JP5620025B2 - 導電性及び応力緩和特性に優れる銅合金板 - Google Patents
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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。
自動車や電機・電子機器等には、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、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を高温下で長時間保持すると、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。
一方、例えば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。このような放熱用途の銅合金板においても、応力緩和特性を高めると、外力による放熱板のクリープ変形が抑制され、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等の効果を期待できる。このため、放熱用途の銅合金板においても、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。
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、比較的良好な応力緩和特性を有するとはいうものの、その応力緩和特性のレベルは大電流を通電する部品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。例えば、特許文献１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最低でも１７．２％である。
そこで、本発明は、高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板を提供することを目的とし、具体的には、応力緩和特性が改善されたＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金を提供することを課題とする。さらには、本発明は、該銅合金の製造方法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も目的とする。
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者は、応力緩和特性を向上させる元素を適量銅合金板中に含有させることにより、高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板が得られることを見出した。
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を０．０２〜０．５０質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物から成り、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率、および３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、ばね限界値Ｋｂ（ＭＰａ）と、０．２％耐力σ（ＭＰａ）との関係が、Ｋｂ≧（σ−１００）で与えられ、Ｘ線回折法を用い圧延面において厚み方向に求めた（１１１）面および（３１１）面の回折積分強度をそれぞれＩ (111) およびＩ (311) としたときに、Ｉ (111) ／Ｉ (311) が５．０以下である銅合金板である。
本発明に係る銅合金板は一実施態様において、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｐ、ＳｎおよびＢのうちの一種以上を合計で１．０質量％以下含有する。
本発明によれば、高強度、高導電性および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及びその製造方法、並びに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。
（特性）
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、且つ３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有する。導電率が７０％ＩＡＣＳ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、０．２％耐力が３３０ＭＰａ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銅合金板は、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、且つ３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有する。導電率が７０％ＩＡＣＳ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、０．２％耐力が３３０ＭＰａ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銅合金板の応力緩和特性については、０．２％耐力の８０％の応力を付加し、１５０℃で１０００時間保持した時の銅合金板の応力緩和率が１５％以下であり、より好ましくは１０％以下である。通常のＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金の応力緩和率は２５〜３５％程度であるが、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銅合金板は、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。