WO2023277197A1 - エッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品、バスバー - Google Patents
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Definitions
- the present invention provides a copper strip for edgewise bending suitable as a material for parts for electronic and electrical equipment such as busbars formed by edgewise bending, and an electronic/electronic device manufactured using this copper strip for edgewise bending. It relates to electrical equipment parts and bus bars.
- This application is based on Japanese Patent Application No. 2021-110693 filed in Japan on July 2, 2021, Japanese Patent Application No. 2022-060504 filed in Japan on March 31, 2022, and Japanese Patent Application No. 2022 on July 1, 2022.
- a priority is claimed based on Japanese Patent Application No. 2022-106849 filed, the content of which is incorporated herein.
- Patent Literature 1 discloses an insulated rectangular copper wire that is made of oxygen-free copper and has a 0.2% yield strength of 150 MPa or less.
- the 0.2% proof stress is suppressed to 150 MPa or less, it is possible to suppress the deterioration of the withstand voltage characteristics in the bent portion when edgewise bending is performed. It was possible.
- Patent Document 2 in order to maintain the surface insulating film, the corners formed at the four corners of the cross section are chamfered with a radius of curvature of 0.05 to 0.6 mm, and the arithmetic mean roughness Ra is 0.05 mm. 05 to 0.3 ⁇ m, the maximum height Rz is 0.5 to 2.5 ⁇ m, and the ratio of the root mean square roughness Rq to the maximum height Rz (Rq/Rz) is 0.06 to 1.1.
- a rectangular insulated conductor material for a coil is disclosed.
- the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides an edgewise bending copper strip capable of edgewise bending under severe conditions, and an electronic device manufactured using the edgewise bending copper strip. ⁇ The purpose is to provide parts for electrical equipment and bus bars.
- a copper strip for edgewise bending is edgewise bent at a ratio R/W of bending radius R to width W of 5.0 or less.
- the copper strip has a thickness t in the range of 1 mm or more and 10 mm or less, and the burr dimension a ( ⁇ m) on at least one end face extending in the longitudinal direction is equal to the average crystal grain size D at the center of the plate thickness. It is characterized by a ⁇ (100 ⁇ D/2) with respect to ( ⁇ m).
- the plate thickness center portion is defined as a region from 25% to 75% of the total thickness from the surface in the plate thickness direction.
- the burr dimension a ( ⁇ m) on at least one end face extending in the longitudinal direction is greater than the average crystal grain size D ( ⁇ m) at the center of the plate thickness. , a ⁇ (100 ⁇ D/2), and the ratio R/W between the bending radius R and the width W is 5.0 by setting the end face where the dimension a of the burr is limited as the outer side of the edgewise bending. Even when severe edgewise processing of 0 or less is applied, stress concentration on the end face is suppressed, stress spreads evenly over the bent end face, and cracking and breakage can be suppressed. In addition, when subjected to edgewise bending, the interior is less likely to wrinkle and a uniform shape can be obtained.
- the end surface of the present invention is a surface extending in the longitudinal direction and parallel to the plate thickness direction.
- the thickness t is in the range of 1 mm or more and 10 mm or less, it is possible to sufficiently realize a reduction in current density and diffusion of heat due to Joule heat generation.
- the copper strip for edgewise bending it is preferable that at least one end face extending in the longitudinal direction is free of burrs, and that the dimension a ( ⁇ m) of the burrs is 0. .
- the dimension a ( ⁇ m) of the burr is set to 0, and the end face without burrs is positioned outside the edgewise bending, so that the ratio R/W between the bending radius R and the width W is 5.0 or less. Even when processed, the occurrence of cracks and breakage can be reliably suppressed, and wrinkles are less likely to occur inside, and a uniform shape can be obtained.
- the Cu content is preferably 99.90 mass % or more.
- the Cu content is set to 99.90 mass % or more, the amount of impurities is small, and it becomes possible to secure conductivity.
- the copper strip for edgewise bending preferably contains one or more selected from Mg, Ca, and Zr in a total amount of more than 10 ppm by mass and less than 100 ppm by mass.
- Mg dissolves in the matrix of copper, resulting in a large reduction in electrical conductivity. It is possible to improve strength, heat resistance, and edgewise bending workability without reducing , it is possible to improve edgewise bending workability.
- the electrical conductivity is 97.0%IACS or higher.
- the electrical conductivity is set to 97.0% IACS or more, heat generation during energization can be suppressed, and it is particularly suitable for parts for electronic/electrical equipment and bus bars.
- the ratio W/t between the width W and the thickness t is preferably 2 or more.
- the ratio W/t of the width W to the thickness t is 2 or more, it is particularly suitable as a material for electronic/electrical equipment parts and bus bars.
- the average crystal grain size at the central portion of the plate thickness is 50 ⁇ m or less.
- the average crystal grain size at the central portion of the plate thickness is set to 50 ⁇ m or less, the bending workability is further improved.
- it is possible to suppress the generation of burrs during shaping processing it is also possible to suppress cracks that occur starting from burrs during edgewise bending processing.
- the Ag concentration is preferably in the range of 5 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less.
- the added Ag segregates in the vicinity of the grain boundary, hinders the movement of atoms at the grain boundary, and makes it possible to refine the crystal grain size. Therefore, it is possible to obtain better edgewise bending workability.
- the H concentration is 10 mass ppm or less
- the O concentration is 500 mass ppm or less
- the C concentration is 10 mass ppm or less
- the S concentration is 10 mass ppm or less.
- the H concentration, O concentration, C concentration, and S concentration are regulated as described above, it is possible to suppress the occurrence of defects and to suppress deterioration in workability and electrical conductivity.
- the end surface is a slit member having a slit surface.
- the end face is a slit surface formed by slitting, and the burr size a ( ⁇ m) on the slit surface is a ⁇ (100 -D/2), by making this slit surface the outside of the edgewise bending, severe edgewise processing with a ratio R/W of bending radius R and width W of 5.0 or less was performed. Even in this case, the stress concentration on the end face is suppressed, the stress spreads evenly over the bent end face, and the occurrence of cracks and breaks can be sufficiently suppressed.
- the edge faces are free of burrs by pulling out the slit member.
- the ratio of the bending radius R to the width W is Even when severe edgewise processing with R/W of 5.0 or less is applied, stress concentration on the end face is suppressed, stress spreads evenly over the bent end face, and cracking and breakage can be suppressed.
- a component for an electronic/electrical device is characterized by being manufactured using the copper strip for edgewise bending described above. Since the electronic/electrical device parts having this configuration are manufactured using the copper strip for edgewise bending which has excellent bending workability as described above, the occurrence of cracks and the like is suppressed, and the quality is excellent. ing.
- a bus bar according to an aspect of the present invention is characterized by being manufactured using the copper strip for edgewise bending described above. Since the bus bar of this configuration is manufactured using the copper strip for edgewise bending which is excellent in bending workability as described above, the occurrence of cracks and the like is suppressed and the quality is excellent.
- a plating layer may be formed on the current-carrying portion.
- the plating layer since the plating layer is formed on the current-carrying portion that is in contact with another member and is energized, oxidation and the like can be suppressed, and the contact resistance with the other member can be kept low.
- the busbar according to the aspect of the present invention includes an edgewise bent portion and an insulating coating portion.
- the dimension a ( ⁇ m) of the burr on the end face is a ⁇ (100 ⁇ D/2) with respect to the average crystal grain size D ( ⁇ m) at the center of the plate thickness, edgewise bending The occurrence of defects such as cracks in the portion is suppressed, and damage to the insulating coating portion can be suppressed.
- a copper strip for edgewise bending capable of edgewise bending under severe conditions, an electronic/electric device part manufactured using the copper strip for edgewise bending, and a bus bar are provided. can be provided.
- FIG. 1B is an explanatory view showing an example of a busbar manufactured using the copper strip for edgewise bending according to the present embodiment, and shows a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1A.
- 1 is an enlarged explanatory view showing an example of a cross section of a copper strip for edgewise bending according to the present embodiment;
- FIG. 1 is an enlarged explanatory view showing an example of a cross section of a copper strip for edgewise bending according to the present embodiment;
- FIG. 1 is an enlarged explanatory view showing an example of a cross section of a copper strip for edgewise bending according to the present embodiment;
- FIG. 1 is an enlarged explanatory view showing an example of a cross section of a copper strip for edgewise bending according to the present embodiment;
- FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a copper strip for edgewise bending according to the present embodiment
- FIG. It is explanatory drawing which shows the result of an Example, and shows a comparative example. It is explanatory drawing which shows the result of an Example, and shows a comparative example. It is explanatory drawing which shows the result of an Example, and shows an example of this invention. It is explanatory drawing which shows the result of an Example, and shows an example of this invention.
- a copper strip for edgewise bending and a component for electronic/electrical equipment (bus bar), which is one embodiment of the present invention, will be described below.
- the busbar 10 which is this embodiment is demonstrated.
- the bus bar 10 of this embodiment is provided with an edgewise bent portion 13 .
- the busbar 10 of the present embodiment includes a copper strip 20 for edgewise bending, a plating layer 15 formed on the surface of the copper strip 20 for edgewise bending, and an edgewise bending copper strip 20. and an insulating covering portion 17 covering the copper strip 20 for bending.
- the busbar 10 of the present embodiment is manufactured by subjecting a copper strip 20 for edgewise bending, which will be described later, to edgewise bending.
- the conditions for edgewise bending are that the ratio R/W between the bending radius R and the width W is 5.0 or less.
- the ratio R/W between the bending radius R and the width W may be 0.05 or more.
- the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment has a thickness t in the range of 1 mm or more and 10 mm or less. With respect to the average crystal grain size D ( ⁇ m) at the center of the plate thickness, a ⁇ (100-D/2).
- the plate thickness central portion is defined as a region from 25% to 75% of the total thickness from the surface in the plate thickness direction.
- the edgewise bending copper strip 20 is slit, and the end faces thereof are slit surfaces. Moreover, in the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment, it is preferable that the ratio W/t between the width W and the thickness t is 2 or more.
- the Cu content is preferably 99.90 mass % or more.
- the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment may contain one or more selected from Mg, Ca, and Zr in a total content of more than 10 ppm by mass and less than 100 ppm by mass.
- the Ag concentration may be in the range of 5 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less.
- the H concentration is 10 mass ppm or less
- the O concentration is 500 mass ppm or less
- the C concentration is 10 mass ppm or less
- the S concentration is 10 mass ppm or less.
- the electrical conductivity is 97.0% IACS or more.
- the average crystal grain size at the central portion of the plate thickness is 50 ⁇ m or less.
- a slope may be formed at the corner between the surface and the end face.
- a curved surface may be formed at the corner between the front surface and the end surface.
- the thickness t of the edgewise bending copper strip 20 is preferably 1.2 mm or more, more preferably 1.5 mm or more.
- the upper limit of the thickness t of the edgewise bending copper strip 20 is preferably 9.0 mm or less, more preferably 8.0 mm or less.
- width W width W
- the width W of the edgewise bending copper strip 20 is preferably 10 mm or more, more preferably 15 mm or more, and more preferably 20 mm or more.
- the width W of the edgewise bending copper strip 20 may be 60 mm or less.
