JPH03226536A - ばね特性、強度及び導電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金 - Google Patents
ばね特性、強度及び導電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金Info
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- JPH03226536A JPH03226536A JP1971990A JP1971990A JPH03226536A JP H03226536 A JPH03226536 A JP H03226536A JP 1971990 A JP1971990 A JP 1971990A JP 1971990 A JP1971990 A JP 1971990A JP H03226536 A JPH03226536 A JP H03226536A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
- H01B1/026—Alloys based on copper
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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。
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
大発明は、ばね特性、強度及び導電性に優れた−1でイ
グレーション性端子・コネクタ用銅合金に開するもので
ある。
グレーション性端子・コネクタ用銅合金に開するもので
ある。
[従来の技術]
端子・コネクターには各種のものが存在し、例えは第4
図に示すものがあげられる。
図に示すものがあげられる。
近年、電気電子機器の軽薄短小化のニーズに伴い、使用
される部品も小型化されるにいたっている。部品の小型
化に対応して、端子・コネクタの電極間ピッチは近接化
し、電極数は増加し、さらに電流容量も大きくなってき
ている。
される部品も小型化されるにいたっている。部品の小型
化に対応して、端子・コネクタの電極間ピッチは近接化
し、電極数は増加し、さらに電流容量も大きくなってき
ている。
ところで、従来、端子・コネクタ用材料としては、黄銅
あるいはりん青銅系合金が使用されている。
あるいはりん青銅系合金が使用されている。
しかし、端子・コネクタ用材料としての黄銅あるいはり
ん青銅系合金は次のような問題を有している。
ん青銅系合金は次のような問題を有している。
すなわち、導電率が、黄銅では28%IACS、りん青
銅系合金は22%I ACSと低く、耐熱性に劣ってい
る。
銅系合金は22%I ACSと低く、耐熱性に劣ってい
る。
また、使用中に接合部の嵌合力が低下し、端子、コネク
タとしての機能が発揮できなくなってしまう。かかる嵌
合力の低下は、通電電流量の増加により発生するジュー
ル熱も多大なものとなるためと考えられる。
タとしての機能が発揮できなくなってしまう。かかる嵌
合力の低下は、通電電流量の増加により発生するジュー
ル熱も多大なものとなるためと考えられる。
さらに、りん青銅系合金については、耐マイグレーショ
ンに劣るという問題も有している。ここで、マイグレー
ションとは次のような現象である。電極間に結露等が起
こるとCuがイオン化し、このイオン化したCuが電極
間のクーロンフォースにより陰極に析出し、電析と同じ
ように陰極から樹枝状に金属結晶が成長し、陽極まで達
し電極間を短絡する現象である。かかる現象は、結露、
乾燥の繰り返しによって生ずる。従来、マイグレーショ
ンはAgについて生していたが、前述した電極間の近接
化等に伴ない、りん青銅系合金についても生することか
わかっている。
ンに劣るという問題も有している。ここで、マイグレー
ションとは次のような現象である。電極間に結露等が起
こるとCuがイオン化し、このイオン化したCuが電極
間のクーロンフォースにより陰極に析出し、電析と同じ
ように陰極から樹枝状に金属結晶が成長し、陽極まで達
し電極間を短絡する現象である。かかる現象は、結露、
乾燥の繰り返しによって生ずる。従来、マイグレーショ
ンはAgについて生していたが、前述した電極間の近接
化等に伴ない、りん青銅系合金についても生することか
わかっている。
