JPH02197543A

JPH02197543A - 接続機器用銅合金

Info

Publication number: JPH02197543A
Application number: JP1669089A
Authority: JP
Inventors: Masato Asai; 真人浅井; Satoru Sasaki; 覚佐々木; Yukihiro Saida; 幸弘斉田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1990-08-06

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〕本発明は電子、電気機器内外の接続部品、特にＩＣソケ
ット、コネクター、コンセント、スイッチ、リレー、接
点ばね、端子等として強度。

導電性、メツキ性、半田付は性、応力緩和特性。

疲労特性等の実用特性に優れた接続機器用銅合金に関す
るものである。

〔従来の技術〕

電子、電気機器の部品や部材にはＣｕ合金が多用されて
いるが、近時小型化、高密度化、高精度化に加えて経済
性も志向され、従来の純銅。

黄銅、りん青銅に替ってより高い性能と経済性の両立が
要求されるようになった。例えば黄銅に比べてはるかに
機械的特性が優れたりん青銅でも、応力緩和特性や応力
腐食割れ（ＳＣＣ）感受性に加えて、電子、電気部品の
接続に普遍的な半田合金との接合の信頼性の問題が大き
い。

これと同種の欠陥として電気接点や接続部に貴金属に変
えてＳｎや５ｎ−Ｐｂ合金（半田）メツキを用いる場合
、経時的に密着性が失なわれ、前記半田接合部と同様に
剥離現象を超す。

これはＣｕとＳｎとの拡散反応に起因する現象で、１０
０℃以下の低温でも進行するため、特公昭５１−４１２
２２号公報や特開昭４９−１０８５６２号公報に例示さ
れている如（、厚いＣｕやＮｉのバリヤー層をメツキ等
により予め形成する等余分の工程を必要とする。

このため一部ではＣｕ−Ｆｅ合金、例えばＣ１９４（２
，３ｖ１％Ｆ　ｅ、　０，１２ｗｔ％Ｚｎ、　０、Ｑ３
ｖ１％Ｐ、残部ＣｕＨ以下ｗｔ％を％と略記）やＣ１９
５（１，５％Ｆｅ、０．６％Ｓｎ、１１．２％Ｃｏ、Ｑ
、０３％Ｐ、残部Ｃｕ）等が用いられている。これ等の
合金は多量のＦｅ分をＰ化合物や金属単体状に析出分散
させたもので、強度や導電性をあるレベルで合せ持つが
、電子、電気機器の高性能化に対処するには、不充分な
性能であり、また磁性の面でも問題があり、更に前記半
田接合の信頼性に劣る問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような状況下において、電子、電気機器の小型化、
高密度化、高精度化による高性能化をはかるため、下記
の性能を有する銅合金が強く望まれている。

（１）小型化、高密度化をはかるために、強度と導電性
は相反する関係にあるがこれをより高い値で両立させる
こと。

（２）応力緩和特性が良いこと。

（３１ＳＣＣを起さないこと。

（４）半田接合や５ｎ１Ｓｎ−Ｐｂ合金メツキの経時剥
離を起さないこと。

（５）磁性の影響が少ないこと。

（６）熱間加工において、割れなどの欠陥を起さない等
製造上有利な組成であること。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、電子。

電気機器内外の接続部品、特にｔＣソケット。

コネクター、コンセント、スイッチ、リレー接点ばね、
端子等として、強度、導電性、メツキ性、半田付は性、
応力緩和特性、疲労特性等の実用特性に優れた接続機器
用銅合金を開発したものである。

即ち本発明銅合金の一つは、Ｎｉ１．５〜６．０％、　
　Ｓ　ｉＯ，Ｉ　〜３．０％、　　ＰＧ、１２〜１．０
％、　　Ｓｎ１．２〜４．２％を含み、Ｏ２含有量が２
０ｐｐｒｉ以下。

Ｓ含有量が１０ｐｐｍ以下、残部Ｃｕと不可避的不純物
からなることを特徴とするものである。

また本発明銅合金の他の一つのは、Ｎｉ１．５〜６．０
％、ＳｉＯ，Ｉ〜３．０％、Ｐｏ、１２〜１．０％。

Ｓｎ１．２〜４．２％、Ｚｎ５．０％以下を含み、更に
Ｍ　ｇ　０．５％以下、ＭｎｏＪ％以下、ＣｒｏｊＳ％
以下、ＶＱ、１％以下、ＴｉＯ，３５％以下、　Ｃ。

１１．６％以下の範囲内で何れか１種又は２種以上を合
計１．［１％以下を含み、０２含有量が２０ｐｐｍ以下
、Ｓ含有量がＩＧｐｐｍ以下、残部Ｃｕと不可避的不純
物からなることを特徴とするのである。

