JP3094045U - 銅合金製導電性ばね - Google Patents

銅合金製導電性ばね

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JP3094045U JP2002007217U JP2002007217U JP3094045U JP 3094045 U JP3094045 U JP 3094045U JP 2002007217 U JP2002007217 U JP 2002007217U JP 2002007217 U JP2002007217 U JP 2002007217U JP 3094045 U JP3094045 U JP 3094045U
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崇夫 平井
隆行 宇佐見
浩一 吉田
好正 大山
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 優れた機械的特性、伝導性、応力緩和特性と
曲げ加工性を兼ね備えた銅合金製ばねを提供する。 【解決手段】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
度が1μmを越え25μm以下である導電性銅合金から
形成したばねであり、端子、コネクター材、スイッチ材
として適するものである。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【考案の属する技術分野】
本考案は、銅合金から形成した導電性ばね材に関し、特に端子・コネクター材 、スイッチ材等に適する銅合金製導電性ばね材に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より端子、コネクター用材料として銅合金が用いられ、Cu−Zn系合金 、耐熱性に優れたCu−Fe系合金、Cu−Sn系合金が多く用いられている。 特に、自動車等の用途では安価なCu−Zn系合金が多く使用されているが、近 年の自動車用端子、コネクターは小型化傾向が著しく、またエンジンルーム内な どの過酷な環境にさらされる場合が多いため、Cu−Zn系合金ではもちろんの こと、Cu−Fe系合金、Cu−Sn系合金でも対応出来なくなってきているの が現状である。
【0003】 このように、使用されている環境の変化に伴い、端子、コネクター用材料に求 められる特性もより厳しくなってきている。このような用途に使用される銅合金 には、応力緩和特性、機械的強度、熱伝導性、曲げ加工性、耐熱性、Snメッキ の接続信頼性、マイグレーション特性など多岐に渡っているが、特に機械的強度 や応力緩和特性、熱・電気の伝導性、曲げ加工性が重要な特性である。
【0004】 これらの厳しい要求特性を満たす銅系材料として、Cu−Ni−Si系合金が 注目されており、例えば、特開昭61−127842号公報が知られている。 しかしながら、このようなCu−Ni−Si系合金でも使用に耐え得ない状態に 陥っている。 具体的には部品の小型化、例えば一般的な箱型端子において、挿入されるオス 端子のタブ幅が約2mmである090端子から約1mmである040端子へ小型 化されると、バネ部の幅が1mm程度であり、このように部品が小型化されると 、充分な接続強度を得ることが困難になっている。また、小型化に関連してバネ 部での接続強度を確保するために、端子の構造にも多くの工夫がなされているが 、その結果、材料に要求される曲げ加工性もより厳しくなっており、従来のCu −Ni−Siでは曲げ部にクラックが生じる場合も多い。応力緩和特性も同様で あり、材料に負荷される応力の増大、使用環境の高温化により従来のCu−Ni −Si系合金では長時間の使用は不可能な状況である。
【0005】 このような状況下、例えば応力緩和特性を改善するためにMgの添加が有効で あり、例えば、特開昭61−250134号公報、特開平5−59468号公報 などにもMgの有効性が示されている。しかしながらMg添加により応力緩和特 性は向上するものの、曲げ加工性が劣化し、180°密着曲げには耐え得ないも のであり自動車コネクターなどに使用するには曲げ加工性の改善が不可欠である 。また曲げ加工性を改善するための検討もされているが、これは強度の低い材料 であるために所望の特性が得られないものであった。さらに、熱・電気の伝導性 が悪いと、応力緩和特性が良くとも、自己の発熱で応力緩和を促進するため、伝 導性と応力緩和特性のバランスが重要である。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】
上述したように、曲げ加工性、応力緩和特性等について検討し、厳しい要求特 性を満たす銅系材料が提案されているが、本考案は、優れた機械的特性、伝導性 、応力緩和特性と曲げ加工性を兼ね備えた銅合金製導電性ばね材であり、端子、 コネクターに好適な銅合金製導電性ばね材を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本考案は、上記課題を解決するもので、主成分としてNiを1.0〜3.5w t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを 0.05〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に 制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え2 5μm以下である銅合金で形成した導電性ばね材である。 また、上記構成において、本考案の特性に悪影響を与えない範囲で、銅合金に は他の添加元素、例えば0.2%未満のZnを添加しても差し支えないものであ る。 また、本考案は、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜 0.9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt %、Znを0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt %未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μm を越え25μm以下である銅合金で形成したことを特徴とする導電性ばね材であ る。
【0008】 また、本考案は、上記の銅合金に、さらにAg、Mn、Fe、Cr、Co、P の中から選ばれ1種または2種以上を総量で0.005wt%〜2.0wt%含 むことを特徴とする銅合金で形成した導電性ばね材である。 具体的には、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0. 9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含 み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0 .005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以上を総量で0.00 5wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に 制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え2 5μm以下である銅合金で形成したことを特徴とする導電性ばね材である。 また、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0.9wt %、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Znを 0.2〜1.5wt%含み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜 0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05 〜2.0wt%Co、0.005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2 種以上を総量で0.005wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ 0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結 晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形成したことを特徴とする導 電性ばね材である。
