JP5002767B2 - 銅合金板材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち本発明では、質量%で、Ni:0.4〜4.5%、Si:0.15〜0.9%、Zn:5〜15%、Sn:0〜2.0%、P:0〜0.2%、Fe:0〜1.0%、Mg:0〜0.5%、Co:0〜4.0%、Cr:0〜4.0%、残部Cuおよび不可避的不純物からなり、引張強さが650N/mm2以上、導電率が25%IACS以上の銅合金材料を提供する。
本発明ではCu−Ni−Si−Zn系銅合金を採用する。
NiおよびSiは、析出物を形成し、強度上昇および導電性・熱伝導度向上に寄与する。その作用を十分に得るには、少なくとも0.4質量%以上のNi含有と、0.15質量%以上のSi含有が必要となる。しかし、これら元素の含有量が多すぎると特に粒界で析出物が粗大化しやすくなり、曲げ加工性の低下を招く。種々検討の結果、Niは4.5質量%以下、Siは0.9質量%以下の範囲で含有させることが望ましい。したがってNi含有量は0.4〜4.5質量%の範囲とすることが望ましく、1.5〜3.5質量%がより好ましい。特に引張強さ750N/mm2以上高強度化を図る場合は、Ni含有量を2.0質量%以上確保することが望ましい。またSi含有量は0.15〜0.9質量%とすることが望ましく、0.3〜0.6質量%がより好ましい。
ただし、Ni−Si系析出物の析出状態が適正化されていることが前提となるため、後述のように、溶体化処理後の冷却速度を十分大きくし、かつ時効処理後の冷却を徐冷とする「溶体化処理」−「時効処理」の組み合わせによって製造することが重要である。
任意添加元素であるSn、P、Fe、Mg、Cr、Coは単独で含有させてもよいし複合して含有させてもよい。
コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、さらにはリードフレーム等の電気・電子部品に信頼性をもって適用するには、板材において圧延方向に引張試験を行ったときの引張強さが650N/mm2以上となる強度レベルを呈することが望ましい。特に今後ますます薄肉化への要求が強まることを考慮すると、引張強さが680N/mm2以上、あるいは700N/mm2以上、あるいはさらに720N/mm2以上の強度レベルを呈することが極めて有利となる。また同時に導電性は25%IACS以上の導電率を具備することが望まれる。後述の製造法に従えば、本発明で規定する銅合金組成において、このような優れた特性を実現することが可能である。
以上のような優れた特性をCu−Ni−Si−Zn系銅合金に付与するための手法について、発明者らは詳細な検討を行ってきた。その結果、溶体化処理後の冷却速度を十分大きくし、かつ時効処理後の冷却を徐冷とする「溶体化処理」−「時効処理」の組み合わせにより、上記特性の付与が可能となることを見出した。銅合金材料は一般に、熱間圧延後に、熱処理と冷間圧延を複数回付与する工程で製造される。時効析出を利用する銅合金の場合は、通常、途中のいずれかの熱処理工程で溶体化処理を行い、その後に行われるいずれかの熱処理工程で時効処理を行う。本発明の銅合金の製造においてもそのような工程が採用できる。ただし、以下のような条件とすることが肝要である。
鋳造は、Znを含有する一般的な銅合金の溶製方法に従い、1100〜1300℃で溶解した後、半連続鋳造または連続鋳造で行うことができる。
熱間圧延を行わない場合は、組織の均質化のために、鋳造後に800℃以上の温度で2hr以上の加熱処理を行うことが望ましい。850〜900℃の加熱温度とすることが好ましい。
引張強さおよび伸びは圧延方向に平行方向のJIS 5号試験片を用いてJIS Z2241に基づいて測定した。硬さは板の表面についてマイクロビッカース硬度計により測定した。導電率はJIS H0505に基づいて測定した。曲げ加工性は、JCBA T307(日本伸銅協会規格)に準じたW曲げ試験方法によって、曲げ軸が圧延方向に対し平行方向(GW)および直角方向(BW)となる曲げ試験をそれぞれ実施してMBR/t(tは板厚)により評価した。はんだ濡れ性はJIS C0053に準拠した方法で調べ、非活性ロジンフラックスに5秒間浸漬したのち、215℃のはんだ(60%Sn−40%Pb)浴に3秒間浸漬し、はんだの濡れ面積が90%以上のものを○(良好)、90%未満のものを×(不良)と評価した。
結果を表2に示す。
Claims (6)
- 質量%で、Ni:2.0〜4.5%、Si:0.15〜0.9%、Zn:5〜15%、Sn:0.01〜2.0%、P:0〜0.2%、Fe:0〜1.0%、Co:0〜4.0%、Cr:0〜4.0%、残部Cuおよび不可避的不純物からなり、かつ、Zn+3Sn≧7.0、およびNi/Si:3.5〜6.0を満たす組成を有し、引張強さが750N/mm2以上、導電率が25%IACS以上である銅合金板材。
- P:0.005〜0.2%を含有する請求項1に記載の銅合金板材。
- Fe:0.005〜1.0%、Co:0.005〜4.0%、Cr:0.005〜4.0%の1種以上を含有する請求項1または2に記載の銅合金板材。
- 質量%で、Ni:2.0〜4.5%、Si:0.15〜0.9%、Zn:5〜15%、Sn:0.01〜2.0%、P:0〜0.2%、Fe:0〜1.0%、Co:0〜4.0%、Cr:0〜4.0%、残部Cuおよび不可避的不純物からなり、かつ、Zn+3Sn≧7.0、およびNi/Si:3.5〜6.0を満たす組成を有する銅合金に溶体化処理を650〜850℃に加熱したのち250℃以下の温度域まで200℃/min以上の冷却速度で冷却する条件で行い、かつ時効処理を400〜550℃に加熱保持したのち150℃以下の温度まで5℃/min以下の冷却速度で冷却する条件で行い、かつ前記時効処理後に10〜30%の冷間圧延および250〜400℃での歪取り焼鈍を施す、銅合金板材の製造方法。
- 前記銅合金がP:0.005〜0.2%を含有する、請求項4に記載の製造方法。
- 前記銅合金がFe:0.005〜1.0%、Co:0.005〜4.0%、Cr:0.005〜4.0%の1種以上を含有する、請求項4または5に記載の製造方法。
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