JP4663031B1 - チタン銅、伸銅品、電子部品及びコネクタ - Google Patents
チタン銅、伸銅品、電子部品及びコネクタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4663031B1 JP4663031B1 JP2010147691A JP2010147691A JP4663031B1 JP 4663031 B1 JP4663031 B1 JP 4663031B1 JP 2010147691 A JP2010147691 A JP 2010147691A JP 2010147691 A JP2010147691 A JP 2010147691A JP 4663031 B1 JP4663031 B1 JP 4663031B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper
- titanium copper
- titanium
- crystal
- rolling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- IUYOGGFTLHZHEG-UHFFFAOYSA-N copper titanium Chemical compound [Ti].[Cu] IUYOGGFTLHZHEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 129
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 53
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 73
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 51
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 36
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 19
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 18
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 14
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 6
- 229910010165 TiCu Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 229910004353 Ti-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000003483 aging Methods 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017945 Cu—Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- AQXQGFFJZVRMRY-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ti].[Cu].[Ti] Chemical compound [Cu].[Ti].[Cu].[Ti] AQXQGFFJZVRMRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006757 chemical reactions by type Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001330 spinodal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
【解決手段】Tiを1.0〜5.0質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物からなるチタン銅であって、電子顕微鏡による圧延面の電解研磨後の表面の組織観察において、平均結晶粒径が20μm以下、結晶粒内に存在する粒径1μmより大きい第二相粒子の平均個数密度(X)が15×103個/mm2以下、結晶粒内に存在する粒径100nm〜1μmの第二相粒子の平均個数密度(Y)が30×103個/mm2以下であり、EBSP測定により、チタン銅の圧延方向と平行な方向[100]の結晶方位の極密度を測定した場合に{111}から30°以内の範囲に強度2〜30のピークが存在することを特徴とするチタン銅である。
【選択図】図4
Description
そこで、本発明はこれまでとは別異の観点からチタン銅の特性改善を試み、優れた強度及び曲げ加工性を有するチタン銅及びこれを用いた伸銅品、電子部品及びコネクタを提供することを課題とする。
<Ti含有量>
