JPS6411097B2

JPS6411097B2 -

Info

Publication number: JPS6411097B2
Application number: JP12588884A
Authority: JP
Inventors: Akio Hashimoto; Masakazu Umeda
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1989-02-23
Also published as: JPS616251A

Description

【発明の詳細な説明】

産業分野この発明は、リードフレーム等に使用するFe
―Ni―Co系封着合金に係り、打抜性、切断加工
性にすぐれたFe―Ni―Co系封着合金に関する。背景技術一般に、25〜35wt％Ni―13〜20wt％Co―Fe
合金は、ガラス、セラミツクスの熱膨張特性と近
似していることから、薄板や細線に加工したの
ち、所要形状に打抜きあるいはエツチング加工さ
れて、ICや表示素子等のリードフレーム、また、
IC、トランジスタ、リードスイツチのリード等
に多用されており、製造に際しては、連続して大
量に生産されている。上記のリードフレームやリードなどは非常に微
細なパターンで極めて高い寸法精度が要求されて
いるため、高速プレスによる打抜加工では、従来
のFe―Ni―Co系封着合金は打抜加工性が悪く、
成形金型の摩耗が激しく、プレス金型の修正や研
摩等の頻度が甚しく、生産能率の低下によつて製
品コストの高騰をもたらす問題があつた。発明の目的この発明は、プレス打抜性や切断加工性を改善
したFe―Ni―Co系封着合金を目的としている。発明の構成と効果この発明は、Fe―Ni―Co系封着合金の打抜性
や切断加工性の改善を目的に合金組成等を種々検
討した結果、合金の成分組成を特定し、かつ組織
内に均一に分散するMn、Si及びAl、Zr、Ca、
Mg、Ｒ・Ｅの窒化物、炭化物、酸化物、硫化物
等の非金属介在物の大きさを特定することによ
り、Fe―Ni―Co系封着合金の打抜性、切断加工
性が著しく向上することを知見したものである。すなわち、この発明は、 Ni 25〜35wt％、Co 13〜20wt％、 Si 0.03〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜1.00wt％、Ｓ 0.003〜0.025wt％、但
し、Mn／Ｓ≧10、Ｏ 100ppm以下、Ｎ、50ppm以下、を含有し、
あるいはさらに、Al、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅのう
ち少なくとも１種を0.0005〜0.10wt％を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、 Si、Mn及びAl、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅの酸化
物、窒化物、炭化物、硫化物等の3μm以下の微細
非金属介在物が、組織内に均一に分散することを
特徴とする打抜性の良好なるFe―Ni―Co系封着
合金である。一般に、Fe―Ni―Co系封着合金を、第３図の
ようなダイス７、ポンチ８により打抜、切断した
場合の切断面状況は、第１図に示す如く、被打抜
材の平面部１より連続したダレ面２、剪断面３、
破断面４、そしてカエリ面５とからなつており、
この場合のポンチの移動距離であるポンチストロ
ークｌと切断に要する力である剪断抵抗Ｒとの関
係は、第２図のごとき曲線となることが知られて
いる。第２図において、最大剪断抵抗が小さく、かつ
破断までのポンチストロークが小さいほど、切断
に要するエネルギーが小さく、金型に加わる負荷
が小さくなり、金型寿命が長くなるが、この最大
剪断抵抗は、被打抜材の引張強さ、硬度等の機械
的強度により決定され、また、切断までのポンチ
ストロークと、（剪断面厚み／板厚）はほぼ正比
例する。また、（剪断面厚み／板厚）は、材料の機械的
強度のみならず、微量含有元素や析出物、介在物
量などの材料の内質に大きく左右されると考えら
れ、この発明の如く、組成を限定しかつ非金属介
在物の大きさを特定することにより、（剪断面厚