また、黄銅は、耐マイグレーションは(量れているか、
耐応力腐食割れ陣に劣るという問題を有している。
耐応力腐食割れ陣に劣るという問題を有している。
従って、従来、導電性、強度、ばね限界値、嵌合力およ
び耐マイグレーション性に優れ、さらに耐食性、特に耐
応力腐食割れ性にも優れ、端子・コネクタの小型化、高
密度化と使用環境の悪化に伴う電流容量の増大問題に対
応し得るような材料は存在しなかった。
び耐マイグレーション性に優れ、さらに耐食性、特に耐
応力腐食割れ性にも優れ、端子・コネクタの小型化、高
密度化と使用環境の悪化に伴う電流容量の増大問題に対
応し得るような材料は存在しなかった。
[発明が解決しようとする課U1
本発明は、導電性、強度、ばね限界値、嵌合力および耐
マイグレーション性に優れ、さらに耐食性、特に耐応力
腐食割れ性にもイ!れた端子・コネクタ用銅合金を提供
することを目的とする。
マイグレーション性に優れ、さらに耐食性、特に耐応力
腐食割れ性にもイ!れた端子・コネクタ用銅合金を提供
することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明のばね特性、強度及び導電性に1憂れた耐マイグ
レーション性端子・コネクタ用銅合金は、Ni:0.4
〜4.0wt%、Si:0.1〜1.0wt%、Zn
: 1.0〜5.0wt%(但し、1.0wt%は除く
)、Mg :0.05〜05wt%、Sn:O81〜0
.5wt%とCr、Ti、Zrのいずれか1種以上をo
、oot〜0.01wt%(但し、001wt%は除く
)歿部がCuと不可避不純物からなる強度と導電性に優
れることを特徴とする。
レーション性端子・コネクタ用銅合金は、Ni:0.4
〜4.0wt%、Si:0.1〜1.0wt%、Zn
: 1.0〜5.0wt%(但し、1.0wt%は除く
)、Mg :0.05〜05wt%、Sn:O81〜0
.5wt%とCr、Ti、Zrのいずれか1種以上をo
、oot〜0.01wt%(但し、001wt%は除く
)歿部がCuと不可避不純物からなる強度と導電性に優
れることを特徴とする。
[作用コ
本発明の作用を成分限定理由を述へることにより明らか
にする。
にする。
(N1)
Niは、Siと共に添加して強度を向上させる元素であ
り、含有量が0.4wt%未満では、Siか01〜1.
0wt%含有されていても強度の同上は期待できず、ま
た4、0wt%を越えて含有されると加工性が悪くなり
、さらに強度の向上は少ない。よって、Ni含有量は0
.4〜4.0wt%とする。
り、含有量が0.4wt%未満では、Siか01〜1.
0wt%含有されていても強度の同上は期待できず、ま
た4、0wt%を越えて含有されると加工性が悪くなり
、さらに強度の向上は少ない。よって、Ni含有量は0
.4〜4.0wt%とする。
(Sl)
Siは、N1と共に化合物を形成して強度を向上させる
元素であり含有量が0.1wt%未満で;よ、N1か0
4〜4.0wt%含有されていても強度の同上は期待て
き、また1、0wt%を越えて金回されると加工性と導
電率が低下する。
元素であり含有量が0.1wt%未満で;よ、N1か0
4〜4.0wt%含有されていても強度の同上は期待て
き、また1、0wt%を越えて金回されると加工性と導
電率が低下する。
よってS1含有量;よ01〜1.0wt%とする。
(ヱn)
;−T−俵器材料のはんだおよび錫の濡れ性、密着性は
必須特性となる。Znは、はんだおよびSnめっき層の
剥離の抑制および耐マイグレーション性を向上させるた
めの必須元素である。
必須特性となる。Znは、はんだおよびSnめっき層の
剥離の抑制および耐マイグレーション性を向上させるた
めの必須元素である。
Znは、電圧が印加された電気・電子部品の電極間に水
の侵入や結露等が生じた場合、電気化学的な順位差によ
りCuのマイグレーション形成を抑え漏洩電流を抑制す
る。1.0wt%以下では黄銅と同等の特性が得られず
、5.0wt%を越えて含有された場合は耐マイグレー
ション性は向上するが、導iit率が低くなるとか、応
力腐食割れ性を起し易くなる等好ましくない。よって、
Zn含有量は1.0〜5.0wt%(1,0wt%含ま
ず)とする。
の侵入や結露等が生じた場合、電気化学的な順位差によ
りCuのマイグレーション形成を抑え漏洩電流を抑制す
る。1.0wt%以下では黄銅と同等の特性が得られず
、5.0wt%を越えて含有された場合は耐マイグレー
ション性は向上するが、導iit率が低くなるとか、応