Tiが1.0質量%未満ではチタン銅本来の変調構造の形成による強化機構を充分に得ることができないことから十分な強度が得られず、逆に5.0質量%を超えると粗大なTiCu3が析出し易くなり、強度及び曲げ加工性が劣化する傾向にある。従って、本発明の実施の形態に係る銅合金中のTiの含有量は、1.0〜5.0質量%であり、好ましくは1.5〜4.5質量%、更に好ましくは2.0〜4.0質量%である。このようにTiの含有量を適正化することで、電子部品用に適した強度及び曲げ加工性を共に実現することができる。
第3元素をチタン銅に添加すると、Tiが十分に固溶する高い温度で溶体化処理をしても結晶粒が容易に微細化し、強度を向上させる効果がある。また、所定の第3元素は変調構造の形成を促進する。更に、TiCu3等の析出を抑制する効果もあるため、チタン銅本来の時効硬化能が得られるようになる。
本発明の実施の形態に係るチタン銅の一例を図1に示す。チタン銅の強度を向上させるためには結晶粒が小さいほど好ましい。そこで、好ましい平均結晶粒径は20μm以下、より好ましくは15μm以下であり、例えば5〜15μmである。下限について特に制限はないが、未再結晶領域が無く均一に再結晶させるためには、1.0μm以上が好ましい。本実施形態において「平均結晶粒径」は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡による観察で圧延面の電解研磨後の表面の組織観察に対してJIS G0551の直線交差線分法により測定する。
本発明において「第二相粒子」とは母相の成分組成とは異なる組成の粒子を指す(例えば図1の粒子11参照)。第二相粒子は種々の熱処理途中に析出するCuとTiを主成分とした粒子であり、具体的にはTiCu3粒子又は第3元素群の構成要素X(具体的にはMn、Fe、Mg、Co、Ni、Cr、V、Nb、Mo、Zr、Si、B、Ag、Be、ミッシュメタル及びPの何れか)を含むCu−Ti−X系粒子として現れる。またCu−X系粒子、Ti−X系粒子もこの「第二相粒子」に含む。
本発明で規定した成分の範囲のチタン銅の結晶構造は面心立方構造であるため、原子が最も密になる面は{111}面であり、この面は「すべり面」と呼ばれる。冷間圧延をはじめとする塑性加工により転位がすべり面上を移動し、結晶粒界に転位が徐々に蓄積されていき、加工硬化が生じる。しかしながら結晶粒の配向性が高い場合には、隣り合う結晶粒同士のすべり面がほぼ同じ方向を向いているため、転位が結晶粒界を介して隣の結晶粒のすべり面へ移動し、結晶粒界への転位の蓄積が減少する。その結果、曲げ加工性に優れた銅合金材料が得られる。本発明者は本実施形態に係る銅合金の結晶方位を調査したところ、{111}面近傍の極密度が従来のチタン銅に比べて向上していることが分かった。即ち本発明では、図4の三角形の3つの頂点のうち、極密度のピークが{111}面に最も近いもの(つまり、{111}から30°の範囲に結晶方位の極密度のピークが存在すること)がチタン銅の曲げ性向上に寄与していることが分かった。
ひずみの量が増えると結晶方位の極密度のピークは高くなるが、結晶粒に多くのひずみがたまっているため、曲げ性が低下する。逆に、ひずみの量が少ないと結晶粒の回転が進まず、結晶方位がバラバラなため曲げ性に劣る。その上、加工硬化の度合いが小さく、強度が不足する場合がある。
また、ピーク強度の高さは、2〜30の範囲、好ましくは2〜20の範囲に存在することが好ましい。なお、2以下では、ピークであるかの判別が難しく、30以上の場合には、冷間加工により結晶粒に多くの歪みがたまりすぎるため、曲げ性が低下する。本実施形態において、試料座標系を、図2に示すように、チタン銅1の圧延方向に平行な方向を[100](RD方向)、[100]と垂直且つチタン銅1の厚さ方向と平行な方向を[001](ND方向)、チタン銅1の幅方向と平行な[010](TD方向)と定義する(結晶座標系は、ブラベー格子のa1,a2,a3軸方向を、それぞれ[100]、[010]、[001]として定義する)。
本実施形態に係るチタン銅は、結晶粒内に、筋状の凹凸を持ったせん断帯が形成されている。本実施形態において「せん断帯」とは、金属材料を圧延加工した場合、結晶表面を電解研磨したときに生じる筋状又は線状の深さ0.05〜1.0μmの段差を意味する(図1のせん断帯12参照)。なお、この段差は電解研磨をした際に観察される。このせん断帯は結晶粒界を跨ぐことはなく、結晶粒の内部に存在している。せん断帯の本数は結晶粒に加わったひずみの量により決まる。ひずみの量が多くなるほどせん断帯の本数は増え、せん断帯が存在する結晶粒の割合も増える。そのためせん断帯が多いと結晶粒に多くのひずみがたまっているため、曲げ性が低下する。逆に、せん断帯が少なすぎると、加工硬化の度合いが小さく、強度が不足する場合がある。なお、従来の手順(溶体化処理→圧延→時効処理)によりチタン銅を製造する場合は、時効の熱処理により結晶粒内のひずみが解放され、せん断帯が消滅するため、電解研磨を実施しても結晶粒内にはせん断帯が表れない。
