JP5712585B2 - 電子機器用銅合金、電子機器用銅合金の製造方法及び電子機器用銅合金圧延材 - Google Patents

Description

本発明は、例えば端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電子機器用銅合金、電子機器用銅合金の製造方法及び電子機器用銅合金圧延材に関するものである。

従来、電子機器や電気機器等の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用される端子、コネクタやリレー等の電子電気部品の小型化及び薄肉化が図られている。このため、電子電気部品を構成する材料として、ばね性、強度、導電率の優れた銅合金が要求されている。特に、非特許文献１に記載されているように、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品として使用される銅合金としては、耐力が高く、かつ、ヤング率が低いものが望ましい。
そこで、ばね性、強度、導電率の優れた銅合金として、例えば特許文献１には、Ｂｅを含有したＣｕ−Ｂｅ合金が提供されている。このＣｕ−Ｂｅ合金は、母相中にＣｕＢｅを時効析出させることで導電率を低下させることなく強度を向上させた、析出硬化型の高強度合金である。

しかしながら、このＣｕ−Ｂｅ合金には、高価な元素であるＢｅを含有していることから、原料コストが非常に高いものである。また、Ｃｕ−Ｂｅ合金を製造する際には、毒性のあるＢｅ酸化物が発生することになる。よって、製造工程において、Ｂｅ酸化物が誤って外部に放出されないように、製造設備を特別な構成とし、厳しく管理する必要がある。このように、Ｃｕ−Ｂｅ合金は、原料コスト及び製造コストがともに高く、非常に高価であるといった問題があった。また、前述のように、有害な元素であるＢｅを含有していることから、環境対策の面からも敬遠されていた。
そこで、Ｃｕ−Ｂｅ合金を代替可能な材料が強く望まれていた。

Ｃｕ−Ｂｅ合金を代替可能な材料として、例えば特許文献２には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金（いわゆるコルソン合金）が提供されている。このコルソン合金は、Ｎｉ_２Ｓｉ析出物を分散させる析出硬化型合金であり、比較的高い導電率と強度、応力緩和特性を有するものである。このため、自動車用端子や信号系小型端子用途として多用されており、近年、活発に開発が進んでいる。
また、その他の合金として、特許文献３に記載されているＣｕ−Ｍｇ−Ｐ合金等が開発されている。

特開平０４−２６８０３３号公報 特開平１１−０３６０５５号公報 特開昭６２−２２７０５１号公報

野村幸矢、「コネクタ用高性能銅合金条の技術動向と当社の開発戦略」、神戸製鋼技報Ｖｏｌ．５４Ｎｏ．１（２００４）ｐ．２−８

しかしながら、特許文献２に開示されたコルソン合金では、一般にヤング率が１２６−１３５ＧＰａと比較的高い。ここで、オスタブがメスのばね接触部を押し上げて挿入される構造のコネクタにおいては、コネクタを構成する材料のヤング率が高いと、挿入時の接圧変動が激しいうえに、容易に弾性限界を超えて、塑性変形するおそれがあり好ましくない。
また、特許文献３に記載されたＣｕ−Ｍｇ−Ｐ合金では、導電率は高いものの、耐力や引張強度といった機械的特性が不十分であった。また、ヤング率が比較的高いために、コネクタ等に適さないといった問題があった。

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、低ヤング率、高耐力、高導電性を有し、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電子機器用銅合金、電子機器用銅合金の製造方法及び電子機器用銅合金圧延材を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の電子機器用銅合金は、Ｍｇを１．３原子％以上２．６原子％未満の範囲で含み、かつ、Ａｌを６．７原子％以上２０原子％以下の範囲で含み、残部がＣｕ及び不可避不純物とされており、０．２％耐力σ _０．２ が４００ＭＰａ以上とされていることを特徴としている。

