铜合金板材及其制造方法
阅读说明：本技术 铜合金板材及其制造方法 (Copper alloy sheet and method for producing same ) 是由 矶松岳已 檀上翔一 樋口优 于 2018-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种铜合金板材,其使用Cu-Co-Si系合金,并且在具备高强度及高导电率的同时冲压冲裁加工性也优异。铜合金板材具有如下合金组成：含有0.3～1.9质量％的Co及0.1～0.5质量％的Si,且余量由Cu及不可避免的杂质构成,由通过EBSD法测得的结果获得的、特殊晶界(即Σ7晶界和Σ9晶界)的总量在所有结晶晶界中所占的比率为1.5％以上,并且,Σ9/Σ7为1.0～5.0,α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内。(The invention provides a copper alloy sheet material which uses a Cu-Co-Si alloy and has excellent punching workability while having high strength and high conductivity. The copper alloy sheet had the following alloy composition: the grain-oriented carbon fiber contains 0.3-1.9 mass% of Co and 0.1-0.5 mass% of Si, and the balance is composed of Cu and unavoidable impurities, and the ratio of the total amount of special grain boundaries (i.e., ∑ 7 grain boundaries and Σ 9 grain boundaries) to all crystal grain boundaries, which is obtained as a result of measurement by the EBSD method, is 1.5% or more, Σ 9/Σ 7 is 1.0-5.0, and the orientation density of α fibers (Φ 1 is 0 ° to 45 °) is within a range of 3.0 to 25.0 inclusive.)
技术领域
本发明涉及一种例如应用于车载零件及电气/电子设备中使用的引线框、连接器、端子材料、继电器、开关、插座等的铜合金板材及其制造方法。
背景技术
铜合金板材例如广泛用于车载零件及电气/电子设备中使用的引线框架、连接器、端子材料、继电器、开关、插座等用途。作为对用于这种用途的铜合金板材所要求的特性项目，可列举抗拉强度、屈服强度(屈服应力)、弯曲加工性、导电率、疲劳特性等。
近年来，随着电气/电子设备及车载零件的性能变高、安装密度变高，针对铜合金材料的要求特性也进一步变严格。特别是，研究使端子用铜合金板材通过减薄及缩窄材料来减轻重量及减少材料使用量。为了在由如上述减薄后的板材构成的板簧部中确保接触压力，需要提高材料强度。
另外，由于电气/电子零件一般是通过对板材实施冲压加工及弯曲加工而成型，所以，作为板材必须具有优异的冲压冲裁加工性。尤其是在端子用铜合金板材的情况下，如果冲压冲裁加工性差，则进行冲压冲裁加工时的切断面的形状会变得不稳定。随之存在如下问题：连续设置形成的各端子的配设间隔无法统一，导致产生偏差，并且每个端子的尺寸及形状容易产生偏差。这在制造车载零件及电气/电子零件方面是不理想的，所以，作为铜合金板材也需要具备优异的冲压冲裁加工性。
另外，对用于大电流用途的端子要求由具有高导电率的铜合金材料形成。
随着近年来电子设备的蓄电池电容的大型化和液晶显示器的大型化，流过终端内的端子及充电端子的电流值变高。
作为用于电气/电子设备、汽车车载的铜合金材料，以往广泛使用主要通过析出强化或加工硬化而被强化的高强度铜合金即Cu-Ni-Si系合金(科森合金)。
