【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
産業上の利用分野
本発明は、耐熱性、機械的特性、加工性及び導
電性に優れた安価な銅合金に関する。本発明の銅
合金は、例えば、電子部品のリード線、電気機器
の導電部品及びリードフレーム、バネ材、ラジエ
ーター用フイン材等として有用である。
従来技術
銅合金は、過去数千年来使用されて来ており、
夫々の用途に応じて多種多様のものが実用化され
ている。近年電子及び電気技術の発達に伴つて、
各種の特性を更に改善した新たな銅合金の出現が
求められている。例えば、電子部品の小型化とと
もにリード線も著るしく小径化しており、従つ
て、使用される銅合金に対しても、より高度の耐
熱性、機械的強度、加工性、導電性等が求められ
る様になつて来た。特に良好な導電性を要求され
る場合には、導電性が純銅に近い銅―銀合金が使
用されているが、この合金は、高価なので、その
使用が制約される欠点がある。
発明の構成
本発明者は、電子部品材料に求められる高度の
性能を具備する安価な銅合金を得るべく種々研究
を重ねた結果、インジウムの添加量及び酸素含量
を調整するとともに、両者を量的に関連づけるこ
とにより、その目的を達成し得ることを見出し、
本発明を完成するにいたつた。即ち、本発明は、
インジウム含有量が0.047〜１重量％、酸素含有
量が0.01重量％を超え且つ0.03重量％以下、イン
ジウム含有量が酸素含有量の4.7倍以上であつ
て、残部が実質的に銅からなることを特徴とする
耐熱性、機械的特性、加工性及び導電性に優れた
銅合金に係るものである。
本発明においては、インジウム含有量を0.047
〜１重量％とし、酸素含有量を0.01重量％を超え
且つ0.03重量％以下とするとともに、インジウム
含有量を酸素含有量の4.7倍以上（重量比で）と
することを必須とする。インジウム及び酸素の含
有量が上記範囲内にある場合でも、インジウム量
が酸素量の4.7倍未満である場合には、耐熱性等
の特性は向上しない。これは、この様な場合には
添加されたインジウムの全量が酸素と結合して
In2O3として析出してしまい、銅中に固溶して耐
熱性等の特性向上に寄与し得なくなる為であると
推測される。インジウム含有量が酸素含有量の
4.7倍以上である場合には、酸素は全てIn2O3とし
て析出するので、無酸素銅に匹敵する良好な加工
性が得られる。インジウム含有量が、0.047重量
％未満の場合には、耐熱性及び機械的特性の改善
が十分に行なわれ得ず、一方１重量％を上回る場
合には、主として導電性が低下し、コスト高とな
る。酸素含有量が0.01重量％以下の銅を得るに
は、溶解及び鋳造を非酸化雰囲気で行なう必要が
ある為、設備的及びコスト的な制約が生じるのに
対し、酸素量が0.03重量％を上回る場合には、加
工性等が悪化する。
本発明の効果
本発明銅合金は、耐熱性、機械的強度、加工
性、導電性、導熱性等の性能に優れているのみな
らず、製造も容易で、安価なので、電子部品材料
以外にも、バネ、ラジエーターフイン等の構造材
料としても有用である。
以下、実施例を示し、本発明の特徴とするとこ
ろを一層明らかにする。
実施例 １
高周波溶解炉において酸素含有量の異なる種々
の銅に対して所定量のインジウムを投入し、均一
な溶湯を得た。次いで、溶湯をカーボン鋳型に鋳
込んで、直径130mm×長さ700mmのインゴツトを得
た。この際、合金中の酸素含量に応じて出湯口及
び湯受け等の雰囲気を制御しつつ作業を行なつ
た。鋳造したインゴツトを切断し、表面仕上げ
し、熱間押出することにより、直径11mmの荒引線
を得た後、直径が夫々１mm、1.2mm、1.4mm、1.6
mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm及び2.6mmとなる
まで伸線した。次いで、各直径に引き落した合金
線を450℃で１時間真空軟化処理した後、直径0.8
mmまで冷間伸線し、冷間加工率36％乃至90％のイ
ンジウム入銅合金を得た。これ等の各種銅合金線
を使用して、以下の各試験を行なつた。
(a) 耐熱性試験
インジウム及び酸素の含有量の異なる冷間加
工率75％の銅合金線を所定温度で１時間保持し
た場合の引張り強さを第１図に示す。領域
（）は、インンジウム含有量が0.047〜１重量
％、酸素含有量が0.01重量％を超え且つ0.03重
量％以下、インジウム含有量が酸素含有量の
4.7倍以上の場合の引張り強さの範囲を示し、
領域（）は、インジウム含有量の如何を間わ
ずインジウム含有量が酸素含有量の4.7倍未満
である場合の引張り強さの範囲を示す。
第１図に示す結果から、インジウム含有量が
酸素含有量の4.7倍を上回る場合には、In2O3と
して析出した以外の残余のインジウムが銅に固
溶して、耐熱性の良い銅―インジウム合金が得
られることが明らかである。
(b) 冷間加工性試験
インジウム含有量及び酸素含有量の異なる冷
間加工率50％の銅合金線（直径0.8mm）に対
し、電子部品のリード線に対し通常行なわれて
いる各種条件でのヘツダー打ちを行ない、割れ
の発生により冷間加工性を判定した。第１表に
結果を示す。第１表中“〇”は実用上差支えな
いことを示し、“×”は実用上間題点があるか
又は実用に共し得ないことを示す。
尚、第１表には、銅線及び銅―銀合金線につ
いての結果を併せて示す。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an inexpensive copper alloy with excellent heat resistance, mechanical properties, workability, and electrical conductivity. The copper alloy of the present invention is useful as, for example, lead wires for electronic components, conductive parts and lead frames for electrical equipment, spring materials, fin materials for radiators, and the like. Prior Art Copper alloys have been used for the past several thousand years;
A wide variety of products have been put into practical use depending on their respective uses. With the development of electronic and electrical technology in recent years,
There is a need for new copper alloys with further improved various properties. For example, with the miniaturization of electronic components, lead wires are also becoming significantly smaller in diameter, and the copper alloys used are therefore required to have higher heat resistance, mechanical strength, workability, conductivity, etc. I've come to feel like I'm being beaten. When particularly good conductivity is required, a copper-silver alloy whose conductivity is close to that of pure copper is used, but this alloy is expensive and has the drawback of restricting its use. Structure of the Invention As a result of various studies to obtain an inexpensive copper alloy that has the high performance required for electronic component materials, the inventor has adjusted the amount of indium added and the oxygen content, and has determined that both amounts can be improved quantitatively. discovered that the purpose could be achieved by relating it to
