JPH0790520A - 高強度Ｃｕ合金薄板条の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に曲げ加工性に優れた高強度Ｃｕ合金薄板
条の製造法を提供する。 【構成】 Ｎｉ：２〜５％、Ｓｉ：０．３〜１％、Ｚ
ｎ：０．１〜２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｓ
ｎ：０．０５〜１％を含有し、残りがＣｕおよび不可避
不純物からなり、かつ不可避不純物としての硫黄（Ｓ）
および炭素（Ｃ）の含有量をそれぞれＳ：２０ppm 以
下、Ｃ：２０ppm 以下とした組成を有するＣｕ合金鋳塊
を熱間圧延後水冷により急冷し、面削し、引き続いて冷
間圧延と焼鈍を繰り返し施したのち、仕上げ前冷間圧延
を施し、継いで仕上げ処理を施す高強度Ｃｕ合金薄板条
の製造法において、上記仕上げ処理は、溶体化処理した
のち一次時効処理し、ついで仕上げ冷間圧延したのち二
次時効処理を施し、かつ上記二次時効処理は一次時効処
理よりも相対的に高い温度で行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、従来よりも一層曲げ
加工性に優れた電気電子部品、例えばコネクターやリー
ドフレームなどを形成するための高強度Ｃｕ合金薄板条
（板および条）の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系のＣｕ合金は、強度
と導電率を兼ね備えていることからコネクター、リード
フレーム等の電気電子部品材として古くから使用されて
きた。このＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系Ｃｕ合金薄板条の製造工
程は、一般に鋳塊を熱間圧延後水冷により急冷し、面削
し、引き続いて冷間圧延と焼鈍を繰り返し、仕上げ前冷
間圧延を施したのち仕上げ処理を施す工程からなり、上
記仕上げ処理は、６５０〜９００℃で溶体化処理する工
程、圧延率：１５〜７５％程度の仕上げ冷間圧延する工
程、および３５０〜５５０℃で時効処理する工程からな
ることが知られている（特開平５−５９５０５号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、かかる小型のコ
ネクターやリードフレームなどの電気電子部品を作成す
るには、極端な曲げ加工を必要とする。しかし、上記従
来の製造工程により製造されたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系Ｃｕ
合金薄板条を用いて極端な曲げ加工を施し、小型のコネ
クターやリードフレームなどの電気電子部品を作成する
と、極端な曲げ加工部分にクラックが発生するなどの課
題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
導電性、引張強さ、伸びなどの特性を損なうことなく、
極端な曲げ加工を行ってもクラックが発生することない
曲げ加工性に優れた高強度Ｃｕ合金薄板条を得るべく研
究を行った結果、Ｃｕ合金鋳塊を熱間圧延後水冷により
急冷し、面削し、引き続いて冷間圧延と焼鈍を繰り返し
たのち仕上げ圧延前冷間圧延を施した薄板条を溶体化処
理し、一次時効処理を施したのち仕上げ冷間圧延を施
し、ついで一次時効処理温度よりも高い温度で二次時効
処理を施すと、従来よりも曲げ加工性に優れたＣｕ合金
薄板条が得られるという知見を得たのである。

【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、重量でＮｉ：２〜５％、Ｓｉ：０．
３〜１％、Ｚｎ：０．１〜１％、Ｍｇ：０．００１〜
０．０５％、Ｓｎ：０．０５〜１％を含有し、残りがＣ
ｕおよび不可避不純物からなり、かつ不可避不純物とし
ての硫黄（Ｓ）および炭素（Ｃ）の含有量をそれぞれ
Ｓ：２０ppm 以下、Ｃ：２０ppm 以下とした組成を有す
るＣｕ合金鋳塊を熱間圧延後水冷により急冷し、面削
し、引き続いて冷間圧延と焼鈍を繰り返し施したのち、
仕上げ前冷間圧延を施し、ついで仕上げ処理を施す高強
度Ｃｕ合金薄板条の製造法において、上記仕上げ処理
は、溶体化処理したのち一次時効処理し、ついで仕上げ
冷間圧延したのち二次時効処理を施し、かつ上記二次時
効処理は一次時効処理よりも相対的に高い温度で行う高
強度Ｃｕ合金薄板条の製造法に特徴を有するものであ
る。

