JPH01165736A - ワイヤーハーネスのターミナル用銅合金およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車部品の電装品に用いられるワイヤーハ
ーネスのターミナル用銅合金として好適な高強度高伝導
型銅合金およびその製造法に関するものである。

〔発明の背景〕

自動車産業は１周知のとおり日本の基幹産業として大き
な役割を果たすに至っており、その生産台数の増加と、
また近時ではカーエレクトロニクスの発達により、これ
に使用される伸銅品材料がますます増加している。車の
電装品の一翼を担うワイヤーハーネスもこれに漏れず１
台当りｌｋｍの長さ、　２０ｋｇの重量が使用されるま
でになった。ところが近時の自動車に対する要求は軽量
化、高信頼化、低コスト化とますます厳しいものになり
。

従ってワイヤーハーネスも軽量且つ高信頼性且つ低コス
トが要求されるようになってきている。ここでワイヤー
ハーネスは電線とターミナルが一体となったものであり
、軽量化と配線の高密度化のためにはターミナル材料の
材料特性および信頼性の向上が必要不可欠となった。

このように、ワイヤーハーネスのターミナル材料に要求
される特性は厳しいものであるが、より具体的には９強
度が５５ｋｇｆ／＋ｍｍ”以上、ばね限界値４０ｋｇｆ
／ｆｆＩｍ”以上、導電率４５％ｌＡＣ３以上で且つプ
レス成形性、メツキ信頼性、耐環境性に優れていること
が要求される。特にエンジンルーム周辺で使用されるタ
ーミナルについては、耐環境性とメツキ信頼性の要求が
高く、従って耐応力緩和特性。

耐食性、耐応力腐食割れ性、メツキ耐候性が良好でなけ
ればならない。しかし、従来において、この様な諸特性
を同時に兼備し、しかも安価な材料を得ることは至難で
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、近時のカーエレクトロニクスの発達に伴って
ワイヤーハーネスのターミナル材料に要求される前記の
ような諸特性を兼備した銅合金の開発を目的としたもの
であり、より具体的には。

強度５弾性および電気伝導性に優れ且つ折り曲げ性、メ
ツキ信転性、応力緩和特性などが優れたワイヤーハーネ
スのターミナル用銅合金の提供を目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は１重量％において、Ｎｉ：０．５〜３．０％。

Ｂｅ　：　０．１〜０．３％、ただしＮｉ／Ｂｅの重量
百分率の比率が５〜１０の範囲、酸素：　５０ｐｐｍ以
下、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなるワイヤー
ハーネスのターミナル用銅合金を提供するものである。

本発明の銅基合金の一つの特徴はＮｉおよびＢｅの適量
の添加によってＮｉ−Ｂｅ系金属間化合物を均一微細に
Ｃｕマトリックス中に析出させた組織を得た点にある。

したがって１本発明はまた。

該高強度銅合金を有利に製造する方法として１重量％に
おいて、Ｎｉ：０．５〜３．０％、　　Ｂｅ：０．１〜
０．３％、ただしＮ　ｉ／　Ｂ　ｅの重量百分率の比率
が５〜１０の範囲、酸素：　５０ｐｐｍ以下、残部がＣ
ｕおよび不可避的不純物からなる銅合金の素材板を製造
したうえ。

この素材板を、７５０〜９５０℃の温度で１０〜６００
秒の溶体化処理を行なう工程、得られた溶体化処理材を
、最終板厚までの板厚減少率２０〜７０％の範囲で冷間
圧延を行なう工程、得られた冷延材を、３００〜６００
℃の温度で５〜３６０分の時効処理を行なう工程、を経
ることからなるワイヤーハーネスのターミナル用銅合金
を製造する方法を提供するものである。

以下に本発明の内容を具体的に説明する。

まず１本発明合金の添加元素の含有量の範囲選定の理由
の概要を述べると２次のとおりである。

本発明の銅基合金はＮｉ−Ｂｅ系金属間化合物による析
出強化および分散強化を図った点に基本的な特徴があり
、このためにＮｉとＢｅは本発明合金において不可欠の
元素である。