【0009】 また、本考案は、上記の銅合金に、さらにPb、Biの1種または2種を総量 で0.005〜0.13wt%含むことを特徴とする銅合金製ばね材である。 具体的には、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0. 9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含 み、さらに0.005〜0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1 種または2種を総量で0.005〜0.13wt%含み、S、O含有量をそれぞ れ0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その 結晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金より形成したことを特徴とす る導電性ばね材である。 また、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0.9wt %、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Znを 0.2〜1.5wt%含み、さらに0.005〜0.1wt%Pb、0.005 〜0.03wtBiの1種または2種を総量で0.005〜0.13wt%含み 、S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避 的不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形 成したことを特徴とする導電性ばね材である。
【0010】 また、上記の銅合金に、さらにAg、Mn、Fe、Cr、Co、Pの中から選 ばれ1種または2種以上、及びPb、Biの1種または2種を総量で0.005 wt%〜2.0wt%含む銅合金ばね材である。 具体的には、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0. 9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含 み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0 .005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以上、及び0.005 〜0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1種または2種を総量で 0.005wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt %未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μm を越え25μm以下である銅合金より形成した導電性ばね材である。 また、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0.9wt %、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Znを 0.2〜1.5wt%含み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜 0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05 〜2.0wt%Co、0.005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2 種以上、及び0.005〜0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの 1種または2種を総量で0.005wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量を それぞれ0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり 、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金より形成した導電性ば ね材である。
【0011】 また、本考案の上記銅合金ばね材は、端子、コネクター材、スイッチ材のいず れかの態様で用いられるものであることを特徴とするものである。
【0012】
【考案の実施の形態】
本考案に用いられる銅合金は、Cuマトリックス中にNiとSiの化合物を析 出させ、適当な機械的強度及び熱・電気導電性を有する銅合金に、Sn、Mg、 Znを特定量添加し、S、O含有量を制限して、かつ結晶粒度を1μmを越え2 5μm以下として応力緩和特性と曲げ加工性を改善することを骨子としている。 本考案者らは、この銅合金成分の含有量を詳細に規定することで実用的に優れ た特性を有する導電性ばね用銅合金、特に端子、コネクター用として優れた特性 を有する材料を実現させることができることを見いだし、その結果本考案の銅合 金ばね材を得たものである。
【0013】 以下に本考案のばね材における銅合金の成分限定理由を説明する。 CuにNiとSiを含有させるとNi−Si化合物を作り、これをCu中に析 出させ強度及び導電率を向上させるものである。 Ni量が1.0wt%未満であると析出量が少なく目標とする強度が得られな い。逆にNi量が3.5wt%を越えると鋳造、熱間加工時に強度上昇に寄与し ない析出が生じ含有量に見合う強度を得ることができないばかりか、熱間加工性 、曲げ加工性にも悪影響を与えることになる。 Si量は析出するNiとSiの化合物がNiSi相であると考えられるため 、Ni量を決定すると最適なSi含有量が決まる。Si量が0.2wt%未満で あるとNi量が少ないときと同様充分な強度を得ることができない。逆にSi含 有量が0.9wt%を越えるときもNi量が多い場合と同様の問題が生ずる。好 ましくは、Niを1.7〜2.8wt%、Siを0.4〜0.7wt%に調整す ることが望ましい。
【0014】 Mg、Snは本考案のばね材に用いる銅合金を構成する重要な添加元素である 。これらの元素は相互に関係しあって良好な特性バランスを実現している。 次に、これら元素の限定理由を説明する。 Mgは応力緩和特性を大幅に改善するが、曲げ加工性には悪影響を及ぼす。応 力緩和特性の観点からは、0.01wt%以上で含有量は多いほどよい。逆に曲 げ加工性の観点からは、含有量が0.20wt%を越えると良好な曲げ加工性を 得ることは困難である。このような観点から、Mgの含有範囲は0.01〜0. 20wt%において良好なバランスを示す。曲げ加工性の観点からより好ましい Mgの含有範囲は、0.01〜0.1wt%である。
【0015】 さらに、Snを加えることにより、良好な曲げ加工性を保ったまま、より応力 緩和特性を改善できることを見いだした。 Snは、応力緩和特性の改善効果を有するものの、その効果はMgほど大きく ないが、Mgと相互に関係しあって良好な特性バランスを示すものである。 Snを1.5wt%を越えて含有すると、熱及び電気の伝導性が劣化し、実用 上問題を来たす。Sn含有量はMg量との兼ね合いもあるが、0.05〜1.5 wt%で良好な特性バランスを示す。 具体的には、Mgが0.01〜0.05wt%の場合には、Snは0.8〜1 .5wt%が好ましく、Mg量が0.05〜0.1wt%の場合には、Snは0 .05〜0.8wt%が好ましい。
【0016】 Znは応力緩和特性に寄与しないが、曲げ加工性を改善することができる。 Znを0.2〜1.5wt%、好ましくは0.3〜1.0wt%含有することに より、Mgを最大0.20wt%まで含有させても実用上問題ないレベルの曲げ 加工性を達成できる。 またZnはSnメッキやハンダメッキの耐熱剥離性、マイグレーション特性を 改善する効果を有し、打ち抜き加工性を改善する作用も有し、実用上の観点から Znを0.2wt%、好ましくは0.3wt%以上含有させることが望ましい。 打ち抜き加工性を改善する元素としては、Pb、Biがあるが、Pb、Biは 多量に添加すると熱間加工性を阻害するが、Znは製造性に悪影響を及ぼさずに 、打ち抜き加工性を改善できるため有効な添加元素である。その上限は熱・電気 の伝導性を考慮し、1.5wt%、好ましくは1.0wt%である。 なお、本実施例からも、Mgとの共添でより良い傾向にあることが示されてい る。
