JP2000080428A - 曲げ加工性が優れた銅合金板 - Google Patents
曲げ加工性が優れた銅合金板Info
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- JP2000080428A JP2000080428A JP10245192A JP24519298A JP2000080428A JP 2000080428 A JP2000080428 A JP 2000080428A JP 10245192 A JP10245192 A JP 10245192A JP 24519298 A JP24519298 A JP 24519298A JP 2000080428 A JP2000080428 A JP 2000080428A
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- diffraction intensity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Cu−Ni−Si系合金の高強度を保持しな
がら、優れた曲げ加工性を持つ銅合金板を得る。 【構成】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1〜1
wt%を含み、必要に応じてZn:0.01〜10wt
%、Sn:0.01〜5wt%のいずれか一方又は双方
を含み、残部Cuと不可避不純物からなり、さらに板表
面における{200}面からのX線回折強度をI{20
0}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{2
20}面からのX線回折強度をI{220}としたとき、下
記式を満たすことを特徴とする曲げ加工性が優れた銅合
金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5
がら、優れた曲げ加工性を持つ銅合金板を得る。 【構成】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1〜1
wt%を含み、必要に応じてZn:0.01〜10wt
%、Sn:0.01〜5wt%のいずれか一方又は双方
を含み、残部Cuと不可避不純物からなり、さらに板表
面における{200}面からのX線回折強度をI{20
0}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{2
20}面からのX線回折強度をI{220}としたとき、下
記式を満たすことを特徴とする曲げ加工性が優れた銅合
金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は銅合金板、とくにリ
ードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなど
の電子部品に用いるに好適な曲げ加工性が優れた銅合金
板に関するものである。
ードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなど
の電子部品に用いるに好適な曲げ加工性が優れた銅合金
板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種電子部品に、各種銅及び銅合金が用
いられている。近年、電子部品の軽薄短小化の流れが急
速に進展している。それに伴い、リードフレーム、端
子、コネクタ、スイッチ、リレーなどに用いられる銅合
金板は、高強度、高導電率はもちろんのこと、密着曲げ
あるいはノッチング後90°曲げなどに耐える優れた曲
げ加工性が要求されることが多くなってきている。なか
でもCu−Ni−Si系合金は、高強度、高耐熱性、高
い耐応力緩和特性及び比較的高い導電率を兼備する合金
としてこれらの用途に広く用いられている。しかし、高
強度と曲げ加工性の両立は難しいのが現状であった。
いられている。近年、電子部品の軽薄短小化の流れが急
速に進展している。それに伴い、リードフレーム、端
子、コネクタ、スイッチ、リレーなどに用いられる銅合
金板は、高強度、高導電率はもちろんのこと、密着曲げ
あるいはノッチング後90°曲げなどに耐える優れた曲
げ加工性が要求されることが多くなってきている。なか
でもCu−Ni−Si系合金は、高強度、高耐熱性、高
い耐応力緩和特性及び比較的高い導電率を兼備する合金
としてこれらの用途に広く用いられている。しかし、高
強度と曲げ加工性の両立は難しいのが現状であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、曲げ加工性の指
標として引張試験における伸びがその目安として用いら
れてきた。その伸びの値は焼鈍後の冷間加工率に強く依
存することが知られている。すなわち、曲げ加工性を向
上させるためには、強度が低くなることを前提に冷間加
工率を低減させるというのが常套手段であった。つま
り、高い強度と優れた曲げ加工性を兼備させることは困
難であった。本発明は従来の材料の上記課題に鑑みてな
されたもので、Cu−Ni−Si系合金の高い強度を保
持しながら優れた曲げ加工性を持つ銅合金板を得ること
を目的とする。
標として引張試験における伸びがその目安として用いら