Ｎｉは、Ｂｅと化合物を形成じ強度５弾性および耐熱性
の向上に寄与する元素である。また、鋳造組織および熱
間組織を微細にし且つ溶体化処理時の結晶粒粗大化を防
止する効果がある。このような効果を発揮するには０．
５％（重量％１以下同じ）以上の含有が必要であるが３
．０％を超えて含有すると電気伝導性の低下が顕著とな
り、且つ溶体化処理温度が高温になり製造上不利になり
、また経済性のうえからも好ましくない。したがってＮ
ｉ含有量は、０．５〜３．０％の範囲とする。

Ｂｅ含［１は０．１％未満ではＮｉとの共存下でも。

強度８弾性、耐熱性の向上効果が少ない。一方。

Ｂｅ含有量が０．３％を超えると析出物が過度に多くな
って合金の延性、折り曲げ性、メツキ性を低下させ、ま
た、鋳造性が低下し、経済的にも不利になるので、Ｂｅ
含有量は０．１〜０．３％の範囲とする。

また＋　　ＮｉとＢｅは、Ｎｉ−Ｂｅ系金属間化合物と
して析出するときに本発明の目的が有利に達成される。

このＮｉ−Ｂｅ系金属間化合物による強化を十分に発揮
するには、Ｎｉ／Ｂｅの重量百分率による比率を５〜ｌ
Ｏの範囲にすることが必要であることがわかった。Ｎｉ
／Ｂｅ比が５より小さい場合には１時効析出による強化
が十分でなく１強度。

弾性、耐熱性の向上効果が少ない。他方Ｎｉ／Ｂｅ比が
１０より大きい場合にはＣｕマトリックスに固溶するＮ
ｉ量が多くなり電気伝導性の低下が大きくなる。したが
って１強度１弾性、電気伝導性を効率よく向上させるに
はＮ　ｉ／　Ｂ　ｅ比を５〜１０の範囲にすることが適
当である。

０、含有量については、　５０ｐｐａ＋より多量に合金
中に含有すると、酸素との親和力の大きいＢｅが酸化し
てＢｓＯとなり、メツキ付は性１　メツキ信顛性を特徴
とする特性の劣化を招くことになる。

また、酸素含有量が多いと合金の製造過程でＨ２ガスを
用いる場合には１表面および内部に水素脆化が起きるこ
ともある。したがって０２含有量は５０ｐｐ−以下の範
囲とする。

このような成分組成に調整した本発明の銅合金は、Ｎｉ
−Ｂｅ系金属間化合物を均一微細に分散析出させること
によって近時のワイヤーハーネスのターミナルに要求さ
れる諸特性を具備した材料とすることができる。このよ
うな諸特性は特に加工と熱処理を適切にコントロールし
た製造法によって育利に発現させることができる。以下
にその製造法の詳細を説明する。

まず、Ｎｉ：０．５〜３．０％、　　Ｂｅ二０．１〜０
．３％。

ただしＮ　ｉ／　Ｂ　ｅの重量百分率の比率が５〜１０
の範囲、酸素含有量が５０ｐｐｍ以下、残部がＣｕおよ
び不可避的不純物からなる鋳片を溶解鋳造して製造する
。この溶解鋳造は不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中
で行うのが望ましい。次いで鋳片（鋳塊）を熱間圧延し
て熱延板を製造し脱スケールを行う０次いで、必要に応
じて中間焼鈍を挾んだ冷間圧延によって所要の板厚減少
を行ったあと、？８体此処理を行う。この溶体化処理に
ついては７５０〜９５０℃の温度で１０〜６００秒間行
なうのがよい。