- the burr dimension a ( ⁇ m) on at least one end face extending in the longitudinal direction is 25 mm from the center of the plate thickness (from the surface in the plate thickness direction to the entire thickness). % to 75%), if a ⁇ (100 ⁇ D/2) with respect to the average crystal grain size D ( ⁇ m), the burr dimension a ( ⁇ m) is limited as described above.
- the burr dimension a ( ⁇ m) is measured by the method specified in JIS B 0051. Further, when the average crystal grain size D at the thickness center is less than 200 ⁇ m, it is preferable to satisfy a ⁇ (100 ⁇ D/2). As will be described later, by performing chamfering, drawing, extrusion, forging, cutting, polishing, etc., it is possible to remove burrs on the end face generated during slitting, for example.
- the burr dimension a is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 90 ⁇ m or less, more preferably 80 ⁇ m or less, and most preferably 0 ⁇ m (that is, no burrs). .
- ratio W/t of width W and thickness t In the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment, when the ratio W/t of the width W to the thickness t is 2 or more, it is particularly suitable as a material for electronic/electrical device parts and bus bars. ing.
- the lower limit of the ratio W/t between the width W and the thickness t is preferably 3 or more, and more preferably 4 or more.
- the upper limit of the ratio W/t of the width W to the thickness t is not particularly limited, but is preferably 50 or less, more preferably 40 or less.
- the Cu content is preferably 99.90 mass % or more.
- the Cu content is more preferably 99.93 mass% or more, more preferably 99.95 mass% or more. is more preferable.
- Mg is an element that has the function and effect of improving the strength without significantly lowering the electrical conductivity by forming a solid solution in the matrix of copper. Further, by dissolving Mg in the matrix phase, strength and heat resistance are improved. Furthermore, by adding Mg, uniformity of structure and improvement of work hardening ability are obtained, and workability of edgewise bending is improved. Therefore, Mg may be added in order to improve strength, heat resistance, edgewise bending workability, and the like. In addition, when Ca or Zr is added, copper and intermetallic compounds are generated in the matrix phase, and the structure is homogenized, the work hardening ability, and the crystal grain size are refined without significantly decreasing the electrical conductivity. Edgewise bending workability can be further improved. Therefore, Ca and Zr may be added in order to improve the edgewise bending workability.
- the total content of one or more selected from Mg, Ca, and Zr is made more than 10 ppm by mass, it is possible to achieve the above effects.
- the total content of one or more selected from Mg, Ca, and Zr is set to less than 100 ppm by mass, a decrease in conductivity can be suppressed. Therefore, in the present embodiment, when one or more selected from Mg, Ca and Zr is added, the total content of one or more selected from Mg, Ca and Zr is It is preferably more than 10 mass ppm and less than 100 mass ppm.
- the lower limit of the total content of one or more selected from Mg, Ca, and Zr is set to 20 mass ppm or more. It is preferably 30 mass ppm or more, more preferably 40 mass ppm or more.
- the upper limit of the total content of one or more selected from Mg, Ca, and Zr is more preferably less than 90 mass ppm, and less than 80 mass ppm. is more preferable, and less than 70 ppm by mass is even more preferable.
- the Ag concentration to 5 mass ppm or more, it is possible to obtain the above-described effects.
- the Ag content to 20 ppm by mass or less, it is possible to suppress a decrease in conductivity and an increase in manufacturing cost. Therefore, in the present embodiment, when Ag is contained, it is preferable to set the Ag concentration to 5 mass ppm or more and 20 mass ppm or less.
- the lower limit of the Ag concentration is more preferably 6 mass ppm or more, more preferably 7 mass ppm or more, and even more preferably 8 mass ppm or more.
- the upper limit of the Ag concentration is more preferably 18 massppm or less, more preferably 16 massppm or less, and even more preferably 14 massppm or less.
- H hydrogen
- O oxygen
- H hydrogen
- the H concentration is more preferably 4 ppm by mass or less, more preferably 2 ppm by mass or less.
- O oxygen
- the O concentration is more preferably 400 mass ppm or less, more preferably 200 mass ppm or less, even more preferably 100 mass ppm or less, further preferably 50 mass ppm or less, and most preferably 20 mass ppm or less. is.
- (C) C (carbon) is used to coat the surface of the molten metal in melting and casting for the purpose of deoxidizing the molten metal, and is an element that may inevitably be mixed.
- the C concentration increases as the amount of C involved during casting increases. The segregation of these C, composite carbides, and C solid solution deteriorates cold workability. Therefore, in the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment, it is preferable to set the C concentration to 10 mass ppm or less.
- the C concentration is more preferably 5 mass ppm or less, more preferably 1 mass ppm or less.
- S sulfur
- S concentration is more preferably 5 mass ppm or less, more preferably 1 mass ppm or less.
- unavoidable impurities include Al, As, B, Ba, Be, Bi, Cd, Cr, Sc, rare earth elements, V, Nb, Ta, Mo, Ni, W, Mn, Re, Ru, Sr, Ti, Os, P, Co, Rh, Ir, Pb, Pd, Pt, Au, Zn, Hf, Hg, Ga, In, Ge, Y, Tl, N, S, Sb, Se, Si, Sn, Te, Li, etc. are mentioned. These unavoidable impurities may be contained as long as they do not affect the properties. Here, since these inevitable impurities may lower the electrical conductivity, it is preferable to reduce the content of the inevitable impurities.
- the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment if the electrical conductivity is sufficiently high, heat generation during energization can be suppressed, so that the copper strip 20 is particularly suitable for bus bars. For this reason, it is preferable that the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment have a conductivity of 97.0% IACS or more.
- the electrical conductivity is more preferably 97.5% IACS or more, more preferably 98.0% IACS or more, further preferably 98.5% IACS or more, and 99.0% IACS or better is most preferred.
- the average crystal grain size at center of plate thickness In the copper strip 20 for edgewise bending according to the present embodiment, it is excellent if the average crystal grain size in the central part of the plate thickness (region from 25% to 75% of the total thickness from the surface in the plate thickness direction) is fine. It is possible to obtain excellent bending workability. Therefore, in the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment, it is preferable to set the average crystal grain size at the central portion of the plate thickness to 50 ⁇ m or less.
- the average crystal grain size in the central portion of the plate thickness is more preferably 40 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less. More preferably, it is 25 ⁇ m or less.
- the lower limit of the average crystal grain size at the central portion of the plate thickness is not particularly limited, but is substantially 1 ⁇ m or more.
- a copper raw material is melted to obtain molten copper. If necessary, one or more selected from Mg, Ca and Zr and Ag are added to adjust the composition. When one or two or more selected from Mg, Ca, and Zr, or Ag is added, a single element, a mother alloy, or the like can be used. Also, a raw material containing the above elements may be melted together with the copper raw material. Recycled and scrap materials may also be used.
- the copper raw material is preferably so-called 4NCu with a Cu content of 99.99 mass% or more, or so-called 5NCu with a Cu content of 99.999 mass% or more.
- atmosphere melting in order to reduce the hydrogen concentration, it is preferable to perform atmosphere melting in an inert gas atmosphere (for example, Ar gas) having a low vapor pressure of H 2 O and keep the holding time at the time of melting to a minimum. Then, the molten copper whose composition has been adjusted is poured into a mold to produce an ingot.
- atmosphere melting in an inert gas atmosphere (for example, Ar gas) having a low vapor pressure of H 2 O and keep the holding time at the time of melting to a minimum.
- an inert gas atmosphere for example, Ar gas
- the obtained ingot is subjected to heat treatment for homogenization and solutionization.
- Intermetallic compounds and the like may exist inside the ingot, which are generated by concentrating impurities by segregation during the solidification process. Therefore, in order to eliminate or reduce these segregations, intermetallic compounds, etc., the ingot is heated to 300° C. or higher and 1080° C. or lower, thereby uniformly diffusing the impurities in the ingot.
- the homogenization/solution treatment step S02 is preferably performed in a non-oxidizing or reducing atmosphere.
- the heating temperature is set in the range of 300° C. or higher and 1080° C. or lower.
- hot rolling may be performed after the homogenization/solution treatment step S02 described above in order to improve the efficiency of rough rolling and homogenize the structure, which will be described later.
- the hot working temperature is preferably in the range of 300°C or higher and 1080°C or lower.
- Rough rolling step S03 Rough rolling is performed in order to process it into a predetermined shape.
- the temperature conditions in this rough rolling step S03 are not particularly limited, but in order to suppress recrystallization or to improve dimensional accuracy, cold or warm rolling is performed within the range of -200 ° C. to 200 ° C. It is preferable to set it as, and especially normal temperature is preferable.
- the total processing rate (area reduction rate) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more.
- the processing rate (area reduction rate) per pass is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more.
- Intermediate heat treatment step S04 After the rough rolling step S03, a heat treatment is performed to obtain a recrystallized structure. Note that the rough rolling step S03 and the intermediate heat treatment step S04 may be repeated.
- this intermediate heat treatment step S04 is substantially the final recrystallization heat treatment, the crystal grain size of the recrystallized structure obtained in this step is almost equal to the final crystal grain size. Therefore, in this intermediate heat treatment step S04, it is preferable to appropriately select the heat treatment conditions so that the average crystal grain size at the center of the plate thickness is 50 ⁇ m or less.
- top and front rolling In order to process the copper material into a predetermined shape after the intermediate heat treatment step S04, top and front rolling may be performed.
- the temperature condition in this pre-rolling step S05 is preferably in the range of -200 ° C. to 200 ° C., which is cold or warm working, in order to suppress recrystallization during rolling. is preferred.
- the rolling reduction is appropriately selected so as to approximate the final shape, and is preferably within the range of 1% or more and 30% or less.
- Mechanical surface treatment step S06 After the pre-processing step S05, a mechanical surface treatment is performed.
- Mechanical surface treatment is a treatment that applies compressive stress to the vicinity of the surface, and has the effect of suppressing cracking that occurs during flatwise bending due to the compressive stress in the vicinity of the surface, thereby improving bending workability.
- Mechanical surface treatments include shot peening, blasting, lapping, polishing, buffing, grinder polishing, sandpaper polishing, tension leveler treatment, light rolling with low rolling reduction per pass (rolling reduction per pass 1 to 10% and repeated three times or more), various commonly used methods can be used.
- the copper material obtained by the mechanical surface treatment step S06 may be subjected to finishing heat treatment in order to remove the segregation of contained elements to grain boundaries and residual strain.
- This heat treatment is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere.
- the heat treatment temperature is preferably in the range of 100° C. or higher and 500° C. or lower.
- This heat treatment is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere.
- the method of heat treatment is not particularly limited, but short-time heat treatment in a continuous annealing furnace is preferable from the viewpoint of reducing manufacturing costs.
- the above-described pre-rolling step S05, mechanical surface treatment step S06, and finishing heat treatment step S07 may be repeated.
- metal plating Sn plating, Ni plating, Ag plating, etc.
- the copper material that has undergone the finishing heat treatment step S07 or the finishing processing step S08 is subjected to shape imparting processing as necessary in order to be processed into a desired shape.
- shape imparting processing as necessary in order to be processed into a desired shape.
- Various commonly used methods such as slitting, pushback, punching, drawing, swaging, and conforming can be used for shaping.