本実施形態に係る銅合金は一実施形態において以下の特性を兼備することができる。
(A)圧延平行方向の0.2%耐力が950MPa以上
(B)BadwayのW曲げ試験を行う際の曲げ表面の平均粗さRaが1.0μm以下、好ましくは0.8μm以下、
(C)圧延平行方向の伸びが3%以上
(D)導電率が10%IACS以上16%IACS以下
(A)圧延平行方向の0.2%耐力が940MPa以上1000MPa以下
(B)BadwayのW曲げ試験を行う際の曲げ表面の表面粗さRaが0.5μm以上0.7μm以下、
(C)圧延平行方向の伸びが6%以上12%以下
(D)導電率が10%IACS以上16%IACS以下
(A)圧延平行方向の0.2%耐力が1000MPa以上1100MPa以下
(B)BadwayのW曲げ試験を行う際の曲げ表面の平均粗さRaが0.5μm以上0.9μm以下、
(C)圧延平行方向の伸びが6%以上10.0%以下
(D)導電率が10%IACS以上16%IACS以下
本実施形態に係るチタン銅は種々の伸銅品、例えば板、条、箔、管、棒及び線として提供されることができる。本発明に係るチタン銅は、限定的ではないが、スイッチ、コネクタ、ジャック、端子、リレー、電池等の電子部品の材料として好適に使用することができる。
本実施形態に係るチタン銅は、特に最終の溶体化処理及びそれ以降の工程で適切な熱処理及び冷間圧延を実施することにより製造可能である。以下に、好適な製造例を工程毎に順次説明する。
溶解及び鋳造によるインゴットの製造は、基本的に真空中又は不活性ガス雰囲気中で行う。溶解において添加元素の溶け残りがあると、強度の向上に対して有効に作用しない場合がある。よって、溶け残りをなくすため、FeやCr等の高融点の第3元素は、添加してから十分に攪拌したうえで、一定時間保持する必要がある。一方、TiはCu中に比較的溶け易いので第3元素の溶解後に添加すればよい。従って、Cuに、Mn、Fe、Mg、Co、Ni、Cr、V、Nb、Mo、Zr、Si、B、Ag、Be、ミッシュメタル及びPよりなる群から選択される1種又は2種以上を合計で0〜1.0質量%含有するように添加し、次いでTiを1.0〜5.0質量%含有するように添加してインゴットを製造することが望ましい。
インゴット製造時に生じた凝固偏析や晶出物は粗大なので均質化焼鈍でできるだけ母相に固溶させて小さくし、可能な限り無くすことが望ましい。これは曲げ割れの防止に効果があるからである。具体的には、インゴット製造工程後には、900〜970℃に加熱して3〜24時間均質化焼鈍を行った後に、熱間圧延を実施するのが好ましい。液体金属脆性を防止するために、熱延前及び熱延中は960℃以下とするのが好ましい。
その後、冷延と焼鈍を適宜繰り返してから溶体化処理を行うのが好ましい。ここで予め溶体化を行っておく理由は、最終の溶体化処理での負担を軽減させるためである。すなわち、最終の溶体化処理では、第二相粒子を固溶させるための熱処理ではなく、既に溶体化されてあるのだから、その状態を維持しつつ再結晶のみ起こさせればよいので、軽めの熱処理で済む。具体的には、第一溶体化処理は加熱温度を850〜900℃とし、2〜10分間行えばよい。そのときの昇温速度及び冷却速度においても極力速くし、ここでは第二相粒子が析出しないようにするのが好ましい。なお、第一溶体化処理は行わなくても良い。
最終の溶体化処理前の中間圧延における加工度を高くするほど、最終の溶体化処理における再結晶粒が均一かつ微細に生成するので、中間圧延の加工度は高めに設定する。好ましくは70〜99%である。加工度は{((圧延前の厚み−圧延後の厚み)/圧延前の厚み)×100%}で定義される。また、中間圧延の途中で、溶体化処理を数回行うことも可能である。溶体化条件は850℃〜900℃程度で2〜10分程度行えばよい。
最終溶体化処理前の銅合金素材中には、鋳造又中間圧延過程で生成された析出物が存在する。この析出物は、曲げ性及び時効後の機械的特性増加を妨げる場合があるため、最終の溶体化処理では、銅合金素材中の析出物を完全に固溶させる温度に銅合金素材を加熱することが望ましい。しかしながら、析出物を完全に無くすまで高温に加熱すると、析出物による粒界のピン止め効果が無くなり、結晶粒が急激に粗大化する。結晶粒が急激に粗大化すると強度が低下する傾向にある。
なお、固溶限温度が高すぎると、その後に最終冷間圧延(仕上げ圧延)をしても、{111}から30°以内の範囲の結晶方位の極密度のピーク強度が十分に高くならない場合がある。原因は不明であるが、高温に加熱しすぎて結晶粒径が大きくなると{111}から30°以内の範囲に結晶粒は回転しにくいと推測される。本実施形態においては、溶体化前の銅合金素材が、550〜1000℃のTiの固溶限温度、より典型的には550〜1000℃のTiの固溶限温度に比べて0〜20℃高い温度、好ましくは0〜15℃高い温度、更に好ましくは0〜10℃高い温度になるまで加熱するのが好ましい。
