JPH07126779A - 銅基合金およびその製造法 - Google Patents
銅基合金およびその製造法Info
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- JPH07126779A JPH07126779A JP31102093A JP31102093A JPH07126779A JP H07126779 A JPH07126779 A JP H07126779A JP 31102093 A JP31102093 A JP 31102093A JP 31102093 A JP31102093 A JP 31102093A JP H07126779 A JPH07126779 A JP H07126779A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅基合金素材表面にＳｎを被覆した後、熱処
理を施し該素材の表面処理層に高硬度Ｃｕ−Ｓｎ系金属
間化合物を適正に形成させることにより、耐摩耗性，耐
腐食性等に優れた表面を有する銅基合金と、その製造法
を提案する。 【構成】 Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｐ系銅合金、またはＣｕ
−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｐ−（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｇ等
の副成分中の１種または２種以上）系銅合金素材表面に
Ｓｎを被覆した後、所定条件で熱処理することにより、
高硬度金属間化合物であるＣｕ−Ｓｎ系被膜を該素材表
面に形成した高硬度，高強度および高導電率等の諸特性
に優れた銅基合金とその製造法。
理を施し該素材の表面処理層に高硬度Ｃｕ−Ｓｎ系金属
間化合物を適正に形成させることにより、耐摩耗性，耐
腐食性等に優れた表面を有する銅基合金と、その製造法
を提案する。 【構成】 Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｐ系銅合金、またはＣｕ
−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｐ−（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｇ等
の副成分中の１種または２種以上）系銅合金素材表面に
Ｓｎを被覆した後、所定条件で熱処理することにより、
高硬度金属間化合物であるＣｕ−Ｓｎ系被膜を該素材表
面に形成した高硬度，高強度および高導電率等の諸特性
に優れた銅基合金とその製造法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅基合金（銅及び銅合
金を含む。以下単に「銅基合金」という。）およびその
製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配線
等に使用される多ピンのコネクタの表面のように挿抜に
際しての摩擦を小さくすることを要求される表面や、電
気自動車の充電用ソケットのように挿抜回数が多いもの
や、モータのブラシのように回転体と接して耐摩耗性を
要求される表面や、バッテリー端子のように耐摩耗性・
耐腐食性が要求される表面を有した銅基合金とその製造
法に関するものである。
金を含む。以下単に「銅基合金」という。）およびその
製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配線
等に使用される多ピンのコネクタの表面のように挿抜に
際しての摩擦を小さくすることを要求される表面や、電
気自動車の充電用ソケットのように挿抜回数が多いもの
や、モータのブラシのように回転体と接して耐摩耗性を
要求される表面や、バッテリー端子のように耐摩耗性・
耐腐食性が要求される表面を有した銅基合金とその製造
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のエレクトロニクスの発達により、
種々の機械の電気配線は複雑化，高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のＳ
ｎめっきをしたコネクタでは抜き差しに際し摩擦が大き
くなり、コネクタの挿抜が困難になるという問題が生じ
てきている。
種々の機械の電気配線は複雑化，高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のＳ
ｎめっきをしたコネクタでは抜き差しに際し摩擦が大き
くなり、コネクタの挿抜が困難になるという問題が生じ
てきている。
【０００３】また、現在の電気自動車では１日１回以上
の充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐摩耗
性の確保が必要である。その上に１０Ａ以上の大電流が
流れるため発熱が大きく、従来のＳｎめっき等の方法で
は該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
の充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐摩耗
性の確保が必要である。その上に１０Ａ以上の大電流が
流れるため発熱が大きく、従来のＳｎめっき等の方法で
は該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
【０００４】上記のような問題に対し、従来の表面処理
方法では対応しきれないことが明らかになってきてお
り、また本発明が提案する銅基合金を表面処理後、熱拡
散させる技術も従来から存在したが、従来の技術は表面
処理層と素材との拡散により、加工または熱的な影響等
による表面処理層の剥離を防止するだけのものであった
ため、やはり上記の問題には対応できなかった。
方法では対応しきれないことが明らかになってきてお
り、また本発明が提案する銅基合金を表面処理後、熱拡
散させる技術も従来から存在したが、従来の技術は表面
処理層と素材との拡散により、加工または熱的な影響等
による表面処理層の剥離を防止するだけのものであった
ため、やはり上記の問題には対応できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を解決したもので、銅基合金素材表面にＳｎまた
はＳｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、該素材の表面
処理層に非常に硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３
Ｓｎ，Ｃｕ４Ｓｎ等）を適正に形成させることにより、
例えばコネクタや電気自動車の充電ソケット等に好適な
表面の摩擦係数が小さく、しかも耐摩耗性に優れた表面
を有する銅基合金とその製造法を提案するものである。
問題点を解決したもので、銅基合金素材表面にＳｎまた
はＳｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、該素材の表面
処理層に非常に硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３
Ｓｎ，Ｃｕ４Ｓｎ等）を適正に形成させることにより、
例えばコネクタや電気自動車の充電ソケット等に好適な
表面の摩擦係数が小さく、しかも耐摩耗性に優れた表面
を有する銅基合金とその製造法を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、特定組成の銅
基合金に被覆するＳｎの膜厚と熱処理条件を限定するこ
とにより、従来技術では難しく不可能であったＣｕ−Ｓ
ｎ系金属間化合物（Ｃｕ３Ｓｎ，Ｃｕ４Ｓｎ等）を積極
的に形成させることにより、表面硬度を著しく向上させ
ることができるとの知見を得て開発された技術であっ
て、自動車のコネクタや電気自動車の充電用ソケット等
に好適な表面の摩擦係数の小さい、耐摩耗性に優れた銅
基合金とその製造法を提供するものである。
基合金に被覆するＳｎの膜厚と熱処理条件を限定するこ
とにより、従来技術では難しく不可能であったＣｕ−Ｓ
ｎ系金属間化合物（Ｃｕ３Ｓｎ，Ｃｕ４Ｓｎ等）を積極
的に形成させることにより、表面硬度を著しく向上させ
ることができるとの知見を得て開発された技術であっ
て、自動車のコネクタや電気自動車の充電用ソケット等
に好適な表面の摩擦係数の小さい、耐摩耗性に優れた銅
基合金とその製造法を提供するものである。
【０００７】即ち、請求項１記載の発明は、「表面にＣ
ｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被膜を有することを特
徴とする銅基合金」であり、
ｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被膜を有することを特
徴とする銅基合金」であり、
【０００８】請求項２の発明は「重量％においてＮｉ：
０．１％〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．０
０５％〜０．５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不
純物からなり、表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合
物被膜を有することを特徴とする銅基合金」であり、
０．１％〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．０
０５％〜０．５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不
純物からなり、表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合
物被膜を有することを特徴とする銅基合金」であり、
【０００９】請求項３の発明は、「重量％においてＮ
ｉ：０．１〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．
００５〜０．５％を含有し、更にＦｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔ
ｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐ
ｂ，Ｂｅ，Ｔｅ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃ
ｅ，Ａｕの群から選ばれる１種または２種以上を総量で
０．０１〜４０％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純
物からなり、表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物
被膜を有することを特徴とする銅基合金」であり、
ｉ：０．１〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．
００５〜０．５％を含有し、更にＦｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔ
ｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐ
ｂ，Ｂｅ，Ｔｅ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃ
ｅ，Ａｕの群から選ばれる１種または２種以上を総量で
０．０１〜４０％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純
物からなり、表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物
被膜を有することを特徴とする銅基合金」であり、
【００１０】請求項４の発明は、「銅基合金の素材表面
をＳｎで被覆した後、加熱処理することにより該素材表
面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被膜を形成する
ことを特徴とする銅基合金の製造法」であり、
をＳｎで被覆した後、加熱処理することにより該素材表
面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被膜を形成する
ことを特徴とする銅基合金の製造法」であり、
【００１１】請求項５の発明は、「重量％においてＮ
ｉ：０．１〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．
００５〜０．５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不
純物から成る銅基合金素材表面をＳｎで被覆した後、加
熱処理することにより、該素材表面にＣｕとＳｎとの高
