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Cu合金材料
    【技术领域】

    本发明涉及不使用Pb、Cd、Be等对环境产生不良影响的元素的Cu合金材料。

    作为该Cu合金材料的用途，可以列举出电气电子部件、安全工具等。

    作为使用Cu合金材料的电气电子部件，可以列举如下。电子领域中，可以列举出计算机用连接器、半导体插座、光拾取器、同轴连接器、IC测试针(checker pin)等。在通信领域中，可以列举出手机部件(连接器、电池端子、天线部件)、海底中继器壳体、交换机用连接器等。汽车领域中，可以列举出继电器、各种开关、微型马达、挡泥板、各种端子类等各种电装部件。在医疗·分析仪器领域中，可以列举出医疗用连接器、工业用连接器等。在家电领域中，可以列举出空调等家电用继电器、游戏机用光拾取器、存储卡连接器等。它们大多是由厚度大约0.1～0.2mm的薄带成形加工来制作的部件。

    除了薄带以外，这些部件通常以线材或块体(bulk)的形状使用。作为使用Cu合金材料的电气和电子部件，在航空和航天领域中，可以列举出航空器用起落架、塑料的注塑成形用模具等。

    作为来自线材的加工制品，可以列举出焊接用电极材料。作为激光束焊接用电极、点焊电极，例如大多在汽车车身的组装工序中使用。

    作为安全工具，例如有在弹药库、煤矿等具有因火花而起火和爆炸的危险性的场所中使用的挖掘棒、扳手、链动滑轮(chain block)、锤、螺丝刀、钳子、剪钳(nipper)等工具。

    背景技术

    目前，作为用于上述部件的Cu合金材料，根据Be的时效析出而实现强化的Cu-Be合金是普遍已知的。该合金由于兼有优异的抗拉强度和导电率，因此广泛用作弹簧用材料等。然而，在Cu-Be合金的制造工序以及将该合金加工为各种部件的工序中，生成了Be氧化物。

    Be为仅次于Pd、Cd的对环境有害的物质。因此，在Cu合金材料的制造、加工中，有必要设置Be氧化物的处理工序，从而制造成本增大，在电气电子部件的再循环过程中成为问题。另外，在焊接用电极材料中，由于在熔接工序中产生了相当量的对人的心肺功能有害的Be氧化物，因而在环境管理上也产生了很大的成本。这样，依照环境问题，Cu-Be合金是存在问题的材料。因此，期待出现不使用Pb、Cd、Be等对环境有害的元素，而抗拉强度和导电率二者均优异的材料。

    同时提高抗拉强度TS(MPa)和导电率IACS(％)(相对于纯铜多晶材料的导电率的相对值)原本是困难的。因此，用户的要求多为重视其中的一种特性。这在例如记载了实际制造的伸铜品的各种特性的非专利文献1中也得到了体现。

    图1整理了非专利文献1中所记载的不含Be等有害元素的Cu合金材料的抗拉强度TS(MPa)与导电率IACS(％)的关系。如图1所示，现有的不含Be等有害元素的铜合金材料，例如在导电率为60％以上的区域中，其抗拉强度低至约250～650MPa，在抗拉强度700MPa以上的区域中，其导电率低至小于20％。这样，现有的Cu合金材料基本上只有抗拉强度(MPa)和导电率(％)中的一种性能较高。而且，均没有抗拉强度为1GPa以上的高强度。

    例如，在专利文献1中，提出了称之为科森(corson)系的使Ni₂Si析出的Cu合金材料。在该科森系合金中，在750～820MPa的抗拉强度下，导电率约为40％，在不含Be等对环境有害的元素的合金当中，是抗拉强度与导电率的平衡性较好的合金材料。

    然而，该合金就高强度化和高导电率化而言均存在限度，如下所示，在制品变化范围(variation)上留有问题。该合金具有由Ni₂Si析出所导致的时效硬化性。而且，减低Ni和Si的含量而提高导电率时，抗拉强度显著降低。另一方面，即便为了增加Ni₂Si的析出量而增加Ni和Si的量，抗拉强度的提高也存在限度，而且导电率明显降低。因此，科森系合金在抗拉强度高的区域以及导电率高的区域中的抗拉强度与导电率的平衡性变差，进而制品变化范围变窄。这归结于以下原因。

