JP6053959B2

JP6053959B2 - 銅合金板材及びその製造方法、前記銅合金板材からなる電気電子部品

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Publication number: JP6053959B2
Application number: JP2015551901A
Authority: JP
Inventors: 恵人藤井; 樋口　優; 優樋口
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: JPWO2015182777A1; KR20170013881A; KR102441663B1; WO2015182777A1; CN106460095A; CN106460095B

Description

本発明は、ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）を中心とした車載部品および周辺インフラや太陽光発電システムなどのコネクタのほか、リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等に好適な銅合金材料及びその製造方法に関する。

ＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等のコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等の用途においては、銅合金材料が一般的に使用されている。近年のＥＶ、ＨＥＶの技術開発競争とそれに伴う性能向上の要求に伴い、回路電源の高電圧化や電子機器寸法の小型化による、回路の高電流密度化が進行しており、これに対応して通電時の抵抗発熱及びそれに伴う回路接続信頼性をさらに高めることが必要となっている。この問題を解決するに当たり、銅合金材料には、抵抗発熱を抑制するための高い導電性、発熱した際に回路接続信頼性を維持するための優れた耐応力緩和特性が要求される。また小型化等において、部品設計の自由度を高める観点から、曲げ加工性のような加工性が良好であることが必要となっている。

中程度の強度と高い導電性を有する合金系として、銅−クロム（Ｃｕ−Ｃｒ）系銅合金、銅−ジルコニウム（Ｃｕ−Ｚｒ）系銅合金、銅−希薄チタン（Ｃｕ−希薄Ｔｉ）系銅合金等が挙げられる。このような銅合金では、一般的に、加工により得られる加工組織に比べ、熱処理後に得られる再結晶組織の方が、曲げ加工性が良好となる。特許文献１では、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金の合金成分と製造条件を調整することで、再結晶後の結晶粒径とその変動係数を制御し、曲げ加工性と耐応力緩和特性を改善している。特許文献２では、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金、Ｃｕ−希薄Ｔｉ系銅合金の合金成分と製造条件を調整することで、再結晶方位であるＣｕｂｅ方位を発達させ、曲げ加工性と耐応力緩和特性を改善している。

特開２０１３−１２９８８９号公報特許第５１７０９１６号公報

ＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等のコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等において、回路の接続信頼性を維持するためには、通電時の抵抗発熱等により熱が付加された際に、接圧を維持する必要がある。このような要求から銅合金材料には、高い導電性と耐応力緩和特性が要求される。また部品設計の自由度の観点から、曲げ加工性が良好であることも要求される。

特許文献１では、合金成分と製造条件を調整し、再結晶粒径とその変動係数を制御することで、耐応力緩和特性と良好な曲げ加工性を兼ね備えた合金材料の技術が記載されている。この材料は、応力緩和率（ＳＲＲ：ＳｔｒｅｓｓＲｅｌａｘａｔｉｏｎＲａｔｉｏ）が、２５％まで高くなることを許容したものである。しかし、上記のように今後のさらなる回路の高電流密度化の条件下で使用する材料としては、さらに耐応力緩和特性を改善することが要求されている。

また特許文献２に記載されるＣｕ−Ｃｒ系銅合金、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金、Ｃｕ−希薄Ｔｉ系銅合金は、再結晶方位であるＣｕｂｅ方位を発達させることで曲げ加工性を改善し、合金成分と製造条件を調整することで耐応力緩和特性を兼ね備えている。ＳＲＲが３０％までになることがあり、上述のように、今後のさらなる回路の高電流密度化を考えると、耐応力緩和特性にさらに改良の余地がある。

上記の事情に鑑み、本発明の課題は、近年、技術進歩が著しいＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等に用いるコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等に適した、高い導電性と耐応力緩和特性に優れ曲げ加工性を兼ね備えた銅合金材料及びその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の観点からＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等のコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等の要求性能の向上に対応できる銅合金材料について研究を重ねた。その結果、Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％とＭｇを０．１０〜０．５０質量％、さらにＺｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種類を合計で０．０１〜０．２０質量％、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種類を合計で０．０１〜０．５０質量％含有し、残部がＣｕと不可避的不純物からなる銅合金材料の製造条件を工夫して、加工組織と再結晶組織の入り混じった特定の半軟化組織の金属組織とすることで、優れた耐応力緩和特性と曲げ加工性を両立できることを見出した。これにより、高い導電性、耐応力緩和特性、及び良好な曲げ加工性を兼ね備えた銅合金材料を得ることができた。本発明はこの知見に基づいて完成するに至ったものである。