〔作　用〕

本発明銅合金は、上記の如く、Ｎｉ含有量を１．５〜も
、０％、Ｓｉ含有量を０．１〜３．［１％、Ｐ含有量を
０．１２〜１．０％としたものであり、これ等Ｎｉ、Ｓ
ｉ、Ｐは互いに共感し合うことにより、高い強度と優れ
た導電性及び応力緩和特性を得ると共にばね特性を良好
にするものである。

即ちこれ等の元素は合金中においてＮｉ−Ｓｉ化合物や
Ｎ１−Ｐ化合物、或いはＮｉ’−３ｉＰ３元化合物を形
成し、前記特性を同時に飛躍的に高める働きを示すも、
Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐの各含有量の何れかが下限未満では、共
感による効果が薄く、十分な強度を得ることができない
。

また上限を越えると共感効果に対してＮｉ。

Ｓｉ、Ｐの各々若しくは一部元素が過剰となり、未結合
のＮｉ、Ｓｉ、Ｐが合金中に存在するようになり、熱間
加工性、半田付は性、非磁性。

導電性等が著しく損なわれる。

Ｓｎの含有は強度、ばね性等を高めると共に、時効硬化
型合金の弱点である局部的な延性を高め、曲げ加工等の
変形時の表面性状を良好にする働きを示すものである。

しかしてＳｎ含有量を１．２〜４．２％したのは、下限
未満ではこれ等の効果が弱く、上限を越えて含有せしめ
ると、熱間加工性や導電性を害し、更に製造工程におけ
る溶体化処理時に、部分的な溶融が生じやすくなり、十
分な溶体化温度をとることができなくなり、満足すべき
特性が得られなくなる恐れが生ずるためである。

次に０２含有量を２０ｐｐｍ以下に限定したのは、０□
はメツキ密着性を害し、上記化合物を粗大化する働きを
示すも、範囲内においては良好な特性を示し、これを越
えて含有すると化合物による強度向上の効果が薄れると
共に、メツキ密着性を低下し、膨れやはがれの原因とな
り、信頼性を劣化させるためである。またＳ含有量を１
０ｐｐｍ以下に限定したのは、その含有量が熱間加工性
に大きく寄与するも、その範囲を越えて含有せしめると
、熱間加工における条件、特に熱間加工温度を著しく狭
まくし、生産性を低下すると共に熱間割れが発生し易く
なり、その製造を困難にするためである。

更に、Ｚｎの含有は半田付は性、特に半田と合金基材と
の接合性を高め、信頼性を良好にする働きを示し、また
耐マイグレーション性の改善に効果を示すも、その含有
量を５％以下と限定したのは、この範囲を越えて含有せ
しめると、これ等の効果は維持されるも、導電性を損な
い、接続に伴う発熱の放熱性が不充分となるためである
。

またＭ　ｇ　０．６％以下、Ｍｎ０．６％以下、Ｃｒ０
．３５％以下、　ＶＯ１１％以下、ＴｉＯ，３５％以下
。

Ｃｏ　０．６％以下の範囲内で何れか１種又は２種以上
を合計１．０％以下含有せしめるのは、これ等は何れも
上記範囲で製造工程における加工性を向上する。特にＭ
ｇとＭｎは半田付は性、熱間加工性及び強度の向上に寄
与し、Ｃｒ、Ｖ。

Ｔｉ、及びＣｏは製造工程の中間における熱処理時の結
晶粒の粗大化を著しく抑制しこれにより、曲げ加工時の
表面性状を平滑にし、表面割れを予防し、曲げ加工性を
良くする働きを示すと共に、鋼中に固溶している過剰な
Ｎｉ、Ｓｊ。

Ｐと化合物を構成し、導電性を高める。しかしてこれ等
添加元素は、各々上限を越えて含有せしめると、鋳造性
を悪化し、健全な鋳塊を得ることが困難となるばかりか
、熱間加工性についても悪影響を与えるようになり、更
にメツキの密着性や電導性を損なうためである。

次に本発明合金の製造は、熱間加工後の急冷、主として
水冷処理を経た後に、冷間加工と熱処理を組み合せて繰
り返し行なうことにより製造する方法や、熱間加工後、
中間工程における溶体化処理を行い、構成元素を固溶せ
しめた後、冷間加工や時効処理を組み合せ、上記化合物
を微細に分散析出させて性能を高める製造方法によって
主に製造される。また最終の冷間加工後２００〜５５０
℃の調質焼鈍、テンションレベラー４００〜８５０℃の
温度範囲でのテンションレベラーアニーリング等を組み
合せることにより、より高い特性を得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例について説明する。

実施例１第１表に示す組成の銅合金を木炭被覆中で溶解鋳造し、
９００℃で熱間圧延を施し、その直後に水中に投入して
冷却した。これを面側により厚さ８ｍ＋＋＋の板とした
。この板に冷間加工と５２０℃の熱処理を繰り返して、
厚さ０．５ｍ＠の板とした後、８００℃で８０秒間加熱
保持後、急冷して溶体化処理を施した。これに表面酸洗
研削を施した後、加工率４０％の冷間加工を施して厚さ
０．３■の板に仕上げ、しかる後４０θ℃で１時間調質
焼鈍を加え試料とした。