れてきた。その伸びの値は焼鈍後の冷間加工率に強く依
存することが知られている。すなわち、曲げ加工性を向
上させるためには、強度が低くなることを前提に冷間加
工率を低減させるというのが常套手段であった。つま
り、高い強度と優れた曲げ加工性を兼備させることは困
難であった。本発明は従来の材料の上記課題に鑑みてな
されたもので、Cu−Ni−Si系合金の高い強度を保
持しながら優れた曲げ加工性を持つ銅合金板を得ること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するためにCu−Ni−Si系合金板について鋭意
研究した結果、結晶方位の集積度を制御することにより
曲げ加工性を向上できることを見い出し、本発明をなす
に至った。すなわち、本発明に係る銅合金板は、Ni:
0.4〜5wt%、Si:0.1〜1wt%を含み、残
部Cuと不可避不純物からなり、さらに板表面における
{200}面からのX線回折強度をI{200}、{31
1}面からのX線回折強度をI{311}、{220}面
からのX線回折強度をI{220}としたとき、下記式を
満たすことを特徴とする。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5
解決するためにCu−Ni−Si系合金板について鋭意
研究した結果、結晶方位の集積度を制御することにより
曲げ加工性を向上できることを見い出し、本発明をなす
に至った。すなわち、本発明に係る銅合金板は、Ni:
0.4〜5wt%、Si:0.1〜1wt%を含み、残
部Cuと不可避不純物からなり、さらに板表面における
{200}面からのX線回折強度をI{200}、{31
1}面からのX線回折強度をI{311}、{220}面
からのX線回折強度をI{220}としたとき、下記式を
満たすことを特徴とする。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5
【0005】なお、上記の銅合金板は、Zn:0.01
〜10wt%、Sn:0.01〜5wt%のいずれか一
方又は双方を含有することができる。さらに、上記の銅
合金板は、B、C、P、S、Ca、V、Ga、Ge、N
b、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.000
1〜0.1wt%(2種以上添加する場合は合計で0.
1wt%以下)、Be、Mg、Al、Ti、Cr、M
n、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、In、Sb、T
e、Auの各元素0.001〜1wt%のうちから選ば
れた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%以下含
有することができる。
〜10wt%、Sn:0.01〜5wt%のいずれか一
方又は双方を含有することができる。さらに、上記の銅
合金板は、B、C、P、S、Ca、V、Ga、Ge、N
b、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.000
1〜0.1wt%(2種以上添加する場合は合計で0.
1wt%以下)、Be、Mg、Al、Ti、Cr、M
n、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、In、Sb、T
e、Auの各元素0.001〜1wt%のうちから選ば
れた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%以下含
有することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る銅合金の成分
及び結晶方位等の限定理由について説明する。 (Ni及びSi)これらの成分は、共存した状態でNi
とSiの金属間化合物を形成することにより、導電率を
大幅に低下させることなく強度を向上させる効果があ
る。Niが0.4wt%未満又は/及びSiが0.1w
t%未満ではその効果がなく、Niが5wt%を超え又
は/及びSiが1wt%を超えると熱間加工性が著しく
低下する。従って、両成分はNi:0.4〜5wt%、
Si:0.1〜1wt%とする。
及び結晶方位等の限定理由について説明する。 (Ni及びSi)これらの成分は、共存した状態でNi
とSiの金属間化合物を形成することにより、導電率を
大幅に低下させることなく強度を向上させる効果があ
る。Niが0.4wt%未満又は/及びSiが0.1w
t%未満ではその効果がなく、Niが5wt%を超え又
は/及びSiが1wt%を超えると熱間加工性が著しく
低下する。従って、両成分はNi:0.4〜5wt%、
Si:0.1〜1wt%とする。
【0007】(Zn)Znは、はんだ耐熱剥離性及び耐
マイグレーション性を向上させる作用があるが、0.0
1wt%未満ではその効果が十分ではない。10wt%
を超えると導電率が低下するだけでなく、はんだ付け性
が低下するとともに、耐応力腐食割れ感受性も高くなり
好ましくない。従って、Znは0.01〜10wt%と
する。 (Sn)Snは、固溶強化により強度を向上させる成分
である。0.01wt%未満ではその効果が十分ではな
く、5wt%を超えるとその効果が飽和するとともに、
熱間および冷間加工性が劣化する。従って、Snは0.