すなわち、本発明によれば、以下の手段が提供される。
（１）Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％と、Ｍｇを０．０１〜０．５０質量％含み、Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種を合計で０．００〜０．２０質量％含有する第１添加元素群、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種を合計で０．００〜０．５０質量％含有する第２添加元素群からなる群から選ばれる一種を含有し、残部がＣｕと不可避的不純物からなる銅合金板材であって（ただし、上記Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種からなる群から選ばれる一種は、いずれか１種以上を含有させてもよいし、いずれの一種も含有させなくてもよい任意添加成分である。）、
板幅方向ＴＤに垂直な断面において、銅合金材料の材料組織が、加工組織と、結晶粒径が３０μｍ以下の再結晶組織からなり、粒径が３０μｍ以下の前記結晶粒が３０〜７０％の面積率を有することを特徴とする銅合金板材。
（２）Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種を合計で０．０１〜０．２０質量％含有する第１添加元素群、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種を合計で０．０１〜０．５０質量％含有する第２添加元素群からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、（１）に記載の銅合金板材。
（３）材料表面への初期負荷応力を０．２％耐力の８０％として、１５０℃中で１０００時間放置した時の応力緩和率が２０％以下であり、
９０°Ｗ曲げした際にＲ／ｔが１．０で割れが発生しない、（１）または（２）に記載の銅合金板材。
（４）導電率が６０％ＩＡＣＳ以上である、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の銅合金板材。
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金板材の製造方法であって、
（ａ）銅合金板材に相当する合金素材の溶解鋳造
（ｂ）８５０〜１０５０℃で均質加熱処理
（ｃ）７５０℃以上で熱間加工を行い、熱間加工を終えた後、７００℃まで１．３〜１．６℃／秒で冷却
（ｄ）９０％以下の加工率で冷間加工
（ｅ）４５０〜６５０℃で１０分〜２４時間の熱処理後、冷却速度２℃／分以下で３００℃まで冷却
（ｆ）５０％以下の加工率で仕上げ加工
（ｇ）２５０〜６５０℃で５秒〜１０時間の歪取り焼鈍
をこの順で有することを特徴とする、銅合金板材の製造方法。
（６）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金板材からなる電気電子部品。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載からより明らかになるであろう。

本発明の銅合金材料は、高い導電性、優れた耐応力緩和特性、及び良好な曲げ加工性を兼ね備え、ＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等のコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット用等に好適であり、これらの車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等の回路接続信頼性を高めることができる。また本発明の銅合金材料の製造方法は、上記の優れた物性を具備した銅合金材料を製造できる。

本発明の銅合金材料の好ましい実施の形態について、説明する。ここで、「銅合金材料」とは、（加工前であって所定の合金組成を有する）銅合金素材が所定の形状（例えば、板、条、箔など）に加工されたものを意味する。以下では実施形態として板材、条材について説明するが、その形状はこれに限定されるものではない。

本発明の銅合金材料は、Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％と、Ｍｇを０．０１〜０．５０質量％含み、Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種を合計で０．００〜０．２０質量％含有する第１添加元素群、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種を合計で０．００〜０．５０質量％含有する第２添加元素群からなる群から選ばれる一種を含有し、残部がＣｕと不可避的不純物からなる銅合金板材で、板幅方向ＴＤに垂直な断面において、粒径が３０μｍ以下の結晶粒が３０〜７０％の面積率を有することを特徴とする銅合金板材であることを特徴とする。この規定の範囲を満たすことで、導電率（ＥＣ：ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が６０％ＩＡＣＳ以上で、材料表面への初期負荷応力を０．２％耐力の８０％とし、１５０℃中で１０００時間放置した時の応力緩和率（ＳＲＲ）が２０％以下であり、さらに９０°Ｗ曲げにおいて、Ｒ／ｔが１．０以下である、高い導電性、耐応力緩和特性、良好な曲げ加工性を兼ね備えた材料が得られる。本発明の銅合金材料の構成組織、合金成分を、以下に詳細に説明する。応力緩和率の下限値には特に制限はないが、例えば０％以上である。さらに９０°Ｗ曲げにおいて割れが生じないＲ／ｔの下限値には特に制限はないが、例えば０以上である。また、導電率の上限値には特に制限はないが、例えば１０１％ＩＡＣＳ以下である。

