JP2950675B2 - 熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金 - Google Patents
熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱間加工性が優れた高力
高導電性銅合金に関し、更に詳述すると、Ｃｕ−Ｆｅ系
合金において熱間加工性を向上させた高力高導電性銅合
金に関する。
高導電性銅合金に関し、更に詳述すると、Ｃｕ−Ｆｅ系
合金において熱間加工性を向上させた高力高導電性銅合
金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｃｕ−2.3重量％Ｆｅ−0.03
重量％Ｐからなる鉄含有銅合金は、導電性が優れている
と共に、耐熱性が良好な電気・電子部品用の高力銅合金
材料として知られている。鉄含有銅合金は、常温におい
て、Ｃｕ中におけるＦｅの固溶限以上の含有量でＦｅを
含有するため、連続鋳造又は半連続鋳造にて製造した鋳
塊中には未固溶鉄が存在する。この未固溶鉄を固溶させ
るためには、熱間加工前の熱処理において、930〜1000
℃の温度で２〜３時間の均質化処理を必要とする。ま
た、この合金には500〜700℃に脆性域があるため、この
温度域でのシャルピー衝撃値が低く、６kgfm／cm2以下
である。従って、熱間加工において、均質化処理を行わ
ない場合で、10kgfm／cm2以上の残留応力が存在する鋳
塊を脆性域内で30分以上保持すると、熱間割れを発生し
やすいという問題があった。
重量％Ｐからなる鉄含有銅合金は、導電性が優れている
と共に、耐熱性が良好な電気・電子部品用の高力銅合金
材料として知られている。鉄含有銅合金は、常温におい
て、Ｃｕ中におけるＦｅの固溶限以上の含有量でＦｅを
含有するため、連続鋳造又は半連続鋳造にて製造した鋳
塊中には未固溶鉄が存在する。この未固溶鉄を固溶させ
るためには、熱間加工前の熱処理において、930〜1000
℃の温度で２〜３時間の均質化処理を必要とする。ま
た、この合金には500〜700℃に脆性域があるため、この
温度域でのシャルピー衝撃値が低く、６kgfm／cm2以下
である。従って、熱間加工において、均質化処理を行わ
ない場合で、10kgfm／cm2以上の残留応力が存在する鋳
塊を脆性域内で30分以上保持すると、熱間割れを発生し
やすいという問題があった。
【０００３】更に、近年、電気・電子部品は軽薄短小化
のニーズに伴い、例えば集積回路及び抵抗器等は電極数
の増加傾向及びプリント基盤への高密度実装の必要か
ら、従来の電極間ピッチが1/10インチ（2.54mm）から1/
20インチ（1.27mm）又は1/30インチ（0.847mm）へと小
さくなり、これに対応して端子及びコネクタの極間ピッ
チも全く同じように狭くなってきている。電気・電子部
品の電極間ピッチが小さくなると、湿気の結露又は水分
の侵入によって、極間の水分が付着した部分に銅イオン
が溶出し、電極間電位で還元される等の現象の繰り返し
により、Ｃｕのマイグレーション現像が生じ、電極間を
短絡するという不具合が生ずる。
のニーズに伴い、例えば集積回路及び抵抗器等は電極数
の増加傾向及びプリント基盤への高密度実装の必要か
ら、従来の電極間ピッチが1/10インチ（2.54mm）から1/
20インチ（1.27mm）又は1/30インチ（0.847mm）へと小
さくなり、これに対応して端子及びコネクタの極間ピッ
チも全く同じように狭くなってきている。電気・電子部
品の電極間ピッチが小さくなると、湿気の結露又は水分
の侵入によって、極間の水分が付着した部分に銅イオン
が溶出し、電極間電位で還元される等の現象の繰り返し
により、Ｃｕのマイグレーション現像が生じ、電極間を
短絡するという不具合が生ずる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｕ−2.3重量％Ｆｅ
−0.03重量％Ｐ系の鉄含有銅合金は、鋳塊の状態では60
0℃付近の中高温域において、シャルピー衝撃値が大略5
kgfm／cm2と低いため、鋳塊を熱間圧延する前に均質化
処理するために、930〜1000℃の温度で数時間加熱する
必要がある。また、電気・電子部品の一部では高密度化
に伴う端子間距離の近接により、マイグレーション現像
が生じやすくなっている。
−0.03重量％Ｐ系の鉄含有銅合金は、鋳塊の状態では60
0℃付近の中高温域において、シャルピー衝撃値が大略5
