御することで、転位密度の増加に伴う加工硬化により、強度をさらに向上させることが可能となる。
なお、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリー長さ比率LLB/(LLB+LHB)は、10%以上であることがさらに好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることが一層好ましい。
一方、転位を経路とした原子の高速拡散によって高温環境下での再結晶とそれに伴う軟化が起こり、耐熱性が損なわれることを確実に抑制するためには、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリー長さ比率LLB/(LLB+LHB)は、80%以下であることが好ましく、70%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態である銅合金塑性加工材においては、長手方向(伸線方向)と直交する断面で結晶方位を測定した際に、(100)面方位の結晶の面積比率が60%以下であることが好ましい。ここで、本実施形態においては、(100)面から15°までの範囲の結晶方位を(100)面方位とした。
なお、(100)面方位の結晶の面積比率は、50%以下であることがさらに好ましく、40%以下であることがより好ましく、30%以下であることが一層好ましく、20%以下であることがより一層好ましい。一方、コイル巻時に割れや大きなしわが入ることを抑制するためには、(100)面方位の結晶の面積比率を10%以上とすることが好ましい。
本実施形態である銅合金塑性加工材においては、長手方向(伸線方向)と直交する断面で結晶方位を測定した際に、(123)面方位の結晶の面積比率が2%以上であることが好ましい。ここで、本実施形態においては、(123)面から15°までの範囲の結晶方位を(123)面方位とした。
なお、(123)面方位の結晶の面積比率は、5%以上であることがさらに好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることが一層好ましい。
また、転位を経路とした原子の高速拡散により、高温環境下での再結晶とそれに伴う軟化が起こりやすくなって耐熱性が損なわれることを抑制するためには、(123)面方位の結晶の面積比率は、90%以下であることが好ましく、80%以下であることがさらに好ましく、70%以下であることがより好ましい。
本実施形態である銅合金塑性加工材においては、長手方向に直交する断面の断面積が50μm2以上20mm2以下の範囲内であっても、優れた導電率と強度を持つことから、銅合金塑性加工材の信頼性が向上する。
なお、長手方向に直交する断面の断面積は、75μm2以上であることがさらに好ましく、80μm2以上であることがより好ましく、85μm2以上であることがより一層好ましい。また、長手方向に直交する断面の断面積は、18mm2以下であることがさらに好ましく、16mm2以下であることがより好ましく、14mm2以下であることがより一層好ましい。
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、銅原料は、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。H,O,Cの含有量を上述のように規定する場合には、これらの元素の含有量の少ない原料を選別して使用することになる。具体的には、H含有量が0.5massppm以下、O含有量が2.0massppm以下、C含有量が1.0massppm以下の原料を用いることが好ましい。
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。
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体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Mgが偏析で濃縮することにより発生したCuとMgを主成分とする金属間化合物等が存在することがある。そこで、これらの偏析および金属間化合物等を消失または低減させるために、鋳塊を300℃以上1080℃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、Mgを均質に拡散させたり、Mgを母相中に固溶させたりする。なお、この均質化/溶体化工程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。
ここで、加熱温度が300℃未満では、溶体化が不完全となり、母相中にCuとMgを主成分とする金属間化合物が多く残存するおそれがある。一方、加熱温度が1080℃を超えると、銅素材の一部が液相となり、組織や表面状態が不均一となるおそれがある。よって、加熱温度を300℃以上1080℃以下の範囲に設定している。
組織の均一化のために、得られた鋳塊を所定の温度まで加熱し、熱間加工を行う。加工方法に特に限定はなく、例えば、引抜、押出、溝圧延等を採用することができる。
本実施形では、熱間押出加工を実施している。なお、熱間押出温度は、600 ℃ 以上1000 ℃ 以下の範囲内とすることが好ましい。また、押出比は、23以上6400以下の範囲内とすることが好ましい。
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S04における温度条件は特に限定はないが、再結晶を抑制するために、あるいは寸法精度の向上のため、冷間または温間圧延となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。加工率については、20%以上が好ましく、30%以上がさらに好ましい。また、加工方法については、引抜、押出、溝圧延等を採用することができる。
粗加工工程S04後に、加工性向上のための軟化、または再結晶組織にするために中間熱処理を実施する。
