JP2009084594A - 耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とに優れた銅合金板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定組成のCu−Ni−Sn−P系の銅合金板であって、この銅合金板表面の{200}面からのX線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値で測定される転位密度を、一定量以上有するようにして、端子・コネクタとして要求される耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とを向上させる。
【選択図】図1
Description
本発明では、プレス打ち抜き性を向上させるために、Cu−Ni−Sn−P系銅合金板表面の{200}面からのX線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が1.0×10-4以上であるような、一定量以上の転位密度を有することとする。これによって、Cu−Ni−Sn−P系銅合金板の耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とを向上させることができる。
Cu−Ni−Sn−P系銅合金板表面の{200}面からのX線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が1.0×10-4以上であるような転位密度を導入するためには、後述する通り、最終冷間圧延での導入歪み量を大きくする。即ち、最終冷間圧延における、ロール径を80mmφ未満の小径ロールとするか、1パス当たりの圧下率(冷延率)を20%以上とする、などの手段を選択して使用するか、組み合わせて使用する。
本発明では、日本伸銅協会技術標準JCBA T310「銅および銅合金薄板条のせん断試験方法」に準じた、銅合金板に、円形の丸穴を打抜くプレス打ち抜き試験で生じる「ばり高さ」によって、プレス打ち抜き性を正確に評価する。このばり高さが5μm以下であれば、Cu−Ni−Sn−P系銅合金板のプレス打ち抜き性が良いと評価できる。
次に、本発明銅合金の成分組成につき、以下に説明する。本発明では、銅合金の成分組成を、前提として、前記した通り、シャフト炉造塊が可能で、その高生産性ゆえに大幅な低コスト化が可能なCu−Ni−Sn−P系銅合金とする。
Niは、銅合金マトリックス中に固溶あるいはPなどの他の合金元素と微細な析出物や化合物を形成して、強度や耐応力緩和特性を向上させるのに必要な元素である。Niが0.1%未満の含有量では、最適な本発明製造方法によっても、0.1μm 以下の微細なNi化合物量やNiの固溶量の絶対量が不足する。このため、これらNiの効果を有効に発揮させるには、0.1%以上の含有が必要である。
Snは、銅合金マトリックス中に固溶して強度を向上させる。更に固溶しているSnは焼鈍中の再結晶による軟化を抑制する。Sn含有量が0.01%未満では、Snが少な過ぎて、強度を向上できない。一方、Sn含有量が3.0%を超えると、導電率が著しく低下するだけでなく、前記固溶しているSnが結晶粒界に偏析して、強度や曲げ加工性も低下する。したがって、Snの含有量は0.01〜3.0%の範囲、好ましくは0.1〜2.0%の範囲とする。
Pは、Niと微細な析出物を形成して、強度や耐応力緩和特性を向上させるのに必要な元素である。また、Pは脱酸剤としても作用する。0.01%未満の含有ではP系の微細な析出物粒子が不足するため、0.01%以上の含有が必要である。但し、0.3%を超えて過剰に含有させると、Ni−P金属間化合物析出粒子が粗大化し、強度や耐応力緩和特性だけでなく、熱間加工性も低下する。したがって、Pの含有量は0.01〜0.3%の範囲とする。好ましくは、0.02〜0.2%の範囲とする。
Fe、Zn、Mn、Si、Mgは、スクラップなどの溶解原料から混入しやすい不純物である。これらの元素は、各々の含有効果があるものの、総じて導電率を低下させる。また、含有量が多くなると、シャフト炉で造塊しにくくなる。したがって、高い導電率を得る場合には、各々、Fe:0.5%以下、Zn:1%以下、Mn:0.1%以下、Si:0.1%以下、Mg:0.3%以下と規制する。言い換えると、本発明では、これら上限値以下の含有は許容する。
本発明銅合金は、更に、不純物として、Ca、Zr、Ag、Cr、Cd、Be、Ti、Co、Au、Ptを、これらの元素の合計で1.0%以下含有することを許容する。これらの元素は、結晶粒の粗大化を防止する作用があるが、これらの元素の合計で1.0%を越えた場合、導電率が低下して高導電率を得られない。また、シャフト炉で造塊しにくくなる。
