JP2991319B2 - 高強度・高導電性銅合金及び製造方法（２） - Google Patents
高強度・高導電性銅合金及び製造方法（２）Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度・高導電性銅合
金の製造方法に関するものであり、さらに詳しく述べる
ならば、高強度と高導電性が要求される電気機器内配線
用ケーブル及び耐屈曲ケーブル用導体や、プリント基板
及びリードフレームなどの電子材料部品に使用するのに
適した銅合金の製造方法に関するものである。
金の製造方法に関するものであり、さらに詳しく述べる
ならば、高強度と高導電性が要求される電気機器内配線
用ケーブル及び耐屈曲ケーブル用導体や、プリント基板
及びリードフレームなどの電子材料部品に使用するのに
適した銅合金の製造方法に関するものである。
【０００２】一般に銅合金においては、強度または硬さ
と導電率は反比例の関係を示し、引張強さが高くなると
導電率は低くなり、逆に導電率が高くなると引張強さが
低くなる。実用リードフレーム材料や近年開発されたリ
ードフレーム材料についての引張強さと導電率の関係は
日本金属学会会報２７（４）、１９８８年、第２８４頁
〜に示されている。
と導電率は反比例の関係を示し、引張強さが高くなると
導電率は低くなり、逆に導電率が高くなると引張強さが
低くなる。実用リードフレーム材料や近年開発されたリ
ードフレーム材料についての引張強さと導電率の関係は
日本金属学会会報２７（４）、１９８８年、第２８４頁
〜に示されている。
【０００３】
【従来の技術】本出願人の出願に係る特公平４−６１０
５５号公報は、Ｆｅ：０．０２〜０．７％，ＰをＦｅに
対して１５〜８０％，Ｚｒ：０．０１〜０．５％を含有
し、残部Ｃｕからなる合金鋳塊に熱間圧延、溶体化処
理、冷間圧延及び焼鈍を施すことにより最終寸法・調質
状態としている。得られた銅合金は引張強さが４７〜５
２ｋｇ／ｍｍ2 ，導電率（％ＩＡＣＳ）が８７〜８０％
である。
５５号公報は、Ｆｅ：０．０２〜０．７％，ＰをＦｅに
対して１５〜８０％，Ｚｒ：０．０１〜０．５％を含有
し、残部Ｃｕからなる合金鋳塊に熱間圧延、溶体化処
理、冷間圧延及び焼鈍を施すことにより最終寸法・調質
状態としている。得られた銅合金は引張強さが４７〜５
２ｋｇ／ｍｍ2 ，導電率（％ＩＡＣＳ）が８７〜８０％
である。
【０００４】前掲特公平４−６１０５５公報と同様にＦ
ｅを含有する銅合金としては、特公平４−５７７３１号
がある。その組成はＦｅ：０．３重量％を越え１．０重
量％未満、Ｐ：０．１重量％を越え０．３重量％以下、
Ｍｎ：０．０１〜０．１重量％；Ｓｉ：０．００５〜
０．０５重量％、残部Ｃｕであり、製造工程は冷間圧延
・伸線、溶体化処理、伸線、時効処理あり、また特性は
引張強さが５０．６〜５１．５ｋｇ／ｍｍ2 、導電率が
８２〜８０％ＩＡＣＳである。
ｅを含有する銅合金としては、特公平４−５７７３１号
がある。その組成はＦｅ：０．３重量％を越え１．０重
量％未満、Ｐ：０．１重量％を越え０．３重量％以下、
Ｍｎ：０．０１〜０．１重量％；Ｓｉ：０．００５〜
０．０５重量％、残部Ｃｕであり、製造工程は冷間圧延
・伸線、溶体化処理、伸線、時効処理あり、また特性は
引張強さが５０．６〜５１．５ｋｇ／ｍｍ2 、導電率が
８２〜８０％ＩＡＣＳである。
【０００５】また従来の高強度・高導電率銅合金のほと
んどは鋳塊を熱間圧延により分塊する方法であり、その
後の工程は多くが冷間圧延を行っている。また熱間圧延
以降の工程で行われる熱処理は溶体化処理−時効、溶体
化処理のみ、あるいは時効処理のみである。
んどは鋳塊を熱間圧延により分塊する方法であり、その
後の工程は多くが冷間圧延を行っている。また熱間圧延
以降の工程で行われる熱処理は溶体化処理−時効、溶体
化処理のみ、あるいは時効処理のみである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、リードフレーム
材料などの導電材料の一層の軽量化と高導電率化が要求
されるにつれて、従来Ｆｅ−Ｐ−Ｚｒ系・高強度・高導
電率銅系合金では性能の不足が指摘されるに至った。し
たがって、本発明は、引張強さ５０ｋｇ／ｍｍ2以上、