最終溶体化処理に引き続いて、時効処理を行う。従来は最終溶体化処理の後は冷間圧延を行うことが通例であったが、本実施形態に係るチタン銅を得る上では最終溶体化処理の後、冷間圧延を行わずに直ちに時効処理を行うことが好ましい。従来の工程では、曲げ性と強度を両立することができなかった。高加工度では高強度だが曲げ性が悪く、低加工度では曲げ性には優れるが強度は不足した。時効処理はTi-Cu系の微細な析出物が適切な大きさと間隔で均質に分布するように、ピーク強度が得られる時効処理条件で実施する。ここで、ピーク強度とは例えば時効処理時間を一定として(例えば10時間)、時効処理温度を変化させた場合(例えば350、375、400、425、450、475、500℃の各時効処理温度で時効処理をした場合)に、最も強度(引張強さ)が高くなる条件で時効処理した場合の強度をいう。このときの時効条件は従来の工程の時効条件よりもやや高温で行うとよい。具体的には、材料温度350〜500℃で0.1〜20時間加熱することが好ましく、材料温度380〜480℃で1〜16時間加熱することがより好ましく、材料温度380〜480℃で4〜16時間加熱することが更に好ましい。
上記時効処理後、最終冷間圧延を行うことにより、チタン銅の強度を高めることができる。高い強度を得ることを目的とする場合は加工度を5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上とする。但し、加工度が高すぎると結晶粒の集合度についてはピークが高くなるが、結晶粒に入るひずみの量が多くなりすぎるため、曲げ性が悪化することから加工度を35%以下、好ましくは30%以下、より好ましくは25%以下とする。
なお、時効後の圧延方法を歪みが入りやすい条件にすると、表面の結晶粒のみ回転し、板厚方向中央部の結晶粒が回転しにくく、結晶方位が揃わず、曲げ性が悪化するため、本実施形態では、同一加工度でも材料表面に歪みの入りにくい条件で圧延することが好ましい。
なお、最終溶体化処理後の銅合金の結晶粒径が大きい場合には、結晶が回転する方向が異なるため、好ましい圧延条件で実施しても{111}から30°以内の範囲に結晶方位の極密度のピーク強度が高くならない。
最終の冷間圧延の後、電子部品に適用するのに必要な応力緩和特性を得るため、歪取焼鈍を行う。歪取焼鈍の条件は慣用の条件でよいが、具体的には、材料温度200℃以上550℃未満で0.001〜20時間加熱の条件で行うのが好ましく、低温であれば長時間(例えば材料温度200〜300℃で12〜20時間加熱)、高温であれば短時間(例えば材料温度300〜400℃で0.001〜12時間加熱)の条件で行うのがより好ましい。また要求特性によっては本工程を省略することも可能である。
<結晶粒径>
結晶粒径(平均結晶粒径)の測定は、圧延面表面をリン酸67%+硫酸10%+水の溶液中で15V60秒の条件で電解研磨により組織を現出させ、水洗乾燥させ観察に供した。これをFE−SEM(電解放射型走査電子顕微鏡、Philips社製、XL30SFEG)を用いて組織を観察し、JIS G0551の交差線分法により平均結晶粒径を求めた。
チタン銅の圧延面表面に対して結晶粒径測定と同一条件の電解研磨により組織を現出させた。そして、電解研磨により現出させた圧延面表面の組織の凹凸を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した(倍率5000倍)。そして、結晶粒の表面から深さが0.01μm以上のものをせん断帯としてカウントした。具体的には、SEM写真の任意の領域に対して100μm×100μmの枠を作製し、この中に存在する結晶粒と、結晶粒内にせん断帯が5本以上存在する結晶粒の数をカウントした。枠を横切っている結晶粒については、すべて1/2個としてカウントした。
せん断帯の測定については、筋状又は線状の模様が存在する範囲の組織の凹凸を測定し、ある谷(凹部)から隣の山(凸部)までの高さが0.01μm以上である谷(凹部)を「せん断帯」としてカウントした。ここで「筋状又は線状の模様が存在する範囲」は、SEM写真(倍率5000倍)を目視することにより特定した(図1の範囲14参照)。なお、結晶粒界はせん断帯としてカウントしなかった。
そして、せん断帯が5本以上存在する結晶粒の割合を以下の様に算出した。
(せん断帯が5本以上存在する結晶粒の割合(%))=(100μm×100μmの枠内に存在するせん断帯が5本以上存在する結晶粒の個数(個/10000μm2))/(100μm×100μmの枠内に存在する全ての結晶粒の個数(個/10000μm2))×100(%)
結晶粒径の測定と同様の条件で組織を現出させ、FE−SEMを用い、粒径と析出物の個数を計測した。析出物を取り囲む最小円の直径を粒径とした。また、計測対象の析出物の成分としてCu、Tiのどちらかまたは両方が含まれることは、FE−SEMのEDS(エネルギー分散型X線分析)を用いて全ての析出物に対して成分分析することにより確認した。粒径100nm以上1.0μm以下の第二相粒子と、粒径1.0μmを超える第二相粒子に分けて数え、それぞれの個数密度(Y)及び(X)を測定した。本実施例では、粒界反応型の粒子として結晶粒界に沿って析出するTi−Cu系の析出物(粒界反応相)(図1の粒界反応相13参照)については計算しないこととした。
