JPH03130350A - 曲げ加工性に優れる高力銅合金の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は曲げ加工性に優れた高力銅合金の製造方法に関
し、さらに詳しくは、例えば、航空機および大型コンピ
ューター等の、例えば、電気・電子機器等に使用される
端子・コネクター等の材料として好適に使用し得る曲げ
加工性に優れた高力銅合金の製造方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、航空機、大型コンピューター等に使用される端
子・コネクター等のばね材料には極めて高い信頼性が要
求されている。最近の電気・電子部品等の軽薄短小化に
伴って、これらの機器に使用されるばね材料の薄肉化が
要求され、その信頼性は増々高いものが望まれるように
なっている。

そして、従来、高強度のばね材料としてはベリリウム鋼
（Ｂｅ−Ｃｕ）が知られている。ベリリウム銅は約１０
０ｋｇｆ／ｍｍ’の引張強度を有し、かつ、曲げ加工性
も良好であり高い信頼性を得ている。

しかし、ベリリウム銅はベリリウムおよびその酸化物が
人体に対して有害であるためにベリリウム銅により端子
・コネクターを製造する際には安全・衛生面について種
々の防護策を講じなければならない。

また、ベリリウムはそれ自体が非常に高価なために、ベ
リリウム銅を使用した端子・コネクターは高価なものと
なる。

さらに、ベリリウム銅は、はんだ付は性が良好でないと
いう問題も持っている。

一方、人体に安全かつ衛生的でベリリウム銅に匹敵する
強度を有する高力銅合金としてはＣ７２７００（Ｃｕ−
９ｗｔ％Ｎｉ−６ｗｔ％Ｓｎ）およびＣｕ−４ｗｔ％Ｔ
ｉ等が知られている。これらの合金はいずれも１００ｋ
ｇｆ／ｍｍ２以上の引張強度を持っている。しかし、そ
の伸び特性はベリリウム銅と比較して低いために、曲げ
加工時にクランクが発生するという問題が有る。

このように、Ｃ７２７００，Ｃｕ−４ｗｔ％Ｔｉ等は曲
げ加工性が良好でないために、全面的にベリリウム銅に
代替するには至っていない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、安全でかつ衛生的、しかも経済的であり、ま
た、ベリリウム銅に匹敵する８０〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ
２の引張強度を持ち、しかも曲げ加工性がベリリウム銅
と同等以上であって、さらＣ１はんだ付は性が良好な曲
げ加工性に優れた高力銅合金の製造方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る曲げ加工性に優れる高力銅合金の製造方法
は、Ｎｉ：５〜２０ｗｔ％、Ｓｎ：０．５〜３ｗｔ％、
ＡＪＺ　：　０．５〜５ｗｔ％、Ｍｇ　：　Ｏ，ＯＯ１
〜０．０５ｗｔ％、Ｃｒ：０、ＯＯ１〜Ｏ，１ｗｔ％、
Ｚｎ：０．０５〜５ｗｔ％を含有し、残部がＣｕおよび
不可避的不純物からなる銅合金の鋳塊を熱間圧延する工
程、７５０℃〜９５０℃の温度での溶体化処理を途中に
含む冷間圧延工程、 ３５０℃〜６００℃の焼鈍工程、 を少なくとも有することを特徴とする。

［作用］ 本発明に係る曲げ加工性に優れる高力銅合金の製造方法
について以下、詳細に説明する。

まず、本発明に係る高力銅合金の製造方法に使用する銅
合金の含有成分および成分割合について説明する。

Ｎｉは、引張強度と伸び特性とを向上させるための必須
元素であるが、含有量が５ｗｔ％未満では、この効果は
不十分である。また、２０ｗｔ％を越えて含有されると
熱間加工性が劣化するという問題が生ずる。よって、Ｎ
ｉ含有量は、５〜２０ｗｔ％とする。

Ｓｎは引張強度、伸びとばね特性とを向上させる元素で
あるが、含有量が０．５ｗｔ％未満では、その効果は少
ない。また、３ｗｔ％を越えて含有されると熱間加工が
困難となる。よって、Ｓｎ含有量は、０．５〜３ｗｔ％
とする。