硬度金属間化合物被膜を形成することをを特徴とする銅
基合金の製造法」であり、
ｉ：０．１〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．
００５〜０．５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不
純物から成る銅基合金素材表面をＳｎで被覆した後、加
熱処理することにより、該素材表面にＣｕとＳｎとの高
硬度金属間化合物被膜を形成することをを特徴とする銅
基合金の製造法」であり、
【００１２】請求項６の発明は、「重量％においてＮ
ｉ：０．１〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．
００５〜０．５％を含有し、更にＦｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔ
ｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐ
ｂ，Ｂｅ，Ｔｅ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃ
ｅ，Ａｕの群から選ばれる１種または２種以上を総量で
０．０１〜４０％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純
物から成る銅基合金素材表面をＳｎで被覆した後、加熱
処理することにより、該素材表面にＣｕとＳｎとの高硬
度金属間化合物被膜を形成することをを特徴とする銅基
合金の製造法」を提供するものである。
ｉ：０．１〜１５％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．
００５〜０．５％を含有し、更にＦｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔ
ｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐ
ｂ，Ｂｅ，Ｔｅ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃ
ｅ，Ａｕの群から選ばれる１種または２種以上を総量で
０．０１〜４０％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純
物から成る銅基合金素材表面をＳｎで被覆した後、加熱
処理することにより、該素材表面にＣｕとＳｎとの高硬
度金属間化合物被膜を形成することをを特徴とする銅基
合金の製造法」を提供するものである。
【００１３】上記請求項４，５又は６項記載の発明にお
いて、Ｓｎの被覆厚さが０．５〜２０μｍ、好ましくは
１〜１０μｍで、最も好ましくは１〜５μｍであり、被
覆後の熱処理条件としては、温度１００〜６００℃で処
理時間０．５〜２４時間が好ましく、より好ましくは温
度２００〜５００℃で処理時間０．５〜２４時間の範囲
であり、最も好ましくは温度２５０〜５００℃で処理時
間３〜１０時間の範囲である。
いて、Ｓｎの被覆厚さが０．５〜２０μｍ、好ましくは
１〜１０μｍで、最も好ましくは１〜５μｍであり、被
覆後の熱処理条件としては、温度１００〜６００℃で処
理時間０．５〜２４時間が好ましく、より好ましくは温
度２００〜５００℃で処理時間０．５〜２４時間の範囲
であり、最も好ましくは温度２５０〜５００℃で処理時
間３〜１０時間の範囲である。
【００１４】上記請求項２，３，５又は６記載の発明に
おいて、Ｎｉ：Ｐの組成比が重量百分率比率で５〜５０
の範囲であることが好ましいのである。
おいて、Ｎｉ：Ｐの組成比が重量百分率比率で５〜５０
の範囲であることが好ましいのである。
【００１５】
【作用】次に、本発明の内容を具体的に説明する。ま
ず、本発明に係る銅基合金の添加元素の選択とその含有
量の範囲の限定理由について述べると、次の通りであ
る。
ず、本発明に係る銅基合金の添加元素の選択とその含有
量の範囲の限定理由について述べると、次の通りであ
る。
【００１６】（１）Ｎｉ Ｎｉは、素材の強度，弾性，耐熱性および耐応力緩和特
性等の向上に寄与する元素であり、更にＰと化合物を形
成して分散析出させることにより電気伝導性も向上す
る。また、表面被覆処理後の熱処理によるＣｕ−Ｓｎ系
拡散層の形成を効果的に行うことができる。また、更に
添加したＮｉの一部が表面処理層側に拡散し、その界面
ないし拡散層においてＮｉ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ等
の金属間化合物を形成し、強度，硬さ，密着性および耐
食性等を向上させる。
性等の向上に寄与する元素であり、更にＰと化合物を形
成して分散析出させることにより電気伝導性も向上す
る。また、表面被覆処理後の熱処理によるＣｕ−Ｓｎ系
拡散層の形成を効果的に行うことができる。また、更に
添加したＮｉの一部が表面処理層側に拡散し、その界面
ないし拡散層においてＮｉ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ等
の金属間化合物を形成し、強度，硬さ，密着性および耐
食性等を向上させる。
【００１７】上記の効果を発揮するためには、０．１ｗ
ｔ％以上の含有が必要であり、１５ｗｔ％を超えて含有
すると、電気伝導性の低下が顕著になり、経済的にも不
利になる。従って、Ｎｉの含有量は０．１〜１５ｗｔ％
の範囲が好ましいのである。
ｔ％以上の含有が必要であり、１５ｗｔ％を超えて含有
すると、電気伝導性の低下が顕著になり、経済的にも不
利になる。従って、Ｎｉの含有量は０．１〜１５ｗｔ％
の範囲が好ましいのである。
【００１８】（２）Ｓｎ Ｓｎは、素材のＣｕマトリックス中に固溶して強度，弾
性および耐食性を向上させる。しかし、Ｓｎ含有量が
０．１ｗｔ％未満では、強度，弾性の向上が充分でな
く、１０ｗｔ％を超えると電気伝導性や加工性の抵下が
顕著となり、更に耐マイグレーション性の低下を招くお
それがある。従って、Ｓｎの含有量は０．１〜１０ｗｔ
％の範囲が好ましいのである。
性および耐食性を向上させる。しかし、Ｓｎ含有量が
０．１ｗｔ％未満では、強度，弾性の向上が充分でな
く、１０ｗｔ％を超えると電気伝導性や加工性の抵下が
顕著となり、更に耐マイグレーション性の低下を招くお
それがある。従って、Ｓｎの含有量は０．１〜１０ｗｔ
％の範囲が好ましいのである。
【００１９】（３）Ｐ ＰはＮｉと化合物を形成して分散析出することにより、