＜本発明の銅合金材料の材料組織＞
本発明の銅合金材料は、加工組織と再結晶組織が入り混じった半軟化組織を有しており、板幅方向ＴＤに垂直な断面（圧延方向ＲＤと板厚方向ＮＤからなる断面）を観察した際に、その断面において粒径が３０μｍ以下の結晶が３０〜７０％の面積率を有する。前記粒径の下限値には特に制限はないが、例えば１μｍ以上である。板幅方向ＴＤは、圧延垂直方向ともいう。単に、板材の短手方向を指すものではなく、板材製造時の圧延方向ＲＤに対して垂直であり、かつ板材の圧延面法線方向（板厚方向ＮＤ）に対しても垂直な方向が板幅方向ＴＤである。

本発明の銅合金材料の加工組織は、上記の合金組成の材料を、後述のように、熱間加工後に冷間加工を実施することで得られる。一般的に、熱間加工後の材料の結晶粒径は１００μｍ前後と大きく、材料中の粒界密度は小さい。そのため、それを冷間加工して得られる加工組織においても材料中の粒界密度が小さくなり、耐応力緩和特性は良好となる。これに対し本発明における再結晶組織は、加工組織を熱処理し再結晶させることで得られ、結晶粒径３０μｍ以下であり、加工組織の元となる熱間加工後の材料に比べ結晶粒径が小さいため、材料中の粒界密度が大きく、加工組織に比べ耐応力緩和特性は劣ることとなる。

これに対し、本発明は、板幅方向ＴＤに垂直な断面において粒径が３０μｍ以下の結晶が３０〜７０％の面積率を有するように制御することで、耐応力緩和特性の低下を防止し、かつ良好な曲げ加工性を維持できる。なお、面積率は、４００００μｍ^２程度の領域を観察して測定するのが好ましい。この領域を観察すれば、銅合金板材全域を測定せずとも、目的の面積率とすることができる。また、銅合金板材が加工されて他の部品の一部となった場合であっても、その部品から銅合金板材の板幅方向ＴＤに垂直な断面を特定し、４００００μｍ^２程度の領域を観察することによって、目的の面積率を測定することができる。

本発明の銅合金板材の板幅方向ＴＤに垂直な断面において、結晶粒径が３０μｍ以下の領域が３０％未満の場合、加工組織が過剰となり、曲げ加工性が不十分である。また結晶粒径が３０μｍ以下の領域が７０％より大きい場合、再結晶組織が過剰となり、耐応力緩和特性が低下する。本発明で規定した上記の半軟化組織の形成は、後述の製造条件を満たすことで得られる。また本発明における結晶粒径とは、結晶粒の長径と短径のうち、長径を意味する。

（合金成分）
＜Ｃｒ＞
Ｃｒは、銅合金母相中に析出させることで、導電性を損なうことなく、強度と耐応力緩和特性を向上させることができる。本発明において、Ｃｒは０．１０〜０．５０質量％、好ましくは０．１５〜０．４０質量％、さらに好ましくは０．２０〜０．３５質量％含まれる。Ｃｒ量が少なすぎると、銅母相中のＣｒまたはＣｒを含む化合物の量が少なくなるため、所望の強度、耐応力緩和特性が得られない。また熱処理工程において再結晶が過剰に進行し、上記の半軟化組織が得づらくなる。一方、多すぎると、導電性の低下、銅母相中における粗大な化合物の発生による強度の低下、曲げ加工性への悪影響といった問題が生じる。

