JP2001164328A

JP2001164328A - コネクタ用銅合金およびその製造法

Info

Publication number: JP2001164328A
Application number: JP2000004658A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugawara; 章菅原; Kunihiko Tomohara; 邦彦智原; Hiroto Narueda; 宏人成枝
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2001-06-19
Anticipated expiration: 2020-01-13
Also published as: JP4129807B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エレクトロニクスの発達にともない、コネク
タ等の電気・電子部品用材料に要求される諸特性を兼備
した銅合金、すなわち強度，導電率，ヤング率，プレス
成形性，コスト等に優れたコネクタ用銅合金およびその
製造法を提案する。【解決手段】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式を満たしてなるＺｎ，Ｓｎを含
み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、ただしＳが３
０ppm 以下であることを特徴とするコネクタ用銅合金と
その製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コネクタ等の電気
・電子部品用材料として好適な強度導電性を有し、さら
にヤング率の小さい銅合金およびその製造法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年のエレクトロニクスの発達により、
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタ等の電気・電子部品用として使用される
伸銅品材料が増加している。また、コネクタ等の電気・
電子部品は、軽量化、高信頼性、低コスト化が要求され
ている。よって、これらの要求を満たすために、コネク
タ用銅合金材料は薄肉化され、また複雑な形状にプレス
されるため、強度、弾性、導電性及びプレス成形性が良
好でなければならない。

【０００３】具体的には、端子において、挿抜時や曲げ
に対して座屈や変形しない強度、電線の加締め、保持に
対する強度、したがって引張強さは、６００Ｎ／mm² 以
上、できれば７００Ｎ／mm² 以上が好ましい。さらに通
電によるジュール熱発生を抑えるため導電率は、１８％
ＩＡＣＳ以上が好ましい。また、端子の小型化によりプ
レス成形性の要求も厳しくなり、曲げ部半径（Ｒ）と板
厚（ｔ）の比Ｒ／ｔが１以下を満足するような加工性が
必要である。

【０００４】また従来は、コネクタが小型化され、小さ
い変位で大きな応力が得られるよう材料のヤング率が大
きいことが求められていたが、端子自身の寸法精度が厳
しくなり、金型技術やプレスの操業管理、または材料の
板厚や残留応力のバラツキ等、管理基準が厳しくなり、
逆にコストアップを招いていた。そこで、最近はヤング
率の小さい材料を用い、ばねの変位を大きくとる構造と
し、寸法のばらつきを許容できる設計が求められてきて
いる。したがって、ヤング率が１１５ｋＮ／mm²以下、
好ましくは１１０ｋＮ／mm² 以下であることが求められ
てきている。

【０００５】上記に加え、金型のメンテナンスの頻度も
コストに占める割合が大きく、クローズアップされてき
ている。金型のメンテナンスの大きな要因として、工具
の摩耗があげられる。素材をプレス加工（打ち抜きや曲
げ）する際に、パンチ、ダイス、ストリッパー等の工具
が摩耗し、加工材のバリ発生や寸法不良につながる。こ
の際、素材自身の摩耗に与える影響も大きい。したがっ
て、金型摩耗性に対する材料側の改善要求も高くなって
きている。

【０００６】更に、耐食性、耐応力腐食割れ性に優れて
いることが必要であり、またメス端子に至っては、熱的
負荷が加わることから、耐応力緩和特性に優れていなけ
ればならない。具体的には、応力腐食割れ寿命は従来の
黄銅一種の３倍以上、応力緩和率は８０〜１５０℃にお
いて緩和率が黄銅一種の半分以下であることが望まし
い。

【０００７】従来、黄銅やりん青銅等が、コネクタ材と
して一般的に使用されていた。黄銅は低コストの材料と
して使用されているが、引張強さは質別がＥＨでも６０
０Ｎ／mm² を越えず、また耐食性、耐応力腐食割れ性、
耐応力緩和特性で劣っている。りん青銅は、強度、耐食
性、耐応力腐食割れ性、耐応力緩和特性のバランスに優
れている。しかしながら、導電率が例えばばね用りん青
銅で１２％ＩＡＣＳと小さく、且つコスト的にも不利で
ある。そこで多くの銅合金が研究、開発され提案されて
いる。しかしながら、提案された多くの銅合金は、銅に
微量な添加元素を加え、強度、電気伝導性、耐応力緩和
特性等の特性をバランスさせたものであり、ヤング率に
ついては１２０〜１３５ｋＮ／mm² と大きな値であり、
またコストも高かった。

【０００８】ここで、黄銅、りん青銅共にヤング率は１
１０〜１２０ｋＮ／mm² であり、小さいヤング率が前述
設計の要求に合致し、最近またこれらの材料が見直され
てきている。よって、黄銅に近い価格で、引張強さ６０
０Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、ヤング
率が１１５ｋＮ／mm² 以下、好ましくは１１０ｋＮ／mm
² 以下である材料が切に望まれている。

