JPH0499159A - 応力緩和特性及び曲げ加工性の良好な電子機器用高強度高導電銅合金の製造方法 - 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］ 本発明の製造方法は、端子、コネクター　リレー　リー
ドフレーム等の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
らゆる分野の製品の製造に利用可能である。

［従来の技術］ 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。

ところで、近年、部品の小型化が各方面で急速に進んで
いる。部品を小型化する場合、材料も薄いものになるこ
とから、材料は高強度でなければならない。又、部品の
熱容量が小さくなることから、通電時の発生熱が小さく
、熱放散性に優れることも必要になるので、材料は高導
電でなければならない。更に、材料の曲げ部の曲げ半径
も小さくなるため、材料は曲げ加工性に優れていなけれ
ばならない。

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合せによ
るものであり、高強度で高導電のりん青銅を得まうとす
ると、Ｓｎ濃度を低（シ、かつ、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。又、Ｓｎ濃度の低い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。又、Ｓｎ９度の高い
りん青銅は高強度であり、曲げ加工性も極めて良好であ
るが、導電率が低く地金コストも高い。

これに対して、本発明の製造方法で対象とするＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｔｉ−Ｎｉ系合金は、高強度高導電で応力緩和特性
にも優れることがら、第３元素の添加等により特性の改
善が図られ新合金が開発されてきた。この銅合金は他の
分散強化型銅合金と同様曲げ加工性が著しく悪く、ごく
限られた用途にしか、つまり厳しい曲げ加工の不要な部
位にしか用いることができない。

［発明が解決しようとする課題〕 上述のように、部品の小型化に伴い、材料は高強度高導
電であり、曲げ加工性も良好であることが要求されるよ
うになってきているが、元来、高強度で高導電であるＣ
ｕ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｎｉ系合金の曲げ加工性の改善が各方
面から待ち望まれている。

［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高強
度高導電銅合金の製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、Ｃｒ　０．０５〜１．０ｗｔ％、
Ｔ　　ｉ　　０．０２〜０．６　　ｖｔ％、　Ｎ　　ｉ
　　０．０５〜１．５　　ｗｔ％、Ｚ　ｎ　０．０１〜
３．０ｗｔ％を含み、あるいは更に副成分として、Ａｔ
、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＨｆＳ　１ｎ、Ｍｇｓ　Ｍｎ、Ｐ
ＳＺ　ｒからなる群より選択された１種又は２種以上を
総量で０．０１〜２．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ及び不
可避不純物からなる銅合金の製造において、 （１）結晶粒度を１〜２０μｍに調整する、７００℃以
上の温度での最終の溶体化処理 （１）加工度８０％未満の最終の冷間圧延（１）　　３
００〜７００℃の温度での時効処理からなる工程、ある
いは （１）結晶粒度を１〜２０μｍに調整する、７００℃以
上の温度での最終の溶体化処理 （１）最終溶体化処理直後の加工度Ｘ％（０≦ｘく８０
）の冷間圧延 （１）　　３００〜７００℃の温度での時効処理（ＩＶ
）加工度Ｙ％（０（＋１−（１−Ｘ／１ｏｏ）（１−Ｙ
／１００）ｌ　　Ｘｌ　００＜　８０）の最終の冷間圧
延 （Ｖ）　　１５０〜８００℃の温度で再結晶しない時間
の熱処理からなる工程を、番号順に順次行うことを特徴
とする方法である。

［本発明の詳細な説明］ 次に本発明の各成分及び製造条件の限定理由を述べる。

Ｃ「は時効処理を行うことにより、母材中に金属Ｃｒを
析出させ、強度及び耐熱性を向上させるために含有する
もので、その量が０．０５ｗｔ％未満では前述の効果が
期待できず、逆に１．０ｗｔ％を超えると、溶体化処理
後においても未溶解Ｃｒが母材中に残留し、著しい導電
率及び加工性の低下が起るためである。

Ｔｉは時効処理を行うことにより母材中にＮｉと金属間
化合物を形成し、強度、耐熱性、導電性の向上が図られ
るためで、特に導電性は、Ｎｉ、Ｔｉの金属間化合物を
形成させることで、Ｔｉ単独添加に比べ著しい改善が見
られる。

Ｔｉの含有量が０．０２ｖｔ％未満では前述の効果が期
待できず、逆に０．６ｗｔ％を超えると、Ｃ「と同様に
溶体化処理後においても未溶解Ｔｉが母材中に残留し、
著しい導電性及び加工性の低下が起こるためである。

ＮｉはＴｉと金属間化合物を形成させることにより強度
及び導電性の向上が図れるためで、その含有量が０，０
５ｗｔ％未満ては、前述の効果が期待できず、逆４こ１
　、５ｗｔ％を超えると導電性、半田付性が劣化するた
めである。

ここで本発明方法を適用するＣｕ−Ｃｒ−Ｔ　ｉ　−Ｎ
　ｉ系合金は、重量比でＮ　ｉ　／　Ｔ　ｉを１〜４と
した場合にＮｉ、Ｔｉの析出量が最大となり、適度の強
度と導電性が得られることから、好ましくは重量比でＮ
ｉ／Ｔｉを１〜４の範囲とする。

Ｚｎは導電性を大きく低下させずに著しい半田耐熱剥離
性の改善が期待できるため添加するもので、その量が０
．０１ｖｔ％未満では前述の効果が期待できず、逆に３
．０ｗｔ％を超えると、著しい導電性の低下が起るため
である。

更に副成分として、ＡＩ、ＢｔＳＣｏ、Ｆｅ。

Ｈｆ５Ｉｎ％Ｍｇ、Ｍｎ、ＰＳＺｒからなる群より選択
された１種又は２種以上を総量で、０゜０１〜２．０ｗ
ｔ％添加させるのは導電性を大きく低下させずに強度を
向上させる効果が期待できるためで、その総量が０．０
１ｖｔ％未満では前述の効果が期待できず、逆に２．０
ｗｔ％を超えると、著しい導電性、加工性の劣化が起る
ためである。

次に、溶体化処理を行うのは、後の時効処理で高強度高
導電の材料を得るためである。処理温度を７００”Ｃ以
上とするのは、７００℃未満ではＣ「の含有量によって
は、Ｃｒが未固溶となり、時効硬化型銅合金の特徴であ
る高強度が得られないためである。又、結晶粒度を１〜
２０μ−とするのは、結晶粒度は応力緩和特性及び曲げ
加工性に大きく影響を及ぼすためである。結晶粒度が１
μｍ未満では、応力緩和特性が悪くなり、これを板ばね
として用いた場合、ばね圧の低下が早期に生じる。又、
２０μｍを超えると曲げ加工の際、粒界に沿っての肌あ
れが生じやすくなり、曲げ半径が小さい場合は割れるこ
ともある。

溶体化処理後に１回又は２回の冷間圧延を行うのは、加
工硬化により強度を得るためである。

冷間圧延の加工度を８０％未満とするのは、８０％以上
では圧延による集合組織の発達が顕著に生じ、異方性が
大きくなり、圧延方向と平行方向の曲げ軸での曲げ加工
性が劣化するためである。

なお、本発明の製造方法において、結晶粒度と冷間圧延
加工度の規定は、良好な曲げ加工性を得るために極めて
重要であり、その両方が共に規定した条件を満たさない
限り、良好な曲げ性を有する材料は得られない。

時効処理は、強度、導電性を向上させるために必要であ
るが、時効処理温度を３００〜７００℃とする理由は、
３００℃未満では時効処理に時間がかかり、経済的では
なく、７００℃を超えると、Ｃｒの含有量によっては、
Ｃｒが固溶してしまい、時効硬化型の合金の特徴である
強度及び導電性が得られないためである。実操業的には
４２０〜４８０℃での時効処理が推奨される。

１５０〜８００℃の温度で再結晶させないで熱処理を行
う理由は、冷間加工後に再結晶させない熱処理を行うこ
とにより、ばね特性、曲げ加工性を更に向上させるため
であり、１５０℃未満では熱処理時間が極めて長くなり
、経済的でなく、８００℃を超えると、熱処理時間が短
くなり、特性の制御が困難になるためである。又、この
熱処理を３５０〜７００℃の温度で行えば、材料は時効
され、更に高い導電性が得られる。

なお、本発明の製造条件の規定は、最終の溶体化処理以
降の工程に関してのものであり、それ以前の工程、製造
条件は任意のものでかまわない。すなわち、最終の溶体
化処理以前に行う溶体化処理、熱間圧延、中間焼鈍、冷
間圧延といった工程について、本発明方法は何ら規定し
ない。

［実施例］ 本発明を実施例をもって具体的に説明する。

第１表に示した成分の銅合金に、表中の結晶粒度に調整
する最終の溶体化処理、最終溶体化処理後の冷間圧延、
時効処理、最終の冷間圧延、再結晶しない条件での焼鈍
を順次行い、０．２０１■の板とした。最終の溶体化処
理後の２回の冷間圧延の加工度は第１表に示すものとし
た。

これらの例について引張強さ、伸び、ばね限界値、導電
率、曲げ加工性、耐食性、耐応力腐食割れ性（以下耐Ｓ
ＣＣ性と称す）、はんだ付は性、はんだ耐熱剥離性、応
力緩和特性を調査した。引張強さ、伸びはＪＩＳ　　Ｓ
号引張試験片を用い測定した。ばね限界値はｌＯ■−幅
で１００ａｓ長さの短所に加工し測定した。導電率は１
０５ｍ幅で１００ｍｍ長さの短所に加工し、４端子法に
より測定した。耐食性はＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｈ８５０２に準
じ、試料表面を＃　１２００工メリー紙にて研摩後、４
０℃、９０％ＲＨにおいて２５ｐｐｓ　Ｓ　０２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（■ｄｄ　：　ｍｇ／　ｄ■２
／ｄａｙ）。

耐ＳＣＣ性は１２．５鵬１幅で１５０ｍｇ＋長さの短周
試験片に加工し、第１図に示すようにこの短周ｌ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３ｊＩを含む２０ｆｆｉ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。はんだ付は性は試
料表面を＄１２’００エメリー紙にて研摩した後、１０
１−幅で５０ｍｇ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８０Ｓ　ｎ
　／　４０Ｐ　ｂ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＃
１２００１２００工メリー摩後、６０Ｓｎ／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（０，２Ｏ−１）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。又、曲げ加工性は、Ｌｏａｍ幅に
試料を加工した後、ＪＩＳＺ　　２２４Ｂに準じ　１８
０”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
げ半径は密着（０，０ｍ５）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。応力緩和特性は１５０℃、大気中で０．２％耐
力の８０％の曲げ応力を負荷し、１０００時間後の応力
緩和率を測定した。

第１表から、本発明例は、高強度高導電で、曲げ加工性
も良好で、他の特性も良好であることが判る。

比較例Ｎｏ、１２はＣ「、Ｎ　ｏ、１３はＴ　ｉ　、　
Ｎｏ、１４はＮｉがそれぞれ十分な添加量でないため強
度、ばね特性が本発明合金に比べ劣っている。

比較例Ｎｏ、１５は、冷間圧延の加工度が高く、１８０
°密着曲げ試験において割れが生じる。比較例Ｎ　ｏ、
１６は、結晶粒度が大きく、１８０”曲げ試験において
割れが生じる。比較例Ｎｏ、１７は結晶粒が微細すぎる
ため応力緩和特性が劣る。比較例Ｎ　ｏ、１５．１６．
１７はいずれも製造条件が不適当であるため、本発明例
に比べて応力緩和特性や曲げ加工性が劣化した例である
。比較例Ｎｏ、１８゜１９は、ＪＩＳ規格のりん青銅（
りん青銅２１ＩＣ５１９１Ｒ−Ｈ及びばね用りん青銅Ｃ
５２１０Ｒ−Ｈ）であるが、高強度で曲げ加工性も良好
であるものの、本発明例に比べて導電率が低い。比較例
Ｎ　ｏ、２０は低すずりん青銅のＥＨ材であり、強度は
本発明例並に高強度であるが、曲げ加工性は本発明例よ
り劣る。

一方、本発明例は、比較例と同等もしくはそれらを上回
る強度を有しており、又、ＪＩＳ規格のりん青銅よりも
高導電ではんだめっき耐熱剥離性が優れており、他の諸
特性も良好である。

［発明の効果］ 本発明の製造方法を採用することにより、応力緩和特性
及び曲げ加工性の良好な高強度高導電銅合金を得ること
が可能となり、電子部品の小型化、材料の薄肉化に対応
することができる。

【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・・・短所、２・・・タコ糸。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０
   ．６ｗｔ％、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｚｎ０．０
   １〜３．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物か
   らなる銅合金の製造において、 （ I ）結晶粒度を１〜２０μｍに調整する、７００℃
   以上の温度での最終の溶体化処理 （II）加工度８０％未満の最終の冷間圧延 （III）３００〜７００℃の温度での時効処理からなる
   工程を番号順に順次行うことを特徴とする応力緩和特性
   及び曲げ加工性の良好な電子機器用高強度高導電銅合金
   の製造方法。
2. （２）Ｃｒ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０
   ．６ｗｔ％、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｚｎ０．０
   １〜３．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物か
   らなる銅合金の製造において、 （ I ）結晶粒度を１〜２０μｍに調整する、７００℃
   以上の温度での最終の溶体化処理 （II）最終溶体化処理直後の加工度ｘ％（０≦ｘ＜８０
   ）の冷間圧延 （III）３００〜７００℃の温度での時効処理（IV）加
   工度Ｙ％（０＜｛１−（１−Ｘ／１００）（１−Ｙ／１
   ００）｝×１００＜８０）の最終の冷間圧延 （Ｖ）１５０〜８００℃の温度で再結晶しない時間の熱
   処理 からなる工程を番号順に順次行うことを特徴とする応力
   緩和特性及び曲げ加工性の良好な電子機器用高強度高導
   電銅合金の製造方法。
3. （３）Ｃｒ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０
   ．８ｗｔ％、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｚｎ０．０
   １〜３．０ｗｔ％を含み、更に副成分としてＡｌ、Ｂｅ
   、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｒから
   なる群より選択された１種又は２種以上を総量で０．０
   １〜２．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物から
   なる銅合金の製造において、（ I ）結晶粒度を１〜２
   ０μｍに調整する、７００℃以上の温度での最終の溶体
   化処理 （II）加工度８０％未満の最終の冷間圧延 （III）３００〜７００℃の温度での時効処理からなる
   工程を番号順に順次行うことを特徴とする応力緩和特性
   及び曲げ加工性の良好な電子機器用高強度高導電銅合金
   の製造方法。
4. （４）Ｃｒ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０
   ．６ｗｔ％、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｚｎ０．０
   １〜３．０ｗｔ％を含み、更に副成分としてＡｌ、Ｂｅ
   、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐ、Ｚｒから
   なる群より選択された１種又は２種以上を総量で０．０
   １〜２．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物から
   なる銅合金の製造において （ I ）結晶粒度を１〜２０μｍに調整する、７００℃
   以上の温度での最終の溶体化処理 （II）最終溶体化処理直後の加工度ｘ％（０≦ｘ＜８０
   ）の冷間圧延 （III）３００〜７００℃の温度での時効処理（IV）加
   工度Ｙ％（０｛１−（１−Ｘ／１００）（１−Ｙ／１０
   ０）｝×１００＜８０）の最終の冷間圧延 （Ｖ）１５０〜８００℃の温度で再結晶しない時間の熱
   処理からなる工程を番号順に順次行う ことを特徴とする応力緩和特性及び曲げ加 工性の良好な電子機器用高強度高導電銅合 金の製造方法。