JP6712880B2 - 銅合金板材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅合金板材およびその製造方法に関し、特に、電気・電子機器用部品や自動車用部品、例えば、コネクタ、リードフレーム、アクチュエータ、放熱部材、リレー、スイッチ、ソケットなどの部品に使用するのに適した銅合金板材及びその製造方法に関する。

電気・電子機器用部品や自動車用部品、例えば、コネクタ、リードフレーム、アクチュエータ、放熱部材、リレー、スイッチ、ソケットなどの部品に使用される銅合金板材に要求される特性としては、耐力（降伏応力）、引張強度、ヤング率（縦弾性係数）、曲げ加工性、耐疲労特性、耐応力緩和特性、導電率などが挙げられる。近年、電子機器用部品や自動車用部品は、小型化、軽量化、高密度実装化や、使用環境の高温化などに伴って、上記したような要求特性を向上させる必要性が高まっており、それらの中でも、特にヤング率をより一層高めた板材を開発することが求められている。

例えば、電子機器用コネクタの構成部品（例えば端子）に使用される銅合金板材は、板材の薄肉化や幅狭化によって、軽量化や材料使用量の低減が検討されている。このとき、端子の板バネ部の接圧を確保するために、端子の変位量を大きく取ろうとすると、部品の小型化との両立ができない。そこで、少ない変位量で高い接圧（大きな応力）を得るためには、ヤング率の高い材料が必要になる。

また、電子機器のバッテリー部分や、自動車用の大電流コネクタなどでは、導通部の断面積を大きくとる必要があるため、通常は０．５ｍｍ以上の板厚を有する厚肉材が用いられる。しかしながら、厚肉材は、成形加工を施して所定形状に曲げ変形させたとしても、その後にスプリングバックが発生しやすく、設計通りの形状が得られないという問題がある。そこで、曲げ変形させた後のスプリングバック量を低減するために、ヤング率の高い材料を用いることが好ましいとされる。特に、板材から、コネクタを構成する端子（コンタクト）を、打ち抜き加工等によって採取する方向は、通常は圧延方向に対して９０°の板幅方向ＴＤであるが、複雑な変形（曲げ加工）が加わるコネクタだと、９０°以外の方向（例えば０°の方向など）にコンタクトを採取せざるをえない場合がある。このため、採取された端子には、圧延方向に対して９０°の方向だけではなく、９０°以外の方向にも応力が付与され、曲げ変形が加わることが想定されることから、採取された端子のヤング率は、圧延時の圧延方向に対して０°および９０°のいずれの方向とも高く、かつ、それらのヤング率の差（ヤング率の異方性）が小さいことが好ましい。

ここで、ヤング率の異方性が高い場合、端子の設計において、板材から異なる方向に採取した種々のバネ材を、同じ変位量が必要となるバネとして使用した場合、接圧が、採取したバネ材ごとに異なって不均一となりやすい。複雑な曲げ加工とは、一つのコネクタに０°、９０°などの方向に複数の曲げ加工が入り、またそのいずれもバネ特性を付与する設計である。また、曲げ加工部は、１８０°のＵ字加工や、板厚を薄く加工した成形なども含み、材料への高い負荷がかかる設計もある。本明細書では、これらを含めた包括的な概念として、複雑な曲げ加工と呼んでいる。

従来、電子機器用部品の材料としては、鉄系材の他、黄銅などの銅合金材が広く用いられている。銅合金材は、ＳｎやＺｎ等の固溶成分の添加による固溶強化と、圧延や線引きなどの冷間加工による加工硬化の組み合わせによって強度を向上させる方法を用いるのが一般的である。しかしながら、この方法だけで強化した銅合金材は、一般に導電率が低く、電気・電子機器用部品や自動車用部品の電気導体（例えば端子）としての使用には適さない。

例えば、特許文献１には、第２相粒子の析出を抑制することで、高強度で、良好な曲げ加工性を有し、電子部品用バネ材に適したＮｉ−Ｓｎ系銅合金が記載されている。特許文献２には、時効前に７５％を超える加工率で冷間圧延を施すことで、結晶粒の長径ａと短径ｂの比ａ／ｂ（アスペクト比）を１７以上にすることで、粒界反応型析出を抑制し、時効によってスピノーダル分解を促進させて、強度を向上させた銅合金板材が記載されている。特許文献３には、結晶粒の微細化と（２２０）面のＸ線回折強度を高めることなどによって、高い強度と優れた曲げ加工性を同時に得ることができる銅合金が記載されている。