【０００９】また、コネクタ等の電気・電子部品はＳｎ
めっきされることが多いが、これを原料にするために合
金元素としてＳｎを含有することが必要である。次に、
切断、切削やプレスしたくずは、切断、切削、プレス等
の油の存在のために、溶解原料として使用するために
は、脱脂や洗浄等が必要であった。前処理なしに直接原
料として使用した場合には、油の燃焼（酸化）や蒸発の
過程で炉壁を痛めたり、水素の吸蔵によるインゴットの
ブローホール発生があり、歩留まり低下等コストアップ
の要因となっていた。

【００１０】さらに、従来のＳｎめっき材は、母材とな
る素材の製造工程とＳｎめっき等の表面処理工程が各々
独立して実施されており、熱処理等をはじめとした工程
短縮等のコストダウンの余地があった。また母材の材質
によって、Ｃｕ下地めっきの有無や厚さ等が検討されて
いるが、これはめっき加熱剥離の見地から検討されたも
のであり、耐応力緩和特性、はんだ付け性、接触抵抗、
ばね性などコネクタ端子として要求される特性におい
て、総合的には検討されていなかった。そのため、Ｃｕ
やＳｎの最適膜厚の検討は不十分であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エレクトロ
ニクスの発達にともない、コネクタ等の電気・電子部品
用材料に要求される上記のような諸特性を兼備した銅合
金、すなわち強度、導電率、ヤング率、プレス成形性、
コスト等に優れたコネクタ用銅合金およびその製造法を
提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅より安価な
成分を添加することにより低コスト化を図りつつ、コネ
クタ等の電気・電子部品用材料に要求される上記のよう
な諸特性を兼備した銅合金、すなわち強度、導電率、ヤ
ング率、プレス成形性、コスト等に優れたコネクタ用銅
合金を提供するものである。またさらに、Ｓｎを表面処
理した本合金のプレスくずを直接溶解原料として使用す
ることが可能な製造法および本合金のＳｎ表面処理材を
より有利に得るための製造法を提供するものである。

【００１３】すなわち、 (1) Ｚｎ：２０〜４１wt％Ｓｎ：0.1 〜4.0 wt％の範囲で含有し、かつ次式（１）を満たし 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）、Ｙ：Ｓｎの含有量
（wt％）なるＺｎ，Ｓｎを含み残部がＣｕおよび不可避
不純物からなりただし、Ｓが３０ppm 以下であることを特徴とするコネ
クタ用銅合金。

【００１４】 (2) Ｚｎ：２０〜４１wt％Ｓｎ：0.1 〜4.0 wt％の範囲で含有し、かつ次式（１）を満たし 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）、Ｙ：Ｓｎの含有量
（wt％）なるＺｎ，Ｓｎを含み残部がＣｕおよび不可避
不純物からなりただし、Ｓが３０ppm 以下第２相の面積占有比率が１０％以下であることを特徴と
するコネクタ用銅合金。

【００１５】 (3) Ｚｎ：２０〜４１wt％Ｓｎ：0.1 〜4.0 wt％の範囲で含有し、かつ次式（１）を満たし 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％），Ｙ：Ｓｎの含有量
（wt％）なるＺｎ，Ｓｎを含み残部がＣｕおよび不可避
不純物からなりただしＳが３０ppm 以下第２相の面積占有比率が１０％以下であり更に、引張強
さ６００Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、
ヤング率が１１５ｋＮ／mm² 以下であることを特徴とす
るコネクタ用銅合金。

【００１６】 (4) Ｚｎ：２０〜４１wt％Ｓｎ：0.1 〜4.0 wt％の範囲で含有し、かつ次式（１）を満たす 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）、Ｙ：Ｓｎの含有量
（wt％）なるＺｎ，Ｓｎを含み残部がＣｕおよび不可避
不純物からなり、さらにＦｅ：0.01〜３wt％、Ｎｉ：0.
01〜５wt％、Ｃｏ：0.01〜３wt％、Ｔｉ0.01〜３wt％、
Ｍｇ：0.01〜２wt％、Ｚｒ：0.01〜２wt％、Ｃａ：0.01
〜１wt％、Ｓｉ：0.01〜３wt％、Ｍｎ：0.01〜５wt％、
Ｃｄ：0.01〜３wt％、Ａｌ：0.01〜５wt％、Ｐｂ：0.01
〜３wt％、Ｂｉ：0.01〜３wt％、Ｂｅ：0.01〜３wt％、
Ｔｅ：0.01〜１wt％、Ｙ：0.01〜３wt％、Ｌａ：0.01〜
３wt％、Ｃｒ：0.01〜３wt％、Ｃｅ：0.01〜３wt％、Ａ
ｕ：0.01〜５wt％、Ａｇ：0.01〜５wt％、Ｐ：0.005 〜
0.5 wt％のうち少なくとも１種以上の元素を含み、その
総量が0.01〜５wt％であり、ただし、Ｓが３０ppm 以下第２相の面積占有比率が１０％以下であり更に、引張強
さ６００Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、
ヤング率が１１５ｋＮ／mm²、以下であることを特徴とするコネクタ用銅合金。

