JP2514234B2 - 強度と導電性に優れる端子・コネクタ―用銅合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、強度と導電性に優れる端子・コネクター用
銅合金に関するものである。

［従来の技術］ 従来、端子・コネクター用材料としては、黄銅やりん
青銅等が使用されるのが一般的である。黄銅は、成型加
工性に優れているが、Znの含有量が多いため耐応力腐蝕
割れ性が劣り、導電率が28％IACSと低いという欠点を持
つ。またりん青銅は、Snの含有量を多くすることにより
優れた強度とばね限界値を得ることができるが、導電率
が25％IACS以下と低く、耐熱性も悪いという欠点を持
つ。

一方、近年の電気・電子機器の軽薄短小化のニーズに
伴い、使用される部品も小型化が進んでいる。これに対
応して、端子・コネクターの電極間ピッチは近接化し、
電極数は増加し、電流容量が大きくなってきている。

このため、従来の黄銅やりん青銅の端子・コネクター
では、 導電率が低いので小型化しにくい、 耐熱性が悪い、すなわちジュール熱の発生により接合
部の嵌合力低下をきたし、端子としての機能が劣化す
る、 等の不都合を生じるようになってきた。

従って、端子・コネクターの小型化・高密度化に伴う
電流容量の増大に対応すべく高導電性・高耐熱性を有
し、且つ従来と同等以上の強度、ばね限界値、耐食性特
に耐応力腐食割れ性を有する端子・コネクター用材料が
要望されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記に説明した端子・コネクター用銅合金
の問題点を解決し、強度と導電性に優れる端子・コネク
ター用銅合金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］ 本発明の要旨は、 Ni:0.4〜4.0wt％、 Si:0.1〜1.0wt％、 Zn:0.05〜1.0wt％、 Mg:0.05〜0.5wt％を含有し、 Cr,Ti,Zrのうち１種以上の元素を、それぞれ0.001〜0.0
1wt％（0.01wt％は含まず）含有することを特徴とす
る、強度と導電性に優れる端子・コネクター用銅合金に
存在する。

［作用］ 本発明によれば、導電率および耐熱性に優れ、かつ、
りん青銅並みの強度とばね限界値を有する端子・コネク
ター用銅合金を得ることができる。

本発明に係る強度と導電性に優れる端子・コネクター
用銅合金について、以下詳細に説明する。

（Ni;0.4〜4.0wt％） Niは、Siと共に添加することにより、Ni₂Siを生成
し、導電率と銅合金の強度とを向上させることができ
る。

しかし、後述するようにSiが0.1〜1.0wt％含有されて
いたとしても、Niの含有量が0.4wt％未満では強度の向
上は期待できない。また、4.0wt％以上では、もはや強
度の向上は限界に達し、さらに加工性が悪くなる。

よってNi含有量は0.4〜4.0wt％とする。

（Si;0.1〜1.0wt％） Siは、上述のように、Niとともに化合物を形成して銅
合金の強度を向上させることができる。

しかし、上述のようにNiが0.4〜4.0wt％含有されてい
ても、Siの含有量が0.1wt％未満では強度の向上は期待
できない。また1.0wt％以上含有されると、加工性と導
電率が低下する。従ってSi含有量は0.1〜1.0wt％とす
る。

（Zn;0.05〜1.0wt％） Znは、はんだおよびSn層の剥離を抑制する効果があ
る。

しかし、含有量が0.05wt％未満ではこのような効果は
少なく、また1.0wt％以上ではもはやその効果は向上せ
ず導電率が低下する。よってZn含有量は0.05〜1.0wt％
とする。

（Mg;0.05〜0.5wt％） Mgは、熱間加工性および強度特にばね限界値を向上さ
せる効果がある。また、造塊時に原料より混入してくる
低融点のＳと反応し、高融点のMgSを形成し、熱間加工
性を向上させる効果を有する。

Mgは、0.05wt％以上含有されるとばね限界値を向上す
る効果が生ずる。しかし、0.5wt％を越えて含有されて
もばね限界値の向上は平衡に達し、かえって溶解鋳造時
の湯流性および鋳造性が劣化する。したがって、Mgの含
有量は0.05〜0.5wt％とする。

（Cr,Ti,Zr;0.001〜0.01wt％） Cr,Ti,Zrは、鋳塊の粒界を強化し、熱間加工性を向上
させる効果がある。

しかし、0.001wt％未満ではその効果が少なく、ま
た、0.01wt％を越えて含有されると溶湯が酸化し易くな
り、健全な鋳塊が得られなくなる。よって、Cr,Ti,Zrの
いずれか１種以上を0.001〜0.01wt％とする。