特開２００９−２４２８９５号公報 特開２０１５−５２１６０号公報 国際公開第２０１４／０１６９３４号

しかしながら、特許文献１に記載のＮｉ−Ｓｎ系銅合金は、ヤング率および圧延集合組織の制御を行っていないため、少ない変位量で高い接圧を有するバネ材を得ることが難しいという問題がある。また、特許文献２に記載の銅合金板材は、１０質量％超えのＳｎを含有するため、高い導電率（例えば８％ＩＡＣＳ以上）が得られない場合や、粒界反応型析出相が生成してスピノーダル分解が不十分となって強度が劣る場合があった。さらに、特許文献３に記載の銅合金は、特定面からのＸ線回折による結晶方位の解析が、ある広がりを持った結晶方位の分布の中のごく一部の特定面に関するものであり、結晶方位の連続的な規定はなく、端子のバネ性に影響を及ぼすファクタであると考えられるヤング率の制御は行なわれていないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、板材の圧延面内にある２軸直交方向（すなわち圧延方向と平行な方向ＲＤと、板幅方向ＴＤ）の結晶配向を制御し、ＲＤとＴＤのヤング率の双方を、ともに異方性を極力小さくしつつ高めることによって、板材から所定形状のサンプル（例えば端子材料）を採取する方向に依らず、バネ特性等の要求特性を安定して得ることができる銅合金板材、およびその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、電気・電子機器用部品や自動車用部品に適した銅合金について研究を行い、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系の銅合金板材において、圧延集合組織にて、α−ｆｉｂｅｒとβ−ｆｉｂｅｒの方位密度を適正に制御することで、ＲＤとＴＤのヤング率の双方とも、従来の合金板材に比べて、差（異方性）を極力小さくしつつ、高いレベルにまで高めることができること、および、上記圧延集合組織の適正化を図った銅合金板材から材料（例えば端子材料）を採取する場合、採取する方向に依らず、所定のバネ特性を安定して得ることができ、その結果、ＲＤおよびＴＤにバネを採取する複雑な形状を有するようなコネクタ（例えば端子）およびリードフレームの材料として使用に適していることを見出した。また、上記のような圧延集合組織を実現するための製造方法も見出した。そして、これらの知見に基づき鋭意検討の結果、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、圧延集合組織を有する電気電子機器用銅合金板材であって、前記圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲であることを特徴とする銅合金板材。

（２）Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＳｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を含有し、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉを含有する場合のＳｉ含有量が０．０１〜１．０ｍａｓｓ％であり、Ｓｉ以外の残りの成分を含有する場合の前記残りの成分の含有量が、合計で０．０５〜１．５ｍａｓｓ％であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、圧延集合組織を有する電気電子機器用銅合金板材であって、前記圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、３．０以上３０．０以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、３．０以上３０．０以下の範囲であることを特徴とする銅合金板材。

（３）圧延時における、圧延方向と平行な方向をＲＤ、板幅方向をＴＤとし、前記ＲＤのヤング率をＥ_ＲＤ、前記ＴＤのヤング率をＥ_ＴＤとするとき、前記Ｅ_ＲＤおよび前記Ｅ_ＴＤがいずれも１２０ＧＰａ以上であり、かつ前記Ｅ_ＲＤの前記Ｅ_ＴＤに対する比（Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤ）が０．８５以上であることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の銅合金板材。

（４）上記（１）、（２）または（３）に記載の電気電子機器用銅合金板材の製造方法であって、前記合金組成を有する銅合金を鋳造して得られた被圧延材に対して均質化熱処理を行う均質化熱処理工程と、該均質化熱処理工程後に、前記被圧延材に対して熱間圧延を行う熱間圧延工程と、該熱間圧延工程後に冷却を行う冷却工程と、該冷却工程後に、前記被圧延材の両面の面削を行う面削工程と、該面削工程後に、合計加工率が７５％以上の冷間圧延を行う第１冷間圧延工程と、該第１冷間圧延工程後に、昇温速度が０．１〜１００.０℃／秒、到達温度が１００〜３５０℃、保持時間が１０秒〜５時間および冷却速度が０．１〜１００．０℃／秒の条件で熱処理を施す中間焼鈍工程と、該中間焼鈍工程後に、到達温度が５０〜２５０℃および保持時間が１分〜２時間の条件で熱処理を行なう低温焼鈍工程と、さらなる冷間圧延を行う第２冷間圧延工程と、その後、昇温速度が１〜１５０℃／秒、到達温度が６００〜１０００℃、保持時間が１〜１２０秒および冷却速度が１０〜２００℃／秒の条件で熱処理を行なう溶体化熱処理工程と、仕上げ圧延工程と、最終焼鈍工程と、酸洗および研磨を行なう表面酸化膜除去工程とを順次行なうことを特徴とする銅合金板材の製造方法。