    合金的电阻(或者作为其倒数的导电率)由电子散射来确定，根据合金中固溶的元素的种类而大幅变动。由于合金中固溶的Ni使电阻值显著升高(使导电率显著下降)，因此在上述科森系合金中，在增加Ni的量时，导电率降低。另一方面，Cu合金材料的抗拉强度是由时效硬化作用而获得的。析出物的量越多，另外，析出物分散越微细，则抗拉强度越高。在科森系合金的情况下，由于析出颗粒仅仅为Ni₂Si，因而无论就析出量而言，还是就分散状况而言，高强度化均存在限度。

    专利文献2中公开了一种强度与导电性的平衡优异的材料，该材料改善了上述问题。电器电子部件大多是由厚度约100～200μm的薄带弯曲加工而制造的。因此，除了上述强度与导电性的平衡外，弯曲加工性也是重要的因素。通常，轧制加工、并时效处理过的薄带的弯曲加工性，在垂直于轧制方向的方向(good way)上良好，但在平行于轧制方向的方向(bad way)上大多较差。这种弯曲加工性和延性的各向异性归结于以下原因：晶粒组织通过轧制在轧制方向上伸展，在弯曲加工时，容易发生以晶间裂纹为起点的裂纹。

    其他块体材料或线材例如也作为塑料成形模具、焊接用电极材料或安全工具来利用，除了强度和导电性的平衡以外，还常常要求在它们的加工工序中的加工性。另外，要求用于在它们的使用中防止开裂和缺口的延性。

    此外，本发明人等在专利文献3中提出了强度和导电性优异的铜合金。然而，在该文献中提出的铜合金在900℃左右进行轧制时，由于存在析出物粗大化的问题，因此不适于大量生产。

    专利文献1：日本特开昭61-250134号公报

    专利文献2：日本特开平2-170932号公报

    专利文献3：日本特开2005-281850号公报

    非专利文献1：伸銅品デ一タブツク(伸铜品数据手册)，1997年8月1日，日本伸铜协会发行，328～355页。

    【发明内容】

     发明要解决的问题

    本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种不使用具有环境问题的有害元素而强度、导电性以及加工性优异的Cu合金材料。尤其在于提供一种Cu合金材料，其所具有的导电率和抗拉强度的平衡性为与将Be添加到Cu中而形成的上述Cu-Be系合金相同程度或在其以上的高水平。进一步，本发明提供了可以固溶热处理和高温下轧制的铜合金。

    其中，“导电率和抗拉强度的平衡性为与Cu-Be系合金相同程度或在其以上的高水平”，具体地是指Cu合金材料具有在图1中表示为“平衡性良好”的区域中的抗拉强度TS和导电率IACS的物性值，这意味着满足下式(2)的状态。以下，该状态称为“抗拉强度与导电率的平衡性非常好的状态”。

    TS≥648.06+985.48×exp(-0.0513×IACS)…(2)

    其中，TS表示抗拉强度(MPa)，IACS表示导电率(％)。

    对于Cu合金材料，除了上述抗拉强度和导电率的特性以外，还要求规定的高温强度。这是因为，例如汽车和计算机中所使用的连接器材料有时暴露于200℃以上的环境中。纯铜在加热至200℃以上时，室温强度大幅降低，已经不能维持所期望的弹簧特性，但在上述Cu-Be系合金或科森系合金中，即使在加热至400℃之后，室温强度也几乎没有降低。

    因此，作为高温强度，以与Cu-Be系合金同等的水平为目标。具体而言，将加热试验前后的硬度下降率为50％的加热温度定义为耐热温度，耐热温度为400℃以上视为高温强度优异。更优选的耐热温度为500℃以上。

    关于弯曲加工性，以与Cu-Be系合金同等的水平以上为目标。

    具体而言，关于Cu合金材料为薄带等板材时的弯曲加工性，对以垂直于轧制方向的方向(bad way)为试样的长边的方式所切出的试样用各种曲率半径进行90°弯曲试验，测定未发生裂纹的最小曲率半径R(mm)，可以用通过计算该最小曲率半径R与板厚t(mm)之比(＝R/t)而获得的90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀来评价板材的弯曲加工性。

    这里所述的板材的弯曲加工性良好的范围，在抗拉强度TS为600MPa以下的板材中是指满足下式(3)，而且，在抗拉强度TS超过600MPa的板材中是指满足下式(4)：

    B₉₀≤2.0…(3)

    B₉₀≤25.093-54.82×exp[-{(TS+583.61)/1254}²]+1.25×t…(4)

    其中，B₉₀表示90℃弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀，TS表示抗拉强度(MPa)，而且，t表示板厚(mm)。

