WO2011152163A1 - Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板及びそれを用いた電気部品 - Google Patents

Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板及びそれを用いた電気部品 Download PDF

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直文 前田
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Jx日鉱日石金属株式会社
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    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
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    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper

Definitions

  • the present invention relates to a copper alloy which is excellent in strength and conductivity and can be suitably applied to, for example, a spring material for electronic equipment.
  • Such terminals, connectors, and the like are formed into a desired shape from a copper alloy material by pressing, but with the miniaturization of electronic components, dimensional accuracy after punching has become important.
  • a technique for improving the press workability of the above-described copper alloy for electronic devices a technique for covering a Cu layer on the surface of the copper alloy is disclosed (see Patent Document 1).
  • Patent Documents 2 to 4 techniques for improving press workability by restricting the orientation of the texture of the copper alloy have been proposed (see Patent Documents 2 to 4).
  • the suppression of sagging and burrs which is a problem in press processing, has been addressed by adjusting the mold, but as the dimensional accuracy of electronic parts is required to improve, the sagging is small and the burrs are low. Is required.
  • FIG. 1 schematically shows the extreme density of the shear texture of the rolled copper alloy sheet of the present invention and the conventional rolled copper alloy sheet.
  • the pole density of the shear texture on the pole surface of the plate is 1.5 or more, but the pole density rapidly decreases as it goes inside, and the pole density at a depth of 5 ⁇ m from the plate surface. Is less than 1.5.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a rolled Cu—Co—Si copper alloy sheet having excellent press workability, bending workability and strength. .
  • the Cu—Co—Si based copper alloy rolled sheet of the present invention contains 0.5 to 3.0 mass% of Co and 0.1 to 1.0 mass% of Si, with the balance being Cu and inevitable impurities.
  • the polar density of the shear texture corresponding to the region of the axis of the diffraction goniometer that is defined) is 1.5 or more and 8 or less.
  • Mg is preferably 0.2% by mass or less
  • Sn is 1% by mass or less
  • Zn is 1% by mass or less
  • Mn is preferably 0.15% by mass or less.
  • the ten-point average roughness of the plate surface is preferably 0.4 to 1.2 ⁇ m.
  • the electrical component of the present invention uses the above-mentioned rolled Cu—Co—Si copper alloy sheet.
  • a Cu—Co—Si-based copper alloy rolled plate excellent in press workability, bending workability and strength can be obtained.
  • composition [Co and Si]
  • the Co concentration in the rolled copper alloy sheet is 0.5 to 3.0%, and the Si concentration is 0.1 to 1.0%.
  • Co and Si are solid-dissolved when the copper alloy is dissolved, and heat treatment is performed after the solution treatment to cause aging to form fine particles of an intermetallic compound mainly containing Co and Si.
  • the strength of the copper alloy is remarkably increased and the electrical conductivity is also increased.
  • the Co concentration is less than 0.5%, sufficient strength of the copper alloy cannot be obtained, and if it exceeds 3.0%, cracking occurs during hot rolling.
  • the Si concentration is less than 0.1%, sufficient strength of the copper alloy cannot be obtained, and if it exceeds 1.0%, the conductivity is lowered.
  • the copper alloy rolled sheet may further contain one or more selected from the group consisting of Cr, Ni, Mg, Sn, Zn and Mn in a total of 0.05 to 2.0%. If the total of these elements is less than 0.05%, the effect of improving the characteristics of the copper alloy such as stress relaxation characteristics, hot workability, strength, and heat resistance shown below cannot be obtained, and if it exceeds 2.0% Conductivity may be reduced.
  • Mg has the effect of improving the stress relaxation characteristics and hot workability of the copper alloy, but the effect cannot be obtained if it is less than 0.05%, and if it exceeds 0.2%, the castability (casting surface quality) ), Hot workability and plating heat-resistant peelability may be reduced, so the Mg concentration is preferably 0.05 to 0.2%.
  • Cr has an effect of improving hot workability and an effect of improving strength, but if it is less than 0.05%, the above effect cannot be obtained, and if it exceeds 0.3%, the conductivity is lowered.
  • Ni has an effect of improving the strength of the copper alloy, and the concentration of Ni is preferably 0.2% or more and less than 1%.
  • Sn and Zn have the effect of improving the strength and heat resistance of the copper alloy, Sn further improves the stress relaxation resistance of the copper alloy, and Zn improves the heat release resistance of the copper alloy during Sn plating.
  • the concentration of Sn is preferably 0.2 to 1%, and the concentration of Zn is preferably 0.2 to 1%. If the concentration of Sn or Zn is less than 0.2%, the above effect cannot be obtained, and if it exceeds 1%, the conductivity decreases.
