JPH0625388B2 - 高強度、高導電性銅基合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はリードフレーム材料又はコレネタ材料として
電子工業で特別の応用を有する銅基合金に関する。電子
工業は高い電気的及び熱的伝導率を有する一層強度が上
昇するリードフレーム合金を要求している。斯かる合金
の利点はコネクタ用としても同様である。本発明合金
は、市販されている代替合金と比較して改良された強度
特性と導電率特性（導電性）を有する。

（従来の技術及びその問題点） 高銅合金（９６％乃至９９．３％銅）は銅含有量に対し
て中程度から高程度に至る電気的及び熱的伝導率を有し
ていることにより電子的及び電気的応用に使用される。
合金のこの群の内で、電気伝導率は典型的に銅合金Ｃ１
８２００及びＣ１６２００の９０％ IACS のように高い
ものから銅合金Ｃ１７００及びＣ１７２００の２２％ I
ACS のように低いものまでの範囲がある。りん化物によ
つて強化された合金は一般には中間から高い程度に至る
伝導率を有し、それらは例えば、ニツケルりん化物で強
化された合金Ｃ１９００、鉄りん化物で強化された合金
Ｃ１９２００、Ｃ１９４００及びＣ１９６００及び合金
Ｃ１９５００におけるように鉄とコバルトの混合りん化
物で強化された合金などである。合金Ｃ１９２００及び
Ｃ１９６００は公称成分として１％の鉄を有するが、り
ん含有量では異りそれぞれ公称成分として０．０３％及
び０．３％を有する。外国で作られ、TAMAC −５として
販売されている他の合金Ｃ１９５２０は０．５％乃至
１．５％の鉄、０．０１％乃至０．３５％のりん及び
０．５％乃至１．５％のすずを含む。

以下の特許はりん化物で強化された合金を示す、即ち米
国特許番号２，１２３，６２８、３，０３９，８６７、
３，５２２，０３９、３，６３９，１１９、３，６４
０，７７９、３，６９８，９６５及び３，９７６，４７
７、ドイツ特許９１５，３９２、カナダ特許５７７，８
５０及び日本の特開昭５６−１０５６４５、特開昭５５
−１５４５４０、特公昭５８−５３０５７、特開昭５５
−７９８４８及び特開昭５９−９１４１。米国特許番号
３，５２２，１１２及び３，５７３，１１０はそれ等の
合金の製造方法を示している。

マグネシウムりん化物も又Ｃ１５５００におけるように
強化された銅合金であることが分つた。この合金は米国
特許番号３，６７７，７４５と３，７７８，３１８によ
る開示に包含されている。これ等の特許に開示された合
金と処理方法はマグネシウムに対するりんの割合が０．
３から１．４にわたることを特許請求の範囲にしてい
る。その合金は、銅を含む不純物とは別の残部ととも
に、広く０．００２％乃至４．２５％のりんと０．０１
％乃至５．０％のマグネシウムを含むように開示されて
いる。その合金は又０．０２％乃至０．２％の銀と0.01
％乃至２．０％のカドミウムを含み得る。強化剤として
のマグネシウムりん化物は又米国特許番号４，２０２，
６８８と４，３０５，７６２との合金に使用されてい
る。前者の特許はミツシユメタル、りん及びマグネシウ
ムを含む合金を開示している。後者の特許は、マグネシ
ウム、りん及び鉄、コバルト、ニツケル及びそれらの混
合物から選らばれた遷移元素の各々を０．０４％乃至
０．２％含む合金を開示している。

米国特許２，１５７，９３４には、０．１％乃至３％の
マグネシウムと、ニツケル、コバルト、鉄の群から選ば
れた０．１％乃至５％の材料と、０．１％乃至３％のけ
い素と残部銅から成る銅合金が開示されている。この特
許は又銀、亜鉛、カドミウム、すず、ジルコニウム、カ
ルシウム、リチウム、チタン及びマンガンのような付加
的成分を少量割合加えることによりこの合金を改良する
ことが可能であることを指示している。又その特許は
「ある例では、りん、アルミニウム又はベリリウムも又
鉄属金属と金属間化合物を形成するので、それらの全部
又は一部をけい素の代りに置き換えることができる。」
と述べている。日本の特開昭５８−１９９８３５はマグ
ネシウム０．０３％から０．３％、鉄０．０３％から
０．３％、りん０．１％から０．３％、残部銅を含む銅
合金を開示している。

（問題点を解決するための手段及び作用） 本発明によると、卓越した軟化抵抗と形成性とを伴つて
高強度と高伝導率を組合せて有する改良された銅基合金
が提供された。この合金はマグネシウムりん化物とニツ
ケル、マンガン、コバルト又はそれ等の混合物を伴うか
又は伴わない鉄とのりん化物とを有するりん化物の混合
物を含む。