本発明によれば、Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、さらに必要に応じて、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を含有し、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉを含有する場合のＳｉ含有量が０．０１〜１．０ｍａｓｓ％であり、Ｓｉ以外の残りの成分を含有する場合の前記残りの成分の含有量が、合計で０．０５〜１．５ｍａｓｓ％であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、圧延集合組織を有する電気電子機器用銅合金板材であって、前記圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲であることによって、板材から所定形状のサンプル（例えば端子材料）を採取する方向に依らず、バネ特性等の要求特性を安定して得ることができる銅合金板材を提供することが可能になった。特に、この銅合金板材は、電気・電子機器用部品や自動車用部品、例えば、コネクタ、リードフレーム、アクチュエータ、放熱部材、リレー、スイッチ、ソケットなどの部品に使用するのに適している。また、本発明に従う銅合金板材の製造方法によれば、上記銅合金板材を好適に製造することができる。

図１は、ＥＢＳＤにより測定し、ＯＤＦ（方位分布関数）解析から得られた、銅合金板材の代表的な結晶方位分布図であって、圧延面内の２軸直交方向である、圧延方向と平行な方向ＲＤおよび板幅方向ＴＤと、圧延面の法線方向ＮＤの３方向のオイラー角で示し、すなわち、ＲＤ軸の方位回転をΦ、ＮＤ軸の方位回転をΦ_１、ＴＤ軸の方位回転をΦ_２として示す。 図２は、純銅型β−ｆｉｂｅｒの圧延集合組織の結晶方位分布図であって、ＯＤＦのＴＤ軸の方位回転Φ_２を５°間隔で分割して示した図である。 図３は、合金型α−ｆｉｂｅｒの圧延集合組織の結晶方位分布図であって、ＯＤＦのＴＤ軸の方位回転Φ_２を５°間隔で分割して示した図である。 図４は、本発明に従う銅合金板材（実施例１）および比較例１の銅合金板材の圧延集合組織のＯＤＦ解析によって得られた、α−ｆｉｂｅｒにおける、Φ_１と方位密度との関係を示す図である。 図５は、本発明に従う銅合金板材（実施例１）および比較例１の銅合金板材の圧延集合組織のＯＤＦ解析によって得られた、β−ｆｉｂｅｒにおける、Φ_２と方位密度との関係を示す図である。

以下、本発明の銅合金板材の好ましい実施形態について、詳細に説明する。
本発明に従う銅合金板材は、Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、さらに必要に応じて、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を含有し、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉを含有する場合のＳｉ含有量が０．０１〜１．０ｍａｓｓ％であり、Ｓｉ以外の残りの成分を含有する場合の前記残りの成分の含有量が、合計で０．０５〜１．５ｍａｓｓ％であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、圧延集合組織を有する電気電子機器用銅合金板材であって、前記圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲である。

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、棒、線など）に加工されたものを意味する。また、「板材」とは、特定の厚みを有し形状的に安定しており面方向に広がりをもつものを指し、広義には条材を含む意味である。本発明において、板材の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは０．０５〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜０．８ｍｍである。なお、本発明の銅合金板材は、その特性を圧延板の所定の方向における原子面の集積率で規定するものであるが、これは銅合金板材としてそのような特性を有していればよいのであって、銅合金板材の形状は板材や条材に限定されるものではない。なお、本発明では管材も板材に含まれる形状であると解釈して取り扱うことができるものとする。

［成分組成］
本発明の銅合金板材の成分組成とその作用について示す。
（必須添加成分）
本発明の銅合金板材は、Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有している。ＮｉおよびＳｎの含有量を上記の範囲内とすることにより、ＮｉおよびＳｎの母相への固溶と析出の状態、および圧延加工による加工組織の形成により、圧延集合組織が変化し、α−ｆｉｂｅｒとβ−ｆｉｂｅｒが混合した集合組織が得られ、高いヤング率が得られる。また、ＮｉとＳｎの含有量を上記範囲内にするとともに、中間焼鈍、低温焼鈍、溶体化熱処理および最終焼鈍（時効熱処理）の熱処理条件および冷間圧延条件を適正に制御することによって、時効後に強固なスピノーダル変調構造を発達させ、強度、伸びおよび導電率のいずれの特性とも高いレベルでバランスよく満足させることができる。Ｎｉを３．５〜２５．０ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、好ましくはＮｉを３．７〜２２．０ｍａｓｓ％およびＳｎを０．２〜９．０ｍａｓｓ％を含有する。ＮｉおよびＳｎのうち、少なくとも１成分の含有量が上記範囲よりも多すぎると、導電率が低くなり、少なすぎると上記の効果が十分に得られないからである。

