JPH03188247A

JPH03188247A - 曲げ加工性の良好な高強度高導電銅合金の製造方法

Info

Publication number: JPH03188247A
Application number: JP32270389A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hirano; 康雄平能
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-08-16

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］本発明の製造方法は、電子部品を始めとする良好な曲げ
加工性が要求され、場合によっては高いばね性が要求さ
れるあらゆる分野の製品の製造に利用可能である。

［従来の技術］従来、強度が要求される電子部品には、黄銅、洋白、り
ん青銅、ベリリウム銅等の銅合金や、ステンレス等の鉄
合金が用いられている。これらの電子部品用の材料の中
で、洋白は光沢が美しく、展延性、耐疲労性、耐食性が
良く、電子、通信、情報、電機計測機器用のスイッチ、
コネクター　リレーなどに幅広く用いられている。

ところで、近年、部品の小型化が各方面で急速に進んで
いる。部品を小型化する場合、材料も薄いものになるこ
とから、材料は高強度でなければならない。又、部品の
熱容量が小さくなることから、通電時の発生熱が小さく
、熱放散性に優れることも必要になるので、材料は高導
電でなければならない。更に、材料の曲げ部の曲げ半径
も小さくなるため、材料は曲げ加工性に優れていなけれ
ばならない。

ところが、洋白の強化機構は、Ｃｕ中へのＮｉ、Ｚｎの
固溶強化と冷間加工（圧延）による加工硬化の組合せに
よるものであり、高強度で高導電の洋白を得ようとする
と、Ｎｉ、Ｚｎ濃度を低くし、かつ、冷間圧延の加工度
を高くしなければならず、そのため曲げ加工性が悪くな
る。特に曲げ軸が圧延方向に対し平行方向の曲げ加工性
が悪くなる。又、Ｎｉ、Ｚｎ濃度の低い洋白の加工硬化
による強度の向上もおのずと限界がある。現在用いられ
ているＪＩＳ規格のばね用洋白（７７０１）は高強度で
あり、曲げ加工性も極めて良好であるが、導電率が低く
高価なＮｉを１８％も含有しているため、地金コストも
高い。

これに対して、本発明の製造方法で対象とするＳｎｎ添
加コルシン合金、Ｃｕ５ＮｉＳＳｉ。

Ｓｎが主成分の高強度高導電性銅合金である。

この合金の強化機構は、Ｎｉ５Ｓｉによる析出硬化とＳ
ｎによる固溶強化を組合せたものである。一般に、コル
ソン合金の板条は他の分散強化型銅合金と同様曲げ加工
性が極めて悪い。又、コルソン合金へのＳｎの添加は、
曲げ加工性を更に劣化させる。このため、Ｓｎを添加し
たコルソン合金は、ＩＣリードフレームのような厳しい
曲げ加工を施さない用途の材料にしか用いられていない
のが現状である。

［発明が解決しようとする課題］上述のように、部品の小型化に伴い、材料は高強度高導
電であり、曲げ加工性も良好であることが要求されるよ
うになってきているが、元来、高強度で高導電であるＳ
ｎｎ添加コルシン合金曲げ加工性の改善が課題とされて
きた。

［課題を解決するための手段］本発明はこのような点に鑑み、曲げ加工性に優れた高強
度高導電銅合金の製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓ　
ｉ　　０．１〜１．０ｗｔ％、Ｓ　ｎ　　０．１〜３．
５　ｗｔ％を含み、かつ、［ｗｔ％Ｎｉコ＋［ｗｔ％Ｓ
ｉ］＋［ｗｔ％Ｓｎ］＜５．０で、あるいは更に副成分
として、Ｆ　ｅ　ＳＭ　ｇ　ｓ　Ａ　ｌ　、Ｃｒ　ｓ　
Ｍ　ｎ　ＳＣｏ　ｓ　Ｚ　ｎ　ｓＴ　ｌ　ｓ　Ｚ　ｒ　
％　Ｐ　ｂ　ＳＣｄ　ＳＩ　ｎ　ＳＡ　ｇ　ｓ　Ｐの中
から１種又は２種以上を０．００１〜２．０ｗｔ％含み
、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の製造に
おいて、（１）結晶粒度を１〜１０μｌに調整する、７００℃以
上の温度での最終の溶体化処理（１）加工度４０％未満の最終の冷間圧延（１）　　３
００〜７００℃の温度での時効処理からなる工程、ある
いは（１）結晶粒度を１〜ｌＯμ謹に調整する、７００℃以
上の温度での最終の溶体化処理（１）最終溶体化処理直後の加工度Ｘ％（０≦ｘく４０
）の冷間圧延（ＩＩＩ）　　３００〜７００℃の温度での時効処理（
ｆｆ）加工度Ｙ％（０（Ｉ１−（１−Ｘ／１００）（１
−Ｙ／１００）ｌ　ＸＩ　Ｑ　Ｏ＜　４０）の最終の冷
間圧延（Ｖ）　　１５０〜８００℃の温度で再結晶しな
い時間の熱処理からなる工程を、番号順に順次行うこと
を特徴とする方法である。