01〜5wt%とする。
マイグレーション性を向上させる作用があるが、0.0
1wt%未満ではその効果が十分ではない。10wt%
を超えると導電率が低下するだけでなく、はんだ付け性
が低下するとともに、耐応力腐食割れ感受性も高くなり
好ましくない。従って、Znは0.01〜10wt%と
する。 (Sn)Snは、固溶強化により強度を向上させる成分
である。0.01wt%未満ではその効果が十分ではな
く、5wt%を超えるとその効果が飽和するとともに、
熱間および冷間加工性が劣化する。従って、Snは0.
01〜5wt%とする。
【0008】(副成分)B、C、P、S、Ca、V、G
a、Ge、Nb、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元
素はプレス打抜き性を向上させる役割を有する。これら
の元素は、0.0001wt%未満ではその効果がな
く、0.1wt%を超えると熱間加工性が劣化するとと
もに曲げ加工性も劣化する。また、Be、Mg、Al、
Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、I
n、Sb、Te、Auの各元素は、プレス打抜き性を向
上させる役割を有し、加えてNi−Si化合物との共存
により強度を一層向上させる。これらの元素は、0.0
01wt%未満ではその効果がなく、1wt%を超える
と熱間及び冷間加工性が劣化するとともに曲げ加工性も
劣化する。従って、、上記B〜Pbについては各元素
0.0001〜0.1wt%(2種以上添加する場合は
合計で0.1wt%以下)、上記Be〜Auについては
各元素0.001〜1wt%とし、両方合計で1wt%
以下とする。
a、Ge、Nb、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元
素はプレス打抜き性を向上させる役割を有する。これら
の元素は、0.0001wt%未満ではその効果がな
く、0.1wt%を超えると熱間加工性が劣化するとと
もに曲げ加工性も劣化する。また、Be、Mg、Al、
Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、I
n、Sb、Te、Auの各元素は、プレス打抜き性を向
上させる役割を有し、加えてNi−Si化合物との共存
により強度を一層向上させる。これらの元素は、0.0
01wt%未満ではその効果がなく、1wt%を超える
と熱間及び冷間加工性が劣化するとともに曲げ加工性も
劣化する。従って、、上記B〜Pbについては各元素
0.0001〜0.1wt%(2種以上添加する場合は
合計で0.1wt%以下)、上記Be〜Auについては
各元素0.001〜1wt%とし、両方合計で1wt%
以下とする。
【0009】(結晶方位)NiとSiを含有する銅合金
板は、再結晶しその粒径が大きくなるに従って板表面へ
の{200}、{311}面の集積割合が増し、圧延す
ると{220}面の集積割合が増してくる。本発明に係
る銅合金板は、例えば熱間圧延、冷間圧延、溶体化処
理、冷間圧延、析出焼鈍、必要に応じてさらに仕上げ冷
間圧延及び歪み取り焼鈍という工程で製造されるが、こ
の製造工程において、例えば溶体化処理(溶体化温度、
時間)とその後の冷間圧延工程(加工率)を調整するこ
とで、この集積割合を制御することができる。具体的に
は溶体化処理温度は710℃を超える温度、溶体化処理
後の累計加工率は50%未満が好ましい条件である。な
お、この集積割合はその後の析出焼鈍あるいは歪み取り
焼鈍によっては大きく変化しない。また、NiとSiの
含有量も集積割合に影響する。本発明では、これらの集
積割合が曲げ加工性と強い相関を持ち、板表面へのこれ