  • Mn has the effect of improving hot workability in addition to the effect of improving strength by solid solution strengthening. If Mn is less than 0.05%, the above effect cannot be obtained, and if it exceeds 0.15%, the conductivity decreases. Therefore, the Mn concentration is preferably 0.05 to 0.15%.
  • a surface texture shear texture
  • a surface texture is distinguished from a rolling texture.
  • a surface texture is formed on both sides of the plate by 30% of the plate thickness under optimum conditions, and the inner structure is rapidly changed by a thin transition layer.
  • the surface texture can be formed by about 10 to 20% of the sheet thickness by controlling the manufacturing conditions.
  • the press workability is changed by controlling the surface texture (shear texture) in the rolled copper alloy sheet.
  • the pole density of the shear texture corresponding to the region of the axis perpendicular to the rotation axis of the goniometer is defined as 1.5 or more and 8 or less.
  • the reason from the surface of the plate to a depth of 5 ⁇ m is that when the relationship between the surface texture and press workability was investigated using the Cu—Co—Si based copper alloy rolled plate of the present invention, it was 5 ⁇ m or more. Since a significant difference occurred in press workability when the surface texture was formed, this depth was used as the measurement target.
  • the extreme density of the shear texture is measured.
  • a rolled plate having a shear texture with an extreme density of 1.5 or more and 8 or less is punched and pressed, the sag of the material generated after press punching is smaller than that of the conventional material, and the burr is smaller than that of the conventional material. It turned out to be low.
  • the extreme density of the shear texture having a depth of 5 ⁇ m from the plate surface is less than 1.5, the shear texture is not sufficiently formed, the sag is increased, the burr is increased, and the press workability is not improved.
  • the pole density is in the range of 1.5 or more and 3 or less, the press workability is improved as the pole density of the shear texture increases (the sagging is small and the burrs are lowered), but the pole density exceeds 3.
  • the degree of improvement in press workability slows down, and when the extreme density exceeds 5, no difference is seen in press workability.
  • the pole density exceeds 4.5, wrinkles are generated in the bent portion processed portion. Therefore, the pole density is preferably 1.8 or more and 5 or less, more preferably 2.0 or more and 4.5 or less.
  • FIG. 1 schematically shows the extreme density of the shear texture of the rolled copper alloy sheet of the present invention and a conventional rolled copper alloy sheet.
  • the pole density of the shear texture on the pole surface of the plate is 1.5 or more, but the pole density rapidly decreases as it goes inside, and the pole density at a depth of 5 ⁇ m from the plate surface. Is less than 1.5.
  • a method for increasing the frictional force between the roll and the copper alloy rolled material at the time of final cold rolling Is mentioned. Specifically, at the time of final cold rolling, 1) increase the viscosity of the rolling oil, 2) increase the roughness of the rolling roll, and 3) increase the rolling speed (reducing the roll diameter). It is done.
  • the viscosity of the rolling oil at the time of cold rolling is about 0.03 to 0.06 cm 2 / s, and the viscosity of the rolling oil at the time of the final cold rolling is set to 0.06 cm 2 / s or more, so that The extreme density of the texture can be 1.5 or more and 8 or less.
  • the copper alloy rolled sheet of this invention heat-processes solid solution Co and Si and carries out aging precipitation, any may be sufficient as the order of an aging treatment and the said last cold rolling.
  • the 10-point average roughness of the sheet surface is preferably 0.4 to 1.2 ⁇ m. If the 10-point average roughness of the plate surface is less than 0.4 ⁇ m, the lubricating oil may not be sufficiently supplied between the mold and the material during pressing, and the fracture surface ratio and burrs may increase. Moreover, when a copper alloy rolled sheet is produced by a normal method, the ten-point average roughness of the sheet surface does not exceed 1.2 ⁇ m.
  • the manufacturing process of the copper alloy rolled sheet of the present invention is as follows. First, electrolytic copper or oxygen-free copper is used as a main raw material, and the composition to which the above chemical components and others are added is dissolved in the atmosphere under charcoal coating to produce an ingot. After the ingot is hot-rolled, heat treatment and cold rolling are repeated to produce a desired strip or foil.
  • the heat treatment includes a solution treatment and an aging treatment. In the solution treatment, the material is heated in a high temperature range of 800 to 1080 ° C., which is a relatively high temperature as compared with the Cu—Ni—Si-based Corson alloy, and the parent phase The constituent elements (Co.Si and subcomponents) of the precipitate are dissolved in the solid solution.
  • the optimum solution treatment temperature varies depending on the Co and Si concentrations. The higher the Co and Si concentrations, the higher the solution treatment temperature. Thereafter, an aging treatment is performed in a temperature range of 300 to 600 ° C. to precipitate a fine compound from the mother phase and improve the strength. In order to obtain higher strength before or after aging, cold rolling may be performed. In addition, strain relief annealing may be performed after cold rolling.
  • the rolled copper alloy sheet of the present invention can be in various forms such as spring materials (strips) and foils.
  • the copper alloy of the present invention when used as a strip for a spring material, it can be applied to electrical parts such as a lead frame, a connector, a pin, a terminal, a relay, and a switch.
  • the connector can be applied to all known forms and structures, but is usually composed of a male (jack, plug) and a female (socket, receptacle).
  • the terminals may have a number of skewered pins arranged in parallel, and may be appropriately bent so as to be a spring so that the terminals are in electrical contact with each other when fitted to other connectors.
  • the terminal of a connector is normally comprised with the copper alloy rolled sheet of this invention.
  • Example 1 1. Sample Preparation Co 2.0% and Si 0.45% were added to electrolytic copper, respectively, and dissolved in an atmospheric melting furnace covered with charcoal, and the molten metal was stirred. Thereafter, an ingot was cast at a casting temperature of 1250 ° C., and this was annealed at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours, and then hot-rolled to a plate thickness of 11 mm. After removing the oxide scale on the surface layer of the hot-rolled material by chamfering, it was cold-rolled to a sheet thickness of 0.24 mm, and further subjected to a solution treatment at 1050 ° C. for 1 minute to obtain a rolled sheet sample. Next, after aging treatment was performed at 510 ° C. for 10 hours, final cold rolling was performed to 0.2 mm. The rolling density at the time of final cold rolling and the viscosity of the rolling oil were changed as shown in Table 1 to adjust the extreme density of the shear texture.
  • the strength of the texture on the positive point diagram was normalized by assuming that the texture has no texture (that is, the crystal orientation is random) as 1.
  • ⁇ 111 ⁇ positive electrode point measurement of a copper powder sample was performed, and this was set to 1.
  • a Cr tube was used, the tube voltage was 40 kV, the tube current was 100 mA, and a ⁇ 111 ⁇ positive electrode dot diagram was measured by the Schulz reflection method.
  • the X-ray diffraction intensity of an infinite thickness sample is defined as 100%, theoretically, the X-ray diffraction intensity from the plate surface to a depth of 5 ⁇ m corresponds to 92%. That is, since 90% or more of the information of the ⁇ 111 ⁇ positive pole figure obtained is composed of X-ray diffraction information by the surface texture formed on the sample surface layer, the surface aggregate formed from the plate surface to a depth of 5 ⁇ m. Judged to be sufficient as a means of measuring tissue.
  • Size of Sagging For each sample, a die clearance was set to 10%, a lead having a length of 30 mm and a width of 0.5 mm was punched at a punching speed of 250 spm, and a cross section of the punched material was photographed with a confocal microscope. Of the photographed image, the highest part on the punching start surface side (the part far from the punching position in the center of the punching material) and the lowest part (the punching position at which the material is sag down The difference in altitude from that of the part) was defined as the size of the sagging. When the size of the sagging was within 30 ⁇ m, it was judged that the sagging was small and good.
  • burr Height For each sample, a die clearance was set to 10%, a lead having a length of 30 mm and a width of 0.5 mm was punched at a punching speed of 250 spm, and a cross section of the punched material was photographed with a confocal microscope. In the photographed image, the height difference between the highest part on the punching end surface side and the lowest part was defined as the burr height. If the burr height was within 10 ⁇ m, the burr was judged to be low and good.
  • the viscosity of the rolling oil was as low as 0.03 cm 2 / s or less, the extreme density of the shear texture was less than 1.5, the sag was large, the burr was high, and the press workability was deteriorated.
  • the rolling speed is less than 160 mpm, and the viscosity of the rolling oil is as low as 0.03 cm 2 / s or less, the extreme density of the shear texture is less than 1.5, the sagging is large, and the burrs are high. Press workability deteriorated.
  • the range of the appropriate solution treatment temperature varies depending on the composition of the copper alloy rolled sheet, and is not limited to 1050 ° C. applied to the invention examples.