この構成の電子機器用銅合金においては、ＭｇとＡｌとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた銅合金とされており、Ｍｇの含有量、Ａｌの含有量を上述のように規定したものである。このような成分組成とされた銅合金は、低ヤング率、高強度であり、かつ、導電率も比較的高くなる。
また、０．２％耐力σ _０．２ が４００ＭＰａ以上とされた場合には、弾性エネルギー係数（σ _０．２ ^２ ／２Ｅ）が高くなり、容易に塑性変形しなくなるため、端子、コネクタ、リレー等の電子電気部品に特に適している。

ここで、前述の電子機器用銅合金において、さらに、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０５原子％以上５原子％以下とされていることが好ましい。
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉといった元素を、前述の電子機器用銅合金に添加することにより、銅合金の特性を向上させることが可能となる。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって、その用途に特に適した電子機器用銅合金を提供することが可能となる。

また、前述の電子機器用銅合金において、さらに、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素のうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０１原子％以上１原子％以下とされていることが好ましい。
Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素といった元素を、前述の電子機器用銅合金に添加することにより、銅合金の特性を向上させることが可能となる。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって、その用途に特に適した電子機器用銅合金を提供することが可能となる。

さらに、前述の電子機器用銅合金において、ヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下とされていることが好ましい。
ヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下とされた場合には、弾性エネルギー係数（σ_０．２ ^２／２Ｅ）が高くなり、容易に塑性変形しなくなるため、端子、コネクタ、リレー等の電子電気部品に特に適している。

また、前述の電子機器用銅合金において、走査型電子顕微鏡観察で、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が１０個／μｍ^２以下とされていることが好ましい。
この場合、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が１０個／μｍ^２以下とされていることから、粗大な金属間化合物の析出が抑制されており、ＭｇおよびＡｌの少なくとも一部が母相中に固溶した状態となる。このように、ＭｇおよびＡｌの少なくとも一部を母相中に固溶させることで、高い導電率を保持したまま、強度及び再結晶温度を高くすることができ、かつ、ヤング率を低くすることができる。

なお、粒径０．１μｍ以上の粗大な金属間化合物の平均個数は、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、倍率：５万倍、視野：約４．８μｍ^２で１０視野の観察を行って算出する。
また、金属間化合物の粒径は、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とする。

本発明の電子機器用銅合金の製造方法は、上述の電子機器用銅合金を製出する電子機器用銅合金の製造方法であって、Ｍｇを１．３原子％以上２．６原子％未満の範囲で含み、かつ、Ａｌを６．７原子％以上２０原子％以下の範囲で含み、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた銅合金からなる銅素材に対して、５００℃以上１０００℃以下の温度にまで加熱する加熱工程と、加熱された前記銅素材を、２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で、２００℃以下にまで冷却する急冷工程と、急冷された銅素材を加工する加工工程と、を備えていることを特徴としている。

この構成の電子機器用銅合金の製造方法によれば、上述の組成のＭｇとＡｌを含む銅素材を５００℃以上１０００℃以下の温度にまで加熱する加熱工程により、ＭｇおよびＡｌの溶体化を行うことができる。ここで、加熱温度が５００℃未満では、溶体化が不完全となり、母相中に粗大な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１０００℃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５００℃以上１０００℃以下の範囲に設定している。
また、加熱された前記銅素材を、２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で２００℃以下にまで冷却する急冷工程を備えているので、冷却の過程で粗大な金属間化合物が析出することを抑制することが可能となり、母相中にＭｇおよびＡｌの少なくとも一部を固溶させることができる。

さらに、急冷された銅素材に対して加工を行う加工工程を備えているので、加工硬化による強度向上を図ることができる。ここで、加工方法には、特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合は圧延、線や棒の場合は線引きや押出、バルク形状であれば鍛造やプレスを採用する。加工温度も特に限定されないが、析出が起こらないように、冷間または温間となる−２００℃から２００℃の範囲となることが好ましい。加工率は最終形状に近づけるよう適宜選択するが、加工硬化を考慮した場合には、２０％以上が好ましく、３０％以上とすることがより好ましい。
ここで、加工率とは、加工前の材料の断面積と加工後の断面積の差を、加工前の断面積で割った百分率である。
なお、加工工程の後に、いわゆる低温焼鈍を行ってもよい。この低温焼鈍によって、さらなる機械特性の向上を図ることが可能となる。