    其中，在该抗拉强度TS超过600MPa的板材中，优选满足下式(4’)：

    B₉₀≤24.238-43.087×exp[-{(TS+383.46)/1199.4}²]+1.25×t…(4’)

    其中，在该抗拉强度TS超过600MPa的板材中，进一步优选满足下式(4”)：

    B₉₀≤-33.0949-55.0551×exp[-{(TS+1898.3)/1949.91}²]+1.25×t…(4”)

    而且，关于Cu合金材料为板材以外的材料，例如，Cu合金材料为线材时的加工性，可以通过延性El(％)和抗拉强度TS(MPa)的关系来评价。这里所述的关于线材的加工性良好的范围是指满足下式(5)：

    El≥24.138-24.6076×exp[-{(TS-1816.36)/2213.52}²]…(5)

    其中El表示延性(％)，而且，TS表示抗拉强度(MPa)。

    另外，在板材以外的材料中，优选满足下式(5’)：

    El≥59.0438-61.9662×exp[-{(TS-2359.36)/4047.4}²]…(5′)

    另外，在板材以外的材料中，延性El(％)进一步优选满足下式(5”)：

    El≥89.6632-168.32×exp[-{(TS-10630.2)/11614.9}²]…(5″)

    对于作为安全工具的Cu合金材料，除了上述抗拉强度TS、导电率IACS和加工性的特性以外，还要求耐磨耗性。因此，对于耐磨耗性，以与工具钢同等的水平为目标。具体而言，室温下的硬度按维氏硬度计为250以上时，耐磨耗性优异。

    另外，由图2所示的Ti-Cr二元体系相图可知，本发明的Cu合金材料在凝固后的冷却过程的高温区中生成了Ti-Cr化合物和金属Ti等。即，在本发明中，所述析出物是例如Cu₄Ti、金属Cr、金属Ag等，而且，所述夹杂物是例如Cr-Ti化合物、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物等。

     用于解决问题的方案

    本发明的Cu合金材料的要旨为以下(1)到(4)的任意一项：

    (1)一种铜合金材料，其特征在于，该Cu合金材料按质量％计含有0.01～2.5％Ti、0.01～0.5％Cr和0.01％以上且低于1％Fe，余量由Cu和杂质构成，合金材料中存在的析出物和夹杂物当中，粒径为1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数N满足下式(1)，且抗拉强度TS与导电率IACS的关系满足下式(2)，在Cu合金材料是抗拉强度TS为600MPa以下的板材时，满足下式(3)，在Cu合金材料是抗拉强度TS超过600MPa的板材时，满足下式(4)，而且，在Cu合金材料为板材以外的材料时，满足下式(5)：

    logN≤0.4742+17.629×exp(-0.1133×X)…(1)

    TS≥648.06+985.48×exp(-0.0513×IACS)…(2)

    B₉₀≤2.0…(3)

    B₉₀≤25.093-54.82×exp[-{(TS+583.61)/1254}²]+1.25×t…(4)

    El≥24.138-24.6076×exp[-{(TS-1816.36)/2213.52}²]…(5)

    其中，式中的符号的含义分别如下所述：

    N：每单位面积的粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数(mm^-2)，

    X：粒径为1μm以上的析出物和夹杂物的粒径(μm)，

    TS：抗拉强度(MPa)，

    IACS：导电率(％)，

    B₉₀：90°弯曲试验中的弯曲加工性，

    t：板厚(mm)，

    El：延性(％)。

    其中，B₉₀、TS和El均是指采取试样的长边与板的轧制方向垂直的试样的值。

    (2)根据上述第(1)项所述的Cu合金材料，其特征在于，按质量％计，还含有0.005～1％Ag。

    (3)根据上述第(1)或(2)项所述的Cu合金材料，其特征在于，按质量％计，还含有各为0.01～1％且合计为1.0％以下的选自Sn、Mn、Co、Al、Si、Nb、Ta、Mo、V、W、Au、Zn、Ni、Te、Se和Ge中的一种以上的元素。

    (4)根据上述第(1)～(3)项的任一项所述的Cu合金材料，其特征在于，按质量％计，还含有合计为0.001～0.1％的选自Zr、Mg、Li、Ca和稀土类元素中的一种以上的元素。