We have now completed the present invention. That is, the present invention
The indium content is 0.047 to 1% by weight, the oxygen content is more than 0.01% by weight and less than 0.03% by weight, the indium content is 4.7 times or more than the oxygen content, and the balance consists essentially of copper. This relates to a copper alloy that is characterized by excellent heat resistance, mechanical properties, workability, and electrical conductivity. In the present invention, the indium content is 0.047
~1% by weight, the oxygen content must be more than 0.01% by weight and 0.03% by weight or less, and the indium content must be at least 4.7 times the oxygen content (in weight ratio). Even if the contents of indium and oxygen are within the above ranges, if the amount of indium is less than 4.7 times the amount of oxygen, properties such as heat resistance will not improve. This is because in such cases, the entire amount of added indium is combined with oxygen.
It is presumed that this is because it precipitates as In 2 O 3 and becomes a solid solution in copper, making it impossible to contribute to improving properties such as heat resistance. Indium content is less than oxygen content
When it is 4.7 times or more, all oxygen is precipitated as In 2 O 3 , so that good workability comparable to that of oxygen-free copper can be obtained. If the indium content is less than 0.047% by weight, the heat resistance and mechanical properties cannot be sufficiently improved, while if it exceeds 1% by weight, the conductivity will mainly decrease and the cost will increase. Become. To obtain copper with an oxygen content of 0.01% by weight or less, melting and casting must be performed in a non-oxidizing atmosphere, which creates equipment and cost constraints, whereas copper with an oxygen content of more than 0.03% by weight In this case, workability etc. deteriorate. Effects of the Invention The copper alloy of the present invention not only has excellent performance such as heat resistance, mechanical strength, workability, electrical conductivity, and heat conductivity, but also is easy to manufacture and inexpensive, so it can be used as a material for other than electronic parts. It is also useful as a structural material for springs, radiator fins, etc. Examples are shown below to further clarify the features of the present invention. Example 1 A predetermined amount of indium was added to various types of copper having different oxygen contents in a high frequency melting furnace to obtain a uniform molten metal. Next, the molten metal was poured into a carbon mold to obtain an ingot with a diameter of 130 mm and a length of 700 mm. At this time, the work was carried out while controlling the atmosphere at the tap tap, the hot water pan, etc. according to the oxygen content in the alloy. The cast ingots were cut, surface-finished, and hot-extruded to obtain rough wires with a diameter of 11 mm, and the diameters were 1 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, and 1.6
The wire was drawn until it became mm, 1.8 mm, 2.0 mm, 2.2 mm, 2.4 mm and 2.6 mm. Next, the alloy wires drawn to each diameter were vacuum softened at 450°C for 1 hour, and then reduced to a diameter of 0.8
Cold wire drawing was carried out to a diameter of 3.0 mm to obtain an indium-containing copper alloy with a cold working ratio of 36% to 90%. The following tests were conducted using these various copper alloy wires. (a) Heat resistance test Figure 1 shows the tensile strength of copper alloy wires with different indium and oxygen contents and with a cold working rate of 75% held at a specified temperature for 1 hour. Area () is defined as an indium content of 0.047 to 1% by weight, an oxygen content of more than 0.01% and less than 0.03% by weight, and an indium content of less than the oxygen content.
