JP3989161B2

JP3989161B2 - 曲げ加工性および耐応力緩和特性に優れた電子電気機器用銅合金

Info

Publication number: JP3989161B2
Application number: JP2000184341A
Authority: JP
Inventors: 邦照三原; 好正大山; 正明栗原
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2020-06-20
Also published as: JP2002003965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子電気機器や自動車内配線に用いられるコネクタや端子に好適な曲げ加工性および耐応力緩和特性に優れた電子電気機器用銅合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子電気機器や自動車内配線などに用いられるコネクタ或いは端子などの電子部品には、鉄系材料または熱・電気伝導性に優れるりん青銅、丹銅、黄銅などの銅系材料が使用されている。近年、電子電気機器の小型化、軽量化および高密度実装化が進展する中で、コネクタなどの電子部品材料には、高強度であることと、電気接続性に重要な耐応力緩和特性に優れることが強く求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記強度は加工硬化により容易に高められるが、加工硬化材は靱性に劣るため端子などに加工する際に曲げ割れが発生し、また加工硬化材は耐応力緩和特性に劣るため良好な電気接続性が得られない、などの問題がある。このようなことから、本発明者等は、多用されているりん青銅合金について、曲げ加工性および応力緩和特性の改善について種々検討し、合金組成と最終冷間加工前の熱処理条件を規定することにより、曲げ加工性および応力緩和特性を改善し得ることを知見し、さらに研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明は、曲げ加工性および耐応力緩和特性に優れた電子電気機器用銅合金の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、Ｓｎを３．０〜９．０ｗｔ％、ＦｅおよびＰを合計で０．０５〜１．０ｗｔ％含有し、前記ＦｅおよびＰの〔Ｆｅ／Ｐ〕の式で示される原子量比が０．２〜３．０であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金であって、５００〜９００℃の温度で１０〜１００秒加熱する熱処理を施して結晶粒度が５μｍ以下の再結晶組織としたのち、最終冷間加工が施されていることを特徴とする曲げ加工性および耐応力緩和特性に優れた電子電気機器用銅合金である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１記載発明の銅合金は、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｐを適量含有する銅合金に所定の熱処理を施し、その後、最終冷間加工を施して製造された銅合金であり、前記熱処理条件を規定することにより、前記銅合金中に分散するＦｅ−Ｐ化合物が再結晶核となって前記熱処理後の結晶粒度を５μｍ以下に微細化し、以て曲げ加工性を改善したものである。この銅合金は、耐応力緩和特性にも優れるものであり、これは前記熱処理時にＦｅ−Ｐ化合物の一部が再固溶するためである。前記結晶粒度は、前記熱処理後にＦｅ−Ｐ化合物が０．０１〜１μｍの大きさで均一に分散している場合において、特に均一微細に形成され、曲げ加工性がより良好となる。
【０００６】
請求項１記載発明の銅合金において、Ｓｎは機械的性質の向上に寄与する。Ｓｎの含有量を３．０〜９．０ｗｔ％に規定する理由は、３．０ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、９．０ｗｔ％を超えると製造加工性が低下するためである。ＦｅおよびＰは、前述のように、Ｆｅ−Ｐ化合物として銅合金中に分散して、前記熱処理時に再結晶核となって結晶粒を微細化して曲げ加工性を改善し、同時に、一部が再固溶して耐応力緩和特性を改善する。
【０００７】
この発明において、ＦｅおよびＰの含有量を合計で０．０５〜１．０ｗｔ％に規定する理由は、０．０５ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、１．０ｗｔ％を超えると製造加工性が低下するためである。この発明において、〔Ｆｅ／Ｐ〕の式で示される原子量比を０．２〜３．０に規定する理由は、前記原子量比が０．２未満ではＰ化合物量が少なく、結晶粒微細化効果が十分に得られず、前記原子量比が３．０を超えるとＦｅ−Ｐ化合物とならないＦｅが銅合金中に固溶して銅合金の導電率が低下するためである。
