JPS6338544A - 高力伝導性銅合金 - 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） 本発明は電子電気機器に用いられるリード部材又はバネ
部材等に適した高力伝導性鋼合金に関するものである。

（従来技術） 従来、電子電気機器に用いられるコネクター、各種スイ
ッチ、電磁開閉器あるいは各種スプリング等には主にり
ん青銅が使用されている。

りん青銅はＳｎ３〜９ｗｔチ（以下係と略記）、Ｐ０．
０５〜αう５％を含有する銅合金であり、その特徴はＳ
ｎの含有量により伝導性と引張り強さを目的に応じて適
宜選択できること及び固溶体合金として精密部品の成形
加工性に優れていることである。

りん青銅以外の電子電気機器用銅合金にはスピノーダル
型のＣｕ　−Ｎｉ　−Ｓｎ系合金、及びＣｕ　−Ｂｅ系
合金がある。前者は引張り強さはりん青銅より高いが導
電率が５〜７％ｌＡＣ３と低く且つ加工性に乏しい、又
後者は非常に高価なため用途が限定される。

りん青銅の改良合金としては、熱間加工性の改良全目的
としてりん青銅にＦｅ、Ｇｏ等全全α３〜２％Ｃｒ、　
Ｚｒ、Ｔｈ　、Ｖ等ｉ　０．２〜０．８　％添加したも
の（時開５２．７’２１２１１　）、りん青銅にＦｅ’
ｉ　０．５０．０５〜０．０９％添加したもの（時開５
７７′８９４４９１等がある。又耐食性の改良を目的と
してりん青銅にＡｇ１Ｏ２０．５〜１％添加したもの（
時開１４９声７５Ｉ１１７）がある。

（解決−すべき問題点） りん青銅全電子電気機器等の各種部材に使用する場合、
半田付は部の接合強度が経時的に劣化する現象、又はＳ
ｎ、５ｎ−Ｐｂ等のメツキ被膜が経時的に剥離する現象
がみられる。

これらの現象は、りん青銅中のＰがりん青銅と半田又は
メツキ皮膜との界面に拡散濃縮して界面に生成している
ＣＵとＳｎの化合物であるε相全一層脆化させておきる
ものである。

メツキ皮膜の剥離に対してはＣｕ又はＮ１の層をり伏 ん青銅とメツキ皮膜の間に介在させる方法（特−寺が提
案されているが製造工程が煩雑になる等の問題がある。

上記のうち半田接合部の経時劣化現象は、プリント基板
実装が、スルーホール実装から半田接続が多用される高
密化面実装へ移行しつつある現状において、早急に解決
されるべき課題である。

一方これら部品の効率的利用設計が進む中で、部材には
より過大な応力が負荷される傾向にあり、ＮＨｇ　、Ｓ
ｏｔ　、ＮＯｘ等の存在する腐食環境下でも４１れを生
じない耐応力腐食割れ性に優れた合金の開発が益々望ま
れている。

りん青銅が電子電気機器の部材として、より効率的によ
り信頼性高く利用されていくために改良されるべき点を
要約すると、（１）半田接合部の経時劣化、（２）Ｓｎ
、　Ｓｎ　−Ｐｂメツキの密着性の経時劣化、（５）耐
応力腐食割れ性、０）熱間加工性、（５）成形加工性、
（６）機械的強度特にバネ性及び応力緩和特性、（７）
導電率、等になる。

（問題点全解決するだめの手段） 本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、半田接合性
、メツキ密着性及び耐応力腐食割れ性等に僅れた電子電
気機器用部材に適した高力伝導性銅合金に関するもので
ある。

即ち第一発明はＳｎ２〜ｇ％、Ｐ　０．２％以下、０茸
０、　ＯＯ２５％以下、Ｍｎ　０．０１−０．５％、Ｆ
ｅ４たは／３よびＣｏｆα０５〜Ｌ５％含有し残部が銅
からなる高力伝導性銅合金であり、第二発明はＳｎ２〜
８％、Ｐ　Ｏ，２％以下、Ｏｓ　０．　ＯＯ２５％以下
、ＭｎＯ２０．１−０，５％、Ｆｅまたは／およびＣｏ
　ｆ　０．０５−Ｌ５％、Ｚｎ　Ｏ２０．１−５％、Ｂ
　Ｏ，ＯＬ　−０，１％、成０、０１−１％、ＭｇαＯ
ｌ　−０，２％、Ｓｉ　０．０１−０．５チ、Ｔ１０．
０１〜０．２％の１種又は２種以上を合計で５％以下含
有し残部が銅からなる高力伝導性銅合金であり、第三発
明はＳｎ２〜８％、’Ｐ０．２％以下、Ｏｆ０．００２
５％以下、Ｍｎ　０．０１−０．５％、Ｏｒ０．　０５
−０．５　％、Ｆｅまたは／およびＣｏｆ　０．０５−
Ｌ５％含有し残部銅からなる高力伝導性銅合金である。

