JP5427971B1 - 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板並びにこの銅合金板による大電流用電子部品及び放熱用電子部品を提供する。
【解決手段】 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、残部が銅及び不可避的不純物からなり、３５０ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であることを特徴とする銅合金板である。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
【選択図】なし

Description

本発明は銅合金板及び通電用又は放熱用電子部品に関し、特に、電機・電子機器、自動車等に搭載される端子、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、放熱板等の電子部品の素材として使用される銅合金板、及び該銅合金板を用いた電子部品に関する。中でも、電気自動車、ハイブリッド自動車等で用いられる大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレット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好適な銅合金板及び該銅合金板を用いた電子部品に関するものである。

電機・電子機器、自動車等には、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電気又は熱を伝えるための部品が組み込まれており、これら部品には銅合金が用いられている。ここで、電気伝導性と熱伝導性は比例関係にある。

近年、電子部品の小型化に伴い、曲げたわみ係数を高めることが求められている。コネクタ等が小型化すると、板ばねの変位を大きくとることが難しくなる。このため、小さな変位で高い接触力を得ることが必要になり、より高い曲げたわみ係数が求められるのである。

また、曲げたわみ係数が高いと曲げ加工の際のスプリングバックが小さくなり、プレス成型加工が容易になる。厚肉材が使用される大電流コネクタ等では、特にこのメリットは大きい。

さらに、スマートフォンやタブレットＰＣの液晶には、液晶フレームと呼ばれる放熱部品が用いられているが、このような放熱用途の銅合金板においても、より高い曲げたわみ係数が求められる。曲げたわみ係数を高めると外力が加わった際の放熱板の変形が軽減され、放熱板周りに配置される液晶部品、ＩＣチップ等に対する保護性が改善されるためである。

ここで、コネクタ等の板ばね部は、通常、その長手方向が圧延方向と直交する方向（曲げ変形の際の曲げ軸が圧延方向と平行）に採取される。以下、この方向を板幅方向（ＴＤ）と称する。したがって、曲げたわみ係数の上昇は、ＴＤにおいて特に重要である。

一方、電子部品の小型化に伴い、通電部における銅合金の断面積が小さくなる傾向にある。断面積が小さくなると、通電した際の銅合金からの発熱が増大する。また、成長著しい電気自動車やハイブリッド電気自動車で用いられる電子部品には、バッテリー部のコネクタ等の著しく高い電流が流される部品があり、通電時の銅合金の発熱が問題になっている。発熱が過大になると、銅合金は高温環境に晒されることになる。

コネクタ等の電子部品の電気接点では、銅合金板にたわみが与えられ、このたわみで発生する応力により、接点での接触力を得ている。たわみを与えた銅合金板を高温下に長時間保持すると、応力緩和現象により、応力すなわち接触力が低下し、接触電気抵抗の増大を招く。この問題に対処するため銅合金には、発熱量が減ずるよう導電性により優れることが求められ、また発熱しても接触力が低下しないよう応力緩和特性により優れることも求められている。同様に放熱用途の銅合金板においても、外力による放熱板のクリープ変形を抑制する点から、応力緩和特性に優れることが望まれている。

ＣｕにＺｒやＴｉを添加すると応力緩和特性が向上することが知られていている（例えば、特許文献１、２参照）。導電率が高く比較的高い強度と良好な応力緩和特性を有する材料としては、例えばＣ１５１００（０．１質量％Ｚｒ−残Ｃｕ）、Ｃ１５１５０（０．０２質量％Ｚｒ−残Ｃｕ）、Ｃ１８１４０（０．１質量％Ｚｒ−０．３質量％Ｃｒ−０．０２質量％Ｓｉ−残Ｃｕ）、Ｃ１８１４５（０．１質量％Ｚｒ−０．２質量％Ｃｒ−０．２質量％Ｚｎ−残Ｃｕ）、Ｃ１８０７０（０．１質量％Ｔｉ−０．３質量％Ｃｒ−０．０２質量％Ｓｉ−残Ｃｕ）、Ｃ１８０８０（０．０６質量％Ｔｉ−０．５質量％Ｃｒ−０．１質量％Ａｇ−０．０８質量％Ｆｅ−０．０６質量％Ｓｉ−残Ｃｕ）等の合金が、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）に登録されている。

