JPH0425340B2

JPH0425340B2 -

Info

Publication number: JPH0425340B2
Application number: JP62257009A
Authority: JP
Inventors: Masato Asai; Michiaki Terashita; Yoshimasa Ooyama
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1992-04-30
Also published as: JPH01100231A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は強度、耐食性、半田性、耐熱性、曲げ
加工性に優れ、小型化された電気電子機器用精密
部品の製造に適した高力電気電子機器用銅合金に
関するものである。〔従来の技術〕電気電子機器、特にコネクタ、スイツチ、ソケ
ツト、接点バネ、半導体（ICやトランジスタ等）
のリード材等には、強度、曲げ加工性、被労特
性、応力緩和特性、耐応力腐食割れ性、耐熱性等
が優れた材料が要求されている。このような材料
として42合金（Fe−42wt％Ni）、52合金（Fe−
52wt％Ni）等のFe−Ni合金や、Cu−Be系合金
や、Cu−Ti系合金が知られているが、これ等の
合金は高価であり、また特性上Fe−Ni系合金は
強度不足等の問題点を持つている。更にCu−Ni
−Sn系スピノーダル合金が知られているが、そ
の製造が難しく製品の信頼性に劣る所がある。こ
のような事情から一般にCu−Sn系合金、即ちリ
ン青銅、特にSnを６〜8wt％（以下wt％を％と
略記）含むばね用リン青銅が多用されている。〔発明が解決しようとする問題点〕上記ばね用リン青銅は60〜80Kg／mm²程度の強度
しかなく、電気電子機器用の精密部品の小型化を
はかるためには強度が不足し、更に半田接合強度
の経時劣化や腐食割れ感受性の面から実用上大き
な欠陥となつている。このため上記Cu−Be系合
金等が一部で使われているが、コスト面で低コス
ト化への妨げとなつている。近年電気電子機器は小型化、高集積化の傾向に
あり、これらの使用するCu合金として強度や実
装時の面実装化の動向に応えるためには、半田接
合強度やSn，Sn−Pb合金メツキの密着信類性の
向上や多量に使用するためには安価であること等
も要求されている。このような要求に応えて従来合金に替わるには
より高性能で、低コストなパフオーマンスの合金
が必要である。即ち、 (1) 80Kg／mm²以上の高い強度を保持しつつある程
度の導電性を有すること。 (2) コスト的に安いこと。 (3) 電気電子機器部品への成形時の曲げ加工性に
おける信類性が高いこと。即ち曲げ加工表面に
クラツク等が生じることなく、寸法精度がある
こと。 (4) 加工性、耐食性、耐応力腐食割れ性、疲労特
性、応力緩和性に優れていること。 (5) 半田接合強度やSn，Sn−Pb合金メツキの密
着性が長期にわたり安定していること。 (6) 電子機器用途ではSnやSn合金の他にAu，
Ag，Ni等のメツキが多用されており、これ等
のメツキ性にも優れていること。〔問題点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、特に強
度、曲げ加工性、疲労特性、応力緩和特性、耐応
力腐食割れ性、耐熱性等が優れ、小型化された電
気電子機器用精密部品、例えばコネクター、スイ
チ、ソケツト、接点バネ、半導体（ICやトラン
ジスタ）のリード等に適した高力電気電子機器用
銅合金を開発したものである。即ち本発明合金の一つは、Ni3.5〜10.0％と
Al1.0％を超え4.0％以下を含み、Zn0.05〜5.0％，
Mn0.01〜5.0％，Mg0.001〜0.8％，Ca0.001〜0.8
％，Cd0.05〜1.0％，Ag0.001〜0.5％の範囲内で
何れか１種又は２種以上を合計0.005〜5.0％含
み、更にCr0.005〜0.4％，V0.001〜0.4％，
Ti0.005〜0.4％，Y0.001〜0.2％，Zr0.005〜0.2
％，Co0.005〜0.4％，Fe−Ｐ化合物（Fe_xP_y）
0.005〜0.4％，Cr−Ｐ化合物（Cr_xP_y）0.005〜0.4
％，Co−Ｐ化合物（Co_xP_y）0.005〜0.4％の範囲