【0017】 以上、Mg、Sn、Znの添加範囲を限定した理由を詳述したが、これらの元 素の限定範囲内でそれぞれ最大含有量とすることは好ましくない。実用上、最も バランスの良好な含有量の範囲は、Mg:0.05〜0.15wt%、Sn:0 .2〜0.5wt%、Zn:0.3〜0.8wt%である。
【0018】 次に、Ag、Mn、Fe、Cr、Co、Pの含有量の範囲を限定した理由を説 明する。Ag、Mn、Fe、Cr、Co、Pは、加工性を改善するという点で類 似の機能を有しているものであり、Ag、Mn、Fe、Cr、Co、Pの中から 選ばれ1種または2種以上を0.005wt%〜2.0wt%含有させるもので ある。
【0019】 Agは、耐熱性を上げ、強度を上昇させると同時に、結晶粒の粗大化を阻止し 、曲げ加工性を改善することができる。 従来より、Cu−Ni−Si系合金の強度を上昇させるために種々の第三元素 を添加することが試みられている処であるが、それらは大幅に導電率を下げたり 、曲げ成形性が劣化し、電子機器用用途として好ましくない特性が現れるもので あった。本考案は、強度を向上し、且つその他の特性に悪影響を及ぼさない元素 の検討を繰り返した結果、Agが有効であることを見いだしたものである。含有 量が0.005wt%未満であるとその効果が現れず、逆に0.3wt%越えて 含有すると特性上の悪影響はないものの、コスト高となるので、Agの最適含有 量は0.005〜0.3wt%であり、より好ましくは0.005〜0.1wt %である。
【0020】 Mnは、強度を上昇させると同時に熱間加工性を改善する効果があり、0.0 1wt%未満であるとその効果が小さく、0.5wt%を越えて含有しても、含 有量に見合った効果が得られないばかりでなく、伝導性を劣化させる。よってM nの最適含有範囲は、0.01〜0.5wt%であり、より好ましくは0.03 〜0.3wt%である。
【0021】 Fe、Crは、Siと結合し、Fe−Si化合物、Cr−Si化合物を形成し 強度を上昇させる。またNiとの化合物を形成せずに銅マトリックス中に残存す るSiをトラップし、導電性を改善する効果がある。Fe−Si化合物、Cr− Si化合物は析出硬化能が低いため、多くの化合物を生成させることは得策でな い。また、0.2wt%を越えて含有すると曲げ加工性が劣化してくる。これら の観点から、Fe、Crを含有する場合の添加量は、0.005〜0.2wt% であり、より好ましくは0.005〜0.1wt%である。
【0022】 Coは、Niと同様にSiと化合物を形成し、機械的強度を向上させる。Co は、Niに比し高価であるため、本考案ではCu−Ni−Si系合金を利用して いるが、コスト的に許されるのであれば、Cu−Co−Si系やCu−Ni−C o−Si系を選択しても良い。Cu−Co−Si系は時効析出させた場合に、C u−Ni−Si系より機械的強度、導電性共に僅かに良くなる。したがって熱・ 電気の伝導性をが重視される部材には有効である。また、Co−Si化合物は析 出硬化能が僅かに高いため、応力緩和特性も若干改善される傾向にある。これら の観点から、Coを添加する場合の最適添加量は、0.05〜2.0wt%であ る。
【0023】 Pは、強度を上昇させると同時に導電性を改善する効果を有する。多量の含有 は粒界析出を助長して曲げ加工性を低下させる。よってPを添加する場合の最適 含有範囲は、0.005〜0.1wt%であり、より好ましくは0.005〜0 .05wt%である。 これらを2種以上同時に添加する場合には、求められる特性に応じて適宜決定 すれば良いが、耐熱性、Snメッキ、ハンダメッキ耐熱剥離性、伝導性などの観 点から総量で0.005〜2.0wt%とした。
【0024】 次に、Pb、Biの含有量の範囲を限定した理由を説明する。Pb、Biは、 打ち抜き加工性を改善するもので、Pb、Biの1種または2種を0.005〜 0.13wt%含有するものである。 Pbは打ち抜き加工性を改善する添加元素である。近年のプレス高速化にとも ない、端子用材料にはより優れた加工性が求められている。Pbは銅マトリック ス中に分散し、破壊の起点になるため打ち抜き加工性を改善する。Pb量が0. 005wt%未満であると特性改善効果がなく、0.1wt%を越えて添加する と熱間加工性を低下させるばかりでなく、曲げ加工性をも劣化させるため、0. 005〜0.1wt%が最適であり、より好ましくは0.005〜0.05wt %である。 Biも打ち抜き加工性を改善する添加元素である。0.005wt%未満であ ると特性改善効果が小さく、0.03wt%を越えて添加するとPbと同様の特 性低下を来す。よってBiの最適含有範囲は、0.005〜0.03wt%であ り、より好ましくは0.005〜0.02wt%である。
【0025】 これらAg、Mn、Fe、Cr、Co、Pの中から選ばれ1種または2種以上 、及びPb、Biの1種または2種を同時に含有する場合には、求められる特性 に応じて適宜決定すれば良いが、耐熱性、Snメッキ、ハンダメッキ耐熱剥離性 、伝導性などの観点から総量で0.005〜2.0wt%とした。
【0026】 次に、S、O含有量を0.005wt%未満に制限しした理由を説明する。 通常、工業的な銅材料にはS、O等が微量含まれるが、本考案はこれらの含有 量を厳密に制限することで上述した合金成分と後述する結晶粒度の規定と相まっ て優れた特性の実現を図るものである。 Sは、熱間加工性を悪化させる元素であり、その含有量を0.005wt%未 満と規定することで、熱間加工性を向上させる。特にS含有量を0.002wt %未満にすることが望ましい。 Oは、その含有量が0.005wt%以上であると、Mgが酸化されて曲げ加 工性が劣化する。O含有量を0.005wt%以下、特に0.002wt%未満 にすることが望ましい。 以上説明したS、Oは、通常の銅系材料中に微量に含有される場合が多いが、 本考案のばね材の銅合金においては特に重要であり、その含有量を規定すること で優れた特性が得られるもので、端子、コネクター用材料に好適な特性を実現す ることを見いだしたのである。
【0027】 上述した本考案の銅合金製ばね材の構成において、その特性を好適に実現する ためには、結晶粒度が1μmを越え25μm以下とすることが必要である。結晶 粒度が1μm以下であると、再結晶組織において混粒と成り易く、曲げ加工性が 低下すると同時に応力緩和特性が低下する。逆に結晶粒度が25μmを越えて成 長しても、曲げ加工性に悪影響を及ぼす。従って、結晶粒度は1μmを越え25 μm以下に調整する必要がある。
【0028】 次いで、本考案の銅合金製ばね材の製造法について説明する。 本考案の銅合金は、冷間加工、例えば冷間圧延した後に、再結晶と溶体化させ る目的で熱処理を行い、直ちに焼き入れを行う。また必要に応じて時効処理を行 うものである。 本考案のばね材を構成する銅合金における結晶粒度を1μmを越え25μm以 下の範囲に調整するためには、再結晶処理の条件を詳細に制御する必要がある。 700℃未満の温度での熱処理は、混粒となり易く、920℃を越える温度では 結晶粒が粗大に成長しやすいので、冷間加工後に再結晶処理を700〜920℃ で行うものである。また、冷却速度は出来るだけ素早く、10℃/s以上の速度 で冷却することが望ましい。
【0029】 次に、時効熱処理の条件については、時効温度が420℃未満であると、析出 硬化量が不十分であり、充分な特性を引き出すことができない。逆に550℃を 越える温度で処理すると、析出相が粗大に成長し、強度が低下するばかりでなく 、応力緩和特性も低下させてしまう。よって、時効処理温度は420〜550℃ とした。 さらには、応力緩和特性は析出相の状態に大きく影響を受けることが判ってお り、時効強度がピークを示す温度近傍が最良条件である。一方、曲げ加工性は時 効強度がピークを示す温度から若干過時効側で熱処理を行うことが望ましい。こ のような観点から好ましくは460〜530℃での処理が最適である。