ここで、上述の電子機器用銅合金の製造方法において、前記銅素材が、さらに、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０５原子％以上５原子％以下とされた銅合金とされていてもよい。
また、前記銅素材が、さらに、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素のうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０１原子％以上１原子％以下とされた銅合金とされていてもよい。
上述の各元素を含有する銅合金からなる銅素材を用いることにより、製出される電子機器用銅合金の特性を向上させることが可能となる。

本発明の電子機器用銅合金圧延材は、上述の電子機器用銅合金からなり、圧延方向のヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下、圧延方向の０．２％耐力σ_０．２が４００ＭＰａ以上、とされていることを特徴としている。
この構成の電子機器用銅合金圧延材によれば、弾性エネルギー係数（σ_０．２ ^２／２Ｅ）が高く、容易に塑性変形しない。
また、上述の電子機器用銅合金圧延材は、端子、コネクタ、リレーを構成する銅素材として使用されることが好ましい。

本発明によれば、低ヤング率、高耐力、高導電性を有し、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電子機器用銅合金、電子機器用銅合金の製造方法及び電子機器用銅合金圧延材を提供することができる。

本実施形態である電子機器用銅合金の製造方法のフロー図である。 実施例１２における走査型電子顕微鏡観察写真である。

以下に、本発明の一実施形態である電子機器用銅合金について説明する。
本実施形態である電子機器用銅合金は、Ｍｇを１．３原子％以上２．６原子％未満の範囲で含み、かつ、Ａｌを６．７原子％以上２０原子％以下の範囲で含み、さらに、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの少なくとも１種以上を０．０５原子％以上５原子％以下、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素のうちの少なくとも１種以上を０．０１原子％以上１原子％以下、を含み、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成を有している。
また、本実施形態である電子機器用銅合金は、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が１０個／μｍ^２以下とされている。
以下に、これらの元素の含有量を前述の範囲に設定した理由について説明する。

（Ｍｇ）
Ｍｇは、導電率を大きく低下させることなく、強度を向上させるとともに再結晶温度を上昇させる作用効果を有する元素である。また、Ｍｇを母相中に固溶させることにより、ヤング率が低く抑えられる。
ここで、Ｍｇの含有量が１．３原子％未満では、その作用効果を奏功せしめることはできない。一方、Ｍｇの含有量が２．６原子％以上では、熱間加工時の材料温度を８００℃以上とすると、一部に液相が生成して割れが生じるおそれがある。このため、熱間加工時の材料温度を高く設定することができず、生産効率が低下してしまう。
このような理由から、Ｍｇの含有量を１．３原子％以上２．６原子％未満に設定している。

（Ａｌ）
Ａｌは、Ｍｇの一部あるいは全部を固溶させた銅合金に固溶されることで、ヤング率が上昇することなく、強度を大きく向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ａｌの含有量が６．７原子％未満では、その作用効果を奏功せしめることはできない。一方、Ａｌの含有量が２０原子％を超えると、溶体化のために熱処理を行った際に、金属間化合物が多く残存してしまい、その後の加工等で割れが発生してしまうおそれがある。
このような理由から、Ａｌの含有量を、６．７原子％以上２０原子％以下に設定している。

（Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉ）
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉといった元素は、ＭｇおよびＡｌの一部あるいは全部を固溶させた銅合金に添加することによって、銅合金の特性を向上させる効果を有している。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって特性を向上させることが可能となる。特に、Ｚｎは、導電率を低下させることなく強度を向上させる効果を有する。
ここで、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉといった元素の含有量が０．０５原子％未満では、その作用効果を奏功せしめることはできない。一方、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉといった元素を５原子％を超えて含有した場合には、導電率が大きく低下することになる。また、溶体化のために熱処理を行った際に、粗大な金属間化合物が多く残存してしまい、その後の加工等で割れが発生してしまうおそれがある。
このような理由から、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉといった元素の含有量を、０．０５原子％以上５原子％以下に設定している。

（Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素）
Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素といった元素は、ＭｇおよびＡｌの一部あるいは全部を固溶させた銅合金に添加することによって、銅合金の特性を向上させる効果を有している。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって特性を向上させることが可能となる。
ここで、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素といった元素の含有量が０．０１原子％未満では、その作用効果を奏功せしめることはできない。一方、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素といった元素を１原子％を超えて含有した場合には、導電率が大きく低下することになる。また、溶体化のために熱処理を行った際に、粗大な化合物が多く残存してしまうおそれがある。
このような理由から、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素といった元素の含有量を、０．０１原子％以上１原子％以下に設定している。

なお、不可避不純物としては、Ｓｒ，Ｂａ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｏ，Ｃ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ等が挙げられる。これらの不可避不純物は、総量で０．３質量％以下であることが望ましい。

（組織）
本実施形態である電子機器用銅合金においては、走査型電子顕微鏡で観察した結果、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が、１０個／μｍ^２以下とされている。すなわち、粗大な金属間化合物が数多く析出しておらず、ＭｇおよびＡｌの少なくとも一部が母相中に固溶しているのである。
ここで、溶体化が不完全であったり、溶体化後に金属間化合物が析出することにより、サイズの大きい金属間化合物が多量に存在すると、これらの金属間化合物が割れの起点となり、加工時に割れが発生したり、曲げ加工性が大幅に劣化することになる。また、金属間化合物の量が多いと、ヤング率が上昇することになるため、好ましくない。

組織を調査した結果、粒径０．１μｍ以上の粗大な金属間化合物の個数が合金中に１０個／μｍ^２以下の場合、すなわち、粗大な金属間化合物が存在しないあるいは少量である場合、良好な曲げ加工性、低いヤング率が得られることになる。
さらに、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の個数が合金中に１個／μｍ^２以下とすることが好ましい。さらに、曲げ加工性が強く求められる場合には、粒径０．０５μｍ以上の金属間化合物の個数が合金中に１個／μｍ^２以下とすることがより好ましい。

なお、金属間化合物の平均個数は、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、倍率：５万倍、視野：約４．８μｍ^２で１０視野の観察を行い、その平均値を算出する。
また、金属間化合物の粒径は、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とする。

次に、このような構成とされた本実施形態である電子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、Ｍｇ、Ａｌ等の元素の添加には、Ｍｇ、Ａｌ等の元素単体や母合金等を用いることができる。また、これら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及びスクラップ材を用いてもよい。
ここで、銅溶湯は、純度が９９．９９質量％以上とされたいわゆる４ＮＣｕとすることが好ましい。また、溶解工程では、Ｍｇ、Ａｌ等の元素の酸化を抑制するために、真空炉、あるいは、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気とされた雰囲気炉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、連続鋳造法又は半連続鋳造法を用いることが好ましい。

（加熱工程Ｓ０２）
次に、得られた鋳塊の均質化及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添加元素が偏析で濃縮することにより発生した金属間化合物等が存在することになる。そこで、これらの偏析及び金属間化合物等を消失又は低減させるために、鋳塊を５００℃以上１０００℃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、添加元素を均質に拡散させたり、添加元素を母相中に固溶させたりするのである。なお、この加熱工程Ｓ０２は、非酸化性又は還元性雰囲気中で実施することが好ましい。

（急冷工程Ｓ０３）
そして、加熱工程Ｓ０２において５００℃以上１０００℃以下にまで加熱された鋳塊を、２００℃以下の温度にまで、２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却する。この急冷工程Ｓ０３により、母相中に固溶したＭｇおよびＡｌが金属間化合物として析出することが抑制されることになり、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が１０個／μｍ^２以下とされるのである。

