JPS6299430A - 端子・コネクタ−用銅基合金およびその製造法 - 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、ばね性１強度、導電率および加工性が共に優
れた端子・コネクター用の銅基合金およびその製造法に
関する。

〔従来の技術〕

プラグ側およびソケット側の導電端子を構成する端子・
コネクター用材料は、その形状や大きさを問わず９弾性
１強度、応力緩和特性、耐食性等の様々の緒特性を兼備
したうえ加工が容易で且つ安価な材料であることが要求
される。かような端子・コネクター用材料として、従来
より最も普通に使用されているものに黄銅およびりん青
銅がある。　Ｎ　ｒ　＋　Ｆ　ｅ　＋　Ｐ　＋　Ｓ　ｎ
およびＢをＣｏに適量含有させた導電材料（リードフレ
ーム材料）が同一出願人に係る特公昭５９−３９４９２
号公報に示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

黄銅は成形加工性が非常に良好で且つ安価であるという
長所を持つが、耐食性、耐応力腐食割れ性が極端に悪い
ので、急激な進歩を遂げている最近の電気または電子工
業における端子・コネクター材料としては信頬性に欠け
る場合がある。りん青銅は強度、ばね性、耐食性および
耐応力腐食割れ性は良好であるが、Ｓｎを３．０％以上
含有するので高価であり、また応力緩和性が悪いという
問題がある。

特公昭５９−３９４９２号公報に記載の材料はリードフ
レーム材料としては優れたものであるが、ばね限界値が
低いので端子・コネクター用には適さない。

また１強度も端子・コネクター用としては十分ではない
。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は上記のような問題点を解決した端子・コネクタ
ー用材料として３重量％において、Ｓｎ；１．０〜２．
０％、　　Ｎ　ｉ　；　０．０５〜０．４０％、　　Ｆ
ｅ　；　０．１６〜０．４０％、ＰｉＯ，０５〜０．１
０％、Ｂ蔓０．００５〜０．０６％。

残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金を提
供するものである。本発明による銅基合金は、Ｓｎの適
量の添加によってばね性を発現させると共に強度を高め
且つＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物による析出硬化によって端
子・コネクターにとって好ましい諸特性を発現した点に
基本的な特徴がある。

そして、端子・コネクターにとって好ましい諸特性を有
利に発現させるための本発明合金の製造法として、Ｓｎ
；１．０〜２．０％、　　Ｎｉ；０．０５〜０．４０％
、　　Ｆ　ｅ　；　０．１６〜０．４０％、　　Ｐ　ｉ
ｏ、ｏ！５〜０．１０％、Ｂ；　０．００５〜０．０６
％、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金
の鋳片を製造する工程。

この鋳片を圧下率６０％以上、熱延仕上温度７００℃以
」二のもとで熱間圧延したうえ、該熱延仕上温度から３
００℃以下の温度にまで３０℃／分以上の冷却速度で冷
却して熱延板を得る工程。

得られた熱延板を圧下率５０％以上のもとで第一回目の
冷間圧延を行い、この第一回目の冷間圧延のあとで４０
０〜６００℃の温度で５〜７２０分間の焼鈍を行う工程
。

この焼鈍材を、所望板厚にまで冷間圧延によって板厚減
少を行う工程、そして。

そして、最終冷間圧延後に３００〜７５０℃の温度で５
〜１８０秒のテンションアニールを行う工程。

を経る端子・コネクター用銅基合金の製造法を提供する
ものである。

本発明の銅基合金の添加元素の含有量（重量％）につい
て、その範囲を定めた理由の概要を説明すると次の如く
である。

Ｓｎは、銅マトリツクス中に固溶して強度とばね限界値
を向上させる。この効果はＳｎ含有量が１．０％未満で
は十分ではなく、他方、Ｓｎ含有量が２．０％を越える
と導電性および熱間加工性が悪くなり、また経済的にも
不利となる。この理由から本発明銅基合金のＳｎ含有量
は１．０〜２．０％の範囲とする。

Ｎｉは、銅マトリツクス中に固溶して強度、耐軟化性お
よび耐食性を向上させるが、さらに９本発明合金の特徴
であるＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物の形成に寄与する元素で
あり、このためには少な（とも０．０５％以上の添加が
必要である。しかし、　０．４０％を越えて含有させる
と、導電率の低下が顕著となり、また経済的にも不利と
なる。したがって。

