JP6388437B2 - 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子及びバスバー - Google Patents
電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子及びバスバー Download PDFInfo
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Description
本発明は、リードフレーム、端子、コネクタ、リレー、バスバー等の電気・電子部品に適した電子・電気機器用銅合金、及び、この電子・電気機器用銅合金からなる電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子及びバスバーに関するものである。
従来、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品には、導電性の高い銅又は銅合金が用いられている。
電子機器や電気機器等の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用される電子・電気機器用部品の小型化および薄肉化が図られている。このため、電子・電気機器用部品を構成する材料には、高い強度及び導電率が求められている。特に、非特許文献１に記載されているように、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品として使用される銅合金としては、耐力が高いものが望ましい。
ここで、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品に使用される材料として、特許文献１−３にはＣｕ−Ｚｒ合金等が提案されている。
電子機器や電気機器等の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用される電子・電気機器用部品の小型化および薄肉化が図られている。このため、電子・電気機器用部品を構成する材料には、高い強度及び導電率が求められている。特に、非特許文献１に記載されているように、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品として使用される銅合金としては、耐力が高いものが望ましい。
ここで、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品に使用される材料として、特許文献１−３にはＣｕ−Ｚｒ合金等が提案されている。
野村幸矢、「コネクタ用高性能銅合金条の技術動向と当社の開発戦略」、神戸製鋼技報Ｖｏｌ．５４Ｎｏ．１（２００４）ｐ．２−８
ところで、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品は、例えば銅合金の板材に対してプレス打ち抜きを行い、さらに必要に応じて曲げ加工等が施されて製造されている。このため、上述の銅合金には、プレス打ち抜き等において、プレス金型の摩耗やバリの発生を抑制できるように、良好なせん断加工性も求められている。
ここで、上述のＣｕ−Ｚｒ系合金は、高い導電率を確保するために、Ｚｒ等の添加元素の含有量が少なく純銅に近い組成を有しており、延性が高く、せん断加工性が良好ではなかった。詳述すると、プレス打ち抜きを行った際に、バリが発生し、寸法精度良く打ち抜きを行うことができないといった問題があった。さらに、金型が摩耗しやすいといった問題や、打ち抜き屑が多く発生するといった問題もあった。
ここで、上述のＣｕ−Ｚｒ系合金は、高い導電率を確保するために、Ｚｒ等の添加元素の含有量が少なく純銅に近い組成を有しており、延性が高く、せん断加工性が良好ではなかった。詳述すると、プレス打ち抜きを行った際に、バリが発生し、寸法精度良く打ち抜きを行うことができないといった問題があった。さらに、金型が摩耗しやすいといった問題や、打ち抜き屑が多く発生するといった問題もあった。
特に、最近では、電子機器や電気機器等のさらなる小型化および軽量化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用されるコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品のさらなる小型化および薄肉化が要求されている。このため、電子・電気機器用部品を寸法精度良く成形する観点から、これら電子・電気機器用部品を構成する材料として、せん断加工性を十分に向上させた銅合金が求められている。
ここで、銅合金のせん断加工性を向上させる手段として、銅合金のビッカース硬さを高くすることが効果的である。また、銅合金のビッカース硬さを高くした場合には、表面の傷つき難さ（耐摩耗性）も向上する。そのため、電子・電気機器用部品として使用される銅合金としては、上述のビッカース硬さが高いことが望まれる。
ここで、銅合金のせん断加工性を向上させる手段として、銅合金のビッカース硬さを高くすることが効果的である。また、銅合金のビッカース硬さを高くした場合には、表面の傷つき難さ（耐摩耗性）も向上する。そのため、電子・電気機器用部品として使用される銅合金としては、上述のビッカース硬さが高いことが望まれる。
また、コネクタ等の端子においては、接圧を確保するために厳しい曲げ加工を行う必要があり、従来よりも優れた耐力が要求されている。
さらに、ハイブリッド自動車や電気自動車等に用いられる消費電力の大きな電子・電気機器用部品においては、通電時の抵抗発熱を抑制するために、高い導電率を確保する必要がある。
さらに、ハイブリッド自動車や電気自動車等に用いられる消費電力の大きな電子・電気機器用部品においては、通電時の抵抗発熱を抑制するために、高い導電率を確保する必要がある。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れ、電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、及び、この電子・電気機器用銅合金からなる電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子及びバスバーを提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、Ｃｕ−Ｚｒ系合金に少量のＳｉ，Ｍｇを添加し、その他の不純物元素を厳しく制限することで、導電率及び耐力を向上させることができるとともに、ビッカース硬さを大幅に向上させることが可能であるとの知見を得た。
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の電子・電気機器用銅合金は、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満、Ｓｉを０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、ＺｒとＳｉの質量比Ｚｒ／Ｓｉが、２≦Ｚｒ／Ｓｉ≦３０の範囲内とされており、前記不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満とされ、さらに前記不可避不純物のうちＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量が５０ｍａｓｓｐｐｍ未満とされており、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上であり、表面のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上であることを特徴としている。
上述の構成の電子・電気機器用銅合金によれば、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満、Ｓｉを０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満の範囲で含んでいるので、導電率を維持したまま耐力を向上させることができるとともに、ビッカース硬さを向上させることができる。
さらに、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満の範囲で含んでいるので、銅の母相中にＭｇを固溶させることで、高い導電率を維持したまま耐力をさらに向上させることができる。
また、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限されているので、ＺｒやＳｉがこれら不可避不純物と反応して消費されてしまうことを抑制できる。
さらに、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満の範囲で含んでいるので、銅の母相中にＭｇを固溶させることで、高い導電率を維持したまま耐力をさらに向上させることができる。
また、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限されているので、ＺｒやＳｉがこれら不可避不純物と反応して消費されてしまうことを抑制できる。
また、ＺｒやＭｇと化合物（酸化物、硫化物、炭化物等）を形成する元素であるＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量を５０ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限しているので、ＺｒやＭｇが消費されてしまうことを抑制でき、確実に、耐力、ビッカース硬さを向上させることができる。また、上述の化合物（酸化物、硫化物、炭化物等）による熱間加工性及び冷間加工性の劣化を抑制することができる。
さらに、ＺｒとＳｉとの質量比Ｚｒ／Ｓｉが上述のように規定されているので、ＺｒとＳｉとの相乗効果により、確実に、耐力、導電率、ビッカース硬さを向上させることができる。
また、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上とされているので、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
