JPS6231060B2

JPS6231060B2 -

Info

Publication number: JPS6231060B2
Application number: JP24840084A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Myato; Yasuhiro Nakajima; Satoru Katayama; Takashi Matsui; Hidekazu Harada; Yoji Yuki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-11-24
Filing date: 1984-11-24
Publication date: 1987-07-06
Also published as: JPS61127842A

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％IACSを有し、５分加熱後初期硬度の
80％を維持する温度が400℃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］一般に、端子・コネクター用材料としては、黄
銅および燐青銅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が見直されてきている。特
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、カツパーリツチ
銅の使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も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。しかしながら、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％
IACS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］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3wt
％以上のSnを含む燐青銅より少ないSn含有量で
優れたばね限界値および高温における耐熱性を有
し、さらに、導電性が少なくとも25％IACSあ
り、５分加熱後初期硬度の80％を維持する温度が
400℃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］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) Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、 Mn0.01〜1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、 Sn0.1〜2.0wt％、Mg0.001〜0.01wt％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を第１の発
明とし、 (2) Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、 Mn0.01〜1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、 Sn0.1〜2.0wt％、Mg0.001〜0.01wt％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時間の焼鈍を行なつた後、調質
仕上圧延を行なつてから、さらに、300〜500℃
の温度で５〜60秒のテンシヨンアニールを行な
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Si含有量が、0.2〜0.9wt％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％を越えて含有させるとそれ以
上の効果は得られず、無駄であり不経済である。
よつて、Ni含有量は1.0〜3.5wt％とする。 SiはNiと同様に強度を向上させる元素であり、
含有量が0.2wt％未満ではNi含有量が1.0〜3.5wt
％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、耐熱性の向上も少ない。よつ
て、Si含有量は0.2〜0.9wt％とする。そして、Ni
或いはSiの過剰の含有により導電率が低下するの
は、NiとSiの金属間化合物以外に固溶したNi或い
はSi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0.01wt％未満ではこの効果は少なく、ま
た、1.0wt％を越えて含有されると鋳造時におけ
る湯流れが悪化し鋳塊の歩留りが著しく低下す
る。よつて、Mn含有量は0.1〜1.0wt％とする。 Znは半田およびSnめつきの耐熱剥離性、およ
び、高温における加工性に著しい改善効果を付与
する元素であり、含有量が0.1wt％未満ではこの
効果は少なく、また、5.0wt％を越える含有量で
は半田付け性が劣化する。よつて、Zn含有量は
0.1〜5.0wt％とする。 Snはばね限界値を著しく向上させる元素であ
り、含有量が0.1wt％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％IACS
以下になる。よつて、Sn含有量は0.1〜2.0wt％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
必須元素であり、含有量が0.001wt％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と鋳塊内部に
Cu＋MgCu₂という融点722℃の共晶を生じ、熱間
加工温度である800〜900℃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つて湯流れ
性の低下が著しくなり、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
つて、Mg含有量は0.001〜0.01wt％とする。な
お、このMgに代えてCaを0.001〜0.01wt％含有さ
せてもMgと同様の効果が得られる。 Cr、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、0.01wt％
を越えて含有させると溶錫が酸化し易くなり、健
全な鋳塊が得られなくなる。よつて、Cr、Ti、
Zrの含有量は夫々0.001〜0.01wt％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0.001〜0.01wt％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、Al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、はんだ付け性、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Cu
合金鋳塊を熱間加工後に600℃以上の温度から５
℃／秒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
度も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、その後の冷間圧延性を
悪化させ、また、600℃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400〜600℃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も多くなる温度、即
ち、導電率が最も高くなる温度が500〜550℃であ
り、400℃未満の温度ではNiとSiの化合物は完全
に析出せず、600℃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Siは半
田およびSnめつ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つてから、300〜500
℃の温度で５〜60秒のテンシヨンアニールを行な
うのは、局部応力が除去され、かつ、ばね限界値
の高いフラツトな条或いは板材を得るために行な
うものであり、従つて、局部応力除去には最低
300℃の温度は必要であり、また、、600℃を越え
ると短時間でもNiとSiが再固溶してしまい要求す
る諸特性が阻害され、そして、この時間は５秒未
満ではフラツトな板が得られず、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含有割合の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、ブツクモールド型の鋳鉄金型
に鋳込み、寸法50mmｔ×80mmｗ×130mmｌの鋳塊
とし、これらの鋳塊の表面を2.5mm面削し、厚さ
45mm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℃の温度に30分間
再加熱し、シヤワー水で冷却した。この時の冷却
速度は30℃／秒であつた。その後、酸化スチールを硫酸、過酸化水素水を
含む水溶液で除去後、厚さ0.46mmまで冷間圧延
し、N₂ガス雰囲気炉中で500℃の温度で120分間
の焼鈍を行ない、上記の酸洗液で酸化スケールを
除去後、さらに、減面率約30％の冷間圧延を行な
い、厚さ0.32mmの板材を作製した。第１表のNo.６、No.７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じたので、
両合金は再度造塊し直し、冷間圧延して厚さ15mm
とし、700℃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たものである。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.８のみ調質仕
上げのための減面率を50％としている。これらNo.１〜No.７の板材は硝石炉で450℃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。

【表】以下説明するような試験方法を行なつた結果を
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、硬さはマイクロビツ
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10mmの試験片を用い、JISH3130に定めるモ
ーメント式試験を行なつた。 (3) 導電率はJISH0505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フラツクスを用
い、230℃の温度のSn60−Pb40のはんだ浴では
んだ付けした試料を150℃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。

【表】第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
果によるもので、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、
導電率が減少し、即ち、比較合金No.７はSnを2wt
％を越える含有量であるため導電率は23％IACS
となつている。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0.1〜0.5wt％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
だ密着性が良好であるが、比較合金No.６、No.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のうちから選んだ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］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構成
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
何れも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

【特許請求の範囲】１ Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、 Mn0.01〜1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、 Sn0.1〜2.0wt％、Mg0.001〜0.01wt％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 Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、 Mn0.01〜1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、 Sn0.1〜2.0wt％、Mg0.001〜0.01wt％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時間の焼鈍を行なつた後、調質仕上圧延
を行なつてから、さらに、300〜500℃の温度で５
〜60秒のテンシヨ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。