内で何れか１種又は２種以上を合計0.005〜1.0％
含み、残部Cuと不可避的不純物からなり、更に
O₂含有量を100ppm以下、Ｓ含有量を10ppm以
下、結晶粒度を20μm以下とすることを特徴とす
るものである。また本発明合金の一つは、Ni3.5〜10.0％と
Al1.0％を超え4.0％以下を含み、Zn0.05〜5.0％，
Mn0.01〜5.0％，Mg0.001〜0.8％，Ca0.001〜0.8
％，Cd0.05〜1.0％，Ag0.001〜0.5％の範囲内で
何れか１種又は２種以上を合計0.005〜5.0％含
み、更にCr0.005〜0.4％，V0.001〜0.4％，
Ti0.005〜0.4％，Y0.001〜0.2％，Zr0.005〜0.2
％，Co0.005〜0.4％，Fe−Ｐ化合物（Fe_xP_y）
0.005〜0.4％，Cr−Ｐ化合物（Cr_xP_y）0.005〜0.4
％，Co−Ｐ化合物（Co_xP_y）0.005〜0.4％の範囲
内で何れか１種又は２種以上を合計0.005〜1.0％
含み、更にPb0.03％以下、In0.03％以下、Ga0.05
％以下，Ge0.05％以下、As0.01％以下，Sb0.05％
以下，Bi0.02％以下，Te0.05％以下，Be0.5％以
下，B0.05％以下、希土類元素0.05％以下の範囲
内で何れか１種又は２種以上を合計0.5％以下含
み、残部Cuと不可避的不純物からなり、更にO₂
含有量を100ppm以下、Ｓ含有量を10ppm以下、
結晶粒度を20μm以下とすることを特徴とするも
のである。本発明合金は上記組成に配合して溶解鋳造した
鋳塊に、熱間及び冷間加工と熱処理を施して造ら
れる。例えば700〜1000℃に加熱保持して熱間加
工を行ない、終了後水冷等の冷却を行ない、これ
をミーリング、シエビング又は酸洗により表面を
清浄化してから冷間圧延や引抜き等の冷間加工を
施し、しかる後時効熱処理と冷間加工又は溶体化
処理と時効熱処理と冷間加工を組合せて造られ
る。また最終の冷間加工後に200〜850℃で５秒〜
24時間の調質焼鈍、テンシヨンレベラー、テンシ
ヨアニーリング等と組合せることで、形状の矯正
や残留歪みの除去等を行なうことにより、より高
い特性を得ることが可能である。また本発明合金
を連続鋳造法により鋳造し、直接冷間加工や組織
の均一化熱処理を行なつた後、冷間加工や時効、
容体化等の熱処理を施して製造することも可能で
ある。〔作用〕本発明合金は上記製造方法により造られ、合金
組成にもよるが、強度が80〜150Kgｆ／mm²、伸び
２〜20、導電率10〜40％IACSの特性を示すもの
で、Ni_xAl_y化合物或いはNi_xAl_yCu₂の化合物を有
効に分散せしめ、強度やバネ性の向上と導電率及
び耐熱性の向上を可能にする。しかしてNiを3.5
〜10.0％、Alを1.0％超え、4.0％以下と限定した
のは、Ni含有量とAl含有量の何れかが下限未満
では十分な強度やバネ性が得られず、上限を越え
ると半田付け性を悪化させると共に加工性、特に
熱間加工性を悪くし製造性を害するためである。 Zn，Mn，Mg，Ca，Cd，Ag（以下Ａ元素群）
からなる群は半田付け後の信頼性の劣化を抑制す
ると共に、脱酸、脱硫効果を示し、合金の鋳造性
や熱間加工時の欠陥発生を抑制する。またマイグ
レーシヨンによる電気短絡を予防する働きを示
す。しかしてZn0.05〜5.0％，Mn0.01〜5.0％，
Mg0.001〜0.8％，Ca0.001〜0.8％，Cd0.05〜1.0
％，Ag0.001〜0.5％の範囲内で何れか１種又は２
種以上を合計0.005〜5.0％と限定したのは、何れ
も下限未満では十分な効果が得られず、上限を越
えると鋳塊の健全性を損ね、生産性を著しく悪く
するためである。次にCr，Ｖ，Ti，Ｙ，Zr，Co，Fe_xP_y，Cr_x
P_y，Co_xP_y（以下Ｂ元素群）からなる群は、溶体
化処理等の熱処理時の結晶粒の成長を抑制し、微
細組織として良好な延性を獲得し、曲げ成形性を
良好にするのに大きく作用し、更に熱間加工性の
向上効果も示し、製造性の容易さに大きく寄与す
る。しかしてCr0.005〜0.4％，V0.001〜0.4％，
Ti0.005〜0.4％，Y0.001〜0.2％，Zr0.005〜0.2
％，Co0.005〜0.4％，Fe_xP_y0.005〜0.4％，Cr_xP_y
