JPS6338546A - 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等に適し
た高力伝導性銅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％（以下係と略記）、Ｐｏ０
３〜０，５５％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−３ｎ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。

シん青銅の改良合金とじては、熱間加工性の改良を目的
としてシん青銅にＦｅ、艶等を０３〜２％、Ｏｒ、　ｚ
ｒ　、　Ｔｉ、Ｖ等をα２−０．１３％添加したもの（
時開５２７”２１２１１）、りん青銅にＦｅｆα５０．
０３〜０．０９％添加したもの（時開５７７”’８９４
ヰ９）等がある。

又耐食性の改良全目的としてりん青銅にＡｇを０．０５
〜１％添加したもの（時開４９％７５１４１７）がある
。

（解決すべき問題点） りん青銅ラミ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５
ｎ１Ｓｎ−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か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
ＧｕとＳｎの化合物である色相を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の贋金り歌 ん青銅とメツキ皮膜の間に介在させる方法（待客５１　
、＃４．１２２２及び時開４９．羊１０ｇ５６２）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、ＮＨｌ、　　
Ｓｏｔ、　　ＮＯｘ等の存在する腐食環境下でも割れを
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）　Ｓ
ｎ　、　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。

（問題点全解決するための手段） 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優れた電子電
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Ｓｎ３〜８％、Ｐ　０．２％以下、０！
０、００２５　％以下、Ｎｉ　０．０５−１．５１　を
含有し残部銅からなる高力伝導性銅合金であり、第二発
明はＳｎ３〜８％、Ｐ　０．２％以下、Ｏ２０．００２
５％以下、ＮｉＯ，０５−１５％全含有し、Ｚｎ０．０
５−５％、Ｍｎ　０．０１−０．５％、ＡＩ！　Ｏ，Ｏ
ｌ　−１％、Ｍｇ０．０１−０、２％、８０．０１〜０
６１％、Ｓｉ　０．０１〜０．５％、ＴｉＯ，ＯＬ〜０
．５％の１種又は２種以上を合計で５チ以下含有し残部
が銅からなる高力伝導性銅合金であり、第三発明はＳｎ
３〜８％、Ｐ　０．２　％以下、０．０．００２５％以
下、ＮＩ０．　０５−１５％を含有し、Ｃｒ、　Ｆｅ　
、　Ｃｏの少なくとも１種ｉ　０．０５−０．５　％含
有し残部が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
含有清音３〜８％に限定した理由は、５％未満では引張
り強さやバネ性が十分でなく、８％を招えると均一なα
固溶体となり難く、成形加工性が低下するためである。

ＰはＮ１と反応してＮｉｌ　Ｐ、　　Ｎｉｓ　Ｐｔ、Ｎ
ｉ＊Ｐ等の化合物を生成し鋼中に微細に分散して、結晶
粒の粗大化を阻止して熱間加工性を高め、更に強度、耐
熱性及び耐応力腐食割れ性を向上させる。ＰとＮ１が前
記化合物を過不足なく形成するための化学量論比はＮｉ
ｌに対しＰＯ６２であるが、これに対しＰが過剰の場合
は熱間加工性、半田接合性−メツキ密着性が低下しＮ１
が過剰の場合は固溶Ｎ１が増大して導電率が低下する。

ここでＰの含有量を０２係以下に限定した理由は、０．
２％を超えるとＰが半田又はメツキ界面に拡散濃縮して
半田接合性、メツキ密着性を経時的に劣化させるためで
ある。

Ｎ１の含有量をα０５〜Ｌ５％に限定した理由は、００
５％未満では上記の効果が得られず、１５％全超えると
導電率、成形加工性、半田接合性、メツキ密着性が低下
するためである。実用上特に望ましい含有量はＮ１はα
１〜０．５％、Ｐは０．０５〜０、１％である。

０！は不純物として含有されるが、その量２０．００２
５％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。

第二発明において、第一発明の元素に加えてＺｎ０、０
５−５％、Ｍｎ　０．０１−０．５　％、ＡＭ０．０１
−１チ、Ｍｇ　０．０１〜０．２％、８０．０１〜０．
１％、５１００１〜０．５％、Ｔｉ　０．０１〜０．５
％の１種又は２種以上を合計で５％以下含有せしめるが
、これらの元素には脱酸作用があり鋼中のＯｘ量を低減
させて成形加工性、半田接合性、耐応力腐食割れ性、メ
ツキ密着性を改善し更に強度の向上に寄与する。

上記元素のうちＢ、Ｓｉ、Ｔｉは脱酸作用の外にＮ１と
化合物を形成して微細に析出し強度と導電率を共に向上
させる副次的効果がある。

これらの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、又上限を超えると、Ｚｎの場合は導電率の
低下が犬きくなシ又耐応力腐食割れ性が低下し、Ｍｎ、
　Ａｌｌ、　８％Ｓ１及びＴ１の場合は導電率の低下が
犬きくなり、又Ｍｇの場合は加工性が低下し製造が困難
になる、等のためである。

