JPH0559974B2

JPH0559974B2 -

Info

Publication number: JPH0559974B2
Application number: JP62106426A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugawara; Naoyuki Kanehara
Original assignee: Yazaki Corp; Yazaki Sogyo KK; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Yazaki Corp
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1993-09-01
Also published as: JPS63274728A; US4871399A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車部品の電装品に用いられるワ
イヤーハーネスのターミナル用銅合金として好適
な高強度高伝導型銅合金の製造法に関するもので
ある。〔発明の背景〕自動車産業は、周知のとおり日本の基幹産業と
して大きな役割を果たすに至つており、その生産
台数の増加と、また近時ではカーエレクトロニク
スの発達により、これに使用される伸銅品材料が
ますます増加している。車の電装品の一翼を担う
ワイヤーハーネスもそれに漏れず１台当り１Kmの
長さ、20Kgの重量が使用されるまでになつた。と
ころが近時の自動車に対する要求は軽量化、高信
頼化、低コスト化とますます厳しいものになり、
従つてワイヤーハーネスも軽量且つ高信頼性且つ
低コストが要求されるようになつてきている。こ
こでワイヤーハーネスは電線とターミナルが一体
となつたものであり、軽量化と配線の高密度化の
ためにはターミナル材料の材料特性および信頼性
の向上が必要不可欠となつた。このように、ワイヤーハーネスのターミナル材
料に要求される特性は厳しいものであるが、より
具体的には、強度が55Kgｆ／mm²以上、ばね限界値
40Kgｆ／mm²以上、導電率45％IACS以上で且つプ
レス成形性、メツキ信頼性、耐環境性に優れてい
ることが要求される。特にエンジンルーム周辺で
使用されるターミナルについては、耐環境性とメ
ツキ信頼性の要求が高く、従つて耐応力緩和特
性、耐食性、耐応力腐食割れ性、メツキ耐侯性が
良好でなければならない。しかし、従来におい
て、この様な諸特性を同時に兼備し、しかも安価
な材料を得ることは至難であつた。〔発明の目的〕本発明は、近時のカーエレクトロニクスの発達
に伴つてワイヤーハーネスのターミナル材料に要
求される前記のような諸特性を兼備した銅合金の
開発を目的としたものであり、より具体的には、
強度、弾性および電気伝導性に優れ且つ折り曲げ
性、メツキ信頼性、応力緩和特性などが優れたワ
イヤーハーネスのターミナル用銅合金の提供を目
的とする。〔発明の構成〕本発明は、重量％において、Ni：1.0〜3.0％、
Ti：0.5〜1.5％、ただしNi／Tiの重量百分率の比
率が１〜３の範囲、Zn：0.1〜2.0％、Mg：0.01
〜0.5％、酸素：50ppm以下、残部がCuおよび不
可避的不純物からなる銅合金の素材板を製造し、
この素材板を最終板厚まで冷間圧延によつて板厚
減少を行うさいに、この冷間圧延の途中で900℃
以上の温度での溶体化処理を少なくとも１回施
し、その最終溶体化処理の後から最終板厚までの
冷間圧延での板厚減少率を50％以内とし、且つ該
最終溶体化処理後、最終板厚までの冷間圧延の途
中において500〜600℃の温度で５〜720分間の時
効処理を少なくとも１回行うことを特徴とするワ
イヤーハーネスのターミナル用銅合金の製造法を
