JPH03104845A

JPH03104845A - 曲げ加工性の良好な高強度りん青銅の製造方法

Info

Publication number: JPH03104845A
Application number: JP24025089A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hirano; 康雄平能; Hidehiko So; 宗　秀彦
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-05-01

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】［産業上の利用分野コ本発明の製造方法は、電子部品を始めとする良好な曲げ
加工性が要求され、場合によっては高いばね性が要求さ
れるあらゆる分野の製品に利用可能である。

［従来の技術コ従来強度が要求される電子部品には、黄銅、洋白、りん
青銅、ベリリウム銅等の銅合金や、ステンレス等の鉄合
金が用いられている。これらの電子部品用の材料の中で
、りん青銅は強度も高く、曲げ加工性、耐食性、耐応力
腐食割れ性も良好であり、広く利用されている。しかし
、近年、部品の小型化に伴ない、電子部品用の材料も薄
肉化の傾向があり、そうした場合、材料には高強度であ
ることが要求されるようになった。ところがりん青銅の
強化機構はＣｕ中へのＳｎの固溶強化と冷間加工（圧延
）による加工硬化の組み合せによるものであり、高強度
なりん青銅を得ようとすると、冷間圧延の加工度を高く
しなければならず、そのため曲げ加工性が悪くなる。特
に曲げ軸が圧延方向に対し平行方向の曲げ加工性が悪く
なる。また、りん青銅の加工硬化による強度の向上もお
のずと限界がある。一方、りん青銅の高強度化には、Ｓ
ｎ濃度を高くする方法があるが、地金コストが高くなる
。又、Ｓｎ濃度の高いりん青銅は、熱間圧延が困難であ
り、板厚の薄いインゴットを鋳造し、冷間圧延と焼鈍を
繰返す方法により製造しなければならず、この方法は熱
間圧延を行う方法に比べてコスト高である。

［発明が解決しようとする課題］上述のように、部品の小型化に伴ない、高強度の材料が
要求されるようになってきているが、安価で高強度でか
つ曲げ加工性も良好である材料が待ち望まれている。

［課題を解決するための手段］本発明はこのような点に鑑み、曲げ加工性に優れた安価
なりん青銅の製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、Ｓｎ０．５ｗｔ％以上３．５ｗｔ
％未満、Ｐ　　０．００１　〜０．３０ｗｔ％、Ｎ　ｉ
　　０．００１〜Ｑ．５０ｗｔ％を含み、あるいはさら
に副或分としてＦｅ，Ｍｇ，Ａ　Ｉ，Ｓ　ｉＳＣ　ｒＳ
ＭｎＳＣｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｚｒ、Ｐｂの中から１種又は
２種以上を０．００１〜２．Ｏ　ｗｔ％含み、残部Ｃｕ
および不可避的な不純物からなるりん青銅において、１
５０〜６５０℃の温度で結晶粒が０．００１〜０．０２
５１ｍｌ１になり、かつＮｉとＰが金属間化合物として
析出する様に焼鈍することを特徴とする曲げ加工性に優
れた高強度りん青銅の製造方法であり、かつ、上記結晶
粒が０．００１〜０．０２５ｍｍに成長したりん青銅を
９０％以下の加工度で冷間圧延することを特徴とする曲
げ加工性に優れた高強度りん青銅の製造方法であり、か
つ、上記９０％以下の加工度で冷間圧延したりん青銅を
１５０〜６５０℃の温度で再結晶しない程度の時間歪取
焼鈍を行うことを特徴とする曲げ加工性に優れた高強度
りん青銅の製造方法に関するものである。