７５０℃未満の温度では十分に溶体化せず、また。

９５０℃を超える温度では短時間で結晶粒が粗大化する
ので処理温度は７５０〜９５０℃の範囲とし、処理時間
については、１０秒未満では溶体化が十分ではなくこの
時間内で結晶粒を調整することは難しいし、６００秒を
超える時間では結晶粒が粗大化し且つ経済的でもなくな
るので、１０〜６００秒の範囲とするのがよい。

溶体化処理後は、最終板厚までの板厚減少率が２０〜７
０％の範囲で冷間圧延を行なう、板厚減少率が２０％未
満では加工によって付与される残留内部応力が小さく、
後続の時効処理工程での時効析出における強度および弾
性の向上が十分ではなく。

他方、７０％を超えると圧延の集合組織が発達して機械
的性質に方向性（異方性）をもつようになって成形性を
低下させるようになる。したがって。

時効処理前の板厚減少率は２０〜７０％の範囲とするの
がよい。

ついで、最終熱処理として、３００〜６００’Ｃの温度
で５〜３６０分の時効処理を行なう、３００℃未満の温
度では析出するに要する時間が長くなりすぎて経済的で
なくなり、６００℃を超える温度では過時効となって特
性の一層の向上が期待できなくなる。

したがって時効温度は３００〜６００℃の範囲とするの
がよい０時効時間については５分未満では析出物の形成
が不十分であり３６０分を超えるような長時間では析出
物の成長のうえからもまた経済性のうえからも好ましく
ない。

以上の加工と熱処理を経ることによってＮｉ　−Ｂｅ系
金属間化合物がＣｕマトリックス中に均一微細に分散析
出した組織の銅基合金の薄板が製造でき、これは後記の
実施例に示すように高強度。

高弾性、高伝導性を兼備し、且つ曲げ加工性、メツキ性
、応力緩和特性等に優れるので近年のワイヤーハーネス
の軽量化と配電の高密度化を可能にするターミナル材料
として好適なものである。

以下に代表的な本発明の実施例を挙げて本発明合金の特
性を具体的に示す。

〔実施例１〕 第１表にその化学成分値（重量％）を示す銅基合金Ｎａ
　１−　Ｎα８を高周波溶解炉を用いて熔製し、２０Ｘ
　５０　Ｘ　２２０　（ｍ蒙）の鋳塊に鋳造した。ただ
し、Ｎｏ、１〜Ｎα７の合金の溶解鋳造雰囲気はＡｒガ
スで完全シールドし、Ｎα８の合金は大気中で溶解鋳造
した。

各鋳塊を面削後、熱間圧延を行い、水急、冷後脱スケー
ルし、厚さ３ｍｍの熱延板を得た。

これを冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、厚さ０．８−僧ま
で圧延した。その後、９００℃の温度で３００秒の溶体
化処理後、水急冷、酸洗を行った。ついで厚さ０．４ｍ
ｍまで冷間圧延し、　Ｎ［Ｌ　１〜４　、　Ｈａ、８　
、　Ｎａ　９の合金については５００℃の温度で３０分
間、　Ｎ１１５．Ｎ１６の合金については４００℃の温
度で３０分間の時効処理を行った。なお、前述の各熱処
理についてはその雰囲気を不活性ガスまたは還元ガス雰
囲気として材料表面および内部の酸化をできるだけ抑制
した。

得られた試験材を用いて、硬度、引張強さ、ばね限界値
、導電率９曲げ加工性、半田密着性を調べた結果を第１
表に併記した。

硬度、引張強さ、ばね限界値、および導電率の測定はそ
れぞれＪＩＳ　Ｚ　２２４４．　、ＪＩＳ　Ｚ　２２４
１．　ＪＩＳ　Ｎ３１３０およびＪＩＳ　Ｈ０５０５に
従って行った。

曲げ加工性は９０’―曲げ試験（ＣＥＳ−ＭＯＯＯ２−
６，Ｒ＝０．２＋＊ｍ）を行い、中央郡山表面が良好な
ものを０゜割れが発生したものを×として評価した。半
田密着性は半田メツキ（デイツプ：　Ｓ　ｎ　−４０ｗ
ｔ％Ｐｂ。