提供するものである。以下に本発明の内容を具体的に説明する。まず、本発明合金の添加元素の含有量の範囲選
定の理由の概要を述べると、次のとおりである。本発明の銅基合金はNi−Ti系金属間化合物に
よる析出強化および分散強化を図つた点に基本的
な特徴があり、このためにNiとTiは本発明合金
において不可欠の元素である。 Niは、Tiと化合物を形成し強度、弾性および
耐熱性の向上に寄与する元素である。また、鋳造
組織および熱間組織を微細にし且つ溶体処理時の
結晶粒粗大化を防止する効果がある。このような
効果を発揮するには1.0％（重量％、以下同じ）
以上の含有が必要であるが3.0％を超えて含有す
ると電気伝導性の低下が顕著となり、且つ溶体化
処理温度が高温になり製造上不利になり、また経
済性のうえからも好ましくない。したがつてNi
含有量は、1.0〜3.0％の範囲とする。 Ti含有量は0.5％未満ではNiとの共存下でも、
強度、弾性、耐熱性の向上効果が少ない。一方、
Ti含有量が1.5％を超えると析出物が過度に多く
なつて合金の延性、折り曲げ性、メツキ性を低下
させる。また、メツキの耐熱密着性も低下し、さ
らに鋳造性、熱間圧延性低下してくるのでTi含
有量は0.5〜1.5％の範囲とする。また、NiとTiは、Ni−Ti系金属間化合物とし
て析出するときに本発明の目的が有利に達成され
る。このNi−Ti系金属間化合物による強化を十
分に発揮するには、Ni／Tiの重量百分率による
比率を１〜３の範囲にすることが必要であること
がわかつた。Ni／Ti比が１より小さい場合には、
TiとCuとの化合物であるTi−Cu系金属間化合物
が時効析出する。このTi−Cu系金属間化合物が
析出しても、強度、弾性の向上は期待できるもの
の、電気伝導性の向上は少なく、また、溶体化処
理時に結晶粒が粗大化し易く、従つて曲げ加工性
時に表面肌荒れを生じ易くなる。このようなこと
からTi／Ni比は１以上とする必要がある。他方、
Ni／Ti比が３より大きい場合にはマトリツクス
に残留するNi量が多くなり電気伝導性を低下さ
せると同時にメツキの耐熱密着性が低下してく
る。このような理由から本発明の特性を十分に発
揮するためにはNi／Ti比を１〜３の範囲にする
ことが必要である。 Znは本発明合金のメツキ信頼性を向上させる。
具体的には、SnメツキやSn−Pbメツキの耐熱密
着性を向上させる。ワイヤーハーネスのターミナ
ルは通常SnメツキやSn−Pbメツキが施される
が、これが通電やエンジン系統の熱によつて長時
間加熱されると、環境の影響も加わつて、添加元
素であるNi，Tiがメツキ界面に拡散し、Snと反
応拡散層を形成する。この反応拡散層は脆弱であ
り、メツキが剥離し易くなり、メツキ信頼性を低
下させる。Znを添加するとNiやTiのCu中での拡
散が抑制された界面の反応拡散層の形成を効率良
く防止することができる。したがつて、本発明合
金においてZnはメツキ信頼性の向上に役立つ。
また、Znは脱酸作用があるので溶湯の脱酸剤に
もなり、さらに湯流れ性を良くするので鋳造性も
向上させる。このような効果を発揮するためには
0.1％以上のZnの含有を必要とするが、2.0％を超
えて含有すると電気伝導性が低下してくるととも
に、応力腐食割れ感受性が高まり耐食性が低下す
る。したがつてZn含有量は1.2〜2.0％の範囲とす
る。 MgもZnと同様にメツキ信頼性の向上と脱酸作
用に寄与する元素である。また、合金のばね限界
値を向上させる効果も持つ。このような効果を発
揮するためには0.01％以上含有することが必要で
あるが0.5％を超えて含有すると合金の電気伝導
性および曲げ加工性が低下してくる。したがつて
Mg含有量は0.01〜0.5％の範囲とする。 O₂含有量については、50ppmより多量に合金