［本発明の詳細な説明］次に本発明の各成分及び製造条件の限定理由を述べる。

本発明でＮｉ含有量を０．４〜４．０ｗｔ％としたのは
、Ｎｉ含有量が０．４ｗｔ％未満ではＳｔを共添し、時
効処理を行っても強度が低く、ばね性が十分ではなく、
Ｎｉ含有量が４．０ｗｔ％を超えると、強度は得られる
が、導電性が低下し、半田付は性が著しく劣化するため
である。Ｓｉ含有量を０．１〜１．０ｗｔ％とじたのは
、Ｎｉ含有量が０．１ｗｔ％未満では、Ｎｉを共添して
時効処理を行っても高い導電性は得られず、Ｓｉが１．
０ｗｔ％を超えると、加工性、導電性が著しく低下し、
半田付は性も劣化するためである。

Ｓｎを含有するのは、Ｎｉ、Ｓｔによる析出硬化だけで
は強度、ばね性が不十分であることから、Ｓｎによる固
溶強化を期待するためであり、０．１ｗｔ％未満では効
果はなく、３．５νｔ％を超えると、導電性が低下し、
又、熱間加工性も悪くなるためである。又、Ｎｉ、Ｓｉ
、Ｓｎの含有量を［ｗｔ％Ｎｉｌ＋［ｗｔ％Ｓｉ］＋［
ｗｔ％Ｓｎ］＜５．０とするのは、５．０ｗｔ％以上で
は曲げ加工性が劣化するためである。

又、副成分として、Ｆ　ｅ　ｓ　Ｍ　ｇ　ｓ　Ａ　Ｉ　
ＳＣｒ　５Ｍｎ５Ｃｏ、Ｚ　ｎ　ＳＴ　ｉ　ｓ　Ｚ　ｒ
　ＳＰ　ｂ　％　Ｃｄ　ｓＩ　ｎ　Ｎ　Ａ　ｇ　ｓ　Ｐ
のうち１種又は２種以上を総量でｏ、ｏｏｔ〜２．０ｗ
ｔ％添加する理由は、これらの副成分を添加することに
より、強度、ばね特性を向上させるためであるが、０．
００１ｖｔ％未満では効果はなく　、２．０ｗｔ％を超
えると、導電性が低下し、加工性も劣化するためである
。

次に、溶体化処理を行うのは、後の時効処理で高強度高
導電の材料を得るためである。処理温度を７００℃以上
とするのは、７００℃未満ではＮｉ５Ｓｉの組成によっ
ては、Ｎｉ、Ｓｔが未固溶となり、時効硬化型銅合金の
特徴である高強度が得られないためである。又、結晶粒
度を１〜１０μ層とするのは、結晶粒度は曲げ加工性に
大きく影響を及ぼすためである。結晶粒度が１μｍ未満
では、未再結晶部分と再結晶部分とが混合した組織とな
り曲げ加工性が悪くなり、材料は割れやす（なる。又、
ｌＯμ−を超えると粒界に沿っての肌あれが生じやすく
なり、曲げ半径が小さい場合は割れることもある。

溶体化処理後に１回又は２回の冷間圧延を行うのは、加
工硬化により強度を得るためである。

冷間圧延の加工度を４０％未満とするのは、４０％以上
では圧延による集合組織の発達が顕著に生じ、異方性が
大きくなり、圧延方向と平行方向の曲げ軸での曲げ加工
性が著しく劣化するためである。

なお、本発明の製造方法において、Ｎｆ、Ｓｉ、Ｓｎの
総濃度、結晶粒度及び冷間圧延加工度の規定は、良好な
曲げ加工性を得るために必要不可欠であり、そのすべて
がいずれも規定した条件を満たさない限り、良好な曲げ
性を有する材料は得られない。

時効処理は、強度、導電性を向上させるために必要であ
るが、時効処理温度を３００〜７００℃とする理由は、
３００℃未満では時効処理に時間がかかり、経済的では
なく、７００℃を超えると、Ｎｉ５Ｓｉの組成によって
は、Ｎｌ　ｓ　Ｓ　ｔが固溶してしまい、時効硬化型の
合金の特徴である強度及び導電性が得られないためであ
る。実操業的には４２０〜４８０℃での時効処理が推奨
される。

