JPH0331776B2 - - Google Patents
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- JPH0331776B2 JPH0331776B2 JP61182979A JP18297986A JPH0331776B2 JP H0331776 B2 JPH0331776 B2 JP H0331776B2 JP 61182979 A JP61182979 A JP 61182979A JP 18297986 A JP18297986 A JP 18297986A JP H0331776 B2 JPH0331776 B2 JP H0331776B2
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- JP
- Japan
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- phosphor bronze
- strength
- plating
- solder
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Description
（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、
各種スイツチ、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Sn3〜9wt％（以下％と略記）、
P0.03〜0.35％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−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％IACS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等を0.3〜２
％、Cr、Zn、Ti、Ｖ等を0.2〜0.8％添加したもの
（特開52−21211）、りん青銅にFeを0.5〜1.5％、
Znを0.005〜0.8％添加したもの（特公58−
35584）、及びりん青銅にZrを0.03〜0.09％添加し
たもの（特開57−89449）等がある。又耐食性の
改良を目的としてりん青銅にAgを0.05〜１％添
加したもの（特開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、半田付け部の接合強度が経時的に劣化す
る現象、又はSn、Sn−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Niの層を
りん青銅とメツキ皮膜の間に介在させる方法（特
公51−41222及び特開49−108562）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、NH3、SO2、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、Sn−Pbメツキの密着性の経時劣化、
(3)耐応力腐食割れ性、(4)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)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
銅合金に関するものである。 即ち本発明はSn2〜８％、P0.2％以下、
O20.0025％以下、Mn0.01〜0.5％、Cr0.05〜0.5
％、Feまたは／およびCo0.05〜1.5wt％を含み、
更にZn0.01〜5wt％、B0.01〜0.1wt％、Al0.01〜
1wt％、Mg0.01〜0.2wt％、Ti0.01〜0.2wt％の１
種又は２種以上を合計で0.01〜５％含有し残部が
銅からなる高力伝導性銅合金である。 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CoとFe3P、Fe2P、FeP、Co2P、
CoP、CoP3等の化合物を生成し微細に分布して、
結晶粒の粗大化を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の含有量を0.2％以下に限定した理由は0.2
％を超えると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Co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Coの含
有量を0.05〜1.5％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、1.5％を
超えると導電率の低下が大きくなり且つ製造加工
性、半田接合性、メツキ密着性が低下するためで
ある。 O2は不純物として含有されるが、その量を
0.0025％以下に限定した理由は、0.0025％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、O2量を低減する働きが
ある。これの含有量を0.01〜0.5％に限定した理
由は0.01％未満ではO2を0.0025％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％、B0.01〜0.1％、Al0.01〜１％、
Mg0.01〜0.2％、Ti0.01〜0.2％の１種又は２種以
上を合計で５％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、メツキ密着性を向上させる。 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
％、B0.03〜0.08％、Al0.05〜0.2％、Mg0.02〜
0.07％、Ti0.02〜0.1％である。 Cr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。CrはFe又はCoよりCuへ
の固溶量が少ないためより有効である。ここで
Crの含有量を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0.15〜0.4％で
ある。 本発明の合金は従来のりん青銅と同一Sn濃度
において比較した場合強度がより大きく、従つて
同一強度ではSnの含有量を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Cuを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、テンシヨンレベラー、テンシヨンアニー
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ツプキヤステイ
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、150×30×300mmの金
型に鋳造した。この鋳塊を面削して酸化スケール
を除去して後、850℃で８mm厚に熱間圧延し、次
いで0.9mm厚まで冷間圧延して後、600℃で30分間
熱処理し、更に0.3mm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を５×５mmのチツプに
切り出し、これに直径２mm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
を行つて求めた。 耐応力腐食割れ性はJISC8306に準じて3Vol％
のNH3蒸気中にて破断荷重の1/2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Snを5μ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、SnSO4：100ｇ／
、H2SO4：50ｇ／、βナフトール：１ｇ／
、ニカワ：２ｇ／、浴温度16℃、電流密度：
1.5A／ｄm2である。 結果は第２表に示した。
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、
各種スイツチ、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Sn3〜9wt％（以下％と略記）、
P0.03〜0.35％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−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％IACS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等を0.3〜２
％、Cr、Zn、Ti、Ｖ等を0.2〜0.8％添加したもの
（特開52−21211）、りん青銅にFeを0.5〜1.5％、
Znを0.005〜0.8％添加したもの（特公58−
35584）、及びりん青銅にZrを0.03〜0.09％添加し
たもの（特開57−89449）等がある。又耐食性の
改良を目的としてりん青銅にAgを0.05〜１％添
加したもの（特開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、半田付け部の接合強度が経時的に劣化す
る現象、又はSn、Sn−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Niの層を
りん青銅とメツキ皮膜の間に介在させる方法（特
公51−41222及び特開49−108562）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、NH3、SO2、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、Sn−Pbメツキの密着性の経時劣化、
(3)耐応力腐食割れ性、(4)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)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