【００１７】（5) 前記金属材料の表面にＣｕ下地：0.3
〜2.0μｍ、Ｓｎ：0.5〜5.0μｍの表面処理を施したこ
とを特徴とする請求項１〜４に記載のコネクタ用銅合
金。

【００１８】(6)Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜
4.0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，
Ｓｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、場合によって
は更にＦｅ：0.01〜３wt％、Ｎｉ：0.01〜５wt％、Ｃ
ｏ：0.01〜３wt％、Ｔｉ0.01〜３wt％、Ｍｇ：0.01〜２
wt％、Ｚｒ：0.01〜２wt％、Ｃａ：0.01〜１wt％、Ｓ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｍｎ：0.01〜５wt％、Ｃｄ：0.01〜
３wt％、Ａｌ：0.01〜５wt％、Ｐｂ：0.01〜３wt％、Ｂ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｂｅ：0.01〜３wt％、Ｔｅ：0.01〜
１wt％、Ｙ：0.01〜３wt％、Ｌａ：0.01〜３wt％、Ｃ
ｒ：0.01〜３wt％、Ｃｅ：0.01〜３wt％、Ａｕ：0.01〜
５wt％、Ａｇ：0.01〜５wt％、Ｐ：0.005 〜0.5 wt％の
うち少なくとも１種以上の元素を含み、その総量が0.01
〜５wt％であり、ただしＳが３０ppm 以下、である銅合
金材料を、３００〜７５０℃の温度で１〜３６０分間の
熱処理後、加工率１５％以上で冷間加工することによっ
て、第２相の面積占有比率が１０％以下で、更に引張強
さ６００Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、
ヤング率が１１５ｋＮ／mm² 以下であることを特徴とす
るコネクタ用銅合金の製造法。

【００１９】(7) Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜
4.0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，
Ｓｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、場合によって
は更にＦｅ：0.01〜３wt％、Ｎｉ：0.01〜５wt％、Ｃ
ｏ：0.01〜３wt％、Ｔｉ0.01〜３wt％、Ｍｇ：0.01〜２
wt％、Ｚｒ：0.01〜２wt％、Ｃａ：0.01〜１wt％、Ｓ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｍｎ：0.01〜５wt％、Ｃｄ：0.01〜
３wt％、Ａｌ：0.01〜５wt％、Ｐｂ：0.01〜３wt％、Ｂ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｂｅ：0.01〜３wt％、Ｔｅ：0.01〜
１wt％、Ｙ：0.01〜３wt％、Ｌａ：0.01〜３wt％、Ｃ
ｒ：0.01〜３wt％、Ｃｅ：0.01〜３wt％、Ａｕ：0.01〜
５wt％、Ａｇ：0.01〜５wt％、Ｐ：0.005 〜0.5 wt％の
うち少なくとも１種以上の元素を含み、その総量が0.01
〜５wt％であり、ただし、Ｓが３０ppm 以下、である銅
合金材料を、３００〜７５０℃の温度で１〜３６０分間
の熱処理後、加工率１５％以上で冷間加工することによ
って、第２相の面積比率が１０％以下で、引張強さ６０
０Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、ヤング
率が１１５ｋＮ／mm² 以下にした後，当該銅合金材料の
表面にＣｕ下地：0.3 〜2.0 μｍ、Ｓｎ：0.5 〜5.0 μ
ｍの表面処理をした後に、更に１００〜２８０℃の温度
で１〜１８０分間の熱処理を施すことを特徴とするコネ
クタ用銅合金の製造法。

【００２０】(8) 前記製造法において、上記発明合金に
Ｓｎを表面処理した材料のプレス打ち抜きくずを原料と
する場合は、３００〜６００℃の温度で0.5 〜２４時間
大気中または不活性ガス雰囲気中であらかじめ熱処理し
た後に溶解する請求項７記載のコネクタ用銅合金の製造
法。