Ｎｉ含有量は０．０５〜０．４０％とする。

Ｆｅは、銅マトリツクス中に過飽和に固溶させると時効
によりＮｉおよびＰと化合物を形成して銅マトリツクス
中に析出し３強度、ばね限界値および耐軟化性を向上さ
せる。Ｆｅ含有量が０．１６％未満では強度、ばね限界
値および耐軟化性が低く０．４０％を越えると導電率お
よび成形加工性が低下する。したがって、Ｆｅ含有量は
０．１６〜０．４０％の範囲とする。

Ｐは１本発明合金の溶製時において脱酸剤として機能し
、ＳｎおよびＦｅの酸化防止作用も供すして、健全なイ
ンゴットを得るうえで重要な役割を果たす。そして、銅
マトリツクス中に過飽和に固溶したＰは、ＦｅおよびＮ
ｆと共にＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物を形成する。Ｐ含有量
が０．０５％未満ではこのような効果が十分ではなく、
また０、１０％を越えて添加すると導電性および加工性
が悪くなる。

したがって、Ｐ含有量は０．０５〜０．１０％の範囲と
する。

Ｂは１本発明合金の伸びの改善に寄与する。これは、Ｂ
がＰと共に本発明合金の溶湯の脱酸効果を高め、銅マト
リツクス中の溶質酸素原子を減少させる結果、加工時の
転位との相互作用を減少させるからであると考えられる
。Ｂが０．００５％未満では脱酸効果が十分ではなく伸
びの改善効果が十分に発揮できない。Ｂ含有量を多くす
れば脱酸効果は向上するが、Ｂの銅マトリツクス中への
固溶限は室温で約０．０６％付近であり、この固溶限を
越えるとＣｕとＢとの化合物が形成してがえって加工性
が低下するようになる。この理由がらＢ含有量は０．０
０５〜０．０６％の範囲とする。

このような成分組成をもつ本発明に従う銅基合金は、主
としてＳｎによる固溶強化とＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物の
析出硬化との相乗的な効果によって。

端子・コネクターに必要な強度とばね限界値を兼備し且
つ十分な導電率を具備することができる。

このような緒特性は、鋳片から熱間圧延工程と冷間圧延
工程を経て所望の板厚にまで加工するさいの製造条件を
適切にコントロールすることによって有利に発揮させる
ことができる。以下にその製造法の詳細を説明する。

熱間圧延工程 本発明に従う成分組成の鋳片を溶解鋳造によって製造し
、この鋳片（鋳塊）を熱間圧延に供するのであるが、こ
の熱間圧延は鋳片を８５０℃以上に加熱し、熱延圧下率
を６０％以上、好ましくは９０％以上とじ熱延仕上温度
を７００℃以上として実施するのがよい。これによって
、鋳造組織を完全につぶすことができ、且つ鋳塊に生じ
ている偏析の影響をな（すことができる。

そして、熱延仕上温度から３００℃以下にまでの温度域
を３０℃／分以上の冷却速度で冷却する。この冷却は熱
延したあとただちに急水冷を実施することによって行う
のがよい。これよってＦｅ、ＮｉおよびＰが完全に固溶
した熱延材を得ることができる。この熱延後の冷却を３
０℃／分より遅い冷却速度で行うとその冷却過程におい
てこれらの元素が析出して粗大なＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合
物が生ずることになる。この温度域を前記のように急冷
したとしてもその急冷開始温度が７００℃より低いと、
また急冷開始温度か７００℃以上であっても冷却速度が
３０℃／分より遅いと、この間に粗大なＦ　ｅ−Ｎ　ｉ
−Ｐ系化合物が析出する。この段階で析出したＦｅ−Ｎ
ｆ−Ｐ系化合物は母相と不整合であり、これにょるばね
限界値並びに応力緩和特性の向上は期待できない。した
がって９本発明においてはＦ　ｅ、　Ｎ　＋　＋Ｐが完
全に固溶した状態の熱延板が得られるような熱延条件を
採用する点に一つの特徴がある。なおこの急冷のさいの
冷却終点温度については３００℃以下であればよい。３
００℃以下の温度においてはＦ　ｅ−Ｎ　ｉ−Ｐ系化合
物の析出は実質上起こらないからである。

冷間圧延および焼鈍工程 前工程で得られた熱延板は次いで必要に応じて表面研削
あるいは酸洗を行ったあと、焼鈍を挟んだ冷間圧延を必
要回数行って所望板厚にまで冷延するのであるが、最初
の冷間圧延と焼鈍の条件を適切にして、この段階で微細
なＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物を均一に析出させる。

まず、第一回目の冷間圧延は圧下率５０％以上。

好ましくは８０％以上で行ない、この第一回目の冷間圧
延後の焼鈍を４００〜６００℃の温度で５〜７２０分の
条件で実施する。この最初の冷間圧延および焼鈍の条件
は本発明において極めて重要である。

第一回目の冷間圧延の圧下率が５０％未満では圧延組織
が均質化せず、引続く焼鈍においてＦ　ｅ−Ｎ　ｉ−Ｐ
系化合物が均一微細に析出できなくなる。この最初の焼
鈍を６００℃を越える温度で実施すると。

析出するＦ　ｅ−Ｎ　ｉ−Ｐ系化合物が凝集粗大化し、
ばね限界値並びに成形加工性の一層の向上が期待できな
くなるし、４００℃未満の温度ではＦ　ｅ−Ｎ　ｉ−Ｐ
系化合物を析出させるに要する時間が長くなりすぎるの
で、最初の焼鈍は４００〜６００　’Ｃの温度で行い、
焼鈍時間は５〜７２０分の範囲で行えばよい。

焼鈍時間が５分未満ではＦｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物の形成
が十分でなく、またこの焼鈍による伸びの回復が不十分
となる。しかし、７２０分を越えるような長時間では微
細に析出した析出物の成長が進行するようになるので好
ましくなく、経済的にも負担となる。

このようにして第一回目の冷間圧延と焼鈍を適切に行う
ことによって、Ｆｅ−Ｎ１−Ｐ系化合物が微細且つ均一
に析出した材料となるが、以後は所望厚さにまで、冷間
圧延を必要に応じて必要回数実施すればよい。そのさい
数回の冷間圧延を行う場合には中間焼鈍を挾んでもよい
。

そして、所望板厚にまで冷間圧延したあとの冷延材に、
３００〜７５０　’Ｃの温度で５〜１８０秒のテンショ
ンアニール処理を実施する。このテンションアニールに
よってばね限界値の向上と伸びの回復が実現でき、均質
且つ平坦度の良好な製品を得ることができる。このテン
ションアニール処理を実施するにさいし、３００℃未満
の温度では局部残留応力除去の効果が少なく、他方、１
５０′ｃを越える温度では短時間でも材料が軟化してし
まうので、テンションアニールの処理温度は３００〜７
５０’ｃの範囲で行うのがよい。また、その処理時間に
ついては５秒未満では均質な材料が得られず、１８０秒
を越えても効果には差が現れないので、５〜１８０秒の
範囲とするのがよい。

以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例 第１表にその化学成分値（重量％）を示す陽１〜１０の
銅基合金を高周波真空溶解炉を用いて溶製し、　４０ｍ
ｍ　Ｘ　４０ｍｍ　Ｘ　１４０ｍ川の鋳塊に鋳造した。

この鋳塊を４０ｍｍ　Ｘ　４０ｍｍ　Ｘ　２０ｍｍの大
きさに切断し、この鋳片を８５０℃で均熱したあと、厚
さ５Ｉまで熱間圧延を行い、７５０℃の温度から水中に
冷却した。

得られた熱延板を第一回目の冷間圧延によって厚さ１．
０ｍｍまで冷延し１次いで５５０”ＣＸ６０分間の焼鈍
を行った。そして、圧下率５０％で冷間圧延し。

厚さ０．５１の冷延板を得た。得られた冷延板を１゜ｋ
ｇｆ／ｍｍ”の張力を付加しながら、　４００”ＣＸ２
０秒間のテンションアニール処理を施した。この処理を
終えた材料を試験材とした。なお表中の隘１１は前記の
製造工程を経たものではなく、市販のりん青銅を低温焼
鈍したものである。