（任意添加成分）
本発明の銅合金板材は、ＮｉおよびＳｎの必須の添加成分に加えて、さらに、任意添加元素として、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を含有し、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉを含有する場合のＳｉ含有量が０．０１〜１．０ｍａｓｓ％、好ましくは０．０１〜０．９５ｍａｓｓ％であり、Ｓｉ以外の残りの成分を含有する場合の前記残りの成分の含有量が、合計で０．０５〜１．５ｍａｓｓ％、好ましくは０．１〜１．０ｍａｓｓ％である。Ｓｉを上記範囲内で含有させることによって、ＮｉとＳｉの化合物を析出させて、銅合金板材の強度と耐応力緩和特性を向上させることができる。また、Ｓｉ以外の残りの成分から選択される少なくとも１成分を合計含有量にして上記範囲内で含有させることにより、導電率を低下させることなく、ＲＤとＴＤのヤング率の双方を、ともに異方性を極力小さくしつつ、より一層高めることができる。

［圧延集合組織］
本発明の銅合金板材は、圧延集合組織を有し、この圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下、好ましくは３．０以上３０．０以下であり、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下、好ましくは３．０以上３０．０以下である。ここで、「方位密度」とは、結晶粒方位分布関数（ＯＤＦ：crystal orientation distribution function）とも表され、集合組織の結晶方位の存在比率および分散状態を定量的に解析する際に用いる。方位密度は、ＥＢＳＤおよびＸ線回折測定結果により、（１００）正極点図、（１１０）正極点図、（１１１）正極点図などの３種類以上の正極点図の測定データを基にして、級数展開法による結晶方位分布解析法により算出される。

本発明者らは、銅合金板材のＲＤおよびＴＤの双方のヤング率を高めるために、圧延集合組織との関係について鋭意検討した。その結果、合金組成を上記範囲に限定した上で、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°の範囲）の方位密度の平均値と、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°の範囲）の方位密度の平均値とを、それぞれ適正範囲に制御することで、ＲＤとＴＤの双方のヤング率が高まることを見出した。すなわち、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下であるとき、ＲＤとＴＤの双方のヤング率が、ともに高められるとともに、それらのヤング率の差（異方性）も小さくなるため、本発明では、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度とβ−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度を、それぞれ上記範囲に限定した。また、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を添加する場合には、合金中の変形集合組織における積層欠陥エネルギーが低くなり、α−ｆｉｂｅｒ、β−ｆｉｂｅｒの適正な範囲の下限値がいずれも３．０に変化する。よって、かかる任意添加成分を添加する場合には、α−ｆｉｂｅｒおよびβ−ｆｉｂｅｒの方位密度の平均値の適正範囲の下限値を、ともに３．０とした。また、β−ｆｉｂｅｒとα-ｆｉｂｅｒの平均値の上限が３０．０よりも高い値になると、結晶方位の集積が顕著になってヤング率が大幅に高くなるとともに、ヤング率の異方性を示す、Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤが０．８５を下回ることから、α−ｆｉｂｅｒおよびβ−ｆｉｂｅｒの方位密度の平均値の適正な範囲の上限値はいずれも３０．０とした。

図１は、ＥＢＳＤにより測定し、ＯＤＦ（方位分布関数）解析から得られた、銅合金板材の代表的な結晶方位分布図であって、圧延面内の２軸直交方向である、圧延方向と平行な方向ＲＤおよび板幅方向ＴＤと、圧延面の法線方向ＮＤの３方向のオイラー角で示し、すなわち、ＲＤ軸の方位回転をΦ、ＮＤ軸の方位回転をΦ_１、ＴＤ軸の方位回転をΦ_２として示す。ここで、α−ｆｉｂｅｒはφ₁ ＝０°〜４５°の範囲に集積し、β−ｆｉｂｅｒはφ₂の４５°〜９０°の範囲に集積している。図２と図３は、ＯＤＦのＴＤ軸の方位回転Φ_２を５°間隔で分割した図で、図２は純銅型β−ｆｉｂｅｒ、図３は合金型α−ｆｉｂｅｒの圧延集合組織を示している。

