JP2006328542A - 銅基合金材およびその製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Cu−Ni−Sn−P系銅合金、またはCu−Ni−Sn−P−(Fe,Co,Zn,Ti,Mg等の副成分中の1種または2種以上)系銅合金素材表面にSnを被覆した後、所定条件で熱処理することにより、高硬度金属間化合物であるCu−Sn系被膜を該素材表面に形成した高硬度,高強度および高導電率等の諸特性に優れた銅基合金材とその製造法。
【選択図】 なし
Description
Niは、素材の強度,弾性,耐熱性および耐応力緩和特性等の向上に寄与する元素であり、更にPと化合物を形成して分散析出させることにより電気伝導性も向上する。また、表面被覆処理後の熱処理によるCu−Sn系拡散層の形成を効果的に行うことができる。また、更に添加したNiの一部が表面処理層側に拡散し、その界面ないし拡散層においてNi−Sn,Cu−Ni−Sn等の金属間化合物を形成し、強度,硬さ,密着性および耐食性等を向上させる。
Snは、素材のCuマトリックス中に固溶して強度,弾性および耐食性を向上させる。しかし、Sn含有量が0.1wt%未満では、強度,弾性の向上が充分でなく、10wt%を超えると電気伝導性や加工性の抵下が顕著となり、更に耐マイグレーション性の低下を招くおそれがある。従って、Snの含有量は0.1〜10wt%の範囲が好ましいのである。
PはNiと化合物を形成して分散析出することにより、電気伝導性を向上させ、かつ強度,弾性、耐応力緩和特性を向上させる。しかし、Pの含有量が0.005wt%未満では上記の効果が充分に得られず、0.5wt%を超えるとNi共存下でも電気伝導性,加工性や半田耐候性の低下が著しくなり、更に耐マイグレーション性の低下を招く。従って、Pの含有量は0.005〜0.5wt%の範囲が好ましいのである。
また、本発明に係る銅基合金材においては、添加したNi,Pの一部がNi−P系化合物を形成し、これが均一微細に分散析出することにより電気伝導性をはじめ、強度,弾性,耐応力緩和特性を向上させることができる。従って、NiとPの重量百分率の比(Ni/P)を限定するのが好ましく、そのNi/Pの重量百分率組成比率は、5〜50の範囲が好ましいのである。
更に副成分として、Fe,Co,Zn,Ti,Mg,Zr,Ca,Si,Mn,Cd,Al,Pb,Be,Te,In,Ag,B,Y,La,Cr,Ce,Auの群のうち1種または2種以上を0.01〜40wt%含有させると上記諸特性をより向上させる。
工業的に生産し得る銅合金としてCuに最も多量に添加される元素はZnであるが、その最大含有量は45wt%であり、またCu−Sn系金属間化合物(Cu3Sn,Cu4Sn等)を効果的に形成させるためにも、Cuは少なくとも55wt%以上含有する必要がある。
Snの被覆の厚さが0.5μm未満では耐食性が低下し易く、特にH2Sガスによる腐食が問題になることがある。また、金属間化合物の層が薄くなり物性面でも不利になる。Sn被覆の厚さが20μmを超えると拡散層の厚さが厚くなり過ぎ、加工時に割れが発生するなどの成形加工性の低下が認められ、更に疲労特性の低下や、経済的にも不利になる等の問題が生じる。
100℃未満の熱処理ではSnの拡散に要する時間が長くなり過ぎ、経済的に不利となる。また600℃を超えると短時間で素材の銅基合金材が軟化し始めるため、強度,硬度が低下する。
Claims (7)
- 重量%において、Ni:0.1〜15%、Sn:0.1〜10%、P:0.005〜0.5%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる銅基合金素材の表面に、CuとSnの金属間化合物層を有する銅基合金材。
- 重量%において、Ni:0.1〜15%、Sn:0.1〜10%、P:0.005〜0.5%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる銅基合金素材の表面に、Ni−Sn及び/またはCu−Ni−Snの金属間化合物層を有し、最表面にCuとSnの金属間化合物層を有する銅基合金材。
- 重量%において、Ni:0.1〜15%、Sn:0.1〜10%、P:0.005〜0.5%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる銅基合金素材の表面に、Cu−Ni−Snの金属間化合物層を有する銅基合金材。
- 重量%において、Ni:0.1〜15%、Sn:0.1〜10%、P:0.005〜0.5%を含有し、更にFe、Co、Zn、Ti、Mg、Zr、Ca、Si、Mn、Cd、Al、Pb、Be、Te、In、Ag、B、Y、La、Cr、Ce、Auの群から選ばれる1種または2種以上を総量で0.01〜40%含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる銅基合金素材の表面に、CuとSnの金属間化合物層を有する銅基合金材。
- 重量%において、Ni:0.1〜15%、Sn:0.1〜10%、P:0.005〜0.5%を含有し、更にFe、Co、Zn、Ti、Mg、Zr、Ca、Si、Mn、Cd、Al、Pb、Be、Te、In、Ag、B、Y、La、Cr、Ce、Auの群から選ばれる1種または2種以上を総量で0.01〜40%含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる銅基合金素材の表面に、Ni−Sn及び/またはCu−Ni−Snの金属間化合物層を有し、最表面にCuとSnの金属間化合物層を有する銅基合金材。
- 重量%において、Ni:0.1〜15%、Sn:0.1〜10%、P:0.005〜0.5%を含有し、更にFe、Co、Zn、Ti、Mg、Zr、Ca、Si、Mn、Cd、Al、Pb、Be、Te、In、Ag、B、Y、La、Cr、Ce、Auの群から選ばれる1種または2種以上を総量で0.01〜40%含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる銅基合金素材の表面に、Cu−Ni−Snの金属間化合物層を有する銅基合金材。
- 引張強さが504N/mm2以上、ばね限界値が442N/mm2以上であることを特徴とする、請求項1〜6に記載の銅基合金材。
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