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公開番号2025080446
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193599
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1mm²以上の測定面積を測定間隔1μm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測定された前記β相のKAM(Kernel Average Misorientation)値の平均値が2.0°以下である。
【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１ｍｍ
２
以上の測定面積を測定間隔１μｍ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測定された前記β相のＫＡＭ（ＫｅｒｎｅｌＡｖｅｒａｇｅＭｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）値の平均値が２．０°以下であることを特徴とする銅合金。
続きを表示（約 740 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】
前記β相のＫＡＭ値の標準偏差が０．７５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の銅合金。
【請求項６】
α相を有する場合、前記α相のＫＡＭ値の平均値が２．０°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７】
前記β相のＧＯＳ（ＧｒａｉｎＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＳｐｒｅａｄ）値の平均値が２．０°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 2,300 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。
【０００５】
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。
【０００６】
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】
【０００７】
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、「材料内部のひずみを小さくする」ことが重要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、β相の内部のひずみを小さくすることにより、β相内部の変形の阻害がなく、さらに低いヤング率を得ることが可能となる。
また、材料内のひずみ分布を均一にすることで、局所的に変形しにくい部分がなくなり、材料全体が均一に変形することで、より低いヤング率が得られる。
以上から、ひずみが小さくかつ均一に分散したβ相を多く得ることが、銅合金のヤング率を低下させるためには重要であることが明らかとなった。
【０００８】
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１ｍｍ
２
以上の測定面積を測定間隔１μｍ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測定された前記β相のＫＡＭ（ＫｅｒｎｅｌＡｖｅｒａｇｅＭｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）値の平均値が２．０°以下であることを特徴としている。
【０００９】
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％以上であり、前記β相のＫＡＭ値の平均値が２．０°以下とされているので、β相の占める割合が大きく、かつ、ひずみが十分に少ないため、ヤング率が十分に低く弾性変形が容易になる。これにより、弾性変形量が十分に大きくなり、大きな変形を受けた場合であっても容易に塑性変形しにく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。
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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