0.005〜0.4％，Co_xP_y0.005〜0.4％の範囲内で何れ
か１種又は２種以上を合計0.005〜1.0％と限定し
たのは、何れも下限未満では十分な効果が得られ
ず、上限を越えると鋳造性を低下させたり、半田
濡れ性やメツキ性等を悪くし、更に加工性も悪化
させるためである。更にPb，In，Ga，Ge，As，Sb，Bi，Te，
Be，Ｂ，希土類元素（以下Ｃ元素群）からなる
群は快削性を良くすると共に、プレス金型の摩耗
を著しく抑制する。しかしてPb0.03％以下，
In0.03％以下，Ga0.05％以下，Ge0.05％以下，
As0.01％以下，Sb0.05％以下，Bi0.02％以下，
Te0.05％以下，Be0.5％以下，B0.05％以下，希
土類元素（RE）0.05％以下の範囲内で何れか１
種又は２種以上を合計0.5％以下と限定したのは、
これを越えて含有せしめると鋳造性や熱間加工性
等を大きく低下せしめると共に、導電性や繰り返
し曲げ性も低下させてしまうためである。本発明
合金は上記組成と更にO₂含有量を100ppm以下と
することにより、Ni_xAl_y化合物或いはNi_xAl_yCu₂
化合物を微細かつ均一に分散させるのに効果を示
し、半田付け性やメツキ性の向上に寄与する。し
かしてこれを越えて含有すると上記効果が見られ
なくなるばかりか、上記化合物を粗大化せしめて
強度やメツキ性等の特性を劣化せしめるためO₂
含有量を100ppm以下に限定した。またＳ含有量
を10ppm以下とすることにより、O₂と同様にNi_x
Al_y化合物或いはNi_xAl_yCu₂化合物を微細かつ均
一に分散させるのに効果を示し、熱間加工性を向
上せしめ、更にメツキ物の異常成長を抑える働き
を持つ。しかしてこれを越えて含有すると熱間加
工性を大きく低下させ製造性を悪くする。更に本
発明合金の構成元素と硫化物を形成し、強度やバ
ネ性等の機械的特性を低下させ、メツキ性を大き
く阻害するためＳ含有量を10ppm以下に限定し
た。結晶粒度は曲げ成形性、特に曲げ部表面の平
滑性に大きく影響するもので、20μmを越えると
曲げ部表面が著しく平滑性を欠き、大きなシワや
割れが生じ、部品寿命を劣化させるため、結晶粒
度を20μm以下と限定した。尚化合物を形成しないＰとしては、その含有量
を0.3％以下とすることが望ましい。また本発明
合金中の分散粒子はメツキ性、曲げ加工性及び強
度の劣化を抑制する意味で10μm以下とすること
が望ましい。〔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溶解、鋳造し、厚
さ50mm、幅120mm、長さ200mmの鋳塊を得た。これ
を面削し、880℃で６時間均質化処理した後、880
℃で熱間圧延し、これを水冷して厚さ10mmの板と
した。これ等の板について冷間圧延と中間焼鈍
（630℃で１時間）を繰返し、0.4mmの板厚で溶体
化処理（920℃に２分間保磁語水冷）を施し、最
終加工率40％で厚さ0.25mmの板に仕上げ、420℃
で１時間の調質焼鈍を施した後、各種試験片を切
り出して、強度、導電率、曲げ成形性（Ｒ／ｔ）、
メツキ密着性、半田接合強度、応力腐食割れ性を
調べた。これ等の結果を第２表に示す。強度はJIS Z2241に基づき、導電率はJIS
H0505に基づき測定した。曲げ成形性（Ｒ／ｔ）
はJIS Z2248のブロツク法に基づいて試験を行な
い、試験片の表面に割れを生じさせる最少曲げ半
径(R)を試験片の厚さ(t)で割つた値で示した。メツ
キ密着性は30×30mmの試験片について表面清浄後
Agメツキを行ない、これを大気中で加熱してそ
の後のメツキ表面の膨れを観察し、550℃で５分
の加熱により膨れの見られないものを「〇」印、
１〜３個見られるものを「△」印、それ以上のも
のを「×」印で示した。半田接合強度については
20×25mmの試験片に半田面積が直径９mmになるよ
うに無酸素銅のリード線を60/40共晶半田により
接合し、150℃で500時間の加熱速度試験を行つた
後に、引張試験を行い、その強度が加熱加速試験
前の70％以上のものを「〇」印、50〜70％のもの
を「△」印、それ以下のものを「×」印で表し
た。応力腐食割れ性はJIS C8306に基づき
NH₃3vol％の雰囲気中30℃ｆ／mm²の引張荷重を
かけた定荷重試験を行い、割れが発生するまでの
時間を測定した。