次に製造法について説明する。

まず本発明合金を用いて通常の半連続鋳造法により鋳
塊を造塊し、800℃〜870℃の温度より熱間加工する。

次に、この鋳塊の焼入れをおこなう。この時、焼入れ
開始時の温度は600℃以上が望ましく、冷却速度は15℃
／秒以上が望ましい。なぜなら、温度が600℃未満では
冷却速度を15℃／秒以上としても、また600℃以上の温
度でも冷却速度が15℃／秒未満では、いずれもNiおよび
Siが固溶できず、析出硬化処理以前に析出を始め、その
析出物が凝集粗大化し、銅合金を強化する効果が低減す
るからである。

続いて30％以上の冷間加工を行ない、さらに析出硬化
処理（焼鈍）を行なう。析出硬化は500℃でおこなうの
が最も良く、400〜550℃でおこなうことが望ましい。な
ぜなら、Ni₂Siの析出量が最も多くなる温度、すなわち
導電率の最も高くなる温度が500℃であり、400℃未満の
温度ではNi₂Si化合物の析出量が少ないからである。時
間は５分〜４時間とする。５分未満では完全な析出が起
こらず、４時間を越えてもそれ以上の導電率の向上は期
待できないからである。

［実施例］ 本発明に係る強度と導電性に優れる端子・コネクター
用銅合金の実施例を説明する。

試験片としては、第１表および第２表に示す化学成分
の合金を用いた。以下に試験片の製造方法を示す。

抵抗加熱型電気炉で大気中にて木炭被覆下で溶解し、
厚さ50mm、幅80mm、長さ180mmの鋳塊を溶製した。

次いで、各々の鋳塊の表裏面を約2mm面削した。

鋳塊を870℃に加熱し、厚さ15mmまで熱間圧延した。

続いて、この鋳塊を700℃に再加熱し、水中に投入し
急冷した。この時の冷却速度は30℃／秒であった。

次に、表面の酸化物を機械的に除去後、厚さ0.4mmま
で冷間圧延し、500℃の温度で２時間の析出硬化処理を
行なった。

さらに、厚さ0.25mmまで冷間圧延した。

最後に、ばね限界値および伸びの向上のために400℃
の温度で低温焼鈍を行なった。

以上の方法で製造したサンプルを用い、引張試験と、
応力緩和率、ばね限界値、導電率および耐熱性の測定を
行なった。

引張試験、応力緩和率、ばね限界値および導電率の試
験片は長手方向を圧延方向とした。また、引張試験は、
2Ton万能試験機を用い、JIS13号Ｂ試験片にて行なっ
た。ばね限界値の測定は、JISH3130に基づいて行なっ
た。導電率は、JISH0505に基づいて測定した。応力緩和
率は、中央部の応力が耐力の80％となるよう治具にてＵ
字曲げを行ない、150℃で500時間保持し、一定時間経過
後常温にて曲げ癖を測定し、次式より算出したものであ
る。

応力緩和率（％） ＝（I₁−I₂）/I₁−I₀×100 （数値の小さい程よい） I₀:治具の長さ I₁:開始時の試料の長さ I₂:500時間経過後の試料端部間の水平距離 以上の各試験における本発明合金と比較合金の測定結
果を第３表に示す。

第３表からも明らかなように本発明合金は比較合金で
あるNo.10の黄銅あるいはNo.11のりん青銅よりも導電率
および耐熱性に優れ、かつ、りん青銅並みの強度とばね
限界値を有する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る強度と導電性に優
れる端子・コネクター用銅合金は、端子・コネクターに
適したばね限界値、50％IACS以上の導電率および優れた
応力緩和率を兼ね備えた合金である。従って、端子・コ
ネクターの小型ターの小型化に対応でき、また電流容量
の増大に対して接合部の嵌合力の低下による端子の機能
の劣化がほとんどなくなるため、電子・電気機器業界へ
の貢献度は多大なものとなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−99647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140053（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ni:0.4〜4.0wt％、 Si:0.1〜1.0wt％、 Zn:0.05〜1.0wt％、 Mg:0.05〜0.5wt％を含有し、 Cr,Ti,Zrのうち１種以上の元素を、それぞれ0.001〜0.0
   1wt％（0.01wt％は含まず）含有し、残部がCuと不可避
   の不純物からなることを特徴とする、強度と導電性に優
   れる端子・コネクター用銅合金。