［ＥＢＳＤ法］
本発明における上記圧延集合組織の解析にはＥＢＳＤ法を用いた。ＥＢＳＤ法とは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎの略で、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折を利用した結晶方位解析技術のことである。本発明におけるＥＢＳＤ測定では、結晶粒を２００個以上含む、８００μｍ×１６００μｍの試料面積に対し、０．１μｍステップでスキャンし、測定した。前記測定面積およびスキャンステップは、試料の結晶粒の大きさに応じて決定すればよい。測定後の結晶粒の解析には、ＴＳＬ社製の解析ソフトＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（商品名）を用いた。ＥＢＳＤによる結晶粒の解析において得られる情報は、電子線が試料に侵入する数１０ｎｍの深さまでの情報を含んでいる。また、板厚方向の測定箇所は、試料表面から板厚ｔの１／８倍〜１／２倍の位置付近とすることが好ましい。

本明細書における結晶方位の表示方法は、Ｚ軸に垂直な（圧延面（ＸＹ面）に平行な）結晶面の指数（ｈ ｋ ｌ）と、Ｘ軸に垂直な（ＹＺ面に平行な）結晶方向の指数［ｕ ｖ ｗ］とを用いて、（ｈ ｋ ｌ）［ｕ ｖ ｗ］の形で表す。また、（１ ３ ２）［６ −４ ３］や（２ ３ １）［３ −４ ６］などのように、銅合金の立方晶の対称性のもとで等価な方位については、ファミリー（総称）を表すカッコ記号を使用し、｛ｈ ｋ ｌ｝＜ｕ ｖ ｗ＞と表す。代表的な結晶方位として、Ｂｒａｓｓ方位｛０１１｝＜２１１＞、Ｓ方位｛１２３｝＜６３４＞、Ｃｏｐｐｅｒ方位｛１１２｝＜１１１＞、Ｇｏｓｓ方位｛１１０｝＜００１＞、ＲＤＷ方位｛０１２｝＜１００＞、ＢＲ方位｛２３６｝＜３８５＞などが挙げられる。ここで、α−ｆｉｂｅｒはφ₁＝０°〜４５°の範囲であり、Ｇｏｓｓ方位〜Ｂｒａｓｓ方位、β−ｆｉｂｅｒはφ₂＝４５°〜９０°の範囲であり、Ｂｒａｓｓ方位〜Ｓ方位〜Ｃｏｐｐｅｒ方位でそれぞれ連続的に変化するファイバー集合組織として存在している。α−ｆｉｂｅｒは、合金型の集合組織、β−ｆｉｂｅｒは、純銅型の集合組織であり、これら２種類の集合組織群は、通常単独で発達するが、本発明の銅合金板材の合金成分は、純銅型と合金型の混合組織であり、これは、添加元素であるＮｉおよびＳｎ含有量を適正範囲内に制御することで得られる組織である。α−ｆｉｂｅｒとβ−ｆｉｂｅｒがともに規定の範囲内で存在することによって、ＲＤとＴＤのヤング率が高く、さらにＲＤとＴＤのヤング率の差（異方性）が小さくなる。

［ＲＤおよびＴＤのヤング率］
本発明の銅合金板材は、圧延時における、圧延方向と平行な方向をＲＤ、板幅方向をＴＤとし、前記ＲＤのヤング率をＥ_ＲＤ、前記ＴＤのヤング率をＥ_ＴＤとするとき、前記Ｅ_ＲＤおよび前記Ｅ_ＴＤがいずれも１２０ＧＰａ以上であり、かつ前記Ｅ_ＲＤの前記Ｅ_ＴＤに対する比（Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤ）が０．８５以上であることが好ましい。ＲＤのヤング率Ｅ_ＲＤおよびＴＤのヤング率Ｅ_ＴＤが少なくとも１方が１２０ＧＰａ未満であるか、あるいは、前記Ｅ_ＲＤの前記Ｅ_ＴＤに対する比Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤが０．８５未満であると、銅合金板材から所定形状のサンプル（例えば端子材料）を採取する方向によっては、バネ特性等の要求特性を満足することができなくなるおそれがあるからである。