導電率９０％ＩＡＣＳ以上の特性を有するＦｅ−Ｐ−Ｚ
ｒ系高強度・高導電率銅系合金及びその製造方法を提供
することを目的とする。
材料などの導電材料の一層の軽量化と高導電率化が要求
されるにつれて、従来Ｆｅ−Ｐ−Ｚｒ系・高強度・高導
電率銅系合金では性能の不足が指摘されるに至った。し
たがって、本発明は、引張強さ５０ｋｇ／ｍｍ2以上、
導電率９０％ＩＡＣＳ以上の特性を有するＦｅ−Ｐ−Ｚ
ｒ系高強度・高導電率銅系合金及びその製造方法を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度・高
導電性銅合金は、Ｆｅ：２５００〜３５００ｐｐｍ，
Ｐ：７００〜１１００ｐｐｍ，Ｚｒ：４００〜６００ｐ
ｐｍを含有し、ＦｅとＰの含有量（ｐｐｍ）の関係が０
＜［（Ｐ）−（Ｆｅ）／３．６０６］＜１００で表さ
れ、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からなり、
引張強さが５０ｋｇ／ｍｍ2 以上、導電率が９０％ＩＡ
ＣＳ以上であるものである。
導電性銅合金は、Ｆｅ：２５００〜３５００ｐｐｍ，
Ｐ：７００〜１１００ｐｐｍ，Ｚｒ：４００〜６００ｐ
ｐｍを含有し、ＦｅとＰの含有量（ｐｐｍ）の関係が０
＜［（Ｐ）−（Ｆｅ）／３．６０６］＜１００で表さ
れ、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からなり、
引張強さが５０ｋｇ／ｍｍ2 以上、導電率が９０％ＩＡ
ＣＳ以上であるものである。
【０００８】また、この高強度・高導電性銅合金の製造
方法は、Ｆｅ：２５００〜３５００ｐｐｍ，Ｐ：７００
〜１１００ｐｐｍ，Ｚｒ：４００〜６００ｐｐｍを含有
し、ＦｅとＰの含有量（ｐｐｍ）の関係が： ０＜［（Ｐ）−（Ｆｅ）／３．６０６］＜１００ で表され、残部が実質的にＣｕ及び不可避不純物からな
るＦｅ−Ｐ−Ｚｒ系銅合金の鋳塊を冷間加工することに
より最終寸法まで減面をおこない、かつ鋳塊寸法と最終
寸法の中間寸法で前記Ｆｅ−Ｐ−Ｚｒ系銅合金に３００
〜４００℃の温度で０．５〜２．０時間の焼鈍を少なく
とも２回施すことを特徴とする高強度・高導電性銅合金
の製造方法に関する。以下、本発明の構成を説明する。
方法は、Ｆｅ：２５００〜３５００ｐｐｍ，Ｐ：７００
〜１１００ｐｐｍ，Ｚｒ：４００〜６００ｐｐｍを含有
し、ＦｅとＰの含有量（ｐｐｍ）の関係が： ０＜［（Ｐ）−（Ｆｅ）／３．６０６］＜１００ で表され、残部が実質的にＣｕ及び不可避不純物からな
るＦｅ−Ｐ−Ｚｒ系銅合金の鋳塊を冷間加工することに
より最終寸法まで減面をおこない、かつ鋳塊寸法と最終
寸法の中間寸法で前記Ｆｅ−Ｐ−Ｚｒ系銅合金に３００
〜４００℃の温度で０．５〜２．０時間の焼鈍を少なく
とも２回施すことを特徴とする高強度・高導電性銅合金
の製造方法に関する。以下、本発明の構成を説明する。
【０００９】ＦｅとＰは化合物を形成し、析出して銅合
金の機械的強度を向上させるために添加されるが、両者
ともに固溶すると電気抵抗を著しく増大させる。よっ
て、Ｆｅは３５００ｐｐｍ以下、Ｐは１１００ｐｐｍ以
下に制限する必要がある。一方、これらの添加量が少な
いと、引張強さ及び耐熱性を改善する効果が少なくなる
ので、Ｆｅは２５００ｐｐｍ以上、Ｐは７００ｐｐｍ以
上とする必要がある。
金の機械的強度を向上させるために添加されるが、両者
ともに固溶すると電気抵抗を著しく増大させる。よっ
て、Ｆｅは３５００ｐｐｍ以下、Ｐは１１００ｐｐｍ以
下に制限する必要がある。一方、これらの添加量が少な
いと、引張強さ及び耐熱性を改善する効果が少なくなる
ので、Ｆｅは２５００ｐｐｍ以上、Ｐは７００ｐｐｍ以
上とする必要がある。
【００１０】Ｚｒは銅に固溶して耐熱性を高める効果を
有するが、電気抵抗を増大させる。したがって、Ｚｒの
含有量は４００〜６００ｐｐｍの範囲内とすることによ
り高い導電性を維持しつつ耐熱性を向上させることがで
きる。
有するが、電気抵抗を増大させる。したがって、Ｚｒの
含有量は４００〜６００ｐｐｍの範囲内とすることによ
り高い導電性を維持しつつ耐熱性を向上させることがで
きる。
【００１１】ＦｅとＰはＦｅ2 Ｐの形態で銅合金内に析
出して機械的強度向上に寄与するものである。Ｆｅ2 Ｐ
