JPS6338545A - 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　２が使用されている。

りん青銅はＳｎ３〜９ｗｔ％（以下チと略記）、ＰＯ１
０５〜０．５５％を含有する銅合金であり、その特徴は
Ｓｎ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−８ｎ系合金、及Ｑ＝　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％ＩＡＧＳ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、熱間加工性の改良を目的
としてりん青銅にＦｅ％ＣＯ等１　ｏ、　５〜２％、Ｏ
ｒ、　Ｚｒ　％Ｔｉ、Ｖ等ｉ　０．２−０．１１１％添
加したもの（時開５２７！′２１２１１　）、りん青銅
にＦｅ　ｆ　Ｑ、　５０、０３−０．０９％添加したも
の（時開５７メｇ９４４９）等がある。又耐食性の改良
を目的としてりん青銅にＡｇ全００５〜１％添加したも
の（時開ＩＪ９〆７５）↓１７）がある。

（解決すべき問題点） りん青銅Ｆｔ電子電気機器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がりん青銅と半田又ニ
ア１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の量全り蛍 ん青銅とメツキ皮膜の間に介在させる方法（持前５１〆
４１２２２及び時開４９〆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、ＮＨｓ　、、
Ｓｏｔ、ＮＯｘ等の存在する腐食環境下でもジ１ｊれ金
主じない耐応力腐食割れ性に浸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
、　５ｎ−Ｐｂメツキの密着性の経時劣化、（３）耐応
力腐食割れ性、（ｌＩ＞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加特性、（７）
４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
気機器用部拐に適した高力伝導性銅合金に関するもので
ある。

即ち本発明はＳｎ２−８％、Ｐ　０．２　％以下、０゜
０、　ＯＯ２５％以下、Ｍｎ０．０１〜０．５％、Ｃｒ
０．０５〜α５％、Ｆｅまたは／およびＣＯｔα０う〜
Ｌ５％、Ｚｎ０．０１−５％、　Ｂ　α０１−０．１　
％、ＭＯ，０１−１％、Ｍｇ０．０１−０．２％、ｓ１
α０ｌ−０５％、Ｔ１０、０１−０．２チの１種又は２
種以上を合計で００１〜ラチ含有し残部が銅からなる高
力伝導性鋼合金でちる。

本発明においてＳｎは強度の向上に有効であるが、その
含有贋金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％を超えると均一な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Ｆｅ又はＧｏとＦｅ５Ｐ１ＦｅｔＰ　％ＦｅＰ　、
　ＣｏｔＰ　、　ＣｏＰ　１ＧｏＰｓ等の化合物を生成
し微細に分布して、結晶粒の粗大化全阻止して熱間加工
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の含有量全０２％以下に限定した理由は０
．２％全超えるとＰは半田又はメツキ界面に拡散濃縮し
て半田接合性、メツキ密着性を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Ｇｏの含有量２
ｏ、ｏ５〜１．５％に限定した理由は０．０５％未満で
は上記Ｐとの作用効果が不十分であり、Ｌ５％を超える
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、メツキ密着性が低下するためである。

Ｏｌは不純物として含有されるが、その贋金α００２５
％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は脱酸作用を有し、０！量？低減する動きがある。

これの含有量をα０１〜０．５％に限定した理由は０．
０１％未満では０．を０００２５％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。

Ｚｎ０．０１−５％、Ｂ　Ｏ，Ｏｉ　−０，１％、ＡＨ
０，０１〜１俤、１．１ｇ（１０１〜０．２％、Ｓｉ０
．０１−０．５％、Ｔｉ０．０１−０．２％の１種又は
２種以上を合計で５チ以下含有せしめるが、これらの元
素は前記Ｍｎの作用を補強し成形加工性、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Ｚｎ０．１〜１チ、
８０．０３〜０．０８％、ＭＯ０５〜０．２％、ｌＪｇ
ｏ、０２〜０．０７％、５１０６０２〜０２％、Ｔ１０
．０２〜０１％である。

Ｏｒ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ｉ　
０．０５〜０．５％に限定した理由は０．０５％未満で
は前記効果が得られず、０．５％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。Ｃｒの特に
望ましい含有量は０．１５〜０．１４　％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犬きく、従って同一強度ではＳ
ｎの含有量全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Ｃｕｆ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
ションアニール等の処理に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） 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

第１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　ｘ　３０　ｘ　３００瓢の
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８醜厚に熱間圧延し、次いでα９
咽厚まで冷間圧延して後、６００℃で３０分間熱処理し
、更に０．３　ｍｍ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ｆ　５　Ｘ　５　ｔａｒのチッ
プに切り出し、これに直径２ｆｉ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５■０１
％のＩ（Ｈｍ蒸気中にて破断荷重のＡ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頂微鏡で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、５ｎＳＯ＋　　＝１００　
？　／１１　Ｈ霊ｓｏ、二５０ｒ／ｌ、　　βナフトー
ル：　１　ｆ　／　ｔ。

ニカワ：　２　ｆ　／　ｌｘ浴温度１６℃、電流密度：
Ｌ５Ａ／ｄｒｒ？である。

結果は第２表に示した。

第２表より明らかなように本発明品（１〜５）は従来の
りん青銅（１４，１５）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おり、（１，２、ヰ、５
）においては更に引張り強さが高い。

比較品においてＰが上限を超えたもの（６）は半田接合
強度、耐応力腐食割れ性、メツキ密着性に劣る。Ｌｌｎ
ｌＳｌが下限未満のもの（７）はＯＫが過剰に残り伸び
、半田接合強度、メツキ密着性が劣る。

Ｍｎ又はＦｅ又はＣＯが上限を超えたもの（８〜１０）
は導電率の低下が大きい。

Ｚｎが上限金超えＦｅ、Ｇｏが下限未満のもの（１１）
は導電率、耐応力腐食割れ性が劣る。Ｍｇが上限を超え
たもの（６）はＭｇの強いＯ８との親和力により酸化物
が鋼中にとり込１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。

Ｃ→；」二限を超えたもの０３は導電率の低下が太きい
。

（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 (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｎ２〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２０．０
   ０２５ｗｔ％以下、Ｍｎ０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ
   ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｆｅまたは／およびＣｏを０
   ．０５〜１．５ｗｔ％、Ｚｎ０．０１〜５ｗｔ％、Ｂ０
   ．０１〜０．１ｗｔ％、Ａｌ０．０１〜１ｗｔ％、Ｍｇ
   ０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｉ０．０１〜０．５ｗｔ％
   、Ｔｉ０．０１〜０．２ｗｔ％の１種又は２種以上を合
   計で０．０１〜５ｗｔ％含有し残部が銅からなる高力伝
   導性銅合金。