JP2003082425A - 銅基合金 - Google Patents

銅基合金

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JP2003082425A
JP2003082425A JP2001275702A JP2001275702A JP2003082425A JP 2003082425 A JP2003082425 A JP 2003082425A JP 2001275702 A JP2001275702 A JP 2001275702A JP 2001275702 A JP2001275702 A JP 2001275702A JP 2003082425 A JP2003082425 A JP 2003082425A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的性質、導電率、耐応力緩和特性などに
優れ自動車内機器用端子やコネクタなどに適した銅基合
金を提供する。 【解決手段】 Mnを 0.2〜0.8mass%、Niを 0.2〜0.
8mass%、Pを 0.1〜0.5mass%含む銅基合金、前記銅基合
金にさらにSn0.05〜0.5mass%、Zn0.05〜1.0mass%の
いずれか1種または2種を含む銅基合金。 【効果】 Mn、Ni、Pの合金元素は、相互に反応し
て種々の化合物を生成して銅マトリックス中に析出し、
または一部が固溶して、前記銅基合金の機械的性質、導
電率、耐応力緩和特性を高め、曲げ加工性やメッキ耐熱
剥離性も良好に保持される。前記特性は〔Mn+Ni〕
のPに対する質量(mass%) 比が 2.0〜7.0のとき特に安
定する。前記銅基合金にSnまたはZnを適量添加する
ことにより機械的性質が改善され、さらにSnは耐応力
緩和特性を、Znはメッキ耐熱剥離性をそれぞれ大幅に
向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車内機器に使
用される端子やコネクタ、一般に使用される電子電気機
器用配線部品(スイッチやリレー)、ICリードフレー
ムなどに適した銅基合金に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ナビゲーションシステム、エアバ
ック、アンチロックブレーキシステムなど自動車に搭載
される機器や安全装置などは確実に増加してきており、
それに伴い車内スペースを最大限に利用するため、搭載
機器類をコンパクトにパッケージ化することが重視さ
れ、機器類の小型化が、以前にも増して強く要求される
ようになった。また重要な機器であっても車内ではなく
温度が上昇し易いエンジンルームなどに設置されるよう
になった。このため自動車内機器に使用される端子やコ
ネクタには、小型化のための強度向上、高温下での使用
に耐える耐応力緩和特性の向上、さらには自己の抵抗発
熱を抑制するために導電率の向上が求められている。こ
のような特性向上は、高密度集積化が進む電子電気機器
用配線部品、ICリードフレームなどにも求められてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記自動車
内機器用端子やコネクタ、電子電気機器用配線部品、I
Cリードフレームなどには、Cu−Ni−Si系合金、
Cu−Cr系合金、Cu−Zr系合金などが使用されて
いるが、Cu−Ni−Si系合金は導電率が低く、Cu
−Cr系合金およびCu−Zr系合金は強度が低く、い
ずれも前記近年の厳しい特性要求に十分対応できないも
のである。
【0004】このようなことから、本発明者らは、自動
車内機器用端子やコネクタ、電子電気機器用配線部品、
ICリードフレームなどに適した銅基合金について研究
を行い、Cu−Mn−Ni−P系合金は機械的性質、導
電率、耐応力緩和特性などに優れることを見いだし、さ
らに研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明
の目的は、機械的性質、導電率、耐応力緩和特性などに
優れ、近年の厳しい特性要求にも十分対応し得る、自動
車内機器用端子やコネクタ、電子電気機器用配線部品、
ICリードフレームなどに適した銅基合金を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
Mnを0.2〜0.8mass%、Niを0.2〜0.8ma
ss%、Pを0.1〜0.5mass%含み、残部がCuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする銅基合金であ
る。
【0006】請求項2記載の発明は、〔Mn+Ni〕の
Pに対する質量(mass%)比(〔Mn+Ni〕/P)が
2.0〜7.0であることを特徴とする請求項1記載の
銅基合金である。
【0007】請求項3記載の発明は、Mnを0.2〜
0.8mass%、Niを0.2〜0.8mass%、Pを0.
1〜0.5mass%含み、さらにSn0.05〜0.5ma
ss%、Zn0.05〜1.0mass%のいずれか1種また
は2種を含み、残部がCuおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする銅基合金である。
【0008】請求項4記載の発明は、〔Mn+Ni〕の
Pに対する質量(mass%)比(〔Mn+Ni〕/P)が
2.0〜7.0であることを特徴とする請求項3記載の
銅基合金である。
【0009】
【発明の実施の形態】請求項1記載発明において、M
n、Ni、Pの合金元素は、相互に反応して種々の化合
物を生成して銅マトリックス中に析出し、または一部が
固溶して、銅基合金の機械的性質、導電率、耐応力緩和
特性を向上させる。一方、前記端子やコネクタは接触抵
抗を低減させるため、通常メッキが施され、その耐熱剥
離性が良好なこと また製品形状への曲げ加工性が良好
なことが求められるが、前記合金元素は、前記メッキ耐
熱剥離性や曲げ加工性を損なうことがない。
【0010】この発明において、Mn、Niの含有量を
それぞれ0.2〜0.8mass%、0.2〜0.8mass%
に規定する理由は、いずれが下限値未満でも前記自動車
内機器用端子やコネクタ、電子電気機器用配線部品、I
Cリードフレームなどに必要な機械的性質、耐応力緩和
特性などが十分に得られなくなり、上限値を超えると導
電率および曲げ加工性が低下するためである。またPの
含有量を0.1〜0.5mass%に規定する理由は、下限
値未満ではMnとNiがPと化合物を形成できずに固溶
するため、導電率を始め、引張強さおよび耐応力緩和特
性が低下し、上限値を超えると鋳造性および熱間加工性
が低下するためである。
【0011】前記合金元素のMn、NiおよびPの効果
は、〔Mn+Ni〕のPに対する質量(mass%)比
(〔Mn+Ni〕/P)が2.0〜7.0のとき最も安
定して発現される。〔Mn+Ni〕/Pが2.0未満の
ときは導電率が若干低下し、7.0を超えると強度が若
干低下する。前記質量比は2.0〜5.0が最適であ
る。
【0012】請求項3記載の発明は、前記銅基合金(C
u−Mn−Ni−P合金)にSnまたは/およびZnを
適量含有させたものであり、これら元素は機械的性質を
改善し、さらにSnは耐応力緩和特性を高め、Znはメ
ッキの耐熱剥離性を高める作用も有する。前記Snの含
有量を0.05〜0.5mass%に、前記Znの含有量を
0.05〜1.0mass%にそれぞれ規定する理由は、い
ずれも下限値未満ではその効果が十分に得られず、いず
れが上限値を超えても導電率が低下するためである。
【0013】本発明では、前記合金元素の他、必要に応
じてCr、Si、Mg、Ag、Co、Fe、Zr、T
i、V、Pb、Bi、Al、Tiなどの元素を、前記銅
基合金の基本的特性を低下させない範囲で添加すること
ができる。
【0014】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)表1に示す本請求項1記載発明で規定する
組成の銅基合金(No.1〜8)を高周波溶解炉にて溶
解し、これをDC法により厚さ30mm、幅100m
m、長さ150mmの鋳塊に鋳造し、この鋳塊を900
℃で60分間加熱して均質化処理を施したのち、その温
度でそのまま熱間圧延を開始し、熱間圧延後、直ちに冷
却して厚さ12mmの熱延材とし、この熱延材の両面を
各1.5mm切削して酸化被膜を除去したのち、冷間圧
延して厚さ0.36mmの冷延材とし、この冷延材に8
00℃で15秒間加熱後、直ちに15℃/秒以上の冷却
速度で冷却する熱処理と、475℃で2時間加熱する熱
処理をこの順に施し、次いで、厚さ0.25mmに冷間
圧延したのち、350℃で2時間低温焼鈍して銅基合金
板材を製造した。前記冷延材の2回の熱処理、および低
温焼鈍はいずれも不活性ガス雰囲気中で行った。
【0015】(実施例2)表1に示す本請求項3記載発
明の組成の銅基合金(No.9〜12)を用いた他は、
実施例1と同じ方法により銅基合金板材を製造した。
【0016】(比較例1)表1に示す本発明規定外組成
の銅基合金(No.13〜16)を用いた他は、実施例
1と同じ方法により銅基合金板材を製造した。
【0017】実施例1、2および比較例1で製造した各