特開２０１２−１８０５９３号公報 特開２０１１−１１７０５５号公報

しかしながら、ＣｕにＺｒまたはＴｉを添加した銅合金（以下、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金とする）は、高い導電率と強度を有するものの、そのＴＤの曲げたわみ係数は大電流を流す部品の用途又は大熱量を放散する部品の用途として満足できるレベルではなかった。また、従来のＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ合金は比較的良好な応力緩和特性を有するものの、その応力緩和特性のレベルは大電流を流す部品の用途又は大熱量を放散する部品の用途として必ずしも十分とはいえなかった。特に、高い曲げたわみ係数と優れた応力緩和特性を兼ね備えたＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金は、これまでに報告されていなかった。

例えば特許文献１では、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金において、（１１１）面の法線がＴＤと成す角度が２０度以下である結晶の面積率を５０％超に調整することにより、ＴＤの曲げたわみ係数を改善している。しかし、その実施例によれば、この手法で曲げたわみ係数を改善した合金の１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率は１６．９〜４７．２％と十分といえないレベルである。さらに、上記結晶方位制御のために、通常の熱間圧延の後に、第二種高温圧延と称する特殊な工程を付加しており、これは製造コストの著しい増大を招く。

また、特許文献２が開示する銅合金板は、０．０５〜０．３質量％のＺｒを添加するとともに、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎの中の一種以上を０．０１〜０．３質量％添加し、さらに中間焼鈍後の結晶粒径を２０〜１００μｍに調整することにより、応力緩和特性を改善したものであるが、実施例における１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率は１７．２〜１８．６％であり、充分に改善されているとはいえない。なお、当該発明では曲げたわみ係数の改善は検討されていない。

そこで、本発明は、高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品を提供することを目的とする。

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板について、圧延面に配向する結晶粒の方位がＴＤの曲げたわみ係数に影響を及ぼすことを見出した。具体的には、該曲げたわみ係数を高めるためには、圧延面において（１１１）面および（２２０）面を増やすことが有効であり、逆に（２００）面の増加は有害であった。

そして、実験的検討を経て、該曲げたわみ係数の指標となる結晶方位指数を発明し、この指数を制御することにより該曲げたわみ係数の改善を成し得た。さらに、上記結晶方位制御に加え、熱伸縮率を適正範囲に調整することにより応力緩和特性が著しく向上することをも見出した。

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、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、残部が銅及び不可避的不純物からなり、３５０ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上である銅合金板である。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。

本発明は別の一側面において、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、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、ＳｎおよびＢのうちの一種以上を１．０質量％以下含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、３５０ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上である銅合金板である。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。

本発明に係る銅合金板は一実施態様において、２５０℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されている。

本発明に係る銅合金板は別の一実施態様において、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上である。

本発明に係る銅合金板は別の一実施態様において、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上、板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上、１５０℃で１０００時間保持後の板幅方向の応力緩和率が１５％以下である。

本発明は別の一側面において、上記銅合金板を用いた大電流用電子部品である。

本発明は別の一側面において、上記銅合金板を用いた放熱用電子部品である。

本発明によれば、高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品を提供することが可能である。この銅合金板は、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム等の電子部品の素材として好適に使用することができ、特に大電流を通電する電子部品の素材又は大熱量を放散する電子部品の素材として有用である。

熱伸縮率測定用の試験片を説明する図である。 応力緩和率の測定原理を説明する図である。 応力緩和率の測定原理を説明する図である。

以下、本発明について説明する。
（目標特性）
本発明の実施の形態に係るＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板は、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、且つ３５０ＭＰａ以上の引張強さを有する。導電率が７０％ＩＡＳＣ以上であれば、通電時の発熱量が純銅と同等といえる。また、引張強さが３５０ＭＰａ以上であれば、大電流を通電する部品の素材又は大熱量を放散する部品の素材として必要な強度を有しているといえる。