- various commonly used methods can be used, such as counter-cutting for separating materials by half-shearing and reverse-shearing, and roll-slitting for separating materials by half-shearing and pressing with rolls.
- burr treatment is performed as necessary so that the dimension a ( ⁇ m) of the burr becomes a ⁇ (100-D/2).
- Various commonly used methods such as sandpaper, abrasive sheet, rotary bar, abrasive disk, abrasive belt, blasting, chamfering, extrusion, forging, cutting, and polishing can be used for deburring.
- the processing rate (area reduction rate) is preferably in the range of 1% or more and 30% or less.
- edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment is produced.
- the burr dimension a ( ⁇ m) on at least one end face extending in the longitudinal direction is the average Since a ⁇ (100-D/2) with respect to the crystal grain size D ( ⁇ m), the end face where the dimension a ( ⁇ m) of this burr is limited is outside the edgewise bending.
- the burr dimension a ( ⁇ m) on at least one end face extending in the longitudinal direction is the average Since a ⁇ (100-D/2) with respect to the crystal grain size D ( ⁇ m), the end face where the dimension a ( ⁇ m) of this burr is limited is outside the edgewise bending.
- the thickness t is in the range of 1 mm or more and 10 mm or less, so that the current density can be reduced and heat diffusion due to Joule heating can be sufficiently realized. be able to.
- the interior is less likely to wrinkle and a uniform shape can be obtained.
- the burr when there is no burr on at least one end surface extending in the longitudinal direction and the burr dimension a ( ⁇ m) is 0, the burr is formed.
- the dimension a ( ⁇ m) is set to 0, and the burr-free end face is the outside of the edgewise bending, so that the ratio R/W between the bending radius R and the width W is 5.0 or less, and severe edgewise processing is performed.
- the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment when the ratio W/t of the width W to the thickness t is 2 or more, it is particularly suitable as a material for busbars.
- the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment when the Cu content is 99.90 mass% or more, the amount of impurities is small, and it is possible to ensure electrical conductivity.
- edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment contains one or more selected from Mg, Ca, and Zr in a total of more than 10 ppm by mass and less than 100 ppm by mass, By dissolving Mg in the matrix, it is possible to improve strength, heat resistance, and edgewise bending workability without significantly reducing electrical conductivity.
- Ca and Zr are intermetallic compounds with Cu. By generating, it is possible to refine the crystal grain size and improve the edgewise bending workability without significantly reducing the conductivity.
- the edgewise bending copper strip 20 of the present embodiment when the Ag concentration is within the range of 5 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, the added Ag segregates in the vicinity of the grain boundary, and atoms at the grain boundary movement is hindered, and the crystal grain size can be refined.
- the H concentration is 10 mass ppm or less
- the O concentration is 500 mass ppm or less
- the C concentration is 10 mass ppm or less
- the S concentration is 10 mass ppm or less
- the electrical conductivity is 97.0% IACS or higher, the electrical conductivity is sufficiently excellent, and heat generation during energization can be suppressed. and is particularly suitable for busbars.
- the copper strip 20 for edgewise bending when the average crystal grain size at the central portion of the sheet thickness is 50 ⁇ m or less, the bending workability is further excellent.
- the bending workability is further excellent.
- it is possible to suppress the generation of burrs during shaping processing it is also possible to suppress cracks that occur starting from burrs during edgewise bending processing.
- the dimension a ( ⁇ m) of the burr on the slit surface is the thickness center part With respect to the average crystal grain size D ( ⁇ m), a ⁇ (100-D / 2), so by making such an end face (slit face) the outside of the edgewise bending, the bending radius Even when severe edgewise processing with a ratio R/W of R to width W of 5.0 or less is applied, stress concentration on the end face is suppressed, stress spreads evenly on the bent end face, and cracking and breakage are suppressed. be able to.
- the electronic/electrical device component (bus bar 10) according to the present embodiment is manufactured using the edgewise bending copper strip 20 according to the present embodiment, the occurrence of cracks and the like is suppressed. and is of excellent quality.
- the edgewise bending copper strip 20 is prevented from being oxidized or the like. and the contact resistance with other members can be kept low.
- the insulation coating portion 17 may be made of a commonly used insulation coating material.
- commonly used insulating coating materials include resins having excellent electrical insulating properties, such as polyamideimide, polyimide, polyesterimide, polyurethane, and polyester.
- the copper raw material described above was charged into a high-purity graphite crucible and was melted by high frequency in an atmosphere furnace with an Ar gas atmosphere.
- the obtained molten copper was poured into a heat insulating material (isowool) mold to produce an ingot having the chemical composition shown in Tables 1 and 2.
- the size of the ingot was about 80 mm thick ⁇ about 500 mm wide.
- the obtained ingot was heated at 900° C. for 1 hour in an Ar gas atmosphere, then subjected to surface grinding to remove the oxide film, and cut into a predetermined size. After that, the thickness was appropriately adjusted so as to obtain the final thickness, and cutting was performed. Each cut sample was subjected to rough rolling under the conditions shown in Tables 1 and 2. Then, an intermediate heat treatment was performed so that the crystal grain sizes shown in Tables 3 and 4 were obtained. Next, the upper front rolling process was performed under the conditions described in Tables 1 and 2. Next, a mechanical surface treatment process was performed under the conditions described in Tables 1 and 2. Next, a finishing heat treatment was performed under the condition of holding at 250° C. for 1 minute.
- the finishing process was performed so that the thickness t shown in Tables 3 and 4 was obtained. Further, a shaping step and corner processing were performed so that the plate widths W shown in Tables 3 and 4 were obtained. Moreover, the length was set to 200 mm to 600 mm.
- composition analysis Measurement samples were collected from the obtained ingots, and Mg, Ca, and Zr were measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, and other elements were measured by glow discharge mass spectrometry (GD-MS).
- the analysis of H was performed by the thermal conductivity method, and the analysis of O, S and C was performed by the infrared absorption method.
- the amount of Cu was measured using the copper electrogravimetric method (JIS H 1051). In addition, the measurement was performed at two points, the central portion and the end portion in the width direction of the sample, and the larger content was taken as the content of the sample.
- test piece having a width of 10 mm and a length of 60 mm was taken from the copper strip for edgewise bending, and the electrical resistance was determined by the four-probe method. Also, the dimensions of the test piece were measured using a micrometer, and the volume of the test piece was calculated. Then, the electrical conductivity was calculated from the measured electrical resistance value and volume. The test piece was taken so that its longitudinal direction was parallel to the rolling direction of the copper strip for edgewise bending.
- a sample of width 20 mm ⁇ length 20 mm was cut from the obtained copper strip for edgewise bending, and the average crystal grain size at the center of the plate thickness was measured by an SEM-EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) measuring device.
- SEM-EBSD Electro Backscatter Diffraction Patterns
- a surface perpendicular to the width direction of rolling, ie, the TD surface (transverse direction) was used as an observation surface, and mechanical polishing was performed using water-resistant abrasive paper and diamond abrasive grains. Then, final polishing was performed using a colloidal silica solution to obtain a sample for measurement.
- an EBSD measurement device Quanta FEG 450 manufactured by FEI, OIM Data Collection manufactured by EDAX/TSL (currently AMETEK)
- analysis software manufactured by EDAX/TSL (currently AMETEK) OIM Data Analysis ver.7.3 .1
- the observation surface was measured by the EBSD method at an acceleration voltage of an electron beam of 15 kV, a measurement area of 10000 ⁇ m 2 or more, and a measurement interval of 0.25 ⁇ m.
- the measurement results were analyzed with the data analysis software OIM to obtain the CI value for each measurement point.
- the misorientation of each crystal grain was analyzed using the data analysis software OIM, except for the measurement points where the CI value was 0.1 or less.
- a boundary between measurement points where the orientation difference between adjacent measurement points is 15° or more is defined as a large-angle grain boundary, and a boundary between measurement points where the orientation difference between adjacent measurement points is less than 15° is defined as a small-angle grain boundary. and At this time, the twin boundary was also a large-angle grain boundary.
- the measurement range was adjusted so that each sample contained 100 or more crystal grains.
- a grain boundary map was created using the large-angle grain boundaries from the results of the obtained orientation analysis.
- the thickness center is a region from 25% to 75% of the total thickness from the surface in the thickness direction.
- burr dimension a ( ⁇ m) defined in JIS B 0051 was measured by SEM observation. In addition, each dimension is the maximum value of 1 mm length (total 5 mm) measured at any 5 points. From the obtained burr dimension a and the average crystal grain size D at the center of the plate thickness, those that satisfy a ⁇ (100-D/2) are marked as "O", and those that do not satisfy a ⁇ (100-D/2) was set to "x".
- Edgewise bending was performed so that the ratio R/W between the bending radius R and the plate width W shown in Tables 3 and 4 was obtained. Those with no wrinkles on the outer end face of edgewise bending are evaluated as "A” (excellent), and those with wrinkles on the outer end face of edgewise bending are evaluated as “B” (good). Those with small cracks on the outer end face were evaluated as “C” (fair), and those in which the outer end face of edgewise bending was broken and edgewise bending was not possible were evaluated as "D” (poor). did. The evaluation results A to C were judged to be "possible to bend edgewise even under severe conditions”.
- the burr dimension a ( ⁇ m) on at least one side end surface extending in the longitudinal direction is greater than the average crystal grain size D ( ⁇ m) at the center of the sheet thickness.
- edgewise bending copper strips that are capable of edgewise bending under severe conditions, electronic and electrical equipment parts, and bus bars manufactured using this edgewise bending copper strips.