     发明的效果

    根据本发明，可以提供不使用具有环境问题的有害元素，强度、导电性以及加工性优异的Cu合金材料。

    【附图说明】

    图1是整理了非专利文献1中记载的不含Be等有害元素的Cu合金材料的抗拉强度和导电率的关系的图。

    图2是Ti-Cr二元体系相图。

    图3是本发明例的Cu合金板材的针对多种板厚绘制的抗拉强度TS与90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀的关系图。

    图4是本发明例的Cu合金线材的延性El(％)与抗拉强度TS的关系图。

    【具体实施方式】

    以下，对本发明的实施方式进行说明。另外在以下说明中，关于各元素的含量的“％”是指“质量％”。

    (A)关于本发明的Cu合金材料的化学组成

    本发明的Cu合金材料之一具有如下的化学组成：含有0.01～2.5％Ti、0.01～0.5％Cr和0.01％以上且低于1％Fe，余量由Cu和杂质构成。

    Ti：0.01～2.5％

    Ti是确保材料强度所必需的元素。即，在时效处理时，Ti可作为Cu₄Ti析出，可以通过其析出硬化而提高强度。在Ti的含量低于0.01％时，不能获得充分的强度。而且，在其含量超过2.5％时，虽然强度升高，但导电性劣化，此外弯曲加工性变差。因此，将Ti的含量设定为0.01～2.5％。另外，优选的范围为0.01～2.0％。另外，用于确保强度的优选含量为0.1％以上。

    Cr：0.01～0.5％

    如上所述，Ti对于提高强度是有效的，但在没有析出而残留于Cu基质中时，形成固溶Ti，明显损害其导电性。与此相反，Cr在固溶状态下损害导电性的程度低，通过与固溶Ti强烈的相互作用，以Cr-Ti的形式固定固溶Ti。结果，基质的固溶Ti减少，导电性提高。该效果可在Cr含量为0.01％以上时获得。然而，Cr含量超过0.5％时，弯曲加工性等延性受损。因此，将Cr含量设定为0.01～0.5％。

    Fe：0.01％以上且低于1％

    Fe是基本上不损害强度与导电性的平衡，且可以提高加工性的元素。此外，Fe是即使与上述的Ti和Cr同时含有，也不会在凝固中和冷却中生成多余的金属间化合物等的元素。在含量低于0.01％时，不能预见加工性的提高效果。另一方面，在含有1％以上时，不仅其效果达到饱和，而且导电性劣化。因此，将Fe的含量设定为0.01％以上且低于1％。优选的Fe含量为0.05～0.5％，进一步优选的Fe含量为0.05～0.3％。

    本发明的Cu合金材料中，除了上述化学成分以外，还可以含有0.005～0.1％的Ag。

    Ag：0.005～0.1％

    Ag可以根据需要含有。Ag是即使在Cu基质中固溶的状态下也难以使导电性劣化的元素。另外，金属Ag可以通过微细析出而提高强度。因此，尤其在想要表现这种效果的情况下，可以含有0.005～0.1％的Ag。这种效果在0.005％以上时变得显著，而在超过1％时达到饱和，因此即使含有该量以上的Ag，也只能导致合金的成本上升。优选的Ag含量为0.1～1％。

    另外，本发明的Cu合金材料中，为了提高耐腐蚀性和耐热性，可以含有各自为0.01～1.0％且合计为1.0％以下的选自Sn、Mn、Co、Al、Si、Nb、Ta、Mo、V、W、Au、Zn、Ni、Te、Se和Ge中的一种以上的元素。

    Sn、Mn、Co、Al、Si、Nb、Ta、Mo、V、W、Au、Zn、Ni、Te、Se和Ge：各自为0.01～1.0％

    这些元素均为在维持强度和导电率的平衡性的同时，具有提高耐腐蚀性和耐热性效果的元素，因此可以根据需要含有这些元素。

    该效果通过各自含有0.01％以上的上述元素来发挥。然而，它们的含量过剩时，导电率降低。因此，在含有Sn、Mn、Co、Al、Si、Nb、Ta、Mo、V、W、Au、Zn、Ni、Te、Se和Ge时，含量的上限规定为1.0％。

    另外，这些元素的含量即使在上述范围内，在它们的合计量超过1.0％时，导电性变差。因此，在含有这些元素时，该合计量的上限需要限制在1.0％以下。优选的合计含量范围为0.1～0.5％。