の化学量論的Ｐ量に対する実際のＰ量の過剰量をΔＰで
表すと次のようになる。 Ｆｅ2 Ｐ→Ｆｅ：Ｐ＝５５．８２×２：３０．９７＝３．６０６：１ ΔＰ＝（Ｐ％）−（Ｆｅ％）／３．６０６ ただし、（Ｐ）及び（Ｆｅ）はＰ及びＦｅの質量ｐｐｍ
である。
出して機械的強度向上に寄与するものである。Ｆｅ2 Ｐ
の化学量論的Ｐ量に対する実際のＰ量の過剰量をΔＰで
表すと次のようになる。 Ｆｅ2 Ｐ→Ｆｅ：Ｐ＝５５．８２×２：３０．９７＝３．６０６：１ ΔＰ＝（Ｐ％）−（Ｆｅ％）／３．６０６ ただし、（Ｐ）及び（Ｆｅ）はＰ及びＦｅの質量ｐｐｍ
である。
【００１２】本発明においては、ΔＰ＞０としてＦｅを
不足に、Ｐを過剰に存在させることにより、Ｃｕマトリ
ックスには溶質元素としてのＦｅが枯渇しＰが微量に存
在するようにすることが望ましい。特にΔＰ＝０〜１０
０（ｐｐｍ）の範囲において良好な特性が得られる。Δ
Ｐが負であると、導電率、引張強さともに低下する傾向
を示す。ΔＰが１００ｐｐｍより大きいと、引張強さは
あまり変化しないが、導電率は低くなる傾向を示す。な
おＦｅとＰの関係は以下のようになる。 （ｐｐｍ） Ｆｅ Ｐ（ΔＰ＝０） Ｐ（ΔＰ＝１００） ２５００ ６９３ ７９３ ３５００ ９７０ １０７０
不足に、Ｐを過剰に存在させることにより、Ｃｕマトリ
ックスには溶質元素としてのＦｅが枯渇しＰが微量に存
在するようにすることが望ましい。特にΔＰ＝０〜１０
０（ｐｐｍ）の範囲において良好な特性が得られる。Δ
Ｐが負であると、導電率、引張強さともに低下する傾向
を示す。ΔＰが１００ｐｐｍより大きいと、引張強さは
あまり変化しないが、導電率は低くなる傾向を示す。な
おＦｅとＰの関係は以下のようになる。 （ｐｐｍ） Ｆｅ Ｐ（ΔＰ＝０） Ｐ（ΔＰ＝１００） ２５００ ６９３ ７９３ ３５００ ９７０ １０７０
【００１３】上記組成の残部はガス成分を含む不純物と
Ｃｕである。原料の銅は純度が９９．９９％以上のもの
を使用することが好ましい。
Ｃｕである。原料の銅は純度が９９．９９％以上のもの
を使用することが好ましい。
【００１４】また本発明の合金の調質状態は冷間圧延、
冷間伸線などの冷間加工で、かつその中間寸法における
熱処理及び最終形状での焼鈍が必要である。従来の熱間
加工を経た状態であると、本発明のような合金元素量が
少ない組成では析出の制御が難しく、析出粒が粗大化し
かつ析出粒の分布が粗くなって所望の強度が得られな
い。また、従来のような溶体化処理を経て又は経ないで
時効熱処理を行った状態でも同様の現象が見られ、必要
な強度が得られない。なお最終形状での焼鈍は冷間加工
による導電率の低下を回復するために行う。
冷間伸線などの冷間加工で、かつその中間寸法における
熱処理及び最終形状での焼鈍が必要である。従来の熱間
加工を経た状態であると、本発明のような合金元素量が
少ない組成では析出の制御が難しく、析出粒が粗大化し
かつ析出粒の分布が粗くなって所望の強度が得られな
い。また、従来のような溶体化処理を経て又は経ないで
時効熱処理を行った状態でも同様の現象が見られ、必要
な強度が得られない。なお最終形状での焼鈍は冷間加工
による導電率の低下を回復するために行う。
【００１５】続いて、本発明の製法を説明する。まず、
上記組成の鋳塊を連続鋳造あるいはインゴットの鋳造に
より得、これを圧延、伸線等により冷間加工することに
より最終寸法まで減面を行う。この加工の途中で、４５
０〜５５０℃の温度で２〜５時間の熱処理を少なくとも
２回施す。この条件外では強度と導電性の両方を所望の
値とすることが困難になる。すなわち、熱処理が低温・
短時間では析出が進まず、高温・長時間では析出粒粗大
化のおそれがある。また熱処理を比較的低温で数回に分
けて行うことにより最適の析出が行われ導電率の向上が
著しい。さらに、最終寸法を得た後に２００〜２５０℃
で０．５〜１．５時間焼鈍して、加工硬化を調質する。
上記組成の鋳塊を連続鋳造あるいはインゴットの鋳造に
より得、これを圧延、伸線等により冷間加工することに
より最終寸法まで減面を行う。この加工の途中で、４５
０〜５５０℃の温度で２〜５時間の熱処理を少なくとも
２回施す。この条件外では強度と導電性の両方を所望の
値とすることが困難になる。すなわち、熱処理が低温・