［本発明の銅合金板材の製造方法］
次に、本発明の銅合金板材の製造方法の一例を以下で説明する。
本発明の銅合金板材の製造方法は、上記合金組成を有する銅合金素材を溶解・鋳造（工程１）して得た鋳塊（被圧延材）に対して均質化熱処理を行う均質化熱処理工程（工程２）と、均質化熱処理工程後に前記被圧延材に対して熱間圧延を行う熱間圧延工程（工程３）と、熱間圧延工程後に冷却を行う冷却工程（工程４）と、冷却工程後に、前記被圧延材の両面の面削を行う面削工程（工程５）と、面削工程後に、合計加工率が７５％以上の冷間圧延を行う第１冷間圧延工程（工程６）と、第１冷間圧延工程後に、昇温速度が０．１〜１００.０℃／秒、到達温度が１００〜３５０℃、保持時間が１０秒〜５時間および冷却速度が０．１〜１００．０℃／秒の条件で熱処理を施す中間焼鈍工程（工程７）と、中間焼鈍工程後に、到達温度が５０〜２５０℃および保持時間が１分〜２時間の条件で熱処理を行なう低温焼鈍工程（工程８）と、さらなる冷間圧延を行う第２冷間圧延工程（工程９）と、その後、昇温速度が１〜１５０℃／秒、到達温度が６００〜１０００℃、保持時間が１〜１２０秒および冷却速度が１０〜２００℃／秒の条件で熱処理を行なう溶体化熱処理工程（工程１０）と、仕上げ圧延工程（工程１１）と、最終焼鈍工程（工程１２）と、酸洗および研磨を行なう表面酸化膜除去工程（工程１３）とを順次行なう。このようにして、本発明の銅合金板材を作製する。

銅合金素材は、Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、さらに必要に応じて、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を含有し、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉを含有する場合のＳｉ含有量が０．０１〜１．０ｍａｓｓ％であり、Ｓｉ以外の残りの成分を含有する場合の前記残りの成分の含有量が、合計で０．０５〜１．５ｍａｓｓ％であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有するものである。

ここでいう「圧延加工率」とは、圧延前の断面積から圧延後の断面積を引いた値を圧延前の断面積で除して１００を乗じ、パーセントで表した値である。すなわち、下記式で表される。
［圧延加工率］＝｛（［圧延前の断面積］−［圧延後の断面積］）／［圧延前の断面積］｝×１００（％）

本発明では、上記製造方法の中で、特に第１冷間圧延工程（工程６）、中間焼鈍工程（工程７）、低温焼鈍工程（工程８）、溶体化熱処理工程（工程１０）、仕上げ圧延工程（工程１１）および最終焼鈍工程（工程１２）を制御することが重要である。すなわち、第１冷間圧延工程（工程６）における合計加工率を７５％以上と大きくすることにより、その後の熱処理により圧延集合組織を発達させるのに有利な圧延組織にすることができ、また、中間焼鈍工程（工程７）を、昇温速度が０．１〜１００.０℃／秒、到達温度が１００〜３５０℃、保持時間が１０秒〜５時間および冷却速度が０．１〜１００．０℃／秒の条件で行なうことによって、圧延集合組織を十分に発達させて、α−ｆｉｂｅｒとβ−ｆｉｂｅｒの方位密度を適正範囲に制御することができ、さらに、低温焼鈍工程（工程８）を、到達温度が５０〜２５０℃および保持時間が１分〜１０時間の条件で行なうことによって、中間焼鈍工程（工程７）で制御した、α−ｆｉｂｅｒとβ−ｆｉｂｅｒの方位密度を適正範囲への制御の精度が高くなる。さらにまた、第２冷間圧延工程の後に、溶体化熱処理工程（工程１０）を、昇温速度が１〜１５０℃／秒、到達温度が６００〜１０００℃、保持時間が１〜１２０秒および冷却速度が１０〜２００℃／秒の条件で行なうことによって、加工組織を再結晶させることで、β−ｆｉｂｅｒとα−ｆｉｂｅｒはわずかに減少するが、その比率を制御することができる。次いで、仕上げ圧延工程（工程１１）を行うことによって、加工集合組織を発達させることができ、その後、最終焼鈍工程（工程１２）を行なうことによって、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上３０．０以下の範囲である、目標とする組織および特性を得ることができる。

以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

（実施例１〜実施例９および比較例１〜比較例８）
本発明の実施例１〜実施例９および比較例１〜比較例８は、表１に示す成分組成となるように、それぞれＮｉおよびＳｎ、ならびに必要に応じて添加する任意添加成分を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金素材を高周波溶解炉により溶解し、これを鋳造（工程１）して鋳塊を得た。鋳塊に対して、保持温度８００〜１１００℃、保持時間１０分から２０時間の均質化熱処理（工程２）を行い、その後、合計加工率１０〜９０％の熱間圧延（工程３）を行った後、水冷による急冷（工程４）を行う。この後、表面の酸化膜の除去のため、圧延材の表裏の両面をそれぞれ１．０ｍｍ程度の面削（工程５）を行う。その後、表２に示す合計加工率で第１冷間圧延（工程６）を行った後、表２に示す昇温速度、到達温度、保持時間および冷却速度で中間焼鈍（工程７）を行い、その後、表２に示す到達温度および保持時間で低温焼鈍（工程８）を行い、さらに、合計圧延加工率が５〜４５％の第２冷間圧延（工程９）を行う。次に、表２に示す昇温速度、到達温度、保持時間および冷却速度で溶体化熱処理（工程１０）を行ない、さらに、仕上げ圧延（工程１１）および最終焼鈍（工程１２）を行った後に、板材表面の酸化膜除去を目的に、酸洗・研磨（工程１３）を行なう。なお、比較例５は中間焼鈍工程（工程７）を行っていない。このようにして、本発明の銅合金板材（供試材）を作製した。各実施例および各比較例での製造条件と、得られた供試材の特性を表２に示す。