み／板厚）を小さくでき、切断までのポンチスト
ロークが小さくなり、金型寿命を延長できる。組成の限定理由 Niは、硬質ガラスやアルミナ系セラミツク等
との強固な付着接合が要求される本系合金の基本
成分であり、Coの含有量を考慮して適宜選定さ
れるが、25wt％未満では、熱膨張係数が小さく
なりすぎ、35wt％を越えると熱膨張係数が大き
くなりすぎ、いずれもガラス、セラミツクスの熱
膨張係数との偏差が大きくなるので好ましくな
く、25wt％〜35wt％に限定する。 Coは、硬質ガラスやアルミナ系セラミツク等
との強固な付着接合が要求される本系合金の基本
成分であり、Niの含有量を考慮して適宜選定さ
れるが、13wt％未満では、熱膨張係数が小さく
なりすぎ、20wt％を越えると熱膨張係数が大き
くなりすぎ、いずれもガラス、セラミツクスの熱
膨張係数との偏差が大きくなるので好ましくな
く、13wt％〜20wt％に限定する。 Siは、鋳塊中の気泡発生を防止する脱酸元素で
あり、またガラス封着時に重要な表面酸化被膜の
密着性を改善する効果があるが、0.03wt％未満で
はその効果がなく、また、0.50wt％を越えると材
質的に硬化して冷間加工性が劣化するため好まし
くなく、0.03wt％〜0.50wt％％に限定する。Ｃは、ガラスあるいはセラミツクスとの密着時
の加熱過程において、表面からガスとして発生し
て封着界面に内包され、封着強度を低下させるの
で、0.05wt％以下に限定する。 Mnは、熱間加工性を改善する効果があるが、
0.05wt％未満ではその効果がなく、1.00wt％を越
えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、ガラス、セ
ラミツクスとの封着性を阻害するため、0.05wt％
〜1.00wt％に限定する。Ｓは、合金内のMnと結合して微細な硫化物を
生成し、これが組織内に均一に分散してプレス加
工性を改善するが、0.003wt％未満では改善効果
が少なく、0.025wt％を越えると、巨大なMn硫
化物を生成し易くなり、薄板等に加工する際に表
面剥離、割れ等の欠陥が発生し易くなるため、
0.003wt％〜0.025wt％に限定する。 MnとＳの含有比、Mn／Ｓは、組織内にMnと
含有しないＳが残存して熱間加工性を低下し、か
つ割れ疵等の欠陥が発生し易くなるのを防止する
ために限定する必要があり、Mn／Ｓ≧10とする
必要がある。しかし、その上限は300が好ましく、
好ましいMn／Ｓ範囲としては、35〜200が望ま
しい。Ｏ，Ｎは、プレス打抜性の観点から、Si、Mn、
Al、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅ（希土類元素）の酸化
物、窒化物として、組織内に微小介在物が均一に
分散分布していることが望ましく、かつ、熱間加
工性及び冷間加工性改善の観点より、Ｏは
100ppm以下、Ｎは50ppm以下にする必要がある。 Al、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅ（希土類元素）は、
Ni、FeよりもＳ、Ｏ、Ｃ、Ｎとの親和力が強い
ため、酸化物、炭化物、窒化物、硫化物を生成
し、プレス加工性を改善する効果があるため、上
記元素のうち少なくとも１種を添加するが、
0.0005wt％未満では上記効果がなく、0.10wt％を
越えると熱間加工性、冷間加工性を劣化させるの
で好ましくなく、0.0005wt％〜0.10wt％の含有と
する。また、上記のＲ・Ｅ（希土類元素）は、少なく
とも１種の希土類元素であればよく、コストの面
からLa、Ce及びミツシユメタルが好ましい。 Feは、本系合金の基本組成をなすもので、上
記の各種元素を含有した残余の範囲とする。 Si、Mn、Al、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅの酸化物、
炭化物、窒化物、硫化物等の非金属介在物の組織
内での大きさを限定した理由は、非金属介在物の
大きさが3μmを越えると、打抜加工、切断加工時
のカエリが多くなり、薄板の曲げ加工、絞り加工
時に亀裂、割れ発生の起点となるためであり、上
記非金属介在物の大きさは3μm以下で、かつ組織
