JPH06192801A - 高強度・高導電率銅合金板材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ａｇ：６〜２４ｗｔ％を含有し、残りがＣｕ
および不可避不純物からなる組成で、Ｃｕ固溶体及びＡ
ｇ固溶体が熱処理され、冷間加工により繊維状に引き延
ばされた板材組織を有する高強度・高導電率銅合金板
材。 【効果】 高強度・高導電率特性を充分満足する合金板
材が提供される。このＣｕ−Ａｇ合金板材は容易に溶
解、圧延加工によって製造され、加工途中で熱処理を行
う、簡単な作業手順で高強度・高導電率が実現でき、ま
た６ｗｔ％と少ないＡｇ濃度でも優れた特性を有するこ
とから、経済的にも有利である。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】この発明は、高強度・高導電率銅
合金板材に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、ＩＣリードフレーム材、マグネット導体材料等と
して有用な、高強度で、かつ導電率の高い銅合金板材に
関するものである。

【従来の技術とその課題】高強度・高導電率板材は、特
に電子工業においてはＩＣのリードフレーム材として、
また世界中で開発が競われている超強磁界マグネットの
導体材料等として、強くその開発が望まれている。たと
えば、現在、リードフレーム材においては、クラスIII
_HH（導電率８０％ＩＡＣＳ以上、引張強さ６５０ＭＰａ
以上）及びクラスIII _H （導電率８０〜５０％ＩＡＣ
Ｓ、引張強さ６５０ＭＰａ以上）の特性を満足する材料
は実際的な例がなく、高集積化、高性能化が進むＩＣ技
術においては、これらのクラスIII _H及びクラスIII _HH
の特性を有する安価で信頼性の高いリードフレーム材の
開発が強く望まれている。また、板材を導体材とするビ
ッター型強磁界マグネットの開発では、発生する強い電
磁力に抗することのできるだけの高強度と、発熱を防ぐ
ことのできる高導電率を有する導体材が必要とされてい
る。強磁界マグネット用導体材としては、これまでにも
Ｃｕ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 合
金等が知られているが、Ｃｕ−Ｂｅ合金は導電率が低
く、Ｃｕ−Ｃｒ合金やＣｕ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 合金では強度が
低く、いずれの合金も強度及び導電率のバランスが悪
い。たとえば、最も強度及び導電率のバランスがとれた
導体材として評価されている、米国で開発されたＣｕ−
Ｂｅ合金は強度８００ＭＰａ、導電率６３％ＩＡＣＳの
特性を有している。しかしながら、より高い磁界を発生
するマグネットの開発にはこれらの特性値よりもさらに
優れた高強度・高導電率材料の開発が必要とされている
のが実情である。そこでこのような状況に鑑みて、この
発明の発明者は、新しい高強度・高導電率合金材として
Ｃｕ−Ａｇ合金を開発し、これを実用に供するものとし
て検討を進めている。しかしながら、このＣｕ−Ａｇ合
金材については、その加工面において板材とするには強
度が充分に得られないのではないかという問題があり、
発明者にとっての大きな課題となっていた。この発明
は、以上の通りの事情からなされたものであって、従来
にない優れた特性を有するＣｕ−Ａｇ合金板材を、高強
度性を損うことなく、高導電率の板材として提供するこ
とを目的としている。

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、Ａｇ：６〜２４ｗｔ％を含有
し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成で、Ｃ
ｕ固溶体及びＡｇ固溶体が熱処理され、冷間加工により
繊維状に引き延ばされた板材組織を有する高強度・高導
電率銅合金板材を提供する。すなわち、この発明の合金
板材においては、６〜２４ｗｔ％ＡｇをＣｕに含有する
ことを特徴としているが、６〜２４ｗｔ％のＡｇをＣｕ
に添加することにより合金材はＣｕ固溶体及びＡｇ固溶
体の二相からなる組織を示し、圧延加工を行うことで、
それら二相は引き伸ばされてフィラメント状になり、Ｃ
ｕ−Ａｇ合金材の強度は著しく上昇する。Ｃｕ固溶体及
びＡｇ固溶体中には、それぞれＡｇ及びＣｕが過飽和に
固溶されており、それらを熱処理により析出させること
ができれば、Ｃｕ−Ａｇ合金の強度並びに導電率はより
一層上昇する。しかし、これまで一般に、Ｃｕ−Ａｇ合
金の熱処理による析出硬化はあまり期待できないと考え
られていた。実際に、上記組成のＣｕ−Ａｇ合金を熱処
理してもその硬度はあまり上昇しない。しかしながら、
この発明では、加工と熱処理の組合せにより析出が促進
されて著しくＣｕ−Ａｇ合金の硬度が上昇するとの新し
い知見に基づいて高強度で、かつ高導電率のＣｕ−Ａｇ
合金板材を提供することを可能とした。この場合の加工
と熱処理の組合せとは、加工−熱処理−加工−熱処理−
加工のように、加工と熱処理を１回以上適宜に繰り返す
ことを意味している。Ｃｕ−Ａｇ合金はどの程度の加工
度で、何度の温度で、何時間、そして何回、熱処理する
かによって、その強度及び導電率特性が変化する。ま
た、Ｃｕ−Ａｇ合金は圧延加工することで繊維複合板材
になるが、一般に各種金属、合金材における繊維複合材
は、圧延加工方向の強度に対して直角方向の強度は著し
く低いことから、このＣｕ−Ａｇ合金も板材として利用
することは難しいと考えられていた。しかしながら、こ
の発明のＣｕ−Ａｇ合金板材の場合には、このような従
来の常識に反して圧延方向に対して強度及び導電率の異
方性が小さく、かつ、従来に例のない優れた高強度・高
導電率を有している。合金板材としては、この発明では
６〜２４ｗｔ％Ａｇを、Ｃｕとともに含有させた組成を
有しているが、６ｗｔ％以上のＡｇの添加により、初晶
（Ｃｕ固溶体）及び共晶（Ｃｕ固溶体とＡｇ固溶体から
なる相）が均一に晶出し、冷間加工することで繊維状に
組織が引き延ばされる。これによって、この発明の合金
板材では高い強度が得られる。６ｗｔ％未満のＡｇ添加
量では所定の特性は充分に得られず、また、２４ｗｔ％
以上のＡｇ添加は、Ｃｕ−Ａｇ合金の強度向上に顕著な
効果はなく、一般的な使用を考えた場合、経済的ではな
い。そして、この発明の合金板材においては、Ｃｕ固溶
体並びにＡｇ固溶体からなり、それぞれの固溶体中には
過飽和なＡｇ並びにＣｕ粒子を含んでおり、熱処理を施
すことにより合金の強度及び導電率が著しく上昇する。
特に冷間加工過程で中間熱処理を数回施すことが強度及
び導電率の向上に効果的である。この場合の熱処理とし
ては、一般的には３００〜６００℃程度、より好ましく
は３００〜５５０℃程度の温度において行うこととす
る。冷間加圧は、圧延等の手段によって適宜に実施され
る。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の合金
板材について説明する。

【実施例】Ｃｕに６〜２４ｗｔ％のＡｇを添加し、真空
または不活性ガス雰囲気中で溶解、鋳造した後、冷間圧
延加工を行った。加工度１０％において、４５０℃、２
ｈの熱処理を施した後、引き続き冷間圧延を行い、加工
度３５％で、４５０℃、１ｈさらに、加工度６０％で、
４００℃、１ｈの中間熱処理を施した後、最終９６％ま
での冷間圧延加工を行った。この場合の加工度はＨｏ−
Ｈ／Ｈｏ×１００（Ｈｏ：鋳造材の厚さ、Ｈ：加工材の
厚さ）で表わしている。図１は、Ｃｕ−６〜２４ｗｔ％
Ａｇ合金板材の強度と加工度の関係を示したものであ
る。加工度８０％では、６ｗｔ％Ａｇで６５０ＭＰａ、
８ｗｔ％Ａｇで、７００ＭＰａ、１２ｗｔ％Ａｇで、７
２５ＭＰａ、２４ｗｔ％Ａｇでは７６０ＭＰａの引張強
さとなる。加工度９６％では、それぞれ、９１２ＭＰ
ａ、９４７ＭＰａ、９８９ＭＰａ、１０５０ＭＰａの引
張強さが得られる。また、導電率はいずれの組成のＣｕ
−Ａｇ合金板材も、強度に対して一様の関係を有してい
る。図２は、この強度と導電率の関係を示したものであ
る。引張強さ５２０ＭＰａでは、導電率９０％ＩＡＣＳ
が得られる。８００ＭＰａでは８０％ＩＡＣＳ、そして
１０５０ＭＰａでは、７５％ＩＡＣＳの導電率となる。
そして、Ｃｕ−Ａｇ合金は圧延加工により、圧延方向に
組織が引き延ばされた、繊維複合材の組織を形成する
が、前述の通り、一般にこのような繊維複合組織材料の
強度は加工方向に対して直角方向で著しく低下すると考
えられている。しかしこの発明のＣｕ−Ａｇ合金板材で
は、図３に示すように、逆に圧延方向に対し直角方向の
強度がより高いという全く予想外の優れた特性が得られ
た。このことは、この発明の合金板材の大きな特徴であ
る。直角方向の強度と圧延方向の強度の差は９６％の加
工度で１００ＭＰａ程度である。また図４に示すよう
に、方向による強度の差は、低加工度では小さくなる。
なお、導電率の異方性については顕著な差異が認められ
なかった。図５は、参考としてのＣｕ−Ｎｂ合金の板材
及び線材の強度と導電率の関係を示したものである。Ｃ
ｕ−Ｎｂ合金はＣｕ−Ａｇ合金と同様な加工組織を持つ
繊維強化複合材である。Ｃｕ−Ｎｂ合金の板材と線材の
強度及び導電率を比較すると板材では導電率の低下が大
きい。一方、この発明のＣｕ−Ａｇ合金板材では図２に
示したように強度と導電率の関係は、線材と同様の傾向
を示し、これまでの技術常識とは異なる結果が得られて
いる。このことは、この発明の板材の実用的有意性を明
示していると言える。

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、高強度・高導電率特性を充分満足する合金板材が
提供される。このＣｕ−Ａｇ合金板材は容易に溶解、圧
延加工によって製造され、加工途中で熱処理を行う、簡
単な作業手順で高強度・高導電率が実現でき、また６ｗ
ｔ％と少ないＡｇ濃度でも優れた特性を有することか
ら、経済的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｃｕ−６〜２４ｗｔ％Ａｇ合金板材の加工度の
変化に対する最大引張強さを示した相関図である。

【図２】Ｃｕ−Ａｇ合金板材及び線材の最大引張強さと
導電率の関係を示した相関図である。

【図３】加工度９５％でのＣｕ−６〜２４ｗｔ％Ａｇ合
金板材の強度の異方性を示した相関図である。

【図４】Ｃｕ−１２ｗｔ％合金板材の加工度の変化によ
る強度の異方性を示した相関図である。

【図５】参考例としてのＣｕ−Ｎｂ合金の板材及び線材
の最大引張強さと導電率の関係を示した相関図である。

【書類明】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１２日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｃｕ−６〜２４ｗｔ％Ａｇ合金板材の加工度の
変化に対する最大引張強さを示した相関図である。

【図２】Ｃｕ−Ａｇ合金板材及び線材の最大引張強さと
導電率の関係を示した相関図である。

【図３】加工度９５％でのＣｕ−６〜２４ｗｔ％Ａｇ合
金板材の強度の異方性を示した相関図である。

【図４】Ｃｕ−１２ｗｔ％合金板材の加工度の変化によ
る強度の異方性を示した相関図である。

【図５】参考例としてのＣｕ−Ｎｂ合金の板材及び線材
の最大引張強さと導電率の関係を示した相関図である。

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｇ：６〜２４ｗｔ％を含有し、残りが
   Ｃｕおよび不可避不純物からなる組成で、Ｃｕ固溶体及
   びＡｇ固溶体が熱処理され、冷間加工により繊維状に引
   き延ばされた板材組織を有する高強度・高導電率銅合金
   板材。
2. 【請求項２】 冷間加工の過程で３００〜５５０℃の温
   度で０．５〜４０時間の中間熱処理を加えた請求項１の
   銅合金板材。