JP2007119844A

JP2007119844A - 曲げ加工性に優れる高強度銅合金材およびその製造方法

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Publication number: JP2007119844A
Application number: JP2005313296A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yamamoto; 佳紀山本; Hirosato Takano; 浩聡高野; 慶平 ▲冬▼; Kiyouhei Fuyu; Katsumi Nomura; 克己野村
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: JP4556841B2

Abstract

【課題】高い機械的強度と良好な導電率を兼備し、かつ優れた曲げ加工性を併せ持つ銅合金材を提供する。
【解決手段】Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避的不純物からなり、その圧延方向に垂直な断面にて観察される粒径０．０３〜３μｍのＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布に関して、表面層の数密度（ａ個／ｍｍ^２）／内部層の数密度（ｂ個／ｍｍ^２）の比率が０．５以下である銅合金材を、銅合金素材の形成工程、７００〜９００℃に加熱後２５℃／分以上の速度で３００℃以下に冷却する第１の熱処理工程、３００〜５００℃で５分〜５時間加熱する第２の熱処理工程、１パス加工率５％以下の圧延を繰返し合計加工率１０％以上とする圧延加工工程、及び５５０〜７００℃で５秒〜５分加熱する第３の熱処理工程を経て製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、曲げ加工性に優れる高強度銅合金材およびその製造方法に関し、特に、端子、コネクタ、リードフレームなどの電気・電子部品に用いられる銅合金材において、高い機械的強度と良好な導電性を持ち、かつ優れた曲げ加工性を併せ持つ銅合金材およびその製造方法に関する。

近年、各種の電気・電子機器において、小型・薄型化および軽量化が進行し、そこで使用される部品の小型化が進んでいる。例えば、端子・コネクタ部品には小型で電極間ピッチの狭いものが求められ、リードフレームのリード間距離は縮小する傾向にある。

こうした小型化によって、使用される材料もより薄肉になっているが、薄肉であっても接続の信頼性を保つ必要から、高強度で高いばね性を持った材料が要求されている。

また、機器の高機能化に伴う電極数の増加や通電電流の増加によって、発生するジュール熱も多大なものになりつつあり、従来以上に導電性の良い材料への要求も強まっている。

さらに、こうした小型化に伴い、より小型で複雑な形状の部品を一体成形で製作する要求も強くなっており、より厳しい条件の曲げ加工に適用できる材料が強く求められている。

従来、ばね性を要求される電気・電子部品の材料には、りん青銅が広く使用されているが、りん青銅では、上記要求に十分応えられない問題が生じている。すなわち、りん青銅は導電率が２０％ＩＡＣＳ程度と低いことから通電電流の増加に対応できず、また、耐マイグレーション性に劣るという欠点もある。マイグレーションとは電極間に結露などが生じた際、陽極側のＣｕがイオン化して陰極側に析出し、最終的に電極間の短絡に至る現象である。自動車向けのコネクタ部品のように高温高湿環境で使用される場合に問題となるとともに、小型化で電極間ピッチが狭くなっている電気・電子部品でも考慮する必要がある。

そこで、こうした問題を改善する材料として、より高い機械的強度や導電性の要求に低コストで対応できる材料としてＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の銅合金材が用いられている（例えば、特許文献１乃至特許文献５参照）。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の銅合金材では、熱処理によってＮｉとＳｉの化合物を材料中に分散析出させることで良好な機械的強度、ばね性、及び導電性の兼備を可能にしている。
特開２００２−２６６０４２号公報特許第２５７２０４２号公報特許第２９７７８４５号公報特許第３４６５５４１号公報特許第３３８３６１５号公報

しかしながら、上記特性の向上を図るために、ＮｉとＳｉの化合物を積極的に析出させようとすると、粗大な析出物が発生しやすくなる。その場合、曲げ加工時に粗大析出物を起点とした割れが生じやすくなり、良好な曲げ加工性を維持するのが困難であった。特許文献５に記載の発明においても、このような粗大析出物を含む「介在物」の大きさを１０μｍ以下とし、且つ５〜１０μｍの大きさの介在物個数を圧延方向に平行な断面で５０個／ｍｍ^２未満に制御することにより曲げ加工性の改善を図っているが、さらなる改善が望まれている。