＜Ｍｇ＞
Ｍｇは、銅母相中に固溶元素として作用することで、強度と耐応力緩和特性を向上させることができる。本発明において、Ｍｇは０．０１〜０．５０質量％、好ましくは０．０５〜０．４０質量％、さらに好ましくは０．１０〜０．３０質量％含まれる。含有量が少なすぎると上記の各特性の改善効果が十分に得られない。また熱処理工程において再結晶が過剰に進行し、上記の半軟化組織が得づらくなる。一方、多すぎると、導電性の低下、加工性（例えば、熱間加工性）への悪影響といった問題が生じる。Ｍｇは、銅母相中に固溶元素として作用することで耐応力緩和特性を向上させるため、ＰのようにＭｇと化合物を形成し析出させる元素を同時に添加することは、好ましくない。

＜Ｔｉ、Ｚｒ＞
本発明において、任意添加成分として添加できる、第１添加元素のＴｉ、Ｚｒは、銅母相中に析出させることで、強度と耐応力緩和特性を向上させることができる。本発明のこの態様において、Ｔｉ、Ｚｒのうち少なくとも１種類を合計で０．０１〜０．２０質量％、好ましくは０．０５〜０．１５質量％、さらに好ましくは０．１０〜０．１５質量％含有させても良い。含有量が少なすぎるとその添加の効果が十分でなく、多すぎると、導電性の低下、加工性（例えば、熱間加工性）への悪影響といった問題が生じる。

＜Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉ＞
本発明の好ましい態様として、任意添加成分として、第２添加元素のＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉを添加することで、強度、耐応力緩和特性、プレス性、めっき性といった材料特性を向上させることができる。この場合、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種類を合計で０．０１〜０．５０質量％、好ましくは０．０５〜０．４０質量％、さらに好ましくは０．１０〜０．３０質量％含有させても良い。含有量が少なすぎると、第２添加元素の添加の効果が十分でなく、多すぎると、導電性の低下、加工性（例えば、熱間加工性）への悪影響、原料費の増加といった問題が生じることがある。

（製造方法）
次に、本発明の銅合金材料の製造方法の好ましい一例について説明する。
本発明の銅合金材料の通常の製造工程を示すと、ａ．溶解鋳造、ｂ．均質化熱処理、ｃ．熱間加工、ｄ．冷間加工、ｅ．熱処理、ｆ．仕上げ加工、ｇ．歪取り焼鈍を順に行なうことで製造される。さらに熱間加工後で冷間加工前に面削を行うことが好ましい。
この製造方法は、従来と同程度の工程数でありながら、それぞれの工程条件を適切に設定することで、目的の、材料特性の向上を実現できる。以下に詳述するように、本発明の製造方法においては、熱間加工後の冷却速度と冷間加工の加工率が重要であり、その後工程である仕上加工や歪取り焼鈍は、複数回実施しても良い。

＜溶解鋳造＞
Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％と、Ｍｇを０．０１〜０．５０質量％含み、残部がＣｕと不可避的不純物からなる銅合金素材を用意する。もしくは、Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％と、Ｍｇを０．０１〜０．５０質量％含み、Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種を合計で０．０１〜０．２０質量％含有する第１添加元素群、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種を合計で０．０１〜０．５０質量％含有する第２添加元素群からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有し、残部がＣｕと不可避的不純物からなる銅合金素材を用意する。この銅合金素材を溶解炉により溶解鋳造を実施し、冷却して所定の成分を持つ鋳塊を得る。溶解鋳造は、通常の方法で行うことができる。

＜均質化熱処理＞
均質化熱処理は、鋳塊に含まれる化合物を銅母相中に固溶させ、鋳塊の成分を均質化するために実施する。これにより、添加した成分の効果を十分に得られるようになり、また材料中の特性のばらつきを小さくすることができる。本発明においては、好ましくは８５０〜１０５０℃の温度で０．５〜１２時間、より好ましくは９００〜１０５０℃、さらに好ましくは９５０〜１０５０℃で均質化熱処理を行う。