本発明の実施の形態に係るＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板のＴＤの曲げたわみ係数は１１５ＧＰａ以上、より好ましくは１２０ＧＰａ以上である。ばねたわみ係数とは、片持ち梁に弾性限界を超えない範囲で荷重をかけ、その時のたわみ量から算出される値である。弾性係数の指標としては引張試験により求めるヤング率もあるが、ばねたわみ係数の方がコネクタ等の板ばね接点における接触力とより良好な相関を示す。従来のＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板の曲げたわみ係数は１１０ＧＰａ程度であり、これを１１５ＧＰａ以上に調整することで、コネクタ等に加工した後に明らかに接触力が向上し、また、放熱板等に加工した後に外力に対して明らかに弾性変形しにくくなる。

本発明の実施の形態に係るＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板の応力緩和特性については、ＴＤに０．２％耐力の８０％の応力を付加し１５０℃で１０００時間保持した時の応力緩和率（以下、単に応力緩和率と記す）が１５％以下であり、より好ましくは１０％以下である。従来のＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板の応力緩和率は２５〜３５％程度であり、これを１５％以下にすることで、コネクタに加工した後に大電流を通電しても接触力低下に伴う接触電気抵抗の増加が生じ難くなり、また、放熱板に加工した後に熱と外力が同時に加わってもクリープ変形が生じ難くなる。

（合金成分濃度）
本発明の実施の形態に係るＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金板は、Ｚｒ及びＴｉのうちの一種又は二種を合計で０．０１〜０．５０質量％、より好ましくは０．０２〜０．２０質量％含有する。Ｚｒ及びＴｉのうちの一種又は二種の合計が０．０１質量％未満になると、３５０ＭＰａ以上の引張強さおよび１５％以下の応力緩和率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０．５質量％を超えると、熱間圧延割れ等により合金の製造が困難になる。Ｚｒを添加する場合にはその添加量を０．０１〜０．４５質量％に調整することが好ましく、Ｔｉを添加する場合にはその添加量を０．０１〜０．２０質量％に調整することが好ましい。添加量が下限値を下回ると応力緩和特性の改善効果が得られにくく、添加量が上限値を超えると導電率や製造性の悪化を招くことがある。

Ｃｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金には、強度や耐熱性を改善するために、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、ＳｎおよびＢのうちの一種以上を含有させることができる。ただし、添加量が多すぎると、導電率が低下して７０％ＩＡＣＳを下回ったり、合金の製造性が悪化したりする場合があるので、添加量は総量で１．０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下とする。また、添加による効果を得るためには、添加量を総量で０．００１質量％以上にすることが好ましい。

（圧延面の結晶方位）
次式で与えられる結晶方位指数Ａ（以下、単にＡ値と記す）を０．５以上、より好ましくは１．０以上に調整する。ここで、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
Ａ値を０．５以上に調整すると、曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上になり、同時に応力緩和特性も向上する。Ａ値の上限値については、曲げたわみ係数および応力緩和特性改善の点からは制限されないものの、Ａ値は典型的には１０．０以下の値をとる。

（熱伸縮率）
銅合金板に熱を加えると、極微小な寸法変化が生じる。本発明ではこの寸法変化の割合を「熱伸縮率」と称する。本発明者は、Ａ値を制御したＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系銅合金板につき、熱伸縮率を調整することにより、応力緩和率を著しく改善できることを見出した。
本発明では、熱伸縮率として、２５０℃で３０分加熱した時の圧延方向の寸法変化率を用いる。この熱伸縮率の絶対値（以下、単に熱伸縮率と記す）を８０ｐｐｍ以下に調整することが好ましく、５０ｐｐｍ以下に調整することがさらに好ましい。熱伸縮率の下限値については、銅合金板の特性の点からは制限されないが、熱伸縮率が１ｐｐｍ以下になることは少ない。Ａ値を０．５以上に調整することに加え、熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整することにより、応力緩和率が１５％以下となる。

（厚み）
製品の厚みは０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。厚みが薄すぎると、通電部断面積が小さくなり通電時の発熱が増加するため大電流を流すコネクタ等の素材として不適であり、また、わずかな外力で変形するようになるため放熱板等の素材としても不適である。一方で、厚みが厚すぎると、曲げ加工が困難になる。このような観点から、より好ましい厚みは０．２〜１．５ｍｍである。厚みが上記範囲となることにより、通電時の発熱を抑えつつ、曲げ加工性を良好なものとすることができる。

（用途）
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、電機・電子機器、自動車等で用いられる端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム等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大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレット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。