    此外，本发明的Cu合金材料中，为了提高高温强度，还可以含有合计为0.001～0.5％的选自Zr、Mg、Li、Ca和稀土类元素(REM)中的一种以上。

    Zr、Mg、Li、Ca和稀土类元素：各自为0.001～0.1％

    这些元素由于是与Cu基质中的氧原子结合而生成微细氧化物而提高高温强度的元素，因此可以根据需要含有这些元素。该效果在这些元素的总含量为0.001％以上时变得显著。然而，在该含量超过0.1％时，上述效果不仅达到饱和，而且具有弯曲加工性劣化等问题。因此，在含有选自Zr、Mg、Li、Ca和稀土类元素中的一种以上时，总含量理想的为0.001～0.1％。优选的含量为0.005～0.05％。另外，稀土类元素是指Sc、Y和镧系元素，可以含有各元素的单质，另外，也可以含有混合稀土金属(misch metal)。

    (B)关于本发明的Cu合金材料中存在的析出物和夹杂物的合计个数

    在本发明的Cu合金材料中，合金中存在的析出物和夹杂物中，粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数N需要满足下式(1)：

    logN≤0.4742+17.629×exp(-0.1133×X)…(1)

    其中，N为每单位面积的粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数(mm^-2)，而且，X为粒径为1μm以上的析出物和夹杂物的粒径(μm)。

    另外，析出物和夹杂物的合计个数优选满足下式(1’)：

    logN≤0.4742+7.9749×exp(-0.1133×X)…(1’)

    其中，N为每单位面积的粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数(mm^-2)，而且X为粒径为1μm以上的析出物和夹杂物的粒径(μm)。

    而且，析出物和夹杂物的合计个数，进一步优选满足下式(1”)：

    logN≤0.4742+6.3579×exp(-0.1133×X)…(1”)

    其中，N为每单位面积的粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数(mm^-2)，而且X为粒径为1μm以上的析出物和夹杂物的粒径(μm)。

    本发明的Cu合金材料中，通过微细地析出Cu₄Ti、金属Cr和金属Ag，可以不降低导电率地提高强度。它们通过析出硬化来提高强度。由于固溶的Cr与Ti结合而提高基质的纯度，因此，导电性接近纯铜的导电性。

    然而，当Cu₄Ti、金属Cr、金属Ag或Cr-Ti化合物的粒径变得粗大至10μm以上而析出时，延性降低，例如加工成连接器时的弯曲加工或冲切加工时容易产生裂纹或缺口。另外，在使用时有时对疲劳特性和耐冲击特性产生不良影响。尤其，当凝固后的冷却时生成粗大的Ti-Cr化合物时，此后的加工工序中容易产生裂纹或缺口。另外，由于时效处理工序中硬度过度增加，因此，阻碍了Cu₄Ti、金属Cr和金属Ag的微细析出，从而不能实现Cu合金材料的高强度化。在合金中存在的析出物和夹杂物中，粒径1μm以上的析出物和夹杂物的粒径和合计个数不满足下式(1)时，该问题变得显著。

    因此，本发明中，作为必要条件，规定了在合金中存在的析出物和夹杂物中粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数N满足上述式(1)。有时优选满足上述式(1’)，有时进一步优选满足上述式(1”)。

    另外，每单位面积的Cu合金材料中存在的粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数(mm^-2)的测定方法如下所述。

    <析出物和夹杂物的合计个数>

    对与Cu合金材料的轧制面垂直且与轧制方向平行的断面进行镜面研磨，用以体积比9∶1将氨水和过氧化氢水溶液混合而获得的腐蚀液进行蚀刻，然后用光学显微镜以100倍或500倍的倍率观察1mm×1mm的视野。此后，测定析出物和夹杂物的长径(以途中不接触晶界的条件下在晶粒内画出的最长直线的长度)中1μm以上的那些长径，所获得的值定义为粒径。

    此外，将这样获得的粒径(μm)的小数点以下进行四舍五入，按照1μm、2μm、......αμm(α为自然数)的粒径，与1mm×1mm视野的框线交叉者定为1/2个，位于框线内者定为1个，算出合计个数n₁，将任意选择的10个视野的个数N(＝n₁+n₂+…+n₁₀)的平均值(N/10)定义为该试样的各粒径的析出物和夹杂物的合计个数。

    因此，为了针对1μm、2μm、......αμm(α为自然数)的每个粒径算出上述式(1)、式(1’)和式(1”)的右边的数值，在析出物和夹杂物的粒径测定值为1.0μm以上且小于1.5μm时，代入X＝1，而为(α-0.5)μm以上且小于(α+0.5)μm时，代入X＝α(在该情况下，α为2以上的自然数)即可。