この試料を用い、機械的性質、導電率１曲げ加工性、耐
熱半田剥離性、応力腐食割れ性、応力緩和特性、メツキ
性等を調べた。その結果を第２表に示す。

機械的性質（引張強さ及び伸び）は月Ｓ−２２２４１＋
、：、基づイテ測定し、導電率ハ１ｌｓ−ＨＯ５０５に
基づいて測定した。曲げ加工性は月Ｓ−２２２４８のＶ
ブロック法により試験を行い、試験片の表面に割れを生
じる最小曲げ半径（Ｒ）を同試片の厚さ（１）で割った
値（Ｒ／　ｔ　）で示した。

耐熱半田剥離性は、幅５−の短冊状に切り出し、これに
６θ／４０共品半田をロジン系フラックスを用いて半田
浸漬した後、１７０℃の温度で７００時間加速試験を行
ってから、１８０度の密着面げを行い、半田剥離の有無
を観察した。応力腐食割れ性は月５−Ｃ８３０６に準じ
て３ｖｏ１％ＮＨ，蒸気中の定荷重法により割れ時間を
求めた。荷重は引張強さの５０％とした。応力緩和特性
は、初期応力を０．２％耐力の５０％として、１５０℃
の恒温槽中で１０００時間の試験を行った後の応力緩和
率を測定し、１０％以内を○印、１０％以上をｘ印で表
わした。メツキ性はシアン他塔を用いてＡｇを５．０μ
ｍの厚さにメツキしてから４５０℃で１０分間加熱した
後、テープ剥離試験を行い、その剥離の有無を検鏡した
。

実施例２実施例１における厚さ８　ｍｍの熱間圧延板に冷間加工
と再結晶温度域での熱処理を繰返し行い、最終的に４０
％の加工率を施した厚さ０．３論の板とし、これに３０
０℃で１時間の調質焼鈍を施したものを試料とし、実施
例１と同様な試験を行なった。その結果を第３表に示す
。

第１表、第２表及び第３表から明らかなように、本発明
合金Ｎ１１ｌ〜７は何れも従来合金漱１２〜１４と比較
し、各特性においてまんべんなく優れていることが判る
。

これに対し本発明合金の組成範囲より外れる比較合金漱
８〜１１では特性の一つ以上が劣ることが判る。即ちＮ
ｉ、Ｐ、Ｓｎ含有量の少ない比較合金Ｎ［Ｌ８では満足
すべき強度が得られず、Ｓｉ、Ｐの多過ぎる比較合金Ｎ
α９では導電性が著しく損なわれ、曲げ加工性やその他
の緒特性も大きく低下している。更に副成分としてＭｇ
の多い比較合金Ｎａ１Ｏでは鋳造性が悪く、健全な鋳塊
が得られず、またＳ含有量の多い比較合金Ｎａ１ｌでは
熱間圧延で著しい割れを生じ、各々試料を作製すること
ができなかった。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、優れた導電性と強度を合せ
て有し、同時に良好な曲げ加工性。

メツキ性、半田付は性、応力緩和特性、疲労特性、耐食
性等の実用特性に優れ、電子、電気機器の接続部品とし
て使用し、その小型化、高密度化、高精度化を可能にす
る等、工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ１．５〜６．０ｗｔ％．Ｓｉ０．１〜３．０
ｗｔ％，Ｐ０．１２〜１．０ｗｔ％，Ｓｎ１．２〜４．
２ｗｔ％を含み、Ｏ＿２含有量が２０ｐｐｍ以下，Ｓ含
有量が１０ｐｐｍ以下、残部Ｃｕと不可避的不純物から
なる接続機器用銅合金。
（２）Ｎｉ１．５〜６．０ｗｔ％，Ｓｉ０．１〜３．０
ｗｔ％，Ｐ０．１２〜１．０ｗｔ％，Ｓｎ１．２〜４．
２ｗｔ％，Ｚｎ５．０ｗｔ％以下を含み、更にＭｇ　０
．６ｗｔ％以下，Ｍｎ０．６ｗｔ％以下．Ｃｒ０．３５
ｗｔ％以下，Ｖ０．１ｗｔ％以下，Ｔｉ０．３５ｗｔ％
以下，Ｃｏ０．６ｗｔ％以下の範囲内で何れか１種又は
２種以上を合計１．０ｗｔ％以下を含み、Ｏ＿２含有量
が２０ｐｐｍ以下，Ｓ含有量が１０ｐｐｍ以下、残部Ｃ
ｕと不可避的不純物からなる接続機器用銅合金。