試験片の圧延面表面をリン酸67%+硫酸10%+水の溶液中で15V60秒の条件で電解研磨して組織を現出させ、水洗乾燥後させた後、XPSを用いてArイオンを3kV、30秒スパッタし観察に供した。EBSP測定は日本電子株式会製JXA8500Fを用いた。EBSP測定では、図3に示すように、試験片の圧延面側表面を入射電子線に対して70度傾けて設置した。測定プログラムはTSL OIM data collection Ver.3.5、解析プログラムはTSL OIM Analysis Ver.3.0(いずれもテクセムラボラトリーズ社製)を用いて逆極点図を作成した。測定した方位における極密度の一番高い方位の1点を試験片の結晶方位の極密度のピークの方位として測定した。結晶方位の極密度のピークと{111}との角度の測定は、結晶方位の極密度のピークを標準ステレオ三角形上に表示し、ウルフ(Wulff)ネットを用いて測定した。
引張方向が圧延方向と平行になるように、プレス機を用いてJIS13B号試験片を作製した。JIS−Z2241に従ってこの試験片の引張試験を行ない、圧延平行方向の破断強度(引張強さ)を測定した。
JIS−H0505に準拠し、4端子法で導電率(EC:%IACS)を測定した。
引張試験を実施したサンプルに対して、JIS−Z2241に従って、破断伸びを測定した。
JIS−Z2248に従いW曲げ試験をBadway(曲げ軸が圧延方向と同一方向)、R/t=0で実施し、この試験片の曲げ表面を観察した。観察方法はレーザーテック社製コンフォーカル顕微鏡HD100を用いて曲げ表面を撮影し、付属のソフトウェアを用いて平均粗さRaを測定し、比較した。なお、曲げ加工前の試料表面はコンフォーカル顕微鏡を用いて観察したところ凹凸は確認できなかった。曲げ加工後の表面平均粗さRaが1.0μmを超える場合を曲げ加工後の外観に劣ると評価した。
実施例1〜5は、Ti濃度とそのTi濃度に好適な材料最高温度で最終の溶体化処理を実施した場合の例を示す。いずれの実施例も引張強さ及び伸びともに良好であった。
実施例6は、昇温速度及び冷却速度を実施例1〜5よりも速くし、仕上げ圧延の圧延荷重をやや小さくした場合の例を示す。実施例6では、{111}から30°以内範囲のピーク高さの値が大きくなくなったが、せん断帯が存在する結晶粒の割合が小さくなり、強度がやや低下した。
実施例7〜9は、仕上げ圧延の加工度を5%、10%、30%と徐々に変化させた場合の例を示す。実施例7のように加工度を小さくすることにより、伸びが向上し、実施例9のように加工度を大きくすることにより、{111}から30°以内の範囲のピーク高さの値が大きくなり、強度が増加した。
実施例10〜15は、Tiの濃度と溶体化処理の条件と圧延の条件を変化させた実施例である。実施例1〜9に比べてほぼ同等の良好な特性を得られている。
実施例16は、第3元素としてFe、実施例17はCo、実施例18、31はCr、実施例19はNi、実施例20はZr、実施例21はMn、実施例22、28、29、30はFe、実施例32はV、実施例33はNb、実施例34はMo、実施例35はSi、実施例36はB、実施例37はP、実施例38はBe、実施例39はAgを単一の元素で添加した例である。いずれの実施例も第二相粒子の個数密度(X)、(Y)が小さく、引張強さ及び伸びともに良好であった。
実施例23〜27及び40は、第3元素として複数の種類の元素を添加した場合の例を示す。実施例23〜27及び40によれば複数の元素を添加しても単一の元素を添加した場合と同様の結果が得られる。
一方、比較例1は、Tiの固溶限温度まで十分に材料最高温度を上げなかった場合の例である。比較例1では溶体化温度が固溶限温度より低いため、Tiが十分に固溶せず、最終溶体化処理前に存在した析出物が粗大化したため個数密度(X)の値が大きくなり、強度及び伸びが低下し、曲げ表面が粗くなった。
比較例2は、材料最高温度をTiの固溶限温度よりも200℃以上高い温度とした場合の例である。比較例2では最終溶体化処理時に析出物が十分に固溶しすぎたために、Tiを添加することによるピン止め効果が抑制され、母材の結晶粒径が大きくなり、強度が低下した。その上、結晶粒径も大きく、実施例1に比べ曲げ性も劣った。
比較例3〜6は、最終溶体化処理の材料最高温度を、Tiの固溶温度よりもそれぞれ73℃、100℃、96℃、85℃を高くし、且つ、保持時間を長く(15秒以上)した例を示す。比較例3〜6では、結晶粒径が大きくなり、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値も小さくなり、Ti濃度が同程度である実施例と比べて引張強さが30〜100MPa程度低下し、曲げ表面が粗くなった。
