【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高強度を有し、かつ導電性、ばね
性、熱クリープ特性、および耐金型摩耗性にすぐ
れ、特にこれらの特性が要求される端子、コネク
タとして用いた場合にすぐれた性能を発揮する
Cu合金に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、一般に、電子・電気機器や自動車などの
電気部品に組み込まれている端子、コネクタの製
造には、黄銅や丹銅、さらにCu−約５％Zn合金
などのCu−Zn系合金が用いられている。
一方、近年、上記電気部品に対する小型化、軽
量、さらにこれに伴う高密度実装化に対する要求
が高まりつつあり、これに伴つて端子、コネクタ
に対しても小型化および軽量化が求められてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記の従来Cu−Zn系合金のうち、Cu
−約５％Zn合金は、すぐれた導電性をもつので、
電気部品に流れる電流が大きく、発熱を伴う環境
下での使用に際しては有用であるが、黄銅および
丹銅を含め、強度およびばね性が十分でなく、ま
た昇温状態での熱クリープ特性にも難点があるの
で、端子、コネクタとして満足な小型化および軽
量化をはかることができず、さらに端子、コネク
タへの打抜きプレス加工における金型の摩耗が相
対的にはやく、特に寸法が小さく、高い寸法精度
を要求される場合には金型寿命が短かくなるなど
の問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、端子、コネクタの小型化および軽量化を可能
とすべく材料面から研究を行なつた結果、重量％
で（以下％は重量％を示す）、
Zn：1.5〜５％、Ni：03〜１％、
Si：0.03〜0.3％、Ca：0.001〜0.05％、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成を有するCu合金は、高強度を有し、かつ導電
性、ばね性、熱クリープ特性、および耐金型摩耗
性にすぐれ、したがつて、このCu合金を端子、
コネクタとして用いると、これの小型化および軽
量化が可能となり、かつその製造工程で施される
打抜プレス加工で用いられる金型の使用寿命の延
命化がはかれるようになるという知見を得たので
ある。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成を上記の通りに限定
した理由を説明する。
(a) Zn
Zn成分には、鋳造性を向上させて鋳塊の健
全化に寄与し、かつ素地に固溶して、Cuによ
つてもたらされるすぐれた導電性を損なうこと
なく、強度を向上させる作用があるが、その含
有量が1.5％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量が５％を越えると、
はんだ付け性が低下するようになると共に、応
力腐食割れ感受性が高くなることから、その含
有量を1.5〜５％と定めた。
(b) NiおよびSi
これら両成分には、一部素地に固溶するが、
大部分は相互に結合して化合物を形成し、もつ
て導電性を損なうことなく、強度を一段と向上
させると共に、軟化温度を上げ、熱クリープ特
性を向上させる作用があるが、その含有量がそ
れぞれNi：0.3％未満およびSi：0.03％未満で
は前記作用に所望の向上効果が得られず、一方
その含有量がNi：１％およびSi：0.3％を越え
ると、導電性が低下するようになることから、
その含有量を、それぞれNi：0.3〜１％、Si：
0.03〜0.3％と定めた。
(c) Ca
Ca成分には、ばね性、熱クリープ特性、お
よび耐金型摩耗性を向上させる作用があるが、
その含有量が0.001％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が0.05％を
越えると冷間加工性が低下するようになること
から、その含有量を0.001〜0.05％と定めた。
〔実施例〕
つぎに、この発明のCu合金を実施例により具
体的に説明する。
通常の低周波溝型溶解炉を用い、大気中、木炭
被覆下で、それぞれ第１表に示されるCu合金を
溶製し、半連続鋳造法により厚さ：160mm×幅：
450mm×長さ：2400mmの寸法をもつた鋳塊とし、
ついでこの鋳塊に、800〜900℃の範囲内の所定温
度で熱間圧延を開始して厚さ：10mmの熱延板と
し、水冷後面削を行ない、通常の条件で冷間圧延
と焼鈍を繰り返し行ない、75％の仕上げ圧延率に
て厚さ：0.3mmの条材とし、この条材に200〜450
℃の範囲内の所定温度に１時間保持の条件で焼鈍
を施すことによつて本発明Cu合金条材１〜５お
よび比較Cu合金条材１〜３をそれぞれ製造した。
なお、比較Cu合金条材１〜３は、いずれも構
成成分のうちの少なくとも１種の成分を含有しな
い組成をもつものである。
ついで、この結果得られた本発明Cu合金条材
１〜５および比較Cu合金条材１〜３について、
強度を評価する目的で引張り強さと伸びを測定
し、また導電性およびばね性を評価する目的で、
導電率（％IACS）およびばね限界値を測定し、
さらに熱クリープ特性を評価する目的で応力付加
加熱後の応力緩和率を測定し、かつ耐金型摩耗性
を評価した。
なお、ばね限界値は、JIS・H3130のモーメン
ト式試験により測定した。
また、応力緩和率は、幅：12.7mm×長さ：
[Industrial Application Field] The present invention has high strength, excellent conductivity, spring properties, thermal creep properties, and mold wear resistance, and is particularly suitable for use as terminals and connectors that require these properties. Demonstrates excellent performance when
It concerns Cu alloys. [Conventional technology] Conventionally, brass, red copper, and Cu-Zn alloys such as Cu-approximately 5% Zn alloys have been used to manufacture terminals and connectors that are incorporated into electrical parts such as electronic and electrical equipment and automobiles. alloys are used. On the other hand, in recent years, there has been an increasing demand for the electrical components to be smaller and lighter, as well as for higher-density packaging, and along with this, terminals and connectors are also required to be smaller and lighter. [Problems to be solved by the invention] However, among the conventional Cu-Zn alloys mentioned above, Cu
- Approximately 5% Zn alloy has excellent conductivity, so