  • Example 2 Co, Si, Mg, Sn, Zn, Mn, Ni, and Cr were added to electrolytic copper in the proportions shown in Table 2, respectively, and dissolved in an atmospheric melting furnace, and the molten metal was stirred. Thereafter, an ingot was cast at a casting temperature of 1250 ° C., annealed at 1000 ° C. for 3 hours, and then hot-rolled to a plate thickness of 11 mm. After removing the oxide scale on the surface layer of the hot-rolled material by chamfering, it is cold-rolled to a sheet thickness of 0.24 mm, further subjected to a solution treatment for 1 minute at the solution temperature shown in Table 3, and a rolled plate sample is obtained. Obtained.

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Abstract

本発明は、プレス加工性、曲げ加工性及び強度に優れたＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板を提供するものである。上記Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板は、Ｃｏを０．５～３．０質量％、Ｓｉを０．１～１．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなるものであって、Ｘ線回折法により板表面から５μｍの深さまでの結晶方位を測定したとき、｛１１１｝正極点図上のα＝０～１０°（但し、α：シュルツ法に規定する回折用ゴニオメータの回転軸に垂直な軸）の領域に相当する、せん断集合組織の極密度が１．５以上８以下である。

Description

Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板及びそれを用いた電気部品
　本発明は強度と導電性に優れ、例えば電子機器用のばね材に好適に適用できる銅合金に関する。
　端子、コネクタ、スイッチ，リレー等の電気・電子機器用のばね材（コネクタ用材）には優れたばね特性、曲げ加工性、導電性が要求され、従来からりん青銅等が用いられてきた。しかしながら、近年、電子部品の一層の小型化の要請から、従来のりん青銅や黄銅といった固溶強化型銅合金に替わり、コルソン合金、ベリリウム銅およびチタン銅といった析出強化型銅合金が開発されている。なかでも、コルソン合金は強度と導電率のバランスが高い事から、電子部品への使用が増加している。
　このような端子やコネクタ等は、プレス加工により銅合金素材から所望の形状に成形されるが、電子部品の小型化に伴い、打抜き後の寸法精度が重要になっている。
　上記した電子機器用銅合金のプレス加工性を改善する技術として、銅合金の表面にＣｕ層を覆う技術が開示されている（特許文献１参照）。又、銅合金の集合組織の方位を規制することで、プレス加工性を改善する技術が提案されている（特許文献２～４参照）。
　特に、プレス加工で問題となるダレやバリの抑制は、従来から金型の調整で対応されてきたが、電子部品の寸法精度の向上が要求されるのに伴い、ダレが小さくバリが低い材料が求められている。
特開２００６－２７２８８９号公報 特開２００７－１８６７９９号公報 特許第３８００２７９号公報 特許第４００９９８１号公報
　ところで、通常、冷間圧延において材料の塑性変形に伴い、結晶格子回転が進行し、集合組織が形成されるが、圧延時にロールと接する材料の表層領域では、材料中央部とは異なる集合組織が形成されることが知られている。これは、材料中央部では、板厚方向の圧縮応力と、圧延方向の引張応力とにより材料が変形され、いわゆる圧延集合組織が形成されるのに対し、材料表層部では、ロールとの摩擦力の影響で材料がせん断変形され、表面集合組織（せん断集合組織）が形成されるからである。
　そして、本発明者らが検討した結果、Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系合金の圧延板において、板表面から５μｍの深さまでのせん断集合組織の極密度を高めることにより、プレス加工性が大幅に向上することが判明した。