らの集積割合を制御することにより曲げ加工性を制御で
きるとの知見をもとに、前記式に示すとおり、適正な集
積割合の範囲を求めたものである。なお、[I{200}+
I{311}]/I{220}の値は板の強度にも関係し、この値
が余り大きくなると板の強度が低下することから、この
値は1.0以下が望ましい。
板は、再結晶しその粒径が大きくなるに従って板表面へ
の{200}、{311}面の集積割合が増し、圧延す
ると{220}面の集積割合が増してくる。本発明に係
る銅合金板は、例えば熱間圧延、冷間圧延、溶体化処
理、冷間圧延、析出焼鈍、必要に応じてさらに仕上げ冷
間圧延及び歪み取り焼鈍という工程で製造されるが、こ
の製造工程において、例えば溶体化処理(溶体化温度、
時間)とその後の冷間圧延工程(加工率)を調整するこ
とで、この集積割合を制御することができる。具体的に
は溶体化処理温度は710℃を超える温度、溶体化処理
後の累計加工率は50%未満が好ましい条件である。な
お、この集積割合はその後の析出焼鈍あるいは歪み取り
焼鈍によっては大きく変化しない。また、NiとSiの
含有量も集積割合に影響する。本発明では、これらの集
積割合が曲げ加工性と強い相関を持ち、板表面へのこれ
らの集積割合を制御することにより曲げ加工性を制御で
きるとの知見をもとに、前記式に示すとおり、適正な集
積割合の範囲を求めたものである。なお、[I{200}+
I{311}]/I{220}の値は板の強度にも関係し、この値
が余り大きくなると板の強度が低下することから、この
値は1.0以下が望ましい。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について、比較例とと
もに以下に説明する。表1に示す化学組成の銅合金を、
クリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、ブックモー
ルドに鋳造し、50×80×200mmの鋳塊を作製し
た。この鋳塊を930℃に加熱し熱間圧延後、直ちに水
中急冷し厚さ15mmの熱延材とした。この熱延材の表
面の酸化スケールを除去するため、表面をグラインダで
切削した。これを冷間圧延した後、750℃で20秒の
溶体化処理、30%の冷間圧延を施して板厚0.25m
mに調整し、480℃で2時間の析出焼鈍を施し、試験
に供した。
もに以下に説明する。表1に示す化学組成の銅合金を、
クリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、ブックモー
ルドに鋳造し、50×80×200mmの鋳塊を作製し
た。この鋳塊を930℃に加熱し熱間圧延後、直ちに水
中急冷し厚さ15mmの熱延材とした。この熱延材の表
面の酸化スケールを除去するため、表面をグラインダで
切削した。これを冷間圧延した後、750℃で20秒の
溶体化処理、30%の冷間圧延を施して板厚0.25m
mに調整し、480℃で2時間の析出焼鈍を施し、試験
に供した。
【0011】
【表1】
【0012】また、上記工程以外に、種々の結晶方位集
積割合の銅合金板を得るため、No.3の組成の合金に
ついては、溶体化処理温度を750℃の他に650℃
(No.3-5)、700℃(No.3-2)の条件にて製作
した。また溶体化処理後の冷間加工率も30%の他に5
0%(No.3-3)、60%(No.3-6)の条件にて製
作した。さらに、析出焼鈍後の仕上げ冷間加工率も前記
の0%の他に20%(No.3-4)、50%(No.3-
7)の条件にて製作した。析出焼鈍後に仕上冷間加工を
施した材料(No.3-4、No.3-7)については450
℃で20秒の歪み取り焼鈍を施した。いずれの条件によ