Although it is useful when used in environments where electrical parts have large currents and generate heat, metals, including brass and red copper, do not have sufficient strength and springiness, and also have poor thermal creep properties at elevated temperatures. Due to the drawbacks, it is not possible to achieve satisfactory miniaturization and weight reduction for terminals and connectors, and the molds are worn relatively quickly during punching press processing for terminals and connectors, especially when the dimensions are small or high. When precision is required, there are problems such as a shortened mold life. [Means for Solving the Problems] Therefore, from the above-mentioned viewpoint, the present inventors conducted research from the viewpoint of materials in order to make terminals and connectors smaller and lighter. %
(hereinafter % indicates weight %), contains Zn: 1.5-5%, Ni: 0.3-1%, Si: 0.03-0.3%, Ca: 0.001-0.05%, and the rest is Cu and unavoidable impurities. A Cu alloy with a composition of
We have learned that when used as a connector, it can be made smaller and lighter, and the useful life of the mold used in the punching press process performed in the manufacturing process can be extended. be. This invention was made based on the above knowledge, and the reason why the component composition was limited as described above will be explained below. (a) Zn The Zn component improves castability and contributes to the soundness of the ingot, and is dissolved in the base material to improve strength without impairing the excellent conductivity provided by Cu. However, if the content is less than 1.5%, the desired effect cannot be obtained, while if the content exceeds 5%,
Since solderability decreases and susceptibility to stress corrosion cracking increases, its content is set at 1.5 to 5%. (b) Ni and Si Both of these components are partially dissolved in the base material, but
Most of them combine with each other to form compounds, which have the effect of further improving strength, raising the softening temperature, and improving thermal creep properties without impairing conductivity. If Ni: less than 0.3% and Si: less than 0.03%, the desired effect of improving the above action cannot be obtained, while if the content exceeds Ni: 1% and Si: 0.3%, the conductivity will decrease. Therefore,
The content is Ni: 0.3 to 1%, Si:
It was set at 0.03-0.3%. (c) Ca Ca component has the effect of improving spring properties, thermal creep properties, and mold wear resistance, but
If the content is less than 0.001%, the desired effect cannot be obtained, while if the content exceeds 0.05%, cold workability will decrease, so the content should be reduced from 0.001 to 0.05%. It was determined that [Example] Next, the Cu alloy of the present invention will be specifically explained with reference to Examples. Using an ordinary low-frequency groove-type melting furnace, Cu alloys shown in Table 1 were melted in the atmosphere and under charcoal coating, and then semi-continuously cast to a thickness of 160 mm x width:
An ingot with dimensions of 450mm x length: 2400mm,
Next, this ingot was hot-rolled at a predetermined temperature within the range of 800 to 900℃ to form a hot-rolled plate with a thickness of 10 mm, which was water-cooled, face milled, and then cold-rolled and annealed under normal conditions. The process is repeated to obtain a strip with a thickness of 0.3 mm at a finishing rolling rate of 75%.