【００２１】

【作用】次に、本発明の内容を具体的に説明する。先
ず、本発明銅合金における成分量限定理由につき説明す
る。Ｚｎ：Ｚｎを添加することにより、強度、ばね性が
向上し、かつＣｕより安価であるため多量に添加するこ
とが望ましいが、４１wt％を越えると第２相の面積比率
も１０％を越える場合があり、加工性、耐食性、耐応力
腐食割れ性が低下する。さらにめっき性、はんだ付性が
低下する。また、２０wt％より少ないと強度、ばね性が
不足し、ヤング率が大きくなり、さらにＳｎを表面処理
したスクラップを原料とした場合、溶融時の水素ガス吸
蔵が多くなり、インゴットのブローホールが発生しやす
くなる。また、安価なＺｎが少なく経済的にも不利にな
る。したがって、Ｚｎは、２０〜４１wt％の範囲であれ
ば良い。更に好ましい範囲としては、２５〜３８wt％で
ある。

【００２２】Ｓｎ：Ｓｎは微量で強度，弾性をはじめと
した機械的特性を向上させる効果がある。また、Ｚｎの
共存下で多くの銅合金系に比較し小さいヤング率を満足
することができる。さらにＳｎめっき等のＳｎを表面処
理した材料の再利用の点からも添加元素として含有する
のが好ましい。しかし、Ｓｎ含有量が増すと導電率が急
激に低下し、また熱間加工性も低下する。導電率１８％
ＩＡＣＳを確保するためには、4.0 wt％を越えない範囲
でなければならない。また、0.1 wt％より少ないと以上
のような効果が望めない。したがって、Ｓｎは、0.1 〜
4.0 wt％の範囲であれば良い。

【００２３】また、第２相の面積比率は１０％以下が望
ましい。ここで第２相は、ＣｕとＺｎとの化合物による
第１相（いわゆるα相）以外の相の全てをさすものとし
例えばβ相、γ相あるいは後述する第３以降の添加元素
とＺｎ、Ｓｎとの化合物やこれら同士の化合物によって
得られる相である。これらの異相の合計が１０％をこえ
ると成形加工性が極端に劣化するのと同時にヤング率に
も影響してしまう。したがって、第２相の面積比率は１
０％以下、好ましくは５％以下とする。しかしながら金
型摩耗に対して、わずかの第２相を含んでいた方が有利
であることがわかった。このような効果は、0.1 ％以上
必要であり、更に好ましくは0.5 ％以上必要である。こ
れらを勘案すると好ましい第２相の面積比率は0.5 〜５
％となる。

【００２４】また、以上のようにして限定された成分の
範囲であれば、Ｃｕの固溶限を越えて析出する第２相の
面積比率を制御でき、なおかつ以下の式（１）より限定
される範囲（図１．斜線部が本銅基合金の組成範囲）で
Ｚｎ、ＳｎをＣｕに添加することで引張強さ６００Ｎ／
mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、ヤング率が１
１５ｋＮ／mm² 以下、さらにコネクタ材として必要な諸
特性、具体的には耐食性、耐応力腐食割れ性（アンモニ
ア蒸気中での割れ寿命が黄銅一種の３倍以上）、耐応力
緩和特性（８０〜１２０℃における緩和率が黄銅一種の
半分以下、りん青銅並）、成形加工性（Ｒ／ｔ≦1.0 の
９０°Ｗ曲げにもクラック発生無し）等を満足するコネ
クタ用銅基合金を製造できる。

【００２５】(1) 式について 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％），Ｙ：Ｓｎの含有量
（wt％）なお（１）式において式の値が6.0より少ないと引張強
さ等の強度が低下し、所望のヤング率が得られず，１２
より大きいと導電率や成形加工性が低下するなどの悪影
響をおよぼすことになる。

【００２６】さらに、不純物のＳはできるだけ少ない方
が望ましい。Ｓは少量の含有で、熱間圧延における変形
能を著しく低下させる。特に、硫酸浴でＳｎめっきされ
たくずを使用した場合やプレス等の油からＳが取り込ま
れるが、この値を規制することにより、熱間圧延での特
に３５０〜６００℃の温度域での割れ防止につなげるこ
とができる。このような効果を発現するには、Ｓは３０
ppm 以下、好ましくは１５ppm 以下が必要である。

【００２７】さらに、第３添加元素として、Ｆｅ：0.01
〜３wt％、Ｎｉ0.01〜５wt％、Ｃｏ：0.01〜３wt％、Ｔ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｍｇ：0.01〜２wt％、Ｚｒ：0.01〜
２wt％、Ｃａ：0.01〜１wt％、Ｓｉ：0.01〜３wt％、Ｍ
ｎ：0.01〜５wt％、Ｃｄ：0.01〜３wt％、Ａｌ：0.01〜
５wt％、Ｐｂ：0.01〜３wt％、Ｂｉ：0.01〜３wt％、Ｂ
ｅ：0.01〜３wt％、Ｔｅ：0.01〜１wt％Ｙ：0.01〜３wt
％、Ｌａ：.01 〜３wt％、Ｃｒ：0.01〜３wt％、Ｃａ：
0.01〜３wt％、Ａｕ：0.01〜５wt％Ａｇ：0.01〜５wt
％、Ｐ：0.005 〜0.5 wt％のうち少なくとも１種以上の
元素を含み、その総量が0.01〜５wt％を含んでも良い。
これらは、導電率、ヤング率や成形加工性を大きく損な
うことなく、強度を向上できる。また、各元素の含有範
囲からはずれると所望とする効果が得られなくないかも
しくは、成形加工性、導電率、ヤング率、コスト面で不
利となる。