次に、本発明銅合金板の製造方法について以下に説明する。本発明銅合金板の製造工程自体は、仕上げ焼鈍工程の条件を除き、常法により製造できる。即ち、成分組成を調整した銅合金溶湯の鋳造、鋳塊面削、均熱、熱間圧延、そして冷間圧延と焼鈍の繰り返しにより最終(製品)板を得る。但し、本発明銅合金板が、強度、耐応力緩和特性、プレス打ち抜き性などの必要な特性を得るためには、好ましい製造条件があり、以下に各々説明する。また、本発明で規定するX線回折強度ピークの半価幅とし、一定量以上の転位密度を導入するためには、後述する通り、最終の冷間圧延の条件を制御する必要がある。
銅合金板表面の{200}面からのX線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が1.0×10-4以上であるような、一定量以上の転位密度を導入するためには、最終冷間圧延での導入歪み量を大きくする。即ち、最終冷間圧延におけるロール長さ(ロール幅)を500mm以上とした上で、ロール径を80mmφ未満の小径ロールとするか、あるいは1パス当たりの最小圧下率(冷延率、加工率)を20%以上とするかの手段を選択して使用するか、組み合わせて使用する。
仕上げ焼鈍は 仕上げ焼鈍温度は、板の実体温度として、最高到達温度が500〜800℃の範囲で行い、この温度範囲での保持時間は好ましくは10〜60秒とすることが好ましい。
銅合金板試料について、通常のX線回折法により、ターゲットにCoを用い、管電圧40kV、管電流200mA、走査速度2°/min、サンプリング幅0.02°、測定範囲(2θ)30°〜115°の条件で、理学電機製X線回折分析装置(型式:RINT1500)を用いてX線回折パターンを取得した。ここから、板表面の{200}面からのX線回折強度ピークの半価幅を前記した方法により求めた。測定は2箇所行い、半価幅はそれらの平均値とした。
前記銅合金薄板から試験片を採取し、試験片長手方向が板材の圧延方向に対し直角方向となるように、機械加工にてJIS5号引張試験片を作製した。そして、5882型インストロン社製万能試験機により、室温、試験速度10.0mm/min、GL=50mmの条件で、伸びを含めた、機械的な特性を測定した。なお、耐力は永久伸び0.2%に相当する引張り強さである。
前記銅合金薄板から試料を採取し、導電率を測定した。銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅10mm×長さ300mm の短冊状の試験片を加工し、JIS−H0505に規定されている非鉄金属材料導電率測定法に準拠し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断面積法により導電率を算出した。
前記した試験条件により銅合金板試料ばり高さを測定した。そして、ばり高さが5μm以下であれば○、ばり高さが5〜10μmを△、ばり高さが10μmを超えたものを×として評価した。
前記銅合金薄板の、圧延方向に対して、平行方向より厳しい直角方向の応力緩和率を測定し、この方向の耐応力緩和特性を評価した。下記応力緩和率測定試験において、圧延方向に対して直角方向の応力緩和率が10%未満のものが、耐応力緩和特性として合格となる。
Claims (4)
- 質量%で、Ni:0.1〜3.0%、Sn:0.01〜3.0%、P:0.01〜0.3%を各々含有し、残部銅および不可避的不純物からなる銅合金板であって、板表面の{200}面からのX線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が1.0×10-4以上であることを特徴とする耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とに優れた銅合金板。
- 前記銅合金板が、更に、質量%で、Fe:0.5%以下、Zn:1%以下、Mn:0.1%以下、Si:0.1%以下、Mg:0.3%以下とした請求項1に記載の耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とに優れた銅合金板。
- 前記銅合金板が、更に、Ca、Zr、Ag、Cr、Cd、Be、Ti、Co、Au、Ptの含有量を、これらの元素の合計で1.0質量%以下とした請求項1または2に記載の耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とに優れた銅合金板。
- 前記銅合金板が、Hf、Th、Li、Na、K、Sr、Pd、W、S、C、Nb、Al、V、Y、Mo、Pb、In、Ga、Ge、As、Sb、Bi、Te、B、ミッシュメタルの含有量を、これらの元素の合計で0.1質量%以下とした請求項1乃至3のいずれか1項に記載の耐応力緩和特性とプレス打ち抜き性とに優れた銅合金板。
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