　しかしながら、従来の銅合金圧延板の場合、せん断集合組織の極密度が高い部分は、板の極表面に限られ、プレス加工性が十分とはいえない。
　図１に、本発明の銅合金圧延板と従来の銅合金圧延板のせん断集合組織の極密度を模式的に示す。従来の銅合金圧延においても、板の極表面のせん断集合組織の極密度は１．５以上となるが、内部になるにつれて極密度が急激に低下し、板表面から５μｍの深さでは極密度が１．５未満になっている。
　以上のように、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、プレス加工性、曲げ加工性及び強度に優れたＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板の提供を目的とする。
　本発明のＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板は、Ｃｏを０．５～３．０質量％、Ｓｉを０．１～１．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金圧延板であって、Ｘ線回折法により板表面から５μｍの深さまでの結晶方位を測定したとき、｛１１１｝正極点図上のα＝０～１０°（但し、α：シュルツ法に規定する回折用ゴニオメータの回転軸に垂直な軸）の領域に相当する、せん断集合組織の極密度が１．５以上８以下である。
　更にＣｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＭｎの群から選ばれる１種以上を合計０．０５～２．０質量％含有し、かつＣｒを０．３質量％以下、Ｎｉを１質量％未満、Ｍｇを０．２質量％以下、Ｓｎを１質量％以下、Ｚｎを１質量％以下、Ｍｎを０．１５質量％以下に規制することが好ましい。
　板表面の十点平均粗さが０．４～１．２μｍであることが好ましい。
　本発明の電気部品は、前記Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板を用いたものである。
　本発明によれば、プレス加工性、曲げ加工性及び強度に優れたＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板が得られる。
　以下、本発明に係るＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板の実施の形態について説明する。なお、本発明において％とは、特に断らない限り、質量％（重量％）を示すものとする。
（組成）
［Ｃｏ及びＳｉ］
　銅合金圧延板中のＣｏの濃度を０．５～３．０％とし、Ｓｉの濃度を０．１～１．０％とする。Ｃｏ及びＳｉは、銅合金の溶解時に固溶し、溶体化処理後に熱処理して時効析出させることにより、ＣｏおよびＳｉを主とする金属間化合物の微細な粒子を形成する。その結果、銅合金の強度が著しく増加し、電気伝導度も高くなる。
　Ｃｏの濃度が０．５％未満であると、銅合金の充分な強度が得られず、３．０％を超えると熱間圧延で割れが発生する。Ｓｉの濃度が０．１％未満であると、銅合金の充分な強度が得られず、１．０％を超えると導電性が低下する。
［Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＭｎ］
　銅合金圧延板中に、更にＣｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＭｎの群から選ばれる１種以上を合計０．０５～２．０％含有してもよい。
　これらの元素の合計が０．０５％未満であると、以下に示す応力緩和特性・熱間加工性・強度・耐熱性といった銅合金の特性改善効果が得られず、２．０％を超えると導電性が低下する場合がある。
　ここで、Ｍｇは銅合金の応力緩和特性および熱間加工性を改善する効果があるが、０．０５％未満では上記効果が得られず、０．２％を超えると鋳造性(鋳肌品質)の低下、熱間加工性およびめっき耐熱剥離性の低下を招く場合があるので、Ｍｇの濃度は０．０５～０．２％であることが好ましい。
　Ｃｒは熱間加工性を改善する効果および強度を改善する効果があるが、０．０５％未満では上記効果が得られず、０．３％を超えると導電性が低下する。
　Ｎｉは銅合金の強度を改善する効果があり、Ｎｉの濃度は０．２％以上１％未満が好ましい。Ｎｉが０．２％未満であると上記効果が得られず、１％を超えると導電性が低下する。
　Ｓｎ及びＺｎは、銅合金の強度及び耐熱性を改善する効果があり、さらにＳｎは銅合金の耐応力緩和特性を改善し、Ｚｎは銅合金のＳｎめっき時の耐熱剥離性を改善する。Ｓｎの濃度は０．２～１％であることが好ましく、Ｚｎの濃度は０．２～１％であることが好ましい。ＳｎやＺｎの濃度が０．２％未満であると上記効果が得られず、１％を超えると導電性が低下する。
　Ｍｎは、固溶強化により強度を改善する効果に加え、熱間加工性を改善する効果がある。Ｍｎが０．０５％未満では上記効果が得られず、０．１５％を超えると導電性が低下するので、Ｍｎの濃度は０．０５～０．１５％であることが好ましい。
