JPS6345337A

JPS6345337A - 電子電気機器用銅合金とその製造法

Info

Publication number: JPS6345337A
Application number: JP8536987A
Authority: JP
Inventors: Masato Asai; 真人浅井; Shoji Shiga; 志賀　章二; Yoshimasa Ooyama; 大山　好正; Tsutomu Sato; 力佐藤
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1988-02-26
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH06207233A; JPS6345336A; JP2516622B2; JP2516623B2; JP2521880B2; JP2521879B2; JPS6345338A; JPH06207232A

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、特に半導体１ノード材、コネク
ター、スイッチ、リレーなどの接点ばね、端子等として
強度、導電性、メツキ性、半田付は性等の実用特性に優
れた銅合金とその製造法に関するものである。

［従来の技術〕電子電気機器の部品や部材にはＣｕ合金が多用されてい
るが、近時小型化、高密度化、高精度化に加えて経済性
が強く志向され、従来の純Ｃｕ、黄銅、リン青銅に替っ
てより高性能と経済性が要求されるようになった。例え
ば黄銅に比べてはるかに機械的特性が優れたリン青銅で
も応力腐食割れ（ＳＣＣ）感受性に加えて、電子電気用
途に普遍的な半田接合の信頼性の問題が大きい。これと
同種の欠陥として電気接点や接続部に出金属に代えて３
ｎや５ｎ−Ｐｂ合金（半田）メツキを用いる場合、経時
的に密着性が失なわれ、前記半田接合部と同様に剥離現
象を起す。これはＣＬＪとＳｎとの拡散反応に起因する
現象で１００℃以下の低温でも進行するため、特公昭５
１−４１２２２＠ヤ特開昭４９−１０８５６２号に例示
される如く厚いＣｕやＮｉのバリＡ７一層をメツキ等に
より予め形成する等余分の工程を必要とする。

このため一部ではＣｕ−Ｆｅ合金、例えばＣ１９４（２
，３ｗ↑％Ｆｅ、０．１２ｗｔ％Ｚｎ。

０．０３ｗｔ％Ｐ、残部Ｃｕ）（以下ｗｔ％を％と略記
）やＣ１９５（１，５％Ｆｅ、　　０．６％３ｎ。

０．２％Ｃ０．０．０３％Ｐ、残部Ｃｕ）等が用いられ
ている。これ等合金は多量のＦｅ分をリン化物や金属単
体状に析出分散させたもので、精密な曲げ加工にあてミ
クロクラックを起すばかりか、前記半田接合の信頼性に
劣る問題がある。

（発明が解決しようとする問題点）このような状況下において、機械的強度や精密加工性の
優れたＣＬＩ−３ｎ合金について、下記の欠点欠陥の改
善が強く望まれ℃いる。

（１）高価なＳｎを節約して同等の強度を発揮させるこ
と。

（２）強度と導電率は相反する関係にあるが、これをよ
り高い値で両立させること。

（３）ＳＣＣを起さないこと。

（４）半田接合ヤＳｎ、５ｎ−Ｐｂ合金メツキの経時剥
離を起さないこと。

（５）熱間加工において割れなどの欠陥を起さない製造
上有利な組成であること。

（６）特別な設備を必要としない大気溶解鋳造で造られ
ること。

〔問題゛を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検問の結果、電子電気機器、特
に半導体リード材、コネクター、スイッチ、リレーなど
の接点ばね、端子等として強度、導電性、メツキ性、半
田付は性等の実用特性に優れた銅合金とその製造法を開
発したものである。

本発明鋼合金としては、３ｎ０．０５〜８％、ＰＯ，１
％以下、Ｚｎ０．１〜５％、　Ｍ’ｎＯ，０３〜０．５
％を含み、更にＣｒ、Ｃ０．Ｔｉ、Ｚｒの何れか１種又
は２種以上を合計０．０５〜１％を含み、残部Ｃｕから
なることを特徴とするものである。

また本発明製造法は、３ｎ０．０５〜８％、Ｐ０．１％
以下、Ｚｎ０．１〜５％、　ＭｎＯ，０３〜０．５％を
含み、更にＣｒ、Ｃ０．Ｔｉ、Ｚｒ”の何れか１種又は
２種以上を合計０．０５〜１％を含み、残部Ｃｕからな
る合金を７００〜１０５０℃で熱間加工してから、少な
くとも４００℃まで１５℃／　ＳｅＣ以上の速度で冷却
し、しかる後３０％以上の冷間加工を行なってから、４
００〜８５０℃で熱処理を施すことを特徴とするもので
ある。