従って、本発明の目的は、従来の銅合金と同等以上の機械的強度（単に「強度」と表記する場合もある。なお、機械的強度には引張強さと耐力を含む。）、ばね性、導電性を維持しながら、複雑な曲げ加工でも割れが生じず、優れた曲げ加工性を併せ持った電気・電子部品用銅合金材およびその製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０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で、その圧延方向に垂直な断面にて観察されるＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布に関して、前記銅合金材の両表面から厚さ方向に板厚全体の各２０％までの部分を範囲とする表面層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をａ個／ｍｍ^２、前記表面層を除いた部分を範囲とする内部層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をｂ個／ｍｍ^２としたときのａ／ｂの比率が０．５以下であることを特徴とする銅合金材を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％含有し、さらにＺｎとＳｎの一方もしくは両方を合計５．０質量％以下の範囲で含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金材で、その圧延方向に垂直な断面にて観察されるＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布に関して、前記銅合金材の両表面から厚さ方向に板厚全体の各２０％までの部分を範囲とする表面層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をａ個／ｍｍ^２、前記表面層を除いた部分を範囲とする内部層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をｂ個／ｍｍ^２としたときのａ／ｂの比率が０．５以下であることを特徴とする銅合金材を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、上記本発明の銅合金材の製造方法であって、上記金属組成を有する銅合金を素材として形成した後、前記銅合金素材を７００〜９００℃に加熱した後、２５℃／分以上の速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理を行い、その後３００〜５００℃で５分〜５時間加熱する第２の熱処理を行い、続いて１パスの加工率を５％以下に規定した圧延を繰り返して合計加工率１０％以上の圧延加工を加え、その後５５０〜７００℃で５秒〜５分加熱する第３の熱処理を行うことを特徴とする銅合金材の製造方法を提供する。

本発明によれば、高い機械的強度、ばね性と良好な導電率を兼備し、かつ、優れた曲げ加工性を併せ持った銅合金材を提供できる。

〔銅合金材の組成〕
本実施の形態における銅合金材は、その平均組成において、Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％含有する銅合金材で、その圧延方向に垂直な断面にて観察されるＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布に関して、前記銅合金材の両表面から厚さ方向に板厚全体の各２０％までの部分を範囲とする表面層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をａ個／ｍｍ^２、前記表面層を除いた部分を範囲とする内部層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をｂ個／ｍｍ^２としたときのａ／ｂの比率が０．５以下であることを特徴とする。

より望ましい本実施の形態においては、上記の組成に加えてＺｎもしくはＳｎの一方もしくは両方を合計５．０質量％以下の範囲で含有させることを特徴とする。

本実施の形態において、銅合金材を構成する合金成分の添加理由と限定理由を以下に説明する。

ＮｉとＳｉは、Ｎｉ_２Ｓｉで表される化合物を作って材料中に分散析出し、それによって材料の機械的強度やばね性が高まると共に良好な導電率を保つことができる。ここで、ＮｉとＳｉの含有量を上記の範囲に規定することで、より効果的に高い機械的強度とばね性、良好な導電率を両立させることができる。なお、ＮｉとＳｉの化合物としては、Ｎｉ_２Ｓｉの他にＮｉ_５Ｓｉ_２、Ｎｉ_３Ｓｉ等も考えられるが、本発明においては実質的にＮｉ_２Ｓｉと考えてよい。

Ｓｉの添加量を０．２質量％未満にすると、十分な量のＳｉ化合物を形成することができず、満足できる強度、ばね性が得られない。また、１．０質量％を超えて添加すると、導電性低下の悪影響が出ると共に、鋳造時や熱間加工時にＳｉ化合物の偏析に起因する割れが起こりやすくなる。よって、Ｓｉの組成範囲は０．２〜１．０質量％に規定する。より望ましくは、０．４〜０．７質量％に規定する。

このＳｉの組成範囲に対して効果的に化合物を形成させ高強度と高導電性を両立させるためには、Ｎｉの組成範囲を１．０〜５．０質量％に規定する必要がある。Ｎｉの含有量が組成範囲の下限を下回る場合、化合物の形成量が不十分になり、強度、ばね性が不足する。また、組成範囲の上限を超える場合は、余剰のＮｉが銅中に固溶して導電率を低下させる。より望ましくは、Ｎｉの組成範囲を２．５〜３．５質量％に規定するここで、ＮｉとＳｉの添加量の間には最適な比率があり、両者の質量比がＮｉ／Ｓｉ＝４〜１０の範囲にあることが望ましい。この場合、化合物を形成しない余剰な合金元素を少なく抑えることができる。より望ましくは、Ｎｉ／Ｓｉ＝４〜６の範囲に規定する。