短時間では析出が進まず、高温・長時間では析出粒粗大
化のおそれがある。また熱処理を比較的低温で数回に分
けて行うことにより最適の析出が行われ導電率の向上が
著しい。さらに、最終寸法を得た後に２００〜２５０℃
で０．５〜１．５時間焼鈍して、加工硬化を調質する。
【００１６】
【作用】銅合金の組成、加工・調質状態及び最終焼鈍温
度を種々変えて引張強さ及び導電率を測定した結果を図
１の表に示す。
度を種々変えて引張強さ及び導電率を測定した結果を図
１の表に示す。
【００１７】なお、焼鈍時間は１時間である。表中の番
号１〜５は組成の△Ｐが負であり、本発明外である。し
たがって、熱処理状態が本願発明のものであっても引張
強さ及び導電率共に低い。次に、番号１０は中間熱処理
されていない冷間加工状態の比較例であり、導電率が低
い。番号１１は△Ｐが１００を超え本発明外であるの
で、熱処理が本発明のものでも導電率が優れない。ま
た、番号７は中間熱処理されたものであるが、５００
℃、１時間の熱処理では析出が十分でなく、導電率が低
い。番号８、９が本発明の実施例である。以下、実施例
により本発明を説明する。
号１〜５は組成の△Ｐが負であり、本発明外である。し
たがって、熱処理状態が本願発明のものであっても引張
強さ及び導電率共に低い。次に、番号１０は中間熱処理
されていない冷間加工状態の比較例であり、導電率が低
い。番号１１は△Ｐが１００を超え本発明外であるの
で、熱処理が本発明のものでも導電率が優れない。ま
た、番号７は中間熱処理されたものであるが、５００
℃、１時間の熱処理では析出が十分でなく、導電率が低
い。番号８、９が本発明の実施例である。以下、実施例
により本発明を説明する。
【００１８】
【実施例】高周波誘導溶解炉を用い、電気銅を真空下に
て溶解した後アルゴン雰囲気で保持した。その後、Ｆ
ｅ：３０６５ppm ，Ｐ：８８０ppm ，Ｚｒ：４４５ppm
になるように金属Ｆｅ，Ｃｕ−Ｐ母合金及びＣｕ−Ｚｒ
母合金を添加し、金型に鋳造して直径１６ｍｍ×２００
ｍｍ長さの鋳塊を得た。鋳塊を面削し、冷間圧延及び冷
間伸線により直径２ｍｍの線材とした。この２ｍｍの線
材を５００℃にて３時間保持し焼鈍した。さらに冷間伸
線を行い直径０．５ｍｍとし、５００℃で３時間保持し
焼鈍した。その後さらに冷間伸線を行い直径０．１２ｍ
ｍとした後、２５０℃で１時間焼鈍を行った。得られた
銅合金の引張強さ及び導電率を常法により測定した。結
果は以下の通りである。 引張強さ（kg/mm2）：５２．９；導電率（％ＩＡＣＳ）
９２．１
て溶解した後アルゴン雰囲気で保持した。その後、Ｆ
ｅ：３０６５ppm ，Ｐ：８８０ppm ，Ｚｒ：４４５ppm
になるように金属Ｆｅ，Ｃｕ−Ｐ母合金及びＣｕ−Ｚｒ
母合金を添加し、金型に鋳造して直径１６ｍｍ×２００
ｍｍ長さの鋳塊を得た。鋳塊を面削し、冷間圧延及び冷
間伸線により直径２ｍｍの線材とした。この２ｍｍの線
材を５００℃にて３時間保持し焼鈍した。さらに冷間伸
線を行い直径０．５ｍｍとし、５００℃で３時間保持し
焼鈍した。その後さらに冷間伸線を行い直径０．１２ｍ
ｍとした後、２５０℃で１時間焼鈍を行った。得られた
銅合金の引張強さ及び導電率を常法により測定した。結
果は以下の通りである。 引張強さ（kg/mm2）：５２．９；導電率（％ＩＡＣＳ）
９２．１
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、従来のＦｅ−Ｐ−Ｚｒ
系銅合金で達成された最高レベルより高い強度と導電率
がより少ない合金元素量で達成される。特に合金元素量
が少ないにもかかわらず、強度が高い点に注目される。
また、本発明の方法は溶体化熱処理や熱間圧延などのエ
ネルギコストが高い工程を省略し、製造コストの低減に
寄与する。よって、本発明の銅合金はリードフレームな
どの電子機器用として好適に使用することができる。
系銅合金で達成された最高レベルより高い強度と導電率
がより少ない合金元素量で達成される。特に合金元素量
が少ないにもかかわらず、強度が高い点に注目される。
また、本発明の方法は溶体化熱処理や熱間圧延などのエ
ネルギコストが高い工程を省略し、製造コストの低減に
寄与する。よって、本発明の銅合金はリードフレームな