【０００６】上記仕上げ処理における溶体化処理は、７
００〜９００℃で５秒〜６０分間保持後急冷の条件で行
うことが好ましく、仕上げ冷間圧延は５〜３５％の範囲
で行うことが好ましく、二次時効処理は３５０〜６５０
℃で０．０１〜６００分保持の条件で行うことが好まし
く、これらの条件は従来のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系Ｃｕ合金
の製造条件の範囲内に含まれるが、この発明の高強度Ｃ
ｕ合金薄板条の製造法においては、溶解体化処理と仕上
げ冷間圧延工程の間に３００〜６００℃で０．５〜１２
時間保持の条件の一次時効処理を挿入することおよび上
記一次時効処理は二次時効処理よりも相対的に低温度で
行うことを特徴とするものである。

【０００７】この発明の製造法で使用するＣｕ合金の成
分組成を限定した理由は下記の通りである。

【０００８】（ａ） ＮｉおよびＳｉ これら両成分は、結合して素地に微細に分散する、主体
がＮｉ₂ Ｓｉからなる金属間化合物を形成し、もって強
度を向上させる作用をもつが、その含有量がＮｉ：２％
未満およびＳｉ：０．３％未満では所望の強度向上効果
が得られず、一方、Ｎｉの含有量が５％を超えると導電
率が低下するようになり、またＳｉの含有量が１％を超
えると熱間加工性が低下するようになることから、その
含有量をそれぞれＮｉ：２〜５％、Ｓｉ：０．３〜１％
と定めた。

【０００９】（ｂ） Ｚｎ Ｚｎ成分には、はんだの耐熱剥離性を向上させる作用が
あるが、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が２％を超えると導
電率が急激に低下するようになることから、その含有量
を０．１〜２％と定めた。

【００１０】（ｃ） Ｍｇ Ｍｇ成分には、熱間加工性を向上させる作用があるが、
その含有量が０．００１％未満では所望の熱間加工性向
上効果が得られず、一方その含有量が０．０５％を超え
てもより一層の向上効果が現れないことから、その含有
量を０．００１〜０．０５％と定めた。

【００１１】（ｄ） Ｓｎ Ｓｎ成分には、半導体デバイス等の封止材であるエポキ
シ樹脂との密着強度を向上させる作用があるが、その含
有量が０．０５％未満では前記作用に所望の向上効果が
得られず、一方その含有量が１％を超えると導電性が低
下するようになることから、その含有量を０．０５〜１
％と定めた。

【００１２】（ｅ） 不可避不純物としてのＳおよびＣ 一般に、この種のＣｕ合金は不可避不純物としてＳおよ
びＣをそれぞれ３０ppm 以下含有するが、これらのＳお
よびＣの含有量をそれぞれ２０ppm 以下にしないと、上
記のＳｎによる所望の密着強度向上効果が得られないこ
とから、これらＳおよびＣの含有量をそれぞれ２０ppm
以下に制限しなければならない。

【００１３】この発明の製造方法においては、上記成分
組成のＣｕ合金集会を得た後、従来製造方法と同じよう
に、熱間圧延後水冷により急冷し、面削し、冷間圧延と
焼鈍を繰り返し、仕上げ前圧延を行うが、引き続いて以
下の仕上げ処理を施すことに特徴があり、この仕上げ処
理に含まれる各処理の条件限定理由は以下の通りであ
る。

【００１４】（ｆ） 溶体化処理 Ｎｉ珪化物の析出をできるだけ抑え、再結晶粒の粗大化
を避けるために行う処理であって、処理温度が低い場合
には長時間、処理温度が高い場合には短時間保持するよ
うにして実施するものであるが、７００℃未満で６０分
を超えて保持しても固溶限以上のＮｉ珪化物が粗大化し
好ましくなく、一方、９５０℃を超える温度で５秒未満
保持してもＮｉ珪化物の固溶化が不十分なので好ましく
ない。したがって、溶体化処理条件は７００〜９５０℃
に５秒〜６０分保持に定めた。

【００１５】（ｇ） 一次時効処理 上記溶体化処理を行ってＮｉ珪化物の析出をできるだけ
抑え、再結晶粒の粗大化を防止したのち、仕上げ冷間圧
延前にＮｉ珪化物を微細かつ多量に析出させ、強度を向
上させた状態で仕上げ冷間圧延を行うと、曲げ加工性が
大幅に向上するが、その際に、３００℃未満で１２時間
を超えて保持しても、また６００℃を超えて０．５時間
未満保持しても曲げ加工性向上に十分な効果が得られな
いことから、一次時効処理条件は３００〜６００℃、
０．５〜１２時間保持に定めた。

