JPH07268452A - 導電性バネ材料およびその製造方法 - Google Patents
導電性バネ材料およびその製造方法Info
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- JPH07268452A JPH07268452A JP5903994A JP5903994A JPH07268452A JP H07268452 A JPH07268452 A JP H07268452A JP 5903994 A JP5903994 A JP 5903994A JP 5903994 A JP5903994 A JP 5903994A JP H07268452 A JPH07268452 A JP H07268452A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｆｅ−Ｃｕ系合金からなる高バネ限界値およ
び高電気伝導度をあわせもつ材料を提供する。 【構成】 重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ
０．２〜５．０％、Ｃｒ３．０〜９．０％、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる材料を、３００〜５００℃
で３０〜１８０分時効処理する、および 合金成分と
してさらにＭｎ、ＳｉもしくはＺｎの１種または２種以
上をそれぞれ０．１〜３．０重量％含む導伝性バネ材料
およびその製造方法。
び高電気伝導度をあわせもつ材料を提供する。 【構成】 重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ
０．２〜５．０％、Ｃｒ３．０〜９．０％、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる材料を、３００〜５００℃
で３０〜１８０分時効処理する、および 合金成分と
してさらにＭｎ、ＳｉもしくはＺｎの１種または２種以
上をそれぞれ０．１〜３．０重量％含む導伝性バネ材料
およびその製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性と強度の双方に
優れた導電性バネ材料およびその製造方法に関するもの
である。
優れた導電性バネ材料およびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】バネ接点材料は、スイッチやコネクター
に広く使用され、電気伝導度と強度の双方の特性が要求
される。これらの材料は、一般には、リン青銅や洋白の
Ｃｕを主成分とするＣｕ系材料と、４２合金（４２％Ｎ
ｉ−Ｆｅ）やコバール金属のＦｅを主成分とするＦｅ系
材料の２つに大別される。
に広く使用され、電気伝導度と強度の双方の特性が要求
される。これらの材料は、一般には、リン青銅や洋白の
Ｃｕを主成分とするＣｕ系材料と、４２合金（４２％Ｎ
ｉ−Ｆｅ）やコバール金属のＦｅを主成分とするＦｅ系
材料の２つに大別される。
【０００３】Ｃｕ系材料は、主に導電性を重視する用
途、またＦｅ系材料は強度を重視する用途にそれぞれ適
用されるが、これら２つの特性を併せもつ材料は、見当
らない。特にＣｕを主体としたバネ接点材料は、電気伝
導度は良好であるが、強度が乏しいため最近の電子部品
の小型化に伴って一層の強度向上が求められている。こ
れに応えた材料としてベリリウム銅が挙げられるが、Ｊ
ＩＳ１７２０に規定されるこの合金は、非常に高価であ
るため使用分野が限定されている。
途、またＦｅ系材料は強度を重視する用途にそれぞれ適
用されるが、これら２つの特性を併せもつ材料は、見当
らない。特にＣｕを主体としたバネ接点材料は、電気伝
導度は良好であるが、強度が乏しいため最近の電子部品
の小型化に伴って一層の強度向上が求められている。こ
れに応えた材料としてベリリウム銅が挙げられるが、Ｊ
ＩＳ１７２０に規定されるこの合金は、非常に高価であ
るため使用分野が限定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した現
状に鑑み、電気伝導度と強度とを併せ持ったバネ接点材
料およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。
状に鑑み、電気伝導度と強度とを併せ持ったバネ接点材
料およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】電気伝導度を挙げるには
添加元素を少なくし、限りなく純Ｃｕに近ずけることが
望ましい。一方、強度向上のためにはマトリックスに歪
を加えたり、転位の動きを抑えるために、種々の元素を
添加して合金化する必要がある。このように、電気伝導
度と強度の２つの特性を同時に得るには相反する方法を
取らざるを得ず、実現は非常に難しい。本発明者等は、
このような課題を解決するため、電気伝導度の良い相と
強度の高い相の２相からなる合金の設計に着目し、Ｃｕ
−Ｆｅ系合金にその可能性を見い出した。
添加元素を少なくし、限りなく純Ｃｕに近ずけることが
望ましい。一方、強度向上のためにはマトリックスに歪
を加えたり、転位の動きを抑えるために、種々の元素を
添加して合金化する必要がある。このように、電気伝導
度と強度の２つの特性を同時に得るには相反する方法を
取らざるを得ず、実現は非常に難しい。本発明者等は、
このような課題を解決するため、電気伝導度の良い相と
