JP7042979B2 - Copper alloy plate material and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、銅合金板材およびその製造方法に関する。 The present disclosure relates to a copper alloy plate material and a method for producing the same.
電子機器用のコネクタなどに使用される銅合金板材は、一般に減肉や打ち抜きなどのプレス加工が施される。近年の電子機器の小型化に伴い、プレス加工品の形状均一性がより求められるようになっている。 Copper alloy plates used for connectors for electronic devices are generally stamped or stamped. With the recent miniaturization of electronic devices, the shape uniformity of stamped products is required more.
プレス加工品の形状均一性は、銅合金板材の結晶粒径や析出状態に影響されることが知られている。銅合金板材の組織制御によって、プレス加工品の形状均一性の向上が試みられている。 It is known that the shape uniformity of the pressed product is affected by the crystal grain size and the precipitation state of the copper alloy plate material. Attempts have been made to improve the shape uniformity of stamped products by controlling the structure of copper alloy plates.
例えば、特許文献1には、第2相粒子の個数密度、圧延直角方向の板幅、板厚、最大クロスボウ、圧延方向の耐力などが所定範囲内である銅合金薄板材が記載されている。
For example,
また、特許文献2には、Cr:0.15~0.4%、Si:0.01~0.1%、並びにTiおよびZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素:合計で0.005~0.15%を含み、残部が銅および不可避不純物からなり、且つ、X線小角散乱法で測定された析出物の粒度分布の平均粒子直径が2.0nm以上7.0nm以下であると共に、前記粒度分布の規格化分散が30~40%の範囲である銅合金が記載されている。
Further, in
また、特許文献3には、質量で、Ni2.0~3.5%及びSi0.5~1.0%を含み、前記Ni/Si比が3.5~4.5であり、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金材であって、小角散乱法を用いて評価した析出物は、その平均直径が2.0~3.5nm及び直径の個数分布における規格化分散が40%以下であり、W曲げ試験で割れが発生しない曲げ最小半径Rを板厚tで除した値(R/t)が1.0以下である高強度銅合金材が記載されている。
Further,
特許文献1の銅合金薄板材では、Cu-Ni-Co-Si系合金の第2相粒子の個数密度や板材の平坦度を制御することで、小型の機械部品に組み込まれている導電ばね部材の高強度化と加工する際の寸法精度を向上している。特許文献1では、プレス加工材の寸法精度、すなわちプレス加工性の向上のために様々な材料特性の制御が試みられている。しかしながら、近年のコネクタやリードフレームの端子の狭ピッチ化が進む中で、特許文献1の銅合金薄板材は要求されている高い寸法精度を満足していない。
In the copper alloy thin plate material of
特許文献2の銅合金では、Cu-Cr-Si系合金におけるナノメートルオーダーの析出物の粒度分布をX線小角散乱法で測定した粒度分布に基づいて制御することで、強度、導電性、曲げ加工性、耐応力緩和特性を向上している。しかしながら、特許文献2では、銅合金に対するプレス加工後の寸法精度には着目しておらず、特許文献2の銅合金はプレス加工時の高い寸法精度を満たすことはできないと考えられる。
In the copper alloy of
特許文献3の銅合金材では、Cu-Ni-Si系合金の析出物の粒度分布を制御することで、強度、導電率、曲げ加工性を向上している。Cu-Ni-Si系合金の析出物の粒度分布は、X線小角散乱法で測定している。ここで、X線小角散乱法では、サンプルである銅合金材が厚くなるほど、X線の透過量が減り、信頼性のあるデータが得られにくいという特徴がある。特許文献3では、厚さ0.2mmのサンプルを機械的・化学的に厚さ35μmまで薄くし、片表面あるいは両表面を除去した状態で銅合金材の測定を行っている。そのため、特許文献3の銅合金材では、プレス加工性に重要な板厚全体に亘って析出状態が均一化できているとは限らない。また、特許文献3の製造方法から、溶体化熱処理での冷却速度が1~100℃/sであり、冷却中や、その後の時効熱処理で析出物が生じるため、析出物の粒度を均一化できていない。
In the copper alloy material of
本開示の目的は、強度および導電性のバランスに優れると共に、プレス加工性に優れた銅合金板材およびその製造方法を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a copper alloy plate material having an excellent balance between strength and conductivity and having excellent press workability and a method for producing the same.
[1] CoおよびNiを合計で0.10質量%以上5.00質量%以下、ならびにSiを0.05質量%以上1.50質量%以下含有し、Siに対するCoおよびNiの含有割合(Co+Ni)/Siが2.50以上6.00以下であり、残部がCuおよび不可避不純物である合金組成を有し、中性子小角散乱測定で得られる、CoおよびNiの少なくともいずれか一方の元素を含有するSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅が5nm以下であることを特徴とする銅合金板材。
[2] 前記中性子小角散乱測定で得られる前記Si系化合物粒子の粒度分布曲線における前記ピークの粒子径が1nm以上10nm以下である、上記[1]に記載の銅合金板材。
[3] 前記合金組成は、さらに、Mg、Sn、Zn、P、CrおよびZrからなる群より選択される1種以上の元素を合計で0.10質量%以上1.00質量%以下含有する、上記[1]または[2]に記載の銅合金板材。
[4] 前記合金組成は、Coを0.50質量%以上2.50質量%以下含有する、上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の銅合金板材。
[5] 前記合金組成は、Niを2.00質量%以上5.00質量%以下含有する、上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の銅合金板材。
[6] 前記銅合金板材の板厚が50μm以上500μm以下である、上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の銅合金板材。
[7] 上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の銅合金板材の製造方法であって、銅合金素材に、鋳造工程[工程1]、均質化処理工程[工程2]、熱間圧延工程[工程3]、面削工程[工程4]、冷間圧延工程[工程5]、溶体化熱処理工程[工程6]および時効熱処理工程[工程7]をこの順に施し、前記熱間圧延工程[工程3]では、熱間圧延開始温度が900℃以上1000℃以下、熱間圧延終了温度が500℃以上900℃以下の温度範囲で圧延材をリバース圧延し、前記冷間圧延工程[工程5]では、圧延材の板厚の長手方向における標準偏差が10μm以内であり、前記溶体化熱処理工程[工程6]では、25℃から600℃までの第1昇温速度が80℃/s以上、600℃から最高到達温度までの第2昇温速度が20℃/s以下、最高到達温度から300℃までの冷却速度が100℃/s以上で圧延材を熱処理し、前記時効熱処理工程[工程7]では、300℃以上550℃以下の温度範囲で、1時間以上10時間以内で圧延材を保持することを特徴とする銅合金板材の製造方法。
[8] 前記溶体化熱処理工程[工程6]と前記時効熱処理工程[工程7]との間に、中間冷間圧延工程[工程A]をさらに有する、上記[7]に記載の銅合金板材の製造方法。
[9] 前記時効熱処理工程[工程7]の後に、仕上げ冷間圧延工程[工程B1]および調質焼鈍工程[工程B2]をこの順でさらに有する、上記[7]または[8]に記載の銅合金板材の製造方法。[1] The total content of Co and Ni is 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less, and Si is 0.05% by mass or more and 1.50% by mass or less, and the content ratio of Co and Ni to Si (Co + Ni). ) / Si is 2.50 or more and 6.00 or less, the balance has an alloy composition of Cu and unavoidable impurities, and contains at least one element of Co and Ni obtained by neutron small angle scattering measurement. A copper alloy plate material characterized in that the half-value width of the peak in the particle size distribution curve of Si-based compound particles is 5 nm or less.
[2] The copper alloy plate material according to the above [1], wherein the particle diameter of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the small-angle neutron scattering measurement is 1 nm or more and 10 nm or less.
[3] The alloy composition further contains 0.10% by mass or more and 1.00% by mass or less in total of one or more elements selected from the group consisting of Mg, Sn, Zn, P, Cr and Zr. , The copper alloy plate material according to the above [1] or [2].
[4] The copper alloy plate material according to any one of the above [1] to [3], wherein the alloy composition contains Co in an amount of 0.50% by mass or more and 2.50% by mass or less.
[5] The copper alloy plate material according to any one of the above [1] to [4], wherein the alloy composition contains 2.00% by mass or more and 5.00% by mass or less of Ni.
[6] The copper alloy plate material according to any one of the above [1] to [5], wherein the plate thickness of the copper alloy plate material is 50 μm or more and 500 μm or less.
[7] The method for producing a copper alloy plate according to any one of the above [1] to [6], wherein a casting step [step 1], a homogenization treatment step [step 2], and a homogenization treatment step [step 2] are applied to the copper alloy material. The hot rolling step [step 3], face milling step [step 4], cold rolling step [step 5], solution heat treatment step [step 6] and aging heat treatment step [step 7] are performed in this order, and the hot rolling step is performed. In the rolling step [step 3], the rolled material is reverse-rolled in a temperature range where the hot rolling start temperature is 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower and the hot rolling end temperature is 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and the cold rolling step [step 3]. In step 5], the standard deviation of the thickness of the rolled material in the longitudinal direction is within 10 μm, and in the solution heat treatment step [step 6], the first temperature rise rate from 25 ° C to 600 ° C is 80 ° C / s. As described above, the rolled material is heat-treated at a second temperature rising rate of 20 ° C./s or less from 600 ° C. to the maximum reached temperature and a cooling rate of 100 ° C./s or more from the maximum reached temperature to 300 ° C., and the aging heat treatment step [ Step 7] is a method for producing a copper alloy plate, which comprises holding a rolled material within 1 hour or more and 10 hours or less in a temperature range of 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.
[8] The copper alloy plate material according to the above [7], further comprising an intermediate cold rolling step [step A] between the solution heat treatment step [step 6] and the aging heat treatment step [step 7]. Production method.
[9] The above-mentioned [7] or [8], further comprising a finish cold rolling step [step B1] and a tempering annealing step [step B2] in this order after the aging heat treatment step [step 7]. Manufacturing method of copper alloy plate material.
本開示によれば、強度および導電性のバランスに優れると共に、プレス加工性に優れた銅合金板材およびその製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a copper alloy plate material having an excellent balance between strength and conductivity and having excellent press workability and a method for producing the same.