これらの供試材について下記の特性調査を行った。

［ＥＢＳＤ測定によるα−ｆｉｂｅｒおよびβ−ｆｉｂｅｒの方位密度］
ＥＢＳＤ法により、測定面積が１２８×１０^４μｍ^２（８００μｍ×１６００μｍ）、スキャンステップは０．１μｍの条件で測定を行った。スキャンステップは微細な結晶粒を測定するため、０．１μｍステップで行った。解析では、１２８×１０^４μｍ^２のＥＢＳＤ測定結果から、解析にてＯＤＦ（方位分布関数）およびα−ｆｉｂｅｒ、β−ｆｉｂｅｒを確認した。電子線は走査電子顕微鏡のＷフィラメントからの熱電子を発生源とした。なお、測定時のプローブ径は、約０．０１５μｍである。ＥＢＳＤ法の測定装置には、（株）ＴＳＬソリューションズ製 ＯＩＭ５．０（商品名）を用いた。なお、測定箇所は、板材の平面を機械研磨、電解研磨にて処理し、平面部を上記の測定範囲で測定した。また、α−ｆｉｂｅｒおよびβ−ｆｉｂｅｒのそれぞれの方位密度の平均値は、板材の板厚方向で５箇所以上測定し、それらの測定値を平均して算出した。

［ヤング率の測定］
試験片は、各供試材から、圧延方向と平行な方向ＲＤと、板幅方向ＴＤ（圧延方向ＲＤに対して直交する方向）に、それぞれ、幅２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの短冊状試験片を採取し、試験片の長さ方向に引張試験機により応力を付与し、歪と応力の比例定数を求めた。降伏するときの歪量の８０％の歪量を最大変位量とし、その変位量までを１０分割した変位を与え、その１０点での測定値から歪と応力の比例定数をヤング率として求めた。

［導電率（ＥＣ）］
各供試材の導電率は、２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温槽中で四端子法により計測した比抵抗の数値から算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。板材の導電率が８％ＩＡＣＳ以上である場合を良好、８％ＩＡＣＳ未満の場合を不良と判断する。

ＥＢＳＤ、引張り試験およびＥＣの測定は、いずれも板材の幅方向で均等に５箇所以上（例えば２５０ｍｍ幅の場合は５０ｍｍおきに測定する。）、長手方向で均等に１０箇所以上測定し、各性能評価は、それらの測定値を平均した数値（平均値）を算出して行なった。表３にそれらの評価結果を示す。

表３に示す結果から、実施例１〜実施例９はいずれも、合金組成、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）およびβ−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値の範囲のすべてが本発明の範囲内であるため、ＲＤのヤング率Ｅ_ＲＤが１２２〜１５１ＧＰａ、ＴＤのヤング率Ｅ_ＴＤが１２９〜１５８ＧＰａといずれも１２０ＧＰａ以上と高く、しかも、Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤ比が、０．８７〜０．９９と高く、ヤング率Ｅ_ＲＤ、Ｅ_ＴＤの異方性が小さかった。一方、比較例１〜比較例８はいずれも、合金組成が本発明の適正範囲外であるか、あるいは、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）およびβ−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値のうちの少なくとも１つの範囲が、本発明の適正範囲から、一部または全範囲が外れており、特に、比較例１、２、５、７および８はいずれも、ＲＤのヤング率Ｅ_ＲＤが１２０ＧＰａよりも小さく、比較例３、５、６、７および８はいずれも、Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤ比が０．８５よりも小さく、そして、比較例２、４はいずれも、導電率が低かった。

また、図４は、実施例１と比較例１に関し、α−ｆｉｂｅｒにおける、Φ_１（０〜５０°）に対する方位密度の平均値の変化を示した図、図５は、実施例１と比較例１に関し、β−ｆｉｂｅｒにおける、Φ_２（４５〜９０°）に対する方位密度の平均値の変化を示した図である。これらの図から、実施例１は、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）およびβ−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、いずれも本発明の範囲内にあるのに対し、比較例１では、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度が、φ₁＝５°〜４５°の範囲にて本発明の範囲外になっており、また、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度が、φ₂＝４５°〜９０°の全範囲にて本発明の範囲外であるのがわかる。