１５０〜８００℃の温度で再結晶させないで熱処理を行
う理由は、冷間加工後に再結晶させない熱処理を行うこ
とにより、ばね特性、曲げ加工性を更に向上させるため
であり、１５０℃未満では熱処理時間が極めて長くなり
、経済的でな（，８００℃を超えると、熱処理時間が短
くなり、特性の制御が困難になるためである。又、この
熱処理を３５０〜７００℃の温度で行えば、材料は時効
され、更に高い導電性が得られる。

なお、本発明の製造条件の規定は、最終の溶体化処理以
降の工程に関してのものであり、それ以前の工程、製造
条件は任意のものでかまわない。すなわち、最終の溶体
化処理以前に行う溶体化処理、熱間圧延、中間焼鈍、冷
間圧延といった工程について、本発明方法は何ら規定し
ない。

［実施例］本発明を実施糾をもって具体的に説明する。

第１表に示した成分の銅合金に、表中の結晶粒度に調整
する最終の溶体化処理、最終溶体化処理後の冷間圧延、
時効処理、最終の冷間圧延、再結晶しない条件での焼鈍
を順次行い、０．２０＋ａｍの板とした。最終の溶体化
処理後の２回の冷間圧延の加工度は第１表に示すものと
した。

これらの例について引張強さ、伸び、ばね限界値、導電
率、曲げ加工性、耐食性、耐応力腐食割れ性（以下耐Ｓ
ＣＣ性と称す）、はんだ付は性、はんだ耐熱剥離性を調
査した。引張強さ、伸びはＪＩＳ　　５号引張試験片を
用い測定した。

ばね限界値は１０ｍｍ幅で１００ｏ＋ｍ長さの短所に加
工し測定した。導電率はｌＯ＋ｕ＋幅で１００ａ＋ｉ長
さの短所に加工し、４端子法により測定した。耐食性は
ＪＩＳ　　Ｈ８５０２に準じ、試料表面を＃　１２００
工メリー紙にて研摩後、４０℃、９０％ＲＨにおいて２
５ｐＩＩｍ　Ｓ　Ｏ２雰囲気に１４日間暴露し、暴露前
後の重量変化を測定した。この単位は腐食減量を示す（
ｏ＋ｄｄ　：　ｍｇ／　ｄｗ　’　／ｄａｙ）。

耐ＳＣＣ性は１２．５＋ａｍ幅で１５０ｍｍ長さの短所
試験片に加工し、第１図に示すようにこの短ｆｆ１ｌを
ループ状にタコ糸２で縛り、２倍に純水で希釈したアン
モニア水３文を含む２０５１デシケータ内に暴露し、割
れが発生するまでの日数を調査した。はんだ付は性は試
料表面を＄　１２００工メリー紙にて研摩した後、１０
ｍａ＋幅で５０ＩＩＩ１１の長さに加工し、沸騰蒸気に
１時間暴露後ロジン系フラッグスを用い、２３０℃の８
０Ｓｎ／４０Ｐｂはんだに５秒間浸漬し、外観を観察し
、９５％以上の面積がはんだにより被覆されている場合
を良好とした。又、曲げ加工性は、１０１１ｍ幅に試料
を加工した後、Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｚ　　２２４Ｂ１：準じ
１８０’曲げ試験を行い、曲げ部の外観を観察した。曲
げ軸は圧延方向に平行方向（Ｂａｄ　ｗａｙ）とし、内
側曲げ半径は０．２ｍｍ　（板厚）と同一とした。曲げ
加工性の判定は外観により、良好、肌荒れ、割れ発生と
３段階とした。

第１表から、本発明例は、高強度高導電で、曲げ加工性
も良好で、他の特性も良好であることが判る。

比較例Ｎｏ、１３は、冷間圧延の加工度が高く、１８０
°密着曲げ試験において割れが生じる。比較例Ｎｏ、１
４は、結晶粒度が大きく、１８０＠曲げ試験において割
れが生じる。比較例Ｎ　ｏ、１３．１４はいずれも製造
条件が不適当であるため、本発明例に比べて曲げ加工性
が劣化した例である。