以下、実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, a detailed description will be given based on the embodiment.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、従来よりも高いプレス加工材の寸法精度の要求に鑑みて、銅合金板材の板厚全体に亘って析出物の状態を測定できる中性子小角散乱測定を用い、中性子小角散乱測定の測定値に基づいて、銅合金板材の板厚全体に亘ってSi系化合物粒子の粒度分布を制御して均一化することによって、強度および導電性のバランスに優れると共に、プレス加工性に優れた銅合金板材が得られることを見出し、かかる知見に基づき本開示を完成させるに至った。 As a result of diligent research, the present inventors have made small-angle neutron scattering measurements that can measure the state of precipitates over the entire plate thickness of copper alloy plates in view of the demand for higher dimensional accuracy of pressed materials than before. By controlling and homogenizing the particle size distribution of Si-based compound particles over the entire plate thickness of the copper alloy plate material based on the measured values of neutron small-angle scattering measurement, the balance between strength and conductivity is excellent. , It has been found that a copper alloy plate material having excellent press workability can be obtained, and based on such findings, the present disclosure has been completed.
実施形態の銅合金板材は、CoおよびNiを合計で0.10質量%以上5.00質量%以下、ならびにSiを0.05質量%以上1.50質量%以下含有し、Siに対するCoおよびNiの含有割合(Co+Ni)/Siが2.50以上6.00以下であり、残部がCuおよび不可避不純物である合金組成を有し、中性子小角散乱測定で得られる、CoおよびNiの少なくともいずれか一方の元素を含有するSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅が5nm以下である。 The copper alloy plate material of the embodiment contains Co and Ni in a total amount of 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less, and Si in an amount of 0.05% by mass or more and 1.50% by mass or less, and Co and Ni with respect to Si. Content ratio (Co + Ni) / Si is 2.50 or more and 6.00 or less, the balance has an alloy composition of Cu and unavoidable impurities, and at least one of Co and Ni obtained by neutron small angle scattering measurement. The half-price width of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles containing the element is 5 nm or less.
まず、銅合金板材の合金組成について説明する。 First, the alloy composition of the copper alloy plate will be described.
上記実施形態の銅合金板材は、CoおよびNiを合計で0.10質量%以上5.00質量%以下、ならびにSiを0.05質量%以上1.50質量%以下含有し、Siに対するCoおよびNiの含有割合(Co+Ni)/Siが2.50以上6.00以下であり、残部がCuおよび不可避不純物である合金組成を有する。 The copper alloy plate material of the above embodiment contains Co and Ni in a total amount of 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less, and Si in an amount of 0.05% by mass or more and 1.50% by mass or less. It has an alloy composition in which the Ni content ratio (Co + Ni) / Si is 2.50 or more and 6.00 or less, and the balance is Cu and unavoidable impurities.
<CoおよびNiを合計で0.10質量%以上5.00質量%以下>
Co(コバルト)およびNi(ニッケル)は、銅合金板材の強度を高める元素である。CoおよびNiの合計が0.10質量%以上であると、銅合金板材の強度を増加できる。また、CoおよびNiの合計が5.00質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できることに加えて、鋳塊における粗大な晶出物の発生が抑制されるため、後述の溶体化熱処理工程[工程6]後に粗大な晶出物が未固溶のまま残存することによって発生する、粗大な晶出物がプレス加工時のクラックを誘発する現象が抑制されて、銅合金板材のプレス加工性を向上できる。そのため、CoおよびNiを合計で0.10質量%以上5.00質量%以下含有する。銅合金板材の強度を増加する観点から、CoおよびNiの合計は、好ましくは0.80質量%以上、さらに好ましくは1.40質量%以上である。また、銅合金板材の導電率の低下を抑制させると共にプレス加工性を向上する観点から、CoおよびNiの合計は、好ましくは4.00質量%以下、さらに好ましくは3.50質量%以下である。<Co and Ni total 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less>
Co (cobalt) and Ni (nickel) are elements that increase the strength of copper alloy plates. When the total of Co and Ni is 0.10% by mass or more, the strength of the copper alloy plate can be increased. Further, when the total of Co and Ni is 5.00% by mass or less, the decrease in the conductivity of the copper alloy plate can be suppressed and the generation of coarse crystals in the ingot is suppressed, which will be described later. After the solution heat treatment step [Step 6], the phenomenon that the coarse crystallization is generated by the remaining unsolidified crystallization and the coarse crystallization induces cracks during press working is suppressed, and the copper alloy is suppressed. The press workability of the plate material can be improved. Therefore, it contains Co and Ni in a total amount of 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less. From the viewpoint of increasing the strength of the copper alloy plate material, the total of Co and Ni is preferably 0.80% by mass or more, more preferably 1.40% by mass or more. Further, from the viewpoint of suppressing the decrease in the conductivity of the copper alloy plate material and improving the press workability, the total of Co and Ni is preferably 4.00% by mass or less, more preferably 3.50% by mass or less. ..
また、CoおよびNiの上記効果に加えて、Coは、Niに比べて、時効熱処理工程[工程7]でのSi系化合物粒子の析出を促進させて銅合金板材の導電率を高める効果がある。そのため、合金組成は、Coを、好ましくは0.50質量%以上、より好ましくは0.80質量%以上含有し、好ましくは2.50質量%以下、より好ましくは2.00質量%以下含有する。 Further, in addition to the above-mentioned effects of Co and Ni, Co has an effect of promoting precipitation of Si-based compound particles in the aging heat treatment step [step 7] and increasing the conductivity of the copper alloy plate material as compared with Ni. .. Therefore, the alloy composition contains Co in an amount of preferably 0.50% by mass or more, more preferably 0.80% by mass or more, preferably 2.50% by mass or less, and more preferably 2.00% by mass or less. ..
また、CoおよびNiの上記効果に加えて、Niは、溶体化熱処理工程[工程6]時に銅に対する固溶度をCoよりも高くできるため、時効析出により銅合金板材の強度を高めるのに効果的である。そのため、合金組成は、Niを、好ましくは2.00質量%以上、より好ましくは3.60質量%以上、さらに好ましくは3.70質量%以上含有し、好ましくは5.00質量%以下、より好ましくは4.80質量%以下含有する。 Further, in addition to the above-mentioned effects of Co and Ni, Ni can have a higher solid solubility in copper than Co in the solution heat treatment step [step 6], and is therefore effective in increasing the strength of the copper alloy plate material by aging precipitation. It is a target. Therefore, the alloy composition contains Ni in an amount of preferably 2.00% by mass or more, more preferably 3.60% by mass or more, still more preferably 3.70% by mass or more, and preferably 5.00% by mass or less. It is preferably contained in an amount of 4.80% by mass or less.
また、上記範囲において、CoおよびNiはいずれも含有量が多いほど、銅合金板材の強度を高める効果がある。銅合金板材を高強度化する観点から、Coのみの高濃度化に比べて、Niのみを高濃度化することが好ましい。その理由として、Coに比べて、Niは、Si系化合物粒子の析出強化量を高めるために重要な溶体化熱処理工程[工程6]の熱処理温度を低下できるからである。 Further, in the above range, the larger the content of both Co and Ni, the more effective the strength of the copper alloy plate material is. From the viewpoint of increasing the strength of the copper alloy plate material, it is preferable to increase the concentration of Ni alone as compared with increasing the concentration of Co alone. The reason is that Ni can lower the heat treatment temperature in the solution heat treatment step [step 6], which is important for increasing the amount of precipitation strengthening of Si-based compound particles, as compared with Co.
<Si:0.05質量%以上1.50質量%以下>
Si(ケイ素)は、NiやCoとSi系化合物粒子を形成し、銅合金板材の強度を高める元素である。Siが0.05質量%以上であると、銅合金板材の強度を増加できる。また、Siが1.50質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できることに加えて、鋳塊における粗大な晶出物の発生が抑制されるため、溶体化熱処理工程[工程6]後に粗大な晶出物が未固溶のまま残存することによって発生する、粗大な晶出物がプレス加工時のクラックを誘発する現象が抑制されて、銅合金板材のプレス加工性を向上できる。そのため、Siを0.05質量%以上1.50質量%以下含有する。銅合金板材の強度を増加する観点から、Siは、好ましくは0.07質量%以上、さらに好ましくは0.10質量%以上である。また、銅合金板材の導電率の低下を抑制させると共にプレス加工性を向上する観点から、Siは、好ましくは1.25質量%以下、さらに好ましくは1.00質量%以下である。<Si: 0.05% by mass or more and 1.50% by mass or less>
Si (silicon) is an element that forms Si-based compound particles with Ni and Co and enhances the strength of the copper alloy plate material. When Si is 0.05% by mass or more, the strength of the copper alloy plate can be increased. Further, when Si is 1.50% by mass or less, the decrease in the conductivity of the copper alloy plate can be suppressed, and the generation of coarse crystallization in the ingot is suppressed. Therefore, the solution heat treatment step [ Step 6] The phenomenon that the coarse crystallized material induces cracks during press working, which is generated by the coarse crystallized product remaining in an unsolid solution state, is suppressed, and the press workability of the copper alloy plate material is improved. Can be improved. Therefore, Si is contained in an amount of 0.05% by mass or more and 1.50% by mass or less. From the viewpoint of increasing the strength of the copper alloy plate material, Si is preferably 0.07% by mass or more, more preferably 0.10% by mass or more. Further, Si is preferably 1.25% by mass or less, more preferably 1.00% by mass or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in conductivity of the copper alloy plate material and improving press workability.