強度の高い相の２相からなる合金の設計に着目し、Ｃｕ
−Ｆｅ系合金にその可能性を見い出した。
【０００６】本発明者等は、ＦｅとＣｕは二相分離を起
す元素であって、常温では殆んど固溶せず、１０００℃
でもＣｕ中へのＦｅの固溶は３％程度にとどまること、
すなわち、金属組織としてはＦｅ相とＣｕ相の混合体と
なっていて、その混合割合は温度の影響をあまり受け
ず、ほぼ一定であることに注目した。そして、本発明は
導電性をＣｕ相により、また強度をＦｅ相により確保す
ることによって完成に至ったのである。
す元素であって、常温では殆んど固溶せず、１０００℃
でもＣｕ中へのＦｅの固溶は３％程度にとどまること、
すなわち、金属組織としてはＦｅ相とＣｕ相の混合体と
なっていて、その混合割合は温度の影響をあまり受け
ず、ほぼ一定であることに注目した。そして、本発明は
導電性をＣｕ相により、また強度をＦｅ相により確保す
ることによって完成に至ったのである。
【０００７】本発明は、下記の事項をその要旨とするも
のである。 重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ ０．２〜
５．０％、Ｃｒ ３．０〜９．０％、あるいはさらにＭ
ｎ、ＳｉおよびＺｎのうち１種または２種以上を０．１
〜３．０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる合
金であって、３００〜５００℃で３０〜１８０分時効処
理したことを特徴とする導電性バネ材料の製造方法。 重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ ０．２〜
５．０％、Ｃｒ ３．０〜９．０％、あるいは、さらに
Ｍｎ、ＳｉおよびＺｎのうち１種または２種以上を０．
１〜３．０重量％含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純
物からなる合金を１４００〜１７００℃で溶解後、鋳型
に注入、冷却し、次いで８００℃以上の温度で熱間圧延
にて板状にしてから冷間圧延し、所定の幅にスリット切
断後、さらに３００〜５００℃の温度で３０〜１８０分
間炉内に保持することを特徴とする導電性バネ材料の製
造方法。
のである。 重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ ０．２〜
５．０％、Ｃｒ ３．０〜９．０％、あるいはさらにＭ
ｎ、ＳｉおよびＺｎのうち１種または２種以上を０．１
〜３．０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる合
金であって、３００〜５００℃で３０〜１８０分時効処
理したことを特徴とする導電性バネ材料の製造方法。 重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ ０．２〜
５．０％、Ｃｒ ３．０〜９．０％、あるいは、さらに
Ｍｎ、ＳｉおよびＺｎのうち１種または２種以上を０．
１〜３．０重量％含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純
物からなる合金を１４００〜１７００℃で溶解後、鋳型
に注入、冷却し、次いで８００℃以上の温度で熱間圧延
にて板状にしてから冷間圧延し、所定の幅にスリット切
断後、さらに３００〜５００℃の温度で３０〜１８０分
間炉内に保持することを特徴とする導電性バネ材料の製
造方法。
【０００８】以下に、本発明を詳細に説明する。まず、
本発明合金の添加元素の役割およびその組成範囲につい
て述べる。Ｃｕは、電気伝導度を高める元素であるが、
７０％超では常温および高温強度が低下し、また価格も
上昇する。３０％未満では電気伝導度が実用的でなくな
り、耐酸化性も劣化する。したがって、３０〜７０％を
適性範囲とした。この範囲内でＣｕ濃度を選択でき、電
気伝導度を重視する場合は７０％に近いものがよく、一
方、強度を重視する場合は３０％に近い低いものが適し
ている。
本発明合金の添加元素の役割およびその組成範囲につい
て述べる。Ｃｕは、電気伝導度を高める元素であるが、
７０％超では常温および高温強度が低下し、また価格も
上昇する。３０％未満では電気伝導度が実用的でなくな
り、耐酸化性も劣化する。したがって、３０〜７０％を
適性範囲とした。この範囲内でＣｕ濃度を選択でき、電
気伝導度を重視する場合は７０％に近いものがよく、一
方、強度を重視する場合は３０％に近い低いものが適し
ている。
【０００９】Ａｌは、高温での耐酸化性および加工性の
改善に寄与する。５％を越えるとバネ接点材料に必要な
電気伝導度が悪くなり、またハンダ濡れ性の悪化により
不良率が高くなる。このため、０．２〜５．０％の範囲
に限定した。Ｃｒは、Ｆｅ相に固溶し、Ｆｅ相の耐錆性
を向上する。また、高温での耐酸化性に寄与する。Ｃｒ
３％以下ではこれらの効果が薄くなり、一方、９％を越
えると加工性が低減するので、３．０〜９．０％を適性
範囲とした。
改善に寄与する。５％を越えるとバネ接点材料に必要な
電気伝導度が悪くなり、またハンダ濡れ性の悪化により
不良率が高くなる。このため、０．２〜５．０％の範囲
に限定した。Ｃｒは、Ｆｅ相に固溶し、Ｆｅ相の耐錆性
を向上する。また、高温での耐酸化性に寄与する。Ｃｒ
３％以下ではこれらの効果が薄くなり、一方、９％を越
えると加工性が低減するので、３．０〜９．０％を適性
範囲とした。
【００１０】Ｍｎ、ＳｉおよびＺｎは、いずれもハンダ
濡れ性に寄与し、また耐酸化性に優れている。これらの