さらに上記の組成に加えてＺｎもしくはＳｎの一方もしくは両方を合計５．０質量％以下の範囲で含有させた場合、機械的強度、ばね性をさらに向上させることができると共に、電気・電子部品材料に要求されるめっき密着性やはんだ濡れ性、耐マイグレーション性などを向上させることができる。

Ｚｎは、機械的強度、ばね性、耐マイグレーション性の向上とともに、はんだ濡れ性やめっき密着性の改善に大きな効果がある副成分である。Ｓｎは、機械的強度、ばね性の向上とともに、高温下での耐応力緩和性（ばね性の耐久性、耐熱性）を大きく向上させる効果を持った副成分である。ただし、これらの含有量が合計５．０質量％を超える場合、導電率を低下させる悪影響が大きくなる。よって、ＺｎとＳｎの組成範囲は合計５．０質量％以下に規定する。より望ましくは、０．３〜２．０質量％に規定する。

次に、本実施の形態において、銅合金材の圧延方向に垂直な断面にて観察されるＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布について限定する理由を以下に説明する。

曲げ加工においては材料の表面部分に最も大きな歪みが加わるため、割れは表面近傍部分を起点として発生する。そこで、表面層に存在するＮｉ_２Ｓｉ析出物を選択的に減らすことで曲げ加工性を向上させることができる。ここで表面層の範囲としては、表面から厚さ方向に板厚全体の２０％までの部分とすれば十分な効果が期待できる。

粒径０．０３μｍ以上のＮｉ_２Ｓｉ析出物は、応力を集中的に受けて割れの起点として働く可能性が高いため、特に表面層にこうした大きさの析出物が多数存在すると曲げた時に割れが発生しやすく、曲げ加工性を大きく低下させる。一方、機械的強度や導電率を向上させる目的で積極的にＮｉ_２Ｓｉ析出物を形成させたい場合、粒径０．０３μｍ以上の析出物の発生は避けられない。そこで、上述の悪影響を抑えるため、本発明では表面層に存在するＮｉ_２Ｓｉ析出物を選択的に減らす方法をとる。これによって、良好な機械的強度、導電性を確保すると同時に優れた曲げ加工性を兼備した材料を得ることができる。

対象とするＮｉ_２Ｓｉ析出物の粒径を０．０３〜３μｍとするのは、０．０３μｍ未満の析出物については割れの起点として働かないと考えられるため、特にその分布を制御する必要がないからである。また、３μｍを超える大きな析出物については、その大部分が銅合金素材の形成時（特に合金鋳造時）に晶出したものであり、かつ、その際の分布を制御することは難しく、また、後工程における加工・熱処理で析出物の粒径や分布を制御することが困難なためである。ただし、こうした大きな（粒径が３μｍを超えるような）析出物は、機械的強度低下などの悪影響の原因となりうるため、銅合金素材の形成時に晶出させないことが望ましい。

表面層に存在する析出物の数密度をａ個／ｍｍ^２、内部層に存在する析出物の数密度をｂ個／ｍｍ^２としたときのａ／ｂの比率が０．５以下になるように規定するのは、表面層の析出物密度が内部層の半分以下になるように表面層に存在する析出物を減少させた時、本発明の目的である良好な機械的強度と導電性および優れた曲げ加工性を両立させる効果が十分に得られるためである。ここで、Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度は、銅合金材の圧延方向に垂直な断面に対して、例えば走査型電子顕微鏡を用いて１０００〜１０００００倍程度の倍率で観察し、得られた像を画像解析することで調べることができる。

〔銅合金材の製造方法〕
図１は、本発明の実施の形態に係る銅合金材の製造工程のフローを示す図である。上記本実施の形態の銅合金材は、上記の平均組成を有する銅合金を素材として形成した後、形成した銅合金素材を７００〜９００℃に加熱した後、２５℃／分以上の速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理を行い、その後３００〜５００℃で５分〜５時間加熱する第２の熱処理を行い、続いて１パスの加工率を５％以下に規定した圧延を繰り返して合計加工率１０％以上の圧延加工を加え、その後５５０〜７００℃で５秒〜５分加熱する第３の熱処理を行うことにより製造される。なお、銅合金素材の形成工程は、合金鋳造工程と鋳造後の熱間加工工程からなる工程が１例として挙げられる。

（第１の熱処理）
第１の熱処理においては、形成した銅合金素材をまず７００〜９００℃に加熱した後、２５℃／分以上の速度で３００℃以下まで冷却する。より望ましくは、７７０〜８６０℃に加熱昇温後、３００℃以下まで１５０℃／分以上の速度で冷却する。加熱昇温時の保持時間は特に規定されないが、生産性の観点からは短い方が好ましく、実質的に当該温度領域に１秒以上保持されれば良い。第１の熱処理の目的は、制御された析出状態を得るための事前準備として、高温に加熱することで粗大な晶出物を形成した合金元素を十分に固溶させることにある。ここで、加熱温度が７００℃未満では目的とする晶出物の固溶が十分に起こらず、９００℃を超える温度では結晶粒が粗大化（過度の再結晶）して機械的特性（曲げ加工性）の低下を引き起こす。また、冷却速度が２５℃／分より遅い場合、冷却途中の段階で析出物が生成、成長するため、目的とする制御された析出状態を得ることができなくなる。

（第２の熱処理）
第２の熱処理においては、３００〜５００℃で５分〜５時間加熱して、ＮｉとＳｉの化合物を材料の全面に十分に析出させる。より望ましくは、４００〜４７０℃で１〜４時間加熱する。第２の熱処理の目的は、ＮｉとＳｉの化合物を析出させることにある。この処理によって材料の全面にＮｉとＳｉの化合物が十分に析出し、良好な機械的強度、ばね性、導電性を実現することができる。ここで、加熱温度が３００℃未満では十分な析出が起こらず、５００℃を超える温度では析出物が粗大になりすぎる問題が生じる。なお、第１の熱処理後に冷間加工を加え、その後に第２の熱処理を施すことも有効である。この場合、冷間加工によって材料中に導入された格子欠陥（例えば転位）が析出物発生の起点となるため、より効果的に析出を進行させることができる（格子欠陥部には核生成し易い）。

（圧延加工）
第２の熱処理後の圧延加工においては、１パスの加工度を５％以下に限定した圧延を繰り返して合計加工度１０％以上の圧延加工を加える。この圧延加工の目的は、表面層に集中的に塑性変形を与えることにある。１パスの加工率を低くすると、材料の内部層に比べて表面層が集中的に引き延ばされる。これによって、表面層にある不安定な析出物は再固溶して消失するとともに、安定な析出物にも変形が加わって、より細かい析出物に分断されたり、再固溶しやすい状態に変化させることができる。ここで、表面層に集中的に塑性変形を与える目的を達成するためには１パスの加工度を５％以下にする必要があり、それを超える加工度で圧延した場合、内部層にも表面層と同様の塑性変形が加わってしまう。また、合計加工度を１０％以上にすることにより表面層の析出物に十分な変形を加えることができ、次の熱処理で再固溶しやすい状態を作ることができる。

（第３の熱処理）
第３の熱処理においては、５５０〜７００℃で５秒〜５分加熱して表面層にある析出物を再固溶によって減少させる。より望ましくは、５８０〜６５０℃で３０秒〜３分加熱する。第３の熱処理の目的は、不安定な状態にした表面層の析出物を再固溶させることにある。この処理によって表面層の析出物が再固溶によって消失し、内部層の析出物を残したまま、表面層の析出物のみ選択的に減少させることができる。ここで、加熱温度が５５０℃未満では再固溶が進行せず、７００℃を超える温度では内部層にある析出物の再固溶も進行するため機械的強度や導電性が低下してしまう。

以上のような製造方法を採ることにより、目的の析出物分布を持った材料を得ることができる。

〔実施の形態の効果〕
上記の本発明の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）７００Ｎ／ｍｍ^２を超える高い引張強さと４０％ＩＡＣＳを超える良好な導電率を兼備し、かつ、複雑な曲げ加工でも割れが生じず優れた曲げ加工性を併せ持った電気・電子部品用銅合金材を得ることができる。
（２）銅合金材の性質上、引張強さを高めることで材料の耐力も高い値を実現することができ、その結果、十分なばね性も確保できる。
（３）上記（１）および（２）の優れた性質を併せ持つため、小型化が進む電気・電子部品において、その設計の自由度を大幅に広げることができる。
（４）上記（１）および（２）の優れた性質を兼備するにもかかわらず、従来材と同等のコストで製造することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〜２、比較例１〜１１〕
表１に示す合金組成からなる試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２（実施例１〜２）、および試料Ｎｏ．３〜Ｎｏ．１３（比較例１〜１１）を、表３に示す製造条件にて製造し、それらの特性の評価を行なった。以下、各々について説明する。なお、表１において、不可避不純物はＣｕに含めて表記した。