kgfm／cm2と低いため、鋳塊を熱間圧延する前に均質化
処理するために、930〜1000℃の温度で数時間加熱する
必要がある。また、電気・電子部品の一部では高密度化
に伴う端子間距離の近接により、マイグレーション現像
が生じやすくなっている。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱間加工工程における加熱中又は熱間加工
中に発生しやすい粒界割れを防止し、電気・電子部品の
高密度化に伴うマイグレーション現像の発生を抑制する
ことができる熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金を
提供することを目的とする。
のであって、熱間加工工程における加熱中又は熱間加工
中に発生しやすい粒界割れを防止し、電気・電子部品の
高密度化に伴うマイグレーション現像の発生を抑制する
ことができる熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の熱間
加工性が優れた高力高導電性銅合金は、Ｆｅ；1.5〜3.0
重量％、Ｐ；0.001〜0.1重量％、及びＡｌ；0.001〜0.2
重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする。
加工性が優れた高力高導電性銅合金は、Ｆｅ；1.5〜3.0
重量％、Ｐ；0.001〜0.1重量％、及びＡｌ；0.001〜0.2
重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする。
【０００７】また、本発明に係る第２の熱間加工性が優
れた高力高導電性銅合金は、更に、この組成に加えて、
Ｚｎ；0.05〜1.0重量％（1.0重量％を含まず）を含有す
る。
れた高力高導電性銅合金は、更に、この組成に加えて、
Ｚｎ；0.05〜1.0重量％（1.0重量％を含まず）を含有す
る。
【０００８】更に、本発明に係る第３の熱間加工性が優
れた高力高導電性銅合金は、更に、前記第１の銅合金の
組成に加えて、Ｚｎ；1.0〜5.0重量％を含有する。
れた高力高導電性銅合金は、更に、前記第１の銅合金の
組成に加えて、Ｚｎ；1.0〜5.0重量％を含有する。
【０００９】
【作用】本発明は、Ｃｕ−2.3重量％Ｆｅ−0.03重量％
Ｐ等の鉄含有銅合金が熱間加工工程における加熱中又は
熱間加工中に粒界割れを生じやすいという問題点及び電
気・電子部品の高密度化に伴いマイグレーション現像が
発生するという問題点を解決すべくなされたものであ
る。この目的を達成すべく、本発明者等の鋭意研究の結
果、従来の鉄含有銅合金より熱間加工性が良好で、930
〜1000℃での均質化処理を必要としないと共に、マイグ
レーション現像の発生を抑制した銅合金を開発したもの
である。
Ｐ等の鉄含有銅合金が熱間加工工程における加熱中又は
熱間加工中に粒界割れを生じやすいという問題点及び電
気・電子部品の高密度化に伴いマイグレーション現像が
発生するという問題点を解決すべくなされたものであ
る。この目的を達成すべく、本発明者等の鋭意研究の結
果、従来の鉄含有銅合金より熱間加工性が良好で、930
〜1000℃での均質化処理を必要としないと共に、マイグ
レーション現像の発生を抑制した銅合金を開発したもの
である。
【００１０】次に、本発明に係る高力高導電性銅合金の
成分含有理由及び組成限定理由について説明する。
成分含有理由及び組成限定理由について説明する。
【００１１】Ｆｅ；1.5〜3.0重量％ ＦｅはＣｕ合金中に微細に析出し、Ｃｕ合金の強度と耐
熱性を向上する効果がある。Ｆｅ含有量が1.5重量％未
満では、その効果は十分ではない。また、Ｆｅ含有量が
3.0重量％を超えると、導電率の低下が大きい。従っ
て、Ｆｅ含有量は1.5〜3.0重量％とする。
熱性を向上する効果がある。Ｆｅ含有量が1.5重量％未
満では、その効果は十分ではない。また、Ｆｅ含有量が
3.0重量％を超えると、導電率の低下が大きい。従っ
て、Ｆｅ含有量は1.5〜3.0重量％とする。
【００１２】Ｐ；0.001〜0.1重量％ Ｐは銅合金の溶解及び鋳造の過程において、大気中又は
原料中から溶湯中に混入する酸素を脱酸すると共に、鋳
造中の溶湯の湯流れを良くするために添加する。Ｐ含有
量が0.001重量％未満ではその効果は十分ではない。ま
た、Ｐ含有量が0.1重量％を超えると、導電率の低下が
大きく、加工性も劣化する。従って、Ｐ含有量は0.001
〜0.1重量％とする。