電気伝導性を向上させ、かつ強度，弾性、耐応力緩和特
性を向上させる。しかし、Ｐの含有量が０．００５ｗｔ
％未満では上記の効果が充分に得られず、０．５ｗｔ％
を超えるとＮｉ共存下でも電気伝導性，加工性や半田耐
候性の低下が著しくなり、更に耐マイグレーション性の
低下を招く。従って、Ｐの含有量は０．００５〜０．５
ｗｔ％の範囲が好ましいのである。
電気伝導性を向上させ、かつ強度，弾性、耐応力緩和特
性を向上させる。しかし、Ｐの含有量が０．００５ｗｔ
％未満では上記の効果が充分に得られず、０．５ｗｔ％
を超えるとＮｉ共存下でも電気伝導性，加工性や半田耐
候性の低下が著しくなり、更に耐マイグレーション性の
低下を招く。従って、Ｐの含有量は０．００５〜０．５
ｗｔ％の範囲が好ましいのである。
【００２０】（４）Ｎｉ：Ｐの組成比について また、本発明に係る銅基合金においては、添加したＮ
ｉ，Ｐの一部がＮｉ−Ｐ系化合物を形成し、これが均一
微細に分散析出することにより電気伝導性をはじめ、強
度，弾性，耐応力緩和特性を向上させることができる。
従って、ＮｉとＰの重量百分率の比（Ｎｉ／Ｐ）を限定
するのが好ましく、そのＮｉ／Ｐの重量百分率組成比率
は、５〜５０の範囲が好ましいのである。
ｉ，Ｐの一部がＮｉ−Ｐ系化合物を形成し、これが均一
微細に分散析出することにより電気伝導性をはじめ、強
度，弾性，耐応力緩和特性を向上させることができる。
従って、ＮｉとＰの重量百分率の比（Ｎｉ／Ｐ）を限定
するのが好ましく、そのＮｉ／Ｐの重量百分率組成比率
は、５〜５０の範囲が好ましいのである。
【００２１】（５）副成分について 更に副成分として、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｚ
ｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｔ
ｅ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ａｕの群
のうち１種または２種以上を０．０１〜４０ｗｔ％含有
させると上記諸特性をより向上させる。
ｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｔ
ｅ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ａｕの群
のうち１種または２種以上を０．０１〜４０ｗｔ％含有
させると上記諸特性をより向上させる。
【００２２】ここで、Ｚｎは、銅基合金のめっき耐候性
を更に向上させるばかりかその他、比重が小さいので、
該合金の重量の軽減化や安価であるので経済的である等
の利点がある。しかし、添加量が多くなると耐応力腐食
割れ性や電気伝導性が低下するので、Ｚｎの含有量は
０．０１〜４０ｗｔ％の範囲が好ましいのである。
を更に向上させるばかりかその他、比重が小さいので、
該合金の重量の軽減化や安価であるので経済的である等
の利点がある。しかし、添加量が多くなると耐応力腐食
割れ性や電気伝導性が低下するので、Ｚｎの含有量は
０．０１〜４０ｗｔ％の範囲が好ましいのである。
【００２３】その他の元素Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍ
ｇ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂ
ｅ，Ｔｅ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ａ
ｕにつては、それらの含有により強度，弾性等の特性を
向上させる。また、これらの副成分は、本発明に係る銅
基合金の電気伝導性を低下させることなく、強度，弾性
および加工性の向上にも効果的である。
ｇ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂ
ｅ，Ｔｅ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ａ
ｕにつては、それらの含有により強度，弾性等の特性を
向上させる。また、これらの副成分は、本発明に係る銅
基合金の電気伝導性を低下させることなく、強度，弾性
および加工性の向上にも効果的である。
【００２４】ただし、電気伝導性や成形加工性または製
造のし易さ等から、より好ましい範囲としては、Ｆｅ：
０．０１〜５ｗｔ％，Ｃｏ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｔ
ｉ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｍｇ：０．０１〜３ｗｔ％，
Ｚｒ：０．０１〜３ｗｔ％，Ｃａ：０．０１〜１ｗｔ
％，Ｓｉ：０．０１〜３ｗｔ％，Ｍｎ：０．０１〜１０
ｗｔ％，Ｃｄ：０．０１〜５ｗｔ％，Ａｌ：０．０１〜
１０ｗｔ％，Ｐｂ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｂｅ：０．０
１〜３ｗｔ％，Ｔｅ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｉｎ：０．
０１〜５ｗｔ％，Ａｇ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｂ：０．
０１〜１ｗｔ％，Ｙ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｌａ：０．
０１〜５ｗｔ％，Ｃｒ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｃｅ：
０．０１〜５ｗｔ％，Ａｕ：０．０１〜５ｗｔ％であ
る。
造のし易さ等から、より好ましい範囲としては、Ｆｅ：
０．０１〜５ｗｔ％，Ｃｏ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｔ
ｉ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｍｇ：０．０１〜３ｗｔ％，
Ｚｒ：０．０１〜３ｗｔ％，Ｃａ：０．０１〜１ｗｔ
％，Ｓｉ：０．０１〜３ｗｔ％，Ｍｎ：０．０１〜１０
ｗｔ％，Ｃｄ：０．０１〜５ｗｔ％，Ａｌ：０．０１〜
１０ｗｔ％，Ｐｂ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｂｅ：０．０
１〜３ｗｔ％，Ｔｅ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｉｎ：０．
