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公開番号2025080441
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193585
出願日2023-11-14
発明の名称銅合金、銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、フレキシブルデバイス用部品、放熱用部品、金属シール材
出願人三菱マテリアル株式会社,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C22C 9/04 20060101AFI20250519BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】導電性に優れるとともに、ヤング率が低くて弾性変形量が十分に大きく、大きな変形を受けた場合であっても塑性変形が起きにくい銅合金を提供する。
【解決手段】15質量%以上57質量%以下のZnを含有し、12質量%以下のAlを含有し、Znの含有量をA質量%とし、Alの含有量をB質量%として、A+5×B≧30、かつ、A+3.5×B≦57を満たし、残部がCu及び不可避不純物とした組成とされており、β相の体積分率が50%以上であり、EBSD法により8mm²以上の測定面積を測定間隔8μmステップで測定して、データ解析ソフトOIMにより解析されたCI値が0.1以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が5°以上の測定点間を結晶粒界とし、測定したβ相どうしが接する全ての結晶粒界長さLに対する3≦Σ≦29の各対応粒界長さの割合が4%以上である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
１５質量％以上５７質量％以下のＺｎを含有し、１２質量％以下のＡｌを含有し、Ｚｎの含有量をＡ質量％とし、Ａｌの含有量をＢ質量％として、Ａ＋５×Ｂ≧３０、かつ、Ａ＋３．５×Ｂ≦５７を満たし、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされており、
β相の体積分率が５０％以上であり、
ＥＢＳＤ法により８ｍｍ
２
以上の測定面積を測定間隔８μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が５°以上の測定点間を結晶粒界とし、測定したβ相どうしが接する全ての結晶粒界長さに対する３≦Σ≦２９の各対応粒界長さの割合が４％以上であることを特徴とする銅合金。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
０．００５質量％以上１０質量％以下のＮｉをさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の銅合金。
【請求項３】
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｓｂ，Ｃｄ，Ａｓ，Ａｇから選択される一種または二種以上のＣ群元素を合計で０．０００５質量％以上２．５質量％以下の範囲でさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項４】
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐ，Ｚｒ，Ｂ，Ｃ，ミッシュメタルから選択される一種または二種以上のＤ群元素を合計で０．０００５質量％以上２．５質量％以下の範囲でさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項５】
β相どうしが接する粒界において方位差が２０°以下の粒界長さの割合が１０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項６】
ＥＢＳＤ法による集合組織解析から得られた加工方向におけるβ相の結晶方位の強度プロットの最大値が２以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項７】
β相の結晶方位の強度プロットの最大値が＜００１＞または＜１０１＞から方位差３０°以内に存在することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項８】
ヤング率が１００ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項９】
最大弾性ひずみが０．４％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
【請求項１０】
導電率が１０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅合金。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、家電、リードフレーム等の半導体部品、プリント配線板、放熱板、開閉器部品、バスバー、コネクタ等の電気・電子機器用部品などに好適な銅合金、この銅合金からなる銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、フレキシブルデバイス用部品、放熱用部品、金属シール材に関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、端子、バスバー、リードフレーム、放熱部材等の電子・電気機器用部品には、導電性および伝熱性に優れた銅又は銅合金が用いられている。
上述の各種用途の銅合金として、例えば、特許文献１－３に示すように、Ｃｕ－Ｚｎ系合金（いわゆる黄銅）が用いられている。これら特許文献１－３においては、強度と加工性とを確保するために、Ｃｕ，Ｚｎ以外の各種元素を添加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１６４３２８号公報