なお、粗加工の効率化と組織の均一化のために、前述の加熱工程Ｓ０２の後に、または急冷工程Ｓ０３の後に、熱間加工を実施し、この熱間加工の後に上述の急冷工程Ｓ０３を実施する構成としてもよい。この場合、加工方法に特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。また、この後に、溶体化を確実に実施するため等の目的で、加熱工程Ｓ０２、急冷工程０３を再度実施してもよい。すなわち、加熱工程０２、急冷工程Ｓ０３を繰り返し実施して、均質化、溶体化を図ってもよい。

（加工工程Ｓ０４）
加熱工程Ｓ０２及び急冷工程Ｓ０３を経た鋳塊を必要に応じて切断するとともに、加熱工程Ｓ０２及び急冷工程Ｓ０３等で生成された酸化膜等を除去するために必要に応じて表面研削を行う。そして、所定の形状へと加工を行う。
ここで、加工方法に特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。

なお、この加工工程Ｓ０４における温度条件は特に限定はないが、冷間又は温間加工となる−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、加工硬化によって強度を向上させるためには、２０％以上とすることが好ましい。また。さらなる強度の向上を図る場合には、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。
さらに、上述の加熱工程Ｓ０２、急冷工程Ｓ０３、加工工程Ｓ０４を繰り返し実施してもよい。ここで、２回目以降の加熱工程Ｓ０２は、溶体化の徹底、再結晶組織化または加工性向上のための軟化を目的とするものとなる。また、鋳塊ではなく、加工材が対象となる。

（熱処理工程Ｓ０５）
次に、加工工程Ｓ０４によって得られた加工材に対して、低温焼鈍硬化を行うために、又は、残留ひずみの除去のために、熱処理を実施する。この熱処理条件については、製出される製品に求められる特性に応じて適宜設定することになる。
なお、この熱処理工程Ｓ０５においては、サイズの大きい金属間化合物が多量に析出しないように、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℃で1分〜1時間程度、３００℃で1秒〜１分程度とすることが好ましい。冷却速度は２００℃／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。

また、熱処理方法は特に限定しないが、好ましくは１００〜５００℃で０．１秒〜２４時間の熱処理を、非酸化性または還元性雰囲気中で行うのがよい。また、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以上となる方法が好ましい。
さらに、上述の加工工程Ｓ０４と熱処理工程Ｓ０５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機器用銅合金が製出されることになる。そして、本実施形態である電子機器用銅合金は、そのヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下、０．２％耐力σ_０．２が４００ＭＰａ以上とされている。

以上のような構成とされた本実施形態である電子機器用銅合金においては、Ｍｇを１．３原子％以上２．６原子％未満の範囲で含み、かつ、Ａｌを６．７原子％以上２０原子％以下の範囲で含むものである。このような成分組成とされた銅合金は、低ヤング率、高強度であり、かつ、導電率も比較的高くなる。
具体的には、ヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下、０．２％耐力σ_０．２が４００ＭＰａ以上とされている。よって、弾性エネルギー係数（σ_０．２ ^２／２Ｅ）が高くなり、容易に塑性変形しなくなるため、端子、コネクタ、リレー等の電子電気部品に特に適している。

また、本実施形態では、さらにＺｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０５原子％以上５原子％以下とされており、かつ、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素のうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０１原子％以上１原子％以下とされている。
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉといった元素や、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素といった元素は、Ｍｇ、Ａｌが固溶された銅合金に添加することで、銅合金の特性を向上させる作用効果を有するものである。よって、用途にあわせて選択的に含有させることによって、その用途に特に適した電子機器用銅合金を提供することが可能となる。

さらに、本実施形態である電子機器用銅合金においては、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が１０個／μｍ^２以下とされている。このように、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が規定されていることから、粗大な金属間化合物の析出が抑制され、ＭｇおよびＡｌの少なくとも一部が母相中に固溶した状態となっている。よって、高い導電率を保持したまま、強度及び再結晶温度を高くすることができ、かつ、ヤング率を低くすることができる。また、良好な曲げ加工性も得られる。