さらに、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上とされているので、容易に変形することがなく、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の銅合金として特に適している。
また、表面のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上とされているので、せん断加工性及び耐摩耗性が向上することになり、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の銅合金として特に適している。
また、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上とされているので、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
さらに、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上とされているので、容易に変形することがなく、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の銅合金として特に適している。
また、表面のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上とされているので、せん断加工性及び耐摩耗性が向上することになり、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の銅合金として特に適している。
さらに、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、ＣｕとＺｒとＳｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することが好ましい。
この場合、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することにより、導電率が低下することなく耐力を向上させることができる。また、ビッカース硬さを確実に向上させることが可能となる。
この場合、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することにより、導電率が低下することなく耐力を向上させることができる。また、ビッカース硬さを確実に向上させることが可能となる。
また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、前記Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の少なくとも一部は、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内の比較的粒径の小さなＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することにより、導電率を維持したまま耐力を向上させることが可能となる。また、ビッカース硬さを確実に向上させることが可能となる。
この場合、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内の比較的粒径の小さなＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することにより、導電率を維持したまま耐力を向上させることが可能となる。また、ビッカース硬さを確実に向上させることが可能となる。
本発明の電子・電気機器用銅合金薄板は、上述の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなり、その板厚が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴としている。
この構成の電子・電気機器用銅合金薄板によれば、上述のように、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金からなり、さらにせん断加工性にも優れていることから、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
この構成の電子・電気機器用銅合金薄板によれば、上述のように、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金からなり、さらにせん断加工性にも優れていることから、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金薄板においては、表面にＳｎめっき又はＡｇめっきが施されていることが好ましい。
この場合、表面にＳｎめっき又はＡｇめっきが施されているため、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
この場合、表面にＳｎめっき又はＡｇめっきが施されているため、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
本発明の電子・電気機器用部品は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴としている。なお、本発明における電子・電気機器用部品とは、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等を含むものである。
この構成の電子・電気機器用部品は、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
この構成の電子・電気機器用部品は、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
本発明の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴としている。
この構成の端子は、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
この構成の端子は、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
本発明のバスバーは、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴としている。
この構成のバスバーは、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
この構成のバスバーは、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
本発明によれば、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れ、電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、及び、この電子・電気機器用銅合金からなる電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子及びバスバーを提供することができる。
以下に、本発明の一実施形態である電子・電気機器用銅合金について説明する。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満、Ｓｉを０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有する。また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満とされている。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、不可避不純物のうちＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量が５０ｍａｓｓｐｐｍ未満とされている。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、ＺｒとＳｉの質量比Ｚｒ／Ｓｉが、２≦Ｚｒ／Ｓｉ≦３０の範囲内とされている。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満、Ｓｉを０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有する。また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満とされている。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、不可避不純物のうちＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量が５０ｍａｓｓｐｐｍ未満とされている。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、ＺｒとＳｉの質量比Ｚｒ／Ｓｉが、２≦Ｚｒ／Ｓｉ≦３０の範囲内とされている。
そして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、ＣｕとＺｒとＳｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在している。
このＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の少なくとも一部は、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされており、具体的には、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた比較的微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子と、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた比較的粗大なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子とを有している。
このＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の少なくとも一部は、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされており、具体的には、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた比較的微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子と、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた比較的粗大なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子とを有している。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、表面のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上といった特性を有している。
ここで、上述のように成分組成、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の粒径、導電率、０．２％耐力、ビッカース硬さを規定した理由について以下に説明する。
（Ｚｒ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満）
Ｚｒは、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を形成し、導電率を維持したまま耐力を向上させる作用効果を有する元素である。また、ビッカース硬さを向上させる作用効果を有する。
ここで、Ｚｒの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｚｒの含有量が０．２０ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大幅に低下してしまうおそれがあるとともに、溶体化が困難となり、熱間加工時や冷間加工時に断線や割れ等の欠陥が発生するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｚｒの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Ｚｒの含有量を０．０４ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．０５ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。また、導電率の低下や加工時の欠陥等を確実に抑制するためには、Ｚｒの含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．１１ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。
Ｚｒは、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を形成し、導電率を維持したまま耐力を向上させる作用効果を有する元素である。また、ビッカース硬さを向上させる作用効果を有する。
ここで、Ｚｒの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｚｒの含有量が０．２０ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大幅に低下してしまうおそれがあるとともに、溶体化が困難となり、熱間加工時や冷間加工時に断線や割れ等の欠陥が発生するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｚｒの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Ｚｒの含有量を０．０４ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．０５ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。また、導電率の低下や加工時の欠陥等を確実に抑制するためには、Ｚｒの含有量を０．１５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．１１ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。
（Ｓｉ：０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満）
Ｓｉは、上述のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を形成し、導電率を維持したまま耐力を向上させる作用効果を有する元素である。また、ビッカース硬さを向上させる作用効果を有する。
ここで、Ｓｉの含有量が０．００２ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｓｉの含有量が０．０３ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大幅に低下してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｓｉの含有量を０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Ｓｉの含有量を０．００３ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．００４ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。また、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｓｉの含有量を０．０２５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．０２ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。
Ｓｉは、上述のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を形成し、導電率を維持したまま耐力を向上させる作用効果を有する元素である。また、ビッカース硬さを向上させる作用効果を有する。
ここで、Ｓｉの含有量が０．００２ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｓｉの含有量が０．０３ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大幅に低下してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｓｉの含有量を０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Ｓｉの含有量を０．００３ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．００４ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。また、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｓｉの含有量を０．０２５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．０２ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。
（Ｍｇ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満）
Ｍｇは、銅合金の母相中に固溶することで、高い導電性を保持した状態で、強度およびビッカース硬さを向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｍｇの含有量が０．００１ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｍｇの含有量が０．１ｍａｓｓ％以上の場合には、熱間加工時に割れが生じ易くなるとともに導電率が大きく低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｍｇの含有量を０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｍｇの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。また、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｍｇの含有量を０．０５ｍａｓｓ％未満とすることが好ましい。
Ｍｇは、銅合金の母相中に固溶することで、高い導電性を保持した状態で、強度およびビッカース硬さを向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｍｇの含有量が０．００１ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｍｇの含有量が０．１ｍａｓｓ％以上の場合には、熱間加工時に割れが生じ易くなるとともに導電率が大きく低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｍｇの含有量を０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｍｇの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。また、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｍｇの含有量を０．０５ｍａｓｓ％未満とすることが好ましい。