然而，Cu-Ni-Si系合金的导电率最大也只有50％IACS左右，当以大电流通电时，有可能使电阻发热量变多，导致因热而使触点部的弹簧性降低、或用于固定端子的模具劣化等，由此使端子的功能明显降低，所以，不适合用作大电流时使用的端子材料。
因此，要求开发代替Cu-Ni-Si系合金的端子材料。例如专利文献1中，公开了以下内容：通过使用Cu-Co-Si系合金代替Cu-Ni-Si系合金，并在再结晶组织中控制等轴晶和双晶晶界的频率，从而能够改善板材的弯曲加工性和导电性。然而，在专利文献1中，关于冲压冲裁加工性，没有进行任何研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP专利第5534610号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种使用Cu-Co-Si系合金，并且在具备高强度及高导电率的同时冲压冲裁加工性也优异的铜合金板材。
用于解决课题的手段
本发明的铜合金板材通过相对于所有结晶晶界，对Σ7晶界和Σ9晶界进行控制，并且使显示轧制织构和再结晶织构的α纤维(Φ1＝0°～45°)生长，从而抑制冲压加工时材料和模具接触的面的负载集中，由通过冲压冲裁加工而产生的切断面确定的塌边(面)和剪切面的边界线的变动高度变小。其结果为，本发明者们发现冲压冲裁加工性显著提高，并且连续设置形成的端子彼此的间隔以及端子的尺寸及形状的偏差减轻，由此完成本发明。
即，本发明的主旨构成如下。
(1)一种铜合金板材，其特征在于，具有如下合金组成：含有0.3～1.9质量％的Co及0.1～0.5质量％的Si，且余量由Cu及不可避免的杂质构成，由通过EBSD法测得的结果获得的、特殊晶界即Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率为1.5％以上，并且Σ9/Σ7为1.0～5.0，α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内。
(2)一种铜合金板材，其特征在于，具有如下合金组成：含有0.3～1.9质量％的Co及0.1～0.5质量％的Si，还含有从由0.05～1.0质量％的Cr、0.05～0.7质量％的Ni、0.02～0.5质量％的Fe、0.01～0.3质量％的Mg、0.01～0.5质量％的Mn、0.01～0.15质量％的Zn及0.01～0.15质量％的Zr所组成的组中选择的至少一种成分，且余量由Cu及不可避免的杂质构成，由通过EBSD法测得的结果获得的、特殊晶界即Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率为1.5％以上，并且Σ9/Σ7为1.0～5.0，α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内。
(3)根据上述(2)所述的铜合金板材，其含有合计为1.5质量％以下的从由所述Cr、Ni、Fe、Mg、Mn、Zn及Zr所组成的组中选择的至少两种成分。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的铜合金板材，其轧制平行方向的抗拉强度为500MPa以上，导电率超过50％IACS，且通过用扫描电子显微镜(SEM)对由冲压冲裁加工形成的切断面进行观察而确定的剪切面及断裂面在板厚方向上测得的合计尺寸的最大值tmax和最小值tmin的差Δt为板厚T的30％以下。
(5)一种铜合金板材的制造方法，其是制造上述(1)至(4)中任一项所述的铜合金板材的方法，其特征在于，
对由所述合金组成所构成的铜合金原料依次实施铸造工序(工序1)、第1面切削工序(工序2)、均质化热处理工序(工序3)、热轧工序(工序4)、水冷工序(工序5)、第2面切削工序(工序6)、第1冷轧工序(工序7)、固溶热处理工序(工序8)、时效热处理工序(工序9)、第2冷轧工序(工序10)及退火工序(工序11)。
(6)一种铜合金板材的制造方法，其是制造上述(1)至(4)中任一项所述的铜合金板材的方法，其特征在于，
对由所述合金组成构成的铜合金原料依次实施铸造工序(工序1)、第1面切削工序(工序2)、均质化热处理工序(工序3)、热轧工序(工序4)、水冷工序(工序5)、第2面切削工序(工序6)、第1冷轧工序(工序7)、固溶热处理工序(工序8)、第2冷轧工序(工序10)、时效热处理工序(工序9)、第3冷轧工序(工序12)及退火工序(工序11)。