元素のうち、１種でも２種以上でも、０．１％以下では
その効果がなく、また３％以上では電気伝導度が低下す
るので、０．１〜３％を適性範囲とした。
濡れ性に寄与し、また耐酸化性に優れている。これらの
元素のうち、１種でも２種以上でも、０．１％以下では
その効果がなく、また３％以上では電気伝導度が低下す
るので、０．１〜３％を適性範囲とした。
【００１１】バネ材料として使用するためには強度の増
大を図る必要があるが、そのための方法として添加元素
を時効処理により析出させて転位の増殖を増し、析出強
化させた。また、これにより、電子の散乱を防止し、電
気伝導度を向上させる効果も得られることをねらった。
大を図る必要があるが、そのための方法として添加元素
を時効処理により析出させて転位の増殖を増し、析出強
化させた。また、これにより、電子の散乱を防止し、電
気伝導度を向上させる効果も得られることをねらった。
【００１２】バネ材料の強度やバネ特性に及ぼす時効処
理の影響について調査した結果を次に示す。本発明の合
金の組成範囲に含まれる合金、すなわちＣｕ ５０％、
Ｆｅ ４０％、Ｃｒ ５％、Ａｌ ５％からなる合金を
各温度で１時間時効処理したときの時効温度と硬度およ
びバネ限界値との関係を、図１および図２に示す。な
お、バネ限界値は、材料がどの応力までバネ性を保持で
きるかの指標であり、試料が所定残留歪に達した時の荷
重から表面応力を算出して求める。例えば、リン青銅で
は２５ｋｇ／ｍｍ2 、ベリリウム銅では７０ｋｇ／ｍｍ
2 である。試験方法は、ＪＩＳ Ｈ３１３０に規定され
ている。
理の影響について調査した結果を次に示す。本発明の合
金の組成範囲に含まれる合金、すなわちＣｕ ５０％、
Ｆｅ ４０％、Ｃｒ ５％、Ａｌ ５％からなる合金を
各温度で１時間時効処理したときの時効温度と硬度およ
びバネ限界値との関係を、図１および図２に示す。な
お、バネ限界値は、材料がどの応力までバネ性を保持で
きるかの指標であり、試料が所定残留歪に達した時の荷
重から表面応力を算出して求める。例えば、リン青銅で
は２５ｋｇ／ｍｍ2 、ベリリウム銅では７０ｋｇ／ｍｍ
2 である。試験方法は、ＪＩＳ Ｈ３１３０に規定され
ている。
【００１３】図１および図２から、時効温度は２００〜
７００℃で効果があり、さらに好ましい範囲は２００〜
５００℃あることがわかる。
７００℃で効果があり、さらに好ましい範囲は２００〜
５００℃あることがわかる。
【００１４】次に、本発明の合金の製造方法について述
べる。本発明の合金の成分範囲にはいる様にそれぞれの
金属を配合し、溶解する溶解雰囲気は、大気もしくは真
空、非酸化ガス雰囲気が可能である。１４００〜１７０
０℃に昇温して溶解後、鋳型に注入し、冷却する。次い
で圧延温度８００℃以上で熱間圧延を行い、数ｍｍ程度
の板に圧延後、冷間圧延を行い、所定の幅にスリット切
断する。
べる。本発明の合金の成分範囲にはいる様にそれぞれの
金属を配合し、溶解する溶解雰囲気は、大気もしくは真
空、非酸化ガス雰囲気が可能である。１４００〜１７０
０℃に昇温して溶解後、鋳型に注入し、冷却する。次い
で圧延温度８００℃以上で熱間圧延を行い、数ｍｍ程度
の板に圧延後、冷間圧延を行い、所定の幅にスリット切
断する。
【００１５】その後、３００〜５００℃の温度範囲に制
御された炉に保持して、時効処理する。保持時間は３０
分から３時間で可能だが、工業的には１時間が妥当であ
る。
御された炉に保持して、時効処理する。保持時間は３０
分から３時間で可能だが、工業的には１時間が妥当であ
る。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基いてさらに説明
する。実施例１ 表１に化学成分を示したＣｕ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ合金の
板状体を作成し、これから１０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さ
の試料を切り出した。次いで、３００℃で１時間、大気
炉中に保持して時効処理後、バネ限界値、硬度、電気伝
導度の各種特性を評価した。その結果を、時効処理しな
いものと併わせて、表２に示す。
する。実施例１ 表１に化学成分を示したＣｕ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ合金の
板状体を作成し、これから１０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さ
の試料を切り出した。次いで、３００℃で１時間、大気
炉中に保持して時効処理後、バネ限界値、硬度、電気伝
導度の各種特性を評価した。その結果を、時効処理しな
いものと併わせて、表２に示す。
【００１７】実施例２ Ｃｕ ５２ｋｇ、Ｆｅ ４３ｋｇ、Ａｌ ２．３ｋｇ、
Ｃｒ ５ｋｇ、およびＭｎ ２．２ｋｇを配合し、真空
炉で１６００℃に昇温して溶解後、金型に注入した。冷
却後のこの化学成分は、表１に示した通りであり、実施
例１の成分にさらにＭｎを添加したものである。これか
ら、１０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、３
５０℃で２時間時効処理したものと時効処理しないもの
を比較した。その結果を、表２に示す。
Ｃｒ ５ｋｇ、およびＭｎ ２．２ｋｇを配合し、真空
炉で１６００℃に昇温して溶解後、金型に注入した。冷