ＡｆＬは、引張強度および伸び特性を向上させる元素で
あるが、含有量が０．５ｗｔ％未満では、その効果は少
ない。また、５ｗｔ％を越えて含有されるとはんだ付は
性が劣化する。よって、Ａｊ２含有量は、０．５〜５ｗ
ｔ％とする。

Ｍｇは、溶解、鋳造時に不可避的に侵入してくるＳを、
Ｍｇとの安定した化合物であるＭｇＳとして母相中に固
定させ、熱間加工性を改善する元素であるが、含有量が
Ｏ，００１ｗｔ％未満ではその効果は少ない。また、０
．０５ｗｔ％を越える含有量では、溶湯の浸流性が悪く
なる。よって、Ｍｇ含有量は、０．００１〜０．０５ｗ
ｔ％とする。

Ｃｒは、鋳塊の粒界を強化して熱間加工性を高める元素
であるが、含有量がＯ，００１ｗｔ％未満ではその効果
は少ない。また、Ｏ，１ｗｔ％を越えて含有されると溶
湯が酸化し、鋳造性が劣化してしまう。よって、Ｃｒ含
有量は、０．００１〜Ｏ，１ｗｔ％とする。

Ｚｎは、錫めっき、錫合金めっきとはんだの耐熱剥離性
とを著しく改善する元素であるが、含有ｆｃが０．０５
ｗｔ％未満ではその効果は少ない。

また、含有量が５ｗｔ％を越えると、はんだ付は性が悪
化する。よって、Ｚｎ含有量は、０．０５〜５ｗｔ％と
する。

なお、上記の含有成分およびＣｕ以外にＦｅ。

Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐ、Ｉｎ、Ｂ、Ｔａ、Ｃｏの１ｆ！
あるいは２ｆ！以上を０．２ｗｔ％ま・で含有しても、
本発明に係る高力銅合金の特性は何ら損われることはな
い。従って、上記の範囲内での含有は許容される。

次に本発明における高力銅合金の製造方法における処理
について説明する。

本発明では、上記に説明した含有成分および成分割合の
銅合金の鋳塊を、熱間圧延した後、急冷を行う。

急冷工程終了後は冷間圧延工程を行う。本発明ではこの
冷間圧延途中で７５０〜９５０℃の温度での溶体化処理
を行う。これは、後の低温焼鈍条件との適切な組合せと
相まって９０”曲げ加工性を良好にするためで、７５０
℃未満および９５０℃を越える温度では９０°曲げ加工
性が良好とならない。

本発明は、急冷−冷間圧延−溶体化ＩＡ埋−冷間圧延−
低温焼鈍という工程、すなわち、冷間圧延途中で溶体化
処理を７５０℃〜９５０℃で行うことを特徴とするが、
急冷−冷間圧延一高温焼鈍一冷間圧延一溶体化処理一冷
間圧延一低温焼鈍というように、最初の冷間圧延を２段
に分けてもよい。

次に、上記温度で溶体化処理を行った材料を３５０〜６
００℃の温度で低温焼鈍を行う。これは９０°曲げ加工
性を良好にするためで３５０℃未満および６００℃を越
える温度では９０”曲げ加工性が良好とならない。

［実施例］ 本発明に係る曲げ加工性に優れる高力銅合金の製造方法
について実施例を説明する。

第１表に示す含有成分および成分割合の銅合金を、クリ
ブトル炉において大気中で木炭被覆下にて溶製後、鋳造
して厚さ５０ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ１８０ｍｍの鋳塊
とした。この鋳塊の表面を面別後、８８０℃の温度で厚
さ１０ｍｍまで熱間圧延を行い、熱間圧延後、急冷した
。

次に、上記急冷した熱間圧延材を酸洗して酸化スケール
を除去後、冷間圧延を行って厚さ３．０ｍｍに仕上げ、
ざらに冷間圧延により０．３３ｍｍまで加工し、冷間加
工後、７００〜９５０℃に調整した塩浴炉に浸漬し、２
０秒間保持後取り出し、ただちに水中急、冷した。