本発明においてＳｎは強度の向上に有効であるが、その
含有量を２〜８％に限定した理由は、２％未満では引張
り強さやバネ性が十分でなく、８％金超えると均一なα
固溶体が得難く成形加工性が低下するためである。

ＰはＦｅ又はＧｏとＦｅ＊Ｐ　１Ｆｅ＊Ｐ　％ＦｓＰ　
、　Ｃｏｔ　Ｐ　、　ＣｏＰ。

ＣｏＰｓ等の化合物を生成し微細に分布して、結晶粒の
粗大化を阻止して熱間加工性全高め、更に強度耐熱性及
び耐応力腐食割れ性を向上させる。Ｐの含有＃をα２％
以下に限定した理由は０２％？超えるとＰは半田又はメ
ツキ界面に拡散濃縮して半田接合性、メツキ密着性全低
下させ又熱間加工性にも有害なためである。

Ｐの含有量は特に０．０００５〜０．０８％としてＦｅ
または／およびＧｏとの化学量論量と同等かそれ以下と
するのが望ましい。

Ｆｅまたは／およびＣＯの含有量を０６０５〜１．５係
に限定した理由はα０５％未満では上記Ｐとの作用効果
が不十分であり、Ｌ５％を詔えると導電率の低下が大き
くなり且つ製造加工性、半田接合性。

メツ千密着性が低下するためである。

０ｔは不純物として含有されるが、その量’６　０．　
。

０２５％以下に限定した理由は、Ｏ，ＯＯ２５％を超え
ると成形加工性が著しく低下するばかりでなく、半田接
合性、メツキ密着性が低下するためである。

Ｍｎ（ｄ脱酸作用を有し、０！量を低減する働きがある
。これの含有１−ｉ０．０１〜０．５％に限定した理由
は、０．０１チ未満では０１量をＯ，ＯＯ２５％以下に
低減するのに不十分であり、０．５％を超えると導電率
の低下が大きくなるためである。

第二発明において、第一発明の元素に加えてＺｎ０．０
１〜５％、８０．０１〜０．１％、／ｌｄ０．０１〜１
チ、Ｍｇ　０．０１〜０，２％、Ｓｉ　０．０１〜０．
５％、Ｔ１α０１〜０，２％の１種又は２種以上全合計
で５％以下含有せしめるが、これらの元素は前記Ｍｒの
作惺 用を補強し成形加工作、半田接合性、メツキ密着性全向
上させる。

各元素の含有量を上記のように限定した理由は、各元素
においてその含有量が下限未満では、上記の効果が得ら
れず、又上限を超えては導電率の低下が大きくなり且つ
製造加工性が低下するためである。又これらの元素の２
種以上の合計を５％以下に限定した理由は５％を超える
と導電率の低下が大きくなり且つ製造加工性が低下する
ためである。これら元素の特に望ましい含有量はＺｎ　
０．１〜１チ、８０．０３−０．０　ｇ　％、Ａ１．０
．０５−０．２％、Ｍｇ０．０２〜００７％、Ｓｉ０．
０２〜（１２％、Ｔｉ０．０２〜０，１％である。

第三発明において第一発明の元素に加えてＣｒを含有せ
しめるが、ｃｒは熱間加工性、強度、耐熱性及び耐応力
腐食割れ性を向上させる。ＯｒはＦｅ又はＣｏよりＧｕ
への固溶量が少ないためより有効である。

ここでＣｒの含有量を００５〜０．５％に限定した理由
は０．０５％未満では前記効果が得られず、０５％を超
えると析出物が粗大化して熱間加工性が低下するためで
ある。Ｏｒの特に望ましい含有量は０１５〜０．４％で
ある。

本発明の合金は従来のりん青銅と同−Ｓｎ濃度において
比較した場合強度がより大きく、従って同一強度ではＳ
ｎの含有量を０．５〜２％節減できその分導電率を向上
させることができる。

本発明の合金は通常の方法で製造することができる。即
ちＣｕを溶解しこれに合金元素を添加し均質化して後、
水冷鋳造法にて鋳塊となし、これを熱間圧延し、次いで
必要に応じ中間熱処理を施しなから冷間圧延して所定寸
法に加工し、更に低温焼鈍、テンションレベラー、テン
シコンアニール等の処理を行い所定の材質に仕上げられ
る。

黒鉛鋳型等を用いた連続ストリップキャスティング法で
薄型鋳塊に鋳造した場合は、熱間圧延せずに直接冷間圧
延して所定の寸法に加工される。

（実施例） 以下に本発明全実施例により詳細に説明する。

第１．５．５表に示す合金を、黒鉛るつぼを用いて大気
中で木炭被覆をして溶解し、１５０　ｘ３０Ｘ　３００
ｒｔａｎの金型に鋳造した。この鋳塊を固剤して酸化ス
ケール？除去して後、８５０℃で８層厚に熱間圧延し、
次いで０．９調厚まで冷間圧延して後、６００℃で５０
分間熱処理し、更に０．３　ｔａｎ厚まで冷間圧延し、
最后に３００℃で１５分間熱処理した。