この際、連続焼鈍炉による短時間の熱処理が好ましく、Agが添加された場合には、Agの粒界への偏析の局在化を防ぐことができる。熱処理温度は200℃以上800℃以下の範囲内が好ましく、熱処理時間は5秒以上24時間以下の範囲内が好ましい。加えて、中間熱処理工程S05と後述する上前加工工程S06を繰り返し実施してもよい。
ここで、連続焼鈍による熱処理時の昇温速度は、2℃/sec以上であることが好ましく、5℃/sec以上であることがさらに好ましく、7℃/sec以上であることがより好ましい。また、降温速度は、5℃/sec以上であることが好ましく、7℃/sec以上であることがさらに好ましく、10℃/sec以上であることがより好ましい。
含有元素の酸化を減らすことが好ましく、そのためには、酸素分圧を10-5atm以下とすることが好ましく、10-7atm以下とすることがさらに好ましく、10-9atm以下とすることがより好ましい。
中間熱処理工程S05後の銅素材の強度を加工硬化により向上させるため、また所定の形状の線材に加工するために冷間加工を行う。加工時の再結晶を抑制するため、または軟化を抑制するために冷間、または温間加工となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。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、上前加工工程S06において(100)面方位の結晶の面積比率、(123)面方位の結晶の面積比率を制御しながら、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリー長さ比率を高め、加工硬化によって強度を向上させるためには5%以上とすることが好ましく、25%以上とすることがさらに好ましく、50%以上とすることがより好ましい。
なお、中間熱処理工程S05と上前加工工程S06を組み合わせることにより、集合組織((100)面方位の結晶の面積比率、(123)面方位の結晶の面積比率)を好ましい範囲にコントロールすることができる。
なお、中間熱処理工程S05と上前加工工程S06とを繰り返し行っても良い。
上前加工工程S06後の銅素材を調質するために、最後に、仕上熱処理を実施してもよい。ここでの熱処理においては、再結晶をさせない熱処理が好ましく、回復現象を適度に起こさせることにより材料特性を調整することが可能となる。熱処理方法に特に規定はなく、連続焼鈍、バッチ焼鈍などが挙げられ、熱処理雰囲気は還元雰囲気の方が好ましい。また、熱処理温度、時間に特に規定はないが、例えば200℃で1時間保持や、350℃で1秒保持等の条件が挙げられる。
よって、本実施形態の銅合金によれば、導電率を97%IACS以上、引張強度を200MPa以上、耐熱温度を150℃以上とすることができ、高い強度および導電率と優れた耐熱性とを両立することが可能となる。
例えば、上述の実施形態では、銅合金塑性加工材の製造方法の一例について説明したが、銅合金塑性加工材の製造方法は、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。
H含有量が0.1massppm以下、O含有量が1.0massppm以下、S含有量が1.0massppm以下、C含有量が0.3massppm以下、Cuの純度が99.99mass%以上の銅原料と、6N(純度99.9999mass%)以上の高純度銅と2N(純度99mass%)以上の純度を有する各種添加元素の純金属を用いて作製した各種添加元素を1mass%の添加元素を含む母合金を準備した。
得られた銅溶湯内に、上述の母合金を用いて表1,2に示す成分組成に調製し、H,Oを導入する場合には、溶解時の雰囲気を高純度Arガス(露点-80℃以下)、高純度N2ガス(露点-80℃以下)、高純度O2ガス(露点-80℃以下)、高純度H2ガス(露点-80℃以下)を用いて、Ar-N2―H2およびAr-O2混合ガス雰囲気とした。Cを導入する場合には、溶解において溶湯表面にC粒子を被覆させ、溶湯と接触させた。
これにより、表1,2に示す成分組成の合金溶湯を溶製し、これをカーボン鋳型に注湯して、鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、直径約50mm、長さ約300mmとした。
その後、表3,4に記載の条件で熱間加工(熱間押出)を行い、熱間加工材を得た。なお、熱間加工後は水冷により冷却を行った。
その後、常温で、表3,4に記載の条件で粗加工(溝圧延)を実施し、中間材(棒材)を得た。
そして、得られた中間加工材(棒材)に対して、表3,4に記載された温度の条件で、ソルトバスを用いて中間熱処理を実施した。その後、水焼入れ、空冷、をそれぞれ実施した。なお、ソルトバスでの昇温は10℃/秒以上であり、水焼き入れ時の降温速度は10℃/秒以上、空冷時の降温速度は5~10℃/秒であった。
次に、上前加工として、引き抜き加工(伸線加工)を実施し、仕上加工材(線材)を製出した。
その後、仕上加工材(線材)に対して、表3,4に記載の条件で仕上熱処理を行い、本発明例および比較例の銅合金塑性加工材(銅合金線材)を得た。
得られた鋳塊から測定試料を採取し、Mgは誘導結合プラズマ発光分光分析法で、その他の元素はグロー放電質量分析装置(GD-MS)を用いて測定した。また、Hの分析は、熱伝導度法で行い、O,S,Cの分析は、赤外線吸収法で行った。
なお、測定は試料中央部と幅方向端部の2カ所で測定を行い、含有量の多い方をそのサンプルの含有量とした。その結果、表1,2に示す成分組成であることを確認した。
JIS Z 2201に規定される9号試験片を採取し、JIS Z 2241の引張試験方法により、銅合金塑性加工材(銅合金線材)の長手方向(伸線方向)の引張強度を測定した。
耐熱温度は、日本伸銅協会のJCBA T325:2013に準拠して、1時間の熱処理での引張試験による等時軟化曲線を取得することで評価した。