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Abstract
曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下でエッジワイズ曲げ加工するエッジワイズ曲げ加工用銅条であって、厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされ、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)であることを特徴とする。
Description
本発明は、エッジワイズ曲げ加工によって成形されるバスバー等の電子・電気機器用部品の素材として適したエッジワイズ曲げ加工用銅条、このエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造された電子・電気機器用部品、バスバーに関するものである。
本願は、2021年7月2日に日本に出願された特願2021-110693号、2022年3月31日に日本に出願された特願2022-060504号及び2022年7月1日に日本に出願された特願2022-106849号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2021年7月2日に日本に出願された特願2021-110693号、2022年3月31日に日本に出願された特願2022-060504号及び2022年7月1日に日本に出願された特願2022-106849号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、バスバー等の電子・電気機器用部品には、導電性の高い銅又は銅合金が用いられている。
ここで、電子機器や電気機器等の大電流化にともない、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散のために、これら電子機器や電気機器等に使用される電子・電気機器用部品においては、導電率に優れた無酸素銅等の純銅材が適用されている。
ここで、電子機器や電気機器等の大電流化にともない、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散のために、これら電子機器や電気機器等に使用される電子・電気機器用部品においては、導電率に優れた無酸素銅等の純銅材が適用されている。
また、電子・電気機器用部品においては、狭い空間の中でも接続を可能とするために、フラットワイズ曲げだけではなく、エッジワイズ曲げ加工も施される。この場合、曲げ半径Rを小さくすることでより狭い空間でも接続が可能となる。
しかしながら、従来の純銅材においては、電子機器や電気機器等に成形する際に必要となる曲げ加工性が不十分であり、特にエッジワイズ曲げなどの厳しい加工を施した際に割れが生じるなどの問題があった。
しかしながら、従来の純銅材においては、電子機器や電気機器等に成形する際に必要となる曲げ加工性が不十分であり、特にエッジワイズ曲げなどの厳しい加工を施した際に割れが生じるなどの問題があった。
そこで、特許文献1には、0.2%耐力を150MPa以下とした無酸素銅で形成された平角銅線を備えた絶縁平角銅線が開示されている。
特許文献1に記載された銅圧延板においては、0.2%耐力を150MPa以下に抑えているので、エッジワイズ曲げ加工を施した際の曲げ加工部分における耐電圧特性の低下を抑制することが可能であった。
特許文献1に記載された銅圧延板においては、0.2%耐力を150MPa以下に抑えているので、エッジワイズ曲げ加工を施した際の曲げ加工部分における耐電圧特性の低下を抑制することが可能であった。
また、特許文献2には、表面絶縁皮膜の維持のために、断面の四隅に形成される角部に0.05~0.6mmの曲率半径の面取りを施し、算術平均粗さRaが0.05~0.3μmであり、最大高さRzが0.5~2.5μmであり、二乗平均平方根粗さRqと最大高さRzの比率(Rq/Rz)が0.06~1.1とされたコイル用平角絶縁導線素材が開示されている。
ところで、最近では、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散を十分に実現するために、厚みがあるバスバー等が用いられる傾向にある。
ここで、平角銅線の場合には、素材が薄いのでエッジワイズ曲げ性は悪くならず、厚い素材のエッジワイズ曲げ性が考慮されていない。一方、厚みのあるバスバーに用いられる銅材は、厚くなると、形状加工がしにくくなり、結果として切り口である端面の品質が劣化しやすい。また、端面の面積が広くなり、凹凸も多くなるので、エッジワイズ曲げ性は悪くなる。
すなわち、銅材の厚みが増すと、エッジワイズ曲げ加工を施した際に曲げの外側に割れが発生しやすくなり、不均一な形状になるおそれがある。よって、従来よりも厳しい条件でのエッジワイズ曲げが可能な銅材が求められている。
ここで、平角銅線の場合には、素材が薄いのでエッジワイズ曲げ性は悪くならず、厚い素材のエッジワイズ曲げ性が考慮されていない。一方、厚みのあるバスバーに用いられる銅材は、厚くなると、形状加工がしにくくなり、結果として切り口である端面の品質が劣化しやすい。また、端面の面積が広くなり、凹凸も多くなるので、エッジワイズ曲げ性は悪くなる。
すなわち、銅材の厚みが増すと、エッジワイズ曲げ加工を施した際に曲げの外側に割れが発生しやすくなり、不均一な形状になるおそれがある。よって、従来よりも厳しい条件でのエッジワイズ曲げが可能な銅材が求められている。
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、厳しい条件でのエッジワイズ曲げが可能なエッジワイズ曲げ加工用銅条、このエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造された電子・電気機器用部品、バスバーを提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条は、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下でエッジワイズ曲げ加工するエッジワイズ曲げ加工用銅条であって、厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされ、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)であることを特徴としている。
なお、本発明において、板厚中心部とは、板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域とする。
なお、本発明において、板厚中心部とは、板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域とする。
この構成のエッジワイズ曲げ加工用銅条によれば、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされており、このバリの寸法aが制限された端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を抑制することができる。また、エッジワイズ曲げ加工を施した際に、内部にしわが寄りにくく、均一な形状が得られる。なお、本発明の端面は、長手方向に延在するとともに板厚方向に平行な面である。
また、厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされているので、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散を十分に実現することができる。
また、厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされているので、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散を十分に実現することができる。
ここで、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、少なくとも長手方向に延在する片側の端面にバリが無く、前記バリの寸法a(μm)が0であることが好ましい。
この場合、バリの寸法a(μm)が0とされ、バリが無い端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、割れや破断の発生を確実に抑制することができるとともに、内部にしわがさらに寄りにくく、均一な形状が得られる。
この場合、バリの寸法a(μm)が0とされ、バリが無い端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、割れや破断の発生を確実に抑制することができるとともに、内部にしわがさらに寄りにくく、均一な形状が得られる。
また、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、Cuの含有量が99.90mass%以上であることが好ましい。
この場合、Cuの含有量が99.90mass%以上とされ、不純物量が少なく、導電性を確保することが可能となる。
この場合、Cuの含有量が99.90mass%以上とされ、不純物量が少なく、導電性を確保することが可能となる。
また、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を合計で10massppm超え100massppm未満の範囲内で含むことが好ましい。
この場合、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を上述の範囲で含有しているので、銅の母相中にMgが固溶することによって、導電率を大きく低下させることなく、強度および耐熱性、エッジワイズ曲げ加工性を向上させることが可能となり、CaやZrがCuと金属間化合物を生成することによって、導電率を大きく低下させることなく、結晶粒径を微細化し、エッジワイズ曲げ加工性を向上させることが可能となる。
この場合、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を上述の範囲で含有しているので、銅の母相中にMgが固溶することによって、導電率を大きく低下させることなく、強度および耐熱性、エッジワイズ曲げ加工性を向上させることが可能となり、CaやZrがCuと金属間化合物を生成することによって、導電率を大きく低下させることなく、結晶粒径を微細化し、エッジワイズ曲げ加工性を向上させることが可能となる。
さらに、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、導電率が97.0%IACS以上とされていることが好ましい。
この場合、導電率が97.0%IACS以上とされているので、通電時の発熱を抑えることができ、電子・電気機器用部品、バスバーに特に適している。
この場合、導電率が97.0%IACS以上とされているので、通電時の発熱を抑えることができ、電子・電気機器用部品、バスバーに特に適している。
また、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、幅Wと厚みtの比率W/tが2以上であることが好ましい。
この場合、幅Wと厚みtの比率W/tが2以上とされているので、電子・電気機器用部品、バスバー用の素材として特に適している。
この場合、幅Wと厚みtの比率W/tが2以上とされているので、電子・電気機器用部品、バスバー用の素材として特に適している。
さらに、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下であることが好ましい。
この場合、板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下とされているので、さらに曲げ加工性に優れている。また、形状付与加工時にバリの発生を抑制できるため、エッジワイズ曲げ加工の際に、バリを起点として発生する割れを抑制することも可能となる。
この場合、板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下とされているので、さらに曲げ加工性に優れている。また、形状付与加工時にバリの発生を抑制できるため、エッジワイズ曲げ加工の際に、バリを起点として発生する割れを抑制することも可能となる。
また、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、Ag濃度が5massppm以上20massppm以下の範囲内であることが好ましい。
この場合、Ag濃度が上述の範囲内とされているので、添加されたAgが粒界近傍に偏析し、粒界での原子の移動が妨げられ、結晶粒径を微細化することができる。よって、より優れたエッジワイズ曲げ加工性を得ることが可能となる。
この場合、Ag濃度が上述の範囲内とされているので、添加されたAgが粒界近傍に偏析し、粒界での原子の移動が妨げられ、結晶粒径を微細化することができる。よって、より優れたエッジワイズ曲げ加工性を得ることが可能となる。
さらに、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、H濃度が10massppm以下、O濃度が500massppm以下、C濃度が10massppm以下、S濃度が10massppm以下であることが好ましい。
この場合、H濃度、O濃度、C濃度、S濃度が上述のように規制されているので、欠陥の発生を抑制できるとともに、加工性および導電率の低下を抑制することができる。
この場合、H濃度、O濃度、C濃度、S濃度が上述のように規制されているので、欠陥の発生を抑制できるとともに、加工性および導電率の低下を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、前記端面がスリット面とされたスリット材であることが好ましい。
この場合、端面がスリット加工されたスリット面とされており、このスリット面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされていることから、このスリット面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を十分に抑制することができる。
この場合、端面がスリット加工されたスリット面とされており、このスリット面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされていることから、このスリット面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を十分に抑制することができる。
ここで、本発明の一態様に係るエッジワイズ曲げ加工用銅条においては、前記のスリット材を引き抜くことで前記端面にバリが無いことが好ましい。
この場合、スリット加工されたスリット材に対して引き抜きを行うことで、前記端面にバリが無いため、このバリのない端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を抑制することができる。
この場合、スリット加工されたスリット材に対して引き抜きを行うことで、前記端面にバリが無いため、このバリのない端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を抑制することができる。
本発明の一態様に係る電子・電気機器用部品は、上述のエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されたことを特徴としている。
この構成の電子・電気機器用部品は、上述のように曲げ加工性に優れたエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されているので、割れ等の発生が抑制されており、品質に優れている。
この構成の電子・電気機器用部品は、上述のように曲げ加工性に優れたエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されているので、割れ等の発生が抑制されており、品質に優れている。
本発明の一態様に係るバスバーは、上述のエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されたことを特徴としている。
この構成のバスバーは、上述のように曲げ加工性に優れたエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されているので、割れ等の発生が抑制されており、品質に優れている。
