JPS6338547A - 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Ｓｎ５−９ｗｔ％（以下チと略記）、Ｐα０
３〜α３５％を含有する銅合金であり、その特徴はａｎ
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　−Ｓｎ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％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、　Ｇｏ等を０．３〜２％、Ｃｒ
、　Ｚｒ　、　Ｔｉ、Ｖ等をα２〜０．８％添加したも
の（特開５２／２１２１１　）、りん青銅にＦｅｆ０．
５α０５〜α０９％添加したもの（時開５７メ８９４捧
９）等がある。

又耐食性の改良を目的としてりん青銅にＡ１００５〜１
％添加したもの（時開４９％７５４１７）がある。

（解決すべき問題点） りん青銅を電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Ｓ
ｎ、５ｎ−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
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の層をり云 ん青銅とメツキ皮膜の間に介在させる方法（特告が提案
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　、　
Ｓｏ！　、　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）　　
Ｓｎ　、　５ｎ−Ｐｂメツキの密着性の経時劣化、（３
）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。

（問題点を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鋼合金に関するもので
ある。

即ち本発明はＳｎ２〜８−％、Ｐ　０．２　ｗ４チ以下
、０、α００２５−％以下、Ｎｉ　０．０５〜Ｌ５−係
を含有し、Ｚｎ　（Ｌ　０５−５ｍ％、　　Ｍｎ０．０
１−α５−チ、Ｂ０．０１−０．１Ｍ％、Ａｔα０ｌ−
１ｓｔ％、ＭｇＣ１０１−０２ｗ１＊％、Ｓ１αＯ１−
α５嘱チ、Ｔ１α０１−０、５−％の１種又は２種以上
を合計で５１１１４％以下含有し、Ｏｒ　、　Ｆｅ　、
　Ｇｏの少なくとも１種’ｉ０．０５−０．５ｗｐｔ％
含有し残部が銅からなる高力伝導性鋼合金である。

本発明においてＳｎは強度の向上に有効であるが、その
含有量を５〜８％に限定した理由は、３％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
固溶体となり雅く、成形加工性が低下するためである。

ＰはＮ１と反応してＮｌｓ　Ｐ、　　Ｎｉｓ　Ｐ宜、Ｎ
１ｔ　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とＮｉ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Ｎ
ｉｌに対しＰＯ０２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Ｎ
１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？０２％以下に限定した理由は、０．
２％金超えると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００５〜Ｌ５％に限定した理由は、α０
５％未満では上記の効果が得られず、Ｌ５％を超えると
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Ｏ
１１〜０．５％、Ｐは００５〜０、１％である。

Ｏｓは不純物として含有されるが、その量６　０．　。

０２５％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。

上記元素に加えてＺｎ０．０５−５％、Ｍｎ　Ｏ，ＯＬ
　−０，５％、ＡＥ０．０１〜１％、Ｍｇ０．０１〜０
．２％、Ｂα０１〜０．１％、Ｓｉ　Ｏ，Ｏｌ〜０．　
５％、Ｔ１０．０１〜０．５％の１種又は２種以上全合
計で５％以下含有せしめるが、これらの元素には脱酸作
用があり銅中の０雪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、Ｔ１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
低下が大きくなり又耐応力腐食割れ性が低下し、Ｍｎ、
　Ａｅ、　Ｂ、　Ｓｉ及びＴ１の場合は導電率の低下が
大きくなり、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％、Ｍｎα
０５〜０．２％、Ａｌｔ０．０５〜α２％、Ｍｇ０．０
２〜０．１％、８０．０３−０．０８　％、Ｓｉ　０．
０２〜０．２　％、Ｔｉ０．０２〜０．２％である。

上記元素に加えてＯｒ、Ｆｅ％ＣＯの少なくとも１種を
００５〜０．５％含有せしめるが、Ｏｒ　、　Ｆｅ％Ｇ
Ｏ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０．
０５〜０．５％に限定した理由は、０．０５チ未満では
上記の効果が得られず、０５％を超えると導電率の低下
が大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′６率の低下が比較的
大きく且つ０５％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０．１〜０４％、Ｆ
ｅ及び艶は各々αＯ７５−０，５％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０．５〜２％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Ｃｕｔ−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が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を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■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Ｂｍｔに熱間圧延し、次いでα９
ｍｔまで冷間圧延して後、６００℃で３０分間熱処理し
、更にＯ−３ｍａ　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’ｉｉ”　５　Ｘ　５　ｍのチ
ップに切り出しこれに２１１１１１φ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ＪＩＳＣｇ３０６に準じて５　ｖｏ
１％のＮＨ−蒸気中にて破断荷重の捧の荷重をかけて割
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顕微鏡で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、８ｎＳＯｓ：　１００り／
１゜Ｈ＊８０４：　５　Ｏｆ　／’ｓ　βナフトール：
１ｆ／ｌ、ニカワ：　２　ｆ　／　Ｌ１浴温度１６℃、
電流密度二Ｌ５Ａ　／　ｄｉである。

結果は第２表に示した。

第１表 第２表より明らかなように、本発明品（１〜ＩＩ）は、
従来のりん青銅（１４，１５）に比べて半田接合強度、
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が上限を超えているもの（８）ｔ−を
半田接合強度、メツキ密着性に劣り、Ｎ１が下限未満の
ため耐応力腐食割れ性にも劣る。

脱酸が不十分でＯ！が上限を超えるもの（９）は引張り
強さ、伸びが低く、半田接合強度、メツキ密着性にも劣
る。Ｎ１又はＺｎが上限を超えたもの（１０，１１）Ｎ
ｉ又は、Ｚｎ又はＳｌが上限を超えたもの（１０〜１２
）は導電率の低下が大きい。Ｍｇが上限を超えたもの（
６）はＭｇの強い０！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。

Ｃｒが上限を超えたもの（６）は伸び、導電率が低い。

ｊｒ６が上限？超えたもの（７）は伸び、導電率が低い
上に半田接合強度、メツキ密着性にも劣る。Ｎｉ　、Ｇ
。

が下限未満のもの（５）は半田接合強度、耐応力腐食割
れ性に劣る。

（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て伝導性
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
顕著な効果を賽するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｎ２〜８ｗｔ％、Ｐ０．２ｗｔ％以下、Ｏ＿２
   ０．００２５ｗｔ％以下、Ｎｉ０．０５〜１．５ｗｔ％
   を含有し、Ｚｎ０．０５〜５ｗｔ％、Ｍｎ０．０１〜０
   ．５ｗｔ％、Ｂ０．０１〜０．１ｗｔ％、Ａｌ０．０１
   〜１ｗｔ％、Ｍｇ０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｉ０．０
   １〜０．５ｗｔ％、Ｔｉ０．０１〜０．５ｗｔ％の１種
   又は２種以上を合計で５ｗｔ％以下含有し、Ｃｒ、Ｆｅ
   、Ｃｏの少なくとも１種を０．０５〜０．５ｗｔ％含有
   し残部が銅からなる高力伝導性銅合金。