（製造方法）
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、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。このインゴットを熱間圧延により厚み３〜３０ｍｍ程度の板とした後、冷間圧延と再結晶焼鈍とを繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げ、最後に歪取り焼鈍を施す。
Ａ値を０．５以上に調整する方法は特定の方法に限定されないが、例えば熱間圧延条件の制御により可能となる。
本発明の熱間圧延では、８５０〜１０００℃に加熱したインゴットを一対の圧延ロール間に繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げてゆく。Ａ値には１パスあたりの加工度が影響を及ぼす。ここで、１パスあたりの加工度Ｒ（％）とは、圧延ロールを１回通過したときの板厚減少率であり、Ｒ＝（Ｔ₀−Ｔ）／Ｔ₀×１００（Ｔ₀：圧延ロール通過前の厚み、Ｔ：圧延ロール通過後の厚み）で与えられる。
このＲについて、全パスのうちの最大値（Ｒｍａｘ）を２５％以下にし、全パスの平均値（Ｒａｖｅ）を２０％以下にすることが好ましい。これら両条件を満足することで、Ａ値が０．５以上になる。より好ましくはＲａｖｅを１９％以下とする。

再結晶焼鈍では、圧延組織の一部または全てを再結晶化させる。また、適当な条件で焼鈍することにより、Ｚｒ、Ｔｉ等が析出し、合金の導電率が上昇する。最終冷間圧延前の再結晶焼鈍では、銅合金板の平均結晶粒径を５０μｍ以下に調整する。平均結晶粒径が大きすぎると、製品の引張強さを３５０ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。

最終冷間圧延前の再結晶焼鈍の条件は、目標とする焼鈍後の結晶粒径および目標とする製品の導電率に基づき決定する。具体的には、バッチ炉または連続焼鈍炉を用い、炉内温度を２５０〜８００℃として焼鈍を行えばよい。バッチ炉では２５０〜６００℃の炉内温度において３０分から３０時間の範囲で加熱時間を適宜調整すればよい。連続焼鈍炉では４５０〜８００℃の炉内温度において５秒から１０分の範囲で加熱時間を適宜調整すればよい。一般的にはより低温でより長時間の条件で焼鈍を行うと、同じ結晶粒径でより高い導電率が得られる。

最終冷間圧延では、一対の圧延ロール間に材料を繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げていく。最終冷間圧延の加工度は２５〜９９％とするのが好ましい。ここで加工度ｒ（％）は、ｒ＝（ｔ₀−ｔ）／ｔ₀×１００（ｔ₀：圧延前の板厚、ｔ：圧延後の板厚）で与えられる。ｒが小さすぎると、引張強さを３５０ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。ｒが大きすぎると、圧延材のエッジが割れることがある。

前記熱間圧延条件制御によるＡ値の調整に加え、製品の熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整することにより、応力緩和率が１５％以下となる。熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整する方法は、特定の方法に限定されないが、例えば最終圧延後に適切な条件で歪取焼鈍を行うことにより可能となる。

すなわち、歪取焼鈍後の引張強さを歪取焼鈍前（最終圧延上がり）の引張強さに対し、１０〜１００ＭＰａ低い値、好ましくは２０〜８０ＭＰａ低い値に調整することにより、熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下となる。引張強さの低下量が小さすぎると、熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整することが難しくなる。引張強さの低下量が大きすぎると製品の引張強さが３５０ＭＰａ未満になることがある。

具体的には、バッチ炉を用いる場合には１００〜５００℃の炉内温度において３０分から３０時間の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、また連続焼鈍炉を用いる場合には３００〜７００℃の炉内温度において５秒から１０分の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、引張強さの低下量を上記範囲に調整すればよい。

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

溶銅に合金元素を添加した後、厚みが２００ｍｍのインゴットに鋳造した。インゴットを９５０℃で３時間加熱し、熱間圧延により厚み１５ｍｍの板にした。熱間圧延後の板表面の酸化スケールを研削、除去した後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げた。最後に歪取焼鈍を行った。