この構成のバスバーは、上述のように曲げ加工性に優れたエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されているので、割れ等の発生が抑制されており、品質に優れている。
ここで、本発明の一態様に係るバスバーにおいては、通電部にめっき層が形成されていてもよい。
この場合、他の部材と接触して通電する通電部にめっき層が形成されているので、酸化等を抑制することができ、他の部材との接触抵抗を低く抑えることができる。
この場合、他の部材と接触して通電する通電部にめっき層が形成されているので、酸化等を抑制することができ、他の部材との接触抵抗を低く抑えることができる。
さらに、本発明の一態様に係るバスバーにおいては、エッジワイズ曲げ部と絶縁被覆部とを備えていることが好ましい。
この場合、端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされていることから、エッジワイズ曲げ部における割れ等の欠陥の発生が抑制されており、絶縁被覆部の損傷を抑制することができる。
この場合、端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされていることから、エッジワイズ曲げ部における割れ等の欠陥の発生が抑制されており、絶縁被覆部の損傷を抑制することができる。
本発明の上記態様によれば、厳しい条件でのエッジワイズ曲げが可能なエッジワイズ曲げ加工用銅条、このエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造された電子・電気機器用部品、バスバーを提供することが可能となる。
以下に、本発明の一実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品(バスバー)について説明する。
まず、本実施形態であるバスバー10について説明する。本実施形態であるバスバー10は、図1Aに示すように、エッジワイズ曲げ部13が設けられている。
また、本実施形態であるバスバー10は、図1Bに示すように、エッジワイズ曲げ加工用銅条20と、このエッジワイズ曲げ加工用銅条20の表面に形成されためっき層15と、エッジワイズ曲げ加工用銅条20を被覆する絶縁被覆部17と、を備えている。
本実施形態であるバスバー10は、後述するエッジワイズ曲げ加工用銅条20に対してエッジワイズ曲げ加工を行うことによって製造される。ここで、エッジワイズ曲げ加工の条件は、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下とされている。特に限定されないが、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wは、0.05以上であってもよい。
また、本実施形態であるバスバー10は、図1Bに示すように、エッジワイズ曲げ加工用銅条20と、このエッジワイズ曲げ加工用銅条20の表面に形成されためっき層15と、エッジワイズ曲げ加工用銅条20を被覆する絶縁被覆部17と、を備えている。
本実施形態であるバスバー10は、後述するエッジワイズ曲げ加工用銅条20に対してエッジワイズ曲げ加工を行うことによって製造される。ここで、エッジワイズ曲げ加工の条件は、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下とされている。特に限定されないが、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wは、0.05以上であってもよい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20は、厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされており、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされている。
ここで、板厚中心部とは、板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域とする。
ここで、板厚中心部とは、板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域とする。
なお、本実施形態においては、エッジワイズ曲げ加工用銅条20は、スリット加工されたものとされ、端面がスリット面とされていることが好ましい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、幅Wと厚みtの比率W/tが2以上であることが好ましい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、幅Wと厚みtの比率W/tが2以上であることが好ましい。
ここで、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、Cuの含有量が99.90mass%以上であることが好ましい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を合計で10massppm超え100massppm未満の範囲内で含んでいてもよい。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、Ag濃度が5massppm以上20massppm以下の範囲内とされていてもよい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、H濃度が10massppm以下、O濃度が500massppm以下、C濃度が10massppm以下、S濃度が10massppm以下であることが好ましい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を合計で10massppm超え100massppm未満の範囲内で含んでいてもよい。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、Ag濃度が5massppm以上20massppm以下の範囲内とされていてもよい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、H濃度が10massppm以下、O濃度が500massppm以下、C濃度が10massppm以下、S濃度が10massppm以下であることが好ましい。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、導電率が97.0%IACS以上とされていることが好ましい。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下であることが好ましい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、図2Aに示すように、表面と端面との角部に傾斜が形成されていてもよい。本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、図2Bに示すように、表面と端面との角部に曲面が形成されていてもよい。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下であることが好ましい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、図2Aに示すように、表面と端面との角部に傾斜が形成されていてもよい。本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、図2Bに示すように、表面と端面との角部に曲面が形成されていてもよい。
ここで、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、上述のように、形状、成分組成、組織、各種特性を規定した理由について以下に説明する。
(厚みt)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、厚みtを1mm以上とすることにより、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散を十分に実現することが可能となる。
一方、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、厚みtを10mm以下とすることにより、エッジワイズ曲げ加工を施した際に、内部にしわが寄りにくく、均一な形状に成形することが可能となる。
なお、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の厚みtの下限は、1.2mm以上とすることが好ましく、1.5mm以上とすることがさらに好ましい。一方、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の厚みtの上限は、9.0mm以下とすることが好ましく、8.0mm以下とすることがさらに好ましい。
(幅W)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、幅Wを十分広くすることによって、大電流、大電圧に提供でき、かつ通電による発熱を抑制することが可能となる。そこで、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の幅Wは、10mm以上とすることが好ましく、15mm以上とすることがさらに好ましく、20mm以上とすることがより好ましい。また特に限定されないが、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の幅Wは60mm以下であってもよい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、厚みtを1mm以上とすることにより、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散を十分に実現することが可能となる。
一方、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、厚みtを10mm以下とすることにより、エッジワイズ曲げ加工を施した際に、内部にしわが寄りにくく、均一な形状に成形することが可能となる。
なお、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の厚みtの下限は、1.2mm以上とすることが好ましく、1.5mm以上とすることがさらに好ましい。一方、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の厚みtの上限は、9.0mm以下とすることが好ましく、8.0mm以下とすることがさらに好ましい。
(幅W)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、幅Wを十分広くすることによって、大電流、大電圧に提供でき、かつ通電による発熱を抑制することが可能となる。そこで、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の幅Wは、10mm以上とすることが好ましく、15mm以上とすることがさらに好ましく、20mm以上とすることがより好ましい。また特に限定されないが、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の幅Wは60mm以下であってもよい。
(端面のバリ)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部(板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域)の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)である場合には、上述のようにバリの寸法a(μm)が制限された端面をエッジワイズ曲げの外側として、エッジワイズ曲げを施した際に、端面において局所的に応力が集中することが抑制され、曲げ端面における割れや破断の発生を抑制することが可能となる。ここで、バリの寸法a(μm)は、JIS B 0051に規定された方法で測定される。また、板厚中心部の平均結晶粒径Dが200μm未満のときに、a<(100-D/2)を満足することが好ましい。
なお、後述するように面取り加工や引抜加工、押し出し加工、鍛造加工、切削加工、研磨加工などを行うことで、例えばスリット加工時に発生した端面のバリを除去することが可能となる。
ここで、バリの寸法aは、100μm以下とすることが好ましく、90μm以下とすることがさらに好ましく、80μm以下とすることがより好ましく、0μmとすること(すなわち、バリが無いこと)が最も好ましい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部(板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域)の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)である場合には、上述のようにバリの寸法a(μm)が制限された端面をエッジワイズ曲げの外側として、エッジワイズ曲げを施した際に、端面において局所的に応力が集中することが抑制され、曲げ端面における割れや破断の発生を抑制することが可能となる。ここで、バリの寸法a(μm)は、JIS B 0051に規定された方法で測定される。また、板厚中心部の平均結晶粒径Dが200μm未満のときに、a<(100-D/2)を満足することが好ましい。
なお、後述するように面取り加工や引抜加工、押し出し加工、鍛造加工、切削加工、研磨加工などを行うことで、例えばスリット加工時に発生した端面のバリを除去することが可能となる。
ここで、バリの寸法aは、100μm以下とすることが好ましく、90μm以下とすることがさらに好ましく、80μm以下とすることがより好ましく、0μmとすること(すなわち、バリが無いこと)が最も好ましい。
(幅Wと厚みtの比率W/t)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、幅Wと厚みtの比W/tが2以上とされている場合には、電子・電気機器用部品、バスバー用の素材として特に適している。
なお、幅Wと厚みtの比W/tの下限は、3以上であることがさらに好ましく、4以上であることがより好ましい。一方、幅Wと厚みtの比W/tの上限に特に制限はないが、50以下であることが好ましく、40以下であることがさらに好ましい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、幅Wと厚みtの比W/tが2以上とされている場合には、電子・電気機器用部品、バスバー用の素材として特に適している。
なお、幅Wと厚みtの比W/tの下限は、3以上であることがさらに好ましく、4以上であることがより好ましい。一方、幅Wと厚みtの比W/tの上限に特に制限はないが、50以下であることが好ましく、40以下であることがさらに好ましい。
(Cu)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、Cuの含有量が高く、相対的に不純物濃度が少ない程、導電率が高くなる。このため、本実施形態では、Cuの含有量を99.90mass%以上とすることが好ましい。
なお、本実施形態のエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、さらに導電率を向上させるためには、Cuの含有量を99.93mass%以上とすることがさらに好ましく、99.95mass%以上とすることがより好ましい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、Cuの含有量が高く、相対的に不純物濃度が少ない程、導電率が高くなる。このため、本実施形態では、Cuの含有量を99.90mass%以上とすることが好ましい。
なお、本実施形態のエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、さらに導電率を向上させるためには、Cuの含有量を99.93mass%以上とすることがさらに好ましく、99.95mass%以上とすることがより好ましい。
(Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上)
Mgは、銅の母相中に固溶することで、導電率を大きく低下させることなく、強度を向上させる作用効果を有する元素である。また、Mgを母相中に固溶させることにより、強度や耐熱性が向上する。さらに、Mgを添加することで組織の均一化、加工硬化能の向上が得られ、エッジワイズ曲げの加工性が向上する。このため、強度、耐熱性、エッジワイズ曲げ加工性等を向上させるために、Mgを添加してもよい。