Indicates the range of tensile strength when 4.7 times or more,
The region ( ) shows the range of tensile strength when the indium content is less than 4.7 times the oxygen content regardless of the indium content. From the results shown in Figure 1, when the indium content exceeds 4.7 times the oxygen content, the remaining indium other than the one precipitated as In 2 O 3 dissolves in the copper, forming a copper with good heat resistance. It is clear that an indium alloy is obtained. (b) Cold workability test Copper alloy wires (diameter 0.8 mm) with different indium and oxygen contents with a cold working ratio of 50% were tested under various conditions normally used for lead wires of electronic components. Header driving was performed, and cold workability was determined based on the occurrence of cracks. Table 1 shows the results. In Table 1, "〇" indicates that there is no problem in practical use, and "x" indicates that there is a problem in practical use or that it cannot be used in practice. Table 1 also shows the results for copper wire and copper-silver alloy wire.
【表】【table】
【表】
第１表に示す結果から明らかな如く、銅又は
銅―銀合金の場合には、酸素含有量が0.02重量
％以上になると、冷間加工性が悪化するのに対
し、銅―インジウム合金の場合には、酸素含有
量が0.03重量％程度までは加工性は低下しな
い。これは、後者の場合には、酸素がインジウ
ムと結合してIn2O3として析出し、析出した酸
素は、フリーの酸素ほどには冷間加工性に悪影
響を及ぼさない為と考えられる。
(c) 導電性試験
インジウム及び酸素の含有量の異なる冷間加
工率約50％の銅―インジウム合金線（直径0.8
mm）の導電率を測定した。その結果、インジウ
ム含有量が酸素含有量の4.7倍未満の場合に
は、インジウム含有量とは関係なく、導電率は
約100％（IACS）となるのに対し、上記割合が
4.7倍以上であつてインジウムが銅に固溶して
いる場合には、In2O3となつて析出したインジ
ウムは導電率に影響せず固溶したインジウムの
量にのみ比例して導電率が低下することが判明
した。
銅に固溶しているインジウム量と銅―インジ
ウム合金の導電率との関係を第２図に示す。
(d) 機械的特性試験
冷間加工率の種々異なる本発明の銅―インジ
ウム合金の引張り強さ及び伸びを調べた結果
は、第３図に示す通りである。曲線（）及び
（）は、銅に含有されているインジウムの量
が夫々0.047重量％及び１重量％の場合の伸び
を示し、曲線（）及び（）は、銅に含有さ
れているインジウムの量が夫々0.047重量％及
び１重量％の場合の引張り強さを示す。
以上の(a)〜(d)の各試験結果から明らかな如く、
本発明によれば、インジウム含有量、酸素含有
量、冷間加工率等を選択することによつて、耐熱
性、機械的強度、加工性、導電率、導熱性（導電
性に比例する）をコントロールすることが出来る
ので、夫々の用途に応じた銅―インジウム合金を
容易且つ安価に得ることが出来る。[Table] As is clear from the results shown in Table 1, in the case of copper or copper-silver alloy, cold workability worsens when the oxygen content exceeds 0.02% by weight, whereas copper-indium In the case of alloys, workability does not decrease until the oxygen content is around 0.03% by weight. This is thought to be because in the latter case, oxygen combines with indium and precipitates as In 2 O 3 , and the precipitated oxygen does not have as bad an effect on cold workability as free oxygen. (c) Conductivity test Copper-indium alloy wires (diameter 0.8
mm) conductivity was measured. As a result, when the indium content is less than 4.7 times the oxygen content, the conductivity is approximately 100% (IACS) regardless of the indium content, whereas the above ratio is
If the ratio is 4.7 times or more and indium is dissolved in copper, the indium precipitated as In 2 O 3 does not affect the conductivity and the conductivity increases only in proportion to the amount of indium dissolved in copper. It was found that it decreased. Figure 2 shows the relationship between the amount of indium dissolved in copper and the electrical conductivity of the copper-indium alloy. (d) Mechanical property test The results of examining the tensile strength and elongation of the copper-indium alloy of the present invention with various cold working rates are shown in FIG. Curves () and () show the elongation when the amount of indium contained in copper is 0.047% by weight and 1% by weight, respectively. shows the tensile strength when 0.047% by weight and 1% by weight, respectively. As is clear from the test results (a) to (d) above,
According to the present invention, heat resistance, mechanical strength, workability, electrical conductivity, and thermal conductivity (proportional to electrical conductivity) can be adjusted by selecting the indium content, oxygen content, cold working rate, etc. Since it can be controlled, copper-indium alloys suitable for each use can be obtained easily and at low cost.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図乃至第３図は、本発明銅―インジウム合
金の耐熱性、導電性及び機械的特性を夫々示すグ
ラフである。
FIGS. 1 to 3 are graphs showing the heat resistance, electrical conductivity, and mechanical properties of the copper-indium alloy of the present invention, respectively.