即ち本発明は上記組成の合金からなり、そのインゴット
を７００〜１０５０℃で熱間加工してから、少なくとも
４００℃まで１５℃／　ｓｅｃ以上の速度で冷却し、そ
の後３０％以上の冷間加工を施し、しかる後４００〜６
５０℃で熱処理を施すことにより造られる。また本発明
合金は上記熱処理後、更に加工して所望サイズに仕上げ
てから２００〜４００℃の低温焼鈍を施せば、強度を失
うことなく、伸びや応力緩和抵抗を向上することができ
る。更にコネクター、スイッチ、リレーなどのばね性を
必要とする用途では、３ｎ含有量を２〜８％、特に４〜
７％とし、他方半導体リード材や電気機器類のように導
電性及び耐熱性が重視されるものでは３ｎ含有但を０．
０５〜３％、特に０．１〜２％とする。

〔作　用〕

本発明合金はｃｒ、ｃ０．Ｔｉ、Ｚｒの析出を併用した
Ｃｕ−３ｎ固溶体合金であり、同−Ｓｎ母の合金に対し
、強度、導電率を向上することができる。添加元素や組
成にもよるが大略５ｎｆｆｉの１〜２％分に相当するの
で、経済的にも有利である。上記添加元素は金属単体、
Ｐと。

の化合物、特にＺｒはＣＬＪ３Ｚｒ、ＴｉＬＬＴｉ３ｎ
として微小な析出物となり、Ｃｕ−Ｓｎ合金のＳＣＣ感
受性を大巾に改善抑制することができる。

本発明ではＰ＠０．１％以下と通常のリン青銅のＰ量（
０，１〜０．２５％）より低濃度化し、替りにＺｎやＭ
ｎを脱酸剤として利用したものでおる。Ｐの低下は熱間
加工時の割れの主因となるＣｕ−Ｐ、Ｃｕ−３ｎ−Ｐ等
の低融点相の形成を防止し、３ｎメツキや半田付は性を
大巾に改善する。即ら剥離したメツキや半田接合部は何
れも黒色を呈し、Ｃｕや３ｎの他に濃縮したＰが検出さ
れる。これはメツキや半田とリン青銅との界面に形成さ
れるＣｕと３ｎの金属間化合物（η′相とε相）のうち
リン青銅側のε相にリン青銅中のＰが拡散濃縮し、ε相
が一層脆化することにより、半田接合部の強度を低下す
るものである。

本発明はＰを０．１％以下に抑えることにより上記脆化
現象を防止したもので、ＺｎとＭｎの添加は上記脆化現
象を防止するばかりか、熱間加工性の向上や機械的性質
をも改善する。上記のｚｎ、ｖｎの作用のメカニズムは
不明であるが、ＣｕとＳｎとの拡散反応に関与して脆化
層の発生を抑止するものと推される。・熱間加工性はＣ
ｕ−３ｎ合金、特に５ｒ１３〜８％の高３ｎ合金の課題
でおり、粒界にあける３ｎ偏析ヤ、上記Ｐの作用に囚る
。Ｃｒ、Ｃ０．Ｔｉ、Ｚｒ等の添加元素も結晶微細化し
て上記偏析を防止し、熱間加工性を改善するものである
。またＶ。

Ｍｇ、　Ｂｅ、　Ｔｅ、　Ｆｅ、　ｓｂ、　Ｂｉ、　Ｙ
、希土類元素についても同様の効果が見られた。

しかしてＺｎの含有量を０．１〜５％、Ｍｎの含有量を
０．０３〜０．５％と限定したのは、何れも下限未満で
は十分な効果が得られず、上限を越えると導電率を低下
させたり、ＳＣＣ感受性を再起させるためである。また
Ｃｒ、Ｇ０．Ｔｉ。

Ｚｒの何れか１種又は２種以上（以下Ｃｒ等と略記）の
合計含有量を０．０５〜１％と限定したのは、０．０５
％未満では上記効果を発揮し難く、１％を越えると冷間
等の加工性を阻害するためである。またＰ含有量を０．
１％以下と限定したのは、これを越える過剰の濃度では
、上記改善効果が実用的に発現され難いためである。即
ち過剰のＰはＣｒ等と結合し、Ｃｒ等の添加効果を減少
せしめるばかりか、加工性を阻害する。

本発明合金は析出硬化を利用したものであり、７００〜
１０５０℃の高温熱間加工後、１５℃／　ＳｅＣ以上の
速度で少なくとも４００℃まで冷却するのは上記析出物
の析出を抑制するためであり、冷却速度が１５℃／　ｓ
ｅｃ未満では粗大粒状析出を起し、上記の効果が得られ
ない。また３０％以上の冷間加工を施してから４００〜
６５０　℃で熱処理するのは加工歪により均一微細な析
出を起させるためでおり、加工率３０％未満の加工歪で
は均一微細な析出がｊｑら机ない。