また、本実施形態である電子機器用銅合金の製造方法では、上述の組成の鋳塊または加工材に対して、５００℃以上１０００℃以下の温度にまで加熱する加熱工程Ｓ０２を備えているので、この加熱工程Ｓ０２により、ＭｇおよびＡｌの溶体化を行うことができる。
また、加熱工程Ｓ０２によって５００℃以上１０００℃以下にまで加熱された鋳塊または加工材を、２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で２００℃以下にまで冷却する急冷工程Ｓ０３を備えているので、冷却の過程でサイズの大きな金属間化合物が多量に析出することを抑制することができる。

さらに、急冷材に対して加工を行う加工工程Ｓ０４を備えているので、加工硬化による強度向上を図ることができる。
また、加工工程Ｓ０４の後に、低温焼鈍硬化を行うために、又は、残留ひずみの除去のために、熱処理工程Ｓ０５を実施しているので、さらなる機械特性の向上を図ることが可能となる。

上述のように、本実施形態である電子機器用銅合金によれば、低ヤング率、高耐力、高導電性、優れた曲げ加工性を有し、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電子機器用銅合金を提供することができる。

以上、本発明の実施形態である電子機器用銅合金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、電子機器用銅合金の製造方法の一例について説明したが、製造方法は本実施形態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９９．９９質量％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、各種添加元素を添加して表１、２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。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約２０ｍｍ×幅約２０ｍｍ×長さ約１００〜１２０ｍｍとした。

均質化処理として、Ａｒガス雰囲気中において、８２０℃で４時間保持後、水焼き入れを実施した。
次に、熱間圧延時の材料温度の最高値が８００〜８２０℃の範囲内となるように調整して熱間圧延を行い、水焼入れを実施し、厚さ１０ｍｍ×幅約２０ｍｍの熱間圧延材を製出した。

その後、溶体化処理として、Ａｒガス雰囲気中において、表１、２に記載の温度、時間で保持後、水焼き入れを実施した。
次に、最終の厚さを考慮して切断し、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。その後、表１、２に記載された加工率で冷間圧延を実施し、厚さ０．５ｍｍ×幅約２０ｍｍの条材を製出した。
最後に、Ａｒガス雰囲気中において、２００℃で１時間保持後、水焼き入れを実施し、特性評価用条材を製出した。

（加工性評価）
加工性評価として、前述の冷間圧延時における耳割れの有無を観察した。目視で耳割れが全くあるいはほとんど認められなかったものを◎、長さ１ｍｍ未満の小さな耳割れが発生したものを○、長さ１ｍｍ以上３ｍｍ未満の耳割れが発生したものを△、長さ３ｍｍ以上の大きな耳割れが発生したものを×、耳割れに起因して圧延途中で破断したものを××とした。
なお、耳割れの長さとは、圧延材の幅方向端部から幅方向中央部に向かう耳割れの長さのことである。

また、前述の特性評価用条材を用いて、導電率及び機械的特性を測定した。
（導電率）
特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍ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。

（機械的特性）
特性評価用条材からＪＩＳ Ｚ ２２０１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σ_０．２を測定した。
ヤング率Ｅは、前述の試験片にひずみゲージを貼り付け、荷重−伸び曲線の勾配から求めた。
なお、試験片は、引張試験の引張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。

（組織観察）
本発明例１−１８及び比較例１，２について組織観察を実施した。各試料の圧延面に対して、鏡面研磨、イオンエッチングを行った。その金属間化合物の析出状態を確認するため、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）を用い、１万倍の視野（約１２０μｍ^２／視野）で観察を行った。
次に、金属間化合物の密度（個／μｍ^２）を調査するために、金属間化合物の析出状態が特異ではない1万倍の視野（約１２０μｍ^２／視野）を選び、その領域で、５万倍で連続した１０視野（約４．８μｍ^２／視野）の撮影を行った。金属間化合物の粒径については、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とした。そして、粒径０．１μｍ以上および０．０５μｍ以上の金属間化合物の密度（個／μｍ^２）を求めた。