々の銅基合金板材について、機械的性質(引張強さ、伸
び)、導電率、耐応力緩和特性、曲げ加工性およびメッ
キ耐熱剥離性を調べた。また従来の銅基合金板材(表1
のNo.17〜19)についても同様の調査を行った。 (1)機械的性質はJIS Z 2201で規定する5
号試験片を用い、JIS Z 2241に準拠して調べ
た。 (2)導電率は、JIS H 0505に準拠して調べ
た。 (3)耐応力緩和特性は、日本電子材料工業会標準規格
(EMAS−3003)の片持ちブロック式を採用し、
表面最大応力を400N/mm2 に設定して150℃の
恒温槽に保持し、1000時間保持後の応力緩和率
(S.R.R.)を調べた。 (4)曲げ加工性は、内側曲げ半径が0.1mmの18
0゜曲げを行い、曲げ部にクラックが生じないものは良
好(○)、クラックが生じたものは不良(×)と判定し
た。 (5)メッキの耐熱剥離性は、試験片に厚さ3μmの光
沢Snメッキを施し、これを大気中150℃で1000
時間加熱したのち、90°の曲げおよび曲げ戻し試験を
行い、曲げ部分のSnメッキの密着状況を目視観察し
た。メッキが剥離しなかった場合は密着性良好(○)、
剥離した場合は密着性不良(×)と判定した。結果を表
1に併記する。
【0018】
【表1】
【0019】表1から明らかなように、本請求項1記載
発明のNo.1〜8は、いずれも、前記自動車内機器用
端子やコネクタ、電子機器用配線部品、ICリードフレ
ームなどに要求されている、引張強さ590N/mm2
以上、伸び6%以上、導電率55%IACS以上、耐応
力緩和特性50以下の当面の目標値を満足し、さらに曲
げ加工性、メッキ耐熱剥離性にも優れた特性を示した。
特に〔Mn+Ni〕/Pの質量比が2.0〜7.0のN
o.1、2、4、5、7、8は引張強さおよび導電率が
優れた。本請求項2記載発明のNo.9〜12も優れた
特性を示し、特にSnを添加したNo.9、10は耐応
力緩和特性が、Znを添加したNo.11はメッキ耐熱
剥離性が、SnとZnを添加したNo.12は耐応力緩
和特性とメッキ耐熱剥離性がそれぞれ大幅に向上した。
比較例のNo.13はMnが少ないため引張強さと耐応
力緩和特性が低く、No.14はPが少ないため引張強
さ、導電率および耐応力緩和特性が低く、No.15は
Pが多いため熱間加工中に割れが生じて正常に製造する
ことができず、No.16はNiが多いため導電率およ
び曲げ加工性が低下した。従来の銅基合金板材のNo.
17(Cu−Ni−Si合金)は導電率が、No.18
(Cu−Mg合金)は引張強さが、No.19(Cu−
Sn−Fe合金)は導電率および曲げ加工性がそれぞれ
低下した。
【0020】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の銅基合金
は、機械的性質、導電率および耐応力緩和特性に優れ、
曲げ加工性およびメッキ密着性も良好であり、従って、
厳しい特性が要求されている自動車内機器用端子やコネ
クタ、電子電気機器用配線部品、ICリードフレームな
どにも十分使用でき、工業上顕著な効果を奏する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mnを0.2〜0.8mass%、Niを
    0.2〜0.8mass%、Pを0.1〜0.5mass%含
    み、残部がCuおよび不可避不純物からなることを特徴
    とする銅基合金。
  2. 【請求項2】 〔Mn+Ni〕のPに対する質量(mass
    %)比(〔Mn+Ni〕/P)が2.0〜7.0である
    ことを特徴とする請求項1記載の銅基合金。
  3. 【請求項3】 Mnを0.2〜0.8mass%、Niを
    0.2〜0.8mass%、Pを0.1〜0.5mass%含
    み、さらにSn0.05〜0.5mass%、Zn0.05
    〜1.0mass%のいずれか1種または2種を含み、残部
    がCuおよび不可避不純物からなることを特徴とする銅
    基合金。
  4. 【請求項4】 〔Mn+Ni〕のPに対する質量(mass
    %)比(〔Mn+Ni〕/P)が2.0〜7.0である
    ことを特徴とする請求項3記載の銅基合金。
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