っても、最終板厚は0.25mmに調整した。
積割合の銅合金板を得るため、No.3の組成の合金に
ついては、溶体化処理温度を750℃の他に650℃
(No.3-5)、700℃(No.3-2)の条件にて製作
した。また溶体化処理後の冷間加工率も30%の他に5
0%(No.3-3)、60%(No.3-6)の条件にて製
作した。さらに、析出焼鈍後の仕上げ冷間加工率も前記
の0%の他に20%(No.3-4)、50%(No.3-
7)の条件にて製作した。析出焼鈍後に仕上冷間加工を
施した材料(No.3-4、No.3-7)については450
℃で20秒の歪み取り焼鈍を施した。いずれの条件によ
っても、最終板厚は0.25mmに調整した。
【0013】これらの供試材について、引張強さ、耐
力、導電率、W曲げ加工性及び結晶方位を下記要領にて
調査した。その結果を表2及び表3に示す。 <引張強さ、耐力>JIS Z 2241に記載の方法
に準じた。なお、耐力はオフセット法で永久伸び0.2
%を採用した。試験片は、JIS Z 2201の5号
試験片を用いた。 <導電率>JIS H 0505に記載の方法に準じ
た。電気抵抗の測定はダブルブリッジを用いた。 <W曲げ>JIS H 3110に記載の方法に準じ
た。試験片幅を10mmとし、1,000kgfの荷重
をかけて曲げた。試験片採取方向は、G.W.(曲げ軸
が圧延方向に直角)及びB.W.(曲げ軸が圧延方向に
平行)とし、割れの発生しない最小曲げ半径Rと供試材
板厚tの比R/tにて評価した。 <結晶方位>最終製品状態(0.25mm厚さ)の銅合
金板表面にX線を入射させ、各回折面からの強度を測定
した。表面からの測定深さは入射角によって変化する
が、最大で約20〜30μmの深さまでの結晶方位デー
タが得られる。その中から曲げ加工性と相関が強い{2
00}、{311}及び{220}面の回折強度の割合
を比較し、結晶方位指数([I{200}+I{311}]/I{2
20})を求めた。なお、X線照射の条件は、X線の種
類:Cu K−α1、管電圧:40kV、管電流:20
0mAであり、試料を平面内で自転させながら測定し
た。
力、導電率、W曲げ加工性及び結晶方位を下記要領にて
調査した。その結果を表2及び表3に示す。 <引張強さ、耐力>JIS Z 2241に記載の方法
に準じた。なお、耐力はオフセット法で永久伸び0.2
%を採用した。試験片は、JIS Z 2201の5号
試験片を用いた。 <導電率>JIS H 0505に記載の方法に準じ
た。電気抵抗の測定はダブルブリッジを用いた。 <W曲げ>JIS H 3110に記載の方法に準じ
た。試験片幅を10mmとし、1,000kgfの荷重
をかけて曲げた。試験片採取方向は、G.W.(曲げ軸
が圧延方向に直角)及びB.W.(曲げ軸が圧延方向に
平行)とし、割れの発生しない最小曲げ半径Rと供試材
板厚tの比R/tにて評価した。 <結晶方位>最終製品状態(0.25mm厚さ)の銅合
金板表面にX線を入射させ、各回折面からの強度を測定
した。表面からの測定深さは入射角によって変化する
が、最大で約20〜30μmの深さまでの結晶方位デー
タが得られる。その中から曲げ加工性と相関が強い{2
00}、{311}及び{220}面の回折強度の割合
を比較し、結晶方位指数([I{200}+I{311}]/I{2
20})を求めた。なお、X線照射の条件は、X線の種
類:Cu K−α1、管電圧:40kV、管電流:20
0mAであり、試料を平面内で自転させながら測定し
た。
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】表2に示す本発明例のNo.1〜18はい
ずれの特性も良好である。このうち、No.1とNo.