原料中から溶湯中に混入する酸素を脱酸すると共に、鋳
造中の溶湯の湯流れを良くするために添加する。Ｐ含有
量が0.001重量％未満ではその効果は十分ではない。ま
た、Ｐ含有量が0.1重量％を超えると、導電率の低下が
大きく、加工性も劣化する。従って、Ｐ含有量は0.001
〜0.1重量％とする。
【００１３】Ａｌ；0.001〜0.2重量％ Ａｌは原料中に含まれるか、又は炉材若しくは雰囲気か
ら混入するＳを安定なＡｌ化合物Ａｌ2Ｓ3の形で溶解時
に溶滓中に固着させ、Ｓを溶湯から分離除去する作用が
あり、鋳塊の熱間加工性を向上させるために必須の添加
元素である。Ａｌ含有量が0.001重量％未満ではＳの分
離除去効果は十分でなく、Ｓが鋳塊中に残留する。この
Ｓの鋳塊中残留により、熱間加工に際して、加熱中又は
熱間加工中にＳが粒界を移動して粒界割れを生じる。ま
た、Ｓが0.2重量％を超えて含有されると、半田濡れ性
の劣化及び導電率の低下が大きい。従って、Ａｌ含有量
は0.001〜0.2重量％とする。
ら混入するＳを安定なＡｌ化合物Ａｌ2Ｓ3の形で溶解時
に溶滓中に固着させ、Ｓを溶湯から分離除去する作用が
あり、鋳塊の熱間加工性を向上させるために必須の添加
元素である。Ａｌ含有量が0.001重量％未満ではＳの分
離除去効果は十分でなく、Ｓが鋳塊中に残留する。この
Ｓの鋳塊中残留により、熱間加工に際して、加熱中又は
熱間加工中にＳが粒界を移動して粒界割れを生じる。ま
た、Ｓが0.2重量％を超えて含有されると、半田濡れ性
の劣化及び導電率の低下が大きい。従って、Ａｌ含有量
は0.001〜0.2重量％とする。
【００１４】Ｚｎ；0.05〜1.0重量％（1.0重量％を含ま
ず）（請求項２） 1.0〜5.0重量％（請求項３） 請求項２に記載の第２の銅合金においては、Ｚｎは錫及
び半田の剥離を抑制するために必須の元素である。Ｚｎ
含有量が0.05重量％未満では、このような効果は十分で
なく、逆にＺｎが1.0重量％以上含有されると、半田付
け性が低下する。従って、第２の銅合金においては、Ｚ
ｎ含有量は0.05〜1.0重量％（1.0重量％を含まず）とす
る。
ず）（請求項２） 1.0〜5.0重量％（請求項３） 請求項２に記載の第２の銅合金においては、Ｚｎは錫及
び半田の剥離を抑制するために必須の元素である。Ｚｎ
含有量が0.05重量％未満では、このような効果は十分で
なく、逆にＺｎが1.0重量％以上含有されると、半田付
け性が低下する。従って、第２の銅合金においては、Ｚ
ｎ含有量は0.05〜1.0重量％（1.0重量％を含まず）とす
る。
【００１５】請求項３に記載の第３の銅合金において
は、Ｚｎは、電圧が印加された電気・電子部品の極間に
水の侵入及び結露等が生じた場合にＣｕのマイグレーシ
ョン形成を抑制し、電流の漏洩を抑制するために必須元
素である。Ｚｎ含有量が1.0重量％未満では、黄銅と同
等の特性が得られず、逆にＺｎが5.0重量％を超えて含
有された場合は、耐マイグレーション性は向上するもの
の、導電率の低下が大きくなると共に、応力腐食割れを
起こしやすくなる等、好ましくない。従って、第３の銅
合金においては、Ｚｎ含有量は1.0〜5.0重量％とする。
は、Ｚｎは、電圧が印加された電気・電子部品の極間に
水の侵入及び結露等が生じた場合にＣｕのマイグレーシ
ョン形成を抑制し、電流の漏洩を抑制するために必須元
素である。Ｚｎ含有量が1.0重量％未満では、黄銅と同
等の特性が得られず、逆にＺｎが5.0重量％を超えて含
有された場合は、耐マイグレーション性は向上するもの
の、導電率の低下が大きくなると共に、応力腐食割れを
起こしやすくなる等、好ましくない。従って、第３の銅
合金においては、Ｚｎ含有量は1.0〜5.0重量％とする。
【００１６】なお、不可避的不純物としては、原料又は
溶解炉等から混入するＰｂ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｓ，
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｃｄ及びＭｇ等
がある。これらの不純物は、総量で0.5重量％以下であ
れば、熱間加工性及びその他の製品に必要な特性を阻害
することはないので、その含有は許容される。
溶解炉等から混入するＰｂ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｓ，
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｃｄ及びＭｇ等