＜熱間加工＞
均質化熱処理した直後の鋳塊を熱間加工（熱間圧延など）して板厚を薄くする。熱間加工は７５０℃以上の温度で終了し、その後７００℃まで１．３〜１．６℃／ｓで冷却(例えば水冷)し、その後水冷する。熱間加工を高温で終了することで加工後の結晶粒径が大きくなり、さらに７００℃までの冷却速度を遅くすることで結晶粒が成長するため、熱間圧延後に得られる材料の結晶粒径が所定の範囲に成長する。これにより、後工程である冷間加工で得られる加工組織の耐応力緩和特性が向上するだけでなく、熱処理工程において再結晶の起点となる結晶粒界が少なくなるため、目標とする半軟化組織が得易くなる。７００℃までの冷却速度が遅すぎると、均質化熱処理により銅母相中に固溶させた添加元素が、冷却時に粗大な化合物として析出し、添加元素の効果を十分に得られなくなる。また冷却時に結晶粒が粗大に成長し、熱間圧延後に得られる材料の結晶粒径が所定の範囲より大きくなり、後工程である熱処理工程において、目標とする半軟化組織を得ることが難しくなる。また７００℃までの冷却速度が速すぎると、冷却時に結晶粒が十分に成長せず、熱間圧延後に得られる材料の結晶粒径が所定の範囲より小さくなり、後工程である熱処理工程において、目標とする半軟化組織を得ることが難しくなる。

＜面削＞
熱間加工後の材料表面に形成された酸化皮膜を面削により取り除く。面削工程は任意で行ってよい。面削は、公知の方法で行うことができる。

＜冷間加工＞
面削後の材料を、冷間加工（例えば冷間圧延）９０％以下の加工率で行う。加工率は、好ましくは３０〜８５％、さらに好ましくは加工率５０〜８５％である。冷間加工の加工率が大きすぎる場合、後工程である熱処理工程において再結晶が進行しやすく、目標とする半軟化組織が得られなくなる。また冷間加工の加工率が小さすぎると、後工程である熱処理工程で再結晶が起こりづらくなる可能性があるため、好ましくは３０％以上の加工率で冷間加工を行う。

＜熱処理＞
冷間加工後の材料に対して、４５０〜６５０℃で、１０分〜２４時間の熱処理を行なう。熱処理により、加工組織の一部が再結晶し半軟化組織が得られるほか、銅母相中に微細な析出物が析出し、強度、導電性、耐応力緩和特性が向上する。低温で短時間処理する場合、熱処理時に再結晶が生じづらく、目標とする半軟化組織が得られないだけでなく、析出量が少なく、また析出する化合物の粒子径が微細すぎるため、強度、導電性、耐応力緩和特性の向上は望めない。また高温で長時間処理する場合、熱処理時に再結晶が過剰に進行し、目標とする半軟化組織が得られなくなるだけでなく、析出する化合物が粗大化し、導電性は向上するものの、強度、耐応力緩和特性の向上は望めない。また、時効熱処理後の３００℃までの冷却速度は、≦２℃／分とすることが好ましい。３００℃までの冷却速度をこの範囲とすることで、強度、導電性、耐応力緩和特性をより向上させることができる。

＜仕上げ加工＞
熱処理後の材料に、５０％以下、より好ましくは１０〜４０％の加工率で、仕上げ加工（仕上げ圧延など）を行なう。仕上げ加工により、強度が向上するが、導電性、耐応力緩和特性、曲げ加工性が低下する。仕上げ加工率が大きすぎる場合、導電性、耐応力緩和特性、曲げ加工性が著しく低下し、後の歪取り焼鈍工程で、これらの特性の回復と強度の維持を両立することが困難となる。

＜歪取り焼鈍＞
仕上げ加工後の材料に歪取り焼鈍を行なうことで、強度が低下するが、導電性、耐応力緩和特性、曲げ加工性が改善される。本発明では、２５０〜６５０℃の温度で、５秒〜１０時間の歪取り焼鈍を行うのが好ましい。低温で短時間処理した場合、仕上げ加工で低下した導電性、耐応力緩和特性、曲げ加工性を回復できないことがある。またあまり高温で長時間処理すると、強度が著しく低下することがある。

本発明の銅合金材料は、高い導電性、耐応力緩和特性、良好な曲げ加工性を兼ね備えており、ＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等のコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等に好適である。

以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

原料の銅合金素材を溶解鋳造して鋳塊を作製し、均質化熱処理直後に熱間加工を行ない、７５０℃以上で熱間加工を終え、７００℃まで冷却速度を制御して冷却した後、水冷した。水冷後、面削により材料の酸化皮膜を除去した後に冷間加工を行い、４５０〜６５０℃で１０分〜２４時間熱処理し、２℃／分の冷却速度で冷却した。冷却後、５０％以下の加工率の仕上げ圧延、２５０〜６５０℃の温度で、５秒〜１０時間の歪取り焼鈍を続けて行なうことで、銅合金材料を得た。各工程の条件を規定の範囲内に収めることで、目標とする銅合金材料組織を有する発明例の試料を得た。また比較例として、鋳塊成分、製造方法の異なる材料を作製した。作製した材料は、全て最終板厚を１．０ｍｍとした。