これにより、通常のＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金に比べて強度及び応力緩和特性が改善される。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、３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力および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。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、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。これにより、通常のＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金に比べて強度及び応力緩和特性が改善される。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、３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力および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、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｐ、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。
（ばね限界値）
ばね限界値を指標に金属組織を調整することにより、銅合金板の応力緩和特性が改善される。本発明に係る銅合金板においては、製品のばね限界値をＫｂ（ＭＰａ）、０．２％耐力をσ（ＭＰａ）としたときに、Ｋｂ≧（σ−１００）の関係に、より好ましくは、Ｋｂ≧（σ−５０）の関係に調整することで、応力緩和特性が向上する。Ｋｂ＜（σ−１００）の場合は、応力緩和率が１５％を超える。Ｋｂの上限値は特に規制されないが、通常はσを超える値になることはない。
ばね限界値を指標に金属組織を調整することにより、銅合金板の応力緩和特性が改善される。本発明に係る銅合金板においては、製品のばね限界値をＫｂ（ＭＰａ）、０．２％耐力をσ（ＭＰａ）としたときに、Ｋｂ≧（σ−１００）の関係に、より好ましくは、Ｋｂ≧（σ−５０）の関係に調整することで、応力緩和特性が向上する。Ｋｂ＜（σ−１００）の場合は、応力緩和率が１５％を超える。Ｋｂの上限値は特に規制されないが、通常はσを超える値になることはない。
（圧延面の結晶方位）
圧延面に配向する結晶粒の方位を制御することで、銅合金板の応力緩和特性がより改善される。本発明に係る銅合金板においては、製品の圧延面において、Ｉ(111)／Ｉ(311)を５．０以下、好ましくは２．０以下に調整することにより、応力緩和特性が向上する。ここで、Ｉ(111)およびＩ(311)はそれぞれＸ線回折法を用いて銅合金板の厚み方向に求めた（１１１）面および（３１１）面の回折積分強度である。Ｉ(111)／Ｉ(311)が５．０を超えると、応力緩和率が１５％を超える。Ｉ(111)／Ｉ(311)の下限値は応力緩和特性改善の点からは制限されないものの、Ｉ(111)／Ｉ(311)は典型的には０．０１以上の値をとる。
圧延面に配向する結晶粒の方位を制御することで、銅合金板の応力緩和特性がより改善される。本発明に係る銅合金板においては、製品の圧延面において、Ｉ(111)／Ｉ(311)を５．０以下、好ましくは２．０以下に調整することにより、応力緩和特性が向上する。ここで、Ｉ(111)およびＩ(311)はそれぞれＸ線回折法を用いて銅合金板の厚み方向に求めた（１１１）面および（３１１）面の回折積分強度である。Ｉ(111)／Ｉ(311)が５．０を超えると、応力緩和率が１５％を超える。Ｉ(111)／Ｉ(311)の下限値は応力緩和特性改善の点からは制限されないものの、Ｉ(111)／Ｉ(311)は典型的には０．０１以上の値をとる。
（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。
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、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。
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、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。このインゴットを例えば８００〜１０００℃の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。最終冷間圧延後のばね限界値は、１００ＭＰａに満たないほど低いが、その後の歪取焼鈍により上昇する。
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。このインゴットを例えば８００〜１０００℃の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。最終冷間圧延後のばね限界値は、１００ＭＰａに満たないほど低いが、その後の歪取焼鈍により上昇する。
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０．２％耐力を３３０ＭＰａ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３５０〜８００℃として焼鈍を行えばよい。バッチ炉では３５０〜６００℃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ゆく。最終冷間圧延の総加工度と１パスあたりの加工度を制御する。
総加工度Ｒ（％）は、Ｒ＝（ｔ0−ｔ）／ｔ0×１００（ｔ0：最終冷間圧延前の板厚、ｔ：最終冷間圧延後の板厚）で与えられる。また、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。