【００２８】次に、本発明に係る製造条件の限定理由に
つき説明する。本発明合金にＳｎを表面処理した材料の
プレス打ち抜きくずを原料として溶解するに際し、３０
０〜６００℃の温度で0.5 〜２４hr、大気中または不活
性雰囲気中で熱処理した後に溶解する。３００℃未満の
温度では、プレスくずに付着したプレス油の燃焼が不十
分であり、また保管中に吸着した水分の乾燥が不十分で
あり、この後急激に温度を上昇させ溶解作業に入ると、
分解により生成した水素を溶湯中に吸収しブローホール
発生の原因となる。

【００２９】また、６００℃を超える温度では、酸化が
急激に進みドロス発生の原因となる。このドロスは溶湯
の粘性を高め鋳造性を低下させる。したがって、熱処理
温度は３００〜６００℃の範囲とする。0.5 時間未満の
時間では、プレス油の燃焼や水分の乾燥が十分でなく、
２４時間を超えると母材のＣｕがＳｎ表面処理層に拡散
し酸化し、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｏ系の酸化物を形成しドロスの
原因となり、また経済的でもない。しがたって熱処理時
間は0.5 〜２４時間の範囲とする。また、雰囲気は大気
中で十分であるが、不活性ガスでシールした方が酸化防
止の面から好ましい。ただし、還元ガス中では高温にな
ると水分の分解による水素の吸収、拡散によって不利に
なる。

【００３０】また、本銅合金材料を３５０〜７５０℃の
温度で１〜３６０分間の熱処理後、加工率１５％以上で
冷間加工した材料の表面に、Ｃｕ下地0.3 〜2.0 μｍ、
Ｓｎ0.5 〜5.0 μｍの表面処理した後に、１００〜２８
０℃の温度で１〜１８０分間の熱処理を施すとさらにコ
ネクタ用材料としての特性を向上させることができる。

【００３１】最終冷間加工前の焼鈍において、結晶粒径
を５〜２０μｍに制御すればプレス成形性が向上する
が、この時の処理温度は３００〜７５０℃が好ましい。
３００℃未満の温度では再結晶に必要な温度としては低
すぎ、処理時間が長くなり経済的でなく、７５０℃を超
える温度では短時間で結晶粒が粗大化し結晶粒径の制御
が難しい。また時間については、１〜３６０分間が好ま
しい。処理時間が短すぎると再結晶による結晶粒の制御
が十分でなく、長すぎると結晶粒の成長、粗大化がおこ
りやすくまた経済的にも不利になる。また、最終冷間加
工率は１５％以上が好ましい。１５％未満では加工硬化
による強度、硬さ等の向上が十分でない。ただし、加工
率が大きすぎると加工性が低下するので、好ましい範囲
としては１５〜８０％、より好ましくは２０〜６０％の
範囲とする。

【００３２】このようにして得られた材料に、表面処理
としてＣｕ下地を0.3 から2.0 μｍ、Ｓｎ表面処理を0.
5 〜5.0 μｍ施す。Ｃｕ下地は0.3 μｍ未満では、合金
中のＺｎが表面処理層および表面に拡散し酸化すること
による接触抵抗の増加やはんだ付け性の低下を防止する
効果が少なく、2.0 μｍを超えても効果が飽和しまた経
済的でもなくなる。ただし、Ｃｕ下地めっきは、純Ｃｕ
であることに限らず、Ｃｕ−ＦｅやＣｕ−Ｎｉ等の銅合
金でも良い。

【００３３】Ｓｎ表面処理層は、0.5 μｍ未満では耐食
性、特に耐硫化水素性が不十分であり、また5.0 μｍを
超えても効果が飽和し経済的にも不利となる。さらに、
これらの表面処理は電気めっきによって実施すれば、膜
厚の均一性、経済性の面から好ましい。表面処理後に光
沢をだすためにリフロー処理を施してもよい。この処理
はさらにウイスカ対策にも有効である。

【００３４】この表面処理材を１００〜２８０℃の温度
で１〜１８０分間熱処理する。この熱処理によって、材
料のばね限界値、耐応力緩和特性、ウイスカ対策が実現
できる。１００℃未満の温度ではこのような効果が十分
でなく、２８０℃を超えると拡散や酸化により、接触抵
抗、はんだ付け性、加工性が低下する。また、熱処理時
間が１分間未満では効果が十分でなく、１８０分間を超
えると拡散や酸化による前述の特性低下が起こりまた経
済的でもない。次に本発明の実施の形態を実施例により
説明する。