０１〜５ｗｔ％，Ａｇ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｂ：０．
０１〜１ｗｔ％，Ｙ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｌａ：０．
０１〜５ｗｔ％，Ｃｒ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｃｅ：
０．０１〜５ｗｔ％，Ａｕ：０．０１〜５ｗｔ％であ
る。
【００２５】（６）銅基合金の銅成分量について 工業的に生産し得る銅合金としてＣｕに最も多量に添加
される元素はＺｎであるが、その最大含有量は４５ｗｔ
％であり、またＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３Ｓ
ｎ，Ｃｕ４Ｓｎ等）を効果的に形成させるためにも、Ｃ
ｕは少なくとも５５ｗｔ％以上含有する必要がある。
される元素はＺｎであるが、その最大含有量は４５ｗｔ
％であり、またＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３Ｓ
ｎ，Ｃｕ４Ｓｎ等）を効果的に形成させるためにも、Ｃ
ｕは少なくとも５５ｗｔ％以上含有する必要がある。
【００２６】上記のように調整した銅基合金は耐熱性に
優れ、次に行なう被覆後の熱拡散にも充分耐えられ、熱
拡散によるＣｕ−Ｓｎ系の金属間化合物の形成を効果的
に行なうことができる。
優れ、次に行なう被覆後の熱拡散にも充分耐えられ、熱
拡散によるＣｕ−Ｓｎ系の金属間化合物の形成を効果的
に行なうことができる。
【００２７】次に、Ｓｎの被覆厚さおよび拡散処理条件
の限定理由について述べる。
の限定理由について述べる。
【００２８】（７）Ｓｎの被覆厚さについて Ｓｎの被覆の厚さが０．５μｍ未満では耐食性が低下し
易く、特にＨ２Ｓガスによる腐食が問題になることがあ
る。また、金属間化合物の層が薄くなり物性面でも不利
になる。Ｓｎ被覆の厚さが２０μｍを超えると拡散層の
厚さが厚くなり過ぎ、加工時に割れが発生するなどの成
形加工性の低下が認められ、更に疲労特性の低下や、経
済的にも不利になる等の問題が生じる。
易く、特にＨ２Ｓガスによる腐食が問題になることがあ
る。また、金属間化合物の層が薄くなり物性面でも不利
になる。Ｓｎ被覆の厚さが２０μｍを超えると拡散層の
厚さが厚くなり過ぎ、加工時に割れが発生するなどの成
形加工性の低下が認められ、更に疲労特性の低下や、経
済的にも不利になる等の問題が生じる。
【００２９】従って、Ｓｎ被覆の厚さは、０．５〜２０
μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１〜１０μｍの
範囲で、最も好ましくは１〜５μｍの範囲である。
μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１〜１０μｍの
範囲で、最も好ましくは１〜５μｍの範囲である。
【００３０】Ｓｎ被膜層の形成方法としては、電気めっ
き，化学めっき，蒸着，溶融めっき等の公知の方法が適
用できるが、被覆の密着性や均一ならびに経済的な面か
ら、電気めっきや溶融浸漬法が好ましいのである。
き，化学めっき，蒸着，溶融めっき等の公知の方法が適
用できるが、被覆の密着性や均一ならびに経済的な面か
ら、電気めっきや溶融浸漬法が好ましいのである。
【００３１】また、被覆するＳｎについては、Ｓｎの含
有量が５０％以上のＳｎ−Ｐｂ合金であってもよい。
有量が５０％以上のＳｎ−Ｐｂ合金であってもよい。
【００３２】（８）熱処理条件について １００℃未満の熱処理ではＳｎの拡散に要する時間が長
くなり過ぎ、経済的に不利となる。また６００℃を超え
ると短時間で素材の銅基合金が軟化し始めるため、強
度，硬度が低下する。
くなり過ぎ、経済的に不利となる。また６００℃を超え
ると短時間で素材の銅基合金が軟化し始めるため、強
度，硬度が低下する。
【００３３】加熱処理時間については、０．５時間未満
ではＳｎの拡散が不充分となり、有効な金属間化合物の
形成ができなくなり、また２４時間を超えると経済的に
不利となって生産性も低下する。
ではＳｎの拡散が不充分となり、有効な金属間化合物の
形成ができなくなり、また２４時間を超えると経済的に
不利となって生産性も低下する。
【００３４】従って、熱処理条件としては、温度１００
〜６００℃で処理時間０．５〜２４時間が好ましく、よ
り好ましい範囲としては温度２００〜５００℃で処理時
間０．５〜２４時間で、最も好ましい範囲としては温度
２５０〜５００℃で処理時間３〜１０時間である。
〜６００℃で処理時間０．５〜２４時間が好ましく、よ
り好ましい範囲としては温度２００〜５００℃で処理時
間０．５〜２４時間で、最も好ましい範囲としては温度
２５０〜５００℃で処理時間３〜１０時間である。
【００３５】また、熱処理時の雰囲気としては、不活性
または還元性雰囲気を特に必要としないので、経済的に
有利である。
または還元性雰囲気を特に必要としないので、経済的に
有利である。
【００３６】上記の工程を経ることにより、素材表面に
形成された金属間化合物と素材との密着性が向上し、ま
た焼鈍による素材の特性の劣化を防ぐことができる。更
に、表層の金属間化合物と素材との密着性が向上するこ
とから、曲げ加工や張り出し加工時の表層の剥離や割れ
の発生を防ぐことができ、一般に言われるクラッド材の
難加工性の問題も解決される。
形成された金属間化合物と素材との密着性が向上し、ま
た焼鈍による素材の特性の劣化を防ぐことができる。更
に、表層の金属間化合物と素材との密着性が向上するこ
とから、曲げ加工や張り出し加工時の表層の剥離や割れ
の発生を防ぐことができ、一般に言われるクラッド材の
難加工性の問題も解決される。
【００３７】更に、熱処理後、表面の酸化皮膜は酸洗等
の化学的処理またはバフかけ等の機械的処理により除去
すればなお好ましい。この皮膜除去によって、より一層
の接触抵抗値や半田付け性の向上が望める。従って、表
層から０．０１〜０．２μｍの範囲で除去するのが好ま
しい。次に、本発明の実施例を説明する。
の化学的処理またはバフかけ等の機械的処理により除去
すればなお好ましい。この皮膜除去によって、より一層
の接触抵抗値や半田付け性の向上が望める。従って、表
層から０．０１〜０．２μｍの範囲で除去するのが好ま
しい。次に、本発明の実施例を説明する。
【００３８】
実施例１ 表１に示される化学成分（ｗｔ％）を有する本発明銅基
合金Ｎｏ．１〜２と、比較のための銅基合金Ｎｏ．３
を、それぞれ０．３ｔｍｍまで圧延したものにＳｎを被
覆（硫酸浴を用いた電気めっきによる）した後、熱処理
を行なった。この熱処理条件は、Ｓｎ膜厚７．０μｍ，
熱処理温度３５０℃，処理時間５時間とした。
合金Ｎｏ．１〜２と、比較のための銅基合金Ｎｏ．３
を、それぞれ０．３ｔｍｍまで圧延したものにＳｎを被
覆（硫酸浴を用いた電気めっきによる）した後、熱処理
を行なった。この熱処理条件は、Ｓｎ膜厚７．０μｍ，
熱処理温度３５０℃，処理時間５時間とした。
【００３９】
【表１】
【００４０】以上のようにして得られた試験材を用い
て、硬度，引張強さ，ばね限界値および導電率の測定を
行ない、それぞれＪＩＳ−Ｚ−２２４４，ＪＩＳ−Ｚ−
２２４１，ＪＩＳ−Ｈ−３１３０およびＪＩＳ−Ｈ−０
５０５に従って行なった。
て、硬度，引張強さ，ばね限界値および導電率の測定を
行ない、それぞれＪＩＳ−Ｚ−２２４４，ＪＩＳ−Ｚ−
２２４１，ＪＩＳ−Ｈ−３１３０およびＪＩＳ−Ｈ−０
５０５に従って行なった。
【００４１】曲げ加工性は、９０°Ｗ曲げ試験（ＣＥＳ
−Ｍ−０００２−６，Ｒ＝０．２ｍｍ，圧延方向および
垂直方向）も行ない、中央部の山表面が良好なものを○
印、しわの発生したものを△印、割れの発生したものを
×印として評価した。張り出し加工性は、エリクセン試
験を行ない、ＪＩＳ−Ｚ−２２４７Ａ法に従った。
−Ｍ−０００２−６，Ｒ＝０．２ｍｍ，圧延方向および
垂直方向）も行ない、中央部の山表面が良好なものを○
印、しわの発生したものを△印、割れの発生したものを
×印として評価した。張り出し加工性は、エリクセン試
験を行ない、ＪＩＳ−Ｚ−２２４７Ａ法に従った。
【００４２】以上の測定結果を表２に示す。表２の結果
から、本発明に係るＮｏ．１，Ｎｏ．２の銅基合金は表
面の硬度が著しく改善され、かつ引張強さ，ばね限界値
および導電率のバランスに優れ、また曲げ加工性，張り
出し加工性も良好である。従って、コネクタ，充電用ソ
ケット等の用途に非常に優れた特性を有する銅基合金で
ある。これに対して、本発明の成分組成範囲外のＮｏ．
３の比較合金は、熱処理時に合金が軟化し、合金の硬度
および引張強さが著しく低下していることが分る。
から、本発明に係るＮｏ．１，Ｎｏ．２の銅基合金は表
面の硬度が著しく改善され、かつ引張強さ，ばね限界値
および導電率のバランスに優れ、また曲げ加工性，張り
出し加工性も良好である。従って、コネクタ，充電用ソ
ケット等の用途に非常に優れた特性を有する銅基合金で
ある。これに対して、本発明の成分組成範囲外のＮｏ．
３の比較合金は、熱処理時に合金が軟化し、合金の硬度
および引張強さが著しく低下していることが分る。
【００４３】
【表２】
【００４４】実施例２ 本発明合金Ｎｏ．１について、めっき厚，熱処理温度の
条件を変化させたときに、実施例１と同様に硬度，引張
強さ，ばね限界値，導電率，曲げ加工性および張り出し
加工性について試験測定した。その結果を表３に示す。
条件を変化させたときに、実施例１と同様に硬度，引張
強さ，ばね限界値，導電率，曲げ加工性および張り出し
加工性について試験測定した。その結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】表３の結果から、表面処理後に熱処理を行
なうことにより、表面の硬さが著しく向上し、例えばめ
っき厚３．５μｍ，７．０μｍで熱処理温度２５０，３
５０℃の場合、表面硬度，母材硬度およびばね限界値の
向上が認められる。
なうことにより、表面の硬さが著しく向上し、例えばめ
っき厚３．５μｍ，７．０μｍで熱処理温度２５０，３
５０℃の場合、表面硬度，母材硬度およびばね限界値の
向上が認められる。
【００４７】しかし、本発明に係る条件からはずれる
と、表面と素材の特性を同時に充分発現させることがで
きない。例えば、めっき厚７μｍで熱処理温度７００℃
の場合、熱処理時に軟化して素材硬度や引張強さ，ばね
限界値および曲げ加工性が著しく劣化しており、まため
っき厚２２μｍで熱処理温度３５０℃の場合、曲げ加工
性が著しく劣化していることが分る。
と、表面と素材の特性を同時に充分発現させることがで
きない。例えば、めっき厚７μｍで熱処理温度７００℃
の場合、熱処理時に軟化して素材硬度や引張強さ，ばね
限界値および曲げ加工性が著しく劣化しており、まため
っき厚２２μｍで熱処理温度３５０℃の場合、曲げ加工
性が著しく劣化していることが分る。
【００４８】従って、本発明に係る銅合金はコネクタ
用，充電用ソケット用等の用途に充分適用できる優れた
諸特性を有している。
用，充電用ソケット用等の用途に充分適用できる優れた
諸特性を有している。
【００４９】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように、本発
明に係る銅基合金は、高強度，高弾性および高電気伝導
率を有し、しかも曲げ加工性，張り出し加工性に優れた
コネクタ用，充電用ソケット用等として好適な銅合金で
あり、近年の自動車電装品の高密度化に対応できるコネ
クタ材および電気自動車の大電流の充電に充分対応でき
る充電用ソケット材を製造できるのである。
明に係る銅基合金は、高強度，高弾性および高電気伝導
率を有し、しかも曲げ加工性，張り出し加工性に優れた
コネクタ用，充電用ソケット用等として好適な銅合金で
あり、近年の自動車電装品の高密度化に対応できるコネ
クタ材および電気自動車の大電流の充電に充分対応でき
る充電用ソケット材を製造できるのである。
【００５０】また、本発明法によって製造された銅基合
金は、上記のような耐摩耗性，耐腐食性に優れた特性を
有しているので、かかる特性を利用して電気，電子部品
用材料や構造材として多くの分野に利用することができ
る。
金は、上記のような耐摩耗性，耐腐食性に優れた特性を
有しているので、かかる特性を利用して電気，電子部品
用材料や構造材として多くの分野に利用することができ
る。
Claims (9)
- 【請求項１】 表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合
物被膜を有することを特徴とする銅基合金。 - 【請求項２】 重量％においてＮｉ：０．１％〜１５
％，Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．００５％〜０．５
％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、
表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被膜を有する
ことを特徴とする銅基合金。 - 【請求項３】 重量％においてＮｉ：０．１〜１５％，
Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．００５〜０．５％を含
有し、更にＦｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃ
ａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｔｅ，Ｉ
ｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ａｕの群から選
ばれる１種または２種以上を総量で０．０１〜４０％含
有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、表面に
ＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被膜を有することを
特徴とする銅基合金。 - 【請求項４】 銅基合金の素材表面をＳｎで被覆した
後、加熱処理することにより、該素材表面にＣｕとＳｎ
との高硬度金属間化合物被膜を形成することを特徴とす
る銅基合金の製造法。 - 【請求項５】 重量％においてＮｉ：０．１〜１５％，
Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．００５〜０．５％を含
有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅基合金
素材表面をＳｎで被覆した後、加熱処理することによ
り、該素材表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被
膜を形成することを特徴とする銅基合金の製造法。 - 【請求項６】 重量％においてＮｉ：０．１〜１５％，
Ｓｎ：０．１〜１０％，Ｐ：０．００５〜０．５％を含
有し、更にＦｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃ
ａ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｔｅ，Ｉ
ｎ，Ａｇ，Ｂ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ａｕの群から選
ばれる１種または２種以上を総量で０．０１〜４０％含
有し、残部がＣｕおよび不可避不純物から成る銅基合金
素材表面をＳｎで被覆した後、加熱処理することによ
り、該素材表面にＣｕとＳｎとの高硬度金属間化合物被
膜を形成することを特徴とする銅基合金の製造法。 - 【請求項７】 前記Ｓｎの被覆が０．５〜２０μｍ厚で
あり、加熱処理が１００〜６００℃の温度で０．５〜２
４時間の加熱処理を施すことを特徴とする請求項４，５
又は６記載の銅基合金の製造法。 - 【請求項８】 前記銅基合金においてＮｉ：Ｐの重量百
分率組成比率が５〜５０であることを特徴とする請求項
２又は３記載の銅基合金。 - 【請求項９】 前記銅基合金においてＮｉ：Ｐの重量百
分率組成比率が５〜５０であることを特徴とする請求項
５又は６記載の銅基合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31102093A JP3903326B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 銅基合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31102093A JP3903326B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 銅基合金およびその製造法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006148234A Division JP4538813B2 (ja) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | 銅基合金材を用いたコネクタ及び充電用ソケット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07126779A true JPH07126779A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3903326B2 JP3903326B2 (ja) | 2007-04-11 |
Family
ID=18012157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31102093A Expired - Lifetime JP3903326B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 銅基合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3903326B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000029632A1 (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-25 | Olin Corporation | Stress relaxation resistant brass |
| EP1024212A2 (en) * | 1999-01-27 | 2000-08-02 | Dowa Mining Co., Ltd. | Wear resistant copper or copper base alloy, method of preparing the same and electrical part using the same |
| EP1026287A1 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-09 | Dowa Mining Co., Ltd. | Process for production of copper or copper base alloys |
| US6379478B1 (en) * | 1998-08-21 | 2002-04-30 | The Miller Company | Copper based alloy featuring precipitation hardening and solid-solution hardening |
| JP2005213611A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Nikko Metal Manufacturing Co Ltd | プレス打抜き性に優れた電子部品用素材 |
| JP2007169790A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Viega Gmbh & Co Kg | 媒体水又は飲料水運搬作業用の低マイグレーション部品 |
| JP2010218927A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Autonetworks Technologies Ltd | 自動車用電線導体および自動車用電線 |
| WO2018088721A1 (ko) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 주식회사 대창 | 내식성이 향상된 양식 어망용 동합금 및 그 동합금의 제조 방법 |
| KR20200114037A (ko) * | 2019-03-27 | 2020-10-07 | 주식회사 대창 | 양식 어망용 동합금 선재 |
| CN113249611A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-13 | 沈阳慧坤新材料科技有限公司 | 易车削高弹性铜合金及其制备方法 |
| CN115747563A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-07 | 河南科技大学 | 一种海洋工程用Cu-15Ni-8Sn基合金及其制备方法 |
| CN117127058A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-11-28 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种高强度高硬度铜基合金及其制备工艺 |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP31102093A patent/JP3903326B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1024212A3 (en) * | 1999-01-27 | 2001-09-05 | Dowa Mining Co., Ltd. | Wear resistant copper or copper base alloy, method of preparing the same and electrical part using the same |
| US6336979B1 (en) | 1999-01-27 | 2002-01-08 | Dowa Mining Co., Ltd. | Wear resistant copper base alloy, method of preparing the same and electrical part using the same |
| EP1026287A1 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-09 | Dowa Mining Co., Ltd. | Process for production of copper or copper base alloys |
| US6312762B1 (en) | 1999-02-03 | 2001-11-06 | Dowa Mining Co., Ltd. | Process for production of copper or copper base alloys |
| JP2005213611A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Nikko Metal Manufacturing Co Ltd | プレス打抜き性に優れた電子部品用素材 |
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| WO2018088721A1 (ko) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 주식회사 대창 | 내식성이 향상된 양식 어망용 동합금 및 그 동합금의 제조 방법 |
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| CN113249611A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-13 | 沈阳慧坤新材料科技有限公司 | 易车削高弹性铜合金及其制备方法 |
| CN115747563A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-07 | 河南科技大学 | 一种海洋工程用Cu-15Ni-8Sn基合金及其制备方法 |
| CN115747563B (zh) * | 2022-11-23 | 2023-12-19 | 河南科技大学 | 一种海洋工程用Cu-15Ni-8Sn基合金及其制备方法 |
| CN117127058A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-11-28 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种高强度高硬度铜基合金及其制备工艺 |
| CN117127058B (zh) * | 2023-05-06 | 2024-02-09 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种高强度高硬度铜基合金及其制备工艺 |
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|---|---|
| JP3903326B2 (ja) | 2007-04-11 |
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