（実施例１）
Ｎｉ：３．０質量％、Ｓｉ：０．７質量％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金を高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した。

このインゴットを８５０℃に加熱して押出加工（熱間加工）し、幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状にした後、厚さ０．５ｍｍまで冷間圧延した（第１の冷間圧延）。次に、冷間圧延した材料を８００℃に加熱して１０分間保持した後、水中に投入して約３００℃／分の速度で室温（約２０℃）まで冷却する熱処理を行った（第１の熱処理）。次に、冷却した材料を４５０℃で２時間保持する熱処理を行い（第２の熱処理）、引き続いて１パスの加工率が５％を超えないようなパススケジュールで厚さ０．３ｍｍまで冷間圧延した（第２の冷間圧延）。その後、これに６００℃で１分保持する熱処理を行った（第３の熱処理）（試料Ｎｏ．１）。

以上のようにして製造した試料Ｎｏ．１について、引張強さおよび導電率を測定した。測定方法に関して、引張強さについてはＪＩＳＺ２２４１に、導電率についてはＪＩＳＨ０５０５に規定された方法に準拠した。測定した結果を表２に示す。

表２に示した通り、試料Ｎｏ．１は、鋳塊割れがなく、引張強さ７２０Ｎ／ｍｍ^２、導電率４２％ＩＡＣＳという良好な特性を持つ材料が得られたことが判る。

また、圧延方向に垂直な断面において、表面から厚さ方向に０．０６ｍｍ（板厚の２０％）までの両表面層および表面から０．０６ｍｍを超える内部層からそれぞれ任意に１０視野ずつを選択して走査型電子顕微鏡による観察を行い、画像解析装置を用いて観察像中の粒径０．０３〜３μｍの析出物の数を測定した。その結果から求めた表面層の平均析出物密度（ａ個／ｍｍ^２）と内部層の平均析出物密度（ｂ個／ｍｍ^２）の比（ａ／ｂ）は０．３５であった。結果を表４に示す。

さらに、この試料Ｎｏ．１の曲げ加工性を評価するため、ＪＩＳＺ２２４８のＶブロック法に準じて曲げ加工試験を行った。曲げ軸を圧延平行方向（Bad way方向）にとり、試料表面に割れが発生する最小曲げ半径ｒ（ｍｍ）を測定した結果、このrと試料の厚さｔ（ｍｍ）との比ｒ／ｔの値は０．５０となった。結果を表４に示す。ここで、ｒ／ｔの値が１以下であれば通常の曲げ加工において不具合が発生することは少なく、曲げ加工性は良好であるといえる。

（実施例２）
Ｎｉ：３．０質量％、Ｓｉ：０．７質量％に加えて、Ｚｎ：１．５質量％、Ｓｎ：０．３質量％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金を高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した。

このインゴットを実施例１（試料Ｎｏ．１）と同じ工程で加工・熱処理することで製造した試料Ｎｏ．２について、引張強さおよび導電率を実施例１と同様に測定した。その結果、引張強さ７３２Ｎ／ｍｍ^２、導電率４１％ＩＡＣＳという良好な特性が得られ、ＺｎとＳｎの添加によって試料Ｎｏ．１に比べてさらに良好な引張強さを得ることができた。また、鋳塊割れもなかった。結果を表２に示す。

この試料Ｎｏ．２についても上記と同様に析出物の数を測定した結果、表面層と内部層の析出物密度の比（ａ／ｂ）は０．３５であった。同様に曲げ加工試験を行った結果、ｒ／ｔの値は０．６７となった。この場合も、曲げ加工性は良好であるといえる。結果を表４に示す。

（比較例１〜５）
本発明の材料について、その合金組成の限定理由を、比較例を挙げて説明する。表１の比較例１〜５に示す合金組成の銅合金を高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した。