中に含有すると、析出したNi−Ti系金属間化合
物がＯと三元の化合物をつくつてNi−Ti−Ｏ系
の化合物となり、メツキ信頼性をはじめ、特性の
劣化を招くことになる。また、酸素含有量が多い
と合金の製造過程でH₂ガスを用いる場合には、
表面および内部に水素脆化が起きることもある。
したがつてO₂含有量は50ppm以下の範囲とする。このような成分組成に調整した本発明の銅合金
は、Ni−Ti系金属間化合物を均一微細に分散析
出させることによつて近時のワイヤーハーネスの
ターミナルに要求される諸特性を具備した材料と
することができる。このような諸測定は特に加工
と熱処理を適切にコントロールした製造法によつ
て有利に発現させることができる。以下にその製
造法の詳細を説明する。まず、Ni：1.0〜3.0％、Ti：0.5〜1.5％、ただ
しNi／Tiの重量百分率の比率が１〜３の範囲、
Zn：0.1〜2.0％、Mg：0.01〜0.5％、酸素含有量
が50ppm以下、残部がCuおよび不可避的不純物
からなる鋳片を溶解鋳造して製造する。この溶解
鋳造は不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中で行
うのが望ましい。次いで鋳片（鋳塊）を熱間圧延
して熱延板を製造し脱スケールを行う。次いで、
必要に応じて中間焼鈍を挟んだ冷間圧延によつて
最終板厚の２倍以内の板厚まで冷間圧延し溶体化
処理を行う。つまり、溶体化処理後最終板厚まで
の板厚減少率を50％以内とする。溶体化処理は複
数回行なう場合には、その最終の溶体化処理の後
から最終板厚までの板厚減少率を50％以内とす
る。最終溶体化処理後、最終板厚までの板厚減少
率が50％を超えると加工と時効の組合せによつて
与えられる内部ひずみが過度に大きくなり合金の
曲げ加工性が劣化してしまう。したがつて溶体化
処理後最終板厚までの板厚減少率を50％以内とす
るのがよい。溶体化処理については900℃以上で行うのがよ
い。900℃未満の温度では十分に溶体化せず、し
たがつて、熱延および焼鈍の工程で生じた粗大な
析出物が十分に消失しないので特性の向上が計れ
ない。また、900℃未満の温度では結晶粒の調整
も難しい。最終溶体化処理後、最終板厚まで板厚減少する
途中の工程で少なくとも１回の時効処理を行う。
この時効処理を行うことによつて合金の材料特性
の向上、特に電気伝導性の向上が著しくなる。途
中の工程での時効処理条件については500〜600℃
の温度で５〜720分間の時間とするのがよい。500
℃未満の温度では析出するに要する時間が長くな
りすぎることになり、また600℃を超える温度で
は析出物が成長して粗大化し、特性の一層の向上
が期待できなくなる。したがつて時効温度は500
〜600℃の範囲とするのがよい。時効時間につい
ては５分未満では析出物の形成が不十分であり
720分を超えるような長時間では析出物の成長の
うえからもまた経済性のうえからも好ましくな
い。この時効処理を行つた材料を最終板厚まで冷間
圧延し、その後、さらに最終時効処理を行つて材
料特性を一層向上させることができる。この最終
時効処理条件については450〜600℃の温度で５〜
720分間の時間とし、既述の途中の時効処理より
も加熱温度の下限を若干下げて行うことができ
る。しかし450℃未満の温度では、ばね限界値の
向上効果が少なく、また600℃を超える温度では
過時効になり材料特性が低下する。そして５分未
満では析出物の形成が不十分であり720分を超え
るような長時間では析出物の成長のうえからも経
済性のうえからも好ましくない。以上の加工と熱処理を経ることによつてNi−
Ti系金属間化合物がCuマトリツクス中に均一微
細に分散析出した組織の銅基合金の薄板が製造で