特開２００２－０８８４２８号公報
特開２００９－０６２６１０号公報
特開２０００－１６９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、電子、電気機器の使いやすさの向上のために、電子・電気機器用部品のフレキシブル化が図られている。そこで、電子・電気機器用部品を構成する材料においては、弾性変形が容易に行えるように低ヤング率でありながら、大きな変形を受けた場合であっても塑性変形が起きずに、元の形状に戻るように、弾性変形量が大きいものが求められている。
ここで、特許文献１－３に記載されたような従来の銅合金においては、ヤング率が低くならず、また、弾性変形量を十分に大きくすることができず、大きな変形を受けた場合に容易に塑性変形してしまうおそれがあった。
特許文献４では優れた加工性を維持しながら、形状記憶特性及び、超弾性特性により大きな擬弾性変形を示す銅系合金が報告されている。しかし、ヤング率が十分に低くなく、変形が容易ではない。
また、導電率が開示されておらず、導電性が低い場合には、通電した際に発熱が大きく、エネルギーロスが大きいという問題があった。
【０００５】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、導電性に優れるとともに、ヤング率が低くて弾性変形量が十分に大きく、大きな変形を受けた場合であっても塑性変形が起きにくい銅合金、この銅合金からなる銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、フレキシブルデバイス用部品、放熱用部品、金属シール材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
低いヤング率の銅材料を得るためには、「多くのβ相を得る」かつ、「β相の粒界エネルギーを小さくする」ことが重量であることが明らかとなった。
銅合金で現れるβ相は、通常の銅合金で利用されるα相よりもヤング率が低くいため、多くのβ相を得ることでヤング率を低下させることができる。
さらに、粒界エネルギーが大きなランダム粒界では、互いに変形を阻害しあってしまうが、粒界エネルギーが小さな粒界が多く存在することで変形が容易になり低いヤング率を得ることができる。そのため、対応粒界や方位差が小さな粒界を多く含むβ相組織とすることが、銅合金のヤング率を低下させるためには重要であるとの知見を得た。
【０００７】
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の態様１の銅合金は、１５質量％以上５７質量％以下のＺｎを含有し、１２質量％以下のＡｌを含有し、Ｚｎの含有量をＡ質量％とし、Ａｌの含有量をＢ質量％として、Ａ＋５×Ｂ≧３０、かつ、Ａ＋３．５×Ｂ≦５７を満たし、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされており、β相の体積分率が５０％以上であり、ＥＢＳＤ法により８ｍｍ
２
以上の測定面積を測定間隔８μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が５°以上の測定点間を結晶粒界とし、測定したβ相どうしが接する全ての結晶粒界長さに対する３≦Σ≦２９の各対応粒界長さの割合が４％以上であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の態様１の銅合金によれば、１５質量％以上５７質量％以下のＺｎを含有し、１２質量％以下のＡｌを含有し、Ｚｎの含有量をＡ質量％とし、Ａｌの含有量をＢ質量％として、Ａ＋５×Ｂ≧３０、かつ、Ａ＋３．５×Ｂ≦５７を満たし、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされているので、強度、導電率に優れるとともに、良好な熱伝導性を有することができる。また、β相を十分に形成することができる。
そして、β相の体積分率が５０％以上とされているので、β相の占める割合が大きく、ヤング率が十分に低くなる。
そして、β相において隣接する測定点間の方位差が５°以上の測定点間を結晶粒界とし、測定したβ相どうしが接する全ての結晶粒界長さに対する３≦Σ≦２９の各対応粒界長さの割合が４％以上とされているので、β相の粒界エネルギーを小さくすることができ、ヤング率を十分に低くできるとともに、弾性変形量を大きくすることが可能となる。
よって、大きな変形を受けた場合であっても容易に塑性変形しなくなり、フレキシブル化が求められる用途に好適に使用することができる。
【０００９】
本発明の態様２の銅合金は、本発明の態様１の銅合金において、さらに、０．００５質量％以上１０質量％以下のＮｉを含有することを特徴としている。
本発明の態様２の銅合金によれば、０．００５質量％以上１０質量％以下のＮｉを含有しているので、Ｎｉによる固溶強化と、ＮｉおよびＡｌを含む析出物が生じることでさらに強度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の態様３の銅合金は、本発明の態様１または様態２の銅合金において、さらに、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｓｂ，Ｃｄ，Ａｓ，Ａｇから選択される一種または二種以上のＣ群元素を合計で０．０００５質量％以上２．５質量％以下の範囲で含むことを特徴としている。
本発明の態様３の銅合金によれば、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｓｂ，Ｃｄ，Ａｓ，Ａｇから選択される一種または二種以上のＣ群元素を合計で０．０００５質量％以上２．５質量％以下の範囲で含んでいるので、導電率を維持しつつ、β相の塑性変形を抑制して弾性変形量をさらに大きくすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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