Cu alloy strips 1 to 5 of the present invention and comparative Cu alloy strips 1 to 3 were manufactured by annealing under the condition of holding at a predetermined temperature within the range of 0.degree. C. for 1 hour. Note that all of the comparative Cu alloy strips 1 to 3 have compositions that do not contain at least one of the constituent components. Next, regarding the resulting Cu alloy strips 1 to 5 of the present invention and comparative Cu alloy strips 1 to 3,
Measuring tensile strength and elongation for the purpose of evaluating strength, and also for evaluating conductivity and springiness.
Measure electrical conductivity (%IACS) and spring limit values,
Furthermore, in order to evaluate the thermal creep properties, the stress relaxation rate after stress application and heating was measured, and the mold wear resistance was also evaluated. The spring limit value was measured by a moment test according to JIS/H3130. In addition, the stress relaxation rate is width: 12.7mm x length:
【表】【table】
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
第１表に示される結果から、本発明Cu合金条
材１〜５は、いずれも引張強さ：50Kgｆ／mm2以上
の高強度、ばね限界値：30Kgｆ／mm2以上のすぐれ
たばね性、さらに導電率：40％IACS以上の高導
電性を有し、かつ熱クリープ特性および耐金型摩
耗性にもすぐれているのに対して、構成成分のう
ちの少なくともいずれかの成分を含有しない比較
Cu合金条材１〜３では、上記の特性のうち少な
くともいずれかの特性が劣るものであり、特に従
来Cu合金に相当する比較Cu合金条材１では導電
率を除いて、他のすべての特性が本発明Cu合金
条材１〜５に比して劣ることが明らかである。
上述のように、この発明のCu合金は、高強度
を有し、さらにすぐれた導電性、ばね性、および
熱クリープ特性を有するので、小型化および軽量
化が要求される端子、コネクタの製造に十分対応
できるものであり、さらに耐金型摩耗性にもすぐ
れているので、例えば打抜プレス加工に用いられ
る金型の摩耗を低減せしめ、長期に亘る使用を可
能にするなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
From the results shown in Table 1, Cu alloy strips 1 to 5 of the present invention all have high strength with a tensile strength of 50 Kgf/mm 2 or more, excellent spring properties with a spring limit of 30 Kgf/mm 2 or more, and Electrical conductivity: It has high electrical conductivity of 40% IACS or higher, and also has excellent thermal creep properties and mold wear resistance, whereas a comparison that does not contain at least one of the constituent components
Cu alloy strips 1 to 3 are inferior in at least one of the above properties, and in particular, comparative Cu alloy strip 1, which corresponds to the conventional Cu alloy, has all other properties except conductivity. It is clear that the results are inferior to Cu alloy strips 1 to 5 of the present invention. As mentioned above, the Cu alloy of the present invention has high strength as well as excellent conductivity, spring properties, and thermal creep properties, so it is suitable for manufacturing terminals and connectors that require miniaturization and weight reduction. It can be used for a long time, and it also has excellent mold wear resistance, so it has industrially useful properties, such as reducing the wear of molds used in punching press processing and enabling long-term use. It has.