【００３５】

【発明の実施の形態】実施例１表１に化学成分（wt％）を示す銅合金Ｎｏ．１〜１１を
高周波誘導溶解炉を用いて溶製し、４０×４０×１５０
（mm）の鋳塊に鋳造した。ただし、溶解鋳造時の雰囲気
はＡｒガス雰囲気とし、鋳造後直ちに水冷した。ここで
Ｎｏ．１１の合金は、原料中のＳｎめっきくずの油も処
理せず、急速溶解鋳造した。その後、各鋳塊を熱間圧延
後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、厚さ0.50mmとした。そ
して、４５０℃の温度で６０分間熱処理材後、水急冷を
行い、さらに酸洗を施した。上記のように得られた熱処
理材を厚さ0.25mmまで冷間圧延し、試験材とした。

【００３６】以上のようにして得られた試験材を用いて
ビッカース硬さ、引張強さ、ヤング率および導電率の測
定を行った。試験方法は、それぞれＪＩＳ−Ｚ−２２４
４、ＪＩＳ−Ｚ−２２４１、ＪＩＳ−Ｈ−０５０５にし
たがった。曲げ加工性は、９０°Ｗ曲げ試験（ＣＥＳ−
Ｍ−０００２−６、Ｒ＝0.2 mm、Ｒ／ｔ＝0.8 、圧延方
向および垂直方向）を行い、中央部の山表面が、良好な
ものを○印、しわの発生したものを△印、割れの発生し
たものを×印として評価した。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１に示した結果から、本発明に係るＮ
ｏ．１〜８の銅合金は、引張強さ、ヤング率、導電率の
バランスに優れ、また曲げ加工性も良好である。したが
って、コネクタ等の電気・電子用材料として非常に優れ
た特性を有する銅合金である。またＮｏ．１〜８いずれ
の合金も第２相の面積比は５％以内であった。第２相の
面積比率を調べるために、板表面を研磨、エッチング後
組織観察を行い、格子をきざんで打点法により面積比率
を求めた。

【００３９】これに対して、Ｚｎ、Ｓｎ含有量が（１）
式で規定するより小さいＮｏ．９は、引張強さ、ヤング
率に劣り、Ｚｎ、Ｓｎ含有量が一式で規定するより大き
いＮｏ．１０は第２相の面積比は１０％を越え、曲げ加
工性に劣っている。Ｚｎ、Ｓｎ含有量が１式で規定する
範囲内であってもＳ不純物の多いＮｏ．１１は、熱間圧
延の途中で割れが入り、その後の冷間加工との兼ね合い
で最終板厚まで歩留まり良く製造できなかった。

【００４０】実施例２実施例１の表１中に示す本発明合金Ｎｏ．１と市販の黄
銅１種（Ｃ２６００−ＥＨ）、りん青銅２種（Ｃ５１９
１−ＥＨ）について、硬さ、引張強さ、曲げ加工性、ヤ
ング率、導電率及び応力腐食割れ寿命を試験測定した。
硬さ、引張強さ、ヤング率及び導電率の測定試験は、実
施例１と同様の測定法であり、応力腐食割れ時間は、試
料に約４００Ｎ／mm² の曲げ応力を負荷し12.5％アンモ
ニア水の入ったデシケータ内に暴露し割れが発生した時
間である。

【００４１】表２に示す結果から、本発明の銅合金は、
従来の代表的なコネクタ等の電気・電子用材料である黄
銅に比較して強度、ヤング率、曲げ加工性、耐応力腐食
割れ性が向上していることがわかる。りん青銅に比較し
ても、強度，曲げ加工性，ヤング率，導電率に優れてい
る。さらにコスト面でも成分と製造工程から優れている
といえる。したがって、本発明銅基合金は従来の黄銅、
りん青銅に比較しても十分に優れているといえる。

【００４２】

【表２】

【００４３】実施例３表３に示す本発明合金条材を作製後、Ｃｕ下地めっきを
0.5 μｍ，Ｓｎめっきを1.1 μｍ実施した後に、プレス
打ち抜きした材料を溶解鋳造用の原料として準備した。
鋳造における目標組成は表３とし、また溶解用の原料と
してプレスくずは約１ｔ、残りは電気Ｃｕ、Ｚｎにより
成分調整し約２ｔのインゴットを６本得た。得られたイ
ンゴットの成分はほぼ表３と同じであった。