このようにして得られたサンプルについて引張強さ、伸
び、導電率、半田接合強度、耐応力腐食割れ性、Ｓｎメ
ツキ密着性を調査した。

半田接合強度はサンプルを５×５簡のチップに切り出し
、これに直径２１１１１１の硬銅線を共晶半田付けし、
これ１１５０℃で５００時間保持して後プル試験を行っ
て求めた。　　　　　゛ 耐応力腐食割れ性はＪＩＳＣ８３０６に準じて５ｖ０１
％のＮＨｓ蒸気中にて破断荷重の捧の荷重をかけて割れ
発生までの時間を計測した。

Ｓｎメツキ密着性はサンプルを脱脂・酸洗いしてから５
ｎｉ５μメツキしこれ１１２０℃で１０００時間保持し
て後、密着折り曲げ試験を行い曲げ部を顕微鏡で１０倍
に拡大してＳｎメツキ層の剥離の有無を調べた。

Ｓｎメツキの浴及び条件は、　　ＳｎＳＯ４：　１００
　ｆ　／　Ｌ。

Ｈ＊ＳＯ＊　　：　５０　ｆ　／’ｓ　　βナフトール
：　１　ｆ　／　ｌ。

ニカワ：２ｆ／ｌ、浴温度１６℃、電流密度：Ｌ５Ａ　
／　ｄｒｒｔである。

第−発明については結果を第２表に示した。

第２表より明らかなように、第一発明品（１〜３）は従
来のりん青銅（９，１０）より半田接合強度、耐応力腐
食割れ性、メツキ密着性が優れている。比較品において
、Ｍｎが上限金超えるもの（４）は導電率の低下が大き
い。

Ｍｎが下限未満のもの（５）はＯｔが過剰に残り伸び、
半田接合強度、メツキ密着性が劣る。Ｐが上限を超えた
もの（６）は半田接合強度、メツキ密着性、耐応力腐食
割れ性に劣る。Ｆｅ又はＧｏが上限を超えたもの（７，
８）は導電率の低下が大きい。

第二発明については結果を第４表に示した。

第４表より明らかなように、第二発明品（１１〜１１４
）ｉｄ、第２表に示した従来のりん青銅（９，１０）よ
り半田接合強度、耐応力腐食割れ性、メツキ密着性に浸
れ、引張り強さも高い。

比較品において、Ｚｎが上限を超えたもの（１５）は導
電率、耐応力腐食割れ性が低い。Ｓｌ又はＭが上限を超
えたもの（１６，１８）は導電率、半田接合強度、メツ
キ密着性が劣っている。Ｍｇが上限を超えたもの（１７
）はＭｇの強いＯｔとの親和力により酸化物が鋼中にと
り込まれて健全な鋳塊が得られず引張り強さ、伸びが低
く又半田接合強度、メツキ密着性が劣る。

第三発明品（１つ〜２２）は第２表に示した従来のりん
青銅（９，１０）より半田接合強度、耐応力腐食割れ性
、メツキ密着性に優れ引張り強さも高い。

比較品においてＣｒが上限を超えたもの（２３）は導電
率の低下が太き（、Ｆｅ　、　Ｃｒが下限未満のもの（
２１）は半田接合強度、メツキ密着性が低い。

（−発明の効果） 本発明の合金は、従来のりん青銅より強度並びに伝導性
に優れ、半田接合性及びメツキ密着性において経時劣化
することがなく、更に耐応力腐食割れ性に優れているの
で、電子電気機器のリード部材又はバネ部材に適用して
顕著な効果を奏するものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｎ２〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．０２５ｗｔ％以下、Ｍｎ０．０１〜０．５ｗｔ％、
   Ｆｅまたは／およびＣｏを０．０５〜１．５ｗｔ％含有
   し残部が銅からなる高力伝導性銅合金。
2. （２）Ｓｎ２〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．００２５ｗｔ％以下、Ｍｎ０．０１〜０．５ｗｔ％
   、Ｆｅまたは／およびＣｏを０．０５〜１５ｗｔ％、Ｚ
   ｎ０．０１〜５ｗｔ％、Ｂ０．０１〜０．１ｗｔ％、Ａ
   ｌ０．０１〜１ｗｔ％、Ｍｇ０．０１〜０．２ｗｔ％、
   Ｓｉ０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｔｉ０．０１〜０．２ｗ
   ｔ％の１種又は２種以上を合計で５ｗｔ％以下含有し残
   部が銅からなる高力伝導性銅合金。
3. （３）Ｓｎ２〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．００２５ｗｔ％以下、Ｍｎ０．０１〜０．５ｗｔ％
   、Ｃｒ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｆｅまたは／およびＣ
   ｏを０．０５〜１．５ｗｔ％含有し残部銅からなる高力
   伝導性銅合金。