JPH0483835A - 耐応力腐食性に優れた含Ｚｒ高強度銅合金 - 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、電子機器や電気機器等の配線接続に用いられ
る端子金具の素材として好適な、耐応力腐食性に優れた
高強度銅合金に間するものである。

［従来の技術］ 従来、配線接続のために必要な端子金具の素材としては
、その強度に於いてリン青銅等の高価格合金に劣るもの
の価格的に有利であるために、般に、黄銅が用いられて
来た。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍、近年に於ける様に機器装置の小形化、軽巖化
がより要求されて来るに従って、従来に増した強度を持
つ材ｖ４の出現が待たれる様になって来た。

強度の高いという点からのみ考えれば、ベリリウム銅や
リン青銅等を利用すれば良いのであるが、何れも価格的
にみて高価であると共に、リン青銅の場合には、導電率
も低いという欠点があった。

一方、通常の黄銅は、価格的には手頃であるものの、腐
食雰囲気で応力のかけられた場合に発生して来る応力腐
食割れ現象には極めて敏感であり、コネクター用の素材
として利用するには問題があった。

本発明は、端子用の素材に要求される性能を満足させる
ものとして、熱伝導性や電気伝導性を低下させることな
く、素材価格もさほど高騰させずに、耐応力腐食性に優
れ、しかも、強度が高いという銅合金を提供する事を目
的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、銅合金の高強度化を検討している段階で
、Ｃｕ−Ｚｎ合金にＺｒを含有させることによって材料
強度が高められる事を見出だし、更に、この合金に第４
の金属を微量添加する事によって、材料の耐応力腐食性
を改善せんとして種々なる実験を重ねた結果、微量のＭ
ｇを添加する事によって、材料の耐応力腐食性が大幅に
改善される事を見出だし本発明に至ったものである。

即ち、本発明は重量％でＺｎ１Ｏ〜４０％と、Ｚｒ０．
０２〜０．３％と、Ｍｇ０．０２〜０゜３％とを含み、
残部がＣｕおよび不可避不純物からなるものであって、
熱伝導性や電気伝導性を低下させることなく、素材価格
もさほど高屈させずに、耐応力腐食性に優れ、しかも、
強度の高い含Ｚｒ銅合金をここに提供するものである。

［作用］ 本発明に於いて、ＺｎはＣｕに固溶して材料強度を向上
させる機能を持たせる為のものであって、ここに、Ｚｎ
の含有量を１０〜４０重量％と限定した理由は、Ｚｎの
含有量が１０重量％未満では材料強度が十分でなく、ま
た、Ｚｎの含有量が４０重量％を超えた場合にはβ相の
析出量が多量になり、材料の加工性が劣化して来るため
である。

次いで、Ｚｒは合金素地に固溶して材料強度を高める作
用を為すものであるが、ここに、Ｚｒの含有量を０．０
２〜０．３重量％と限定した理由は、Ｚｒの含有量が０
．０２重置火未満では材料強度の向上が認められず、更
に、Ｚｒの含有量が０３重量％を超えて含有されていて
も、Ｚｒの添加による材料強度の向上効果が飽和してし
まいさらに、端子材として後工程で処理されるハンダ付
は操作時のハンダ付は性が悪化して来る為である。

最後に、Ｍｇは、材料の耐応力腐食性を大幅に改善させ
る役割を果たすものであるが、Ｍｇの含有量が０．０２
重量％未満では耐応力腐食性の改善を果たす事が出来ず
、また、Ｍｇが０．３重量％を超えて含有していても、
Ｍｇの添加による耐応力腐食性の改善効果が飽和してし
才い、さらに、合金の加工性が急速に悪化して来る為で
ある。

本発明合金の製造に際して、必要に応じて、脱酸剤とし
てのＰを０．０１重量％以下添加する事は可能である。

［実施例］ 実施例１ 電気ｌＲ３４７９ｇと５電気亜鉛１５００ｇと、３５％
Ｚｒ−Ｃｕ母合金１５ｇと、５０％ＭｇＣｕ母合金７．
０ｇとを原料とし、分析値としてＺｎ３０．０重量％、
Ｚｒ０．１０重量％、Ｍｇ０．０７重量％１、残部Ｃｕ
からなる銅合金を大気溶解炉で溶製し、厚さ３０ｍｍ、
幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍのインゴットを得た。