力腐食割れ性を起し易くなる等好ましくない。よって、
Zn含有量は1.0〜5.0wt%(1,0wt%含ま
ず)とする。
(Mg)
Mgは、熱間加工性および強度特にばね限界値を向上さ
せるための必須元素であり、0.05w七%以上含有さ
れると、造塊時に原料より混入してくる低融点のSと反
応し、高融点のMgSを形成し、さらに固定し、熱間加
工性を向上させる効果を有し、ざらにばね限界値を向上
する効果が生する。0.5wt%を越えて含有さゎても
ばね限界値の向上は平衡に達し、かえって溶解・鋳造時
の?S流れ性および鋳造性が劣化する。したがって、M
gの含有量は0.05〜0.5wt%とする。
せるための必須元素であり、0.05w七%以上含有さ
れると、造塊時に原料より混入してくる低融点のSと反
応し、高融点のMgSを形成し、さらに固定し、熱間加
工性を向上させる効果を有し、ざらにばね限界値を向上
する効果が生する。0.5wt%を越えて含有さゎても
ばね限界値の向上は平衡に達し、かえって溶解・鋳造時
の?S流れ性および鋳造性が劣化する。したがって、M
gの含有量は0.05〜0.5wt%とする。
(Sn)
Snは、Cu中に固溶することによって、強度とばね限
界値を向上させる元素であり、含有量が0.1wt%未
満では強度とばね限界値の向上が期待できず、また0、
5wt%を越えて含有されると導電率が低下する。よっ
てSn含有量は0.1wt%〜0.5wt%とする。
界値を向上させる元素であり、含有量が0.1wt%未
満では強度とばね限界値の向上が期待できず、また0、
5wt%を越えて含有されると導電率が低下する。よっ
てSn含有量は0.1wt%〜0.5wt%とする。
(Cr、Ti、Zr)
Cr、Ti、Zrは、鋳塊の粒界を強化し、熱間加工性
を向上する。0.001wt%未満ではその効果は少な
く、また0、01wt%を越えて含有されると容渇が酸
化し易くなり、健全な鋳塊が得られなくなる。よってC
r、Ti、Zrのいずれか1f!以上を0.001〜0
.01wt%(0,01wt%含まず)とする。
を向上する。0.001wt%未満ではその効果は少な
く、また0、01wt%を越えて含有されると容渇が酸
化し易くなり、健全な鋳塊が得られなくなる。よってC
r、Ti、Zrのいずれか1f!以上を0.001〜0
.01wt%(0,01wt%含まず)とする。
(製造法例)
次に製造法例について説明する。
本発明合金を通常の半連続鋳造法により鋳塊を造塊し、
900〜970℃の温度で、熱間加工する。熱間加工終
了後は650℃以上の温度から焼入れる。この時の冷却
速度は15℃/秒以上で冷却する。温度が600℃未満
では冷却速度を15℃/秒以上としても、また650℃
以上の温度でも冷却温度が15℃/秒未満では、いずれ
もNiおよびSiが固溶できず、析出硬化処理以前に析
出を始め、その析出物が凝縮粗大化し、強度への寄与が
低減する。よって、焼入温度は600℃以上とし、冷却
温度は15℃/秒以上とする。次いで30%以上の冷間
加工を行い析出硬化処理を行う。析出効果はNi2 S
iの析出量が最も多くなる温度、すなわち導電率も高く
なる温度が500℃であり、400℃未満の温度ではN
i2Siの化合物の析出量が少ない。よって、焼鈍温度
は400℃〜550℃とし、焼鈍時間は5分未満では完
全な析出が起らず、また、4時間を越えることは経済的
に無駄である。よって焼鈍時間は5分〜4時間とする。
900〜970℃の温度で、熱間加工する。熱間加工終
了後は650℃以上の温度から焼入れる。この時の冷却
速度は15℃/秒以上で冷却する。温度が600℃未満
では冷却速度を15℃/秒以上としても、また650℃
以上の温度でも冷却温度が15℃/秒未満では、いずれ
もNiおよびSiが固溶できず、析出硬化処理以前に析
出を始め、その析出物が凝縮粗大化し、強度への寄与が
低減する。よって、焼入温度は600℃以上とし、冷却
温度は15℃/秒以上とする。次いで30%以上の冷間
加工を行い析出硬化処理を行う。析出効果はNi2 S
iの析出量が最も多くなる温度、すなわち導電率も高く
なる温度が500℃であり、400℃未満の温度ではN
i2Siの化合物の析出量が少ない。よって、焼鈍温度
は400℃〜550℃とし、焼鈍時間は5分未満では完
全な析出が起らず、また、4時間を越えることは経済的
に無駄である。よって焼鈍時間は5分〜4時間とする。
[実施例]
本発明に係る強度と導電性に優れる耐マイグレーション