がある。これらの不純物は、総量で0.5重量％以下であ
れば、熱間加工性及びその他の製品に必要な特性を阻害
することはないので、その含有は許容される。
【００１７】
【実施例】次に、本発明に係る熱間加工性が優れた高力
高導電性銅合金の実施例について説明する。下記表１に
示す組成の銅合金を小型電気炉を使用して、大気中にお
いて、木炭被覆化で溶解し、厚さ50mm、幅85mm、長さ18
0mmの鋳塊を溶製した。鋳塊の一部を高温シャルピー試
験に供し、残部は熱間圧延した後、冷間圧延と焼鈍の組
み合わせで枝材に調整する試験に供した。なお、表１に
おいて、Ｓのみは、添加配合量を示す。Ｃｕ原料中に存
在していたＳの量は15ppmである。
高導電性銅合金の実施例について説明する。下記表１に
示す組成の銅合金を小型電気炉を使用して、大気中にお
いて、木炭被覆化で溶解し、厚さ50mm、幅85mm、長さ18
0mmの鋳塊を溶製した。鋳塊の一部を高温シャルピー試
験に供し、残部は熱間圧延した後、冷間圧延と焼鈍の組
み合わせで枝材に調整する試験に供した。なお、表１に
おいて、Ｓのみは、添加配合量を示す。Ｃｕ原料中に存
在していたＳの量は15ppmである。
【００１８】
【表１】
【００１９】高温シャルピー試験は、ＪＩＳＺ2242に準
じて、400〜900℃の100℃毎で、15℃／minの速度で昇温
し、15分間及び120分間保持した後、衝撃試験を実施し
た。そして、シャルピー衝撃値と、試験片の破面から熱
間加工性を評価した。
じて、400〜900℃の100℃毎で、15℃／minの速度で昇温
し、15分間及び120分間保持した後、衝撃試験を実施し
た。そして、シャルピー衝撃値と、試験片の破面から熱
間加工性を評価した。
【００２０】残部の鋳塊は表面を2mmの深さで面削した
後、熱間圧延に供した。圧延は温度950℃に15℃／分の
速度で昇温し、15分間及び120分間保持した後、実施し
た。１パスの圧下率は20％とし、厚さが46mmから15mmに
なるまで圧延した。
後、熱間圧延に供した。圧延は温度950℃に15℃／分の
速度で昇温し、15分間及び120分間保持した後、実施し
た。１パスの圧下率は20％とし、厚さが46mmから15mmに
なるまで圧延した。
【００２１】下記表２は、加熱後15分間保持した場合、
また表３は加熱後120分間保持した場合の鋳塊のシャル
ピー衝撃値、熱間圧延性及び残留Ｓの分析結果を示す。
また表３は加熱後120分間保持した場合の鋳塊のシャル
ピー衝撃値、熱間圧延性及び残留Ｓの分析結果を示す。
【００２２】表１のNo.1〜7に示す組成の本実施例合金
は、表２及び表３に示すように、Ａｌの添加によって鋳
塊中の残留Ｓが少なく、シャルピー衝撃値が高い。ま
た、その破面は600℃及び900℃のいずれも延性破面であ
る。更に、熱間圧延性も良好で、表面割れ等は認められ
ない。一方、表１のNo.8〜13に示す比較例合金は、表２
及び表３に示すように、本実施例合金に比してシャルピ
ー衝撃値が低く、その破面も脆性破面を呈している。更
に、均質化処理を120分間実施した後では、シャルピー
衝撃値の向上及び熱間圧延性の改善は少し認められる
が、本質的には改善されていない。また、残留Ｓが多い
No.9の比較例合金は熱間圧延割れ性は改善されていな
い。
は、表２及び表３に示すように、Ａｌの添加によって鋳
塊中の残留Ｓが少なく、シャルピー衝撃値が高い。ま
た、その破面は600℃及び900℃のいずれも延性破面であ
る。更に、熱間圧延性も良好で、表面割れ等は認められ
ない。一方、表１のNo.8〜13に示す比較例合金は、表２
及び表３に示すように、本実施例合金に比してシャルピ
ー衝撃値が低く、その破面も脆性破面を呈している。更
に、均質化処理を120分間実施した後では、シャルピー
衝撃値の向上及び熱間圧延性の改善は少し認められる
が、本質的には改善されていない。また、残留Ｓが多い
No.9の比較例合金は熱間圧延割れ性は改善されていな
い。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
塊の均質化処理を行うことなく、熱間加工等が可能とな
り、中高温における脆性が改善された熱間加工性が優れ
た高力高導電性銅合金を提供することができる。従っ
て、本発明合金は品質が向上すると共に、歩留まりが向
上し、製造コストを低減することができる等の効果を奏
すると共に、更に耐マイグレーション性も改善すること
ができる。