（実施例）第１表に示す組成の合金を木炭被覆の黒鉛ルツボにより
溶解し、金型に鋳造して小型鋳塊（３Ｋ９　）としてか
ら外削し、厚ざ１０Ｊ１１１７１の板とした。これを９
００℃に加熱してから厚さ１．２ｍまで熱間圧延した。

上り温度は７１０〜７５０℃であり、これを直ちに水冷
した。４００℃迄の冷却速度は約２０℃／ｓｅｃであっ
た。これを酸洗してから厚さ０．６＃迄冷間圧延し、５
５０″Ｃで３０分間熱処理した。更にこれを０．２１ｍ
迄圧延してから３１０℃で２０分間低温焼鈍を行なった
。これ等について導電率、引張強さ、伸び、曲げ性、半
田接合強度、ＳＣＣを調べ、その結果を第２表に示す。

曲げ性は各種先端半径（Ｒ）の押し棒と９０’溝ダイス
を用い、プレスにより折り曲げ、角部のミクロクラック
を検査し、割れ発生のない最小Ｒと板厚（１）の比で比
較した。半田接合強度はリード線を半田付け＜　４．５
ｍ＞　した後、１５０℃に３００時間エージングしてか
らプル強度を測定し、半田接合の経時劣化を比較した。

ＳＣＣはＪＩＳＣ８３０６に従い、３Ｖｏ　１％Ｎｔ−
ｈガス中で／ｌ０Ｋｙ／−の定荷車をかけ、破断するま
での時間を求めた。

第１表及び第２表から明らかなように本発明合金Ｎａ１
〜６は何れの特性も優れており、従来のリン青銅からな
る比較合金Ｎα７と比較し、同じ強度を１ｑるのに５ｎ
ｆｆｉにして１％前後の節約ができ、かつ高い導電率を
示すことが判る。特に比較合金ＮＱ７では熱間圧延時に
コバ割れを起すばかりか、ＳＣＣをも起し、更に半田接
続強度も劣るのに、本発明合金ＮＱＩ〜６では、熱間圧
延時にコバ割れを起すことがなく、ＳＣＣも抑制され、
半田接合強度も改善されることが判る。

これに対し本発明合金の組成範囲から外れる比較合金Ｎ
０７〜１１では、要求される特性の何れか一つ以上が劣
ることが判る。即ちＺｎ筈やＯｒ等を含まない比較合金
Ｎａ７ではＳＣＣを起す（よかりか、半田接合強度も劣
り、またＺｎ等の含有量が多い比較合金Ｎα８では導電
率の低下が著しく、特にＺｎ含有量の多い比較合金Ｎ０
．　８ではＳＣＣを起す。またＰ含有量の多い比較合金
Ｎａ、１０では曲げ性か劣り、Ｃｒ等の含有量が多い比
較合金ＮＱ９では熱間圧延において割れが著しく、その
後の加工を中止した。尚比較のため第１表中本発明合金
Ｎα６について熱間圧延後、空冷（２，１℃／５ｅｃ）
　Ｌ／、その後、冷間圧延と熱処理を施したものは、引
張強度６１．４に！ｊ／ｍ、伸び９．４％にすぎなかっ
た。また上記実施例において第１表中本発明合金Ｎ（１
６について、熱処理前の冷間加工率を３５％と２０％に
したところ夫々強度６４．４ＮＳＦ／ｍ、６０．ｌＮｆ
ｆ／ＮＡであった。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、ＣＵ−３ｑ合金の優れた機
械的強度や精密加工性を活かしつつ上記改善点（１）〜
（６）のすべてを改善したもので電子電気機器、特に半
導体リード材、コネクター、スイッチ、リレーなどの接
点ばね、端子として強度、導電性、メツキ性、半田付（
プ性等の実用特性を満足することができる等工業上顕著
な効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｎ０．０５〜８ｗｔ％、Ｐ０．１ｗｔ％以下、
Ｚｎ０．１〜５ｗｔ％、Ｍｎ０．０３〜０．５ｗｔ％を
含み、更にＣｒ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒの何れか１種又は２
種以上を合計０．０５〜１ｗｔ％を含み、残部Ｃｕから
なる電子電気機器用銅合金。
（２）Ｓｎ０．０５〜８ｗｔ％、Ｐ０．１ｗｔ％以下、
Ｚｎ０．１〜５ｗｔ％、Ｍｎ０．０３〜０．５ｗｔ％を
含み、更にＣｒ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒの何れか１種又は２
種以上を合計０．０５〜１ｗｔ％を含み、残部Ｃｕから
なる合金を７００〜１０５０℃で熱間加工してから、少
なくとも４００℃まで１５℃／ｓｅｃ以上の速度で冷却
し、しかる後３０％以上の冷間加工を行なってから、４
００〜６５０℃で熱処理を施すことを特徴とする電子電
気機器用銅合金の製造法。