【００１６】（ｈ） 仕上げ冷間圧延 仕上げ冷間圧延は、二次時効処理の効果を一層高めるた
めに実施するが、圧延率が５％未満では強度向上の効果
が少なく、圧延率が３５％を超えると曲げ加工時にクラ
ックが発生するようになるところから、その圧延率は５
〜３５％に定めた。

【００１７】（ｉ） 二次時効処理 Ｎｉ珪化物を微細に析出させ、強度を向上させるために
行うが、特に曲げ加工性を向上させるためには一次時効
処理温度よりも相対的に高い温度で処理することが好ま
しいところから、３５０〜６５０℃、０．０１〜６００
分の条件に定めた。

【００１８】

【実施例】

実施例１ 表１に示す成分組成（重量％）を有するＣｕ合金を、通
常の低周波誘電溶解炉を用い、半連続鋳造法にて厚さ：
１５０mm、幅：５００mm、長さ：３０００mm、の寸法を
持った鋳塊にした。この鋳塊に９５０℃の圧延開始温度
で熱間圧延を施して厚さ：１１mmの熱延板とし、水冷
後、前記熱延板の上下面を面削して厚さ：１０mmとし
た。これを冷間圧延、焼鈍および酸洗を繰り返し、仕上
げ前冷間圧延により表２〜表４に示される厚さの薄板を
製作した。

【００１９】上記仕上げ前冷間圧延されて得られた表２
〜表４に示される厚さの薄板を、塩浴炉内にて表２〜表
４に示される温度×時間保持したのち、ただちに水冷の
溶体化処理を施し、酸洗、研磨したのち無酸化炉にて表
２〜表４に示される温度×時間の一次時効処理を施し、
ついで表２〜表４に示される圧延率で仕上げ冷間圧延し
たのち、引き続いて表２〜表４に示される温度×時間保
持の二次時効処理を施すことにより本発明法１〜２０お
よび比較法１〜７を実施した。さらに、二次時効処理を
省略した比較法８、および一次時効処理のない従来法１
を実施した。これら本発明法１〜２０、比較法１〜８お
よび従来法１により製造したＣｕ合金薄板について、下
記の方法で引張強さ、伸び、曲げ加工性および導電率を
測定し、それらの測定結果を表５〜表８に示した。

【００２０】（Ａ） 引張強さおよび伸びの測定 試料を圧延方向に平行（表５〜表８にＢＷで示す）およ
び直角（表５〜表８にＧＷで示す）に採取したＪＩＳ
１３号 Ｂ試験片を用いて引張強さおよび伸びを測定し
た。

【００２１】（Ｂ） 導電率の測定 ＪＩＳ Ｈ０５０５に準拠して測定した。

【００２２】（Ｃ） 曲げ加工性の測定 ＣＥＳ Ｍ０００２−５に準拠し、荷重：９８０７Ｎ、
内側曲げ半径Ｒ：０〜０．７５mm（０．０７５mmの倍
数）、曲げ軸を圧延方向に平行および直角にし、Ｗ曲げ
の中央曲げ部を７５倍の光学顕微鏡で観察し、クラック
が発生したときの内側曲げ半径（Ｒ）／板厚（ｔ）の値
を測定した。このようにして測定したＲ／ｔの値は小さ
いほど曲げ加工性が優れており、大きいほど曲げ加工性
が悪いことを示すものである。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】

【表６】

【００２９】

【表７】

【００３０】

【表８】

【００３１】表２〜表８に示される内容、結果から、溶
体化処理→一次時効処理→仕上げ冷間圧延→二次時効処
理という工程の仕上げ処理した本発明法１〜２０により
得られたＣｕ合金薄板は、溶体化処理→仕上げ冷間圧延
→時効処理という工程の仕上げ処理した従来法１により
得られたＣｕ合金薄板に比べて、いずれも曲げ加工性が
優れていることがわかる。しかし、同じ仕上げ処理を行
ってもこの発明の条件から外れた温度および圧延率で仕
上げ処理した比較法１〜７、並びに二次時効処理を省略
した比較法８は、引張強さ、伸び、曲げ加工性、導電率
のうち少なくとも１つは好ましくない値となることがわ
かる。

【００３２】実施例２ 表９に示される成分組成の異なるＣｕ合金鋳塊を実施例
１と同じ条件で厚さ：１１mmの熱延板を作製し、水冷
後、前記熱延板の上下面を面削して厚さ：１０mmとし、
これに冷間圧延、焼鈍および酸洗を繰り返し施し、仕上
げ前圧延により厚さ：１．０mmの仕上げ前圧延板を用意
した。この仕上げ前圧延板に、温度：８００℃、１０秒
保持後水冷の溶体化処理を施したのち、温度：４５０
℃、３時間保持の一次時効処理を施し、この一次時効処
理を施したＣｕ合金薄板に、さらに圧延率：１５％の仕
上げ冷間圧延を施し、ついで、温度：５００℃、０．５
分保持の二次時効処理を施すことにより厚さ：０．１５
mmのＣｕ合金薄板を作製し、本発明法２１〜２３、比較
法１０〜２１を実施した。

【００３３】この発明法２１〜２３、比較法１０〜２１
で得られたＣｕ合金薄板を実施例１と同様にして引張強
さ、伸び、曲げ加工性および導電率を測定し、それらの
測定結果を表１０および表１１に示した。さらにその他
の特性についても表１０および表１１の備考欄に示し
た。

【００３４】

【表９】

【００３５】

【表１０】

【００３６】

【表１１】

【００３７】表９〜表１１に示される結果から、原料と
して、Ｎｉ：２〜５％、Ｓｉ：０．３〜１％、Ｚｎ：
０．１〜２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｓｎ：
０．０５〜１％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純
物からなり、かつ不可避不純物としての硫黄（Ｓ）およ
び炭素（Ｃ）の含有量をそれぞれＳ：２０ppm 以下、
Ｃ：２０ppm 以下とした組成を有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ
系Ｃｕ合金を用いた本発明法２１〜２３により得られた
Ｃｕ合金薄板は、この発明の条件から外れている比較法
１０〜２１に比べて、いずれも特性が優れていることが
わかる。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、この発明によると、強度
および導電性を劣化させることなく曲げ加工性の優れた
Ｃｕ合金薄板条を製造することができ、この発明の製造
法により製造されたＣｕ合金薄板条を用いて過酷な曲げ
加工を施すことが可能となり、一層小型のコネクター、
リードフレームなどの電気電子部品を製造することがで
き、産業の発展に大いに貢献しうるものである。

フロントページの続き (72)発明者 菊川 一徳 福島県会津若松市扇町128−７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｎｉ：２〜５％、Ｓｉ：０．
   ３〜１％、Ｚｎ：０．１〜２％、Ｍｇ：０．００１〜
   ０．０５％、Ｓｎ：０．０５〜１％を含有し、残りがＣ
   ｕおよび不可避不純物からなり、かつ不可避不純物とし
   て硫黄（Ｓ）および炭素（Ｃ）の含有量をそれぞれＳ：
   ２０ppm 以下、Ｃ：２０ppm 以下とした組成を有するＣ
   ｕ合金鋳塊を熱間圧延後急冷し、面削したのち冷間圧延
   と焼鈍を繰り返し施し、仕上げ前冷間圧延を施したの
   ち、引き続いて仕上げ処理を施すＣｕ合金薄板条の製造
   法において、 上記仕上げ処理は、溶体化処理したのち一次時効処理を
   施し、ついで仕上げ冷間圧延したのち二次時効処理を施
   す工程からなり、かつ上記二次時効処理は一次時効処理
   よりも相対的に高い温度で行なうことを特徴とする高強
   度Ｃｕ合金薄板条の製造法。
2. 【請求項２】 上記仕上げ処理における、溶体化処理
   は、７００〜９００℃で５秒〜６０分保持したのち急冷
   の条件で行い、 一次時効処理は、３００〜６００℃で０．５〜１２時間
   保持の条件で行い、 仕上げ冷間圧延は圧延率：５〜３５％の範囲で行い、 二次時効処理は、３５０〜６５０℃で０．０１〜６００
   分保持の条件で行い、かつ、二次時効処理は一次時効処
   理よりも相対的に高い温度で行うことを特徴とする請求
   項１記載の高強度Ｃｕ合金薄板条の製造法。