条件、評価結果について、表１、２に示す。また、上述の組織観察の一例として、本発明例６のＳＥＭ観察写真を図２に示す。

Ｍｇの含有量およびＡｌの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例１、２においては、ヤング率が１２６ＧＰａ，１２６ＧＰａと比較的高く、かつ、０．２％耐力が５２０ＭＰａ、３４０ＭＰａと低い値を示した。よって、比較例１、２においては、弾性エネルギー係数（σ_０．２ ^２／２Ｅ）が低く、塑性変形しやすいため、端子、コネクタ、リレー等の電子電気部品には不適であると判断される。
Ａｌの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例３においては、冷間圧延時に大きな耳割れが発生し、その後の特性評価を実施することが不可能であった。
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例４においては、熱間圧延時に割れが発生し、その後の特性評価を実施することが不可能であった。

これに対して、本発明例１−２８においては、いずれもヤング率が１２０ＧＰａ以下と低く、かつ、０．２％耐力が６００ＭＰａ以上となっており、弾性エネルギー係数（σ_０．２ ^２／２Ｅ）が高く、弾力性に優れている。よって、端子、コネクタ、リレー等の電子電気部品に適している。
また、組成が同一で加工率が異なる本発明例６、１２を比較すると、加工率を上昇させることで０．２％耐力を向上させることが可能であることが確認される。

以上、本発明例によれば、低ヤング率、高耐力、高導電性を有し、端子、コネクタやリレー等の電子電気部品に適した電子機器用銅合金を提供することができることが確認された。

Ｓ０２ 加熱工程
Ｓ０３ 急冷工程
Ｓ０４ 加工工程

Claims (10)

1. Ｍｇを１．３原子％以上２．６原子％未満の範囲で含み、かつ、Ａｌを６．７原子％以上２０原子％以下の範囲で含み、残部がＣｕ及び不可避不純物とされており、
   ０．２％耐力σ _０．２ が４００ＭＰａ以上とされていることを特徴とする電子機器用銅合金。
2. 請求項１に記載の電子機器用銅合金において、
   さらに、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０５原子％以上５原子％以下とされていることを特徴とする電子機器用銅合金。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子機器用銅合金において、
   さらに、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素のうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０１原子％以上１原子％以下とされていることを特徴とする電子機器用銅合金。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子機器用銅合金において、
   ヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下とされていることを特徴とする電子機器用銅合金。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子機器用銅合金において、
   走査型電子顕微鏡観察で、粒径０．１μｍ以上の金属間化合物の平均個数が、１０個／μｍ^２以下とされていることを特徴とする電子機器用銅合金。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子機器用銅合金を製出する電子機器用銅合金の製造方法であって、
   Ｍｇを１．３原子％以上２．６原子％未満の範囲で含み、かつ、Ａｌを６．７原子％以上２０原子％以下の範囲で含み、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた銅合金からなる銅素材に対して、５００℃以上１０００℃以下の温度にまで加熱する加熱工程と、
   加熱された前記銅素材を、２００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で、２００℃以下にまで冷却する急冷工程と、
   急冷された銅素材を加工する加工工程と、
   を備えていることを特徴とする電子機器用銅合金の製造方法。
7. 請求項６に記載の電子機器用銅合金の製造方法において、
   前記銅素材が、さらに、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０５原子％以上５原子％以下とされた銅合金であることを特徴とする電子機器用銅合金の製造方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の電子機器用銅合金の製造方法において、
   前記銅素材が、さらに、Ｂ，Ｐ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，希土類元素のうちの少なくとも１種以上を含み、その含有量が０．０１原子％以上１原子％以下とされた銅合金であることを特徴とする電子機器用銅合金の製造方法。
9. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子機器用銅合金からなり、圧延方向のヤング率Ｅが１２５ＧＰａ以下、圧延方向の０．２％耐力σ_０．２が４００ＭＰａ以上、とされていることを特徴とする電子機器用銅合金圧延材。
10. 請求項９に記載された電子機器用銅合金圧延材であって、
    端子、コネクター、リレーとして使用されることを特徴とする電子機器用銅合金圧延材。