き、これは後記の実施例に示すように高強度、高
弾性、高伝導性を兼備し、且つ曲げ加工性、メツ
キ性、応力緩和特性等に優れるので近年のワイヤ
ーハーネスの軽量化と配電の高密度化を可能にす
るターミナル材料として好適なものである。以下に代表的な本発明の実施例を挙げて本発明
合金の特性を具体的に示す。〔実施例１〕第１表にその化学成分値（重量％）を示す銅基
合金No.１を横型（水平）連続鋳造機を用いて10t
×50W×3300L（mm）の鋳塊に鋳造した。ただし
溶解鋳造雰囲気はArガスで完全シールドした。
この鋳塊より10t×50W×50Lの大きさの鋳片を
切り出し、これを950℃で熱間圧延し、厚さ３mm
の熱延板を得た。これを面削したあと厚さ1.2mmまで圧延し950℃
の温度で60分間の溶体化処理を行つた。その後、
水急冷、酸洗した。得られた板厚1.2mmの素板を
次に示すように製造条件を変えて加工・熱処理し
て各々の試験材を得た。〔製造法１〕厚さ0.55mmまで冷間圧延後、950℃の温度で30
分間の最終溶体化処理し、これを水急冷、酸洗し
た後、厚さ0.40mmまで冷間圧延した。そして、
550℃の温度で30分間時効処理し、これを、さら
に厚さ0.32mmまで冷間圧延し、最終480℃の温度
で30分間時効処理をし、これを試験材とした。〔製造法２〕厚さ0.60mmまで冷間圧延後、950℃の温度で30
分間の最終溶体化処理し、これを水急冷、酸洗し
た後、厚さ0.50mmまで冷間圧延した。そして、
600℃の温度で30分間時効処理し、これを、さら
に厚さ0.40mmまで冷間圧延し、最終450℃の温度
で30分間時効処理をし、これを試験材とした。〔製造法３〕厚さ0.80mmまで冷間圧延後、950℃の温度で30
分間の最終溶体化処理し、これを水急冷し、酸洗
した後、厚さ0.40mmまで冷間圧延した。これを
500℃の温度で30分間時効処理し、試験材とした。
本例は中間の時効処理を行わない比較例である。〔製造法４〕厚さ0.85mmまで冷間圧延後、950℃の温度で30
分間の最終溶体化処理し、これを水急冷、酸洗し
た後、厚さ0.55mmまで冷間圧延した。そして、
600℃の温度で30分間時効処理し、これを、さら
に厚さ0.40mmまで冷間圧延し、最終500℃の温度
で30分間時効処理し、これを試験材とした。本例
は最終溶体化処理後、最終板厚までの板厚減少率
が高い比較例である。〔製造法５〕厚さ0.80mmまで冷間圧延後、950℃の温度で30
分間の最終溶体化処理し、これを水急冷、酸洗し
た後、厚さ0.55mmまで冷間圧延した。そして、
700℃の温度で30分間時効処理し、これを、さら
に厚さ0.40mmまで冷間圧延し、最終500℃の温度
で30分間時効処理し、これを試験材とした。本例
は中間の時効処理温度が高い比較例である。得られた試験材を用いて、硬度、引張強さ、ば
ね限界値、導電率、曲げ加工性を調べた結果を第
２表に示す。硬度、引張強さ、ばね限界値、および導電率の
測定はそれぞれJIS Ｚ 224、JIS Ｚ 2241、JIS
Ｈ 3130およびJIS Ｈ 0505に従つて行つた。曲
げ加工性は90°W曲げ試験（CES−M0002−６、
Ｒ＝0.4mm、圧延方向および垂直方向）を行い、
中央部山表面が良好なものを○、シワがあるもの
を△、割れが発生したものを×として評価した。第２表から明らかなように、本発明法にしたが
つて製造した１および２の合金は、硬度、引張強
さ、ばね限界値、および導電率のバランスに優れ
且つ曲げ加工性も良好である。従つて、ワイヤー
ハーネスのターミナル材料として非常に優れた特
性を有する合金であることがわかる。これに対し最終溶体化処理後、最終板厚まで加
工する途中にて時効処理を行わなかつた比較例３
は導電率が低く、また、最終溶体化処理後、最終