内に均一に分散、含有されていることが重要であ
る。また、この発明において、合金組成内の非金属
介在物の大きさを3μm以下に且つ均一に分散分布
させるためには、溶製条件、造塊条件及び脱酸剤
の添加時期、添加量を適宜選定する必要がある。また、この発明合金の好ましい組成範囲は、
Ni25〜35wt％、Co13〜20wt％、 Si 0.01〜0.30wt％、Ｃ 0.03wt％以下、 Mn 0.35〜0.85wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、但
し、Mn／Ｓ＝35〜200、Ｏ 100ppm以下、Ｎ 500ppm以下、を含有
し、あるいはさらに、Al、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅの
うち少なくとも１種を0.0005〜0.05wt％を含有
し、残部はFe及び不可避的不純物からなる範囲で、
3μm以下の微細な非金属介在物が、60ppm以上均
一に分散することが好ましい。実施例第１表に示すような、本発明範囲ならびに本発
明範囲外の各種組成範囲のFe―Ni―Co系封着合
金を、同一条件で製造して、厚み0.25mmの薄板に
仕上げた。この薄板より幅８mm×長さ50mmの試料
を採取し、第３図のごとき、圧縮試験機を用い
て、ダイ７に載置した試料６を、幅７mm×長さ10
mm寸法のポンチ８によるプレス打ち抜きを行な
い、該試験機の可動アームの移動距離により、ポ
ンチストロークｌを測定し、剪断抵抗Ｒはロード
セルにより測定した。これより第２図と同様の剪断抵抗Ｒとポンチス
トロークｌの関係図を求め、切断までのポンチス
トロークを実測した。また、打抜後の試料の切断断面を光学顕微鏡に
より観察し、剪断面厚み及び板厚を測定して（剪
断面厚み／板厚）を算出した。各種合金の介在物量は、定電位電解法によつて
金属のみ溶解し、溶解液中の酸化物、炭化物、窒
化物、硫化物等の非金属介在物残渣を、ミクロフ
イルターで、3.0μm以下のものと、3.0μmを越え
るものとに分離抽出して測定した。上記の各測定結果を、試料の機械的強度及び熱
膨張特性と共に第１表に示す。第１表から明らかなように、この発明による
Fe―Ni―Co系封着合金は、切断までのポンチス
トーク及び（剪断面厚み／板厚）が、比較例の従
来合金よりはるかに小さく、所要の熱膨張特性お
よび機械的強度を損うことなく、打抜、切断加工
性が改善されたことが明白で、金型寿命の延長に
多大の効果を有することが分る。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図はFe―Ni―Co系封着合金の切断断面を
示す斜視図であり、第２図はポンチストロークｌ
と剪断抵抗Ｒとの関係を示すグラフである。第３
図は実施例における圧縮試験装置の説明図であ
る。１…平面部、２…ダレ面、３…剪断面、４…破
断面、５…カエリ面、６…試料、７…ダイ、８…
ポンチ。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni 25〜35wt％、Co 13〜20wt％、Si 0.03
〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、Mn 0.05〜
1.00wt％、Ｓ 0.003〜0.025wt％、但し、Mn／
Ｓ≧10、Ｏ 100ppm以下、Ｎ 50ppm以下、を含有し、
残部はFe及び不可避的不純物からなり、 3μm以下の微細非金属介在物が、組織内に均一
に分散することを特徴とする打抜性の良好なる
Fe―Ni―Co系封着合金。２ Ni 25〜35wt％、Co 13〜20wt％、Si 0.03
〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、Mn 0.05〜
1.00wt％、Ｓ 0.003〜0.025wt％、但し、Mn／
Ｓ≧10、 Al、Zr、Ca、Mg、Ｒ・Ｅのうち少なくとも１
種を0.0005〜0.10wt％、Ｏ 100ppm以下、Ｎ、50ppm以下、を含有し、
残部はFe及び不可避的不純物からなり、 3μm以下の微細非金属介在物が、組織内に均一
に分散することを特徴とする打抜性の良好なる
Fe―Ni―Co系封着合金。