各試験材の引張強さ、伸び、導電率、ばね限界値、軟化
温度を測定し、また９０’Ｗ曲げ加工試験に供した。こ
れらの測定結果を第１表に併記した。

引張強さと伸びの測定はＪＩＳ−Ｚ−２２４１に、導電
率の測定はＪＩＳ−１１−０５０５に、そしてばね限界
値の測定はＪＩＳ−Ｈ−３１３０に従った。軟化温度は
、試料をその温度で３０分加熱したときに加熱後の硬度
が初期硬度の８０％となったときの温度である。９０’
Ｗ曲げ加工試験はＣＢＳ−ＭＯＯＯ２−６の規定に従っ
た。すすｂ　チ、　Ｒ＝０．２ｍｍ　（７）冶具テ９ｏ
″Ｗ曲げ加工したときの中央部山表面の状況を調べ１割
れが発生したものを×、ややシワが発生したものを△、
良好なものを○と評価した。

なお、第１図には、第１表の階１〜Ｎ１１Ｌ８の合金に
ついて、Ｓｎ含有量と引張強さ、伸び、導電率およびば
ね限界値との関係を整理して示した。

また、第１表の本発明合金隘５と比較合金隘１１につい
て、応力緩和特性の測定を行い、その結果を第２表に示
した。試験は試験片の中央部の応力が耐力の８０％とな
るようにＵ字曲げを行い、１５０℃の温度で１０００時
間保持後の曲げぐせを応力緩和率として次式により算出
した。

応力緩和率（χ）＝　（（Ｌｌ〜Ｌ２）／　（Ｌｌ　　
ｔ、ｏ）　）　ｘ　ｔｏ。

ただし、Ｌｌ；冶具の長さくｍｍ） Ｌ２；開始時の試料長さくｍｍ） Ｌｏｉ処理後の試料端間の水平距離（ｍｍ）である。

第２表 第１表の結果から次のことが明らかである。

本発明による隘１〜隘５の合金は、いずれも引張強さ５
０ｋｇｆ／ｍｍ”以上、ばね限界値４５ｋｇｆ／ｍｍ”
以上、導電率３３％以上を示し１曲げ加工性に優れ且つ
軟化温度も４４０℃以上である。したがって、端子・コ
ネクター用銅基合金として非常に優れた合金であること
がわかる。

これに対し、Ｓｎが本発明で規定するより少ない階６お
よび階７の比較合金、並びにＳｎとＦｅが少ない階９の
比較合金はいずれも強度おばね限界値が低い。また、Ｆ
ｅが本発明で規定するより多いＩｋｌＯの比較合金は曲
げ加工性が劣っている。

Ｓｎ量を本発明で規定するより多く含有させた隘８の比
較合金は導電率が低くなるが端子・コネクターとしての
特性上は問題ない。しかし熱間加工性が悪いという欠点
がある。

第２表の結果からは１本発明合金は従来の代表的な端子
・コネクター用材料であるりん青銅に比べて応力緩和特
性が優れていることがわかる。

また、第１図に見られるように１本発明合金においてＳ
ｎ量が増加すると強度、ばね限界値並びに硬度が向上す
ることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金における強度、ばね限界値。 硬度、導電率、伸びとＳｎ含有量との関係を示した図で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％において、Ｓｎ：１．０〜２．０％、Ｎｉ
   ：０．０５〜０．４０％、Ｆｅ：０．１６〜０．４０％
   、Ｐ：０．０５〜０．１０％、Ｂ：０．００５〜０．０
   ６％、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる端子・
   コネクター用銅基合金。
2. （２）重量％において、Ｓｎ：１．０〜２．０％、Ｎｉ
   ：０．０５〜０．４０％、Ｆｅ：０．１６〜０．４０％
   、Ｐ：０．０５〜０．１０％、Ｂ：０．００５〜０．０
   ６％、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合
   金の鋳片を製造する工程、 この鋳片を圧下率６０％以上、熱延仕上温度７００℃以
   上のもとで熱間圧延したうえ、該熱延仕上温度から３０
   ０℃以下の温度にまで３０℃／分以上の冷却速度で冷却
   して熱延板を得る工程、 該熱延板を圧下率５０％以上のもとで第一回目の冷間圧
   延を行い、この第一回目の冷間圧延のあとで４００〜６
   ００℃の温度で５〜７２０分間の焼鈍を行う工程、 この焼鈍材を、所望板厚にまで冷間圧延によって板厚減
   少を行う工程、そして、 最終冷間圧延後に３００〜７５０℃の温度で５〜１８０
   秒のテンションアニールを行う工程、 を経る端子・コネクター用銅基合金の製造法。