(7)一种铜合金板材的制造方法，其是制造上述(1)至(4)中任一项所述的铜合金板材的方法，其特征在于，
对由所述合金组成构成的铜合金原料依次实施铸造工序(工序1)、第1面切削工序(工序2)、均质化热处理工序(工序3)、热轧工序(工序4)、水冷工序(工序5)、第2面切削工序(工序6)、第1冷轧工序(工序7)、时效热处理工序(工序9)及第2冷轧工序(工序10)。
发明效果
根据本发明，能够提供一种使用Cu-Co-Si系合金，并且在具备高强度及高导电率的同时冲压冲裁加工性也优异的铜合金板材。
附图说明
图1是通过EBSD测定并根据ODF(取向分布函数)分析所获得的铜合金板材的代表性结晶取向分布图。在图1中，以轧制面内的二轴正交方向、即与轧制方向平行的方向RD及板宽方向TD、以及轧制面的法线方向ND这三个方向的欧拉角来表示，即，将RD轴的取向旋转表示为Φ、将ND轴的取向旋转表示为Φ1、将TD轴的取向旋转表示为Φ2。
图2表示本发明的实施方式的铜合金板材，是以可以看到冲压冲裁加工后的切断面的状态示意性地表示的局部立体图。
具体实施方式
以下，对本发明所涉及的铜合金板材的优选实施方式进行详细说明。
本发明所涉及的铜合金板材的特征在于，具有如下合金组成，该合金组成含有0.3～1.9质量％的Co及0.1～0.5质量％的Si，且余量由Cu及不可避免的杂质构成，根据通过EBSD法测得的结果获得的、特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的合计相对于所有结晶晶界为1.5％以上，Σ9/Σ7为1.0～5.0，α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内。
这里，“铜合金板材”是指，将(加工前且具有给定的合金组成的)铜合金原料加工成板状，并具有给定的厚度，形状上稳定，且在平面方向上扩展的板材，广义上也包括条材。虽然在本发明中，板材的厚度未被特别限定，但是优选0.05～1.0mm，进一步优选0.06～0.8mm。
(成分组成)
首先，对本发明所涉及的铜合金板材的成分组成和其作用进行说明。
＜必须含有成分>
本发明所涉及的铜合金板材以Co及Si作为必须含有的成分。
(Co：0.3～1.9质量％)
Co在Cu母相(基质)中，作为由单质或与Si的化合物所构成的第二相粒子的析出物，例如以50～500nm左右的大小微细析出。Co是具有如下作用的重要成分，即，通过抑制位错移动从而使该析出物析出硬化，进而，通过抑制晶粒生长而使晶粒微细化，从而提高材料强度，并且也提高弯曲加工性。为了发挥该作用，需要将Co含量设为0.3质量％以上。另外，Co和Ni相比，固溶时的导电率的降低比率小，但当Co含量超过1.9质量％时，导电率的降低会变明显，无法获得超过50％IACS的导电率，因此需要将Co含量设为1.9质量％以下。例如，在一般的Cu-Ni-Si系合金(Cu-2.3质量％Ni-0.65质量％Si)的情况下，导电率为38％IACS左右，但将Co含量设为0.3～1.9质量％的范围内的本发明的铜合金板材的导电率可获得60％IACS以上的高数值。另外，本发明的铜合金板材的抗拉强度虽然也根据制造条件而异，但通过采用指定的制造条件，在时效析出后可获得600MPa左右，可获得和由Cu-Ni-Si系合金所构成的铜合金板材同等水平的高强度。此外，为了均衡地满足抗拉强度和导电率这两个特性，Co含量优选为0.8～1.6质量％的范围内。
(Si：0.1～0.5质量％)
Si在Cu母相(基质)中，和Co及Cr等一起作为由化合物所构成的第二相粒子的析出物而微细析出。Si是具有如下作用的重要成分，即，通过抑制位错移动从而使该析出物析出硬化，进而，通过抑制晶粒生长而使晶粒微细化，从而提高材料强度。为了发挥该作用，需要将Si含量设为0.1质量％以上。另外，当Si含量超过0.5质量％时，导电率的降低会变明显，无法获得超过50％IACS的导电率，因此需要将Si含量设为0.5质量％以下。另外，为了均衡地满足抗拉强度和导电率这两个特性，Si含量优选为0.2～0.5质量％的范围内。
＜任意添加成分>
本发明的铜合金板材除了含有上述Co及Si必须含有成分以外，也可以还含有从由0.05～1.0质量％的Cr、0.05～0.7质量％的Ni、0.02～0.5质量％的Fe、0.01～0.3质量％的Mg、0.01～0.5质量％的Mn、0.01～0.15质量％的Zn及0.01～0.15质量％的Zr所组成的组中选择的至少一种成分，以作为任意含有成分。