熱間圧延では、１パスあたりの加工度の最大値（Ｒｍａｘ）および平均値を（Ｒａｖｅ）を種々変化させた。

最終冷間圧延前の焼鈍（最終再結晶焼鈍）は、バッチ炉を用い、加熱時間を５時間とし炉内温度を２５０〜７００℃の範囲で調整し、焼鈍後の結晶粒径と導電率を変化させた。
最終冷間圧延では、加工度（ｒ）を種々変化させた。
歪取り焼鈍では、連続焼鈍炉を用い、炉内温度を５００℃として加熱時間を１秒から１０分の間で調整し、引張強さの低下量を種々変化させた。なお、一部の実施例では歪取り焼鈍を行わなかった。

製造途中の材料および歪取焼鈍後の材料（製品）につき、次の測定を行った。
（成分）
歪取焼鈍後の材料の合金元素濃度をＩＣＰ−質量分析法で分析した。

（最終再結晶焼鈍後の平均結晶粒径）
圧延方向と直交する断面を機械研磨により鏡面に仕上げた後、エッチングにより結晶粒界を現出させた。この金属組織上において、ＪＩＳ Ｈ ０５０１（１９９９年）の切断法に従い測定し、平均結晶粒径を求めた。

（製品の結晶方位）
歪取焼鈍後の材料の圧延面に対し、厚み方向に（ｈｋｌ）面のＸ線回折積分強度（Ｉ_(hkl)）を測定した。また、銅粉末銅粉末（関東化学株式会社製、銅（粉末），２Ｎ５、＞９９．５％、３２５ｍｅｓｈ）に対しても、（ｈｋｌ）面のＸ線回折積分強度（Ｉ_0(hkl)）を測定した。Ｘ線回折装置には（株）リガク製ＲＩＮＴ２５００を使用し、Ｃｕ管球にて、管電圧２５ｋＶ、管電流２０ｍＡで測定を行った。測定面（（ｈｋｌ））は（１１１）、（２２０）および（１００）の三面とし、次式によりＡ値を算出した。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)

（引張強さ）
最終冷間圧延後および歪取焼鈍後の材料につき、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定する１３Ｂ号試験片を引張方向が圧延方向と平行になるように採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠して圧延方向と平行に引張試験を行い、引張強さ求めた。

（熱伸縮率）
歪取焼鈍後の材料から、幅２０ｍｍ、長さ２１０ｍｍの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように採取し、図１のようにＬ₀（＝２００ｍｍ）の間隔を空け二点の打痕を刻印した。その後、２５０℃で３０分加熱し、加熱後の打痕間隔（Ｌ）を測定した。そして、熱伸縮率（ｐｐｍ）として、（Ｌ−Ｌ₀）／Ｌ₀×１０⁶の式で算出される値の絶対値を求めた。

（導電率）
歪取焼鈍後の材料から、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。

（曲げたわみ係数）
ＴＤの曲げたわみ係数を日本伸銅協会（ＪＡＣＢＡ）技術標準「銅及び銅合金板条の片持ち梁による曲げたわみ係数測定方法」に準じて測定した。
板厚ｔ、幅ｗ（＝１０ｍｍ）の短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。この試料の片端を固定し、固定端からＬ（＝１００ｔ）の位置にＰ（＝０．１５Ｎ）の荷重を加え、このときのたわみｄから、次式を用い曲げたわみ係数Ｂを求めた。
Ｂ＝４・Ｐ・（Ｌ／ｔ）³／（ｗ・ｄ）

（応力緩和率）
歪取焼鈍後の材料から、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。図２のように、ｌ＝５０ｍｍの位置を作用点として、試験片にｙ₀のたわみを与え、ＴＤの０．２％耐力（ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠して測定）の８０％に相当する応力（ｓ）を負荷した。ｙ₀は次式により求めた。
ｙ₀＝（２／３）・ｌ²・ｓ ／ （Ｅ・ｔ）
ここで、ＥはＴＤの曲げたわみ係数であり、ｔは試料の厚みである。１５０℃にて１０００時間加熱後に除荷し、図３のように永久変形量（高さ）ｙを測定し、応力緩和率｛［ｙ（ｍｍ）／ｙ₀（ｍｍ）］×１００（％）｝を算出した。

表１に評価結果を示す。表１の最終再結晶焼鈍後の結晶粒径における「＜１０μｍ」の表記は、圧延組織の全てが再結晶化しその平均結晶粒径が１０μｍ未満であった場合、および圧延組織の一部のみが再結晶化した場合の双方を含んでいる。