（せん断集合組織の極密度）
　通常、冷間圧延において、材料の塑性変形に伴い、結晶格子回転が進行し、集合組織が形成されるが、圧延時にロールと接する材料の表層領域と材料中央部では形成される集合組織に差異があることが知られている（上城ら、日本金属学会誌、ｐ３３、３６巻，１９７２年，五弓勇雄編、「金属塑性加工の進歩」、ｐ４９９、コロナ社、１９７８年）。これは、材料中央部では、板厚方向の圧縮応力と圧延方向の引張応力とが組み合わさった二軸応力により材料が変形されるのに対して、材料表層部では、ロールとの摩擦力の影響で材料がせん断変形されるためであり、これを表面集合組織（せん断集合組織）と呼んで、圧延集合組織と区別している。例えば、Ａｌ板では最適条件下で、板の両面から板厚の３０％ずつに表面集合組織が形成され、薄い遷移層によって急激に内部組織に変わることが判明している。本発明者らが検討した結果、銅合金圧延板においては、製造条件を制御する事で表面集合組織を、板厚に対して１０～２０％程度形成出来る事が明らかとなった。さらに検討した結果、銅合金圧延板において、表面集合組織（せん断集合組織）を制御することにより、プレス加工性が変化することが判明した。
　本発明において、Ｘ線回折法により板表面から５μｍの深さまでの結晶方位を測定したとき、｛１１１｝正極点図上のα＝０～１０°（但し、α：シュルツ法に規定する回折用ゴニオメータの回転軸に垂直な軸）の領域に相当する、せん断集合組織の極密度を１．５以上８以下に規定する。
　ここで、板表面から５μｍの深さまでを対象とする理由は、本発明のＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板を用いて表面集合組織とプレス加工性の関係を調査したところ、５μｍ以上の表面集合組織が形成されるとプレス加工性に有意な差異が生じた事から、この深さまでを測定対象とした。
　以上のようにして、せん断集合組織の極密度が測定される。そして、せん断集合組織の極密度が１．５以上８以下である圧延板を打抜プレス加工すると、プレス打抜後に発生する材料のダレが従来材に比べて小さく、バリが従来材に比べて低いことが判明した。
　板表面から５μｍの深さのせん断集合組織の極密度が１．５未満であると、せん断集合組織が十分に形成されず、ダレが大きくなると共にバリが高くなり、プレス加工性が向上しない。一方、せん断集合組織の極密度が８を超えることは工業的に困難であり極密度の上限を８と設定する。極密度が１．５以上から３以下の範囲では、せん断集合組織の極密度が増加するのに応じてプレス加工性は向上する（ダレは小さくバリは低くなる）が、極密度が３を超えるとプレス加工性の改善の度合いは鈍化し、極密度が５を超えると、プレス加工性に差異が見られなくなる。又、５を超える高い極密度を得るためには、粘度の高い圧延油の使用や圧延速度の高速化が必要であり、材料の表面粗さが大きくなる。一方、極密度が４．５を超えると、曲げ部加工部にしわが発生するようになる。このようなことから、極密度は１．８以上５以下とするのが好ましく、より好ましくは２．０以上４．５以下とする。
　なお、従来の銅合金圧延板の場合、せん断集合組織の極密度が高い部分は、板の極表面に限られるので、プレス加工性が十分とはいえない。図１は、本発明の銅合金圧延板と従来の銅合金圧延板のせん断集合組織の極密度を模式的に示す。従来の銅合金圧延においても、板の極表面のせん断集合組織の極密度は１．５以上となるが、内部になるにつれて極密度が急激に低下し、板表面から５μｍの深さでは極密度が１．５未満になっている。
　板表面から５μｍの深さまでのせん断集合組織の極密度を、１．５以上８以下に制御する方法としては、最終冷間圧延時のロールと銅合金圧延素材との間の摩擦力を高める方法が挙げられる。具体的には最終冷間圧延時の、１）圧延油の粘度を高くする、２）圧延ロールの粗度を高くする、３）圧延速度を高くする（ロール径を小さくする）、ことが挙げられる。
　通常、冷間圧延時の圧延油の粘度は０．０３～０．０６ｃｍ２／ｓ程度であり、最終冷間圧延時の圧延油の粘度を０．０６ｃｍ２／ｓ以上とすることで、せん断集合組織の極密度を１．５以上８以下にすることができる。
　なお、本発明の銅合金圧延板は、固溶したＣｏ及びＳｉを熱処理して時効析出させるが、時効処理と上記最終冷間圧延の順序はいずれが先であってもよい。
　本発明の銅合金圧延板において、板表面の十点平均粗さが０．４～１．２μｍであることが好ましい。板表面の十点平均粗さが０．４μｍ未満であると、プレス時に金型と材料間に潤滑油が十分に供給されず、破断面の比率やバリが高くなる場合がある。又、通常の方法で銅合金圧延板を製造した場合、板表面の十点平均粗さが１．２μｍを超えることはない。
（製造方法）