以下に本発明により曲げ加工性が良好な高強度りん青銅
が得られる理由を述べる。

前にも述べたように、りん青銅はＣｕ中へのＳｎの固溶
強化と冷間加工（圧延）による加工硬化を組合せたもの
であるが、Ｓｎ量を０．５ｗｔ％以上３．５ｗｔ％未満
とするのは、０．５ｗｔ％未満ではばね強度（ばね限界
値）が不十分であり、３．５ｗｔ％以上では、熱間加工
性が悪くなるためである。Ｐを添加するのは脱酸及び靭
性を持たせるためであるが、添加量を０．００１〜０．
ｌＯｗｔ％とするのは、０．００１ｗｔ％未満ではその
効果がな（　、ＯＪ０ｗｔ％を超えると導電率が低下し
、耐ＳＣＣ性及び錫又ははんだめっきの耐熱剥離性が著
しく劣化するためである。Ｎｉを０．００１〜０．５０
ｗｔ％添加する理由は、Ｎｉによる固溶強化に合わせて
、ＮｉはＰと金属間化合物を作り易く、この粒子を析出さ
せることにより、強度を向上させるためである。添加量
を０．００１〜０．５０ｗｔ％とするのは、０．ＯＯ１
ｗｔ％未満ではその効果がなく、また、０．５０ｗｔ％
を超えると導電率が低下し、錫又ははんだめっき耐熱剥
離性が劣化するためである。

副成分としてＦ　ｅ　−，　Ｍ　ｇ　ＳＡ　１　ｓ　Ｓ
　ｌ　，Ｃ　ｒ　ｓＭｎ，ＣｏＳＺｎ，Ｔ　ｉＳＺ　ｒ
、Ｐｂの中から１種又は２種以上を０．００１〜２．Ｏ
　ｗｔ％添加するのは、強度を向上させるためであるが
、添加量を０．００１〜２．Ｏ　ｗｔ％とする理由は、
０．ＯＯｌｗｔ％未満ではその効果がな＜　、２．０ｗ
ｔ％を超えると加工性が著しく劣化し、導電率、はんだ
付け性が劣化するためである。

このような成分の合金を１５０〜６５０℃の温度で結晶
粒が０．００１〜０．０２５ａｖになり、かつＮｉとＰ
が金属間化合物として析出させるように焼鈍する理由は
、結晶粒を０．００１〜０．０２５園一と微細に戊長さ
せることにより、曲げ加工性を良好にし、かつＮｉとＰ
の金属間化合物を析出させ、強度を向上させるためであ
る。結晶粒を０．００１〜０．０２５＋ｍｍとするのは
、０．００１ｍｍ未満では未再結晶部がほとんどであり
、加工組織が残り、曲げ性は著しく悪く、０．０２５ａ
ｖを超えると、曲げ加工を施したときに肌荒れし易くな
るためである。１５０〜６５０℃の温度で焼鈍するのは
、再結晶と同時にＮｉとＰの金属間化合物を析出させる
ためであるが、１５０℃未満では再結晶するのに時間が
かかりすぎ、コスト高となり、工業的には無理であり、
６５０℃を超えると、Ｃｕ中へのＮｉ，Ｐの固溶量が多
くなり、ＮｉとＰの金属間化合物が析出せず、強度が向
上しないためである。このような条件で焼鈍したりん青
銅において、さらに強度を向上させるため、９０％以下
の加工度で冷間圧延を行う。加工度を９０％以下とする
のは、９０％を超える加工度で冷間圧延を行うと、曲げ
加工性が劣化し、強度もそれ以上あまり向上しないため
である。更にこの冷間圧延したりん青銅を１５０〜６５
０℃の温度で歪取り焼鈍を行うのは、ばね性及び曲げ加
工性を向上させるためであり、テンション・アニーリン
グ・ラインで行えば、良好な形状の材料が得られる。焼
鈍温度を１５０〜６５０℃とするのは１５０℃未満では
焼鈍時間が長すぎ、コスト高になるためであり、６５０
℃を超える適正な焼鈍時間が短くなり、炉の温度、炉を
通板する速度のばらつきの影響を受け易くなり、安定し
た強度、ばね性の材料が得られないためである。