<(Co+Ni)/Si:2.50以上6.00以下>
Siに対するCoおよびNiの含有割合(Co+Ni)/Siは、2.50以上6.00以下である。(Co+Ni)/Siが2.50以上であると、Siの含有量がCoおよびNiの合計量に対して過剰でないため、時効熱処理工程[工程7]時に母相中のSiの残存量が増加することによって発生する、銅合金板材の導電率の低下が抑制される。また、(Co+Ni)/Siが6.00以下であると、CoおよびNiの合計量がSiの含有量に対して過剰でないため、銅合金板材の導電率の低下が抑制される。銅合金板材の導電率を良好にする観点から、(Co+Ni)/Siは、好ましくは3.00以上、より好ましくは3.30以上であり、好ましくは5.00以下、より好ましくは4.70以下である。<(Co + Ni) / Si: 2.50 or more and 6.00 or less>
The content ratio of Co and Ni to Si (Co + Ni) / Si is 2.50 or more and 6.00 or less. When (Co + Ni) / Si is 2.50 or more, the Si content is not excessive with respect to the total amount of Co and Ni, so that the residual amount of Si in the matrix increases during the aging heat treatment step [Step 7]. The decrease in conductivity of the copper alloy plate material caused by this is suppressed. Further, when (Co + Ni) / Si is 6.00 or less, the total amount of Co and Ni is not excessive with respect to the content of Si, so that the decrease in the conductivity of the copper alloy plate material is suppressed. From the viewpoint of improving the conductivity of the copper alloy plate material, (Co + Ni) / Si is preferably 3.00 or more, more preferably 3.30 or more, preferably 5.00 or less, and more preferably 4.70. It is as follows.
<銅合金板材の副成分:0.10質量%以上1.00質量%以下>
銅合金板材の合金組成は、さらに、Mg、Sn、Zn、P、CrおよびZrからなる群より選択される1種以上の元素を合計で0.10質量%以上1.00質量%以下含有することができる。すなわち、銅合金板材は、上記の基本成分に加えて、任意成分である副成分として、さらに、Mg、Sn、Zn、P、CrおよびZrからなる群より選択される1種以上の成分を合計で0.10質量%以上1.00質量%以下含有することができる。副成分の含有量が0.10質量%以上であると、銅合金板材の強度を向上できる。また、副成分の含有量が1.00質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できると共にプレス加工性を向上できる。<Auxiliary component of copper alloy plate: 0.10% by mass or more and 1.00% by mass or less>
The alloy composition of the copper alloy plate further contains 0.10% by mass or more and 1.00% by mass or less in total of one or more elements selected from the group consisting of Mg, Sn, Zn, P, Cr and Zr. be able to. That is, in the copper alloy plate material, in addition to the above basic components, as an optional component, one or more components selected from the group consisting of Mg, Sn, Zn, P, Cr and Zr are summed up. It can be contained in an amount of 0.10% by mass or more and 1.00% by mass or less. When the content of the auxiliary component is 0.10% by mass or more, the strength of the copper alloy plate material can be improved. Further, when the content of the auxiliary component is 1.00% by mass or less, the decrease in the conductivity of the copper alloy plate can be suppressed and the press workability can be improved.
以下に、各副成分についてそれぞれ説明する。 Each sub-ingredient will be described below.
<Mg:0.10質量%以上0.30質量%以下>
Mg(マグネシウム)の含有量が0.10質量%以上であると、銅合金板材の耐応力緩和特性を向上できる。Mgの含有量が0.30質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できる。このため、Mgの含有量は、0.10質量%以上0.30質量%以下の範囲内であることが好ましい。<Mg: 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less>
When the content of Mg (magnesium) is 0.10% by mass or more, the stress relaxation resistance of the copper alloy plate can be improved. When the Mg content is 0.30% by mass or less, it is possible to suppress a decrease in the conductivity of the copper alloy plate material. Therefore, the Mg content is preferably in the range of 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less.
<Sn:0.10質量%以上0.30質量%以下>
Sn(スズ)の含有量が0.10質量%以上であると、銅合金板材の耐応力緩和特性を向上できる。Snの含有量が0.30質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できる。このため、Snの含有量は、0.10質量%以上0.30質量%以下の範囲内であることが好ましい。<Sn: 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less>
When the Sn (tin) content is 0.10% by mass or more, the stress relaxation resistance of the copper alloy plate can be improved. When the Sn content is 0.30% by mass or less, it is possible to suppress a decrease in the conductivity of the copper alloy plate material. Therefore, the Sn content is preferably in the range of 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less.
<Zn:0.10質量%以上0.50質量%以下>
Zn(亜鉛)の含有量が0.10質量%以上であると、Snめっきやはんだめっきの密着性やマイグレーション特性を改善できる。Znの含有量が0.50質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できる。このため、Znの含有量は、0.10質量%以上0.50質量%以下の範囲内であることが好ましい。<Zn: 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less>
When the Zn (zinc) content is 0.10% by mass or more, the adhesion and migration characteristics of Sn plating and solder plating can be improved. When the Zn content is 0.50% by mass or less, it is possible to suppress a decrease in the conductivity of the copper alloy plate material. Therefore, the Zn content is preferably in the range of 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less.
<P:0.10質量%以上0.30質量%以下>
P(リン)の含有量が0.10質量%以上であると、粒界上のSi系化合物粒子の析出を抑制し、銅合金板材の強度を増加できる。Pの含有量が0.30質量%以下であると、銅合金板材の導電率の低下を抑制できる。このため、Pの含有量は、0.10質量%以上0.30質量%以下の範囲内であることが好ましい。<P: 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less>
When the content of P (phosphorus) is 0.10% by mass or more, the precipitation of Si-based compound particles on the grain boundaries can be suppressed and the strength of the copper alloy plate can be increased. When the content of P is 0.30% by mass or less, the decrease in the conductivity of the copper alloy plate can be suppressed. Therefore, the content of P is preferably in the range of 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less.
<Cr:0.10質量%以上0.30質量%以下>
Cr(クロム)の含有量が0.10質量%以上であると、溶体化熱処理工程[工程6]時の結晶粒の粗大化を抑制できる。Crの含有量が0.30質量%以下であると、鋳造工程[工程1]時における粗大なCr含有晶出物の生成が抑制されるため、粗大なCr含有晶出物がプレス加工時のクラックの起点となることを抑制できる。このため、Crの含有量は、0.10質量%以上0.30質量%以下の範囲内であることが好ましい。<Cr: 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less>
When the Cr (chromium) content is 0.10% by mass or more, coarsening of crystal grains in the solution heat treatment step [step 6] can be suppressed. When the Cr content is 0.30% by mass or less, the formation of coarse Cr-containing crystallization in the casting step [Step 1] is suppressed, so that the coarse Cr-containing crystallization is pressed. It can be suppressed from becoming the starting point of cracks. Therefore, the Cr content is preferably in the range of 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less.
<Zr:0.10質量%以上0.20質量%以下>
Zr(ジルコニウム)の含有量が0.10質量%以上であると、溶体化熱処理工程[工程6]時の結晶粒の粗大化を抑制できる。Zrの含有量が0.20質量%以下であると、鋳造工程[工程1]時における粗大なZr含有晶出物の生成が抑制されるため、粗大なZr含有晶出物がプレス加工時のクラックの起点となることを抑制できる。このため、Zrの含有量は、0.10質量%以上0.20質量%以下の範囲内であることが好ましい。<Zr: 0.10% by mass or more and 0.20% by mass or less>
When the content of Zr (zirconium) is 0.10% by mass or more, coarsening of crystal grains in the solution heat treatment step [step 6] can be suppressed. When the Zr content is 0.20% by mass or less, the formation of coarse Zr-containing crystallization in the casting step [Step 1] is suppressed, so that the coarse Zr-containing crystallization is pressed. It can be suppressed from becoming the starting point of cracks. Therefore, the Zr content is preferably in the range of 0.10% by mass or more and 0.20% by mass or less.
<残部:Cuおよび不可避不純物>
上述した成分以外の残部は、Cu(銅)および不可避不純物である。なお、不可避不純物は、製造工程において不可避的に混入するもので、不可避的に含まれうる含有レベルの不純物であり、銅合金板材の特性に影響を及ぼさないため許容されている不純物成分である。不可避不純物の含有量は少ないほど好ましい。不可避不純物としては、例えば、Bi(ビスマス)、Se(セレン)、As(ヒ素)、Ag(銀)などの元素が挙げられる。不可避不純物の含有量の上限は、上記元素毎に0.03質量%であることが好ましく、上記元素の総量で0.10質量%であることが好ましい。<Remaining: Cu and unavoidable impurities>
The rest other than the components mentioned above are Cu (copper) and unavoidable impurities. The unavoidable impurities are unavoidably mixed in the manufacturing process, are impurities at a content level that can be unavoidably contained, and are allowable impurity components because they do not affect the characteristics of the copper alloy plate material. The smaller the content of unavoidable impurities, the more preferable. Examples of unavoidable impurities include elements such as Bi (bismuth), Se (selenium), As (arsenic), and Ag (silver). The upper limit of the content of unavoidable impurities is preferably 0.03% by mass for each of the above elements, and preferably 0.10% by mass for the total amount of the above elements.
次に、銅合金板材の板厚について説明する。 Next, the plate thickness of the copper alloy plate material will be described.
後述する実施形態の銅合金板材の製造方法では、板厚が厚くなるほど、溶体化熱処理工程[工程6]での第1昇温速度および冷却速度が遅くなり、熱処理後に残存する第2相化合物であるSi系化合物粒子が多くなるため、銅合金板材のプレス加工性が低下する傾向にある。プレス加工性の低下を抑制する観点から、銅合金板材の板厚は、好ましくは500μm以下、より好ましくは400μm以下、さらに好ましくは300μm以下である。また、剛性などの強度を満足するためには、銅合金板材の板厚は、好ましくは50μm以上である。板厚が上記数値範囲内である銅合金板材は、電子部品の実装密度の高密度化などにより、厚さの薄くなる傾向にあるコネクタやリードフレームなどの電子接点部品として好適に使用される。 In the method for producing a copper alloy plate material of the embodiment described later, the thicker the plate, the slower the first temperature rise rate and the cooling rate in the solution heat treatment step [step 6], and the second phase compound remaining after the heat treatment. Since the number of certain Si-based compound particles increases, the press workability of the copper alloy plate tends to decrease. From the viewpoint of suppressing deterioration of press workability, the plate thickness of the copper alloy plate material is preferably 500 μm or less, more preferably 400 μm or less, still more preferably 300 μm or less. Further, in order to satisfy strength such as rigidity, the plate thickness of the copper alloy plate material is preferably 50 μm or more. Copper alloy plate materials whose plate thickness is within the above numerical range are suitably used as electronic contact components such as connectors and lead frames, which tend to be thinner due to higher mounting densities of electronic components and the like.