　本発明の銅合金圧延板の製造プロセスは以下の通りである。まず、電気銅又は無酸素銅を主原料とし、上記化学成分その他を添加した組成を木炭被覆下で大気溶解し、インゴットを作製する。インゴットを熱間圧延した後、熱処理と冷間圧延を繰り返し所望の条または箔を作製する。熱処理には溶体化処理と時効処理があり、溶体化処理では、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系のコルソン合金に比べて相対的に高温である８００～１０８０℃の高温域で材料を加熱し、母相に析出物の構成元素（Ｃｏ・Ｓｉおよび副成分）を固溶させる。ＣｏおよびＳｉ濃度によって最適な溶体化処理温度は異なり、ＣｏおよびＳｉ濃度が高いほど、溶体化処理の温度は高温となる。その後、３００～６００℃の温度域で時効処理を実施し、母相から微細な化合物を析出させ、強度を向上させる。時効前または時効後により高い強度を得る為、冷間圧延を行なうことがある。また、冷間圧延後に歪取焼鈍を実施する事もある。
　本発明の銅合金圧延板は、ばね用材料（条）、箔等の種々の形態とすることができる。例えば、本発明の銅合金をばね材用の条とした場合、リードフレーム、コネクタ、ピン、端子、リレー、スイッチ等の電気部品に適用可能である。コネクタとしては、公知のあらゆる形態、構造のものに適用できるが、通常はオス（ジャック、プラグ）とメス（ソケット、レセプタクル）からなっている。端子は、例えば串状の多数のピンが並設され、他のコネクタと嵌合した際に端子同士が電気的に接触するよう、適宜折り曲げられてバネのようになっていることがある。そして、通常、コネクタの端子が本発明の銅合金圧延板で構成されている。
　次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
１．試料の作製
　電気銅に、Ｃｏ２．０％、Ｓｉ０．４５％をそれぞれ添加して木炭被覆下の大気溶解炉中で溶解し、溶湯を攪拌した。その後、鋳込み温度１２５０℃でインゴットを鋳造し、これを１０００℃の温度で３時間の焼鈍後、板厚１１ｍｍまで熱間圧延した。熱間圧延材の表層の酸化スケールを面削で除去した後、板厚０．２４ｍｍまで冷間圧延を施し、さらに１０５０℃で１分間の溶体化処理を施し、圧延板試料を得た。次に、５１０℃で１０時間の条件で時効処理を施した後、０．２ｍｍまで最終冷間圧延した。最終冷間圧延時の圧延速度及び圧延油の粘度を表１に示すように変化させて、せん断集合組織の極密度を調整した。
２．せん断集合組織の極密度の測定
　Ｘ線ディフラクトメータ（株式会社リガク製　ＲＩＮＴ２５００）により、各試料の｛１１１｝正極点測定を反射法で行い、｛１１１｝正極点図を作製した。但し、反射法では、試料面に対するＸ線の入射角が浅くなると測定が困難になるため、実際に測定できる角度範囲は正極点図上で０°≦α≦７５°、０°≦β≦３６０°（但し、α：シュルツ法に規定する回折用ゴニオメータの回転軸に垂直な軸、β：前記回転軸に平行な軸）となる。
　測定では、αとβの回転間隔Δα、Δβを５°として上記した角度範囲内を走査し、１６×７３＝１１６８点のＸ線強度を測定した。この際、集合組織を有しない状態（すなわち結晶方位がランダムである状態）を１として正極点図上の集合組織の強度を規格化した。結晶方位がランダムである状態として、銅粉末試料の｛１１１｝正極点測定を行い、これを１とした。
　なお、Ｘ線照射条件として、Ｃｒ管球を使用し、管電圧４０ｋＶ、管電流１００ｍＡとし、シュルツの反射法にて｛１１１｝正極点図を測定した。Ｃｒ管球を使用した場合、無限厚の試料のＸ線回折強度を１００％と定義すると、理論上、板表面から５μｍの深さまでのＸ線回折強度は９２％に相当する。すなわち、得られた｛１１１｝正極点図の情報の９０％以上は試料表層に形成された表面集合組織によるＸ線回折情報で構成されるため、板表面から５μｍの深さまで形成される表面集合組織を測定する手段として充分であると判断した。
　以上のようにして、せん断集合組織に相当する｛１１１｝正極点図上のα＝０°～１０°の範囲の結晶方位の極密度を測定し、この範囲内における極密度の最大値を、せん断集合組織の極密度と定義した。
３．ダレの大きさ
　各試料について、金型クリアランスを１０％とし、２５０ｓｐｍの打抜き速度で、長さ３０ｍｍ、幅０．５ｍｍのリードを打抜き、コンフォーカル顕微鏡で打ち抜き材の断面を撮影した。撮影画像のうち、打ち抜き開始面側の最も高さの高い部分（打ち抜き材の中央部で打ち抜き位置から遠い部分）と、最も高さの低い部分（打ち抜き位置であって、材料がダレて下がっている部分）との高度差を、ダレの大きさと定義した。
　ダレの大きさが３０μｍ以内であれば、ダレが小さくて良好と判定した。
４．バリの高さ
　各試料について、金型クリアランスを１０％とし、２５０ｓｐｍの打抜き速度で、長さ３０ｍｍ、幅０．５ｍｍのリードを打抜き、コンフォーカル顕微鏡で打ち抜き材の断面を撮影した。撮影画像のうち、打ち抜き終了面側の最も高さの高い部分と、最も高さの低い部分との高度差を、バリの高さと定義した。