総加工度Ｒは２５〜９９％とするのが好ましい。Ｒが小さすぎると、０．２％耐力を３３０ＭＰａ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。
総加工度Ｒ（％）は、Ｒ＝（ｔ0−ｔ）／ｔ0×１００（ｔ0：最終冷間圧延前の板厚、ｔ：最終冷間圧延後の板厚）で与えられる。また、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。
総加工度Ｒは２５〜９９％とするのが好ましい。Ｒが小さすぎると、０．２％耐力を３３０ＭＰａ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。
１パスあたりの加工度ｒは２０％以下とすることが好ましい。ｒが大きすぎるとＩ(111)／Ｉ(311)が増加し、全パスの中にｒが２０％を超えるパスが一つでも含まれるとＩ(111)／Ｉ(311)を５．０以下に調整することが難しくなる。
本発明の歪取焼鈍は連続焼鈍炉を用いて行う。バッチ炉の場合、コイル状に巻き取った状態で材料を加熱するため、加熱中に材料が変形を起こし材料に反りが生じる。したがって、バッチ炉は本発明の歪取焼鈍に不適である。
連続焼鈍炉において、炉内温度を３００〜７００℃とし、５秒から１０分の範囲で加熱時間を適宜調整し、歪取焼鈍後の０．２％耐力（σ）を歪取焼鈍前の０．２％耐力（σ0）に対し１０〜５０ＭＰａ低い値、好ましくは１５〜４５ＭＰａ低い値に調整する。これにより、最終冷間圧延上がりにおいて低かったＫｂが充分に上昇する。（σ0−σ）が小さすぎても大きすぎても、Ｋｂが充分に上昇せず、Ｋｂ≧（σ−１００）の関係を得ることが難しくなる。
歪取焼鈍においては、連続焼鈍炉内において材料に付加される張力を１〜５ＭＰａ、より好ましくは１〜４ＭＰａに調整する。張力が大きすぎると、Ｉ(111)／Ｉ(311)を５．０以下に調整することが難しくなる。また、Ｋｂの上昇が充分ではなくなる傾向にある。一方、張力が小さすぎると、焼鈍炉を通板中の材料が炉壁と接触し、材料の表面やエッジに傷が付くことがある。
本発明に係る銅合金板によれば、Ｋｂ≧（σ−１００）なる特徴およびＩ(111)／Ｉ(311)≦５．０なる特徴をＣｕ−Ｚｒ−Ｔｉ系合金に付与することにより、応力緩和特性を改善することを一つの特徴としているが、そのための製造条件を整理して示すと、
（１）Ｋｂ≧σ−１００のためには、
ａ．歪取焼鈍において、（σ0−σ）＝１０〜５０ＭＰａに調整する、
ｂ．歪取焼鈍における炉内張力を５ＭＰａ以下に調整する、
（２）Ｉ(111)／Ｉ(311)≦５．０のためには、
ａ．最終冷間圧延において、１パスあたりの加工度を２０％以下に調整する、
ｂ．歪取焼鈍における炉内張力を５ＭＰａ以下に調整する、
ことが好ましい。
（１）Ｋｂ≧σ−１００のためには、
ａ．歪取焼鈍において、（σ0−σ）＝１０〜５０ＭＰａに調整する、
ｂ．歪取焼鈍における炉内張力を５ＭＰａ以下に調整する、
（２）Ｉ(111)／Ｉ(311)≦５．０のためには、
ａ．最終冷間圧延において、１パスあたりの加工度を２０％以下に調整する、
ｂ．歪取焼鈍における炉内張力を５ＭＰａ以下に調整する、
ことが好ましい。
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。熱間圧延板表面の酸化スケールをグラインダーで研削、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。最後に連続焼鈍炉を用い歪取焼鈍を行った。
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３５０〜７００℃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。焼鈍後の結晶粒径の測定においては、圧延方向に直角な断面を鏡面研磨後に化学腐食し、切断法（ＪＩＳ Ｈ０５０１（１９９９年））により平均結晶粒径を求めた。
最終冷間圧延では、総加工度および１パスあたりの加工度を制御した。また、最終冷間圧延後の材料の０．２％耐力を求めた。連続焼鈍炉を用いた歪取り焼鈍では、炉内温度を５００℃とし加熱時間を１秒から１５分の間で調整し、焼鈍後の０．２％耐力を種々変化させた。また、炉内において材料に付加する張力を種々変化させた。なお、一部の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。
（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。
（０．２％耐力）
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、０．２％耐力を求めた。
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、０．２％耐力を求めた。
（ばね限界値）
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平行になるように採取し、ＪＩＳ Ｈ３１３０に規定されているモーメント式試験により圧延方向と平行な方向のばね限界値を測定した。
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平行になるように採取し、ＪＩＳ Ｈ３１３０に規定されているモーメント式試験により圧延方向と平行な方向のばね限界値を測定した。
（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。
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。
（結晶方位）
歪取焼鈍後の材料の表面に対し、厚み方向に（１１１）面および（３１１）面のＸ線回折積分強度を測定した。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。