次に、銅合金板材に対する中性子小角散乱測定について説明する。 Next, the small-angle neutron scattering measurement for the copper alloy plate will be described.
銅合金板材に対して、中性子小角散乱法による測定を行う。まず、小角散乱法は、中性子やX線を測定物であるサンプルに照射し、10度以下の小さな角度で散乱される中性子やX線を解析することにより、サンプル中の微細構造の平均情報を取得する手法である。小角散乱法では、サンプルに含まれる第2相の平均サイズや配向性の情報が得られる。 The copper alloy plate is measured by the small-angle neutron scattering method. First, the small-angle scattering method irradiates a sample, which is a measurement object, with neutrons and X-rays, and analyzes the neutrons and X-rays scattered at a small angle of 10 degrees or less to obtain average information on the microstructure in the sample. It is a method to acquire. In the small-angle scattering method, information on the average size and orientation of the second phase contained in the sample can be obtained.
実施形態では、従来よりも高いプレス加工材の寸法精度の要求に鑑みて、銅合金板材の板厚全体に亘って析出物の状態を評価する。この観点から、例えば50μm以上の厚さの銅合金板材を透過することができる線源であると、銅合金板材の板厚全体に亘って精度の高い測定を行うことができる。そのため、実施形態では、中性子小角散乱法を用いる。 In the embodiment, the state of the precipitate is evaluated over the entire plate thickness of the copper alloy plate material in view of the demand for higher dimensional accuracy of the pressed material than before. From this point of view, if the radiation source is capable of transmitting a copper alloy plate material having a thickness of, for example, 50 μm or more, highly accurate measurement can be performed over the entire plate thickness of the copper alloy plate material. Therefore, in the embodiment, the small-angle neutron scattering method is used.
中性子小角散乱法は、X線小角散乱法に比べて、厚いサンプルの平均情報が得られる。例えば、Cu線源のX線であると、X線の入射エネルギーは8.04keVである。このX線を用いて、銅合金板材の小角散乱測定を実施する場合、十分なX線の透過率を確保するために、銅合金板材を20μm以下の厚さに加工する必要がある。銅合金板材を薄く加工して得られるサンプルの情報は、銅合金板材の一部(20μm以下)のみであり、銅合金板材の全体を反映していない。すなわち、X線小角散乱測定は上記の銅合金板材の解析には不十分である。そのため、実施形態では、1000μm以上の板厚を十分に透過することができる中性子を用いて、中性子小角散乱測定を行う。 The small-angle neutron scattering method provides average information for thicker samples than the small-angle X-ray scattering method. For example, in the case of X-rays from a Cu radiation source, the incident energy of the X-rays is 8.04 keV. When small-angle scattering measurement of a copper alloy plate is carried out using this X-ray, it is necessary to process the copper alloy plate to a thickness of 20 μm or less in order to secure sufficient X-ray transmittance. The information of the sample obtained by thinly processing the copper alloy plate is only a part (20 μm or less) of the copper alloy plate and does not reflect the whole of the copper alloy plate. That is, the small-angle X-ray scattering measurement is insufficient for the analysis of the above-mentioned copper alloy plate material. Therefore, in the embodiment, the small-angle neutron scattering measurement is performed using neutrons capable of sufficiently transmitting a plate thickness of 1000 μm or more.
中性子小角散乱測定は、大強度陽子加速器施設J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)内にあるBL20に設置された茨城県材料構造解析装置(iMATERIA)を用いる。板厚40μm以上120μm以下の複数の銅合金板材を重ねて、合計厚みが約2mmの銅合金板材を測定する。中性子のビーム径は10mmとする。測定時間は20分である。中性子小角散乱測定で得られた小角散乱プロファイルから粒度分布に変換する解析は、アルゴンヌ国立研究所のJan Ilavsky氏が開発したソフトウェアであるIrenaで行う。解析は、球形モデルを用いてフィッティングを行い、第2相の粒度分布を求める。 The small-angle neutron scattering measurement uses the Ibaraki Prefectural Material Structure Analyzer (iMATERIA) installed in BL20 in the J-PARC (Japan Protocol Accelerator Research Complex), a high-intensity proton accelerator facility. A plurality of copper alloy plates having a plate thickness of 40 μm or more and 120 μm or less are stacked, and a copper alloy plate having a total thickness of about 2 mm is measured. The beam diameter of neutrons is 10 mm. The measurement time is 20 minutes. The analysis of converting the small-angle scattering profile obtained by the small-angle neutron scattering measurement to the particle size distribution is performed by Irena, a software developed by Jan Ilavsky of Argonne National Laboratory. In the analysis, fitting is performed using a spherical model, and the particle size distribution of the second phase is obtained.
次に、銅合金板材の中性子小角散乱測定で得られるSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅について説明する。 Next, the half-value width of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the small-angle neutron scattering measurement of the copper alloy plate will be described.
銅合金板材の中性子小角散乱測定で得られる、CoおよびNiの少なくともいずれか一方の元素を含有するSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅は5nm以下である。中性子小角散乱法により測定される第2相化合物であるSi系化合物粒子が5nm以下であると、Si系化合物の粒度分布の均一性が向上するため、プレス打ち抜き材のクラックの発生と伝播の挙動が均一化する。クラックの挙動が均一化すると、プレス打ち抜き破面の形状自体が均一化することに加えて、プレス打ち抜き材の内部歪が均一的に開放されるため、プレス加工材の寸法精度が向上する。 The half-value width of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles containing at least one of Co and Ni elements obtained by the small-angle neutron scattering measurement of the copper alloy plate is 5 nm or less. When the Si-based compound particles, which are the second phase compounds measured by the small-angle neutron scattering method, are 5 nm or less, the uniformity of the particle size distribution of the Si-based compounds is improved, so that cracks in the press punching material are generated and propagated. Is homogenized. When the behavior of cracks becomes uniform, the shape of the stamped fracture surface itself becomes uniform, and the internal strain of the stamped material is uniformly released, so that the dimensional accuracy of the stamped material is improved.
中性子小角散乱測定で得られるSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅が5nm以下であると、コネクタやリードフレームなどの電子接点部品に求められるプレス加工材の寸法精度が得られる。上記ピークの半値幅が小さいほど、プレス加工材の寸法精度は向上する。 When the half width of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the small-angle neutron scattering measurement is 5 nm or less, the dimensional accuracy of the pressed material required for electronic contact parts such as connectors and lead frames can be obtained. The smaller the half width of the peak, the better the dimensional accuracy of the stamped material.
次に、銅合金板材の中性子小角散乱測定で得られるSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの粒子径について説明する。 Next, the particle size of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the small-angle neutron scattering measurement of the copper alloy plate will be described.
銅合金板材の中性子小角散乱測定で得られるSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの粒子径は、好ましくは1nm以上10nm以下である。上記ピークの粒子径が1nm以上であると、Si系化合物粒子が析出強化をもたらす整合析出物に成長するため、銅合金板材の強度をさらに増加できる。上記ピークの粒子径が10nm以下であると、銅合金板材の強度の低下をさらに抑制できる。上記ピークの粒子径が3nm以上であると、銅合金板材の強度がさらに向上する。上記ピークの粒子径が8nm以下であると、銅合金板材の強度の低下がさらに抑制される。 The particle size of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the small-angle neutron scattering measurement of the copper alloy plate is preferably 1 nm or more and 10 nm or less. When the particle size of the peak is 1 nm or more, the Si-based compound particles grow into a matching precipitate that causes precipitation strengthening, so that the strength of the copper alloy plate can be further increased. When the particle size of the peak is 10 nm or less, the decrease in the strength of the copper alloy plate can be further suppressed. When the particle size of the peak is 3 nm or more, the strength of the copper alloy plate material is further improved. When the particle size of the peak is 8 nm or less, the decrease in the strength of the copper alloy plate material is further suppressed.
次に、銅合金板材の引張強さについて説明する。 Next, the tensile strength of the copper alloy plate material will be described.
銅合金板材は、高い引張強さを有する。銅合金板材の引張強さは、JIS 13B号試験片を用いて、JIS Z 2241:2011に基づき、引張試験を行うことによって測定することができる。銅合金板材の引張強さは、圧延平行方向の引張強さとする。銅合金板材の引張強さは、500MPa以上、好ましくは600MPa以上、より好ましくは700MPa以上、さらに好ましくは800MPa以上である。 Copper alloy plates have high tensile strength. The tensile strength of the copper alloy plate material can be measured by performing a tensile test based on JIS Z 2241: 2011 using a JIS 13B test piece. The tensile strength of the copper alloy plate is the tensile strength in the direction parallel to rolling. The tensile strength of the copper alloy plate is 500 MPa or more, preferably 600 MPa or more, more preferably 700 MPa or more, still more preferably 800 MPa or more.
次に、銅合金板材の導電率について説明する。 Next, the conductivity of the copper alloy plate material will be described.
銅合金板材は、高い導電率を有する。銅合金板材の導電率は、端子間距離を100mmとし、20℃(±0.5℃)に保たれた恒温槽中で、4端子法により比抵抗を計測して算出することができる。銅合金板材の導電率は、30%IACS以上、好ましくは40%IACS以上、より好ましくは50%IACS以上、さらに好ましくは60%IACS以上である。 The copper alloy plate has high conductivity. The conductivity of the copper alloy plate material can be calculated by measuring the specific resistance by the 4-terminal method in a constant temperature bath maintained at 20 ° C. (± 0.5 ° C.) with the distance between terminals being 100 mm. The conductivity of the copper alloy plate is 30% IACS or more, preferably 40% IACS or more, more preferably 50% IACS or more, still more preferably 60% IACS or more.
次に、銅合金板材のプレス加工性について説明する。 Next, the press workability of the copper alloy plate material will be described.