(Cr：0.05～1.0质量％)
Cr在Cu母相(基质)中，作为化合物或单质，例如以50～500nm左右的大小的析出物的形式微细析出。Cr是具有如下作用的成分，即，通过抑制位错移动从而使该析出物析出硬化，进而，通过抑制晶粒生长而使晶粒微细化，从而提高材料强度，并且也提高弯曲加工性。为了发挥该作用，优选将Cr含量设为0.05质量％以上。另外，如果Cr含量为1.0质量％以下，则导电率的降低不明显，没有无法获得超过50％IACS的导电率的倾向。因此，将Cr含量设为0.05～1.0质量％。
(Ni：0.05～0.7质量％)
Ni在Cu母相(基质)中，作为化合物或单质，例如以50～500nm左右的大小的析出物的形式微细析出。Ni是具有如下作用的成分，即，通过抑制位错移动从而使该析出物析出硬化，进而，通过抑制晶粒生长而使晶粒微细化，从而提高材料强度，并且也提高弯曲加工性。为了发挥该作用，优选将Ni含量设为0.05质量％以上。另外，如果Ni含量为0.7质量％以下，则导电率的降低不明显，没有无法获得超过50％IACS的导电率的倾向。因此，将Ni含量设为0.05～0.7质量％。
(Fe：0.02～0.5质量％)
Fe是具有改善导电率、强度、应力缓和特性、镀覆性等制品特性的作用的成分。在发挥该作用时，优选将Fe含量设为0.02质量％以上。另外，如果Fe为0.5质量％以下，则没有导电率降低的倾向。因此，将Fe含量设为0.02～0.5质量％。
(Mg：0.01～0.3质量％)
Mg是具有提高耐应力缓和特性的作用的成分。在发挥该作用时，优选将Mg含量设为0.01质量％以上。另外，如果Mg含量为0.3质量％以下，则没有导电性降低的倾向。因此，将Mg含量设为0.01～0.3质量％。
(Mn：0.01～0.5质量％)
Mn是具有如下作用的成分，即，固溶于母相而提高拉丝加工性，并抑制晶界反应型析出的急剧发展，且能够控制通过晶界反应型析出而产生的不连续性析出胞状组织。在发挥该作用时，优选将Mn含量设为0.01质量％以上。另外，如果Mn的含量为0.5质量％以下，则没有产生导电率降低和弯曲加工性劣化的担忧。因此，将Mn含量设为0.01～0.5质量％。
(Zn：0.01～0.15质量％)
Zn是具有如下作用的成分，即，改善弯曲加工性，并且改善Sn镀层和焊料镀层的密贴性及迁移特性。在发挥该作用时，优选将Zn含量设为0.01质量％以上。另外，如果Zn含量为0.15质量％以下，则没有导电性降低的倾向。因此，将Zn含量设为0.01～0.15质量％。
(Zr：0.01～0.15质量％)
Zr是具有主要使晶粒微细化而提高强度及弯曲加工性的作用的成分。在发挥该作用时，优选将Zr含量设为0.01质量％以上。另外，如果Zr含量为0.15质量％以下，则没有形成化合物，且导电率及冲压冲裁加工性明显降低的倾向。因此，将Zr含量设为0.01～0.15质量％。
(至少含有两种任意添加成分时的总含量)
在含有至少两种成分的从由上述Cr、Ni、Fe、Mg、Mn、Zn及Zr所组成的组中选择的任意添加成分时，优选将总含量设为1.5质量％以下。这是因为，如果所述总含量为1.5质量％以下，则冲压冲裁加工性及导电率不会大幅降低。因此，将所述总含量设为1.5质量％以下。
＜余量>
上述的必须含有成分及任意添加成分以外的余量由Cu及不可避免的杂质构成。此外，这里所说的“不可避免的杂质”大致是指，在金属制品中，存在于原料中或在制造工序中不可避免地混入的杂质，虽然原本不需要，但由于是微量的，并不对金属制品的特性造成影响，所以是可接受的杂质。
(轧制织构)
另外，在本发明中，将下述内容作为必须的发明限定事项：由通过EBSD法测得的结果获得的、特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率为1.5％以上，Σ9/Σ7为1.0～5.0，且α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度满足3.0以上且25.0以下的范围内。此外，这里所说的“取向密度”也表示为晶粒取向分布函数(ODF，crystal orientationdistribution function)，示出将随机的结晶取向分布的状态设为1时，相对于此集聚了多少倍，用于对织构的结晶取向的存在比率及分散状态进行定量分析。取向密度是根据EBSD及X射线衍射测定结果，以(100)、(110)、(112)正极图等三种以上的正极图测定数据为基础，并通过利用级数展开法的结晶取向分布分析法而算出。另外，特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界被称为特殊晶界，是形成对应晶格的结晶晶界。在晶粒间没有单纯的取向关系时Σ大，没有特别的性质的晶界被称为随机晶界。α纤维是指，用ODF图来表示对纯铜进行轧制加工及再结晶时生长的结晶取向组时，连接成纤维状。α纤维的取向密度根据轧制加工和再结晶的频度而变化。