銅合金に関するものである。 即ち本発明はSn2〜８％、P0.2％以下、
O20.0025％以下、Mn0.01〜0.5％、Cr0.05〜0.5
％、Feまたは／およびCo0.05〜1.5wt％を含み、
更にZn0.01〜5wt％、B0.01〜0.1wt％、Al0.01〜
1wt％、Mg0.01〜0.2wt％、Ti0.01〜0.2wt％の１
種又は２種以上を合計で0.01〜５％含有し残部が
銅からなる高力伝導性銅合金である。 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CoとFe3P、Fe2P、FeP、Co2P、
CoP、CoP3等の化合物を生成し微細に分布して、
結晶粒の粗大化を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の含有量を0.2％以下に限定した理由は0.2
％を超えると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Co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Coの含
有量を0.05〜1.5％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、1.5％を
超えると導電率の低下が大きくなり且つ製造加工
性、半田接合性、メツキ密着性が低下するためで
ある。 O2は不純物として含有されるが、その量を
0.0025％以下に限定した理由は、0.0025％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、O2量を低減する働きが
ある。これの含有量を0.01〜0.5％に限定した理
由は0.01％未満ではO2を0.0025％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％、B0.01〜0.1％、Al0.01〜１％、
Mg0.01〜0.2％、Ti0.01〜0.2％の１種又は２種以
上を合計で５％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、メツキ密着性を向上させる。 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
％、B0.03〜0.08％、Al0.05〜0.2％、Mg0.02〜
0.07％、Ti0.02〜0.1％である。 Cr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。CrはFe又はCoよりCuへ
の固溶量が少ないためより有効である。ここで
Crの含有量を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0.15〜0.4％で
ある。 本発明の合金は従来のりん青銅と同一Sn濃度
において比較した場合強度がより大きく、従つて
同一強度ではSnの含有量を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Cuを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、テンシヨンレベラー、テンシヨンアニー
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ツプキヤステイ
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、150×30×300mmの金
型に鋳造した。この鋳塊を面削して酸化スケール
を除去して後、850℃で８mm厚に熱間圧延し、次
いで0.9mm厚まで冷間圧延して後、600℃で30分間
熱処理し、更に0.3mm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を５×５mmのチツプに
切り出し、これに直径２mm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
を行つて求めた。 耐応力腐食割れ性はJISC8306に準じて3Vol％
のNH3蒸気中にて破断荷重の1/2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Snを5μ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、SnSO4：100ｇ／
、H2SO4：50ｇ／、βナフトール：１ｇ／
、ニカワ：２ｇ／、浴温度16℃、電流密度：
1.5A／ｄm2である。 結果は第２表に示した。
【表】
【表】
【表】
第２表より明らかなように本発明品（２〜５）
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、
（２、４、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。 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が上限を超えFe、Co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（12）はMgの強いO2との親
和力により酸化物が銅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（13）は導電率の低下
が大きい。 （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。
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、
（２、４、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。 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が上限を超えFe、Co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（12）はMgの強いO2との親
和力により酸化物が銅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（13）は導電率の低下
が大きい。 （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)
- １ Sn2〜8wt％、P0.2wt％以下、O20.0025wt％
以下、Mn0.01〜0.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、Fe
または／およびCo0.05〜1.5wt％を含み、更に
Zn0.01〜5wt％、B0.01〜0.1wt％、Al0.01〜1wt
％、Mg0.01〜0.2wt％、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18297986A JPS6338545A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 高力伝導性銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18297986A JPS6338545A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 高力伝導性銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338545A JPS6338545A (ja) | 1988-02-19 |
| JPH0331776B2 true JPH0331776B2 (ja) | 1991-05-08 |
Family
ID=16127644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18297986A Granted JPS6338545A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 高力伝導性銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6338545A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19927136C1 (de) * | 1999-06-15 | 2001-03-01 | Wieland Werke Ag | Verwendung einer Kupfer-Zinn-Eisen-Legierung |
| US6346215B1 (en) | 1997-12-19 | 2002-02-12 | Wieland-Werke Ag | Copper-tin alloys and uses thereof |
| DE10036901C2 (de) * | 2000-07-28 | 2002-08-01 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserschweißverbindung |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62182240A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 導電性高力銅合金 |
-
1986
- 1986-08-04 JP JP18297986A patent/JPS6338545A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6338545A (ja) | 1988-02-19 |
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