【００４４】ここで３本は、原料のプレスくずを４５０
℃で３時間大気中で加熱した。残り３本は何も処理しな
かった。これを急速に溶解し２ｔのインゴットを鋳造
し、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を繰り返し、0.25mmに仕
上げた。このようにして得られた材料の全長を検査し、
インゴットのブロホールに起因した欠点の個数を数え
た。（表４）表４より、プレスくずを本発明法によって熱処理したも
のは欠陥がなく優れていた。これに対し熱処理していな
いものは欠陥が発生しており、歩留まりに問題があるの
がわかる。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】実施例１により得られた本発明合金Ｎｏ．
１にＣｕ下地めっき0.5 μｍ、Ｓｎめっき1.1 μｍを施
した後、１９０℃の温度で６０分間の熱処理を実施し
た。この材料とめっき処理後熱処理しなかったものの特
性を比較したのが表５である。ただし、応力緩和率は、
試験片の中央部の応力が、４００Ｎ／mm² になるように
アーチ状に曲げ１５０℃の温度で５００時間保持後の曲
げぐせを応力緩和率として次式により算出した。応力緩和率（％）＝［（Ｌ₁ −Ｌ₂ ）／（Ｌ₁ −Ｌ
₀ ）］×１００ただしＬ₀ ：治具の長さ（mm）Ｌ₁ ：開始時の試料長さ（mm）Ｌ₂：処理後の試料端間の水平距離（mm）

【００４８】

【表５】

【００４９】表５より、めっき処理後本発明法によって
熱処理した材料は、熱処理しなかった材料に比べ特性に
優れ、コネクタ用として適していることがわかった。な
お、同様にして比較した従来合金（黄銅１種比較材
Ｃ２６００ＥＨ、りん青銅２種比較材Ｃ５１９１
Ｈ表２中の合金）の応力緩和率は、それぞれ56.5
％、22.1％であり、これからも本発明合金および本発明
法の耐応力緩和特性が、優れていることがわかる。

【００５０】実施例１によって得られた、表１の本発明
合金Ｎｏ．５と比較合金Ｎｏ．９を準備した。第２相の
面積比率を調べるために、板表面を研磨、エッチング後
組織観察を行い、格子をきざんで打点法により面積比率
を求めた。その結果、本発明合金Ｎｏ．５の第２相の面
積比は３％であり、比較合金Ｎｏ．９は第２相を確認で
きなかった。（α単相）。面積比率は上記のように打点
法によって求めてもよいし、他の方法（例えばコンピュ
ーターによる画像解析法）によって求めてもよい。両者
を超硬のパンチと工具鋼のダイスを用いてクリアランス
を板厚の８％とし、１００万ショットのプレス打ち抜き
後のバリの状況を圧延方向、直角方向で調査したとこ
ろ、Ｎｏ．５にはバリが確認されなかったが、比較合金
Ｎｏ．９の圧延方向に平行な部分は１５μｍもの大きな
バリが発生していた。以上より、本発明に係るＮｏ．５
の合金は金型摩耗に対しても優れていることがわかる。