【表】

【表】実施例２ロードミード型連続鋳造機を用いて第３表に示
す組成の合金を鋳造し、厚さ10mm、幅85mmのコイ
ル鋳塊を得た。これを750℃で10時間焼鈍した後
面削し、冷間圧延と中間焼鈍（610℃で１時間）
を繰返し、0.4mmの板厚で溶体化処理（920℃に２
分間保持後水冷）を施し、最終加工率40％で厚さ
0.25mmの板に仕上げ、400℃で１時間の調質焼鈍
を施した後、実施例(1)と同様にして各特性を測定
した。尚、プレス金型摩耗性については、上記材
料より新たに幅45mmにスリツテイングしたコイル
を用いて100万パンチの打抜きを行つた後、金型
の表面を走査電子顕微鏡で観察し、摩耗の程度を
調査した。その結果を第４表に示す。

【表】

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、強度、導電性（熱
伝導性）、曲げ加工性、応力腐食割れ性が優れ、
半田信頼性（接合強度，耐熱剥離性）及びメツキ
の信頼性が大幅に改善されると共に、プレス金型
の摩耗性が良好で電気電子機器として例えばコネ
クター，スイツチ，ソケツト，接点バネや半導体
（IC，トランジスター）のリード，端子，熱交換
器等として有用であり、電気電子機器の小型化、
精密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 Ni3.5〜10.0wt％とAl1wt％を越え4.0wt％以
下を含み、Zn0.05〜5.0wt％，Mn0.01〜5.0wt％，
Mg0.001〜0.8wt％，Ca0.001〜0.8wt％，Cd0.05
〜1.0wt％，Ag0.001〜0.5wt％の範囲内で何れか
１種又は２種以上を合計0.005〜5.0wt％含み、更
にCr0.005〜0.4wt％，V0.001〜0.4wt％，Ti0.005
〜0.4wt％，Y0.001〜0.2wt％，Zr0.005〜0.2wt
％，Co0.005〜0.4wt％，Fe−Ｐ化合物（Fe_xP_y）
0.005〜0.4wt％，Cr−Ｐ化合物（Cr_xP_y）0.005〜
0.4wt％，Co−Ｐ化合物（Co_xP_y）0.005〜0.4wt
％の範囲内で何れか１種又は２種以上を合計
0.005〜1.0wt％含み、残部Cuと不可避的不純物か
らなり、更にO₂含有量を100ppm以下、Ｓ含有量
を10ppm以下、結晶粒度を20μm以下とする高力
電気電子機器用銅合金。２ Ni3.5〜10.0wt％とAl1wt％を超え4.0wt％以
下を含み、Zn0.05〜5.0wt％，Mn0.01〜5.0wt％，
Mg0.001〜0.8wt％，Ca0.001〜0.8wt％，Cd0.05
〜1.0wt％，Ag0.001〜0.5wt％の範囲内で何れか
１種又は２種以上を合計0.005〜5.0wt％含み、更
にCr0.005〜0.4wt％，V0.001〜0.4wt％，Ti0.005
〜0.4wt％，Y0.001〜0.2wt％，Zr0.005〜0.2wt
％，Co0.005〜0.4wt％，Fe−Ｐ化合物（Fe_xP_y）
0.005〜0.4wt％，Cr−Ｐ化合物（Cr_xP_y）0.005〜
0.4wt％，Co−Ｐ化合物（Co_xP_y）0.005〜0.4wt
％の範囲内で何れか１種又は２種以上を合計
0.005〜1.0wt％含み、更にPb0.03wt％以下、
In0.03wt％以下、Ga0.05wt％以下，Ge0.05wt％
以下、As0.01wt％以下，Sb0.05wt％以下，
Bi0.02wt％以下，Te0.05wt％以下，Be0.5wt％
以下，B0.05wt％以下、希土類元素0.05wt％以下
の範囲内で何れか１種又は２種以上を合計0.5wt
％以下含み、残部Cuと不可避的不純物からなり、
更にO₂含有量を100ppm以下、Ｓ含有量を10ppm
以下、結晶粒度を20μm以下とする高力電気電子
機器用銅合金。