得られたインゴットは表面を片側２ｍｍづつ開削りした
後、温度８５０°Ｃにて熱間圧延して厚さ１０ｍｍの中
間材とし、さらに、この中間材の表面を片側１ｍｍづつ
開削した後、３ｍｍの厚さまで冷間圧延を施し、あらた
めて温度６００°Ｃにて１時間の中間焼鈍を窒素雰囲気
中で行った。

中間焼鈍を施した材料について、引き続いて冷間圧延を
施して厚さ０．６ｍｍの条材とした後、温度４５０°Ｃ
にて１時間にわたる最終焼鈍を窒素雰囲気中で行い、条
材の結晶粒度を５μｍに調整した後、さらに、冷間加工
を施して厚さ０３ｍｍの条材とし、この条材から＠　１
０　ｍ　ｍ　、長さ１２０ｍｍの試験片を切り出し、導
電率、耐応力腐食性の試験に供した。

耐応力腐食性を調べる試験方法としては、定歪法を採用
したが、この場合、試験片に対する応力の負荷方法とし
ては、厚さ１５ｍｍで、円弧長を１２０ｍｍに設定した
不透明ポリ塩化ビニール製の治具の円弧端面に試験片の
一面を密着させｔ：後、試験片の両端を治具に固着する
事により実施した。

また、試験に供した応力値は１０Ｋｇ／ｍｍ２２０　Ｋ
　ｇ　／　ｍ　ｍ　２の２種類としたが、この場合の応
力の変更は、不透明ポリ塩化ビニール製の治具の曲率半
径が、次の式によって算出された値をしめす様に形成さ
れた治具を用いる事によって為された。

即ち、 Ｒ＝１／σ・Ｅ　Ｔ／２ 但し、 Ｒ：治具の曲率半径（ｍｍ） σ・負荷応力（Ｋ　ｇ　／　ｍｍ　ｘ　）Ｅ：黄銅のヤ
ング率（１０５００Ｋｇ／ｍｍ’　）Ｔ：試験片の厚さ
（０，３ｍｍ） 次に、耐応力腐食性を調べる試験環境としては、ＡＳＴ
Ｍ規格による黄銅の耐応力腐食性試験方法を採用した。

即ち、耐応力腐食性を調べる試験液としては、ＣＩＪ　
Ｓ　Ｏａ　・５Ｈ２０および（Ｎｆ（４）２　ＳＯ４を
用いてＣｕイオンが３．１７ｇ／リットル、ＮＨ４イオ
ンが１８ｇ／リットルとなる様に萎留水中に添加し、５
０時間の放置熟成処理を施した後、ｐＨを７．２に調整
した、いわゆるマトソン液を用いた。

試験液は幅２５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、高さ３００ｍ
ｍのＰＶＣ容器中に１０リツトル注入されたのち、上記
の治具に固着された試験片１２個が試験液中に投入され
、２４時間の浸漬を経て試験液より引き上げられた試験
片について、試験片表面の亀裂の発生度、引っ張り強さ
並びに導電率が測定された。

この場合、導電率の測定に際しては、直流４端子法が採
用された。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２８％ｌＡＣ３、引っ張り強さは７］
、３ｋｇ／ｍｍ２であったが、耐応力腐食性の試験後の
引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力］Ｏ
Ｋｇ／ｍｍ２の場合に７０．１Ｋｇ／ｍｍ”　、負荷応
力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に６９゜４　Ｋ　ｇ
　／　ｍ　ｍ　”という材料強度の試験結果をみると、
耐応力腐食性を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応
力腐食性試験終了後の材料強度について、本発明合金は
、その材料特性に劣化現象が殆ど認められない事が明ら
かにされた。

実施例２ 電気銅３３９７ｇと、電気亜鉛１５７０ｇと、３５％Ｚ
ｒ−Ｃｕ母合金１９ｇと、５０％ＭｇＣｕ母合金１４．
０ｇとを原料とし、分析値としてＺｎ３１．４重量％、
Ｚｒ０．１３重量％、Ｍｇｏ、１４重量％、残部Ｃｕと
した以外、すべて実施例１と同様な方法によって得られ
た本発明合金Ｎｏ２について、実施例１と同様な試験を
行つた。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２８％ｌＡＣ３、引っ張り強さは７１
．６ｋｇ／ｍｍ２であったが、耐応力腐食性の試験後の
引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力１０
Ｋｇ／ｍｍ’の場合に７１．２Ｋｇ／ｍｍ’　、負荷応
力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に６９．８Ｋｇ／ｍ
ｍ２という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食性
を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試験
終了後の材料強度について、本発明合金は、その材料特
性に劣化現象が殆ど認められない事が明らかにされた。