板厚まで加工する途中で時効処理を行つても、こ
の間の板厚減少率が高い比較例４では曲げ加工性
が極端に悪く、中間の時効処理温度の高い比較例
５においては引張強さおよびばね限界値が低い。

【表】

〔実施例２〕

実施例１の第１表に示す成分の合金を製造法１
に従つて製造した試験材および市販の黄銅１種
（C2600EH）、リン青銅２種（C5191H）について
硬度、引張強さ、導電率、半田メツキ耐熱密着
性、耐熱性、耐応力緩和性、耐応力腐食割れ性に
ついて試験した結果を第３表に示す。硬度、引張強さ、導電率の測定は実施例１と同
じである。半田メツキ耐熱密着性は試験片に溶融
半田メツキ（Sn−40wt％Pb、デイツプ、230℃
×5sec、弱活性ロジンフラツクス使用）を行い、
150℃の温度で200時間大気中で加熱後、試験片を
90°W曲げし、曲げ部を40倍に拡大し観察した結
果、メツキが密着しているものは○、剥離したも
のは×として評価した。耐熱性は初期硬度の80％
になるときの温度（30分保持）とした。応力緩和
試験は、試験片の中央部の応力が40Kgｆ／mm²にな
るようにＵ字曲げを行い150℃の温度で200時間保
持後の曲げぐせを応力緩和率として次式により算
出した。応力緩和率（％）＝〔（L₁−L₂）／（L₁−
L₀）〕×100 ただし、L₀：治具の長さ（mm） L₁：開始時の試料長さ（mm） L₂：処理後の試料端間の水平距離（mm）耐応力腐食割れ性については応力緩和試験と同
様に試験片をＵ字曲げし、これを14％アンモニア
水溶液の入つたデシケータ内（15±５℃）に200
時間保持後、中央部を40倍に拡大し観察し、割れ
が無いものを○、割れがあるものを×として評価
した。

〔実施例３〕

Ni：1.99、Ti：0.86％、Ni／Ti比：2.3、Zn：
0.49％、Mg：0.09％、O₂：76ppm、残部が銅か
らなる合金（O₂含有量が本発明で規定する範囲
より多い合金、No.２合金と呼ぶ）を実施例１の製
造法１の方法に従つて試験材を得た。そして実施
例１の製造法１の方法に従つて得たNo.１の本発明
合金とメツキ信頼性を対比した。試験は、本発明合金No.１と比較合金No.２に、半
田メツキ（Sn−40wt％Pb、230℃×5sec、デイ
ツプ、弱活性ロジンフラツクス使用）を行い、
150℃の温度で200時間大気中で加熱後、試験片を
90°W曲げし、曲げ部をセロハンテープにてピー
リング試験を行ない、その部分を40倍に拡大して
観察してメツキ信頼性の評価を行つた。その結
果、No.１の合金は全く剥離が見られなかつたが、
No.２の合金はメツキの剥離が部分的に観察され
た。以上のように本発明は、高強度、高弾性、高伝
導性を有し、且つ、曲げ加工性、メキツ信頼性、
耐環境性に優れたワイヤーハーネスのターミナル
用銅合金を得たものであり、近年の自動車用電装
品の小型軽量化と配線を高密度化に十分対応でき
るターミナル材料を提供するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％において、Ni：1.0〜3.0％、Ti：0.5
〜1.5％、ただしNi／Tiの重量百分率の比率が１
〜３の範囲、Zn：0.1〜2.0％、Mg：0.01〜0.5％、
酸素：50ppm以下、残部がCuおよび不可避的不
純物からなる銅合金の素材板を製造し、この素材
板を最終板厚まで冷間圧延によつて板厚減少を行
うさいに、この冷間圧延の途中で900℃以上の温
度での溶体化処理を少なくとも１回施し、最終溶
体化処理後、最終板厚までの板厚減少率を50％以
内とし、且つ最終溶体化処理後、最終板厚までの
冷間圧延の途中おいて500〜600℃の温度で５〜
720分間の時効処理を少なくとも１回行うことを
特徴とするワイヤーハーネスのターミナル用銅合
金の製造法。