以上の製造方法により、曲げ加工性に優れた高強度りん
青銅が得られる。

［実施例］本発明を実施例をもって具体的に説明する。

第１表にかかる成分のりん青銅のインゴットを鋳造し、
均質化処理、熱間圧延、面削、冷間圧延を順次行い、そ
の後、中間焼鈍、冷間圧延を行い適切な厚みの素条とし
た。この素条に第１表中に示した製造条件にて焼鈍、圧
延を行い、０．２５ｍｎの厚さの板材を得た。これらの
例について、引張強さ、伸び、ばね限界値、導電率、Ｎ
ｉ−Ｐ金属間化合物密度、曲げ加工性、耐食性、耐応力
腐食割れ性（以下耐ＳＣＣ性と称す）はんだ付け性、は
んだ耐熱剥離性を調査した。

引張強さ、伸びはＪＩＳ５号引張試験片を用い測定した
。ばね限界値はｌｈｍ幅で１０ｈａ長さの短ｍに加工し
測定した。導電率は１ｈａ幅で１００ｍｍ長さの短所に
加工し、４端子法により測定した。Ｎｉ−Ｐ金属間化合
物密度は、Ｘ線マイクロアナライザーにより５０００倍
の視野で観察し、確認できる０．０５μ四から　１６０
μ厘までの化合物数を５０μ自×５０μ１の範囲につい
て求めた。

耐食性はＪＩＳ　　Ｈ６５０２に準じ、試料表面を６　
１２００エメリー紙にて研摩後、４０℃、９０％ＲＨに
おいて２５ｐｐＩＩＩＳ　Ｏ　２雰囲気に１４日間暴露
し、暴露前後の重量変化を測定した。この単位は腐食減
量を示すｏ　（Ｉｌｄｄ：　Ｂ／ｄＩＩ２／ｄａｙ）耐
ＳＣＣ性は１２．５ｉａ＋幅で１５０ｍｍ長さの短所試
験片に加工し、第１図に示すようにこの短ＩＩをループ
状にタコ糸２で縛り、２倍に純水で希釈したアンモニア
水３交を含む２０交デシケータ内に暴露し、割れが発生
するまでの日数を調査した。はんだ付け性は試料表面を
＃　１２００エメリー紙にて研摩した後１０ｌＩｌ幅で
５０ＩＩＩ１の長さに加工し、沸騰蒸気に１時間暴露後
ロジン系フラックスを用い、２３０℃の６０Ｓｎ／　４
０Ｐｂはんだに５秒間浸漬し、外観を観察し、９５％以
上の面積がはんだにより被覆されている場合を良好とし
た。はんだめっき耐熱剥離性は試料表面を１　１２００
エメリー紙にて研摩後、８０Ｓｎ／　４０Ｐｂはんだを
電気めっきし、１５０℃にて加熱し、１００時間毎に取
り出し、板厚（　０．２５ｍｍ）の内側曲げ半径で９０
″曲げを往復１回行い、曲げ部のはんだめっきの剥離の
有無を調べた。また、曲げ加工性は、ｌＯｆｌｌＩＩ幅
に試料を加工した後、Ｃ　Ｅ　Ｓ　ＭＯＯＯ２に準じ、
Ｗ曲げ試験を行い、曲げ部の外観を観察した。

曲げ軸は圧延方向に平行方向（Ｂａｄ　ｗａｙ）とし、
内側曲げ半径は板厚（　０．２５ａ＋ｍ）と同一とした
。

曲げ加工性の判定は外観により、良好、肌荒れ、割れ発
生と３段階とした。

第１表中、本発明例は、Ｃ　ｕ−ＩＪｗｔ％Ｓｎ−０．
０３ｗｔ％Ｐ−０．２ｗｔ％Ｎｉを基本成分としたもの
と、Ｃ　ｕ−２．Ｏｗｔ％Ｓ　ｎ　−　０．０５ｗｔＰ
−０．３ｗｔ％Ｎｉを基本成分としたものに副成分を添
加した合金において、３５０〜４００℃にて０．０１０
〜０．０１５同に結晶粒が或長ずるまで焼鈍した後、５
０〜７０％の加工度で冷間圧延を行い、その後歪取焼鈍
を行ったものであり、Ｎｉ−Ｐ金属間化合物もかなりの
量析出していて、高強度でばね性も高く、曲げ加工性も
良好で他の特性も良好であることがわかる。