（Ｂ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ：合計で１００ｍａｓｓｐｐｍ未満）
上述のように、最適な特性を得るためには、Ｚｒ量、Ｓｉ量を適正に制御する必要がある。ここで、銅合金中のＺｒと反応して晶出物を形成するＢ、Ｐは、上記のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の形成によって強度およびビッカース硬さを向上させる効果の妨げとなるため、厳しく管理する必要がある。また、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏは、Ｓｉと化合物を形成し、同じく上記のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の形成の妨げとなる。さらに、これらの化合物は破壊の起点として働き、熱間圧延性、冷間圧延性を劣化させるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量を１００ｍａｓｓｐｐｍ未満に規定している。これらの化合物の形成を確実に防ぐために、Ｂ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量を２０ｍａｓｓｐｐｍ未満にすることがより望ましい。
さらに、銅合金中のＺｒと反応して晶出物を形成するＢ、Ｐは、その合計含有量が４ｍａｓｓｐｐｍ未満であることがより望ましい。また、Ｓｉと化合物を形成するＮｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏは、その合計含有量が１６ｍａｓｓｐｐｍ未満であることがより望ましい。
上述のように、最適な特性を得るためには、Ｚｒ量、Ｓｉ量を適正に制御する必要がある。ここで、銅合金中のＺｒと反応して晶出物を形成するＢ、Ｐは、上記のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の形成によって強度およびビッカース硬さを向上させる効果の妨げとなるため、厳しく管理する必要がある。また、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏは、Ｓｉと化合物を形成し、同じく上記のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の形成の妨げとなる。さらに、これらの化合物は破壊の起点として働き、熱間圧延性、冷間圧延性を劣化させるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量を１００ｍａｓｓｐｐｍ未満に規定している。これらの化合物の形成を確実に防ぐために、Ｂ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量を２０ｍａｓｓｐｐｍ未満にすることがより望ましい。
さらに、銅合金中のＺｒと反応して晶出物を形成するＢ、Ｐは、その合計含有量が４ｍａｓｓｐｐｍ未満であることがより望ましい。また、Ｓｉと化合物を形成するＮｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏは、その合計含有量が１６ｍａｓｓｐｐｍ未満であることがより望ましい。
（Ｏ，Ｓ，Ｃ：合計で５０ｍａｓｓｐｐｍ未満）
Ｏ，Ｓ，Ｃは、ＺｒおよびＭｇと化合物を形成し、上記のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の形成およびＭｇ固溶による強度およびビッカース硬さを向上させる効果の妨げとなる。また、ＺｒおよびＭｇとの化合物は、破壊の起点として働き、熱間圧延性、冷間圧延性を劣化させるおそれがある。
以上のことから、不可避不純物のうちＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量を５０ｍａｓｓｐｐｍ未満に規定している。
Ｏ，Ｓ，Ｃは、ＺｒおよびＭｇと化合物を形成し、上記のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の形成およびＭｇ固溶による強度およびビッカース硬さを向上させる効果の妨げとなる。また、ＺｒおよびＭｇとの化合物は、破壊の起点として働き、熱間圧延性、冷間圧延性を劣化させるおそれがある。
以上のことから、不可避不純物のうちＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量を５０ｍａｓｓｐｐｍ未満に規定している。
（その他の不可避不純物：０．１ｍａｓｓ％以下）
なお、上述したＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｏ，Ｓ，Ｃ以外のその他の不可避的不純物としては、Ａｇ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｍｎ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ，Ｔｃ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｐｏ，Ｂｉ，ランタノイド等が挙げられる。これらの不可避不純物は、材料の導電率を低下させる効果があるため、総量で０．１ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
なお、上述したＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｏ，Ｓ，Ｃ以外のその他の不可避的不純物としては、Ａｇ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｍｎ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ，Ｔｃ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｐｏ，Ｂｉ，ランタノイド等が挙げられる。これらの不可避不純物は、材料の導電率を低下させる効果があるため、総量で０．１ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
（Ｚｒ／Ｓｉ）
上述のように、ＺｒとＳｉをＣｕ中に添加することにより、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が形成され、導電率を維持したまま耐力を向上させることができる。また、ビッカース硬さを向上させることができる。
ここで、Ｚｒの含有量（ｍａｓｓ％）とＳｉの含有量（ｍａｓｓ％）との比Ｚｒ／Ｓｉが２未満の場合には、Ｚｒの含有量に対してＳｉの含有量が多く、過剰なＳｉによって導電率が低下してしまうおそれがある。一方、Ｚｒ／Ｓｉが３０を超える場合には、Ｚｒの含有量に対してＳｉの含有量が少なく、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を十分に形成することができず、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｚｒの含有量（ｍａｓｓ％）とＳｉの含有量（ｍａｓｓ％）との比Ｚｒ／Ｓｉを２以上３０以下の範囲内に設定している。なお、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｚｒ／Ｓｉを３以上とすることが好ましい。また、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Ｚｒ／Ｓｉを２５以下とすることが好ましく、２０以下とすることがさらに好ましい。
上述のように、ＺｒとＳｉをＣｕ中に添加することにより、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が形成され、導電率を維持したまま耐力を向上させることができる。また、ビッカース硬さを向上させることができる。
ここで、Ｚｒの含有量（ｍａｓｓ％）とＳｉの含有量（ｍａｓｓ％）との比Ｚｒ／Ｓｉが２未満の場合には、Ｚｒの含有量に対してＳｉの含有量が多く、過剰なＳｉによって導電率が低下してしまうおそれがある。一方、Ｚｒ／Ｓｉが３０を超える場合には、Ｚｒの含有量に対してＳｉの含有量が少なく、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を十分に形成することができず、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｚｒの含有量（ｍａｓｓ％）とＳｉの含有量（ｍａｓｓ％）との比Ｚｒ／Ｓｉを２以上３０以下の範囲内に設定している。なお、導電率の低下を確実に抑制するためには、Ｚｒ／Ｓｉを３以上とすることが好ましい。また、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Ｚｒ／Ｓｉを２５以下とすることが好ましく、２０以下とすることがさらに好ましい。
（Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子）
ＣｕにＺｒ，Ｓｉを添加した場合には、ＣｕとＺｒとＳｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することになる。本実施形態では、上述のように、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子として、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた比較的粗大な粒子と、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた微細な粒子が存在している。
ここで、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた粗大なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、溶解鋳造時に晶出または偏析したものと推測される。また、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、その後の熱処理等において析出したものと推測される。
ＣｕにＺｒ，Ｓｉを添加した場合には、ＣｕとＺｒとＳｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することになる。本実施形態では、上述のように、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子として、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた比較的粗大な粒子と、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた微細な粒子が存在している。
ここで、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた粗大なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、溶解鋳造時に晶出または偏析したものと推測される。また、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、その後の熱処理等において析出したものと推測される。
粒径１μｍ以上５０μｍ以下の粗大なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、強度向上には寄与しないが、プレス打ち抜き等に代表されるせん断加工を実施した際に破壊の起点となり、せん断加工性を大幅に向上させることが可能となる。
一方、粒径１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、強度向上に寄与し、高い導電率を維持したまま耐力の向上を図ることができる。また、ビッカース硬さを向上させることができる。
一方、粒径１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子は、強度向上に寄与し、高い導電率を維持したまま耐力の向上を図ることができる。また、ビッカース硬さを向上させることができる。
（導電率：８０％ＩＡＣＳ以上）
Ｚｒ、ＳｉがＣｕの母相中に固溶している場合には、導電率が大幅に低下することになる。一方、本実施形態では、導電率を８０％ＩＡＣＳ以上に規定しているので、上述のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が十分に存在していることになり、確実に強度の向上及びせん断加工性の向上を図ることが可能となる。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、導電率を８５％ＩＡＣＳ以上とすることが好ましく、８８％ＩＡＣＳ以上とすることがさらに好ましい。
Ｚｒ、ＳｉがＣｕの母相中に固溶している場合には、導電率が大幅に低下することになる。一方、本実施形態では、導電率を８０％ＩＡＣＳ以上に規定しているので、上述のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が十分に存在していることになり、確実に強度の向上及びせん断加工性の向上を図ることが可能となる。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、導電率を８５％ＩＡＣＳ以上とすることが好ましく、８８％ＩＡＣＳ以上とすることがさらに好ましい。
（０．２％耐力：３００ＭＰａ以上）
本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上である場合には、容易に塑性変形しなくなるため、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子機器用部品に特に適している。
なお、０．２％耐力は３２５ＭＰａ以上であることが好ましく、３５０ＭＰａ以上がさらに好ましい。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上である場合には、容易に塑性変形しなくなるため、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子機器用部品に特に適している。
なお、０．２％耐力は３２５ＭＰａ以上であることが好ましく、３５０ＭＰａ以上がさらに好ましい。
（ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上）
本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、ビッカース硬さを向上させるとせん断加工性が向上することになる。さらに、表面の傷つき難さ（耐摩耗性）も向上することになる。以上のことから、本実施形態では、ビッカース硬さを１００Ｈｖ以上に設定している。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、ビッカース硬さは１２５Ｈｖ以上であることがさらに好ましい。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、ビッカース硬さを向上させるとせん断加工性が向上することになる。さらに、表面の傷つき難さ（耐摩耗性）も向上することになる。以上のことから、本実施形態では、ビッカース硬さを１００Ｈｖ以上に設定している。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、ビッカース硬さは１２５Ｈｖ以上であることがさらに好ましい。
次に、このような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金の製造方法について、図１に示すフロー図を参照して説明する。
（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を溶製する。なお、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇの添加には、Ｚｒ単体、Ｓｉ単体及びＭｇ単体などの金属単体やＣｕ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｓｉ及びＣｕ−Ｍｇなどの母合金等を用いることができる。また、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を溶製する。なお、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇの添加には、Ｚｒ単体、Ｓｉ単体及びＭｇ単体などの金属単体やＣｕ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｓｉ及びＣｕ−Ｍｇなどの母合金等を用いることができる。また、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。
銅溶湯は、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上とされたいわゆる４ＮＣｕとすることが好ましい。また、銅合金溶湯の溶製時には、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇの酸化等を抑制するために、真空炉、あるいは、不活性ガス雰囲気または還元性雰囲気とされた雰囲気炉を用いることが好ましい。
そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
（熱処理工程Ｓ０２）
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体化のために熱処理を行う。鋳塊を８００℃以上１０８０℃以下にまで加熱する熱処理を行うことで、鋳塊内において、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを均質に拡散、あるいは、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを母相中に固溶させる。この熱処理工程Ｓ０２は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
加熱後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体化のために熱処理を行う。鋳塊を８００℃以上１０８０℃以下にまで加熱する熱処理を行うことで、鋳塊内において、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを均質に拡散、あるいは、Ｚｒ、Ｓｉ及びＭｇを母相中に固溶させる。この熱処理工程Ｓ０２は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
加熱後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
（熱間加工工程Ｓ０３）
次に、粗加工の効率化と組織の均一化のために熱間加工を実施する。加工方法は特に限定されないが、最終形状が板、条の場合は圧延を採用することが好ましい。線や棒の場合には押出や溝圧延、バルク形状の場合には鍛造やプレスを採用することが好ましい。熱間加工時の温度も特に限定されないが、５００℃以上１０５０℃以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、熱間加工後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
次に、粗加工の効率化と組織の均一化のために熱間加工を実施する。加工方法は特に限定されないが、最終形状が板、条の場合は圧延を採用することが好ましい。線や棒の場合には押出や溝圧延、バルク形状の場合には鍛造やプレスを採用することが好ましい。熱間加工時の温度も特に限定されないが、５００℃以上１０５０℃以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、熱間加工後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
（中間加工工程Ｓ０４）
また、熱間加工の後の熱間加工材に対して、中間加工を施してもよい。中間加工工程Ｓ０４における温度条件は特に限定はないが、冷間加工となる−２００℃から２００℃の範囲内とすることが好ましい。また、中間加工工程Ｓ０４における加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、最終形状を得るまでの繰返し回数を減らすためには、２０％以上とすることが好ましい。また、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。塑性加工方法は特に限定されないが、例えば圧延、線引き、押出、溝圧延、鍛造、プレス等を採用することができる。
また、熱間加工の後の熱間加工材に対して、中間加工を施してもよい。中間加工工程Ｓ０４における温度条件は特に限定はないが、冷間加工となる−２００℃から２００℃の範囲内とすることが好ましい。また、中間加工工程Ｓ０４における加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、最終形状を得るまでの繰返し回数を減らすためには、２０％以上とすることが好ましい。また、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。塑性加工方法は特に限定されないが、例えば圧延、線引き、押出、溝圧延、鍛造、プレス等を採用することができる。
（中間熱処理工程Ｓ０５）
また、溶体化の徹底、再結晶組織化または加工性向上のための軟化を目的として中間熱処理を加えてもよい。
中間熱処理工程Ｓ０５における熱処理方法は特に限定はないが、好ましくは５００℃以上１０５０℃以下の条件で、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で熱処理を行うことが好ましい。
ここで、上述の中間加工工程Ｓ０４及び中間熱処理工程Ｓ０５は、繰り返し実施してしてもよい。
また、溶体化の徹底、再結晶組織化または加工性向上のための軟化を目的として中間熱処理を加えてもよい。
中間熱処理工程Ｓ０５における熱処理方法は特に限定はないが、好ましくは５００℃以上１０５０℃以下の条件で、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で熱処理を行うことが好ましい。
ここで、上述の中間加工工程Ｓ０４及び中間熱処理工程Ｓ０５は、繰り返し実施してしてもよい。
（仕上加工工程Ｓ０６）
次に、上記の工程を施した材料を必要に応じて切断するとともに、表面に形成された酸化膜等を除去するために必要に応じて表面研削を行う。そして、所定の加工率で冷間加工を実施する。なお、この仕上加工工程Ｓ０６における温度条件は特に限定はないが、−２００℃から２００℃の範囲内とすることが好ましい。また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、加工硬化によって強度を向上させるためには、加工率を３０％以上とすることが好ましく、さらなる強度の向上を図る場合には、加工率を５０％以上とすることがより好ましい。塑性加工方法は特に限定されないが、最終形状が板、条の場合は圧延を採用することが好ましい。線や棒の場合には押出や溝圧延、バルク形状の場合には鍛造やプレスを採用することが好ましい。
次に、上記の工程を施した材料を必要に応じて切断するとともに、表面に形成された酸化膜等を除去するために必要に応じて表面研削を行う。そして、所定の加工率で冷間加工を実施する。なお、この仕上加工工程Ｓ０６における温度条件は特に限定はないが、−２００℃から２００℃の範囲内とすることが好ましい。また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、加工硬化によって強度を向上させるためには、加工率を３０％以上とすることが好ましく、さらなる強度の向上を図る場合には、加工率を５０％以上とすることがより好ましい。塑性加工方法は特に限定されないが、最終形状が板、条の場合は圧延を採用することが好ましい。線や棒の場合には押出や溝圧延、バルク形状の場合には鍛造やプレスを採用することが好ましい。
（時効熱処理工程Ｓ０７）
次に、仕上加工工程Ｓ０６によって得られた仕上加工材に対して、強度、導電率の上昇のために、時効熱処理を実施する。この時効熱処理工程Ｓ０７により、粒径１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が析出することになる。
ここで熱処理温度は特に限定しないが、最適なサイズのＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を均一に分散析出させるために、２５０℃以上６００℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、導電率によって析出状態を把握できることから、所定の導電率となるように、熱処理条件（温度、時間）を適宜設定することが好ましい。
ここで、上述の仕上加工工程Ｓ０６と時効熱処理工程Ｓ０７とを、繰り返し実施してもよい。また、時効熱処理工程Ｓ０７の後に、形状修正や強度向上のために１％から７０％の加工率で冷間加工を行ってもよい。さらに、調質や残留ひずみの除去のために熱処理を行ってもよい。なお、熱処理後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
次に、仕上加工工程Ｓ０６によって得られた仕上加工材に対して、強度、導電率の上昇のために、時効熱処理を実施する。この時効熱処理工程Ｓ０７により、粒径１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が析出することになる。
ここで熱処理温度は特に限定しないが、最適なサイズのＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を均一に分散析出させるために、２５０℃以上６００℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、導電率によって析出状態を把握できることから、所定の導電率となるように、熱処理条件（温度、時間）を適宜設定することが好ましい。
ここで、上述の仕上加工工程Ｓ０６と時効熱処理工程Ｓ０７とを、繰り返し実施してもよい。また、時効熱処理工程Ｓ０７の後に、形状修正や強度向上のために１％から７０％の加工率で冷間加工を行ってもよい。さらに、調質や残留ひずみの除去のために熱処理を行ってもよい。なお、熱処理後の冷却方法は、特に限定しないが、水焼入など冷却速度が２００℃／ｍｉｎ以上となる方法を採用することが好ましい。
以上のようにして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金が製出されることになる。この電子・電気機器用銅合金においては、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上とされている。
また、仕上加工工程Ｓ０６における加工方法として圧延を適用した場合、板厚０．０５〜１．０ｍｍ程度の電子・電気機器用銅合金薄板（条材）を得ることができる。このような薄板は、これをそのまま電子・電気機器用部品に使用してもよいが、板面の一方、もしくは両面に、膜厚０．１〜１０μｍ程度のＳｎめっきまたはＡｇめっきを施して、めっき付き銅合金条としてもよい。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金（電子・電気機器用銅合金薄板）を素材として、打ち抜き加工や曲げ加工等を施すことにより、例えばコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバーといった電子・電気機器用部品が成形される。
また、仕上加工工程Ｓ０６における加工方法として圧延を適用した場合、板厚０．０５〜１．０ｍｍ程度の電子・電気機器用銅合金薄板（条材）を得ることができる。このような薄板は、これをそのまま電子・電気機器用部品に使用してもよいが、板面の一方、もしくは両面に、膜厚０．１〜１０μｍ程度のＳｎめっきまたはＡｇめっきを施して、めっき付き銅合金条としてもよい。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金（電子・電気機器用銅合金薄板）を素材として、打ち抜き加工や曲げ加工等を施すことにより、例えばコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバーといった電子・電気機器用部品が成形される。
以上のような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金によれば、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満、Ｓｉを０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満の範囲で含んでいるので、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を形成させて、導電率を維持したまま耐力を向上させる、あるいは、耐力を維持したまま導電率を向上させることができるとともに、ビッカース硬さを向上させることができる。
さらに、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満の範囲で含んでいるので、銅の母相中にＭｇを固溶させることで、高い導電率を維持したまま耐力をさらに向上させることができる。
さらに、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満の範囲で含んでいるので、銅の母相中にＭｇを固溶させることで、高い導電率を維持したまま耐力をさらに向上させることができる。
また、不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限されているので、ＺｒやＳｉがこれら不可避不純物と反応して消費されてしまうことを抑制できる。