また、CaやZrを添加した場合には、母相内に銅と金属間化合物が生成し、導電率を大きく低下させることなく、組織の均一化、加工硬化能、結晶粒径を微細化し、エッジワイズ曲げ加工性をさらに向上させることが可能となる。このため、エッジワイズ曲げ加工性等を向上させるために、CaやZrを添加してもよい。
Mgは、銅の母相中に固溶することで、導電率を大きく低下させることなく、強度を向上させる作用効果を有する元素である。また、Mgを母相中に固溶させることにより、強度や耐熱性が向上する。さらに、Mgを添加することで組織の均一化、加工硬化能の向上が得られ、エッジワイズ曲げの加工性が向上する。このため、強度、耐熱性、エッジワイズ曲げ加工性等を向上させるために、Mgを添加してもよい。
また、CaやZrを添加した場合には、母相内に銅と金属間化合物が生成し、導電率を大きく低下させることなく、組織の均一化、加工硬化能、結晶粒径を微細化し、エッジワイズ曲げ加工性をさらに向上させることが可能となる。このため、エッジワイズ曲げ加工性等を向上させるために、CaやZrを添加してもよい。
ここで、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上の合計含有量を10massppm超えとすることで、上述の作用効果を奏することが可能となる。一方、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上の合計含有量を100massppm未満とすることにより、導電性の低下を抑制することができる。
このため、本実施形態において、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を添加する場合には、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上の合計含有量を10massppm超え100massppm未満とすることが好ましい。
このため、本実施形態において、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を添加する場合には、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上の合計含有量を10massppm超え100massppm未満とすることが好ましい。
なお、強度、耐熱性、エッジワイズ曲げ加工性等をさらに向上させるためには、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上の合計含有量の下限を20massppm以上とすることがより好ましく、30massppm以上とすることがさらに好ましく、40massppm以上とすることが一層好ましい。一方、導電率の低下をさらに抑制するためには、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上の合計含有量の上限を90massppm未満とすることがより好ましく、80massppm未満とすることがさらに好ましく、70massppm未満とすることが一層好ましい。
(Ag)
銅中に微量に添加されたAgは、粒界近傍に偏析することとなる。これにより、粒界での原子の移動が妨げられ、結晶粒径が微細化し、より優れる曲げ加工性を得ることが可能となる。
ここで、Ag濃度を5massppm以上とすることで、上述の作用効果を奏することが可能となる。一方、Agの含有量を20massppm以下とすることにより、導電性の低下を抑制することができるとともに製造コストの増加を抑制することができる。
このため、本実施形態において、Agを含有する場合には、Ag濃度を5massppm以上20massppm以下とすることが好ましい。
銅中に微量に添加されたAgは、粒界近傍に偏析することとなる。これにより、粒界での原子の移動が妨げられ、結晶粒径が微細化し、より優れる曲げ加工性を得ることが可能となる。
ここで、Ag濃度を5massppm以上とすることで、上述の作用効果を奏することが可能となる。一方、Agの含有量を20massppm以下とすることにより、導電性の低下を抑制することができるとともに製造コストの増加を抑制することができる。
このため、本実施形態において、Agを含有する場合には、Ag濃度を5massppm以上20massppm以下とすることが好ましい。
なお、確実に結晶粒径の微細化を図るためには、Ag濃度の下限を6massppm以上とすることがさらに好ましく、7massppm以上とすることがより好ましく、8massppm以上とすることが一層好ましい。一方、導電率の低下及び製造コストの増加をさらに抑制するためには、Ag濃度の上限を18massppm以下とすることがさらに好ましく、16massppm以下とすることがより好ましく、14massppm以下することが一層好ましい。
(H)
H(水素)は、鋳造時にO(酸素)と結びついて水蒸気となり、鋳塊中にブローホール欠陥を生じさせる元素である。このブローホール欠陥は、鋳造時には割れ、圧延時にはふくれおよび剥がれ等の欠陥の原因となる。これらの割れ、ふくれ及び剥がれ等の欠陥は、応力集中して破壊の起点となる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、H濃度を10massppm以下とすることが好ましい。
なお、H濃度は、4massppm以下であることがさらに好ましく、2massppm以下であることがより好ましい。
H(水素)は、鋳造時にO(酸素)と結びついて水蒸気となり、鋳塊中にブローホール欠陥を生じさせる元素である。このブローホール欠陥は、鋳造時には割れ、圧延時にはふくれおよび剥がれ等の欠陥の原因となる。これらの割れ、ふくれ及び剥がれ等の欠陥は、応力集中して破壊の起点となる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、H濃度を10massppm以下とすることが好ましい。
なお、H濃度は、4massppm以下であることがさらに好ましく、2massppm以下であることがより好ましい。
(O)
O(酸素)は、銅合金中の各成分元素と反応して酸化物を形成する元素である。これらの酸化物は、破壊の起点となるため、加工性が低下し、製造を困難とする。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、O濃度を500massppm以下とすることが好ましい。
なお、O濃度は、400massppm以下であることがさらに好ましく、200massppm以下であることがより好ましく、100massppm以下であることがより一層好ましく、さらに50massppm以下であることが好ましく、20massppm以下であることが最適である。
O(酸素)は、銅合金中の各成分元素と反応して酸化物を形成する元素である。これらの酸化物は、破壊の起点となるため、加工性が低下し、製造を困難とする。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、O濃度を500massppm以下とすることが好ましい。
なお、O濃度は、400massppm以下であることがさらに好ましく、200massppm以下であることがより好ましく、100massppm以下であることがより一層好ましく、さらに50massppm以下であることが好ましく、20massppm以下であることが最適である。
(C)
C(炭素)は、溶湯の脱酸作用を目的として、溶解、鋳造において溶湯表面を被覆するように使用されるものであり、不可避的に混入するおそれがある元素である。C濃度は、鋳造時のCの巻き込みが多くなると高くなる。これらのCや複合炭化物、Cの固溶体の偏析は、冷間加工性を劣化させる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、C濃度を10massppm以下とすることが好ましい。
なお、C濃度は、5massppm以下であることがさらに好ましく、1massppm以下であることがより好ましい。
C(炭素)は、溶湯の脱酸作用を目的として、溶解、鋳造において溶湯表面を被覆するように使用されるものであり、不可避的に混入するおそれがある元素である。C濃度は、鋳造時のCの巻き込みが多くなると高くなる。これらのCや複合炭化物、Cの固溶体の偏析は、冷間加工性を劣化させる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、C濃度を10massppm以下とすることが好ましい。
なお、C濃度は、5massppm以下であることがさらに好ましく、1massppm以下であることがより好ましい。
(S)
S(硫黄)は、銅中に含有されることにより、導電率を大幅に低下させる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、S濃度を10massppm以下とすることが好ましい。
なお、S濃度は、5massppm以下であることがさらに好ましく、1massppm以下であることがより好ましい。
S(硫黄)は、銅中に含有されることにより、導電率を大幅に低下させる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、S濃度を10massppm以下とすることが好ましい。
なお、S濃度は、5massppm以下であることがさらに好ましく、1massppm以下であることがより好ましい。
(その他の不可避不純物)
上述した元素以外のその他の不可避的不純物としては、Al,As,B,Ba,Be,Bi,Cd,Cr,Sc,希土類元素,V,Nb,Ta,Mo,Ni,W,Mn,Re,Ru,Sr,Ti,Os,P,Co,Rh,Ir,Pb,Pd,Pt,Au,Zn,Hf,Hg,Ga,In,Ge,Y,Tl,N,S,Sb,Se,Si,Sn,Te,Li等が挙げられる。これらの不可避不純物は、特性に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。
ここで、これらの不可避不純物は、導電率を低下させるおそれがあることから、不可避不純物の含有量を少なくすることが好ましい。
上述した元素以外のその他の不可避的不純物としては、Al,As,B,Ba,Be,Bi,Cd,Cr,Sc,希土類元素,V,Nb,Ta,Mo,Ni,W,Mn,Re,Ru,Sr,Ti,Os,P,Co,Rh,Ir,Pb,Pd,Pt,Au,Zn,Hf,Hg,Ga,In,Ge,Y,Tl,N,S,Sb,Se,Si,Sn,Te,Li等が挙げられる。これらの不可避不純物は、特性に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。
ここで、これらの不可避不純物は、導電率を低下させるおそれがあることから、不可避不純物の含有量を少なくすることが好ましい。
(導電率)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、導電率が十分に高いと、通電時の発熱が抑えられるため、バスバーに特に適している。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、導電率が97.0%IACS以上であることが好ましい。
なお、導電率は、97.5%IACS以上であることがさらに好ましく、98.0%IACS以上であることがより好ましく、さらには98.5%IACS以上であることが好ましく、99.0%IACS以上であることが最も好ましい。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、導電率が十分に高いと、通電時の発熱が抑えられるため、バスバーに特に適している。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、導電率が97.0%IACS以上であることが好ましい。
なお、導電率は、97.5%IACS以上であることがさらに好ましく、98.0%IACS以上であることがより好ましく、さらには98.5%IACS以上であることが好ましく、99.0%IACS以上であることが最も好ましい。
(板厚中心部の平均結晶粒径)
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、板厚中心部(板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域)における平均結晶粒径が微細であると、優れた曲げ加工性を得ることが可能となる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、板厚中心部の平均結晶粒径を50μm以下とすることが好ましい。
なお、板厚中心部(板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域)における平均結晶粒径は、40μm以下であることがさらに好ましく、30μm以下であることがより好ましい。さらに好ましくは25μm以下が好ましい。また、板厚中心部の平均結晶粒径の下限に特に制限はないが、実質的には1μm以上となる。
本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、板厚中心部(板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域)における平均結晶粒径が微細であると、優れた曲げ加工性を得ることが可能となる。
このため、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、板厚中心部の平均結晶粒径を50μm以下とすることが好ましい。
なお、板厚中心部(板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域)における平均結晶粒径は、40μm以下であることがさらに好ましく、30μm以下であることがより好ましい。さらに好ましくは25μm以下が好ましい。また、板厚中心部の平均結晶粒径の下限に特に制限はないが、実質的には1μm以上となる。
次に、このような構成とされた本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20の製造方法について、図3に示すフロー図を参照して説明する。
(溶解・鋳造工程S01)
まず、銅原料を溶解して銅溶湯得る。必要であればMg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上やAgを添加して成分調整を行う。なお、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上やAgを添加する場合には、元素単体や母合金等を用いることができる。また、上述の元素を含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、リサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。
ここで、銅原料は、Cuの含有量が99.99mass%以上とされたいわゆる4NCu、あるいは99.999mass%以上とされたいわゆる5NCuとすることが好ましい。
溶解時においては、水素濃度低減のため、H2Oの蒸気圧が低い不活性ガス雰囲気(例えばArガス)による雰囲気溶解を行い、溶解時の保持時間は最小限に留めることが好ましい。
そして、成分調整された銅溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
まず、銅原料を溶解して銅溶湯得る。必要であればMg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上やAgを添加して成分調整を行う。なお、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上やAgを添加する場合には、元素単体や母合金等を用いることができる。また、上述の元素を含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、リサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。
ここで、銅原料は、Cuの含有量が99.99mass%以上とされたいわゆる4NCu、あるいは99.999mass%以上とされたいわゆる5NCuとすることが好ましい。
溶解時においては、水素濃度低減のため、H2Oの蒸気圧が低い不活性ガス雰囲気(例えばArガス)による雰囲気溶解を行い、溶解時の保持時間は最小限に留めることが好ましい。