本発明によれば、板材から所定形状のサンプル（例えば端子材料）を採取する方向に依らず、バネ特性等の要求特性を安定して得ることができる銅合金板材を提供することが可能になった。特に、この銅合金板材は、電気・電子機器用部品や自動車用部品、例えば、コネクタ、リードフレーム、アクチュエータ、放熱部材、リレー、スイッチ、ソケットなどの部品に適用される。

Claims (4)

1. Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、圧延集合組織を有する電気電子機器用銅合金板材であって、
   前記圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、２．５以上１４．２以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、２．５以上１４．７以下の範囲であることを特徴とする銅合金板材。
2. Ｎｉを３．５〜２５ｍａｓｓ％およびＳｎを０．１〜９．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＳｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＭｇおよびＣｒから選択される少なくとも１成分を含有し、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉを含有する場合のＳｉ含有量が０．０１〜１．０ｍａｓｓ％であり、Ｍｎを含有する場合のＭｎ含有量が０．１５〜０．４５ｍａｓｓ％であり、Ｐを含有する場合のＰ含有量が０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％であり、Ｚｎを含有する場合のＺｎ含有量が０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％であり、Ｆｅを含有する場合のＦｅ含有量が０．０５〜０．３０ｍａｓｓ％であり、Ｐｂを含有する場合のＰｂ含有量が０．０１ｍａｓｓ％であり、Ｍｇを含有する場合のＭｇ含有量が０．０１〜０．２０ｍａｓｓ％であり、Ｃｒを含有する場合のＣｒ含有量が０．０１〜０．１８ｍａｓｓ％であり、前記少なくとも１成分のうち、Ｓｉ以外の残りの成分を含有する場合の前記残りの成分の含有量が、合計で０．０５〜１．５ｍａｓｓ％であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、圧延集合組織を有する電気電子機器用銅合金板材であって、
   前記圧延集合組織は、ＥＢＳＤによる集合組織解析から得られた、α−ｆｉｂｅｒ（φ₁＝０°〜４５°）の方位密度の平均値が、３．０以上１４．２以下の範囲、β−ｆｉｂｅｒ（φ₂＝４５°〜９０°）の方位密度の平均値が、３．０以上１４．７以下の範囲であることを特徴とする銅合金板材。
3. 圧延時における、圧延方向と平行な方向をＲＤ、板幅方向をＴＤとし、前記ＲＤのヤング率をＥ_ＲＤ、前記ＴＤのヤング率をＥ_ＴＤとするとき、
   前記Ｅ_ＲＤおよび前記Ｅ_ＴＤがいずれも１２０ＧＰａ以上であり、かつ前記Ｅ_ＲＤの前記Ｅ_ＴＤに対する比（Ｅ_ＲＤ／Ｅ_ＴＤ）が０．８５以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の銅合金板材。
4. 請求項１、２または３に記載の電気電子機器用銅合金板材の製造方法であって、
   前記合金組成を有する銅合金を鋳造して得られた被圧延材に対して均質化熱処理を行う均質化熱処理工程と、
   該均質化熱処理工程後に、前記被圧延材に対して熱間圧延を行う熱間圧延工程と、
   該熱間圧延工程後に冷却を行う冷却工程と、
   該冷却工程後に、前記被圧延材の両面の面削を行う面削工程と、
   該面削工程後に、合計加工率が７５％以上の冷間圧延を行う第１冷間圧延工程と、
   該第１冷間圧延工程後に、昇温速度が０．１〜１００.０℃／秒、到達温度が１００〜３５０℃、保持時間が１０秒〜５時間および冷却速度が０．１〜１００．０℃／秒の条件で熱処理を施す中間焼鈍工程と、
   該中間焼鈍工程後に、到達温度が５０〜２５０℃および保持時間が１分〜２時間の条件で熱処理を行なう低温焼鈍工程と、
   さらなる冷間圧延を行う第２冷間圧延工程と、
   その後、昇温速度が１〜１５０℃／秒、到達温度が６００〜１０００℃、保持時間が１〜１２０秒および冷却速度が１０〜２００℃／秒の条件で熱処理を行なう溶体化熱処理工程と、
   仕上げ圧延工程と、
   最終焼鈍工程と、
   酸洗および研磨を行なう表面酸化膜除去工程と
   を順次行なうことを特徴とする銅合金板材の製造方法。

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