比較例7〜9は、試験片の温度が材料最高温度に達した時から水冷を開始するまでの時間である保持時間を長くした例である(比較例7は10秒、比較例8は40秒、比較例9は70秒)。昇温から冷却までの保持時間を実施例に比べて長くすることにより、結晶粒径が大きくなり、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値が小さくなり、Ti濃度が同程度である実施例と比べて引張強さが20〜150MPa程度低下し、曲げ表面が粗くなった。
比較例10及び11は最終溶体化処理の昇温速度又は冷却速度を実施例よりも遅くした例である。比較例6に示すように、昇温速度を30℃/sと遅くすることにより、結晶粒径が大きくなったため、強度が低下し、曲げ表面が粗くなった。また、冷却速度を70℃/sと遅くした比較例11では、第二相粒子の個数密度(Y)の割合が増加したため強度が低下し、曲げ表面が粗くなった。
比較例12及び13は、Ti濃度を実施例の範囲外としたものである。比較例12及び13では強度が低下した。
比較例14は、仕上げ圧延時の加工度を0.5%と低くしすぎたために、結晶粒にたまるひずみが少なく、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値が小さくなり、また、せん断帯の発生する本数が少なく、せん断帯が5本以上存在する結晶粒の割合が小さくなり、強度が低下した。
比較例15では加工度を40%と高くしすぎたために、結晶粒にたまるひずみが多く、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値が大きくなり、また、せん断帯が多く発生し、せん断帯が5本以上存在する結晶粒の割合が大きくなったため、伸びが悪くなり、曲げ表面が粗くなった。
比較例16は、仕上げ圧延時の圧延荷重を150kg/mmと大きくした例であり、せん断帯が多く発生し、また、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値が大きくなったため、曲げ表面も粗くなった。
比較例17は、圧延油の粘度を15cSTと高くした例であり、実施例に比べてせん断帯が多く発生し、また、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値が大きくなったため、曲げ表面が粗くなった。
比較例18は、最終溶体化処理の材料最高温度をTiの固溶限温度よりも20℃以上高くし、且つ保持時間を長くした結果であり、結晶粒径が大きくなった。また、{111}から30°以内の範囲にあるピーク高さの値が小さくなり、Ti濃度が同程度である実施例と比べて引張強さが125MPa低下し、曲げ表面が粗くなった。
比較例19〜22は、製造工程を従来の工程、即ち、最終溶体化処理→圧延→時効の順で行った例である。比較例19では、伸びは良好であったが強度が弱くなった。比較例20では加工度を45%まで高くした結果、強度は実施例1と同等になったが、伸びが悪くなり、曲げ表面に亀裂が発生した。比較例21では、最終溶体化処理の加熱から冷却までの保持時間を実施例より40sに長くするとともに加工度を45%と高くした例であり、結晶粒径が大きくなるとともに、伸びが悪くなり、曲げ表面に亀裂が発生した。比較例22では、保持時間を70sと長くした場合であるが、伸びは良好であったが、強度が弱くなり、曲げ表面に亀裂が発生した。
11 第二相粒子
12 せん断帯
13 粒界反応相
Claims (8)
- Tiを1.0〜5.0質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物からなるチタン銅であって、電子顕微鏡による圧延面の電解研磨後の表面の組織観察において、平均結晶粒径が20μm以下、結晶粒内に存在する粒径1.0μmより大きい第二相粒子の平均個数密度(X)が15×103個/mm2以下、前記結晶粒内に存在する粒径100nm〜1.0μmの第二相粒子の平均個数密度(Y)が35×103個/mm2以下であり、EBSP測定により、前記チタン銅の圧延方向と平行な方向[100]から結晶方位の極密度を測定した場合に、{111}から30°以内の範囲に強度2〜30のピークが存在することを特徴とするチタン銅。
- 圧延面の電解研磨後の表面の組織観察において、せん断帯が5本以上存在する結晶粒の割合が15〜90%である請求項1に記載のチタン銅。
- 伸びが3.0%以上、引張強さが950MPa以上である請求項1又は2に記載のチタン銅。
- 曲げ表面の平均粗さRaが1.0μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のチタン銅。
- 第3元素群としてMn、Fe、Mg、Co、Ni、Cr、V、Nb、Mo、Zr、Si、B及びP、Ag、Be、ミッシュメタルよりなる群から選択される1種又は2種以上を、合計で0〜1.0質量%含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のチタン銅。
- 請求項1〜5いずれか1項記載のチタン銅からなる伸銅品。