本发明者们为了提高铜合金板材的冲压冲裁加工性，针对该加工性和轧制织构的关系进行了深入研究。其结果为，发现：通过将合金组成限定为上述范围，并将特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率设为1.5％以上，且将Σ9/Σ7设为1.0～5.0，进而将α纤维(的范围)的取向密度控制在3.0以上且25.0以下的范围内，从而显著提高冲压冲裁加工性。
即，这是因为，特殊晶界Σ7及Σ9与其他特殊晶界相比，晶界能量相对低，当特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率为1.5％时，即使在冲压加工等对局部施加高负载的加工的情况下，也容易相对于外力而发生变形，并能够稳定获得优异的冲压冲裁加工性。
另外，相对于Σ7晶界，Σ9晶界对冲压冲裁加工性的帮助大。另一方面，Σ7晶界虽然相较于Σ9晶界，对冲压冲裁加工性的帮助小，但比其他特殊晶界优异。此外，认为Σ7、Σ9晶界均相较于其他特殊晶界，晶界能量低，有助于加工时的冲压冲裁性。因此，能够通过将Σ9/Σ7限定为1.0～5.0，从而表现出优异的冲压冲裁性。
进而，通过将α纤维(的范围)的取向密度限定为3.0以上且25.0以下的范围内，从而除了冲压冲裁性以外，还可获得高强度，通过利用后文叙述的制造方法进行制造，从而可获得优异的强度。
图1是通过EBSD测定并根据ODF(取向分布函数)分析所获得的铜合金板材的代表性结晶取向分布图，以轧制面内的2轴正交方向即和轧制方向平行的方向RD及板宽方向TD、以及轧制面的法线方向ND这三个方向的欧拉角来表示，即，将RD轴的取向旋转表示为Φ、将ND轴的取向旋转表示为Φ1、将TD轴的取向旋转表示为Φ2。这里，α纤维集聚在的范围内。
在本发明中的上述轧制织构的分析中使用了EBSD法。EBSD法是ElectronBackScatter Diffraction(电子背散射衍射)的简称，是指利用在扫描电子显微镜(SEM)内对试样照射电子线时产生的反射电子菊池线衍射进行结晶取向分析的技术。在本发明中的EBSD测定中，对包含200个以上晶粒的800μm×1600μm的试样面积以0.1μm步长来进行扫描、测定。所述测定面积及扫描步长只需根据试样的晶粒大小来决定即可。另外，关于取向差，将相邻测定点的取向差为10°以上视作结晶晶界。在测定后的晶粒的分析中，使用TSLSolutions公司制作的分析软件OIM Analysis(商品名)。在利用EBSD进行的晶粒分析中获得的信息包含电子线侵入试样至数10nm深度的信息。另外，板厚方向的测定部位优选设为距离试样表面为板厚T的1/8倍～1/2倍的位置附近。
本说明书中的结晶取向的表示方法是使用垂直于Z轴的(平行于轧制面(XY面)的)晶面的指数(h k l)、及垂直于X轴的(平行于YZ面的)结晶方向的指数[u v w]，并以(h kl)[u v w]的形式来表示的。另外，像(1 3 2)[6-4 3]和(2 3 1)[3 -4 6]等那样，针对基于铜合金的立方晶的对称性而等效的取向，使用表示族(统称)的括弧记号，表示为{h k l}＜u v w>。作为代表性的结晶取向，可列举Brass取向{011}＜211>、S取向{123}＜634>、Copper取向{112}＜111>、Goss取向{110}＜001>、RDW取向{012}＜100>、BR取向{236}＜385>等。这里，α纤维在的范围内，并作为以Goss取向～Brass取向连续地变化的合金型的纤维织构而存在，本发明的铜合金板材的合金成分为合金型的织构，这是通过将作为添加元素的Co及Si控制在规定的范围内而获得的组织。通过使α纤维在规定的范围内存在，从而能够显著提高冲压冲裁加工性。
(抗拉强度)