２６０℃Ｘ　５　ｓｅｃ、弱活性ロジンフラックス使用
）をした後、１５０℃の温度で５００時間加熱後、試験
片を９０ゆ賀曲げしくＲＪ、２ｍｍ）、セロハンテープ
にてピーリングテストを行いメツキが剥離しないものを
Ｏ１剥離したものを×として評価した。

また、Ｎα１の本発明合金と市販のリン青ｗ４（Ｃ５１
９１Ｈ材、０．４ｍｍ）について、応力緩和特性の測定
を行い、その結果を第２表に示した。その試験は、試験
片の中央部の応力が４０　ｋｇｆ／ａｍ”になるように
Ｕ字曲げを行い、１５０℃の温度で５００時間保持後の
曲げぐせを応力緩和率として次式により算出した。

応力緩和率（χ”）−（（Ｌ、−Ｌ、）／（Ｌ、−Ｌｅ
））Ｘ１００ただし、Ｌ、：治具の長さ（ｍｓ＋） Ｌｌ：開始時の試料長さ（ｌＩｍ） Ｌ２：処理後の試料端間の水平距離（＋ｗａ＋）第１表
の結果から次のことが明らかである。

本発明によるＮ１１ｌ−Ｎｃｔ４の合金は、硬度、引張
強さ、ばね限界値、導電率のバランスが優れ且つ曲げ加
工性および半田密着性も良好である。したがって、ワイ
ヤーハーネスのターミナル用銅合金として非常に優れた
特性を有する合金である。

これに対し１本発明で規定するよりＢａ１ｌが少ない比
較合金Ｎ１１５およびＮｉ量が少ない比較合金阻６は強
度および弾性が低い、また本発明で規定するよりＢａ１
ｌの多い比較合金８１１７は曲げ加工性および半田密着
性が悪い、さらに１本発明で規定するＮｉ量、Ｂｅ量、
Ｎｉ／Ｂｅ比であっても１本発明で規定するより酸素含
有量の多い比較合金阻８は半田密着性が悪い。

また、第２表の結果から２本発明合金は、従来の代表的
なワイヤーハーネスのターミナル材料であるリン青銅に
比べて応力緩和率が低く、応力緩和特性に優れているこ
とが明らかである。

以上のように本発明は、高強度、高弾性、高伝導性を有
し、且つ９曲げ加工性５メツキ信輔性。

応力緩和特性に優れたワイヤーハーネスのターミナル用
銅合金を得たものであり、近年の自動車用電装品の小型
軽量化と配線の高密度化に十分対応できるターミナル材
料を提供するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％において、Ｎｉ：０．５〜３．０％、Ｂｅ
   ：０．１〜０．３％、ただしＮｉ／Ｂｅの重量百分率の
   比率が５〜１０の範囲、酸素：５０ｐｐｍ以下、残部が
   Ｃｕおよび不可避的不純物からなるワイヤーハーネスの
   ターミナル用銅合金。
2. （２）重量％において、Ｎｉ：０．５〜３．０％、Ｂｅ
   ：０．１〜０．３％、ただしＮｉ／Ｂｅの重量百分率の
   比率が５〜１０の範囲、酸素：５０ｐｐｍ以下、残部が
   Ｃｕおよび不可避的不純物からなる銅合金の素材板を製
   造したうえ、 この素材板を、７５０〜９５０℃の温度で１０〜６００
   秒の溶体化処理を行なう工程、 得られた溶体化処理材を、最終板厚までの板厚減少率２
   ０〜７０％の範囲で冷間圧延を行なう工程、得られた冷
   延材を、３００〜６００℃の温度で５〜３６０分の時効
   処理を行なう工程、 を経ることからなるワイヤーハーネスのターミナル用銅
   合金の製造法。