- 請求項1〜5いずれか1項記載のチタン銅からなる電子部品。
- 請求項1〜5いずれか1項記載のチタン銅を備えたコネクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147691A JP4663031B1 (ja) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | チタン銅、伸銅品、電子部品及びコネクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147691A JP4663031B1 (ja) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | チタン銅、伸銅品、電子部品及びコネクタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4663031B1 true JP4663031B1 (ja) | 2011-03-30 |
JP2012012631A JP2012012631A (ja) | 2012-01-19 |
Family
ID=43952831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010147691A Active JP4663031B1 (ja) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | チタン銅、伸銅品、電子部品及びコネクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4663031B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101362328B1 (ko) * | 2012-01-03 | 2014-02-24 | 충남대학교산학협력단 | 합금화에 의해 강도와 계면신뢰성이 향상된 구리/알루미늄 클래드재 및 그 제조방법 |
CN106103754A (zh) * | 2013-12-27 | 2016-11-09 | Jx金属株式会社 | 电子零件用钛铜 |
CN110923499A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-03-27 | 宁波博威合金材料股份有限公司 | 一种含Ce和B的钛青铜合金带材及其制备方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6286241B2 (ja) * | 2014-03-17 | 2018-02-28 | Dowaメタルテック株式会社 | Cu−Ti系銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品 |
JP6368518B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-08-01 | Dowaメタルテック株式会社 | Cu−Ti系銅合金板材およびその製造方法並びに通電部品 |
KR101875807B1 (ko) * | 2018-03-14 | 2018-07-06 | 주식회사 풍산 | 고강도 및 굽힘가공성이 우수한 자동차 및 전기전자 부품용 동합금재의 제조 방법 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005097638A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Nikko Metal Manufacturing Co Ltd | 曲げ加工性に優れた高強度銅合金 |
JP2006283142A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Nikko Kinzoku Kk | 曲げ加工性に優れた高強度銅合金 |
JP2010126777A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Dowa Metaltech Kk | 銅合金板材およびその製造方法 |
-
2010
- 2010-06-29 JP JP2010147691A patent/JP4663031B1/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005097638A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Nikko Metal Manufacturing Co Ltd | 曲げ加工性に優れた高強度銅合金 |
JP2006283142A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Nikko Kinzoku Kk | 曲げ加工性に優れた高強度銅合金 |