性端子・コネクタ用銅合金の実施例を説明する。
性端子・コネクタ用銅合金の実施例を説明する。
第1表に示す化学成分の合金を抵抗加熱型電気炉で大気
中にて、木炭被覆下で溶解し、厚さ50mm、幅80m
m、長さ180mmの鋳塊を溶製した。
中にて、木炭被覆下で溶解し、厚さ50mm、幅80m
m、長さ180mmの鋳塊を溶製した。
次いで、各々の鋳塊σ表裏面を約2mm固剤した後、9
50℃に加熱、厚さ15mmまで熱間圧延して700℃
に再加熱し、水中に投入して急冷した。この時の冷却速
度は30℃/秒であった。
50℃に加熱、厚さ15mmまで熱間圧延して700℃
に再加熱し、水中に投入して急冷した。この時の冷却速
度は30℃/秒であった。
次に表面の酸化物を機械的に除去後、厚さ1.2mmま
で冷間圧延し、525℃の温度で3時間の析出硬化焼鈍
を行い、厚さ0.36mmまで1合間、デ延して、再び
、475℃の温度で3時間析出硬化、暁鐘後所定の仕上
げ圧延を行った。
で冷間圧延し、525℃の温度で3時間の析出硬化焼鈍
を行い、厚さ0.36mmまで1合間、デ延して、再び
、475℃の温度で3時間析出硬化、暁鐘後所定の仕上
げ圧延を行った。
次に、ばね限界値および伸びの向上を目的とし、400
℃の温度で低温焼鈍をした。
℃の温度で低温焼鈍をした。
以上のようにして作製した試料を、引張試験、応力緩和
率、ばね特性、導電率および耐熱性の測定に供した。
率、ばね特性、導電率および耐熱性の測定に供した。
引張試験、ばね限界値、応力緩和率および導電率の試験
片は長手方向を圧延方向とした。
片は長手方向を圧延方向とした。
引張試験は2ton万能試験機でJIS13号B試験片
にて行った。またばね限界値はJISH3130に基づ
いて試験を行った。
にて行った。またばね限界値はJISH3130に基づ
いて試験を行った。
導電率はJISHO505に基づいて測定した。
耐マイグレーション性の試験は厚さ0.64mm、幅3
.0mm、長さ80mmの第1図に示す試験片を2枚1
組とし、直流電圧14Vを印加して、¥S2図に示すよ
うに、(水道水中に5分間浸漬)−(10分間乾燥)の
乾湿繰り返し試験を50サイクルに至るまで行った。そ
の間の最大漏洩電流値を高感度レコーダーで測定した。
.0mm、長さ80mmの第1図に示す試験片を2枚1
組とし、直流電圧14Vを印加して、¥S2図に示すよ
うに、(水道水中に5分間浸漬)−(10分間乾燥)の
乾湿繰り返し試験を50サイクルに至るまで行った。そ
の間の最大漏洩電流値を高感度レコーダーで測定した。
応力緩和率は、蔦3図に示すよう片持梁成にて耐力の8
割の応力を付加し150℃で500hr保持後の変形量
(曲げぐせ)を測定した。
割の応力を付加し150℃で500hr保持後の変形量
(曲げぐせ)を測定した。
応力緩和率は次式より算出したものである。
Io=応力応力付加変位
1、=500hr経過後に応力除去後の変位I;応力付
加前の初期位置 応力緩和率(%) = I + / I o x 1o
。
加前の初期位置 応力緩和率(%) = I + / I o x 1o
。
以上の各試験における本発明の合金と比較合金の測定結
果を第2表に示す。
果を第2表に示す。
第2表からも明らかなように、本発明合金は比較合金で
あるNo、14の黄銅あるいはNo。
あるNo、14の黄銅あるいはNo。
15のりん青銅よりも導電率および耐熱性に優れ、つん
青銅並の強度とばね限界値を有する。
青銅並の強度とばね限界値を有する。
また耐マイグレーション性は黄銅並にイ!れている。
[発明の効果]
以上、説明したように、本発明に係る強度と導電性に優
れる耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金はば
ね限界値、導電率、耐熱性および耐マイグレーション性
に優れる等の面で端子・コネクタの小型化に対応でき、
電流容量の増大に対して接合部の嵌合力の低下による端
子の機能の劣化が少なくなる。
れる耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金はば
ね限界値、導電率、耐熱性および耐マイグレーション性
に優れる等の面で端子・コネクタの小型化に対応でき、
電流容量の増大に対して接合部の嵌合力の低下による端
子の機能の劣化が少なくなる。
電子機器の使用環境の悪化から、温気の結露あるいは水
分の侵入によって起るCuのマイグレーション現象を抑