なお、各熱処理や圧延の後に、材料表面の酸化や粗度の状態に応じて酸洗浄や表面研磨を行った。

このようにして製造した供試材について、下記の評価試験を実施した。

（組織観察）
金属顕微鏡により、材料の板幅方向ＴＤに垂直な断面を観察（圧延方向ＲＤと板厚方向ＮＤからなる断面）し、結晶粒径が３０μｍ以下の領域の面積率を算出した。観察は、熱処理工程後の材料について板幅方向ＴＤに垂直な断面に湿式研磨およびバフ研磨を施し、クロム酸：水＝１：１(容量比)の割合で混合した液にて数秒間研磨面を腐食した後、金属顕微鏡にて５０〜５００倍の倍率で行った。また結晶粒径が３０μｍ以下の領域の面積率については、次のようにして求めた。まず観察写真上、２００μｍ×２００μｍの領域について、１０μｍのスパンで観察写真をます目状に区切り、結晶粒径が３０μm以下の粒子が各ます目の半分以上の領域を満たす場合は、そのます目は結晶粒径が３０μｍ以下の領域とみなした。その後、結晶粒径が３０μｍ以下の領域とみなしたます目の総数を計数した。結晶粒径が３０μｍ以下の領域とみなしたます目の総数を、観察したます目の総数で除して１００をかけた値を、結晶粒径が３０μｍ以下の領域の面積率とした。

（引張強度（ＴＳ：ＴｅｎｓｉｌｅＳｔｒｅｎｇｔｈ））
圧延平行方向から切り出した試験片を、ＪＩＳＺ２２４１に準じて３本測定し、その平均値を示した。ＴＳが４００ＭＰａ以上を合格とし、ＴＳが４００ＭＰａ未満を不合格とした。

（ＥＣ）
２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温漕中で、四端子法により比抵抗を計測し、導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。

（ＳＲＲ）
日本伸銅協会ＪＣＢＡＴ３０９：２００４「銅及び銅合金薄板条の曲げによる応力緩和試験方法」に準じ、片持ちはり法（片持ちはりブロック式ジグ使用）により、材料表面への初期負荷応力を０．２％耐力の８０％とし、１５０℃で１０００時間保持の条件で測定した。試験片は幅１０ｍｍの短冊形とし、圧延平行方向と試験片の長さ方向を一致させた。応力緩和率の算出方法は、特許第５３０７３０５号に記載された算出方法による。すなわち、熱処理前、試験台に片持ちで保持した試験片に、耐力の８０％の初期応力を付与した時の試験片の先端の位置は、基準位置から距離δ_０の高さにある。これを１５０℃の恒温槽に１０００時間保持（初期応力を付与した状態で上記試験片を熱処理）し、負荷を除いた後の試験片の先端の位置は、上記基準位置から距離Ｈ_ｔの高さにある。また応力を負荷しなかった場合の試験片に対して上記の熱処理を行った場合の試験片の先端の位置は、上記基準位置から距離Ｈ_１の高さにある。これらの関係から、応力緩和率（％）は（Ｈ_ｔ−Ｈ_１）／（δ_０−Ｈ_１）×１００と算出した。

（曲げ加工性）
曲げ加工試験は、ＪＩＳＺ２２４８に準じて行った。材料を幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍに切り出し、曲げ軸が圧延方向に垂直となるような９０°Ｗ曲げ（ＧＷ：ＧｏｏｄＷａｙ）、あるいは圧延方向に平行となるような９０°Ｗ曲げ（ＢＷ：ＢａｄＷａｙ）を実施した後、曲げ部表面を光学顕微鏡により２００倍で観察し、割れの有無を調査した。曲げ加工性は、板厚をｔ、９０°Ｗ曲げの内側曲げ半径をＲとしたときに、Ｒ／ｔが１．０の条件でＧＷとＢＷの両方ともで割れが生じなかった場合を良好（Ａ）、ＧＷとＢＷのいずれか一方でも割れが生じた場合を劣（Ｄ）として判断した。