【０００８】
本発明において、最終冷間加工前の熱処理条件を、５００〜９００℃の温度で１０〜１００秒加熱する条件に規定する理由は、５００℃未満でもまた１０秒未満でも、再結晶が十分進行しないため曲げ加工性に劣り、またＰ化合物（Ｎｉ−Ｐ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ、Ｆｅ−Ｐ化合物などの総称）が十分再固溶せず耐応力緩和特性に劣るためである。一方９００℃を超えるか１００秒を超えると、Ｐ化合物を構成する元素が再固溶して結晶核となる個数が減少し、その結果、結晶粒が十分微細化されなくなり、また導電率も低下するためである。なお、前記熱処理は連続焼鈍炉を用いて行うのが生産性に優れ望ましい。本発明の銅合金は、前記熱処理後の最終冷間加工により適正な強度に調整される。なお、最終冷間加工後に熱処理を施して内部応力を除去しておくのが望ましい。
【０００９】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
表１に示す請求項１記載発明で規定する合金組成のＣｕ−Ｓｎ−Ｆｅ−Ｐ合金を高周波溶解炉により溶解し、これを１０〜３０℃／秒の冷却速度でＤＣ鋳造して厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。次に、この鋳塊に８００℃で１時間加熱する均質化処理を施し徐冷した。次いで両面を面削して酸化皮膜を除去し、次いで冷間圧延を施して厚さ１．２ｍｍの板材とし、次いで不活性ガス雰囲気中で７００℃で１時間熱処理し、徐冷した。この厚さ１．２ｍｍの熱処理材に冷間圧延、熱処理（４００〜６００℃×１時間）、冷間圧延をこの順に施して厚さ０．３５ｍｍの板材を得た。次にこの板材に５００〜９００℃で１０〜１００秒の熱処理を施し、次いで厚さ０．２５ｍｍに最終冷間圧延を施し、その後２５０℃で０．５時間熱処理して内部応力を除去した。
【００１０】
（比較例１）
表１に示す請求項１記載発明規定外組成のＣｕ−Ｓｎ−Ｆｅ−Ｐ合金を用いた他は、実施例１と同じ方法により銅合金板を製造した。
【００１１】
（比較例２）熱処理を本発明規定外の条件で施した他は、実施例１と同じ方法により銅合金板を製造した。
【００１２】
実施例１および比較例１、２で製造した各々の銅合金板について（１）機械的性質（引張強さ：ＴＳ、０．２％耐力：ＹＳ）（２）曲げ加工性、（３）耐応力緩和特性、（４）製造加工性を調査した。さらに熱処理後の（５）結晶粒度、（６）Ｆｅ−Ｐ化合物の分散状態を調査した。結果を表１に併記した。調査方法を以下に記す。
（１）機械的性質は、圧延方向と平行に切り出したＪＩＳ−１３Ｂ号試験片をＪＩＳ−Ｚ２２４１に準じて３本測定し、その平均値で示した。
（２）曲げ加工性は、長さ２５ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を切出し、これを長さ方向に曲げ半径Ｒ＝０でＶ曲げし、曲げ部を光学顕微鏡で５０倍に拡大して観察し、割れおよび肌荒れが全く生じていないものをＡ、肌荒れが少し生じたものをＢ、肌荒れが生じたものをＣ、肌荒れ以外に割れが少し生じたものをＤ、割れが全体に生じたものをＥとランク付けし、Ａ〜Ｃを良好（○実用可）、Ｄ、Ｅを不良（×実用不可）と判定した。試験片は、そ
の長さ方向と圧延方向とが平行なもの（Good Way：ＧＷ）と、長さ方向と圧延方向が垂直なもの(Bad Way：ＢＷ) の２種類用意した。
（３）耐応力緩和特性は、日本電子材料工業会標準企画ＥＭＡＳ−３００３に準じて応力緩和率を求めて判定した。前記応力緩和率は、図１（イ）に示すように一端が固定された試験片１の他端に支持台２をあてがってδ0のたわみ量（０．２％耐力×０．８に相当するたわみ量）を付与し、この状態で１５０℃で１０００時間加熱したのち、図１（ロ）に示すように支持台２を外し、試験片１に残留する永久たわみδt ＝Ｈt −Ｈ1を測定し、前記δ0 とδt を（δt ／δ0 ）×１００％の式に代入して求めた。応力緩和率が３８％以下を良好と判定した。
（４）製造加工性は、熱間圧延、冷間圧延時の割れの発生状況により評価した。
（５）結晶粒度は、熱処理後の再結晶組織を走査電子顕微鏡により観察し、ＪＩＳ−Ｈ０５０１の切断法に準じて測定した。
（６）Ｆｅ−Ｐ化合物の分散状態は、透過電子顕微鏡により５千〜１０万倍の写真を撮り、０．０１〜１μｍ径のＰ化合物個数が全個数の８０％以上のとき良好（○）、８０％未満５０％以上のとき準良好（△）、５０％未満のとき不良（×）と判定した。
【００１３】
【表１】

