JPS6411099B2

JPS6411099B2 -

Info

Publication number: JPS6411099B2
Application number: JP12952684A
Authority: JP
Inventors: Akio Hashimoto; Masakazu Umeda
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1989-02-23
Also published as: JPS619552A

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
性及び耐応力腐食割れ性にすぐれた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。また、従来のFe―Ni―Co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―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
や切断加工性及び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―Co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 25〜35wt％、Co 13〜20wt％、 Si 0.03〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜0.95wt％、 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、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―Co系封着合金である。一般に、Fe―Ni―Co系封着合金を第３図の如
く、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、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、0.95wt％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％
〜0.95wt％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―Co合金の耐応力腐食割れ性を向上
させるため含有するが、0.05wt％未満では、プレ
ス性及び耐応力腐食割れ性の改善効果がなく、
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＋Mo／Ｓを10以上とする必要がある。
しかし、その上限は、300が好ましく、好ましい
Mn＋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 25〜35wt％、 Co 13〜20wt％、 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―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。これにより第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にて400倍の倍率で読み
取り、応力腐食割れ性を評価した。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
トローク及び（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―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
図は打抜き装置の説明図、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 25〜35wt％、 Co 13〜20wt％、 Si 0.03〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜0.95wt％、 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―Co系封着合金。２ Ni 25〜35wt％、 Co 13〜20wt％、 Si 0.03〜0.50wt％、Ｃ 0.05wt％以下、 Mn 0.05〜0.95wt％、 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―Co系封着合金。