次いで、酸洗・研磨後、冷間圧延にて各々最終板厚０．
２５ｍｍの板材を作製し、３００〜６００℃の温度で２
時間の最終低温焼鈍を行った。

上記の板材を用いて、以下に示す試験を実施した。

引張試験は圧延方向に平行に切り出したＪＩＳ１３号Ｂ
試験片を用いて行った。

硬さはマイクロピッカス硬度計で荷重５００ｇｆにて測
定した。

ばね限界値（Ｋｂｏ、＋）は、明石製作新製の薄板ばね
試験機ＡＰＴを使用して測定した。

導電率は、幅１０ｍｍｘ長さ３００ｍｍの試験片を用い
、ダブルブリッジにより電気抵抗を測定し、平均断面積
法により算出した。

曲げ加工性は、実プレスにて、Ｒ＝０．２５ｍｍ（曲げ
比Ｒ／ｌ＝１．０、ただし、Ｒは曲げ半径、ｔは板厚）
で、曲げ線を圧延方向に直角にし、９０°曲げ加工を行
い、曲げ部を２０倍のルーペで観察し、クラックの発生
有無により曲げ加工性を評価した。

はんだ付は性は、温度２３０℃の５ｎ６０−Ｐｂ４０の
はんだ浴ではんだ付けした後の表面の状況を観察するこ
とにより評価した。

はんだの耐熱剥離性は上記のはんだ付けを行った試料を
温度１５０℃で５００時間加熱の後、２ｍｍＲで１８０
°曲げ戻しを行い、はんだの密着性を調査して評価した
。

第２表は、７００〜９５０℃の範囲で温度を変化させて
２０秒間溶体化処理を行った後、加工率２５％の冷間圧
延を行い、さらに３００〜６００℃の範囲で温度を変化
させて２時間低温焼鈍を行った時の各材料のｍ械的、物
理的性質を示す。

Ｎｏ、１〜Ｎｏ、９は夫々、７５０℃、８５０ｔ、９５
０℃の温度で２０秒間の溶体化処理を行った後、加工率
２５％の冷間圧延を行い、次に、３５０℃、５００℃、
６００ｔの低温焼鈍を行った本発明の実施例であり、Ｎ
ｏ、１０〜Ｎｏ、１６は夫々７００℃、７５０℃、９５
０℃の温度で２０秒間の溶体化処理後、加工率２５％の
冷間圧延を行い、次に、夫々３００℃、３５゜ｔ、６０
０℃、６５０℃の低温焼鈍を行った比較例である。

また、Ｎｏ、１７．Ｎｏ、１８は比較材としてベリリウ
ム銅（Ｃ１７７２０）とＣ７２７００の機械的性質、物
理的性質を示す。

この第２表より、本発明工程で製造された材料のＮｏ、
１〜Ｎｏ、９は強度特性、伸び特性が共に優れており、
さらに、９０”曲げ加工性、はんだ付は性も良好である
。

しかし、比較材Ｎｏ、１０〜１６．Ｎｏ、１８は伸び特
性において、本発明工程材Ｎ００１〜Ｎｏ、９と比較し
て低い値を示しているために、９０”曲げ加工性におい
てクランクを発生している。

また、比較材Ｎｏ、１７は９０”曲げ加工性は良好であ
るが、はんだ付は性において良好となっていない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の効果は次のよ
うなものである。

■安全でかつ、衛生的で、しかも経済的な高力銅合金を
製造することができる。

■ベリリウム銅と同等以上の引張強度、伸び特性、曲げ
加工性を有する高力銅合金を製造することができる。

■ベリリウム銅よりも、はんだ付は性、耐はんだ耐熱剥
離性が優れる高力銅合金を製造することができる。

従って、本発明によれば、高い信頼性が必要とされる航
空機、大型コンピューター等の電気・電子機器に使用さ
れる端子・コネクター材料としても好適に使用し得る高
力銅合金を製造することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｎｉ：５〜２０ｗｔ％，Ｓｎ：０．５〜３ｗｔ％、Ａ
   ｌ０．５〜５ｗｔ％、Ｍｇ： ０．００１〜０．０５ｗｔ％、Ｃｒ：０．００１〜０．
   １ｗｔ％、Ｚｎ：０．０５〜５ｗｔ％を含有し、残部が
   Ｃｕおよび不可避的不純物からなる銅合金の鋳塊を熱間
   圧延する工程、 ７５０℃〜９５０℃の温度での溶体化処理を途中に含む
   冷間圧延工程、 ３５０℃〜６００℃の焼鈍工程、 を少なくとも有することを特徴とする曲げ加工性に優れ
   る高力銅合金の製造方法。