【0030】 また、冷間加工後に再結晶処理(溶体化)を700〜920℃で行い、さらに 冷間加工(25%以下)を行った後に420〜550℃で時効処理を行うもので ある。 後に述べる実施例では、溶体化後直ぐに時効処理を行ったが、溶体化と 時効の間に冷間加工を施すことも有効である。この場合には、曲げ加工性を劣化 させない断面減少率25%以下の加工が望ましい。 また、冷間加工後に再結晶処理(溶体化)を700〜920℃で行い、冷間加 工(25%以下)、420〜550℃で時効処理を行った後に、さらに25%以 下の冷間加工、及び低温焼鈍を行うものである。このように時効処理後に冷間加 工を施しても構わない。この場合は本考案の特徴である曲げ加工性を劣化させな いために、断面減少率25%以下の加工が望ましい。更に、前述の時効処理後の 冷間加工を行う場合には、その後に比較的低温での焼鈍を行うことが推奨される 。 この焼鈍をバッチ式焼鈍で行う場合には、250〜400℃の温度で0.5〜 5hr、走間焼鈍で行う場合には600〜800℃の温度で5〜60sの条件で 行うことが望ましい。 この焼鈍は冷間加工で導入された転位を再配列し、結果的には転位の移動を抑 制する作用を有する。従って、前述の冷間加工を行った場合には、焼鈍を行うこ とにより応力緩和特性を改善することができる。必要に応じて最終の熱処理前若 しくは後にテンションレベラーやローラーベラー等の矯正を行っても良い。
【0031】 本考案の銅合金製ばね材は、優れた機械的強度、曲げ加工性、応力緩和特性、 Snメッキ剥離性、打ち抜き性等を有し、特に、端子・コネクター材、スイッチ 材、リレー材等、一般導電材料等に求められる特性を備えたものであり、実施例 により詳細に説明する。
【0032】
【実施例】
実施例1 本考案の第1の実施例を表1〜6に示し説明する。 表1は本考案例の合金組成、表2、表3は比較例、従来例の合金組成であり、 表4は本考案例合金の特性、表5、表6は比較例、従来例の合金の特性を示すも のである。 なお、表中の矢印は上の欄と同じことを示すものであり、(*)は耐力値が低 く、試料セット段階で塑性変形を起こしたために試験中止したものである。
【0033】 まず、高周波溶解炉にて、表1〜表3に記す組成の合金を溶解し、冷却速度6 ℃/sで鋳込んだ。鋳塊のサイズは厚さ30mm、幅100mm、長さ150m mである。次にこれらの鋳塊を900℃で熱間圧延をしてから、速やかに冷却を 行った。表面の酸化膜を除去するため厚さ9mmまで面削してから、冷間圧延に より厚さ0.25mmに加工した。この後、供試材を再結晶と溶体化させる目的 で、750℃で30sの熱処理を行い、直ちに15℃/s以上の冷却速度で焼き 入れを行った。時効処理は、不活性雰囲気中で515℃×2時間の熱処理を施し 、試験に供する銅合金ばね用材料とした。
【0034】 製造した材料からサンプリングして、結晶粒度を測定し、TS(引張り強度) N/mm、El(伸び)%、EC(導電率)%IACS、曲げ加工性、S.R .R(応力緩和率)%、Snメッキ剥離性、打ち抜き性として破断面比率(%) 、バリ(μm)の各種特性評価を行った。
【0035】 結晶粒度、即ち結晶粒の大きさは、JISH0501に準じ、比較法と切断法 を併用し観察を行った。比較法では試験片を顕微鏡観察(75倍または200倍 )して測定した。切断法では加工方向に平行な板厚断面で測定を行った。引っ張 り強度はJISZ2241で、熱・電気の伝導性を示す値として、導電率をJI SH0505に準じて測定した。
【0036】 曲げ加工性の評価は、内側曲げ半径がORの180°密着曲げを行った。評価 の指標は、 A.しわもなく良好 B.小さなしわが観察される C.大きなしわが観察されるが、クラックには至っていない D.微細なクラックが観察される E.明瞭にクラックが観察される の5段階で評価し、評価C以上を実用上問題の無いレベルと判断した。
【0037】 応力緩和特性の評価は、日本電子材料工業会標準規格であるEMAS−300 3に準拠して行った。ここで片持ちブロック式を採用し、表面最大応力が450 N/mmとなるように負荷応力を設定し、150℃の恒温槽で試験を行った。 表4〜表6には、1000hr試験後の緩和率(S.R.R)で示した。
【0038】 応力緩和の試験方法の片持ちブロック法について、図1(a)(b)(c)に 示す。図1(a)は斜視図、(b)は側面図であり、銅合金ばね材のサンプル( 1)の一方は基台(2)に保持部材(3)で片持ち状態に支持し、もう一方はブ ロック(4)によりサンプル(1)に歪みδo(初期たわみ変位)を与えた状態 にする。この状態でサンプル(1)を150℃に所定時間(本実施例では100 0hr)加熱する。所定時間経過後、図1(c)の側面図に示すように、ブロッ ク(4)を取り除いた状態での歪みδt(永久たわみ変位)を測定し、応力緩和 率(%)は次式で求めた。 応力緩和率(%)=(δt/δo)×100 なお、初期たわみ変位は、表面最大応力が所定の値(450N/mm)にな るよう、ヤング率、板厚等から計算するものである(計算方法はEMAS−30 03による)。
【0039】 Snメッキの加熱剥離性は、1μmの光沢Snメッキを施した試験片を150 ℃×1000時間の大気加熱をしてから、180度の密着曲げ、および曲げ戻し をした後、その部分のメッキ剥離を目視にて評価した。半田の剥離が認められる 場合、表4〜6に「有」と記した。
【0040】 打ち抜き性は、金型(SKD11製)で打ち抜き試験(1mm×5mmの角孔 を設ける)を行うことにより調べた。そして5001回目から10000回目の 打ち抜き分から20個無作為に抽出したサンプルの打ち抜き面を観察して破断部 の厚さを測定した。表4〜6には試験片の厚さに対する破断部の厚さの割合の平 均値を%表示で示す(表中でF.A.Rと表示)。 バリ測定についても同様に、5001回目から10000回目の打ち抜き部分 から20個無作為に抽出したサンプルのバリの高さを接触式形状測定機で求め、 平均値を表に記載した。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【0041】 表4から明らかなように、本考案例1〜21は、TS(引張り強度)、El( 伸び)、EC(導電率)、曲げ加工性、S.R.R(応力緩和率)、Snメッキ 剥離性、打ち抜き性の各種特性の何れも優れた特性を示していることが判る。
【0042】 一方、Ni−Si量の少ない比較例No.22は、目的とする強度が得られず 、打ち抜き加工性も他の材料と比較して劣っている。逆にNi−Si量の多い比 較例No.23は、Ni−Si量の少ない本考案例No.4と比較し強度の点で は差はないが、曲げ加工性では劣化傾向を示した。即ち、本考案で規定する量以 上のNi−Siを添加することは、曲げ加工性が劣るので、端子・コネクター用 として不適である。
【0043】 Mgの添加量が少ない比較例No.24は、本考案例のNo.2,No.5と 比較し、応力緩和特性が大幅に劣っている。これと同じ理由で比較例No.25 は本考案例No.6,No.7より劣っている。 このことは、従来のCu−Ni−Si合金(従来例No.42)にSnを単独 で添加しても、応力緩和特性には大きな改善効果を期待できないことを示すもの であり、従来のSn入りCu−Ni−Si合金(従来例No.43)の特性と一 致する。
【0044】 Mgの添加量が、本考案の規定量以上である比較例No.26は、曲げ加工性 が劣化している。これは端子・コネクター材としては不適である。曲げ加工性を 若干改善できるZnを1wt%以上添加しても良好な曲げ加工性は確保できなか った。 Snの添加量が少ない比較例No.27は、本考案例のNo.2と比較し、応 力緩和特性の点で劣っている。逆にSnの添加量が多い比較例No.28は、M gの効果と相まり、今回製造を行った中で最も優れた応力緩和特性を示した組成 の一つであった。しかしながら、導電率が最も低くなり、バランス的に優れてい るとは言えない。 Znの添加量が多い比較例No.29も導電率が低くなり、特性バランスに優 れない。
【0045】 Feの添加量が規定量以上である比較例No.30は、Fe−Si化合物が多 量に生成し、析出硬化量が低下したばかりでなく、曲げ加工性にも悪影響を及ぼ した。Pbの添加量を多くした比較例No.31は熱間加工中に割れを生じ、正 常に製造することが出来なかった。 その他、Sが本考案範囲外にある比較例No.32は、熱間加工時に割れが生 じ、その後の特性評価を行えなかった。また、Oが多い比較例No.33は、M gの酸化物が生成しており、曲げ加工性が劣化した。
【0046】 比較例No.34は、再結晶させるための焼鈍を680℃×30sで行った。 その結果、平均結晶粒は1μm以下で、比較的大きな結晶粒と小さな結晶粒が混 在する組織となった。不均一な組織のため、曲げ加工性を行う試験片を採取する 場所によっては、クラックを生ずる結果となった。 逆に、比較例No.35は930℃×30sで熱処理を行ったため、結晶粒は およそ30μmとなった。粗大な結晶粒となったため、曲げ加工性に悪影響を及 ぼすばかりでなく、若干応力緩和特性も低下した。