そして、成分調整された銅溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
(均質化/溶体化工程S02)
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体化のために加熱処理を行う。鋳塊の内部には、凝固の過程において不純物が偏析で濃縮することにより発生した金属間化合物等が存在することがある。そこで、これらの偏析および金属間化合物等を消失または低減させるために、鋳塊を300℃以上1080℃以下にまで加熱する加熱処理を行うことで、鋳塊内において、不純物を均質に拡散させる。なお、この均質化/溶体化工程S02は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体化のために加熱処理を行う。鋳塊の内部には、凝固の過程において不純物が偏析で濃縮することにより発生した金属間化合物等が存在することがある。そこで、これらの偏析および金属間化合物等を消失または低減させるために、鋳塊を300℃以上1080℃以下にまで加熱する加熱処理を行うことで、鋳塊内において、不純物を均質に拡散させる。なお、この均質化/溶体化工程S02は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
ここで、加熱温度が300℃未満では、溶体化が不完全となり、組織の不均一化や母相中に金属間化合物が残存するおそれがある。一方、加熱温度が1080℃を超えると、銅素材の一部が液相となり、組織や表面状態が不均一となるおそれがある。よって、加熱温度を300℃以上1080℃以下の範囲に設定している。
なお、後述する粗圧延の効率化と組織の均一化のために、前述の均質化/溶体化工程S02の後に熱間圧延を実施してもよい。熱間加工温度は、300℃以上1080℃以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、後述する粗圧延の効率化と組織の均一化のために、前述の均質化/溶体化工程S02の後に熱間圧延を実施してもよい。熱間加工温度は、300℃以上1080℃以下の範囲内とすることが好ましい。
(粗圧延工程S03)
所定の形状に加工するために、粗圧延を行う。なお、この粗圧延工程S03における温度条件は特に限定はないが、再結晶を抑制するために、あるいは寸法精度の向上のため、冷間または温間圧延となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。ここで、材料中に均一にひずみが導入されることで、後述する中間熱処理工程S04で均一な再結晶粒が得られる。そのため、総加工率(減面率)は50%以上とすることが好ましく、60%以上とすることがより好ましく、70%以上とすることがさらに好ましい。また、1パス当たりの加工率(減面率)は10%以上とすることが好ましく、15%以上とすることがより好ましく、20%以上とすることがさらに好ましい。
所定の形状に加工するために、粗圧延を行う。なお、この粗圧延工程S03における温度条件は特に限定はないが、再結晶を抑制するために、あるいは寸法精度の向上のため、冷間または温間圧延となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。ここで、材料中に均一にひずみが導入されることで、後述する中間熱処理工程S04で均一な再結晶粒が得られる。そのため、総加工率(減面率)は50%以上とすることが好ましく、60%以上とすることがより好ましく、70%以上とすることがさらに好ましい。また、1パス当たりの加工率(減面率)は10%以上とすることが好ましく、15%以上とすることがより好ましく、20%以上とすることがさらに好ましい。
(中間熱処理工程S04)
粗圧延工程S03後に、再結晶組織にするために熱処理を実施する。なお、粗圧延工程S03と中間熱処理工程S04は繰り返し実施してもよい。
ここで、この中間熱処理工程S04が実質的に最後の再結晶熱処理となるため、この工程で得られた再結晶組織の結晶粒径は最終的な結晶粒径にほぼ等しくなる。そのため、この中間熱処理工程S04では、板厚中心の平均結晶粒径が50μm以下となるように、適宜、熱処理条件を選定することが好ましい。
粗圧延工程S03後に、再結晶組織にするために熱処理を実施する。なお、粗圧延工程S03と中間熱処理工程S04は繰り返し実施してもよい。
ここで、この中間熱処理工程S04が実質的に最後の再結晶熱処理となるため、この工程で得られた再結晶組織の結晶粒径は最終的な結晶粒径にほぼ等しくなる。そのため、この中間熱処理工程S04では、板厚中心の平均結晶粒径が50μm以下となるように、適宜、熱処理条件を選定することが好ましい。
(上前圧延工程S05)
中間熱処理工程S04後の銅素材を所定の形状に加工するため、上前圧延を行ってもよい。なお、この上前圧延工程S05における温度条件は、圧延時の再結晶を抑制するために、冷間、または温間加工となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。
また、圧延率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、1%以上30%以下の範囲内とすることが好ましい。
中間熱処理工程S04後の銅素材を所定の形状に加工するため、上前圧延を行ってもよい。なお、この上前圧延工程S05における温度条件は、圧延時の再結晶を抑制するために、冷間、または温間加工となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。
また、圧延率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、1%以上30%以下の範囲内とすることが好ましい。
(機械的表面処理工程S06)
上前加工工程S05後に、機械的表面処理を行う。機械的表面処理は、表面近傍に圧縮応力を与える処理であり、表面近傍の圧縮応力によってフラットワイズ曲げ加工時に発生する割れを抑制させ、曲げ加工性を向上させる効果がある。
機械的表面処理は、ショットピーニング処理、ブラスト処理、ラッピング処理、ポリッシング処理、バフ研磨、グラインダー研磨、サンドペーパー研磨、テンションレベラー処理、1パス当りの圧下率が低い軽圧延(1パス当たりの圧下率1~10%とし3回以上繰り返す)など一般的に使用される種々の方法が使用できる。
上前加工工程S05後に、機械的表面処理を行う。機械的表面処理は、表面近傍に圧縮応力を与える処理であり、表面近傍の圧縮応力によってフラットワイズ曲げ加工時に発生する割れを抑制させ、曲げ加工性を向上させる効果がある。
機械的表面処理は、ショットピーニング処理、ブラスト処理、ラッピング処理、ポリッシング処理、バフ研磨、グラインダー研磨、サンドペーパー研磨、テンションレベラー処理、1パス当りの圧下率が低い軽圧延(1パス当たりの圧下率1~10%とし3回以上繰り返す)など一般的に使用される種々の方法が使用できる。
(仕上熱処理工程S07)
次に、機械的表面処理工程S06によって得られた銅材に対して、含有元素の粒界への偏析および残留ひずみの除去のため、仕上熱処理を実施してもよい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。
熱処理温度は、100℃以上500℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、この仕上熱処理工程S07においては、中間熱処理工程S04で得られた結晶粒径の粗大化を避けるように、熱処理条件(温度、時間)を設定する必要がある。例えば450℃では0.1秒から10秒程度保持することが好ましく、250℃では1分から100時間保持することが好ましい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。熱処理の方法は特に限定はないが、製造コスト低減の効果から、連続焼鈍炉による短時間の熱処理が好ましい。
さらに、上述の上前圧延工程S05、機械的表面処理工程S06、仕上熱処理工程S07を、繰り返し実施してもよい。
また、仕上熱処理工程S07の後に金属めっき(Snめっき、Niめっき、又は、Agめっき等)を施してもよい。
次に、機械的表面処理工程S06によって得られた銅材に対して、含有元素の粒界への偏析および残留ひずみの除去のため、仕上熱処理を実施してもよい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。
熱処理温度は、100℃以上500℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、この仕上熱処理工程S07においては、中間熱処理工程S04で得られた結晶粒径の粗大化を避けるように、熱処理条件(温度、時間)を設定する必要がある。例えば450℃では0.1秒から10秒程度保持することが好ましく、250℃では1分から100時間保持することが好ましい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。熱処理の方法は特に限定はないが、製造コスト低減の効果から、連続焼鈍炉による短時間の熱処理が好ましい。
さらに、上述の上前圧延工程S05、機械的表面処理工程S06、仕上熱処理工程S07を、繰り返し実施してもよい。
また、仕上熱処理工程S07の後に金属めっき(Snめっき、Niめっき、又は、Agめっき等)を施してもよい。
(仕上加工工程S08)
次に材料強度の調整、形状付与を目的として、必要に応じて適宜加工を施してもよい。冷間、または温間加工となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。また、加工率(減面率)は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、1%以上30%以下の範囲内とすることが好ましい。この加工は、圧延、引抜加工、押し出し加工、鍛造加工、切削加工、研磨加工などが挙げられる。
次に材料強度の調整、形状付与を目的として、必要に応じて適宜加工を施してもよい。冷間、または温間加工となる-200℃から200℃の範囲内とすることが好ましく、特に常温が好ましい。また、加工率(減面率)は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、1%以上30%以下の範囲内とすることが好ましい。この加工は、圧延、引抜加工、押し出し加工、鍛造加工、切削加工、研磨加工などが挙げられる。
(形状付与加工工程S09)
仕上熱処理工程S07または仕上加工工程S08後の銅材に対して、所望の形状に加工するために必要に応じて形状付与加工を行う。
形状付与加工は、スリット加工、プッシュバック加工、打ち抜き加工、引抜加工、スウェージング加工、コンフォーム加工など一般的に使用される種々の方法が使用できる。また、精密せん断法のスリット加工を用いてもよい。具体的には、半せん断と逆せん断で材料を分離するカウンタカット加工や、半せん断とロールによる押圧で材料を分離するロールスリット加工など一般的に使用される種々の方法が使用できる。
なお、形状付与加工後に、バリの寸法a(μm)をa<(100-D/2)にするために、必要に応じてバリ処理を行う。バリ処理はサンドペーパー、研磨シート、ロータリーバー、研磨ディスク、研磨ベルト、ブラスト処理、面取り加工、押し出し加工、鍛造加工、切削加工、研磨加工など一般的に使用される種々の方法が使用できる。加工率(減面率)は1%以上30%以下の範囲内が好ましい。
なお、形状付与加工としてプッシュバック加工、引抜加工、スウェージング加工、コンフォーム加工、精密せん断法のスリット加工などを使用する場合、バリ処理は行わなくてもよい。またこの加工を行う前に熱処理を行ってもよい。
仕上熱処理工程S07または仕上加工工程S08後の銅材に対して、所望の形状に加工するために必要に応じて形状付与加工を行う。
形状付与加工は、スリット加工、プッシュバック加工、打ち抜き加工、引抜加工、スウェージング加工、コンフォーム加工など一般的に使用される種々の方法が使用できる。また、精密せん断法のスリット加工を用いてもよい。具体的には、半せん断と逆せん断で材料を分離するカウンタカット加工や、半せん断とロールによる押圧で材料を分離するロールスリット加工など一般的に使用される種々の方法が使用できる。
なお、形状付与加工後に、バリの寸法a(μm)をa<(100-D/2)にするために、必要に応じてバリ処理を行う。バリ処理はサンドペーパー、研磨シート、ロータリーバー、研磨ディスク、研磨ベルト、ブラスト処理、面取り加工、押し出し加工、鍛造加工、切削加工、研磨加工など一般的に使用される種々の方法が使用できる。加工率(減面率)は1%以上30%以下の範囲内が好ましい。
なお、形状付与加工としてプッシュバック加工、引抜加工、スウェージング加工、コンフォーム加工、精密せん断法のスリット加工などを使用する場合、バリ処理は行わなくてもよい。またこの加工を行う前に熱処理を行ってもよい。
このようにして、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20が製出されることになる。
以上のような構成とされた本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされていることから、このバリの寸法a(μm)が制限された端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を抑制することができる。また、エッジワイズ曲げ加工を施した際に、内部にしわが寄りにくく、均一な形状が得られる。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20においては、厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされているので、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散を十分に実現することができる。また、エッジワイズ曲げ加工を施した際に、内部にしわが寄りにくく、均一な形状が得られる。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、少なくとも長手方向に延在する片側の端面にバリが無く、前記バリの寸法a(μm)が0である場合には、バリの寸法a(μm)が0とされ、バリが無い端面をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、割れや破断の発生を確実に抑制することができる。
ここで、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、幅Wと厚みtの比率W/tが2以上である場合には、バスバー用の素材として特に適している。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、Cuの含有量が99.90mass%以上である場合には、不純物量が少なく、導電性を確保することが可能となる。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を合計で10massppm超え100massppm未満の範囲内で含む場合には、銅の母相中にMgが固溶することによって、導電率を大きく低下させることなく、強度および耐熱性、エッジワイズ曲げ加工性を向上させることが可能となり、また、CaやZrはCuと金属間化合物を生成することによって、導電率を大きく低下させることなく、結晶粒径を微細化し、エッジワイズ曲げ加工性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、Ag濃度が5massppm以上20massppm以下の範囲内である場合には、添加されたAgが粒界近傍に偏析し、粒界での原子の移動が妨げられ、結晶粒径を微細化することができる。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、H濃度が10massppm以下、O濃度が500massppm以下、C濃度が10massppm以下、S濃度が10massppm以下である場合には、欠陥の発生を抑制できるとともに、加工性および導電率の低下を抑制することができる。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、導電率が97.0%IACS以上とされている場合には、導電性に十分に優れており、通電時の発熱を抑えることができ、バスバーに特に適している。
さらに、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下である場合には、さらに曲げ加工性に優れている。また、形状付与加工時にバリの発生を抑制できるため、エッジワイズ曲げ加工の際に、バリを起点として発生する割れを抑制することも可能となる。