制することにより、Nh間ピッチを小さくしても短絡す
るという不具合いがなくなる。
分の侵入によって起るCuのマイグレーション現象を抑
制することにより、Nh間ピッチを小さくしても短絡す
るという不具合いがなくなる。
したがって、本発明合金は端子・コネクタに適したばね
限界値に優れ、導電性と応力緩和特性および耐マイグレ
ーション性を兼備えた合金であり、電子・電気機器業界
への貢献度は多大なものである。
限界値に優れ、導電性と応力緩和特性および耐マイグレ
ーション性を兼備えた合金であり、電子・電気機器業界
への貢献度は多大なものである。
第1図及び第2図は耐マイグレーション性の試験方法を
示す概念図である。第3図は、応力緩和率の測定方法を
示す概念図である。第4図は、端子・コネクターの例を
示す断面図及び斜視図である。 第 図 1.0mm 第 2 図 絶縁材 第 図 第 図 (a) (b) (C) (d) (e)
示す概念図である。第3図は、応力緩和率の測定方法を
示す概念図である。第4図は、端子・コネクターの例を
示す断面図及び斜視図である。 第 図 1.0mm 第 2 図 絶縁材 第 図 第 図 (a) (b) (C) (d) (e)
Claims (1)
- Ni:0.4〜4.0wt%、Si:0.1〜1.0w
t%、Zn:1.0〜5.0wt%(但し、1.0wt
%は除く)、Mg:0.05〜0.5wt%、Sn:0
.1〜0.5wt%とCr,Ti,Zrのいずれか1種
以上を0.001〜0.01wt%(但し、0.01w
t%は除く)残部がCuと不可避不純物からなる強度と
導電性に優れることを特徴とするばね特性、強度及び導
電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅
合金。
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JP2019719A JP2977845B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | ばね特性、強度及び導電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金 |
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ID=12007112
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DE10025106A1 (de) * | 2000-05-20 | 2001-11-22 | Stolberger Metallwerke Gmbh | Elektrisch leitfähiges Metallband und Steckverbinder hieraus |
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JPS62199741A (ja) * | 1986-02-25 | 1987-09-03 | Kobe Steel Ltd | 耐マイグレ−シヨン性に優れた端子・コネクタ−用銅合金。 |
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JPH0776397B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1995-08-16 | 三菱伸銅株式会社 | Cu合金製電気機器用コネクタ |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP2019719A patent/JP2977845B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-29 EP EP19910400200 patent/EP0440548A3/en not_active Withdrawn
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JP2977845B2 (ja) | 1999-11-15 |
EP0440548A3 (en) | 1993-12-08 |
EP0440548A2 (en) | 1991-08-07 |
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