一方、比較例でＮｏ．ｌ１は結晶粒が０．ＯＯ１ａｖ未
満であるため、曲げ加工性が悪い。Ｎｏ．ｌ２は結晶粒
が０．０４０１１ｍと大きいため、曲げ加工の際肌荒れ
が生じる。Ｎｏ．１３は加工度が９５％と高いため、曲
げ加工性が悪い。Ｎｏ．１４は高温で焼鈍したため、Ｎ
ｉとＰの金属間化合物がほとんど析出せず、強度があま
り高くなく、導電率も低温焼鈍したＮ　ｏ．　５に比べ
て低い。Ｎｏ．１５はＮｉを添加していないため、Ｎｉ
−Ｐ金属間化合物は生成せず、Ｃｕ中へ全てＰが固溶す
るため、Ｎｏ．５と比較し導電率が低く、強度も高くな
い。

Ｎｏ．１８はＰｆｌが多すぎるため、耐ＳＣＣ性、はん
だ耐熱剥離性が極めて悪く、導電率も低い。

Ｎｏ．ｌ７は副成分の添加量が２．５ｗｔ％と多いため
、はんだの耐熱剥離性が悪い。比較例Ｎｏ．１８、１９
、２０は従来から用いられているＪＩＳ規格のりん青銅
Ｃ　５１１１、Ｃ５１９Ｌ　Ｃ５２１０質別１／２Ｈ　
−　Ｈ　）であるが本発明例はこれらの材料に比べて同
等もしくはそれを上回る強度を有している。さらにこれ
らのりん青銅に比べて、本発明はＳｎ濃度が低く、コス
ト的にも有利なものであるといえる。

［発明の効果コ本発明は曲げ加工性を損わずにりん青銅を高強度化する
製造方法であり、電子部品小型化、請肉化に対し、安価
に対応し得る製造方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐ＳＣＣ性試験片の斜視図を示す。１・・・短明、２・・・タコ糸。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｎ０．５ｗｔ％以上３．５ｗｔ％未満、Ｐ０．
００１〜０．３０ｗｔ、Ｎｉ０．００１〜０．５０ｗｔ
％を含み残部Ｃｕ及び不可避的な不純物からなるりん青
銅において、１５０〜６５０℃の温度で結晶粒が０．０
０１〜０．０２５ｍｍになり、かつＮｉとＰが金属間化
合物として析出する様に焼鈍することを特徴とする曲げ
加工性の良好な高強度りん青銅の製造方法。
（２）Ｓｎ０．５ｗｔ以上３．５ｗｔ％未満、Ｐ０．０
０１〜０．３０ｗｔ％、Ｎｉ０．００１〜０．５０ｗｔ
％を含み、さらに副成分としてＦｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ
、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐｂの中から
１種又は２種以上を０．００１〜２．０ｗｔ％含み、残
部Ｃｕおよび不可避的な不純物からなるりん青銅におい
て、１５０〜６５０℃の温度で結晶粒が０．００１〜０
．０２５ｍｍになり、かつＮｉとＰが金属間化合物とし
て析出する様に焼鈍することを特徴とする曲げ加工性の
良好な高強度りん青銅の製造方法。
（３）請求項（１）又は（２）記載の結晶粒が０．００
１〜０．０２５ｍｍであり、かつＮｉとＰが金属間化合
物として析出する様に焼鈍したりん青銅において、さら
に９０％以下の加工度で冷間圧延を行うことを特徴とす
る曲げ加工性の良好な高強度りん青銅の製造方法。
（４）請求項（３）記載の９０％以下の加工度で冷間圧
延を行ったりん青銅において、１５０〜６５０℃の温度
で再結晶しない時間歪取焼鈍を行うことを特徴とする曲
げ加工性の良好な高強度りん青銅の製造方法。