    这样，针对1μm、2μm、......αμm(α为自然数)的每个粒径算出右边的数值，只有在所有粒径的情形中满足上述式(1)、式(1’)或式(1”)的情况下，定义为Cu合金材料中存在的析出物和夹杂物中粒径1μm以上的析出物和夹杂物的合计个数N满足上述式(1)、式(1’)或式(1”)。

    (C)关于本发明的Cu合金材料的制造

    以下，对本发明的制造方法进行说明。

    熔化优选是真空熔化，但如果通过使用助熔剂(flux)等而为非氧化性或还原性的气氛时，也可以是大气熔化。这是因为，在熔化铜中的固溶氧增多时，在后续工序中，生成水蒸汽，发生气泡，引起了所谓的氢病等。另外，生成容易氧化的固溶元素如Ti、Cr等的粗大氧化物，其在最终制品中残留时，使延性和疲劳特性显著降低。

    从冷却速度和生产率的观点来看，获得铸片的方法优选为连续铸造。优选的是，以0.5℃/s以上的平均冷却速度在从至少刚铸造之后的铸片温度到600℃的温度区冷却，更优选的平均冷却速度为5℃/s以上。如果浇铸后的冷却速度缓慢，析出物变得粗大。为了将粗大的析出物完全再固溶，需要经过在800～900℃下数十小时以上的热处理。然而，当进行这种高温长时间的热处理时，产生表面氧化、形状不良的问题。另一方面，由于在短时间的热处理中残留未固溶的析出物，因而以此为核热处理后析出物变得粗大，有可能损害延性和弯曲加工性，另外，由于有助于析出硬化的固溶元素减少，因而不能获得充分的强度升高。本发明的铜合金是可完全再固溶的成分体系，由于如前所述暂时析出的粗大析出物的完全再固溶是困难的，因此优选在刚浇铸之后进行骤冷。

    对浇铸方法只要可获得0.5℃/s以上的冷却速度，则没有特别限制，例如可以是铸锭法(ingot)。大气中的浇铸中，由于氧化物等的卷入，发生了铸片的品质上的问题，因此优选采用德维勒倾转浇注法铸造。

    所得铸片根据需要可以进行表面整修或冒口(riser)部的除去。在由于铸片形状接近最终制品形状而不需要粗加工时，可以直接进行冷加工或者在200～300℃的温度区的温热加工，但为了调整尺寸形状，可以将热锻造和热轧制组合。对热加工时的加热温度也没有特别限制，优选为700～950℃。根据需要，在700～950℃的温度区进行固溶热处理之后，优选以20％以上的加工度进行冷加工或温热加工，并转移到时效工序。对时效条件也没有特别限制，优选地，在非氧化性或还原性气氛中进行在350～450℃下2～24小时的热处理。冷加工或温热加工和时效处理的组合可以进行多次。

    对加工方法没有特别限制。例如，在最终制品形状为薄带等板状时，可以采用轧制，而且，在不是板状的情况下，如果是线材，可以采用拉丝或挤出，另外，如果是块状形状，可以采用锻造或冲压。

    (D)关于本发明的Cu合金材料的物性

    对本发明的Cu合金材料，测定抗拉强度TS(MPa)、延性El(％)、导电率IACS(％)和90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀。以下详细描述了它们的测定方法和它们的物性值的评价。

    <抗拉强度TS(MPa)>

    从Cu合金材料中获取拉伸方向与轧制方向垂直的、JISZ2201中规定的13B号试样，按照JIS Z2241中规定的方法，求出室温(25℃)下的抗拉强度TS(MPa)。

    <导电率IACS(％)>

    从Cu合金材料采取纵向与轧制方向垂直的、宽10mm×长60mm的试样，在试样的纵向上通电流，测定试样的两端的电位差，通过4端子法求出电阻。接着，由用测微计测定的试样的体积来算出每单位体积的电阻(电阻率)，由其与将多晶纯铜退火而获得的标准试样的电阻率1.72μΩ·cm之比求出导电率IACS(％)。

    根据本发明，针对强度和导电性，寻求一种铜合金材料，其所具有的导电率和抗拉强度的平衡性为与Cu-Be系合金相同程度或其以上的高水平。

    因此，抗拉强度和导电率的关系(平衡性)满足下式(2)则评价为“○”，不满足则评价为“×”。

    TS≥648.06+985.48×exp(-0.0513×IACS)…(2)