また表２には、熱間圧延の各パスにおける材料の仕上げ厚みおよび１パスあたりの加工度として、表１の発明例１、発明例４、比較例１および比較例３のものを例示した。

発明例１〜７、１２〜１６、１９、２１〜２５の銅合金板では、ＺｒとＴｉの合計濃度を０．０１〜０．５０質量％に調整し、熱間圧延においてＲｍａｘを２５％以下、Ｒａｖｅを２０％以下とし、最終再結晶焼鈍において結晶粒径を５０μｍ以下に調整し、最終冷間圧延において加工度を２５〜９９％とした。その結果、Ａ値が０．５以上となり、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率、３５０ＭＰａ以上の引張強さ、１１５ＧＰａ以上の曲げたわみ係数が得られた。

さらに発明例１〜７、１２〜１６、１９、２１、２２では、最終圧延後の歪取焼鈍において引張強さを１０〜１００ＭＰａ低下させたため、熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下となり、その結果１５％以下の応力緩和率も得られた。一方、発明例２３、２４は歪取焼鈍での引張強さ低下量が１０ＭＰａに満たなかったため、また発明例２５は歪取焼鈍を実施しなかったため、熱伸縮率が８０ｐｐｍを超え、その結果応力緩和率が１５％を超えた。

比較例１〜５では、ＲｍａｘまたはＲａｖｅが本発明の規定から外れたため、Ａ値が０．５未満になった。その結果、曲げたわみ係数が１１５ＧＰａに満たなかった。さらに、引張強さを１０〜１００ＭＰａ低下させる条件で歪取焼鈍を行うことにより熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整したにもかかわらず、応力緩和率が１５％を超えた。

比較例６では、ＺｒとＴｉの合計濃度が０．０１質量％未満だったため、歪取焼鈍後の引張強さが３５０ＭＰａ未満となり、応力緩和率が１５％を超えた。

比較例７では、最終冷間圧延における加工度が２５％に満たなかったため、また比較例８では最終冷間圧延前の再結晶焼鈍上がりの結晶粒径が５０μｍを超えたため、歪取焼鈍後の引張強さが３５０ＭＰａに満たなかった。

比較例９は、特許文献１に開示された工程に従い、インゴットを厚さ１５ｍｍまで加工したものである。９５０℃で３時間加熱（均質化熱処理）した厚さ２００ｍｍのインゴットを、７００〜１０００℃の加工温度にて厚さ１００ｍｍまで圧延（第１種高温圧延、加工度５０％）した後、５〜１００℃／秒で室温まで冷却した。その後、５５０℃ に再加熱し、４００〜５５０℃の加工温度にて厚さ１５ｍｍまで圧延（第２種高温圧延、加工度７０％）した。ここで、表１のＲｍａｘとＲａｖｅは第１種高温圧延時のものである。なお、厚さ１５ｍｍ以後の工程は、他の実施例と同様に行った。

比較例９に対し、特許文献１に開示されたＥＢＳＤ法により、（１１１）面の法線がＴＤと成す角度が２０度以内である原子面を有する領域の面積率を測定したところ、５０％を超えていた。比較例９の曲げたわみ係数は１１５ＧＰａ以上となったが、引張強さを１０〜１００ＭＰａ低下させる条件で歪取焼鈍を行ない、熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整したにもかかわらず、応力緩和率が１５％を超えた。

Claims (7)

1. 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、残部が銅及び不可避的不純物からなり、３５０ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であることを特徴とする銅合金板。
   Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
   Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
   （ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
2. 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、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、ＳｎおよびＢのうちの一種以上を１．０質量％以下含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、３５０ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であることを特徴とする銅合金板。
   Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
   Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
   （ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
3. ２５０℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の銅合金板。
4. 導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上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。
5. 導電率が７０％ＩＡＣＳ以上、板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上、１５０℃で１０００時間保持後の板幅方向の応力緩和率が１５％以下であることを特徴とする、請求項３に記載の銅合金板。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の銅合金板を用いた大電流用電子部品。
7. 請求項１〜５の何れか１項に記載の銅合金板を用いた放熱用電子部品。

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