在本发明中，优选为，轧制平行方向的抗拉强度为500MPa以上。这是因为，如果轧制平行方向的抗拉强度为500MPa以上，则在利用减薄或缩窄的板材形成端子的情况下，没有板材的强度不足的倾向，并且不存在端子的板簧部无法确保足够的接触压力的可能性。
(导电率)
在本发明中，优选为，将导电率设为超过50％IACS。这是因为，如果导电率超过50％IACS，则即便以大电流通电，电阻发热量也不多，不会发生因热而使接点部的弹簧性降低、或因固定端子的模具的劣化等而使端子的功能明显降低。
(由冲压冲裁加工形成的切断面的形状)
在本发明中，优选为，通过用扫描电子显微镜(SEM)对由冲压冲裁加工形成的切断面进行观察而确定的剪切面及断裂面在板厚方向上测得的合计尺寸的最大值tmax和最小值tmin的差Δt为板厚T的30％以下。
图2是代表性的实施方式的铜合金板材的局部立体图。图2所示的铜合金板材1是实施冲压冲裁加工后的状态，具有切断面(切口)2，所述冲压冲裁加工通过在固定于未图示的下模(冲模)上的状态下，使上模(冲头)下降而进行。另外，切断面2从经冲压加工后的铜合金板材1的上表面1a侧起，以塌边3、剪切面4及断裂面5的顺序构成，另外，在切断面2的下端缘上通常也形成有所谓的毛边(毛刺)6，其是从正规的截面形状向外伸出的薄的鳍状部分。
本发明者们特别是着眼于塌边(面)3和剪切面4的边界线7的变动高度Δt，在规定的范围内对该变动高度Δt、即对铜合金板材1的板厚T进行观察，更具体而言，用扫描电子显微镜(SEM)对由冲压冲裁加工形成的切断面2进行观察。其结果为，本发明者们发现，通过将在板厚方向上对所确定的剪切面4及断裂面5进行测定而得到的合计尺寸的最大值tmax和最小值tmin的差Δt控制在板厚T的30％以下，从而显著地提高冲压冲裁加工性。并且，能够通过如上所述那样，使由通过EBSD法测得的结果获得的、特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率为1.5％以上，且使Σ9/Σ7为1.0～5.0，使α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度为3.0以上且25.0以下的范围内，从而实现对该变动高度Δt的控制。当变动高度Δt超过板厚T的30％时，冲压冲裁加工性差，存在连续设置形成的端子彼此的间隔以及端子的尺寸及形状的偏差变大的倾向。
此外，由于通过冲压冲裁加工而形成的切断面2会产生毛边6等，所以在铜合金板材1的板厚T和加工后的切断面2中，会因产生塌边3及毛边6而无法准确测定铜合金板材1的板厚T，因而剪切面4及断裂面5的合计尺寸的测定是以没有加工过的铜合金板材1的下表面1b位置为基准线而进行的。
＜铜合金板材的制造方法>
接下来，在下文中，对本发明的铜合金板材的制造方法的具体例进行说明。
(制造方法A)
在本发明的铜合金板材的制造方法中，为了去除在熔解铜合金原料的铸造工序(工序1)中获得的铸锭的表面上形成的氧化膜，而实施第1面切削工序(工序2)，即、在正背两面分别削去0.5mm以上的厚度，之后，实施保持温度800～1200℃、保持时间0.1～10小时的均质化热处理工序(工序3)，接下来，在轧制温度600～1100℃、轧制次数4次以上、总加工率60％以上的条件下实施热轧工序(工序4)，其后，利用水冷工序(工序5)进行骤冷。之后，为了去除表面的氧化膜，而实施第2面切削工序(工序6)，即、将热轧材的正背两面分别削去0.5mm以上的厚度。之后，在轧制次数2次以上、总加工率50％以上的条件下实施第1冷轧工序(工序7)，其后，以升温速度1～150℃/秒、到达温度800～1000℃、保持时间1～300秒、冷却速度1～200℃/秒实施固溶热处理工序(工序8)，接下来，以到达温度300～650℃、保持时间0.2～15小时实施时效热处理工序(工序9)。接下来，在轧制次数2次以上、总加工率5％以上的条件下实施第2冷轧工序(工序10)，之后，以到达温度200～600℃、保持时间1～3600秒实施退火工序(工序11)。以此方式，制作本发明的铜合金板材。
(制造方法B)
另外，作为铜合金板材的另一制造方法，也可以在实施工序1到工序8之后，实施第2冷轧工序(工序10)，然后实施时效热处理工序(工序9)，其后进而在轧制次数2次以上、总加工率10％以上的条件下实施第3冷轧工序(工序12)，其后，实施退火工序(工序11)，即使是该方法，也能够制作本发明的铜合金板材。
(制造方法C)
进而，作为铜合金材料的其他制造方法，也可以在实施工序1到工序7之后，不实施固溶热处理工序(工序8)，而是实施时效热处理工序(工序9)，其后，实施第2冷轧工序(工序10)，即使是该方法，也能够制作本发明的铜合金板材。
铜合金原料具有如下合金组成，该合金组成含有0.3～1.9质量％的Co及0.1～0.5质量％的Si，还根据需要而含有从由0.05～1.0质量％的Cr、0.05～0.7质量％的Ni、0.02～0.5质量％的Fe、0.01～0.3质量％的Mg、0.01～0.5质量％的Mn、0.01～0.15质量％的Zn及0.01～0.15质量％的Zr所组成的组中选择的至少一种成分，且余量由Cu及不可避免的杂质构成。
这里所说的“轧制加工率”是将从轧制前的截面面积减去轧制后的截面面积所得的值除以轧制前的截面面积并乘以100，且以百分率表示的值。即，由下述式表示。
[轧制加工率]＝{([轧制前的截面面积]-[轧制后的截面面积])/[轧制前的截面面积]}×100(％)
在本发明中，在构成上述制造方法A～C的构成当中，尤其是控制作为共有工序的均质化热处理工序(工序3)、热轧工序(工序4)及时效热处理工序(工序9)是重要的。即，需要将均质化热处理工序中的升温速度设为10～110℃/秒，且将保持温度设为950～1250℃，将热轧工序(工序4)中的冷却开始温度设为680～850℃，且将冷却速度设为20～130℃/秒，进而，将时效热处理工序(工序9)中的到达温度设为450～650℃，且将保持时间设为500～20000秒。另外，为了使轧制织构充分地生长，且将α纤维的取向密度控制在适当范围内，需要在时效热处理工序(工序9)中，在上述范围内实施热处理。
当均质化热处理工序(工序3)的升温速度为10℃/秒以上或110℃/秒以下、或者保持温度为950℃以上时，铸造时生成的结晶物的固溶变得充分，在制造出的铜合金板材中能够获得令人满意的水平的强度和导电率。另一方面，这是因为，当均质化热处理工序(工序3)的保持温度为1250℃以下时，没有结晶晶界附近部分地变成液相，热轧时容易产生破裂而无法制造的情况。另外，还因为，当热轧工序(工序4)的冷却开始温度为680℃以上或冷却速度为20℃/秒以上时，不会发生如下情况：在冷却中溶质元素的粗大析出加剧，导致在制造出的铜合金板材中无法获得令人满意的水平的强度和导电率。另一方面，当热轧工序(工序4)的冷却开始温度为850℃以下或冷却速度为130℃/秒以下时，轧制组织的形成变得充分，不会对最终工序后的冲压冲裁性造成不良影响。进而，在时效热处理工序(工序9)的到达温度为450℃以上或保持时间为500秒以上的情况下，没有时效析出量不充分而使强度、导电率不足的倾向。另一方面，这是因为，当时效热处理工序(工序9)的到达温度为650℃以下或20000秒以下时，没有析出物变得粗大而使强度变得不充分的倾向。
因此，在本发明中，通过恰当地控制均质化热处理工序(工序3)、热轧工序(工序4)及时效热处理工序(工序9)的条件并进行制造，从而能够获得目标的组织及特性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，而是包括本发明的构思及权利要求书所包含的所有方式，且能够在本发明的范围内进行改变。
(实施例)
接下来，为了进一步明确本发明的效果，对实施例进行说明，但本发明并不限定这些实施例。
(本发明例1～16及比较例1～9)
本发明例1～16及比较例1～9中，分别用高频熔解炉熔解含有Co及Si、以及根据需要而添加的任意添加成分、且余量由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金原料，以达到表1所示的组成，对其进行铸造(工序1)而获得铸锭。为了将铸锭的表面上形成的氧化膜去除，而实施将正背两面分别削去0.5mm厚度的第1面切削工序(工序2)，之后，在表2所示的升温速度及保持温度的条件下实施均质化热处理工序(工序3)，接下来，在表2所示的冷却开始温度及冷却速度的条件下实施热轧工序(工序4)，之后，利用水冷工序(工序5)实施骤冷。其后，为了去除表面的氧化膜，实施将热轧材的正背两面分别削去0.5mm厚度的第2面切削工序(工序6)。其后，以总加工率成为50％以上的方式实施第1冷轧工序(工序7)，之后，依据表2所示的制造方法A～C中的任一制造方法依次实施各工序，制作出各铜合金板材。此外，将时效热处理工序(工序9)中的到达温度及保持时间示于表2。对于制作出的各铜合金板材，将特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率、Σ9/Σ7比、α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度、及变动高度Δt/板厚T的比也示于表2。
(评价方法)
对制作出的各铜合金板材进行下述特性的评价。
(利用EBSD测定进行的结晶取向的测定及分析)
通过EBSD法，在测定面积64×104μm2(800μm×800μm)、扫描步长0.1μm的条件下进行测定。为了测定微细的晶粒，扫描步长以0.1μm步长进行。在分析中，根据64×104μm2的EBSD测定结果，通过分析而确认了反极图IPF(Inverse Pole Figure)。电子线是将来自扫描电子显微镜的W灯丝的热电子作为发射源。此外，测定时的探针径约为0.015μm。EBSD法的测定装置是使用TSL Solutions公司制造的OIM5.0(商品名)。关于Σ9/Σ7比，利用分析软件(OIMAnalysis)对EBSD测定的结果从测定面的CSL(Coincidence Site Lattice，重位点阵)中算出Σ7晶界和Σ9晶界。关于α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度，使用分析软件(OIMAnalysis)对EBSD测定的结果，从取向分布函数：ODF(Orientation DistributionFunctions)中提取指定的取向密度。另外，关于取向差，将相邻测定点的取向差为10°以上视作结晶晶界。
(拉伸试验)
依据JIS Z 2241：2011，从各铜合金板材沿轧制平行方向切割而制作3条试片并进行测定，将其平均值(MPa)示于表2。此外，在本实施例中，将抗拉强度为500MPa以上的情况评价为属于合格水平。
(导电率(EC))
各铜合金板材的导电率是根据在保持为20℃(±0.5℃)的恒温槽中通过四端子法测量出的比电阻的数值进行计算。此外，将端子间距离设为100mm。此外，在本实施例中，将板材的导电率超过50％IACS的情况评价为合格，将50％IACS以下的情况评价为不合格。
(冲压冲裁加工性)
将上模(冲头)和下模(冲模)的间隙调整为板厚T的5.0％，对制作出的各铜合金板材实施冲裁加工，冲裁成长度尺寸：3.0mm、宽度尺寸：1.0mm的尺寸且长度尺寸相对于轧制方向为垂直方向，从而制作样品，对各样品上形成的切断面中的、和长度尺寸正交的切断面(和宽度尺寸平行的面)进行观察。固定冲压加工后的样品，用SEM以100～500倍进行观察。使用日立制作所公司制造的SEMEDX TypeM进行SEM观察。针对通过用扫描电子显微镜(SEM)对由冲压冲裁加工形成的切断面进行观察而确定出的剪切面及断裂面，测定在板厚方向上测得的合计尺寸的最大值tmax和最小值tmin的差Δt。将测得的Δt为板厚T的30％以下作为冲压冲裁加工性属于合格水平，以“○”示于表2，将超过板厚T的30％作为冲压冲裁加工性不属于合格水平，视为不合格，以“×”示于表2。
(表1)
(表2)
根据表2所示的评价结果，本发明例1～16均由于合金组成、特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率、Σ9/Σ7比及α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度全部在本发明的适当范围内，所以抗拉强度、导电率及冲压冲裁加工性优异。另一方面，比较例1～9由于合金组成、特殊晶界Σ7晶界和Σ9晶界的总量在所有结晶晶界中所占的比率、Σ9/Σ7比及α纤维(Φ1＝0°～45°)的取向密度中的至少一个在本发明的适当范围外，所以冲压冲裁加工性均差。
工业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种使用Cu-Co-Si系合金，并且在具备高强度及高导电率的同时冲压冲裁加工性也优异的铜合金板材。
标号说明
1 铜合金板材
2 切断面
3 塌边(面)
4 剪切面
5 断裂面
6 毛边
7 塌边(面)3和剪切面4的边界线
Δt 边界线7的变动高度
tmax 在板厚方向上测定剪切面4及断裂面5而得到的合计尺寸的最大值
tmin 在板厚方向上测定剪切面4及断裂面5而得到的合计尺寸的最小值