このインゴットを実施例１（試料Ｎｏ．１）と同じ工程で加工・熱処理することで製造した試料Ｎｏ．３〜Ｎｏ．７について、引張強さおよび導電率を実施例１、２と同様に測定した。鋳塊割れの有無と共に、測定結果を表２に示す。

試料Ｎｏ．３およびＮｏ．４は、Ｎｉの含有量が規定範囲から外れた例である。Ｎｉが過剰になると導電率の値が悪くなり、Ｎｉが不足すると引張強さが不十分になる。

試料Ｎｏ．５およびＮｏ．６は、Ｓｉの含有量が規定範囲から外れた例である。Ｓｉが過剰になると鋳塊に割れが発生して加工が困難になる。また、Ｓｉが不足すると導電率、引張強さの両方が不十分になる。

試料Ｎｏ．７は、Ｚｎ、Ｓｎを過剰に添加した場合の例である。これらの副成分が過剰になった場合、引張強さは高いものの導電率が不十分になる。

（比較例６〜１１）
次に、本発明の銅合金材の製造条件についての限定理由を、比較例を挙げて説明する。実施例１の試料Ｎｏ．１と同じ組成の銅合金について、実施例１と同様の工程で鋳造・加工した後、第１および第２の熱処理の各加熱条件、第２の冷間圧延における１パスの加工率、および第３の熱処理の加熱条件を表３に示す条件で加工・熱処理を行い、試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１３を製造した。

得られた各試料について引張強さと導電率を測定した。また、実施例１の試料Ｎｏ．１と同様の方法で表面層と内部層の析出物密度の比率を測定するとともに、曲げ加工性の評価を行った。測定した結果を表４に示す。

試料Ｎｏ．８は、第１の熱処理温度が規定範囲から外れた例である。温度が低すぎると強度が不十分になるとともに、曲げ加工性の低下が生じている。

試料Ｎｏ．９およびＮｏ．１０は、第２の熱処理温度が規定範囲から外れた例である。温度が低すぎる場合は析出が不十分となり、引張強さや導電性が低くなっている。また、温度が高すぎる場合は析出物が粗大になるため、引張強さ不足と曲げ加工性の低下が生じている。

試料Ｎｏ．１１は、圧延加工における１パスの加工率が５％を超えた場合の例である。この場合、表面層と内部層の析出物密度の差が小さく、曲げ加工性が低下している。

試料Ｎｏ．１２およびＮｏ．１３は、第３の熱処理温度が規定範囲から外れた例である。温度が低すぎると曲げ加工性が低下し、温度が高すぎる場合は引張強さ、導電性が低くなる。

本発明の実施の形態の銅合金材の製造工程のフローを示す図である。

Claims

Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０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で、その圧延方向に垂直な断面にて観察されるＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布に関して、前記銅合金材の両表面から厚さ方向に板厚全体の各２０％までの部分を範囲とする表面層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をａ個／ｍｍ^２、前記表面層を除いた部分を範囲とする内部層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をｂ個／ｍｍ^２としたときのａ／ｂの比率が０．５以下であることを特徴とする銅合金材。
Ｎｉを１．０〜５．０質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％含有し、さらにＺｎとＳｎの一方もしくは両方を合計５．０質量％以下の範囲で含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金材で、その圧延方向に垂直な断面にて観察されるＮｉ_２Ｓｉ析出物の分布に関して、前記銅合金材の両表面から厚さ方向に板厚全体の各２０％までの部分を範囲とする表面層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をａ個／ｍｍ^２、前記表面層を除いた部分を範囲とする内部層における粒径０．０３〜３μｍの前記Ｎｉ_２Ｓｉ析出物の数密度をｂ個／ｍｍ^２としたときのａ／ｂの比率が０．５以下であることを特徴とする銅合金材。
請求項１又は請求項２に記載の銅合金材の製造方法であって、
請求項１又は請求項２に示す組成を有する銅合金を素材として形成した後、前記銅合金素材を７００〜９００℃に加熱した後、２５℃／分以上の速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理を行い、その後３００〜５００℃で５分〜５時間加熱する第２の熱処理を行い、続いて１パスの加工率を５％以下に規定した圧延を繰り返して合計加工率１０％以上の圧延加工を加え、その後５５０〜７００℃で５秒〜５分加熱する第３の熱処理を行うことを特徴とする銅合金材の製造方法。