【0047】 また比較例No.36〜No.41は、Cu−Ni−Si−Mg−Zn合金に Sn以外の元素を添加した比較例である。これらいずれの合金の応力緩和特性も Snの添加量が少ない比較例No.27と同程度の応力緩和特性であり、これら の元素の添加は応力緩和にほとんど寄与しないことが判る。
【0048】 次に、従来から存在する合金の特性についてみると、従来例No.42は、C u−Ni−Si合金であり、その他の添加元素は含まれていない。この場合、応 力緩和特性が良くない点と、Znを含まないため、Snメッキの加熱剥離性に問 題がある。 従来例No.43は先述のとおり、Cu−Ni−Si系合金にSnとZnを添 加した材料である。Snメッキの加熱剥離性は改善されているが、応力緩和特性 は従来例No.41と同等であり不十分である。
【0049】 No.44は、Mgを添加し、応力緩和特性の改善を図った材料である。Mg の効果により応力緩和特性は改善されているが、曲げ加工性に問題がある。この 従来例No.44と同等の応力緩和特性と良好な曲げ加工性を得るためには、本 考案例No.2のように、Mg量を減らし、Snを添加し、更に曲げ加工性を改 善するZnを添加することで達成される。Zn添加効果により、Snメッキの加 熱剥離性も改善される。
【0050】 実施例2 本考案の第2の実施例を表7、表8で説明する。 第2の実施例は、上記実施例1に示した本考案例No.2の組成からなる合金 を、表7よる工程で製造して、表8に示すように、TS(引張り強度)N/mm 、El(伸び)%、EC(導電率)%IACS、曲げ加工性、S.R.R(応 力緩和率)%、Snメッキ剥離性、打ち抜き性としてF.A.R(%)、バリ( μm)の各種特性評価を行った。評価方法は実施例1と同様である。
【表7】
【表8】
【0051】 表7、表8から明らかなように、本考案例の工程で製造した合金からなるばね 材である本考案例No.45〜No.53は何れも優れた特性を示した。 しかしながら、比較例No.54は熱処理温度が低く、結果的に、結晶粒が均 一でなく、曲げ加工性が劣化した。比較例No.55は930℃×30sで熱処 理を行ったために、結晶粒はおよそ30μmとなった。粗大な結晶粒であるため 、曲げ加工性に悪影響を及ぼすばかりでなく、若干応力緩和特性も低下した。
【0052】 比較例No.56は時効温度が低く、析出が不十分なため強度特性が劣化した 。同時に応力緩和特性も大幅に低下した。逆にNo.57は時効温度が高く、析 出物が粗大化したため、応力緩和特性が大幅に低下した。 比較例No.58は時効後に本考案で規定する以上の加工率で冷間加工を行っ た例である。応力緩和特性はむしろ優れるが、曲げ加工性が低下した。 比較例No.59は時効後の冷間加工率は高くないが、その後熱処理を行わな かった例である。伸びが低く曲げ加工性が低下したばかりでなく、応力緩和特性 も若干低下した。
【0053】
【考案の効果】
以上記述したように、本考案の銅合金製ばね材は、Cuマトリックス中にNi とSiの化合物を析出させ、Sn、Mg、或いは更にZnを特定量添加し、S、 O含有量を制限して、かつ結晶粒度を1μmを越え25μm以下としたことによ り、優れた機械的特性、伝導性、応力緩和特性と曲げ加工性を兼ね備えるという 効果を奏するものである。特に、端子・コネクター用として、強度や伝導性、応 力緩和特性、曲げ成形性に優れ、またSnメッキの耐加熱剥離性や打ち抜き性に も優れるものであるから、近年の傾向である小型、高性能化に好適に対応できる 。また本考案は端子・コネクター用途に好適なものであるが、その他スイッチ、 リレー材等、一般導電材料用としても好適な銅合金製ばね材を提供するという効 果を奏するものである。
【提出日】平成15年1月14日(2003.1.14)
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【考案の属する技術分野】
本考案は、銅合金から形成した導電性ばねに関し、特に端子・コネクター材、 スイッチ材等に適する銅合金製導電性ばねに関する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【考案が解決しようとする課題】
上述したように、曲げ加工性、応力緩和特性等について検討し、厳しい要求特 性を満たす銅系材料が提案されているが、本考案は、優れた機械的特性、伝導性 、応力緩和特性と曲げ加工性を兼ね備えた銅合金製導電性ばねであり、端子、コ ネクターに好適な銅合金製導電性ばねを提供するものである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】
本考案は、上記課題を解決するもので、主成分としてNiを1.0〜3.5w t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを 0.05〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に 制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え2 5μm以下である銅合金を圧延加工して形成した導電性ばねである。 また、上記構成において、本考案の特性に悪影響を与えない範囲で、銅合金に は他の添加元素、例えば0.2%未満のZnを添加しても差し支えないものであ る。 また、本考案は、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜 0.9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt %、Znを0.3〜1.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt %未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μm を越え25μm以下である銅合金を圧延加工して形成したことを特徴とする導電 性ばねである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】 また、本考案は、上記の銅合金に、さらにAg、Mn、Fe、Cr、Co、P の中から選ばれ1種または2種以上を総量で0.005wt%〜2.0wt%含 むことを特徴とする銅合金を圧延加工して形成した導電性ばねである。 具体的には、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0. 9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含 み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0 .005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以上を総量で0.00 5wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に 制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え2 5μm以下である銅合金を圧延加工して形成したことを特徴とする導電性ばねで ある。 また、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0.9wt %、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Znを 0.3〜1.0 wt%含み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜 0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05 〜2.0wt%Co、0.005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2 種以上を総量で0.005wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ 0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結 晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金を圧延加工して形成したことを 特徴とする導電性ばねである。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】 また、本考案は、上記の銅合金に、さらにPb、Biの1種または2種を総量 で0.005〜0.13wt%含むことを特徴とする銅合金製ばねである。 