プレス打ち抜き後の銅合金板材のプレス破面において、破断面に対するせん断面の比率の差が小さく、ダレの大きさの差が小さいことが好ましい。せん断面の比率の差が小さく、ダレの大きさの差が小さい銅合金板材は、プレス加工後の寸法精度が優れている。 In the press fracture surface of the copper alloy plate material after press punching, it is preferable that the difference in the ratio of the shear surface to the fracture surface is small and the difference in the size of sagging is small. Copper alloy plates with a small difference in the ratio of sheared surfaces and a small difference in the size of sagging have excellent dimensional accuracy after press working.
上記の銅合金板材は、強度と導電率のバランスおよびプレス加工後に高い寸法精度が求められている電気・電子機器用のコネクタやリードフレームなどの電気接点部品に好適である。特に、製造工程中に微細なピッチでのプレス打ち抜き加工が組み込まれる電気接点部品などに好適である。 The copper alloy plate material described above is suitable for electrical contact parts such as connectors and lead frames for electrical and electronic devices, which require a balance between strength and conductivity and high dimensional accuracy after press working. In particular, it is suitable for an electric contact component or the like in which a press punching process at a fine pitch is incorporated in the manufacturing process.
次に、実施形態の銅合金板材の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the copper alloy plate material of the embodiment will be described.
実施形態の銅合金板材の製造方法は、銅合金素材に、鋳造工程[工程1]、均質化処理工程[工程2]、熱間圧延工程[工程3]、面削工程[工程4]、冷間圧延工程[工程5]、溶体化熱処理工程[工程6]および時効熱処理工程[工程7]をこの順に施し、熱間圧延工程[工程3]では、熱間圧延開始温度が900℃以上1000℃以下、熱間圧延終了温度が500℃以上900℃以下の温度範囲で圧延材をリバース圧延し、冷間圧延工程[工程5]では、圧延材の板厚の長手方向における標準偏差が10μm以内であり、溶体化熱処理工程[工程6]では、25℃から600℃までの第1昇温速度が80℃/s以上、600℃から最高到達温度までの第2昇温速度が20℃/s以下、最高到達温度から300℃までの冷却速度が100℃/s以上で圧延材を熱処理し、時効熱処理工程[工程7]では、300℃以上550℃以下の温度範囲で、1時間以上10時間以内で圧延材を保持する。 The method for producing the copper alloy plate material of the embodiment is as follows: casting step [step 1], homogenization treatment step [step 2], hot rolling step [step 3], face milling step [step 4], and cooling on the copper alloy material. The hot rolling step [step 5], the solution heat treatment step [step 6], and the aging heat treatment step [step 7] are performed in this order. In the hot rolling step [step 3], the hot rolling start temperature is 900 ° C. or higher and 1000 ° C. Hereinafter, in the cold rolling step [step 5], the rolled material is reverse-rolled in a temperature range where the hot rolling end temperature is 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and the standard deviation of the rolled material in the longitudinal direction is within 10 μm. In the solution heat treatment step [Step 6], the first temperature rise rate from 25 ° C. to 600 ° C. is 80 ° C./s or more, and the second temperature rise rate from 600 ° C. to the maximum reached temperature is 20 ° C./s or less. In the aging heat treatment step [Step 7], the rolled material is heat-treated at a cooling rate of 100 ° C./s or more from the maximum reached temperature to 300 ° C. Hold the rolled material in.
鋳造工程[工程1]では、合金成分を溶解し、鋳造することによって、所定形状の銅合金鋳塊を得る。例えば、溶解は高周波溶解炉を用いて大気下で行う。合金成分の種類、鋳造条件などは適宜設定される。 In the casting step [step 1], a copper alloy ingot having a predetermined shape is obtained by melting the alloy component and casting. For example, melting is performed in the atmosphere using a high frequency melting furnace. The types of alloy components, casting conditions, etc. are set as appropriate.
均質化処理工程[工程2]では、鋳造工程[工程1]で得られた銅合金鋳塊に対して、所定の加熱条件(例えば1000℃以下で1時間)で均質化処理を施す。均質化処理工程[工程2]は、例えば大気下で行う。 In the homogenization treatment step [step 2], the copper alloy ingot obtained in the casting step [step 1] is subjected to a homogenization treatment under predetermined heating conditions (for example, at 1000 ° C. or lower for 1 hour). The homogenization treatment step [step 2] is performed, for example, in the atmosphere.
熱間圧延工程[工程3]では、熱間圧延開始温度が900℃以上1000℃以下、熱間圧延終了温度が500℃以上900℃以下の温度範囲で圧延材のリバース圧延を行う。リバース圧延を行うことで、圧延材の変形組織が均一化し、溶体化熱処理工程[工程6]および時効熱処理工程[工程7]を経て、Si系化合物粒子のサイズの析出状態が均一化する効果がある。 In the hot rolling step [step 3], the rolled material is reverse-rolled in a temperature range in which the hot rolling start temperature is 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower and the hot rolling end temperature is 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. By performing reverse rolling, the deformed structure of the rolled material becomes uniform, and the precipitation state of the size of the Si-based compound particles becomes uniform through the solution heat treatment step [step 6] and the aging heat treatment step [step 7]. be.
熱間圧延開始温度は、900℃以上1000℃以下である。熱間圧延開始温度が900℃未満であると、固溶度が少なく、溶体化熱処理工程[工程6]時にSi系化合物の残留量が増加し、銅合金板材の強度が低下すると共に、プレス加工材の寸法精度が低下する。熱間圧延開始温度が1000℃超であると、銅合金の融点より高いため、圧延材の形状を維持することが困難になる。銅合金板材の強度およびプレス加工性の向上の観点から、熱間圧延開始温度は、好ましくは950℃以上、より好ましくは990℃以上である。 The hot rolling start temperature is 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. When the hot rolling start temperature is less than 900 ° C., the solid solubility is low, the residual amount of the Si-based compound increases in the solution heat treatment step [step 6], the strength of the copper alloy plate material decreases, and the stamping process is performed. The dimensional accuracy of the material is reduced. When the hot rolling start temperature is more than 1000 ° C., it is higher than the melting point of the copper alloy, and it becomes difficult to maintain the shape of the rolled material. From the viewpoint of improving the strength and press workability of the copper alloy plate material, the hot rolling start temperature is preferably 950 ° C. or higher, more preferably 990 ° C. or higher.
熱間圧延終了温度は、500℃以上900℃以下である。熱間圧延終了温度が500℃未満であると、Si系化合物の析出が進行し、溶体化熱処理工程[工程6]時にSi系化合物の残留量が増加し、銅合金板材の強度が低下すると共に、プレス加工材の寸法精度が低下する。また、熱間圧延開始温度が900℃以上1000℃以下であるため、熱間圧延終了温度が900℃以下であると、熱間圧延工程[工程3]の温度制御などの作業性が容易である。銅合金板材の強度およびプレス加工性の向上の観点から、熱間圧延終了温度は、好ましくは600℃以上、より好ましくは700℃以上である。 The hot rolling end temperature is 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. When the hot rolling end temperature is less than 500 ° C., precipitation of the Si-based compound proceeds, the residual amount of the Si-based compound increases during the solution heat treatment step [step 6], and the strength of the copper alloy plate material decreases. , The dimensional accuracy of the stamped material is reduced. Further, since the hot rolling start temperature is 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, when the hot rolling end temperature is 900 ° C. or lower, workability such as temperature control in the hot rolling step [step 3] is easy. .. From the viewpoint of improving the strength and press workability of the copper alloy plate material, the hot rolling end temperature is preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher.
面削工程[工程4]では、熱間圧延板の表面から所定の厚さ(例えば2.5mm以上5.0mm以下)の面削を行い、酸化膜を除去する。 In the face-cutting step [step 4], a face-cutting of a predetermined thickness (for example, 2.5 mm or more and 5.0 mm or less) is performed from the surface of the hot-rolled plate to remove the oxide film.
冷間圧延工程[工程5]では、冷間圧延で得られる圧延材の板厚の長手方向における標準偏差が10μm以内である。溶体化熱処理工程[工程6]における昇温中および冷却中の圧延材全体の温度変化の均一化を図るため、冷間圧延工程[工程5]では、圧延材の板厚を均一化する。 In the cold rolling step [step 5], the standard deviation of the thickness of the rolled material obtained by cold rolling in the longitudinal direction is within 10 μm. In the cold rolling step [step 5], the plate thickness of the rolled material is made uniform in order to make the temperature change of the entire rolled material during the temperature rise and cooling in the solution heat treatment step [step 6] uniform.
従来では、一般的に、本工程のような比較的上工程で行われる冷間圧延における板厚の精度は、下工程で行われる板厚を決定する仕上げの冷間圧延よりも低く、板厚のばらつきが大きい。もし、従来の冷間圧延のように、冷間圧延工程[工程5]での圧延材の板厚のばらつきが大きいと、溶体化熱処理工程[工程6]における圧延材全体の温度変化のばらつきが増大する。そのため、冷間圧延工程[工程5]における圧延材の板厚の長手方向の標準偏差は10μm以内とする。圧延材の板厚の上記標準偏差が10μmより大きいと、板厚のばらつきが増大するため、銅合金板材のプレス加工性が低下する。 Conventionally, in general, the accuracy of the plate thickness in the cold rolling performed in a relatively upper process such as this process is lower than that in the cold rolling of the finish which determines the plate thickness performed in the lower process, and the plate thickness is reduced. There is a large variation in. If the plate thickness of the rolled material in the cold rolling step [step 5] varies widely as in the conventional cold rolling, the temperature change of the entire rolled material in the solution heat treatment step [step 6] varies. Increase. Therefore, the standard deviation in the longitudinal direction of the plate thickness of the rolled material in the cold rolling step [step 5] is set to 10 μm or less. If the standard deviation of the plate thickness of the rolled material is larger than 10 μm, the variation in the plate thickness increases, and the press workability of the copper alloy plate material deteriorates.