JP2010126777A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Dowa Metaltech Kk | 銅合金板材およびその製造方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101362328B1 (ko) * | 2012-01-03 | 2014-02-24 | 충남대학교산학협력단 | 합금화에 의해 강도와 계면신뢰성이 향상된 구리/알루미늄 클래드재 및 그 제조방법 |
CN106103754A (zh) * | 2013-12-27 | 2016-11-09 | Jx金属株式会社 | 电子零件用钛铜 |
CN106103754B (zh) * | 2013-12-27 | 2019-01-22 | Jx金属株式会社 | 电子零件用钛铜 |
CN110923499A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-03-27 | 宁波博威合金材料股份有限公司 | 一种含Ce和B的钛青铜合金带材及其制备方法 |
CN110923499B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-02-05 | 宁波博威合金材料股份有限公司 | 一种含Ce和B的钛青铜合金带材及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012012631A (ja) | 2012-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4191159B2 (ja) | プレス加工性に優れたチタン銅 | |
JP5368581B2 (ja) | 電子部品用チタン銅 | |
JP5226057B2 (ja) | 銅合金、伸銅品、電子部品及びコネクタ | |
TWI513833B (zh) | 電子機器用銅合金、電子機器用銅合金之製造方法、電子機器銅合金用塑性加工材、以及電子機器用零件 | |
JP7180101B2 (ja) | 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 | |
JP4663031B1 (ja) | チタン銅、伸銅品、電子部品及びコネクタ | |
JP5226056B2 (ja) | 銅合金、伸銅品、電子部品及びコネクタ | |
JP2011132594A (ja) | 電子部品用チタン銅 | |
TWI429768B (zh) | Cu-Co-Si based copper alloy for electronic materials and method for producing the same | |
JP5611773B2 (ja) | 銅合金及びこれを用いた伸銅品、電子部品及びコネクタ及び銅合金の製造方法 | |
TWI582249B (zh) | Copper alloy sheet and method of manufacturing the same | |
JP7180102B2 (ja) | 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 | |
JP6151636B2 (ja) | 電子部品用チタン銅 | |
JP6080823B2 (ja) | 電子部品用チタン銅 | |
JP2005029857A (ja) | 延性に優れた高力高導電性銅合金 | |
JP6125410B2 (ja) | 電子部品用チタン銅 | |
JP5393629B2 (ja) | チタン銅及びこれを用いた伸銅品、電子部品及びコネクタ | |
JP5544316B2 (ja) | Cu−Co−Si系合金、伸銅品、電子部品、及びコネクタ | |
JP6246456B2 (ja) | チタン銅 | |
JP4663030B1 (ja) | チタン銅、伸銅品、電子部品、コネクタ及びそのチタン銅の製造方法 | |
JP4961049B2 (ja) | 電子部品用チタン銅 | |
JP5378286B2 (ja) | チタン銅及びその製造方法 | |
JP2008088558A (ja) | 延性に優れた高力高導電性銅合金 | |
JP6736631B2 (ja) | チタン銅、チタン銅の製造方法及び電子部品 | |
JP2016211077A (ja) | チタン銅 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101102 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4663031 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140114 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |