JPS61127842A - 端子・コネクタ−用銅合金およびその製造方法 - 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］ 本発明は端子・コネクター用銅合金およびその製造方法
に関し、さらに詳しくは、導電率が少なくとも２５％Ｉ
ＡＣＳを有し、５分加熱後初期硬度の８０％を維持する
温度が４００　’Ｃ以上である端子・コネクター用銅合
金およびその製造方法に関する。

［従来技術１ 一般に、端子・コネクター用材料としては、鼓銅および
燐青胴がその主なものであるが、黄銅は成形加工性が非
常に良好であるという長所があるが、耐応力腐蝕割れ性
が極端に悪いため、その信頼性の面からその使用か゛見
直されてきている。待に、その代替材として信頼性の高
い燐青銅が多く使用され始めてきている。さらに、近年
電子部品の中でもＩＣの集積度が高くなり、小型化され
てくるに従い端子・コネクターにおいても、薄く、かつ
、小型化され電気装置自体が軽く、薄く、かつ、短小化
されるようになると、使用する材料そのものも薄いもの
が必要となり、カッパーリッチ銅の使用が見直されてき
ていることもあり、最近では自動車関係においてらＩＣ
の高集積化が進み、燐青銅の需要が急激に伸長してきて
いる。

しかしなが呟燐青銅は日本工業規格に示されているよう
に、３．０ｗｔ％以上のＳｎが含有されており、錫自体
が高価であるため燐青銅も高価になり、かつ、高温下に
おける耐クリープ特性が弱く、さらに、耐熱温度が低く
、導電率が２５％Ｉ　ＡＣ３以下と低いという種々の欠
点を併せ有している。

［発明が解決しようとする問題点１ 本発明は上記に説明した燐青銅の種々の欠点を改善し、
かつ、日本工業規格に示されている３１１ＩＬ％以上の
Ｓｎを含む燐青銅より少ないＳｎ含有量で優れたばね限
弊値および高温における耐熱性を有し、さらに、導電率
が少なくと１．２５％ｌＡＣ３あり、５分加熱後初期硬
度の８０％を維持する温度が４００　’Ｃ以上である端
子・コネクター用銅合金およびその製造方法を提供する
ものである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明に係る端子・コネクター用銅合金およびその製造
方法は、 （１）Ｎｉ　１．０〜３゜５ｉｕＬ％、Ｓｉ０．２〜０
，９ｕ＋ｔ％、Ｍｎ　０．０１−１．Ｏｕ＋ｔ％、Ｚｎ
　０．Ｉ　−５，Ｏｎ＋ｔ％、Ｓｎ　０．１−２゜軸［
％、Ｍｇ　０．００１〜０．０１ｕ＋ｔ％を含有し、さ
らに、 Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
ｏ６ｏｏｔ〜０，０１ｕ＋ｔ％を含有し、残部実質的に
Ｃｕからなることを特徴とする端子・コネクター用銅合
金を第１の発明とし、 （２）Ｎｉ　　１，０〜３，５ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜０
．９ｕ＋ｔ％、Ｍｎ　０．０１−１．０ｗｔ％、Ｚｎ　
０．１−５，Ｏ＋ｕｔ％、Ｓｎ　０．１−２，Ｏｕ＋Ｌ
％、Ｍｇ　０．００１−０．０ｈＬ％を含有し、さらに
、 Ｃｒ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、うちから選んだ１種または２種
以上０．００１〜０．０１ｗｔ ％を含有し、残部実質的にＣｕからなる合金鋳塊を熱間
圧延後、６００　’Ｃ以上の温度から５℃／秒以上の割
合で冷却し、冷間圧延後４００〜６００　’Ｃの温度で
５分〜４時間の焼鈍を行なった後、調質仕上圧延を行な
ってか呟さらに、３００〜５００　’Ｃの温度で５〜６
０秒のテンションアニールを行なうことを特徴とする端
子・コネクター用銅合金の製造方法を第２の発明とする
２つの発明よりなるものである。

本発明に係る端子・コネクター用銅合金およびその製造
方法について詳細に説明する。

先ず、本発明に係る端子・コネクター用銅合金と含有成
分および成分割合について説明する。

Ｎｉは強度を付与する元素であり、含有量が１．０ｗｔ
％未満ではＳ１含有量が０．２〜０．９１％の範囲で含
有されていても強度および耐熱性は向上せず、また、３
．５ｗｔ％を越えて含有されるとそれ以上の効果は得ら
れず、無駄であり不経済である。

よって、Ｎｉ含有量は１．０〜３．５ｗｔ％とする。

ＳｌはＮ１と同様に強度を向上させる元素であり、含有
量が０．２ｕ＋ｔ％未満ではＮｉ含有量が１．０〜３．
５・ＭＬ％の範囲で含有されていても強度および耐熱性
の向上は見られず、また、０．９ｗｔ％を越えて含有さ
れると熱間加工性を悪化させ、同時に導電率を低下させ
、さらに、耐熱性の向上ら少ない。よって、Ｓ；含有量
は０．２〜０．９ｗｔ％とする。そして、Ｎ１或いはＳ
ｌの過剰の含有により導電率が低下するのは、Ｎ１とＳ
ｉの金属間化合物以外に固溶したＮｉ或いはＳｌが存在
することにある。

Ｍｎは熱間加工性を向上させる元素であり、含有量が０
．０１１％未満ではこの効果は少なく、また、１．０Ｉ
Ｉｌｔ％を越えて含有されると鋳造時における湯流れか
悪化し鋳塊の歩留りが著しく低下する。

よって、Ｍｎ含有量は０．０１〜１．０＋＋＋Ｌ％とす
る。

Ｚｎは半田およびＳｎめっきの耐熱剥離性、および、高
温における加工性に着しい改善効果を付与する元素であ
り、含有量が０．１ｕｒｋ％未満でほこの効果は少なく
、また、５．０ｗｔ％を越える含有量では半田付は性が
劣化する。よって、Ｚｎ含有量は０．１〜５．０…Ｌ％
とする。

Ｓｎははね限界値を著しく向上させる元素であり、含有
量が０．１ｕｓｔ％未満ではこの効果は少なく、また、
２．０ｗｔ％を越えて含有されると熱間加工性を劣化さ
せ、導電率を低下させて２５％Ｉ　ＡＣ８以下になる。

よって、Ｓｎ含有量は０．１〜２．Ｏａ＋ｔ％とする。

Ｍｇは原料に含まれるか、或いは、炉材および雰囲気か
ら混入するＳを安定したＭｇとの化合物の形で母相中に
固定し、熱間加工性を向上させる必須元素て゛あり、含
有量が０．００１ｕ＋Ｌ％未満ではＳはそのままの状態
で存在し、そして、Ｓは熱間加工に際しての加熱中、或
いは、熱間加工中に粒界に移動して粒界割れを生じさせ
るようになり、また、０．０１ｗｔ％を越えて含有され
るど債塊内部にＣｕ　＋　Ｍ　ｇ　Ｃｕ　２という融点
７２２℃の共晶を生じ、熱間加工温度である８００〜９
００　’Ｃに加熱することが不可能となり、また、溶湯
が酸化し易くなって湯流れ性の低下が着しくなり、鋳塊
の表面に酸化物の巻込みが多くなり健全な鋳塊が得られ
なくなる。よって、Ｍｇ含有量は０．００１〜０，０１
ｕ＋ｔ％とする。なお、このＭｇに代えてＣａを０．０
０１−０．０１ｕｌＬ％含有させてもＭｇと同様の効果
が得られる６Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒは上記に説明した各元素
を特定範囲に含有させても熱間加工時の割れは完全には
防止することができないのを解決することができるもの
で、含有量が０．００１ｗｔ％未満では熱間加工時の割
れを抑制することができず、また、０．０１ｕ＋ｔ゛　
　　％を越えて含有させると溶湯が酸化し易くなり、健
全な鋳塊が得られなくなる。よって、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ
の含有量は夫々０．００１−０．０１ｕ＋ｔ％とする。

なお、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒの２種以上を含有させる場合に
おいても含有量はｏ、ｏｏｔ〜０．０１ｕ＋Ｌ％としな
ければ、上記説明した効果は得られない。

さらに、上記に説明した各元素以外に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａ
Ｉの元素を１種または２種以上を０．２ｗｔ％以下含有
させることができ、熱間加工性はもとより、製品に必要
な特性、即ち、高導電性、強度、耐熱性、はんだ付は性
、はんだの耐熱剥離性等が実用上問題なく維持される。

本発明に係る端子・コネクター用銅合金の製造方法につ
いて説明する。

上記に説明した含有成分および成分割合のＣＬＩ合金鋳
塊を熱間加工後に６００℃以上の温度から５′Ｃ／炒以
上の速度で冷却するのは、熱間圧延後６００℃未満の温
度から焼入れした場合には冷却速度を５℃／秒以丈とし
てもこの状態における材料は既に析出硬化しており、そ
の後の冷開圧延性を悪化させ、また、６００　’Ｃ以上
の温度から焼入れしても冷却速度が５℃／秒未満の場合
は同様に析出硬化し、その後の冷間圧延性を劣化させる
からである。

次に、冷間圧延後４（）０〜６（）０℃の温度で５分〜
４時間の焼鈍を行なうのは、冷間圧延後の焼鈍でＮｉと
Ｓｉの化合物の析出が最ら多くなる温度、即ち、導電率
が最も高くなる温度が５００〜５５　（１’Ｃであり、
４　Ｕ　Ｏ’Ｃ未満の温度ではＮ１と８１の化合物は完
全に析出せず、６０　（１’Ｃを越える温度ではＮｉと
Ｓｉの化合物が再固溶し、これら固溶したＮｉおよびＳ
ｌは半田およびＳｎめっきの耐熱剥離性に影響を及ぼす
ので、焼鈍温度は４００〜６００℃とし、焼鈍時間は５
分未満では析出量が足りず、また、４時間を越えると省
エネルギーの面から無駄である。

次に、調質仕上圧延を行なってから、３　ｆ）　＋１〜
５００　’Ｃの温度で５〜６０秒のテンションアニール
を行なうのは、局部応力か除去され、がっ、ぼね限界値
の高いフラットな条或いは板材を得るために行なうもの
であり、従って、局部応力除去には最低３００℃の温度
は必要であり、また１、６００　’Ｃを越えると短時間
でもＮ１とＳｉが再固溶してしまい要求する緒特性が阻
害され、そして、この時間は５秒未満ではフラットな板
が得られず、また、６０秒を越えると生産性が低下する
ようになるからである。

［実　施　例］ 本発明に係る端子・コネクター用銅合金およびその製造
方法について実施例を説明する。

実施例 第１表に示す含有成分および成分割合のＮｏ、１〜Ｎｏ
、７の合金を、大気中でクリプトル炉で木炭被覆下にお
いて溶解し、ブックモールド型の鋳鉄金型に鋳込み、寸
法５０ｍ＋ａ　ｔＸ８０ｍｍ　ｗＸ　１３０ｍｍ　ｌの
鋳塊とし、これらの鋳塊の表面を２．５ｍｍ面削Ｕ３厚
さ４５關とし、８８０℃の温度に加熱し、厚さ１５ｍｍ
まで熱間にて圧延加工した後、７００　’Ｃの温度に３
０分間再加熱し、シャワー水で冷却した。この時の冷却
速度は３０℃／抄で・あった。

その後、酸化スケールを硫酸、過酸化水素水を含む水溶
液で除去後、厚さ０．・↓６「面まで冷開圧延し、Ｎ２
〃ス雰囲気炉中で５　（ｌ　ｔ）　’Ｃの温度で１２０
分間の焼鈍を行ない、上記の酸洗液て゛酸化スケールを
除去後、さらに、滅面率約３０％の冷間圧延を行ない、
厚さ０．３２ｍｍの板材を乍製しｒこ。

第１表のＮ００６、Ｎ０１７の比較合金は熱間圧延時に
割れを生じた。即ち、Ｎｏ、６は耳割れといわれる割れ
が生じ、Ｎｏ、７は激しい全面割れを生したので、両合
金は再度造塊し直し、冷間圧延して厚さ１５ｍｍとし、
７（）０℃温度に３０分保持後、Ｎｏ。１〜Ｎｏ、５と
同様の冷却を行ない調整しだらのである。

また、比較合金Ｎｏ、８は市販品の燐青銅１種であり、
上り前の厚さは０．６４ｍｍとし、Ｎｏ、３のみ調質仕
上げのための減面率を５（）％としている。

これらＮｏ、　１−　Ｎｏ、　７の板材は硝石炉で、ｉ
　５　（１℃の温度で３０秒間焼鈍し、何れの板材も硫
酸、過酸化水素水含有水溶液による酸洗で表面を調整し
た。

以下説明士るような試験方法を行なった結果を第２表に
示す。

（１）引張試験は圧延方向に平行に切出したＪＩＳ１３
号Ｂ試験片を用い、また、硬さはマイクロピンカース硬
度計により測定した。

（２）ばね限界値試験は圧延方向に平行に切出した幅Ｉ
Ｑｍｍの試験片を用い、Ｊ　Ｉ　Ｓ　Ｉ（３１３０に定
めるモーメント式試験で行なった。

（３）導電率はＪ　Ｉ　Ｓ　ＨＯ５０５に定める非鉄金
属材料の体積抵抗率および導電率測定方法で測定した。

（４）耐熱性は硝石炉および塩浴炉で焼鈍した試験片の
硬さを測定して算出した。

（５）はんだの耐熱剥離性は弱活性７ラツクスを用い、
２３０℃の温度の５ｎ６０　　Ｐｂ４０のはんだ浴では
んだ付けした試料＠　１５０　’Ｃの温度で５００時間
保持した後、９０゛曲げを行ない、はんだの密着性を調
べた。

＠２表から明らかなように、本発明に係る端子・コネク
ター用銅合金は、端子・コネクター用材料として要求さ
れるばね限界値がＮｏ、８の市販の燐青銅よりも優れて
おり、これは、Ｓｎの含有効果によるらので、Ｓｎを含
有させると引張強さ、硬さ、伸び、ばね限界値等の特性
は向上するが、導電率か減少し、即ち、比較合金Ｎｏ、
７はＳｎをｈ＋１％を越える含有量であるため導電率は
２３％Ｉ　ＡＣ３となっている。

また、本発明に係る端子・コネクター用銅合金Ｎｏ、　
１−　Ｎｏ、　５はＺｎを０．１−５．Ｏｕ＋ｔ％の範
囲で含有しているので、電子部品としての必須特性であ
るはんだ密着性か良好であるが、比較合金Ｎｏ、６、Ｎ
ｏ、７は２４時間以内で剥離している。さらに、比較合
金Ｎｏ、６、Ｎｏ、７にはＣｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうもから
選んだ１種または２種以上を含有していないので熱間圧
延性が悪い。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明に係る端子・コネクター用
銅合金およびその製造方法は上記の購成を有しているも
のであるから、熱間加工性に優れ、ばね限界値、導電率
および耐熱性を総合して何れら燐青銅より優れており、
端子・コネクター用材料として工業的価値は極めて大な
るものがある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ１．０〜３．５ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜０．９
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０．１〜５
   ．０ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜２．０ｗｔ％、Ｍｇ０．００
   １〜０．０１ｗｔ％を含有し、さらに、 Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
   ０．００１〜０．０１ｗｔ％ を含有し、残部実質的にＣｕからなることを特徴とする
   端子・コネクター用銅合金。
2. （２）Ｎｉ１．０〜３．５ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜０．９
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０．１〜５
   ．０ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜２．０ｗｔ％、Ｍｇ０．００
   １〜０．０１ｗｔ％を含有し、さらに、 Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
   ０．００１〜０．０１ｗｔ％ を含有し、残部実質的にＣｕからなる合金鋳塊を熱間圧
   延後、６００℃以上の温度から５℃／秒以上の割合で冷
   却し、冷間圧延後４００〜６００℃の温度で５分〜４時
   間の焼鈍を行なった後、調質仕上圧延を行なってから、
   さらに、３００〜５００℃の温度で５〜６０秒のテンシ
   ョンアニールを行なうことを特徴とする端子・コネクタ
   ー用銅合金およびその製造方法。