    其中，TS表示抗拉强度(MPa)，IACS表示导电率(％)。

    <弯曲加工性>

    板材的弯曲加工性根据抗拉强度TS、板厚t和90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀的关系(平衡性)来评价。从铜合金材料的薄带采取多个宽10mm×长60mm的试样，使得与轧制方向垂直的方向(bad way)成为试样的长边，改变弯曲部的曲率半径(内径)，来实施90°弯曲试验。使用光学显微镜，从外径侧观察试验后的试样的弯曲部。而且，以不发生裂纹的最小曲率半径为R，通过算出该最小曲率半径与试样的厚度t之比(＝R/t)，求出90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀。对于一部分试样，采取其中与轧制方向平行的方向(good way)成为试样的长边的试样，进行弯曲试验，均显示了良好的值，并非工业上成为问题的水平。

    弯曲加工性栏的“评价”如下所示：在抗拉强度TS为600MPa以下的板材时，bad way中的90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀满足下式(3)则评价为“○”，而且，在抗拉强度TS超过600MPa的板材时，90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀满足下式(4)则评价为“○”。与此相反，不满足下式(3)和下式(4)则评价为“×”。

    B₉₀≤2.0…(3)

    B₉₀≤25.093-54.82×exp[-{(TS+583.61)/1254}²]+1.25×t…(4)

    其中，B₉₀表示90°弯曲试验中的弯曲加工性，TS表示抗拉强度(MPa)，而且，t表示板厚(mm)。

    图3所示为后述本发明例的Cu合金材料在板厚t＝2mm时的抗拉强度TS与90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀的关系的图。均显示满足上述式(4)。

    接着，关于Cu合金材料为板材以外的材料，例如是线材时的加工性，通过延性El(％)与抗拉强度TS(MPa)的关系来评价。El(％)与抗拉强度TS(MPa)满足下式(5)则评价为“○”，不满足则评价为“×”。

    El≥24.138-24.6076×exp[-{(TS-1816.36)/2213.52}²]…(5)

    其中，在式(5)中，El表示延性(％)，而且TS表示抗拉强度(MPa)。

    图4所示为后述本发明例的Cu合金线材的延性El(％)与抗拉强度TS(MPa)的关系的图。均显示满足上述式(5)。

    实施例1

    将具有表1所示的化学组成的Cu合金在高频熔化炉中真空熔炼，浇铸到钢制的铸模中，获得厚50mm、宽100mm、高200mm的铸块。作为稀土类元素，添加各元素的单质或者混合稀土金属。对于一部分试样，通过安装在铸模内壁的热电偶，测量浇铸后的冷却过程中的温度变化，通过与传热分析并用，求出铸片中心部的冷却曲线，冷却至600℃之前的平均冷却速度为2℃/s。另外，在比较例36中，浇铸到砂模铸模中，进行减小冷却速度的试验。该情况下，冷却至600℃之前的平均冷却速度为0.2℃/s。

    关于试验号1～35，切断和除去冒口部分，然后在加热至900℃之后，热锻造至厚度为20mm。进一步，在加热至900℃之后，热轧制至厚度为5mm。为了除去氧化皮(scale)，磨削表面，然后加热至250℃，且进行温热轧制，直至厚度为1mm。此外，进行850℃×10分钟的固溶热处理，冷轧制，直至厚度为0.4mm。而且，进行450℃×2h的时效处理，进一步进行50％冷轧制，直至厚度为0.2mm，进行400℃×2h的时效处理，获得薄带。对于一部分，为了备齐最终时效前的冷轧制率，冷轧制至0.6mm或0.2mm，然后进行450℃×2h的热处理，分别冷轧制至0.3mm或0.1mm，同样地进行400℃×8h的时效处理，获得薄带。

    对于试验号36，也用同样的工序尝试试制，不过在达到厚度0.4mm的轧制时，裂纹是严重的，难以继续试验。调查各工序中的析出物和夹杂物后，确认了即使冷轧制时也残留大量的粗大析出物和夹杂物，且凝固时生成的析出物和夹杂物即使经过固溶热处理也没有消除。

    〔表1〕

    

    对这样制作的薄带，按照前述测定方法，求出析出物和夹杂物的粒径以及每单位面积的合计个数N(mm^-2)、抗拉强度TS(MPa)、延性El(％)、导电率IACS(％)和90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀。进一步由这些值分别求出抗拉强度TS与导电率IACS的平衡性(TS/IACS)、抗拉强度TS与延性El的平衡性(TS/El)以及弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的平衡性(B₉₀/TS)。这些结果一起在表1中示出。另外，合计个数栏中的符号◎、○、△分别表示满足式(1”)、式(1’)和式(1)。

