JP6696720B2 - 銅合金板材およびその製造方法 - Google Patents
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Niは、Siと反応してNi2Si化合物を形成する。Ni2Si化合物を時効析出させることにより、銅合金板材の強度を向上させ、かつ、導電率を高めることができる。本実施形態の銅合金板材におけるNiの含有量は1.5〜7.0%である。より好ましくは、2.0〜5.0%である。Niの含有量が1.5%未満であると、Ni−Si析出物による析出硬化量が小さく強度が不足する。また、Niの含有量が7.0%を超えると、熱処理時に粒界反応型析出が生じ、さらに粗大な晶出物の量が多くなり過ぎ、強度が低下することがある。
本実施形態の銅合金板材は、板材中の残留応力が小さいことが特徴の1つである。残留応力は熱処理や冷間加工などによる不均一な変形の結果発生し、銅合金板材(圧延材)の表面および板材内部に広く分布している。圧延材の表面および内部の残留応力分布の勾配が大きい、すなわち残留応力の最大値と最小値の差が大きいと、エッチングやプレス加工を行った際に、残留応力が開放されて、反り等の変形が生じやすくなる。もしくは、加工時には変形として現れていなくても、使用中に変形を起こす可能性のある板材となる。よって、銅合金板材中の残留応力を小さく制御することが必要となる。
本実施形態の銅合金板材は、所定の組成からなる銅合金に、鋳造、均質化熱処理、熱間加工、面削、第1の冷間加工、溶体化熱処理、時効処理、第2の冷間加工および調質焼鈍の各工程をこの順に施すことにより製造される。以下、本実施形態の銅合金板材の製造方法について詳細に説明する。
銅合金板材の圧延方向(RD)に垂直な断面及び板幅方向(TD)に垂直な断面における板厚方向の残留応力はそれぞれ、以下の方法で測定した。まず、板幅方向(TD)に垂直な断面の残留応力分布は、圧延方向(RD)を「長手方向」として、銅合金板から幅20mm×長さ100mmの大きさの試験板を切り出す。試験片の片面の表層をエッチング液を用いて徐々に除去しながら、各深さにおける残部試験片の長手方向(x)及び幅方向(y)の曲率φx、φyを測定する。これを板厚が半分になるまで繰り返し実施する。曲率は試験片の反りを測定することで求める。試験片の反りを円周の一部と考え、この円に相当する半径の逆数を曲率とする。曲率は弦の長さと高さを測定すれば数学的に容易に求められる。その後、エッチング深さaと曲率の関係を図にプロットし、以下の式によってエッチング深さにおける圧延方向(x)の残留応力の最大値σxmax(a)及び最小値σxmin(a)を測定する。また、圧延方向(RD)に垂直な断面の残留応力分布についても、板幅方向(TD)を「長手方向」とする試験片を用いて、同様に測定を行う。本方法はTreuting−Read法と呼ばれるよく知られた方法であり、例えば下記の参考文献に記載されている。この方法に基づいて、銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布における、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値を算出した。その結果を、表2に示す。
参考文献:R.G.Treuting、W.F.Read:J.App.Physics、22 (1951)130.
0.2%耐力は、圧延平行方向から切り出したJIS Z 2201−13B号の試験片をJIS Z 2241に準じて3本測定しその平均値を示した。0.2%耐力の測定結果を、表2に示す。
導電率は、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て導電率を算出した。なお、端子間距離は100mmとした。導電率の測定結果を、表2に示す。
結晶粒径は、JIS H 0501(切断法)に基づいて測定した。すべての実施例において、結晶粒径は0.1μm超50μm以下の範囲にあることを確認した。
2、3 残留応力分布
2a、3a 曲線
2b、3b 軸
Claims (3)
- Ni:1.5〜7.0質量%、Si:0.1〜1.9質量%を含有し、
Mg:0〜0.20質量%、Sn:0〜0.7質量%、Zn:0〜1.5質量%、Cr:0〜0.500質量%、Mn:0〜0.50質量%、Ag:0〜0.300質量%、Co:0〜2.00質量%から選ばれる元素を0〜2.000質量%含有し、残部Cuおよび不可避不純物からなる銅合金板材であって、
0.2%耐力が900MPa以上であり、
前記銅合金板材の板幅方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布、および前記銅合金板材の圧延方向に垂直な断面の板厚方向の残留応力分布において、それぞれの断面の残留応力の最大値と最小値の差の絶対値が50MPa以下であり、
JIS H0501(切断法)に準拠して測定した平均結晶粒径が0.1μm超50μm以下であり、
厚さが5μm以上80μm以下であることを特徴とする銅合金板材。 - さらに、Mg:0.01〜0.20質量%、Sn:0.05〜0.7質量%、Zn:0.2〜1.5質量%、Cr:0.005〜0.500質量%、Mn:0.01〜0.50質量%、Ag:0.005〜0.300質量%、Co:0.05〜2.00質量%のうち、少なくとも1種を総量で0.005〜2.000質量%含有することを特徴とする、請求項1に記載の銅合金板材。
- 請求項1又は請求項2に記載の銅合金板材の製造方法であって、
鋳造、均質化熱処理、熱間加工、面削、第1の冷間加工、溶体化熱処理、時効処理、第2の冷間加工および調質焼鈍から構成される処理をこの順に施し、
前記時効処理における処理温度が400〜700℃、処理時間が5秒〜20時間であり、
前記第2の冷間加工におけるワークロール径が150mm以下、ワークロールの表面粗さRaが0.5μm以下、圧延速度が300m/min以下、1パスあたりの加工率が3〜20%、かつ、総加工率が20〜90%であり、
前記調質焼鈍における処理温度が200〜450℃、処理時間が30分〜5時間であることを特徴とする銅合金板材の製造方法。
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