表１に、作製した鋳塊の合金組成をまとめた。合金Ｎｏ．１〜１４は本発明の範囲内であり、合金Ｎｏ．１５〜２４は範囲外である。

表２は、製造方法が本発明の範囲内であり、成分も本発明の範囲内である発明例と、成分が本発明の範囲外である比較例について示す。発明例は、いずれもＴＳ≧４００ＭＰａ、ＥＣ≧６０％ＩＡＣＳ、ＳＲＲ≦２０％、曲げ加工性良好で、高い導電性、耐応力緩和特性、良好な曲げ加工性を兼ね備えた銅合金材料である。これに対し、合金成分の添加量が本発明で規定する範囲を満たさない比較例では、強度、導電性、耐応力緩和特性、及び曲げ加工性のいずれかがが劣る結果となった。

表３は、合金組成が本発明の範囲内であり、製造方法も本発明の範囲内である発明例と、製造方法が本発明の範囲外である比較例について示す。発明例は、いずれもＴＳ≧４００ＭＰａ、ＥＣ≧６０％ＩＡＣＳ、ＳＲＲ≦２０％、曲げ加工性良好で、高い導電性、耐応力緩和特性、良好な曲げ加工性を兼ね備えた銅合金材料である。これに対し、製造条件が本発明の範囲外である比較例は、耐応力緩和特性、曲げ加工性のいずれかが劣り、高い目標の要求性能の材料として不十分である。

本発明の範囲内の銅合金材料は、高い導電性、優れた耐応力緩和特性、良好な曲げ加工性を兼ね備えることが出来るため、ＥＶ、ＨＥＶを中心とした車載部品及び周辺インフラや太陽光発電システム等のコネクタ、その他リードフレーム、リレー、スイッチ、ソケット等に好適である。

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２０１４年５月２９日に日本国で特許出願された特願２０１４−１１１７７１に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

Claims

Ｃｒを０．１０〜０．５０質量％と、Ｍｇを０．０１〜０．５０質量％含み、Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種を合計で０．００〜０．２０質量％含有する第１添加元素群、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種を合計で０．００〜０．５０質量％含有する第２添加元素群からなる群から選ばれる一種を含有し、残部がＣｕと不可避的不純物からなる銅合金板材であって（ただし、上記Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種からなる群から選ばれる一種は、いずれか１種以上を含有させてもよいし、いずれの一種も含有させなくてもよい。）、
板幅方向ＴＤに垂直な断面において、銅合金材料の材料組織が、加工組織と、結晶粒径が３０μｍ以下の再結晶組織からなり、粒径が３０μｍ以下の前記結晶粒が３０〜７０％の面積率を有することを特徴とする銅合金板材。
Ｚｒ、Ｔｉのうち少なくとも一種を合計で０．０１〜０．２０質量％含有する第１添加元素群、およびＺｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉのうち少なくとも一種を合計で０．０１〜０．５０質量％含有する第２添加元素群からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、請求項１に記載の銅合金板材。
材料表面への初期負荷応力を０．２％耐力の８０％として、１５０℃中で１０００時間放置した時の応力緩和率が２０％以下であり、
９０°Ｗ曲げした際にＲ／ｔが１．０で割れが発生しない、請求項１または２に記載の銅合金板材。
導電率が６０％ＩＡＣＳ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の銅合金板材。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金板材の製造方法であって、
（ａ）銅合金板材に相当する合金素材の溶解鋳造
（ｂ）８５０〜１０５０℃で均質加熱処理
（ｃ）７５０℃以上で熱間加工を行い、熱間加工を終えた後、７００℃まで１．３〜１．６℃／秒で冷却
（ｄ）９０％以下の加工率で冷間加工
（ｅ）４５０〜６５０℃で１０分〜２４時間の熱処理後、冷却速度２℃／分以下で３００℃まで冷却
（ｆ）５０％以下の加工率で仕上げ加工
（ｇ）２５０〜６５０℃で５秒〜１０時間の歪取り焼鈍
をこの順で有することを特徴とする、銅合金板材の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金板材からなる電気電子部品。