比較例Ｎｏ、１５は、Ｎ　ｔ　ｓ　Ｓ　ｔ　ＳＳ　ｎの
総濃度が高過ぎるため１８０”曲げ試験において割れが
生じる。比較例Ｎｏ、１８は５ｉＳＳｎ濃度が規定より
低く、時効処理、冷間圧延を行っても高強度とならない
。比較例Ｎｏ、１７はＳｎ濃度が規定より低く、強度が
不十分である。比較例Ｎｏ、１８は、第１表中で最も高
強度であるが、Ｎｉ濃度が規定より高いため半田付は性
が悪い。又、Ｎｉ１Ｓ　１　ｓ　Ｓ　ｎ総濃度が規定よ
り高いため曲げ加工性も悪い。比較例Ｎｏ、１９はＪＩ
Ｓ規格のばね用洋白（Ｃ７７０１Ｒ−Ｈ）である。高強
度で曲げ加工性も良好であるが、本発明例に比べて導電
率が低い。比較例Ｎｏ、２０はＪＩＳ規格の洋白２種（
Ｃ７５２１Ｒ−Ｈ）の低温焼鈍品である。高強度で曲げ
加工性も良好であるが導電率が低い。

一方、本発明例は、比較例と同等もしくはそれらを上回
る強度を有しており、又、ＪＩＳ規格の洋白よりも高導
電であり、曲げ加工性をはじめとする他の緒特性も良好
である。

［発明の効果］本発明の製造方法を採用することにより、曲げ加工性の
良好な高強度高導電銅合金を得ることが可能となり、電
子部品の小型化、材料の薄肉化に対応することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐ＳＣＣ性試験片の斜視図を示す。 ■・・・短ｆｆｉ、　　２・・・タコ糸。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜３．５ｗｔ％を含み、かつ［ｗｔ
％Ｎｉ］＋［ｗｔ％Ｓｉ］＋［ｗｔ％Ｓｎ］＜５．０で
、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の製造に
おいて、（ I ）結晶粒度を１〜１０μｍに調整する、７００℃
以上の温度での最終の溶体化処理（II）加工度４０％未満の最終の冷間圧延（III）３００〜７００℃の温度での時効処理からなる
工程を番号順に順次行うことを特徴とする曲げ加工性の
良好な高強度高導電銅合金の製造方法。
（２）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜３．５ｗｔ％を含み、かつ、［ｗ
ｔ％Ｎｉ］＋［ｗｔ％Ｓｉ］＋［ｗｔ％Ｓｎ］＜５．０
で、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の製造
において、（ I ）結晶粒度を１〜１０μｍに調整する、７００℃
以上の温度での最終の溶体化処理（II）最終溶体化処理直後の加工度ｘ％（０≦ｘ＜４０
）の冷間圧延（III）３００〜７００℃の温度での時効処理（IV）加
工度Ｙ％（０＜｛１−（１−Ｘ／１００）（１−Ｙ／１
００）｝×１００＜４０）の最終の冷間圧延（Ｖ）１５０〜８００℃の温度で再結晶しない時間の熱
処理からなる工程を番号順に順次行うことを特徴とする曲げ
加工性の良好な高強度高導電銅合金の製造方法。
（３）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜３．５ｗｔ％、かつ、［ｗｔ％Ｎ
ｉ］＋［ｗｔ％Ｓｉ］＋［ｗｔ％Ｓｎ］＜５．０で、更
に副成分としてＦｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、
Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｐの中か
ら１種又は２種以上を０．００１〜２．０ｗｔ％含み、
残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の製造にお
いて、（ I ）結晶粒度を１〜１０μｍに調整する、７００℃
以上の温度での最終の溶体化処理（II）加工度４０％未満の最終の冷間圧延（III）３００〜７００℃の温度での時効処理からなる
工程を番号順に順次行うことを特徴とする曲げ加工性の
良好な高強度高導電銅合金の製造方法。
（４）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜３．５ｗｔ％を含み、かつ、［ｗ
ｔ％Ｎｉ］＋［ｗｔ％Ｓｉ］＋［ｗｔ％Ｓｎ］＜５．０
で、更に副成分としてＦｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｉ
ｎ、Ａｇ、Ｐの中から１種又は２種以上を０．００１〜
２．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からな
る銅合金の製造において（ I ）結晶粒度を１〜１０μｍに調整する、７００℃
以上の温度での最終の溶体化処理（II）最終溶体化処理直後の加工度ｘ％（０≦ｘ＜４０
）の冷間圧延（III）３００〜７００℃の温度での時効処理（IV）加
工度Ｙ％（０＜｛１−（１−Ｘ／１００）（１−Ｙ／１
００）｝×１００＜４０）の最終の冷間圧延（Ｖ）１５０〜８００℃の温度で再結晶しない時間の熱
処理からなる工程を番号順に順次行うことを特徴とする曲げ加工性の良好な高強度高導電銅合金の製造方法。