実用上特に望ましい含有量はＺｎ０．１〜１％、Ｍｎ０
８０５〜０．２％、Ａ１１０．０５〜０．２％、Ｍｇ０
．０２−０．１％、Ｂ　０．０３〜０．０８％、Ｓｉ０
．０２〜０．２％、Ｔｉｅ、　０２〜０゜２％である。

第三発明において、第一発明の元素に加えてＯｒ、Ｆｅ
％ＣＯの少なくとも１種をα０５〜０．５％含有せしめ
るが、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇｏは前記Ｎ１の作用を補強するも
ので、微細な析出物として分散し、強度、耐熱性、耐応
力腐食割れ性を向上せしめ更に熱間加工性を改善する。

これらの含有量をα０５〜０．５％に限定した理由は、
０．０５％未満では上記の効果が得られず、０，５％を
超えると導電率の低下が犬きくなり又製造加工性が低下
するためである。

上記５元素の中でＣｒは導電率をそれ程低下させずに強
度の向上に寄与するが、Ｆｅは導電率の低下が比較的大
きく且つ０．５％を超えると半田接合性が低下する。実
用上特に望ましい含有量は、Ｏｒは０、１−０．４％、
Ｆｅ及びＣＯは各々０．　Ｏ７５−０，３％である。

以上の本発明の合金は、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Ｓｎの含有量をα５〜２％低減でき、その分導
電率が向上する。

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Ｃｕｇ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Ｌ　ｆンションレペラー、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。

黒鉛鋳型等音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） 以下に本発明を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、１５０ｘ３０Ｘ　５００ｍ
の金型に鋳造した。この鋳塊を面側して酸化スケールを
除去して後、８５０℃でｇ　ａｍ　ｔに熱間圧延し、次
いで０．９　ｔｒｒｍ　ｔまで冷間圧延して後、６００
℃で５０分間熱処理し、更に０．５　ｒｙｓ　ｔ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り強さ、
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ｆ　５　Ｘ　５　ｗｎのチップ
に切り出しこれに２鵡φの硬銅線を共晶半田付けし、こ
れを１５０℃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３ｖ０１
％のＮＨ１蒸気中にて破断荷重の汐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Ｓ
ｎ’！ｚ　５μメツキしこれを１２０℃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音調べた。

Ｓｎメツキの浴及び条件は、５ｎＳＯ＊：　１００　Ｐ
　／　Ｌｌ）１ｎＳＯ＊　　：５０９　／　ｔｌ　　β
ナフトール：１ｐ／ｚ。

ニカワ：２ｙ／１１浴温度１６℃、電流密度二′Ｌ５Ａ
　／　６ｍ’である。

第一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（１，２）Ｆｉ
従来のりん青銅（６，７）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ている。

比較品においてＰが上限を超えるもの（５）は半田接合
強度、メツキ密着性に劣り又Ｎ１が下限未満のため耐応
力腐食割れ性も劣る。脱酸が不十分で０１が上限を超え
るものＱ＋）は引張り強さ、伸びが低く、半田接合強度
及びメツキ密着性に劣る。Ｎ１が上限を超えたもの（５
）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表よシ明らかなように、本発明品（Ｂ〜１０）は第
２表に示した従来のりん青銅（６，７）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ている。

比較品においてＮ１が上限を超えたものαつは導電率が
低い。Ｚｎが上限を超えたものαａは導電率が低く耐応
力腐食割れ性にも劣る。

Ｓｌが上限を超えたもの（２）は導電率が低く半田接合
強度メツキ密着性が劣る。Ｍｇが上限を超えたものα４
はＭｇの強いＯＩ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６表より明らかなように本発明品（１５，１６，１７
）は第２表に示した従来のりん青銅（６，７）より強度
が高く半田接合強度、耐応力腐食割れ性、メツキ密着性
に優れている。

比較品においてＣｒが上限を超えたものＣＩ場は伸び、
導電率が低い。

Ｆｅが上限を超えているもの（６）は伸び、導電率、半
田接合強度、メツキ密着性が劣る。Ｎ１、Ｇｏが下限未
満のもの（１）は半田接合強度、耐応力腐食割れ性、メ
ツキ密着性に劣る。

（本発明の効果） 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）Ｓｎ３〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．００２５ｗｔ％以下、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％
   を含有し残部銅からなる高力伝導性銅合金。
2. （２）Ｓｎ３〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．００２５ｗｔ％以下、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％
   を含有し、Ｚｎ０．０５〜５ｗｔ％、Ｍｎ０．０１〜０
   ．５５ｗｔ％、Ａｌ０．０１〜１ｗｔ％、Ｍｇ０．０１
   〜０．２ｗｔ％、Ｂ０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｓｉ０．
   ０１〜０．５ｗｔ％、Ｔｉ０．０１〜０．５ｗｔ％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）Ｓｎ３〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．００２５ｗｔ％以下、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％
   を含有し、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏの少なくとも１種を０．０
   ５〜０．５ｗｔ％含有し残部が銅からなる高力伝導性銅
   合金。