具体的には、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0. 9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含 み、さらに0.005〜0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの 1種または2種を総量で0.005〜0.13wt%含み、S、O含有量をそれ ぞれ0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、そ の結晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金を圧延加工して形成したこ とを特徴とする導電性ばねである。 また、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0.9wt %、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Znを 0.3〜1.0 wt%含み、さらに0.005〜0.1wt%Pb、0.005 〜0.03wtBiの1種または2種を総量で0.005〜0.13wt%含 み、S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可 避的不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金 圧延加工して 形成したことを特徴とする導電性ばねである。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】 また、上記の銅合金に、さらにAg、Mn、Fe、Cr、Co、Pの中から選 ばれ1種または2種以上、及びPb、Biの1種または2種を総量で0.005 wt%〜2.0wt%含む銅合金ばねである。 具体的には、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0. 9wt%、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含 み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0 .005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以上、及び0.005 〜0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1種または2種を総量 で0.005wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量をそれぞれ0.005w t%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μ mを越え25μm以下である銅合金を圧延加工して形成した導電性ばねである。 また、主成分としてNiを1.0〜3.5wt%、Siを0.2〜0.9wt %、Mgを0.01〜0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Znを 0.3〜1.0 wt%含み、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜 0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05 〜2.0wt%Co、0.005〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2 種以上、及び0.005〜0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBi の1種または2種を総量で0.005wt%〜2.0wt%含み、S、O含有量 をそれぞれ0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的不純物からな り、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下である銅合金を圧延加工して形成 した導電性ばねである。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】 また、本考案の上記銅合金ばねは、端子、コネクター材、スイッチ材のいずれ かの態様で用いられるものであることを特徴とするものである。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【考案の実施の形態】
本考案に用いられる銅合金は、Cuマトリックス中にNiとSiの化合物を析 出させ、適当な機械的強度及び熱・電気導電性を有する銅合金に、Sn、Mg、 Znを特定量添加し、S、O含有量を制限して、かつ結晶粒度を1μmを越え2 5μm以下として応力緩和特性と曲げ加工性を改善することを骨子としている。 本考案者らは、この銅合金成分の含有量を詳細に規定することで実用的に優れ た特性を有する導電性ばね用銅合金、特に端子、コネクター用として優れた特性 を有する材料を実現させることができることを見いだし、その結果本考案の銅合 金ばねを得たものである。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】 以下に本考案のばねにおける銅合金の成分限定理由を説明する。 CuにNiとSiを含有させるとNi−Si化合物を作り、これをCu中に析 出させ強度及び導電率を向上させるものである。 Ni量が1.0wt%未満であると析出量が少なく目標とする強度が得られな い。逆にNi量が3.5wt%を越えると鋳造、熱間加工時に強度上昇に寄与し ない析出が生じ含有量に見合う強度を得ることができないばかりか、熱間加工性 、曲げ加工性にも悪影響を与えることになる。 Si量は析出するNiとSiの化合物がNiSi相であると考えられるため 、Ni量を決定すると最適なSi含有量が決まる。Si量が0.2wt%未満で あるとNi量が少ないときと同様充分な強度を得ることができない。逆にSi含 有量が0.9wt%を越えるときもNi量が多い場合と同様の問題が生ずる。好 ましくは、Niを1.7〜2.8wt%、Siを0.4〜0.7wt%に調整す ることが望ましい。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】 Mg、Snは本考案のばねに用いる銅合金を構成する重要な添加元素である。 これらの元素は相互に関係しあって良好な特性バランスを実現している。 次に、これら元素の限定理由を説明する。 Mgは応力緩和特性を大幅に改善するが、曲げ加工性には悪影響を及ぼす。応 力緩和特性の観点からは、0.01wt%以上で含有量は多いほどよい。逆に曲 げ加工性の観点からは、含有量が0.20wt%を越えると良好な曲げ加工性を 得ることは困難である。このような観点から、Mgの含有範囲は0.01〜0. 20wt%において良好なバランスを示す。曲げ加工性の観点からより好ましい Mgの含有範囲は、0.01〜0.1wt%である。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】 Znは応力緩和特性に寄与しないが、曲げ加工性を改善することができる。 Znを0.3〜1.0wt%含有することにより、Mgを最大0.20wt%ま で含有させても実用上問題ないレベルの曲げ加工性を達成できる。 またZnはSnメッキやハンダメッキの耐熱剥離性、マイグレーション特性を 改善する効果を有し、打ち抜き加工性を改善する作用も有し、実用上の観点から Znを0.3wt%以上含有させることが望ましい。 打ち抜き加工性を改善する元素としては、Pb、Biがあるが、Pb、Biは 多量に添加すると熱間加工性を阻害するが、Znは製造性に悪影響を及ぼさずに 、打ち抜き加工性を改善できるため有効な添加元素である。その上限は熱・電気 の伝導性を考慮し、1.0wt%である。 なお、本実施例からも、Mgとの共添でより良い傾向にあることが示されてい る。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】 次に、S、O含有量を0.005wt%未満に制限しした理由を説明する。 通常、工業的な銅材料にはS、O等が微量含まれるが、本考案はこれらの含有 量を厳密に制限することで上述した合金成分と後述する結晶粒度の規定と相まっ て優れた特性の実現を図るものである。 Sは、熱間加工性を悪化させる元素であり、その含有量を0.005wt%未 満と規定することで、熱間加工性を向上させる。特にS含有量を0.002wt %未満にすることが望ましい。 Oは、その含有量が0.005wt%以上であると、Mgが酸化されて曲げ加 工性が劣化する。O含有量を0.005wt%以下、特に0.002wt%未満 にすることが望ましい。 以上説明したS、Oは、通常の銅系材料中に微量に含有される場合が多いが、 本考案のばねの銅合金においては特に重要であり、その含有量を規定することで 優れた特性が得られるもので、端子、コネクター用材料に好適な特性を実現する ことを見いだしたのである。