本発明によると、りんに対するマグネシウムの割合と、
りんに対するりん化物形成元素（マグネシウム＋鉄＋ニ
ツケル＋マンガン＋コバルト）の全含有量の割合は、各
々望ましい高伝導率を得るために臨界的範囲内に維持さ
れねばならない。すず又はアンチモンのようなある固溶
体強化元素は、伝導率を或る程度失うが合金の強度を都
合よく増加し、一方でアルミニウムとクロームは強度と
伝導率の両方に負の強い影響を有し、けい素は伝導率に
対し極端に負の影響を有するという驚くべきことが分つ
た。

本発明合金は、実質的に、その1/2量がNi（ニッケ
ル）、Mn（マンガン）、Co（コバルト）またはこれら元
素の組合せによって置換可能であるFe（鉄）約0.3 〜1.
6 重量% と、Mg（マグネシウム）約0.01〜約0.20重量%
と、P(りん) 約0.10〜約0.40重量% と、Sn（すず）、Sb
（アンチモン）、およびこれら元素の組合せから成る群
から選択される元素約0.5 重量% 以下と、残部としての
Cu（銅）とから成る合金であり（以上、数字はいずれも
重量%)、Mg（マグネシウム）に対するP(りん) の割合が
少なくとも約2.5 であり、りん化物形成元素（マグネシ
ウム+ 鉄+ ニッケル+ マンガン+ コバルト）の全含有量
に対するP(りん) の割合が約0.22〜0.49の範囲内にある
ことを条件とする。好ましい鉄含有量は、例えば0.35重
量% または0.4 重量% である。好ましくは、この合金は
本質的に約０．５重量％から約１．０重量％の鉄であつ
て、その鉄の含有量の半分まではニツケル、マンガン、
コバルト及びそれらの混合物から成る群から選ばれた１
つの元素によつて置き換えられる鉄と；約０．１５重量
％から約０．２５重量％のりんと；約０．０２重量％か
ら約０．１重量％のマグネシウムと；すず、アンチモン
及びそれらの混合物から成る群から選ばれた約０．３５
重量％までの一元素と；残り銅から成り、但しマグネシ
ウムに対するりんの割合は約２．５から約８．０の範囲
で且つりん化物形成元素の全含有量に対するりんの割合
は約０．２５から約０．４４の範囲であることを条件と
する。或る場合には、マグネシウムに対するりんの割合
の上限は１２まで増加できるが、しかし、最も好ましく
は、その割合は約３．０から約６．０の範囲である。

本発明の別の実施態様によれば、この合金は好ましくは
その強度を増大するためにすずの必要な添加を含む。こ
の実施態様の合金に対して、上記範囲に任意添加と示し
たすず含有量は、代りに合金の強度を増加するすずの有
効量を約０．４重量％まで有し総ての他の合金にする元
素の範囲は最も広い実施態様で上記したのと同じであ
る。りん化物形成元素の全含有量に対するりんの割合は
約０．２４から約０．４８の間で変化する。ある場合に
は、りん化物形成元素の全含有量に対するりんの下限は
０．２２に減少する。好ましくは、この実施態様による
すずの範囲は約０．０５重量％から０．３５重量％を有
し総ての他の元素の範囲は好ましい合金として上記した
のと同じである。この好ましい実施態様の合金に対して
りん化物形成元素の合計含有量に対するりんの割合が約
０．２７から約０．３９の範囲にあるような臨界的な様
相で変化するということが分つたのは驚くべきことであ
る。従つてリードフレーム又はコネクタのような電子的
応用に改良された銅母材合金を提供することは本発明の
別の利点である。

そのような応用に適当な伝導性と成形性を維持しながら
改良された強度を有するこのような合金を提供すること
は本発明のさらに別の一つの利点である。

これ等及びその他の利点は以下の記載と図面から一層明
らかになる。

本発明によると卓越した軟化抵抗と成形性とを伴つて高
強度と高伝導率の組合せを有する改良された銅基合金が
提供される。この合金は本質的には約０．３重量％から
約１．６重量％の鉄であつて、鉄含有量の半分迄はニツ
ケル、マンガン、コバルト及びそれらの混合物から成る
群から選ばれた一元素によつて置き換えられる鉄と；約
０．０１重量％から約０．２０重量％のマグネシウム
と；約０．１０重量％から約０．４０重量％のりんと；
すず、アンチモン、及びそれらの混合物から成る群から
選んだ約０．５重量％までの１元素と；残部が銅、とか
ら成り、但しマグネシウムに対するりんの割合は少くと
も約2.5 を有し、かつりん化物形成元素（マグネシウム
+ 鉄+ ニッケル+ マンガン+ コバルトの全含有量に対す
るP(りん) の割合が約0.22〜約0.49の範囲内にあること
を条件とする。好ましい鉄含有量は、例えば0.35重量%
、または0.4 重量% である。

