JPS6411098B2

JPS6411098B2 -

Info

Publication number: JPS6411098B2
Application number: JP11049984A
Authority: JP
Inventors: Akio Hashimoto; Masakazu Umeda; Takeshi Kuroda; Tsunekazu Saigo
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1989-02-23
Also published as: JPS60255954A

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系封着合金に係り、打抜性、切断加工性及
び耐応力腐食割れ性にすぐれたFe―Ni系封着合
金に関する。背景技術一般に、38〜55wt％Ni―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。また、従来のFe―Ni系封着合金は、塩素イオ
ン環境下で応力腐食割れを起し易いことが知られ
ており、Ｉ・Ｃのリードフレームの製造工程では
酸洗，めつきされるので、このような環境下での
耐食性の向上が望まれていた。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、耐応力腐食割れ性のすぐれたFe―Ni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系封着合金の打抜性や切
断加工性及び耐応力腐食割れ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，
Mo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系封着合金の打
抜性，切断加工性及び耐応力腐食割れ性が著しく
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 38〜55wt％、 Si 0.05〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜1.00wt％、 Mo 0.05〜0.50wt％、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，Mo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及び耐応力腐食割れ性の
良好なるFe―Ni系封着合金である。一般に、Fe―Ni系封着合金をダイス，ポンチ
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、本系合金の基本成分であり、38wt％未
満では、熱膨張係数の変移点が低くなりすぎ、
55wt％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、38wt％〜
55wt％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、0.05wt％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、0.05wt％〜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。 Moは、Ｏ，Ｓ，Ｃ，Ｎと結びつき、酸化物、
炭化物、窒化物、硫化物を生成し、合金内に分散
し、プレス加工性を改善する効果があり、さら
に、Fe―Ni合金の耐食性を向上させるため含有
するが、0.05wt％未満では、プレス性及び耐食性
改善効果がなく、0.50wt％を越えると冷間加工性
が阻害されるため、0.05wt％〜0.50wt％に限定す
る。Ｓは、合金内のMn及びMo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及びMoとＳの含有比、Mn＋Mo／Ｓは、
組織内にMn，Moと含有しないＳが残存して熱
間加工性を低下させ、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＋Mo／Ｓ≧10とする必要がある。しか
し、その上限は、300以下が好ましく、好ましい
Mn＋Mo／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，Ｃ，Ｎ，Ｏ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であり、上記の各
元素を含有した残余の範囲とする。 Si，Mn，Mo，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、 Ni 38〜55wt％、 Si 0.10〜0.30wt％、Ｃ 0.03wt％以下、 Mn 0.35〜0.85wt％、 Mo 0.03〜0.20wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、但し、Mn＋Mo／Ｓ＝35〜200、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0.0005〜0.05wt％を含有
し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、 3μm以下の微細な非金属介在物が60ppm以上存
在し、かつ均一に分散するものである。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図の如く、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10mm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図の如く剪断抵抗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。また、第４図に示す如く、ポリフリオルエチレ
ン製の治具９に、0.25mm×５mm×100mm寸法の試
料６を湾曲させて挿入し、治具９と共に、35wt
％のCuCl₂水溶液中に、25℃に保持して30分間放
置した後、該試料６を取出し、その断面に発生し
た割れ深さを光学顕微鏡（倍率400倍）で測定し、
耐応力腐食割れ性を評価した。上記の各測定結果は、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系封着合金は、切断までのポンチストロ
ーク及び（剪断面厚み／板厚）が、比較例の従来
合金に比べてさらに小さく、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
多大の効果を有し、かつ、耐応力腐食割れ性にも
すぐれていることが分る。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図はFe―Ni系封着合金の切断断面図を示
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
は実施例のプレス打ち抜きを示す説明図、第４図
は応力腐食割れ試験の治具の斜視図である。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、９…治具。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni 38〜55wt％、 Si 0.05〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜1.00wt％、 Mo 0.05〜0.50wt％、Ｓ 0.003〜0.025wt％、但し、Mn＋Mo／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及び耐応力腐
食割れ性の良好なるFe―Ni系封着合金。２ Ni 38〜55wt％、 Si 0.05〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜1.00wt％、 Mo 0.05〜0.50wt％、Ｓ 0.003〜0.025wt％、但し、Mn＋Mo／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及び耐応力腐
食割れ性の良好なるFe―Ni系封着合金。