溶体化熱処理工程[工程6]では、25℃から600℃までの第1昇温速度が80℃/s以上、600℃から最高到達温度までの第2昇温速度が20℃/s以下、最高到達温度から300℃までの冷却速度が100℃/s以上で圧延材を熱処理する。溶体化熱処理工程[工程6]における圧延材は、前工程までに生じている晶出物や析出物を十分に固溶させるため、2段階の昇温を行う。 In the solution heat treatment step [step 6], the first temperature rise rate from 25 ° C. to 600 ° C. is 80 ° C./s or more, and the second temperature rise rate from 600 ° C. to the maximum reached temperature is 20 ° C./s or less, which is the maximum. The rolled material is heat-treated at a cooling rate of 100 ° C./s or higher from the reached temperature to 300 ° C. The rolled material in the solution heat treatment step [step 6] undergoes a two-step temperature rise in order to sufficiently dissolve the crystallization and precipitates generated up to the previous step.
第1段階において、25℃(室温)から600℃までの第1昇温速度は、80℃/s以上とし、昇温中の析出を抑制する。第1昇温速度が80℃/s未満であると、析出が進行し、プレス加工性が低下する。 In the first step, the first temperature rising rate from 25 ° C. (room temperature) to 600 ° C. is set to 80 ° C./s or higher to suppress precipitation during temperature rise. If the first temperature rising rate is less than 80 ° C./s, precipitation proceeds and press workability is deteriorated.
次いで、第2段階において、600℃から最高到達温度までの第2昇温速度は、20℃/s以下とし、固溶を促進させる。第2昇温速度が20℃/s超であると、固溶が不十分であり、プレス加工性が低下する。固溶を促進させるため、750℃以上1000℃以下の温度範囲で、10秒以上180秒以内保持することが好ましい。 Next, in the second step, the second temperature rising rate from 600 ° C. to the maximum reached temperature is set to 20 ° C./s or less to promote solid solution. If the second temperature rising rate is more than 20 ° C./s, the solid solution is insufficient and the press workability is deteriorated. In order to promote solid solution, it is preferable to hold the product in a temperature range of 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower for 10 seconds or more and 180 seconds or less.
次いで、最高到達温度から300℃までの冷却速度が100℃/s以上で冷却を行う。冷却速度が100℃/s未満であると、冷却中に析出物の量が増加し、時効熱処理工程[工程7]で析出する析出物との粒度差が生まれるため、プレス加工材の寸法精度が低下する。一方で、750℃以上1000℃以下の温度から冷却速度150℃/s超の急速な冷却を行うと、高い熱応力が発生することで、圧延材に塑性変形による欠陥が生じやすい。そのため、上記冷却速度の上限値は150℃/sが好ましい。 Next, cooling is performed at a cooling rate of 100 ° C./s or higher from the maximum temperature reached to 300 ° C. If the cooling rate is less than 100 ° C./s, the amount of precipitates increases during cooling, and the particle size difference from the precipitates precipitated in the aging heat treatment step [step 7] is generated, so that the dimensional accuracy of the stamped material is high. descend. On the other hand, when rapid cooling at a cooling rate of more than 150 ° C./s is performed from a temperature of 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, high thermal stress is generated, and defects due to plastic deformation are likely to occur in the rolled material. Therefore, the upper limit of the cooling rate is preferably 150 ° C./s.
時効熱処理工程[工程7]では、300℃以上550℃以下の温度範囲で、1時間以上10時間以内で圧延材を保持する。圧延材の保持温度が300℃未満および550℃超であると、銅合金板材の強度が低下する。そのため、圧延材の保持温度は、450℃以上であることが好ましく、520℃以下であることが好ましい。 In the aging heat treatment step [step 7], the rolled material is held within 1 hour or more and 10 hours or less in a temperature range of 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. When the holding temperature of the rolled material is less than 300 ° C. and more than 550 ° C., the strength of the copper alloy plate material decreases. Therefore, the holding temperature of the rolled material is preferably 450 ° C. or higher, and preferably 520 ° C. or lower.
このように、熱間圧延工程[工程3]、冷間圧延工程[工程5]、溶体化熱処理工程[工程6]、時効熱処理工程[工程7]の条件を上記のように設定すると、銅合金板材の中性子小角散乱測定で得られるSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅が5nm以下になる。 As described above, when the conditions of the hot rolling step [step 3], the cold rolling step [step 5], the solution heat treatment step [step 6], and the aging heat treatment step [step 7] are set as described above, the copper alloy is formed. The half-value width of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the neutron small-angle scattering measurement of the plate material is 5 nm or less.
また、上記実施形態の銅合金板材の製造方法は、溶体化熱処理工程[工程6]と前記時効熱処理工程[工程7]との間に、中間冷間圧延工程[工程A]をさらに有することが好ましい。時効熱処理工程[工程7]の前に行う中間冷間圧延工程[工程A]は、銅合金板材の強度をさらに増加する。 Further, the method for producing a copper alloy plate material of the above embodiment may further include an intermediate cold rolling step [step A] between the solution heat treatment step [step 6] and the aging heat treatment step [step 7]. preferable. The intermediate cold rolling step [step A] performed before the aging heat treatment step [step 7] further increases the strength of the copper alloy plate material.
また、上記実施形態の銅合金板材の製造方法は、時効熱処理工程[工程7]の後に、仕上げ冷間圧延工程[工程B1]および調質焼鈍工程[工程B2]をこの順でさらに有することが好ましい。時効熱処理工程[工程7]の後に行う仕上げ冷間圧延工程[工程B1]は、銅合金板材の強度をさらに増加する。また、中間冷間圧延工程[工程A]および仕上げ冷間圧延工程[工程B1]を行うと、銅合金板材の強度がいっそう増加する。また、仕上げ冷間圧延工程[工程B1]を行う場合には、残留応力を低減するために、仕上げ冷間圧延工程[工程B1]の後に調質焼鈍工程[工程B2]を行う。 Further, the method for producing a copper alloy plate material of the above embodiment may further include a finish cold rolling step [step B1] and a tempering annealing step [step B2] in this order after the aging heat treatment step [step 7]. preferable. The finish cold rolling step [step B1] performed after the aging heat treatment step [step 7] further increases the strength of the copper alloy plate material. Further, when the intermediate cold rolling step [step A] and the finishing cold rolling step [step B1] are performed, the strength of the copper alloy plate material is further increased. When the finish cold rolling step [process B1] is performed, the temper shrinking step [process B2] is performed after the finish cold rolling step [process B1] in order to reduce the residual stress.
仕上げ冷間圧延工程[工程B1]では、目的の強度に応じて、加工率を適宜選択することができる。銅合金板材の強度および耐応力緩和特性を向上する観点から、仕上げ冷間圧延工程[工程B1]の加工率は5%以上60%以下であることが好ましい。加工率が5%以上であると、銅合金板材の強度向上の効果が大きい。加工率が60%以下であると、残留応力が低下して、銅合金板材の耐応力緩和特性が増加する。 In the finish cold rolling process [process B1], the processing ratio can be appropriately selected according to the desired strength. From the viewpoint of improving the strength and stress relaxation resistance of the copper alloy plate material, the processing rate of the finish cold rolling step [step B1] is preferably 5% or more and 60% or less. When the processing rate is 5% or more, the effect of improving the strength of the copper alloy plate material is great. When the processing rate is 60% or less, the residual stress decreases and the stress relaxation resistance of the copper alloy plate material increases.
調質焼鈍工程[工程B2]では、目的の強度や耐応力緩和特性に応じて、加熱温度および加熱時間を適宜選択することができる。銅合金板材の強度および耐応力緩和特性を向上する観点から、加熱温度は300℃以上600℃以下であることが好ましく、加熱時間は10秒以上1時間以内であることが好ましい。 In the temper annealing step [step B2], the heating temperature and the heating time can be appropriately selected according to the desired strength and stress relaxation resistance. From the viewpoint of improving the strength and stress relaxation resistance of the copper alloy plate, the heating temperature is preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and the heating time is preferably 10 seconds or longer and 1 hour or shorter.
以上説明した実施形態によれば、銅合金板材の板厚全体に亘って析出物の状態を高精度で測定できる中性子小角散乱測定を用い、中性子小角散乱測定の測定値に基づいて、熱間圧延工程[工程3]、冷間圧延工程[工程5]、溶体化熱処理工程[工程6]、時効熱処理工程[工程7]の条件を所定範囲内に設定しながら、銅合金板材の板厚全体に亘ってSi系化合物粒子の粒度分布を所定範囲内に制御することによって、強度および導電性のバランスに優れると共に、プレス加工性に優れた銅合金板材を得ることができる。 According to the embodiment described above, hot rolling is performed based on the measured value of the neutron small angle scattering measurement using the neutron small angle scattering measurement that can measure the state of the precipitate over the entire plate thickness of the copper alloy plate with high accuracy. While setting the conditions of the step [step 3], the cold rolling step [step 5], the solution heat treatment step [step 6], and the aging heat treatment step [step 7] within a predetermined range, the entire plate thickness of the copper alloy plate material is covered. By controlling the particle size distribution of the Si-based compound particles within a predetermined range, a copper alloy plate material having an excellent balance between strength and conductivity and excellent press workability can be obtained.
以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, but includes all aspects included in the concept of the present disclosure and the scope of claims, and various modifications are made within the scope of the present disclosure. be able to.
次に、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Next, Examples and Comparative Examples will be described, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1~22および比較例1~11)
大気下で高周波溶解炉により、各合金成分を溶解し、これを金型モールドで鋳造して、表1に示す合金組成の銅合金鋳塊を得た。次に、大気中、1000℃、1時間の均質化熱処理工程を行った。次に、熱間圧延工程[工程3]では、表2に示す熱間圧延開始温度および熱間圧延終了温度の条件で、リバース圧延を行った後、面削工程では、熱間圧延材の表面を面削して、酸化膜を除去した。次に、冷間圧延工程[工程5]では、冷間圧延を行って、圧延材の板厚の長手方向における標準偏差を表2に示す値とした。次に、溶体化熱処理工程[工程6]では、表2に示すように、25℃から600℃までの第1昇温速度、600℃から最高到達温度までの第2昇温速度、最高到達温度、最高到達温度から300℃までの冷却速度で、圧延材を熱処理した。次に、時効熱処理工程[工程7]では、表2に示す加熱温度および加熱時間で、圧延材を保持した。こうして、銅合金板材を製造した。(Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 11)
Each alloy component was melted in the atmosphere by a high-frequency melting furnace and cast by a mold to obtain a copper alloy ingot having the alloy composition shown in Table 1. Next, a homogenization heat treatment step was performed at 1000 ° C. for 1 hour in the air. Next, in the hot rolling step [step 3], reverse rolling is performed under the conditions of the hot rolling start temperature and the hot rolling end temperature shown in Table 2, and then in the face cutting step, the surface of the hot rolled material is surfaced. Was surface-cut to remove the oxide film. Next, in the cold rolling step [step 5], cold rolling was performed, and the standard deviation in the longitudinal direction of the plate thickness of the rolled material was set to the value shown in Table 2. Next, in the solution heat treatment step [step 6], as shown in Table 2, the first temperature rise rate from 25 ° C. to 600 ° C., the second temperature rise rate from 600 ° C. to the maximum temperature reached, and the maximum temperature reached. The rolled material was heat treated at a cooling rate from the highest temperature reached to 300 ° C. Next, in the aging heat treatment step [step 7], the rolled material was held at the heating temperature and heating time shown in Table 2. In this way, a copper alloy plate material was manufactured.
[測定および評価]
上記実施例および比較例で得られた銅合金板材について、下記の測定および評価を行った。結果を表3~5に示す。[Measurement and evaluation]
The copper alloy plates obtained in the above Examples and Comparative Examples were measured and evaluated as follows. The results are shown in Tables 3-5.
[1] 中性子小角散乱法およびX線小角散乱法の信頼性
実施例11で得られた銅合金板材に対する、中性子小角散乱測定用の中性子の透過率とX線小角散乱測定用のX線の透過率の結果を表3に示す。中性子は波長0.7nm、X線はCuKα(8.04keV)であった。中性子の場合、板厚1000μmの銅合金板材でも、中性子を十分に透過していた。そのため、中性子小角散乱法の信頼性が高いことが示唆された。一方で、X線の場合、板厚50μm以上の銅合金板材では、X線の透過率は非常に小さかった。そのため、X線小角散乱法は、板厚30μm以下の銅合金板材に対しては使用できるものの、それより厚い銅合金板材に対しては低い信頼性であることが示唆された。さらには、板厚100μm以上の銅合金板材に対しては、X線をほとんど透過していないため、X線小角散乱法の使用が困難であることが示唆された。各小角散乱法の信頼性について、以下のランク付けをした。[1] Reliability of the small-angle neutron scattering method and the small-angle X-ray scattering method The transmittance of neutrons for small-angle neutron scattering measurement and the transmission of X-rays for small-angle X-ray scattering measurement in the copper alloy plate material obtained in Example 11 The results of the rate are shown in Table 3. The wavelength of the neutron was 0.7 nm, and the X-ray was CuKα (8.04 keV). In the case of neutrons, even a copper alloy plate having a plate thickness of 1000 μm sufficiently transmitted neutrons. Therefore, it was suggested that the small-angle neutron scattering method is highly reliable. On the other hand, in the case of X-rays, the transmittance of X-rays was very small in the copper alloy plate material having a plate thickness of 50 μm or more. Therefore, it was suggested that the X-ray small-angle scattering method can be used for copper alloy plates with a plate thickness of 30 μm or less, but has low reliability for thicker copper alloy plates. Furthermore, it was suggested that it is difficult to use the small-angle X-ray scattering method for copper alloy plates having a plate thickness of 100 μm or more because they hardly transmit X-rays. The reliability of each small-angle scattering method was ranked as follows.
○:透過率が25%以上
△:透過率が5%以上25%未満
×:透過率が5%未満◯: Transmittance is 25% or more Δ: Transmittance is 5% or more and less than 25% ×: Transmittance is less than 5%
[2] 中性子小角散乱測定
上記実施例および比較例で得られた銅合金板材に対して、大強度陽子加速器施設J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)内にあるBL20に設置された茨城県材料構造解析装置(iMATERIA)を用いて、中性子小角散乱測定を行った。板厚120μmの複数の銅合金板材を重ねて、合計厚みが約2mmの銅合金板材を測定した。中性子のビーム径は10mmとした。測定時間は20分とした。中性子小角散乱測定で得られた小角散乱プロファイルから粒度分布に変換する解析は、アルゴンヌ国立研究所のJan Ilavsky氏が開発したソフトウェアであるIrenaで行った。解析は、球形モデルを用いてフィッティングを行って、第2相の粒度分布を求めた。そして、Si系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅および粒子径を得た。[2] Small-angle neutron scattering measurement For the copper alloy plates obtained in the above examples and comparative examples, Ibaraki Prefecture materials installed in BL20 in the high-intensity proton accelerator facility J-PARC (Japan Protocol Accelerator Research Complex). Small-angle neutron scattering measurements were performed using a structural analyzer (iMATERIA). A plurality of copper alloy plates having a plate thickness of 120 μm were stacked, and a copper alloy plate having a total thickness of about 2 mm was measured. The beam diameter of the neutron was 10 mm. The measurement time was 20 minutes. The analysis of converting the small-angle scattering profile obtained by the small-angle neutron scattering measurement to the particle size distribution was performed with Irena, a software developed by Jan Ilavsky of Argonne National Laboratory. In the analysis, fitting was performed using a spherical model to determine the particle size distribution of the second phase. Then, the half width and the particle diameter of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles were obtained.
[3] 引張強さ
上記実施例および比較例で得られた銅合金板材に対して、JIS 13B号試験片を3つ(n=3)用いて、JIS Z 2241:2011に基づき、引張試験を行い、3つの測定値を平均することで、引張強さを算出した。銅合金板材の引張強さは、圧延平行方向の引張強さとした。500MPa未満は、引張強さが不良である。[3] Tensile strength Tensile tests were conducted on the copper alloy plates obtained in the above Examples and Comparative Examples based on JIS Z 2241: 2011 using three JIS 13B test pieces (n = 3). The tensile strength was calculated by averaging the three measured values. The tensile strength of the copper alloy plate was the tensile strength in the direction parallel to rolling. If it is less than 500 MPa, the tensile strength is poor.
[4] 導電率
上記実施例および比較例で得られた銅合金板材に対して、端子間距離を100mmとし、20℃(±0.5℃)に保たれた恒温槽中で、4端子法により比抵抗を計測することによって、導電率を算出した。30%IACS未満は、導電率が不良である。[4] Conductivity With respect to the copper alloy plates obtained in the above Examples and Comparative Examples, the 4-terminal method was performed in a constant temperature bath kept at 20 ° C (± 0.5 ° C) with a distance between terminals of 100 mm. The conductivity was calculated by measuring the specific resistance. If it is less than 30% IACS, the conductivity is poor.
[5] プレス加工性
上記実施例および比較例で得られた銅合金板材に対して、以下のプレス加工性を評価した。まず、図1に示すように、圧延平行方向に沿ったクリアランスdを銅合金板材1の板厚の5%、圧延垂直方向の長さを20mmとし、無潤滑で、銅合金板材1をプレス打ち抜きした。プレス打ち抜き後の銅合金板材1のプレス破面2において、破断面に対するせん断面の比率とダレの大きさとをそれぞれ測定した。[5] Press workability The following press workability was evaluated for the copper alloy plate materials obtained in the above Examples and Comparative Examples. First, as shown in FIG. 1, the clearance d along the rolling parallel direction is 5% of the plate thickness of the copper
プレス破面2におけるせん断面3の比率(λ)は、下記式(1)から算出した。式(1)において、a1およびa2は、図2に示すように、それぞれ、圧延垂直方向のある位置における、せん断面3の板厚方向の長さ、および破断面4の板厚方向の長さを表す。そして、せん断面3の板厚方向の長さa1が最も長いλmaxとせん断面3の板厚方向の長さa1が最も短いλminとをそれぞれ測定し、λの差(Δλ=λmax-λmin)を算出した。この測定を3つの銅合金板材に対して行った。そして3つのΔλの平均値(Δλav)をせん断面の比率とした。The ratio (λ) of the sheared
λ=100×a1/(a1+a2) ・・・式(1)λ = 100 × a 1 / (a 1 + a 2 ) ・ ・ ・ Equation (1)
ダレbの大きさは、図3に示すように、プレス破面2の圧延平行方向の断面から測定した。具体的には、圧延垂直方向に沿って4mm間隔の4つの断面でそれぞれダレbを測定し、4つのダレbのうちの最大と最小との差(Δb)を算出した。この測定を3つの銅合金板材に対して行った。そして3つのΔbの平均値(Δbav)をダレの大きさとした。As shown in FIG. 3, the size of the sagging b was measured from the cross section of the
プレス加工性について、以下のランク付けをした。×ランクは、プレス加工性が不良である。 The press workability was ranked as follows. In the × rank, the press workability is poor.
◎:Δλavが10%以下、かつΔbavが5μm以下
○:Δλavが10%以下またはΔbavが5μm以下
×:Δλavが10%超、かつΔbavが5μm超⊚: Δλ av is 10% or less and Δba av is 5 μm or less ◯: Δλ av is 10% or less or Δba av is 5 μm or less ×: Δλ av is more than 10% and Δba av is more than 5 μm
(実施例23~25)
板厚を変更した以外は、実施例2と同様にして、銅合金板材を製造し、銅合金板材の測定および評価を行った。結果を表6~9に示す。(Examples 23 to 25)
A copper alloy plate was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the plate thickness was changed, and the copper alloy plate was measured and evaluated. The results are shown in Tables 6-9.