2はNiとSiが低めであり、強度がやや低くなってい
る。逆に、No.4と5はNiとSiが高めであるた
め、強度がやや高く、結晶方位指数が低めで、曲げ加工
性がやや低くなっている。またNo.3-2、3-3、3-4は
結晶方位指数が低めであり、曲げ加工性がやや低くなっ
ている。一方、表3に示す比較例のNo.19はNiと
Siが低く、強度が低い。逆に、比較例No.20はN
iとSiが高いため、熱間圧延で割れが発生した。比較
例No.21はZnが多いため、導電率が低く、耐応力
腐食割れ性が低い。比較例No.22、No.23はS
n又はP含有量が高く、熱間圧延で割れが発生した。N
o.24はFe含有量が高く、熱間圧延で微小割れが発
生するとともに、曲げ加工性が低くなっている。No.
3-5、3-6、3-7は、結晶方位指数が低く、曲げ加工性が
低くなっている。
ずれの特性も良好である。このうち、No.1とNo.
2はNiとSiが低めであり、強度がやや低くなってい
る。逆に、No.4と5はNiとSiが高めであるた
め、強度がやや高く、結晶方位指数が低めで、曲げ加工
性がやや低くなっている。またNo.3-2、3-3、3-4は
結晶方位指数が低めであり、曲げ加工性がやや低くなっ
ている。一方、表3に示す比較例のNo.19はNiと
Siが低く、強度が低い。逆に、比較例No.20はN
iとSiが高いため、熱間圧延で割れが発生した。比較
例No.21はZnが多いため、導電率が低く、耐応力
腐食割れ性が低い。比較例No.22、No.23はS
n又はP含有量が高く、熱間圧延で割れが発生した。N
o.24はFe含有量が高く、熱間圧延で微小割れが発
生するとともに、曲げ加工性が低くなっている。No.
3-5、3-6、3-7は、結晶方位指数が低く、曲げ加工性が
低くなっている。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、高強度を維持しなが
ら、優れた曲げ加工性を持つリードフレーム、端子、コ
ネクタ、スイッチ、リレーなどの電子部品用の銅合金板
を得ることができる。
ら、優れた曲げ加工性を持つリードフレーム、端子、コ
ネクタ、スイッチ、リレーなどの電子部品用の銅合金板
を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 601 C22F 1/00 601 623 623 630 630K 683 683 684 684A 685 685Z 686 686A H01L 23/50 H01L 23/50 V
Claims (5)
- 【請求項1】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
〜1wt%を含み、残部Cuと不可避不純物からなり、
さらに板表面における{200}面からのX線回折強度
をI{200}、{311}面からのX線回折強度をI{31
1}、{220}面からのX線回折強度をI{220}とした
とき、下記式を満たすことを特徴とする曲げ加工性が優
れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5 - 【請求項2】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
〜1wt%、Zn:0.01〜10wt%を含み、残部
Cuと不可避不純物からなり、さらに板表面における
{200}面からのX線回折強度をI{200}、{31
1}面からのX線回折強度をI{311}、{220}面か
らのX線回折強度をI{220}としたとき、下記式を満た
すことを特徴とする曲げ加工性が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5 - 【請求項3】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
〜1wt%、Sn:0.01〜5wt%を含み、残部C
uと不可避不純物からなり、さらに板表面における{2
00}面からのX線回折強度をI{200}、{311}面
からのX線回折強度をI{311}、{220}面からのX
線回折強度をI{220}としたとき、下記式を満たすこと
を特徴とする曲げ加工性が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5 - 【請求項4】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
〜1wt%、Zn:0.01〜10wt%、Sn:0.
01〜5wt%を含み、残部Cuと不可避不純物からな
り、さらに板表面における{200}面からのX線回折
強度をI{200}、{311}面からのX線回折強度をI
{311}、{220}面からのX線回折強度をI{220}とし
たとき、下記式を満たすことを特徴とする曲げ加工性が
優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}≧0.5 - 【請求項5】 B、C、P、S、Ca、V、Ga、G
e、Nb、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.
0001〜0.1wt%、Be、Mg、Al、Ti、C
r、Mn、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、In、S
b、Te、Auの各元素0.001〜1wt%のうちか
ら選ばれた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%
以下含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載された曲げ加工性が優れた銅合金板。
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