なお、本実施例において、耐熱温度は、熱処理時間60分で熱処理した後に、熱処理前の強度T0に対して0.8×T0の強度になる時の熱処理温度である。
JIS C 3001に準拠した四端子法により、測定長1mにて測定を実施し、電気抵抗値を求めた。測定した電気抵抗値と、線径及び測定長から求めた体積から体積抵抗率を求めて導電率を算出した。
銅合金塑性加工材(銅合金線材)の長手方向(伸線方向)に直交する断面を観察面として、EBSD測定装置及びOIM解析ソフトによって、次のように小傾角粒界およびサブグレインバウンダリー長さ比率を求めた。
銅合金塑性加工材(銅合金線材)の長手方向(伸線方向)に直交する断面を観察面として、EBSD測定装置及びOIM解析ソフトによって、次のように、(100)面方位から15°以内の方位の面積比率、および、(123)面方位から15°以内の方位の面積比率を測定した。
比較例2は、Mgの含有量が本発明の範囲を超えており、導電率が低くなった。
比較例3は、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量が30massppmを超えており、耐熱性が不十分であった。
比較例4は、質量比〔Mg〕/〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕が0.6未満であり、耐熱性が不十分であった。
以上のことから、本発明例によれば、高い強度および導電率と優れた耐熱性とを有する銅合金塑性加工材を提供可能であることが確認された。
なお、本発明において、耐熱温度は、熱処理時間60分で熱処理した後に、熱処理前の強度T0に対して0.8×T0の強度になる時の熱処理温度である。
また、長手方向に直交する断面において、転位を蓄積しにくい(100)面方位の結晶の面積比率が60%以下に抑えられ、かつ、転位を蓄積しやすい(123)面方位の結晶の面積比率が2%以上確保されているので、転位密度の増加に伴う加工硬化により、強度をさらに向上させることができる。
Claims (9)
- Mgの含有量が10massppm超え100massppm以下の範囲内、残部がCu及び不可避不純物とした組成を有し、前記不可避不純物のうち、Sの含有量が10massppm以下、Pの含有量が10massppm以下、Seの含有量が5massppm以下、Teの含有量が5massppm以下、Sbの含有量が5massppm以下、Biの含有量が5masppm以下、Asの含有量が5masppm以下とされるとともに、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量が30massppm以下とされ、
Mgの含有量を〔Mg〕とし、SとPとSeとTeとSbとBiとAsの合計含有量を〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕とした場合に、これらの質量比〔Mg〕/〔S+P+Se+Te+Sb+Bi+As〕が0.6以上50以下の範囲内とされており、
導電率が97%IACS以上、引張強度が200MPa以上、耐熱温度が150℃以上であることを特徴とする銅合金塑性加工材。 - 長手方向に直交する断面の断面積が50μm2以上20mm2以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1に記載の銅合金塑性加工材。
- Agの含有量が5massppm以上20massppm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に記載の銅合金塑性加工材。
- 前記不可避不純物のうち、Hの含有量が10massppm以下、Oの含有量が100massppm以下、Cの含有量が10massppm以下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銅合金塑性加工材。
- EBSD法により、長手方向に直交する断面において1000μm2以上の測定面積を、0.1μm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Aを求め、平均粒径A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1000μm2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、隣接する測定点間の方位差が2°以上15°以下となる測定点間である小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの長さをLLB、隣接する測定点間の方位差が15°を超える測定点間である大傾角粒界の長さをLHBとしたときに、
LLB/(LLB+LHB)>5%
の関係を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の銅合金塑性加工材。 - 長手方向に直交する断面において、(100)面方位の結晶の面積比率が60%以下とされ、(123)面方位の結晶の面積比率が2%以上とされていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の銅合金塑性加工材。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の銅合金塑性加工材からなり、長手方向に直交する断面の直径が10μm以上5mm以下の範囲内であることを特徴とする銅合金線材。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載された銅合金塑性加工材からなることを特徴とする電子・電気機器用部品。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載された銅合金塑性加工材からなることを特徴とする端子。
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