好ましくは、この合金は本質的に約０．５重量％から約
１．０重量％の鉄であつてその鉄の含有量の半分までは
ニツケル、マンガン、コバルト及びそれらの混合物から
成る群から選ばれた１つの元素によつて置き換えられる
鉄と；約０．１５重量％から約０．２５重量％のりん
と；約０．０２重量％から約０．１重量％のマグネシウ
ムと；すず、アンチモン及びそれらの混合物から成る群
から選ばれた約０．３５重量％までの１つの元素と；残
部が銅から成り、但しマグネシウムに対するりんの割合
は約２．５から約８．０の範囲で、且つりん化物形成元
素の全含有量に対するりんの割合は約０．２５から約
０．４４の範囲で最も好ましくは約０．２７から約０．
３８であることを条件とする。或る場合には、マグネシ
ウムに対するりんの割合の上限は１２まで増加できる
が、しかし、最も好ましくは、その割合は約３．０から
約６．０の範囲である。

本発明の合金は又それらの合金の特性を実質的に劣化さ
せない他の元素及び不純物を含むことがある。

本発明の別の実施態様によれば、この合金は好ましく
は、その強度を増大するためのすずの所要量の添加を含
み得る。この実施態様の合金に対して、上記範囲に任意
添加と示したすず含有量は代りに必要な他の添加を含み
得る。この別の実施態様の合金は、本質的に約０．３重
量％から約１．６重量％の鉄であつて、その鉄含有量の
半分まではニツケル、マンガン、コバルト及びそれらの
混合物から成る群から選ばれた一元素によつて置き換え
られた鉄と；約０．０１重量％から約０．２０重量％の
マグネシウムと；約０．１０重量％から約０．４０重量
％のりんと；合金の強さを増大するすずの有効量である
約０．４重量％までと；約０．５重量％までのアンチモ
ンと；残り銅、とから成る、但しマグネシウムに対する
りんの含有量の割合は少くとも約１．５を有し、且つり
ん化物形成元素（マグネシウム＋鉄＋ニツケル＋マンガ
ン＋コバルト）の合計含有量に対するりんの割合は約
０．２４から約０．４８の範囲にあることを条件とす
る。或る場合には、りん化物形成元素の合計含有量に対
するりんの割合は０．２２まで減らすことができる。

好ましくは、別の実施態様の合金は、本質的に約０．５
重量％から約１．０重量％の鉄であつてその鉄含有量の
半分まではニツケル、マンガン、コバルト及びその混合
物から成る群から選ばれた１つの元素によつて置き換え
られる鉄と；約０．１５重量％から０．２５重量％のり
んと；約０．０２重量％から０．１重量％のマグネシウ
ムと；約０．０５重量％から約０．３５重量％のすず
と；約０．３５重量％までのアンチモンと；残部銅、と
から成り、但しマグネシウムに対するりんの割合は約
２．５から約８．０の範囲にあり、且つりん化物形成元
素の合計含有量に対するりんの割合は約０．２７から約
０．３９の範囲で最も好ましくは約０．２８から約０．
３７であることを条件とする。

この別の実施態様の合金に対し好ましくはりん化物形成
元素の合計含有量に対するりんの割合はすずのない合金
と比較して変つていることが分つたことは驚くべきこと
である。この別の実施態様の合金はまた、実質的にそれ
らの合金の特性を劣化させない他の元素及び不純物を含
む場合がある。

りんをこゝに規定した限度以下に減らすことは合金の強
度を減少させる。こゝに規定した限度以上にりんを増や
すことは鋳造と熱間圧延の間のクラツク発生を含み処理
の困難さを生じ、さもなくとも表面品質を損う。こゝに
説明した限度以下のマグネシウムは合金の強度を減少さ
せる。こゝに規定した限度以上のマグネシウムの存在は
合金の伝導率に不利な影響を及ぼし、非常に高いマグネ
シウム含有量ではその熱間圧延性に影響を及ぼす。もし
鉄の含有量がこゝに説明した限度以下ならば、ニツケ
ル、マンガン又はコバルトの有無に拘らず、合金の強度
は不利な影響を受け、もしこの限度を越えると、その時
は合金は鋳造と熱間圧延の間のクラツク発生のため処理
が困難になり損なわれた表面品質を有する。

上記に加えて、本発明の他の実施態様では、ここに説明
された含有量以上のすずの含有量は伝導率が非常に失な
われ曲げ成形性が低下する。こゝに説明した限度以下の
すずの含有量は強度が減少することになる。

もしマグネシウムに対するりんの割合とりん化形成元素
の合計含有量に対するりんの割合とがここに規定した範
囲内にないならば、その時は合金の伝導率は不利な影響
を受ける。これ等の割合の範囲は、第１図に示すように
臨界的であると思われる。第１図で上の帯域１と曲線２
とはすずのあるものとないものの一連の合金の伝導率に
対してりん化物形成元素の全含有量に対するりんの割合
の図示である。こゝに示された図示は、明らかに結果と
して生じた合金の伝導率に関してこの割合の予期しなか
つた驚くべき臨界性を示している。上の帯域１はすずを
含まない合金に対するものである。下の曲線は本発明の
範囲内のすずを含む合金に対するものである。すずは伝
導率がある程度減少するが合金の強度を増加することは
それぞれのプロツトを考えれば明らかになる。すずを含
む合金のこの割合の好ましい範囲がすずのない合金のこ
の割合の範囲より狭いことは驚くべきことである。

本発明の合金はマグネシウムりん化物の粒子とニツケ
ル、マンガン、コバルト又はそれらの混合物を伴うか又
は伴わない鉄のりん化物の粒子とを有するりん化物の混
合物を含むと思われる。そのミクロ組織はいくつかの大
きな１乃至３ミクロンりん化物粒子と大きさが約０．５
ミクロン以下の微小リン化物の一様な分散粒とから成
る。上記のように、りん化物はマグネシウム又は鉄を含
む化合物である。ニツケル、マンガン、コバルト及びそ
れらの混合物から選ばれた他の元素が鉄の部分の代りを
している場合には、マグネシウムりん化物は変らないで
鉄りん化物がそれらの加えられた元素を含んでいると思
われる。

本発明の合金に存在する時のすず又はアンチモンは、合
金を強化するが後で示すように、伝導率を或る程度減少
させるが、銅のマトリツクスに固溶しないで残る固溶体
強化元素を有する。本発明の合金における少くとも二つ
のりん化物の形成は、この合金がもしどちらかの化合物
だけが単独で存在した場合に得るであろう之等の特性を
凌駕する特性を獲得するようにさせる。

アルミニウムとクロームのような元素は合金の強度と伝
導率の両方に不利な強い影響を有することが分つたこと
は驚くべきことである。例えば、アルミニウムが約０．
２％から約０．２５％の量で存在する時又はクロームが
０．４％から０．５％の量で存在する時に逆の大きな影
響が示された。又０．２％乃至０．２５％の範囲のけい
素の量は合金の伝導率に非常に不利に作用するが強度で
は少しの増加を与えることが分つたことも驚くべきこと
である。

本発明の合金は良好なはんだ付け特性を提供し合金Ｃ１
９４００より優れ、殆んど合金Ｃ１９５００と同程度に
よい軟化抵抗を有する。

第２図は重量パーセントのすずに対して、最小曲げ半径
を厚さで割つた値をプロツトしたものである。曲げ成形
性試験はストリツプがクラツク発生なしに９０゜曲げら
れる最小半径を測定する。よい方向の曲げ特性は圧延方
向に垂直な曲げ軸について測定される。一方悪い方向の
特性は圧延方向に平行な曲げ軸について測定される。最
小曲げ半径(MBR) はストリツプがクラツクを発生するこ
となく９０゜曲げられる最小ダイス型の半径で「ｔ」は
ストリツプの厚さである。第２図で、上の曲線は悪い方
向の曲げに対するもので一方下の曲線はよい方向の曲げ
に対するものである。

本発明の合金において、すずが存在する時は第２図に示
されるように、すずは０．４重量％以下に制限されるべ
きであり、好ましくは、良好な曲げ成形が望ましい場合
は０．３重量％以下に限定されるべきことが判つたこと
は驚くべきことである。すずの高含有量は、第２図に示
すように、合金の曲げ成形性に不利な影響を与える。

本発明の合金は以下の工程に従つて処理される。合金は
好ましくは少くとも約１１００℃乃至約１２５０℃の温
度から直接チル鋳造される。本発明の合金はインゴツト
バーの冷却中に粒界破断を生じ易いことが別つた。従つ
て、特に大形鋳造に対しては、固溶体化の後の冷却で冷
却速度を通常の直接鋳造冷却速度より低減させる方法で
制御するのが好ましい。合金を鋳造する特別な方法は本
発明の部分を形成しない。

そのようにして生ずる鋳造インゴツトは約８５０℃から
約９８０℃の温度で約半時間から約４時間均質化され、
続いて複数回のパスで熱間圧延のような熱間加工により
一般に約１９mm（3/4″）より小さい希望の寸法にな
る。任意的に、合金は約９００℃から約９８０℃の温度
で炉中に保ち続いて水焼入のように、急冷することによ
り析出した合金元素を溶体化するために再溶体化され
る。

再溶体化を行つたか又は行つていない合金は、好ましく
は酸化スケールを取り除くため圧延され、次に冷間圧延
のような冷間加工をされて約１０％から約９０％の厚み
減少の中間寸法になり、好ましくは約３０％から約８０
％減少の中間寸法にされる。冷間圧延の次は好ましくは
約４００℃から約８００℃の金属温度で約６時間まで合
金が軟くなる有効な時間の間焼なまし（すなわち、焼
鈍）される。ストリツプ焼なましはより短い期間でこれ
等の範囲内の高い方の温度を使用し、これに反し、ベル
焼なましはより長い期間で低い方の温度を使用する。

合金は次に好ましくは冷間圧延によつて再び冷間加工さ
れ厚みで約１０％から約９０％の減少、好ましくは約２
０％から約８０％の減少の仕上げ可能寸法になる。合金
は次に好ましくは約３５０℃から約５５０℃の温度で約
１時間から約６時間焼なまされる。この焼なましは好ま
しくはベル焼なましである。合金は次に厚みで約２０％
から約８０％変形して希望の仕上げ調質圧延される。合
金は、もし希望するならば、応力除去の焼なましがされ
る。

中間および仕上直前寸法での焼なまし（すなわち、焼
鈍）は、完全再結晶または部分再結晶のいずれかが得ら
れるような態様で制御可能であることが判った。部分再
結晶は、曲げ成形性の僅かな低下で、降伏強さ約3.5 kg
/mm²(5Ksi)〜約7.0kg/mm²(10Ksi)の相対的な強度増加を
行うための有効な方法であることが判った。この強度増
加は、過飽和固溶体からのりん化物の析出によるもので
あり、この析出によって合金の導電率特性（導電性）も
向上する。約10% 〜約80% の再結晶部分を有する本発明
合金の部分再結晶は、温度範囲約425 ℃〜約500 ℃の中
間寸法での焼なましにより行われ、また温度範囲約375
℃〜約450 ℃の仕上直前寸法での焼きなましにより得ら
れることが判つた。本発明は次に示す実施例を考察する
ことにより一層容易に理解される。

実施例Ｉ 実施例合金は木炭被覆で大気中溶解されダービル式鋳造
されて５．４５kgインゴツト（１２ポンド）、１５．３c
m×１０．２cm×４．４cm（６″×４″×１3/4″）が作
られる。鋳造温度は約１１２５℃から約１１５０℃であ
つた。生じたインゴツトは約８５０℃から約９００℃で
２時間均質化され、次に再加熱しないで７工程で４．４
Cm（１3/4″）から１．０cm（０．４″）に圧延され
た。析出した合金元素を溶体化するために、ストリツプ
は炉に戻され約８５０℃から９００℃に約１時間保持さ
れ、次に水焼入れされた。ストリツプは次に酸化スケー
ルを取り除くために圧延され２．０３mm（０．０８
０″）に冷間圧延された。冷間圧延されたストリツプは
次に２時間約５００℃から５７５℃で焼なまされた。そ
の材料は次に１．０２mm（０．０４０″）に冷間圧延さ
れ、約４５０℃から５００℃に約２時間焼なまされ次に
電気伝導率（導電率）が測定された。材料は次に最終的
に特性の測定のために０．２５mm（０．０１０″）の寸
法まで圧延された。軟化抵抗は０．２５mm（０．０１
０″）寸法の材料の試料を１時間３００℃と５５０℃の
間の各種温度で焼なましして続いてそれぞれのビツカー
ス硬度値を測定することによつて決定された。

成分が第１表Ａに列挙された二つの合金は上述のように
処理された。第１表Ａの合金３は市販の合金Ｃ１９６０
０に対応する。この三種の合金は第１表Ｂの他の市販の
合金Ｃ１９４００、Ｃ１９５００及びＣ１９５２０と比
較された。Ｃ１９４００の特性は最終の応力除去焼なま
しをほどこした「ばね硬質」の材料に対するもので、一
方Ｃ１９５００の特性は3/4 硬質に対するものである。
これらの市販合金に対するこれらの特殊な硬質指定はリ
ードフレームへの使用に共通に指定された硬さ指定であ
る。電気伝導率値、引張特性値及び曲げ成形特性が一覧
表にしてある。

明らかに、本発明の合金は、入手可能な市販の合金にま
さる改良点が示されている。本発明の合金１は銅合金Ｃ
１９４００に比較して幾分すぐれた強度とかなりすぐれ
た伝導性を提供する。マグネシウムの添加は合金１を合
金３に比較することにより示される通り同様な伝導率で
遥かによい強度となつている。本発明の別の実施態様に
よる合金２は、銅合金Ｃ１９５００に比較して同じ強度
でかなりよい伝導率を提供する。総ての比較は全般的に
同様な曲げ成形性特性を基準としている。

実施例II 組成が第２表Ａに列挙された合金は第２表Ｂで合金１と
比較されている。これ等の合金は実施例Ｉについて前に
記載されたように処理された。第２表Ｂに示された結果
は、１．０２mm（０．０４０″）寸法での焼なまし状態
の伝導率が使用されてる点以外は前に示された結果と同
様である。第２表Ｂのデータにより、本発明の高められ
た特性はニツケル、コバルト又はマンガンが合金中の鉄
の代りに一部置き換えられた時に保有されることを示し
ている。

実施例III 第３表Ａの合金で説明されたような、すず又はアンチモ
ン添加の効果は１．０２mm（０．０４０″）寸法での焼
なましの伝導率と０．２５４mm（０．０１０″）寸法で
の引張り特性とによつて示される。合金の総てはほゞ実
施例Ｉに関して記載された方法で処理された。第３表Ｂ
の結果を考察すると、本発明の範囲内のすずは伝導率の
許容できる程度の損失でより高い強度を提供することが
明らかである。しかしながら、本発明の別の実施態様に
よるすずの範囲を越えることは伝導率に実質的に有害な
影響を有する。

実施例IV この実施例は前記の実施例ですでに記載されたような本
発明の数個の合金の軟化抵抗を市販の合金と比較してい
る。合金の総ては実施例Ｉについて述べられたように処
理され、合金の特性は第１表Ｂ及び第２表Ｂに既に示さ
れている。軟化抵抗試験の結果は第４表に述べられてい
る。第４表のデータは本発明の合金の軟化抵抗は銅合金
Ｃ１９４００に比較して改良されて銅合金Ｃ１９５００
の軟化抵抗に近づいていることを示している。

実施例Ｖ この実施例は合金を鉄の割合及びマグネシウムに対する
各種りんの割合で比較している。第５表Ａに表示された
合金は合金１２及び１４が５０％の最終冷間圧延加工を
受けて０．２５mm（０．０１０″）の寸法にされた点以
外は前述されたように処理された。結果として得られた
合金の特性は第５表Ｂに述べられている。マグネシウム
に対するりんの割合が１．４を越す本発明の合金は電気
伝導率と強度の組み合わせが一層すぐれている。

こゝで第３図及び第４図を参照すると、一連の曲線は電
気伝導率につき一連の合金に対してマグネシウムに対す
るりんの割合につきすずを含む合金と含まないものとを
比較して示している。各曲線はりん化物形成元素の全含
有量に対するりんの割合が予め決められた範囲内の合金
のデータ点に基づいている。合金は前に記載されたよう
に本発明に従つて処理された。データ点のあるものは実
施例Ｉにあるように処理された合金試料に基づき、一方
で他のデータ点は本発明に従つて処理された市販級の大
きさのインゴツトから取られた合金試料に基づいてい
る。

第３図及び第４図を参照すると、マグネシウムに対する
りんの割合は本発明によればあらゆる意味で臨界的であ
り、好ましくは少くとも２．５であるべきであることが
明らかである。又これらの図を考えるとこれ等の合金の
マグネシウムに対するりんの割合とりん化物形成元素の
全含有量に対するりんの割合との間に相関々係があるこ
とが明らかである。例えは、第３図を参照して、本発明
の好適限界を外れているりん化物形成元素合計量に対す
るりんの割合の下端部においては、マグネシウムに対す
る許容りん割合は好ましくは約２．５乃至６の非常に狭
い範囲内になる。第３図の他の曲線は好ましい範囲内の
りんの割合に対するりん化物形成元素に関するもので之
等の合金については、マグネシウムに対するりんの許容
限界は非常に広く、マグネシウムに対するりんの割合の
変化に対し合金の感受性を低くしている。

第４図を参照すると、りん化物形成元素に対するりんの
割合の影響についても示されている。りん化物形成元素
の合計量に対する好ましいりんの割合の範囲の上端部は
マグネシウムに対するりんの許容割合が幾分狭い範囲に
なつているように見える。

第３図と第４図を考察すると、マグネシウムに対するり
んの割合は好ましく少くとも２．５であるべきことが明
らかである。そのような割合を３から６の範囲に維持す
ることは、合金がりん化物形成元素の合計量に対するり
んの割合の影響に敏感にしなくてもすむようにする。り
ん化物形成元素の合計量に対するりんの割合の好ましい
限界内でのマグネシウムに対するりんの割合は好ましく
は２．５から８で最も好ましいのは３から６であるべき
である。

実施例VI この実施例は各合金をりん化物形成元素の合計量に対す
るりんの各種の割合と比較している。各合金は銅と１．
１３％の鉄と０．１１％のマグネシウムと０．３０％の
りんを含み実施例Ｉにおけるように処理された合金１５
以外は前の実施例に列挙されている。伝導率は１．０２
mm（０．０４０″）寸法で測定した。

第６表は伝導率、降伏強さ及び曲げ成形性をこの割合で
の関数として比較している。結果はこの割合が０．３２
以上に増加するにつれ、また割合が０．２４の方へ減少
するにつれて伝導率は減少することを示している。

本発明の合金は又合金の特性を実質的に劣化させない他
の元素及び不純物を含んでもよいが、けい素、アルミニ
ウム及びクロームのような元素は不可避的不純物として
以外は含まれないことが好ましい。

実施例VII 第７表に図示された成分を有する一連の合金は実施例Ｉ
におけるように処理され、その伝導率は最終加工の前の
焼なまされた寸法であるＲＦ寸法で測定された。表VII
に表示された合金は変化したけい素含有量を有する。結
果は焼なまされた状態の伝導率に対するけい素含有量の
比較として第５図に図示されている。第５図を考察する
とけい素は電気伝導率に非常にマイナスの影響を有し、
従つて、不可避的不純物として以外は避けるべきである
ことが明らかである。

すずを含まず、従つて、最高の伝導率を有する本発明に
よる合金は半導体リードフレーム材料として特殊な応用
を有する。すずを含む本発明の合金で従つて多少伝導率
が低減しても最高の強度を有する合金は電気コネクタへ
の応用に特によく適用される。

再び第１図を参照して、本質的にすずのない合金ではり
ん化物形成元素の合計含有量に対するりんの割合の最も
広い範囲が約７０％ IACS 又はそれ以上の導電率（電気
伝導率）を得ることが明らかである。同様に、すずのな
い実施例におけるその割合の好ましい限度は約８０％ I
ACS 又はそれ以上を達成する。すずを含む本発明の別の
実施態様に関してはこの割合の広い限度は約６０％IACS
又はそれ以上を得る。この実施態様の好ましい限界は約
７０％又はそれ以上を得て最も好ましい限界は約７２％
IACS又はそれ以上を達成する。

第６図は第１図に示されたグラフの改訂されたもので、
第６図には、実施例Ｉに従つて処理されたり又は本発明
に従つて処理された市販の大きさのインゴツトから取ら
れた一連の合金に基いて多数のデータ点が作られた。第
１図と第６図を比較すると曲線１及び２の両方共帯域と
なる結果を描いていることを示している。第６図に示さ
れる追加のデータは本発明によるようなりん化物元素の
合計量に対するりんの割合の適切な範囲を変更するもの
ではない。但しある例ではすずを含む合金に対するその
割合の下限を追加データに基いた０．２２へ広げること
も可能である。第６図の帯域１及び２は示された合金に
対してマグネシウムに対するりんの割合が広い範囲であ
るために生じたものである。本発明の好ましい限界内に
マグネシウムに対するりんの割合を制御することは帯域
の上の部分の方に向う結果を生ずる。

ここに使用されたように、「降伏強度（耐力）」の用語
は０．２％オフセツトで測定した強度を指す。「引張強
さ」の用語は最終の引張強さを指示する。この発明によ
る伸びは５０．８mm（２″）のゲージ長さ（標点距離）
で測定された。「ksi」 の用語は「平方吋当りポンドの１
０００倍」の略である。本発明に述べられた市販の銅合
金の名称はニユーヨーク１００１７、ニユーヨーク州、
レキシントン街４０５、カツパーデイベロツプメント協
会の標準命名よりも成るものである。

この明細書に述べられた特許及び刊行物は参考として関
連あることを意図している。

本発明に従つて強度と伝導率との改良された組合せを有
する銅合金であつて上述の目的、方法、及び利点を十分
に満足する銅合金が提供されたことは明らかである。一
方本発明は特定の実施態様と関連させて記載されたの
で、多くの代替、修正及び変更は前の記述に照して技術
分野での当業者にははつきり分ることは明白である。従
つて、総てのそのような代替、修正、及び変更は前記の
特許請求の範囲の精神並びに特許請求の範囲の広い範囲
内にあるとして含めることを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝導率とりん化物形成元素の合計含有量に対す
るりんの割合との間の関係を示すグラフ； 第２図は曲げ成形性と合金中のすずのパーセントとの間
の関係を示すグラフ； 第３図はすず不含有合金の伝導率とマグネシウムに対す
るりんの割合との間の関係を示すグラフ； 第４図はすず含有合金の伝導率とマグネシウムに対する
りんの割合との間の関係を示すグラフ； 第５図は本発明の合金の伝導率とけい素含有量との間の
関係を示すグラフ； 第６図は第１図と比較するような増加した数のデータ点
を含む伝導率とりん化物形成元素の合計含有量に対する
りんの割合との間の関係を示すグラフである。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に、その1/2 量がNi、Mn、Coまたは
   これらの元素の組合せによって置換可能であるFe0.3 〜
   1.6%と、Mg0.01〜0.2%と、P(りん) 0.10〜0.40% と、S
   n、Sb、およびこれらの元素の組合せから成る群から選
   択される元素0.5%以下と、残部としてのCuとから成る合
   金であり（数字はいずれも重量%）、 Mgに対するP(りん) の割合が少なくとも2.5 であり、 りん化物形成元素であるMg、Fe、Ni、Mn、Coの合計含有
   量に対するP(りん) の割合が0.22〜0.49の範囲内である
   ことを特徴とする高強度、高導電性銅基合金。
2. 【請求項２】実質的に、その1/2 量がNi、Mn、Coまたは
   これら元素の組合せによって置換可能であるFe0.35〜1.
   0%と、Mg0.02〜0.1%と、P(りん) 0.15〜0.25% と、Sn、
   Sb、およびこれらの元素の組合せから成る群から選択さ
   れる元素0.35% 以下と、残部としてのCuとから成る合金
   であり（数字はいずれも重量%）、 Mgに対するP(りん) の割合が2.5 〜12.0であり、 りん化物形成元素の合計含有量に対するP(りん) の割合
   が0.25〜0.44の範囲内にあることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載された高強度、高導電性銅基合金。
3. 【請求項３】Sn量が、合金の強度を増大させる上で有効
   な量である0.40% 以下であり、りん化物形成元素の合計
   含有量に対するP(りん) の割合が0.22〜0.48の範囲内に
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載され
   た高強度、高導電性銅基合金。
4. 【請求項４】Sn量が0.05〜0.35% であり、りん化物形成
   元素の合計含有量に対するP(りん) の割合が0.27〜0.39
   の範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   に記載された高強度、高導電性銅基合金。
5. 【請求項５】リードフレーム材として使用されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載さ
   れた高強度、高導電性銅基合金。
6. 【請求項６】電気コネクタ材として使用されることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項または第４項に記載され
   た高強度、高導電性銅基合金。
7. 【請求項７】実質的に、その1/2 量がNi、Mn、Coまたは
   これら元素の組合せによって置換可能であるFe0.3 〜1.
   6%と、Mg0.01〜0.2%とP(りん) 0.10〜0.40% と、Sn、S
   b、およびこれらの元素の組合せから成る群から選択さ
   れる元素0.5%以下と、残部としてのCuとから成る合金で
   あり（数字はいずれも重量%）、 Mgに対するP(りん) の割合が少なくとも2.5 であり、 りん化物形成元素であるMg、Fe、Ni、Mn、Coの合計含有
   量に対するP(りん) の割合が0.22〜0.49の範囲内にある
   銅基合金を用意する段階と、 加工開始温度を850 ℃〜980 ℃として、該銅基合金に熱
   間加工を施して所望寸法になす段階と、該銅基合金に10
   % 〜90% の冷間加工を施す段階と、 該銅基合金の再結晶を行わせるとともに、りん化物を析
   出させて導電性を向上させる上で有効な時間長である６
   時間以下の間、温度400 ℃〜800 ℃で該銅基合金を焼鈍
   する段階とを包含する銅基合金の製造方法。
8. 【請求項８】前記合金が更に10% 〜90% の冷間加工を施
   され、次いで、温度350 ℃〜550 ℃で焼鈍されることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載された銅基合金
   の製造方法。
9. 【請求項９】前記焼鈍された合金が更に20% 〜80% の冷
   間加工を施され、もって所望の硬さを与えられることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載された銅基合金
   の製造方法。
10. 【請求項１０】前記Feの含有量が0.35〜1.6%であること
    を特徴する特許請求の範囲第７項から第９項までのいず
    れか１項に記載された銅基合金の製造方法。
11. 【請求項１１】前記Snが合金の強度を増大させる上で有
    効な量である最大0.4%まで存在し、りん化物形成元素の
    合計含有量に対するP(りん) の割合が0.22〜0.48の範囲
    内にあることを特徴とする特許請求の範囲第７項から第
    １０項までのいずれか１項に記載された銅基合金の製造
    方法。
12. 【請求項１２】前記Snが0.05〜0.35% 存在し、りん化物
    形成元素の合計含有量に対するP(りん) の割合が0.27〜
    0.39の範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第
    ７項から第１０項までのいずれか１項に記載された銅基
    合金の製造方法。
13. 【請求項１３】前記焼鈍段階が、部分的再結晶化のため
    の焼鈍処理を包含し、該焼鈍処理が温度425 ℃〜500 ℃
    で行われ、もって10% 〜80% の再結晶が行われることを
    特徴とする特許請求の範囲第７項に記載された銅基合金
    の製造方法。
14. 【請求項１４】前記合金が更に10% 〜90% の冷間加工を
    施され、次いで温度375 ℃〜475 ℃で焼鈍処理が施さ
    れ、もって10% 〜80% の再結晶が行われることを特徴と
    する特許請求の範囲第１３項に記載された銅基合金の製
    造方法。
15. 【請求項１５】前記方法が、更に前記合金を半導体リー
    ドフレームに成形する工程を含んでいることを特徴とす
    る特許請求の範囲第９項に記載された銅基合金の製造方
    法。