【００１４】
表１より明らかなように、本発明例のＮｏ．１〜１４は、いずれも、熱処理後の結晶粒が５μｍ以下であり、０．０１〜１μｍ径のＰ化合物（ここではＦｅ−Ｐ化合物）個数が全化合物の８０％以上を占めており、機械的性質、曲げ加工性、応力緩和特性、製造加工性に優れた。これに対し、比較例のＮｏ．１５はＳｎの含有量が少ないため機械的性質に劣った。Ｎｏ．１６はＳｎの含有量が多いため、Ｎｏ．１８はＦｅとＰの合計含有量が多いため、いずれも製造加工性に劣った。
Ｎｏ．１７はＦｅとＰの合計含有量が少ないため、Ｎｏ．１９は［Ｆｅ／Ｐ］の比率が小さいため、Ｎｏ．２０は［Ｆｅ／Ｐ］の比率が大きいため、いずれも曲げ加工性および応力緩和特性が劣った。また、Ｎｏ．２１は熱処理時間が短いため、Ｎｏ．２２は熱処理温度が低いため、いずれも結晶粒が十分微細化せずまたＰ化合物が十分再固溶せず、従って曲げ加工性および応力緩和特性が劣った。Ｎｏ．２３は熱処理時間が長いため、Ｎｏ．２４は熱処理温度が高いため、いずれもＰ化合物が再固溶して結晶粒が粗大化し、曲げ加工性が劣った。
【００１５】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１記載発明の銅合金は、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｐを適量含有する銅合金に所定の熱処理が施され、その後最終冷間加工が施された銅合金であり、前記Ｓｎは機械的性質の向上に寄与し、ＦｅおよびＰはＦｅ−Ｐ化合物としてＣｕ母相中に分散して、前記熱処理時に再結晶核となって結晶粒を微細化し曲げ加工性を改善する。また前記Ｆｅ−Ｐ化合物の一部は前記熱処理時に再固溶して応力緩和特性を改善する。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）、（ロ）は耐応力緩和特性の試験方法の説明図である。
【符号の説明】
１試験片
２支持台

Claims

Ｓｎを３．０〜９．０ｗｔ％、ＦｅおよびＰを合計で０．０５〜１．０ｗｔ％含有し、前記ＦｅおよびＰの〔Ｆｅ／Ｐ〕の式で示される原子量比が０．２〜３．０であり、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金であって、５００〜９００℃の温度で１０〜１００秒加熱する熱処理を施して結晶粒度が５μｍ以下の再結晶組織としたのち、最終冷間加工が施されていることを特徴とする曲げ加工性および耐応力緩和特性に優れた電子電気機器用銅合金。