表1~9に示すように、実施例1~25では、合金組成、板厚、粒度分布曲線のピークの半値幅が所定範囲内であったため、引張強さ、導電率、プレス加工性がいずれも良好であった。特に、実施例2~4では、熱間圧延工程[工程3]の熱間圧延開始温度と熱間圧延終了温度、溶体化熱処理工程[工程6]の第1昇温速度、第2昇温速度、冷却速度が好適範囲内であり、第2相粒子であるSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅が小さかったため、プレス加工性が優れていた。また、実施例4では、Co、Co+Ni、Co+Ni/Siが好ましく、特に強度と導電率のバランスも良好であった。実施例8では、時効熱処理工程[7]の時効温度が好適範囲よりやや高く、上記ピークの粒子径が大きく、強度がやや低くなった。実施例9では、上記ピークの粒子径が適切なため、実施例8よりも強度が向上した。実施例10では、実施例9よりも、さらに時効温度が好ましく、強度が向上した。実施例22では、実施例20や21よりもNi濃度がより好ましく、強度が高かった。 As shown in Tables 1 to 9, in Examples 1 to 25, since the half width of the peak of the alloy composition, the plate thickness, and the particle size distribution curve was within the predetermined range, the tensile strength, the conductivity, and the press workability were all within the predetermined ranges. Was also good. In particular, in Examples 2 to 4, the hot rolling start temperature and hot rolling end temperature of the hot rolling step [step 3], the first heating rate and the second heating rate of the solution heat treatment step [step 6] Since the cooling rate was within a suitable range and the half-value width of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles as the second phase particles was small, the press workability was excellent. Further, in Example 4, Co, Co + Ni and Co + Ni / Si were preferable, and the balance between strength and conductivity was particularly good. In Example 8, the aging temperature in the aging heat treatment step [7] was slightly higher than the preferable range, the particle size of the peak was large, and the strength was slightly low. In Example 9, since the particle size of the peak was appropriate, the strength was improved as compared with Example 8. In Example 10, the aging temperature was more preferable than that in Example 9, and the strength was improved. In Example 22, the Ni concentration was more preferable and the strength was higher than in Examples 20 and 21.
また、板厚の影響について、実施例2、23~25の中性子小角散乱測定では、粒度分布曲線のピークの半値幅および粒子径が同等であった。実施例2のX線小角散乱測定では、X線の透過率が低いため、上記ピークの半値幅および粒子径は、実施例23のX線小角散乱測定や実施例2、23~25の中性子小角散乱測定とは大きく異なっていた。また、実施例24~25のX線小角散乱測定では、X線をほとんど透過していないため、測定不可であった。そのため、実施例で製造した銅合金板材におけるSi系化合物の粒度分布の測定では、中性子小角散乱法が良好であり、X線小角散乱法は採用できないことがわかった。 Regarding the influence of the plate thickness, in the small-angle neutron scattering measurements of Examples 2 and 23 to 25, the half width and the particle diameter of the peak of the particle size distribution curve were the same. Since the X-ray transmission rate is low in the X-ray small-angle scattering measurement of Example 2, the half-value width and the particle size of the peak are the X-ray small-angle scattering measurement of Example 23 and the small-angle neutrons of Examples 2 and 23 to 25. It was very different from the scattering measurement. Further, in the X-ray small-angle scattering measurement of Examples 24 to 25, the measurement was impossible because the X-ray was hardly transmitted. Therefore, in the measurement of the particle size distribution of the Si-based compound in the copper alloy plate produced in the example, it was found that the small-angle neutron scattering method is good and the small-angle X-ray scattering method cannot be adopted.
一方、比較例1~11では、引張強さ、導電率、プレス加工性の少なくとも1つ以上が不良であった。比較例1では、CoおよびNiの含有量が多く、粗大な晶出物を多く生じ、プレス加工性が不良であった。比較例2では、CoおよびNiの含有量が少なく、Siの含有量が少なく、強度が不良であった。比較例3では、(Co+Ni)/Siが高く、強度が不良であった。比較例4では、(Co+Ni)/Siが低く、導電率が不良であった。比較例5では、熱間圧延工程[工程3]の熱間圧延開始温度が低く、熱間圧延完了時点で、粗大なSi系化合物粒子が多く存在し、溶体化熱処理工程[工程6]時にSi系化合物が固溶しきれず、粒度分布曲線の上記ピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。比較例6では、熱間圧延工程[工程3]の熱間圧延終了温度が低く、熱間圧延完了時点で、Si系化合物粒子の析出が進行し、溶体化熱処理工程[工程6]時にSi系化合物が固溶しきれず、粒度分布曲線のピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。比較例7では、溶体化熱処理工程[工程6]の第1昇温速度が遅く、粒度分布曲線のピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。比較例8では、溶体化熱処理温度が比較的低く、Si系化合物粒子が十分に固溶しきれず、残存するSi系化合物粒子の量が増え、粒度分布曲線のピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。比較例9では、溶体化熱処理工程[工程6]の第2昇温速度が速く、固溶が阻害され、粒度分布曲線のピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。比較例10では、冷間圧延工程[工程5]の圧延材の板厚の標準偏差が大きく、粒度分布曲線のピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。比較例11では、溶体化熱処理工程[工程6]の第1昇温速度および冷却速度が遅く、粒度分布曲線のピークの半値幅が大きくなり、プレス加工性が不良であった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 11, at least one of tensile strength, conductivity, and press workability was poor. In Comparative Example 1, the contents of Co and Ni were high, a large amount of coarse crystallization was generated, and the press workability was poor. In Comparative Example 2, the contents of Co and Ni were low, the content of Si was low, and the strength was poor. In Comparative Example 3, (Co + Ni) / Si was high and the strength was poor. In Comparative Example 4, (Co + Ni) / Si was low and the conductivity was poor. In Comparative Example 5, the hot rolling start temperature in the hot rolling step [step 3] was low, and many coarse Si-based compound particles were present at the time when the hot rolling was completed, and Si was present in the solution heat treatment step [step 6]. The system compound could not be completely dissolved, the half-price width of the above peak on the particle size distribution curve became large, and the press workability was poor. In Comparative Example 6, the hot rolling end temperature of the hot rolling step [step 3] was low, and when the hot rolling was completed, the precipitation of Si-based compound particles proceeded, and Si-based during the solution heat treatment step [step 6]. The compound could not be completely dissolved, the half-price width of the peak of the particle size distribution curve became large, and the press workability was poor. In Comparative Example 7, the first heating rate in the solution heat treatment step [step 6] was slow, the half width of the peak of the particle size distribution curve was large, and the press workability was poor. In Comparative Example 8, the solution heat treatment temperature was relatively low, the Si-based compound particles could not be sufficiently solid-dissolved, the amount of remaining Si-based compound particles increased, the half-value width of the peak of the particle size distribution curve became large, and the press was performed. The workability was poor. In Comparative Example 9, the second temperature rise rate in the solution heat treatment step [step 6] was high, solid dissolution was inhibited, the half width of the peak of the particle size distribution curve was large, and the press workability was poor. In Comparative Example 10, the standard deviation of the plate thickness of the rolled material in the cold rolling step [step 5] was large, the half width of the peak of the particle size distribution curve was large, and the press workability was poor. In Comparative Example 11, the first heating rate and the cooling rate in the solution heat treatment step [Step 6] were slow, the half width of the peak of the particle size distribution curve was large, and the press workability was poor.
1 銅合金板材
2 プレス破面
3 せん断面
4 破断面
a1 せん断面の長さ
a2 破断面の長さ
b ダレ
d クリアランス1
Claims (9)
中性子小角散乱測定で得られる、CoおよびNiの少なくともいずれか一方の元素を含有するSi系化合物粒子の粒度分布曲線におけるピークの半値幅が5nm以下であり、
前記中性子小角散乱測定で得られる前記Si系化合物粒子の粒度分布曲線における前記ピークの粒子径が1nm以上14nm以下であることを特徴とする銅合金板材。 The total content of Co and Ni is 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less, and Si is 0.05% by mass or more and 1.50% by mass or less, and the content ratio of Co and Ni to Si (Co + Ni) / Si. Has an alloy composition of 2.50 or more and 6.00 or less, and the balance is Cu and unavoidable impurities.
The half-value width of the peak in the particle size distribution curve of Si-based compound particles containing at least one of Co and Ni elements obtained by small-angle neutron scattering measurement is 5 nm or less .
A copper alloy plate material characterized in that the particle size of the peak in the particle size distribution curve of the Si-based compound particles obtained by the small-angle neutron scattering measurement is 1 nm or more and 14 nm or less .
銅合金素材に、鋳造工程[工程1]、均質化処理工程[工程2]、熱間圧延工程[工程3]、面削工程[工程4]、冷間圧延工程[工程5]、溶体化熱処理工程[工程6]および時効熱処理工程[工程7]をこの順に施し、
前記熱間圧延工程[工程3]では、熱間圧延開始温度が900℃以上1000℃以下、熱間圧延終了温度が500℃以上900℃以下の温度範囲で圧延材をリバース圧延し、
前記冷間圧延工程[工程5]では、圧延材の板厚の長手方向における標準偏差が10μm以内であり、
前記溶体化熱処理工程[工程6]では、25℃から600℃までの第1昇温速度が80℃/s以上、600℃から最高到達温度までの第2昇温速度が20℃/s以下、最高到達温度から300℃までの冷却速度が100℃/s以上で圧延材を熱処理し、
前記時効熱処理工程[工程7]では、300℃以上550℃以下の温度範囲で、1時間以上10時間以内で圧延材を保持することを特徴とする銅合金板材の製造方法。 The method for manufacturing a copper alloy plate according to any one of claims 1 to 6.
Casting process [process 1], homogenization process [process 2], hot rolling process [process 3], face milling process [process 4], cold rolling process [process 5], solution heat treatment for copper alloy material Step [step 6] and aging heat treatment step [step 7] are performed in this order.
In the hot rolling step [step 3], the rolled material is reverse-rolled in a temperature range in which the hot rolling start temperature is 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower and the hot rolling end temperature is 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower.
In the cold rolling step [step 5], the standard deviation of the thickness of the rolled material in the longitudinal direction is within 10 μm.
In the solution heat treatment step [step 6], the first temperature rise rate from 25 ° C. to 600 ° C. is 80 ° C./s or more, and the second temperature rise rate from 600 ° C. to the maximum reached temperature is 20 ° C./s or less. The rolled material is heat-treated at a cooling rate of 100 ° C / s or higher from the maximum temperature reached to 300 ° C.
The method for producing a copper alloy plate, which comprises holding the rolled material within 1 hour or more and 10 hours or less in a temperature range of 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower in the aging heat treatment step [step 7].
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