　バリの高さが１０μｍ以内であれば、バリが低く良好と判定した。
５．曲げ加工性
　日本伸銅協会（ＪＢＭＡ）技術標準　Ｔ３０７（１９９９年）に従って、曲げ半径を０．１５ｍｍとし、曲げ軸が圧延方向に平行になるように、曲げ試験を実施した。同技術標準の５段階の評価Ａ～Ｅに対応し、以下のような基準で評価した。
　　○：同技術標準のＡ（良好）なもの
　　△：同技術標準のＢ（しわ小）及びＣ（しわ大）
　　×：同技術標準のＤ（割れ小）及びＥ（割れ大）
６．引張強さ
　各試料について、圧延方向に平行な方向に、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、引張強さを求めた。引張強さが（６５０ＭＰａ）以上であれば、ばね材として良好である。
　得られた結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から明らかなように、発明例１～１１の場合、ダレが小さくバリが低く、プレス加工性に優れ、曲げ加工性も良好であった。さらに引張強さも高いものとなった。
　一方、最終冷間圧延時の圧延速度が１６０ｍｐｍ未満である比較例１の場合、せん断集合組織の極密度が１．５未満となり、ダレが大きくバリが高く、プレス加工性が劣化した。
　比較例２の場合、圧延油の粘度が０．０３ｃｍ２／ｓ以下と低く、せん断集合組織の極密度が１．５未満となり、ダレが大きくバリが高く、プレス加工性が劣化した。
　比較例３の場合、圧延速度が１６０ｍｐｍ未満で、かつ、圧延油の粘度も０．０３ｃｍ２／ｓ以下と低く、せん断集合組織の極密度が１．５未満となり、ダレが大きくバリが高く、プレス加工性が劣化した。なお、適正な溶体化温度の範囲は、銅合金圧延板の組成によって変動し、発明例に適用された１０５０℃に限定されるものではない。
＜実施例２＞
　電気銅に、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒをそれぞれ表２に示す割合で添加して大気溶解炉中で溶解し、溶湯を攪拌した。その後、鋳込み温度１２５０℃でインゴットを鋳造し、１０００℃で３時間の焼鈍後、板厚１１ｍｍまで熱間圧延した。熱間圧延材の表層の酸化スケールを面削で除去した後、板厚０．２４ｍｍまで冷間圧延を施し、さらに表３の溶体化温度で１分間の溶体化処理を施し、圧延板試料を得た。次に、５１０℃で１０時間の条件で時効処理を施した後、０．２ｍｍまで最終冷間圧延を実施した。最終冷間圧延時の圧延速度及び圧延油の粘度を、表３に示す値とした。各試料について、引張強さを除き、実施例１と全く同様の評価を行った。引張強さについては、組成の影響を大きく受けるため、５５０ＭＰａ以上を強度が良好と判定した。各試料の成分及び得られた結果をそれぞれ表２、表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から明らかなように、発明例１２～２６の試料は、いずれもダレが小さくバリが低く、プレス加工性に優れ、曲げ加工性も良好であった。さらに引張強さも良好であった。
　Ｃｏが０．５質量％未満である比較例４の場合、プレス加工性は良好なものの、強度が低下した。Ｃｏが３．０質量％を超えた比較例５の場合、熱間圧延時に割れが発生し、試料作製ができなかった。
本発明の銅合金圧延板と従来の銅合金圧延板のせん断集合組織の極密度を示す模式図である。

Claims (4)

  1. Ｃｏを０．５～３．０質量％、Ｓｉを０．１～１．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金圧延板であって、Ｘ線回折法により板表面から５μｍの深さまでの結晶方位を測定したとき、｛１１１｝正極点図上のα＝０～１０°（但し、α：シュルツ法に規定する回折用ゴニオメータの回転軸に垂直な軸）の領域に相当する、せん断集合組織の極密度が１．５以上８以下であるＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板。
  2. 更にＣｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＭｎの群から選ばれる１種以上を合計０．０５～２．０質量％含有し、かつＣｒを０．３質量％以下、Ｎｉを１質量％未満、Ｍｇを０．２質量％以下、Ｓｎを１質量％以下、Ｚｎを１質量％以下、Ｍｎを０．１５質量％以下に規制する請求項１に記載のＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板。
  3. 板表面の十点平均粗さが０．４～１．２μｍである請求項１又は２記載のＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板。
  4. 請求項１～３のいずれかに記載のＣｕ－Ｃｏ－Ｓｉ系銅合金圧延板を用いた電気部品。
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