塊の均質化処理を行うことなく、熱間加工等が可能とな
り、中高温における脆性が改善された熱間加工性が優れ
た高力高導電性銅合金を提供することができる。従っ
て、本発明合金は品質が向上すると共に、歩留まりが向
上し、製造コストを低減することができる等の効果を奏
すると共に、更に耐マイグレーション性も改善すること
ができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 9/00 - 9/10
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆｅ；1.5〜3.0重量％、Ｐ；0.001〜0.1
重量％、及びＡｌ；0.001〜0.2重量％を含有し、残部が
Ｃｕ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間
加工性が優れた高力高導電性銅合金。 - 【請求項２】 Ｆｅ；1.5〜3.0重量％、Ｐ；0.001〜0.1
重量％、Ａｌ；0.001〜0.2重量％、及びＺｎ；0.05〜1.
0重量％（1.0重量％を含まず）を含有し、残部がＣｕ及
び不可避不純物からなることを特徴とする熱間加工性が
優れた高力高導電性銅合金。 - 【請求項３】 Ｆｅ；1.5〜3.0重量％、Ｐ；0.001〜0.1
重量％、Ａｌ；0.001〜0.2重量％、及びＺｎ；1.0〜5.0
重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる
ことを特徴とする熱間加工性と耐マイグレーション性が
優れた高力高導電性銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5842492A JP2950675B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5842492A JP2950675B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263167A JPH05263167A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2950675B2 true JP2950675B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=13084006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5842492A Expired - Lifetime JP2950675B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 熱間加工性が優れた高力高導電性銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2950675B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101974726A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-02-16 | 中国计量学院 | 直接时效法制备高强高导Cu-Fe-Al导体材料 |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP5842492A patent/JP2950675B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101974726A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-02-16 | 中国计量学院 | 直接时效法制备高强高导Cu-Fe-Al导体材料 |
| CN101974726B (zh) * | 2010-11-11 | 2012-09-05 | 中国计量学院 | 直接时效法制备高强高导Cu-Fe-Al导体材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05263167A (ja) | 1993-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070709 Year of fee payment: 8 |
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