どの電子機器用として好適に使用することができる。
【図１】本発明実施例及び比較例の組成、熱処理、焼鈍
及び特性を示す図表である。
及び特性を示す図表である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｆｅ：２５００〜３５００ｐｐｍ，Ｐ：
７００〜１１００ｐｐｍ，Ｚｒ：４００〜６００ｐｐｍ
を含有し、ＦｅとＰの含有量（ｐｐｍ）の関係が０＜
［（Ｐ）−（Ｆｅ）／３．６０６］＜１００で表され、
残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からなり、かつ
引張強さが５０ｋｇ／ｍｍ2 以上、導電率が９０％ＩＡ
ＣＳ以上を有する高強度・高導電性銅合金。 - 【請求項２】 直径が０．０３〜０．２ｍｍの線材であ
ることを特徴とする請求項１記載の高強度・高導電性銅
合金。 - 【請求項３】 Ｆｅ：２５００〜３５００ｐｐｍ，Ｐ：
７００〜１１００ｐｐｍ，Ｚｒ：４００〜６００ｐｐｍ
を含有し、ＦｅとＰの含有量（ｐｐｍ）の関係が、０＜
［（Ｐ）−（Ｆｅ）／３．６０６］＜１００で表され、
残部が実質的にＣｕからなるＦｅ−Ｐ−Ｚｒ系銅合金の
鋳塊を冷間加工することにより最終寸法まで減面をおこ
ない、また鋳塊寸法と最終寸法の中間寸法で前記Ｆｅ−
Ｐ−Ｚｒ系銅合金に４５０〜５５０℃の温度で２〜５時
間の熱処理を少なくとも２回施すことを特徴とする高強
度・高導電性銅合金の製造方法。 - 【請求項４】 前記最終寸法の前記Ｆｅ−Ｐ−Ｚｒ系銅
合金に２００〜２５０℃の温度で焼鈍を施すことを特徴
とする請求項３記載の高強度・高導電性銅合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5332886A JP2991319B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 高強度・高導電性銅合金及び製造方法（２） |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5332886A JP2991319B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 高強度・高導電性銅合金及び製造方法（２） |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07188811A JPH07188811A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2991319B2 true JP2991319B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18259903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5332886A Expired - Fee Related JP2991319B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 高強度・高導電性銅合金及び製造方法（２） |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2991319B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114990376B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-08-22 | 浙江大学 | 一种三元高强高导铜合金及其制备方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5332886A patent/JP2991319B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07188811A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
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