    在本发明例的试验号1～28中，析出物和夹杂物的粒径和每单位面积的合计个数N均满足式(1)，抗拉强度TS与导电率(IACS)的平衡性(TS/IACS)和弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的平衡性(B₉₀/TS)二者均优异。

    与此相反，比较例的试验号29～35中，抗拉强度TS与导电率IACS的平衡性(TS/IACS)和弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的平衡性(B₉₀/TS)均是低劣的。另外，在比较例的试验号36中，在尝试50％冷轧制至厚度为0.2mm的阶段中，调查了析出物和夹杂物的分散状况，结果，Cu合金材料中分散有大量的粒径1μm以上的析出物和夹杂物，不满足上述式(1)。

    图3总结了表1所示的弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的平衡性(B₉₀/TS)。本发明例用○表示，且比较例用■表示。在该图中同时示出了试样厚度t＝0.2mm时分别用式(4)、式(4’)和式(4”)表示的弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的关系。

    实施例2

    用高频熔化炉真空熔炼具有表2所示的化学组成(三种)的Cu合金，通过使用直接连接于保持炉的石墨铸模的连续铸造，获得厚度30mm、宽度100mm的铸片。

    〔表2〕

    

    此后，对各Cu合金分别进行表3所示的三种不同方法A、B和C的加工热处理，获得试验号41～49的薄带。

    〔表3〕

    

    对这样制作的薄带，按照前述测定方法，求出析出物和夹杂物的粒径以及每单位面积的合计个数N(mm^-2)、抗拉强度TS(MPa)、延性El(％)、导电率IACS(％)和90°弯曲试验中的弯曲加工性B₉₀。进一步由这些值分别求出抗拉强度TS与导电率IACS的平衡性(TS/IACS)、抗拉强度TS与延性El的平衡性(TS/El)以及弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的平衡性(B₉₀/TS)。这些结果一起在表2中示出。另外，合计个数栏中的符号○表示满足式(1’)。

    在本发明例的试验号41～49中，析出物和夹杂物的粒径和每单位面积的合计个数N均满足式(1)，抗拉强度TS与导电率IACS的平衡性(TS/IACS)和弯曲加工性B₉₀与抗拉强度TS的平衡性(B₉₀/TS)二者均优异。可以确认，即使改变加工热处理条件，也能够获得良好的结果。

    实施例3

    将具有表4所示的化学组成的Cu合金在高频熔化炉中真空熔炼，浇铸到钢制的铸模中，获得直径70mm和高170mm的铸块。作为稀土类元素，添加各元素的单质或者混合稀土金属。

    〔表4〕

    表4

    

    切断和除去冒口部分，然后在加热至900℃之后，热锻造至直径为30mm。为了除去氧化皮，磨削表面，然后在加热至250℃，并进行温热轧制。此外，进行850℃×10分钟的固溶热处理，冷轧制，直至直径为15mm。而且，进行400℃×8h的时效处理，获得线材。

    对于这样制作的线材，按照前述测定方法，求出析出物和夹杂物的粒径以及每单位面积的合计个数N(mm^-2)、抗拉强度TS(MPa)、延性El(％)和导电率IACS(％)。这些结果一起在表4中示出。另外，合计个数栏中的符号◎、○、△分别表示满足式(1”)、式(1’)和式(1)。

    在本发明例的试验号61～71中，析出物和夹杂物的粒径和每单位面积的合计个数N均满足式(1)，抗拉强度TS与导电率IACS的平衡性(TS/IACS)和抗拉强度TS与延性El的平衡性(TS/El)二者均优异。

    与此相反，比较例的试验号72～78中，抗拉强度TS与导电率IACS的平衡性(TS/IACS)和抗拉强度TS与延性El的平衡性(TS/El)均是低劣的。

    图4总结了表1和表4所示的延性El与抗拉强度TS的关系。○为表1所示的薄带中的本发明例，●为表4所示的线材中的本发明例。△为表1所示的薄带中的比较例，▲为表4的线材中的比较例。在该图中同时示出了分别用式(5)、式(5’)和式(5”)表示的延性El与抗拉强度TS的关系。

     产业上的可利用性

    根据本发明，完全不使用具有环境问题的有害元素，可以提供强度、导电性以及加工性优异的Cu合金材料。