さらに、本実施形態では、ＺｒやＭｇと化合物（酸化物、硫化物、炭化物等）を形成する元素であるＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量を５０ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限しているので、ＺｒやＭｇが消費されてしまうことを抑制でき、確実に、耐力、導電率、ビッカース硬さを向上させることができる。また、上述の化合物（酸化物、硫化物、炭化物等）の形成を抑制することで、熱間加工性及び冷間加工性が劣化することを抑制できる。
さらに、本実施形態では、ＺｒやＭｇと化合物（酸化物、硫化物、炭化物等）を形成する元素であるＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量を５０ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限しているので、ＺｒやＭｇが消費されてしまうことを抑制でき、確実に、耐力、導電率、ビッカース硬さを向上させることができる。また、上述の化合物（酸化物、硫化物、炭化物等）の形成を抑制することで、熱間加工性及び冷間加工性が劣化することを抑制できる。
また、本実施形態では、ＺｒとＳｉの質量比Ｚｒ／Ｓｉが、２≦Ｚｒ／Ｓｉ≦３０の範囲内とされているので、ＺｒとＳｉとの相乗効果により、確実に、耐力、導電率、ビッカース硬さを向上させることができる。詳述すると、上述のように、ＺｒとＳｉの質量比Ｚｒ／Ｓｉを規定することにより、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を十分に形成させることができ、導電率が低下することなく耐力を向上させることができる。また、ビッカース硬さを確実に向上させることが可能となるのである。
さらに、本実施形態では、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の少なくとも一部は、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされており、具体的には、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされた比較的微細な粒子と、粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされた比較的粗大な粒子とが存在しているので、比較的微細なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子によって、高い導電率を維持したまま耐力の向上を図ることができる。また、ビッカース硬さを向上させることができる。さらに、粒径１μｍ以上５０μｍ以下の比較的粗大なＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子により、せん断加工性を大幅に向上させることが可能となる。
また、本実施形態では、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、表面のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上といった特性を有しているので、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の銅合金として特に適している。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金薄板は、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金からなり、さらにせん断加工性にも優れていることから、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等の電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
なお、表面にＳｎめっき又はＡｇめっきを施した電子・電気機器用銅合金薄板においては、各種電子・電気機器用部品の素材として適用可能である。
なお、表面にＳｎめっき又はＡｇめっきを施した電子・電気機器用銅合金薄板においては、各種電子・電気機器用部品の素材として適用可能である。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用部品（コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム、バスバー等）は、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、信頼性に優れている。
以上、本発明の実施形態である電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子、リレー、バスバーについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、電子・電気機器用銅合金の製造方法の一例について説明したが、電子・電気機器用銅合金の製造方法は、実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
例えば、上述の実施形態では、電子・電気機器用銅合金の製造方法の一例について説明したが、電子・電気機器用銅合金の製造方法は、実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅（ＡＳＴＭ Ｆ６８−Ｃｌａｓｓ１）からなる銅原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ａｒガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、水冷銅鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約２０ｍｍ×幅約２００ｍｍ×長さ約３０〜４０ｍｍとした。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅（ＡＳＴＭ Ｆ６８−Ｃｌａｓｓ１）からなる銅原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ａｒガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、水冷銅鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約２０ｍｍ×幅約２００ｍｍ×長さ約３０〜４０ｍｍとした。
得られた鋳塊に対して、Ａｒガス雰囲気中において、均質化と溶体化のために表２に記載の温度条件で４時間の加熱を行う熱処理工程を実施し、その後、水焼き入れを実施した。熱処理後の鋳塊を切断するとともに、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。
その後、表２に記載された加工率、温度にて熱間圧延を行い、水焼き入れを実施した後、表２に記載された条件にて仕上加工工程として冷間圧延を実施し、厚さ約０．５ｍｍの条材を製出した。
そして、得られた条材に対して、表２に記載された温度にて、表２に記載の導電率となるまで時効熱処理を実施し、特性評価用条材を作成した。
そして、得られた条材に対して、表２に記載された温度にて、表２に記載の導電率となるまで時効熱処理を実施し、特性評価用条材を作成した。
なお、この特性評価用条材のうち、Ｂ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｏ，Ｓ，Ｃ以外のその他の不可避的不純物の総量は、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％であった。
（加工性評価）
加工性の評価として、前述の仕上加工工程（冷間圧延時）における耳割れの有無を観察した。目視で耳割れが全くあるいはほとんど認められなかったものを「◎」、長さ１ｍｍ未満の小さな耳割れが発生したものを「○」、長さ１ｍｍ以上３ｍｍ未満の耳割れが発生したものを「△」、長さ３ｍｍ以上の大きな耳割れが発生したものを「×」とした。耳割れの長さが１ｍｍ以上３ｍｍ未満である「△」は実用上問題がないと判断した。
なお、耳割れの長さとは、圧延材の幅方向端部から幅方向中央部に向かう耳割れの長さのことである。評価結果を表２に示す。
加工性の評価として、前述の仕上加工工程（冷間圧延時）における耳割れの有無を観察した。目視で耳割れが全くあるいはほとんど認められなかったものを「◎」、長さ１ｍｍ未満の小さな耳割れが発生したものを「○」、長さ１ｍｍ以上３ｍｍ未満の耳割れが発生したものを「△」、長さ３ｍｍ以上の大きな耳割れが発生したものを「×」とした。耳割れの長さが１ｍｍ以上３ｍｍ未満である「△」は実用上問題がないと判断した。
なお、耳割れの長さとは、圧延材の幅方向端部から幅方向中央部に向かう耳割れの長さのことである。評価結果を表２に示す。
（粒子観察）
Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を確認するため、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：日本電子株式会社製、ＪＥＭ−２０１０Ｆ）を用いて粒子観察し、ＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を実施した。
まず、図２に示すように、ＴＥＭを用いて２０，０００倍（観察視野：２×１０７ｎｍ２）で観察した。そして、観察された粒子について、図３に示すように、１００，０００倍（観察視野：７×１０５ｎｍ２）観察を行った。また、粒径が１０ｎｍ未満の粒子については、さらに５００，０００倍（観察視野：３×１０４ｎｍ２）で観察を行った。
また、観察された粒子について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を用いて組成を分析し、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子であることを確認した。ＥＤＸ分析結果の一例を図４に示す。
Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子を確認するため、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：日本電子株式会社製、ＪＥＭ−２０１０Ｆ）を用いて粒子観察し、ＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を実施した。
まず、図２に示すように、ＴＥＭを用いて２０，０００倍（観察視野：２×１０７ｎｍ２）で観察した。そして、観察された粒子について、図３に示すように、１００，０００倍（観察視野：７×１０５ｎｍ２）観察を行った。また、粒径が１０ｎｍ未満の粒子については、さらに５００，０００倍（観察視野：３×１０４ｎｍ２）で観察を行った。
また、観察された粒子について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を用いて組成を分析し、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子であることを確認した。ＥＤＸ分析結果の一例を図４に示す。
Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の粒径は、長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とした。
組織観察により、粒径１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が観察されたものを○、観察されなかったものを×として評価した。評価結果を表２に示す。
組織観察により、粒径１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内のＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が観察されたものを○、観察されなかったものを×として評価した。評価結果を表２に示す。
（導電率）
特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍの試験片を採取し、４端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。測定結果を表２に示す。
特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍの試験片を採取し、４端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。測定結果を表２に示す。
（機械的特性）
特性評価用条材からＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定される１３Ｂ号試験片を採取し、オフセット法により０．２％耐力、引張強さを測定した。なお、試験片は、引張試験の引張方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。
特性評価用条材からＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定される１３Ｂ号試験片を採取し、オフセット法により０．２％耐力、引張強さを測定した。なお、試験片は、引張試験の引張方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。
（ビッカース硬さ）
ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定されているマイクロビッカース硬さ試験方法に準拠し、試験荷重０．９８Ｎでビッカース硬さを測定した。なお、測定位置は、特性評価用試験片の圧延面とした。評価結果を表２に示す。
ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定されているマイクロビッカース硬さ試験方法に準拠し、試験荷重０．９８Ｎでビッカース硬さを測定した。なお、測定位置は、特性評価用試験片の圧延面とした。評価結果を表２に示す。
（Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、その他の添加元素及び不純物含有量の測定方法）
Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇと比較例５のＮｉ、Ｃｏ、比較例６のＣｒは、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて測定した。
Ｈ、Ｎの分析は、熱伝導度法で行い、Ｏ，Ｓ，Ｃの分析は、赤外線吸収法で行った。その他不可避不純物はグロー放電質量分析装置（ＧＤ−ＭＳ）を用いて測定した。
Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇと比較例５のＮｉ、Ｃｏ、比較例６のＣｒは、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて測定した。
Ｈ、Ｎの分析は、熱伝導度法で行い、Ｏ，Ｓ，Ｃの分析は、赤外線吸収法で行った。その他不可避不純物はグロー放電質量分析装置（ＧＤ−ＭＳ）を用いて測定した。
成分組成、製造工程、評価結果を表１、２に示す。
比較例１は、Ｚｒが本発明の範囲よりも少なく、耐力及びビッカース硬さが不十分であった。また、Ｃｕ-Ｚｒ-Ｓｉ粒子は観察されなかった。
比較例２は、Ｚｒが本発明の範囲よりも多く、冷間圧延時に大きな割れが発生した。このため、その後の評価を中止した。
比較例３は、Ｓｉが本発明の範囲よりも少なく、耐力が不十分であった。また、Ｃｕ-Ｚｒ-Ｓｉ粒子は観察されなかった。
比較例４は、Ｓｉが本発明の範囲よりも多く、導電率が大きく低下した。
比較例５は、Ｍｇが本発明の範囲よりも少なく、耐力が不十分であった。
比較例６は、Ｍｇが本発明の範囲よりも多く、熱間圧延時に大きな割れが発生した。このため、その後の工程及び評価を中止した。
比較例２は、Ｚｒが本発明の範囲よりも多く、冷間圧延時に大きな割れが発生した。このため、その後の評価を中止した。
比較例３は、Ｓｉが本発明の範囲よりも少なく、耐力が不十分であった。また、Ｃｕ-Ｚｒ-Ｓｉ粒子は観察されなかった。
比較例４は、Ｓｉが本発明の範囲よりも多く、導電率が大きく低下した。
比較例５は、Ｍｇが本発明の範囲よりも少なく、耐力が不十分であった。
比較例６は、Ｍｇが本発明の範囲よりも多く、熱間圧延時に大きな割れが発生した。このため、その後の工程及び評価を中止した。
比較例７は、不可避不純物であるＮｉ、Ｃｏを本発明の範囲よりも多く含んでおり、導電率が大きく低下した。また、Ｃｕ-Ｚｒ-Ｓｉ粒子は観察されなかった。
比較例８は、不可避不純物であるＣｒを本発明の範囲よりも多く含んでおり、導電率大きく低下した。また、Ｃｕ-Ｚｒ-Ｓｉ粒子は観察されなかった。
比較例８は、不可避不純物であるＣｒを本発明の範囲よりも多く含んでおり、導電率大きく低下した。また、Ｃｕ-Ｚｒ-Ｓｉ粒子は観察されなかった。
これに対して、本発明例においては、導電率が高く、かつ、耐力、ビッカース硬さに優れていた。
以上のことから、本発明によれば、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れ、電子・電気機器用部品を構成する材料として特に適した電子・電気機器用銅合金を提供することができることが確認された。
以上のことから、本発明によれば、耐力、導電率、ビッカース硬さに優れ、電子・電気機器用部品を構成する材料として特に適した電子・電気機器用銅合金を提供することができることが確認された。
Claims (8)
- Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．２０ｍａｓｓ％未満、Ｓｉを０．００２ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％未満、Ｍｇを０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、ＺｒとＳｉの質量比Ｚｒ／Ｓｉが、２≦Ｚｒ／Ｓｉ≦３０の範囲内とされており、
前記不可避不純物のうちＢ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合計含有量が１００ｍａｓｓｐｐｍ未満とされ、さらに前記不可避不純物のうちＯ，Ｓ，Ｃの合計含有量が５０ｍａｓｓｐｐｍ未満とされており、
導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上であり、表面のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上であることを特徴とする電子・電気機器用銅合金。 - ＣｕとＺｒとＳｉを含有するＣｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子が存在することを特徴とする請求項１に記載の電子・電気機器用銅合金。
- 前記Ｃｕ−Ｚｒ−Ｓｉ粒子の少なくとも一部は、粒径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項２に記載の電子・電気機器用銅合金。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなり、その板厚が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする電子・電気機器用銅合金薄板。
- 表面にＳｎめっき又はＡｇめっきが施されていることを特徴とする請求項４に記載の電子・電気機器用銅合金薄板。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする電子・電気機器用部品。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする端子。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とするバスバー。
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