却後のこの化学成分は、表１に示した通りであり、実施
例１の成分にさらにＭｎを添加したものである。これか
ら、１０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、３
５０℃で２時間時効処理したものと時効処理しないもの
を比較した。その結果を、表２に示す。
【００１８】実施例３ 表１に化学成分を示したＣｕ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｓｉ
合金の板状体を作成し、これから幅１０ｍｍ、長さ１０
０ｍｍの試料を切り出し、その後４００℃で３０分の時
効処理を行った。時効処理を行ったものとそうでないも
のについてのバネ限界値、引張強さ、電気伝導度の特性
値を、ハンダ濡れ性の試料結果と共に、表２に示す。ハ
ンダ濡れ性試料は、０．２ｇのハンダを試料中央部に置
き、２００℃で３０秒保持した後のハンダ広がり径を測
定したものである。
合金の板状体を作成し、これから幅１０ｍｍ、長さ１０
０ｍｍの試料を切り出し、その後４００℃で３０分の時
効処理を行った。時効処理を行ったものとそうでないも
のについてのバネ限界値、引張強さ、電気伝導度の特性
値を、ハンダ濡れ性の試料結果と共に、表２に示す。ハ
ンダ濡れ性試料は、０．２ｇのハンダを試料中央部に置
き、２００℃で３０秒保持した後のハンダ広がり径を測
定したものである。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】表１および表２に示した結果から、本発明
合金の組成範囲の材料は強度とバネ特性に優れており、
またこれを時効処理すると著しく結果が増大することが
わかる。
合金の組成範囲の材料は強度とバネ特性に優れており、
またこれを時効処理すると著しく結果が増大することが
わかる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明により、高バ
ネ限界値と高電気伝導度を併せもつ導電性バネ材料を提
供することが可能となった。
ネ限界値と高電気伝導度を併せもつ導電性バネ材料を提
供することが可能となった。
【図１】本発明合金の硬度に及ぼす時効温度の影響を示
した図。
した図。
【図２】本発明合金のバネ限界値に及ぼす時効温度の影
響を示した図。
響を示した図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｆ 1/08 Ｂ
Claims (4)
- 【請求項１】重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ
０．２〜５．０％、Ｃｒ ３．０〜９．０％、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなる合金であって、３００〜
５００℃で３０〜１８０分時効処理したことを特徴とす
る導電性バネ材料。 - 【請求項２】前記合金が、さらにＭｎ、ＳｉおよびＺｎ
のうち１種または２種以上を０．１〜３．０重量％含有
している請求項１に記載の導電性バネ材料。 - 【請求項３】重量％で、Ｃｕ ３０〜７０％、Ａｌ
０．２〜５．０％、Ｃｒ ３．０〜９．０％、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなる合金を１４００〜１７０
０℃で溶解後、鋳型に注入、冷却し、次いで８００℃以
上の温度で熱間圧延にて板状にしてから冷間圧延し、所
定の幅にスリット切断後、さらに３００〜５００℃の温
度で３０〜１８０分間炉内に保持することを特徴とする
導電性バネ材料の製造方法。 - 【請求項４】前記合金が、さらにＭｎ、ＳｉおよびＺｎ
のうち１種または２種以上を０．１〜３．０重量％含有
している請求項３に記載の導電性バネ材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5903994A JPH07268452A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 導電性バネ材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5903994A JPH07268452A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 導電性バネ材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268452A true JPH07268452A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=13101771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5903994A Withdrawn JPH07268452A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 導電性バネ材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07268452A (ja) |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP5903994A patent/JPH07268452A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |