Ni及びSiの添加量
 Ni及びSiは、適当な熱処理を施すことにより 金属間化合物としてNiシリサイド(Ni ₂ Si等)を形成し、導電率を劣化させずに高強度 化が図れる。SiとNiの質量比は上述したよう� �量論組成に近い3≦Ni/Si≦5.5が好ましく、3.5� �Ni/Si≦5.0がより好ましい。

 しかしながら、Ni/Siが上記範囲の比を有� �ていてもSi添加量が0.5質量%未満では所望の� �度が得られず、1.2質量%を超えると高強度化� ��図れるが導電率が著しく低下し、更には偏� ��部で液相を生成して熱間加工性が低下する� ��で好ましくない。そこで、Si:0.5~1.2質量%と� �ればよく、好ましくは0.5~0.8質量%である。Ni� ��加量はSi添加量に応じて上記の好ましい比� �満足するように設定すればよく、Si添加量と バランスをとるためにNi:2.5~4.5質量%とすれば� ��く、好ましくはNi:3.2~4.2質量%,より好ましく� ��Ni:3.5~4.0質量%である。

Crの添加量
 通常のCu-Ni-Si系合金においてはNi-Si濃度を上 昇させると、析出粒子の総数が増加するので 、析出強化による強度上昇が図れる。一方、 添加濃度上昇に伴い、析出に寄与しない固溶 量も増すので、導電率は低下し、結局時効析 出のピーク強度は上昇するが、ピーク強度と なる導電率は低下する。しかしながら、上記 のCu-Ni-Si系合金にCrを0.003~0.3質量%、好ましく� ��0.01~0.1質量%添加すると最終特性において、� ��じのNi-Si濃度を有するCu-Ni-Si系合金と比べて 強度を損なわずに導電率を上昇でき、更に熱 間加工性が改善されて歩留が高くなる。

 Cu-Ni-Si系合金にCrを添加した場合に析出する 粒子の組成はCrを主成分としたbcc構造の析出� ��子を単体析出しやすいが、Siとの化合物も� �出しやすい。Crは、適当な熱処理を施すこと により銅母相中でSiとの化合物であるクロム� ��リサイド(Cr ₃ Si等)を容易に析出することができるため、溶 体化処理、冷延、時効処理を組み合わせて合 金特性を作り込む工程でNi ₂ Si等として析出しなかった固溶Si成分をCr-Si化 合物として析出させることができる。このた め、固溶Siによる導電率の低下を抑制し、強� ��を損なわずに導電率の上昇を図ることがで� ��る。

 このとき、Cr粒子中のSi濃度が低いと、母 相にSiが残留するため導電率が低下し、一方C r粒子中のSi濃度が高いとNi-Si粒子を析出する� ��めのSi濃度が減少するため強度が低下する� �更に、Cr中のSi濃度が高い場合には、粗大なC r-Si化合物が増え、曲げ、疲労強度などが劣� �する。更に、溶体化後の冷却速度を徐冷し� �り、時効熱処理時間を過度に延長したりし� �もCr-Si化合物が粗大化してNi-Si化合物を形成� ��るSi濃度が減少し、強化に寄与するNi-Si化合 物が不足する。これはCu中でのSiとCrの拡散速 度がNiよりも速いのでCr-Si化合物は粗大化し� �すく、Cr-Si化合物の析出速度は、Ni-Si化合物� ��析出速度より速くなるためである。

 よって溶体化後の冷却速度を制御し、最� ��強度となる時効条件より高温、長時間とな� ��条件を回避すれば、Cr-Si化合物の組成と大� �さと密度を制御できる。よってCr濃度を0.003� ��量%以上、0.3質量%とし、Cr-Si化合物における Siに対するCrの原子濃度比を1~5とした。

 また、Crは溶解鋳造時の冷却過程におい� �結晶粒界に優先析出するため粒界を強化で� �、熱間加工時の割れが発生しにくくなり、� �留低下を抑制できる。すなわち、溶解鋳造� �に粒界析出したCrは溶体化処理などで再固溶 するが、続く時効析出時に珪化物を生成する 。通常のCu-Ni-Si系合金では添加したSi量のう� �、時効析出に寄与しなかったSiは母相に固溶 したまま導電率の上昇を抑制するが、珪化物 形成元素であるCrを添加して、珪化物をさら� ��析出させることにより、従来のCu-Ni-Si系合� �に比べて、固溶Si量を低減でき、強度を損な わずに導電率を上昇できる。

Cr-Si化合物の大きさ、分散密度
 Cr-Si化合物の大きさは、曲げ加工性および� �労強度等に影響を及ぼし、これが5μmを超え� ��か、または0.1~5μmのCr-Si化合物の分散密度が 1×10 ⁶ 個/mm ² を超える場合には曲げ加工性や疲労強度が顕 著に劣化する。さらに個数密度は母相中のSi� ��度の過不足に影響するため、大きな粒子が� ��数個分散した状態では所望の強度特性が得� ��れない。よって分散密度の上限は1×10 ⁶ 個/mm ² 以下であればよく、好ましくは5×10 ⁵ 個/mm ² 以下、より好ましくは1×10 ⁵ 個/mm ² 以下であればよい。また、1×10 ⁴ 個/mm ² 以下の場合はCr添加による改善効果が小さい� ��め、これを超えることが望ましい。

Sn及びZn
 本発明に係るCu-Ni-Si系合金にSn及びZnから選� ��される1種又は2種以上を総量で0.05~2.0質量%� �加することで強度、導電率を大きく損なわ� �に応力緩和特性等を改善できる。その添加� �は、0.05質量%未満では効果が不足し、2.0質量 %を超えると鋳造性、熱間加工性などの製造� �、製品の導電率を損なうので0.05~2.0質量%添� �するのが好ましい。

その他の添加元素
 Mg、Mn、Ag、P、As、Sb、Be、B、Ti、Zr、Al、Co及 びFe所定量を添加することで様々な効果を示� ��が、相互に補完し、強度、導電率だけでな� ��曲げ加工性、めっき性や鋳塊組織の微細化� ��よる熱間加工性の改善のような製造性をも� ��善する効果もあるので本発明に係るCu-Ni-Si� �合金にこれらの1種又は2種以上を求められる 特性に応じて総量を2.0質量%以下として適宜� �加することができる。その添加量は、これ� �の元素の総量が0.001質量%未満だと所望の効� �が得られず、2.0質量%を超えると導電率の低� ��や製造性の劣化が顕著になるので総量で0.00 1~2.0質量%とするのが好ましく、0.01~1.0質量%と するのがより好ましい。
 なお、本発明に係るCu-Ni-Si系合金の特性に� �影響を与えない範囲で本明細書に具体的に� �載されていない元素が添加されてもよい。

 次に本発明の製造方法に関して説明する� ��本発明に係るCu-Ni-Si系合金は、Ni-Si化合物、 Cr-Si化合物を制御する溶体化処理、時効処理� ��条件を除いて、Cu-Ni-Si系合金の慣例の製造� �法により製造可能であり、当業者であれば� �成や求められる特性に応じて最適な製法を� �択することができるため特別の説明を要し� �いと考えられるが、以下に例示目的のため� �一般的な製造方法を説明する。

 まず大気溶解炉を用い、電気銅、Ni、Si、 Cr等の原料を溶解し、所望の組成の溶湯を得� ��。そして、この溶湯をインゴットに鋳造す� ��。その後、熱間圧延を行い、冷間圧延と熱� ��理を繰り返して、所望の厚み及び特性を有� ��る条や箔に仕上げる。熱処理には溶体化処� ��と時効処理がある。溶体化処理では、700~100 0℃の高温で加熱して、Ni-Si系化合物やCr-Si系� ��合物をCu母地中に固溶させ、同時にCu母地を 再結晶させる。溶体化処理を、熱間圧延で兼 ねることもある。

 この溶体化処理では、加熱温度とともに� ��却速度も重要である。従来は加熱後の冷却� ��度を制御していなかったため、加熱炉の出� ��に水槽を設けて水冷とするか、大気雰囲気� ��の空冷を採用していた。この場合には加熱� ��度の設定により冷却速度が変動しやすく、� ��来の冷却速度は1℃/秒以下から10℃/秒以上� �範囲で変動していた。よって、本発明例の� �うな合金系の特性の制御が困難であった。

 冷却速度は、1℃/秒から10℃/秒の範囲が� �ましい。時効処理では、350~550℃の温度範囲� ��1h以上、典型的には3~24h加熱し、溶体化処理 で固溶させたNi及びSiの化合物とCr及びSiの化� ��物を微細粒子として析出させる。この時効� ��理で強度と導電率が上昇する。より高い強� ��を得るために、時効前及び/又は時効後に冷 間圧延を行なうことがある。また、時効後に 冷間圧延を行なう場合には、冷間圧延後に歪 取焼鈍(低温焼鈍)を行なうことがある。

 本発明に係るCu-Ni-Si系銅合金は一実施形� �において、0.2%耐力が780MPa以上でかつ導電率� ��45%IACS以上とすることができ、更には0.2%耐� �が860MPa以上でかつ導電率が43%IACS以上とする� ��とができ、更には0.2%耐力が890MPa以上でかつ 導電率が40%IACS以上とすることもできる。

 本発明に係るCu-Ni-Si系合金は種々の伸銅� �、例えば板、条、管、棒及び線に加工する� �とができ、更に、本発明によるCu-Ni-Si系銅合 金は、高い強度及び高い電気伝導性(又は熱� �導性)を両立させることが要求されるリード� ��レーム、コネクタ、ピン、端子、リレー、� ��イッチ、二次電池用箔材等の電子機器部品� ��使用することができる。