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】 上述した本考案の銅合金製ばねの構成において、その特性を好適に実現するた めには、結晶粒度が1μmを越え25μm以下とすることが必要である。結晶粒 度が1μm以下であると、再結晶組織において混粒と成り易く、曲げ加工性が低 下すると同時に応力緩和特性が低下する。逆に結晶粒度が25μmを越えて成長 しても、曲げ加工性に悪影響を及ぼす。従って、結晶粒度は1μmを越え25μ m以下に調整する必要がある。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】 次いで、本考案の銅合金製ばねの製造法について説明する。 本考案の銅合金は、冷間加工、例えば冷間圧延した後に、再結晶と溶体化させ る目的で熱処理を行い、直ちに焼き入れを行う。また必要に応じて時効処理を行 うものである。 本考案のばねを構成する銅合金における結晶粒度を1μmを越え25μm以下 の範囲に調整するためには、再結晶処理の条件を詳細に制御する必要がある。7 00℃未満の温度での熱処理は、混粒となり易く、920℃を越える温度では結 晶粒が粗大に成長しやすいので、冷間加工後に再結晶処理を700〜920℃で 行うものである。また、冷却速度は出来るだけ素早く、10℃/s以上の速度で 冷却することが望ましい。
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】 本考案の銅合金製ばねは、優れた機械的強度、曲げ加工性、応力緩和特性、S nメッキ剥離性、打ち抜き性等を有し、特に、端子・コネクター材、スイッチ材 、リレー材等、一般導電材料等に求められる特性を備えたものであり、実施例に より詳細に説明する。
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0053
【補正方法】変更
【補正内容】
【0053】
【考案の効果】
以上記述したように、本考案の銅合金製ばねは、Cuマトリックス中にNiと Siの化合物を析出させ、Sn、Mg、或いは更にZnを特定量添加し、S、O 含有量を制限して、かつ結晶粒度を1μmを越え25μm以下としたことにより 、優れた機械的特性、伝導性、応力緩和特性と曲げ加工性を兼ね備えるという効 果を奏するものである。特に、端子・コネクター用として、強度や伝導性、応力 緩和特性、曲げ成形性に優れ、またSnメッキの耐加熱剥離性や打ち抜き性にも 優れるものであるから、近年の傾向である小型、高性能化に好適に対応できる。 また本考案は端子・コネクター用途に好適なものであるが、その他スイッチ、リ レー材等、一般導電材料用としても好適な銅合金製ばねを提供するという効果を 奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案実施例の応力緩和の試験を説明する図。
【符号の説明】
1 サンプル 2 基台 3 保持部材 4 ブロック
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月14日(2003.1.1
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】考案の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【考案の名称】 銅合金製導電性ば
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【実用新案登録請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 吉田 浩一 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)考案者 大山 好正 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (16)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
    度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形成した
    導電性ばね材。
  2. 【請求項2】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的
    不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm
    以下である銅合金で形成した導電性ばね材。
  3. 【請求項3】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜
    0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%
    のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0.00
    5〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以上
    を総量で0.005wt%〜2.0wt%含み、残部C
    u及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μm
    を越え25μm以下である銅合金で形成した導電性ばね
    材。
  4. 【請求項4】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、さらに0.005〜
    0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ
    ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05
    〜2.0wt%のCo、0.005〜0.1wt%のP
    の中から選ばれ1種または2種以上を総量で0.005
    wt%〜2.0wt%含み、残部Cu及び不可避的不純
    物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下
    である銅合金で形成した導電性ばね材。
  5. 【請求項5】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、さらに0.005〜0.1wt%Pb、0.005
    〜0.03wtBiの1種または2種を総量で0.00
    5〜0.13wt%含み、残部Cu及び不可避的不純物
    からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下で
    ある銅合金で形成した導電性ばね材。
  6. 【請求項6】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、さらに0.005〜
    0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1
    種または2種を総量で0.005〜0.13wt%含
    み、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
    度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形成した
    導電性ばね材。
  7. 【請求項7】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜
    0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%
    のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0.00
    5〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以
    上、及び0.005〜0.1wt%Pb、0.005〜
    0.03wtBiの1種または2種を総量で0.005
    wt%〜2.0wt%含み、残部Cu及び不可避的不純
    物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下
    である銅合金で形成した導電性ばね材。
  8. 【請求項8】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、さらに0.005〜
    0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ
    ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05
    〜2.0wt%Co、0.005〜0.1wt%Pの中
    から選ばれ1種または2種以上、及び0.005〜0.
    1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1種ま
    たは2種を総量で0.005wt%〜2.0wt%含
    み、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
    度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形成した
    導電性ばね材。
  9. 【請求項9】 主成分としてNiを1.0〜3.5wt
    %、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
    度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形成した
    導電性ばね材であって、端子、コネクター材もしくはス
    イッチ材用のいずれかであることを特徴とする導電性ば
    ね材。
  10. 【請求項10】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、残部Cu及び不可避的
    不純物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm
    以下である銅合金で形成した導電性ばね材であって、端
    子、コネクター材もしくはスイッチ材用のいずれかであ
    ることを特徴とする導電性ばね材。
  11. 【請求項11】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜
    0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%
    のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0.00
    5〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以上
    を総量で0.005wt%〜2.0wt%含み、残部C
    u及び不可避的不純物からなり、その結晶粒度が1μm
    を越え25μm以下である銅合金で形成した導電性ばね
    材であって、端子、コネクター材もしくはスイッチ材用
    のいずれかであることを特徴とする導電性ばね材。
  12. 【請求項12】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、さらに0.005〜
    0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ
    ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05
    〜2.0wt%のCo、0.005〜0.1wt%のP
    の中から選ばれ1種または2種以上を総量で0.005
    wt%〜2.0wt%含み、残部Cu及び不可避的不純
    物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下
    である銅合金で形成した導電性ばね材であって、端子、
    コネクター材もしくはスイッチ材用のいずれかであるこ
    とを特徴とする導電性ばね材。
  13. 【請求項13】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、さらに0.005〜0.1wt%Pb、0.005
    〜0.03wtBiの1種または2種を総量で0.00
    5〜0.13wt%含み、残部Cu及び不可避的不純物
    からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下で
    ある銅合金で形成した導電性ばね材であって、端子、コ
    ネクター材もしくはスイッチ材用のいずれかであること
    を特徴とする導電性ばね材。
  14. 【請求項14】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、さらに0.005〜
    0.1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1
    種または2種を総量で0.005〜0.13wt%含
    み、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
    度が1μmを越え25μm以下である銅合金で形成した
    導電性ばね材であって、端子、コネクター材もしくはス
    イッチ材用のいずれかであることを特徴とする導電性ば
    ね材。
  15. 【請求項15】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%含み、
    S、O含有量をそれぞれ0.005wt%未満に制限
    し、さらに0.005〜0.3wt%Ag、0.01〜
    0.5wt%Mn、それぞれ0.005〜0.2wt%
    のFe、Cr、0.05〜2.0wt%Co、0.00
    5〜0.1wt%Pの中から選ばれ1種または2種以
    上、及び0.005〜0.1wt%Pb、0.005〜
    0.03wtBiの1種または2種を総量で0.005
    wt%〜2.0wt%含み、残部Cu及び不可避的不純
    物からなり、その結晶粒度が1μmを越え25μm以下
    である銅合金で形成した導電性ばね材であって、端子、
    コネクター材もしくはスイッチ材用のいずれかであるこ
    とを特徴とする導電性ばね材。
  16. 【請求項16】 主成分としてNiを1.0〜3.5w
    t%、Siを0.2〜0.9wt%、Mgを0.01〜
    0.20wt%、Snを0.05〜1.5wt%、Zn
    を0.2〜1.5wt%含み、S、O含有量をそれぞれ
    0.005wt%未満に制限し、さらに0.005〜
    0.3wt%Ag、0.01〜0.5wt%Mn、それ
    ぞれ0.005〜0.2wt%のFe、Cr、0.05
    〜2.0wt%Co、0.005〜0.1wt%Pの中
    から選ばれ1種または2種以上、及び0.005〜0.
    1wt%Pb、0.005〜0.03wtBiの1種ま
    たは2種を総量で0.005wt%〜2.0wt%含
    み、残部Cu及び不可避的不純物からなり、その結晶粒
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    導電性ばね材であって、端子、コネクター材もしくはス
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0560323U (ja) * 1992-01-28 1993-08-10 松下電工株式会社 電動歯ブラシ装置
JP2006283059A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Kobe Steel Ltd 曲げ加工性に優れた高強度銅合金板及びその製造方法

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