歪取焼鈍後の材料の表面に対し、厚み方向に（１１１）面および（３１１）面のＸ線回折積分強度を測定した。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。
（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平行になるように採取した。図１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、圧延方向の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は圧延方向のヤング率であり、ｔは試料の厚みである。１５０℃にて１０００時間加熱後に除荷し、図２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。
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平行になるように採取した。図１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、圧延方向の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は圧延方向のヤング率であり、ｔは試料の厚みである。１５０℃にて１０００時間加熱後に除荷し、図２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。最終冷間圧延では複数のパスを実施したが、これら各パスの加工度の中での最大値を示した。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。
発明例１〜５、１０、１１、１４〜１９、２２〜２５の銅合金板では、Ｚｒを０．０１〜０．５０質量％に調整し、最終冷間圧延前の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、総加工度を２５〜９９％に、１パスあたりの加工度を２０％以下に調整し、歪取焼鈍において、材料を連続焼鈍炉に張力１〜５ＭＰａで通板して０．２％耐力を１０〜５０ＭＰａ低下させた。
発明例１〜５、１０、１１、１４〜１９、２２〜２５の銅合金板では、いずれもＺｒの添加量が適正であり、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率、３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力、１５％以下の応力緩和率を達成できている。また、発明例１〜５、１０、１１、１４〜１９、２２〜２５の銅合金板では、いずれもＫｂ≧（σ−１００）なる関係およびＩ(111)／Ｉ(311)≦５．０なる関係が得られていることが分かる。
比較例１は歪取焼鈍を行わなかったものであり、応力緩和率が３０％を超えた。
比較例２〜４では、歪取焼鈍を行ったものの、炉内での材料張力が５ＭＰａを超えたため、Ｉ(111)／Ｉ(311)が５．０を超え、特に張力が高かった比較例３では（σ−Ｋｂ）も１００を超えた。比較例２〜４の応力緩和率は１５％を超えた。
比較例５、６では、最終冷間圧延における１パス当たりの加工度が２０％を超えたため、Ｉ(111)／Ｉ(311)が５．０を超え、応力緩和率が１５％を超えた。
比較例７、８では歪取焼鈍における０．２％耐力の低下量が過小であり、比較例９、１０では歪取焼鈍における０．２％耐力の低下量が過大であった。このため比較例７〜１０での（σ0−σ）は、１０〜５０ＭＰａの範囲から外れた。その結果、（σ−Ｋｂ）が１００を超え、応力緩和率が１５％を超えた。
比較例２〜４では、歪取焼鈍を行ったものの、炉内での材料張力が５ＭＰａを超えたため、Ｉ(111)／Ｉ(311)が５．０を超え、特に張力が高かった比較例３では（σ−Ｋｂ）も１００を超えた。比較例２〜４の応力緩和率は１５％を超えた。
比較例５、６では、最終冷間圧延における１パス当たりの加工度が２０％を超えたため、Ｉ(111)／Ｉ(311)が５．０を超え、応力緩和率が１５％を超えた。
比較例７、８では歪取焼鈍における０．２％耐力の低下量が過小であり、比較例９、１０では歪取焼鈍における０．２％耐力の低下量が過大であった。このため比較例７〜１０での（σ0−σ）は、１０〜５０ＭＰａの範囲から外れた。その結果、（σ−Ｋｂ）が１００を超え、応力緩和率が１５％を超えた。
比較例１１では最終冷間圧延における総加工度が２５％に満たなかったため、また比較例１２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０．２％耐力が３３０ＭＰａに満たなかった。
比較例１３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０．２％耐力が３３０ＭＰａ未満となり、応力緩和率が１５％を超えた。
Claims (3)
- Ｚｒを０．０２〜０．５０質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物から成り、７０％ＩＡＣＳ以上の導電率、および３３０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有し、ばね限界値Ｋｂ（ＭＰａ）と、０．２％耐力σ（ＭＰａ）との関係が、Ｋｂ≧（σ−１００）で与えられ、Ｘ線回折法を用い圧延面において厚み方向に求めた（１１１）面および（３１１）面の回折積分強度をそれぞれＩ (111) およびＩ (311) としたときに、Ｉ (111) ／Ｉ (311) が５．０以下であることを特徴とする、銅合金板。
- 厚みが０．１〜２．０ｍｍであり、１５０℃で１０００時間保持後の応力緩和率が１５％以下である請求項１に記載の銅合金板。
- Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｐ、ＳｎおよびＢのうちの一種以上を合計で１．０質量％以下含有する請求項１又は２に記載の銅合金板。
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