実施例３ 電気銅３１６４ｇと、電気亜鉛１７８５ｇと、３５％Ｚ
ｒ−Ｃｕ母合金１１ｇと、５０％ＭｇＣｏ母合金１０．
５ｇとを原料とし、分析値としてＺｎ３５．７重量％、
Ｚｒ０．２１重量％、Ｍｇｏ、２１重量％、残部Ｃｕと
した以外、すべて実施例１と同様な方法によって得られ
た本発明合金Ｎｏ３について、実施例１と同様な試験を
行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２７％ｌＡＣ３、引っ張り強さは７４
．１ｋｇ／ｍｍ２であったが、耐応力腐食性の試験後の
引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力１０
Ｋｇ／ｍｍ”の場合に７３．３Ｋｇ／ｍｍ”　、負荷応
力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に７２．９Ｋｇ／ｍ
ｍ”という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食性
を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試験
終了後の材料強度について、本発明合金は、その材料特
性に劣化現象が殆ど認められない事が明らかにされた。

実施例４ 電気銅３１３２ｇと、電気亜鉛１８１５ｇと、３５％Ｚ
ｒ−Ｃｕ母合金３７．０ｇと、５０％Ｍｇ−Ｃｕ母合金
］、６．０ｇとを原料とし、分析値としてＺｎ３６．３
重量％、Ｚｒ０．２６重量％、Ｍｇ０．１６重量％、残
部Ｃｕとした以外、すべて実施例１と同様な方法によっ
て得られた本発明合金Ｎｏ４について、実施例１と同様
な試験を行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２６％ｌＡＣ３、引っ張り強さは７３
．８ｋｇ／ｍｍ２であったが、耐応力腐食性の試験後の
引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力１０
Ｋｇ／ｍｍ”の場合に７２．３Ｋｇ／ｍｍ２．負荷応力
２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に７１．８Ｋｇ／ｍｍ
２という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食性を
調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試験終
了後の材料強度について、本発明合金は、その材料特性
に劣化現象が殆ど認められない事が明らかにされた。

比較例１ 実施例１と同様の原材料を用いて、分析値としてＺｎ３
０．２重責％、Ｚｒ０．１２重重量、Ｍｇｏ　３３重量
％、残部Ｃｕの素材を得た以外、すべて実施例１と同様
な方法によって得られた本比較合金Ｎｏｌについて、実
施例１と同様な試験を行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２９％Ｉ　ＡＣ５、引っ張り強さは７
２．４ｋｇ／ｍｍ’であったが、耐応力腐食性の試験後
の引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力１
０Ｋｇ／ｍｍ”の場合に７１．３Ｋｇ／ｍｍ２、負荷応
力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に６８．２Ｋｇ／ｍ
ｍ２という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食性
を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試験
終了後の材料強度について、本比較例の合金材料につい
ても、その材料特性に劣化現象が殆ど認められない事が
明らかにされた。

しかしながら、本比較例の合金は、Ｍｇの含有量が０．
３％を超えた為、これを製品化する場合の加工性に難点
が認められる様になった。

比較例２ 実施例１と同様の原材料を用いて、分析値としてＺｎ３
０．３重量％、ＺｒＯ，ＯＲ重量％、残部Ｃｕの素材を
得た以外、すべて実施例１と同様な方法によって得られ
た本比較合金Ｎｏ２について、実施例Ｉと同様な試験を
行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２９％ｌＡＣ３、引っ張り強さは６９
．７ｋｇ／ｍｍ”であったが、耐応力腐食性の試験後の
引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力１０
Ｋｇ／、ｉｎｍ’の場合に６１．８Ｋｇ／ｍｍ２、負荷
応力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に３７．１Ｋｇ／
ｍｍ”という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食
性を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試
験終了後の材料強度について、本比較例の合金材料につ
いては、高応力の負荷された状態になると、材料特性に
大幅な劣化現象が認められる様になる事が明らかにされ
た。

比較例３ 実施例１と同様の原材ｆ１を用いて、分析値としてＺｎ
３５．６重量％、Ｚｒ０．３７重置火、残部Ｃｕの素材
を得た以外、すべて実施例１と同様な方法によって得ら
れた本比較合金Ｎｏ３について、実施例１と同様な試験
を行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２７％ｌＡＣ３、引っ張り強さは７４
　４ｋｇ／ｍｍ２であったが、耐応力腐食性の試験後の
引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷応力１０
Ｋｇ／ｍｍ２の場合に６５゜３Ｋｇ／ｍｍ”、負荷応力
２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に３８．４Ｋｇ／ｍｍ
２という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食性を
調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試験終
了後の材料強度について、本比較例の合金材料について
は、高応力の負荷された状態になると、材料特性に大幅
な劣化現象が認められる様になる事が明らかにされた。

比較例４ 実施例１と同様の原材料を用いて、分析値としてＺｎ３
０．２重量％、残部Ｃｕの黄銅素材を得た以外、すべて
実施例Ｉと同様な方法によって得られた本比較合金Ｎｏ
４について、実施例１と同様な試験を行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２９％ｌＡＣ３、引っ張り強さは６６
　、２　ｋ　ｇ、／ｍｍ２であったが、耐応力腐食性の
試験後の引っ張り強さの計測結果として得られた、負荷
応力１０Ｋｇ／ｍｍ２の場合に４８．２Ｋｇ／ｍｍ”　
、負荷応力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に３０．１
Ｋｇ／ｍｍ”という材料強度の試験結果をみると、耐応
力腐食性を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐
食性試験終了後の材料強度について、本比較例の合金材
料については、負荷された応力の大小に関係なく、材料
特性に大幅な劣化現象が認められる様になる事が明らか
にされた。

比較例５ 実施例１と同様の原材料を用いて、分析値としてＺｎ３
５．６重量％、残部Ｃｕの黄銅素材を得た以外、すべて
実施例１と同様な方法によって得られな本比較合金Ｎ０
５について、実施例１と同様な試験を行った。

この合金の耐応力腐食性の試験に入る前の特性として計
測された導電率は２８％ＩＡＣＳ、引っ張り強さは６８
．１ｋｇ／ｍｍ”であったが、耐応力腐食性の試＠後の
引っ張り強さの３１測結果として得られた、負荷応力１
０Ｋｇ／ｍｍ”の場合に４２．７Ｋｇ／ｍｍ’　、負荷
応力２０　Ｋ　ｇ　／　ｍｍ２の場合に３２．３Ｋｇ／
ｍｍ”という材料強度の試験結果をみると、耐応力腐食
性を調べる試験環境に長時間浸漬された耐応力腐食性試
験終了後の材料強度について、本比較例の合金材料につ
いては、比較例４と同様に、負荷された応力の大小に関
係なく、材料特性に大幅な劣化現象が認められる様にな
る事が明らかにされた。

以上、実施例１〜４及び比較例１〜５の材料特性の結果
を纏めると、以下の如くなる。

即ち、 （イ）黄銅のみの試料（比較例４．５）は応力腐食性環
境下での強度がいたって低い。

（ロ）黄銅にＺｒを加えたもの（比較例２．３）は腐食
性環境下での高応力負荷に対しての強度が低応力負荷の
それより急減する。

（ハ）Ｍｇｉが発明の範囲を超えたもの（比較例Ｉ）は
冷間加工性が不良となる。

（ニ）上に対して、本発明のものは応力腐食性環境下に
於ける高、低、何れの応力に対しても十分高い強度を保
持すると共に、冷間加工性も良好であり、導電率につい
てみても、黄銅に近似した結果を示している。

上記の試験結果を第１表に纏めて示す。

（この頁以下余白〉 ［発明の効果］ 本発明は叙述より理解されたように、黄銅をベースとし
、これに強度向上用のＺｒ及び耐応力腐食性改善のＭｇ
を微量加えることによって、耐応力腐食性に優れて高強
度の特性を発揮し、導電性も黄銅に近く、且つ、冷間加
工性も良好であると共に、コストも比較的安価な、有益
な銅合金をここに提供したものである。

従って、本発明合金は、配線接続に用いる端子金具等の
素材として優れた適性を備えている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％でＺｎ１０〜４０％と、Ｚｒ０．０２〜０．３％
   と、Ｍｇ０．０２〜０．３％とを含み、残部がＣｕおよ
   び不可避不純物からなる事を特徴とする耐応力腐食性に
   優れた含Ｚｒ高強度銅合金。