【００５１】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明に係る銅基合金または本発明法によって得られた材料
は、従来の黄銅やりん青銅等に比較して、強度，導電
率，ヤング率のバランスや成形加工性をはじめ耐環境
性，耐熱性，耐応力緩和特性，金型摩耗等に優れるため
黄銅やりん青銅に代わる安価なコネクタ等の電気・電子
材料として最適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２を図示し
たものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９４Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９４Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，Ｓ
ｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、ただしＳが３
０ppm 以下であることを特徴とするコネクタ用銅合金。
【請求項２】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，Ｓ
ｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、ただしＳが３
０ppm 以下であり、第２相の面積占有比率が１０％以下
であることを特徴とするコネクタ用銅合金。
【請求項３】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，Ｓ
ｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、ただしＳが３
０ppm 以下であり、第２相の面積占有比率が１０％以下
であり、更に引張強さ６００Ｎ／mm² 以上、導電率が１
８％ＩＡＣＳ以上、ヤング率が１１５ｋＮ／mm² 以下で
あることを特徴とするコネクタ用銅合金。
【請求項４】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，Ｓ
ｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、更にＦｅ：0.
01〜３wt％、Ｎｉ：0.01〜５wt％、Ｃｏ：0.01〜３wt
％、Ｔｉ0.01〜３wt％、Ｍｇ：0.01〜２wt％、Ｚｒ：0.
01〜２wt％、Ｃａ：0.01〜１wt％、Ｓｉ：0.01〜３wt
％、Ｍｎ：0.01〜５wt％、Ｃｄ：0.01〜３wt％、Ａｌ：
0.01〜５wt％、Ｐｂ：0.01〜３wt％、Ｂｉ：0.01〜３wt
％、Ｂｅ：0.01〜３wt％、Ｔｅ：0.01〜１wt％、Ｙ：0.
01〜３wt％、Ｌａ：0.01〜３wt％、Ｃｒ：0.01〜３wt
％、Ｃｅ：0.01〜３wt％、Ａｕ：0.01〜５wt％、Ａｇ：
0.01〜５wt％、Ｐ：0.005 〜0.5 wt％のうち少なくとも
１種以上の元素を含み、その総量が0.01〜５wt％であ
り、ただしＳが３０ppm 以下、第２相の面積占有比率が
１０％以下で、更に引張強さ６００Ｎ／mm² 以上、導電
率が１８％ＩＡＣＳ以上、ヤング率が１１５ｋＮ／mm²
以下であることを特徴とするコネクタ用銅合金。
【請求項５】前記金属材料の表面にＣｕ下地：0.3〜
2.0μｍ、Ｓｎ：0.5〜5.0μｍの表面処理を施したこと
を特徴とする請求項１〜４に記載のコネクタ用銅合金。
【請求項６】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，Ｓ
ｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、場合によって
は更にＦｅ：0.01〜３wt％、Ｎｉ：0.01〜５wt％、Ｃ
ｏ：0.01〜３wt％、Ｔｉ0.01〜３wt％、Ｍｇ：0.01〜２
wt％、Ｚｒ：0.01〜２wt％、Ｃａ：0.01〜１wt％、Ｓ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｍｎ：0.01〜５wt％、Ｃｄ：0.01〜
３wt％、Ａｌ：0.01〜５wt％、Ｐｂ：0.01〜３wt％、Ｂ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｂｅ：0.01〜３wt％、Ｔｅ：0.01〜
１wt％、Ｙ：0.01〜３wt％、Ｌａ：0.01〜３wt％、Ｃ
ｒ：0.01〜３wt％、Ｃｅ：0.01〜３wt％、Ａｕ：0.01〜
５wt％、Ａｇ：0.01〜５wt％、Ｐ：0.005 〜0.5 wt％の
うち少なくとも１種以上の元素を含み、その総量が0.01
〜５wt％であり、ただしＳが３０ppm 以下、である銅合
金材料を、３００〜７５０℃の温度で１〜３６０分間の
熱処理後、加工率１５％以上で冷間加工することによっ
て、第２相の面積占有比率が１０％以下で、更に引張強
さ６００Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、
ヤング率が１１５ｋＮ／mm² 以下であることを特徴とす
るコネクタ用銅合金の製造法。
【請求項７】Ｚｎ：２０〜４１wt％、Ｓｎ：0.1 〜4.
0 wt％の範囲でかつ次式（１）を満たしてなるＺｎ，Ｓ
ｎを含み、 6.0 ≦0.25Ｘ＋Ｙ≦１２・・・（１）ただし、Ｘ：Ｚｎの含有量（wt％）Ｙ：Ｓｎの含有量（wt％）残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、場合によって
は更にＦｅ：0.01〜３wt％、Ｎｉ：0.01〜５wt％、Ｃ
ｏ：0.01〜３wt％、Ｔｉ0.01〜３wt％、Ｍｇ：0.01〜２
wt％、Ｚｒ：0.01〜２wt％、Ｃａ：0.01〜１wt％、Ｓ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｍｎ：0.01〜５wt％、Ｃｄ：0.01〜
３wt％、Ａｌ：0.01〜５wt％、Ｐｂ：0.01〜３wt％、Ｂ
ｉ：0.01〜３wt％、Ｂｅ：0.01〜３wt％、Ｔｅ：0.01〜
１wt％、Ｙ：0.01〜３wt％、Ｌａ：0.01〜３wt％、Ｃ
ｒ：0.01〜３wt％、Ｃｅ：0.01〜３wt％、Ａｕ：0.01〜
５wt％、Ａｇ：0.01〜５wt％、Ｐ：0.005 〜0.5 wt％の
うち少なくとも１種以上の元素を含み、その総量が0.01
〜５wt％であり、ただし、Ｓが３０ppm 以下、である銅
合金材料を、３００〜７５０℃の温度で１〜３６０分間
の熱処理後、加工率１５％以上で冷間加工することによ
って、第２相の面積比率が１０％以下で、引張強さ６０
０Ｎ／mm² 以上、導電率が１８％ＩＡＣＳ以上、ヤング
率が１１５ｋＮ／mm² 以下にした後，当該銅合金材料の
表面にＣｕ下地：0.3 〜2.0 μｍ、Ｓｎ：0.5 〜5.0 μ
ｍの表面処理をした後に、更に１００〜２８０℃の温度
で１〜１８０分間の熱処理を施すことを特徴とするコネ
クタ用銅合金の製造法。
【請求項８】前記製造法において、上記発明合金にＳ
ｎを表面処理した材料のプレス打ち抜きくずを原料とす
る場合は、３００〜６００℃の温度で0.5 〜２４時間大
気中または不活性ガス雰囲気中であらかじめ熱処理した
後に溶解する請求項７記載のコネクタ用銅合金の製造
法。