また、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20において、端面がスリット面とされたスリット材とされている場合には、スリット面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)とされていることから、このような端面(スリット面)をエッジワイズ曲げの外側とすることで、曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下の厳しいエッジワイズ加工を施した場合でも、端面における応力集中が抑制され、応力が曲げ端面に均等に広がり、割れや破断の発生を抑制することができる。
また、本実施形態である電子・電気機器用部品(バスバー10)においては、本実施形態であるエッジワイズ曲げ加工用銅条20を用いて製造されたものであるので、割れ等の発生が抑制されており、品質に優れている。
さらに、本実施形態であるバスバー10において、他の部材と接触して通電する通電部表面にめっき層15が形成されている場合には、エッジワイズ曲げ加工用銅条20の酸化等を抑制することができ、他の部材との接触抵抗を低く抑えることができる。
また、本実施形態であるバスバー10において、エッジワイズ曲げ部13と絶縁被覆部17とを備えている場合には、エッジワイズ曲げ部13における割れ等の欠陥の発生が抑制されており、絶縁被覆部17の損傷を抑制することができる。絶縁被覆部17は、一般に利用されている絶縁被覆材で構成されていてもよい。一般に利用されている絶縁被覆材としては、例えばポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリウレタン、ポリエステルなどの電気絶縁性に優れる樹脂が挙げられる。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
帯溶融精製法により、Cuの含有量99.9mass%以上とされたいわゆる3NCuと、Cuの含有量99.999mass%以上とされたいわゆる5NCuからなる原料を用いて各種添加元素を1mass%含む母合金を作製し、準備した。
上述の銅原料を高純度グラファイト坩堝内に装入して、Arガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。
得られた銅溶湯を、断熱材(イソウール)鋳型に注湯することにより、表1,2に示す成分組成の鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約80mm×幅約500mmとした。
帯溶融精製法により、Cuの含有量99.9mass%以上とされたいわゆる3NCuと、Cuの含有量99.999mass%以上とされたいわゆる5NCuからなる原料を用いて各種添加元素を1mass%含む母合金を作製し、準備した。
上述の銅原料を高純度グラファイト坩堝内に装入して、Arガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。
得られた銅溶湯を、断熱材(イソウール)鋳型に注湯することにより、表1,2に示す成分組成の鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約80mm×幅約500mmとした。
得られた鋳塊に対して、Arガス雰囲気中において、900℃、1時間の加熱を行い、次いで酸化被膜を除去するために表面研削を実施し、所定の大きさに切断を行った。
その後、適宜最終厚みになる様に厚みを調整して切断を行った。切断されたそれぞれの試料は表1,2に記載の条件で粗圧延を行った。次いで、表3,4に記載の結晶粒径が得られるように、中間熱処理を実施した。次に、表1,2に記載された条件にて上前圧延工程を実施した。次に、表1,2に記載された条件にて機械的表面処理工程を実施した。次に、250℃で1分保持の条件で仕上げ熱処理を実施した。また、表3,4に記載の厚みtが得られるように、仕上加工工程を実施した。さらに、表3,4に記載の板幅Wが得られるように形状付与加工工程と角部処理を実施した。また、長さは200mmから600mmとした。
その後、適宜最終厚みになる様に厚みを調整して切断を行った。切断されたそれぞれの試料は表1,2に記載の条件で粗圧延を行った。次いで、表3,4に記載の結晶粒径が得られるように、中間熱処理を実施した。次に、表1,2に記載された条件にて上前圧延工程を実施した。次に、表1,2に記載された条件にて機械的表面処理工程を実施した。次に、250℃で1分保持の条件で仕上げ熱処理を実施した。また、表3,4に記載の厚みtが得られるように、仕上加工工程を実施した。さらに、表3,4に記載の板幅Wが得られるように形状付与加工工程と角部処理を実施した。また、長さは200mmから600mmとした。
得られたエッジワイズ曲げ加工用銅条について、以下の項目について評価を実施した。その結果を表1~4に示す。
(組成分析)
得られた鋳塊から測定試料を採取し、Mg,Ca,Zrは誘導結合プラズマ発光分光分析法で、その他の元素はグロー放電質量分析装置(GD-MS)を用いて測定した。また、Hの分析は、熱伝導度法で行い、O,S,Cの分析は、赤外線吸収法で行った。Cu量は銅電解重量法(JIS H 1051)を用いて測定した。なお、試料中央部と幅方向端部の2カ所で測定を行い、含有量の多い方をそのサンプルの含有量とした。
得られた鋳塊から測定試料を採取し、Mg,Ca,Zrは誘導結合プラズマ発光分光分析法で、その他の元素はグロー放電質量分析装置(GD-MS)を用いて測定した。また、Hの分析は、熱伝導度法で行い、O,S,Cの分析は、赤外線吸収法で行った。Cu量は銅電解重量法(JIS H 1051)を用いて測定した。なお、試料中央部と幅方向端部の2カ所で測定を行い、含有量の多い方をそのサンプルの含有量とした。
(導電率)
エッジワイズ曲げ加工用銅条から幅10mm×長さ60mmの試験片を採取し、4端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向がエッジワイズ曲げ加工用銅条の圧延方向に対して平行になるように採取した。
エッジワイズ曲げ加工用銅条から幅10mm×長さ60mmの試験片を採取し、4端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向がエッジワイズ曲げ加工用銅条の圧延方向に対して平行になるように採取した。
(板厚中心の平均結晶粒径)
得られたエッジワイズ曲げ加工用銅条から幅20mm×長さ20mmのサンプルを切り出し、SEM-EBSD(Electron Backscatter Diffraction Patterns)測定装置によって、板厚中心の平均結晶粒径を測定した。
圧延の幅方向に対して垂直な面、すなわちTD面(Transverse direction)を観察面として、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った。次いで、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行って測定用サンプルを得た。その後、EBSD測定装置(FEI社製Quanta FEG 450,EDAX/TSL社製(現 AMETEK社) OIM Data Collection)と、解析ソフト(EDAX/TSL社製(現 AMETEK社)OIM Data Analysis ver.7.3.1)を用いて、電子線の加速電圧15kV、10000μm2以上の測定面積にて、0.25μmの測定間隔のステップで観察面をEBSD法により測定した。
得られたエッジワイズ曲げ加工用銅条から幅20mm×長さ20mmのサンプルを切り出し、SEM-EBSD(Electron Backscatter Diffraction Patterns)測定装置によって、板厚中心の平均結晶粒径を測定した。
圧延の幅方向に対して垂直な面、すなわちTD面(Transverse direction)を観察面として、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った。次いで、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行って測定用サンプルを得た。その後、EBSD測定装置(FEI社製Quanta FEG 450,EDAX/TSL社製(現 AMETEK社) OIM Data Collection)と、解析ソフト(EDAX/TSL社製(現 AMETEK社)OIM Data Analysis ver.7.3.1)を用いて、電子線の加速電圧15kV、10000μm2以上の測定面積にて、0.25μmの測定間隔のステップで観察面をEBSD法により測定した。
測定結果をデータ解析ソフトOIMにより解析して各測定点のCI値を得た。CI値が0.1以下である測定点を除いて、データ解析ソフトOIMにより各結晶粒の方位差の解析を行った。そして、隣接する測定点間の方位差が15°以上となる測定点間の境界を大角粒界とし、隣接する測定点間の方位差が15°未満となる測定点間の境界を小角粒界とした。この際、双晶境界も大角粒界とした。また、各サンプルで100個以上の結晶粒が含まれるように測定範囲を調整した。得られた方位解析の結果から大角粒界を用いて結晶粒界マップを作成した。JIS H 0501の切断法に準拠し、結晶粒界マップに対して、縦、横の所定長さの線分を5本ずつ引き、完全に切られる結晶粒の数を数え、その切断長さ(結晶粒界で切り取られた線分の長さ)の合計を結晶粒の数で割り平均値を得た。この平均値を平均結晶粒径とした。なお、板厚中心は、板厚方向における表面から全厚の25%から75%までの領域である。
(バリ寸法a)
JIS B 0051に規定されるバリの寸法a(μm)をSEM観察にて測定した。また、各寸法は任意の5か所をそれぞれ長さ1mm(合計5mm)にわたって測定し、その最大値である。求めたバリの寸法a及び板厚中心部の平均結晶粒径Dから、a<(100-D/2)を満たすものを「〇」とし、a<(100-D/2)を満たさないものを「×」とした。
JIS B 0051に規定されるバリの寸法a(μm)をSEM観察にて測定した。また、各寸法は任意の5か所をそれぞれ長さ1mm(合計5mm)にわたって測定し、その最大値である。求めたバリの寸法a及び板厚中心部の平均結晶粒径Dから、a<(100-D/2)を満たすものを「〇」とし、a<(100-D/2)を満たさないものを「×」とした。
(エッジワイズ曲げ加工性)
表3,4に記載の曲げ半径Rと板幅Wの比R/Wになるようにエッジワイズ曲げ加工を実施した。
エッジワイズ曲げの外側となる端面にしわがないものを「A」(excellent)と評価し、エッジワイズ曲げの外側となる端面にしわがあるものを「B」(good)と評価し、エッジワイズ曲げの外側となる端面に小さな割れがあるものを「C」(fair)と評価し、エッジワイズ曲げの外側となる端面が破断し、エッジワイズ曲げが出来なかったものを「D」(poor)と評価した。なお、評価結果A~Cまでを「厳しい条件でもエッジワイズ曲げが可能」と判断した。
表3,4に記載の曲げ半径Rと板幅Wの比R/Wになるようにエッジワイズ曲げ加工を実施した。
エッジワイズ曲げの外側となる端面にしわがないものを「A」(excellent)と評価し、エッジワイズ曲げの外側となる端面にしわがあるものを「B」(good)と評価し、エッジワイズ曲げの外側となる端面に小さな割れがあるものを「C」(fair)と評価し、エッジワイズ曲げの外側となる端面が破断し、エッジワイズ曲げが出来なかったものを「D」(poor)と評価した。なお、評価結果A~Cまでを「厳しい条件でもエッジワイズ曲げが可能」と判断した。
比較例1においては、スリット加工後にサンドペーパーでバリ処理したが、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)を満足しておらず、大きなバリがある端面を外側にしてエッジワイズ曲げを実施した際に破断し、曲げ加工性が「D」となった。
比較例2においては、スリット加工後にバリ処理を行っていないために大きなバリが存在し、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)を満足しておらず、図4A,図4Bに示すように、大きなバリがある端面を外側にしてエッジワイズ曲げを実施した際に破断し、曲げ加工性が「D」となった。
これに対して、本発明例1-35においては、少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)を満足しており、曲げ加工性が「A~C」となっており、図4C,図4Bに示すように、エッジワイズ曲げ特性に優れていた。
以上のことから、本発明例によれば、厳しい条件でのエッジワイズ曲げが可能なエッジワイズ曲げ加工用銅条を得られることが確認された。
厳しい条件でのエッジワイズ曲げが可能なエッジワイズ曲げ加工用銅条、このエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造された電子・電気機器用部品、バスバーを提供することが可能となる。
10 バスバー
13 エッジワイズ曲げ部
15 めっき層
17 絶縁被覆部
20 エッジワイズ曲げ加工用銅条
13 エッジワイズ曲げ部
15 めっき層
17 絶縁被覆部
20 エッジワイズ曲げ加工用銅条
Claims (15)
- 曲げ半径Rと幅Wの比率R/Wが5.0以下でエッジワイズ曲げ加工するエッジワイズ曲げ加工用銅条であって、
厚みtが1mm以上10mm以下の範囲内とされ、
少なくとも長手方向に延在する片側の端面におけるバリの寸法a(μm)が、板厚中心部の平均結晶粒径D(μm)に対して、a<(100-D/2)であることを特徴とするエッジワイズ曲げ加工用銅条。 - 少なくとも長手方向に延在する片側の端面にバリが無く、前記バリの寸法a(μm)が0であることを特徴とする請求項1に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- Cuの含有量が99.90mass%以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- Mg,Ca,Zrから選択される1種又は2種以上を合計で10massppm超え100massppm未満の範囲内で含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- 導電率が97.0%IACS以上であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- 幅Wと厚みtの比率W/tが2以上であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- 板厚中心部の平均結晶粒径が50μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- Ag濃度が5massppm以上20massppm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- H濃度が10massppm以下、O濃度が500massppm以下、C濃度が10massppm以下、S濃度が10massppm以下であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- 前記端面がスリット面とされたスリット材であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- 前記スリット材を引き抜くことで前記端面にバリがないことを特徴とする請求項10に記載のエッジワイズ曲げ加工用銅条。
- 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載されたエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されたことを特徴とする電子・電気機器用部品。
- 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載されたエッジワイズ曲げ加工用銅条を用いて製造されたことを特徴とするバスバー。
- 通電部にめっき層が形成されていることを特徴とする請求項13に記載のバスバー。
- エッジワイズ曲げ部と絶縁被覆部とを備えていることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のバスバー。
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